電感結構及其制作方法技術

一種電感結構及其制作方法，電感結構，包括：底部環狀金屬層，包括相連接的第一接口、第一金屬體層和第二接口；位于底部環狀金屬層層上方的中間金屬層，包括相連接的第三接口、第二金屬體層和第四接口，所述第二金屬體層從第三接口呈螺旋環狀延伸至第三接口，其中所述第三接口位于螺旋環內，第三接口與第二接口電連接，第四接口作為電感結構的輸出端；位于中間金屬層層上方的頂部環狀金屬層，包括相連接的第五接口、第三金屬體層和第六接口，所述第六接口與中間金屬層的第三接口電連接，所述第五接口與底部環狀金屬層的第一接口電連接一起作為電感結構的輸入端。本發明專利技術的電感結構在保證品質因子，減小占據的面積，并保證電感電性的對稱性能。

【技術實現步驟摘要】
電感結構及其制作方法
本專利技術涉及電感領域，特別涉及一種多層結構的電感結構及其制作方法。
技術介紹
電感器一般均由纏繞成螺旋狀的導線所構成，其在通訊設備的射頻(radiofrequency；RF)電路上的應用相當廣泛，例如可應用在移動電話、無線電路、無線調制解調器、以及其它的通訊器材。在集成電路技術的進步下，使得電感器可以利用集成電路技術來制造，且可將電感與其它組件整合于單一芯片上，以降低制造電路所需耗費的成本。目前，常見整合于集成電路制程的電感器的結構為回旋狀金屬層。一般來說，品質因子(qualityfactor，Q)是衡量電感性質的一個關鍵參數，品質因子與電感器的電感(L)、其寄生電容、電阻值以及輸入頻率這些參數相關。電感器若具有高電阻的螺旋線圈或大寄生電容皆會降低該電感器的品質因子。增加品質因子Q的方法有二：一為增加厚度、二為降低阻值。但是現有的電感器的制作需要與互連線的制作工藝兼容，因而制作的電感器的厚度受到限制，另外增大電感器的寬度以增加品質因子的方法也會占用較大的芯片面積。
技術實現思路
本專利技術解決的問題是在保證電感結構品質因子的同時，減小電感結構占據的面積。為解決上述問題，本專利技術提供一種電感結構，包括：底部環狀金屬層，所述底部環狀金屬層包括相連接的第一接口、第一金屬體層和第二接口，所述第一金屬體層從第一接口呈環狀延伸至第二接口；位于底部環狀金屬層層上方的中間金屬層，底部環狀金屬層與中間金屬層相互平行，所述中間金屬層包括相連接的第三接口、第二金屬體層和第四接口，所述第二金屬體層從第三接口呈螺旋環狀延伸至第三接口，其中所述第三接口位于螺旋環內，第三接口與底部環狀金屬層的第二接口電連接，第四接口作為電感結構的輸出端；位于中間金屬層層上方的頂部環狀金屬層，所述頂部環狀金屬層與中間金屬層相互平行，所述頂部環狀金屬層包括相連接的第五接口、第三金屬體層和第六接口，所述第三金屬體層從第五接口呈環狀延伸至第六接口，所述第六接口與中間金屬層的第三接口電連接，所述第五接口與底部環狀金屬層的第一接口電連接一起作為電感結構的輸入端。可選的，所述第二金屬體層由至少2跟相互平行的第二指狀金屬層構成，至少2跟第二指狀金屬層的一端電連接在一起并與第四接口連接在一起，至少2跟第二指狀金屬層的另一端是相互斷開，該斷開的至少2個端部作為第三接口。可選的，所述第三金屬體層由至少2跟相互平行的第三指狀金屬層構成，至少2跟第三指狀金屬層的一端電連接在一起并與第五接口相連接，至少2跟第三指狀金屬層的另一端是相互斷開，該斷開的至少2個端部作為第五接口。可選的，所述第二指狀金屬層的數量等于第三指狀金屬層的數量。可選的，所述第一金屬體層由至少1跟第一指狀金屬層構成，至少1跟第一指狀金屬層的一端與第二接口相連接，至少1跟第一指狀金屬層的另一端端部作為第一接口。可選的，所述第二指狀金屬層的數量或者第三指狀金屬層的數量至少為第一指狀金屬層數量的兩倍。可選的，第一指狀金屬層的數量≥2跟時，至少2跟的第一指狀金屬層的一端電連接在一起并與第一接口相連接，至少2跟第一指狀金屬層的另一端相互斷開，該斷開的至少2個端部作為第二接口。可選的，所述第一金屬體層的環數量等于第三金屬體層的環數量，第一金屬體層的環的形狀和環繞方向與第三金屬體層的環的形狀和環繞方向相同，并且第一金屬體層位于第三金屬體層正下方。可選的，所述第一金屬體層的環數量為1個，第三金屬體層的環數量為1個。可選的，所述第二金屬體層的螺旋數量至少為1個。可選的，所述第一金屬體層、第二金屬體層、第三金屬體層的材料為Al、Cu或W。可選的，所述第一金屬體層的厚度為8000～9500埃，第二金屬體層的厚度為2～5微米，所述第三金屬體層的厚度為1.5～2微米。可選的，所述底部環狀金屬層、中間金屬層、頂部環狀金屬層之間通過介質層隔離。可選的，中間金屬層的第三接口與底部環狀金屬層的第二接口通過位于介質層中的第一金屬插塞電連接。可選的，頂部環狀金屬層的第六接口與中間金屬層的第三接口通過位于介質層中的第二金屬插塞電連接。可選的，頂部環狀金屬層第五接口與底部環狀金屬層的第一接口通過位于介質層中的第三金屬插塞電連接。本專利技術實施例還提供了一種電感結構的制作方法，包括：提供基底；在基底上形成底部環狀金屬層，所述底部環狀金屬層包括相連接的第一接口、第一金屬體層和第二接口，所述第一金屬體層從第一接口呈環狀延伸至第二接口；形成覆蓋所述底部環狀金屬層和基底的第一介質層；在第一介質層上形成中間金屬層，底部環狀金屬層與中間金屬層相互平行，所述中間金屬層包括相連接的第三接口、第二金屬體層和第四接口，所述第三接口呈螺旋環狀延伸至第三接口，其中所述第三接口位于螺旋環內，第三接口與底部環狀金屬層的第二接口電連接，第四接口作為電感結構的輸出端；形成覆蓋中間金屬層和第一介質層的第二介質層；在第二介質層上形成頂部環狀金屬層，所述頂部環狀金屬層與中間金屬層相互平行，所述底部環狀金屬層包括相連接的第五接口、第三金屬體層和第六接口，所述第五接口呈環狀延伸至第六接口，所述第六接口與中間金屬層的第三接口電連接，所述第五接口與底部環狀金屬層的第一接口電連接一起作為電感結構的輸入端。與現有技術相比，本專利技術的技術方案具有以下優點：本專利技術的電感結構從下到上包括底部環狀金屬層，位于底部環狀金屬層層上方的中間金屬層，位于中間金屬層層上方的頂部環狀金屬層，所述中間金屬層包括相連接的第三接口、第二金屬體層和第四接口，所述第二金屬體層從第三接口呈螺旋環狀延伸至第三接口，其中所述第三接口位于螺旋環內，第三接口與底部環狀金屬層的第二接口電連接，第四接口作為電感結構的輸出端；頂部環狀金屬層的第六接口與中間金屬層的第三接口電連接，頂部環狀金屬層的第五接口與底部環狀金屬層的第一接口電連接一起作為電感結構的輸入端。所述電感結構的輸入包括平行的底部環狀金屬層和頂部環狀金屬層，底部環狀金屬層和頂部環狀金屬層構成的雙層輸入結構減小了電感結構的電阻，有利于提高電感結構性能；當本專利技術的電感結構與現有的平面電感的品質因子相同時，由于底部環狀金屬層和頂部環狀金屬層作為電感結構的一部分，底部環狀金屬層和頂部環狀金屬層也為環狀，因而中間金屬層層的環數可以小于現有的平面電感的環數，使得本專利技術的電感結構占據的基底(或晶圓)面積減小；另外由于底部環狀金屬層和頂部環狀金屬層分別位于中間金屬層的上方和下方，底部環狀金屬層和頂部環狀金屬層電連接在一起作為輸入端，底部環狀金屬層和頂部環狀金屬層相對于中間金屬層一個離接地端較近一個離接地端較遠，因而底部環狀金屬層和頂部環狀金屬層相對于接地端的寄生電容與中間金屬層相對于接地端的寄生電容能保持平衡或者差異較小，可以使得電感結構的輸入端得到的Q和從電感結構的輸出端得到的Q是基本相同的，以保證電感電性的對稱性能。進一步，所述(中間金屬層的)第二指狀金屬層的數量等于(頂部環狀金屬層的)第三指狀金屬層的數量，所述第二指狀金屬層的數量或者第三指狀金屬層的數量至少為(底部環狀金屬層的)第一指狀金屬層數量的兩倍，使得底部環狀金屬層和頂部環狀金屬層相對于接地端的寄生電容與中間金屬層相對于接地端的寄生電容能夠更好的保持平衡，進一步提高電感結構的對稱性。進一步，所述本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電感結構，其特征在于，包括：底部環狀金屬層，所述底部環狀金屬層包括相連接的第一接口、第一金屬體層和第二接口，所述第一金屬體層從第一接口呈環狀延伸至第二接口；位于底部環狀金屬層層上方的中間金屬層，底部環狀金屬層與中間金屬層相互平行，所述中間金屬層包括相連接的第三接口、第二金屬體層和第四接口，所述第二金屬體層從第三接口呈螺旋環狀延伸至第三接口，其中所述第三接口位于螺旋環內，第三接口與底部環狀金屬層的第二接口電連接，第四接口作為電感結構的輸出端；位于中間金屬層層上方的頂部環狀金屬層，所述頂部環狀金屬層與中間金屬層相互平行，所述頂部環狀金屬層包括相連接的第五接口、第三金屬體層和第六接口，所述第三金屬體層從第五接口呈環狀延伸至第六接口，所述第六接口與中間金屬層的第三接口電連接，所述第五接口與底部環狀金屬層的第一接口電連接一起作為電感結構的輸入端。

【技術特征摘要】
1.一種電感結構，其特征在于，包括：底部環狀金屬層，所述底部環狀金屬層包括相連接的第一接口、第一金屬體層和第二接口，所述第一金屬體層從第一接口呈環狀延伸至第二接口；位于底部環狀金屬層層上方的中間金屬層，底部環狀金屬層與中間金屬層相互平行，所述中間金屬層包括相連接的第三接口、第二金屬體層和第四接口，所述第二金屬體層從第三接口呈螺旋環狀延伸至第三接口，其中所述第三接口位于螺旋環內，第三接口與底部環狀金屬層的第二接口電連接，第四接口作為電感結構的輸出端；位于中間金屬層層上方的頂部環狀金屬層，所述頂部環狀金屬層與中間金屬層相互平行，所述頂部環狀金屬層包括相連接的第五接口、第三金屬體層和第六接口，所述第三金屬體層從第五接口呈環狀延伸至第六接口，所述第六接口與中間金屬層的第三接口電連接，所述第五接口與底部環狀金屬層的第一接口電連接一起作為電感結構的輸入端。2.如權利要求1所述的電感結構，其特征在于，所述第二金屬體層由至少2跟相互平行的第二指狀金屬層構成，至少2跟第二指狀金屬層的一端電連接在一起并與第四接口連接在一起，至少2跟第二指狀金屬層的另一端是相互斷開，該斷開的至少2個端部作為第三接口。3.如權利要求2所述的電感結構，其特征在于，所述第三金屬體層由至少2跟相互平行的第三指狀金屬層構成，至少2跟第三指狀金屬層的一端電連接在一起并與第五接口相連接，至少2跟第三指狀金屬層的另一端是相互斷開，該斷開的至少2個端部作為第五接口。4.如權利要求3所述的電感結構，其特征在于，所述第二指狀金屬層的數量等于第三指狀金屬層的數量。5.如權利要求4所述的電感結構，其特征在于，所述第一金屬體層由至少1跟第一指狀金屬層構成，至少1跟第一指狀金屬層的一端與第二接口相連接，至少1跟第一指狀金屬層的另一端端部作為第一接口。6.如權利要求5所述的電感結構，其特征在于，所述第二指狀金屬層的數量或者第三指狀金屬層的數量至少為第一指狀金屬層數量的兩倍。7.如權利要求6所述的電感結構，其特征在于，第一指狀金屬層的數量≥2跟時，至少2跟的第一指狀金屬層的一端電連接在一起并與第一接口相連接，至少2跟第一指狀金屬層的另一端相互斷開，該斷開的至少2個端部作為第二接口。8.如權利要求1所述的電感結構，其特征在于，所述第一金屬體層的環數量等于第三金屬體層的環數量，第一金屬體...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程仁豪，高金鳳，王西寧，鐘琳，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，中芯國際集成電路制造北京有限公司，
類型：發明
國別省市：上海,31