[發(fā)明專利]具有背側(cè)集成式電感組件的半導(dǎo)體裸片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780028562.9
• 申請(qǐng)日: 2017-05-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109155309B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 本杰明·史塔生·庫(kù)克;羅伯托·嘉姆彼羅·馬索利尼;丹尼爾·卡羅瑟斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德州儀器公司
• 主分類號(hào): H01L27/04
• 分類號(hào): H01L27/04;H01L25/10;H01L21/82
• 代理公司: 北京律盟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

在所描述的實(shí)例中，一種集成電路IC(300)包含電路襯底(301)，所述電路襯底(301)具有前側(cè)表面(320)和相對(duì)背側(cè)表面。有源電路位于所述前側(cè)表面(320)上。電感結(jié)構(gòu)(310)位于深溝槽內(nèi)，所述深溝槽在電路襯底(301)中形成于所述背側(cè)表面下方。所述電感結(jié)構(gòu)(310)耦合(343、344)到所述有源電路。

技術(shù)領(lǐng)域

這涉及集成電路的制造，以及更具體地說(shuō)，涉及電感組件在半導(dǎo)體裸片的背側(cè)上的制造。

背景技術(shù)

有時(shí)，在集成電路(IC)內(nèi)實(shí)施的電路需要電感組件。電感組件可通過(guò)在IC的金屬層中的一或多個(gè)上形成線圈制造而成；然而，這種組件的電感局限于相對(duì)低的值。然而，考慮到每平方典型金屬層的極高電阻，形成在IC的金屬層中的電感器的品質(zhì)因數(shù)可能有限。通常，這種電感器可僅用于超高頻(UHF)電路，例如300MHz-3GHz頻率范圍。此外，其可能會(huì)造成顯著開(kāi)關(guān)損耗。

當(dāng)前，例如開(kāi)關(guān)模式DC-DC轉(zhuǎn)換器等硅IC使用共同封裝的離散電感器，所述共同封裝的離散電感器大而笨重，從而造成封裝復(fù)雜性，且可占據(jù)封裝成本的很大百分比。

發(fā)明內(nèi)容

在所描述的實(shí)例中，集成電路(IC)包含電路襯底，所述電路襯底具有前側(cè)表面和相對(duì)背側(cè)表面。有源電路位于前側(cè)表面上。電感結(jié)構(gòu)位于深溝槽內(nèi)，所述深溝槽在電路襯底中形成于背側(cè)表面下方。電感結(jié)構(gòu)耦合到有源電路。

附圖說(shuō)明

圖1是制造在IC的背側(cè)上的實(shí)例電感器的圖示。

圖2是制造在IC的背側(cè)上的實(shí)例耦合電感器的圖示。

圖3到5說(shuō)明將背側(cè)電感器連接到IC的有源電路的各種方式。

圖6A到6G說(shuō)明一種用于在IC的背側(cè)上形成電感組件的方法。

圖7A到7B說(shuō)明替代實(shí)施例，其中使用打印機(jī)沉積晶種層。

圖8A到8B說(shuō)明實(shí)例背側(cè)電感器的模擬結(jié)果。

圖9說(shuō)明電感器形成在多個(gè)襯底層中的另一實(shí)施例。

圖10是包含具有背側(cè)電感器的IC的實(shí)例系統(tǒng)的框圖。

圖11是包含具有使用多個(gè)金屬化層形成的背側(cè)電感器的IC的實(shí)例系統(tǒng)的框圖。

具體實(shí)施方式

出于一致性，在圖中相似元件由相似附圖標(biāo)記標(biāo)示。

硅IC的廣泛組合要求電感器，所述電感器由于有限大小、電流容量和在金屬層集成式電感器內(nèi)可獲得的效率而無(wú)法集成在金屬堆疊內(nèi)。可要求無(wú)法在IC的金屬層內(nèi)實(shí)施的電感器的功能可包含：濾波輸出電壓和電流；存儲(chǔ)循環(huán)遞送的能量；提供一種從兩個(gè)或多于兩個(gè)電壓域移動(dòng)能量的高效方式；執(zhí)行輔助功能，例如提供絕熱柵極驅(qū)動(dòng)器和零電壓轉(zhuǎn)變；等。

大部分IC制造在硅襯底上，其中硅襯底的大部分通常僅需要來(lái)以機(jī)械方式支撐在硅襯底的表面上形成的有源裝置。在本文中所描述的方法中，電感器或者兩個(gè)或多于兩個(gè)耦合電感器可形成在未使用的塊狀硅襯底內(nèi)。實(shí)例實(shí)施例可用于實(shí)施各種功能，例如上文所描述的那些。

圖1是制造在電路襯底101的背側(cè)上的實(shí)例螺旋電感器110的圖示。在此實(shí)例中，電感器110具有外部端點(diǎn)111和內(nèi)部端點(diǎn)112。在此實(shí)例中，襯底101是硅裸片，所述硅裸片形成集成電路且包含形成在襯底101的另一側(cè)上的有源電路。實(shí)例實(shí)施例可通過(guò)以下方式將電感器并入到未使用的裸片硅中：將溝槽蝕刻到硅的背側(cè)中，且使用經(jīng)蝕刻溝槽區(qū)域來(lái)實(shí)施高密度、高質(zhì)量因數(shù)(Q)電感器。品質(zhì)因數(shù)Q是電感器的效率的度量；高Q電感器指示電感器將是高效的低損耗電感器。