一種垂直型平面螺旋電感及其制備方法、電子裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種垂直型平面螺旋電感及其制備方法、電子裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于高容量的半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置需求的日益增加，這些半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的集成密度受到人們的關(guān)注，為了增加半導(dǎo)體存儲(chǔ)裝置的集成密度，現(xiàn)有技術(shù)中采用了許多不同的方法，例如通過(guò)減小晶片尺寸和/或改變內(nèi)結(jié)構(gòu)單元而在單一晶片上形成多個(gè)存儲(chǔ)單元，對(duì)于通過(guò)改變單元結(jié)構(gòu)增加集成密度的方法來(lái)說(shuō)，已經(jīng)進(jìn)行嘗試溝通過(guò)改變有源區(qū)的平面布置或改變單元布局來(lái)減小單元面積。
[0003]在電子消費(fèi)領(lǐng)域，多功能設(shè)備越來(lái)越受到消費(fèi)者的喜愛，相比于功能簡(jiǎn)單的設(shè)備，多功能設(shè)備制作過(guò)程將更加復(fù)雜，比如需要在電路版上集成多個(gè)不同功能的芯片，因而出現(xiàn)了 3D 集成電路(integrated circuit, IC)技術(shù)。
[0004]其中，微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)在體積、功耗、重量以及價(jià)格方面具有十分明顯的優(yōu)勢(shì)，至今已經(jīng)開發(fā)出多種不同的傳感器，例如壓力傳感器、加速度傳感器、慣性傳感器以及其他的傳感器。
[0005]通常,在集成無(wú)源器件(integrated passive device, IPD)以及微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)中會(huì)使用平面螺旋電感，目前成熟的平面螺旋電感在芯片中占據(jù)了極大地面積，并且由于電感器件本身的特性，使得電感不能夠像CMOS技術(shù)一樣隨著技術(shù)發(fā)展而特征尺寸減小。
[0006]如圖1a-1b所示，目前常見的平面螺旋電感工藝中，第一種電感結(jié)構(gòu)如圖1a所示，通常由I層或多層金屬層疊加組成，通常具有較大的R而導(dǎo)致占據(jù)較大的面積；第二種電感結(jié)構(gòu)如圖1b所示，通常由2層金屬層和一層通孔(VIA)構(gòu)成，由于金屬層線寬及圈數(shù)影響，也具有較大的面積。
[0007]此外，由于平面螺旋電感的電感性能會(huì)受到有源區(qū)/多晶硅/金屬層(AA/Poly/Metal)的影響，因此一般要求在電感下方禁止有源區(qū)/多晶娃/金屬層(AA/Poly/Metal)形成的器件及虛擬圖案(du_y pattern)存在,這樣對(duì)工藝制程也帶來(lái)較大的影響。
[0008]因此，現(xiàn)有技術(shù)中平面螺旋電感的尺寸以及設(shè)置方法都受到極大的限制，制約了所述平面螺旋電感的應(yīng)用，需要對(duì)平面螺旋電感的結(jié)構(gòu)以及制備方法作進(jìn)一步的改進(jìn)，以便消除上述弊端。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在
【發(fā)明內(nèi)容】
部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0010]本發(fā)明為了克服目前存在問(wèn)題，提供了一種垂直型平面螺旋電感，包括:
[0011]晶圓，其包括一個(gè)正面和一個(gè)背面；
[0012]穿透所述晶圓的若干硅通孔，所述硅通孔位于同一垂直面并彼此間隔設(shè)置；
[0013]金屬互聯(lián)結(jié)構(gòu)，位于所述晶圓的正面，至少包括若干頂部金屬層；
[0014]重分布層，位于所述晶圓的背面，至少包括若干底部金屬層；
[0015]其中所述硅通孔、所述頂部金屬層和所述底部金屬層相互連接形成平面螺旋結(jié)構(gòu)。
[0016]作為優(yōu)選，所述金屬互聯(lián)結(jié)構(gòu)還進(jìn)一步包括位于所述頂部金屬層之間的若干頂部通孔。
[0017]作為優(yōu)選，所述重分布層還進(jìn)一步包括位于所述底部金屬層之間的若干底部通孔。
[0018]作為優(yōu)選，所述平面螺旋電感還進(jìn)一步包括位于所述晶圓正面的第一連接端和第二連接端，分別位于所述平面螺旋結(jié)構(gòu)的兩端。
[0019]作為優(yōu)選，所述硅通孔包括第一硅通孔、第二硅通孔、第三硅通孔和第四硅通孔；
[0020]其中，所述第二硅通孔通過(guò)第一底部金屬層與所述第三硅通孔相連接；
[0021 ] 所述第一硅通孔通過(guò)第二頂部金屬層與所述第三硅通孔相連接；
[0022]所述第一硅通孔通過(guò)第二底部金屬層與所述第四硅通孔相連接。
[0023]作為優(yōu)選，所述第一硅通孔和所述第三硅通孔均通過(guò)位于上方的第一頂部金屬層和第一頂部通孔與所述第二頂部金屬層相連接；
[0024]所述第一硅通孔和所述第四硅通孔均通過(guò)位于下方的第一底部金屬層和第一底部通孔與所述第二底部金屬層相連接。
[0025]作為優(yōu)選，所述平面螺旋電感還進(jìn)一步包括頂部層間介電層，所述金屬互聯(lián)結(jié)構(gòu)位于所述頂部層間介電層中；
[0026]所述重分布層包括底部層間介電層，所述底部金屬層位于所述底部層間介電層中。
[0027]作為優(yōu)選，所述晶圓為硅或玻璃。
[0028]本發(fā)明還提供了一種垂直型平面螺旋電感的制備方法，包括:提供晶圓，所述晶圓包括一個(gè)正面和一個(gè)背面，所述晶圓中還形成有若干位于同一垂直面并彼此間隔設(shè)置的硅通孔；
[0029]在所述晶圓正面上方形成金屬互聯(lián)結(jié)構(gòu)，其中所述金屬互聯(lián)結(jié)構(gòu)至少包括若干頂部金屬層，以連接部分所述硅通孔的頂部；
[0030]在所述晶圓背面下方形成重分布層，所述重分布層至少包括若干底部金屬層，以連接部分所述硅通孔底部，形成平面螺旋結(jié)構(gòu)。
[0031]作為優(yōu)選，在形成所述金屬互聯(lián)結(jié)構(gòu)之后，所述方法還進(jìn)一步包括在所述金屬互聯(lián)結(jié)構(gòu)的上方形成保護(hù)層的步驟；
[0032]在形成所述重分布層之后，所述方法還進(jìn)一步包括在去除所述保護(hù)層的步驟。
[0033]作為優(yōu)選，所述方法還進(jìn)一步包括在所述頂部金屬層之間形成若干頂部通孔的步驟；
[0034]所述方法還進(jìn)一步包括在所述底部金屬層之間形成若干底部通孔的步驟。
[0035]作為優(yōu)選，所述硅通孔包括第一硅通孔、第二硅通孔、第三硅通孔和第四硅通孔，形成所述金屬互聯(lián)結(jié)構(gòu)的方法包括:
[0036]在所述硅通孔上方形成若干間隔設(shè)置的第一頂部金屬層以及位于所述第一頂部金屬層上的第一頂部通孔；
[0037]在所述第一硅通孔和所述第三硅通孔上方的所述第一頂部通孔上形成第二頂部金屬層，以連接所述第一硅通孔和所述第三硅通孔。
[0038]作為優(yōu)選，所述方法還進(jìn)一步包括:
[0039]在所述第二硅通孔上方的所述第一頂部通孔上形成第二頂部金屬層，以形成所述螺旋電感的第一連接端；
[0040]在所述第四硅通孔上方的所述第一頂部通孔上形成第二頂部金屬層，以形成所述螺旋電感的第二連接端。
[0041]作為優(yōu)選，所述硅通孔包括第一硅通孔、第二硅通孔、第三硅通孔和第四硅通孔，形成所述重分布層的方法包括:
[0042]去除部分所述晶圓背面，以露出硅通孔的底部；
[0043]在所述硅通孔的底部上形成若干間隔設(shè)置的第一底部金屬層，以連接所述第二硅通孔和所述第三硅通孔；
[0044]在所述第一硅通孔和所述第四硅通孔的所述第一底部金屬層上形成第一底部通孔；
[0045]在所述第一底部通孔上形成第二底部金屬層，以連接所述第一硅通孔和所述第四石圭通孔。
[0046]本發(fā)明還提供了一種電子裝置，包括上述平面螺旋電感。
[0047]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提出了一種新穎的垂直型平面電感制造工藝，由娃通孔(TSV)和晶圓正反的金屬層(metal)互連形成。
[0048]本發(fā)明所述垂直型平面電感的優(yōu)點(diǎn)在于:所述電感所占芯片的面積僅僅取決于電感繞線金屬層(metal)的寬度及線圈的直徑，因此相比傳統(tǒng)的平面電感，所占芯片面積極小。
【附圖說(shuō)明】
[0049]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來(lái)解釋本發(fā)明的裝置及原理。在附圖中，
[0050]圖1a-1b為現(xiàn)有技術(shù)中平面螺旋電感的SEM示意圖；
[0051]圖2a_2e為本發(fā)明的一【具體實(shí)施方式】垂直型平面螺旋電感的制備過(guò)程剖面示意圖；
[0052]圖3為本發(fā)明的一【具體實(shí)施方式】垂直型平面螺旋電感的制備工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0053]在