一种垂直型平面螺旋电感及其制备方法、电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种垂直型平面螺旋电感及其制备方法、电子装置。所述螺旋电感，包括：晶圆，其包括一个正面和一个背面；穿透所述晶圆的若干硅通孔，所述硅通孔位于同一垂直面并彼此间隔设置；金属互联结构，位于所述晶圆的正面，至少包括若干顶部金属层；重分布层，位于所述晶圆的背面，至少包括若干底部金属层；其中所述硅通孔、所述顶部金属层和所述底部金属层相互连接形成平面螺旋结构。本发明专利技术所述垂直型平面电感的优点在于：所述电感所占芯片的面积仅仅取决于电感绕线金属层(metal)的宽度及线圈的直径，因此相比传统的平面电感，所占芯片面积极小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，具体地，本专利技术涉及一种垂直型平面螺旋电感及其制备方法、电子装置。
技术介绍
对于高容量的半导体存储装置需求的日益增加，这些半导体存储装置的集成密度受到人们的关注，为了增加半导体存储装置的集成密度，现有技术中采用了许多不同的方法，例如通过减小晶片尺寸和/或改变内结构单元而在单一晶片上形成多个存储单元，对于通过改变单元结构增加集成密度的方法来说，已经进行尝试沟通过改变有源区的平面布置或改变单元布局来减小单元面积。在电子消费领域，多功能设备越来越受到消费者的喜爱，相比于功能简单的设备，多功能设备制作过程将更加复杂，比如需要在电路版上集成多个不同功能的芯片，因而出现了3D集成电路(integratedcircuit，IC)技术。其中，微电子机械系统(MEMS)在体积、功耗、重量以及价格方面具有十分明显的优势，至今已经开发出多种不同的传感器，例如压力传感器、加速度传感器、惯性传感器以及其他的传感器。通常，在集成无源器件(integratedpassivedevice，IPD)以及微电子机械系统(MEMS)中会使用平面螺旋电感，目前成熟的平面螺旋电感在芯片中占据了极大地面积，并且由于电感器件本身的特性，使得电感不能够像CMOS技术一样随着技术发展而特征尺寸减小。如图1a-1b所示，目前常见的平面螺旋电感工艺中，第一种电感结构如图1a所示，通常由1层或多层金属层叠加组成，通常具有较大的R而导致占据较大的面积；第二种电感结构如图1b所示，通常由2层金属层和一层通孔(VIA)构成，由于金属层线宽及圈数影响，也具有较大的面积。此外，由于平面螺旋电感的电感性能会受到有源区/多晶硅/金属层(AA/Poly/Metal)的影响，因此一般要求在电感下方禁止有源区/多晶硅/金属层(AA/Poly/Metal)形成的器件及虚拟图案(dummypattern)存在，这样对工艺制程也带来较大的影响。因此，现有技术中平面螺旋电感的尺寸以及设置方法都受到极大的限制，制约了所述平面螺旋电感的应用，需要对平面螺旋电感的结构以及制备方法作进一步的改进，以便消除上述弊端。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。本专利技术为了克服目前存在问题，提供了一种垂直型平面螺旋电感，包括：晶圆，其包括一个正面和一个背面；穿透所述晶圆的若干硅通孔，所述硅通孔位于同一垂直面并彼此间隔设置；金属互联结构，位于所述晶圆的正面，至少包括若干顶部金属层；重分布层，位于所述晶圆的背面，至少包括若干底部金属层；其中所述硅通孔、所述顶部金属层和所述底部金属层相互连接形成平面螺旋结构。作为优选，所述金属互联结构还进一步包括位于所述顶部金属层之间的若干顶部通孔。作为优选，所述重分布层还进一步包括位于所述底部金属层之间的若干底部通孔。作为优选，所述平面螺旋电感还进一步包括位于所述晶圆正面的第一连接端和第二连接端，分别位于所述平面螺旋结构的两端。作为优选，所述硅通孔包括第一硅通孔、第二硅通孔、第三硅通孔和第四硅通孔；其中，所述第二硅通孔通过第一底部金属层与所述第三硅通孔相连接；所述第一硅通孔通过第二顶部金属层与所述第三硅通孔相连接；所述第一硅通孔通过第二底部金属层与所述第四硅通孔相连接。作为优选，所述第一硅通孔和所述第三硅通孔均通过位于上方的第一顶部金属层和第一顶部通孔与所述第二顶部金属层相连接；所述第一硅通孔和所述第四硅通孔均通过位于下方的第一底部金属层和第一底部通孔与所述第二底部金属层相连接。作为优选，所述平面螺旋电感还进一步包括顶部层间介电层，所述金属互联结构位于所述顶部层间介电层中；所述重分布层包括底部层间介电层，所述底部金属层位于所述底部层间介电层中。作为优选，所述晶圆为硅或玻璃。本专利技术还提供了一种垂直型平面螺旋电感的制备方法，包括：提供晶圆，所述晶圆包括一个正面和一个背面，所述晶圆中还形成有若干位于同一垂直面并彼此间隔设置的硅通孔；在所述晶圆正面上方形成金属互联结构，其中所述金属互联结构至少包括若干顶部金属层，以连接部分所述硅通孔的顶部；在所述晶圆背面下方形成重分布层，所述重分布层至少包括若干底部金属层，以连接部分所述硅通孔底部，形成平面螺旋结构。作为优选，在形成所述金属互联结构之后，所述方法还进一步包括在所述金属互联结构的上方形成保护层的步骤；在形成所述重分布层之后，所述方法还进一步包括在去除所述保护层的步骤。作为优选，所述方法还进一步包括在所述顶部金属层之间形成若干顶部通孔的步骤；所述方法还进一步包括在所述底部金属层之间形成若干底部通孔的步骤。作为优选，所述硅通孔包括第一硅通孔、第二硅通孔、第三硅通孔和第四硅通孔，形成所述金属互联结构的方法包括：在所述硅通孔上方形成若干间隔设置的第一顶部金属层以及位于所述第一顶部金属层上的第一顶部通孔；在所述第一硅通孔和所述第三硅通孔上方的所述第一顶部通孔上形成第二顶部金属层，以连接所述第一硅通孔和所述第三硅通孔。作为优选，所述方法还进一步包括：在所述第二硅通孔上方的所述第一顶部通孔上形成第二顶部金属层，以形成所述螺旋电感的第一连接端；在所述第四硅通孔上方的所述第一顶部通孔上形成第二顶部金属层，以形成所述螺旋电感的第二连接端。作为优选，所述硅通孔包括第一硅通孔、第二硅通孔、第三硅通孔和第四硅通孔，形成所述重分布层的方法包括：去除部分所述晶圆背面，以露出硅通孔的底部；在所述硅通孔的底部上形成若干间隔设置的第一底部金属层，以连接所述第二硅通孔和所述第三硅通孔；在所述第一硅通孔和所述第四硅通孔的所述第一底部金属层上形成第一底部通孔；在所述第一底部通孔上形成第二底部金属层，以连接所述第一硅通孔和所述第四硅通孔。本专利技术还提供了一种电子装置，包括上述平面螺旋电感。本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提出了一种新颖的垂直型平面电感制造工艺，由硅通孔(TSV)和晶圆正反的金属层(metal)互连形成。本专利技术所述垂直型平面电感的优点在于：所述电感所占芯片的面积仅仅取决于电感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直型平面螺旋电感，包括：晶圆，其包括一个正面和一个背面；穿透所述晶圆的若干硅通孔，所述硅通孔位于同一垂直面并彼此间隔设置；金属互联结构，位于所述晶圆的正面，至少包括若干顶部金属层；重分布层，位于所述晶圆的背面，至少包括若干底部金属层；其中所述硅通孔、所述顶部金属层和所述底部金属层相互连接形成平面螺旋结构。

【技术特征摘要】
1.一种垂直型平面螺旋电感，包括：
晶圆，其包括一个正面和一个背面；
穿透所述晶圆的若干硅通孔，所述硅通孔位于同一垂直面并彼此间隔设
置；
金属互联结构，位于所述晶圆的正面，至少包括若干顶部金属层；
重分布层，位于所述晶圆的背面，至少包括若干底部金属层；
其中所述硅通孔、所述顶部金属层和所述底部金属层相互连接形成平面
螺旋结构。
2.根据权利要求1所述的平面螺旋电感，其特征在于，所述金属互联结
构还进一步包括位于所述顶部金属层之间的若干顶部通孔。
3.根据权利要求1所述的平面螺旋电感，其特征在于，所述重分布层还
进一步包括位于所述底部金属层之间的若干底部通孔。
4.根据权利要求1所述的平面螺旋电感，其特征在于，所述平面螺旋电
感还进一步包括位于所述晶圆正面的第一连接端和第二连接端，分别位于所
述平面螺旋结构的两端。
5.根据权利要求1所述的平面螺旋电感，其特征在于，所述硅通孔包括
第一硅通孔、第二硅通孔、第三硅通孔和第四硅通孔；
其中，所述第二硅通孔通过第一底部金属层与所述第三硅通孔相连接；
所述第一硅通孔通过第二顶部金属层与所述第三硅通孔相连接；
所述第一硅通孔通过第二底部金属层与所述第四硅通孔相连接。
6.根据权利要求5所述的平面螺旋电感，其特征在于，所述第一硅通孔
和所述第三硅通孔均通过位于上方的第一顶部金属层和第一顶部通孔与所述
第二顶部金属层相连接；
所述第一硅通孔和所述第四硅通孔均通过位于下方的第一底部金属层和
第一底部通孔与所述第二底部金属层相连接。
7.根据权利要求1所述的平面螺旋电感，其特征在于，所述平面螺旋电
感还进一步包括顶部层间介电层，所述金属互联结构位于所述顶部层间介电
层中；
所述重分布层包括底部层间介电层，所述底部金属层位于所述底部层间

\t介电层中。
8.根据权利要求1所述的平面螺旋电感，其特征在于，所述晶圆为硅或
玻璃。
9.一种垂直型平面螺旋电感的制备方法，包括：提供晶圆，所述晶圆包
括一个正面和一个背面，所述晶圆中还形成有若干位于同一垂直面并彼此间
隔设置的硅通孔；
在所述晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：戚德奎，张海芳，刘煊杰，陈政，李新，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31