一种空气桥电感结构及制作方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种空气桥电感结构，其包括两金属层，第一金属层和第二金属层具有对应下上间隔设置的环形主体，且环形主体分别具有断开缺口及第一引脚和第二引脚，两环形主体通过层间连接部连接，使第一引脚和第二引脚之间的总匝数超过一匝且小于二匝；第二金属层还包括若干第一支脚，由其环形主体的外周缘沿径向向外延伸并通过一次弯折支撑于所述基板上；第二金属层的环形主体上覆盖有相对介电常数小于5的绝缘层。本发明专利技术提升了电感器的Q值，应用于滤波器时使得滤波器的插损特性变好，频段衰减特性更佳。性更佳。性更佳。

【技术实现步骤摘要】
一种空气桥电感结构及制作方法和应用


[0001]本专利技术属于半导体的
，具体涉及一种空气桥电感结构及制作方法和应用。

技术介绍

[0002]电感器是现代通信系统中各类电路的重要组成部分。在集成电路中，电感和电容等无源器件通常会与晶体管等有源器件集成设置在同一基板上以实现特定的功能。例如，5G滤波器芯片基于砷化镓集成无源器件(Integrated Passive Device，IPD)技术，于砷化镓基板上制作电感电容进行组合，形成一个LC带通滤波器，电感等器件的性能将影响滤波器的性能及应用。
[0003]电感Q值：也叫电感的品质因数，是衡量电感器件的主要参数。是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高。现有技术中，集成电感通常是采用集成电路制造工艺在基板表面上形成螺旋状电感线圈，其电感值较小，且在高频条件下会出现电感线圈的磁通量减少，产生额外的能量损失，使得整个电感的Q值(品质因素)下降。尤其在带通滤波器等滤波器的应用中，需要在电感量小的电感中获得高Q值的电感器，因此开发新的结构以改善电感器的Q值具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种空气桥电感结构及制作方法和应用。
[0005]为了实现以上目的，本专利技术的技术方案为：
[0006]一种空气桥电感结构，其设于基板上，包括第一金属层和第二金属层；第一金属层具有第一环形主体，第二金属层具有第二环形主体，第二环形主体间隔设于第一环形主体上方，且第一环形主体和第二环形主体分别具有断开的缺口；第一金属层具有第一引脚，第二金属层具有第二引脚，第一金属层和第二金属层通过夹设于第一环形主体和第二环形主体之间的第一层间连接部和第二层间连接部连接，使第一引脚和第二引脚之间的总匝数超过一匝且小于二匝；第二金属层还包括若干第一支脚，所述第一支脚由第二环形主体的外周缘沿径向向外延伸并通过一次弯折支撑于所述基板上；所述第二环形主体上覆盖有绝缘层，所述绝缘层的相对介电常数＜5。
[0007]可选的，所述绝缘层的厚度为1～20μm。
[0008]可选的，所述绝缘层是二氧化硅层，厚度为5～10μm。
[0009]可选的，所述第一环形主体具有第一缺口，所述第一引脚由第一缺口的一侧向外延伸，所述第一层间连接部位于第一缺口的另一侧；所述第二环形主体具有第二缺口，所述第二引脚由第二缺口的一侧向外延伸，所述第二层间连接部位于第二缺口的另一侧。
[0010]可选的，所述第一引脚和第二引脚位于所述第一环形结构的中心相对的两侧。
[0011]可选的，所述第一支脚由水平延伸部和墩柱部组成，水平延伸部由所述第二环形
主体的外周缘沿径向向外延伸，墩柱部由水平延伸部的末端向下垂直延伸至抵接所述基板。
[0012]可选的，所述水平延伸部的厚度与所述第二环形结构的厚度相同；所述墩柱部的径向延伸的长度是所述第一支脚的径向延伸的长度的40％～70％。
[0013]可选的，所述第一支脚的径向延伸的长度是16～22μm；所述墩柱部的径向延伸的长度是10～15μm，厚度是7～12μm。
[0014]可选的，所述第二金属层还包括若干第二支脚，所述第二支脚由所述第二环形主体的内周缘沿径向向内延伸并通过一次弯折支撑于所述基板上。
[0015]可选的，所述第二支脚的数量少于所述第一支脚的数量，或长度小于所述第一支脚的长度。
[0016]可选的，还包括防水层，所述防水层包覆于所述第一金属层、第二金属层和绝缘层的外侧。
[0017]一种滤波器，包括基板和设于基板上的滤波器电路，所述滤波器电路包括电感和电容，所述电感为如上述的空气桥电感结构。
[0018]一种射频模前端模组，包括上述的滤波器。
[0019]一种空气桥电感结构的制作方法，包括以下步骤：
[0020]1)于基板上形成第一金属层；
[0021]2)于第一金属层上及第一金属层外侧的基板上形成牺牲层，使牺牲层形成裸露第一金属层的两个第一区域和裸露外侧基板的若干第二区域；
[0022]3)通过局部金属沉积工艺形成第一层间连接部、第二层间连接部以及第二金属层；其中第一层间连接部和第二层间连接部位于所述第一区域中；第二金属层包括位于所述牺牲层上的第二环形主体、第二引脚和第二支脚沿径向向外延伸的部分，以及位于第二区域中第二支脚弯折支撑于基板上的部分；
[0023]4)于第二金属层上形成绝缘层；
[0024]5)移除牺牲层。
[0025]本专利技术的有益效果为：
[0026]1)构造空气桥双层金属电感的结构，并在第二层金属层的环形结构上形成二氧化硅层，一方面降低涡流效应，让电感的Q值增加，应用于滤波器时使得滤波器的插损(Insertion Loss)特性变好，频段衰减特性更佳，并使得滤波器规格容易达成；另一方面作为保护层，增加了前端工艺的可靠度；
[0027]2)采用L型支脚的结构设计，在提供支撑的同时通过少拐角的设计减少了尖端效应的产生以及电荷在支脚处的寄生，确保电荷较多流向第二环形铜层表面，提升Q值；
[0028]3)采用的工艺可靠度高，生产良率好。
附图说明
[0029]图1为实施例的空气桥电感结构的整体结构示意图；
[0030]图2为实施例的空气桥电感结构的分解结构示意图；
[0031]图3为实施例的空气桥电感结构的第一支脚和第一金属层的位置关系的截面示意图；
[0032]图4为实施例的空气桥电感结构覆防水层的结构示意图；
[0033]图5为实施例的滤波器的电路原理示意图；
[0034]图6为实施例(二氧化硅层厚度＝10um)与对比例(二氧化硅层厚度＝0um)的Q值测试谱图；
[0035]图7为实施例(二氧化硅层厚度＝10um)与对比例(二氧化硅层厚度＝0um)的插损特性曲线示意图；
[0036]图8为图7中的局部放大图。
具体实施方式
[0037]以下结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步解释。本专利技术的各附图仅为示意以更容易了解本专利技术，其具体比例可依照设计需求进行调整。文中所描述的图形中相对元件的上下关系以及正面/背面的定义，在本领域技术人员应能理解是指构件的相对位置而言，因此皆可以翻转而呈现相同的构件，此皆应同属本说明书所揭露的范围。
[0038]参考图1和图2，一种空气桥电感结构，其设于基板1上，包括第一金属层2和第二金属层3。基板1例如但不限于高阻抗的硅、砷化镓、蓝宝石、尖晶石、多晶氧化铝或玻璃等。第一金属层2具有第一环形主体21，第一环形主体21具有断开的第一缺口21a，第二金属层3具有第二环形主体31，第二环形主体31具有断开的第二缺口31a，第二环形主体31间隔设于第一环形主体21上方，两者之间形成空气层5。第一金属层2具有第一引脚22，第二金属层3具有第二引脚32，第一金属层2和第二金属层3通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空气桥电感结构，其特征在于：所述电感结构设于基板上，包括第一金属层和第二金属层；第一金属层具有第一环形主体，第二金属层具有第二环形主体，第二环形主体间隔设于第一环形主体上方，且第一环形主体和第二环形主体分别具有断开的缺口；第一金属层具有第一引脚，第二金属层具有第二引脚，第一金属层和第二金属层通过夹设于第一环形主体和第二环形主体之间的第一层间连接部和第二层间连接部连接，使第一引脚和第二引脚之间的总匝数超过一匝且小于二匝；第二金属层还包括若干第一支脚，所述第一支脚由第二环形主体的外周缘沿径向向外延伸并通过一次弯折支撑于所述基板上；所述第二环形主体上覆盖有绝缘层，所述绝缘层的相对介电常数＜5。2.根据权利要求1所述的空气桥电感结构，其特征在于：所述绝缘层的厚度为1～20μm。3.根据权利要求2所述的空气桥电感结构，其特征在于：所述绝缘层是二氧化硅层，厚度为5～10μm。4.根据权利要求1所述的空气桥电感结构，其特征在于：所述第一环形主体具有第一缺口，所述第一引脚由第一缺口的一侧向外延伸，所述第一层间连接部位于第一缺口的另一侧；所述第二环形主体具有第二缺口，所述第二引脚由第二缺口的一侧向外延伸，所述第二层间连接部位于第二缺口的另一侧。5.根据权利要求4所述的空气桥电感结构，其特征在于：所述第一引脚和第二引脚位于所述第一环形结构的中心相对的两侧。6.根据权利要求1所述的空气桥电感结构，其特征在于：所述第一支脚由水平延伸部和墩柱部组成，水平延伸部由所述第二环形主体的外周缘沿径向向外延伸，墩柱部由水平延伸部的末端向下垂直延伸至抵接所述基板。7.根据权利要求6所述的空气桥电感结构，其特征在于：所述水平延伸部的厚度与所述第二环形结构的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕致远，刘思玥，
申请(专利权)人：泉州市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：