大电感值集成磁性感应器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了大电感值集成磁性感应器件及其制造方法。该磁性感应器件可以包括形成于衬底中的沟槽、包含于沟槽中且被与衬底的一个或多个部分相邻的导电绕组围绕的磁芯、以及分别处于衬底和导电绕组之间以及在磁芯和导电绕组之间的绝缘层。一种电感器还可以包括形成于衬底中并且连接至导电绕组的对应部分的导电通孔。而且，一种变压器可以包括形成于衬底中的沟槽、包含于沟槽中且被与衬底的对应部分相邻的第一和第二导电绕组围绕的闭环/有间隙的磁芯、以及分别形成于衬底和第一、第二导电绕组之间、以及闭环/有间隙的磁芯和第一、第二导电绕组之间的绝缘层。

【技术实现步骤摘要】

本公开总的来讲涉及感应器件及制造方法，包括，但不限于，。
技术介绍
磁性感应器件(包括电感器和变压器)广泛应用于诸如开关模式电源之类的电源电子应用中。在这些应用中，大电感值(例如几百微亨)和小电阻值的磁性感应器件可以用来实现理想的电路性能。因此，这种磁性感应器件可以利用具有大横截面积的被很多圈粗的导电绕组环绕的磁芯。 然而，传统的感应器件技术不能实现大电感值磁性器件的单片电路集成。给出上述当前技术的缺陷的目的仅仅在于对传统器件的一些问题给予一个概括，而不是穷尽。通过阅读下面的详细描述，涉及现有技术的其它问题以及本文所述的各种非限制性实施例的对应优点将变得显而易见。
技术实现思路
在此提供简单的概括以有助于基本或总体上理解以下详细描述和附图中的示例性、非限制性实施例的各个方面。然而，该概括目的不是作为广泛或穷举综述。而是，该概括的唯一目的是以简单形式呈现涉及示例性非限制性实施例的一些概念，作为以下各实施例的更详细描述的开篇。根据一个或多个实施例和对应的公开，描述了关于提供大电感值的磁性器件的单片电路集成的各非限制性方面。例如，一个实施例包括一种磁性感应器件，其包括形成在衬底(例如，半导体主体、硅晶圆、双面抛光的硅晶圆等)中的沟槽(例如，V形沟槽、具有梯形截面的沟槽等)，该衬底在磁性感应器件上面和/或下面可以包括其它电路元件。在各方面中，沟槽可以形成在衬底的底面/顶面、衬底的底层/顶层、衬底的背面等中。而且，该磁性感应器件可以包括包含于沟槽中且被与衬底的一部分或多个部分相邻的导电绕组(例如，螺线管形、环形、铜、金、金属复合物材料等)围绕的磁芯。而且，该磁性感应器件可以包括分别包含于衬底和导电绕组之间和磁芯和导电绕组之间的各绝缘层。在至少一个实施例中，磁性感应器件可以包括形成于衬底中并且连接至导电绕组的导电通孔。在一个实施例中，该导电通孔在沟槽的顶端、尖端、顶点等处连接至导电绕组。在另一个实施例中，导电通孔可以在沟槽的基底、底部等处连接至与导电绕组连接的导电层。在另一个实施例中，导电通孔可以与衬底的顶表面和/或底表面、衬底的顶层和/底层等的一部分连接，例如，其连接至在磁性感应器件上面和/或下面的(一个或多个)电路元件。在至少一个其它的实施例中，各绝缘层可以包括包含于(形成于等)衬底和导电通孔之间的绝缘层。例如，绝缘层可以包括一电介质层和/或第一电介质层，所述电介质层覆盖导电通孔的侧壁，而第一介质层形成(沉积等)在沟槽的侧壁和/或衬底的顶面/底面上。在一个或多个其它的实施例中，导电绕组包括导电层(例如，图案化层等)，其形成(沉积等)在第一电介质层上。在一个实施例中，各绝缘层可以包括形成(沉积等)在导电层上的第二电介质层。而且，磁芯可以包括形成(沉积等)在第二电介质层上的磁层。而且，磁性感应器件可以包括各个绝缘层的第三电介质层，其形成(沉积等)在磁层上，例如作为图案化的电介质层。另一个非限制性实施方式可以包括一种电感器，其包括形成在衬底(例如，半导 体主体、硅晶圆等)中的沟槽，例如V形沟槽、具有梯形截面的沟槽等。而且，该电感器可以包括磁芯，例如，闭环磁芯、在磁芯的各末端之间包括有间隙的芯等，其包含于沟槽中并且被与衬底的(一个或多个)部分相邻的导电绕组围绕。而且，该电感器还可以包括分别包含于衬底和导电绕组之间以及磁芯和导电绕组之间的各绝缘层。而且，该电感器可以包括形成于衬底中并且连接至导电绕组的各部分的导电通孔。在一个实施例中，导电通孔中的一个导电通孔可以连接至导电绕组、朝向沟槽的顶端、沟槽的底部等。在另一个实施例中，磁芯可以包括一个区段，该区段被形成于其它区段对面、与其它区段相邻其它等，例如从而形成衬底内的曲折和/或弯曲路径。再一个非限制性实施例可以包括一种变压器，例如，2-相、3-相等，其包括形成于衬底中的沟槽。而且，该变压器可以包括包含于沟槽中并且被与衬底的对应部分相邻的第一导电绕组和第二导电绕组围绕的闭环磁芯，从而例如形成2-相变压器。而且，变压器可以包括分别形成于衬底和第一导电绕组之间、衬底和第二导电绕组之间、闭环磁芯和第一导电绕组之间、以及闭环磁芯和第二导电绕组之间的绝缘层。在一个或多个非限制性实施例中，变压器可以包括形成于衬底中并且连接至第一导电绕组的一个或多个部分的第一导电通孔、以及形成于衬底中并且连接至第二导电绕组的一个或多个部分的第二导电通孔。在一个实施例中，第一导电绕组的一个或多个部分可以与第二导电绕组的一个或多个部分交叉。在另一个实施例中，变压器可以包括与衬底的一部分相邻的第三导电绕组，从而例如形成3-相变压器。而且，变压器可以包括分别形成于衬底和第三导电绕组之间以及闭环磁芯和第三导电绕组之间的其它绝缘层。另外一个或多个其它非限制性实施例可以包括从衬底的一个表面在衬底中形成沟槽(例如，V形沟槽、具有梯形横截面的沟槽等)。在一个实施例中，可以通过衬底的化学蚀刻、衬底的晶向相关化学蚀刻、基于横向的等离子体蚀刻等来形成沟槽。而且，这些非限制性实施例可以包括在沟槽的各侧壁和衬底的表面上形成(沉积等)第一电介质层；在第一电介质层上形成(沉积等)导电层；在导电层上形成第二电介质层；在第二电介质层上形成磁层；以及在磁层上形成第三电介质层。在一个或多个非限制性实施例中，可以通过化学气相沉积、溅射、热氧化等来形成这些电介质层。在一个或多个实施例中，可以通过导电材料的种子层的沉积、然后电化学沉积、化学气相沉积、溅射、热喷涂等来形成导电层和/或磁层。在一个或多个实施例中，可以采用例如等离子体蚀刻，从衬底的一个表面在衬底中形成一个或多个孔。而且，可以在一个或多个孔的各表面上形成电介质层，以及可以在这些电介质层上形成导电层以形成导电通孔。一个或多个其它实施例可以包括去除第一电介质层、第二电介质层、第三电介质层、导电层、和/或磁层的对应部分；以及在所述的对应部分的与所述导电层相邻的部分上形成多个导电层，以构建对应的接触。例如，可以通过平坦化、光刻、蚀刻等来执行这种去除。以下将详细描述其它实施例和各种非限制性示例、方案和实施方式。附图说明 参照附图，进一步描述各个非限制性实施例，其中图I示出了根据一个实施例的磁性感应器件的示意性三维(3D)视图。图2至图8示出了根据多个实施例的各磁性感应器件的横截面图。图9至图11示出了根据多个实施例的各磁性感应器件的示意性三维视图。图12至图17示出了根据多个实施例的各磁性感应器件的仰视图。图18至图21示出了根据多个实施例的示例性工艺。具体实施例方式现在参照附图描述一个或多个实施例，其中通篇采用相同参考编号表示相似元件。在以下描述中，为了说明目的，阐述了大量具体细节，以提供对各实施例的全面理解。然而，显然的是，可以在没有这些具体细节(例如，可以不应用于任何特定环境或标准)的情况下实践各个实施例。在其它实例中，以框图形式示出已知结构和器件，以便有助于另外详细地描述各实施例。在此呈现的方法及设备的各非限制性实施例提供了集成磁性感应器件，其能够在单片集成电路的小器件区域内以小电阻值和大电感值来操作。在一个实施例中，一种磁性感应器件包括形成于衬底中的沟槽；包含于沟槽中并且被与衬底的至少一部分相邻的导电绕组围绕的磁芯；以及在衬底和导电绕组之间以及在磁芯和导电绕组之间分别包括的绝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性感应器件，包括：沟槽，形成于衬底中；磁芯，其包含于衬底中并且被与衬底的至少一部分相邻的导电绕组围绕；以及多个绝缘层，分别处于衬底和导电绕组之间以及磁芯和导电绕组之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：单建安，伍荣翔，方向明，
申请(专利权)人：香港科技大学，
类型：发明
国别省市：