[发明专利]基于MEMS工艺的高Q值三维螺旋结构电感及其制作方法

权利要求书

1.一种基于MEMS工艺的高Q值三维螺旋结构集成电感，其特征在于，包括：硅基体（1）、基层绝缘层（2）、螺旋线圈（3）、螺旋线圈间支撑物（4）；所述基层绝缘层（2）用于隔离电感螺旋线圈（3）与硅基体（1），所述螺旋线圈（3）通过线圈间绝缘层中的柱状金属（5）形成电气连接；其中：

螺旋线圈（3）中单层螺旋线圈为带有缺角的八角形、“8”字形、圆角矩形或其他类似形状，线宽10～15 um；

每一层的螺旋线圈结构相同，仅缺角位置不同。

2.根据权利要求1所述的高Q值三维螺旋结构集成电感，其特征在于，螺旋线圈的金属层采用电镀工艺形成，镀层金属为铜，厚度为3～5 um。

3.根据权利要求1所述的高Q值三维螺旋结构集成电感，其特征在于，所述螺旋线圈间支撑物（4）为多个，支撑物材料为光敏绝缘材料；支撑层厚度为3～5 um。

4.根据权利要求1所述的高Q值三维螺旋结构集成电感，其特征在于，所述螺旋线圈（3）的层数为一层到八层。

5.根据权利要求1所述的高Q值三维螺旋结构集成电感，其特征在于所述基层绝缘层（2）的厚度为6～10 um。

6.一种高Q值三维螺旋结构集成电感的制作方法，是基于MEMS工艺的，其特征在于，具体步骤如下：

步骤1：通过等离子增强化学气相淀积方法在硅片上生长一层厚度为6～10 um的SiO₂介质层，作为基层绝缘层，用于隔离电感线圈与硅基；

步骤2：对基层绝缘层进行光刻，形成带缺口的螺旋线圈图案，并经刻蚀、溅射粘附层和种子层、铜电镀工艺形成线圈；其中：

所述刻蚀工艺，采用BOE溶液对线圈图案进行湿法刻蚀，其刻蚀速率约为300-400nm/min，通过控制时间对SiO₂实现不同厚度的刻蚀，形成第一层线圈凹槽；

所述溅射工艺，采用磁控溅射的方法溅射TiW和Cu分别形成粘附层和电镀种子层；

所述电镀工艺，采用硫酸铜溶液作为电解液，电镀形成3-5um厚的带缺口的螺旋线圈；

步骤3：在已成型的螺旋线圈上涂覆所需厚度的光敏绝缘材料，作为线圈间支撑物，并进行光刻、显影清洗，形成通孔，经溅射粘附层、种子层及电镀铜工艺后，通孔中填满铜，形成铜微柱用以连接下一层线圈；

步骤4：在形成铜通孔的线圈间支撑物上进行下一层线圈的光刻、显影、清洗，形成带缺口的螺旋线圈图案，并经溅射粘附层和种子层、铜电镀工艺形成线圈；

重复步骤3和步骤4，形成多层线圈结构，最终形成多层三维垂直螺旋结构集成电感。

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，步骤3和步骤4 中所述显影、清洗，是将曝光完成的硅片浸入显影液中进行显影；显影完成后，在去离子水中浸泡定影；再用去离子水冲洗硅片并吹干；

所述溅射及电镀工艺同步骤2。