[发明专利]立体螺旋电感及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及立体螺旋无源器件制造领域，特别涉及一种立体螺旋电感及其形成方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，半导体器件的尺寸在不断的缩小，但是将高性能的电容和电感等无源器件与MOS晶体管等有源半导体器件集成到芯片中上始终是一大难题。理想的，是利用常规的半导体制造工艺和制程将所述电容和电感与其他有源半导体器件集成在同一块衬底上，但是，与其他有源半导体器件如MOS晶体管的较小的线宽、特征尺寸相比，电感和电容的体积比较大且不容易与其他有源半导体器件同时集成在衬底上。

现有技术在半导体衬底上形成的电感为平面螺旋形状，请参考图1，为现有的电感的俯视视角的结构示意图，所述电感的螺旋平面与衬底表面是平行的。但是单层平面螺旋的电感的Q值往往不高，且平面螺旋的电感所占据的面积较大，为了提高电感的Q值，专利号为US6429504B1的美国专利文献公开了一种多层螺旋电感相串联形成的具有高Q值的电感，在半导体衬底上的多层层间介质层内形成平面螺旋电感，并将各层的平面螺旋电感串联。但这样会增加工艺，且对应半导体衬底上的层间介质层内就无法形成器件，所形成的电感占据的半导体衬底的面积仍很大。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种占据面积小、Q值大的立体螺旋电感及其形成方法。

为解决上述问题，本发明技术方案提供了一种立体螺旋电感，包括：衬底，所述衬底包括第一表面和第二表面，贯穿所述衬底的若干互连通孔，所述互连通孔的俯视图形呈两条平行线排列，位于所述衬底的第一表面的若干第一金属互连线，每一条第一金属互连线分别与位于两条平行线的两个相邻的互连通孔电学连接，位于所述衬底的第二表面的第二金属互连线，每一条第二金属互连线分别与位于两条平行线的两个相邻的互连通孔电学连接，且每一个互连通孔的顶部表面与一条第一金属互连线相连接，每一个互连通孔的底部表面与一条第二金属互连线相连接，所述第一金属互连线和第二金属互连线不平行，使得所述第一金属互连线、第二金属互连线和互连通孔构成立体螺旋电感。

可选的，所述衬底的阻值范围大于1000Ω.cm。

可选的，所述衬底为硅衬底或玻璃衬底。

可选的，位于同一条平行线的相邻互连通孔之间的间距相同，不同平行线的所述间距相同。

可选的，所述位于同一平行线的互连通孔之间的间距为1微米~5微米。

可选的，所述若干第一金属互连线平行，所述若干第二金属互连线平行。

可选的，所述互连通孔的材料为铜或钨。

可选的，所述第一金属互连线、第二金属互连线的材料为铜、铝或铝铜。

本发明技术方案还提供了一种立体螺旋电感的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括第一表面，对所述衬底的第一表面进行刻蚀，形成通孔，所述通孔的俯视图形呈两条平行线排列；在所述通孔内填充满金属，形成互连通孔；在所述衬底第一表面形成第一金属互连线，每一条第一金属互连线分别与位于两条平行线的两个相邻的互连通孔电学连接，且一个互连通孔靠近衬底第一表面的顶部表面与一条第一金属互连线相连接；在所述衬底的第一表面形成粘合层，利用所述粘合层将所述衬底与承载基板相粘合；对所述衬底第一表面相对的另一表面进行背磨减薄，直到暴露出所述互连通孔的底部表面，形成第二表面；在所述衬底的第二表面形成第二金属互连线，每一条第二金属互连线分别与位于两条平行线的两个相邻的互连通孔电学连接，且一个互连通孔靠近衬底第二表面的底部表面与一条第二金属互连线相连接，且第一金属互连线和第二金属互连线不平行，使得所述第一金属互连线、第二金属互连线和互连通孔构成单方向绕行的立体螺旋电感；除去位于所述衬底第一表面的粘合层和承载基板。

可选的，所述衬底的阻值范围大于1000Ω.cm。

可选的，所述衬底为硅衬底或玻璃衬底。

可选的，当所述衬底为硅衬底时，形成通孔的刻蚀工艺为深反应离子刻蚀工艺。

可选的，当所述衬底为玻璃衬底时，形成通孔的刻蚀工艺为激光刻蚀工艺或深反应离子刻蚀工艺。

可选的，当所述衬底为硅衬底时，在所述通孔侧壁形成绝缘层，在所述第一金属互连线、第二金属互连线与衬底之间形成绝缘层，使得所述第一金属互连线、第二金属互连线与硅衬底电学隔离。

可选的，所述通孔内填充的金属为铜或钨。

可选的，所述第一金属互连线、第二金属互连线的材料为铜、铝或铝铜。