TWI358123B - Inductor utilizing pad metal layer and semiconduct - Google Patents

Description

1358123 九、發明說明： 【發明所屬之技街領域】 • 本發明係有關於螺旋電感，特別是有關於使用焊墊 金屬層的電感。 【先前技術】 ，旋電感在射頻積體電路(如：壓控振盪器、低雜訊 放大器以及被動元件式濾波器）中為重要且限制性能的零 • 組件，電感的品質因數（quality factor)係為螺旋線圈盥基 1板的電阻損耗所限制，並可表示為Q=im(z师)圈其^ z為電感的阻抗。 第1A圖所示為一傳統的螺旋電感的布局，第1B圖 所示為第1A圖之螺旋電感1〇〇的截面圖，如圖所示，電 感係以主流矽製程中的多層互連形成於一矽基板上，至 少兩金屬層方可形成一基本的螺旋線圈11〇以及一底通 線（underpass)120以將螺旋線圈11〇的内部端點連至外 、部，螺旋線圈11G通常係以—頂端金屬層形成，而底通 線120則以頂端金屬層之下的金屬層所形成，底通線12〇 連接至螺旋線圈110使得螺旋線圈110的内部端點可連 接至外部。 半導體製程中的頂端金屬層通常比其他金屬層要 厚，因此螺旋電感100通常以頂端金屬層形成，使得其 品質因數可最佳化，不幸的是底通線120通常是以一較 薄的金屬層形成，導致螺旋電感100的電阻較高，因此， 螺旋電感100會有電阻損耗，且其品質因數也因此劣化。 0503-A31404TWF/Jason 5 1358123 . 【發明内容】 • 依據本發明之一實施例的一種使用焊墊金屬層的電 感’包括一金屬螺旋體、一金屬橋接體以及一金屬互連， 金屬橋接體係以焊墊金屬層與複數連接窗形成，且有一 端與金屬螺旋體連接，金屬互連與金屬螺旋體的另一端 連接’此外’焊墊金屬層的電阻係數比金屬螺旋體要低。 • 依據本發明之另一實施例的一種使用焊墊金屬層的 電感’包括一金屬螺旋體、一金屬橋接體以及一金屬互 連’金屬橋接體係以一第一金屬層與複數連接窗形成， 且有一端與金屬螺旋體連接，金屬互連與金屬螺旋體的 另一端連接’金屬螺旋體與金屬互連係以一第二金屬層 形成’且焊墊金屬層位於該第二金屬層上，此外，第一 金屬層低於第二金屬層。 本發明提供使用焊墊金屬層的電感，由於焊墊金屬 ^ 層通常很厚’因此使用焊墊金屬層的電感之品質因數有 所改善’此外，使用焊墊金屬層的電感可相容於標準的 製程’而不需有製程的調整。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更 明顯易懂’下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式， 作詳細說明如下： 【實施方式】 第2A圖所示為依據本發明一實施例之使用焊墊金 屬層的電感之布局圖，電感2〇〇包括一金屬螺旋體21〇、 〇503^A31404TWF/Jason 6 15 屬橋接體22〇以及一金屬互連230，第2B圖所示為 2 2A圖所不之使用焊墊金屬層的電感之截面圖，如第 八>與2B圖所不，金屬橋接體22〇係以焊墊金屬層 2设數連接窗223形成，且有一端與金屬螺旋體21〇連 更明確地說，該焊墊金屬層221大致為一鋁金屬層， =屬互連230與金屬螺旋體22〇通常以一頂端金屬層形 、，更明確地說，該頂端金屬層大致為銅金屬層。 _在〇·13微米製程中，頂端金屬層通常以一 9000Λ的 鋼金屬層形成，而其以下的金屬層則以3〇〇〇人的銅金屬 層形成，焊墊金屬層通常以12〇〇〇人的鋁金屬層形成，其 電阻係數約等同於8000Λ的銅金屬層，傳統的螺旋電感 中，底通線的電阻係數通常比金屬螺旋體高的多，因此， 傳統的螺旋電感會有電阻損耗，其品質因數也因此劣 化，在依據本發明實施例的使用焊墊金屬層的電感中， 金屬橋接體的電阻係數比底通線低，因此，使用焊墊金 屬層的電感不會有顯著的電阻損耗，其品質因數也因此 較傳統的螺旋電感高，需注意的是，此電感不僅可使用 於0.13微米的半導體製程中，也可以使用於其他世代的 半導體製程中，因此’頂端金屬層的厚度範圍約介於 1.5KA至50KA，而焊墊金屬層的厚度範圍約介於5kA 至 40KA。 第3A圖所示為依據本發明一實施例之使用焊墊金 屬層的電感之布局圖，電感300包括一金屬螺旋體310、 一金屬橋接體320以及一金屬互連330，第3B圖所示為 0503-A31404TWF/Jason 7 1358123

第3A圖所示之使用焊墊金屬層的電感之截面圖，如第 3A與3B圖所示’金屬橋接體32〇係以第_金屬層321 與複數連接窗323形成，且有一端與金屬螺旋體31〇連 接，金屬互連330與金屬橋接體320的另一端連接，金 屬互連330與金屬螺旋體32〇係以一第二金屬層形成， 且知塾金屬層340位於該第二金屬層上，更明確地說， 該焊墊金屬層大致為鋁金屬層，此外，該第一金屬層32〇 位於該第二金屬層350下，更明確地說，該第一與第二 金屬層320與350大致為銅金屬層。 使用焊墊金屬層的電感的金屬橋接體與傳統螺旋電 感的底通線相同，金屬橋接體的電阻係數較高，因此造 成洛懸電感顯者的電阻損耗，然而，本發明一實施例之 使用焊墊金屬層的電感之金屬螺旋體31〇與金屬互連33〇 有額外的焊墊金屬層340,於是金屬螺旋體310與金屬互 連330的低阻值產生較少的電阻損耗，因此，使用焊塾 金屬層的電感的品質因數較傳統的螺旋電感要高。 第4圖所示為第3B圖所示之使用焊塾金屬層的電感 300的變形，第4圖所示之使用焊墊金屬層的電感與第 3B圖相似’其差異僅在於焊墊金屬層34〇與第二金屬層 350之間有連接窗VIA。 本發明提供使用焊墊金屬層的電感，由於焊塾金屬 層通常很厚，因此使用焊墊金屬層的電感之品質因數有 所改善’此外’使用焊墊金屬層的電感可相容於標準的 製程，而不需有製程的調整。 〇503-A31404TWF/Jason 8 【圖式簡單說明】 第1A圖所示為一傳 第1B圖所示為第1A^ &電感的布局。 靜Li:依據本發明-實施例之使用焊墊金 屬層的電感之布局圖。 、第2B圖所不為帛2A圖所示之使用谭塾金屬層的電 感之截面圖。 第3A圖所示為依據本發明一實施例之使用焊墊金 屬層的電感之布局圖。 第3B圖所示為第3A圖所示之使用焊墊金屬層的電 感之截面圖。 第4圖所示為第3B圖所示之使用焊墊金屬層的電感 300的變形。 210〜金屬螺旋體； 221〜焊墊金屬層； 230〜金屬互連； 310〜金屬螺旋體； 321〜第一金屬層； 330〜金屬互連； 350〜第二金屬層。 【主要元件符號說明】 200〜電感； 220〜金屬橋接體； 223〜連接窗； 300〜電感； 320〜金屬橋接體； 323〜連接窗； 34〇〜焊墊金屬層； 0503-A31404TWF/Jason 9

Claims (1)

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第96111616號申請專利範圍修正本 j 十、申請專利範圍：

種使用烊塾金屬層的電感，包括 一金屬螺旋體； 、一金屬橋接體，係以焊墊金屬層與複數連接窗形 成，且有一端與金屬螺旋體連接，其中該焊墊金屬層的 電阻係數比該金屬螺旋體要低；以及 一金屬互連，與金屬螺旋體的另一端連接。 2. 如申請專利範圍第丨項所述之使用焊墊金屬層的 電感，其中，該金屬螺旋體係以一頂端金屬層形成。 3. 如申請專利範圍第2項所述之使用焊墊金屬層的 電感，其中，該金屬互連係以該頂端金屬層形成。 4. 如申請專利範圍第2項所述之使用焊墊金屬層的 電感，其中，該頂端金屬層包括一含銅的金屬層，且該 焊墊金屬層包括一含鋁的金屬層。 5·如申請專利範圍第4項所述之使用焊墊金屬層的 電感’其中’該頂端金屬層的厚度介於i.5KA至5〇ka 之間。 6.如申請專利範圍第4項所述之使用焊墊金屬層的 電感’其中’該焊墊金屬層的厚度介於5KA至40KA之 間。 •如申請專利範圍第1項所述之使用焊墊金屬層的 電感，其中該金屬螺旋體之位置低於該焊墊金屬層。 8·—種半導體積體電路，包括如申請專利範圍第} 項所述之使用焊墊金屬層的電感。 0503-A31404TWF]/Jasoi 10 1358123 . I " ， 第96111616號申請專利範圍修正本 100年2月Π日修正替換頁 9. 一種使用焊墊金屬層的電感，包括： 一金屬螺旋體； 、一金屬橋接體，係以一第一金屬層與複數連接窗形， 成，且有一端與金屬螺旋體連接；以及 一金屬互連，與金屬螺旋體的另一端連接； 其中，金屬螺旋體與金屬互連係以一第二金屬層形 成，且焊塾金屬層位於該第二金屬層上，此外，第一金 屬層低於第二金屬層。 10. 如申請專利範圍第9項所述之使用焊墊金屬層 的電感，其中，該第一與第二金屬層包括含銅的金屬層， 該焊墊金屬層包括一含鋁的金屬層。 11. 如申請專利範圍第1〇項所述之使用焊墊金屬層 的電感’其中’該第二金屬層的厚度介於1.5KA至50KA 之間。 12. 如申請專利範圍第1〇項所述之使用焊塾金屬層 的電感’其中’該焊墊金屬層的厚度介於5ΚΛ至40KA 之間。 13. —種半導體積體電路’包括如申請專利範圍第9 項所述之使用焊墊金屬層的電感。 14. 一種使用焊墊金屬層的電感，包括： 一金屬螺旋體； 一金屬橋接體’係以一第一金屬層與複數連接窗形 成，且有一端與金屬螺旋體連接；以及 一金屬互連，與金屬螺旋體的另一端連接； 0503-Α31404TWF1 /Jason 11 1^58123 第96111616號申請專利範圍修正本 _年2月17日修正替換頁 其中，金屬螺旋體與金屬互連係以屬層與 .*耦接至該第二金屬層的焊墊金屬層所形成，且，該第一 ·· 金屬層低於該第二金屬層。 15.如申请專利範圍第14項所述之使用焊墊金屬層 •的電感，其中，該第一與第二金屬I包括含銅力金屬層， 該焊墊金屬層包括一含鋁的金屬層。 16·如申請專利範圍第14項所述之使用焊墊金屬層 的電感，其中，該第二金屬層的厚度介於15ΚΑ至5〇ΚΑ 之間。 17. 如申請專利範圍第14項所述之使用焊墊金屬層 的電感’其中’該焊墊金屬層的厚度介於5κα至4〇κα 之間。 18. —種半導體積體電路，包括如申請專利範圍第 15項所述之使用焊墊金屬層的電感。 19· 一種半導體積體電路，包括： 一電感，其中該電感之部分係以焊墊金屬層所形成。 0503-Α31404TWF1 /Jason 12