[发明专利]一种软磁磁芯螺旋微电感的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种软磁磁芯螺旋微电感的制作方法，属于微电子技术领域。

背景技术

在射频电路的设计中，常常应用电感器件实现阻抗匹配、直流偏置、移相和滤波等各类功能，电感更是广泛的应用在放大器、振荡器、混频器和匹配网络等单元电路中。集成微电感是开发小体积、低重量、低造价、低功耗、低噪声、低失真通信终端设备所必不可少的无源器件。从应用现状来看，射频电路中的集成微电感主要面临两个问题：（1）面积问题。微电感相对于其它无源元件，占用了巨大的芯片面积，阻碍了射频集成电路的高度集成和低成本化；（2）性能问题。在常规射频集成工艺中，采用适当的工艺在衬底上制作出平面螺旋形线圈实现集成电感的基本结构，从而实现电感的电学性能。高频条件下衬底的漏电流和电磁耦合效应将使制作在衬底上的微电感的损耗迅速增加，Q值大大降低，电感性能恶化。因此，微电感已成为制约射频器件高频化、小型化发展的主要因素。研究射频集成微电感显得尤为重要。如果在这方面取得突破，将大大推动微波器件的发展。而将磁性材料集成到微电感中可以增加电感感值，有效减小线圈磁漏，并且制作螺旋型微电感将大大节省芯片面积，是实现高性能、小体积集成微电感很有前景的一种方法。

在国际上，最具代表性的集成磁膜电感是由Masahiro Yamaguchi等人制作的Sandwich-type磁膜电感（Sandwich-type ferromagnetic RF integrated inductor. IEEE Trans Microwave Theory and Tech., 2001, MTT-49(12):2331-2335）；国内，清华大学微电子研究所的杨晨等人制作了CoZrO铁氧体磁膜电感（硅基CoZrO铁氧体磁膜结构RF集成微电感.半导体学报，Vol. 26，No. 11：2208-2212）。但是，现有大多数研究均是平面结构集成磁膜电感，使用的工艺也是硅基半导体工艺。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足和市场对微电感器件的需求，提供一种软磁磁芯螺旋微电感的制作方法，使得到的微电感器件在50MHz~600MHz下具有高电感量，高品质因数等特点，并且该电感的整个制作过程与GaAs、GaN基片标准MMIC制造工艺兼容，可广泛应用于各种RF/MMIC单元电路如放大器、混频器、滤波器和振荡器等电路中。

本发明的技术解决方案：一种软磁磁芯螺旋微电感的制作方法，集成NiFe-AlO_x软磁磁芯螺旋电感，包括如下工艺步骤：

1）制备电感下层金属；

2）制备第一层苯并环丁烯BCB介质层；

3）制备NiFe-AlO_x薄膜；

4）制备第二层苯并环丁烯BCB介质层；

5）制备苯并环丁烯BCB介质通孔；

6）制备电感上层金属。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）制备出的软磁磁芯螺旋微电感与无磁芯电感相比，电感量提升250%（0.8nH→2.8nH）；2）制备出的软磁磁芯螺旋微电感与无磁芯电感相比，品质因数Q提升66%（1.2→2）；3）采用溅射/剥离法制备集成NiFe-AlO_x软磁薄膜，该方法与常规半导体工艺，尤其是GaAs、GaN基片标准MMIC制造工艺兼容，且制备出的薄膜性能良好，图形化精度高。

附图说明

图1是软磁磁芯螺旋微电感结构的俯视图。

图2是软磁磁芯螺旋微电感结构的主视图。

图3是软磁磁芯螺旋微电感结构的左视图。

图4是NiFe-AlO_x薄膜结构示意图。

图5是制作电感下层金属的示意图。

图6是制作第一层苯并环丁烯BCB介质的示意图。

图7是制作图形化的NiFe-AlO_x薄膜的示意图。

图8是制作第二层BCB介质的示意图。

图9是制作BCB通孔的示意图。

图10是制作电感上层金属的示意图。

图11是电感量对比示意图。

图12是品质因数对比示意图。

图中1是电感上层金属，2是NiFe-AlO_x薄膜，3是BCB介质，4是电感下层金属，5是基片，6是NiFe，7是Al₂O₃。

具体实施方式