[發明專利]一種基于TSV的嵌套磁芯電感器

在審

• 申請號: 202010255600.8
• 申請日: 2020-04-02
• 公開（公告）號: CN111584457A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 王鳳娟;任睿楠;余寧梅
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522;H01F17/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 曾慶喜

1.一種基于TSV的嵌套磁芯電感器，其特征在于，包括硅襯底層(1)，硅襯底層(1)的上下表面各設置有一介質層，硅襯底層(1)內設置有條狀的磁芯(2)，磁芯(2)的外周沿其長度方向同心嵌套有兩個螺旋電感器，兩個螺旋電感器均由分別位于兩個介質層內的金屬互連線和上下穿過硅襯底層的硅通孔內的金屬柱連接而成。

2.如權利要求1所述的一種基于TSV的嵌套磁芯電感器，其特征在于，所述硅襯底層(1)上表面設置的介質層為頂部介質層(3)，硅襯底層(1)下表面設置的介質層為底部介質層(4)。

3.如權利要求2所述的一種基于TSV的嵌套磁芯電感器，其特征在于，所述硅通孔在磁芯(2)沿其長度方向兩側的硅襯底層(1)內各上下開設有兩列，磁芯(2)每側與其靠近一列的硅通孔為第二硅通孔(5)，磁芯(2)每側與其遠離一列的硅通孔為第一硅通孔(6)，第一硅通孔(6)的上下兩端和第二硅通孔(5)的上下兩端都分別向外延伸至頂部介質層(3)內和底部介質層(4)內，第二硅通孔(5)的上下兩端分別在頂部介質層(3)內和底部介質層(4)內延伸的長度都不大于第一硅通孔(6)的上下兩端分別在頂部介質層(3)內和底部介質層(4)內延伸的長度。

4.如權利要求3所述的一種基于TSV的嵌套磁芯電感器，其特征在于，所述金屬柱包括分別填充于第一硅通孔(6)內的第一金屬柱(7)和填充于第二硅通孔(5)內的第二金屬柱(8)，第一金屬柱(7)與硅襯底層(1)之間、第二金屬柱(8)與硅襯底層(1)之間均設置有絕緣層(9)。

5.如權利要求4所述的一種基于TSV的嵌套磁芯電感器，其特征在于，所述絕緣層(9)、頂部介質層(3)和底部介質層(4)的材料均為二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種。

6.如權利要求4所述的一種基于TSV的嵌套磁芯電感器，其特征在于，所述兩個螺旋電感器包括第一螺旋電感器和靠近磁芯(2)的第二螺旋電感器，第一螺旋電感器包括并列設置于頂部介質層(3)內的多個頂部第一金屬互連線(10)和并列設置于底部介質層(4)內的多個底部第一金屬互連線(11)，底部第一金屬互連線(11)與頂部第一金屬互連線(10)在水平面內成夾角，相鄰兩個頂部第一金屬互連線(10)和底部第一金屬互連線(11)的首尾依次通過第一金屬柱(7)連接；第二螺旋電感器包括并列設置于頂部介質層(3)內的多個頂部第二金屬互連線(12)和并列設置于底部介質層(4)內的多個底部第二金屬互連線(13)，底部第二金屬互連線(13)與頂部第二金屬互連線(12)在水平面內成夾角，相鄰兩個頂部第二金屬互連線(12)和底部第二金屬互連線(13)的首尾依次通過第二金屬柱(8)連接。

7.如權利要求6所述的一種基于TSV的嵌套磁芯電感器，其特征在于，所述頂部第一金屬互連線(10)、底部第一金屬互連線(11)、頂部第二金屬互連線(12)、底部第二金屬互連線(13)、第一金屬柱(7)和第二金屬柱(8)的材料均為銅或鋁中的一種。

8.如權利要求6所述的一種基于TSV的嵌套磁芯電感器，其特征在于，所述第一螺旋電感器的兩端分別設置有第一輸入端(14)和第一輸出端(15)，第二螺旋電感器的兩端分別設置有第二輸入端(16)和第二輸出端(17)。