[发明专利]一种线条倾斜的集成螺旋电感及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成螺旋电感及其制造方法，特别是一种集成螺旋电感金属线圈的每一段线条相对螺旋电感中心同时向内或者向外倾斜一定角度的集成螺旋电感及其制造方法。

背景技术

高Q值(品质因素)的片上集成螺旋电感是单片集成射频电路、微波电路中不可缺少的重要元件。虽然集成螺旋电感Q值明显低于分离器件(一般Q值在50左右)，但它们在集成的射频系统中还是有重要作用。金属导体损耗、衬底损耗及平面螺旋电感磁通量的相互抵消等是限制片上集成螺旋电感特性的主要决定因素。若忽略衬底损耗和平面螺旋电感磁通量的相互抵消，螺旋电感主要考虑金属导体损耗。在通常情况下，人们一般使用的是平面螺旋电感，即电感所有的金属线圈及线条都是在一个平面上，结构也比较简单，此时引起损耗的主要原因是金属导体的趋肤效应和邻近效应。金属导体损耗可以通过增加金属线条的宽度和厚度的方法来抑制；在高频下趋肤效应不可避免，增加金属线条的宽度和厚度也有一定的效果；邻近效应是金属线圈的电流流动产生的交变磁场使得邻近的金属线圈产生涡流来抑制磁场的变化，可以通过增加电感线圈之间距离的方法减少邻近效应从而减少损耗，提高电感的性能。增加电感线圈之间的距离，若将外圈的线圈往外移，则增加电感的尺寸，不利于器件的微小型化，若将内圈的线圈往内移，则由于电感中央的电磁场是最强的，线圈往内部中央移，磁通量的相互抵消效应会加强，不利于电感性能的提高。为此，就需要一种新型的电感结构，在不增加电感尺寸和不引起其他损耗增加的前提下，达到提高电感性能的目的。

发明内容

本发明目的是公开一种线条倾斜的集成螺旋电感及其制造方法，通过改变螺旋电感金属线圈在介质上的布置来减少邻近效应及金属导体损耗以提高集成电感的Q值。

本发明的技术方案是：一种线条倾斜的集成螺旋电感，它包括衬底、设在衬底上的介质层、设在介质层内的螺旋电感金属线圈线条及通过介质层内的过孔和螺旋电感金属线圈的线条连接的下层引出线，其螺旋电感金属线圈的线条相对于螺旋电感中心同时向内或者向外倾斜一定角度，其倾斜的角度为30＜α＜70度。

一种线条倾斜的集成螺旋电感的制造方法，其工艺如下：

一、首先在介质层上按平面螺旋电感几何参数用灰度掩模刻蚀介质层，刻蚀出截面近似为三角形的连续槽；

二、然后在凹面与下层金属引出线相连处刻蚀过孔，再在凹面上及过孔镀金属层；

三、利用光刻胶掩蔽刻蚀金属层，得到需要的集成电感。

本发明提供的一种线条倾斜的集成螺旋电感平面示意图与现有平面螺旋电感没有差异，只是由于金属线条斜向放置使得线条的空间宽度和空间间距增加，通过金属线条的斜向放置增加线宽可以有效地减少金属损耗；集成电感与衬底间寄生电容与介质层的介电常数成正比，与介质层厚度成反比，本发明提供的平面集成螺旋电感通过金属线条的斜向放置使得介质层平均厚度大于普通平面螺旋电感，这又会使其与衬底间寄生电容减小，减小衬底损耗；金属线条的斜向放置使得金属线条水平间距较小的非平面集成电感的线条空间间距并不小，邻近效应及金属线圈间的寄生电容也较小。这些效应都可以提高提高集成电感Q值。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

1、具有较高的Q值；

2、使用常规集成电路制造工艺就可以制造该型非平面集成电感，制造成本低；

3、可以使用较短的过孔与下层金属引出线相连。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

附图1为本发明提供的金属线圈的线条相对于螺旋电感中心同时向内倾斜一定角度的集成螺旋电感平面结构示意图；

附图2为附图1中的A-A剖视图；

附图3为本发明提供的金属线圈的线条相对于螺旋电感中心同时向外倾斜一定角度的集成螺旋电感平面结构示意图；

附图4为附图3中的B-B剖视图；

具体实施方式

实施例一：如附图1和附图2所示的一种线条倾斜的集成螺旋电感，它包括衬底4、设在衬底4上的介质层5、设在介质层5内的螺旋电感金属线圈线条1及通过介质层5内的过孔2和螺旋电感金属线圈的线条1连接的下层引出线3，其螺旋电感金属线圈线条1相对螺旋电感中心同时向内倾斜一定角度，其倾斜的角度为30＜α＜70度。

一种线条倾斜的集成螺旋电感的制造方法，其工艺如下：

一、首先在介质层上按平面螺旋电感几何参数用灰度掩模刻蚀介质层，刻蚀出截面近似为三角形的连续槽；