串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著無線移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，射頻集成電路(RFIC，Rad1 FrequencyIntegrated Circuit)變得越來越重要，射頻集成電路是一種工作在300MHz?300GHz頻率范圍內(nèi)的集成電路。并且由于硅基集成電路制造成本相對(duì)較低，使得硅基射頻集成電路對(duì)GaAs基集成電路具有相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。
[0003]在射頻集成電路中，電感器起著非常重要的作用，成為一種關(guān)鍵的電子元器件而廣泛地應(yīng)用在各種射頻集成電路中，例如電壓控振蕩器(VCO，Voltage ControlOscillator)、低噪聲放大器(LNA，Low-noiseAmplifier)以及混頻器(mixer)等都需要使用電感器。
[0004]評(píng)價(jià)電感器性能好壞的一個(gè)重要指標(biāo)是品質(zhì)因子Q，品質(zhì)因子Q的定義是:儲(chǔ)存于電感器中的能量和每一震蕩周期損耗能量的比。品質(zhì)因子Q越高，電感器的效率就越高。影響品質(zhì)因子Q的因素有:金屬線圈的歐姆損耗、電感器的寄生電容以及襯底的損耗。在低頻段，電感器的性能主要由形成電感器的金屬線的特性來決定(主要是金屬的損耗)；在高頻段，襯底損耗將成為決定電感器性能的主要因素。襯底對(duì)電感器性能的影響主要源自襯底單位面積電容Csub和單位面積電導(dǎo)Gsub，而襯底材料的摻雜特性則是影響Csub和Gsub大小的主要因素。在相同的頻率下，電磁波對(duì)于襯底的穿透深度會(huì)隨著襯底電導(dǎo)率的增加而變大。
[0005]由于趨膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)，電感金屬線圈中的電流并不均勻分布于線圈中而只分布于線圈表面，導(dǎo)致線圈的有效導(dǎo)電面積減小而使得電阻增加。為了解決這個(gè)問題，現(xiàn)有技術(shù)通過將電感分為多個(gè)導(dǎo)電通道從而增加有效導(dǎo)電面積(線圈表面)而提高電感的Q值。請(qǐng)參考圖1和圖2，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中多路徑電感結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為沿著圖1中A-A’的剖面示意圖，電感10具有多個(gè)線圈，并且每個(gè)線圈還被刻蝕分為多個(gè)紋合線(Litz線)11，每個(gè)紋合線11之間相互隔離，如圖2所示。然而，當(dāng)路徑數(shù)大于3時(shí)，電流很難均勻分布于各個(gè)導(dǎo)電路徑中，從而導(dǎo)致電感有效導(dǎo)電面積降低低于預(yù)期而降低了該種方法的有效性。
[0006]串聯(lián)電感是一種常用的提高單位面積電感值的方法，然而由于頂層金屬較厚而下層金屬較薄，因此在形成串聯(lián)電感時(shí)為了讓電阻匹配，通常會(huì)將下層金屬多層并聯(lián)后再與頂層金屬串聯(lián)，具體可請(qǐng)參考圖3，圖3為現(xiàn)有技術(shù)中串并聯(lián)電感并結(jié)合上述多路徑線圈電感結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，在介質(zhì)層30中形成有多層電感，第一層電感21和第二層電感23之間通過通孔連線22并聯(lián)，再通過通孔連線(圖未示出)與形成在介質(zhì)層30表面的電感24串聯(lián)。由于第一電感21為分段式，即包括多個(gè)紋合線，并且相互隔離，也就存在上述的技術(shù)問題，不能夠很好的使其在任何頻率上均有提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)及其制造方法，能夠使串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)中的電感在所有頻率下性能(Q值)均有所提尚。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)，包括:襯底、第一電感、第二電感、第三電感及介質(zhì)層，所述介質(zhì)層形成于所述襯底上，所述第一電感和第二電感均形成在所述介質(zhì)層內(nèi)，所述第三電感形成在所述介質(zhì)層表面，所述第一電感為一整體，所述第二電感設(shè)有紋合線，所述第一電感位于所述第二電感的下方，兩者通過第一通孔連線相并連，所述第二電感通過第二通孔連線與所述第三電感相串聯(lián)。
[0009]進(jìn)一步的，所述第三電感采用半刻蝕結(jié)構(gòu)。
[0010]進(jìn)一步的，在所述的串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)中，所述第一電感、第二電感及第三電感的材質(zhì)為銅或鋁。
[0011 ] 進(jìn)一步的，在所述的串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)中，所述第二電感和第三電感均為螺旋狀。
[0012]進(jìn)一步的，在所述的串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)中，所述介質(zhì)層材質(zhì)為氧化娃或氮化娃。
[0013]進(jìn)一步的，在所述的串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)中，所述第一通孔連線和第二通孔連線的材質(zhì)為銅或鋁。
[0014]本發(fā)明還提出了一種串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)的形成方法，用于制造如上文所述的串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)，包括步驟:
[0015]提供襯底；
[0016]在所述襯底上形成第一介質(zhì)層；
[0017]在所述第一介質(zhì)層上形成第一電感；
[0018]在所述第一介質(zhì)層及第一電感上形成第二介質(zhì)層，并在所述第二介質(zhì)層中形成第一通孔連線，所述第一通孔連線與所述第一電感相連；
[0019]在所述第二介質(zhì)層上形成第二電感，刻蝕所述第二電感，形成紋合線，所述紋合線通過所述第一通孔連線與所述第一電感并聯(lián)；
[0020]在所述第二介質(zhì)層及第二電感上形成第三介質(zhì)層，并在所述第三介質(zhì)層中形成第二通孔連線，其中，所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層及第三介質(zhì)層的材質(zhì)相同；
[0021]在所述第三介質(zhì)層上形成第三電感，所述第三電感通過所述第二通孔連線與所述第二電感串聯(lián)。
[0022]進(jìn)一步的，在所述的串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)的形成方法中，在所述第二介質(zhì)層中形成第一通孔連線的步驟包括:
[0023]刻蝕到達(dá)第二介質(zhì)層，形成通孔；
[0024]在所述通孔中填充形成第一通孔連線。
[0025]進(jìn)一步的，在所述的串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)的形成方法中，在所述第三介質(zhì)層中形成第二通孔連線的步驟包括:
[0026]刻蝕到達(dá)第三介質(zhì)層，形成通孔；
[0027]在所述通孔中填充形成第二通孔連線。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:在形成第一電感時(shí)，不對(duì)其進(jìn)行刻蝕分開，而在形成第二電感時(shí)，對(duì)其進(jìn)行刻蝕分開形成紋合線或多路徑電感結(jié)構(gòu)，再使第一電感和第二電感并聯(lián)，當(dāng)?shù)谝浑姼泻偷诙姼胁⒙?lián)后第二電感中的每個(gè)電流路徑并沒有完全分開而是通過第一電感相互連接，從而避免了完全分開后電流不均勻分配的缺點(diǎn)；接著，再將形成的第三電感與第二電感串聯(lián)，從而提高了電流在第一電感、第二電感并聯(lián)后的均勻分布，顯著地提高整個(gè)串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)的性能，增加所有頻率的Q值以及自諧振頻率
fsR。
【附圖說明】
[0029]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電感的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2為沿著圖1中A-A’的剖面示意圖；
[0031]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例中電感剖面示意圖；
[0033]圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例中串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例中串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面將結(jié)合示意圖對(duì)本發(fā)明的串并聯(lián)電感結(jié)構(gòu)及其制造方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0036]為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi)時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說僅僅是常規(guī)工作。
[0037]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0038]如【背景技術(shù)】所說，當(dāng)電感被分為多個(gè)紋合線的繞線結(jié)構(gòu)時(shí)，導(dǎo)致電感性能無法提高的原因則是因?yàn)殡娏鳠o法均勻分布在所述電感的紋合線上，從而致使性能下降。因此，本發(fā)明的核