[发明专利]一种新型MEMS高Q值非螺线管集成电感及其制备方法

权利要求书

1.一种新型MEMS高Q值非螺线管集成电感，其特征在于，该集成电感包含：

硅基体(1)；

嵌设在所述硅基体(1)内的TSV微铜柱(2)，其两端分别露出于硅基体(1)的上表面和下表面，该TSV微铜柱(2)呈圆周均匀分布，包含：中心端口铜柱(20)、内侧微铜柱组(23)、第一外侧微铜柱组(211)及第二外侧微铜柱组(212)；

第一表层互连线圈(3)，其包含分别形成于硅基体(1)的上表面和下表面的顶部表层互连线圈(31)、底部表层互连线圈(32)；

外表层互连铜柱(5)，其包含分别形成于硅基体(1)的上表面和下表面的顶部外表层互连铜柱(51)、底部外表层互连铜柱(52)；及

第二表层互连线圈(4)，其包含形成于硅基体(1)的上表面和下表面的顶部外表层互连线圈(41)、底部外表层互连线圈(42)；

其中，所述的顶部表层互连线圈(31)电气连通第一外侧微铜柱组(211)与内侧微铜柱组(23)；所述的底部表层互连线圈(32)电气连通第二外侧微铜柱组(212)与内侧微铜柱组(23)；

所述的顶部外表层互连线圈(41)与第二外侧微铜柱组(212)通过顶部外表层互连铜柱(51)电气连接；底部外表层互连线圈(42)与第一外侧微铜柱组(211)、中心端口铜柱(20)通过底部外表层互连铜柱(52)电气连接。

2.如权利要求1所述的新型MEMS高Q值非螺线管集成电感，其特征在于，所述的TSV微铜柱(2)为正八边形棱柱、正十六边形棱柱或圆柱；所述的中心端口铜柱(20)顶部设有中心端口铜柱引入端(201)，顶部外表层互连线圈(41)上设有中心端口铜柱引出端(202)。

3.如权利要求1所述的新型MEMS高Q值非螺线管集成电感，其特征在于，所述的内侧微铜柱组(23)、第一外侧微铜柱组(211)及第二外侧微铜柱组(212)均匀分布在不同半径的同心圆圆周上，其中，所述的中心端口铜柱(20)位于同心圆的圆心，所述的内侧微铜柱组(23)均匀分布在同心圆的内圆周上，第一外侧微铜柱组(211)及第二外侧微铜柱组(212)均匀间隔分布在同心圆的外圆周上。

4.一种根据权利要求1-3中任意一项所述的新型MEMS高Q值非螺线管集成电感的制备方法，其特征在于，该方法包含：

S1，在硅基体(1)上制备若干TSV通孔，其深度与TSV微铜柱(2)的长度相当；

S2，电镀形成嵌入所述TSV通孔的TSV微铜柱(2)；

S3，将硅基体(1)减薄，直至露出所述的TSV微铜柱(2)的两端；

S4，在减薄后的硅基体(1)上表面和下表面上分别形成表层互连线圈图案，通过磁控溅射在形成了所述线圈图案的硅基体(1)上溅射粘附层和电镀种子层，然后置入电镀液中，电镀金属铜，形成第一表层互连线圈(3)；

S5，在形成了第一表层互连线圈(3)的硅基体(1)的上表面制备部分顶部外表层互连铜柱(51)和中心端口铜柱引入端(201)；

S6，在步骤S5处理后的硅基体(1)的上表面和下表面制备外表层互连铜柱(5)、第二表层互连线圈(4)；

S7，形成中心端口铜柱引出端(202)，完成嵌入式8匝非螺线管集成电感的制备。

5.如权利要求4所述的新型MEMS高Q值非螺线管集成电感的制备方法，其特征在于，所述的步骤S1还包含：在所述的TSV通孔的侧壁上基于SiH₄/O₂气体采用LPCVD沉积低温氧化层，用于隔离电感线圈和硅基，降低衬底损耗。

6.如权利要求4所述的新型MEMS高Q值非螺线管集成电感的制备方法，其特征在于，所述的步骤S4还包含：通过光刻和湿法刻蚀工艺在减薄后的硅基体(1)的上表面和下表面实现互连线圈凹陷结构，再通过溅射种子层和粘附层及后续电镀工艺，形成第一表层互连线圈(3)以提供电气连接。