集成变压器制造技术

一种变压器包括：含半导体材料的基板、基板上的第一导体、基板上的第二导体以及基板上的磁层。第一导体形成具有至少一圈的一般螺旋形信号通路。第二导体形成具有至少一圈的一般螺旋形信号通路。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利申请是Donald S.Gardner于2001年1月19日提交的题为“集成电感器”的美国专利申请号09/766162的部分继续专利申请，该申请是Donald S.Gardner于1999年11月23日提交的题为“为集成电路或集成电路封装提供电感器的方法及装置”的美国专利申请号09/444608的部分继续专利申请。
技术介绍
专利
本专利技术一般地涉及电子变压器领域。更具体地说，本专利技术涉及用于集成电路(IC)和IC封装的电子变压器领域。相关技术说明电子变压器通常用于各种微电子电路应用，例如功率变换器、电力传输装置、电力隔离装置以及包含匹配网络、振荡器、放大器和滤波器的射频(RF)和微波电路。由于分立变压器因连接到集成电路时的寄生电容和电阻而导致损耗，以及由于分立变压器的装配产生较高费用，因此变压器最好制造在芯片上，也就是集成在集成电路上，和/或集成在作为集成电路外壳的封装上。附图概述通过实例对本专利技术进行说明，但本专利技术并不限于附图范围，图中相同标号表示同样的元件，其中附图说明图1说明一个实施例中集成电感器的平面图2说明一个实施例中形成图1所示集成电感器的流程图；图3说明一个实施例中一个基板的横剖面视图，其中在基板上形成第一介质层和磁层；图4说明一个实施例中图3所示基板在第一磁层已经形成图案以及第二介质层已经形成之后的横剖面视图；图5说明一个实施例中图4所示基板在第二介质层已经形成图案以及导电层已经形成之后的横剖面视图；图6说明一个实施例中图5所示基板在导电层已经形成图案以及第三介质层已经形成之后的横剖面视图；图7说明一个实施例中图6所示基板在第三介质层已经形成图案以及第二磁层已经形成并形成图案之后的横剖面视图；图8说明一个实施例中形成磁层的流程图；图9说明一个实施例中一个基板的横剖面视图，其中在基板上已经形成介质层和磁层；图10说明一个实施例中图9所示基板在带图案的掩模层已经形成以及磁层已经形成图案之后的横剖面视图；图11说明一个实施例中集成变压器的平面图；图12说明一个实施例中图11所示集成变压器的横剖面视图；图13说明一个实施例中另一个集成变压器的平面图；图14说明一个实施例中另一个集成变压器的平面图；图15说明一个实施例中另一个集成变压器的平面图；图16说明一个实施例中另一个集成变压器的平面图；图17说明一个实施例中包含一个或多个变压器的集成电路的方框图；以及图18说明一个实施例中包含一个或多个变压器的集成电路封装的方框图。详细描述以下详细说明阐述根据本专利技术的集成变压器的实施例。以下说明中，阐述了例如特定材料、参数等细节，以便透彻地了解本专利技术。但要知道，即使没有这些细节也可以实施本专利技术。在其它情况下，众所周知的步骤、设备等不作详细说明，以免妨碍本专利技术的说明。螺旋形电感器结构图1说明一个实施例中的集成电感器100。集成电感器100包括一般的螺旋形电感器110，它形成一个信号通路，电流可沿该通路流动以在导体110周围产生电磁场。通过在导体110的最内圈114的起点附近的最里面的节点112上以及导体110的最外圈118的末端附近的最外面的节点116上施加电压电位，电流可流经导体110。虽然所述的是形成大约 圈通常的八边形，但导体110可形成一圈或多圈任何适当数量的圈以及任何适合形状的一圈的任何适当部分。例如，各圈的形状可以是矩形、六边形或圆形。导体110可包括任何适当的导电材料，并且可具有任何适当尺寸。导体110形成的信号通路可具有任何适当宽度、厚度及长度，同时在各圈之间具有适当间隔，以形成覆盖任何适当形状及大小的区域的一般螺旋形导体110。本说明中所用的螺旋或螺旋形导体包括形成信号通路具有至少一圈的信号通路的任何导体，其中可能的各相继圈基本围绕最内圈和任何之前的圈。一个实施例的电感器100包括磁层120。电感器110位于磁层120上，以及对于一个实施例，它通过至少一层介质层与磁层120分隔。这种介质层可包括任何适当的介质材料，并且具有任何适当厚度。介质材料和厚度帮助确定电容量从而确定电感器100的谐振频率ωr。磁层120形成电感器100的电压参考平面，有助于容纳导体110周围的电磁场。因此，磁层120帮助增加电感器100的电感量L，从而帮助增加电感器100的品质因数Q。磁层120可包括任何适当的磁性材料，并具有任何适当的形状，例如如图1所示的矩形，以及任何尺寸。电感器100可设计成具有任何适当频率范围和任何所需品质因数Q ∝ωL/R，其中ω是电感器100的工作频率，L是电感器100的电感量，以及R是电感器100的电阻。由于电感器100的品质因数Q与电感器100的电感L成正比且与电感器100的电阻R成反比，因此，对于电感器100的给定面积或电阻R，电感器100可采用较高电感L、从而较高品质因数Q来设计。或者，对于给定电感L，电感器100可采用较小面积、从而采用较低电阻R和电容来设计，从而产生较高的谐振频率ωr和较高的品质因数Q。一个实施例的电感器100在基板上形成，其中基板包括半导体材料，其中具有将磁层120与基板分隔的至少一层介质层。这种介质层可包括任何适当的介质材料，并且具有任何适当厚度。导体110对基板产生一个磁通量，它会引起涡电流或镜像电流，从而引起电感器100的损耗以及基板的噪声，将磁层120定位于基板和导体110之间有助于减少这些电流，并使电感器100和相邻电路之间的干扰问题为最小。磁层120还有助于防止基板耦合以及帮助减少基板依赖性。一个实施例的磁层120形成槽缝、如槽缝122和124，以帮助进一步降低基板上的任何涡电流。磁层120可形成一个或多个任何适当数量的槽缝，其中在相对于导体110的任何适当的一个或多个位置上具有任何适当尺寸及方向。一个或多个槽缝可与通过导体110的电流垂直或成其它适当角度。在磁层120上形成槽缝还减少了会在磁层120上形成的涡电流，并有助于增加电感器100的谐振频率ωr。一个实施例的磁层120具有较高的磁导率、较高的饱和磁化强度以及较高的磁谐振频率，使电感器110能够以较高频率、如千兆赫(GHz)范围进行工作。磁导率是磁性材料磁化能力的量度。非磁性材料具有为1的相对磁导率。具有较高饱和磁化强度的磁性材料允许使用较高的电流。电感L因磁层120而增加有助于增加电感器100的品质因数Q。一个实施例的磁层120与可用来形成具有电感器100的芯片的可用半导体处理及封装技术兼容。也就是说，磁层120可采用可用半导体处理技术来形成以及可选地形成图案，并且一般可承受在处理和封装在其中形成电感器100的芯片时遇到的较高温度，而不要对磁层120的有关属性进行定形或进行重大改变。一个实施例的磁层120包括钴(Co)。一个实施例的磁层120包括非晶钴(Co)合金，其中包含钴(Co)和任何适当原子或重量百分比的任何适当的一种或多种元素。非晶钴(Co)合金可具有任何适当的原子有序态。对于一个实施例，非晶钴(Co)合金具有范围在大约1埃()到大约100埃()的原子有序态。对于一个实施例，非晶钴(Co)合金具有范围在大约1埃()到大约25埃()的原子有序态。对于一个实施例，非晶钴(Co)合金具有范围在大约1埃()到大约10埃()的原子有序态。一个实施例的磁层120包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变压器，包括：　　　　基板，所述基板包含半导体材料；　　　　所述基板上的第一导体，所述第一导体形成具有至少一圈的一般螺旋形信号通路；　　　　所述基板上的第二导体，所述第二导体形成具有至少一圈的一般螺旋形信号通路；以及　　　　所述基板上的磁层。

【技术特征摘要】
US 2001-1-19 09/766,162;US 2001-5-11 09/853,3701.一种变压器，包括基板，所述基板包含半导体材料；所述基板上的第一导体，所述第一导体形成具有至少一圈的一般螺旋形信号通路；所述基板上的第二导体，所述第二导体形成具有至少一圈的一般螺旋形信号通路；以及所述基板上的磁层。2.如权利要求1所述的变压器，其特征在于所述磁层包括钴。3.如权利要求1所述的变压器，其特征在于所述磁层包括含钴的非晶合金。4.如权利要求1所述的变压器，其特征在于所述磁层包括含钴和锆的非晶合金。5.如权利要求1所述的变压器，其特征在于所述磁层包括含钴；锆；以及钽、铌，或稀土元素的非晶合金。6.如权利要求1所述的变压器，其特征在于所述第二导体位于所述第一导体之上。7.如权利要求6所述的变压器，其特征在于所述磁层位于所述基板和所述第一导体之间，位于所述第一和第二导体之间，或者位于所述第二导体之上。8.如权利要求6所述的变压器，其特征在于所述第一导体位于所述磁层之上；以及其中所述变压器包括所述第一和第二导体之间的另一磁层。9.如权利要求8所述的变压器，其特征在于包括位于所述第二导体之上的另一磁层。10.如权利要求6所述的变压器，其特征在于所述第一导体位于所述磁层之上；以及其中所述变压器包括位于所述第二导体之上的另一磁层。11.如权利要求6所述的变压器，其特征在于所述磁层位于所述第一和第二导体之间；以及其中所述变压器包括位于所述第二导体之上的另一磁层。12.如权利要求1所述的变压器，其特征在于所述第一和第二导体并排放置。13.如权利要求12所述的变压器，其特征在于所述第一和第二导体均位于所述磁层之上。14.如权利要求13所述的变压器，其特征在于包括位于所述第一和第二导体之上的另一磁层。15.如权利要求12所述的变压器，其特征在于所述磁层位于所述第一和第二导体之上。16.如权利要求1所述的变压器，其特征在于所述第一和第二导体的定位为，使所述第一导体的一圈或多圈的至少一部分均定位成与所述第二导体的一圈的至少一部分的内侧相邻。17.如权利要求16所述的变压器，其特征在于所述第一和第二导体均位于所述磁层之上。18.如权利要求17所述的变压器，其特征在于包括位于所述第一和第二导体之上的另一磁层。19.如权利要求16所述的变压器，其特征在于所述磁层位于所述第一和第二导体之上。20.一种方法，包括在含半导体材料的基板上形成第一导体，其中所述的形成所述第一导体包括形成所述第一导体，使所述第一导体形成具有至少一圈的一般螺旋形信号通路；在所述基板上形成第二导体，使所述第二导体形成具有至少一圈的一般螺旋形信号通路；以及在所述基板上形成磁层。21.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述形成所述磁层包括形成含钴的磁层。22.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述形成所述磁层包括形成其中包含含钴的非晶合金的磁层。23.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述形成所述磁层包括形成其中包含含钴和锆的非晶合金的磁层。24.如权利要求20所述的方法，其特征在于所述形成所述磁层包括形成其中包含含钴；锆；以及钽、铌，或稀土元素的非晶合金的磁层。25.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：DS加纳，
申请(专利权)人：英特尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]