[发明专利]螺旋电感结构及其制备方法与封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及一般螺旋电感结构的制备方法，且特别涉及一种具有高品质因数(Q)的螺旋电感结构的制备方法、螺旋电感结构、以及利用该电感结构为封装元件的封装装置。

背景技术

电感是一种阻抗装置，一般包括线圈，且可具有核心，使得电子电路具有电感值。变压器(transformer)与电抗器(inductive reactor)两者都属于电感。各种电感被核心材料(如亚铁盐)包覆，形成如线圈的形状。通过核心材料的磁导率(permeability)可增加既有线圈的电感值(inductance)。该核心一般以条状或是环状的形状存在。为了得到高电感值，线圈一般会绕很多圈。将线圈缠绕于封闭铁回路或是亚铁盐核心上更可增加电感值。为了尽可能获得纯的电感值，缠绕线圈的直流电阻应该降到最低。

电感结构也可以应用于半导体装置上。微电子或半导体装置一般由半导体基材制备而成，其上形成图案化导体层且被介电层分隔。随着微电子技术的进步，整合度与功能化的程度也提升，所以不只是传统微电子或半导体结构(如：晶体管、电阻器、二极管或电容)可用于半导体装置，非传统的结构(如：电感)也可用于半导体或是微电子装置。在半导体或微电子装置中，特别是应用于高频率的应用，如移动通信，时常需要在半导体或微电子装置上应用电感结构。

现有技术中已公开各种微电子导体结构，很多结构具有螺旋设计，其在电感平面上具有一圈或多圈螺旋。例如：美国专利号US5396101公开一种平面螺旋微电子电感结构，其中心为核心层。

美国专利号US6002161公开一种半导体装置，包括电感元件，其包括：螺旋结构的第一导体薄膜图案，其形成于半导体基材的主要表面上；隔绝的第二导电薄膜图案，经由层间绝缘层的接触洞电性连接到第一导电薄膜图案，并且以重叠关系延伸至该第一导电薄膜图案。

美国专利号US6287932公开由一种半导体基材制成的螺旋电感，其具有大的电感值但只占据小的表面积。磁性材料形成于电感之上或之下，用以增加电感的电感值。磁性材料也扮演屏障层，其将产生于螺旋导体的电子噪声限制于该螺旋电感所占据的面积上。通过堆叠式(stacked)螺旋电感之间的一层磁性材料，可使堆叠式螺旋电感的一对电感值增加。

上述所有的方法都具有相同的目标，亦即增加电感的品质因数(Q)，得到最大的电感值，以及降低电感上方的表面积。如本领域技术人员所公知，微电子电感结构的Q值一般是以电感结构中的能量储存电容(energy storagecapacity)与功率消耗(power dissipation)的比例表示的。由于传统电感需要足够的装置空间，并且因电感复杂的线圈结构造成制备上的困难，因此，传统电感具有低品质因数。

因此，业界亟需改良的螺旋电感结构，其具有高品质因数，能整合于IC芯片上。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种具有增加品质因数的电感结构的制备方法。根据本发明的一个实施例，该方法包括提供基材，在该基材上方形成螺旋图案化导体层，以制成平面螺旋导体。介层洞形成于螺旋图案化导体层内部的基材中，该介层洞由硅通孔(through silicon via)技术制成。因此，该介层洞被核心层填充，其中该核心层从该基材下表面延伸到上表面。

上述螺旋电感结构的制备方法中，该介层洞可通过硅通孔技术制成。

上述螺旋电感结构的制备方法中，该核心层可由高导磁材料构成。

本发明的再一目的就是提供一种螺旋电感结构，该螺旋电感结构包括：基材；螺旋图案化导体层，形成于基材上，该螺旋图案化导体层形成平面螺旋导体；介层洞，形成于该螺旋图案化导体层内部的基材中；以及核心层，由填充该介层洞而得，其中该核心层从该基材的下表面延伸到上表面。

上述螺旋电感结构中，该介层洞可通过硅通孔技术制成。

上述螺旋电感结构中，该核心层可由高导磁材料构成。

上述螺旋电感结构中，该高导磁材料可包括：铁、镍、锰锌亚铁盐、镍锌亚铁盐、镍铁亚铁盐、镍铜锌合金、其他亚铁盐、磁屏蔽材料或磁屏蔽合金。

上述螺旋电感结构中，该核心层可包括多个彼此分开且绝缘的个别元件。

本发明的另一目的是提供一种封装结构，该封装结构包括：基材，其上形成一装置；螺旋图案化导体层，形成于该基材之上，该螺旋图案化导体层形成平面螺旋导体；介层洞，形成于该螺旋图案化导体层内部的基材中；以及核心层，由填充该介层洞而得，其中该核心层从该基材的下表面延伸到上表面。