垂直定向的半导体器件及其屏蔽结构制造技术

本发明专利技术提供了一种半导体器件。该半导体器件包括：衬底，在X方向和与X方向垂直的Y方向上延伸。半导体器件包括互连结构，在衬底上方在与X方向和Y方向均垂直的Z方向上形成该互连结构。该互连结构包括通过多个通孔在Z方向上互连在一起的多条金属线。互连结构包括变压器器件，该变压器器件包括初级线圈和次级线圈。初级线圈和次级线圈均至少部分地沿着Z方向缠绕。本发明专利技术还提供了一种垂直定向的半导体器件及其屏蔽结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，更具体地，本专利技术涉及一种垂直定向的半导体器件及其屏蔽结构。
技术介绍
半导体集成电路(IC)工业经历了快速发展。IC材料和设计的技术进步产生了多代1C，其中，每一代都具有比前一代更小且更复杂的电路。然而，这些进步增加了处理和制造IC的复杂性，并且对于将被实现的进步，需要IC处理和制造中产生同样的发展。在集成电路演进过程中，功能密度(即，单个芯片面积中互连器件的数量)通常都在增加，同时几何尺寸(即，可使用制造工艺形成的最小组件(或线))减小。可以在半导体器件上形成各种有源或无源电子元件。例如，可以在半导体IC上形 成变压器、电感器、电容器等。然而，形成在IC上的传统电子元件可能面临多个缺点，例如，空间消耗过多、器件性能低劣、屏蔽不足、以及制造成本较高。因此，尽管在半导体IC上存在电子器件通常满足了其预期目的，但是无法在每个方面完全令人满意。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体器件，包括衬底，具有通过第一轴和与所述第一轴垂直的第二轴限定的表面；变压器，被设置在所述衬底的所述表面上方，所述变压器包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈具有不与所述衬底的所述表面平行的相应的缠绕定向。在该半导体器件中，所述第一线圈和所述第二线圈的所述缠绕定向大致与所述衬底的所述表面垂直。在该半导体器件中，所述第一线圈和所述第二线圈的所述缠绕定向均通过以下轴限定出所述第一轴和所述第二轴之一；以及与所述第一轴和所述第二轴均垂直的第三轴。在该半导体器件中，所述变压器具有相关磁场，所述相关磁场大致与所述衬底的所述表面平行。在该半导体器件中，所述衬底基本上没有通过所述磁场感应产生的涡电流。在该半导体器件中，所述变压器实现在互连结构内，所述互连结构被设置在所述衬底上方，所述互连结构具有多层互连层。在该半导体器件中，所述第一线圈包括多条第一互连线，所述多条第一互连线被设置在所述互连层的第一子集中，并通过多个第一通孔互连在一起；以及所述第二线圈包括多条第二互连线，所述多条第二互连线被设置在所述互连层的第二子集中，并通过多个第二通孔互连在一起。在该半导体器件中，所述互连层的所述第二子集位于所述互连层的所述第一子集之间。在该半导体器件中，所述第一互连线的宽度是所述第二互连线的宽度的两倍以上。根据本专利技术的另一方面，提供了一种半导体器件，包括衬底，在X方向和与所述X方向垂直的Y方向上延伸；以及互连结构，沿Z方向形成在所述衬底上方，所述Z方向与所述X方向和所述Y方向均垂直，所述互连结构包括通过多个通孔沿所述Z方向互连在一起的多条金属线，所述互连结构包含变压器器件，所述变压器器件包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈和所述次级线圈均基本上至少部分地沿着所述Z方向缠绕。在该半导体器件中，所述初级线圈和所述次级线圈均包括缠绕定向，所述缠绕定向基本上与通过所述X方向和所述Y方向所限定的平面垂直。在该半导体器件中，所述变压器器件感应产生磁场，所述磁场至少部分地在通过所述X方向和所述Y方向所限定的平面上延伸。 在该半导体器件中，所述初级线圈和所述次级线圈均包括相应的金属线组和所述互连结构的相应的通孔组。在该半导体器件中，所述初级线圈的所述金属线组具有与所述次级线圈的所述金属线组不同的宽度尺寸。在该半导体器件中，所述次级线圈至少部分地位于所述初级线圈的上部和所述初级线圈的下部之间，其中，沿着相对于所述Z方向限定出所述上部和所述下部。根据本专利技术的又一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括提供了衬底，所述衬底具有通过第一轴和与所述第一轴垂直的第二轴限定的表面；以及在所述衬底的所述表面上方形成互连结构，所述互连结构具有通过多个通孔互连的多条导线，其中，形成所述互连结构包括将变压器器件形成为所述互连结构的一部分，其中，所述变压器器件包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈均具有缠绕定向，所述缠绕定向至少部分地通过与所述衬底的所述表面垂直的第三轴限定出。在该方法中，执行形成所述变压器器件的步骤，使得所述缠绕定向与所述衬底的所述表面垂直。在该方法中，执行形成所述变压器器件的步骤，使得所述第一线圈包括所述导线的第一子集和所述通孔的第一子集；所述第二线圈包括所述导线的第二子集和所述通孔的第二子集；并且所述导线的所述第一子集与所述导线的所述第二子集平行。在该方法中，所述导线的所述第一子集的宽度是所述导线的所述第二子集的宽度的两倍以上。在该方法中，将所述导线的所述第二子集设置在所述第一子集中的最顶部导线和所述第二子集中的最底部导线之间。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术的多个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。图IA示出了电感器器件的立体图。图IB-图IC示出了变压器器件的俯视图和横截面图。图2为变压器器件的等效电路原理图。图3-图4为处于不同制造阶段的半导体器件的横截面图。图4为根据实施例的半导体电容器的立体图。图5为根据实施例的变压器器件的立体图。图6为半导体器件的立体图，在该半导体器件中具有根据实施例实现图5的变压器器件。图7为根据实施例的电感电容(LC)振荡回路的立体图。图8为根据实施例的LC振荡回路的电容器的立体图。 图9为根据实施例的LC振荡回路的电容器的立体图。图10为根据实施例的在其中包括有变压器的屏蔽结构的立体图。图11为根据实施例的在其中包括有LC振荡回路的屏蔽结构的立体图。图12为示出了根据实施例的制造变压器器件的方法的流程图。图13为示出了根据实施例的制造LC振荡回路器件的方法的流程图。图14为示出了根据实施例的制造屏蔽器件的方法的流程图。具体实施例方式可以理解，为了实现各个实施例的不同部件，以下公开提供了许多不同的实施例或实例。以下描述了元件和布置方式的特定示例以简化本公开。当然这些仅仅是实例，而并不旨在进行限定。例如，以下描述中第一部件形成在第二部件上可以包括第一部件和第二部件通过直接接触形成的实施例，还可以包括有额外部件形成在第一部件和第二部件之间，使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本公开可在各个实例中重复参考数字和/或字母。该重复为了简明和清楚，而且其本身并不表示所描述的各个实施例和/或结构之间的关系。变压器为交流(AC)器件，该交流器件转换了电压、电流、以及阻抗。变压器通常包括两个或多个线圈，该两个或多个线圈通过诸如铁磁芯的共用磁心磁连接。法拉第电磁感应定律建立了变压器的工作原理。图IA为感应线圈10的立体图，图IB为包括感应线圈10的变压器20的俯视图。变压器20具有多个端口(如本文中所示的端口 I至4)，并且包括跨越(span)多个水平面的导电线圈(或者绕组)。当电流流过导电线圈时，感应生成磁场，在图IC的横截面图中示出了该磁场。参考图1C，在互连结构25中实现了变压器20，该互连结构包括金属间电介质(MD)和金属线。在衬底30上形成了互连结构25，该衬底可以包含半导体材料。在变压器20中流动的电流感应生成磁场35，该磁场延伸到衬底30中。根据法拉第电磁感应定律，由于存在磁场35将感应生成润电流(eddy 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：衬底，具有通过第一轴和与所述第一轴垂直的第二轴限定的表面；变压器，被设置在所述衬底的所述表面上方，所述变压器包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈具有不与所述衬底的所述表面平行的相应的缠绕定向。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卓秀英，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：