具有贯穿衬底通孔芯的电感器制造技术

本发明专利技术提供一种半导体装置，其包括衬底。所述装置进一步包括：贯穿衬底通孔TSV，其延伸到所述衬底中；及基本上螺旋形导体，其围绕所述TSV安置。所述基本上螺旋形导体可经配置以响应于电流经过所述螺旋形导体而在所述TSV中生成磁场。可包含一个以上TSV，及/或可提供一个以上基本上螺旋形导体。

Inductor with through hole core through substrate

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有贯穿衬底通孔芯的电感器相关申请案的交叉参考本申请案含有与由凯尔K.卡比(KyleK.Kirby)同时申请的标题为“具有用于无线信号及功率耦合的背侧线圈的半导体装置(SEMICONDUCTORDEVICESWITHBACK-SIDECOILSFORWIRELESSSIGNALANDPOWERCOUPLING)”的美国专利申请案相关的标的物。其揭示内容以引用方式并入本文中的相关申请案转让给美光科技公司(MicronTechnology,Inc.)且由代理档案号10829-9206.US00标识。本申请案含有与由凯尔K.卡比同时申请的标题为“具有用于无线信号及功率耦合的贯穿衬底线圈的半导体装置(SEMICONDUCTORDEVICESWITHTHROUGH-SUBSTRATECOILSFORWIRELESSSIGNALANDPOWERCOUPLING)”的美国专利申请案相关的标的物。其揭示内容以引用方式并入本文中的相关申请案转让给美光科技公司且由代理档案号10829-9207.US00标识。本申请案含有与由凯尔K.卡比同时申请的标题为“具有耦合贯穿衬底通孔芯的多裸片电感器(MULTI-DIEINDUCTORSWITHCOUPLEDTHROUGH-SUBSTRATEVIACORES)”的美国专利申请案相关的标的物。其揭示内容以引用方式并入本文中的相关申请案转让给美光科技公司且由代理档案号10829-9220.US00标识。本申请案含有与由凯尔K.卡比同时申请的标题为“具有贯穿衬底通孔芯的3D互连多裸片电感器(3DINTERCONNECTMULTI-DIEINDUCTORSWITHTHROUGH-SUBSTRATEVIACORES)”的美国专利申请案相关的标的物。其揭示内容以引用方式并入本文中的相关申请案转让给美光科技公司且由代理档案号10829-9221.US00标识。
本专利技术一般来说涉及半导体装置，且更特定来说，涉及包含具有贯穿衬底通孔芯的电感器的半导体装置以及其制作及使用方法。
技术介绍
随着电子电路的小型化需求不断增长，最小化例如电感器的各种电路元件的需求飞速增长。在许多离散元件电路(例如阻抗匹配电路、线性滤波器及各种电源电路)中，电感器是重要组件。由于传统电感器是大型组件，所以电感器的成功小型化提出具有挑战性的工程问题。一种小型化电感器的方法是使用标准集成电路建构块(例如电阻器、电容器)及有源电路(例如运算放大器)来设计模拟离散电感器的电性质的有源电感器。有源电感器可经设计为具有高电感及高Q因子，但使用这些设计所制造的电感器消耗大量功率且生成噪声。另一方法是使用常规集成电路工艺来制造螺旋式电感器。不幸的是，单个层级(例如平面)中的螺旋电感器占据大表面积，使得制造具有高电感的螺旋电感器会很昂贵且大小过大。因此，需要其它方法来小型化半导体装置中的电感元件。附图说明图1是根据本技术的实施例所配置的具有含TSV芯的电感器的半导体装置的简化横截面视图。图2是根据本技术的实施例所配置的围绕贯穿衬底通孔安置的基本上螺旋形导体的简化透视图。图3是根据本技术的实施例所配置的共享贯穿衬底通孔芯的耦合电感器的简化横截面视图。图4是根据本技术的实施例所配置的共享贯穿衬底通孔芯的耦合电感器的简化横截面视图。图5是根据本技术的实施例所配置的具有电感器的半导体装置的简化横截面视图，所述电感器具有包括多个贯穿衬底通孔的闭合芯。图6是根据本技术的实施例所配置的具有贯穿衬底通孔芯的耦合电感器的简化横截面视图。图7是根据本技术的实施例所配置的具有贯穿衬底通孔芯的耦合电感器的简化横截面视图。图8是根据本技术的实施例所配置的具有贯穿衬底通孔芯的耦合电感器的简化横截面视图。图9是根据本技术的实施例所配置的具有贯穿衬底通孔芯的电感器的简化横截面视图。图10是根据本技术的实施例所配置的具有贯穿衬底通孔芯的电感器的简化横截面视图。图11是根据本技术的实施例所配置的围绕贯穿衬底通孔安置的基本上螺旋形导体的简化透视图。图12A到12D是根据本技术的实施例的制造过程的各个阶段处的具有贯穿衬底通孔芯的电感器的简化横截面视图。图12E及12F是根据本技术的实施例的制造过程的各个阶段处的具有贯穿衬底通孔芯的电感器的简化透视图。图13是说明根据本技术的实施例的制造具有贯穿衬底通孔芯的电感器的方法的流程图。具体实施方式在下文描述中论述众多具体细节以提供本技术的实施例的透彻且可行描述。然而，所属领域技术人员将认识到，可在无一或多个具体细节的情况下实践本专利技术。在其它情况下，未展示或未详细描述通常与半导体装置相关联的熟知结构或操作以避免模糊本技术的其它方面。一般来说，应了解，除本文中所揭示的所述具体实施例以外的各种其它装置、系统及方法可在本技术的范围内。如上文所论述，随着对占据小面积的具有高电感的电感器的需求不断增加，半导体装置不断完善设计。因此，根据本技术的半导体装置的若干实施例可提供具有贯穿衬底通孔芯的电感器，其可提供高电感同时仅占用小面积。本技术的若干实施例涉及半导体装置、包含半导体装置的系统，及制作及操作半导体装置的方法。在一个实施例中，半导体装置包括衬底(例如硅、玻璃、砷化镓、有机材料等的衬底)、延伸到硅衬底中的贯穿衬底通孔(TSV)及围绕TSV安置的基本上螺旋形导体。基本上螺旋形导体可为经配置以响应于电流经过基本上螺旋形导体而在TSV中生成磁场的非平面螺旋。可包含一个以上TSV(例如，以提供闭合芯)，及/或可提供一个以上基本上螺旋形导体(例如，以提供耦合电感器)。图1是根据本技术的实施例所配置的具有含TSV芯的电感器100的半导体装置10的简化横截面视图。装置10具有衬底材料101a及绝缘材料101b，且电感器100具有衬底材料101a中的一个部分及绝缘材料101b中的另一部分。例如，电感器100可包含TSV102，TSV102具有衬底材料101a中的第一部分及绝缘材料101b中的第二部分。因此，TSV102从衬底材料101a向外延伸且到绝缘材料102b中。电感器100可进一步包含在绝缘材料101b中至少围绕TSV102的第二部分的区段的基本上螺旋形导体103(“导体103”)。在图1所展示的实施例中，导体103示意性地被说明为具有围绕TSV102的5个完整匝(103a、103b、103c、103d及103e)。导体103经配置以响应于电流经过导体103而在TSV102中诱发磁场。导体103可通过引线120a及120b可操作地连接到其它电路元件(未展示)。根据本技术的一个实施例，衬底材料101a可为适合于半导体处理方法的数种衬底材料中的任一者，包含硅、玻璃、砷化镓、氮化镓、有机层板、模制化合物(例如，用于扇出晶片级处理的重组晶片)等等。所属领域的技术人员将容易理解，可通过将高纵横比孔蚀刻到衬底材料101a中且在一或多个沉积及/或电镀步骤中使用一或多种材料填充孔来制作贯穿衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其包括：/n衬底；/n贯穿衬底通孔TSV，其延伸到所述衬底中；及/n基本上螺旋形导体，其围绕所述TSV安置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170502 US 15/584,2941.一种半导体装置，其包括：
衬底；
贯穿衬底通孔TSV，其延伸到所述衬底中；及
基本上螺旋形导体，其围绕所述TSV安置。


2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述基本上螺旋形导体经配置以响应于电流经过所述基本上螺旋形导体而在所述TSV中生成磁场。


3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中所述基本上螺旋形导体经配置以响应于所述基本上螺旋形导体中的变化电流而在所述TSV中诱发所述磁场的变化。


4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述TSV包括铁磁材料或亚铁磁材料。


5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述TSV通过绝缘材料与所述基本上螺旋形导体分离。


6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述基本上螺旋形导体包括围绕所述TSV的一个以上匝。


7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述基本上螺旋形导体与所述TSV同轴对准。


8.一种半导体装置，其包括：
衬底；
贯穿衬底通孔TSV，其延伸到所述衬底中；
第一基本上螺旋形导体，其围绕所述TSV安置；及
第二基本上螺旋形导体，其围绕所述TSV安置。


9.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述第一基本上螺旋形导体经配置以响应于所述第一基本上螺旋形导体中的第一变化电流而在所述TSV中诱发磁场的变化，且其中所述第二基本上螺旋形导体经配置以响应于所述磁场的所述变化而在所述第二基本上螺旋形导体中诱发第二变化电流。


10.根据权利要求9所述的半导体装置，其进一步包括：
第三基本上螺旋形导体，其围绕所述TSV安置，
其中所述第三基本上螺旋形导体经配置以响应于所述磁场的所述变化而在所述第三基本上螺旋形导体中诱发第三变化电流。


11.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述TSV包括铁磁材料或亚铁磁材料。


12.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述TSV通过绝缘材料与所述第一基本上螺旋形导体及所述第二基本上螺旋形导体分离。


13.根据权利要求8所述的半导体装置，其中与所述第二基本上螺旋形导体相比，所述第一基本上螺旋形导体包括围绕所述TSV的不同数目个匝。


14.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述第一基本上螺旋形导体及所述第二基本上螺旋形导体包括围绕所述TSV的相同数目个匝。


15.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述第一基本上螺旋形导体及所述第二基本上螺旋形导体中的一者包括围绕所述TSV的一个以上匝。


16.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述第一基本上螺旋形导体及所述第二基本上螺旋形导体与所述TSV同轴对准。


17.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述第一基本上螺旋形导体及所述第二基本上螺旋形导体彼此电隔离且与所述TSV电隔离。


18.根据权利要求8所述的半导体装置，其中所述第一基本上螺旋形导体电连接到电源且所述第二基本上螺旋形导体电连接到负载。


19.一种半...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·K·柯比，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US