[發(fā)明專利]一種內(nèi)插有Dummy金屬陣列的片上集成電感

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110206561.3
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102299134A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李小進;祝文濤;石艷玲;王勇;蔡靜;葉紅波;胡少堅
• 申請（專利權(quán)）人: 華東師范大學;上海集成電路研發(fā)中心有限公司
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522;H01F17/00
• 代理公司: 上海麥其知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種內(nèi)插有Dummy金屬陣列的片上集成電感。

背景技術(shù)

目前，片上集成電感被廣泛應(yīng)用在壓控振蕩器、低噪聲放大器、混頻器等電路中。片上集成電感的品質(zhì)因子和頻率帶寬的大小對電路性能的提高起著決定性的因素。

金屬分布密度保持在一定范圍內(nèi)對工藝制備的一致性起著關(guān)鍵作用。通常在芯片制備前，需要對每層金屬分布密度做一致性檢查，其分布密度下限通常約為20%~25%。金屬密度小于規(guī)定的區(qū)域則需要填充無用(Dummy)金屬圖形來使得整個芯片該層金屬分布密度比較均勻。

品質(zhì)因子是衡量無源電感性能的一個參數(shù)。當代工藝，片上集成電感的面積范圍約為：100um×100um?~?300um×300um，為了保證電感的品質(zhì)因子Q，在電感區(qū)域且電感線圈內(nèi)部無任何金屬圖形。如果金屬密度分布檢查步長為100um×100um，則可能造成芯片設(shè)計過程中無法通過物理規(guī)則尺寸檢查(DRC)，若忽略此規(guī)則，可能會在實際工藝制備過程中引入工藝不一致性。現(xiàn)有技術(shù)中對片上集成電感線圈內(nèi)部空余空間不做任何填充。

本發(fā)明為了提高金屬分布密度，在電感線圈內(nèi)插了Dummy金屬陣列，改變了電感線圈內(nèi)部的磁場。可能是由于在Dummy金屬陣列上形成的渦流產(chǎn)生反向磁場抑制電感線圈的電流，品質(zhì)因子Q有非常略微的下降。

本發(fā)明在盡可能不降低片上集成電感的品質(zhì)因子Q的前提下，提出了一種內(nèi)插有Dummy金屬陣列的片上集成電感，提高了金屬分布密度，保證了片上集成電感的工藝一致性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種內(nèi)插有Dummy金屬陣列的片上集成電感，在保持電感品質(zhì)因子Q的前提下，提高了金屬分布密度。本發(fā)明片上集成電感依次包括金屬層、隔離層和底層金屬層，所述金屬層通過設(shè)置在所述隔離層上的通孔與所述底層金屬層相連；其中，所述金屬層包括電感線圈，所述電感線圈內(nèi)排列有Dummy金屬陣列。

其中，當所述金屬層是一個以上時，在相鄰所述金屬層之間設(shè)置隔離層，所述片上集成電感的底部設(shè)置底層金屬層；所述一個以上金屬層的電感線圈之間通過隔離層的通孔形成串聯(lián)。

其中，所述Dummy金屬陣列被絕緣層包圍，所述絕緣層可以是二氧化硅或氮化硅。

其中，所述Dummy金屬陣列為一個以上的條狀金屬平行排列構(gòu)成。

其中，所述Dummy金屬陣列與所述電感線圈的間距為電感線圈內(nèi)徑的20%-50%。Dummy金屬陣列中的條狀金屬的寬度W1為1-12微米，條狀金屬的間距S1為1-2微米。

其中，所述電感線圈的圈數(shù)可為1.5~5圈，電感線圈的外徑Dist為100~300微米，電感線圈的寬度w為2~12微米，電感線圈間距S為1~6微米。

其中，本發(fā)明所述片上集成電感中電感線圈內(nèi)的金屬密度為20%-33%。當電感線圈內(nèi)部無任何Dummy插入時，片上集成電感中電感線圈內(nèi)的金屬密度為0%。當本發(fā)明片上集成電感中電感線圈內(nèi)的金屬密度為20%時,本發(fā)明Dummy金屬陣列與電感內(nèi)邊緣之間間距D為內(nèi)徑DIA的20%，Dummy金屬條寬W1=5微米，間距S=4微米；當本發(fā)明Dummy金屬陣列與電感內(nèi)邊緣之間間距D為內(nèi)徑DIA的20%，Dummy金屬條寬W1=12微米，間距S=1微米時，本發(fā)明集成電感中電感線圈內(nèi)的金屬密度為33%。

本發(fā)明中，電感線圈內(nèi)插的Dummy金屬陣列的條形金屬的寬度w和間距S可變，用以調(diào)節(jié)電感線圈內(nèi)金屬密度分布。本發(fā)明電感線圈內(nèi)插Dummy金屬陣列可擴展至各種疊層電感結(jié)構(gòu)中。本發(fā)明片上集成電感中Dummy金屬陣列最外邊圖形與電感線圈最內(nèi)圈之間的距離保持在整個電感線圈內(nèi)徑DIA的20%-50%，則在Dummy金屬陣列的條形金屬上形成的渦流較小，對電感品質(zhì)因子Q的影響也較小。當DIA小于20%，則品質(zhì)因子Q下降將大于5%，當DIA為50%時，則無任何金屬插入。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的內(nèi)插有Dummy金屬陣列的片上集成電感在盡可能不降低電感品質(zhì)因子Q的前提下，解決了當代工藝上制備片上集成電感的中可能發(fā)生的金屬密度不能滿足設(shè)計規(guī)則的問題。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中內(nèi)插有Dummy金屬陣列的電感線圈的示意圖；

圖2?為本發(fā)明內(nèi)插有Dummy金屬陣列的片上集成電感的示意圖；

圖3本發(fā)明實施例1的片上集成電感的剖面圖；

圖4本發(fā)明實施例1帶Dummy金屬陣列的電感線圈俯視圖；

圖5本發(fā)明實施例1帶Dummy金屬陣列與不帶Dummy金屬陣列之集成電感品質(zhì)因子Q；