[发明专利]电感及其形成方法、集成无源器件及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种电感及其形成方法、集成无源器件及其形成方法。

背景技术

现有技术的射频（Radio Frequency，简称为RF）电路使用大量的无源器件，如电感。无源器件和无源器件电路的微型化是射频器件技术的重要指标。

无源器件技术的最新进展产生了集成无源器件（Integrated Passive Device，简称为IPD），其中电感、电容和电阻集成在单个衬底上。在这些IPD中，电感组件的设计通常需要实现的目标之一就是高品质因数（Quality Factor），即输入信号的损耗要小。

参考图1，图1为电感接于高频交流电路时的等效电路图，包括电感L、串联电阻Rs和寄生电容Cd，其中电感L与串联电阻Rs串联，寄生电容Cd与串联之后的电感L和串联电阻Rs并联。

参考图2，为平板状电感结构的剖面结构示意图。金属结构10周围被介质层11包覆，以使金属结构10实现电绝缘。在输入高频信号的情况下，沿箭头方向流入的电流I₁趋于从金属结构10横截面的表面101流过，即有“趋肤效应”。此时，串联电阻的阻值随高频信号频率的平方根成正比增长，导致输入信号损耗增大，金属结构10的品质因数低。

为了提高电感的品质因数，现有工艺提出了利兹线（Lize Wire）电感结构。在横截面积相同的情况下，用多股彼此之间绝缘导线的代替单根导线，以增大电流流过该电感时的横截面积，达到提高电感品质因数的目的。

参考图3，为一种利兹线电感结构的剖面结构示意图。金属结构30包括三根导线31、32和33。金属结构30周围被介质层34包围，介质层34使导线31、32和33彼此绝缘。但是，在输入高频信号的情况下，由于每个导线的位置不同，沿箭头方向流入利兹线电感结构的电流I₂并没有均匀流向三根导线中，受到磁力作用较大的导线32中流入的电流较小甚至没有，电流I₂大部分流向导线31横截面的表面311和导线33横截面的表面331流过。与电流I₁流过图2中金属结构10横截面101的横截面积相比，电流I₂流过图3中利兹线电感结构的表面311和331的横截面积之和没有明显增大，利兹线电感结构未能有效增大电流流过利兹线电感结构时的横截面积。

为提高利兹线电感结构的品质因数，需使各个导线以特定的排列方式结合在一起，以保证每个导线受同样大小的磁力作用，进而使流入每个导线的电流相等。故利兹线电感结构对各个导线的布局（layout）方法的要求较高，形成高品质因数的利兹线电感结构工艺复杂。

更多与电感相关的技术请参考公开号为CN101894742A（公开日为2010年11月24日）的中国专利申请。

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、集成无源器件及其形成方法，所形成电感和集成无源器件的品质因数高，且形成电感和集成无源器件的方法简单。

为解决上述问题，本发明提供一种电感的形成方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底上形成第一介质层；

在所述第一介质层上形成金属层；

在所述金属层上形成掩膜层，所述掩膜层中形成有第一开口和第二开口，所述第一开口的尺寸大于所述第二开口的尺寸；

沿所述第一开口和所述第二开口刻蚀所述金属层，至暴露出位于第一开口下方的所述第一介质层，以及于第二开口底部剩余预定厚度的金属层；

去除所述掩膜层。

可选的，所述第一开口的宽度与所述金属层的厚度的比值大于或者等于1:4，所述第二开口的宽度与所述金属层的厚度的比值小于1:4。

可选的，在去除所述掩膜层之后，所述形成方法还包括：在所述第一介质层和剩余的金属层上形成第二介质层。

可选的，沿所述第一开口和所述第二开口刻蚀所述金属层的方法为干法刻蚀，所述干法刻蚀的刻蚀气体为Cl₂、BCl₃和CHF₃的混合气体，所述混合气体中Cl₂的流量范围为10sccm～100sccm，BCl₃的流量范围为10sccm～90sccm，CHF₃的流量范围为1sccm～10sccm，所述干法刻蚀的电源的功率范围为500W～1000W。

可选的，所述第一开口呈螺旋状，所述第二开口呈螺旋状。