一種垂直型平面螺旋電感及其制備方法、電子裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體領域，具體地，本發明涉及一種垂直型平面螺旋電感及其制備方法、電子裝置。
【背景技術】
[0002]對于高容量的半導體存儲裝置需求的日益增加，這些半導體存儲裝置的集成密度受到人們的關注，為了增加半導體存儲裝置的集成密度，現有技術中采用了許多不同的方法，例如通過減小晶片尺寸和/或改變內結構單元而在單一晶片上形成多個存儲單元，對于通過改變單元結構增加集成密度的方法來說，已經進行嘗試溝通過改變有源區的平面布置或改變單元布局來減小單元面積。
[0003]在電子消費領域，多功能設備越來越受到消費者的喜愛，相比于功能簡單的設備，多功能設備制作過程將更加復雜，比如需要在電路版上集成多個不同功能的芯片，因而出現了 3D 集成電路(integrated circuit, IC)技術。
[0004]其中，微電子機械系統(MEMS)在體積、功耗、重量以及價格方面具有十分明顯的優勢，至今已經開發出多種不同的傳感器，例如壓力傳感器、加速度傳感器、慣性傳感器以及其他的傳感器。
[0005]通常,在集成無源器件(integrated passive device, IPD)以及微電子機械系統(MEMS)中會使用平面螺旋電感，目前成熟的平面螺旋電感在芯片中占據了極大地面積，并且由于電感器件本身的特性，使得電感不能夠像CMOS技術一樣隨著技術發展而特征尺寸減小。
[0006]如圖1a-1b所示，目前常見的平面螺旋電感工藝中，第一種電感結構如圖1a所示，通常由I層或多層金屬層疊加組成，通常具有較大的R而導致占據較大的面積；第二種電感結構如圖1b所示，通常由2層金屬層和一層通孔(VIA)構成，由于金屬層線寬及圈數影響，也具有較大的面積。
[0007]此外，由于平面螺旋電感的電感性能會受到有源區/多晶硅/金屬層(AA/Poly/Metal)的影響，因此一般要求在電感下方禁止有源區/多晶娃/金屬層(AA/Poly/Metal)形成的器件及虛擬圖案(du_y pattern)存在,這樣對工藝制程也帶來較大的影響。
[0008]因此，現有技術中平面螺旋電感的尺寸以及設置方法都受到極大的限制，制約了所述平面螺旋電感的應用，需要對平面螺旋電感的結構以及制備方法作進一步的改進，以便消除上述弊端。

【發明內容】

[0009]在
【發明內容】
部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實施方式】部分中進一步詳細說明。本發明的
【發明內容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術方案的關鍵特征和必要技術特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術方案的保護范圍。
[0010]本發明為了克服目前存在問題，提供了一種垂直型平面螺旋電感，包括:
[0011]晶圓，其包括一個正面和一個背面；
[0012]穿透所述晶圓的若干硅通孔，所述硅通孔位于同一垂直面并彼此間隔設置；
[0013]金屬互聯結構，位于所述晶圓的正面，至少包括若干頂部金屬層；
[0014]重分布層，位于所述晶圓的背面，至少包括若干底部金屬層；
[0015]其中所述硅通孔、所述頂部金屬層和所述底部金屬層相互連接形成平面螺旋結構。
[0016]作為優選，所述金屬互聯結構還進一步包括位于所述頂部金屬層之間的若干頂部通孔。
[0017]作為優選，所述重分布層還進一步包括位于所述底部金屬層之間的若干底部通孔。
[0018]作為優選，所述平面螺旋電感還進一步包括位于所述晶圓正面的第一連接端和第二連接端，分別位于所述平面螺旋結構的兩端。
[0019]作為優選，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；
[0020]其中，所述第二硅通孔通過第一底部金屬層與所述第三硅通孔相連接；
[0021 ] 所述第一硅通孔通過第二頂部金屬層與所述第三硅通孔相連接；
[0022]所述第一硅通孔通過第二底部金屬層與所述第四硅通孔相連接。
[0023]作為優選，所述第一硅通孔和所述第三硅通孔均通過位于上方的第一頂部金屬層和第一頂部通孔與所述第二頂部金屬層相連接；
[0024]所述第一硅通孔和所述第四硅通孔均通過位于下方的第一底部金屬層和第一底部通孔與所述第二底部金屬層相連接。
[0025]作為優選，所述平面螺旋電感還進一步包括頂部層間介電層，所述金屬互聯結構位于所述頂部層間介電層中；
[0026]所述重分布層包括底部層間介電層，所述底部金屬層位于所述底部層間介電層中。
[0027]作為優選，所述晶圓為硅或玻璃。
[0028]本發明還提供了一種垂直型平面螺旋電感的制備方法，包括:提供晶圓，所述晶圓包括一個正面和一個背面，所述晶圓中還形成有若干位于同一垂直面并彼此間隔設置的硅通孔；
[0029]在所述晶圓正面上方形成金屬互聯結構，其中所述金屬互聯結構至少包括若干頂部金屬層，以連接部分所述硅通孔的頂部；
[0030]在所述晶圓背面下方形成重分布層，所述重分布層至少包括若干底部金屬層，以連接部分所述硅通孔底部，形成平面螺旋結構。
[0031]作為優選，在形成所述金屬互聯結構之后，所述方法還進一步包括在所述金屬互聯結構的上方形成保護層的步驟；
[0032]在形成所述重分布層之后，所述方法還進一步包括在去除所述保護層的步驟。
[0033]作為優選，所述方法還進一步包括在所述頂部金屬層之間形成若干頂部通孔的步驟；
[0034]所述方法還進一步包括在所述底部金屬層之間形成若干底部通孔的步驟。
[0035]作為優選，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，形成所述金屬互聯結構的方法包括:
[0036]在所述硅通孔上方形成若干間隔設置的第一頂部金屬層以及位于所述第一頂部金屬層上的第一頂部通孔；
[0037]在所述第一硅通孔和所述第三硅通孔上方的所述第一頂部通孔上形成第二頂部金屬層，以連接所述第一硅通孔和所述第三硅通孔。
[0038]作為優選，所述方法還進一步包括:
[0039]在所述第二硅通孔上方的所述第一頂部通孔上形成第二頂部金屬層，以形成所述螺旋電感的第一連接端；
[0040]在所述第四硅通孔上方的所述第一頂部通孔上形成第二頂部金屬層，以形成所述螺旋電感的第二連接端。
[0041]作為優選，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，形成所述重分布層的方法包括:
[0042]去除部分所述晶圓背面，以露出硅通孔的底部；
[0043]在所述硅通孔的底部上形成若干間隔設置的第一底部金屬層，以連接所述第二硅通孔和所述第三硅通孔；
[0044]在所述第一硅通孔和所述第四硅通孔的所述第一底部金屬層上形成第一底部通孔；
[0045]在所述第一底部通孔上形成第二底部金屬層，以連接所述第一硅通孔和所述第四石圭通孔。
[0046]本發明還提供了一種電子裝置，包括上述平面螺旋電感。
[0047]本發明為了解決現有技術中存在的問題，提出了一種新穎的垂直型平面電感制造工藝，由娃通孔(TSV)和晶圓正反的金屬層(metal)互連形成。
[0048]本發明所述垂直型平面電感的優點在于:所述電感所占芯片的面積僅僅取決于電感繞線金屬層(metal)的寬度及線圈的直徑，因此相比傳統的平面電感，所占芯片面積極小。
【附圖說明】
[0049]本發明的下列附圖在此作為本發明的一部分用于理解本發明。附圖中示出了本發明的實施例及其描述，用來解釋本發明的裝置及原理。在附圖中，
[0050]圖1a-1b為現有技術中平面螺旋電感的SEM示意圖；
[0051]圖2a_2e為本發明的一【具體實施方式】垂直型平面螺旋電感的制備過程剖面示意圖；
[0052]圖3為本發明的一【具體實施方式】垂直型平面螺旋電感的制備工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0053]在