TWI545596B - 電感器組件及製造電感器組件之方法 - Google Patents

電感器組件及製造電感器組件之方法 Download PDF

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Description

電感器組件及製造電感器組件之方法
本發明是有關於一種半導體積體電路，特別是有關於一種電感器組件。
電感器係為被動電氣元件，其可用以產生儲存能量之一磁場。電感器係被使用於多種積體電路(IC)應用之中，例如，電壓調節器(voltage regulator)以及許多無線射頻(RF)電路。至少一些已知之電感器能利用現存之積體晶片製程來被直接建構於積體電路之上。
當設計電感器時，考量電感器之電感以及品質因子(Q factor)是很重要的。一積體電路之電感係為儲存於一電感器中之能量數值的量測。品質因子(Q factor)係為儲存於一電感器中之能量數值對於散逸於電感器中之能量數值的一比率。一理想之電感器會具有一相對高之品質因子(Q factor)。
在至少一些已知之電感器之中，金屬層是被堆疊以及在金屬層間之距離是大約為0.2微米至1微米。舉例來說，為了節省晶片面積，金屬層應該要相對地靠近彼此。然而，當金屬層間之距離降低時，電容及電阻會實質上地增加。如此之一增加會導致一低頻率，而此低頻率會造成一低的品質因子(Q factor)。
本發明基本上採用如下所詳述之特徵以為了要解決上述之問題。
本發明之一實施例提供一種電感器組件，其包括至少一螺旋感應元件。螺旋感應元件包括複數個導線層，其中，該等導線層中具有複數個導線；以及複數個中介窗，係連接來自於該等導線層之兩個或更多個之該等導線，以使得在兩鄰接平行導線間之一間隔係為在該等導線層之兩鄰接導線層之個別下表面間之一距離之兩倍或兩倍以上。
根據上述之實施例，該至少一螺旋感應元件具有一第一螺旋感應元件及一第二螺旋感應元件，該第一螺旋感應元件係根據一第一佈局被配置，以及該第二螺旋感應元件係根據一第二佈局被配置。
根據上述之實施例，該第一螺旋感應元件係實質上圍繞該第二螺旋感應元件。
根據上述之實施例，該電感器組件更包括一中心分接頭，係位於該第一螺旋感應元件與該第二螺旋感應元件之間，用以施加一偏壓電壓。
根據上述之實施例，該第一螺旋感應元件及該第二螺旋感應元件具有該等導線及該等中介窗之至少一個。
根據上述之實施例，該等中介窗係連接於位在該第一螺旋感應元件及該第二螺旋感應元件內之該等導線，以使得該第一佈局係不同於該第二佈局。
根據上述之實施例，該等中介窗係連接於位在該第一螺旋感應元件及該第二螺旋感應元件內之該等導線，以使得該第一佈局係相同於該第二佈局。
根據上述之實施例，該至少一螺旋感應元件具有一第一螺旋感應元件及一第二螺旋感應元件，該第一螺旋感應元件之至少一部分係設置於一第一積體晶片晶粒之上，該第二螺旋感應元件之至少一部分係設置於一第二積體晶片晶粒之上，以及該第二積體晶片晶粒係垂直堆疊於該第一積體晶片晶粒之上。
根據上述之實施例，該電感器組件更包括一導電連接元件，係定位於該第一積體晶片晶粒與該第二積體晶片晶粒之間。
本發明之另一實施例提供一種製造電感器組件之方法，其包括：提供至少一螺旋感應元件，其中，該至少一螺旋感應元件具有複數個導線層，以及該等導線層中具有複數個導線；以及連接複數個中介窗於來自於該等導線層之兩個或更多個之該等導線，以使得在兩鄰接平行導線間之一間隔係為在該等導線層之兩鄰接導線層之個別下表面間之一距離之兩倍或兩倍以上。
根據上述之實施例，提供至少一螺旋感應元件之步驟還包括：提供一第一螺旋感應元件，其中，該第一螺旋感應元件係根據一第一佈局被配置；以及提供一第二螺旋感應元件，其中，該第二螺旋感應元件係根據一第二佈局被配置。
根據上述之實施例，該製造電感器組件之方法更 包括：配置該第一螺旋感應元件，以使得該第一螺旋感應元件係實質上圍繞該第二螺旋感應元件。
根據上述之實施例，該製造電感器組件之方法更包括：定位一中心分接頭於該第一螺旋感應元件與該第二螺旋感應元件之間，用以施加一偏壓電壓。
根據上述之實施例，該第一螺旋感應元件及該第二螺旋感應元件具有該等導線及該等中介窗之至少一個。
根據上述之實施例，該製造電感器組件之方法更包括：連接該等中介窗於位在該第一螺旋感應元件及該第二螺旋感應元件內之該等導線，以使得該第一佈局係不同於該第二佈局。
根據上述之實施例，該製造電感器組件之方法更包括：連接該等中介窗於位在該第一螺旋感應元件及該第二螺旋感應元件內之該等導線，以使得該第一佈局係相同於該第二佈局。
根據上述之實施例，該提供至少一螺旋感應元件之步驟包括：提供一第一螺旋感應元件，其中，該第一螺旋感應元件之至少一部分係設置於一第一積體晶片晶粒之上；以及提供一第二螺旋感應元件，其中，該第二螺旋感應元件之至少一部分係設置於一第二積體晶片晶粒之上，以及該第二積體晶片晶粒係垂直堆疊於該第一積體晶片晶粒之上。
根據上述之實施例，該製造電感器組件之方法更包括：定位一導電連接元件於該第一積體晶片晶粒與該第二積體晶片晶粒之間。
本發明之又一實施例提供一種電感器組件，其包括至少一螺旋感應元件。螺旋感應元件包括複數個金屬層，其中，每一金屬層中具有一或多個金屬線；以及複數個中介窗，係連接於該等金屬線，以使得位於該等金屬層之至少不同兩個上之該等金屬線之兩個或更多個金屬線係為並聯的。
根據上述之實施例，該等中介窗係連接於該等金屬線，以使得來自於該等金屬層之兩個或更多個之金屬層之金屬線係為並聯的。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。
100‧‧‧半導體模組
102‧‧‧底材
104、204、304、404、504、604、704、804‧‧‧電感器組件
106、206、806‧‧‧螺旋感應元件
107、109‧‧‧接口
108、208、308、408、508、608、708、808‧‧‧導線層、金屬層
110a、110b、110c、110d.、110e、110f、210、210a、210b、210c、210d、210e、210f、310、310a、310b、310c、310d、410、410a、410b、410c、510、510a、510b、510c、510d、610、610a、610b、610c、610d、810、810a、810b、810c、810d、810e、810f‧‧‧線、導線、金屬線、導線部
112、212、312、412、512、612、712、812‧‧‧中介窗
113‧‧‧中介窗層
120、122、123、124、220、222、223、224、320、420、520、620‧‧‧距離
210‧‧‧導線、線段
305、505、605‧‧‧第一佈局
306、406、506、606、706‧‧‧第一螺旋感應元件
307、407、507、607、707‧‧‧第二螺旋感應元件
311、511、611‧‧‧第二佈局
312‧‧‧中介窗、連接器
323、423‧‧‧中心分接頭
524‧‧‧第一積體晶片晶粒
526‧‧‧第二積體晶片晶粒
528‧‧‧導電連接元件
530‧‧‧開關
900、901‧‧‧圖形表示
903‧‧‧電感測量
904、912‧‧‧頻率範圍
905、906、907、908、913、914、917、918‧‧‧曲線
910‧‧‧品質因子
912‧‧‧時間
Mn、2Mn‧‧‧上金屬層、層
Mn-1、Mn-2、Mn-3、Mn-4、Mn-5、2Mn、2Mn-2、2Mn-4、2Mn-6、2Mn-1、2Mn-3、2Mn-5‧‧‧層
Mn-6、2Mn-6‧‧‧下金屬層、層
Vian-6~Vian、2Vian~2Vian-6‧‧‧中介窗
第1圖係顯示一示範半導體模組之等距立體示意圖；第2A圖及第2B圖係顯示以第1圖中所示之半導體模組一起被使用之一示範電感器組件之示意圖；第3圖係顯示以第1圖中所示之半導體模組一起被使用之一替代電感器組件之部分分解示意圖；第4A圖至第4D圖係顯示以第1圖中所示之半導體模組一起被使用之其他替代電感器組件之部分分解示意圖；第5A圖及第5B圖係顯示以第1圖中所示之半導體模組一起被使用之另外替代電感器組件之示意圖；第6A圖及第6B圖係顯示以第1圖中所示之半導體模組一起被使用之其他替代電感器組件之部分分解示意圖；第7圖係顯示以第1圖中所示之半導體模組一起被使用之另 外替代電感器組件之部分分解示意圖；以及第8A圖及第8B圖係顯示第1圖中所示之半導體模組之能量測量之圖形表示圖。
茲配合圖式說明本發明之較佳實施例。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。
以下所使用之“金屬層”係表示導線層，其能夠包括金屬導線(例如，銅)或非金屬導線(例如，多晶矽線)。
本發明所揭露之裝置及方法係藉由提供具有至少一螺旋感應元件之電感器組件而克服電感器之至少一些缺點，其中，螺旋感應元件係促進調諧電容及電阻，並且亦係節省晶片面積。更具體而言，電感器組件包括有複數個導線層以及複數個中介窗，其中，複數個導線層具有複數條導線，以及複數個中介窗係連接導線去導引一電流。舉例來說，在一實施例之中，電感器之鄰接平行之導線係藉由對應兩條或更多條導線層之一距離而分隔於彼此，以跳過至少一個導線層。在另一實施例之中，複數個中介窗係連接於導線層，如此一來，在兩個或更多個層中之導線係被並聯的，以從一層再導引電流至一不同之層。當中介窗係連接於導線層以使得電感器之鄰接平行之導線係更為被間隔開及/或被並聯時，電感器組件之電容與 電阻係實質上地降低，而不必間隔金屬層於彼此。如此之一降低會導致一相對高的共振頻率，其能造成電感器組件之一實質上較高的品質因子(Q factor)以及亦能節省晶片空間。
第1圖係顯示一半導體模組100之等距立體示意圖，其中，半導體模組100具有一底材102，其可以是一半導體底材，例如，一矽底材或一另外之介電底材。在一些實施例之中，底材能夠是鍺、一化合物半導體或一半導體在絕緣體上(semiconductor-on-insulator，SOI)底材。一化合物半導體能夠是一第3族至第5族半導體化合物，例如，砷化鎵(GaAs)。一半導體在絕緣體上底材能夠具有一半導體在一絕緣體之上，例如，玻璃。在一些實施例之中，底材102能夠是一封裝底材，例如，一印刷電路板或連接於至少一其他底材(未顯示)之一有機板。半導體模組100亦包括有成型於底材102上之一電感器組件104。
電感器組件104包括有至少一螺旋感應元件106。螺旋感應元件106係藉由導引流動於其中之電流促進在電感器組件104內之調諧電容以及電阻。更具體而言，螺旋感應元件包括有複數個導線層108。導線層(金屬層)108是以各種型態之複數個中介窗(如第2圖至第7圖所示)連接於彼此。電感器組件104亦包括有接口107及109。注入接口107之一電流(未顯示)因此能夠流至接口109，以及反之亦然。舉例來說，注入接口107之一電流能夠流經金屬層108至接口109。金屬層108及中介窗之構造能夠使行經金屬層108之電流造成較小的寄生電容。如此之一降低會導致一相對高之共振頻率，其能造成電感器組件 104之一實質上較高之品質因子(Q factor)。
第2A圖係顯示電感器組件104。在一些實施例之中，電感器組件104包括有一螺旋感應元件106，其具有由導線層108所構成之複數個部分，例如，堆疊於彼此之上的金屬層。舉例來說，如第2B圖所示，金屬層108是被堆疊的，以使得中介窗層113是被定位鄰接於每一個金屬層108。因此，金屬層108不是直接鄰接於彼此。此外，每一個金屬層108皆具有複數條金屬線，例如，線110a及110c，其中，中介窗112是被定位鄰接於每一條金屬線110a及110c。如第2A圖所示，金屬層108是堆疊於複數個列之中，其是被顯示為Mn-6(下金屬層)至Mn(上金屬層)，其中，每一個金屬層108皆具有至少一導線(例如，金屬線)，例如，線110a及110f。導線能夠是銅線。在一些實施例之中，當金屬層108具有兩條金屬線(例如，線110a及110b)時，線110a及110b是平行於彼此的。
螺旋感應元件106包括有被顯示為Vian-6至Vian之複數個中介窗112，以及每一個中介窗112是連接兩個金屬層108。在一些實施例之中，中介窗112是連接於金屬層108之間，如此一來，螺旋感應元件106之鄰接平行之導線部(例如，110a及110d)是藉由對應兩導線層108之一距離分隔於彼此，以跳過其中一個導線層108。(此總距離包括兩個導線層加上兩個中介窗層之結合厚度)。因此，通過金屬層108之電流(未顯示)是被導引去跳過一第二金屬層108，其是被定位於一第一金屬層108與一第三金屬層108之間以及產生較低之寄生電容於金屬線之間。舉例來說，三個Vian是被定位於層Mn之線110a及110b與層 Mn-1之線110e及110f之間。每一個中介窗112是連接於金屬層108之個別的線，如此一來，每一個中介窗112是垂直於個別的線。
當每一個中介窗112是連接於金屬線(例如，線110a)時，層Mn-1之每一條線是從層Mn-3之個別平行之線被定位一距離120，以及層Mn-3之每一條線是從層Mn-5之個別平行之線被定位一距離122，其中，距離120能夠是等於或不等於距離122。同樣地，層Mn之線是從層Mn-2之個別平行之線被定位一距離123，以及層Mn-2之線是從層Mn-4之個別平行之線被定位一距離124，其中，距離123能夠是等於或不等於距離124。一般而言，螺旋感應元件106之鄰接平行之導線(例如，線110a及110d)是藉由對應兩導線層108之一距離分隔於彼此，以跳過其中一個導線層108。
有著電感器之鄰接平行之導線被至少兩倍於在兩相鄰金屬層間之一距離所分隔，電感器組件104之寄生電容及電阻會實質上降低，而不必間隔金屬層108更遠離於彼此，此將在以下於第8A圖中被詳細說明。如此之一降低會導致一相對高的共振頻率，其能造成電感器組件104之一實質上較高之品質因子(Q factor)以及亦能節省晶片空間，此將在以下於第8B圖中被詳細說明。
雖然第2圖之範例係顯示螺旋感應元件106之鄰接平行之導線是被在兩鄰接金屬層間之一距離之兩倍所分隔，但在其他實施例之中，螺旋感應元件106之鄰接平行之導線也能夠被在兩鄰接金屬層間之一距離之三倍、四倍或更多倍所分 隔。換言之，在兩鄰接金屬導線間之最小間隔能夠是N*(一導線層之厚度+一中介窗層之厚度的總和)，其中，N是大於1之任何整數。
第3圖係顯示能以第1圖中所示之半導體模組100一起被使用之一電感器組件204之一實施例。在一些實施例之中，電感器組件204包括有一螺旋感應元件206，其具有由導線層所構成之複數個部分，例如，複數個金屬層208，其是被堆疊於彼此之頂部之上。更具體而言，金屬層208是堆疊於複數個列之中，其是被顯示為2Mn(上金屬層)至2Mn-6(下金屬層)，其中，每一個金屬層208皆具有一導線或線段210(例如，金屬線210a)。此外，層2Mn、2Mn-2、2Mn-4及2Mn-6是平行於彼此，以及2Mn-1、2Mn-3及2Mn-5是平行於彼此。
螺旋感應元件206包括有複數個中介窗212，其是被顯示為2Vian至2Vian-6，以及中介窗212係連接於金屬層208。在一些實施例之中，中介窗212是連接於金屬層208之間，如此一來，螺旋感應元件206之鄰接平行之導線(例如，210a及210c)是藉由對應四個導線層208之一距離分隔於彼此，以跳過兩個導線層208。(此總距離包括四個導線層加上四個中介窗層之結合厚度)。因此，通過金屬層208之電流(未顯示)是被導引去跳過一第二金屬層及一第三金屬層208，其是被定位於一第一金屬層208與一第四金屬層208之間。舉例來說，2Vian是被定位於鄰接之層2Mn與2Mn-1之間，2Vian-1是被定位於鄰接之層2Mn-1與2Mn-2之間，2Vian-2是被定位於鄰接之層2Mn-2與2Mn-3之間，2Vian-3是被定位於鄰接之層2Mn-3與2Mn-4之間，2Vian-4是被定 位於鄰接之層2Mn-4與2Mn-5之間，以及2Vian-5是被定位於鄰接之層2Mn-5與2Mn-6之間。在一些實施例之中，每一個中介窗212是連接於金屬層208之個別的線，如此一來，每一個中介窗212是垂直於每一條線。
當每一個中介窗212是連接於金屬線(例如，線210b)時，層2Mn-1之線210b是從層2Mn-3之個別平行之線210d被定位一距離220，以及層2Mn-3之線210是從層2Mn-5之個別平行之線210f被定位一距離222，其中，距離220能夠是等於或不等於距離222。同樣地，層2Mn之線210a是從層2Mn-2之個別平行之線210c被定位一距離223，以及層2Mn-2之線210c是從層2Mn-4之個別平行之線210e被定位一距離224，其中，距離223能夠是等於或不等於距離224。
有著電感器之鄰接平行之導線被三倍於兩金屬層208間之一距離所分隔，電感器組件204之寄生電容及電阻會實質上地降低，而不必間隔金屬層208更遠離於彼此。如此之一降低會導致一相對高的共振頻率，其能造成電感器組件204之一實質上較高之品質因子(Q factor)以及亦能節省晶片空間。
第4A圖及第4B圖係包括能與半導體模組100(如第1圖所示)一起被使用之一電感器組件304之實施例，以取代電感器組件104(如第1圖及第2圖所示)。電感器組件304包括有一第一螺旋感應元件306及一第二螺旋感應元件307。在此，第二螺旋感應元件307是連接於第一螺旋感應元件306。第一螺旋感應元件306及第二螺旋感應元件307皆包括有由導電線層(例如，金屬層308)所構成之複數個部分，其中，金屬層308是被 堆疊於彼此之頂部之上。每一個金屬層308包括有至少一導線310，例如，金屬線310a。當兩條金屬線存在用於金屬層308時，兩條金屬線是平行於彼此，例如，線310a及310b。
第一螺旋感應元件306及第二螺旋感應元件307皆包括有複數個中介窗312。複數個中介窗312係連接於在第一螺旋感應元件306及第二螺旋感應元件307中之金屬層308，如此一來，第一螺旋感應元件306是被配置去具有一第一佈局305，以及第二螺旋感應元件307是被配置去具有一第二佈局311，其中，第一佈局305是不同於第二佈局311。舉例來說，對於第一螺旋感應元件306之上金屬層308會具有平行於彼此之兩條線310a及310b。相反地，對於第二螺旋感應元件307之上金屬層僅會具有一條線310d，其中，線310d是以一連接器312連接於一鄰接金屬層308之一條線。
雖然第一佈局305是不同於第二佈局311，但每一個中介窗312是連接於在第一螺旋感應元件306及第二螺旋感應元件307中之金屬層308之間，如此一來，鄰接平行之導線(例如，線310b及310c)是藉由對應兩導線層308之一距離而間隔於彼此，以跳過一個導線層308(此總距離包括兩個導線層加上兩個中介窗層之結合厚度)。因此，通過金屬層308之電流(未顯示)是被導引去跳過一第二金屬層308，其中，第二金屬層308是被定位於一第一金屬層308與一第三金屬層308之間。當每一個中介窗312是連接於在第一螺旋感應元件306及第二螺旋感應元件307中之金屬層308時，平行於彼此之每一條線310(例如，線310b及310c)是從彼此被定位一距離320。一中心分接頭323(如 第4B圖所示)能夠促進在第一螺旋感應元件306與第二螺旋感應元件307間之一偏壓電壓的施加。雖然只有兩個感應元件是被繪示於第4A圖及第4B圖之中，但電感器組件304能夠包括有任何數目之感應元件，其中，感應元件能夠包括有不同於彼此或完全相同之佈局。
第4C圖及第4D圖係包括能與半導體模組100(如第1圖所示)一起被使用之一電感器組件404之實施例，以取代電感器組件104(如第1圖及第2圖所示)。電感器組件404包括有一第一螺旋感應元件406及一第二螺旋感應元件407。在此，第二螺旋感應元件407是連接於第一螺旋感應元件406。第一螺旋感應元件406及第二螺旋感應元件407皆包括有由導電線層(例如，金屬層408)所構成之複數個部分，其中，金屬層408是被堆疊於彼此之頂部之上。更具體而言，對於每一個第一螺旋感應元件406及第二螺旋感應元件407來說，金屬層408是被堆疊於複數個列之中。每一個金屬層408包括有兩條導線410，例如，將金屬線410a及410b。在此，金屬層408之兩條金屬線是平行於彼此的。
第一螺旋感應元件406及第二螺旋感應元件407皆包括有複數個中介窗412。複數個中介窗412係連接於在第一螺旋感應元件406及第二螺旋感應元件407中之金屬層408，如此一來，第一螺旋感應元件406是被配置去具有一第一佈局405，以及第二螺旋感應元件407是被配置去具有一第二佈局411，其中，第一佈局405是完全相同於第二佈局411。雖然第一佈局405是完全相同於第二佈局411，但一佈局能夠相對於其他佈局被 旋轉於一不同之方向之中。舉例來說，第二佈局411能夠相對於y-軸以大約90度被旋轉至左側。在一些實施例之中，這些佈局能夠是完全相同的，而不需旋轉。
每一個中介窗412是連接於在第一螺旋感應元件406及第二螺旋感應元件407中之金屬層408之間，如此一來，鄰接平行之導線(例如，線410b及410c)是藉由對應兩導線層408之一距離而間隔於彼此，以跳過一個導線層408(此總距離包括兩個導線層加上兩個中介窗層之結合厚度)。因此，通過金屬層408之電流(未顯示)是被導引去跳過一第二金屬層408，其中，第二金屬層408是被定位於一第一金屬層408與一第三金屬層408之間。當每一個中介窗412是連接於在第一螺旋感應元件406及第二螺旋感應元件407中之金屬層408時，平行於彼此之每一條線(例如，線410b及410c)是從彼此被定位一距離420。一中心分接頭423(如第4D圖所示)能夠促進在第一螺旋感應元件406與第二螺旋感應元件407間之一偏壓電壓的施加。雖然只有兩個感應元件是被繪示於第4C圖及第4D圖之中，但電感器組件404能夠包括有任何數目之感應元件，其中，感應元件能夠包括有不同於彼此或完全相同之佈局。
第5A圖及第5B圖係包括能與半導體模組100(如第1圖所示)一起被使用之一電感器組件504之實施例，以取代電感器組件104(如第1圖及第2圖所示)。電感器組件504包括有一第一螺旋感應元件506及一第二螺旋感應元件507，其中，第一螺旋感應元件506及第二螺旋感應元件507皆包括有由導電線層(例如，金屬層508)所構成之複數個部分，其中，金屬層508 是被堆疊於彼此之頂部之上。更具體而言，對於每一個第一螺旋感應元件506及第二螺旋感應元件507來說，金屬層508是被堆疊於複數個列之中。每一個金屬層508包括有兩導線510，例如，金屬線510a及510b，其中，對於每一個金屬層508之兩金屬線是平行於彼此的。更具體而言，每一個導線層(金屬層508)中具有一對平行於彼此且與一鄰接導線層中之另一對平行於彼此的導線相互垂直的導線(參照第5A圖及第5B圖)
第一螺旋感應元件506及第二螺旋感應元件507皆包括有複數個中介窗512。複數個中介窗512係連接於在第一螺旋感應元件506及第二螺旋感應元件507中之金屬層508，更具體而言，複數個中介窗512係連接來自於該等導線層(金屬層508)之兩個或更多個鄰接導線層中之導線，如此一來，第一螺旋感應元件506是被配置去具有一第一佈局505，以及第二螺旋感應元件507是被配置去具有一第二佈局511，其中，第一佈局505是完全相同於第二佈局511。在一些實施例之中，這些佈局能夠是完全相同的，但其中一個佈局能夠相對於其他佈局被旋轉。在其他實施例之中，這些佈局能夠是不同於彼此的。
每一個中介窗512是連接於在第一螺旋感應元件506及第二螺旋感應元件507中之金屬層508之間，如此一來，在不同之該等導線層(金屬層508)中之以一個對準於另一個上方之方式設置的鄰接平行之導線(例如，線510a及510c)是藉由對應兩導線層508之一距離而間隔於彼此，以跳過一個導線層508(此總距離包括兩個導線層加上兩個中介窗層之結合厚度)。因此，通過金屬層508之電流(未顯示)是被導引去跳過一 第二金屬層508，其中，第二金屬層508是被定位於一第一金屬層508與一第三金屬層508之間。當每一個中介窗512是連接於在第一螺旋感應元件506及第二螺旋感應元件507中之金屬層508時，平行於彼此之每一條線(例如，線510b及510d)是從彼此被定位一距離520。
此外，在一些實施例之中，第一螺旋感應元件506之至少一部分是被設置於一第一積體晶片晶粒524之上，以及第二螺旋感應元件507之至少一部分是被設置於一第二積體晶片晶粒526之上，其中，第二積體晶片晶粒526是垂直堆疊於第一積體晶片晶粒524之上。一導電連接元件528(例如，一微凸塊或一銅柱)能夠被定位於第一積體晶片晶粒524與第二積體晶片晶粒526之間，其中，導電連接元件528係以串聯之方式電性連接第一螺旋感應元件506於第二螺旋感應元件507。至少一開關530(如第5B圖所示)能夠連接於至少一個感應元件(例如，第一螺旋感應元件506)。開關530係用以變化在電感器組件504內之電流及/或電感。
第6A圖係包括能與半導體模組100(如第1圖所示)一起被使用之一電感器組件604之實施例，以取代電感器組件104(如第1圖及第2圖所示)。電感器組件604包括有一第一螺旋感應元件606及一第二螺旋感應元件607。在此，第二螺旋感應元件607是以串聯之方式連接於第一螺旋感應元件606。第一螺旋感應元件606及第二螺旋感應元件607皆包括有由導電線層(例如，金屬層608)所構成之複數個部分，其中，金屬層608是被堆疊於彼此之頂部之上。更具體而言，對於每一個第一螺旋 感應元件606及第二螺旋感應元件607來說，金屬層608是被堆疊於複數個列之中。每一個金屬層608包括有兩條導線610，例如，金屬線610a及610b，其中，對於每一個金屬層608之兩條金屬線是平行於彼此的。
第一螺旋感應元件606及第二螺旋感應元件607皆包括有複數個中介窗612。複數個中介窗612係連接於在第一螺旋感應元件606及第二螺旋感應元件607中之金屬層608，如此一來，第一螺旋感應元件606是被配置去具有一第一佈局605，以及第二螺旋感應元件607是被配置去具有一第二佈局611，其中，第一佈局605是完全相同於第二佈局611。雖然第一佈局605是完全相同於第二佈局611，但其中一個佈局能夠被旋轉於一不同方向之中。在一些實施例之中，這些佈局能夠是不同的。
每一個中介窗612是連接於在第一螺旋感應元件606及第二螺旋感應元件607中之金屬層608之間，如此一來，鄰接平行之導線(例如，線610a及610c)是藉由對應兩導線層608之一距離而間隔於彼此，以跳過一個導線層608(此總距離包括兩個導線層加上兩個中介窗層之結合厚度)。因此，通過金屬層608之電流(未顯示)是被導引去跳過一第二金屬層608，其中，第二金屬層608是被定位於一第一金屬層608與一第三金屬層608之間。當每一個中介窗612是連接於在第一螺旋感應元件606及第二螺旋感應元件607中之金屬層608時，平行於彼此之每一條線(例如，線610b及610d)是從彼此被定位一距離620。
第6B圖係包括能與半導體模組100(如第1圖所示)一起被使用之一電感器組件704之實施例，以取代電感器組件 104(如第1圖及第2圖所示)。電感器組件704包括有一第一螺旋感應元件706及一第二螺旋感應元件707。在此，第一螺旋感應元件706係實質上圍繞著第二螺旋感應元件707。第一螺旋感應元件706及第二螺旋感應元件707皆包括有由導電線層(例如，金屬層708)所構成之複數個部分，其中，金屬層708是被堆疊於彼此之頂部之上。第一螺旋感應元件706及第二螺旋感應元件707皆包括有複數個中介窗712。複數個中介窗712係連接於在第一螺旋感應元件706及第二螺旋感應元件707中之金屬層708。
第7圖係包括能與半導體模組100(如第1圖所示)一起被使用之一電感器組件804之實施例，以取代電感器組件104(如第1圖及第2圖所示)。在一些實施例之中，電感器組件804包括有一螺旋感應元件806。在此，螺旋感應元件806包括有由導電線層(例如，金屬層808)所構成之複數個部分，其中，金屬層808是被堆疊於彼此之頂部之上。更具體而言，每一個金屬層808包括有兩條導線810，例如，金屬線810a及810b，其中，金屬線810a及810b是平行於彼此的。
螺旋感應元件806包括有複數個中介窗812。複數個中介窗812係連接於金屬層808。在一些實施例之中，中介窗812是連接於金屬線810，如此一來，在至少兩金屬層808上之兩條金屬線是被一起並聯的，如區域8所示。舉例來說，線810c能夠與線810d被並聯。同樣地，線810e能夠與線810f被並聯的。
舉例來說，當電流從接口107流至接口109時(如第1圖所示)，電流會流經金屬層808。由於電流係流經金屬層808， 相對於金屬層808之中介窗812的定位會促進電流從一金屬層808被再導引至一不同之金屬層808。舉例來說，電流能夠從上金屬層808被再導引至鄰接並聯之金屬層808。當電流係從一金屬層808被再導引至一不同之金屬層808時，電感器組件804之電容與電阻能夠實質地減少，而不必間隔金屬層808更遠離彼此，如以下以第8A圖所詳述。如此之一降低會導致一相對高的共振頻率，其能造成電感器組件804之一實質上較高之品質因子(Q factor)以及亦能節省晶片空間，如以下以第8B圖所詳述。
第8A圖及第8B圖係包括半導體模組100(如第1圖所示)之能量測量之圖形表示900及901。更具體而言，圖形表示900具有電感之一測量903(L(nH))，在從0至30GHz之一頻率範圍904之上。曲線905及906係表示於頻率範圍904上之電感測量903，對於習知之設計而言。曲線907係表示於頻率範圍904上之電感測量903，對於電感器組件104(如第1圖及第2圖所示)而言。在此，在鄰接平行之金屬線間之間隔是至少兩倍於在兩鄰接導線層間之距離或跳過至少一金屬層。曲線908係表示於頻率範圍904上之電感測量903，對於電感器組件804(如第7圖所示)而言。在此，兩組金屬層808是利用中介窗812被並聯的。根據顯示於圖形表示900中之結果，對於電感器組件104及電感器組件804之電感測量903是實質上高於習知之電感器。因此，當與習知之電感器比較時，對於電感器組件104及電感器組件804之電容及電阻是較低的。
圖形表示901具有一品質因子(Q factor)910之一測量於頻率範圍912之上。曲線913及914係表示品質因子(Q factor)910於時間912之上，對於已知之其他電感器之金屬層，而無跳過金屬層。曲線917係表示品質因子(Q factor)910於頻率範圍912之上，對於電感器組件104而言。曲線918係表示品質因子(Q factor)910於頻率範圍912之上，對於電感器組件804而言。根據顯示於圖形表示901中之結果，當與其他之電感器比較時，對於電感器組件104及804之品質因子(Q factor)910是實質上較高的。
與其他之電感器相較，本發明之電感器組件具有至少一螺旋感應元件，其可促進調諧電容及電阻，並且亦能節省晶片面積。更具體而言，電感器組件具有複數個金屬層及複數個中介窗。複數個中介窗係連接於複數個金屬層，以導引流動於其中之電流。
雖然本發明已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
110‧‧‧線、導線、金屬線、導線部
104‧‧‧電感器組件
106‧‧‧螺旋感應元件
108‧‧‧導線層、金屬層
110a、110b、110c、110d、110e、110f‧‧‧線、導線、金屬線、導線部
112‧‧‧中介窗
120、122、123、124‧‧‧距離
Mn‧‧‧上金屬層、層
Mn-1、Mn-2、Mn-3、Mn-4、Mn-5‧‧‧層
Mn-6‧‧‧下金屬層、層
Vian-6~Vian‧‧‧中介窗

Claims (5)

  1. 一種電感器組件，包括：至少一螺旋感應元件，包括：複數個導線層，其中每一該等導線層中具有一對平行於彼此且與一鄰接導線層中之另一對平行於彼此的導線相互垂直的導線；以及複數個中介窗，係連接來自於該等導線層之兩個或更多個鄰接導線層中之該等導線，以使得在不同之該等導線層中之以一個對準於另一個上方之方式設置的兩鄰接平行導線間之一間隔係為在該等導線層之兩鄰接導線層之個別下表面間之一距離之兩倍或兩倍以上；其中，該至少一螺旋感應元件包括一第一螺旋感應元件及一第二螺旋感應元件，該第一螺旋感應元件係根據一第一佈局被配置，以及該第二螺旋感應元件係根據一第二佈局被配置，其中，該第一螺旋感應元件之至少一部分係設置於一第一積體晶片晶粒之上，該第二螺旋感應元件之至少一部分係設置於一第二積體晶片晶粒之上，以及該第二積體晶片晶粒係垂直堆疊於該第一積體晶片晶粒之上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電感器組件，更包括一中心分接頭，係位於該第一螺旋感應元件與該第二螺旋感應元件之間，用以施加一偏壓電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電感器組件，其中，該等中介窗係連接於位在該第一螺旋感應元件及該第二螺旋感應元件內之該等導線，以使得該第一佈局係相對於該第二佈局 被旋轉，或該第一佈局係相同於該第二佈局。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電感器組件，其中，該第一螺旋感應元件係實質上圍繞該第二螺旋感應元件。
  5. 一種製造電感器組件之方法，包括：提供至少一螺旋感應元件，其中，該至少一螺旋感應元件具有複數個導線層，每一該等導線層中具有一對平行於彼此且與一鄰接導線層中之另一對平行於彼此的導線相互垂直的導線；以及連接複數個中介窗於來自於該等導線層之兩個或更多個鄰接導線層中之該等導線，以使得在不同之該等導線層中之以一個對準於另一個上方之方式設置的兩鄰接平行導線間之一間隔係為在該等導線層之兩鄰接導線層之個別下表面間之一距離之兩倍或兩倍以上；其中，該提供至少一螺旋感應元件之步驟包括：提供一第一螺旋感應元件，其中，該第一螺旋感應元件之至少一部分係設置於一第一積體晶片晶粒之上；以及提供一第二螺旋感應元件，其中，該第二螺旋感應元件之至少一部分係設置於一第二積體晶片晶粒之上，以及該第二積體晶片晶粒係垂直堆疊於該第一積體晶片晶粒之上。
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