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专利技术来自于西安理工自动化与信息工程学院;代理方:西安远诺技术转移有限公司-薛老师15249297273
【 中文摘要 】本发明公开的一种基于TSV的嵌套磁芯电感器,包括硅衬底层,硅衬底层的上下表面各设置有一介质层,硅衬底层内设置有条状的磁芯,磁芯的外周沿其长度方向同心嵌套有两个螺旋电感器,两个螺旋电感器均由分别位于两个介质层内的金属互连线和上下穿过硅衬底层的硅通孔内的金属柱连接而成。本发明一种基于TSV的嵌套磁芯电感器,通过两个螺旋电感器的嵌套结构能够适应现有的集成电路工艺,实现了电感器占位面积的减半,电感器密度的倍增;此外,本发明还通过设置磁芯不仅有效的提高了单位面积的电感值,而且实现了电感值的可调,这使得电感器的利用率大大提高。
【 英文摘要 】The invention discloses a nested magnetic core inductor based on a TSV. Comprising a silicon substrate layer, The upper surface and the lower surface of the silicon substrate layer are respectively provided with a dielectric layer, A strip-shaped magnetic core is arranged in the silicon substrate layer, two spiral inductors are concentrically nested on the periphery of the magnetic core along the length direction of the magnetic core, and the two spiral inductors are formed by connecting metal interconnection lines respectively positioned in the two dielectric layers and metal columns vertically penetrating through silicon through holes of the silicon substrate layer. According to the nested magnetic core inductor based on the TSV, the nested structure of the two spiral inductors can adapt to the existing integrated circuit process, so that the occupied area of the inductor is halved, and the density of the inductor is multiplied; In addition, due to the arrangement of the magnetic core, not only is the inductance value of a unit area effectively improved, but also the inductance value can be adjusted, so that the utilization rate of the inductor is greatly improved.
元器件 | 电感器 | 嵌套磁芯电感器 |
技术功效句 | 而且实现了电感值的可调; 实现了电感器占位面积的减半; 本发明还通过设置磁芯不仅有效的提高了单位面积的电感值; 通过两个螺旋电感器的嵌套结构能够适应现有的集成电路工艺; 这使得电感器的利用率大大提高 |
技术功效短语 | 实现感值可调; 实现面积减半; 提高面积电感值; 适应集成电路工艺; 利用率提高 |
技术功效1级 | 可调节性; 面积; 电感值; 适应性; 利用率 |
技术功效2级 | 可调节性; 面积减半; 电感值提高; 适应性提高; 利用率提高 |
技术功效3级 | 实现感值可调节性; 实现面积减半; 面积电感值提高; 集成电路工艺适应性提高; 利用率提高 |
技术功效TRIZ参数 | 05-面积;35-适应性、通用性;39-生产率; |
主分类号 |
|
IPC分类号 | |
CPC分类号 | H01L23/5227; H01F17/0006; H01F2017/0086; |
国民经济行业分类 | 制造业 |
国民经济行业(主) | 制造业 |
新兴产业分类 | 电子核心产业智能电网产业 |
新兴产业(主) | 电子核心产业 |
知识密集型分类 | 信息通信技术制造业新装备制造业新材料制造业 |
学科分类 | 工程 |
清洁能源产业 | 风能产业太阳能产业水力发电产业智能电网产业 |
数字经济核心产业 | 数字产品制造业数字技术应用业数字要素驱动业 |
2020-04-02
申请日
CN202010255600.8(当前专利)
申请号
2020-08-25
首次公开日
CN111584457A
首次公开号
2023-11-24
授权公告日
CN111584457B(当前专利)
授权公告号
2040-04-02
预估到期日
计算因素
代理机构 | 西安弘理专利事务所 61214 |
代理人 | 曾庆喜 |
申请语言 | 汉语 |
审查员 | 汪灵 |
1.一种基于TSV的嵌套磁芯电感器,其特征在于,包括硅衬底层(1),硅衬底层(1)的上下表面各设置有一介质层,硅衬底层(1)内设置有条状的磁芯(2),磁芯(2)的外周沿其长度方向同心嵌套有两个螺旋电感器,两个螺旋电感器均由分别位于两个介质层内的金属互连线和上下穿过硅衬底层的硅通孔内的金属柱连接而成;
所述硅衬底层(1)上表面设置的介质层为顶部介质层(3),硅衬底层(1)下表面设置的介质层为底部介质层(4);
所述硅通孔在磁芯(2)沿其长度方向两侧的硅衬底层(1)内各上下开设有两列,磁芯(2)每侧与其靠近一列的硅通孔为第二硅通孔(5),磁芯(2)每侧与其远离一列的硅通孔为第一硅通孔(6),第一硅通孔(6)的上下两端和第二硅通孔(5)的上下两端都分别向外延伸至顶部介质层(3)内和底部介质层(4)内,第二硅通孔(5)的上下两端分别在顶部介质层(3)内和底部介质层(4)内延伸的长度都不大于第一硅通孔(6)的上下两端分别在顶部介质层(3)内和底部介质层(4)内延伸的长度;
所述金属柱包括分别填充于第一硅通孔(6)内的第一金属柱(7)和填充于第二硅通孔(5)内的第二金属柱(8),第一金属柱(7)与硅衬底层(1)之间、第二金属柱(8)与硅衬底层(1)之间均设置有绝缘层(9);
所述两个螺旋电感器包括第一螺旋电感器和靠近磁芯(2)的第二螺旋电感器,第一螺旋电感器包括并列设置于顶部介质层(3)内的多个顶部第一金属互连线(10)和并列设置于底部介质层(4)内的多个底部第一金属互连线(11),底部第一金属互连线(11)与顶部第一金属互连线(10)在水平面内成夹角,相邻两个顶部第一金属互连线(10)和底部第一金属互连线(11)的首尾依次通过第一金属柱(7)连接;第二螺旋电感器包括并列设置于顶部介质层(3)内的多个顶部第二金属互连线(12)和并列设置于底部介质层(4)内的多个底部第二金属互连线(13),底部第二金属互连线(13)与顶部第二金属互连线(12)在水平面内成夹角,相邻两个顶部第二金属互连线(12)和底部第二金属互连线(13)的首尾依次通过第二金属柱(8)连接。
2.如权利要求1所述的一种基于TSV的嵌套磁芯电感器,其特征在于,所述绝缘层(9)、顶部介质层(3)和底部介质层(4)的材料均为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一种。
3.如权利要求1所述的一种基于TSV的嵌套磁芯电感器,其特征在于,所述顶部第一金属互连线(10)、底部第一金属互连线(11)、顶部第二金属互连线(12)、底部第二金属互连线(13)、第一金属柱(7)和第二金属柱(8)的材料均为铜或铝中的一种。
4.如权利要求1所述的一种基于TSV的嵌套磁芯电感器,其特征在于,所述第一螺旋电感器的两端分别设置有第一输入端(14)和第一输出端(15),第二螺旋电感器的两端分别设置有第二输入端(16)和第二输出端(17)。
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