(57)【要約】本発明は、少なくとも一つの下にある導電層を備える基板の上に、導電性部材で作られた一つまたはいくつかのターン（２１、２２、２３）の平らな巻線を有する集積化インダクタ（２０）において、コンタクトピックアップストリップ（１２´）を通して、少なくとも一つの巻線の交差を作り、少なくとも一つのターンの幅及び／または二つのターンの間の少なくとも一つの間隔の幅が、前記コンタクトピックアップストリップと一致して狭くなることを特徴とする集積化インダクタに関する。【選択図】図２Ａ
2004506320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの下にある導電層（４）を備える基板（２）の上に、半導体部材で作られた少なくとも一つのターン（２１，２２，２３；３１，３２，３３，３４）を有する平面巻線で形成され、該巻線が、一つのコンタクトリカバリトラック（１２´）により、少なくとも一度交差される集積化インダクタンス（２０；３０）において、
前記コンタクトリカバリトラックの上にある巻線部分の幅が狭くなることを特徴とする集積化インダクタンス。
【請求項２】
少なくとも一つの下にある導電層（４）を備える基板（２）の上に、半導体部材で作られた巻線のいくつかのターン（２１，２２，２３；３１，３２，３３，３４）を有する巻線で形成され、該巻線が、一つのコンタクトリカバリトラック（１２´）により、少なくとも一度交差される集積化インダクタンス（２０；３０）において、
前記コンタクトリカバリトラックの上にある、少なくとも一つの巻線部分の幅及び／または二つのターンを分ける少なくとも一つの間隔の幅が狭くなることを特徴とする集積化インダクタンス。
【請求項３】
前記コンタクトリカバリトラックが、前記巻線の内側端（１０）から外側のパッド（１３）まで伸びることを特徴とする請求項１または２に記載のインダクタンス。
【請求項４】
前記外側のターンが、前記コンタクトリカバリ（１２´）層では、該外側のターンの残りの部分よりも巻線の中心に近くなるような、前記巻線（２１，２２，２３；３１，３２，３３，３４）のパターンであることを特徴とする請求項２及び３に記載のインダクタンス。
【請求項５】
前記巻線を構成する導電性部材の平方あたりの抵抗が、前記コンタクトリカバリ（１２´）が形成される下の導電層（４）の平方あたりの抵抗より実質的に小さく、該巻線を構成する導電性部材の厚さが、好ましくは、下の導電層の厚さよりも実質的に厚いことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のインダクタンス。
【請求項６】
前記コンタクトリカバリの配列において、二つの接続された巻線部分の間の間隔が最小化されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のインダクタンス。
【請求項７】
前記狭い部分（２１´，２２´，２３´；３１´，３２´，３３´，３４´）の長さは、コンタクトリカバリトラック（１４´）の幅によって決まり、できる限り短くなるように決められることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のインダクタンス。
【請求項８】
前記導電性部材が、アルミニウムでできており、前記下の導電層（４）もまたアルミニウムでできていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のインダクタンス。
【請求項９】
前記導電性部材が、数十マイクロメータの厚さを有する銅でできていて、前記下にある導電層（４）は、約一マイクロメータの厚さを有するアルミニウムでできていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のインダクタンス。
【請求項１０】
前記導電層（４）が、前記集積回路の他の素子との相互接続に使用される上部メタライゼーション層によって形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のインダクタンス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集積回路の分野に関し、特に半導体基板上に形成されるインダクタンスの製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１Ａ及び図１Ｂは、半導体基板２の上に形成されるインダクタンス１の従来の実施例を示す、それぞれ上面図及び図１ＡのＢ−Ｂ´線断面図である。インダクタンス１は、一般に多くの同心のターン又はスパイラル（少なくとも１つのスパイラル）を備え、絶縁層３の上に導電性素子を付着させることによって得られる（図１Ｂ）。絶縁層３、例えば、酸化物シリコンは、基板２に加えられた最後のメタライゼーション層４の上に、該基板に集積化素子を形成後、搭載される。図１Ｂの実施例において、他の二つのメタライゼーション層５及び６は、基板２と上部層４との間に点線で示される。各層はもちろん、絶縁層、それぞれ７及び８によって、下の層と分けられる。インダクタンス１の導電性素子は、従来、一定の幅と厚さを有する。それは、第一の内側端１０から第二の外側端１１まで、平面巻線の形で絶縁層３に付着している。
【０００３】
インダクタンス１を集積回路の残りの部分又はパッケージの端子へ接続可能にするため、巻線の内側端１０からこの巻線の外側へ、コンタクトリカバリを提供する必要がある。従来、このコンタクトリカバリは、下のメタライゼーション層（一般に上部層４）を使用することによって得られる。導電性トラック１２（一般に直線をなす）が、インダクタンス１の内側端の下の位置と巻線の外側のパッド１３の下の位置との間に形成される。パッド１３は、絶縁層３の上に形成され、インダクタンス１の巻線と同じ導電性部材で作られる。ビア１４と１５（例えば、タングステンで作られる）が、先端１０とパッド１３を下のトラック１２の各先端と電気的に接続する。
【０００４】
インダクタンスの形成において、その品質ファクタが、一般に最適化されることが所望される。この品質ファクタに影響を与えるパラメータの中で、寄生抵抗（直列抵抗）が、主要なパラメータである。電流の流れに対して導電性素子の抵抗を小さくするために、その部分が、一般に最大化されることが所望される。インダクタンス１のスパイラルの厚さだけでなく、幅もまた大きくさせる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
短所は、巻線の内側端からのコンタクトリカバリが、直列抵抗を誘起し、この巻線部分の増加による有益な効果を無効にすることである。実際、巻線の下にある金属層の厚さは、インダクタンスに集積された他の素子が製造される技術的過程で加えられる。
【０００６】
例えば、メタライゼーション層は、０．８から１μｍの厚さを覆って付着したアルミニウムで形成される。構造体の上部に加えられ、スパイラルが形成される導電層は、アルミニウムの場合、約２．５μｍの厚さを有する。しかし、集積回路の製造に悪影響を与えることを避けるため、このような厚さの増加は、最後の付着層に関してのみ考え得る。
【０００７】
インダクタンスのスパイラルの数がいくつであれ、また、使用される導電性部材が何であれ、この問題を有する。更に、集積化インダクタンスの巻線の中に交差が作られることが所望される度に、概してこの問題が生じる。
【０００８】
本発明は、既知のインダクタンスの短所を克服する、今までにない集積回路インダクタンスを提供することを目的とする。
【０００９】
本発明は、インダクタンスの内側端からのコンタクトリカバリに関連する問題を解決することを特に目的とする。
【００１０】
もっと一般に、本発明は、下層にあるコンタクトリカバリにより、インダクタンスの平面巻線の交差の問題の解決法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
これらの目的を達成するために、本発明は、少なくとも一つの下にある導電層を備える基板の上に、半導体部材で作られた少なくとも一つのスパイラルを有する平面巻線で形成され、その導電層において、一つのコンタクトリカバリトラックにより、巻線は少なくとも一度交差され、前記コンタクトリカバリトラックの上にあるスパイラルの幅は狭くなる、集積化インダクタンスを提供する。
【００１２】
本発明はまた、いくつかのスパイラルを有する巻線で形成され、前記一つのコンタクトリカバリトラックの上にある少なくとも１つのスパイラルの幅及び／または二つのスパイラルを分ける少なくとも一つの間隔の幅が狭くなる集積化インダクタンスを提供する。
【００１３】
本発明の実施形態によれば、巻線の内側端から外側のパッドまでのコンタクトリカバリに、交差は利用される。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、外側のスパイラルが、コンタクトリカバリ層では、この外側のスパイラルの残りの部分よりも巻線の中心に近くなるような、スパイラルのパターンである。
【００１５】
本発明の実施形態によれば、巻線を構成する導電性部材の平方あたりの抵抗が、コンタクトリカバリが形成される下の導電層の平方あたりの抵抗より実質的に小さく、巻線を構成する導電性部材の厚さが、好ましくは、下の導電層の厚さよりも実質的に厚い。
【００１６】
本発明の実施形態によれば、コンタクトリカバリの配列において、二つの接続された巻線部分の間の間隔は、最小化される。
【００１７】
本発明の実施形態によれば、狭い部分の長さは、コンタクトリカバリトラックの幅によって決まり、可能な限り短くなるように決められる。
【００１８】
本発明の実施形態によれば、導電性部材が、アルミニウムでできており、下の導電層もまたアルミニウムでできている。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、前記導電性部材が、数十マイクロメータの厚さを有する銅でできていて、下の導電層は、約一マイクロメータの厚さを有するアルミニウムでできている。
【００２０】
本発明の実施形態によれば、前記導電層が、集積回路の他の素子との相互接続に使用される上部のメタライゼーション層によって、形成される。
【００２１】
前述した本発明の目的、特徴及び効果は、添付図面を用いて、何ら限定しない具体的な実施形態を以下に詳細に説明する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
異なる図面において、同一の素子を同一の参照記号で示した。分かりやすくするために、本発明を理解するのに必要な素子のみ図示し、以下で説明する。特に、半導体基板に一つまたはいくつかのインダクタンスと共に集積された素子は図示せず、またそれらは本発明の目的ではない。
【００２３】
本発明の特徴は、下の導電性トラックの上に、集積化インダクタンスの巻線を構成する導電性素子に狭い部分を提供し、コンタクトリカバリにより、巻線の交差を可能にすることである。このような巻線スパイラルの部分的な狭さにより、下のコンタクトリカバリ部分の長さを短くすることができ、インダクタンスの直列抵抗を減らすことができる。いくつかのスパイラルを有するインダクタンスに関して、本発明の特徴は、下にあるコンタクトリカバリの上に、少なくとも一つのスパイラルを有する導電性素子の狭い部分及び／またはスパイラルの間の少なくとも一つの絶縁する間隔の狭い部分を提供することである。
【００２４】
本発明は、巻線の内側端におけるコンタクトリカバリの実施例に関して以下に述べる。しかし、以下に述べることは全て、巻線のあらゆる点での交差に、広く応用される。
【００２５】
図２Ａ及び図２Ｂは、本発明による集積化インダクタンスの実施形態を示す、それぞれ上面図及び図２ＡのＢ−Ｂ´線断面図である。
【００２６】
従来のように、本発明による、インダクタンス２０は、集積回路が形成される半導体基板２の上に付着した導電性素子の一つまたはいくつかのスパイラルで形成される。インダクタンス２０は、集積回路の最後のメタライゼーション層４を覆う絶縁層３の上に平らに付着される。図２Ｂの実施例は、図１Ｂに関して先に述べた実施例と同じ金属層５及び６並びに絶縁層７及び８を示す。図２Ａの実施例において、インダクタンス２０は、三つのスパイラルと正方形の四分の一の形を有する。しかし、本発明によるインダクタンスは、あらゆる形（丸、楕円または多角形）を有し、またあらゆる数のスパイラルを有することができる。しかし、直線部分の利用は、製造を容易にする。
【００２７】
先に述べたように、コンタクトリカバリは、巻線の内側端１０からこの巻線の外側のパッド１３まで提供される。このコンタクトリカバリは、例えば、インダクタンス２０を構成する導電性素子の下にある最後のメタライゼーション４で得られる導電性トラック１２´によって行われる。内側端１０及びパッド１３は、ビア１４及び１５により、トラック１２´の各先端へ接続される。
【００２８】
変形として、いくつかのメタライゼーション層を有する回路では、いくつかの重ね合わせたトラックが、次のメタライゼーション層に使用され、コンタクトリカバリを形成する。これらのトラックは、異なる絶縁層３、７及び８を交差するビアを用いて、並列に接続される。実際、インダクタンスは、一般に、他の素子を含まない基板部分の上に配列されているため、これらのメタライゼーション層が利用可能である。しかし、この解決法は、使用している層を基板へ近づけ、巻線と基板との間のストレーキャパシタンスを増加させる。この変形の選択は、直列抵抗の低下と、このようなキャパシタンスの増加との間の所望される妥協点によって決まる。もう一つの変形によると、使用される第一のメタライゼーション層は、巻線に最も近い層ではない。この場合、巻線とコンタクトリカバリとの間のストレーキャパシタンスは低減する。
【００２９】
図２Ａ及び図２Ｂに示す実施形態によれば、コンタクトリカバリトラック１２´の上を延びなければならない各スパイラル２１，２２または２３が、前記トラック１２´の上にそれぞれ２１´，２２´及び２３´の狭い部分を示す。上から見ると、中間のスパイラル２２の狭い部分２２´は、例えば、形成されている直線部分の残りの部分と一直線に配列される。狭い部分２１´及び２３´は、スパイラル２１及び２３の対応する部分の残りの部分と一直線に配列されず、部分２１´及び２３´を可能な限り部分２２´へ近づける。各狭い部分と対応するスパイラルの残りの部分との間の接続は、あらゆる形（例えば、図示のように斜め、または直角）をとり得る。狭くならない部分では、部分２１，２２及び２３を交差しなければならない同じトラックに比べ、狭い部分により、トラック１２´の長さを短くすることができる。直線部分を有するスパイラルでは、例えば、狭い部分はお互いに平行で、コンタクトリカバリトラックに対して垂直であり、コンタクトリカバリの長さは最小化されることが所望される。したがって、本発明による、コンタクトリカバリ部分は、同じ技術的過程における従来の部分の抵抗よりも、小さい抵抗を有する。コンタクトリカバリ部分の抵抗を減らすことによって、インダクタンスの全体的な直列抵抗が減少し、品質ファクタが増加する。
【００３０】
導電性スパイラルを狭くすると、コンタクトリカバリトラックの長さの縮小が役に立たないように対応部分の直列抵抗が増加すると考えられてきた。しかし、このことは起こらない。第一に、本発明により提供される狭い部分は、部分的であり、最も短いので、各スパイラルに付加される抵抗を最小化することができる。更に、この狭い部分は、薄さの低下と同時に生じるわけではないので、部分２１´，２２´及び２３´の横断面は、比較的大きいまま（特に下の層と比べると）残る。更に、集積化インダクタンスは、一般に高周波の応用のために使用され、高周波の応用では、インダクタンスの電流が、基本的に横断面の外周の働き（表皮効果）となる。したがって、スパイラルが十分に厚い場合（幅より厚さがある場合）、本発明により提供される狭い部分によりインダクタンスは、低減しない。
【００３１】
０．８μｍのアルミニウムのメタライゼーション層を積み重ねたものの上に配列された厚さ２．５μｍのアルミニウムの導電性素子である先の実施例をとると、幅２μｍまで細くした狭い部分（導入される直列抵抗が許されるならば）が、残りの部分に与えられた幅範囲、例えば、一から二、三十μｍの間の範囲を有しているスパイラルに備えられる。
【００３２】
コンタクトリカバリの上にあるスパイラルの間の間隔だけが狭くなる変形では（図示なし）、巻線の直列抵抗は、修正されない。
【００３３】
インダクタンスの導電性部分及びスパイラル間の間隔の最小の幅は、これらの導電性部分の厚さに応じて使用される技術的過程と基本的にリンクする。
【００３４】
例えば、インダクタンスの導電性を高めるため、厚い層に付着して、インダクタンスを形成することのできる銅が、使用される。数十μｍの銅の厚さ（例えば、約３０μｍ）が得られる。このような技術的過程を用いると、最小の幅及びスペーシングは、その厚さの約半分になる（つまり、例えば、約１５μｍである）。狭くならない部分の幅は、例えば、約３０μｍから４０μｍである。下のメタライゼーション層は、依然として、例えばアルミニウムで作られる。
【００３５】
もちろん、部材の性質及び／またはその厚さは修正され得る。重要な事は、巻線の導電性素子の平方あたりの抵抗が、コンタクトリカバリを有するメタライゼーション層の平方あたりの抵抗よりも小さいことである。
【００３６】
図３Ａ及び図３Ｂは、本発明によるインダクタンスの別の実施形態を示す。図３Ａは上面図であり、図３Ｂは図３ＡのＢ−Ｂ´線の断面図である。
【００３７】
図３Ａ及び図３Ｂに示された実施形態は、直線部分を形成する四と三分の一のスパイラルを備えた八角形のインダクタンス３０である。形の変化に加え、本実施形態は、インダクタンス３０の内側端１０から外側のパッド１３まで伝達するトラック１２´上のスパイラル３１，３２，３３及び３４の狭い部分３１´，３２´，３３´及び３４´の配列に関して、もう一つの変形を有する。図３Ａ及び図３Ｂの実施形態では、これらの狭い部分は、インダクタンス３０の内側端１０へできる限り近づけられる。一方、図２Ａ及び図２Ｂの実施形態では、これらの狭い部分は、第二のスパイラル２２に関して、スパイラル２１及び２３を対称に近づける。他の変形も可能である。例えば、狭い部分を、内側のスパイラル３１よりもむしろ外側のスパイラル３４へ近づけて提供され得る。この場合、該インダクタンスの内側端１０もまた、外側スパイラル３４へ近づけられる。
【００３８】
図示されていない、もう一つの実施形態によると、インダクタンスは、いわゆる「対称」であり、巻線の外にあり巻線の両方の先端から、およそ等距離の所に交差を有する。いくつかのスパイラルを有する巻線の場合、いくつかの交差があり、一つのスパイラルの下を各コンタクトリカバリが通る。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の効果は、従来のインダクタンスと比べ、インダクタンスの直列抵抗を低減させることである。一方、コンタクトリカバリトラックの長さを短くすることによって、前記トラックと基板との間のキャパシタンスが低減する。
【００４０】
本発明のもう一つの効果は、インダクタンスが内接する集積回路の表面積を減少させることである。実際、スパイラルの細い部分の層で、スパイラルを内側へ近づけることにより、外側の接続パッド１３は、巻線の中心へ近づけられる。この効果は、特に図３Ａに示される。
【００４１】
勿論、本発明は、当業者によれば容易に、種々の変更、修正及び改善をすることができる。特に、インダクタンス部分、狭い部分及び下のコンタクトリカバリトラックの各サイジングは、応用例によって決まり、当業者により場合ごとに適合される。更に、コンタクトリカバリ層は、あらゆるメタライゼーション層もしくはポリシリコンの層または基板部分により形成され得る。最後に、少なくともこれらの層の一つにおいて、巻線がコンタクトリカバリの単位あたりの抵抗より小さい抵抗を有していれば、巻線、それ自体が、いくつかの導電層を平行に（ビアにより接続され）備え得る。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】従来の集積回路インダクタンスの実施形態の上面図である。
【図１Ｂ】従来の集積回路インダクタンスの実施形態の断面図である。
【図２Ａ】本発明による集積化インダクタンスの実施形態の上面図である。
【図２Ｂ】本発明による集積化インダクタンスの実施形態の断面図である。
【図３Ａ】本発明の別の実施形態の集積化インダクタンスの上面図である。
【図３Ｂ】本発明の別の実施形態の集積化インダクタンスの断面図である。
【符号の説明】
１　インダクタンス
２　半導体基板
３　絶縁層
４　メタライゼーション層
５　メタライゼーション層
６　メタライゼーション層
７　絶縁層
８　絶縁層
１０　第一の内側端
１１　第二の外側の先端
１２　トラック
１２´　トラック
１３　パッド
１４　ビア
１５　ビア
２０　インダクタンス
２１　スパイラル
２１´　狭い部分
２２　スパイラル
２２´　狭い部分
２３　スパイラル
２３´　狭い部分
３０　インダクタンス
３１　スパイラル
３１´　狭い部分
３２　スパイラル
３２´　狭い部分
３３　スパイラル
３３´　狭い部分
３４　スパイラル
３４´　狭い部分
【図１Ａ】
2004506320.tif 000003
【図１Ｂ】
2004506320.tif 000004
【図２Ａ】
2004506320.tif 000005
【図２Ｂ】
2004506320.tif 000006
【図３Ａ】
2004506320.tif 000007
【図３Ｂ】
2004506320.tif 000008
【国際公開パンフレット】
2004506320.tif 000009
2004506320.tif 000010
2004506320.tif 000011
2004506320.tif 000012
2004506320.tif 000013
2004506320.tif 000014
2004506320.tif 000015
2004506320.tif 000016
2004506320.tif 000017
2004506320.tif 000018
2004506320.tif 000019
2004506320.tif 000020
2004506320.tif 000021
2004506320.tif 000022
2004506320.tif 000023
2004506320.tif 000024
【国際調査報告】
2004506320.tif 000025
2004506320.tif 000026