[发明专利]一种三维集成电感器及其制造方法

权利要求书

1.一种三维集成电感器，其特征在于：包括顶层介质（101）、顶层层间介质（201）、半导体衬底（301）、底层介质（401），在所述半导体衬底（301）上刻蚀呈螺旋状的硅通孔，在所述硅通孔的内表面设置有绝缘层（302），在所述绝缘层（302）内部设置有金属（303），在所述半导体衬底（301）的上表面设置有所述顶层层间介质（201），在所述顶层层间介质（201）内刻蚀有第一接触孔和第二接触孔，所述第一接触孔和所述第二接触孔位于所述金属（303）上，在所述第一接触孔中填充第一互连金属塞（202），在所述第二接触孔中填充第二互连金属塞（203），在所述顶层层间介质（201）上表面设置有所述顶层介质（101），在所述顶层介质（101）内刻蚀有第三接触孔和第四接触孔，所述第三接触孔和所述第四接触孔分别位于对应的第一互连金属塞（202）与第二互连金属塞（203）上，在所述第三接触孔中填充第一金属电极（102），在所述第四接触孔中填充第二金属电极（103），在所述半导体衬底（301）的下表面设置有所述顶层介质（401）。

2.根据权利要求1所述的一种三维集成电感器，其特征在于：所述半导体衬底（301）为硅衬底，所述半导体衬底（301）将所述绝缘层（302）完全包裹，所述绝缘层（302）将所述金属（303）完全包裹。

3.根据权利要求1所述的一种三维集成电感器，其特征在于：所述金属（303）为导电金属铜或铝中的一种，所述金属（303）的中心通过所述第一互连金属塞（202）与所述第一金属电极（102）连接，所述金属（303）外侧通过所述第二互连金属塞（203）与所述第二金属电极（103）连接。

4.根据权利要求1所述的一种三维集成电感器，其特征在于：所述顶层介质（101）为绝缘介质层二氧化硅层、氮化硅层或氮氧化硅层中的一种，用于实现所述第一金属电极（102）和所述第二金属电极（103）的电学隔离。

5.根据权利要求1或4所述的一种三维集成电感器，其特征在于：所述第一金属电极（102）和所述第二金属电极（103）为导电金属铜或铝中的一种，作为所述三维集成电感器的两个引出电极。

6.根据权利要求1所述的一种三维集成电感器，其特征在于：所述顶层层间介质（201）为绝缘介质层二氧化硅层、氮化硅层或氮氧化硅层中的一种，用于实现所述第一互连金属塞（202）和所述第二互连金属塞（203）之间的电学隔离。

7.根据权利要求1或6所述的一种三维集成电感器，其特征在于：所述第一互连金属塞（202）、所述第二互连金属塞（203）为层间互连金属，是导电金属铜或铝中的一种，用于实现金属与金属电极之间的电学连接。

8.根据权利要求1所述的一种三维集成电感器，其特征在于：所述绝缘层（302）为绝缘介质层二氧化硅层、氮化硅层或氮氧化硅层中的一种，用于实现所述金属（303）和所述半导体衬底（301）之间的电学隔离。

9.根据权利要求1所述的一种三维集成电感器，其特征在于：所述底层介质（401）为绝缘介质层二氧化硅层、氮化硅层或氮氧化硅层中的一种，用来实现所述三维集成电感器和其他元器件之间的电学隔离。

10.一种三维集成电感器的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：在半导体衬底（301）上通过反应离子的方式刻蚀硅通孔，所述硅通孔形状呈螺旋状；

步骤二：在所述硅通孔的内表面通过化学气相淀积法制备绝缘层（302），以实现在所述半导体衬底（301）和金属（303）之间的电学隔离；

步骤三：所述绝缘层（302）内部通过物理气相淀积法制备所述金属（303），直至完全填充；

步骤四：在所述半导体衬底（301）和所述硅通孔的上、下表面减薄至所需厚度之后，进行化学机械抛光，直到所述半导体衬底（301）和所述硅通孔的上、下表面平整后为止；

步骤五：在所述半导体衬底（301）的上表面通过化学气相淀积法制备顶层层间介质（201），并进行化学机械抛光；

步骤六：在所述顶层层间介质（201）上刻蚀第一接触孔和第二接触孔，所述第一接触孔位于所述金属（303）的中心上部，在所述第一接触孔中填充第一互连金属塞（202），所述第二接触孔位于所述金属（303）的外侧上部，在所述第二接触孔中填充第二互连金属塞（203），并进行化学机械抛光；

步骤七：在所述顶层层间介质（201）上表面减薄至所需厚度之后，进行化学机械抛光，直到所述顶层层间介质（201）上表面平整后为止；

步骤八：在所述顶层层间介质（201）上表面通过化学气相淀积法制备顶层介质（101），并进行化学机械抛光；

步骤九：在所述顶层介质（101）上刻蚀第三接触孔和第四接触孔，所述第三接触孔和所述第四接触孔分别位于对应的所述第一互连金属塞（202）与所述第二互连金属塞（203）上，在所述第三接触孔中填充第一金属电极（102），在所述第四接触孔中填充第二金属电极（103），并进行化学机械抛光；

步骤十：在所述半导体衬底（301）的下表面通过化学气相淀积法制备顶层介质（401），并进行化学机械抛光。