改進的高性能磁通門裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及一種改進的高性能磁通門裝置。一種集成電路包括磁通門磁強計。利用非磁性金屬或非磁性合金封裝層118/122封裝磁通門磁強計的磁芯120。封裝層在磁芯材料120和周圍電介質124之間提供應力松弛。一種用于形成集成電路的方法利用非磁性金屬或非磁性合金層118/122封裝磁通門磁強計的磁芯120，以消除分層并基本上減少圍繞磁芯120的電介質的開裂。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及集成電路領域。更具體地，本專利技術涉及集成電路中的磁通門磁強計。
技術介紹
集成電路具有磁通門磁強計。將磁通門磁強計集成到集成電路制造工藝中需要形成高磁導率材料(如，透磁合金(NiFe))的磁芯。磁芯可以是大的(其寬度和長度大于100微米)并且可以將高應力施加到集成電路。高應力可能造成集成電路的分層和開裂，降低產量。集成這種磁通門磁強計通常對磁芯的尺寸和/或厚度施加限制以避免由于分層和開裂導致的產量損耗。
技術實現思路
以下內容提供簡化概述以提供對本專利技術的一個或更多方面的基本理解。此概述不是本專利技術的廣泛概述，并且不旨在確定本專利技術的重要或關鍵元素，也不描述其范圍。相反，此概述的主要目的是以簡化形式提出本專利技術的一些概念，作為稍后提供的更詳細的描述的前序。一種集成電路包括磁通門磁強計。利用非磁性金屬或合金層封裝磁通門磁強計的磁芯。非磁性金屬或非磁性合金層在磁芯材料和周圍電介質之間提供應力松弛。非磁性金屬或非磁性合金層防止分層并基本上減少由于應力導致的磁芯周圍的電介質開裂。附圖說明圖1是包含磁通門磁強計的一個示例集成電路的橫截面。圖2是磁通門磁強計的圖形。圖3A至圖3F是圖1的集成電路的橫截面，其示出制造的連續階段。具體實施方式以下同樣待審的專利申請是相關的并由此通過引用并入：US專利申請14/xxx,xxx(德州儀器案卷編號TI-74700)，與本申請同時提交。在這部分提到的，該專利申請并不被承認是本專利技術的現有技術。參考附圖描述本專利技術。附圖不是按比例繪制，并且僅提供其以說明本專利技術。在下文參考用于說明的示例應用描述本專利技術的若干方面。應當理解，提出許多具體細節、關系和方法以提供對本專利技術的理解。然而，本領域技術人員將容易意識到本專利技術能夠在沒有具體細節中的一個或更多個的情況下或利用其他方法實現。在其他情況下，未詳細示出已知結構或操作以避免混淆本專利技術。本專利技術不受動作或事件的所示順序限制，因為一些動作可以以不同順序和/或與其他動作或事件同時發生。此外，實現根據本專利技術的方法并不需要所有所示動作或事件。具有磁通門磁強計的集成電路可以經形成以包括磁芯，其被封裝在非磁性金屬(如，Ti、Ta、Ru和Pt)或非磁性合金(如，TiN、TaN或AlN)中。磁芯被封裝在非磁性金屬(如，Ti、Ta、Ru和Pt)或非磁性合金中減小應力并防止分層。此外，磁芯被封裝在非磁性金屬或非磁性合金中大幅減少并幾乎消除應力開裂。可以形成的開裂很小且不對產量產生不利影響。磁芯的封裝使更大尺寸(長度、寬度和厚度)的磁芯形成在集成電路中。在下面的說明中，出于說明目的，金屬鈦被用作封裝層，但是應理解，可以用Ta、Ru、Pt、TiN、TaN和AlN代替鈦。術語非磁性金屬指金屬Ti、Ta、Ru和Pt。術語非磁性合金指TiN、TaN和AlN。圖1是包含磁通門磁強計111的一個示例集成電路的橫截面。磁通門磁強計包括磁芯120，金屬線圈圍繞磁芯120，金屬線圈包括第一金屬線104和第二金屬線126，第一金屬線104在磁芯120下面，第二金屬線126在磁芯120上面并且第一金屬線104和第二金屬線126利用通孔132連接在一起。集成電路100包括第一夾層電介質(ILD)層102，其可以包括基于二氧化硅的材料(如，有機硅酸鹽玻璃(OSG)、氮化硅或氧氮化硅)和/或低介電常數(低k)電介質。具有銅鑲嵌結構的多個第一金屬線104設置在第一ILD層102中，其延伸到第一ILD層102的頂面105。第一金屬線104的每個實例包括鉭和/或氮化鉭的難熔金屬內襯(未示出)和金屬內襯上的銅焊積金屬106。第一金屬線104中的一根或更多根可以連接到具有銅鑲嵌結構的第一通孔113，所述通孔設置在第一ILD層102中。第一金屬線104和第一通孔113可以是雙鑲嵌結構，如圖1所示，或者可以是單鑲嵌結構。電介質層110設置在第一ILD層102和第一金屬線104上。電介質層110可以是500納米(nm)至1000nm厚。電介質層110可以包括第一刻蝕停止層112，其在第一ILD層102上方和第一金屬線104上方。第一刻蝕停止層112可以主要是基于氮化硅的電介質材料、50nm至150nm厚，這有利地降低來自第一金屬線104的銅遷移。電介質層114可以是500nm至800nm厚的二氧化硅層，其使用原硅酸四乙酯(還稱為四乙氧基硅烷(TEOS))通過化學氣相沉積(PECVD)形成。第二刻蝕停止層116在二氧化硅層114上方形成。第二刻蝕停止層116可以主要是基于氮化硅的電介質材料、50nm至150nm厚并提供用于后續磁芯鈦封裝刻蝕步驟的刻蝕停止。具有厚度約30nm至50nm厚度的第一封裝層118設置在第二刻蝕停止層116的頂部和磁芯120下。第一封裝層118延伸超過磁芯120至少約1.5微米。第一封裝層118包括非磁性金屬或非磁性合金。在一個示例中，第一封裝層118包括Ti。磁芯材料是軟磁性合金，包括基于NiFe的合金(如，透磁合金)和NiFeMo以及基于CoZr的合金(如，CoNbZr和CoTaZr)。磁芯還可以是層壓制件結構，其包括軟磁性合金和薄電介質層的交替層，如，氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)或二氧化硅(SiO2)。在一個示例磁通門磁強計中，磁芯120是層壓制件結構，其包括透磁合金和AlN的交替層，透磁合金層具有約225nm至425nm范圍的厚度，該AlN層具有約6nm至12nm范圍的厚度。磁通門磁強計可以具有3至10層之間的透磁合金和電介質。在一個示例磁通門磁強計中，磁芯120具有8層，其厚度約1.5um。磁芯120層壓制件中的頂層可以是軟磁性合金或可以是薄的電介質(AlN)層。具有厚度約90nm至300nm的第二封裝層122設置在磁芯120上方并覆蓋磁芯120的頂部和側面。第二封裝層122還延伸超過磁芯120至少約1.5微米。第一封裝層118和第二封裝層122延伸超過磁芯120相同距離。設置在磁芯120下方的第一封裝層118加上設置在磁芯120頂部和側面上方的第二封裝層122完全封裝磁芯120。在一個示例磁通門磁強計中，第一封裝層118和第二封裝層122延伸超過磁芯120約2微米。第二ILD層124設置在電介質層110的上方和第一封裝層118、磁芯120以及第二封裝層122上方。第二ILD層124的厚度取決于磁芯120的厚度。在一個示例磁通門磁強計中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種集成電路，包括：具有磁芯的磁通門，其中所述磁芯在所有側面上被封裝劑層封裝，其中所述封裝劑包括在所述磁芯下方的第一層非磁性金屬或非磁性合金和在所述磁芯頂部和側面上方的第二層所述非磁性金屬或所述非磁性合金。

【技術特征摘要】
2014.12.02 US 14/557,6111.一種集成電路，包括：
具有磁芯的磁通門，其中所述磁芯在所有側面上被封裝劑層封裝，
其中所述封裝劑包括在所述磁芯下方的第一層非磁性金屬或非磁性合金
和在所述磁芯頂部和側面上方的第二層所述非磁性金屬或所述非磁性合
金。
2.根據權利要求1所述的集成電路，其中所述非磁性金屬選自包括
下列項的組中：Ti、Ta、Ru和Pt，并且其中所述非磁性合金選自包括下
列項的組中：TiN、TaN和AlN。
3.根據權利要求1所述的集成電路，其中所述磁芯包括選自包含下
列項的組中的磁芯材料：透磁合金、NiFeMo、CoNbZr和CoTaZr。
4.根據權利要求3所述的集成電路，其中所述磁芯是磁芯材料和電
介質的交替層的多層層疊件，所述電介質選自包括下列項的組中：氧化
鋁、二氧化硅和氮化鋁。
5.根據權利要求4所述的集成電路，其中所述多層層疊件包括3至
10層的透磁合金和3至10層的AlN，所述3至10層的透磁合金具有225
nm至425nm范圍的厚度，所述3至10層的AlN具有6nm至12nm范
圍的厚度。
6.根據權利要求5所述的集成電路，其中，氮化鋁是所述多層層疊
件的頂層。
7.根據權利要求1所述的集成電路，其中所述封裝劑的第一層設置
在所述磁芯下方，所述封裝劑的第一層在所有側面上延伸越過所述磁芯
至少1.5微米，并且所述封裝劑的第二層設置在所述磁芯的頂部和側面上
方，所述封裝劑的第二層在所有側面上延伸越過所述磁芯至少1.5微米。
8.根據權利要求7所述的集成電路，其中所述第一層具有30nm至
50nm范圍的厚度，并且其中所述第二層具有90nm至300nm范圍的厚
度。
9.一種形成集成電路的方法，包括以下步驟：
在所述集成電路晶片上形成刻蝕停止層；
在所述第一刻蝕停止層上形成第一非磁性金屬或非磁性合金的第一
封裝層；
在所述第一封裝層上形成磁芯材料層；
在所述磁芯材料上形成磁芯圖案；
移除被所述磁芯圖案暴露的所述磁芯材料以形成磁芯；
移除所述磁芯圖案；
在所述第一封裝層上以及所述磁芯的頂部和側面上形成非磁性金屬
或非磁性合金的第二封裝層；
在所述第二封裝層上形成封裝刻蝕圖案，其中所述封裝刻蝕圖案覆
蓋所述磁芯并在所有側面上延伸越過所述磁芯至少1.5um，以及暴露所
述封裝刻蝕圖案外部的所述第二封裝層；
利用刻蝕移除暴露在所述封裝刻蝕圖案外部的所述第二封裝層；以
及
利用所述刻蝕移除所述第一封裝層，并且其中所述刻蝕在所述刻蝕
停止層上停止。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述第一封裝層和所述第二封
裝層選自包括下列項的組中：Ti、Ta、Ru、Pt、TiN、TaN和AlN。
11.根據權利要求9所述的方法，其中所述磁芯材料選自包括下列項
的組中：透磁合金、NiFeMo、CoNbZr和C...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·M·伊薩，D·W·李，
申請(專利權)人：德克薩斯儀器股份有限公司，
類型：發明
國別省市：美國;US