[发明专利]电感及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种电感及其形成方法。

背景技术

在现有的集成电路，例如CMOS射频集成电路（RFIC）中，电感是一种重要电学器件，其性能参数直接影响了集成电路的性能。现有技术中，集成电路中的电感大多采用平面电感，例如平面螺旋电感；所述平面电感器为金属导线在衬底或介质层表面绕制而成；相对于传统的线绕电感，平面电感器具有成本低、易于集成、噪声小和功耗低的优点，更重要的是能与现今的集成电路工艺兼容。

请参考图1和图2，是现有技术的平面电感的结构示意图，图1是图2在AA’方向上的剖面结构示意图，图2是图1所示平面电感的俯视结构示意图，包括：

半导体衬底100；位于所述半导体衬底100表面的介质层101；位于所述介质层101表面的平面螺旋线圈102。

请参考图2，所述平面螺旋线圈102由至少3匝金属导线构成；所述平面螺旋线圈102的最内匝的导电线圈的半径R的范围为45~50微米；所述平面螺旋线圈102由3匝金属导线构成；所述构成平面螺旋线圈102的金属导线的宽度w为8~10微米；所述平面螺旋线圈102为八边形；所述平面螺旋线圈102的一端具有输入接触点103，另一端具有输出接触点104，所述接触点103和接触点104用于输入输出电流。

然而现有的平面电感的品质因数Q过低，且有效面积过大，使所述电感的性能不良，从而影响到集成电路的性能较差，集成度不高。

更多平面螺旋电感器件请参考公开号为US 2011/0156854A1的美国专利文件。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种电感及其形成方法，能够提高电感的品质因数Q，减小电感的有效面积。

为解决上述问题，本发明提供一种电感，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底表面的第一介质层；位于所述第一介质层表面的第一平面螺旋线圈和第一接触层，所述第一平面螺旋线圈包括最外圈金属线、以及与最外圈金属线连接的内圈金属线，其中，所述内圈金属线包括至少2根相互隔离的子金属线，所述子金属线的一端分别与最外圈金属线一端连接，所述最外圈金属线的另一端与所述第一接触层连接；位于所述第一平面螺旋线圈表面的第二介质层；位于所述第二介质层表面的第二平面螺旋线圈和第二接触层，所述第二平面螺旋线圈包括最外圈金属线、以及与最外圈金属线连接的内圈金属线，其中，所述内圈金属线包括至少2根相互隔离的子金属线，所述子金属线的一端分别与最外圈金属线一端连接，所述最外圈金属线的另一端与所述第二接触层连接；位于所述第二介质层内的第一导电栓塞，所述第一导电栓塞的一端与第一平面螺旋线圈内圈的子金属线的另一端连接，所述第一导电栓塞的另一端与第二平面螺旋线圈内圈的子金属线的另一端连接；位于所述第二平面螺旋线圈表面的第三介质层；位于所述第三介质层表面的第三平面螺旋线圈和第三接触层，所述第三平面螺旋线圈包括最外圈金属线、以及与最外圈金属线连接的内圈金属线，其中，所述内圈金属线包括至少2根相互隔离的子金属线，所述子金属线的一端分别与最外圈金属线一端连接，所述最外圈金属线的另一端与所述第三接触层连接，所述第三接触层通过第三导电栓塞与第一接触层连接；位于所述第三介质层内的第二导电栓塞，所述第二导电栓塞的一端连接第二平面螺旋线圈内圈的子金属线与第一导电栓塞相连的一端，所述第二导电栓塞的另一端连接第三平面螺旋线圈内圈的子金属线的另一端。

可选地，所述第一平面螺旋线圈、第二平面螺旋线圈或第三平面螺旋线圈内圈金属线包括2~10根相互隔离的子金属线，最外圈金属线包括1~10根相互隔离的子金属线。

可选地，所述第一平面螺旋线圈、第二平面螺旋线圈或第三平面螺旋线圈内相邻两根相互隔离的子金属线之间的距离为1~20微米，所述子金属线的宽度为1~20微米。

可选地，所述第一平面螺旋线圈、第二平面螺旋线圈或第三平面螺旋线圈的材料为铜或铝，厚度为0.1~5微米，形状为四边形、六边形、八边形或圆形，最内一圈子金属线的半径为5~100微米。

可选地，当所述第一平面螺旋线圈、第二平面螺旋线圈或第三平面螺旋线圈的材料为铜，厚度为3~4微米时，所述第一平面螺旋线圈、第二平面螺旋线圈或第三平面螺旋线圈的最外圈金属线为单根。