KR0147254B1 - 인닥터 코일 및 그 제작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인덕터 소자를 코일의 형태로 칩내에 제조하는 방법과 이렇게 하여 만들어진 인덕터로서, 본 발명의 인덕터를 제작하는 방법은 가) 반도체 기판(10)위에 제1절연층(11)을 형성하고, 제1절연층 상에 인덕터 코일을 형성할 부분을 사진식각공정에 의하여 등방성 에치를 실시하여 절연층내에 홈을 형성한 후, 제1도전층(13)을 전면에 증착하는 단계, 나) 포토레지스트를 도포하여 코일 하반부 형성용 마스크를 이용하여 패턴을 형성하고 사진식각공정에 의하여 이방성 에치로 제1도전층을 식각하여 코일하반부(15)를 형성하는 단계, 다) 제2절연층(16)을 형성한 후, 포토레지스트를 도포하여 제1절연층 내 홈 부분에 패턴을 형성하여 제2절연층(16)을 등방성 식각하여 제2절연층(16)이 코일 하반부(15)의 홈 부분에 막대모양(16')으로 남게하는 단계, 라)제3절연층(18)을 증착한 후 코일하반부(15)의 양단을 코일상반부와 연결시키기 위한 컨택을 형성하기 위하여 제3절연층 내에 비아홀을 형성하고, 제2도전층(20)을 증착시키는 단계, 마) 코일 상반부 형성용 마스크를 이용하여 사진식각공정으로 제2도전층(20)의 식각하여 코일상반부(22)를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

Description

인덕터 코일 및 그 제작 방법

제1도는 본 발명의 일 실시예를 설명하기위한 도면이다.

본 발명은 인덕터 코일 및 그 제작 방법에 관한 것으로 코일을 반도체 칩 내에 형성하기에 적당하도록 설계한 인덕터 코일 및 그 제조방법에 관한 것이다.

종래에는 반도체 IC 내부에 인덕터를 구성할 수 없어서 인덕터를 제외한 소자를 칩내에 집적하고 인덕터는 칩 외부의 보드에 장착하여 필요한 회로구성을 하였다.

인덕터를 제외한 소자로 집적된 IC를 보드에 장착하고 보드의 거시적인 회로에 의해 인덕터와 연결하여야 비로소 트랜지스터와 L. C. R. 의 구성이 이루어져 완전한 IC의 동작이 이루어진다.

IC는 메가급으로 집적됨에도 불구하고 인덕터를 집적시키지 못하여 인덕터 한 개에 소모되는 면적이 거의 IC 한 개와 비등할 정도이다. 따라서 이 인덕터는 전자회로 제품의 부피를 줄이는데 치명적인 걸림돌이 되고 있다.

본 발명의 목적은 인덕터 소자를 코일의 형태로 칩내에 제조방법을 제공하려는 것이다.

본 발명의 인덕터는 반도체 기판 상에 형성된 코일형태의 인덕터로서, 반도체기판(10)위에 형성된 제 1 절연층(11)의 홈 내에 형성된 다수의 코일하반부(15)와, 상기 코일하반부와 홈 내에 형성된 막대기등 형상의 절연체와, 상기 절연체 상부에 위치하고, 코일하반부에 서로 크로스되면서 연결되되, 하나의 코일하반부의 각 양단에 다른 것이 각각 연결되도록 형성된 다수의 코일상반부(22)를 포함하여 구성된다.

본 발명은 반도체 기판 상에 인덕터를 제작하는 방법으로서, 가) 반도체 기판(10)위에 제1절연층(11)을 형성하고, 제1절연층 상에 인덕터 코일을 형성할 부분을 사진식각공정에 의하여 등방성 에치를 실시하여 절연층내에 홈을 형성한 후, 제1도전층(13)을 전면에 증착하는 단계, 나) 포토레지스트를 도포하여 코일 하반부 형성용 마스크를 이용하여 패턴을 형성하고 사진식각공정에 의하여 이방성 에치로 제1도전층을 식각하여 코일하반부(15)를 형성하는 단계, 다) 제2절연층(16)을 형성한 후, 포토레지스트를 도포하여 제1절연층 내 홈 부분에 패턴을 형성하여 제2절연층(16)을 등방성 식각하여 제2절연층(16)이 코일 하반부(15)의 홈 부분에 막대모양(16')으로 남게하는 단계, 라)제3절연층(18)을 증착한 후 코일하반부(15)의 양단을 코일상반부와 연결시키기 위한 컨택을 형성하기 위하여 제3절연층 내에 비아홀을 형성하고, 제2도전층(20)을 증착시키는 단계, 마) 코일 상반부 형성용 마스크를 이용하여 사진식각공정으로 제2도전층(20)의 식각하여 코일상반부(22)를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 반도체기판 상에 인덕터를 제작하는 방법으로서, 가) 반도체 기판(10)위에 제1절연층(11)을 형성하고, 제1절연층 상에 인덕터 코일을 형성할 부분을 사진식각공정에 의하여 등방성 에치를 실시하여 절연층내에 홈을 형성한 후, 제1도전층(13)을 전면에 증착하는 단계, 나) 포토레지스트를 도포하여 코일 하반부 형성용 마스크를 이용하여 패턴을 형성하고 사진식각공정에 의하여 이방성 에치로 제1도전층을 식각하여 코일하반부(15)를 형성하는 단계, 다) 제2절연층을 증착한 후 코일하반부(15)의 양단을 코일상반부와 연결시키기 위한 컨택을 형성하기 위하여 제2절연층 내에 비아홀을 형성하고, 제2도전층(20)을 증착시키는 단계, 라) 코일 상반부 형성용 마스크를 이용하여 사진식각공정으로 제2도전층(20)의 식각하여 코일하반부(15)와는 크로스되게 코일상반부(22)를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.

상기에서 코일하반부(15)는 제1방향으로 경사지게 형성하고, 코일상반부(22)는 제1방향과는 반대로 제2방향으로 경사지게 형성하여 코일하반부(15)와 코일상반부(22)가 서로 크로스되면서 하나의 코일하반부 양단에 서로 다른 코일상반부가 각각 연결되도록 한다.

코일하반부(15)는 제1방향으로 경사지게 형성하고, 코일상반부(22)는 제1방향과는 반대로 제2방향으로 경사지게 형성하여 코일하반부(15)와 코일상반부(22)가 서로 크로스되면서 그 양단은 각각 서로 다른 코일상반부가 또는 코일하반부와 연결되도록 한다. 즉, 코일하반부(15)는 제1방향으로 경사지게 형성하고, 코일상반부(22)는 제1방향과는 반대로 제2방향으로 경사지게 형성하여 코일하반부(15)와 코일상반부(22)가 서로 크로스되면서 하나의 코일하반부 양단에 서로 다른 코일상반부가 각각 연결되도록 한다.

코일내부에 위치하는 제2 및 제 3 절연층(16', 18')은 투자율이 큰 재질로 형성하면 좋고, 특히 제2 및 제 3절연막(16', 18')내에 고투자율 물질을 설치하면 인덕턴스를 더욱 크게 할 수 있다.

제 1절연층(11)은 산화막으로 형성하고, 제2절연층(16)고, 제3절연층(18)은 BPSG로 형성하며, 제1도전층(15)과 제2도전층(20)은 메탈 또는 폴리실리콘으로 형성하면 된다.

코일하반부(15)는 중앙부분은 타원형의 스트립형으로 형성하고 그 양단부분은 수평으로 연장되는 형태로 형성하여 코일상반부와의 접촉을 용이하게 한다.

본 발명의 일실시예를 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

본 제조방법은 제1도 a)에서 보인 바와 같이, 반도체 기판(10) 위에 절연층(11)으로서 산화막을 형성하고, 포토작업을 하여 코일을 형성하기위한 포토레지스트 마스크(12)을 형성한다.

다음에, 제1도 b)에서 보인 바와 같이, 포토레지스트마스크(12)를 이용하여 산화막(11)을 등방성 에치를 실시하여 노출된 산화막을 파내어 단면이 반 타원형상을 한 홈을 형성한 후, 제1도 c)에서 보인 바와 같이, 도전층(13)으로서 메탈을 전면에 증착한 후, 제1도 d)에서 보인 바와 같이, 포토작업으로 포토레지스트 마스크(14)를 형성한 후, 이를 이용하여 메탈(13)을 이방성 에치하여 코일하반부(15)를 만든다. 제1도 d)에서 보인 표면의 평면도가 제1도 e)에 도시되어 있는데, 도면에서 보인 바와 같이, 코일하반부(15)가 다수개 각각 비스듬히 평행하게 형성된다. 상기 코일하반부 형성용 마스크는 도 e)에 보인 바와 같이, 제1방향으로 경사진 제1패턴들이 교대로 형성되어 있다.

이렇게 한 후, 제1도 f)에서 보인 바와 같이, 절연층으로 BPSG(16)을 증착한 후, 리플로우를 시키고, 포토작업으로 마스크(17)을 형성한 후, 제1도 h)에서 보인 바와 같이, 이 마스크(17)를 이용하여 절연막(16)인 BPSG를 등방성 식각한다. 이렇게 하면 절연막(16)이 코일하반부(15)의 타원형홈 내부에 막대모향(16')으로 남는다.

이어서 제1도 i)에서 보인 바와 같이, 다시 절연층인 BPSG(18)을 증착한 후 리플로우시켜 평탄화된 다음, 제1도 j)에서 보인 바와 같이, 코일하반부(15)의 각 양단에 코일상반부와 연결시키기 위한 콘택을 형성하기 위하여 비아(VIA) 홀 용 마스크(19)를 포토작업으로 형성한다.

다음에 제1도 k)에서 보인 바와 같이, 마스크(19)를 이용하여 절연층(18)을 식각하여 비아홀을 열고, 마스크(19)를 제거한 후, 제1도 l)에서 보인 바와 같이, 도전층(20)으로 메탈을 증착시킨다.

다음에는 제1도 m)에서 보인 바와 같이, 포토작업으로 코일상반부 형성용 마스크(21)를 형성하고 이를 이용하여 도전층(20)을 식각하고 마스크(21)를 제거한다.

이렇게 하면 제1도 n)에서 보인 평면도와 같이 코일상반부(22)가 형성되는데, 이 코일상반부(22)는 코일하반부(15)와는 경사각도가 반대로 되게 하며, 코일상반부(22)의 양단에서 코일하반부(15)의 양단과 비아홀을 통하여 각각 접촉하여 연결된다. 물론 코일의 처음과 끝 부분의 코일상반부와 코일하반부의 일단은 다른 회로요소와 연결이 된다.

언급한 바와 같이, 상기 코일상반부 형성용 마스크는 제1방향으로 경사진 제1패턴들이 교대로 형성되어 있을 경우, 상기 코일상반부 형성용 마스크는 도 1n)에서 도면부호 22가 보여주는 바와 같이, 상기 제1방향에서 크로스되는 방향인 제2방향으로 경사지되, 상기 각각의 제1패턴들의 양단에 각각 중첩되도록 하는 제2패턴들이 교대로 형성되어 있다.

이렇게 제작된 코일(15,22)을 절연시키기 위하여 절연막(23)(예:BPSG)을 즈착한 후 제작공정을 완료한다.

코일내부에 위치하는 절연막(16', 18')은 투자율이 큰 재질로 형성하면 코일의 캐패시턴스를 증대시킬 수 있고, 절연막(16', 18')내에 고 투자율 물질(예: 페라이트: 철 등)을 설치되게 형성하면 더욱 효과적이다.

그리고 메탈대신 폴리실리콘을 사용할 수도 있고, 절연막으로 산화막이나 질화막등도 이용가능하다.

이상 설명한 방법으로 아직까지 실현하지 못한 코일의 칩내 제작을 함으로써 코일을 외부에 따로 둘 필요가 없어져 회로구성이 매우 편리하게 된다.

Claims (15)

1. 반도체 기판 상에 인덕터를 제작하는 방법으로서, 가) 반도체 기판(10)위에 제1절연층(11)을 형성하고, 제1절연층 상에 인덕터 코일을 형성할 부분을 사진식각공정에 의하여 등방성 에치를 실시하여 절연층내에 홈을 형성한 후, 제1도전층(13)을 전면에 증착하는 단계, 나) 포토레지스트를 도포하여 코일 하반부 형성용 마스크를 이용하여 패턴을 형성하고 사진식각공정에 의하여 이방성 에치로 제1도전층을 식각하여 코일하반부(15)를 형성하는 단계, 다) 제2절연층(16)을 형성한 후, 포토레지스트를 도포하여 제1절연층 내 홈 부분에 패턴을 형성하여 제2절연층(16)을 등방성 식각하여 제2절연층(16)이 코일 하반부(15)의 홈 부분에 막대모양(16')으로 남게하는 단계, 라)제3절연층(19)을 증착한 후 코일하반부(15)의 양단을 코일상반부와 연결시키기 위한 컨택을 형성하기 위하여 제3절연층 내에 비아홀을 형성하고, 제2도전층(20)을 증착시키는 단계, 마) 코일 상반부 형성용 마스크를 이용하여 사진식각공정으로 제2도전층(20)의 식각하여 코일상반부(22)를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 인덕터 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 나) 단계에서 코일하반부(15)는 제1방향으로 경사지게 형성하고, 상기 마)단계에서 코일상반부(22)는 제1방향과는 반대로 제2방향으로 경사지게 형성하여 코일하반부(15)와 코일상반부(22)가 서로 크로스되면서 하나의 코일하반부 양단에 서로 다른 코일상반부가 각각 연결되도록 하는 것이 특징인 인덕터제작방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 마) 단계후에 절연막(23)을 증착하는 것이 특징인 인덕터제작방법.
4. 제1항에 있어서, 코일내부에 위치하는 제2 및 제 3 절연층(16', 18')은 투자율이 큰 재질로 형성하는 것이 특징인 인덕터제작방법.
5. 제1항에 있어서, 제2 및 제3절연막(16' ,18')내에 고투자율 물질이 설치되게 형성하는 것이 특징인 인덕터제작방법.
6. 제1항에 있어서, 제 1절연층(11)은 산화막으로 형성하고, 제2절연층(16)과, 제3절연층(18)은 BPSG로 형성하며, 제1도전층(15)과, 제2도전층(20)은 메탈로 형성하는 것이 특징인 인덕터제작방법.
7. 제1항에 있어서, 제 1절연층(11)은 산화막으로 형성하고, 제2절연층(16)과, 제3절연층(18)은 BPSG로 형성하며, 제1도전층(15)과, 제2도전층(20)은 폴리실리콘으로 형성하는 것이 특징인 인덕터제작방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 나) 단계에서 코일하반부(15)는 중앙부분을 타원형으로 형성하고 그 양단부분은 수평으로 연장되는 형태로 형성하는 것이 특징인 인덕터제작방법.
9. 반도체 기판 상에 인덕터를 제작하는 방법으로서, 가) 반도체 기판(10)위에 제1절연층(11)을 형성하고, 제1절연층 상에 인덕터 코일을 형성할 부분을 사진식각공정에 의하여 등방성 에치를 실시하여 절연층내에 홈을 형성한 후, 제1도전층(13)을 전면에 증착하는 단계, 나) 포토레지스트를 도포하여 코일 하반부 형성용 마스크를 이용하여 패턴을 형성하고 사진식각공정에 의하여 이방성 에치로 제1도전층을 식각하여 코일하반부(15)를 형성하는 단계, 다) 제2절연층을 증착한 후 코일하반부(15)이 양단을 코일상반부와 연결시키기 위한 컨택을 형성하기 위하여 제2절연층내에 비아홀을 형성하고, 제2도전층(20)을 증착하는 단계, 라) 코일 상반부 형성용 마스크를 이용하여 사진식각공정으로 제2도전층(20)의 식각하여 코일하반부(15)와는 크로스되게 코일상반부(22)를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 인덕터 제조방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 나)단계에서 코일하반부(15)는 제1방향으로 경사지게 형성하고, 상기 라) 단계에서 코일상반부(22)는 제1방향과는 반대로 제2방향으로 경사지게 형성하여 코일하반부(15)와 코일상반부(22)가 서로 크로스되면서 하나의 코일하반부 양단에 서로 다른 코일상반부가 각각 연결되도록 하는 것이 특징인 인덕터 제작방법.
11. 제9항에 있어서, 상기 라)단계후에 절연막(23)을 증착하는 것이 특징인 인덕터제작방법.
12. 제9항에 있어서, 코일내부에 위치하는 제2 및 제 3 절연층(16', 18')은 투자율이 큰 재질로 형성하는 것이 특징인 인덕터제작방법.
13. 제 1 절연층(11)은 산화막으로 형성하고, 제2절연층(16)고 BPSG로 형성하며, 제1도전층(15)과 제2도전층(20)은 메탈로 형성하는 것이 특징인 인덕터제작방법.
14. 반도체기판 상에 형성된 코일형태의 인덕터로서, 반도체기판(10)위에 형성된 제 1절연층(11)의 홈 내에 형성된 다수의 코일하반부(15)와, 상기 코일하반부의 홈 내에 형성된 막대기등 형상의 절연체와, 상기 절연체 상부에 위치하고, 코일하반부에 서로 크로스되면서 연결되되, 하나의 코일하반부의 각 양단에 다른 것이 각각 연결되도록 형성된 다수의 코일상반부(22)를 포함하여 구성되는 인덕터.
15. 제1항에 있어서, 상기 코일하반부 형성용 마스크는 제1방향으로 경사진 제1패턴들이 교대로 형성되어 있고, 상기 코일상반부 형성용 마스크는 상기 제1방향에 크로스되는 방향인 제2방향으로 경사지되, 상기 각각의 제1패턴들의 양단에 각각 중첩되도록 하는 제2패턴들이 교대로 형성되어 있는 것이 특징인 인덕터제작방법.