[0007] 本发明的一个目的是针对现有技术的不足,提供一种基于在硅基底中挖空槽工艺的三维差分电感器结构,通过两层线圈绕硅通孔交叉走线,提高有效面积的电感值。
[0008] 本发明差分电感器位于圆环硅通孔阵列中,所述的硅通孔结构为穿过硅基底的铜,为防止漏电流,在铜外周设有材料为二氧化硅的绝缘层,一般其厚度为0.5μm,在绝缘层外周则为硅基底。由12个硅通孔结构构成圆环结构,上述12个硅通孔结构均分为左右两侧分布,左侧硅通孔与右侧硅通孔对称,圆环同一侧的相邻硅通孔间距相同。其中所述的穿过硅基底的铜的半径为10μm,高度为230μm;所述的圆环外半径为100μm,内半径为 80μm;
[0009] 作为优选,圆环同一侧相邻硅通孔的间距为31μm;左侧第一硅通孔与右侧第一硅通孔的间距为115μm。
[0010] 将圆环中的硅通孔分为左侧和右侧,且从上到下为第一、二、三、四、五、六硅通孔。将左侧第一硅通孔和右侧第一硅通孔的金属层端作为输入端口,左侧第六硅通孔和右侧第六硅通孔的金属层端作为输出端口。首先在差分电感器顶部进行金属线布置,外部金属线分别连接输入端口,左侧第二硅通孔的金属层端与右侧第三硅通孔的金属层端通过金属线交叉连接,左侧第三硅通孔的金属层端与右侧第二硅通孔的金属层端通过金属线交叉连接,左侧第四硅通孔的金属层端与右侧第五硅通孔的金属层端通过金属线交叉连接,左侧第五硅通孔的金属层端与右侧第四硅通孔的金属层端通过金属线交叉连接,输出端口分别通过金属线连接至外部;
[0011] 在差分电感器底部重新布局层进行金属线布置,左侧第一硅通孔的重新布局层端与右侧第二硅通孔的重新布局层端通过金属线交叉连接,左侧第二硅通孔的重新布局层端与右侧第一硅通孔的重新布局层端通过金属线交叉连接,左侧第三硅通孔的重新布局层端与右侧第四硅通孔的重新布局层端通过金属线交叉连接,左侧第四硅通孔的重新布局层端与右侧第三硅通孔的重新布局层端通过金属线交叉连接,左侧第五硅通孔的重新布局层端与右侧第六硅通孔的重新布局层端通过金属线交叉连接,左侧第六硅通孔的重新布局层端与右侧第五硅通孔的重新布局层端通过金属线交叉连接。
[0012] 本发明的又一个目的是提供上述三维差分电感器结构的制作工艺方法。该方法包含如下步骤:
[0013] 步骤(1)、首先进行硅基底晶圆减薄,并对硅片上下表面进行抛光;
[0014] 步骤(2)、在硅片上下表面进行二氧化硅沉淀形成氧化层(其厚度大于 0.5μm),并定义出硅通孔区域,依次通过各项异性腐蚀二氧化硅;
[0015] 步骤(3)、在定义出硅通孔区域内,利用Bosch工艺刻蚀硅片,形成通孔;
[0016] 步骤(4)、定义出氧化层的厚度0.5μm,并且去除硅片上下表面过厚的氧化层,直至其厚度达到0.5μm,此外还在通孔的侧壁同步形成厚度为 0.5μm的氧化层;
[0017] 步骤(5)、使用铜电镀的方法对通孔进行铜填充,将通孔填充满;
[0018] 步骤(6)、使用bosch工艺在铜通孔周围挖空槽结构,使得铜周围的硅基底厚度为10μm;
[0019] 步骤(7)、在硅片顶部金属层按照设计好的布局,进行金属线连接;
[0020] 步骤(8)、在新的硅片上重新布局层按设计好的布局进行金属线连接,之后在重新布局层上与另一硅片硅通孔对应的位置添加焊点。
[0021] 步骤(9)、最后将两块硅片进行上下贴合。
[0022] 本发明利用bosch工艺在硅基底挖空槽,减小硅基底损耗。利用圆环内的硅通孔阵列构造三维差分电感器,差分电感内部的耦合(金属层和重新布局层中的金属线中的电流流向两两异向)和较小的有效面积将提高电感值。