一種包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體及制作方法，所述器件單元體包括襯底、絕緣氧化層、第一金屬層、第一二氧化硅層、第一氮化硅層、聚酰亞胺、第二金屬層、第二二氧化硅層和第二氮化硅層，其特征在于：所述第一金屬層和聚酰亞胺依次被第一二氧化硅層和第一氮化硅層隔開的，第二金屬層和聚酰亞胺依次被第二二氧化硅層和第二氮化硅層隔開的。本發(fā)明應(yīng)用在片上螺旋變壓器，銅作為電感線圈，聚酰亞胺作為線圈間介質(zhì)，采用金屬銅與聚酰亞胺之間的阻擋層結(jié)構(gòu)，可以有效防止銅擴(kuò)散到聚酰亞胺中，提高器件的耐壓，改善器件的性能。
【專利說明】
一種包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種器件單元體及制作方法，尤其是一種金屬銅、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體及制作方法，主要應(yīng)用在片上螺旋變壓器上。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著市場(chǎng)對(duì)無(wú)線通信、射頻識(shí)別、移動(dòng)電視及其它消費(fèi)類電子設(shè)備及系統(tǒng)的需求越來越大，對(duì)電子設(shè)備的小型化、高性能、低成本、低功耗要求越來越高，因此片上系統(tǒng)(SOC, System On a Chip)激發(fā)了人們極大的興趣。然而，對(duì)于工作在較高頻率的射頻和微波電路系統(tǒng)來講，高性能無(wú)源器件的設(shè)計(jì)成為了瓶頸之一。
[0003]片上螺旋變壓器由兩個(gè)或者多個(gè)片上螺旋電感組成，其基本功能是將初級(jí)線圈中的交變電流通過電磁感應(yīng)耦合到次級(jí)線圈中且不會(huì)引入太大的功率損耗。在能量傳輸?shù)耐瑫r(shí)，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的阻抗也會(huì)發(fā)生變化，即線圈不同端口的電壓和電流比值發(fā)生變化。
[0004]由于銅的高耐電迀移性和低電阻率，變壓器線圈使用銅布線替代鋁布線成為必然趨勢(shì)，聚酰亞胺因其具有涂布平坦化、隔離效果好等特性，使其作為介質(zhì)可以降低金屬線圈間電容；由于變壓器工作產(chǎn)生高熱量，導(dǎo)致銅在接觸聚酰亞胺時(shí)很容易發(fā)生擴(kuò)散，銅元素的擴(kuò)散將會(huì)降低聚酰亞胺的隔離效果，使上下線圈在高壓信號(hào)時(shí)產(chǎn)生電流，最終容易導(dǎo)致器件燒毀，這樣會(huì)導(dǎo)致器件擊穿電壓下降，影響器件性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體及制作方法，此種結(jié)構(gòu)新穎、制作方法簡(jiǎn)單，可有效防止銅在聚酰亞胺中擴(kuò)散，提高器件擊穿電壓，保證器件性能。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體，所述器件單元體包括襯底、絕緣氧化層、第一金屬層、第一二氧化硅層、第一氮化硅層、聚酰亞胺、第二金屬層、第二二氧化硅層和第二氮化硅層，其特征在于:所述絕緣氧化層位于襯底上且鄰接，所述第一金屬層有兩個(gè)，分別位于器件單元體兩端且覆蓋在絕緣氧化層上，所述第一二氧化硅層和第一二氧化硅層依次覆蓋在絕緣氧化層和部分第一金屬層表面，所述聚酰亞胺覆蓋在氮化硅表面且分立于器件單元體兩側(cè)，所述第二二氧化硅層和第二氮化硅層依次覆蓋在聚酰亞胺表面，所述第二金屬層有兩個(gè)，分別位于器件單元體兩端，所述左端的第二金屬層覆蓋在第二氮化硅層上，所述右端的第一金屬層上設(shè)有金屬接觸孔，所述右端的第二金屬層填充在金屬接觸孔內(nèi)。
[0007]作為改進(jìn)，所述絕緣氧化層的厚度在10nm?100nm之間。
[0008]作為改進(jìn)，所述第一金屬層和第二金屬層均為銅，且厚度均為2?4μπι。
[0009]作為改進(jìn)，所述第一二氧化娃層和第二二氧化娃層的厚度均為40nm 土 4nm。[00?0]作為改進(jìn)，所述第一氮化娃層和第二氮化娃層的厚度均為150 nm 土 4nm
一種包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體的制作方法，其特征是，所述器件單元體制作方法包括如下步驟:
步驟一.提供一硅襯底，在所述襯底上生長(zhǎng)氧化層，得到絕緣氧化層；
步驟二.在所述絕緣氧化層的表面生長(zhǎng)銅膜，通過光刻版遮擋，在銅膜上進(jìn)行刻蝕得到第一金屬層；
步驟三.在所述第一金屬層的表面依次淀積第一二氧化硅層和第一氮化硅層；
步驟四.在所述第一氮化硅層上旋涂聚酰亞胺液，經(jīng)過固化和光刻，顯影圖形得到聚酰亞胺；
步驟五.在所述聚酰亞胺的表面依次淀積第二二氧化硅層和第二氮化硅層；
步驟六.通過光刻版遮擋，在右端的第一金屬層上面進(jìn)行刻蝕形成金屬接觸孔；步驟七.在所述金屬接觸孔內(nèi)和第二氮化硅層表面生長(zhǎng)銅膜，通過光刻版遮擋，在銅膜上進(jìn)行刻蝕得到第二金屬層。
[0011]進(jìn)一步地，所述銅膜的形成過程是先濺射形成銅子晶，然后沿著子晶的方向通過電鍍生長(zhǎng)銅膜，最終形成銅膜。
[0012]進(jìn)一步地，所述聚酰亞胺固化過程中的固化溫度為400土 40度。
[0013]從以上描述可以看出，本發(fā)明的有益效果在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明采用金屬銅與聚酰亞胺之間的阻擋層結(jié)構(gòu)，防止銅擴(kuò)散到聚酰亞胺中，經(jīng)過反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)增加阻擋層結(jié)構(gòu)可以明顯改善高電壓下器件被擊穿的問題，提高了器件的耐壓，改善了器件性能。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明制作方法中形成第一金屬層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明制作方法中形成第一層阻擋層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明制作方法中形成聚酰亞胺的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明制作方法中形成第二層阻擋層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6為本發(fā)明制作方法中形成金屬接觸孔的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]【附圖說明】:1_襯底、2-絕緣氧化層、3-第一金屬層、4-第一二氧化硅層、5-第一氮化娃層區(qū)、6-聚酰亞胺、7-第二金屬層、8-第二二氧化娃層、9-第二氮化娃層。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]根據(jù)附圖1所示，本發(fā)明所提出的一種包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體，所述器件單元體包括襯底1、絕緣氧化層2、第一金屬層3、第一二氧化硅層4、第一氮化娃層5、聚酰亞胺6、第二金屬層7、第二二氧化娃層8和第二氮化娃層9，其特征在于:所述絕緣氧化層2位于襯底I上且鄰接，所述第一金屬層3有兩個(gè)，分別位于器件單元體兩端且覆蓋在絕緣氧化層2上，所述第一二氧化硅層4和第一二氧化硅層5依次覆蓋在絕緣氧化層2和部分第一金屬層3表面，所述聚酰亞胺6覆蓋在氮化硅5表面且分立于器件單元體兩側(cè)，所述第二二氧化硅層8和第二氮化硅層9依次覆蓋在聚酰亞胺6表面，所述第二金屬層7有兩個(gè)，分別位于器件單元體兩端，所述左端的第二金屬層7覆蓋在第二氮化硅層9上，所述右端的第一金屬層3上設(shè)有金屬接觸孔，所述右端的第二金屬層7填充在金屬接觸孔內(nèi)，所述右端的第一金屬層3和右端的第二金屬層7是相互連接的。
[0023]所述絕緣氧化層2的厚度在10nm?100nm之間。所述第一金屬層3和第二金屬層7均為銅，且厚度均為2?4μπι。所述第一二氧化硅層4和第二二氧化硅層8的厚度均為40nm土 4nm。所述第一氮化娃層5和第二氮化娃層9的厚度均為150 nm 土 4nm。
[0024]—種包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體的制作方法，所述器件單元體制作方法包括如下步驟:
步驟一.如附圖2所示，提供一硅襯底I，在所述襯底I上生長(zhǎng)氧化層，得到絕緣氧化層
2；
步驟二.如附圖2所示，在所述絕緣氧化層2的表面生長(zhǎng)銅膜，通過光刻版遮擋，在銅膜上進(jìn)行刻蝕得到第一金屬層3;
步驟三.如附圖3所示，在所述第一金屬層3的表面依次淀積第一二氧化硅層4和第一氮化娃層5 ；
步驟四.如附圖4所示，在所述第一氮化硅層5上旋涂聚酰亞胺液，經(jīng)過固化和光刻，顯影圖形得到聚酰亞胺6;
步驟五.如附圖5所示，在所述聚酰亞胺6的表面依次淀積第二二氧化硅層8和第二氮化娃層9 ；
步驟六.如附圖6所示，通過光刻版遮擋，在右端的第一金屬層3上面進(jìn)行刻蝕形成金屬接觸孔；
步驟七.在所述金屬接觸孔內(nèi)和第二氮化硅層9表面生長(zhǎng)銅膜，通過光刻版遮擋，在銅膜上進(jìn)行刻蝕得到第二金屬層7，最終得到如圖1所示結(jié)構(gòu)。
[0025]所述銅膜的形成過程是先濺射形成銅子晶，然后沿著子晶的方向通過電鍍生長(zhǎng)銅膜，最終形成銅膜。
[0026]所述聚酰亞胺6固化過程中的固化溫度為400 土 40度。
[0027]根據(jù)附圖1所示，第一金屬層3和聚酰亞胺6之間依次被第一二氧化硅層4和第一氮化硅層5隔開的，第二金屬層7和聚酰亞胺6之間依次被第二二氧化硅層8和第二氮化硅層9隔開的，而器件單元體右端的第一金屬層3和右端的第二金屬層7是相互連接的，這樣當(dāng)器件工作時(shí)，即使產(chǎn)生高熱量，該阻擋層結(jié)構(gòu)也能有效阻擋金屬銅擴(kuò)散到聚酰亞胺中，能充分發(fā)揮聚酰亞胺的隔離作用，防止高電壓下器件被燒毀，進(jìn)而提高器件耐壓，改善器件性能。
[0028]以上對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體，所述器件單元體包括襯底(I)、絕緣氧化層(2)、第一金屬層(3)、第一二氧化娃層(4)、第一氮化娃層(5)、聚酰亞胺(6)、第二金屬層(7)、第二二氧化硅層(8)和第二氮化硅層(9)，其特征在于:所述絕緣氧化層(2)位于襯底(I)上且鄰接，所述第一金屬層(3)有兩個(gè)，分別位于器件單元體兩端且覆蓋在絕緣氧化層(2)上，所述第一二氧化硅層(4)和第一二氧化硅層(5)依次覆蓋在絕緣氧化層(2)和部分第一金屬層(3)表面，所述聚酰亞胺(6)覆蓋在氮化硅(5)表面且分立于器件單元體兩側(cè)，所述第二二氧化硅層(8)和第二氮化硅層(9)依次覆蓋在聚酰亞胺(6)表面，所述第二金屬層(7)有兩個(gè)，分別位于器件單元體兩端，所述左端的第二金屬層(7)覆蓋在第二氮化硅層(9)上，所述右端的第一金屬層(3)上設(shè)有金屬接觸孔，所述右端的第二金屬層(7)填充在金屬接觸孔內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體，其特征在于:所述絕緣氧化層(2)的厚度在10nm ~ 100nm之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體，其特征在于:所述第一金屬層(3)和第二金屬層(7)均為銅，且厚度均為2?4μπι。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體，其特征在于:所述第一二氧化娃層(4)和第二二氧化娃層(8)的厚度均為40nm 土 4nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體，其特征在于:所述第一氮化娃層(5)和第二氮化娃層(9)的厚度均為150 nm 土 4nm。6.一種包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體的制作方法，其特征是，所述器件單元體的制作方法包括如下步驟: 步驟一.提供一硅襯底(1)，在所述襯底(I)上生長(zhǎng)氧化層，得到絕緣氧化層(2); 步驟二.在所述絕緣氧化層(2)的表面生長(zhǎng)銅膜，通過光刻版遮擋，在銅膜上進(jìn)行刻蝕得到第一金屬層(3)； 步驟三.在所述第一金屬層(3)的表面依次淀積第一二氧化硅層(4)和第一氮化硅層(5)； 步驟四.在所述第一氮化硅層(5)上旋涂聚酰亞胺液，經(jīng)過固化，顯影圖形得到聚酰亞胺(6); 步驟五.在所述聚酰亞胺(6)的表面依次淀積第二二氧化硅層(8)和第二氮化硅層(9)； 步驟六.通過光刻版遮擋，在右端的第一金屬層(3)上面進(jìn)行刻蝕形成接觸孔； 步驟七.在所述接觸孔內(nèi)和第二氮化硅層(9)表面生長(zhǎng)銅膜，通過光刻版遮擋，在銅膜上進(jìn)行刻蝕得到第二金屬層(7)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體的制作方法，其特征是，所述銅膜的形成過程是先濺射形成銅子晶，然后沿著子晶的方向通過電鍍生長(zhǎng)銅膜，最終形成銅膜。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述包含有金屬、聚酰亞胺及阻擋層結(jié)構(gòu)的器件單元體的制作方法，其特征是，所述聚酰亞胺(6)固化過程中的固化溫度為400 土 40度。
【文檔編號(hào)】H01L23/64GK105869827SQ201610236012
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】高向東, 李俊, 王濤, 陳正才, 陳慧蓉, 馬慧紅
【申請(qǐng)人】無(wú)錫中微晶園電子有限公司