一种嵌入集成电路芯片的电感及集成电路芯片的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及集成电路工艺，具体涉及一种嵌入集成电路芯片的电感及集成电路芯片。
【背景技术】
[0002]集成电路的制成工艺，是一个分层沉积，然后在由掩模定义的图案上进行蚀刻的过程。最常见的CMOS工艺，首先在单晶硅的晶圆上通过离子注入之类的技术生成MOS管所需要的N型和P型掺杂区；再通过化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)等手段逐层生成多晶娃和金属的连线，制造不同层之间的连接线(过孔)；金属连线之间填充介电材料。
[0003]集成电路工艺可以在硅片上制成MOS管以及其他器件，包括电感。但目前的技术，电感是由嵌入在芯片内的金属线圈实现的。不利于制造比较大的电感。因为很小的电感就需要占用较大的硅片面积，对于芯片而言，硅片面积是昂贵的资源。
【发明内容】
[0004]有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种嵌入集成电路芯片的电感结构，能够在集成电路芯片很小的面积上，制作很大的电感。
[0005]独立的电感器件通常使用线圈外加磁材料组成。使用磁材料可以使得电感值比单纯的线圈增加数千倍甚至数万倍。然而目前集成在芯片内的电感尚无使用磁材料的。
[0006]本发明通过增加一个软铁磁部分，能够在很小的面积上制作出很大的电感。
[0007]本发明提供一种嵌入集成电路芯片的电感，电感包括线圈以及软铁磁部分，软铁磁部分设置于所述线圈上方和/或所述线圈下方。
[0008]进一步地，软铁磁部分采用具有面内磁各向异性且至少包含Co、Fe、N1、B中的一种元素的铁磁性材料制作。
[0009]铁磁材料拥有很大的磁导率，使用铁磁材料的电感，其电感值正比于铁磁材料的磁导率。然而在集成电路的微米、亚微米尺度下，薄膜磁材料的磁导率通常比同样宏观磁材料的磁导率小得多。使用各向异性的磁材料能够使得材料在重要方向上的磁导率大幅度增加。
[0010]进一步地，线圈包括电流旋转方向相反的第一双层线圈与第二双层线圈，第一双层线圈包括通过过孔连接、分别设置于上层与下层的旋转方向相反即电流旋转方向相同的子线圈，第二双层线圈包括通过过孔连接、分别设置于上层与下层的旋转方向相反即电流旋转方向相同的子线圈，第一双层线圈与第二双层线圈在上层或下层连接。
[0011]使用双层线圈在同样的面积下增加了电感，使用两个电流旋转方向相反的线圈能够抵消远处的磁场，减小对周边电路的影响。
[0012]进一步地，子线圈为矩形螺旋线圈。
[0013]进一步地，矩形线圈的匝数大于或等于3，且小于或等于10。
[0014]进一步地，线圈包括相互连接、电流旋转方向相反的第一多层线圈与第二多层线圈，第一多层线圈的不同层线圈的电流旋转方向相同，第二多层线圈的不同层线圈的电流旋转方向相同。
[0015]本发明还提供一种嵌入集成电路芯片的电感，包括软铁磁部分，软铁磁部分为线圈。
[0016]进一步地，线圈采用具有垂直磁各向异性且至少包含Co、Fe、N1、B中的一种元素的铁磁性材料制作。
[0017]进一步地，线圈为一个单层线圈或相邻设置且旋转方向相反的两个单层线圈。
[0018]进一步地，线圈包括相邻设置且旋转方向相反的第一双层线圈与第二双层线圈，第一双层线圈包括通过过孔连接、分别设置于上层与下层的旋转方向相反的子线圈，第二双层线圈包括通过过孔连接、分别设置于上层与下层的旋转方向相反的子线圈。
[0019]进一步地，线圈包括第一双层线圈与第二双层线圈，第一双层线圈包括通过过孔连接、分别设置于上层与下层的旋转方向相反的子线圈，第二双层线圈包括通过过孔连接、分别设置于上层与下层的旋转方向相反的子线圈，第一双层线圈与第二双层线圈电流旋转方向相反，在上层与下层连接。
[0020]本发明还提供一种嵌入集成电路芯片的电感，包括线圈以及软铁磁部分，线圈设置于集成电路芯片的阱中，软铁磁部分填充阱。
[0021]进一步地，软铁磁部分为具有磁性的介电质材料。
[0022]进一步地，线圈为单层线圈或多层线圈。
[0023]进一步地，线圈采用金属材料或铁磁材料制作。
[0024]本发明还提供一种集成电路芯片，包括一个上述嵌入集成电路芯片的电感，或者集成电路芯片包括多个并联和/或串联的嵌入集成电路芯片的电感。
[0025]与现有技术相比，本发明提供的嵌入集成电路芯片的电感与集成电路芯片，具有以下有益效果:电感包括软铁磁部分，能够在很小的面积上制作出很大的电感。
[0026]以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【附图说明】
[0027]图1是本发明的一个实施例的嵌入集成电路芯片的电感的结构示意图；
[0028]图2是图1所示的电感中设置于集成电路芯片的下层的两个子线圈的示意图；
[0029]图3是图1所示的电感中设置于集成电路芯片的上层的两个子线圈的示意图；
[0030]图4是本发明的另一个实施例的嵌入集成电路芯片的电感的结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]传统的集成电路工艺并不能处理磁材料。然而近年来在硅片晶元上沉积、蚀刻磁材料，包括同时产生各向异性的技术已经被开发出来。这使得本发明的实施成为可能。
[0032]如图1所示，本发明的一个实施例的嵌入集成电路芯片的电感，电感包括线圈以及软铁磁部分3，软铁磁部分3设置于线圈上方。
[0033]在另一个实施例中，软铁磁部分3也可以设置于线圈下方，还可以同时设置于线圈上方和线圈下方。
[0034]线圈包括电流旋转方向相反的第一双层线圈与第二双层线圈。
[0035]第一双层线圈包括设置于集成电路芯片的上层的第一子线圈11与设置于集成电路芯片的下层的第二子线圈12，第一子线圈11与第二子线圈12旋转方向相反，也就是电流旋转方向相同，第一子线圈11与第二子线圈12通过集成电路芯片的过孔4连接。
[0036]第二双层线圈包括设置于集成电路芯片的上层的第三子线圈21与设置于集成电路芯片的下层的第四子线圈22，第三子线圈21与第四子线圈22旋转方向相反，也就是电流旋转方向相同，第三子线圈21与第四子线圈22通过集成电路芯片的过孔4连接。
[0037]第一子线圈11、第二子线圈12、第三子线圈21与第四子线圈22均为矩形螺旋线圈。
[0038]本实施例中，设置于集成电路芯片的下层的第二子线圈12与第四子线圈22连接，如图2所示，图3示出了图1所示的电感中设置于集成电路芯片的上层的第一子线圈11与第三子线圈21的示意图，线圈包括设置于第一子线圈11的接口端111与设置于第三子线圈21的接口端211，用于与其他电路连接。
[0039]当然也可以连接设置于集成电路芯片的上层的第一子线圈11与第三子线圈21连接。
[0040]线圈采用金属材料制作，软铁磁部分3采用具有面内磁各向异性，水平方向磁导率更高，且至少包含Co、Fe、N1、