專利名稱：垂直定向的半導(dǎo)體器件及其屏蔽結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種垂直定向的半導(dǎo)體器件及其屏蔽結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展。IC材料和設(shè)計的技術(shù)進步產(chǎn)生了多代1C，其中，每一代都具有比前一代更小且更復(fù)雜的電路。然而，這些進步增加了處理和制造IC的復(fù)雜性，并且對于將被實現(xiàn)的進步，需要IC處理和制造中產(chǎn)生同樣的發(fā)展。在集成電路演進過程中，功能密度(即，單個芯片面積中互連器件的數(shù)量)通常都在增加，同時幾何尺寸(即，可使用制造工藝形成的最小組件(或線))減小?？梢栽诎雽?dǎo)體器件上形成各種有源或無源電子元件。例如，可以在半導(dǎo)體IC上形 成變壓器、電感器、電容器等。然而，形成在IC上的傳統(tǒng)電子元件可能面臨多個缺點，例如，空間消耗過多、器件性能低劣、屏蔽不足、以及制造成本較高。因此，盡管在半導(dǎo)體IC上存在電子器件通常滿足了其預(yù)期目的，但是無法在每個方面完全令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括襯底，具有通過第一軸和與所述第一軸垂直的第二軸限定的表面；變壓器，被設(shè)置在所述襯底的所述表面上方，所述變壓器包括第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和所述第二線圈具有不與所述襯底的所述表面平行的相應(yīng)的纏繞定向。在該半導(dǎo)體器件中，所述第一線圈和所述第二線圈的所述纏繞定向大致與所述襯底的所述表面垂直。在該半導(dǎo)體器件中，所述第一線圈和所述第二線圈的所述纏繞定向均通過以下軸限定出所述第一軸和所述第二軸之一；以及與所述第一軸和所述第二軸均垂直的第三軸。在該半導(dǎo)體器件中，所述變壓器具有相關(guān)磁場，所述相關(guān)磁場大致與所述襯底的所述表面平行。在該半導(dǎo)體器件中，所述襯底基本上沒有通過所述磁場感應(yīng)產(chǎn)生的渦電流。在該半導(dǎo)體器件中，所述變壓器實現(xiàn)在互連結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述互連結(jié)構(gòu)被設(shè)置在所述襯底上方，所述互連結(jié)構(gòu)具有多層互連層。在該半導(dǎo)體器件中，所述第一線圈包括多條第一互連線，所述多條第一互連線被設(shè)置在所述互連層的第一子集中，并通過多個第一通孔互連在一起；以及所述第二線圈包括多條第二互連線，所述多條第二互連線被設(shè)置在所述互連層的第二子集中，并通過多個第二通孔互連在一起。在該半導(dǎo)體器件中，所述互連層的所述第二子集位于所述互連層的所述第一子集之間。
在該半導(dǎo)體器件中，所述第一互連線的寬度是所述第二互連線的寬度的兩倍以上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括襯底，在X方向和與所述X方向垂直的Y方向上延伸；以及互連結(jié)構(gòu)，沿Z方向形成在所述襯底上方，所述Z方向與所述X方向和所述Y方向均垂直，所述互連結(jié)構(gòu)包括通過多個通孔沿所述Z方向互連在一起的多條金屬線，所述互連結(jié)構(gòu)包含變壓器器件，所述變壓器器件包括初級線圈和次級線圈，所述初級線圈和所述次級線圈均基本上至少部分地沿著所述Z方向纏繞。在該半導(dǎo)體器件中，所述初級線圈和所述次級線圈均包括纏繞定向，所述纏繞定向基本上與通過所述X方向和所述Y方向所限定的平面垂直。在該半導(dǎo)體器件中，所述變壓器器件感應(yīng)產(chǎn)生磁場，所述磁場至少部分地在通過所述X方向和所述Y方向所限定的平面上延伸。 在該半導(dǎo)體器件中，所述初級線圈和所述次級線圈均包括相應(yīng)的金屬線組和所述互連結(jié)構(gòu)的相應(yīng)的通孔組。在該半導(dǎo)體器件中，所述初級線圈的所述金屬線組具有與所述次級線圈的所述金屬線組不同的寬度尺寸。在該半導(dǎo)體器件中，所述次級線圈至少部分地位于所述初級線圈的上部和所述初級線圈的下部之間，其中，沿著相對于所述Z方向限定出所述上部和所述下部。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括提供了襯底，所述襯底具有通過第一軸和與所述第一軸垂直的第二軸限定的表面；以及在所述襯底的所述表面上方形成互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)具有通過多個通孔互連的多條導(dǎo)線，其中，形成所述互連結(jié)構(gòu)包括將變壓器器件形成為所述互連結(jié)構(gòu)的一部分，其中，所述變壓器器件包括第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和所述第二線圈均具有纏繞定向，所述纏繞定向至少部分地通過與所述襯底的所述表面垂直的第三軸限定出。在該方法中，執(zhí)行形成所述變壓器器件的步驟，使得所述纏繞定向與所述襯底的所述表面垂直。在該方法中，執(zhí)行形成所述變壓器器件的步驟，使得所述第一線圈包括所述導(dǎo)線的第一子集和所述通孔的第一子集；所述第二線圈包括所述導(dǎo)線的第二子集和所述通孔的第二子集；并且所述導(dǎo)線的所述第一子集與所述導(dǎo)線的所述第二子集平行。在該方法中，所述導(dǎo)線的所述第一子集的寬度是所述導(dǎo)線的所述第二子集的寬度的兩倍以上。在該方法中，將所述導(dǎo)線的所述第二子集設(shè)置在所述第一子集中的最頂部導(dǎo)線和所述第二子集中的最底部導(dǎo)線之間。


當(dāng)結(jié)合附圖進行閱讀時，根據(jù)下面詳細的描述可以更好地理解本發(fā)明的多個方面。應(yīng)該強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各種部件沒有被按比例繪制。實際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增加或減少。圖IA示出了電感器器件的立體圖。圖IB-圖IC示出了變壓器器件的俯視圖和橫截面圖。
圖2為變壓器器件的等效電路原理圖。圖3-圖4為處于不同制造階段的半導(dǎo)體器件的橫截面圖。圖4為根據(jù)實施例的半導(dǎo)體電容器的立體圖。圖5為根據(jù)實施例的變壓器器件的立體圖。圖6為半導(dǎo)體器件的立體圖，在該半導(dǎo)體器件中具有根據(jù)實施例實現(xiàn)圖5的變壓器器件。圖7為根據(jù)實施例的電感電容(LC)振蕩回路的立體圖。圖8為根據(jù)實施例的LC振蕩回路的電容器的立體圖。 圖9為根據(jù)實施例的LC振蕩回路的電容器的立體圖。圖10為根據(jù)實施例的在其中包括有變壓器的屏蔽結(jié)構(gòu)的立體圖。圖11為根據(jù)實施例的在其中包括有LC振蕩回路的屏蔽結(jié)構(gòu)的立體圖。圖12為示出了根據(jù)實施例的制造變壓器器件的方法的流程圖。圖13為示出了根據(jù)實施例的制造LC振蕩回路器件的方法的流程圖。圖14為示出了根據(jù)實施例的制造屏蔽器件的方法的流程圖。
具體實施例方式可以理解，為了實現(xiàn)各個實施例的不同部件，以下公開提供了許多不同的實施例或?qū)嵗?。以下描述了元件和布置方式的特定示例以簡化本公開。當(dāng)然這些僅僅是實例，而并不旨在進行限定。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過直接接觸形成的實施例，還可以包括有額外部件形成在第一部件和第二部件之間，使得第一部件和第二部件不直接接觸的實施例。另外，本公開可在各個實例中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。該重復(fù)為了簡明和清楚，而且其本身并不表示所描述的各個實施例和/或結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。變壓器為交流(AC)器件，該交流器件轉(zhuǎn)換了電壓、電流、以及阻抗。變壓器通常包括兩個或多個線圈，該兩個或多個線圈通過諸如鐵磁芯的共用磁心磁連接。法拉第電磁感應(yīng)定律建立了變壓器的工作原理。圖IA為感應(yīng)線圈10的立體圖，圖IB為包括感應(yīng)線圈10的變壓器20的俯視圖。變壓器20具有多個端口(如本文中所示的端口 I至4)，并且包括跨越(span)多個水平面的導(dǎo)電線圈(或者繞組)。當(dāng)電流流過導(dǎo)電線圈時，感應(yīng)生成磁場，在圖IC的橫截面圖中示出了該磁場。參考圖1C，在互連結(jié)構(gòu)25中實現(xiàn)了變壓器20，該互連結(jié)構(gòu)包括金屬間電介質(zhì)(MD)和金屬線。在襯底30上形成了互連結(jié)構(gòu)25，該襯底可以包含半導(dǎo)體材料。在變壓器20中流動的電流感應(yīng)生成磁場35，該磁場延伸到襯底30中。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，由于存在磁場35將感應(yīng)生成潤電流(eddy current)。該潤電流感應(yīng)生成在互連結(jié)構(gòu)中以及在襯底30中。尤其在高頻下，這種渦電流導(dǎo)致功率損耗。因此，變壓器20的性能降低。另外，如圖IB所示的變壓器20的共面連接的線圈還導(dǎo)致了芯片面積沒有被充分利用以及耦合系數(shù)較低。根據(jù)本發(fā)明的各個方面，以下段落將描述克服與變壓器20有關(guān)的問題的變壓器。圖2為變壓器器件的等效電路的原理圖。變壓器器件包括具有端口 I至2的初級線圈；和具有端口 3至4的次級線圈?？梢酝ㄟ^端口 I至4建立與初級線圈和次級線圈的電連接。例如，將電壓V1施加在端口 I和端口 2之間，并且在端口 3和端口 4之間感應(yīng)生成電壓V2,在負載&兩端測量出該電壓V2。通過端口 I施加電流I1，并且在端口 3處感應(yīng)生成電流12。R1和R2分別表示初級線圈和次級線圈的繞組電阻。初級線圈具有繞組匝數(shù)或線圈匝數(shù)N1，次級線圈具有繞組匝數(shù)或線圈匝數(shù)N2。對于理想變壓器來說(作為包括初級線圈和次級線圈的器件在圖2的虛線框中示出KI1A2 = VNnVV2 = N1ZiN2，并且R1 = (N1/N2)2*Rl。然而，對于非理想的變壓器來說，要考慮到存在漏磁通、非無限感應(yīng)系數(shù)、非零繞組電阻、并且存在磁滯現(xiàn)象和渦電流損耗。對于在圖2中所示的變壓器來說，X1和X2分別表示初級線圈和次級線圈的泄漏感抗。Re表示由于磁滯現(xiàn)象和渦電流作用所導(dǎo)致的功率損耗。Xe為非線性感抗，該非線性感抗表示鐵磁芯的非線性磁化行為。以下段落將根據(jù)本發(fā)明的各個方面描述具有降低的渦電流損耗和改進的耦合系數(shù)的變壓器 。參考圖3，示出了半導(dǎo)體器件的示意性部分橫截面圖。半導(dǎo)體器件具有襯底40。在一個實施例中，襯底40為硅襯底，該硅襯底摻雜有諸如硼的P型摻雜劑，或者摻雜有諸如砷或磷的N型摻雜劑。襯底40可以由以下材料制成一些其他適當(dāng)元素半導(dǎo)體，例如，金剛石或者鍺；適當(dāng)?shù)幕衔锇雽?dǎo)體，例如，碳化硅、砷化銦、或者磷化銦；或者適當(dāng)合金半導(dǎo)體，例如，碳化娃鍺、磷化鎵砷、或者磷化鎵銦。此外，襯底40可以包括外延層(epi layer),可以為了提高性能而對該襯底40進行應(yīng)變，并且該襯底40可以包括絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)。盡管為了簡單起見而沒有具體示出，但是可以在襯底中形成多個電子元件。例如，可以在襯底中形成FET晶體管器件的源極區(qū)域和漏極區(qū)域?？梢酝ㄟ^一次或多次離子注入或擴散工藝形成該源極區(qū)域和漏極區(qū)域。作為另一實例，可以在襯底中形成諸如淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)或深溝槽隔離(DTI)結(jié)構(gòu)的隔離結(jié)構(gòu)，從而為各種電子元件提供隔離?？梢酝ㄟ^在襯底40中蝕刻凹槽(或溝槽)來形成這些隔離結(jié)構(gòu)，并且此后，通過諸如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、摻氟硅酸鹽(FSG)、和/或本領(lǐng)域中公知的低k介電材料的介電材料填充該凹槽。襯底40具有上表面50。表面50包括通過X軸和Y軸限定的二維平面，其中，X軸和Y軸相互垂直，或正交。還可以將X軸和Y軸分別稱作X方向和Y方向?，F(xiàn)在參考圖4，在襯底40的上表面50的上方形成互連結(jié)構(gòu)60。換言之，沿與垂直于表面50的Z軸(或者Z方向)在表面50的上方形成互連結(jié)構(gòu)60。互連結(jié)構(gòu)60包括多個經(jīng)過圖案化的介電層和互連導(dǎo)電層。這些互連導(dǎo)電層提供了在電路、輸入/輸出、以及形成在襯底40中的多個摻雜部件之間的互連件(例如，引線)。更具體地來說，互連結(jié)構(gòu)60可能包括多個互連層，還稱作金屬層(例如，Ml、M2、M3等)。每層互連層均包括多個互連部件(還稱作金屬線)。該金屬線可以為鋁互連線或銅互連線，并且可以包含諸如鋁、銅、鋁合金、銅合金、鋁/硅/銅合金、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、多晶硅、金屬硅化物、或者其組合的導(dǎo)電材料。金屬線可以通過包括物理汽相沉積(PVD)、化學(xué)汽相沉積(CVD)、濺射、電鍍、或者其組合的工藝形成。互連結(jié)構(gòu)60包括層間電介質(zhì)(ILD)，該層間電介質(zhì)在互連層之間提供了隔離。ILD可以包含諸如氧化物材料的介電材料?；ミB結(jié)構(gòu)60還包括多個通孔/接觸件，該多個通孔/接觸件在位于襯底上方的不同互連層和/或部件之間提供了電連接。為了簡單起見，本文中沒有具體示出位于互連層中的金屬線、互連金屬線的通孔、以及分隔開該互連層的介電材料。根據(jù)本發(fā)明的各個方面，在互連結(jié)構(gòu)60中形成變壓器。換言之，互連結(jié)構(gòu)60的各個元件構(gòu)成了本文所公開的變壓器。為了簡單起見，在圖4中沒有示出變壓器，但是在圖5中更詳細地示出了各個實施例之一，并且通過以下段落更詳細地描述了各個實施例之一?，F(xiàn)在參考圖5，根據(jù)本發(fā)明的多個方面示出了變壓器100的實施例的部分立體圖。變壓器100包括線圈(或者繞組)110和線圈(或者繞組)120。在一個實施例中，線圈110為初級線圈，線圈120為次級線圈。在另一實施例中，線圈120為初級線圈，線圈110為次級線圈。通過互連結(jié)構(gòu)60的介電材料(例如，ILD)將線圈110和線圈120分隔開。
對于任何變壓器來說，線圈110和線圈120均包括多匝線圈或繞組。根據(jù)本發(fā)明的各個方面，這些多匝線圈或繞組由互連結(jié)構(gòu)60 (在圖4中所示的)的多條互連線和多個通孔組成。例如，在所示實施例中，線圈110包括屬于不同互連層的互連線130至132?；ミB線130至132具有伸長形狀，并且沿著與Z軸垂直的軸水平延伸，與Z軸垂直的軸可以為X軸或者Y軸?；ミB線130至132還具有寬度或橫向尺寸135，沿著與互連線130至132延伸的軸相垂直的軸水平測量該寬度或橫向尺寸。通過通孔堆疊140和141將互連線130和131互連在一起。通過通孔堆疊142和143將互連線130和132互連在一起。均沿著Z軸延伸的通孔堆疊140至143均包括多個垂直對準(沿著Z軸)的通孔和互連線元件。與線圈110類似地，線圈120還包括通過多個通孔堆疊互連的多條伸長互連線。在所示的實施例中，線圈120包括互連線150至156和通孔堆疊160至164?；ミB線151至152通過通孔堆疊160互連在一起。互連線151至152通過通孔堆疊161 (其示圖被部分地阻擋)互連在一起?；ミB線152至153通過通孔堆疊(在圖5中示圖被阻擋的通孔堆疊)互連在一起?；ミB線153至154通過通孔堆疊162互連在一起?；ミB線154至155通過通孔堆疊163互連在一起?；ミB線155至156通過通孔堆疊164互連在一起。與線圈110相比較，線圈120的互連線的寬度基本上更窄。例如，線圈120的互連線150具有寬度175，沿著與寬度135相同的軸測量出該寬度175。寬度135是寬度175的兩倍以上。例如，寬度135可以為寬度175的兩倍、三倍、或者四倍。至少部分由于較小的寬度175，線圈120還具有比線圈110更多的繞組或線圈匝數(shù)。每個繞組都可以包括其自身的垂直對準互連線和互連這些垂直對準互連線的通孔的子集(subset)。例如，線圈120的這些繞組之一包括互連線150至151和通孔堆疊160，并且這些繞組中的另一個包括互連線153至154和通孔堆疊162。該兩種繞組被設(shè)置在基本上相互平行的平面上。線圈120的繞組的這些平面限定了線圈120的纏繞定向。通過類似的方式，線圈110還具有包括互連線130至132和通孔堆疊140至143的繞組。線圈110的繞組被設(shè)置在平面上，該平面基本上與線圈120的繞組的平面平行。這些平面限定出.線圈110和120的纏繞定向或繞組方向。因此，可以說線圈110和120均具有與襯底40的表面50 (在圖3中所示的)相交(或者不平行)的纏繞定向或繞組方向。換言之，由于表面50位于通過X軸和Y軸所限定的平面上，因此，線圈110和120的纏繞定向位于與通過X軸和Y軸所限定的平面相交的平面上。在實施例中，通過Z軸部分地限定出線圈110和120的纏繞定向的平面，如上所述，該線圈的纏繞定向的平面與X軸和Y軸垂直或者正交。
在所示實施例中，在線圈110 “內(nèi)”實現(xiàn)線圈120，在某種意義上，線圈120的互連線被設(shè)置在位于其中設(shè)置有線圈110的互連線的互連層之間的互連層中。換言之，與線圈110相對應(yīng)的互連層可以包括Ml (在其中實現(xiàn)了互連線130)和M7(在其中實現(xiàn)互連線132)。另一方面，與線圈120相對應(yīng)的互連層可以包括M2至M5，該互連層被設(shè)置在互連層Ml和M7之間，其中，互連層M2至M5被設(shè)置在層Ml和M7之間?？梢岳斫?，這些特定層或特定層數(shù)不旨在進行限定，并且可以在其他互連層中實現(xiàn)線圈110至120，或者在可選實施例中，線圈110和120包括不同數(shù)量的互連線和/或通孔堆疊。此外，可以理解，在其他實施例中，可以在線圈120 “內(nèi)”實現(xiàn)線圈110。參考圖2和圖5，互連線132和131的遠端部分別構(gòu)成了變壓器100的端口 I和2，并且互連線150和156的遠端部分別構(gòu)成變壓器的端口 3和4。在端口 I和2之間施加電壓將會在端口 3和4之間感應(yīng)生成電壓，并且在端口 I處施加電流將會在端口 3處感應(yīng)生成電流。
參考圖6，當(dāng)變壓器100通電時，通過流經(jīng)線圈110的電流生成磁場200。將感應(yīng)生成另一磁場，該感應(yīng)生成的磁場的方向與磁場200的方向相平行,但是相反。在圖6中，將磁場200的一部分示出為虛線圓或橢圓環(huán)。與在圖IC中所示的磁場35 (通過電感器器件所生成的)相反，磁場200基本上與襯底40的表面50相平行,而不與襯底相垂直(或者相反，相交)。并且，由于磁場200和感應(yīng)生成的磁場基本上與表面50相平行，因此，在互連結(jié)構(gòu)60的介電材料中感應(yīng)生成渦電流。在襯底40中幾乎沒有感應(yīng)生成渦電流或者根本沒有感應(yīng)生成渦電流。同樣地，可以降低在線圈110至120和襯底40之間的磁相互作用，從而導(dǎo)致襯底的損耗更低。盡管諸如圖IB的變壓器20的變壓器可以稱作具有共面線圈，但是圖5的變壓器100具有立式纏繞線圈，并且可以稱作垂直定向變壓器。換言之，變壓器120的線圈110至120在與襯底40的表面50不平行的方向或定向上纏繞。變壓器100還具有可變金屬寬度線圈。例如，線圈Iio的寬度可以大于線圈120的寬度的數(shù)倍。本發(fā)明的這種垂直可變寬度變壓器提供了優(yōu)于傳統(tǒng)變壓器的優(yōu)點?？梢岳斫?，其他實施例可以提供不同的優(yōu)點，并沒有哪個特定的優(yōu)點是所有實施例都要具備的。通過本發(fā)明的變壓器所提供的一個優(yōu)點是降低了芯片面積消耗。如圖IB所示，與變壓器20類似的并且具有橫向繞組的變壓器需要大量的芯片面積。相比之下，變壓器100垂直實現(xiàn)其繞組。通過屬于通過通孔互連在一起的不同金屬層的金屬線實現(xiàn)線圈。同樣地，線圈在定向為與襯底的表面垂直的平面中垂直纏繞。利用互連結(jié)構(gòu)內(nèi)的垂直空間降低了線圈所需要占用水平空間。因此，可以保留寶貴的芯片面積。通過本發(fā)明的變壓器所提供的另一優(yōu)點是降低了襯底的損耗。在具有橫向線圈繞組的傳統(tǒng)變壓器中，感應(yīng)生成的磁場與襯底相垂直，從而還在襯底中感應(yīng)生成渦電流。在襯底中存在的渦電流導(dǎo)致了襯底的損耗，這是不期望的。相比之下，對于本文所公開的變壓器來說，由于線圈繞組的垂直定向，因此感應(yīng)磁場與襯底表面相平行。平行磁場轉(zhuǎn)而感應(yīng)生成渦電流，該渦電流基本上局限于互連結(jié)構(gòu)內(nèi)(并且不位于襯底中)。因此，基本上可以防止或者降低襯底的損耗。通過本發(fā)明的變壓器所提供了的另一優(yōu)點是其較高的阻抗變換。在具有橫向線圈繞組的傳統(tǒng)變壓器中，初級線圈和次級線圈通常具有I : I的線圈匝數(shù)比。初級繞組和次級繞組的寬度通常也相同。因此,在次級線圈中的感應(yīng)感應(yīng)生成電流和感應(yīng)感應(yīng)生成電壓基本上與在初級線圈中的電流和電壓相同。換言之，傳統(tǒng)變壓器具有非常小的“逐步增加”或“逐步降低”能力，并且阻抗變換比可能接近I : I。相比之下，本發(fā)明的可變金屬寬度變壓器可以具有次級線圈，該次級線圈具有與初級線圈的每個繞組相對應(yīng)的多個線圈。這意味著初級線圈中的電流可能是次級線圈中的電流的數(shù)倍。另外，次級線圈的減小的寬度增大了次級線圈相對于初級線圈的電阻，這樣，還轉(zhuǎn)而降低了次級線圈相對于初級線圈的電流。因此，阻抗變換比可以大大高于傳統(tǒng)變壓器器件。為了示出以上描述，將以下表I作為實例。表I
電參數(shù)傳統(tǒng)變壓器本文所公開的變壓器~
電流I1Zl2=(I=I=I)ZlI1Zl2 = (2*3)/I
電壓V1A2 = I/(1*1)V1A2 = I/(2*3)
阻抗IJl2 = [1/(1*1)]2IJl2 = [I/(2*3)]2在與表I相對應(yīng)的變壓器中，次級線圈具有的繞組數(shù)量是初級線圈的兩倍(S卩，對于初級線圈的每匝來說，具有兩匝次級線圈)。這導(dǎo)致變換比為2。次級線圈的金屬寬度還為初級線圈的金屬寬度的1/3。這導(dǎo)致變換比為3。因此，盡管傳統(tǒng)變壓器可以具有為I I的電流變換比，但是本文中的變壓器可以具有為I1A2 = 2*3 : I或者6 : I的電流變換比。類似地，雖然傳統(tǒng)變壓器可以具有為I : I的電壓變換比，但是本文中的變壓器可以具有為V1ZiV2 = I : 2*3或者I : 6的電壓變換比。由于阻抗Z = V/I，因此將阻抗變換比有效地乘方。換言之，盡管傳統(tǒng)變壓器可以具有為I : I的阻抗變換比，但是本文中的變壓器可以具有為21/%=[1/(2*3)]2或者1 : 36的阻抗變換比。同樣地，為了獲得108歐姆的Z2，Z1可以低至3歐姆。反之，如以下表2中所示的，可以將初級線圈和次級線圈變換為具有相反的變換比。表2
電參數(shù)傳統(tǒng)變壓器本文所公開的變壓器~
電流I1Zi2 = I/(1*1)Ιι/Ι2 = I/(2*3)
電壓V1A2 = (1*1)/IV1A2 = (2*3)/I
阻抗IJl2 = [(1*1)/1]2IJl2 = [(2*3)/I]2表I和表2中的數(shù)字表示理想變壓器的情況。在實際情況下，由于損耗和諸如間距的其他因素，變壓器可能經(jīng)歷更低的耦合系數(shù)。例如，對于傳統(tǒng)變壓器來說，可以通過使得初級線圈和次級線圈相隔多層金屬層的方式實現(xiàn)該初級線圈和次級線圈，從而將耦合系數(shù)降低。相比之下，參考圖5，初級線圈和次級線圈可以相互鄰近。例如，線圈110的互連線132和線圈120的互連線150僅僅相隔了一層金屬層(即，互連線132可以位于M6層中，并且互連線150可以位于在M6層正下方的M5層中)。同樣地,在線圈110和120之間可能存在更強的耦合，從而與傳統(tǒng)變壓器相比較，產(chǎn)生改進的耦合系數(shù)。
通過本文所公開的變壓器所提供的另一優(yōu)點是其在高頻應(yīng)用中的適當(dāng)用途。襯底中的降低的損耗導(dǎo)致了更高的質(zhì)量系數(shù)，這在高頻應(yīng)用中很重要。此外，可以通過適當(dāng)方式調(diào)節(jié)金屬寬度，從而使初級線圈和次級線圈以期望的諧振頻率工作，這在微波電路設(shè)計中可能很重要。此外，在高頻應(yīng)用中也期望得到以較高比率逐漸增加或逐漸降低阻抗的能力。根據(jù)本發(fā)明的各個方面，上文參考圖5所描述的垂直定向的線圈還可以用于實現(xiàn)其他微電子元件，例如，電感器器件。電感器器件廣泛用于電路設(shè)計中，例如，作為電感-電容(LC)振蕩回路的一部分?？梢詫C振蕩回路用于實現(xiàn)電路元件，例如，電壓可控振蕩器(VCO)。通常使用橫向定向的線圈來實現(xiàn)傳統(tǒng)的電感器器件，從而如上所述的傳統(tǒng)電感器器件趨于具有過多的芯片面積消耗。當(dāng)IC器件繼續(xù)小型化時，有效利用芯片面積變得更重要。而且，線圈的相對較長的線圈長度可能導(dǎo)致更高的電寄生(electrical parasitic),從而相對較長的線圈長度降低了 LC振蕩回路的質(zhì)量系數(shù)，并且因此不期望相對較長的線圈長度。本發(fā)明公開了基本上克服上述問題的電感器器件。參考圖7，示出了 LC振蕩回路的300的部分立體圖。在圖4的互連結(jié)構(gòu)內(nèi)實現(xiàn)LC振蕩回路300。LC振蕩回路300包括電感器器件310和電容器件320。例如，電感器器件310和電容器件320可以并聯(lián)或者串聯(lián)電連接。在所示的實施例中，電感器器件310包括互連線340至344和通孔堆疊350至353?；ミB線340至344可以均在互連層中實現(xiàn)。在一些實施例中，可以在相同互連層中實現(xiàn)一些互連線340至344 (例如，可以在相同互連層中實施互連線341和342)。通孔堆疊350至353均包括多個垂直對準的通孔和導(dǎo)電元件。互連線340至341通過通孔堆疊350互連在一起?；ミB線341至342通過通孔堆疊351互連在一起?；ミB線342至343通過通孔堆疊352互連在一起?；ミB線343至344通過通孔堆疊353互連在一起。另外，介電材料(例如，ILD)將這些互連線340至344和通孔350至354分隔開?；ミB線340至344和通孔堆疊350至353共同組成電感器器件310的線圈。通過互連線340的遠端部來限定出電感器器件310的端口 1，并且通過互連線344的遠端部來限定出電感器器件310的端口 2。電信號可以通過互連線340至344和通孔堆疊350至353從端口 I傳送到端口 2(或者相反)?？梢酝ㄟ^改變線圈繞組的數(shù)量或者其材料組分來調(diào)節(jié)電感器器件310的電感。與上述變壓器100的線圈相類似(在圖5中所示的)，電感器器件310具有與襯底40 (在圖3中所示的)的表面50相交的纏繞定向或方向。換言之，電感器器件310的線圈在不與襯底40的表面50平行的定向上纏繞。在實施例中，電感器器件310的線圈的纏繞定向大致與襯底40的表面50垂直或正交。因此，因為與參考變壓器器件100的以上描述類似的原因，電感器器件310的垂直定向產(chǎn)生了與襯底40的表面50相平行的磁場，從而主要在互連接管60中感應(yīng)生成渦電流，而不是在襯底40中感應(yīng)生成渦電流。因此，電感器器件310還降低了襯底中的損耗。電容器件320包括陽極元件410和陰極元件420。陽極元件410和陰極元件420分別用作電容器件320的陽極端和陰極端，從而使得可以通過陽極端和陰極端施加電壓。換言之，當(dāng)電容器件320運行時(用作電容器)，通過陽極元件410施加一電壓，而通過陰極元件420施加不同電壓?？梢詫㈥枠O元件410和陰極元件420視為相反電極，或者可以說具有不同極性。還可以理解，陽極元件410和陰極元件420的相對位置并不重要。例如，在其他實施例中，可以旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)、或者切換陽極元件410和陰極元件420。互連結(jié)構(gòu)60的介電材料用作在電容器件320的陽極和陰極之間的電介質(zhì)。在圖7中，介電材料將陽極元件410的各個部件與陰極元件420的各個部件分隔開和電絕緣。根據(jù)通過電容器件320所實施的需要和功能，可以謹慎選擇互連結(jié)構(gòu)100的介電材料，從而實現(xiàn)期望電容。例如，可以通過以下公式計算平行極板電容器的電容 C = ￡r￡0 —
a其中，C為電容；A為兩個極板的重疊面積；ε r為位于極板之間的材料的介電常數(shù)；ε。為電常數(shù)(electric constant) ( ε 8. 854X KT12F πΓ1);以及d為極板之間的間距。同樣地，如果期望較高電容的電容器，則可以選擇具有較高介電常數(shù)的互連結(jié)構(gòu)的介電材料。在圖7中所示的實施例中，陽極元件410包括極板結(jié)構(gòu)440和連接至極板結(jié)構(gòu)440的橫向延伸組件450，并且陰極元件420包括極板結(jié)構(gòu)460和連接至極板結(jié)構(gòu)460的橫向延伸組件470?？梢岳斫猓瑯O板結(jié)構(gòu)440和460可以為金屬線和通孔的堆疊的示意性表示，而不是實際的單個極板。在實施例中，將橫向延伸組件450和470實現(xiàn)為位于相同或不同互連層中的互連線。在實施例中，組件450和470基本上與襯底40的表面50相平行。組件450和470還在不與互連線340至344延伸的方向平行的方向上延伸。換言之，組件450和470均在方向上與互連線340至344相交，但是沒有形成物理接觸。在實施例中，組件450和470均基本上與互連線340至344相垂直。在實施例中，組件450和470還被設(shè)置在互連線340至344內(nèi)或者被設(shè)置在互連線340至344之間。例如，在所示的實施例中，互連線340、342、以及344所位于的互連層在位于組件450和470所位于的互連層或多個互連層上方，并且互連層341和343所位于的互連層位于組件450和470所位于的互連層或多個互連層下方?？梢哉f，電感器器件310和電容器件320相互相互交錯(interdigitated)。圖8為圖7的電容器件320的另一實施例的立體圖。在圖8中，電容器件320A包括陽極元件410A和陰極元件420A。陽極元件410A包括多個橫向延伸的伸長件450A,陰極元件420A包括多個橫向延伸的伸長件470A。在實施例中，延長組件450A和470A在與襯底40的表面50基本平行的平面內(nèi)延伸。延長組件450A和470A可以屬于互連結(jié)構(gòu)60的多個不同金屬層。在所不的實施例中，這些伸長件450A與伸長件470A在Y方向上相互交錯，從而增大了有效電容。圖9為圖7的電容器件320的另一實施例的立體圖。在圖9中，電容器件320B包括陽極元件410B和陰極元件420B。陽極元件410B包括多個橫向延伸的伸長件450B,并且陰極元件420B包括多個橫向延伸的伸長件470B。在實施例中，延長組件450B和470B在與襯底40的表面50基本平行的平面內(nèi)延伸。延長組件450B和470B可以屬于互連結(jié)構(gòu)60的多個不同金屬層。在所不的實施例中，這些伸長件450B與伸長件470B在Z方向上相互交錯，從而增大了有效電容?？梢岳斫猓梢栽谄渌麑嵤├?，通過不同方式實現(xiàn)該電容器件320。例如，可以使用相互交錯的結(jié)構(gòu)(如2011年6月10日提交的名稱為“VERTICAL INTERDIGITATEDSEMICONDUCTOR CAPACITOR”的第13/158，044號美國專利申請中詳細描述的，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考)實現(xiàn)電容器件320。在一些其他實施例中，可以將另一電容器件實現(xiàn)為具有金屬柵極的FinFET的變?nèi)荻O管。電感器器件和結(jié)合本發(fā)明的電感器器件的LC振蕩回路提供了優(yōu)于傳統(tǒng)電感器和傳統(tǒng)LC振蕩回路的優(yōu)點?？梢岳斫猓渌麑嵤├梢蕴峁┎煌瑑?yōu)點，并沒有哪個特定的優(yōu)點是所有實施例都要具備的。通過電感器器件所提供的一個優(yōu)點降低了襯底中的損耗。如上所述，本文中的電感器器件的垂直定向(相對于襯底40的表面50)線圈生成與襯底基本 上平行的磁場，從而主要在互連結(jié)構(gòu)60中感應(yīng)產(chǎn)生渦電流，而不在襯底40中感應(yīng)產(chǎn)生渦電流。因此，與傳統(tǒng)的橫向定向的電感器器件相比，本發(fā)明的電感器器件具有較小損耗。通過本發(fā)明的電感器器件所提供了的另一優(yōu)點是較少地消耗了芯片面積。由于本文中的電感器器件的線圈垂直纏繞，所以可以將繞組(均跨越幾個金屬層)定位為彼此鄰近。垂直空間的利用使得寶貴的芯片面積得以更有效地利用。通過具有本發(fā)明的帶狀屏蔽(如稍后在圖11中所示的)的電感器器件所提供的又一個優(yōu)點是更低的熱噪聲。至少部分由于垂直線圈繞組，本文中的電感器器件在使用長度較短的線圈的同時，可以獲得與傳統(tǒng)電感器相同的電感值。長度較短的線圈使得電感器的寄生電阻值較低。較低的電阻值降低了與4KTR相關(guān)聯(lián)的熱噪聲，其中，K為波爾茲曼常數(shù)，T為電阻的絕對開氏溫度，以及R為電阻的歐姆電阻值。因此，本文中的電感器器件可以獲得比傳統(tǒng)電感器器件更低的熱噪聲。另外，降低的寄生電阻還增大了電感器器件的質(zhì)量系數(shù)。通過具有帶狀屏蔽(如稍后在圖11中所示的)的LC振蕩回路所提供的其他優(yōu)點是更精確的諧振頻率調(diào)節(jié)。本文所公開的LC振蕩回路清晰地限定了返回路徑?？梢酝ㄟ^改變其繞組來靈活地調(diào)節(jié)電感器器件的電感值。LC振蕩回路諧振頻率與(電感器的電感X電容器的電容)的平方根的倒數(shù)相關(guān)聯(lián)。因此，電感調(diào)節(jié)的靈活性意味著也可以靈活地調(diào)節(jié)諧振頻率。這樣還可以降低娃出帶時間(tape-out time),從而降低了制造成本并且降低了面市時間的延遲。為了降低噪聲和干擾，可以根據(jù)本發(fā)明使用屏蔽結(jié)構(gòu)屏蔽電子元件，例如，所描述的變壓器器件和LC振蕩回路器件。參考圖10，示出了屏蔽結(jié)構(gòu)500的部分立體圖。在互連結(jié)構(gòu)60內(nèi)實現(xiàn)屏蔽結(jié)構(gòu)500。屏蔽結(jié)構(gòu)500包括側(cè)部510和520。在所示的實施例中，側(cè)部510至520相互平行。雖然將側(cè)部示出為實體塊(solid block)，但是可以理解，側(cè)部510至520可以均包括通過通孔互連在一起的多條橫向延伸的互連線。屏蔽結(jié)構(gòu)500還包括多個導(dǎo)電組件(還稱作帶狀屏蔽線)530。導(dǎo)電組件530在與側(cè)部510至520不同的方向上延伸。在實施例中，導(dǎo)電組件530基本上與襯底40的表面50相平行，并且基本上與側(cè)部510至520相垂直。根據(jù)一些實施例，可以通過互連結(jié)構(gòu)60的互連線實現(xiàn)導(dǎo)電組件530。在實施例中，導(dǎo)電組件530將相對面對的側(cè)部510至520連接在一起。導(dǎo)電組件530均具有寬度540。在實施例中，寬度540在約0.05微米(y m)至約IOiim的范圍內(nèi)。導(dǎo)電組件530與相鄰導(dǎo)電組件間隔開距離550。在實施例中，距離550在約0. 05微米(y m)至約IOym的范圍內(nèi)。然而，可以理解，最小值可以根據(jù)所使用的不同技術(shù)節(jié)點而變化。屏蔽結(jié)構(gòu)500具有位于其中的電子器件600。在所示的實施例中，電子器件600為變壓器器件。根據(jù)上述本發(fā)明的各個方面，變壓器器件600包括垂直纏繞線圈610和620。線圈610和620均包括來自不同互連層的互連線。屏蔽結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電組件530在與線圈610至620的互連線延伸的方向相交的方向上延伸。在實施例中，導(dǎo)電組件530和線圈610至620的互連線在彼此垂直的方向上的延伸。
導(dǎo)電組件530的子集位于線圈610和620上方的互連層中，導(dǎo)電的導(dǎo)電組件530的子集位于線圈610和620下方的互連層中。以這種方式，通過屏蔽結(jié)構(gòu)500圍繞變壓器器件600。另外，導(dǎo)電組件530的子集延伸穿過線圈610和620所形成的開口。例如，導(dǎo)電組件530A位于線圈610至620的最頂層(距離襯底表面最遠)互連線和最底層(最接近襯底表面)互連線之間的互連層中。例如，如果線圈610至620的最頂層互連線位于M7層中，并且線圈610至620的最底層互連線位于Ml層中，則導(dǎo)電組件530A可以位于在M2層和M6層之間的多層的任一層中。屏蔽結(jié)構(gòu)500產(chǎn)生慢波特征(或者慢波現(xiàn)象)，從而有助于提高位于屏蔽結(jié)構(gòu)500內(nèi)部的電子器件(例如，變壓器600)對于來自周圍器件的噪聲和干擾信號的抗干擾性。換言之，通過屏蔽結(jié)構(gòu)500所制造的慢波特征用于更好地隔離設(shè)置在其中的電子器件。通常，慢波現(xiàn)象包括電磁波在引導(dǎo)介質(zhì)(guided medium)中的傳播減速?？梢酝ㄟ^實現(xiàn)周期屏蔽來獲得這種減速，從而降低了傳輸線的波長。這里，導(dǎo)電組件530用作周期屏蔽，該周期屏蔽有助于生成慢波特性。此外，還想到(recall)導(dǎo)電組件530A貫穿變壓器器件600延伸，或者通過該變壓器器件600圍繞該導(dǎo)電組件530A。這些導(dǎo)電組件530的存在增強了慢波現(xiàn)象，從而進一步改善了通過屏蔽結(jié)構(gòu)500所提供的電隔離。還可以理解，導(dǎo)電組件530被設(shè)置為與信號路徑垂直(例如，沿著線圈610至620傳播)有助于降低連接至信號路徑的噪聲。圖11為上述屏蔽結(jié)構(gòu)的實施例的立體圖。屏蔽結(jié)構(gòu)500A包括LC振蕩回路300作為電子器件的實施例。屏蔽結(jié)構(gòu)500A包括多個伸長的導(dǎo)電組件530A，該多個伸長的導(dǎo)電組件在與感應(yīng)線圈的信號路徑的方向相垂直的方向上延伸。雖然沒有具體示出，但是屏蔽結(jié)構(gòu)500A還可以包括延伸穿過感應(yīng)線圈(或者在感應(yīng)線圈之間)的導(dǎo)電組件，從而可以獲得更好的慢波效果，進而改善了屏蔽結(jié)構(gòu)的性能。雖然將變壓器和LC振蕩回路用作設(shè)置在屏蔽結(jié)構(gòu)500的內(nèi)部的電子器件的實例，但是可以理解，在可選實施例中，可以在屏蔽結(jié)構(gòu)500內(nèi)部實現(xiàn)其他類型的電子器件。例如，在屏蔽結(jié)構(gòu)500內(nèi)部的電子器件600可以包括一個或多個電感器、一個或多個電容器、一個或多個電阻器、一條或多條傳輸線、或者其組合。在這些可選實施例中，屏蔽結(jié)構(gòu)500的導(dǎo)電組件530可以與其中的電子器件的信號路徑相垂直，并且導(dǎo)電組件530A的子集可以延伸穿過電子器件(而不是在上方或下方)。以這種方式，屏蔽結(jié)構(gòu)500可以為其中的電子器件防止來自周圍結(jié)構(gòu)的噪聲提供良好隔離。
圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的各個方面的制造包括變壓器器件的半導(dǎo)體器件的方法700的流程圖?？梢岳斫?，為了更好地理解本發(fā)明的發(fā)明概念而簡化了本文所述的附圖。因此，應(yīng)該注意，可以在方法700之前、之中、以及之后，提供了額外的程序，并且本文中，僅簡單描述了一些其他程序。方法700包括框710，其中，提供了襯底。襯底具有通過第一軸和與該第一軸垂直的第二軸限定的表面。方法700包括框720，其中，在襯底的表面上方形成互連結(jié)構(gòu)?；ミB結(jié)構(gòu)具有通過多個通孔互連的多條導(dǎo)線?；ミB結(jié)構(gòu)的形成包括將變壓器器件形成為互連結(jié)構(gòu)的一部分。變壓器器件包括第一線圈和第二線圈，該第一線圈和第二線圈均具有纏繞定向，至少部分通過與襯底的表面垂直的第三軸限定該纏繞定向。圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的多個方面的用于制造包括LC振蕩回路的半導(dǎo)體器件的方法800的流程圖。方法800包括框810，其中，提供了襯底。襯底具有在X方向上和在與X方向垂直的Y方向上延伸的表面。方法800包括框820，其中，在襯底的表面上方形成互連結(jié)構(gòu)?；ミB結(jié)構(gòu)具有通過多個通孔互連的多條導(dǎo)線。形成的互連結(jié)構(gòu)包括電感電容(LC)振蕩回路。使用導(dǎo)線的子集和通孔的子集形成LC振蕩回路。LC振蕩回路包括電感器，該電感器具有線圈纏繞定向，該線圈纏繞定向至少部分地在與X方向和Y方向垂直的Z方向·上延伸。LC振蕩回路包括電容器，該電容器具有陽極元件和與陽極元件相互交錯的陰極元件。圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的各個方面的用于制造包括屏蔽結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的方法900的流程圖。方法900包括框910，其中，提供了襯底。方法900包括框920，其中，在襯底上方形成電子器件。電子器件包括第一組件和與第一組件間隔開的第二組件。方法900包括框930，其中，屏蔽結(jié)構(gòu)圍繞電子器件。屏蔽結(jié)構(gòu)包括多個伸長帶狀線。將伸長帶狀線的至少一個子集設(shè)置在電子器件的第一組件和第二組件之間。本發(fā)明的寬泛形式之一涉及半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括襯底，該襯底具有通過第一軸和與該第一軸垂直的第二軸限定的表面。該半導(dǎo)體器件包括設(shè)置在襯底的表面上方的變壓器。該變壓器包括第一線圈和第二線圈。第一線圈和第二線圈具有不與襯底的表面平行的相應(yīng)的纏繞定向。本發(fā)明的寬泛形式之一涉及半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括襯底，該襯底在X方向和與X方向垂直的Y方向上延伸。該半導(dǎo)體器件包括在Z軸上形成襯底上方的互連結(jié)構(gòu)，該Z方向與X方向和Y方向均垂直?；ミB結(jié)構(gòu)包括通過多個通孔在Z方向上互連在一起的多條金屬線。互連結(jié)構(gòu)包括變壓器器件，該變壓器器件包括初級線圈和次級線圈。初級線圈和次級線圈均至少部分地在Z方向上纏繞。本發(fā)明的寬泛形式之一涉及制造半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括提供襯底，該襯底具有通過第一軸和與第一軸垂直的第二軸限定的平面。該方法包括在襯底的表面上方形成互連結(jié)構(gòu)，該互連結(jié)構(gòu)具有通過多個通孔互連的多條導(dǎo)線，其中，形成互連結(jié)構(gòu)包括將變壓器器件形成為互連結(jié)構(gòu)的一部分，其中，變壓器器件包括第一線圈和第二線圈，該第一線圈和第二線圈均具有纏繞定向，至少部分地通過與襯底的表面垂直的第三軸限定該纏繞定向。本發(fā)明的寬泛形式之一包括半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括襯底，該襯底具有通過X軸和與X軸垂直的Y軸限定的表面；電感器被設(shè)置在襯底的表面上方，電感器具有至少部分地通過與X軸和Y軸垂直的Z軸限定的纏繞定向；以及電容器，被設(shè)置在襯底上方并與電感器鄰近。本發(fā)明的寬泛形式之一涉及半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括襯底，該襯底具有水平面；以及在襯底的水平面的上方形成互連結(jié)構(gòu)，該互連結(jié)構(gòu)包括基本上在與襯底的水平面垂直的垂直平面上纏繞的電感線圈；以及電容器，被設(shè)置為與電感線圈鄰近，電容器具有陽極元件和陰極元件；其中，電感線圈和電容器均包括多個水平延伸的伸長件。本發(fā)明的寬泛形式之一涉及制造半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括提供襯底，該襯底具有在X方向和與X方向垂直的Y方向上延伸的表面；以及在襯底的表面上方形成互連結(jié)構(gòu)，互連結(jié)構(gòu)具有通過多個通孔互連的多條導(dǎo)線，其中，形成互連結(jié)構(gòu)包括使用導(dǎo)線的子集和通孔的子集形成電感電容(LC)振蕩回路；其中，LC振蕩回路包括形成的電感器，該電感器具有線圈纏繞定向，該線圈纏繞定向至少部分在與X方向和Y方向垂直的Z方向上延伸；以及LC振蕩回路包括形成的電容器，該電容器具有陽極元件和與陽極元件相互交錯的陰極元件。本發(fā)明的寬泛形式之一涉及半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括襯底；電子器件，被設(shè)·置在襯底上方，電子器件包括開口 ；以及屏蔽器件，被設(shè)置在襯底上方并圍繞電子器件，屏蔽器件包括多個伸長件，該延長組件的子集延伸穿過電子器件的開口 ；其中，在設(shè)置在襯底上方的互連結(jié)構(gòu)中形成電子器件和屏蔽器件中的至少一個。本發(fā)明的寬泛形狀之一涉及半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體器件包括襯底；電子器件，被設(shè)置在襯底上方，該電子器件包括分別在第一方向和第二方向上延伸的伸長的第一兀件和伸長的第二元件，第二元件被設(shè)置在第一元件上方；以及屏蔽結(jié)構(gòu)，被設(shè)置在襯底上方并且屏蔽在其中的電子器件，該屏蔽結(jié)構(gòu)包括多條帶狀線，每條帶狀線均不在與第一方向和第二方向平行的方向上延伸；其中，帶狀線的第一子集被設(shè)置在電子器件的第一元件的下方；帶狀線的第二子集被設(shè)置在電子器件的第一元件的上方并在電子器件的第二元件的下方；以及帶狀線的第三子集被設(shè)置在電子器件的第二元件上方。本發(fā)明的寬泛形式之一涉及制造半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括提供襯底；在襯底上方形成電子器件，該電子器件包括第一組件和與第一組件間隔開的第二組件；以及形成圍繞電子器件的屏蔽結(jié)構(gòu)，該屏蔽結(jié)構(gòu)包括多條伸長的帶狀線；其中，伸長的帶狀線的至少一個子集被設(shè)置在電子器件的第一組件和第二組件之間。上面論述了若干實施例的部件，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解以下詳細描述。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來設(shè)計或更改其他用于達到與本文所介紹的實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點的處理和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也應(yīng)該意識到，這種等效構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行多種變化、替換以及改變。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件,包括 襯底，具有通過第一軸和與所述第一軸垂直的第二軸限定的表面； 變壓器，被設(shè)置在所述襯底的所述表面上方，所述變壓器包括第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和所述第二線圈具有不與所述襯底的所述表面平行的相應(yīng)的纏繞定向。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一線圈和所述第二線圈的所述纏繞定向大致與所述襯底的所述表面垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一線圈和所述第二線圈的所述纏繞定向均通過以下軸限定出 所述第一軸和所述第二軸之一；以及 與所述第一軸和所述第二軸均垂直的第三軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述變壓器具有相關(guān)磁場，所述相關(guān)磁場大致與所述襯底的所述表面平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述襯底基本上沒有通過所述磁場感應(yīng)產(chǎn)生的渦電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述變壓器實現(xiàn)在互連結(jié)構(gòu)內(nèi)，所述互連結(jié)構(gòu)被設(shè)置在所述襯底上方，所述互連結(jié)構(gòu)具有多層互連層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述第一線圈包括多條第一互連線，所述多條第一互連線被設(shè)置在所述互連層的第一子集中，并通過多個第一通孔互連在一起；以及 所述第二線圈包括多條第二互連線，所述多條第二互連線被設(shè)置在所述互連層的第二子集中，并通過多個第二通孔互連在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述互連層的所述第二子集位于所述互連層的所述第一子集之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一互連線的寬度是所述第二互連線的寬度的兩倍以上。
10.一種半導(dǎo)體器件，包括 襯底，在X方向和與所述X方向垂直的Y方向上延伸；以及 互連結(jié)構(gòu)，沿Z方向形成在所述襯底上方，所述Z方向與所述X方向和所述Y方向均垂直，所述互連結(jié)構(gòu)包括通過多個通孔沿所述Z方向互連在一起的多條金屬線，所述互連結(jié)構(gòu)包含變壓器器件，所述變壓器器件包括初級線圈和次級線圈，所述初級線圈和所述次級線圈均基本上至少部分地沿著所述Z方向纏繞。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括襯底，在X方向和與X方向垂直的Y方向上延伸。半導(dǎo)體器件包括互連結(jié)構(gòu)，在襯底上方在與X方向和Y方向均垂直的Z方向上形成該互連結(jié)構(gòu)。該互連結(jié)構(gòu)包括通過多個通孔在Z方向上互連在一起的多條金屬線。互連結(jié)構(gòu)包括變壓器器件，該變壓器器件包括初級線圈和次級線圈。初級線圈和次級線圈均至少部分地沿著Z方向纏繞。本發(fā)明還提供了一種垂直定向的半導(dǎo)體器件及其屏蔽結(jié)構(gòu)。
文檔編號H01L23/522GK102956607SQ201210111630
公開日2013年3月6日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月18日
發(fā)明者卓秀英 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司