一种基于硅通孔的高品质三维电感器及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开一种基于硅通孔的高品质三维电感器及其制备工艺。本发明专利技术由多个电感元件单元构成，输入输出端口位于金属层和重新布局层；电感元件单元包括位于金属层、一个圆环状硅通孔阵列、重新布局层。圆环状硅通孔阵列上设有内、外圈硅通孔阵列，内圈和外圈上各硅通孔按照设计要求进行金属层、重新布局层的连接。本发明专利技术利用bosch工艺在硅基底挖空槽，减小硅基底损耗。本发明专利技术运用金属线连接圆环内外圈中的硅通孔阵列，相较与传统硅通孔构造的电感器具有较大的电感值，同时充分利用同圆环内圈或外圈中相邻硅通孔的电流流向都相同，来增强电感值，并且挖出圆环内部硅基底以减少损耗，此外还大大的减少了片上的占用面积。

【技术实现步骤摘要】
一种基于硅通孔的高品质三维电感器及其制备工艺
本专利技术属于无源电子器件
，涉及一种具有高品质因数的三维电感器结构及其制备工艺。
技术介绍
随着无线通讯的发展，射频微波电路在医疗设备、无线局域网和智能家居等方面得到了广泛应用。在射频集成电路中，电感器起着非常重要的作用，成为一种关键的电子元器件，被广泛的应用在各种射频集成电路中，例如低噪声放大器等。传统二维电感器为了获得更大的电感器，需要制作更多的环形线圈结构，这将占用非常大的芯片面积。随着集成器件的不断缩小，二维电感器在占用面积上和封装成本上已无法满足需求。近年来，随着三维集成电路的飞速发展，一种新兴的集成电路制作工艺硅通孔工艺受到广泛关注。其中基于硅通孔技术可用于构造三维电感器和变压器等片上元件，该电感器与传统二维电感器相比，占用芯片面积少而且具有较高的品质因数。电感器性能优劣的主要评判指标是品质因数，若其品质因数越高，则电感器件的性能就越好。一般可通过减小衬底的寄生效应，减小电感器本身电阻和提高自身有效电感值来提高其品质因数。而目前现有的硅通孔工艺是利用等离子刻蚀通孔，采用化学气相沉淀方法在通孔表面形成氧化层，最后通过铜电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维电感器，其特征在于由多个电感元件单元构成，三维电感器元件的输入输出端口位于基底顶部的金属层和基底底部的重新布局层；所述的电感元件单元包括位于基底顶部的金属层、一个圆环状硅通孔阵列、位于基底底部的重新布局层；所述的圆环状硅通孔阵列上设有内、外圈硅通孔阵列，内圈或外圈硅通孔左右对称设置，且输入端、输出端分别设于外圈对称轴的两侧；同时内圈或外圈上位于同一侧的相邻硅通孔圆心与圆环状硅通孔阵列圆心的连线之间的夹角均为20度；所述的内圈和外圈上硅通孔的个数相同，且均为n个，10≤n≤18；将圆环中的硅通孔顺时针或逆时针定义为第一至第n硅通孔；在电感器的顶部金属层进行金属线连接，按照如下规则：将圆环...

【技术特征摘要】
1.一种三维电感器，其特征在于由多个电感元件单元构成，三维电感器元件的输入输出端口位于基底顶部的金属层和基底底部的重新布局层；所述的电感元件单元包括位于基底顶部的金属层、一个圆环状硅通孔阵列、位于基底底部的重新布局层；所述的圆环状硅通孔阵列上设有内、外圈硅通孔阵列，内圈或外圈硅通孔左右对称设置，且输入端、输出端分别设于外圈对称轴的两侧；同时内圈或外圈上位于同一侧的相邻硅通孔圆心与圆环状硅通孔阵列圆心的连线之间的夹角均为20度；所述的内圈和外圈上硅通孔的个数相同，且均为n个，10≤n≤18；将圆环中的硅通孔顺时针或逆时针定义为第一至第n硅通孔；在电感器的顶部金属层进行金属线连接，按照如下规则：将圆环内圈中的第k个硅通孔的金属层端与圆环外圈中的第k+1硅通孔的金属层端通过金属线连接；同样在电感器的底部重新布局层也进行金属线连接，按照如下规则：将圆环外圈中的第k个硅通孔的重新布局层端与圆环内圈中的第k个硅通孔的重新布局层端通过金属线连接；其中1≤k≤n-1。2.如权利要求1所述的一种三维电感器，其特征在于所述的硅通孔结构为穿过硅基底的铜，为防止漏电流，在铜外周设有材料为二氧化硅的绝缘层，一般其厚度为0.5μm，在绝缘层外周则为硅基底。3.如权利要求2所述的一种三维电感器，其特征在于所述的硅通孔结构中绝缘层厚度为0.5μm。4.如权利要求2所述的一种三维电感器，其特征在于所述的穿过硅基底的铜的半径为5μm，高度为200μm。5.如权利要求1所述的一种三维电感器，其特征在于所述的圆环状硅通孔阵列的外半径为40μm，内半径为60μm。6.一种单排线性电感器，由M个电感元件构成，5≤M≤10，其特征在于该三维电感器的输入输出端口位于基底顶部的金属层，三维电感器的输入端为第一个电感器元件的外圈第一硅通孔金属层端，三维电感器的输出端为第M个电感器元件的外圈第n个硅通孔金属层端；所述的电感元件包括位于基底顶部的金属层、一个圆环状硅通孔阵列、位于基底底部的重新布局层；所述的圆环状硅通孔阵列上设有内、外圈硅通孔阵列，内圈或外圈硅通孔左右对称设置，且输入端、输出端分别设于内圈和外圈对称轴的两侧；同时内圈或外圈上位于同一侧的相邻硅通孔圆心与圆环状硅通孔阵列圆心的连线之间的夹角均为20度；所述的内圈和外圈上硅通孔的个数相同，且均为n个，10≤n≤18；将圆环中的硅通孔顺时针或逆时针定义为第一至第n硅通孔；每个电感元件顶部金属层进行金属线连接，按照如下规则：将圆环内圈中的第k个硅通孔的金属层端与圆环外圈中的第k+1硅通孔的金属层端通过金属线连接；同样在每个电感元件的底部重新布局层也进行金属线连接，按照如下规则：将圆环外圈中的第k个硅通孔的重新布局层端与圆环内圈中的第k个硅通孔的重新布局层端通过金属线连接；其中1≤k≤n-1；相邻各电感元件按照如下规则进行设置：第i个电感元件的外圈第n个硅通孔重新布局层端与第i+1个电感元件的外圈第一硅通孔重新布局层端通过金属线连接，第i+1个电感元件的外圈第n个硅通孔金属层端与第i+2个电感元件的外圈第一硅通孔金属层端通过金属线连接，以此规律连接形成单排线性结构；其中1≤i≤M-2。7.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文生，高璇，泮金炜，郑杰，王高峰，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33