[发明专利]一种晶圆级封装线路层互连集成电感及其制造方法

说明书

本发明公开了一种晶圆级封装线路层互连集成电感结构，包括：晶圆；设置在所述晶圆表面的绝缘层；位于所述绝缘层上的第一金属；覆盖于所述第一金属及所述绝缘层的第一有机介质层；位于所述第一有机介质层上的第二金属和第三金属；覆盖于所述第二金属、第三金属以及所述第一有机介质层上的第二有机介质层，以及电连接到所述第一金属和第三金属，并在第二有机介质层表面形成导电线路的互连金属。

技术领域

本发明涉及集成电路片上晶圆级封装技术领域，尤其涉及一种晶圆级封装线路层互连集成电感及其制造方法。

背景技术

随着各类移动消费类电子产品的迅猛发展，如何实现产品更持久的使用，优化产品的电源管理系统，进一步减小电源控制电路的尺寸、降低产品的功耗变得越来越重要。

如今的多芯片处理器多采用动态电压频率调节系统(DVFS)来工作，即以一个电压为基准电压，然后在该电压附近根据实际使用情况动态进行电压调节。DVFS一般通过电源管理芯片(PMIC)来完成，目前广泛使用的独立电源管理芯片与计算芯片间的信号传递时间一般处于10μs的水平，减小这个传输时间将减少系统约20％左右的功耗损失，如果能将电源管理芯片与运算芯片进行集成或者作为统一系统进行封装，两者间的传输时间将减小到100ns的水平。

为了实现电源管理芯片与计算芯片间的集成需要相关的可集成电感器和电容器。相比于可集成电感器，可集成电容器在业界已经非常成熟和完善，为了解决上述集成化的问题，症结在于可集成电感的设计与实现。目前应用于电源控制系统的电感主要是SMT气芯电感，然而这种电感是贴装在PCB系统板上，远离芯片，并占用大量的PCB面积。另外，PCB上SMT电感和芯片之间的互连传输线电阻带来的功耗损失，使它们并不能很好的形成集成电源系统。

因此，急需一种新型的晶圆级封装线路层互连集成电感至少部分的解决上述现有技术中存在的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，根据本发明的一个实施例，提供一种晶圆级封装线路层互连集成电感结构，包括：晶圆；设置在所述晶圆表面的绝缘层；位于所述绝缘层上的第一金属；覆盖于所述第一金属及所述绝缘层的第一有机介质层；位于所述第一有机介质层上的第二金属和第三金属；覆盖于所述第二金属、第三金属以及所述第一有机介质层上的第二有机介质层，以及电连接到所述第一金属和第三金属，并在第二有机介质层表面形成导电线路的互连金属。

在本发明的一个实施例中，所述第一金属和所述互连金属以所述第一金属和所述第三金属为两级，构成导电回路。

在本发明的一个实施例中，所述晶圆为已完成芯片器件制作的硅片。

在本发明的一个实施例中，所述绝缘层的材料为二氧化硅、氮化硅、树脂或聚酰亚胺。

在本发明的一个实施例中，所述第一有机介质和所述第二有机介质的材料为聚酰亚胺PI。

在本发明的一个实施例中，所述第二金属为磁导率大于1的材料。

在本发明的一个实施例中，所述第三金属为磁导率小于1的材料。

在本发明的另一个实施例中，提供一种晶圆级封装线路层互连集成电感结构的制造方法，包括：在晶圆表面形成晶圆表面绝缘层；在晶圆表面绝缘层上制作第一金属；在第一金属及晶圆表面绝缘层的裸露表面上形成第一有机介质层；在第一有机介质层上形成第二金属；在第一有机介质层上形成第三金属；在第二金属、第三金属及第一有机介质层的裸露表面上形成第二有机介质层；刻蚀第二有机介质层及第一有机介质层，以形成电互连开口，以及在电互连开口及对应的第二有机介质层上形成导电互连金属。

在本发明的另一个实施例中，制作第一金属进一步包括：光刻形成第一金属图形；形成粘附层及电镀种子层；电镀铜至高于光刻形成的图形台阶；化学机械抛光多余铜层，形成第一金属，以及去除光刻胶。