垂直定向的半导体器件及其屏蔽结构制造技术

本发明专利技术涉及半导体器件。半导体器件包括具有水平面的衬底。半导体器件包括形成在衬底的水平面上方的互连结构。互连结构包括感应线圈，该电感线圈被基本上缠绕在与衬底的水平面垂直的垂直平面上。互连结构包括被设置为紧邻感应线圈的电容器。电容器具有阳极元件和阴极元件。感应线圈和电容器均包括多个水平延伸的伸长件。本发明专利技术还提供了一种垂直定向的半导体器件及其屏蔽结构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，更具体地，本专利技术涉及一种垂直定向的半导体器件及其屏蔽结构。
技术介绍
半导体集成电路(IC)工业经历了快速发展。IC材料和设计的技术进步产生了多代1C，其中，每一代都具有比前一代更小且更复杂的电路。然而，这些进步增加了处理和制造IC的复杂性，并且对于将被实现的进步，需要IC处理和制造中产生同样的发展。在集成电路演进过程中，功能密度(即，单个芯片面积中互连器件的数量)通常都在增加，同时几何尺寸(即，可使用制造工艺形成的最小组件(或线))减小。可以在半导体器件上形成各种有源或无源电子元件。例如，可以在半导体IC上形成变压器、电感器、电容器等。然而，形成在IC上的传统电子元件可能面临多个缺点，例如，·空间消耗过多、器件性能低劣、屏蔽不足、以及制造成本较高。因此，尽管在半导体IC上存在电子器件通常满足了其预期目的，但是无法在每个方面完全令人满意。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体器件，包括衬底，具有通过X轴和与所述X轴垂直的Y轴限定的表面；电感器，被设置在所述衬底的所述表面上方，所述电感器具有缠绕定向，所述缠绕定向至少部分地通过与所述X轴和所述Y轴垂直的Z轴限定出；以及电容器，被设置在所述衬底上方并且邻近所述电感器。在该半导体器件中，所述电感器和所述电容器被设置在互连结构内，所述互连结构形成在所述衬底上方。在该半导体器件中，所述互连结构包括多条导线和多个导电通孔，并且其中，所述电感器和所述电容器均通过使用所述导线的相应子集和所述导电通孔的相应子集实现。在该半导体器件中，所述电感器的所述导线与所述电容器的所述导线垂直。在该半导体器件中，所述电感器和所述电容器相互交错。在该半导体器件中，所述电感器具有相关磁场，所述相关磁场基本上与所述衬底的所述表面平行。在该半导体器件中，所述衬底的所述表面为水平面，并且所述电感器的所述缠绕定向为垂直缠绕定向。在该半导体器件中，所述电感器和所述电容器被介电材料分隔开。在该半导体器件中，所述电感器和所述电容器被屏蔽结构屏蔽，所述屏蔽结构包括多条带状线。根据本专利技术的另一方面，提供了一种半导体器件，包括衬底，具有水平面；以及互连结构，形成在所述衬底的所述水平面上，所述互连结构包括感应线圈，基本上被缠绕在与所述衬底的所述水平面垂直的垂直平面中；以及电容器，被设置在紧邻所述感应线圈的位置上，所述电容器具有阳极元件和阴极元件；其中，所述感应线圈和所述电容器均包括多个水平延伸的伸长件。在该半导体器件中所述互连结构包括被设置在多层互连层中的多条金属线；并且所述感应线圈的所述伸长件和所述电容器的所述伸长件均包括所述金属线的相应子集。在该半导体器件中所述互连结构进一步包括多个通孔堆叠件；并且所述感应线圈包括所述通孔堆叠件的子集，所述通孔堆叠件将所述感应线圈的所述伸长件互连在一起。 在该半导体器件中所述电容器的所述伸长件中的至少一些通过所述感应线圈围绕。在该半导体器件中所述感应线圈的所述伸长件与所述电容器的所述伸长件垂直。在该半导体器件中所述阳极元件的所述伸长件与所述阴极元件的所述伸长件相互交错。根据本专利技术的另一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括提供衬底，所述衬底具有在X方向和与所述X方向垂直的Y方向上延伸的表面；以及在所述衬底的所述表面上方形成互连结构，所述互连结构具有通过多个通孔互连的多条导线，其中，形成所述互连结构包括使用所述导线的子集和所述通孔的子集形成电感电容(LC)振荡回路；其中所述LC振荡回路包括电感器，所述电感器被形成为具有线圈缠绕定向，所述线圈缠绕定向至少部分地沿着与所述X方向和所述Y方向垂直的Z方向延伸；以及所述LC振荡回路包括电容器，所述电容器被形成为具有阳极元件和与所述阳极元件相互交错的阴极元件。在该方法中，执行形成所述LC振荡回路的步骤，使得所述电感器的所述导线和所述电容器的所述导线均沿着与所述衬底的所述表面平行的方向延伸。在该方法中，执行形成所述LC振荡回路的步骤，使得所述电感器的所述导线与所述电容器的所述导线垂直。在该方法中，执行形成所述LC振荡回路的步骤，使得所述电感器部分地围绕所述电容器。在该方法中，进一步包括形成围绕所述LC振荡回路的屏蔽结构，其中，所述屏蔽结构包括多条伸长线。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术的多个方面。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。图IA示出了电感器器件的立体图。图IB-图IC示出了变压器器件的俯视图和横截面图。图2为变压器器件的等效电路原理图。图3-图4为处于不同制造阶段的半导体器件的横截面图。图4为根据实施例的半导体电容器的立体图。图5为根据实施例的变压器器件的立体图。图6为半导体器件的立体图，在该半导体器件中具有根据实施例实现图5的变压器器件。图7为根据实施例的电感电容(LC)振荡回路的立体图。图8为根据实施例的LC振荡回路的电容器的立体图。图9为根据实施例的LC振荡回路的电容器的立体图。图10为根据实施例的在其中包括有变压器的屏蔽结构的立体图。·图11为根据实施例的在其中包括有LC振荡回路的屏蔽结构的立体图。图12为示出了根据实施例的制造变压器器件的方法的流程图。图13为示出了根据实施例的制造LC振荡回路器件的方法的流程图。图14为示出了根据实施例的制造屏蔽器件的方法的流程图。具体实施例方式可以理解，为了实现各个实施例的不同部件，以下公开提供了许多不同的实施例或实例。以下描述了元件和布置方式的特定示例以简化本公开。当然这些仅仅是实例，而并不旨在进行限定。例如，以下描述中第一部件形成在第二部件上可以包括第一部件和第二部件通过直接接触形成的实施例，还可以包括有额外部件形成在第一部件和第二部件之间，使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。另外，本公开可在各个实例中重复参考数字和/或字母。该重复为了简明和清楚，而且其本身并不表示所描述的各个实施例和/或结构之间的关系。变压器为交流(AC)器件，该交流器件转换了电压、电流、以及阻抗。变压器通常包括两个或多个线圈，该两个或多个线圈通过诸如铁磁芯的共用磁心磁连接。法拉第电磁感应定律建立了变压器的工作原理。图IA为感应线圈10的立体图，图IB为包括感应线圈10的变压器20的俯视图。变压器20具有多个端口(如本文中所示的端口 I至4)，并且包括跨越(span)多个水平面的导电线圈(或者绕组)。当电流流过导电线圈时，感应生成磁场，在图IC的横截面图中示出了该磁场。参考图1C，在互连结构25中实现了变压器20，该互连结构包括金属间电介质(MD)和金属线。在衬底30上形成了互连结构25，该衬底可以包含半导体材料。在变压器20中流动的电流感应生成磁场35，该磁场延伸到衬底30中。根据法拉第电磁感应定律，由于存在磁场35将感应生成润电流(eddy current)。该润电流感应生成在互连结构中以及在衬底30中。尤其在高频下，这种涡电流导致功率损耗。因此，变压器20的性能降低。另外，如图IB所示的变压器20的共面连接的线圈还导致了芯片面积没有被充分利用以及耦合系数较低。根据本专利技术的各个方面，以下段落将描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：衬底，具有通过X轴和与所述X轴垂直的Y轴限定的表面；电感器，被设置在所述衬底的所述表面上方，所述电感器具有缠绕定向，所述缠绕定向至少部分地通过与所述X轴和所述Y轴垂直的Z轴限定出；以及电容器，被设置在所述衬底上方并且邻近所述电感器。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：卓秀英，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：