[發明專利]具有電源管理功能的金屬布線層結構及其制備方法

有效

• 申請號: 202111594772.9
• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114284237B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 李宗懌;倪洽凱;丁曉春;王亞男;劉籽余
• 申請（專利權）人: 長電集成電路（紹興）有限公司
• 主分類號: H01L23/522
• 分類號: H01L23/522;H01L23/552;H01L21/768;H01F27/28;H01F27/30;H01F41/06
• 代理公司: 重慶中之信知識產權代理事務所(普通合伙) 50213
• 代理人: 黃妍

1.一種具有電源管理功能的金屬布線層結構，其特征在于，所述金屬布線層結構包括：

第一信號傳輸層，所述第一信號傳輸層與外部電源芯片的輸出端相連，用于使外部電源芯片通過所述第一信號傳輸層實現電源的輸入；

第二信號傳輸層，所述第二信號傳輸層與外部工作芯片的電源輸入端相連，用于使工作電壓通過所述第二信號傳輸層為外部工作芯片提供電能；

金屬繞組層，所述金屬繞組層布設在所述第一信號傳輸層與所述第二信號傳輸層之間，用于將所述外部電源芯片輸入的交變電信號轉換成所述外部工作芯片相匹配的工作電壓；

其中，所述金屬繞組層包括環形磁芯、繞制在所述環形磁芯上的繞制銅線組、以及繞制在所述環形磁芯上的至少一組感應銅線組，所述繞制銅線組與所述第一信號傳輸層相連，所述至少一組感應銅線組與所述第二信號傳輸層相連，所述繞制銅線組與所述至少一組感應銅線組相互分離設置。

2.如權利要求1所述的具有電源管理功能的金屬布線層結構，其特征在于，所述第一信號傳輸層包括：

第一金屬布線層和位于所述第一金屬布線層之上的第一地層，所述第一金屬布線層包括第一導電柱陣列和包覆所述第一導電柱陣列的第一絕緣層，所述繞制銅線組通過所述第一導電柱陣列和所述第一地層與所述外部電源芯片的輸出端相連；

所述第二信號傳輸層包括：

第二金屬布線層和位于所述第二金屬布線層之下的第二地層，所述第二金屬布線層包括第二導電柱陣列和包覆所述第二導電柱陣列的第二絕緣層，所述至少一組感應銅線組通過所述第二導電柱陣列與所述外部工作芯片的電源輸入端相連。

3.如權利要求2所述的具有電源管理功能的金屬布線層結構，其特征在于，所述繞制銅線組包括若干個具有2n層金屬布線層的繞制銅線圈，或/和每組感應銅線組包括若干個具有2m層金屬布線層的感應銅線圈；

其中，n≥1且為自然數，m≥1且為自然數。

4.如權利要求2所述的具有電源管理功能的金屬布線層結構，其特征在于，所述金屬布線層結構還包括：

布設在所述金屬繞組層四周的第一銅柱側壁、第二銅柱側壁、第三銅柱側壁和第四銅柱側壁，使所述第一銅柱側壁的第一斷面、所述第二銅柱側壁的第一斷面、所述第三銅柱側壁的第一斷面和所述第四銅柱側壁的第一斷面與所述第一地層連接，且所述第一銅柱側壁的第二斷面、所述第二銅柱側壁的第二斷面、所述第三銅柱側壁的第二斷面和所述第四銅柱側壁的第二斷面與所述第二地層連接。

5.如權利要求3所述的具有電源管理功能的金屬布線層結構，其特征在于，所述具有2n層金屬布線層的繞制銅線圈包括：

2n層布線銅層；

設置在第一層布線銅層第一末端的第一連接銅柱，用于連接第一層布線銅層和所述第一地層；

設置在第n+1層布線銅層第一末端的第二連接銅柱，用于連接第n+1層布線銅層和所述第一導電柱陣列；

以及2n-1個銅盲孔，用于使每層布線銅層相互連接；

其中，第n層布線銅層第一末端為遠離感應銅線組的一端，所述第n層布線銅層第二末端為靠近感應銅線組的一端,第n層布線銅層在X方向上的寬度小于第n+1層布線銅層在X方向上的寬度。

6.如權利要求5所述的具有電源管理功能的金屬布線層結構，其特征在于，當n＝3時，所述具有2n層金屬布線層的繞制銅線圈包括：

第一銅盲孔，用于連接第四層布線銅層和第三層布線銅層；

第二銅盲孔，用于連接第五層布線銅層和第二層布線銅層；

第三銅盲孔，用于連接第五層布線銅層和第三層布線銅層；

第四銅盲孔，用于連接第六層布線銅層和第一層布線銅層；

第五銅盲孔，用于連接第六層布線銅層和第二層布線銅層。