專利名稱：立體螺旋電感及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立體螺旋無源器件制造領(lǐng)域，特別涉及一種立體螺旋電感及其形成方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體器件的尺寸在不斷的縮小，但是將高性能的電容和電感等無源器件與M0s晶體管等有源半導(dǎo)體器件集成到芯片中上始終是一大難題。理想的，是利用常規(guī)的半導(dǎo)體制造工藝和制程將所述電容和電感與其他有源半導(dǎo)體器件集成在同一塊襯底上，但是，與其他有源半導(dǎo)體器件如MOS晶體管的較小的線寬、特征尺寸相t匕，電感和電容的體積比較大且不容易與其他有源半導(dǎo)體器件同時(shí)集成在襯底上。
現(xiàn)有技術(shù)在半導(dǎo)體襯底上形成的電感為平面螺旋形狀，請(qǐng)參考圖1，為現(xiàn)有的電感的俯視視角的結(jié)構(gòu)示意圖，所述電感的螺旋平面與襯底表面是平行的。但是單層平面螺旋的電感的Q值往往不高，且平面螺旋的電感所占據(jù)的面積較大，為了提高電感的Q值，專利號(hào)為US6429504B1的美國(guó)專利文獻(xiàn)公開了一種多層螺旋電感相串聯(lián)形成的具有高Q值的電感，在半導(dǎo)體襯底上的多層層間介質(zhì)層內(nèi)形成平面螺旋電感，并將各層的平面螺旋電感串聯(lián)。但這樣會(huì)增加工藝，且對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體襯底上的層間介質(zhì)層內(nèi)就無法形成器件，所形成的電感占據(jù)的半導(dǎo)體襯底的面積仍很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種占據(jù)面積小、Q值大的立體螺旋電感及其形成方法。為解決上述問題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種立體螺旋電感，包括襯底，所述襯底包括第一表面和第二表面，貫穿所述襯底的若干互連通孔，所述互連通孔的俯視圖形呈兩條平行線排列，位于所述襯底的第一表面的若干第一金屬互連線，每一條第一金屬互連線分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔電學(xué)連接，位于所述襯底的第二表面的第二金屬互連線，每一條第二金屬互連線分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔電學(xué)連接，且每一個(gè)互連通孔的頂部表面與一條第一金屬互連線相連接，每一個(gè)互連通孔的底部表面與一條第二金屬互連線相連接，所述第一金屬互連線和第二金屬互連線不平行，使得所述第一金屬互連線、第二金屬互連線和互連通孔構(gòu)成立體螺旋電感?？蛇x的，所述襯底的阻值范圍大于1000 Ω. cm?？蛇x的，所述襯底為硅襯底或玻璃襯底?？蛇x的，位于同一條平行線的相鄰互連通孔之間的間距相同，不同平行線的所述間距相同。可選的，所述位于同一平行線的互連通孔之間的間距為I微米飛微米。可選的，所述若干第一金屬互連線平行，所述若干第二金屬互連線平行。可選的，所述互連通孔的材料為銅或鎢。可選的，所述第一金屬互連線、第二金屬互連線的材料為銅、鋁或鋁銅。
本發(fā)明技術(shù)方案還提供了一種立體螺旋電感的形成方法，包括提供襯底，所述襯底包括第一表面，對(duì)所述襯底的第一表面進(jìn)行刻蝕，形成通孔，所述通孔的俯視圖形呈兩條平行線排列；在所述通孔內(nèi)填充滿金屬，形成互連通孔；在所述襯底第一表面形成第一金屬互連線，每一條第一金屬互連線分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔電學(xué)連接，且一個(gè)互連通孔靠近襯底第一表面的頂部表面與一條第一金屬互連線相連接；在所述襯底的第一表面形成粘合層，利用所述粘合層將所述襯底與承載基板相粘合；對(duì)所述襯底第一表面相對(duì)的另一表面進(jìn)行背磨減薄，直到暴露出所述互連通孔的底部表面，形成第二表面；在所述襯底的第二表面形成第二金屬互連線，每一條第二金屬互連線分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔電學(xué)連接，且一個(gè)互連通孔靠近襯底第二表面的底部表面與一條第二金屬互連線相連接，且第一金屬互連線和第二金屬互連線不平行，使得所述第一金屬互連線、第二金屬互連線和互連通孔構(gòu)成單方向繞行的立體螺旋電感；除去位于所述襯底第一表面的粘合層和承載基板?？蛇x的，所述襯底的阻值范圍大于1000 Ω. cm?？蛇x的，所述襯底為硅襯底或玻璃襯底。 可選的，當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)，形成通孔的刻蝕工藝為深反應(yīng)離子刻蝕工藝?？蛇x的，當(dāng)所述襯底為玻璃襯底時(shí)，形成通孔的刻蝕工藝為激光刻蝕工藝或深反應(yīng)離子刻蝕工藝?？蛇x的，當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)，在所述通孔側(cè)壁形成絕緣層，在所述第一金屬互連線、第二金屬互連線與襯底之間形成絕緣層，使得所述第一金屬互連線、第二金屬互連線與硅襯底電學(xué)隔離。可選的，所述通孔內(nèi)填充的金屬為銅或鎢?？蛇x的，所述第一金屬互連線、第二金屬互連線的材料為銅、鋁或鋁銅?？蛇x的，當(dāng)所述第一金屬互連線、第二金屬互連線、互連通孔的材料為銅時(shí)，形成所述第一金屬互連線、第二金屬互連線、互連通孔的工藝為大馬士革工藝。可選的，所述粘合層的材料為非永久性膠，在后續(xù)工藝中通過加熱、化學(xué)溶劑浸泡等方式去除。。可選的，所述承載基板為單晶硅基板、玻璃基板或塑料基板?？蛇x的，還包括，在所述襯底的第一表面、第一金屬互連線表面形成第一保護(hù)層，在所述襯底的第二表面、第二金屬互連線表面形成第二保護(hù)層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)所述立體螺旋電感包括襯底，所述襯底包括第一表面和第二表面，貫穿所述襯底的若干互連通孔，位于所述襯底的第一表面的若干第一金屬互連線，位于所述襯底的第二表面的第二金屬互連線，所述第一金屬互連線、第二金屬互連線和互連通孔構(gòu)成立體螺旋電感。本發(fā)明實(shí)施例利用硅通孔和襯底兩個(gè)表面的第一金屬互連線、第二金屬互連線形成立體螺旋電感，電感的中間面積大，且所述立體螺旋電感所占據(jù)襯底的面積僅為第一金屬互連線、第二金屬互連線占據(jù)的面積，而第一金屬互連線之間的間距、第二金屬互連線之間的間距可以很小，可以大幅降低電感所占據(jù)的襯底面積，且所述立體螺旋電感位于所述襯底內(nèi)，并不妨礙在襯底表面形成其它器件，提高了空間利用率，且與現(xiàn)有工藝兼容。進(jìn)一步的，所述襯底為高阻襯底，例如高阻的硅襯底或玻璃襯底，所述襯底的阻值范圍大于1000Ω. cm，可以降低立體螺旋電感在襯底的感應(yīng)電流的電流量，從而降低所述感應(yīng)電流產(chǎn)生的能量損耗，有利于提高所述立體螺旋電感的Q值。


圖I是現(xiàn)有技術(shù)的平面電感的俯視視角的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例的立體螺旋電感的形成方法的流程示意圖；圖3至圖12是本發(fā)明實(shí)施例的立體螺旋電感的形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式由于電感的電感量與電感線圈的匝數(shù)有關(guān)，匝數(shù)越多電感量越大；電感的電感量還與線圈中間的面積有關(guān)，線圈中間的面積越大電感量越大。而現(xiàn)有技術(shù)中在半導(dǎo)體襯底上形成的電感多為平面電感，為平面螺旋形狀，為了提高電感的電感量，電感所需的線圈匝 數(shù)很多，即使是多層的平面螺旋電感相堆疊，可以增大電感的Q值，電感所占據(jù)的面積仍很大，且由于平面螺旋線圈中各個(gè)線圈的中間面積不同，位于電感內(nèi)部的線圈的中間面積很小，不利于提高電感的電感量。為此，發(fā)明人經(jīng)過研究，提出了一種立體螺旋電感及其形成方法，所述立體螺旋電感包括襯底，所述襯底包括第一表面和第二表面，貫穿所述襯底的若干互連通孔，位于所述襯底的第一表面的若干第一金屬互連線，位于所述襯底的第二表面的第二金屬互連線，所述第一金屬互連線、第二金屬互連線和互連通孔構(gòu)成立體螺旋電感。本發(fā)明實(shí)施例利用硅通孔和襯底兩個(gè)表面的第一金屬互連線、第二金屬互連線形成立體螺旋電感，所述立體螺旋電感所占據(jù)的面積僅為第一金屬互連線、第二金屬互連線占據(jù)的面積，而第一金屬互連線之間的間距、第二金屬互連線之間的間距可以很小，可以大幅降低電感所占據(jù)的襯底面積，且所述立體螺旋電感位于所述襯底內(nèi)，并不妨礙在襯底表面形成其它器件，提高了空間利用率，與現(xiàn)有工藝兼容。且由于本發(fā)明實(shí)施例的襯底的厚度至少有幾十微米，而現(xiàn)有技術(shù)的電感多形成于層間介質(zhì)層內(nèi)，層間介質(zhì)層的厚度最大也不會(huì)超過十微米，電感的中間面積大，利用本發(fā)明實(shí)施例的電感的電感量會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有技術(shù)形成的電感的電感量。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。本發(fā)明實(shí)施例首先提供了一種立體螺旋電感的形成方法，請(qǐng)參考圖2，為本發(fā)明實(shí)施例的立體螺旋電感的形成方法的流程示意圖，具體包括步驟S101，提供襯底，所述襯底包括第一表面，對(duì)所述襯底的第一表面進(jìn)行刻蝕，形成通孔，所述通孔的俯視圖形呈兩條平行線排列；步驟S102，在所述通孔內(nèi)填充滿金屬，形成互連通孔；步驟S103，在所述襯底第一表面形成第一金屬互連線，每一條第一金屬互連線分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔電學(xué)連接，且一個(gè)互連通孔靠近襯底第一表面的頂部表面與一條第一金屬互連線相連接；
步驟S104，在所述襯底的第一表面形成粘合層，利用所述粘合層將所述襯底與承載基板相粘合；步驟S105，對(duì)所述襯底第一表面相對(duì)的另一表面進(jìn)行背磨減薄，直到暴露出所述互連通孔的底部表面，形成第二表面；步驟S106，在所述襯底的第二表面形成第二金屬互連線，每一條第二金屬互連線分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔電學(xué)連接，且一個(gè)互連通孔靠近襯底第二表面的底部表面與一條第二金屬互連線相連接，且第一金屬互連線和第二金屬互連線不平行，使得所述第一金屬互連線、第二金屬互連線和互連通孔構(gòu)成單方向繞行的立體螺旋電感；步驟S107，除去位于所述襯底第一表面的粘合層和承載基板。具體的，請(qǐng)參考圖3和圖4，圖4為圖3所示結(jié)構(gòu)的俯視視角的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為圖4所示結(jié)構(gòu)沿AA'方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。提供襯底100，所述襯底100包括第一表面 101，對(duì)所述襯底100的第一表面101進(jìn)行刻蝕，形成若干通孔110，所述通孔110的俯視圖形呈兩條平行線排列。所述襯底100為高阻襯底，所述襯底100的阻值范圍大于1000 Ω. cm。由于后續(xù)在襯底100內(nèi)形成立體螺旋電感，立體螺旋電感的感應(yīng)磁場(chǎng)會(huì)在襯底中產(chǎn)生感應(yīng)電流，當(dāng)所述襯底的電阻較低時(shí)，所述感應(yīng)電流產(chǎn)生的能量損耗會(huì)大幅降低所述立體螺旋電感的Q值。因此，本發(fā)明實(shí)施例的襯底100為高阻襯底，可以降低所述感應(yīng)電流的電流量，從而降低所述感應(yīng)電流產(chǎn)生的能量損耗，有利于提高所述立體螺旋電感的Q值。在本發(fā)明實(shí)施例中，所述襯底100為玻璃襯底。將所述電感等無源器件集成在玻璃襯底上，后續(xù)再將所述玻璃襯底與其他形成有MOS晶體管等有源器件的硅襯底封裝在一起，可以降低所述電感等無源器件產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對(duì)MOS晶體管的影響，且由于電感等無源器件體積較大，不需要占據(jù)硅襯底的大量面積，使得芯片的面積較小。在其他實(shí)施例中，所述襯底100為單晶硅襯底，所述單晶硅襯底的阻值范圍大于1000 Ω · cm,例如1500 Ω · cm或3000 Ω · cm。在本實(shí)施例中，所述襯底100為單層結(jié)構(gòu)，在其他實(shí)施例中，所述襯底還可以為包括硅層、鍺層、氧化硅層、氮化硅層等的多層堆疊結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，由于所述襯底100為玻璃襯底，形成通孔110的工藝為激光刻蝕工藝或深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)工藝。所述通孔未貫穿所述襯底，可降低刻蝕通孔的時(shí)間和成本，且有利于工藝控制。在其他實(shí)施例中，所述襯底為單晶硅襯底時(shí)，形成通孔的工藝為深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)工藝。請(qǐng)參考圖4，所述若干通孔110的俯視圖形呈兩條平行線排列，使得后續(xù)在不同平行線之間的互連通孔連接有第一金屬互連線和第二金屬互連線，利用所述互連通孔、第一金屬互連線和第二金屬互連線形成呈直線的立體螺旋電感，且所述立體螺旋電感的中間面積相同，有利于提高所述立體螺旋電感的電感值。在本實(shí)施例中，位于同一條平行線的相鄰?fù)?10之間的間距相同，不同平行線的所述間距也相同。在其中一實(shí)施例中，所述位于同一平行線的相鄰?fù)?10之間的間距范圍為I微米飛微米。在其他實(shí)施例中，所述間距也可以不同。通過控制所述通孔110的刻蝕深度和兩條平行線之間的間距，可以控制最終形成的立體螺旋電感的中間區(qū)域的長(zhǎng)度和寬度，從而可以控制立體螺旋電感的中間面積，控制最終形成的立體螺旋電感的電感量。所述通孔Iio的深度大于等于20微米，在本發(fā)明實(shí)施例中，所述通孔110的深度大于100微米，有利于形成較大電感量的立體螺旋電感。請(qǐng)參考圖5,在所述通孔110 (請(qǐng)參考圖3)內(nèi)填充滿金屬，形成互連通孔115。在本實(shí)施例中，所述襯底100為玻璃襯底，所述玻璃襯底絕緣，使得所述通孔110的側(cè)壁不需要形成絕緣層，直接在所述通孔110內(nèi)填充滿金屬。所述金屬為銅或鎢。在本實(shí)施例中，所述金屬為銅，利用銅填充滿所述通孔的具體工藝包括在所述通孔100側(cè)壁、底部和襯底100的第一表面101形成銅籽晶層(未圖示)，利用電鍍工藝在所述銅籽晶層表面形成銅金屬層(未圖示)，所述銅金屬層填充滿所述通孔110 ;對(duì)所述襯底100的第一表面101上的銅籽晶層和銅金屬層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，直到暴露出所述襯底100的第一表面101，在原來的通孔110內(nèi)形成互連通孔115。在其他實(shí)施例中，還可以先在所述通孔的側(cè)壁和底部形成擴(kuò)散阻擋層，所述擴(kuò)散阻擋層的材料為鈦、鉭、氮化鈦、氮化鉭、鈦鎢其中的一種或幾種，再在所述通孔內(nèi)填充滿金屬，避免金屬與玻璃襯底互相擴(kuò)散，影響互連通孔的電學(xué)性能。 在其他實(shí)施例中，當(dāng)所述襯底為硅襯底，形成所述互連通孔的具體工藝包括在所述通孔側(cè)壁、底部和襯底的第一表面形成絕緣層，所述絕緣層的材料為氧化硅，在所述絕緣層表面形成擴(kuò)散阻擋層，在所述擴(kuò)散阻擋層表面形成銅籽晶層，利用電鍍工藝在所述銅籽晶層表面形成銅金屬層，所述銅金屬層填充滿所述通孔，對(duì)所述襯底的第一表面上的銅籽晶層和銅金屬層進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨，直到暴露出所述襯底的第一表面，在原來的通孔內(nèi)形成互連通孔。請(qǐng)參考圖6和圖7，圖7為圖6所示結(jié)構(gòu)的俯視視角的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6為圖7所示結(jié)構(gòu)沿AA'方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。在所述襯底第一表面101形成第一金屬互連線120。所述第一金屬互連線120的材料為銅、鋁或鋁銅。在本實(shí)施例中，所述第一金屬互連線120的材料為鋁銅，具體形成工藝包括利用濺射工藝在所述襯底100的第一表面101形成鋁銅層(未圖示)，在所述鋁銅層表面形成圖形化的光刻膠層，以所述圖形化的光刻膠層為掩膜，對(duì)所述鋁銅層進(jìn)行刻蝕，形成若干條狀的第一金屬互連線120。每一條第一金屬互連線120分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔115電學(xué)連接，一個(gè)互連通孔115靠近襯底第一表面101的頂部表面與一條第一金屬互連線120相連接。在本實(shí)施例中，由于位于同一平行線的相鄰?fù)字g的間距相同，使得所述第一金屬互連線120彼此平行。在其他實(shí)施例中，當(dāng)所述第一金屬互連線的材料為銅，形成第一金屬互連線的工藝為大馬士革工藝。在其他實(shí)施例中，所述第一金屬互連線和互連通孔還可以采用同一大馬士革工藝形成。在其他實(shí)施例中，在形成所述第一金屬互連線和襯底之間還形成有擴(kuò)散阻擋層，可以防止所述第一金屬互連線的金屬和襯底材料互相擴(kuò)散。在其他實(shí)施例中，當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)，形成所述第一金屬互連線的工藝包括在所述襯底第一表面形成絕緣層，在所述絕緣層表面形成擴(kuò)散阻擋層，對(duì)所述絕緣層和擴(kuò)散阻擋層進(jìn)行刻蝕，暴露出所述互連通孔的頂部表面；在所述擴(kuò)散阻擋層表面和互連通孔的頂部表面形成金屬層，并對(duì)所述擴(kuò)散阻擋層表面的部分金屬層進(jìn)行刻蝕，形成第一金屬互連線。
在其他實(shí)施例中，在形成所述第一金屬互連線后，在所述第一金屬互連線和襯底的第一表面形成第一保護(hù)層，以保護(hù)所述第一金屬互連線免受后續(xù)工藝的干擾。所述第一保護(hù)層的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等。形成所述第一保護(hù)層后，還可以在所述第一保護(hù)層表面形成若干層層間介質(zhì)層和位于層間介質(zhì)層內(nèi)的其他器件和金屬互連層。利用本發(fā)明實(shí)施例的形成工藝形成立體螺旋電感后，后續(xù)還可以在襯底的第一表面上形成其他器件和金屬互連層，并不妨礙在襯底表面形成其它器件，提高了空間利用率，且與現(xiàn)有工藝兼容。后續(xù)的承載基板通過粘合層與所述層間介質(zhì)層或第一保護(hù)層相連接，從而與襯底相粘結(jié)。請(qǐng)參考圖8，在所述襯底100的第一表面101形成粘合層130，利用所述粘合層130將所述襯底100與承載基板135相粘合。所述粘合層130的材料為非永久性膠，在后續(xù)工藝中，可以通過加熱、化學(xué)溶劑浸·泡等方式去除。所述承載基板135為玻璃基板、單晶硅基板或塑料基板，由于所述承載基板135與襯底100相粘合，可以提高所述襯底100的機(jī)械特性，使得進(jìn)行背磨減薄時(shí)所述襯底100不會(huì)發(fā)生開裂或斷裂。請(qǐng)參考圖9，對(duì)所述襯底100第一表面101相對(duì)的另一表面進(jìn)行背磨減薄，直到暴露出所述互連通孔115的底部表面，形成第二表面102。所述背磨工藝包括磨削、研磨、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)、干式拋光(dry polishing)、電化學(xué)腐蝕(electrochemical etching)、濕法腐蝕(wet etching)、等離子輔助化學(xué)腐蝕(PACE)、常壓等離子腐蝕(atmospheric downstream plasma etching,ADPE)其中一種或多種的組合。請(qǐng)參考圖10和圖11，圖11為圖10所示結(jié)構(gòu)的仰視視角的結(jié)構(gòu)示意圖，圖10為圖11所示結(jié)構(gòu)沿AA^方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，在所述襯底100的第二表面102形成第二金屬互連線140。所述第二金屬互連線140的材料為銅、鋁或鋁銅。在本實(shí)施例中，所述第二金屬互連線140的材料為鋁銅，具體形成工藝包括利用濺射工藝在所述襯底100的第二表面102形成鋁銅層(未圖示)，在所述鋁銅層表面形成圖形化的光刻膠層，以所述圖形化的光刻膠層為掩膜，對(duì)所述鋁銅層進(jìn)行刻蝕，形成若干條狀的第二金屬互連線140。每一條第二金屬互連線140分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔115電學(xué)連接，一個(gè)互連通孔115靠近襯底第二表面102的底部表面與一條第二金屬互連線140相連接,在本實(shí)施例中，由于位于同一平行線的相鄰?fù)字g的間距相同，使得所述第二金屬互連線140彼此平行。且所述第一金屬互連線120和第二金屬互連線140不平行，使得所述第一金屬互連線120、第二金屬互連線140和互連通孔115構(gòu)成單方向繞行的立體螺旋電感。所述立體螺旋電感所占據(jù)的襯底的面積僅為第一金屬互連線、第二金屬互連線占據(jù)的面積，當(dāng)所述相鄰的第一金屬線之間、相鄰的第二金屬線之間的間距很小時(shí)，即使在很小的面積下也能形成較多匝線圈的立體螺旋電感,可以提高立體螺旋電感的電感量。在其他實(shí)施例中，當(dāng)所述第二金屬互連線的材料為銅，形成第二金屬互連線的工藝為大馬士革工藝。
在其他實(shí)施例中，在形成所述第二金屬互連線和襯底之間還形成有擴(kuò)散阻擋層，可以防止所述第二金屬互連線的金屬和襯底材料互相擴(kuò)散。在其他實(shí)施例中，當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)，形成所述第二金屬互連線的工藝包括在所述襯底第二表面形成絕緣層，在所述絕緣層表面形成擴(kuò)散阻擋層，對(duì)所述絕緣層和擴(kuò)散阻擋層進(jìn)行刻蝕，暴露出所述互連通孔的頂部表面；在所述擴(kuò)散阻擋層表面和互連通孔的頂部表面形成金屬層，并對(duì)所述擴(kuò)散阻擋層表面的部分金屬層進(jìn)行刻蝕，形成第二金屬互連線。在其他實(shí)施例中，在形成所述第二金屬互連線后，在所述第 二金屬互連線和襯底的第二表面形成第二保護(hù)層，以保護(hù)所述第二金屬互連線免受后續(xù)工藝的干擾。所述第二保護(hù)層的材料為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等。請(qǐng)參考圖12，除去位于所述襯底100第一表面101的粘合層130 (請(qǐng)參考圖10)和承載基板135(請(qǐng)參考圖10)，所述第一金屬互連線120、第二金屬互連線140和互連通孔115構(gòu)成單方向繞行的立體螺旋電感。除去所述粘合層130的具體工藝為對(duì)所述粘合層130進(jìn)行加熱或化學(xué)溶劑浸泡等方式去除，所述粘合層130融化或溶解，使得所述承載基板135從襯底100第一表面101剝離。本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種立體螺旋電感，請(qǐng)參考圖12，為本發(fā)明實(shí)施例的立體螺旋電感的立體結(jié)構(gòu)示意圖，具體包括襯底100，所述襯底100包括第一表面101和第二表面102，貫穿所述襯底100的若干互連通孔115，所述互連通孔115的俯視圖形呈兩條平行線排列，位于所述襯底100的第一表面101的若干第一金屬互連線120，每一條第一金屬互連線120分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔115電學(xué)連接，位于所述襯底100的第二表面102的第二金屬互連線140，每一條第二金屬互連線140分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔115電學(xué)連接，且每一個(gè)互連通孔115的頂部表面與一條第一金屬互連線120相連接，每一個(gè)互連通孔115的底部表面與一條第二金屬互連線140相連接，所述第一金屬互連線120和第二金屬互連線140不平行，使得所述第一金屬互連線120、第二金屬互連線140和互連通孔115構(gòu)成立體螺旋電感。綜上，所述立體螺旋電感包括襯底，所述襯底包括第一表面和第二表面，貫穿所述襯底的若干互連通孔，位于所述襯底的第一表面的若干第一金屬互連線，位于所述襯底的第二表面的第二金屬互連線，所述第一金屬互連線、第二金屬互連線和互連通孔構(gòu)成立體螺旋電感。本發(fā)明實(shí)施例利用硅通孔和襯底兩個(gè)表面的第一金屬互連線、第二金屬互連線形成立體螺旋電感，所述立體螺旋電感所占據(jù)的面積僅為第一金屬互連線、第二金屬互連線占據(jù)的面積，而第一金屬互連線之間的間距、第二金屬互連線之間的間距可以很小，可以大幅降低電感所占據(jù)的襯底面積，且所述立體螺旋電感位于所述襯底內(nèi)，并不妨礙在襯底表面形成其它器件，提高了空間利用率，且與現(xiàn)有工藝兼容。且由于本發(fā)明實(shí)施例的襯底的厚度至少有幾十微米，而現(xiàn)有技術(shù)的電感多形成于層間介質(zhì)層內(nèi)，層間介質(zhì)層的厚度最大也不會(huì)超過十微米，電感的中間面積大，利用本發(fā)明實(shí)施例的電感的電感量會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于現(xiàn)有技術(shù)形成的電感的電感量。進(jìn)一步的，所述襯底為高阻襯底，例如高阻的硅襯底或玻璃襯底，所述襯底的阻值范圍大于1000Ω. cm，可以降低立體螺旋電感在襯底的感應(yīng)電流的電流量，從而降低所述感應(yīng)電流產(chǎn)生的能量損耗，有利于提高所述立體螺旋電感的Q值。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神 和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種立體螺旋電感，其特征在于，包括 襯底，所述襯底包括第一表面和第二表面，貫穿所述襯底的若干互連通孔，所述互連通孔的俯視圖形呈兩條平行線排列，位于所述襯底的第一表面的若干第一金屬互連線，每一條第一金屬互連線分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔電學(xué)連接，位于所述襯底的第二表面的第二金屬互連線，每一條第二金屬互連線分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔電學(xué)連接，且每一個(gè)互連通孔的頂部表面與一條第一金屬互連線相連接，每一個(gè)互連通孔的底部表面與一條第二金屬互連線相連接，所述第一金屬互連線和第二金屬互連線不平行，使得所述第一金屬互連線、第二金屬互連線和互連通孔構(gòu)成立體螺旋電感。
2.如權(quán)利要求I所述的立體螺旋電感，其特征在于，所述襯底的阻值范圍大于1000Ω.cm。
3.如權(quán)利要求2所述的立體螺旋電感，其特征在于，所述襯底為硅襯底或玻璃襯底。
4.如權(quán)利要求I所述的立體螺旋電感，其特征在于，位于同一條平行線的相鄰互連通孔之間的間距相同，不同平行線的所述間距相同。
5.如權(quán)利要求4所述的立體螺旋電感，其特征在于，所述位于同一平行線的互連通孔之間的間距為I微米飛微米。
6.如權(quán)利要求4所述的立體螺旋電感，其特征在于，所述若干第一金屬互連線平行，所述若干第二金屬互連線平行。
7.如權(quán)利要求I所述的立體螺旋電感，其特征在于，所述互連通孔的材料為銅或鎢。
8.如權(quán)利要求I所述的立體螺旋電感，其特征在于，所述第一金屬互連線、第二金屬互連線的材料為銅、鋁或鋁銅。
9.一種立體螺旋電感的形成方法，其特征在于，包括 提供襯底，所述襯底包括第一表面，對(duì)所述襯底的第一表面進(jìn)行刻蝕，形成通孔，所述通孔的俯視圖形呈兩條平行線排列； 在所述通孔內(nèi)填充滿金屬，形成互連通孔； 在所述襯底第一表面形成第一金屬互連線，每一條第一金屬互連線分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔電學(xué)連接，且一個(gè)互連通孔靠近襯底第一表面的頂部表面與一條第一金屬互連線相連接； 在所述襯底的第一表面形成粘合層，利用所述粘合層將所述襯底與承載基板相粘合； 對(duì)所述襯底第一表面相對(duì)的另一表面進(jìn)行背磨減薄，直到暴露出所述互連通孔的底部表面，形成第二表面； 在所述襯底的第二表面形成第二金屬互連線，每一條第二金屬互連線分別與位于兩條平行線的兩個(gè)相鄰的互連通孔電學(xué)連接，且一個(gè)互連通孔靠近襯底第二表面的底部表面與一條第二金屬互連線相連接，且第一金屬互連線和第二金屬互連線不平行，使得所述第一金屬互連線、第二金屬互連線和互連通孔構(gòu)成單方向繞行的立體螺旋電感； 除去位于所述襯底第一表面的粘合層和承載基板。
10.如權(quán)利要求9所述的立體螺旋電感的形成方法，其特征在于，所述襯底的阻值范圍大于 1000 Ω · cm。
11.如權(quán)利要求10所述的立體螺旋電感的形成方法，其特征在于，所述襯底為硅襯底或玻璃襯底。
12.如權(quán)利要求11所述的立體螺旋電感的形成方法，其特征在于，當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)，形成通孔的刻蝕工藝為深反應(yīng)離子刻蝕工藝。
13.如權(quán)利要求11所述的立體螺旋電感的形成方法，其特征在于，當(dāng)所述襯底為玻璃襯底時(shí)，形成通孔的刻蝕工藝為激光刻蝕工藝或深反應(yīng)離子刻蝕工藝。
14.如權(quán)利要求11所述的立體螺旋電感的形成方法，其特征在于，當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)，在所述通孔側(cè)壁形成絕緣層，在所述第一金屬互連線、第二金屬互連線與襯底之間形成絕緣層，使得所述第一金屬互連線、第二金屬互連線與硅襯底電學(xué)隔離。
15.如權(quán)利要求9所述的立體螺旋電感的形成方法，其特征在于，所述通孔內(nèi)填充的金屬為銅或鶴。
16.如權(quán)利要求9所述的立體螺旋電感的形成方法，其特征在于，所述第一金屬互連線、第二金屬互連線的材料為銅、鋁或鋁銅。
17.如權(quán)利要求9所述的立體螺旋電感的形成方法，其特征在于，當(dāng)所述第一金屬互連線、第二金屬互連線、互連通孔的材料為銅時(shí)，形成所述第一金屬互連線、第二金屬互連線、互連通孔的工藝為大馬士革工藝。
18.如權(quán)利要求9所述的立體螺旋電感的形成方法，其特征在于，所述粘合層的材料為非永久性膠，在后續(xù)工藝中通過加熱、化學(xué)溶劑浸泡等方式去除。
19.如權(quán)利要求9所述的立體螺旋電感的形成方法，其特征在于，所述承載基板為單晶硅基板、玻璃基板或塑料基板。
20.如權(quán)利要求9所述的立體螺旋電感的形成方法，其特征在于，還包括，在所述襯底的第一表面、第一金屬互連線表面形成第一保護(hù)層，在所述襯底的第二表面、第二金屬互連線表面形成第二保護(hù)層。
全文摘要
一種立體螺旋電感及其形成方法，所述立體螺旋電感包括襯底，所述襯底包括第一表面和第二表面，貫穿所述襯底的若干互連通孔，位于所述襯底的第一表面的若干第一金屬互連線，位于所述襯底的第二表面的第二金屬互連線，所述第一金屬互連線、第二金屬互連線和互連通孔構(gòu)成立體螺旋電感。本發(fā)明實(shí)施例的立體螺旋電感的中間面積大，且所述立體螺旋電感所占據(jù)襯底的面積僅為第一金屬互連線、第二金屬互連線占據(jù)的面積，而第一金屬互連線之間的間距、第二金屬互連線之間的間距可以很小，可以大幅降低電感所占據(jù)的襯底面積，且所述立體螺旋電感位于所述襯底內(nèi)，并不妨礙在襯底表面形成其它器件，提高了空間利用率，且與現(xiàn)有工藝兼容。
文檔編號(hào)H01F17/00GK102800647SQ20121030158
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者劉瑋蓀 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司