TW308741B - Micro-coil structure of integrated circuit and process thereof - Google Patents

Description

308741 0663twf/Mulder/002 五、發明説明（丨） 本發明是有關於積體電路製程，且特別是有關於一種 積體電路上之微線圈結構及其製造方法。 本發明是提供一積體電路線圈結構，可以產生磁場， 磁場之大小可以由輸入線圈之電流來控制；其結構包含： 一半導體基底；一場氧化區，位於該基底上用以作爲中心 物質；複數個平行相隔之場擴散區，位於該場氧化區下之 基底內；一絕緣層，位於該場氧化區上，其在對應於該場 擴散區之兩側並含有雜質佈植窗口：複數個第一歐姆接觸 區及第二歐姆接觸區分別位於該些場擴散區兩側之基底 表面，使每一場擴散區兩側均含有一第一歐姆接觸區及一 第二歐姆接觸區；一上導線，位於該絕緣層上，依序連接 一場擴散區旁之第一歐姆接觸區，及其相臨之另一場擴散 區旁之第二歐姆接觸區；以及一保護層，位於該導線及該 絕緣層上；形成一以絕緣層及場氧化區爲中心物質，以場 擴散區連接兩側之歐姆接觸區構成下導線，然後以上導線 依序連接場擴散區之第一歐姆接觸區及其相鄰場擴散區 之第二歐姆接觸，而形成一以上、下導線包含中心物質之 螺旋線圈結構。 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印裝 (請先鬩讀背面之注意事項再填寫本頁) 此線圈之製造方法如下：提供一半導體基底，並形成 一墊氧化層於該基底上；形成一第一絕緣層於該墊氧化層 上，並形成複數個平行相隔之開口裸露出該墊氧化層表 面，以作爲後續之雜質佈植窗口；以該第一絕緣層爲罩幕， 佈植第一雜質進入該些佈植窗口之基底表面； 形成一 場氧化區及複數個平行相隔之場擴散區於該佈植窗口之 _3 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -剛轉 _';丨，_..| ·，.▼，哪_辦-”:'. 「货嘴亨.'鄭辦:η·. · -剛轉 _';丨，_..| ·，.▼，哪_辦-”:'. 「货嘴亨.'鄭辦:η·. · A7 B7 308741 0663twf/Mulder/002 五、發明説明（2·) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 基底表面，其中場氧化區下方是由該第一雜質所構成的場 擴散區；依序去除該第一絕緣層；形成一光阻層於該墊氧 化層及該場氧化區上，其在對應於該些場擴散區兩側並包 含有複數個佈植窗口；以該光阻層爲罩幕，佈植第二雜質 進入該些窗口下之基底表面，並施一熱處理，分別形成一 第一歐姆接觸區及一第二歐姆接觸區於該場擴散區兩 側；去除該光阻層；形成一第二絕緣層於該墊氧化層及該 場氧化區上，其上並包含有複數個第一歐姆接觸區及一第 二歐姆接觸區之接觸窗口；形成一導線於該第二絕緣層 上，經定義後形成連接一場擴散區之第一接觸區及其相鄰 場擴散區之第二接觸區之上導線；形成一保護層於該導體 線及該第二絕緣層上。 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 圖式之簡單說明’· 第1圖是根據本發明所形成之螺旋微線圈部份結構 圖。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第2圖是根據第1圖之剖面線II-II剖開之部份剖片示 意圖。 第3A〜3F圖是根據本發明之微線圈結構之剖面製造 流程圖。 實施例 首先，請參照第1圖，其所顯示的是根據本發明所形 墨 墨 A7 B7 308741 0663twf/Mulder/002 五、發明説明（> ) 成的一種會產生磁場且應用於積體電路之螺旋線圈結構 10 ’其包括有一場氧化區38 ;複數個平行相隔之場擴散 區36位於場氧化區下；及位於場擴散區兩側之第一歐姆接 觸區42al〜42an及第二歐姆接觸區42bl〜42bn ;以及連 接相鄰場擴散區旁第一、第二歐姆接觸區之上導線48 ;其 磁場之大小及方向可由輸入線圈之電流方向及大小來決 定。 其次，請參照第2圖，其所顯示的是根據第1圖之剖 面線II-II.剖開之部份剖面示意圖，顯示微線圈之結構主要 包含有一半導體基底30 ; —場氧化區38，位於該基底上 用以作爲中心物質；場擴散區36，位於該場氧化區下之基 底內；墊氧化層及絕緣層32、44，位於基底及場氧化區 上，其對應於場擴散區兩側並含有雜質佈植窗口；第一歐 姆接觸區42a4及第二歐姆接觸區42b4分別位於場擴散區 兩側之基底表面；一上導線48，位於絕緣層44及歐姆接 觸區上之基底表面，依序連接場擴散區旁之第一歐姆接觸 區及其相臨之另一場擴散區旁之第二歐姆接觸區’形成一 連接 42bl/42a2 、 42b2/42a3 、 42b3/42a4 、 42b4/42a5....42bn-l/42an之上導線構造；以及一保護層50， 位於該上導線及該絕緣層44上：形成一以絕緣層44及場 氧化區38爲線圈之中心物質，而以場擴散區36連接其兩 側之歐姆接觸區42a及42b構成微線圈之下導線，然後以 上導線依序連接場擴散區之第一歐姆接觸區42a及其相鄰 場擴散區之第二歐姆接觸區42b，而形成一以上、下導線 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4说格（210X297公釐）

In· m «41 —if 1^1 ^^1 ^^1 ^^1 ^^1 —l_l —mu In rn nbr In n 1^1 «n ^^1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 3 Q ^ ^ * 06«f^f^lulder/002 A7 B7 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 五、發明説明（t) 包含中心物質之螺旋線圈結構》 接著，請參照第3A圖，此微線圈結構之製程如下： 提供一矽基底例如是P型矽基底30，然後以熱氧化法形成 〜塾氧化層32例如是二氧化矽層於該基底上，再形成一絕 緣層34例如是氮化矽層於該墊氧化層上以作爲後續雜質 佈植之罩幕；氮化矽層34並以微影成像及蝕刻技術在墊氧 化層表面定義出一開口 35，並佈植N型雜質例如是砷或磷 進入佈植窗口之基底表面，形成一 N型擴散區36 ; N型雜 質之劑量約介於1〇13〜1〇14 at〇ms/m2，且其能量約介於60 〜lOOKeV，較佳能量約爲80KeV。 其次，請參照第3B圖，先以區域場氧化法(LOCOS) 形成一場氧化區38，並使場擴散區36向上彎曲、.向下位 @ ’使其位於場氧化區38下方；之後，再以例如熱磷酸溶 液去除作爲雜質佈植罩幕之氮化矽層34。然後，利用微影 成像技術形成一光阻層40於該墊氧化層及場氧化區上，並 在場擴散區兩側形成佈植窗口，裸露出預定形成歐姆接觸 區之基底表面。 然後，請參照第3C圖，再佈植N型雜質例如是磷或 砷進入佈植窗口之基底表面，在場氧化區及場擴散區之兩 側分別形成複數個第一歐姆接觸區42al〜42an及第二歐 姆接觸區42b 1〜42bn :以其中之一歐姆接觸區爲例，第 —及第二N型歐姆接觸區42a4及42b4，分別位於場氧化 區兩側之基底表面，其並與N型場擴散區36相連，構成位 於基底內之下導線；其中，N型雜質之劑量約介於1〇13〜 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) " 訂I· n! 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 6_____

經濟部中央榡準局員工消費合作枉印製 五、發明説明（> ) 1014 atoms/m2，且其能量約介於60〜lOOKeV，較佳能量約 爲 80KeV 。 然後，請參照第3D圖，先以化學氣相沈積法形成另 一絕緣層44例如是二氧化矽層於基底上，再以微影成像及 蝕刻技術定義絕緣層44，裸露出歐姆接觸區之接觸窗口 45 ;其中，絕緣層44之厚度約介於6〜15KA，且其較佳 厚度約爲10KA。 然後，請參照第3E圖，形成一導線例如是金屬鋁層於 該接觸窗口之基底表面及二氧化矽層上，經定義後形成連 接一場擴散區之上導線48，其依序連接一場擴散區旁之第 一歐姆接觸區及其相臨之另一場擴散區旁之第二歐姆接 觸區，形成一連接歐姆接觸區42bl/42a2、42b2/42a3、 42b3/42a4、42b4/42a5...42bn-l/42an 之上導線構造。 最後，請參照第3F圖，形成一保護層50於該上導線 上，保護其下方之半導體元件，以抵擋外界水氣’鹼金屬 離子的穿透及汙染物，保護元件免於遭受永久性的機械傷 害；構成保護層之材料可選自於二氧化矽、硼砂玻璃、硼 磷矽玻璃、氮化矽及氮氧矽化合物(SiO*Ny)。 藉此，根據本發明完成一以N型場擴散區36連接其 兩側之N型歐姆接觸區42a及42b構成下導線’並以上導 線48依序連接相鄰歐姆接觸區42bn-l/42an ’構成線圈之 導線主體，並將場氧化區38及絕緣層44構成之中心物質 包覆，形成一如第1圖所示之螺旋線圈結構。 本發明之優點在於此微線圈結構尺寸小’在現代積體 7 „__ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） Ί!Γ—----l-ί~於1----I 訂 I*--,0---ί~ι (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) |I__P酬丨.1>|_『阳^乂 A7 0663twf/Mulder/002 β? 五、發明説明（t ) 電路製程上是可行且相容的，且其磁場與入射電流成正 比，可由入射電流大小來調整微線圏所產生之磁場。此微 線圈結構可應用於在混合液之磁性物質分離，或者是應用 於醫學及生物方面之微小儀器之零件，或者是應用於積體 電路之磁場感應器。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 六、申請專利範圍 1.一積體電路之微線圈結構，其包括有： 一半導體基底； 一場氧化區，位於該基底上用以作爲中心物質； 複數個平行相隔之場擴散區，位於該場氧化區下之基 底內； 一絕緣層，位於該場氧化區上，其在對應於該場擴散 區之兩側並含有雜質佈植窗口； 複數個第一歐姆接觸區及第二歐姆接觸區分別位於 該些場擴散區兩側之基底表面，使每一場擴散區兩側均含 有一第一歐姆接觸區及一第二歐姆接觸區； 一上導線，位於該絕緣層上，依序連接一場擴散區旁 之第一歐姆接觸區，及其相臨之另一場擴散區旁之第二歐 姆接觸區；以及 一保護層，位於該上導線及該絕緣層上； 形成一以絕緣層及場氧化區爲中心物質，以場擴散區 連接兩側之歐姆接觸區構成下導線，然後以上導線依序連 歐姆接觸區，而形成一以上、下導線包含中心物質之螺旋 線圈結構。 2. 如申請專利範圍第1項所述的結構，其中該半導體 基底是P型矽基底。 3. 如申請專利範圍第1項所述的結構，其中該場氧化 區是二氧化石夕。 4. 如申請專利範圍第1項所述的結構，其中該絕緣層 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 订 L fife I#土叠 Αδ Bg C8 D8

   經濟部中央橾率局貝工消费合作社印製 是二氧化矽，其厚度約介於6〜15A。 ~一 5. 如申請專利範圍第4項所述的結構，其中該絕緣層 之較佳厚度約爲丨ΟΚΑ。 6. 如申請專利範圍第2項所述的結構，其中該場擴散 區之雜質特性是Ν型》 7. 如申請專利範圍第6項所述的結構，其中該第一、 第二歐姆接觸區之雜質特性是Ν型。 8. 如申請專利範圍第1項所述的結構，其中該上導線 之材質是金屬鋁。 9. 如申請專利範圍第1項所述的結構，其中該保護層 係選自於由二氧化矽、磷矽玻璃、硼磷矽玻_、氮化矽及 氮氧矽化合物所購成之族群· 10.—積體電路之微線圈結構之製造方途，其步驟包括： 提供一半導體基底，並形成一墊氧化層於該基底上； 形成一第一絕緣層於該墊氧化層上，並形成複數個平 行相隔之開口，裸露出該墊氧化層表面，以作爲雜質佈植 窗口； 以該第一絕緣層爲罩幕，佈植第—雜質進入該些佈植 窗口之基底表面： 形成一場氧化區及複數個平行相隔之場擴散區於該 佈植窗口之基底表面，其中場氧化區下方是由該第一雜質 所構成的場擴散區： 去除該第一絕緣層： 形成一光阻層於該墊氧化層及該場氧化區上，其在對 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) *π 線 本紙張尺度逋用中國國家樣率（CNS) A4说格（2丨0X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 應於該些場擴散區兩側並包含有複數個佈植窗口； 以該光阻層爲罩幕，佈植第二雜質進入該些窗口下之 基底表面，並施一熱處理，分別形成一第一歐姆接觸區及 一第二歐姆接觸區於該場擴散區兩側； 去除該光阻層； 形成一第二絕緣層於該墊氧化層及該場氧化區上，其 上並包含有複數個第一歐姆接觸區及一第二歐姆接觸區 之接觸窗口： 形成一導線於該第二絕緣層上，經定義後形成連接一 場擴散區之第一接觸區及其相鄰場擴散區之第二接觸區 之上導線； 形成一保護層於該上導線及該第二絕緣層上。 11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中該墊氧化 層是二氧化矽層。 12. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中該第一絕 緣是氮化矽層。 13. 如申請專利範圍第10項所述的方法，其中該半導體 基底是Ρ型。 14. 如申請專利範圍第13項所述的方法，其中該第一雜 質是選自於砷或磷所組成的Ν型雜質族群。 15. 如申請專利範圍第14項所述的方法，其中該場擴散 區是一 Ν型擴散區。 16. 如申請專利範圍第15項所述的方法，其中佈植之第 一雜質劑量約介於Ε13〜Ε14 atoms/m2,且其能量介於60〜100 11 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 哪哪囑 · _ 哪哪囑 · _ A8 B8 C8 D8 308741 0663twf/Muider/002 六、申請專利範圍 KeV。 17. 如申請專利範圍第16項所述的方法，其中該第二雜 質是選自於砷或磷組成的N型雜質族群。 18. 如申請專利範圍第π項所述的方法，其中該佈植之 該第一雜質劑量約介於E13〜E14 atoms/m2，且其能量介於 60~100 KeV。 19·如申請專利範圍第18項所述的方法，其中該第一、 第—·歐姆接觸區是N型。 20. 如申請專利範圍第1〇項所述的方法，其中該第二絕 緣層是二氧化矽，其厚度約介於6~15KA。 21. 如申請專利範圍第20項所述的方法，其中該第二絕 緣層之較佳厚度約爲10KA。 22. 如申請專利範圍第1〇項所述的方法，其中該導線之 材質是金屬鋁。 23. 如申請專利範圍第1〇項所述的方法，其中該保護層 係選自於由二氧化矽、磷矽玻璃、硼磷矽玻璃 '氮化矽及 氮氧矽化合物所購成之族群。 I 111,11 r 裝— I (請先閲讀背面之注$項再填寫本页) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標牟（CNS ) A4規格（2丨0 X 297公釐）