电感结构及其制作方法技术

一种电感结构及其制作方法，电感结构，包括：底部环状金属层，包括相连接的第一接口、第一金属体层和第二接口；位于底部环状金属层层上方的中间金属层，包括相连接的第三接口、第二金属体层和第四接口，所述第二金属体层从第三接口呈螺旋环状延伸至第三接口，其中所述第三接口位于螺旋环内，第三接口与第二接口电连接，第四接口作为电感结构的输出端；位于中间金属层层上方的顶部环状金属层，包括相连接的第五接口、第三金属体层和第六接口，所述第六接口与中间金属层的第三接口电连接，所述第五接口与底部环状金属层的第一接口电连接一起作为电感结构的输入端。本发明专利技术的电感结构在保证品质因子，减小占据的面积，并保证电感电性的对称性能。

【技术实现步骤摘要】
电感结构及其制作方法
本专利技术涉及电感领域，特别涉及一种多层结构的电感结构及其制作方法。
技术介绍
电感器一般均由缠绕成螺旋状的导线所构成，其在通讯设备的射频(radiofrequency；RF)电路上的应用相当广泛，例如可应用在移动电话、无线电路、无线调制解调器、以及其它的通讯器材。在集成电路技术的进步下，使得电感器可以利用集成电路技术来制造，且可将电感与其它组件整合于单一芯片上，以降低制造电路所需耗费的成本。目前，常见整合于集成电路制程的电感器的结构为回旋状金属层。一般来说，品质因子(qualityfactor，Q)是衡量电感性质的一个关键参数，品质因子与电感器的电感(L)、其寄生电容、电阻值以及输入频率这些参数相关。电感器若具有高电阻的螺旋线圈或大寄生电容皆会降低该电感器的品质因子。增加品质因子Q的方法有二：一为增加厚度、二为降低阻值。但是现有的电感器的制作需要与互连线的制作工艺兼容，因而制作的电感器的厚度受到限制，另外增大电感器的宽度以增加品质因子的方法也会占用较大的芯片面积。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是在保证电感结构品质因子的同时，减小电感结构占据的面积。为解决上述问题，本专利技术提供一种电感结构，包括：底部环状金属层，所述底部环状金属层包括相连接的第一接口、第一金属体层和第二接口，所述第一金属体层从第一接口呈环状延伸至第二接口；位于底部环状金属层层上方的中间金属层，底部环状金属层与中间金属层相互平行，所述中间金属层包括相连接的第三接口、第二金属体层和第四接口，所述第二金属体层从第三接口呈螺旋环状延伸至第三接口，其中所述第三接口位于螺旋环内，第三接口与底部环状金属层的第二接口电连接，第四接口作为电感结构的输出端；位于中间金属层层上方的顶部环状金属层，所述顶部环状金属层与中间金属层相互平行，所述顶部环状金属层包括相连接的第五接口、第三金属体层和第六接口，所述第三金属体层从第五接口呈环状延伸至第六接口，所述第六接口与中间金属层的第三接口电连接，所述第五接口与底部环状金属层的第一接口电连接一起作为电感结构的输入端。可选的，所述第二金属体层由至少2跟相互平行的第二指状金属层构成，至少2跟第二指状金属层的一端电连接在一起并与第四接口连接在一起，至少2跟第二指状金属层的另一端是相互断开，该断开的至少2个端部作为第三接口。可选的，所述第三金属体层由至少2跟相互平行的第三指状金属层构成，至少2跟第三指状金属层的一端电连接在一起并与第五接口相连接，至少2跟第三指状金属层的另一端是相互断开，该断开的至少2个端部作为第五接口。可选的，所述第二指状金属层的数量等于第三指状金属层的数量。可选的，所述第一金属体层由至少1跟第一指状金属层构成，至少1跟第一指状金属层的一端与第二接口相连接，至少1跟第一指状金属层的另一端端部作为第一接口。可选的，所述第二指状金属层的数量或者第三指状金属层的数量至少为第一指状金属层数量的两倍。可选的，第一指状金属层的数量≥2跟时，至少2跟的第一指状金属层的一端电连接在一起并与第一接口相连接，至少2跟第一指状金属层的另一端相互断开，该断开的至少2个端部作为第二接口。可选的，所述第一金属体层的环数量等于第三金属体层的环数量，第一金属体层的环的形状和环绕方向与第三金属体层的环的形状和环绕方向相同，并且第一金属体层位于第三金属体层正下方。可选的，所述第一金属体层的环数量为1个，第三金属体层的环数量为1个。可选的，所述第二金属体层的螺旋数量至少为1个。可选的，所述第一金属体层、第二金属体层、第三金属体层的材料为Al、Cu或W。可选的，所述第一金属体层的厚度为8000～9500埃，第二金属体层的厚度为2～5微米，所述第三金属体层的厚度为1.5～2微米。可选的，所述底部环状金属层、中间金属层、顶部环状金属层之间通过介质层隔离。可选的，中间金属层的第三接口与底部环状金属层的第二接口通过位于介质层中的第一金属插塞电连接。可选的，顶部环状金属层的第六接口与中间金属层的第三接口通过位于介质层中的第二金属插塞电连接。可选的，顶部环状金属层第五接口与底部环状金属层的第一接口通过位于介质层中的第三金属插塞电连接。本专利技术实施例还提供了一种电感结构的制作方法，包括：提供基底；在基底上形成底部环状金属层，所述底部环状金属层包括相连接的第一接口、第一金属体层和第二接口，所述第一金属体层从第一接口呈环状延伸至第二接口；形成覆盖所述底部环状金属层和基底的第一介质层；在第一介质层上形成中间金属层，底部环状金属层与中间金属层相互平行，所述中间金属层包括相连接的第三接口、第二金属体层和第四接口，所述第三接口呈螺旋环状延伸至第三接口，其中所述第三接口位于螺旋环内，第三接口与底部环状金属层的第二接口电连接，第四接口作为电感结构的输出端；形成覆盖中间金属层和第一介质层的第二介质层；在第二介质层上形成顶部环状金属层，所述顶部环状金属层与中间金属层相互平行，所述底部环状金属层包括相连接的第五接口、第三金属体层和第六接口，所述第五接口呈环状延伸至第六接口，所述第六接口与中间金属层的第三接口电连接，所述第五接口与底部环状金属层的第一接口电连接一起作为电感结构的输入端。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的电感结构从下到上包括底部环状金属层，位于底部环状金属层层上方的中间金属层，位于中间金属层层上方的顶部环状金属层，所述中间金属层包括相连接的第三接口、第二金属体层和第四接口，所述第二金属体层从第三接口呈螺旋环状延伸至第三接口，其中所述第三接口位于螺旋环内，第三接口与底部环状金属层的第二接口电连接，第四接口作为电感结构的输出端；顶部环状金属层的第六接口与中间金属层的第三接口电连接，顶部环状金属层的第五接口与底部环状金属层的第一接口电连接一起作为电感结构的输入端。所述电感结构的输入包括平行的底部环状金属层和顶部环状金属层，底部环状金属层和顶部环状金属层构成的双层输入结构减小了电感结构的电阻，有利于提高电感结构性能；当本专利技术的电感结构与现有的平面电感的品质因子相同时，由于底部环状金属层和顶部环状金属层作为电感结构的一部分，底部环状金属层和顶部环状金属层也为环状，因而中间金属层层的环数可以小于现有的平面电感的环数，使得本专利技术的电感结构占据的基底(或晶圆)面积减小；另外由于底部环状金属层和顶部环状金属层分别位于中间金属层的上方和下方，底部环状金属层和顶部环状金属层电连接在一起作为输入端，底部环状金属层和顶部环状金属层相对于中间金属层一个离接地端较近一个离接地端较远，因而底部环状金属层和顶部环状金属层相对于接地端的寄生电容与中间金属层相对于接地端的寄生电容能保持平衡或者差异较小，可以使得电感结构的输入端得到的Q和从电感结构的输出端得到的Q是基本相同的，以保证电感电性的对称性能。进一步，所述(中间金属层的)第二指状金属层的数量等于(顶部环状金属层的)第三指状金属层的数量，所述第二指状金属层的数量或者第三指状金属层的数量至少为(底部环状金属层的)第一指状金属层数量的两倍，使得底部环状金属层和顶部环状金属层相对于接地端的寄生电容与中间金属层相对于接地端的寄生电容能够更好的保持平衡，进一步提高电感结构的对称性。进一步，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电感结构，其特征在于，包括：底部环状金属层，所述底部环状金属层包括相连接的第一接口、第一金属体层和第二接口，所述第一金属体层从第一接口呈环状延伸至第二接口；位于底部环状金属层层上方的中间金属层，底部环状金属层与中间金属层相互平行，所述中间金属层包括相连接的第三接口、第二金属体层和第四接口，所述第二金属体层从第三接口呈螺旋环状延伸至第三接口，其中所述第三接口位于螺旋环内，第三接口与底部环状金属层的第二接口电连接，第四接口作为电感结构的输出端；位于中间金属层层上方的顶部环状金属层，所述顶部环状金属层与中间金属层相互平行，所述顶部环状金属层包括相连接的第五接口、第三金属体层和第六接口，所述第三金属体层从第五接口呈环状延伸至第六接口，所述第六接口与中间金属层的第三接口电连接，所述第五接口与底部环状金属层的第一接口电连接一起作为电感结构的输入端。

【技术特征摘要】
1.一种电感结构，其特征在于，包括：底部环状金属层，所述底部环状金属层包括相连接的第一接口、第一金属体层和第二接口，所述第一金属体层从第一接口呈环状延伸至第二接口；位于底部环状金属层层上方的中间金属层，底部环状金属层与中间金属层相互平行，所述中间金属层包括相连接的第三接口、第二金属体层和第四接口，所述第二金属体层从第三接口呈螺旋环状延伸至第三接口，其中所述第三接口位于螺旋环内，第三接口与底部环状金属层的第二接口电连接，第四接口作为电感结构的输出端；位于中间金属层层上方的顶部环状金属层，所述顶部环状金属层与中间金属层相互平行，所述顶部环状金属层包括相连接的第五接口、第三金属体层和第六接口，所述第三金属体层从第五接口呈环状延伸至第六接口，所述第六接口与中间金属层的第三接口电连接，所述第五接口与底部环状金属层的第一接口电连接一起作为电感结构的输入端。2.如权利要求1所述的电感结构，其特征在于，所述第二金属体层由至少2跟相互平行的第二指状金属层构成，至少2跟第二指状金属层的一端电连接在一起并与第四接口连接在一起，至少2跟第二指状金属层的另一端是相互断开，该断开的至少2个端部作为第三接口。3.如权利要求2所述的电感结构，其特征在于，所述第三金属体层由至少2跟相互平行的第三指状金属层构成，至少2跟第三指状金属层的一端电连接在一起并与第五接口相连接，至少2跟第三指状金属层的另一端是相互断开，该断开的至少2个端部作为第五接口。4.如权利要求3所述的电感结构，其特征在于，所述第二指状金属层的数量等于第三指状金属层的数量。5.如权利要求4所述的电感结构，其特征在于，所述第一金属体层由至少1跟第一指状金属层构成，至少1跟第一指状金属层的一端与第二接口相连接，至少1跟第一指状金属层的另一端端部作为第一接口。6.如权利要求5所述的电感结构，其特征在于，所述第二指状金属层的数量或者第三指状金属层的数量至少为第一指状金属层数量的两倍。7.如权利要求6所述的电感结构，其特征在于，第一指状金属层的数量≥2跟时，至少2跟的第一指状金属层的一端电连接在一起并与第一接口相连接，至少2跟第一指状金属层的另一端相互断开，该断开的至少2个端部作为第二接口。8.如权利要求1所述的电感结构，其特征在于，所述第一金属体层的环数量等于第三金属体层的环数量，第一金属体...

【专利技术属性】
技术研发人员：程仁豪，高金凤，王西宁，钟琳，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31