小型电感器和相关电路器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供用于集成电路的新型电路元件，其包含结构，其中厚度尺寸远大于宽度尺寸并且相比宽度尺寸具有更小的间隔，以便实现紧耦合条件。这类结构适合于在集成电路中形成电感器，电容器，传输线和低阻抗配电网络。宽度尺寸与趋肤深度处于同一数量级。实施例包含设置在硅衬底中的盘旋绕组，所述盘旋绕组由深的、窄的、导体覆盖的盘旋脊形成，所述盘旋脊由窄的盘旋沟槽隔开。其它实施例包含在柔性绝缘带中或柔性绝缘带上形成的宽的、薄的导体，所述导体被缠绕成彼此相邻的匝；或在柔性绝缘板中或柔性绝缘板上的导体，柔性绝缘板通过彼此相邻的绕组折叠成多个层，此外，制造方法包含对深的、窄的螺旋沟槽进行定向蚀刻以在硅中形成绕组。

Small Inductors and Related Circuit Devices and Their Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】小型电感器和相关电路器件及其制造方法
本PCT申请要求2016年10月4日提交的美国专利申请第15/285,310号的权益和优先权。出于所有目的，所述专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
技术介绍
本专利技术涉及一种用于与集成电路和某些类型的小型分立电路一起使用的小型电路器件，以及用于制造这类装置的方法。本专利技术涉及例如对常规小型盘旋式电感器的改进和替换。其它实施例包含集成电路中的传输线、电容器和低阻抗配电网络。更具体地说，公开了具有数学证明的设计技术和结构，这容许在一个实施例中和在诸如集成电路芯片和电力供应器等小型结构中发现高电流分布问题的应用中实现具有良好品质因数Q的小型、极高电流和高电感的器件。已知一类称为盘旋式电感器的装置用于半导体装置，并且它们代表可根据本专利技术所制造的一种实例类型的装置。盘旋式电感器定义成具有特征电感的平面结构，并且其在某种程度上已知用于实现集成电路中的电感器及其封装技术。其广泛用于LNA(低噪声放大器)、VCO(压控振荡器)、PLL(锁相环)设计中的RFIC(射频集成电路)。最近，已考虑将盘旋式电感器用于DC/DC转换器结构中，主要用于降压转换本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型电感器，包括:半导体衬底，限制所述电感器最大尺寸；金属导电元件，在所述半导体衬底中形成，所述金属导电元件以盘旋结构形成多匝绕组，在匝之间具有间距；所述绕组配置成具有如下定义的高纵横比：厚度尺寸远大于宽度尺寸且其中所述绕组的匝在与所述宽度尺寸相当的尺寸规模上形成紧密的间隔，以达到紧耦合条件，所述紧耦合条件被定义成多个匝之间的高耦合系数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.04 US 15/285,3101.一种小型电感器，包括:半导体衬底，限制所述电感器最大尺寸；金属导电元件，在所述半导体衬底中形成，所述金属导电元件以盘旋结构形成多匝绕组，在匝之间具有间距；所述绕组配置成具有如下定义的高纵横比：厚度尺寸远大于宽度尺寸且其中所述绕组的匝在与所述宽度尺寸相当的尺寸规模上形成紧密的间隔，以达到紧耦合条件，所述紧耦合条件被定义成多个匝之间的高耦合系数。2.根据权利要求1所述的电感器，所述绕组具有至少为十的厚度与宽度之比和至少为五的相邻匝之间的宽度与间距之比，以使得在第二最相邻匝处实现耦合系数至少为0.5的所述紧耦合条件。3.根据权利要求1所述的电感器，其中所述半导体衬底是插入物，还包括所述绕组的端子；和焊盘，通过所述端子耦接到所述绕组以提供外部电性连接。4.根据权利要求3所述的电感器，进一步包含焊料凸块，所述焊料凸块与所述焊盘并置以建立所述电性连接。5.根据权利要求4所述的电感器，其中在所述绕组的端子处，提供在所述衬底中平行设置的多个硅柱，所述硅柱的间隔足够紧密以产生与所述焊盘相邻的导电阵列，以增强导电性并减小所述焊盘的电阻。6.根据权利要求5所述的电感器，其中所述硅柱具有选自以下的横截面：正方形、矩形、三角形、圆形、椭圆形、其组合以及所述组合中的相互结合的形状。7.根据权利要求4所述的电感器，其中焊盘以规则的矩形阵列在所述半导体衬底中形成。8.根据权利要求7所述的电感器，其中所述焊盘包含输入焊盘和输出焊盘，并且其中所述输入焊盘与所述输出焊盘在所述矩形阵列的同一行上对齐。9.根据权利要求1所述的电感器，其中所述半导体衬底包含第一侧和第二侧，所述第一侧通过绝缘层与所述第二侧隔开，并且其中半导体电路设置在所述第一侧上，且所述绕组设置在所述第二侧上。10.根据权利要求9所述的电感器，其中所述金属导电元件在所述半导体电路形成之后形成，所述金属导电元件还包含从所述第二侧穿过所述绝缘层延伸到所述第一侧的端子。11.根据权利要求1所述的电感器，其中将所述宽度尺寸选择为与趋肤深度在同一数量级上。12.根据权利要求1所述的电感器，其中所述绕组具有径直的最内区段，所述区段具有Q，所述Q在所述电感器的设计频率下大于1。13.一种电感器，包括：绕组，由柔性电介质板中或柔性电介质板上的导电元件形成，其中所述柔性板中或柔性板上的所述导电元件的宽度显著大于所述柔性板中或柔性板上的所述导电元件的深度；所述绕组在所述板中或板上以连续对称图案形成，且随后折叠成覆盖层，以使得所述导电元件的所述区段彼此相邻并由所述板隔开，以实现紧耦合条件，所述紧耦合条件被定义成多个匝之间的高耦合系数，所述电感器具有用于外部电性连接的端子。14.根据权利要求13所述的电感器，其中将所述深度选择为与趋肤深度在所述相同数量级大小上。15.根据权利要求13所述的电感器，其中所述绕组具有径直最内区段，所述区段具有Q，所述Q在所述电感器的所述设计频率下大于1。16.一种电感器，包括：绕组，由柔性电介质带中或柔性电介质带上的导电元件形成，所述柔性带中或柔性带上的所述导电元件的宽度显著大于所述柔性带中或柔性带上的所述导电元件的深度；所述绕组围绕中心轴线设置在所述柔性带的线圈中，以使得所述导电元件限定彼此相邻并由所述带隔开的匝，以实现紧耦合条件，所述紧耦合条件被定义成多个匝之间的高耦合系数，所述电感器具有用于外部电性连接的端子。17.根据权利要求16所述的电感器，其中将所述深度选择为与趋肤深度在相同数量级大小上。18.根据权利要求16所述的电感器，其中所述绕组具有径直最内区段，所述区段具有Q，所述Q在所述电感器的所述设计频率下大于1。19.一种用于制造半导体芯片中的小型电子器件的方法，包括：提供半导体衬底；随后在所述半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥斯曼·厄斯德·阿卡苏，
申请(专利权)人：纳亨利公司，
类型：发明
国别省市：美国,US