TWI838999B - 電感器結構 - Google Patents
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Abstract
一種電感器結構，包括基底、介電結構、第一線圈、第二線圈與導磁材料層。介電結構設置在基底上。第一線圈設置在介電結構中。第二線圈設置在介電結構中。第二線圈位在第一線圈與基底之間。導磁材料層設置在介電結構中。導磁材料層位在第一線圈與第二線圈之間。導磁材料層的磁導率大於或等於5×10
-7亨利/公尺且小於1×10
-3亨利/公尺。
Description
本發明是有關於一種半體體結構，且特別是有關於一種電感器結構。
電感器(inductor)是一種電路元件，會因為通過的電流的改變而產生電動勢，從而抵抗電流的改變。然而，如何增進電感器的效能為目前持續努力的目標。
本發明提供一種電感器結構，其可藉由提升磁通量來增進效能。
本發明提出一種電感器結構，包括基底、介電結構、第一線圈、第二線圈與導磁材料層。介電結構設置在基底上。第一線圈設置在介電結構中。第二線圈設置在介電結構中。第二線圈位在第一線圈與基底之間。導磁材料層設置在介電結構中。導磁材料層位在第一線圈與第二線圈之間。導磁材料層的磁導率(magnetic permeability)大於或等於5×10
-7亨利/公尺(H/m)且小於1×10
-3亨利/公尺。
依照本發明的一實施例所述，在上述電感器結構中，導磁材料層的磁導率可為1×10
-5亨利/公尺至1×10
-6亨利/公尺。
依照本發明的一實施例所述，在上述電感器結構中，導磁材料層的磁導率可大於1×10
-5亨利/公尺且小於1×10
-3亨利/公尺。
依照本發明的一實施例所述，在上述電感器結構中，可包括多個導磁材料層。
依照本發明的一實施例所述，在上述電感器結構中，多個導磁材料層可彼此分離。
依照本發明的一實施例所述，在上述電感器結構中，相鄰兩個導磁材料層可彼此電性絕緣。
依照本發明的一實施例所述，在上述電感器結構中，相鄰兩個導磁材料層可彼此電性連接。
依照本發明的一實施例所述，在上述電感器結構中，多個導磁材料層可包括第一導磁材料層與第二導磁材料層。第一導磁材料層位在第一線圈與第二線圈之間。第二導磁材料層位在第一導磁材料層與第二線圈之間。
依照本發明的一實施例所述，在上述電感器結構中，更可包括至少一個通孔(via)。通孔位在第一導磁材料層與第二導磁材料層之間。通孔可電性連接於第一導磁材料層與第二導磁材料層。
依照本發明的一實施例所述，在上述電感器結構中，導磁材料層的材料可包括鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、鎳、鉑、鋁或銅。
基於上述，在本發明所提出的電感器結構中，導磁材料層位在第一線圈與第二線圈之間，且導磁材料層的磁導率大於或等於5×10
-7亨利/公尺且小於1×10
-3亨利/公尺。藉此，可提升電感器結構的磁通量，進而增進電感器結構的效能。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
下文列舉實施例並配合附圖來進行詳細地說明，但所提供的實施例並非用以限制本發明所涵蓋的範圍。為了方便理解，在下述說明中相同的構件將以相同的符號標示來說明。此外，附圖僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。事實上，為論述清晰起見，可任意增大或減小各種特徵的尺寸。
圖1為根據本發明的一些實施例的電感器結構的剖面圖。
請參照圖1，電感器結構10包括基底100、介電結構102、線圈104、線圈106與導磁材料層108。在一些實施例中，基底100可為半導體基底，如矽基底。
介電結構102設置在基底100上。在一些實施例中，介電結構102可為多層結構。在一些實施例中，介電結構102的材料可包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或其組合。
線圈104設置在介電結構102中。線圈104可為單圈結構或多圈結構。在本實施例中，線圈104是以多圈結構為例，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，線圈104可為單圈結構。線圈104可為單層結構或多層結構。在本實施例中，線圈104是以單層結構為例，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，線圈104可為多層結構。在一些實施例中，線圈104的上視形狀可為螺旋狀。在一些實施例中，線圈104的材料可包括銅、鋁或鎢等導電材料。
線圈106設置在介電結構102中。線圈106位在線圈104與基底100之間。在一些實施例中，線圈104與線圈106可彼此分離。在一些實施例中，線圈104與線圈106可彼此電性絕緣。在本實施例中，線圈106是以多圈結構為例，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，線圈106可為單圈結構。線圈106可為單層結構或多層結構。在本實施例中，線圈106是以單層結構為例，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，線圈106可為多層結構。在一些實施例中，線圈106的上視形狀可為螺旋狀。在一些實施例中，線圈106的材料可包括銅、鋁或鎢等導電材料。
導磁材料層108設置在介電結構102中。導磁材料層108位在線圈104與線圈106之間。在一些實施例中，導磁材料層108、線圈104與線圈106可彼此分離。在一些實施例中，導磁材料層108、線圈104與線圈106可彼此電性絕緣。在圖1中，導磁材料層108的數量是以一個為例，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，導磁材料層108的數量可為多個。只要導磁材料層108的數量為至少一個，即屬於本發明所涵蓋的範圍。
在一些實施例中，如圖1所示，導磁材料層108的寬度W1可等於線圈104的整體的寬度W2，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，導磁材料層108的寬度W1可大於或小於線圈104的整體的寬度W2。在一些實施例中，如圖1所示，導磁材料層108的寬度W1可等於線圈106的整體的寬度W3，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，導磁材料層108的寬度W1可大於或小於線圈106的整體的寬度W3。在本實施例中，線圈104的整體的寬度W2可等於線圈106的整體的寬度W3，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，線圈104的整體的寬度W2可大於或小於線圈106的整體的寬度W3。
導磁材料層108的磁導率大於或等於5×10
-7亨利/公尺且小於1×10
-3亨利/公尺。在一些實施例中，導磁材料層108的磁導率可為1×10
-5亨利/公尺至1×10
-6亨利/公尺。在另一些實施例中，導磁材料層108的磁導率可大於1×10
-5亨利/公尺且小於1×10
-3亨利/公尺。在一些實施例中，導磁材料層108的材料可包括鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、鎳、鉑、鋁或銅。此外，上述材料的磁導率如下表1所示。
表1
| 材料 | 磁導率 (單位：亨利/公尺(H/m)) |
| 鎳鋅鐵氧體 | 20×10 -6至800×10 -6 |
| 錳鋅鐵氧體 | 大於800×10 -6且小於1×10 -3亨利/公尺 |
| 鎳 | 125×10 -6 |
| 鉑 | 1.2569701×10 -6 |
| 鋁 | 1.2566650×10 -6 |
| 銅 | 1.2566290×10 -6 |
此外，電感器結構10中的線圈104與線圈106可分別藉由所對應的內連線結構(未示出)而電性連接至所對應的電源，於此省略其說明。
基於上述實施例可知，在電感器結構10中，導磁材料層108位在線圈104與線圈106之間，且導磁材料層108的磁導率大於或等於5×10
-7亨利/公尺且小於1×10
-3亨利/公尺。藉此，可提升電感器結構10的磁通量，進而增進電感器結構10的效能。
圖2為根據本發明的另一些實施例的電感器結構的剖面圖。
請參照圖1與圖2，圖2的電感器結構20與圖1的電感器結構10的差異如下。電感器結構20可包括多個導磁材料層108。在圖2中，導磁材料層108的數量是以兩個為例，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，導磁材料層108的數量可為三個以上。多個導磁材料層108可彼此分離。在一些實施例中，相鄰兩個導磁材料層108可彼此電性絕緣。在本實施例中，多個導磁材料層108的寬度W1可彼此相同，但本發明並不以此為限。在另一些實施例中，多個導磁材料層108的寬度W1可彼此不同。
在一些實施例中，多個導磁材料層108可包括導磁材料層108A與導磁材料層108B。導磁材料層108A位在線圈104與線圈106之間。導磁材料層108B位在導磁材料層108A與線圈106之間。在一些實施例中，導磁材料層108A與導磁材料層108B可彼此分離。在一些實施例中，導磁材料層108A與導磁材料層108B可彼此電性絕緣。
另外，圖2的電感器結構20與圖1的電感器結構10中的相同或相似的構件使用相同的符號表示，並省略其說明。
基於上述實施例可知，在電感器結構20中，多個導磁材料層108(如，導磁材料層108A與導磁材料層108B)位在線圈104與線圈106之間，且多個導磁材料層108(如，導磁材料層108A與導磁材料層108B)的磁導率大於或等於5×10
-7亨利/公尺且小於1×10
-3亨利/公尺。藉此，可提升電感器結構20的磁通量，進而增進電感器結構20的效能。
圖3為根據本發明的另一些實施例的電感器結構的剖面圖。
請參照圖2與圖3，圖3的電感器結構30與圖2的電感器結構20的差異如下。在電感器結構30中，相鄰兩個導磁材料層108可彼此電性連接。在一些實施例中，電感器結構10更可包括至少一個通孔110。在本實施例中，通孔110的數量是以多個為例，但本發明並不以此為限。只要通孔110的數量為至少一個，即屬於本發明所涵蓋的範圍。通孔110設置在介電結構102中。通孔110位在導磁材料層108A與導磁材料層108B之間。通孔110可電性連接於導磁材料層108A與導磁材料層108B。藉此，導磁材料層108A與導磁材料層108B可彼此電性連接。亦即，相鄰兩個導磁材料層108可藉由通孔110而彼此電性連接。在一些實施例中，通孔110可為柱狀通孔，但本發明並不以此為限。在一些實施例中，通孔110的材料可包括鎢、銅或鋁等導電材料。
此外，圖3的電感器結構30與圖2的電感器結構20中的相同或相似的構件使用相同的符號表示，並省略其說明。
基於上述實施例可知，在電感器結構30中，多個導磁材料層108(如，導磁材料層108A與導磁材料層108B)位在線圈104與線圈106之間，且多個導磁材料層108(如，導磁材料層108A與導磁材料層108B)的磁導率大於或等於5×10
-7亨利/公尺且小於1×10
-3亨利/公尺。藉此，可提升電感器結構30的磁通量，進而增進電感器結構30的效能。
圖4為根據本發明的另一些實施例的電感器結構的剖面圖。
請參照圖3與圖4，圖4的電感器結構40與圖3的電感器結構30的差異如下。在電感器結構40中，通孔110可為槽狀通孔(slot via)。此外，圖4的電感器結構40與圖3的電感器結構30中的相同或相似的構件使用相同的符號表示，並省略其說明。
基於上述實施例可知，在電感器結構40中，多個導磁材料層108(如，導磁材料層108A與導磁材料層108B)位在線圈104與線圈106之間，且多個導磁材料層108(如，導磁材料層108A與導磁材料層108B)的磁導率大於或等於5×10
-7亨利/公尺且小於1×10
-3亨利/公尺。藉此，可提升電感器結構40的磁通量，進而增進電感器結構40的效能。
綜上所述，上述實施例的電感器結構包括第一線圈、第二線圈與導磁材料層。導磁材料層位在第一線圈與第二線圈之間，且導磁材料層的磁導率大於或等於5×10
-7亨利/公尺且小於1×10
-3亨利/公尺。藉此，可提升電感器結構的磁通量，進而增進電感器結構的效能。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10, 20, 30, 40:電感器結構
100:基底
102:介電結構
104, 106:線圈
108, 108A, 108B:導磁材料層
110:通孔
W1, W2, W3:寬度
圖1為根據本發明的一些實施例的電感器結構的剖面圖。
圖2為根據本發明的另一些實施例的電感器結構的剖面圖。
圖3為根據本發明的另一些實施例的電感器結構的剖面圖。
圖4為根據本發明的另一些實施例的電感器結構的剖面圖。
10:電感器結構
100:基底
102:介電結構
104,106:線圈
108:導磁材料層
W1,W2,W3:寬度
Claims (10)
- 一種電感器結構，包括：基底；介電結構，設置在所述基底上；第一線圈，設置在所述介電結構中；第二線圈，設置在所述介電結構中，且位在所述第一線圈與所述基底之間，其中所述第一線圈與所述第二線圈彼此電性絕緣；以及導磁材料層，設置在所述介電結構中，且位在所述第一線圈與所述第二線圈之間，其中所述導磁材料層的磁導率大於或等於5×10-7亨利/公尺且小於1×10-3亨利/公尺。
- 如請求項1所述的電感器結構，其中所述導磁材料層的磁導率為1×10-5亨利/公尺至1×10-6亨利/公尺。
- 如請求項1所述的電感器結構，其中所述導磁材料層的磁導率大於1×10-5亨利/公尺且小於1×10-3亨利/公尺。
- 如請求項1所述的電感器結構，包括多個所述導磁材料層。
- 如請求項4所述的電感器結構，其中多個所述導磁材料層彼此分離。
- 如請求項4所述的電感器結構，其中相鄰兩個導磁材料層彼此電性絕緣。
- 如請求項4所述的電感器結構，其中相鄰兩個導磁材料層彼此電性連接。
- 如請求項4所述的電感器結構，其中多個所述導磁材料層包括：第一導磁材料層，位在所述第一線圈與所述第二線圈之間；以及第二導磁材料層，位在所述第一導磁材料層與所述第二線圈之間。
- 如請求項8所述的電感器結構，更包括：至少一個通孔，位在所述第一導磁材料層與所述第二導磁材料層之間，且電性連接於所述第一導磁材料層與所述第二導磁材料層。
- 如請求項1所述的電感器結構，其中所述導磁材料層的材料包括鎳鋅鐵氧體、錳鋅鐵氧體、鎳、鉑、鋁或銅。
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| Publication Number | Publication Date |
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| TWI838999B true TWI838999B (zh) | 2024-04-11 |
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