[發明專利]一種微機電系統螺線管電感的制備方法

無效

• 申請號: 200910082439.2
• 申請日: 2009-04-17
• 公開（公告）號: CN101599425A
• 公開（公告）日: 2009-12-09
• 發明（設計）人: 李修函;邵際南;舒光華
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/822;H01F37/00;H01F41/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于半導體器件及集成電路制備技術領域，具體涉及一種采用微機電系統(MEMS)技術和倒裝焊工藝設計制作的高Q值立體微型螺線管電感。

背景技術

電感是電路的基本元件之一，是無線通信系統必不可少的重要元件，它的質量直接決定了整個電路的性能。微結構電感設計與制造的研究在當今無線通信快速發展的背景下有著非常重要的意義。

微結構電感設計與制造中一直存在諸如Q值不高、與CMOS電路集成性差等很多問題，而且目前MEMS電感因其制造過程復雜，造價較高而限制了其廣泛應用。

微型電感是集成電路的基本元件，采用MEMS技術加工的微型電感主要分為表面螺旋電感、垂直螺旋電感、懸浮螺旋電感和螺線管電感四種。其中前兩種螺旋電感的共同問題是由于平面結構自身存在磁通量泄漏較大的缺陷，難以實現很高的Q值；第三種螺旋電感雖然Q值比較高，但存在結構脆弱等缺陷。而在螺線管電感中，目前存在的設計中大多數都是方形截面的電感，很難制作圓形截面的電感，并且制造工序比較多，與CMOS工藝集成比較困難，電感的性能也不是很理想。從總體上講，目前存在的MEMS電感，如果Q值較大，L值就會較小，一般Q值大于45時，L值不會超過2nH。

發明內容

本發明克服上述各類電感中存在的Q值較低、高Q值電感L值較小、制作復雜、自身結構脆弱、與CMOS工藝集成困難等缺點，提供了一種高Q值高L值、制作較為簡單、且可以與CMOS工藝集成的螺線管電感的設計和制備方法。

本發明的另一特點在于：能夠用此方法制作出橫截面近似為圓形的螺線管電感，這在其他MEMS螺線管電感中是很少見到的，這也是用本方法制作出的電感性能優良的基礎。

本發明的技術方案如下：

一種微機電系統螺線管電感結構由上下兩襯底、金屬線圈、電鍍或化學鍍用的種子層、連接金屬組成，其中上襯底可在電感制作完成后去掉。上下襯底中間各存在一個槽，上下兩襯底進行對準倒裝焊形成一個中間帶有空腔的整體，其空腔為上下襯底中的槽合并而成。金屬線圈生長在空腔之中，線圈的形狀為螺線管形，并且完整的金屬線圈是在倒裝焊過程中，通過連接金屬將上下兩襯底的金屬線圈相連形成的。

一種微機電系統螺線管電感的制備方法的步驟包括：

一、下半部分制作步驟：

步驟1，在潔凈的下襯底上，制作阻擋層；

步驟2，涂一層光刻膠，并進行光刻，形成缺口，露出阻擋層；

步驟3，對阻擋層進行刻蝕，刻去露出的阻擋層，使阻擋層形成缺口，之后去除光刻膠；

步驟4，在下襯底上刻蝕出一個槽；

步驟5，去阻擋層；

步驟6，采用濺射或蒸發的方法，制作用作電鍍或化學鍍的種子層；

步驟7，涂光刻膠，并進行光刻，形成線圈模具；

步驟8，電鍍或化學鍍用作線圈的金屬；

步驟9，電鍍或化學鍍連接金屬；

步驟10，去光刻膠及其下面的種子層；

二、上半部分制作步驟：

步驟1，在潔凈的上襯底上，制作阻擋層；

步驟2，涂一層光刻膠，并進行光刻，形成缺口，露出阻擋層；

步驟3，對阻擋層進行刻蝕，刻去露出的阻擋層，使阻擋層形成缺口，之后去除光刻膠；

步驟4，在上襯底上刻蝕出一個槽；

步驟5，去阻擋層；

步驟6，采用濺射或蒸發的方法，制作用作電鍍或化學鍍的種子層；

步驟7，涂光刻膠，并進行光刻，形成線圈模具；

步驟8，電鍍或化學鍍用作線圈的金屬；

步驟9，電鍍或化學鍍連接金屬；

步驟10，去光刻膠及其下面的種子層；

三、將制作好的上下兩半部分進行對準倒裝焊，形成微機電系統螺線管電感。之后腐蝕掉上襯底。

下半部分制作的步驟1和上半部分制作中步驟1中的上襯底和下襯底的材料為硅或玻璃；阻擋層采用淀積碳化硅、氮化硅、多晶硅或氧化硅的方法，或者采用熱氧化的方法制成。

下半部分制作中步驟4和上半部分制作中步驟4中的槽為半圓弧或梯形截面形狀，相應的刻蝕方法為各向同性刻蝕和各向異性刻蝕。

下半部分制作的步驟6和上半部分制作中步驟6中種子層為一層鈦和一層用作線圈的金屬復合成，或一層鉻和一層用作線圈的金屬復合成。

下半部分制作的步驟8和上半部分制作中步驟8中電鍍或化學鍍用作線圈的金屬，所鍍金屬為銅、鎳、金中的一種金屬。