本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及一種多路徑電感結(jié)構(gòu)及其制造方法。

背景技術(shù)：

隨著無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，射頻集成電路(RFIC，Radio Frequency Integrated Circuit)變得越來(lái)越重要，射頻集成電路是一種工作在300MHz～300GHz頻率范圍內(nèi)的集成電路。并且由于硅基集成電路制造成本相對(duì)較低，使得硅基射頻集成電路對(duì)GaAs基集成電路具有相當(dāng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。

在射頻集成電路中，電感器起著非常重要的作用，成為一種關(guān)鍵的電子元器件而廣泛地應(yīng)用在各種射頻集成電路中，例如電壓控振蕩器(VCO，Voltage Control Oscillator)、低噪聲放大器(LNA，Low-noise Amplifier)以及混頻器(mixer)等都需要使用電感器。

評(píng)價(jià)電感器性能好壞的一個(gè)重要指標(biāo)是品質(zhì)因子Q，品質(zhì)因子Q的定義是：儲(chǔ)存于電感器中的能量和每一震蕩周期損耗能量的比。品質(zhì)因子Q越高，電感器的效率就越高。影響品質(zhì)因子Q的因素有：金屬線圈的歐姆損耗、電感器的寄生電容以及襯底的損耗。其中，金屬線圈的歐姆損耗包含直流歐姆損耗和交流歐姆損耗：在低頻時(shí)，電流較均勻地分布在線圈的橫截面上，線圈的直流電阻決定歐姆損耗；在高頻時(shí)，電流會(huì)由于趨膚效應(yīng)或鄰近效應(yīng)而只分布在線圈的部分區(qū)域，導(dǎo)致導(dǎo)電面積減小而使得有效電阻和歐姆損耗增加，使得品質(zhì)因子Q下降。

可見(jiàn)，在高頻時(shí)，由于趨膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)，電感金屬線圈中的電流并不均勻分布于線圈中而只分布于線圈部分區(qū)域如表面，這導(dǎo)致線圈的導(dǎo)電面積減小而使得有效電阻增加。為了解決這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)通過(guò)將電感分為多個(gè)導(dǎo) 電路徑從而增加有效導(dǎo)電面積(線圈表面積)而提高電感的高頻Q值。請(qǐng)參考圖1和圖2，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中多路徑電感結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為沿著圖1中A-A’的剖面示意圖，電感10具有多個(gè)線圈，并且每個(gè)線圈還被刻蝕分為多個(gè)導(dǎo)電路徑11，每個(gè)導(dǎo)電路徑11之間相互隔離，如圖2所示。然而，當(dāng)路徑數(shù)大于3時(shí)，電流很難均勻分布于各個(gè)導(dǎo)電路徑中，從而導(dǎo)致電感實(shí)際有效導(dǎo)電面積低于預(yù)期而降低了該種方法的有效性；同時(shí)，由于橫截面的減小，這種方法會(huì)導(dǎo)致直流電阻的增加而使得電感在低頻時(shí)的品質(zhì)因子下降。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種多路徑電感結(jié)構(gòu)及其制造方法，能夠使多路徑電感結(jié)構(gòu)中的電感在所有頻率下性能(Q值)均有所提高。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種多路徑電感結(jié)構(gòu)，包括：底部、半刻蝕結(jié)構(gòu)和連接結(jié)構(gòu)，所述半刻蝕結(jié)構(gòu)和連接結(jié)構(gòu)均位于所述底部上，所述半刻蝕結(jié)構(gòu)為多條在第一方向平行排列的條形，所述連接結(jié)構(gòu)為多條平行排列在第二方向的條形，所述連接結(jié)構(gòu)連接所述半刻蝕結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，在所述的多路徑電感結(jié)構(gòu)中，所述半刻蝕結(jié)構(gòu)為三條平行排列的條形。

進(jìn)一步的，在所述的多路徑電感結(jié)構(gòu)中，所述連接結(jié)構(gòu)連接在所述三條半刻蝕結(jié)構(gòu)之間。

進(jìn)一步的，在所述的多路徑電感結(jié)構(gòu)中，所述多路徑電感結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為銅或鋁。

進(jìn)一步的，在所述的多路徑電感結(jié)構(gòu)中，所述多路徑電感結(jié)構(gòu)為螺旋狀。

在本發(fā)明中，還提出了一種多路徑電感結(jié)構(gòu)的形成方法，用于制造如上文所述的多路徑電感結(jié)構(gòu)，包括步驟：

提供襯底；

在所述襯底上形成電感材料；

對(duì)所述電感材料進(jìn)行部分刻蝕，形成底部、半刻蝕結(jié)構(gòu)及連接結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，在所述的多路徑電感結(jié)構(gòu)的形成方法中，所述刻蝕采用干法刻蝕。

進(jìn)一步的，在所述的多路徑電感結(jié)構(gòu)的形成方法中，所述半刻蝕結(jié)構(gòu)通過(guò)一步刻蝕形成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：在形成多路徑電感結(jié)構(gòu)時(shí)，不對(duì)其進(jìn)行刻蝕分開，形成半刻蝕結(jié)構(gòu)和連接結(jié)構(gòu)，由于半刻蝕結(jié)構(gòu)的底部相連，連接結(jié)構(gòu)則不進(jìn)行任何刻蝕，從而半刻蝕結(jié)構(gòu)使得每條導(dǎo)電路徑的電流分布均勻，而連接結(jié)構(gòu)除進(jìn)一步增加了每條導(dǎo)電路徑電流分布的均勻性外，還降低了直流電阻，從而提高了多路徑電感結(jié)構(gòu)的性能，增加所有頻率下的Q值以及自諧振頻率f_SR。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中電感結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖2為沿著圖1中A-A’的剖面示意圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例中多路徑電感結(jié)構(gòu)的局部俯視圖；

圖4為沿著圖3中B-B’的剖面示意圖；

圖5為沿著圖3中C-C’的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合示意圖對(duì)本發(fā)明的多路徑電感結(jié)構(gòu)及其制造方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。

為了清楚，不描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征。在下列描述中，不詳細(xì)描述公知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)， 例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi)時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)僅僅是常規(guī)工作。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說(shuō)明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

如背景技術(shù)所說(shuō)，當(dāng)電感的每一線圈被分為多個(gè)路徑的結(jié)構(gòu)時(shí)，導(dǎo)致電感性能提高有限的原因是因?yàn)殡娏鳠o(wú)法均勻分布在所述電感的每個(gè)導(dǎo)電路徑上，從而致使性能下降。因此，本發(fā)明的核心思想則是將電流均勻分配至導(dǎo)電路徑上，解決上述問(wèn)題。請(qǐng)參考圖3和圖4，即在形成電感100后，形成多路徑電感結(jié)構(gòu)時(shí)，僅僅刻蝕部分電感材料，使多路徑電感的下部分依舊聯(lián)合在一起，從而能夠避免現(xiàn)有技術(shù)中電流分配不均勻的現(xiàn)象。

基于上述原理，本發(fā)明提出了一種多路徑電感結(jié)構(gòu)，請(qǐng)參考圖3和圖4，包括：襯底(圖未示出)、底部110、半刻蝕結(jié)構(gòu)120和連接結(jié)構(gòu)130，所述半刻蝕結(jié)構(gòu)120和連接結(jié)構(gòu)130均位于所述底部110上，所述半刻蝕結(jié)構(gòu)120為多條在第一方向平行排列的條形，如圖第一方向?yàn)樨Q直方向；所述連接結(jié)構(gòu)130為多條平行排列在第二方向的條形，如圖第二方向?yàn)樗椒较?，所述連接結(jié)構(gòu)130連接所述半刻蝕結(jié)構(gòu)120。

具體的，所述多路徑電感結(jié)構(gòu)的材質(zhì)為銅或鋁，且所述多路徑電感結(jié)構(gòu)為螺旋狀(圖未示出整體結(jié)構(gòu))，能夠增加整體電感的Q值。所述襯底材質(zhì)可以為硅。

在本實(shí)施例中，所述半刻蝕結(jié)構(gòu)120為三條平行排列的條形，所述連接結(jié)構(gòu)130連接在所述三條半刻蝕結(jié)構(gòu)120之間，從而能夠使位于中間的半刻蝕結(jié)構(gòu)120的電流分布更加均勻。

在本實(shí)施例的另一方面，還提出了一種多路徑電感結(jié)構(gòu)的形成方法，用于 制造如上文所述的多路徑電感結(jié)構(gòu)，包括步驟：

提供襯底；

在所述襯底上形成電感材料；

對(duì)所述電感材料進(jìn)行部分刻蝕，形成底部110、半刻蝕結(jié)構(gòu)120及連接結(jié)構(gòu)130。

采用此種部分刻蝕的方法形成多路徑電感結(jié)構(gòu)除了能提高電感的Q值外，對(duì)布圖(layout)不敏感，具有一定的工藝窗口。其中，所述刻蝕采用干法刻蝕，通過(guò)控制刻蝕時(shí)間來(lái)決定刻蝕程度，并且，在進(jìn)行刻蝕時(shí)，半刻蝕結(jié)構(gòu)120可以通過(guò)一步刻蝕形成，并且不對(duì)連接結(jié)構(gòu)130進(jìn)行任何刻蝕，使連接結(jié)構(gòu)130的橫截面積更大，一步刻蝕能夠減小制作成本，并且此時(shí)僅僅需要一次光罩，不會(huì)增加額外成本。

在圖4中，多路徑電感線圈的底部110連接在一起，使得各路徑在橫截面上的電流分配變得均勻從而提高了電感的高頻品質(zhì)因子Q值。然而，從圖2可以看到多路徑電感結(jié)構(gòu)同時(shí)會(huì)使電感線圈橫截面減小，使得線圈的直流電阻增大從而降低了電感在低頻時(shí)的品質(zhì)因子Q值，因此僅將線圈底部110連接在一起雖然提高了電感高頻性能，但同時(shí)會(huì)損失線圈的低頻性能。為了提高線圈的低頻性能，在圖4的基礎(chǔ)上，在圖2的多路徑電感結(jié)構(gòu)中，每隔一段距離便將電感線圈通過(guò)連接結(jié)構(gòu)130連接在一起，如圖5所示，該連接結(jié)構(gòu)除進(jìn)一步增加了每條導(dǎo)電路徑電流分布的均勻性外，還降低了整個(gè)線圈的直流電阻，從而實(shí)現(xiàn)了電感在各個(gè)頻率的品質(zhì)因子Q值的同時(shí)提高。

綜上，在本發(fā)明實(shí)施例提供的多路徑電感結(jié)構(gòu)及其制造方法中，在形成多路徑電感結(jié)構(gòu)時(shí)，不對(duì)其進(jìn)行刻蝕分開，形成半刻蝕結(jié)構(gòu)和連接結(jié)構(gòu)，由于半刻蝕結(jié)構(gòu)的底部相連，連接結(jié)構(gòu)則不進(jìn)行任何刻蝕，從而實(shí)現(xiàn)半刻蝕結(jié)構(gòu)和連接結(jié)構(gòu)的電流均勻分布，此外，由于連接結(jié)構(gòu)連接多條半刻蝕結(jié)構(gòu)，該連接結(jié)構(gòu)除進(jìn)一步增加了每條導(dǎo)電路徑電流分布的均勻性外，還降低了整個(gè)線圈的直流電阻，從而可以提高整個(gè)多路徑電感結(jié)構(gòu)的性能，增加所有頻率的Q值以及 自諧振頻率f_SR。

上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不對(duì)本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明揭露的技術(shù)方案和技術(shù)內(nèi)容做任何形式的等同替換或修改等變動(dòng)，均屬未脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。