一种基于TSV的电感值可调的磁芯电感器的制作方法

本发明属于电子器件技术领域，涉及一种基于TSV的电感值可调的磁芯电感器。

背景技术：

随着技术的进步，三维集成电路(threedimensional integrated circuit；3D IC)受到越来越多的关注。一方面，3D IC实现了上下层芯片的互连，极大地提高了芯片的集成度，使得摩尔定律得到延续。另一方面，垂直TSV的使用减少了全局互连，因此降低了线上延迟，减小了数据传输的损耗。然而，芯片集成中所需的关键无源器件，如电感器等，仍然占据较大的芯片面积，且逐渐无法满足集成电路中高Q值、低寄生参数、高电感密度的需求。由于工艺一致性问题和散热问题，需要将特定量的TSV放置在特定区域内以满足最小密度规则，从而在3D IC中留下大量虚设TSV和热TSV。例如，Tezzaron要求每250μm×250μm区域至少有一个TSV，其他工厂也有类似的规则，因此不可避免地会产生不可忽略的面积开销。将这些虚设TSV构建成一些重要电路元件，比如基于TSV的电感器，便可以提高虚设TSV的利用率，减小芯片面积。与传统平面螺旋结构电感器相比，3D电感由一对对称的TSV通过上下层RDL连接起来组成螺旋线圈，具有更小的占位面积和更高的电感密度。

通过控制3D螺旋电感硅基板的厚度、TSV之间水平距离、垂直距离以及TSV的高度可以方便地得到想要的电感值，但是一经设定便不可再进行调节。为了满足需求，需要一种电感值可调的电感结构。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于TSV的电感值可调的磁芯电感器，解决了现有技术中存在的3D TSV螺旋电感器的电感值一经设定便不可再进行调节问题。

本发明所采用的技术方案是，一种基于TSV的电感值可调的磁芯电感器，包括二氧化硅基板c，二氧化硅基板c的上下表面均嵌有“回”字形磁芯，二氧化硅基板c上下表面分别设有二氧化硅基板a和二氧化硅基板b，二氧化硅基板c上表面的“回”字形磁芯位于二氧化硅基板a与二氧化硅基板c之间，二氧化硅基板c下表面的“回”字形磁芯位于二氧化硅基板b与二氧化硅基板c之间，二氧化硅基板c上设有若干硅通孔，若干硅通孔设置“回”字形磁芯的内部和外部，二氧化硅基板a下表面蚀刻有重布线层a和重布线层b，二氧化硅基板b上表面蚀刻有重布线层c和重布线层d，重布线层a与布线层c之间、重布线层b与重布线层d之间通过若干硅通孔连接。

重布线层a、重布线层b、重布线层c和重布线层d均为折线形，若干硅通孔的上端分别与重布线层a和重布线层c的结点连接，若干硅通孔的下端分别与重布线层c和重布线层d的结点连接。

重布线层a和重布线层b镜像对称，重布线层c和重布线层d的镜像对称，重布线层a和重布线层c相同，重布线层b和重布线层d相同。

硅通孔内的填充金属为铜。

“回”字形磁芯为铁氧体磁芯。

本发明的有益效果是，本发明提供了一种可调节电感值的磁芯电感器，与平面螺旋电感相比，本发明可大幅减少在集成芯片上占用面积并具有更高的电感密度。与3D TSV螺旋电感器相比，本发明利用电磁感应原理，通过改变通入控制线圈的电流大小，从而调节电感器的电感值，增大设计灵活性。

附图说明

图1是本发明一种基于TSV的电感值可调的磁芯电感器的侧视图图；

图2是本发明一种基于TSV的电感值可调的磁芯电感器的磁芯结构俯视图；

图3是本发明一种基于TSV的电感值可调的磁芯电感器的二氧化硅基板a的仰视图。

图中，1.二氧化硅基板a，2.二氧化硅基板b，3.二氧化硅基板c，4.“回”字形磁芯，5.重布线层a，6.重布线层b，7.硅通孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种基于TSV的电感值可调的磁芯电感器，如图1所示包括二氧化硅基板c3，二氧化硅基板c3的上下表面均嵌有“回”字形磁芯4。

如图2所示，二氧化硅基板c3上下表面分别设有二氧化硅基板a1和二氧化硅基板b2。二氧化硅基板c3上表面的“回”字形磁芯4位于二氧化硅基板a1与二氧化硅基板c3之间。二氧化硅基板c3下表面的“回”字形磁芯4位于二氧化硅基板b2与二氧化硅基板c3之间。

如图1所示，二氧化硅基板c3上设有若干硅通孔，若干硅通孔沿“回”字形磁芯4的内圈和外圈排布，若干硅通孔对称设置在“回”字形磁芯4的轴线的两侧，二氧化硅基板a1下表面蚀刻有重布线层a和重布线层b，二氧化硅基板b2上表面蚀刻有重布线层c和重布线层d，重布线层a和重布线层b位于若干硅通孔的上方，重布线层c和重布线层d位于若干硅通孔的下方，重布线层a与布线层c之间、重布线层b与重布线层d之间通过若干硅通孔连接。

如图3所示，重布线层a、重布线层b、重布线层c和重布线层d均为折线形，若干硅通孔的上端分别与重布线层a和重布线层c的结点连接，若干硅通孔的下端分别与重布线层c和重布线层d的结点连接。

重布线层a和重布线层b镜像对称，重布线层c和重布线层d镜像对称，重布线层a和重布线层c相同，重布线层b和重布线层d相同，硅通孔内的填充金属为铜，“回”字形磁芯4为铁氧体磁芯。

本发明的工作原理为，通过将重布线层a和重布线层c利用硅通孔连接，形成类似于线圈的结构，代替现有的电感器中用导线制作的控制线圈，通过将重布线层b和重布线层d利用硅通孔连接，代替现有的传感器中用导线制作的工作线圈，形成一个基于硅通孔(TSV)的电感器，将重布线层a和重布线层c分别与导线连接，并通入直流电，根据电磁感应，重布线层b和重布线层d以及硅通孔组成的类似于线圈的结构则产生感应电流，调整直流电流的大小，即可改变“回”字形磁芯4的磁饱和度，进而改变“回”字形磁芯4的磁导率，则从重布线层b和重布线层d输出的电感值则发生改变。