專利名稱：集成變壓器的制作方法
技術領域：
背景技術：
獨石變壓器用于芯片上射頻(RF)集成電路(1C)，進行許多功能，包含阻抗匹配、信號偶和以及分相。相較于習知的變壓器，對于電路設計者而言，獨石變壓器提供許多優點，包含低功率消耗與高封裝密度。獨石變壓器使得可用標準CMOS制程制造功率放大器。然而，變壓器有問題。例如，變壓器可能具有低自諧振頻率，線圈之間的高錯配，以及效能與硅面積消耗之間的交換。因此，存在探索更有效率變壓器的挑戰。
發明內容
本申請揭露變壓器。在一實施例中，變壓器包含具有集成變壓器的變壓器布局。集成變壓器包含主要與次要線圈組件。第一與第二線圈組件用于造成噪音自身消除效應。在一實施例中，揭露裝置。所述裝置包含基板與在所述基板上的介電層。所述裝置更包含在所述介電層中的變壓器布局。所述變壓器布局包含具有主要與次要線圈組件的集成變壓器。所述主要與次要線圈組件是用于造成噪音自身消除效應。在另一實施例中，揭露形成裝置的方法。所述方法包含提供基板，以及在所述基板上形成介電層。所述方法更包含在所述介電層中形成變壓器布局。所述變壓器布局包含具有主要與次要線圈組件的集成變壓器。所述主要與次要線圈組件是用于造成噪音自身消除效應。參閱以下說明與附隨圖式，可了解本申請的實施例以及其它優點與特征。再者，應理解本申請描述不同實施例的特征不會彼此排除，并且可存在于不同的組合與排列。
在圖式中，不同圖的相同組件符號通常是指相同部分。再者，圖式不需要照比例，而是強調說明本發明的原理。在以下說明中，本發明的不同實施例描述如下，并參考以下圖式。圖I說明變壓器實施例。圖2a_b說明變壓起的另一實施例。圖3說明VCO電路的實施例。圖4a_b說明裝置實施例的平面與橫切面圖。圖5a說明集成變壓器實施例的平面圖。
圖5b說明沿著軸yl_y2交叉位置的放大圖。圖6a_b說明形成變壓器的制程實施例。圖6c說明沿著第一與第二交叉位置的橫切面圖。圖7a說明集成變壓器實施例的平面圖。
圖7b_c說明沿著軸yl_y2與y3_y4的變壓器橫切面圖。圖8a說明集成變壓器實施例的平面圖。圖8b顯示沿著軸yl_y2橫切面的放大圖。圖9a顯示集成變壓器實施例的平面圖。圖9b說明橫切面區域。
具體實施例方式實施例是關于變壓器以及制造變壓器的方法。所述變壓器是在形成在基板上的集成變壓器。例如，所述變壓器是獨石變壓器。所述基板可包含其它電路組件，例如互補金屬氧化物(CMOS)組件，隨著所述變壓器形成例如集成電路。IC可以是任何形式的1C。例如，所述IC可并入消費產品中。 圖I說明變壓器100的實施例。所述變壓器包含第一與第二線圈110與120。例如，所述第一線圈作為主要線圈，以及所述第二線圈作為次要線圈。在其它實施例中，所述第一線圈可作為次要線圈，而所是第二線圈可作為主要線圈。所述第一線圈包含第一與第二終端112與114 ;所述第二線圈包含第一與第二終端122與124。在一實施例中，所述第一線圈的第一終端作為變壓器的第一埠P1，以及第二線圈的第一終端作為變壓器的第二埠P2。例如，所述線圈的第二終端可耦合至固定DC供應，例如接地。所述接地可以是實質或是虛擬接地。如圖所示，電阻Rl與R2耦合至變壓器的第一與第二埠。提供電阻描述線圈內阻抗組件的存在。例如，由于線圈的非理想金屬軌道具有有限的傳導性，所以電阻呈現阻抗。例如，線圈阻抗可以是約為50Q。例如，實際線圈阻抗可取決于使用的材料或是設計參數。其它因子也可影響線圈阻抗。第一線圈包括F圈數，以及第二線圈包括S圈數。第一與第二線圈的圈數比例定義為F : S。如圖所示，第一與第二線圈是對稱的。例如，第一與第二線圈具有約相同的圈數，產生具有圈數比例約I : I的變壓器。在其它實施例中，變壓器可具有非對稱線圈。在非對稱變壓器中，F不等于S，形成具有圈數比例非I : I的變壓器。例如，變壓器可具有圈數比例I : n，例如I : 2或I : 4。也可理解n不需要是整數。例如，變壓器可具有圈數比例中，n等于I. 5(圈數比例=I 1.5)。也可使用具有其它圈數比例的變壓器。例如，所要的比例取決于設計需求。所要的圈數比例也可取決于第一與第二線圈的圈數，這也與線圈使用的線長有關。圖2a_b說明變壓器100的另一實施例。所述變壓器類似于圖I的變壓器。參閱圖2a，變壓器包含第一與第二線圈110與120。例如，第一線圈作為主要線圈，以及第二線圈作為次要線圈。第一線圈包含第一與第二終端112與114。同樣地，第二線圈包含第一與第二終端122與124。第一線圈的第一終端可作為變壓器的第一埠P1，以及第二線圈的第一終端可作為變壓器的第二埠P2。例如，線圈的第二中端可耦合至固定DC供應，例如接地。所述接地可以是實質或是虛擬接地。如圖所示，電阻Rl與R2耦合至變壓器的第一與第二埠。提供電阻描述線圈內阻抗組件的存在。例如，線圈阻抗可以是約為50 Q。第二線圈的圈數約為第一線圈圈數的兩倍，形成具有約I : 2圈數比例的變壓器。也可使用具有其它圈數比例的變壓器。
參閱圖2b，變壓器包含第一與第二線圈110與120。例如，第一線圈作為主要線圈，以及第二線圈作為次要線圈。第一線圈包含第一與第二終端112與114。在一實施例中，第二線圈包含第一與第二次線圈120a-b。第一次線圈包含第一與第二終端122與124，以及第二次線圈包含第一與第二終端126與128。第一線圈的第一終端可作為變壓器的第一埠P1，以及第二線圈的第一與第二次線圈可作為變壓器的第二與第三埠P2與P3。例如，線圈的第二終端可耦合至固定DC供應，例如接地。所述接地可以是實質或是虛擬接地。在一實施例中，第一與第二次線圈或第二線圈的第二終端可共同耦合。在一實施例中，第一與第二次線圈的共同終端耦合至虛擬接地。可使用其它架構的線圈第二終端。如圖所示，電阻Rl、R2與R3耦合至變壓器的第一、第二與第三埠。提供電阻描述線圈內阻抗組件的存在。例如，由于線圈的非理想金屬軌道具有有限的傳導性，所以電阻呈現阻抗。例如，線圈阻抗可以是約為50Q。例如， 實際線圈阻抗可取決于使用的材料或是設計參數。其它因子也可影響線圈阻抗。第二線圈的圈數約為第一線圈圈數的兩倍，形成具有約I : 2圈數比例的變壓器。也可使用具有其它圈數比例的變壓器。第一與第二線圈架構形成噪音自身消除效應。在一實施例中，線圈編結造成噪音自身消除效應。此外，可精準控制兩線圈的實際長度。例如，在具有I : I圈數比例的變壓器例子中，可均等化線圈的長度。在I : n圈數比例的例子中，n# 1，控制線圈的實際長度可達到高圈數比例正確度。因此，變壓器具有改良的磁性與電性均等化，增加功率效率。在一實施例中，變壓器可架構為平衡-不平衡(balun)變壓器。在balun變壓器中，線圈之一作為平衡線圈，以及另一個作為不平衡線圈。例如，耦合至平衡線圈的埠是平衡埠，以及耦合是不平衡線圈的埠是不變壓器的不平衡埠。例如，平衡埠是具有虛擬接度或共同終端的線圈。Balun變壓器可架構在電路中，進行平衡-至-不平衡轉換(例如分化-至-單端點轉換)或是不平衡-至-平衡轉換(例如單端點-至-分化轉換)。相較于習知的balun變壓器，不同實施例的balun變壓器具有改良效能。例如，變壓器具有改良的振幅與相平衡。可在不同的VCO中，實施balun變壓器。也可使用balun變壓器的其它應用。圖3說明VCO電路300的實施例。如圖所示，VCO電路包含變壓器。在一實施例中，變壓器包括balun變壓器301。例如，balun變壓器可以是本申請說明書描述的變壓器。所述balun變壓器包含第一與第二線圈310與320。可在其它形式的VCO電路或其它電路形式中，使用balun變壓器。圖4a_b說明裝置400實施例的平面與橫切面圖。提供基板405，在基板上形成所述裝置。例如，基板包括硅基板。例如，所述基板可以是P-型摻雜的硅基板。也可使用其它形式的摻雜或是本質基板(intrinsic substrate)。例如,可使用以鍺為基礎,包含娃鍺、砷化鎵、絕緣體上硅(SOI)，或是藍寶石基板。基板可制備具有電路組件(未顯示)。電路組件可包含例如晶體管、電容器與/或電阻。也可使用其它形式的電路組件。在基板上的電路組件上方，制備介電層480。例如，介電層可包含裝置的金屬層，所述裝置例如1C。應理解所述介電層可包含IC的多個金屬層。在介電層中提供變壓器布局440。在一實施例中，所述變壓器布局包含主要或主階層484a。可在裝置的任何金屬階層Mi中，提供主要布局階層，其中i = I是底部階層，以及i = T是頂部階層。在一實施例中，可在IC的頂部金屬階層(例如Mt)中提供布局。也可在其它金屬層中提供布局。在一實施例中，主要布局可包含超過一金屬層。由于線圈的較大橫切面面積，這可增加電流流動。例如，所述布局可包含頂部與倒數第二金屬階層(Mt與MT_i)。變壓器布局中也可使用任何其它的金屬階層。布局包括多個虛擬環形布置(virtual ring shaped placements)。例如,布局包括X個虛擬同中心環形布置442^。在一實施例中，X是≥2的整數。較佳地，X是≥2的偶整數。也可使用其它X值。例如，第一(n = I)環形布置對應于最外層的環形布置，以及X (n = x)對應于最內層的環形布置。如圖所示，布局包含兩個同中心環形布置4421與4422。環形布置被間隔448隔開。環形布置對應于變壓器的線圈組件的位置。例如，環形布置數取決于第一線圈的圈數。在一實施例中，環形布置數等于第一線圈圈數的兩倍。例如，在變壓器的例子中，第一線圈有一圈，則變壓器包括兩個環形布置。在其它例子中，第一線圈具有兩圈，則提供四
個環形布置。例如，同中心環布置包括多角形。多角形可包含偶數邊。在一實施例中，多角形的鄰邊形成超過90°角。例如，角度約為135°。也可使用超過90°的其它角度。超過90°的角度避免違反設計規則檢視。例如，90°或更小的角度會造成電流擁擠效應，使裝置效能退化。在一實施例中，所述同中心環形布置包括八角形。也可使用其它邊數的多角形，例如六邊形。在另一實施例中，所述同中心環形布置可具有其它幾何形狀，包含非多角形。這種環形布置的架構可用于任何I : n比例變壓器，包含n = I的變壓器。例如，可提供4個環形布置形成I : I比例變壓器。在具有I : n比例的變壓器例子中，其中n> 1，可在其它變壓器布局階層中提供其它環形布置用于第二線圈。例如，可提供次要布局階層484b用于次要線圈。可在主要布局階層下的金屬階層中，提供次要布局階層。在一些實施例中，對于主要布局階層不占據頂部金屬階層的應用，次要布局可位在主要布局階層上方。在其它實施例中，次要階層可位在主要布局階層的上方與下方。次要階層可包括超過一金屬層。由于傳導線的較大橫切面面積，這會增加電流流動。在一實施例中，次要布局便于變壓器線圈的堆棧。例如，第二線圈具有不同于主要布局階層的一或更多階層部分。例如，所述第二線圈具有部分在不同于第一線圈的階層上。在一實施例中，次要布局位在主要布局的區域內。對于具有超過一次要布局的應用，他們是位在主要布局的區域中。這架構使得I : n變壓器具有與I : I變壓器相同的面積，其中n > I。 圖5a顯示集成變壓器500實施例的平面圖。所述集成變壓器是形成在基板上介電層中的變壓器布局中。例如，所述變壓器層類似于圖4a_b中所示的變壓器層。在一實施例中，所述變壓器層包括六角形同中心環形布置。如圖所示，所述變壓器層包含第一(外部)與第二(內部)同中心環形層。也可使用其它形狀與或其它同中心環形布置數。所述變壓器包括第一與第二線圈510與520。在一實施例中，所述變壓器包括I I變壓器。亦即所述第一與第二線圈具有相同的圈數。由于布局包括兩個同中心環形布置，所以變壓器包含具有一圈的第一線圈以及具有一圈的第二線圈。也可使用具有其它同中心布置數的布局。例如，布局可包含四、六或八同中心布置，用于每一個第一與第二線圈具有二、三或四圈的I : I變壓器。第一線圈包含第一與第二終端512與514。第一與第二變壓器終端耦合至第一線圈的第一與第二端。第二線圈包含第三與第二變壓器終端522與524，耦合至其第一與第二端。如圖所示，第一線圈與第二線圈的終端位在變壓器布局最外同中心環形的不同側。較佳地，第一與第二線圈的終端位在變壓器布局最外同中心環的對側。也可使用其它的終端與變壓器架構。在一實施例中，第一線圈與第二線圈的部分分享同中心環形布置。較佳地，第一與第二線圈分享同中心環形布置的相同或實質相同部分。例如，每一個同中心環形布置被約50%的第一線圈與50%的第二線圈占據。在一實施例中，提供至少一交叉位置560在變壓器中。圖5b顯示沿著軸yl_y2交叉位置5601的放大圖。所述交叉位置包括第一與第二交叉連接器5621與5622，便于插入變壓器的線圈。在一實施例中，交叉連接器改變線圈的路由，從一環形布置至相鄰的環形布置。例如，交叉連接器轉換線圈的路由，從第nth個環形布置至第n-1或n+1環形布置，其中n = I 至 X。在一實施例中，第一與第二線圈包括在除了交叉組件之外的位置的厚度T。為了路 由線圈從同中心環至相鄰的同中心環，提供交叉連接器562。例如，交叉連接器位在線圈厚度小于T的上部或下部。所述上部與下部是被中部548分隔。如圖所示，交叉位置560:包括第一交叉連接器562:。第一交叉連接器連接外環形布置(n = I)中第一線圈510的一部分至內環形布置(n = 2)中的另一部分。在一實施例中，提供第一交叉連接器或連接第一線圈的下部。因此，第一交叉連接器改變第一線圈的路由，從外環形布置至內環形布置。同樣地，第二交叉連接器5622連接外環形布置(n= I)中第二線圈520的一部分至內環形布置(n = 2)中另一部分。在一實施例中，提供第二交叉連接器，或連接第二線圈的上部。提供第二交叉連接器，第二線圈的路由從內環形布置改變至外環形布置。可在變壓器中提供第二交叉區域5602。所述第二交叉區域可類似于第一交叉區域。在一實施例中，布局包含。，交叉區域用于環形布置，其中X是整數。也可提供其它架構的交叉區域。第二交叉區域包含第一與第二交叉連接器，改變第一線圈的路由從一同中心環形布置至相鄰的同中心環形布置。例如，第一連接器改變第一線圈路由從內環形布置至外環形布置；第二連接器改變第二線圈路由從內環形布置至外環形布置。如圖所示，第一連接器連接第一線圈的下部，而第二連接器連接第二線圈的上部。也可使用其它架構的交叉連接器。有變壓器行程在其上的介電層可以是例如內金屬介電(MD)層。在MD層中，形成裝置的互連。裝置可包括許多互連階層，互連不同的電路組件，達到所要的功能。例如，裝置可包含I個互連階層，其中I是最低階層，以及I是最高階層。MD層包含在上部中的溝渠階層，對應于金屬階層(Mk)。例如，互連或金屬線位在MD層的溝渠階層中。MD層的下部包含具有接觸的孔洞階層。分隔MD層可以是蝕刻停止層(未顯示)。在一實施例中，變壓器形成在兩個相鄰的金屬階層Mk與Mlri以及孔洞階層Vlri之間。例如，有變壓器形成于其上的介電層包含MD層以及下一較低MD層的溝渠階層。在一實施例中，較上與較低金屬階層對應于變壓器線圈組件的上部與下部，而所述孔洞階層是對應于中部。在一實施例中，線圈組件除了交叉部分之外，具有由孔洞階層互連的上部與下部。例如，通過條狀孔洞(bar vias)耦合上部與下部。例如，條狀孔洞類似于孔洞階層的溝渠中形成的傳導線。圖6a_b說明形成變壓器600的制程實施例。在一實施例中，在例如IC的裝置中，制程形成I : I變壓器。也可使用其它形式的裝置。在圖6a中，在較低的介電層68(^中，形成較低階層的變壓器線圏。例如，所述較低介電層是裝置的MD層。在一實施例中，較低介電層對應于倒數第二互連階層的頂D層。在一實施例中，較低介電層可對應于除了倒數第二互連階層外的互連階層。可使用不同形式的介電材料用于所述介電層中。較佳地，所述介電材料包括用于裝置的MD的介電材料。例如，所述介電層可包括超低介電系數(ULK)介電材料。也可使用其它形式的低介電系數(LK)介電材料。在一實施例中，在較低介電層的變壓器區域中，提供變壓器層。在較低介電層中，形成溝渠，對應于變壓器布局。在一實施例中，在較低介電層的溝渠階層中，形成溝渠。形成 溝渠的制程可與形成互連以及除了較低介電階層的變壓器區域外的接觸區域的制程相同。例如，可用雙鑲嵌技術形成互連與接觸。可使用孔洞優先或溝渠優先雙鑲嵌技木。也可使用其它的雙鑲嵌技木。在孔洞優先雙鑲嵌技術中，在介電層的表面上提供屏蔽，以及圖案化形成對應于孔洞位置的開ロ。所述屏蔽可以是軟屏蔽，例如光阻屏蔽或軟屏蔽與硬屏蔽的組合，所述硬屏蔽例如TEOS或氮化硅。也可使用其它的屏蔽架構或材料。圖案化所述介電層，移除屏蔽暴露的部分，形成孔洞。例如，介電層的圖案化包括非等向性蝕刻，例如反應性離子蝕刻(RIE)。也可使用其它技術用于圖案化所述介電層。孔洞暴露下方的接觸區域。在形成所述孔洞之后，移除軟屏蔽。例如，使用灰化，移除所述軟屏蔽。也可使用其它技術移除軟屏蔽。用對應于溝渠的開ロ，在介電層上方形成溝渠軟屏蔽。圖案化介電層，移除屏蔽暴露的部分，形成上部或溝渠階層中的溝渠。用溝渠階層中的溝渠與孔洞階層中的孔洞，形成雙鑲嵌開ロ之后，移除溝渠屏蔽。例如，也可使用溝渠優先雙鑲嵌技術形成溝渠與孔洞。在一實施例中，變壓器布局包含第一與第二同中心環形布置，類似于圖4a_b的描述。在一實施例中，圖案化較低介電層的溝渠階層，形成同中心環形布置中的溝渠。所述溝渠對應于形成第一與第二線圈61(^與62(^下部的位置。線圈或線圈組件的下部形成方式類似于形成互連的方式。例如，在基板上沉積或形成傳導材料，填充較低介電層的溝渠。例如，所述傳導材料包括銅、鋁、鎢、合金，例如Al摻雜的Cu、Mn摻雜的Cu或其組合。也可使用其它形式的傳導材料，包含金屬與合金。較佳地，傳導材料包括形成裝置互連的傳導材料。在一實施例中，傳導材料包括銅。可先形成銅種子層(未顯示)排列所述溝渠。例如，可用PVD形成種子層。也可使用其它技術形成種子層。可用電鍍沉積傳導材料。也可使用其它技術，例如無電鍍、CVD、PVD或濺鍍。使用的技術取決于所使用的材料。在形成種子層或沉積傳導材料之前，溝渠可與障蔽層對齊。障蔽層可對齊介電層的表面與溝渠開ロ。關于硬屏蔽的應用，障蔽層可對齊硬屏蔽的表面與溝渠開ロ。例如，障蔽層可包括TaN、Ta、TiN或其組合。也可使用其它形式的障蔽材料，例如釕。也可使用具有多層的障蔽層。例如，可用物理蒸氣沉積(PVD)、化學蒸氣沉積(CVD)或原子層沉積(ALD)，形成障蔽。也可使用其它技術形成障蔽。移除過多的傳導材料，形成線圈的下部。在一實施例中，用平面化制程移除過多材料。平面化制程移除過多的傳導材料以及第二介電材料層表面上的襯墊層。這造成傳導材料的頂部表面與第二介電材料的頂部表面齊平。例如，平面化制程包括拋光制程，例如化學機械拋光(CMP)、電-CMP (eCMP)或其組合。也可使用其它形式的平面化或拋光制程。所述拋光制程可包含多拋光步驟，移除不同的材料，例如傳導與障蔽材料。在使用硬屏蔽的應用中，平面化制程也可從介電層的表面移除硬屏蔽，留下具有平坦表面的互連。在其它實施例中，使用介電硬屏蔽，則在平面化制程后仍可保留。如圖所示，較低的第一線圈包含第一較低與第二較低線圈終端6%與614ぃ以及較低第二線圈包含第三與第四較低線圈終端62 與62\。如圖所示，提供第一與第二交叉位置660"，改變線圈的位置從ー環形布置至另ー環形布置。較低第一線圈占據約1/2的第 一或外環形布置，以及約1/2的內環形布置。同樣地，較低第二線圈占據約1/2的第一或外環形布置，以及約1/2的內環形布置。在一實施例中，較低第一與第二線圈對半的占據內與外線圈環形布置。也可使用其它的線圈布置。第一與第二線圈具有側向磁耦合。在一實施例中，較低第一線圈的第一部分耦合至第一較低線圈終端，以及沿著第一方向(例如逆時針方向)位在第一或外環形布置中，并且交叉至第二交叉位置6602的第ニ或內環形布置。較低第一線圈的第一部分在內環形布置中連續至第一交叉位置。從較低第一終端至第ニ交叉位置的較低第一線圈的部分占據約1/4的外環形布置以及約1/2的內環形布置，從第二交叉位置至第一交叉位置。在第二交叉位置的較低第二交叉連接器6612形成較低線圈的連續第一部分，從較低第一線圈終端至第一交叉位置。較低第二交叉連接器提供從外至內環形布置的對角線交叉。在一實施例中，交叉連接器對于耦合的線圈區段形成超過90°的角度。例如，所述角度約135°。也可使用超過90°的其它角度。超過90°的角度避免違反設計規則檢查。例如，90°或小于90°的角度會造成電流擁擠效應，造成裝置效能退化。第二較低線圈終端相鄰于第一較低線圈終端。第二較低線圈終端耦合至第一較低線圈的第二部分，所述第二部分位在沿著第二方向(例如順時針)至第一交叉位置的外環形布置中。第一較低線圈的第二部分占據約1/4的外環形布置。如圖所示，較低第一線圈占據約1/2的外環形布置以及1/2的內環形布置。在一實施例中，較低第一線圈占據的內與外對半環形布置是位于布局的對立半部。例如，第一線圈終端與第一線圈占據外環形布置的第一半部(例如頂部)，而第一線圈占據變壓器布局的對半的內環形布置中。較低第二線圈配置在變壓器層中，如同較低第一線圈，除了它對較低第一線圈旋轉180°。例如，如同第一與第二較低變壓器終端，位在變壓器布局對半中的第四較低變壓器終端62\耦合至第二較低線圈的第一部分，并且位在沿著第一方向(例如逆時針方向)的外環形布置中。第二較低線圈的第一部分通過在第一交叉位置的對角線較低第一交叉連接器66し在內環形布置中持續直到第二交叉位置。第二位置耦和至相鄰于第四較低變壓器終端的第三較低變壓器終端，并且沿著第二方向(例如順時針方向)位在外環形布置中。在圖6b中，在較低線圈組件上方，形成上介電層680 。例如，所述上介電層包括位在較低介電層上方的頂D層。例如，所述上介電層包括裝置的頂部互連階層的MD層。也可使用包括其它互連階層的上介電層。上介電層包含變壓器布局，對準較低介電層。在一實施例中，上介電層的溝渠階層圖案化，形成變壓器的上線圈組件。在一實施例中，上線圈組件的圖案與較低線圈組件的圖案相同或類似，除了沿著變壓器布局的中心軸C(虛線)翻轉。關于隔開上與下溝渠或互連階層的孔洞階層，圖案化類似于溝渠階層，除了在交叉位置之外，形成條狀或溝渠孔洞。在交叉位置中，孔洞階層保持未圖案化(陰影部分)。溝渠與孔洞階層的圖案化形成雙鑲嵌結構。例如，雙鑲嵌結構形成，類似于在上介電層中形成互連。例如，雙鑲嵌結構填充傳導材料，并且被平面化，形成變壓器區域中的上線圈組件以及其它區域中的互連與接觸，如本申請所述。在交叉位置中，孔洞階層的介電材料保持分隔上與下線圈組件。在變壓器層的其它部分中，第一上線圈組件耦合至第一下線圈組件，第二上線圈組件耦合至第二下線圈組件，以及上變壓器終端耦合至個別的較低變壓器終端。圖6c說明沿著第一與第二交叉位置66(^與6602的變壓器600的橫切面圖。在第一交叉位置，上交叉連接器66 耦合內與外環形布置中的上第一線圈組件，以及較低交叉連接器661耦合內與外環形布置中的較低第二線圈組件。在第二交叉位置，上交叉連接器6622耦合內與外環形布置中的上第二線圈組件，以及較低交叉連接器6612耦合內與外環形布置中的較低第一線圈組件。孔洞階層的介電材料隔開交叉位置中的上與較低交叉連接器。如圖所示，變壓器已經改善線圈長度的合適度。這造成較高的功率效率。再者，在多金屬階層中形成線圈組件可降低電流流動，増加線圈組件的橫切面積。圖7a說明另一實施例中集成變壓器700的平面圖。在裝置的介電層中形成變壓器。例如，介電層包括頂D層。在一實施例中，變壓器形成于兩相鄰互連階層上，所述兩相鄰互連階層之間有孔洞階層。也可在其它形式的介電層中形成變壓器。所述變壓器包含第一與第二線圈710與720。所述線圈具有位于變壓器布局的多個同中心環形布置中的線圈組件。如圖所示，變壓器包含第一與第二線圈，具有位在八個同中心環形布置742i_7428中的線圈組件，其中I是最外面的環形布置，以及8是最內部的環形布置。在一實施例中，變壓器包括I : I圈數比例。因此，第一線圈包括4圈，以及第二線圈包括4圏。第一與第二變壓器終端712與714耦合至第一線圈的第一與第二端，以及第三與第四變壓器終端722與724耦合至第二線圈組件的第一與第二端。變壓器的變壓器終端位在最外部的環形布置。如圖所示，第一線圈與第二線圈的終端位在變壓器布局的最外部同中心環形的不同側。較佳地，第一線圈與第二線圈的終端位在變壓器布局的最外部同中心環形的對側。也可使用其它架構的終端與變壓器布局。在一實施例中，第一線圈與第二線圈的部分分享同中心環形布置。較佳地，第一與第二線圈分享同中心環形布置的相同或實質相同部分。例如，每ー個同中心環形布置被約50%的第一線圈與50%的第二線圈占據。在一實施例中，在變壓器中提供交叉位置或區域。所述交叉區域類似于例如圖5b與6c描述的。所述交叉區域便于插入變壓器的線圈。在一實施例中，交叉區域中的交叉連、接器改變線圈的路由，從ー環形布置至相鄰的環形布置。例如，所述交叉連接器轉移線圈的路由，從第n個環形布置至第n-1或n+1個環形布置，其中n = I至X。變壓器布局包括多個交叉區域組。在一實施例中，變壓器布局包括多個交叉區域組，它們在布局中有相同間隔。例如，變壓器布局包括相同間隔的4組交叉區域760“。變壓器布局被交叉區域組分隔成為4個相等的四分之一。關于最內部與最外部的環形布置，它們包括兩個交叉區域。例如，交叉區域位在終端之間相等距離。例如，交叉區域位在第一與第三組的交叉區域760i與7603。在一實施例中，第一線圈終端712 f禹合至沿著第一方向(例如順時針方向)在最外部環形布置(例如n = I)中第一線圈710的第一端。第一線圈遇到每ー個交叉區域就會轉移至相鄰的內部環形布置(n = n+1)，以及在第一方向中延續直到達到最內部環形(例如n = 8_x)。當第一線圈在最內部環形布置中，它在第一方向延續，并且遇到交叉區域就轉移至下一個相鄰的外部環形布置(例如n = I)直到達到最外部環形布置(例如n = I)。在最外部環形布置，第一線圈在第一方向延續直到耦合至第二變壓器終端714。對于具有8 個環形布置的變壓器，這完成第一線圈的四圏。第三變壓器終端722沿著第二方向(例如逆時針方向)耦合至最外部環形中第二線圈的第一端。類似第一線圈，第二線圈遇到交叉區域就轉移至相鄰的內部環形布置Oi =n+1)，并且在第一方向中延續直到達到最內部環形。當第二線圈在最內部環形布置中，它在第二方向延續，并且遇到交叉區域就轉移至下一相鄰的外部環形布置(例如n = n-1)直到達到最外部的環形布置(例如n= I)。在最外部環形布置，第二線圈在第二方向延續直到耦合至第四變壓器終端724。對于具有8個環形布置的變壓器布局，這完成第二線圈的四圈。圖7b-c說明沿著yl_y2軸與y3_y4軸的變壓器橫切面圖。除了最外部與最內部環形布置(第n個環形デI或X)，在環形布置(例如第n個環形布置，其中n = 2至x_l)中的線圈組件磁性耦合至一相鄰環形布置(例如n = n+1或n-1)中的第一線圈組件710，以及磁性耦合至另ー個相鄰環形布置(例如n = n-1或n+1)中的第二線圈組件720。圖8a說明集成變壓器800實施例的平面圖。在一實施例中，變壓器包括I : 2變壓器。例如，變壓器包括第一線圈810與第二線圈820，線圈比例I : 2。例如，第二線圈圈數是第一線圈的兩倍。集成變壓器形成在基板上介電層中變壓器布局中。在一實施例中，變壓器布局包括第一與第二變壓器布局階層。在一實施例中，第一階層包括第一階層布局，類似于圖4a_b所示。例如，第一變壓器布局包括X個同中心環形布置。第二階層包括具有X個同中心環形布置的第二變壓器布局。例如，第一階層是頂部階層，第二階層是底部階層。第一階層也可以是底部階層，而第二階層是頂部階層。在一實施例中，變壓器布局包括六角形同中心環形布置。也可以是其它形狀或數目的同中心環形布置。如圖所示，第一階層包括具有第一(外部或n = I)與第二(內部或n = 2)同中心環形布置的第一階層變壓器布局，以及第二變壓器布局包括ー個同中心環形布置。在一實施例中，第二變壓器布局的同中心環形布置對準第一階層的同中心環形布置。在一實施例中，第一線圈與第二線圈的部分分享第一階層中的同中心環形布置。較佳地，第一與第二線圈分享同中心環形布置的相同或實質相同部分。例如，每ー個同中心環形布置被約50 %的第一線圈與50 %的第二線圈占據。第二線圈占據第二階層的變壓器布局。在一實施例中，第二線圈占據約50%的外環形布置以及約50%的內環形布置。例如，第二線圈組件沿著第一階層中第一線圈組件的布局。變壓器布局形成I : 2變壓器，其中第一線圈有ー圈，第二線圈有兩圈。也可使用具有其它數目同中心布置的第一與第二布局，形成I : 2變壓器，其中第一與第二線圈具有其它數目的圈數。第一線圈包含第一與第二終端812與814。第一與第二變壓器終端耦合至第一線圈的第一與第二端。第二線圈包含第三與第四變壓器終端822與824耦合至其第一與第ニ端。如圖所示，第一線圈與第二線圈的終端位在變壓器布局的最外部同中心環形的不同偵U。較佳地，第一線圈與第二線圈的終端位在第一階層變壓器布局的最外部同中心環形的對側。在一實施例中，變壓器線圈的終端與端部位在第一變壓器階層中。也可使用其它架構的終端與變壓器布局。在一實施例中，在變壓器中提供交叉區域860。圖8b顯示沿著軸yl_y2的交叉位 置Seo1的放大圖。類似于圖5b所示的交叉區域，交叉區域包括第一與第二交叉連接器86 與8622，便于插入變壓器的線圈。在一實施例中，交叉連接器改變線圈的路由，從ー環形布置至相鄰的環形布置。例如，交叉連接器轉移線圈的路由，從第n個環形布置至第n-1或n+1個環形布置，其中n = I至X。第二線圈820的部分位在較低變壓器階層。如圖所示，交叉位置SeO1包括第一交差連接器86 。第一交叉連接器連接外部環形布置(n = I)中第一線圈810的一部分至內部環形布置(n = 2)中另一部分。在ー實施例中，提供第一交叉連接器或連接第一線圈的較低部分。因此，第一交叉連接器改變第一線圈的路由，從外部環形布置至內部環形布置。同樣地，第二交叉連接器86 連接外部環形布置(n = I)中第二線圈的一部分至內部環形布置(n = 2)中另一部分。在一實施例中，提供第二交叉連接器或連接第二線圈的上部。提供第二交叉連接器，第二線圈的路由改變從外部環形布置至內部環形布置。可提供第二交叉區域8602用于變壓器。也可提供具有其它數目交叉位置的變壓器。第二交叉區域可類似于第一交叉區域。第二交叉區域包含第一與第二交叉連接器，改變第一線圈的路由，從一同中心環形布置至相鄰的同中心環形布置。例如，第一連接器改變第一線圈路由，從內環形布置至外環形布置；第二連接器改變第二線圈路由，從內環形布置至外環形布置。如圖所示，第一連接器連接第一線圈的較低部，而第二連接器連接第二線圈的上部。也可使用其它架構的交叉連接器。在一實施例中，在第一變壓器布局中，提供開放區域。例如，所述開放區域位于內部或最內部同中心環形布置中。例如，所述開放區域位于第一階層變壓器布局的對半，如第三與第四變壓器終端。所述開放區域提供第二線圈耦合至第二變壓器階層中第二線圈組件。在一實施例中，第一晶體管線圈810類似于圖5a所不。例如,第一變壓器終端812沿著第一方向(例如逆時針方向)耦合至外部同中心環形布置中第一線圈的第一端。第一線圈改變至第二交叉區域8602的內部同中心環形布置，并且在第一方向延續至第一交叉區域Seo1，其中它改變至外部同中心環形布置。第一線圈延續至第二端，所述第二端耦合至第ニ變壓器終端814。第二晶體管線圈820耦合至第三變壓器終端822。第二晶體管線圈沿著第二方向(例如順時針方向)延續至第二交叉區域，在第二方向延續至內部或最內部同中心環形中的開放區域。開放區域便于第一階層中第二線圈耦合至第二階層。在一實施例中，開放區域耦合內部環形布置中第二線圈至對準外部環形布置的第二階層中第二線圈。第二線圈在第二方向延續單位開放區域，它在第一階層中內部環形布置延續。第二線圈沿著第二方向在內部環形布置延續直到第一交叉區域，它改變至外部環形布置，并且延續直到耦合至第四變壓器終端。圖9a說明集成變壓器900實施例的平面圖。圖9b詳細說明交叉區域。變壓器類似于圖8a-b描述的變壓器，除了第五變壓器終端926耦合至較低變壓器階層中的第二線 圈。在一實施例中，第五變壓器終端位在第二線圈中，分隔第二線圈成為兩個相同或實質相同的一半。在一實施例中，第五變壓器終端位在第三與第四變壓器終端下方的較低變壓器階層中。本發明也可實施于其它特定形式而不背離本發明的精神或重要特征。因此，上述實施例是用于說明本發明而非限制本發明內容。本發明的范圍如權利要求書所述，而不受前述內容限制，并且在權利要求均等范圍內的所有改變皆包含在本發明的范圍內。
權利要求
1.一種變壓器，包括 變壓器布局，包含集成變壓器，所述集成變壓器具有主要與次要線圈組件，其中第一與第二線圈組件用于造成噪音自身消除效應。
2.一種裝置，包括 基板； 介電層，位于基板上方；以及 變壓器布局，位于所述介電層中，所述變壓器布局包含具有主要與次要線圈組件的集成變壓器，其中第一與第二線圈組件用于造成噪音自身消除效應。
3.如權利要求2所述的裝置，其中所述變壓器布局包括六角形同中心環形布置。
4.如權利要求3所述的裝置，其中所述變壓器布局包括外部與內部同中心環形布置。
5.如權利要求2所述的裝置，其中所述第一與第二線圈組件分享同中心環形布置。
6.如權利要求2所述的裝置，其中所述變壓器布局包括外部與內部同中心環形布置。
7.如權利要求6所述的裝置，其中所述集成變壓器包含至少一交叉位置。
8.如權利要求7所述的裝置，其中所述交叉位置包括第一與第二交叉連接器，其中所述交叉連接器改變線圈的路由，從一環形布置至相鄰的環形布置。
9.如權利要求2所述的裝置，其中所述變壓器形成在兩相鄰金屬階層中以及介電層中所述兩相鄰金屬階層之間的孔洞階層。
10.如權利要求I所述的變壓器，其中所述變壓器布局包括六角形同中心環形布置。
11.如權利要求10所述的變壓器，其中所述變壓器布局包括外部與內部同中心環形布置。
12.如權利要求I所述的變壓器，其中所述第一與第二線圈組件分享同中心環形布置。
13.如權利要求I所述的變壓器，其中所述變壓器布局包括外部與內部同中心環形布置。
14.如權利要求13所述的變壓器，其中所述集成變壓器包含至少一交叉位置。
15.如權利要求14所述的裝置，其中所述交叉位置包括第一與第二交叉連接器，其中所述交叉連接器改變線圈的路由，從一環形布置至相鄰的環形布置。
16.如權利要求I所述的變壓器，其中所述變壓器形成在兩相鄰金屬階層中以及介電層中所述兩相鄰金屬階層之間的孔洞階層。
17.一種形成裝置的方法，包括 提供基板； 在所述基板上方形成介電層；以及 在所述介電層中形成變壓器布局，所述變壓器布局包括具有主要與次要線圈組件的集成變壓器，其中第一與第二線圈組件用于造成噪音自身消除效應。
18.如權利要求17所述的方法，其中所述變壓器布局包括六角形同中心環形布置。
19.如權利要求18所述的方法，其中所述變壓器布局包括外部與內部同中心環形層。
20.如權利要求17所述的方法，其中所述第一與第二線圈組件分享同中心環形布置。
全文摘要
本發明提出一種集成變壓器，具有基板以及位于所述基板上方的介電層。所述裝置包含位于介電層中的變壓器布局。所述變壓器布局包含具有主要與次要線圈組件的集成變壓器。所述第一與第二線圈組件用于造成噪音自身消除效應。
文檔編號H01L21/71GK102760563SQ20111041213
公開日2012年10月31日 申請日期2011年11月30日 優先權日2011年4月28日
發明者林志聰, 林淑慧, 趙國偉, 高巍 申請人:新加坡商格羅方德半導體私人有限公司