本发明专利技术涉及一种与RDL工艺兼容的电感元件及制造方法，其特征在于在硅衬底上用薄膜金属淀积工艺同时形成第一层金属互连传输线及屏蔽层；旋涂光敏介质层，曝光显影，形成金属互连通孔，退火，等离子体干刻去除显影残余部分，电镀金属填满金属互连通孔；然后形成第二层金属互连传输线及电感线；形成最外层金属通孔；从而在不增加原有工艺步骤的情况下制作出有金属屏蔽层的电感。与主流的圆片级封装中重布线工艺兼容，在不增加工艺步骤的情况下，低成本制造出带有屏蔽层的电感，对硅衬底有效的阻断衬底涡流，提高了电感的品质因子并降低电感的串联电阻，并且减小了涡旋电流对芯片的电磁干扰。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种与RDL工艺兼容的电感元件及制造方法，更确切地说涉及一种圆片级封装中无源器件的制造，可用于重布线层(RDL)中电感元件及制造方法。
技术介绍
随着无线通信的发展，射频微波电路在无线个人通讯，无线局域网(WLAN)，卫星通信，汽车电子中得到了广泛应用。越来越多的功能正持续不断的被集成到各种手持设备中，同时设备的尺寸也在不停的缩小。小型化，低成本，低耗能，高性能的需求正在持续增加。电感在电路中大量使用，在匹配网络，滤波器，低噪声放大器中起着重要作用。传统电感件从面积到成本都制约着集成电路的发展。集成无源器件以其小型化、薄膜型、寄生参数少及可靠性高的优点满足了当今电子产品低成本、重量轻、集成度高，超薄的需求，对 改善芯片性能效果显著。由于传统的封装成本较高，无法满足充分体现嵌入式无源器件的优越性。圆片级芯片尺寸封装(WLCSP)以其低成本，小尺寸在电子产品中得到了广泛应用，Amkor(UltraCSP )、Fraunhofer、Fujitsu (Super CSP )、Form Factor (Wow , MOST )等多家公司和研究机构都有自己的圆片级封装技术。在圆片级封装中埋置无源器件能够很好的满足小型化，低成本，低功耗等要求。电感的一项重要指标是品质因数，品质因数越高，电感元件的效率就越高。品质因数的提高受到了衬底的寄生效应的限制以及电感线本身电阻的影响。因此当前对硅平面螺旋电感的优化工作主要可分为两类，一类是减小电感的方块电阻，如增加线圈的厚度，选用电阻率较低的Cu作为线圈金属。另一类就是从衬底入手减小衬底损耗。文献Zu, L. ；Yicheng Lu ；Frye, R. C.；Lau, Μ. Y. ；Chen, S. -C. S. ；Kossives, D. P. ；Jenshan Lin ；Tai, K. L. ； , High Q-factorinductors integrated on MCM Si substrates, IEEE Transactions on,vol. 19,no. 3,pp. 635-643，Aug 1996采用高阻硅衬底来减小衬底损耗，但高阻硅成本较高。文献Chang，J. Y. -C. ；Abidi, A. A. ；Gaitan, M. ； , Large suspended inductors on silicon andtheir use in a 2-μ m CMOS RF amplifier, Electron Device Letters,IEEE,vol. 14,no. 5，pp. 246-248，May 1993等采用将电感下的衬底掏空来减少衬底损耗。悬浮电感式这些方法中的代表，可以最为有效的减小衬底损耗和寄生电容。悬浮电感的缺点在于一方面悬浮电感衬底的大空洞需要采用MEMS工艺，该工艺与CMOS工艺不兼容，很难实现RF接收机的全芯片集成，另一方面悬浮电感的机械强度小，为了改善悬浮电感的机械强度往往需要增加一些工艺繁琐的步骤，不利于工业生产。又如，文献Chang, C. A. ；Sung-Pi Tseng ；Jun Yi Chuang ；Shiue-Shr Jiang ；Yeh, J. A. ； , Characterization of spiral inductors with patterned floatingstructures, Microwave Theory and Techniques,IEEE Transactions on, vol. 52,no. 5,PP. 1375-1381,May 2004用P/N节沟槽在线圈电感下做成屏蔽结构来阻断衬底涡流减小衬底损耗。但是PN节沟槽的制作增加了工艺步骤，且会污染圆片上已有器件。从上面讨论可见基于圆片级封装RDL工艺制作的高品质因数的电感，由于其成本低，与圆片级封装工艺兼容，在射频电路领域，具有非常广阔的应用前景。从而引导出本专利技术的构思。
技术实现思路
为了适应产品的小型化，低成本化发展需求，本专利技术提出了与RDL工艺兼容的带屏蔽层平面螺旋电感及制作方法。所述的方法制作的电感带有屏蔽层，可对硅衬底有效的阻断衬底涡流，提高了电感的品质因子并降低电感的串联电阻，并且减小了涡旋电流对芯片的电磁干扰。本专利技术所采取的技术方案是先利用电镀工艺或铝腐蚀工艺在形成电感桥线以及第一层金属重布线的同时形成特殊的金属屏蔽层，然后在介质层上用溅射、光刻的电镀工 艺形成第二层重布线金属传输线，同时形成平面电感线圈，平面线圈与正对其下的金属屏蔽层共同构成电感。本专利技术附加的屏蔽层能有效阻断衬底涡流，提高电感的品质因子，且减小了涡旋电流对芯片的电磁干扰，提高了电感的性能及其电磁兼容性。且本专利技术与圆片级封装中的重布线层RDL工艺完全兼容，不需要增加工艺步骤，可与重布线层同时形成，因而在减小无源器件体积、降低封装成本方面有很大潜力。本专利技术的具体工艺步骤如下A.可采用下述两种工艺中任一种形成第一层重布线金属传输层、电感桥线及金属屏蔽层；Al.利用溅射、光刻和电镀工艺(a)在基板或衬底上溅射种子层；(b)旋涂光刻胶，曝光显影，形成第一层重布线金属传输层、电感桥线及金属屏蔽层的开口 ；(C)电镀金属，优选为铝，形成第一层重布线金属传输层、电感桥线及金属屏蔽层图形；(d)溶解阻挡层光刻胶，刻蚀残留种子层；A2.利用铝腐蚀工艺(a)在基板上溅射金属铝；(b)旋涂光刻胶，曝光显影，形成第一层重布线金属传输层、电感桥线及金属屏蔽层的掩膜；(C)铝腐蚀形成形成第一层金属互连线、电感桥线及金属屏蔽层图形；(d)去除光刻胶；Al和A2任选一种。Al工艺可以电镀电阻值较小的金属如Cu，电镀的金属厚度较厚。A2工艺简单，避免了电镀工艺。B.光刻工艺形成介质层(a)旋涂光敏介质，可为光敏聚酰亚胺或光敏BCB ；(b)软烘，曝光显影，形成金属互连通孔沟槽，退火；(c)等离子体干刻去除显影残余部分。C.利用溅射、光刻和电镀工艺形成第二层重布线金属传输层及平面螺旋电感；(a)溅射种子层；(b)旋涂光刻胶，曝光显影，形成第二层重布线金属传输层及平面螺旋电感的掩膜；(C)电镀金属，优选为铜，形成第二层重布线金属传输层及平面螺旋电感图形；(d)溶解阻挡层光刻胶，刻蚀残留种子层；D.光刻工艺形成保护介质层 (a)旋涂光敏介质，可为光敏聚酰亚胺或光敏BCB ；(b)软烘，曝光显影，形成金属互连开口，便于与其他器件或系统实现电气连接或植焊球，退火；(c)等离子体干刻去除显影残余部分。由上述工艺制作的带屏蔽层的电感元件，特征在于(I)所述的电感元件由平面螺旋电感线圈和正对其下的射线状金属屏蔽层组成；所述的电感线圈为平面方螺旋线圈或平面圆螺旋线圈；所述的电感线圈的桥线与金属屏蔽层位于同一平面；(2)对于平面圆螺旋线圈，屏蔽层射线的走向与正对其上的圆螺旋线圈的法线方向一致；对于平面方螺旋线圈，屏蔽层射线的走向与与正对其上的方螺旋线圈的相应边垂直；(3)射线状金属屏蔽层的射线线宽为O. I μ m到20 μ m ;射线状金属屏蔽层的射线之间最短距离为I μ m到30 μ m ;(4)在步骤C后依次重复步骤B、C以形成多层互连线及电感图形；(5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种带屏蔽层的电感元件，其特征在于①所述的电感元件由平面螺旋电感线圈和正对其下的射线状金属屏蔽层组成；②所述的电感线圈为平面方螺旋线圈或平面圆螺旋线圈；③所述的电感线圈的桥线与金属屏蔽层位于同一平面。
【技术特征摘要】
1.一种带屏蔽层的电感元件，其特征在于①所述的电感元件由平面螺旋电感线圈和正对其下的射线状金属屏蔽层组成；②所述的电感线圈为平面方螺旋线圈或平面圆螺旋线圈；③所述的电感线圈的桥线与金属屏蔽层位于同一平面。2.如权利要求I所述的电感元件，其特征在于对于平面圆螺旋线圈，屏蔽层射线的走向与正对其上的圆螺旋线圈的法线方向一致；对于平面方螺旋线圈，屏蔽层射线的走向与与正对其上的方螺旋线圈的相应边垂直。3.如权利要求I所述的电感元件，其特征在于射线状金属屏蔽层的射线线宽为O.I μ m到20 μ m ;射线状金属屏蔽层的射线之间最短距离为I μ m到30 μ m。4.制作如权利要求1-3中任一项所述的电感元件的方法，其特征在于先利用电镀工艺或铝腐蚀工艺在形成电感桥线以及第一层金属重布线的同时形成金属屏蔽层，然后在介质层上用溅射、光刻的电镀工艺形成第二层重布线金属传输线，同时形成平面电感线圈，电感线圈与正对其下的金属屏蔽层共同构成电感。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于具体步骤是 A.采用下述两种工艺中任一种形成金属互连线、电感线圈的桥线及金属屏蔽层； Al.利用溅射、光刻和电镀工艺 (a)在基板或衬底上溅射种子层； (b)旋涂光刻胶，曝光显影，形成第一层金属互连线、电感桥线及金属屏蔽层的开口； (C)电镀金属，优选为铝，形成第一层金属互连线、电感桥线及金属屏蔽层图形； (d)溶解阻挡层光刻胶，刻蚀残留种子层； A2.利用铝腐蚀工艺 (a)在基板上溅射金属铝； (b)旋涂光刻胶，曝光显影，形成第一层金属互连线、电感桥线及金属屏蔽层的掩膜； (c)铝腐蚀形成形成第一层金属互连线、电...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩梅，罗乐，徐高卫，王双福，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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