[發(fā)明專利]電感器及其形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910194450.8
• 申請(qǐng)日: 2009-08-17
• 公開（公告）號(hào): CN101996861A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔蔚然
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02;H01L23/528
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及電感器及其形成方法。

背景技術(shù)

目前，在射頻RF應(yīng)用的許多集成電路中使用電感器。半導(dǎo)體襯底上電感器的典型制作方法如中國專利申請(qǐng)200610172436.4中所提及的，利用金屬化線形成螺旋形狀的電感器，電感器的螺旋狀結(jié)構(gòu)就可以產(chǎn)生電感。

電感器的一項(xiàng)指標(biāo)是品質(zhì)因子Q，品質(zhì)因子愈高，電感器的效率就愈高。集成電路的品質(zhì)因子受到襯底本身寄生損失的限制。這種損失包括通過電感器本身金屬層的高電阻。因此，為了達(dá)到高品質(zhì)因于，電感器里的電阻應(yīng)盡量小。減小電感器中電阻的一種技術(shù)是增加用來制造電感器的金屬的厚度。現(xiàn)有技術(shù)由于半導(dǎo)體襯底的頂層金屬層厚度比較厚，將電感器布置于其中。同時(shí)，將電感器布置得與半導(dǎo)體襯底相距盡量遠(yuǎn)，以便減小由于與半導(dǎo)體襯底相互作用而形成的至半導(dǎo)體襯底之間的電容。但是，這種結(jié)構(gòu)并不能獲得高的品質(zhì)因子，而且它也沒有優(yōu)化降低電阻的能力。

另外，現(xiàn)有技術(shù)通過使用高導(dǎo)電性金屬、寬金屬線制造電感器以減小電感器中的電阻。但是，使用寬金屬線電感器可能消耗大量的集成電路芯片表面，而用于布置電感器的集成電路的合適面積通常非常有限。而當(dāng)使用高導(dǎo)電性金屬并隨后將高導(dǎo)電性、厚金屬電感器集成到集成電路的中間連接層時(shí)，厚金屬電感器的制造是有問題的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種電感器及其形成方法，防止不能獲得高的品質(zhì)因子，及消耗大量的芯片表面，降低芯片的利用率。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種電感器的形成方法，包括：在半導(dǎo)體襯底上依次間隔形成至少一層金屬絕緣層和至少一層介質(zhì)層；在金屬絕緣層內(nèi)形成貫穿金屬絕緣層的電感線圈；在介質(zhì)層內(nèi)形成貫穿介質(zhì)層且與電感線圈對(duì)應(yīng)連接的連續(xù)溝槽，所述連續(xù)溝槽成螺旋狀；在連續(xù)溝槽內(nèi)填充滿導(dǎo)電物質(zhì)，形成連續(xù)溝槽線圈。

可選的，所述連續(xù)溝槽線圈的形狀與電感線圈一致。

可選的，所述連續(xù)溝槽線圈和電感線圈的線寬為50nm～5μm，線圈間距為50nm～5μm。

可選的，所述電感器線圈為螺旋結(jié)構(gòu)。

可選的，所述電感器線圈是正方形、六邊形、八邊形或圓形。

可選的，所述金屬絕緣層的材料為硅的氧化物、硅的氮化物、硅的氮氧化物或上述三種材料中摻雜碳、氟、硼、磷，厚度為100nm～5μm。

可選的，所述介質(zhì)層的材料為硅的氧化物、硅的氮化物、硅的氮氧化物或上述三種材料中摻雜碳、氟、硼、磷，厚度為100nm～5μm。

可選的，所述電感線圈的材料為鋁或銅。

可選的，所述填充至連續(xù)溝槽內(nèi)的導(dǎo)電物質(zhì)為鎢或銅。

本發(fā)明還提供一種電感器，包括：半導(dǎo)體襯底；位于半導(dǎo)體襯底上的間隔形成的至少一層金屬絕緣層和至少一層介質(zhì)層；位于金屬絕緣層內(nèi)且貫穿金屬絕緣層的電感線圈；貫穿介質(zhì)層且與電感線圈對(duì)應(yīng)連接的連續(xù)溝槽線圈，所述連續(xù)溝槽線圈成螺旋狀。

可選的，所述連續(xù)溝槽線圈的形狀與電感線圈一致。

可選的，所述連續(xù)溝槽線圈和電感線圈的線寬為50nm～5μm，線圈間距為50nm～5μm。

可選的，所述電感器線圈為螺旋結(jié)構(gòu)。

可選的，所述電感器線圈是正方形、六邊形、八邊形或圓形。

可選的，所述金屬絕緣層的材料為硅的氧化物、硅的氮化物、硅的氮氧化物或上述三種材料中摻雜碳、氟、硼、磷，厚度為100nm～5μm。

可選的，所述介質(zhì)層的材料為硅的氧化物、硅的氮化物、硅的氮氧化物或上述三種材料中摻雜碳、氟、硼、磷，厚度為100nm～5μm。

可選的，所述電感線圈的材料為鋁或銅。

可選的，所述連續(xù)溝槽線圈的材料為鎢或銅。。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：在半導(dǎo)體襯底上的至少一層金屬絕緣層內(nèi)形成電感線圈，至少一層介質(zhì)層內(nèi)形成連續(xù)溝槽線圈。電感線圈和連續(xù)溝槽線圈間隔形成于半導(dǎo)體襯底的金屬絕緣層和介質(zhì)層上，保證了電感器金屬的厚度，減小電感器中電阻，提高了電感器的品質(zhì)因子；同時(shí)能適應(yīng)半導(dǎo)體器件集成度提高的需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明形成電感器的具體實(shí)施方式流程圖；

圖2、圖3、圖3A、圖4、圖5、圖6、圖6A是本發(fā)明形成電感器的實(shí)施例示意圖。

具體實(shí)施方式

電感器作為一種基本的元器件，在各種電路設(shè)計(jì)中得到了十分廣泛的應(yīng)用。近年來，由于半導(dǎo)體技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)于在數(shù)字化的各種電子設(shè)備和通信設(shè)備中所使用的電感器的性能提出了新的要求，這些要求主要體現(xiàn)在小型化、大工作電流、小電感值、高可靠性等許多方面。