[发明专利]堆叠管芯之间的螺旋形螺旋电感器

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，本发明涉及一种堆叠管芯之间的螺旋形螺旋电感器。

背景技术

电感器是配置为生成存储能量的磁场的无源电气部件。电感器用于包括电压调节器和多种RF电路的多种多样的集成电路应用。通常使用现有的集成芯片制造工艺将具有相对较小的值的电感器直接构造在集成电路上。

电感器设计者通常会关注集成电感器的电感和品质因数(Q因数)。集成电感器的电感是存储在电感器中的能量大小的标准。Q因数是存储在电感器中的能量大小与电感器中消耗的能量大小的比值(例如，理想电感器具有高Q因数)。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种多层集成电感器，包括：第一电感结构，包括设置在第一集成芯片(IC)管芯上的第一导电层；第二电感结构，包括设置在第二IC管芯上的第二导电层，所述第二IC管芯垂直堆叠在所述第一IC管芯上；以及导电互连结构，垂直设置在所述第一IC管芯和所述第二IC管芯之间且被配置成电连接所述第一导电层和所述第二导电层。

在所述多层集成电感器中，所述导电互连结构包括一个或多个微凸块或铜柱。

在所述多层集成电感器中，所述导电互连结构包括铁酸盐化合物。

在所述多层集成电感器中，进一步包括：底部填充层，设置在所述第一导电层和所述第二导电层之间且被配置成围绕所述导电互连结构。

在所述多层集成电感器中，所述第一电感结构包括绕着第一轴线卷绕第一多匝的螺旋图案，所述第一轴线垂直于所述第一IC管芯；并且所述第二电感结构包括绕着第二轴线卷绕第二多匝的螺旋图案，所述第二轴线垂直于所述第二IC管芯。

在所述多层集成电感器中，所述第一轴线和所述第二轴线以非零偏移量相分离。

在所述多层集成电感器中，进一步包括：第三电感结构，包括垂直堆叠在所述第二IC管芯上的第三IC管芯上的第三导电层；以及第二导电互连结构，垂直位于所述第二IC管芯和所述第三IC管芯之间且被配置成电连接所述第二导电层和所述第三导电层。

在所述多层集成电感器中，所述第一电感结构包括第一蜿蜒图案，所述第一蜿蜒图案沿着其长度在第一方向上卷绕、随后在与所述第一方向相反的第二方向上卷绕；并且所述第二电感结构包括第二蜿蜒图案，所述第二蜿蜒图案沿着其长度在第一方向上卷绕、随后在与所述第一方向相反的第二方向上卷绕。

在所述多层集成电感器中，所述第一导电层被设置为第一图案，所述第二导电层被设置为第二图案；并且其中，所述第一图案是所述第二图案的镜像。

在所述多层集成电感器中，所述导电互连结构在所述第一电感结构和所述第二电感结构之间提供了范围在大约20um至大约40um之间的距离。

在所述多层集成电感器中，所述第一电感结构包括形成在所述第一IC管芯上的第一铝再分配层；并且所述第二电感结构包括形成在所述第二IC管芯上的第二铝再分配层。

根据本发明的另一方面，提供了一种多层集成电感器，包括：第一电感结构，包括在第一集成芯片(IC)管芯的第一面上设置为第一螺旋图案的第一金属层；第二电感结构，包括在第二IC管芯的第一面上设置为第二螺旋图案的第二金属层，所述第二IC管芯的第一面面向第一IC管芯的第一面；以及导电互连结构，垂直设置在所述第一IC管芯和所述第二IC管芯之间且被配置成电连接所述第一金属层和所述第二金属层。

在所述多层集成电感器中，所述导电互连结构包括一个或多个微凸块或铜柱。

在所述多层集成电感器中，进一步包括：底部填充层，设置在所述第一金属层和所述第二金属层之间且被配置成围绕所述导电互连结构。

在所述多层集成电感器中，所述导电互连结构包括铁酸盐化合物。

在所述多层集成电感器中，所述导电互连结构在所述第一电感结构和所述第二电感结构之间提供了范围在大约20um至大约40um之间的距离。

根据本发明的又一方面，提供了一种形成多层集成电感器的方法，包括：在第一集成芯片(IC)管芯的第一面上形成第一电感结构；在第二IC管芯的第一面上形成第二电感结构；以及通过将所述第一电感结构和所述第二电感结构电连接的导电互连结构将所述第一IC管芯的第一面与所述第二IC管芯的第一面相连接。

在所述方法中，所述第一电感结构包括绕着第一轴线卷绕第一多匝的螺旋图案，所述第一轴线垂直于所述第一IC管芯；并且所述第二电感结构包括绕着第二轴线卷绕第二多匝的螺旋图案，所述第二轴线垂直于所述第二IC管芯。