CN101834156A - 一种提高电感器衬底电阻的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高电感器衬底电阻的方法，所述方法包括如下步骤：(1)提供一高阻值半导体衬底；(2)在所述高阻值半导体衬底上沉积一层绝缘层；(3)在所述绝缘层上制作电感器主体；(4)在所述电感器主体上沉积钝化层，并对所述钝化层进行刻蚀，形成电感通孔；(5)对所述电感器进行热处理。本发明所提供的提高电感器衬底电阻的方法通过增加热处理这一步骤，进一步提高了衬底的电阻，从而提高了电感器的性能。

Description

一种提高电感器衬底电阻的方法
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种提高电感器衬底电阻的方法。
背景技术
随着无线移动通信技术的迅猛发展，射频集成电路(RFIC，Radio FrequencyIntegrated Circuit)变得越来越重要，射频集成电路是一种工作在300MHz～300GHz频率范围内的集成电路。并且由于硅基集成电路制造成本相对较低，使得硅基射频集成电路对GaAs基集成电路具有相当大的竞争力。
在射频集成电路中，电感器起着非常重要的作用，成为一种关键的电子元器件而广泛地应用在各种射频集成电路中，例如电压控振荡器(VCO，VoltageControl Oscillator)、低噪声放大器(LNA，Low-noise Amplifier)以及混频器(mixer)等都需要使用电感器。
评价电感器性能好坏的一个重要指标是品质因子Q，品质因子Q的定义是：储存于电感器中的能量和每一震荡周期损耗能量的比。品质因子Q越高，电感器的效率就越高。影响品质因子Q的因素有：金属线圈的欧姆损耗、电感器的寄生电容以及衬底的损耗。在低频段，电感器的性能主要由形成电感器的金属线的特性来决定(主要是金属的损耗)；在高频段，衬底损耗将成为决定电感器性能的主要因素。衬底对电感器性能的影响主要源自衬底单位面积电容Csub和单位面积电导Gsub，而衬底材料的掺杂特性则是影响Csub和Gsub大小的主要因素。在相同的频率下，电磁波对于衬底的穿透深度会随着衬底电导率的增加而变大。在电导率较大的情况下，这种变化比较明显，从而会造成衬底的高频损耗增大。这就是在较高频段，电导率较大情况下，Q值较小的主要原因。
为了提高电感器的性能，目前一般采用高阻值的衬底来制作电感器。然而通常来说，该种衬底的电阻还不足以制作高性能的电感器。
因此，如何进一步增大高阻值衬底的电阻率，从而提高电感器的性能，已成为业界亟需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高电感器衬底电阻的方法，以解决现有的电感器衬底电阻不够大，从而造成电感器衬底的高频损耗大，Q值小的问题。
为解决上述问题，本发明提出一种提高电感器衬底电阻的方法，所述方法除了包括步骤：(1)提供一高阻值半导体衬底；(2)在所述高阻值半导体衬底上沉积一层绝缘层；(3)在所述绝缘层上制作电感器主体；(4)在所述电感主体上沉积钝化层，并对所述钝化层进行刻蚀，形成电感通孔；并且在步骤(4)后还包括步骤(5)对所述电感器进行热处理。
可选的，所述高阻值半导体衬底的电阻率大于1000ohm.cm。
可选的，所述绝缘层为二氧化硅。
可选的，所述热处理的温度范围为300℃～600℃。
可选的，所述热处理的时间为1分钟～3小时。
本发明所提供的提高电感器衬底电阻的方法通过在现有的制作电感器步骤的基础上，增加了热处理，进一步提高了衬底的电阻，从而提高了电感器的性能。
附图说明
图1为本发明提供的提高电感器衬底电阻的方法的流程图；
图2为电感器的剖面结构示意图；
图3为电感器高阻值P型半导体衬底的电阻率随热处理时间的变化关系图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的提高电感器衬底电阻的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供一种提高电感器衬底电阻的方法，所述方法通过在现有的制作电感器步骤的基础上，增加了热处理，进一步提高了衬底的电阻，从而提高了电感器的性能。
请参考图1和图2，其中，图1为本发明提供的提高电感器衬底电阻的方法的流程图，图2为电感器的剖面结构示意图，如图1至图2所示，所述提高电感器衬底电阻的方法包括如下步骤：
提供一高阻值半导体衬底100；
在所述高阻值半导体衬底100上沉积一层绝缘层200；
在所述绝缘层200上制作电感器主体300；
在所述电感器主体300上沉积钝化层400，并对所述钝化层400进行刻蚀，形成电感通孔，其中，所述钝化层400为二氧化硅；
对所述电感器进行热处理，即将所述电感器置于退火炉中，在氮气气氛中进行加热。
其中，所述电感器主体300包括上线圈302及下线圈301。
进一步地，所述高阻值半导体衬底100的电阻率大于1000ohm.cm，并且在本发明的具体实施例中，所述高阻值半导体衬底100为P型衬底。
进一步地，所述绝缘层200为二氧化硅。
优选的，所述热处理的温度为400℃，所述热处理的时间为10分钟，此时，所述高阻值半导体衬底100的电阻率达到了3000ohm.cm。
通常来说，热处理的作用是去除水气以及修复损伤。但对于高阻值衬底来说，由于其掺杂浓度低，杂质含量少，因此热处理除了具有上述的作用之外，还会对高阻值衬底产生影响。对于热处理提高电感器衬底电阻的原理，请参考图3，图3为电感器高阻值P型半导体衬底的电阻率随热处理时间的变化关系图，如图3所示，随着热处理时间的增大，高阻值P型半导体衬底的电阻率逐渐增大，并且当热处理时间达到某一个值时，高阻值P型半导体衬底会向高阻值N型半导体衬底转化，之后，随着热处理时间的进一步增大，高阻值N型半导体衬底的电阻率逐渐降低。这是因为高阻值P型半导体衬底掺的是硼元素，硼元素提供空穴，并且硼元素含量很小，随着热处理时间的逐渐增加，氧含量逐渐增大，少量的氧在硅中是一种N型掺杂，当氧含量增大到一定程度，补充硼元素提供的空穴并且还有余时，高阻值P型半导体衬底就逐渐向高阻值N型半导体衬底转化。因此，理论上来说，当热处理达到某个时间时，高阻值P型半导体衬底的电阻将达到无穷大。
在本发明的一个具体实施例中，所述热处理的温度为400℃，然而应该认识到，根据实际情况，所述热处理的温度还可以为300℃～600℃之间的任一值。
在本发明的一个具体实施例中，所述热处理的时间为10分钟，然而应该认识到，根据实际情况，所述热处理的时间还可以为1分钟～3小时之间的任一值。
综上所述，本发明提供了一种提高电感器衬底电阻的方法，所述方法通过在现有的制作电感器步骤的基础上，增加了热处理，进一步提高了衬底的电阻，从而提高了电感器的性能。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.一种提高电感器衬底电阻的方法，包括如下步骤：(1)提供一高阻值半导体衬底；(2)在所述高阻值半导体衬底上沉积一层绝缘层；(3)在所述绝缘层上制作电感器主体；(4)在所述电感主体上沉积钝化层，并对所述钝化层进行刻蚀，形成电感通孔；其特征在于，该方法在步骤(4)后还包括步骤(5)对所述电感器进行热处理。
2.如权利要求1所述的提高电感器衬底电阻的方法，其特征在于，所述高阻值半导体衬底的电阻率大于1000ohm.cm。
3.如权利要求1所述的提高电感器衬底电阻的方法，其特征在于，所述绝缘层为二氧化硅。
4.如权利要求1所述的提高电感器衬底电阻的方法，其特征在于，所述热处理的温度范围为300℃～600℃。
5.如权利要求4所述的提高电感器衬底电阻的方法，其特征在于，所述热处理的时间为1分钟～3小时。
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