[发明专利]插入在电感器周围的图形填充物结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种插入在电感器周围的图形填充物结构。

背景技术

目前，集成电路器件包括多层金属层，每层金属层中的金属，根据器件的不同应用，按照不同的密度分布在绝缘材料二氧化硅层中，金属材料一般为铜。由于二氧化硅比金属铜的硬度大，而且对填入二氧化硅层中的金属铜进行化学机械研磨(CMP)时，需要施加一定的压力，在压力的作用下，使得金属铜层分布比较稀疏的区域，较之金属铜层分布比较密的区域，有较薄的厚度。在二氧化硅材料层中有不同密度分布的金属铜，经化学机械研磨之后的效果示意图如图1所示。图1中，阴影部分的金属铜埋在二氧化硅层中，左侧为铜分布稀疏的区域，右侧为铜分布密集的区域，在压力作用下，由于右侧铜分布密集，较多的铜导致右侧被挤压地比较严重。为了避免这种现象的发生，一般会在金属分布比较稀疏的区域加入悬空的图形填充物结构(floating dummy metal)，以使该区域的金属达到一定密度。这里悬空的图形填充物结构，悬空指的是图形填充物结构不接电位，也就是说不与原来的功能电路相连。图2为现有技术中在金属分布稀疏的区域加入floatingdummy metal的结构示意图。图2中floating dummy metal为一个个正方形的金属块201，填充在信号线202的稀疏空隙中。

在集成电路中，电感器(inductor)的主体金属线圈位于顶层金属层，为了避免电感器位置上金属分布密集，而被挤压严重的后果，现有技术中一般在电感器金属线圈的周围自动插入图形填充物结构，图形填充物结构的材料一般与电感器金属线圈材料相同。这里自动插入的图形填充物结构，在设计时自动产生，尺寸一定，为一个个长方形的金属块，例如宽为4.5微米um，长为3.5um，每个长方形之间的间隔为2um。图3为在电感器周围自动插入图形填充物结构的示意图。电感器301的周围，即内侧区域和外侧区域，均匀分布着图形填充物结构，图形填充物结构由长方形金属块302构成。随着图形填充物结构的加入，引入了涡流效应(eddy current effect)，即在图形填充物结构中产生电流，增大了电感器的能量损耗，从而降低了电感器的品质因数(quality factor，Q)。那么如何在加入图形填充物结构的基础上，有效升高电感器的quality factor成了目前研究的一个关注点。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：在加入图形填充物结构的基础上，有效升高电感器的quality factor。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明公开了一种插入在电感器周围的图形填充物结构，所述图形填充物结构为多个与电感器金属线圈等高的正方形金属块，插入在电感器金属线圈的内侧区域和外侧区域，所述电感器金属线圈位于顶层金属层；

所述正方形金属块的边长等于第一最小设计规则，所述第一最小设计规则为工艺允许的最小尺寸；

所述图形填充物结构的密度不小于第二最小设计规则，所述第二最小设计规则为图形填充物结构密度的最小值；

所述正方形金属块之间的间隔，在第三最小设计规则至间隔最大值的区间内任意取值，所述间隔最大值为：当图形填充物结构的密度等于第二最小设计规则时，正方形金属块之间所具有的间隔；所述第三最小设计规则为工艺允许的金属间的最小间隔。

所述图形填充物结构密度为(密度检查窗口内电感器金属线圈的面积+密度检查窗口内图形填充物结构的面积)/密度检查窗口的面积×100％，所述“()”表示括号，所述“+”表示加号，所述“/”表示除号，所述“×”表示乘号。

所述密度检查窗口的面积为预定值。

所述正方形金属块的边长等于第一最小设计规则，图形填充物结构的密度等于第二最小设计规则。

次顶层金属层与电感器相对应的区域上，进一步包括插入的图形填充物结构，

所述次顶层金属层中插入图形填充物结构的面积等于顶层金属层中电感器金属线圈的面积减去次顶层金属层电感器桥部分的面积加上电感器金属线圈周围图形填充物结构的面积；

所述次顶层金属层中图形填充物结构的金属块边长等于该层的第一最小设计规则；

所述次顶层金属层中图形填充物结构的密度不小于该层第二最小设计规则；

所述次顶层金属层中正方形金属块之间的间隔，在该层第三最小设计规则至该层间隔最大值的区间内任意取值，所述该层间隔最大值为：当图形填充物结构的密度等于该层第二最小设计规则时，正方形金属块之间所具有的间隔。

其他的每层金属层与电感器相对应的区域上，进一步包括插入的图形填充物结构，