用于电感元件的金属填充物及电感元件的制作方法

1.本实用新型涉及半导体领域，尤其涉及一种用于电感元件的金属填充物，以及具有该金属填充物电感元件。


背景技术：

2.在射频电路设计中需要用到电感，由于工艺设计规则的限制，需要在电感的内部和周边添加金属填充物，以满足金属密度的要求。
3.现有的金属填充物包括3x3um的正方形金属填充物和4x4um的正方形金属填充物，此类正方形金属填充物的每一层都是完整的正方形的金属层，3x3um和4x4um的正方形金属填充物组合使用以达到工艺设计规则的金属密度要求。
4.但加入的金属填充物会给电感引入寄生电容和磁场损耗，从而造成电感值的下降以及q值的下降。


技术实现要素：

5.本实用新型针对现有技术中的缺点，提供了对电感值和q值影响小的金属填充物，以及具有该金属填充物电感元件。
6.为了解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案得以解决：
7.一种用于电感元件的金属填充物：
8.所述金属填充物包括从上至下依次排列的若干层金属层；
9.所述金属层包括若干个水平方向上相平行的金属条，水平方向上相邻的两个金属条之间具有间隙；
10.相邻两层金属层中的金属条垂直交叉排列。
11.作为一种可实施方式：
12.水平方向上相邻的两个金属条之间的间隙大于等于金属条长度的五十分之一。
13.作为一种可实施方式：
14.所述金属条的长度为l，宽度为w，其中l≥2.5w。
15.作为一种可实施方式：
16.所述金属条为铜条或铝条。
17.作为一种可实施方式：
18.所述金属填充物的长和宽相等。
19.本实用新型还公开一种电感元件，包括线圈，还包括从内到外依次分布的内填充区域和外填充区域，其中内为靠近所述线圈的方向，外为远离所述线圈的方向；
20.所述内填充区域包括多个第一金属填充物；
21.所述第一金属填充物包括从上至下依次排列的若干层金属层；
22.所述金属层包括若干个水平方向上相平行的金属条，水平方向上相邻的两个金属条之间具有间隙；
23.相邻两层金属层中的金属条垂直交叉排列。
24.作为一种可实施方式：
25.水平方向上相邻的两个金属条之间的间隙大于等于金属条长度的五十分之一。
26.作为一种可实施方式：
27.所述金属填充物的长和宽相等。
28.作为一种可实施方式：
29.水平方向上相邻的两个金属层中的金属条相垂直。
30.作为一种可实施方式：
31.所述内填充区域距离所述线圈15um到20um。
32.本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
33.本实用新型中，同层金属条之间存在间隙，且相邻两层的金属条互相垂直，能够有效降低相邻两层金属层间的正对面积，从而降低各金属层之间的电容。
附图说明
34.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是本实用新型一种用于电感元件的金属填充物的切面示意图；
36.图2是图1所示金属填充物的俯视示意图；
37.图3是相邻的金属填充物的俯视示意图；
38.图4是实施例2中目标电感元件和对照电感元件的q值对比示意图；
39.图5是实施例2中目标电感元件和对照电感元件的电感值对比示意图。
具体实施方式
40.下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
41.实施例1、一种用于电感元件的金属填充物，所述金属填充物的长和宽相等，如图1和图2所示，所述金属填充物包括从上至下依次排列的若干层金属层10；
42.以一层金属层10为例，对所述金属层10的结构进行详细介绍：
43.所述金属层10包括若干个水平方向上相平行的金属条11，其中金属条11的长大于等于2.5倍的宽，细长的金属条11能够减少金属里的涡流效应所带来的磁场损耗；
44.水平方向上相邻的两个金属条11之间具有间隙，即，同一金属层10中的金属条11间存在间隙，所述间隙大于等于金属条11长度的五十分之一；
45.相邻两层金属层10中的金属条11垂直交叉排列，参照图1，相邻两层金属层10相平行，参照图2，图2中实线表示顶层的金属层10，虚线表示与顶层金属层10相邻的金属层10，由此可见相邻两层金属层10中的金属条11相互垂直，垂直的金属没有互感。
46.本实施例中，同层金属条11之间存在间隙，且相邻两层的金属条11互相垂直，能够有效降低相邻两层金属层10间的正对面积，从而降低各金属层10之间的电容。
47.进一步地，所述金属条11为铜条或铝条。
48.实施例2、一种电感元件，包括线圈和从内到外依次分布的第一填充区域、第二填充区域和第三填充区域，其中内为靠近线圈的方向，外为远离线圈的方向；
49.上述第一填充区域即为内填充区域，其距离所述线圈15um到20um；
50.第二填充区域和第三填充区域构成外填充区域。
51.所述第一填充区域中设有若干个第一金属填充物；
52.所述第一金属填充物为实施例1所公开的金属填充物；
53.参照图3，本实施例中，水平方向上相邻的两个金属层10中的金属条11相垂直，如图3中实线表示的金属条11位于同一层，虚线表示的金属条11位于同一层，由此可见，相邻的两个第一金属填充物，相对应的两层金属层10中的金属条11相垂直，最大限度降低同层金属的正对面积，从而减少相邻的同层金属填充物之间的电容；
54.所述第二填充区域中设有若干个第二金属填充物；
55.所述第二金属填充物为现有已公开的3x3um的正方形金属填充物；
56.所述第三填充区域中设有若干个第三金属填充物；
57.所述第三金属填充物为现有已公开的4x4um的正方形金属填充物。
58.以五圈线圈电感元件为例，其外径为295um，内径为170um；
59.采用第一金属填充物、第二金属填充物和第三金属填充物，构建本实施例所提出的电感元件，获得目标电感元件；
60.采用第二金属填充物和第三金属填充物，按照现有技术构建电感元件，获得对照电感元件。
61.其中：
62.第一金属填充物的面积为5x5 um，其由5层金属层10构成，每层金属层10包括三块1x5um的金属条11，且相邻金属条11之间的间隔为0.5um；
63.第二金属填充物包括5层3x3um的正方形金属层10；
64.第三金属填充物包括5层4x4um的正方形金属层。
65.分别检测目标电感元件和对照电感元件的电感值和q值，其中q值对比图如图4所示，电感值对比图如图5所示，图4和图5中的实线均表示目标电感元件的相关参数，虚线均表示对照电感元件的相关参数。
66.由图4可知，对于q值峰值在1.4g的电感，目标电感元件的q值较对照电感元件的q值在低频有明显提高，q值峰值提高了0.9。
67.由图5可知，目标电感元件的电感值较对照电感元件的电感值在对应频率略微下降0.025nh，在使用实施例1所公开的金属填充物后，能够减小寄生电容，从而使电感谐振频率提升0.02ghz。
68.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
69.需要说明的是：
70.说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
71.尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
72.此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。