[发明专利]垂直定向的半导体器件及其屏蔽结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，更具体地，本发明涉及一种垂直定向的半导体器件及其屏蔽结构。

背景技术

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IC，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。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件，包括：衬底，具有通过第一轴和与所述第一轴垂直的第二轴限定的表面；变压器，被设置在所述衬底的所述表面上方，所述变压器包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈具有不与所述衬底的所述表面平行的相应的缠绕定向。在该半导体器件中，所述第一线圈和所述第二线圈的所述缠绕定向大致与所述衬底的所述表面垂直。

在该半导体器件中，所述第一线圈和所述第二线圈的所述缠绕定向均通过以下轴限定出：所述第一轴和所述第二轴之一；以及与所述第一轴和所述第二轴均垂直的第三轴。

在该半导体器件中，所述变压器具有相关磁场，所述相关磁场大致与所述衬底的所述表面平行。

在该半导体器件中，所述衬底基本上没有通过所述磁场感应产生的涡电流。

在该半导体器件中，所述变压器实现在互连结构内，所述互连结构被设置在所述衬底上方，所述互连结构具有多层互连层。

在该半导体器件中，所述第一线圈包括多条第一互连线，所述多条第一互连线被设置在所述互连层的第一子集中，并通过多个第一通孔互连在一起；以及

所述第二线圈包括多条第二互连线，所述多条第二互连线被设置在所述互连层的第二子集中，并通过多个第二通孔互连在一起。

在该半导体器件中，所述互连层的所述第二子集位于所述互连层的所述第一子集之间。

在该半导体器件中，所述第一互连线的宽度是所述第二互连线的宽度的两倍以上。

根据本发明的另一方面，提供了一种半导体器件，包括：衬底，在X方向和与所述X方向垂直的Y方向上延伸；以及互连结构，沿Z方向形成在所述衬底上方，所述Z方向与所述X方向和所述Y方向均垂直，所述互连结构包括通过多个通孔沿所述Z方向互连在一起的多条金属线，所述互连结构包含变压器器件，所述变压器器件包括初级线圈和次级线圈，所述初级线圈和所述次级线圈均基本上至少部分地沿着所述Z方向缠绕。

在该半导体器件中，所述初级线圈和所述次级线圈均包括缠绕定向，所述缠绕定向基本上与通过所述X方向和所述Y方向所限定的平面垂直。

在该半导体器件中，所述变压器器件感应产生磁场，所述磁场至少部分地在通过所述X方向和所述Y方向所限定的平面上延伸。

在该半导体器件中，所述初级线圈和所述次级线圈均包括：相应的金属线组和所述互连结构的相应的通孔组。

在该半导体器件中，所述初级线圈的所述金属线组具有与所述次级线圈的所述金属线组不同的宽度尺寸。

在该半导体器件中，所述次级线圈至少部分地位于所述初级线圈的上部和所述初级线圈的下部之间，其中，沿着相对于所述Z方向限定出所述上部和所述下部。

根据本发明的又一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括：提供了衬底，所述衬底具有通过第一轴和与所述第一轴垂直的第二轴限定的表面；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：将变压器器件形成为所述互连结构的一部分，其中，所述变压器器件包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈均具有缠绕定向，所述缠绕定向至少部分地通过与所述衬底的所述表面垂直的第三轴限定出。

在该方法中，执行形成所述变压器器件的步骤，使得所述缠绕定向与所述衬底的所述表面垂直。