專利名稱：電流調(diào)諧的集成磁膜微電感的制作方法和電感調(diào)諧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，基于射頻集成電路工藝，具體涉及一種集成磁膜微電感的制作方法和電感調(diào)諧方法，更具體涉及一種電流調(diào)諧的集成磁膜微電感的制作方法和電感調(diào)諧方法。
背景技術(shù)：
在射頻電路的設(shè)計(jì)中，常常應(yīng)用電感器件實(shí)現(xiàn)阻抗匹配、直流偏置、移相和濾波等各類功能，電感更是廣泛的應(yīng)用在放大器、振蕩器、混頻器和匹配網(wǎng)絡(luò)等單元電路中。集成微電感是開發(fā)小體積、低重量、低造價(jià)、低功耗、低噪聲、低失真通信終端設(shè)備所必不可少的無源器件。從應(yīng)用現(xiàn)狀來看，射頻電路中的集成微電感主要面臨兩個(gè)問題(I)面積問題。 微電感相對于其它無源元件，占用了巨大的芯片面積，阻礙了射頻集成電路的高度集成和低成本化。(2)性能問題。同時(shí)，電感性能的可調(diào)諧性將有助于各類智能RF/MMIC(射頻/微波單片集成電路)的發(fā)展。在常規(guī)射頻集成工藝中，采用適當(dāng)?shù)墓に囋谝r底上制作出平面螺旋形線圈實(shí)現(xiàn)集成電感的基本結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)電感的電學(xué)性能。高頻條件下襯底的漏電流和電磁耦合效應(yīng)將使制作在襯底上的微電感的損耗迅速增加，Q值大大降低，電感性能惡化。因此，微電感已成為制約射頻器件高頻化、小型化發(fā)展的主要因素。研究射頻集成微電感顯得尤為重要。如果在這方面取得突破，將大大推動微波器件的發(fā)展。而將磁性材料集成到微電感中可以增加電感感值，有效減小線圈磁漏，并且制作螺旋型微電感將大大節(jié)省芯片面積，是實(shí)現(xiàn)高性能、小體積集成微電感很有前景的一種方法。并且現(xiàn)有的RF/MMIC無源微電感的電感量和品質(zhì)因數(shù)在電感制作完成后就是固定的，無法實(shí)現(xiàn)調(diào)諧功能。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種電流調(diào)諧的集成磁膜微電感的制作方法和電感調(diào)諧方法，使得到的微電感器件在微波頻段(reGHz)下具有電感量可調(diào)、品質(zhì)因數(shù)可調(diào)等特點(diǎn)，并且該電感的制作過程與GaAs、GaN基片標(biāo)準(zhǔn)MMIC制造工藝兼容，可廣泛應(yīng)用于各種RF/MMIC單元電路如放大器、混頻器等，特別是各類智能RF/MMIC。技術(shù)方案為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的第一種技術(shù)方案為一種電流調(diào)諧的集成磁膜微電感的制作方法，包括如下步驟(I)在清洗過的基片上使用光刻工藝勻膠、曝光、顯影，得到控制極金屬壓塊圖形和金屬導(dǎo)線圖形，使用電子束蒸發(fā)工藝淀積金屬，使用剝離工藝，得到第一控制極金屬壓塊、第二控制極金屬壓塊和金屬導(dǎo)線，所述第一控制極金屬壓塊和第二控制極金屬壓塊通過金屬導(dǎo)線連接；(2)使用PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)工藝在步驟(I)形成的器件上淀積第一 SiN (氮化娃)介質(zhì)層；(3)使用光刻工藝勻膠、曝光、顯影，得到磁膜圖形，該圖形與第二控制極金屬壓塊部分重疊，使用濺射工藝淀積NiFe-SiOx磁性薄膜，使用剝離工藝，得到圖形化的NiFe-SiOx磁性薄膜，NiFe-SiOx磁性薄膜與第二控制極金屬壓塊部分重疊；(4)使用PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)工藝在步驟(3)形成的器件上淀積第二 SiN介質(zhì)層；(5)使用光刻工藝勻膠、曝光、顯影，得到介質(zhì)通孔圖形，該圖形與第一控制極金屬壓塊和第二控制極金屬壓塊重疊，使用RIE(反應(yīng)離子刻蝕)工藝刻蝕步驟(2)和(4)中生長的SiN介質(zhì)層，使用丙酮去除剩余的光刻膠，得到介質(zhì)通孔，露出第一控制極金屬壓塊和第二控制極金屬壓塊；(6)使用濺射工藝淀積電鍍種子層，使用光刻工藝勻膠、曝光、顯影，得到電感金屬圖形和互聯(lián)金屬圖形，使用電鍍工藝電鍍金屬，使用泛曝光、顯影去除剩余光刻膠，使用濕 法刻蝕去除剩余的種子層金屬，得到電感金屬和互聯(lián)金屬，所述互聯(lián)金屬連接NiFe-SiOx磁性薄膜和第二控制極金屬壓塊。優(yōu)選的，在所述步驟(3)中，使用磁控濺射工藝淀積NiFe-SiOx-性薄膜，使用的靶材為Ni含量為60%的NiFe合金及純度為99%的SiO2,濺射條件為濺射前腔體真空小于6 X KT4Pa ;灘射在Ar氣體中進(jìn)行，Ar氣壓Pto為0. 3 1. 2Pa ；NiFe使用直流功率源，濺射功率為5(T70W ；Si02使用射頻功率源，濺射功率為12(T200W，NiFe與SiO2交替濺射，得到Si02/NiFe/Si02/NiFe/Si02/NiFe/Si02/NiFe/Si02 結(jié)構(gòu)的 NiFe-SiOx 磁性薄膜，NiFe-SiOx磁性薄膜的總厚度為45(T545nm。本發(fā)明采用的第二種技術(shù)方案為一種利用如上所述的方法制作的集成磁膜微電感進(jìn)行電感調(diào)諧的方法，在所述第一控制極金屬壓塊上外加直流電源，外加直流電流大小為(T40mA，實(shí)現(xiàn)電感電感量和品質(zhì)因數(shù)的調(diào)諧。有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為(I)電感量可調(diào)諧，在(T30mA的外加直流電流下實(shí)現(xiàn)最大約10%的調(diào)諧(2nH 2. 2nH@3GHz) ； (2)品質(zhì)因數(shù)可調(diào)諧，在(T30mA的外加直流電流下實(shí)現(xiàn)最大約50%的調(diào)諧(4. 6 2. 3@3. 6GHz) ； (3)制作工藝與GaAs (砷化鎵)、GaN(氮化鎵)常規(guī)RF/MMIC制造工藝兼容。


圖1為電流調(diào)諧的集成磁膜微電感結(jié)構(gòu)(含調(diào)諧部分)示意圖；圖2為NiFe-SiOx磁性薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。圖3(a)為電流調(diào)諧的集成磁膜微電感制作工藝的第一步制作金屬壓塊、金屬導(dǎo)線的示意圖；圖3(b)為電流調(diào)諧的集成磁膜微電感制作工藝的第二步制作第一 SiN介質(zhì)層的示意圖；圖3 (C)為電流調(diào)諧的集成磁膜微電感制作工藝的第三步制作NiFe-SiOx磁性薄膜的示意圖；圖3(d)為電流調(diào)諧的集成磁膜微電感制作工藝的第四步制作第二 SiN介質(zhì)層的示意圖；圖3(e)為電流調(diào)諧的集成磁膜微電感制作工藝的第五步制作介質(zhì)通孔的示意圖3(f)為電流調(diào)諧的集成磁膜微電感制作工藝的第六步制作電感金屬和互聯(lián)金屬的示意圖；圖4為實(shí)施例中所制作的電流調(diào)諧的集成磁膜微電感實(shí)物照片；圖5為實(shí)施例中所制作的電流調(diào)諧的集成磁膜微電感調(diào)諧測試結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的 范圍。本發(fā)明公開了一種電流調(diào)諧的集成磁膜微電感的制作方法，包括制作控制極金屬壓塊和金屬導(dǎo)線；制作SiN(氮化硅)介質(zhì)層；制作圖形化的NiFe-SiOx磁性薄膜；制作SiN(氮化硅)介質(zhì)層；制作介質(zhì)孔；制作電感金屬、互聯(lián)金屬。下面舉一實(shí)施例說明基于GaAs HEMT (砷化鎵高電子遷移率晶體管)麗IC制造工藝，制作的一種電流調(diào)諧的集成磁膜微電感，具體制作過程如下(I)制作金屬壓塊、導(dǎo)線過程使用去離子水將GaAs HEMT基片(未圖示)清洗干凈，使用光刻工藝勻膠、曝光、顯影，得到控制極金屬壓塊、金屬導(dǎo)線圖形，使用電子束蒸發(fā)工藝淀積50/500nm的Ti/Au金屬，使用剝離工藝，得到第一控制極金屬壓塊1、第二控制極金屬壓塊2和金屬導(dǎo)線3，得到第一控制極金屬壓塊I和第二控制極金屬壓塊2通過金屬導(dǎo)線3連接，如圖3(a)所示；(2)制作第一 SiN介質(zhì)層過程使用PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)工藝在步驟(I)制得的器件上淀積230nm的第一 SiN(氮化硅)介質(zhì)層4，如圖3(b)所示；(3)制作NiFe-SiOx磁性薄膜(簡稱“磁膜”)過程使用光刻工藝勻膠、曝光、顯影，得到磁膜圖形，該圖形與第二控制極金屬壓塊2部分重疊，使用濺射工藝淀積NiFe-SiOx磁性薄膜，具體為使用的靶材為Ni含量為60%的NiFe合金及純度為99%的SiO2，濺射條件為濺射前腔體真空8X KT5Pa ;濺射在Ar氣體中進(jìn)行，Ar氣壓Pa,為0. 3Pa ；NiFe使用直流功率源，濺射功率為70W ；Si02使用射頻功率源，濺射功率為200W，NiFe與SiO2交替濺射，得到 Si02/NiFe/Si02/NiFe/Si02/NiFe/Si02/NiFe/Si02 結(jié)構(gòu)的磁性薄膜，如圖 2 所示，薄膜總厚度為545nm。使用剝離工藝，得到圖形化的NiFe-SiOx磁性薄膜5，NiFe_Si0x磁性薄膜5與第二控制極金屬壓塊2部分重疊，如圖3(c)所示；(4)制作第二 SiN介質(zhì)層過程使用PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)工藝在步驟(3)制得的器件上淀積230nm的第二 SiN(氮化硅)介質(zhì)層6，如圖3(d)所示；(5)制作介質(zhì)通孔過程使用光刻工藝勻膠、曝光、顯影，得到介質(zhì)通孔圖形，該圖形與第一控制極金屬壓塊I和第二控制極金屬壓塊2重疊，使用RIE (反應(yīng)離子刻蝕)工藝刻蝕步驟⑵和步驟⑷中生長的SiN，刻蝕深度為460nm，使用丙酮去除剩余的光刻膠，得到介質(zhì)通孔7，露出第一控制極金屬壓塊I和第二控制極金屬壓塊2，如圖3(e)所示；(6)制作電感金屬、互聯(lián)金屬過程使用派射工藝淀積50/100nm的Ti/Au金屬作為電鍍種子層(未圖示)，使用光刻工藝勻膠、曝光、顯影，得到電感金屬圖形和互聯(lián)金屬圖形，使用電鍍工藝電鍍4 y m的Au金屬，使用泛曝光、顯影去除剩余光刻膠，使用濕法刻蝕去除剩余的種子層金屬，得到電感金屬8和互聯(lián)金屬9,互聯(lián)金屬9連接NiFe-SiOx磁性薄膜5和第二控制極金屬壓塊2，如圖3(f)所示。圖4為所制作的電流調(diào)諧集成磁膜微電感的實(shí)物照片。電感調(diào)諧過程如下使用Agilent E4356A直流電源在2個(gè)第一控制極金屬壓塊I之間通入OmA 30mA的直流電流，實(shí)現(xiàn)電感的調(diào)諧過程，如圖1所示。圖5為所制作的電感調(diào)諧測試結(jié)果，可以看出(1)電感量在(T30mA的外加直流電流下實(shí)現(xiàn)最大約10%的調(diào)諧(2nH 2. 2nH@3GHz)；
(2)品質(zhì)因數(shù)在(T30mA的外加直流電流下實(shí)現(xiàn)最大約50%的調(diào)諧(4. 6^2. 3@3. 6GHz)。
權(quán)利要求
1.一種電流調(diào)諧的集成磁膜微電感的制作方法，其特征在于包括如下步驟 (1)在清洗過的基片上使用光刻工藝勻膠、曝光、顯影，得到控制極金屬壓塊圖形和金屬導(dǎo)線圖形，使用電子束蒸發(fā)工藝淀積金屬，使用剝離工藝，得到第一控制極金屬壓塊、第二控制極金屬壓塊和金屬導(dǎo)線，所述第一控制極金屬壓塊和第二控制極金屬壓塊通過金屬導(dǎo)線連接； (2)使用PECVD工藝在步驟(I)形成的器件上淀積第一SiN介質(zhì)層； (3)使用光刻工藝勻膠、曝光、顯影，得到磁膜圖形，該圖形與第二控制極金屬壓塊部分重疊，使用濺射工藝淀積NiFe-SiOx磁性薄膜，使用剝離工藝，得到圖形化的NiFe-SiOx磁性薄膜，NiFe-SiOx磁性薄膜與第二控制極金屬壓塊部分重疊； (4)使用PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)工藝在步驟(3)形成的器件上淀積第二SiN介質(zhì)層； (5)使用光刻工藝勻膠、曝光、顯影，得到介質(zhì)通孔圖形，該圖形與第一控制極金屬壓塊和第二控制極金屬壓塊重疊，使用RIE工藝刻蝕步驟(2)和(4)中生長的SiN介質(zhì)層，使用丙酮去除剩余的光刻膠，得到介質(zhì)通孔，露出第一控制極金屬壓塊和第二控制極金屬壓塊； (6)使用濺射工藝淀積電鍍種子層，使用光刻工藝勻膠、曝光、顯影，得到電感金屬圖形和互聯(lián)金屬圖形，使用電鍍工藝電鍍金屬，使用泛曝光、顯影去除剩余光刻膠，使用濕法刻蝕去除剩余的種子層金屬，得到電感金屬和互聯(lián)金屬，所述互聯(lián)金屬連接NiFe-SiOx磁性薄膜和第二控制極金屬壓塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種電流調(diào)諧的集成磁膜微電感的制作方法，其特征在于在所述步驟(3)中，使用磁控濺射工藝淀積NiFe-SiOx磁性薄膜，使用的靶材為Ni含量為60%的NiFe合金及純度為99%的SiO2,濺射條件為濺射前腔體真空小于6 X KT4Pa ;濺射在Ar氣體中進(jìn)行，Ar氣壓Pto為0. 3 1. 2Pa ；NiFe使用直流功率源，濺射功率為5(T70W ；Si02使用射頻功率源，濺射功率為12(T200W，NiFe與SiO2交替濺射，得到Si02/NiFe/Si02/NiFe/Si02/NiFe/Si02/NiFe/Si02結(jié)構(gòu)的NiFe-SiOx磁性薄膜，NiFe-SiOx磁性薄膜的總厚度為450 545nm。
3.一種利用如權(quán)利要求1所述方法制作的集成磁膜微電感進(jìn)行電感調(diào)諧的方法，其特征在于，在所述第一控制極金屬壓塊上外加直流電源，外加直流電流大小為(T40mA，實(shí)現(xiàn)電感電感量和品質(zhì)因數(shù)的調(diào)諧。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電流調(diào)諧的集成磁膜微電感的制作方法，包括如下步驟制作控制極金屬壓塊和金屬導(dǎo)線；制作SiN(氮化硅)介質(zhì)層；制作圖形化的NiFe-SiOx磁性薄膜；制作SiN(氮化硅)介質(zhì)層；制作介質(zhì)孔；制作電感金屬、互聯(lián)金屬。該電感的調(diào)諧方法為，在制作的兩個(gè)控制極金屬壓塊上外加不同大小的直流電流，實(shí)現(xiàn)電感電感量和品質(zhì)因數(shù)的調(diào)諧。本發(fā)明制得的微電感器件在微波頻段(1~6GHz)下具有電感量可調(diào)、品質(zhì)因數(shù)可調(diào)等特點(diǎn)，并且該電感的制作過程與GaAs、GaN基片標(biāo)準(zhǔn)MMIC制造工藝兼容，可廣泛應(yīng)用于各種RF/MMIC單元電路如放大器、混頻器等，特別是各類智能RF/MMIC。
文檔編號H01L23/64GK103022018SQ201210525259
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月7日
發(fā)明者孔岑, 周建軍, 陸海燕 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第五十五研究所