[发明专利]微螺线管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微螺线管及其制造方法，可以通过控制光敏材料上的图案的曝光，将该螺线管制作成具有接近正圆的圆形截面的横向或纵向螺旋线圈。

发明背景

迄今，在除半导体集成电路等微电路以外的普通电路中经常使用螺线管等作为电感元件。而在半导体集成电路等微电路中，使用晶体管、电阻器、电容器。但是，螺线管这样的电感元件，由于存在许多技术难题，跟其他元件相比制造起来更为复杂和困难。

图26给出了一个投射曝光装置的示意图，该装置用于烧固图案(baking a pattern)的光刻步骤，这是半导体制造过程中的一个步骤。该图所示的光敏材料10为正感光型，显影后未受光照的那部分光敏材料10将留存下来，而受到光照的那部分光敏材料10将被刻蚀掉。来自光源的光束4将掩模M上明暗形式的图案转移至衬底1上的光敏材料10上。例如，当一个由环状遮光膜8构成的图案通过投影在衬底1上曝光并显影时，光敏材料10是环形的，但从来不会形成螺旋状。传统使用的掩模M只由玻璃7制成，其未遮光的部位的透光率接近100％，而在有遮光膜8的区域的透射率为0％，即无光能透过该区域。

为了解决这种电感元件的制造难题，例如，在日本公开特许公报189,339/1998与313,093/1998号中提出了一种制造技术。关于横向线圈的形成方法，日本公开特许公报189,339/1998号公开了这样一种技术，其中采用一种各向同性刻蚀方法或一种结合各向异性刻蚀与各向同性刻蚀的组合方法来形成半圆形凹槽，接着通过氧化使预先埋入凹槽部分的多晶硅或非晶硅层叠与扩展，形成一种圆柱形的线圈截面。再有，日本公开特许公报313,093/1998号公开的技术是，将平面螺旋状的电感器经由绝缘层在垂直方向上层叠，此时，将上层与下层的电感器经由在绝缘层中形成的通孔有选择地连接，形成一个双层螺旋线圈。

附带指出，滤波器电路固有地由电阻器、电容器与线圈的组合构成。但是，在现有半导体集成电路上形成的滤波器电路则利用电阻器、电容器与晶体管构成。由于没有使用线圈，因此为了实现具有所要特性的滤波器电路，需要使用大量的元件、电阻器、电容器与晶体管，芯片的尺寸也因此必须增大。加之，由于晶体管易受使用环境温度的影响，所以，使用的晶体管数量越多，电路的整体特性将变得越不稳定。

再有，随着集成电路规模的增大，集成电路内电气布线的线宽变得更细，且由于布线路径变得更长，所以布线电阻与布线间的电容也增加。因而，导致产生电荷经过布线的速度受到控制、电流延迟率增加等问题。

同时，在日本公开特许公报189,339/1998号所公开的技术中，作为在衬底上形成电感元件的方法，其形成横向线圈的圆柱部分的方法包括：各向同性刻蚀方法或各向异性刻蚀与各向同性刻蚀组合的方法；以及通过氧化使多晶硅或非晶硅层叠与扩展的方法。所以，用这种方法难以使圆柱截面高度精确地形成正圆。因此，无法将磁场的变化保持均匀。

再有，日本公开特许公报313,093/1998号所公开的技术中存在这样的问题，与螺线管相比，经由通孔将上层与下层线圈螺旋地层叠形成的螺旋线圈的磁通将漏到线圈的外侧，因此将不能使磁场的改变保持均匀。

本发明旨在提供一种微螺线管，在该螺线管中可通过控制线圈在衬底上所占面积容易地增加电感值，并由此可通过将磁通保持在线圈内部而维持磁场的均匀变化。

发明内容

本发明通过将最初形成的下半部的金属布线与最后形成的上半部金属布线连接形成横向螺旋线圈。

进而，本发明通过将这样形成的螺旋状金属层叠来形成具有多圈的纵向螺旋结构的线圈。

依据本发明，可通过控制线圈在衬底上所占面积容易地增加电感值，并且通过将磁通限制在该线圈内来保持磁场变化的均匀性。

再有，可在集成电路等微电路上形成螺线管。而且，通过连接具备所要求电感性能的单个或多个螺线管，可实现元件数量少且具稳定特性的集成电路。可以期待，采用这种集成电路可制成高可靠性且小型化的电子产品。至于较大规模集成电路中预期会出现的延迟问题，可通过将螺线管设置在所要求的部位而被缩小。

附图的简单说明

图1为采用本发明的方法制造的一种横向螺旋线圈的透视图。

图2为采用本发明的方法制造的一种横向螺旋线圈的侧视图。

图3为通过截面图表现的一种横向螺旋线圈的制造流程图。

图4为表现采用本发明的方法形成一种横向螺旋线圈时用掩模A将图案曝光的简化透视图。

图5为利用掩模B将图案曝光的简化透视图。