專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著無線電移動通信領(lǐng)域中的技術(shù)變得越來越重要，對于高頻資源以及
在高頻下運行的器件和電路的需求也已經(jīng)增長。這種器件通常包括射頻(RF) 部件和集成電路(IC)。
此外，隨著半導(dǎo)體處理領(lǐng)域中的技術(shù)得到發(fā)展，互補金屬氧化物半導(dǎo)體
(CMOS)的高頻特性已經(jīng)得到極大的提高。由于CMOS是基于硅，因此， 能夠利用良好發(fā)展的工藝技術(shù)制造低成本芯片，并且還能夠利用片上系統(tǒng)
(SOC)方法集成甚至于中間頻帶和系統(tǒng)的數(shù)字部分。因此，CMOSSOC — 般被認(rèn)為是制造單芯片的最佳技術(shù)。
RF IC技術(shù)包括器件制造技術(shù)、電路設(shè)計技術(shù)和高頻封裝技術(shù)的結(jié)合。 這些技術(shù)應(yīng)該平衡地發(fā)展來開發(fā)有競爭力的RF-CMOS器件。通常，制造成 本的降低是激勵因素。為此，使制造工藝簡化和穩(wěn)定化是有益的。RFCMOS 或者雙極/BiCMOS器件的主要元件是RF金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管
(MOSFET)、感應(yīng)器、變?nèi)荻O管(varactor)、金屬-絕緣體-金屬(MIM) 電容器和電阻器。
感應(yīng)器通常由形成在硅襯底上的絕緣層和形成在該絕緣層上的金屬布 線構(gòu)成。
絕緣層通常是夾在金屬布線與硅襯底之間的介電材料，其為金屬布線與 硅襯底之間的寄生電容的主要因素之一。
隨著寄生電容增大，感應(yīng)器的效率和使用頻帶會降低。因此，在本領(lǐng)域 中，對于改進半導(dǎo)體器件及其制造方法的技術(shù)存在需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施例提供改進的半導(dǎo)體器件及其制造方法。這些器件可用于
RF設(shè)備。
在實施例中，半導(dǎo)體器件可包括第一絕緣層，設(shè)置在硅襯底上；連接 布線，設(shè)置在該第一絕緣層上；第二絕緣層，設(shè)置在該第一絕緣層和該連接 布線上；金屬布線，以螺旋形設(shè)置在該第二絕緣層上，并且電連接到該連接 布線；以及至少兩個孔，設(shè)置在該第一絕緣層和該第二絕緣層中，并且位于 該金屬布線與該硅襯底之間且位于該金屬布線下方。
在另一實施例中，半導(dǎo)體器件的制造方法可包括在硅襯底上形成第一 絕緣層；在該第一絕緣層上形成連接布線；在該第一絕緣層和該連接布線上 形成第二絕緣層；在該第二絕緣層中形成通孔金屬圖案，并且接觸該連接布 線；在該第一絕緣層和該第二絕緣層中形成至少兩個孔；在所述孔中形成犧 牲層圖案；在該犧牲層圖案和該第二絕緣層上形成金屬布線，該金屬布線接 觸該通孔金屬圖案；以及去除該犧牲層圖案，以在該金屬布線與硅襯底之間 形成空氣層。
本發(fā)明的實施例通過在感應(yīng)器的硅襯底與金屬布線之間設(shè)置空氣層能 夠減小寄生電容，由此能夠擴展感應(yīng)器的可用頻率范圍。
此外，本發(fā)明的實施例能夠提供具有高Q因子的感應(yīng)器，由此提高感應(yīng) 器的有效值和用于特定頻率的感應(yīng)器的質(zhì)量。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的感應(yīng)器的俯視圖。
圖2是沿圖i的線i-r得到的感應(yīng)器的橫截面圖。
圖3至圖10是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的感應(yīng)器的制造方
法的橫截面圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明實施例的感應(yīng)器的俯視圖。
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的感應(yīng)器的俯視圖。
具體實施例方式
當(dāng)在此使用術(shù)語"上"或"之上"或者"上方"時，在涉及層、區(qū)域、 圖案或者結(jié)構(gòu)的情況下，應(yīng)該理解所述層、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)可以直接位于另一層或者結(jié)構(gòu)上，或者也可以存在中間層、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)。當(dāng)在 此使用術(shù)語"下"或者"下方"時，在涉及層、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)的情況 下，應(yīng)該理解所述層、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)可以直接位于另一層或者結(jié)構(gòu)下， 或者也可以存在中間層、區(qū)域、圖案或者結(jié)構(gòu)。
下面將詳細介紹本發(fā)明的實施例，其實例在附圖中示出。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的感應(yīng)器的俯視圖，而圖2
是沿圖i的線i-r得到的感應(yīng)器的橫截面圖。
根據(jù)本發(fā)明實施例的感應(yīng)器可以應(yīng)用在任何適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體器件上。例
如，該半導(dǎo)體器件可以是互補金屬氧化半導(dǎo)體(CMOS)器件、n溝道金屬 氧化物半導(dǎo)體(NMOS)器件或者p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體PMOS器件。
參照圖1，在實施例中，感應(yīng)器可包括金屬布線125，金屬布線125可 形成為螺旋形。例如，金屬布線125可形成為彈簧形狀或者線圈形狀，如同 從感應(yīng)器上方看到的(俯視圖)。具體來說，金屬布線125可形成為單個繞 線元件(wound element)，并且在感應(yīng)器的線中沒有間隙，金屬布線125可 以具有彈簧或者線圈形狀。金屬布線125可以具有螺旋形狀，并且包括幾個 彎部(bend)
參照圖2，第一絕緣膜111可以設(shè)置在硅襯底100上。連接布線121可 以設(shè)置在第一絕緣膜111上，并且連接布線121可以通過通孔金屬圖案(via metal pattern) 123連接到金屬布線125。
第二絕緣膜112可以設(shè)置在包括連接布線121的第一絕緣膜111上。
金屬布線125可以設(shè)置在第二絕緣膜112上。
在實施例中，在位于金屬布線125下方且位于硅襯底100上方的第一絕 緣膜111和第二絕緣膜112中設(shè)置至少兩個孔131?？?31可以在金屬布線 125和硅襯底100之間提供空氣層。
在孔131中可以設(shè)置空氣層，孔131能夠幫助減小金屬布線125與硅襯 底IOO之間的寄生電容。
再次參照圖l，在特定實施例中，可以沿金屬布線125以預(yù)定間隔排列 孔131。
在實施例中，孔可以設(shè)置為能夠延伸過金屬布線125的寬度，如從上方 所看到的。
在一個實施例中，每個孔131的寬度W可以為從大約lpm到大約5pm。
孔131的寬度可以大于金屬布線125的寬度，從而暴露孔131的部分。
孔131可以具有本領(lǐng)域中己知的任何適當(dāng)形狀，例如，近似正方形、近 似矩形、近似橢圓形或者近似圓形。
金屬布線可以通過通孔金屬圖案123電連接到連接布線121，使得連接 布線121能夠向金屬布線125施加電信號。在實施例中，金屬布線125的一 端是感應(yīng)器的輸出端。
在實施例中，在金屬布線125下形成的孔131可以偏離在金屬布線125 的鄰近線下形成的孔131。因此，金屬布線125的鄰近線可以更密集地設(shè)置 在一起，從而減小半導(dǎo)體器件的尺寸。
根據(jù)本發(fā)明實施例的感應(yīng)器具有高Q因子，因此提高了感應(yīng)器的有效值 和特定頻率的質(zhì)量。
盡管為了進行說明描述了兩個絕緣層，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員易于認(rèn)識到 在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以存在更多或者更少的絕緣層。
圖3至圖10是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件的感應(yīng)器的制造方 法的橫截面圖。
參照圖3，在硅襯底100上形成第一絕緣層111。
在第一絕緣層111上形成連接布線121。連接布線121可以由本領(lǐng)域中 已知的任何適當(dāng)材料例如鋁形成?？梢栽陔S后將連接布線121電連接到感應(yīng) 器的輸出端。在實施例中，連接布線121可以是感應(yīng)器的輸出端。
第二絕緣層112可以形成在包括連接布線121的第一絕緣層112上。
參照圖4，可以在第二絕緣層112中形成露出至少一部分連接布線121 的通孔，并且在通孔中形成電連接到連接布線121的通孔金屬圖案123。通 孔金屬圖案123可以由本領(lǐng)域已知的任何適當(dāng)材料例如鎢形成。
參照圖5，在第二絕緣層112和第一絕緣層111中形成孔131。在特定 實施例中，孔131以預(yù)定間隔排列。
在實施例中，孔131可以形成在隨后形成金屬布線125 (用于形成感應(yīng) 器)的位置。
參照圖6，在第二絕緣層112上和孔131中形成有機層140。在實施例 中，有機層140可以具有低介電常數(shù)。
在完成感應(yīng)器器件之前，如下面更詳細描述的，可以去除有機層140。 因此，有機層140可以用作犧牲層。
有機層140可以由本領(lǐng)域已知的任何適當(dāng)材料例如聚酰亞胺或光致抗 蝕劑材料形成。在實施例中，有機層140的介電常數(shù)可以小于第一絕緣層111 和第二絕緣層112的介電常數(shù)。在可替換實施例中，有機層140的介電常數(shù) 可以等于第一絕緣層111和/或第二絕緣層112的介電常數(shù)。在另一實施例中， 有機層140的介電常數(shù)可以大于第一絕緣層111和第二絕緣層112的介電常 數(shù)。
孔可以被有機層140填充。
有機層140可以通過本領(lǐng)域中已知的任何適當(dāng)方法例如涂覆法形成。對 于利用光致抗蝕劑作為有機層140的實施例，在將光致抗蝕劑涂覆在第二絕 緣層112上和孔131中之后，執(zhí)行硬化工藝。根據(jù)實施例，在將光致抗蝕劑 硬化之后，不執(zhí)行顯影工藝。
然后，將有機層140拋光來暴露第二絕緣層112。可以使用任何適當(dāng)?shù)?拋光方法，例如可以使用化學(xué)機械拋光(CMP)工藝。
參照圖7，由有機層140形成填充在孔131中的有機層圖案140a。
參照圖8，可以在第二絕緣層112和有機圖案140a上形成金屬層，然后 將其圖案化，由此形成金屬布線125。
在實施例中，金屬布線125可以形成為螺旋形式。例如，金屬布線125 包括與彎曲部連接的直單元布線以提供螺旋形狀。
金屬布線125可以接觸通孔金屬圖案123，從而使它們彼此電連接。
在實施例中，將金屬布線125圖案化，使得每個孔131的寬度大于金屬 布線125的寬度。
參照圖9，去除有機層圖案140a。有機層圖案140a可以通過本領(lǐng)域中已 知的任何適當(dāng)工藝去除。在一個實施例中，將硅襯底IOO浸入濕蝕刻溶液來 去除有機層圖案140a，或者將濕蝕刻溶液噴濺在硅襯底IOO上，由此去除有 機層圖案140a。
因此，越過孔131設(shè)置金屬布線125，從而在金屬布線125與硅襯底100 之間設(shè)置空氣層。
參照圖10，在實施例中，在第二絕緣層112和金屬布線125上形成第三
絕緣層150。
在特定實施例中，第三絕緣層150可以填充孔131的一部分。第三絕緣 層150填充孔131暴露于金屬布線125側(cè)面的一部分，由此形成第三絕緣層 圖案150a。
在實施例中，可以去除第三絕緣層150的一部分來暴露金屬布線125。 在去除第三絕緣層150的一部分來暴露金屬布線125之后，第三絕緣層圖案 150a在孔130中的至少主要部分保留。
第一絕緣層111、第二絕緣層112和第三絕緣層150都可以由本領(lǐng)域己 知的任何適當(dāng)材料例如氧化物膜形成。
圖11為根據(jù)本發(fā)明實施例的感應(yīng)器的俯視圖。
參照圖11，在實施例中，第三絕緣層圖案150a可以設(shè)置在孔131中并 且暴露在金屬布線125的側(cè)面上，如從上方看到的。
孔131的一部分可以被第三絕緣層圖案150a填充，并且孔131位于金 屬布線125下方的剩余部分可以為空來提供空氣層。
空氣層完全被金屬布線125、第三絕緣層圖案150a和硅襯底110包圍。
第三絕緣層圖案150a可以形成在孔131中的第一絕緣層111和第二絕 緣層的側(cè)壁的一部分上。
圖12是示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的感應(yīng)器的俯視圖。
在硅襯底200上可以設(shè)置電連接到感應(yīng)器的連接布線221，并且在連接 布線221與硅襯底200之間設(shè)置一個或多個絕緣層(未示出)。
在連接布線221上也可以設(shè)置一個或多個絕緣層(未示出)。
金屬布線225設(shè)置在連接布線221上，并且電連接到連接布線221。在 金屬布線225與連接布線221之間可以設(shè)置一個或多個絕緣層(未示出)。
金屬布線225可以形成為螺旋形。例如，金屬布線225可形成為彈簧形 狀或者線圈形狀，如同從上方看到的。具體來說，金屬布線225可形成為單 個繞線元件，并且在感應(yīng)器的線中沒有間隙，金屬布線125可以具有彈簧或 者線圈形狀。金屬布線125可以具有螺旋形狀，并且包括幾個彎部。
取代孔131，在金屬布線225與硅襯底200之間的一個或多個絕緣層(未 示出)中形成溝槽圖案231。
溝槽圖案231可以形成為任何適當(dāng)形狀，包括放射形。溝槽圖案231可
以越過金屬布線225形成，并且包括直溝槽和/或彎曲溝槽。
空氣層可形成在溝槽圖案231中，提供金屬層225與半導(dǎo)體襯底200之 間的間隙。溝槽圖案231可以減小金屬布線225與硅襯底200之間的寄生電 容。
金屬布線225通過通孔金屬圖案223電連接到連接布線221，使得連接 布線221能夠向金屬布線225施加電信號。金屬布線225的一端可以是感應(yīng) 器的輸出端。
本發(fā)明的實施例能夠為感應(yīng)器在金屬布線與硅襯底之間形成空氣層來 幫助減小寄生電容，由此擴展可用頻率的范圍。感應(yīng)器可具有高Q值，由此 提高感應(yīng)器的有效值和用于特定頻率的感應(yīng)器的質(zhì)量。
根據(jù)本發(fā)明實施例的感應(yīng)器可以在半導(dǎo)體器件的制造工藝期間形成。半 導(dǎo)體器件可以是本領(lǐng)域己知的任何適當(dāng)半導(dǎo)體器件，例如CMOS器件、 NMOS器件或者PMOS器件。
說明書中所涉及的"一實施例"、"實施例"、"示例性實施例"等， 其含義是結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、或特性均包括在本發(fā)明的至少 一個實施例中。說明書中出現(xiàn)于各處的這些短語并不一定都涉及同一個實施 例。此外，當(dāng)結(jié)合任何實施例描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時，都認(rèn)為其落在 本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合其它實施例就可以實現(xiàn)這些特征、結(jié)構(gòu)或特性的范圍 內(nèi)。
盡管對實施例的描述中結(jié)合了其中多個示例性實施例，但可以理解的是 本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以推導(dǎo)出許多其它變化和實施例，并落入本公開內(nèi)容 的原理的精神和范圍之內(nèi)。尤其是，可以在該公開、附圖和所附權(quán)利要求的 范圍內(nèi)對組件和/或附件組合設(shè)置中的排列進行多種變化和改進。除組件和/ 或排列的變化和改進之外，其他可選擇的應(yīng)用對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是 顯而易見的。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體器件，包括第一絕緣層，設(shè)置在硅襯底上；連接布線，設(shè)置在該第一絕緣層上；第二絕緣層，設(shè)置在該第一絕緣層和該連接布線上；金屬布線，以螺旋形設(shè)置在該第二絕緣層上，并且電連接到該連接布線；以及至少兩個孔，設(shè)置在該第一絕緣層和該第二絕緣層中，并且位于該金屬布線與該硅襯底之間，且位于該金屬布線下方。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中每個孔的寬度大于該金屬 布線的寬度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述孔沿著該第二布線的 長度方向間隔地排列在該第二布線下方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中每個孔的寬度為大約lpm 到大約5pm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括放射狀溝槽圖案，其中 所述至少兩個孔是該放射狀溝槽圖案的一部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中在每個孔的一部分中設(shè)置 有第三絕緣層圖案。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其中該第三絕緣層圖案、該金 屬布線以及該半導(dǎo)體襯底在每個孔中形成完全封閉的空氣層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括通孔金屬圖案，其中該 通孔金屬圖案與該金屬布線和該連接布線接觸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述至少兩個孔中設(shè)置在 該金屬布線的第一區(qū)下方的孔偏離所述至少兩個孔中設(shè)置在該金屬布線的 鄰近區(qū)中的孔。
10. —種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括如下步驟 在硅襯底上形成第一絕緣層； 在該第一絕緣層上形成連接布線； 在該第一絕緣層和該連接布線上形成第二絕緣層；在該第二絕緣層中形成通孔金屬圖案，該通孔金屬圖案與該連接布線接觸；形成貫穿該第一絕緣層和該第二絕緣層的至少兩個孔； 在所述孔內(nèi)形成犧牲層圖案；在該犧牲層圖案和該第二絕緣層上形成金屬布線，該金屬布線與該通孔 金屬圖案接觸；以及去除該犧牲層圖案，以在該金屬布線與該硅襯底之間形成空氣層。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該金屬布線具有至少一次繞線 的螺旋形。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該犧牲層圖案包括有機層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中該有機層的介電常數(shù)小于該第 一絕緣層的介電常數(shù)和該第二絕緣層的介電常數(shù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中每個孔的寬度大于該金屬布線 的寬度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中去除該犧牲層圖案的步驟包括 去除該犧牲層圖案，直到暴露該半導(dǎo)體襯底。
16. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括如下步驟 在去除該犧牲層圖案之后，在該第二絕緣層和該金屬布線上形成第三絕緣層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中該第三絕緣層的一部分填充在 每個孔的一部分中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中每個孔中的該空氣層被該第三 絕緣層、該金屬布線以及該半導(dǎo)體襯底完全包圍。
19. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成所述至少兩個孔的步驟包 括在該第一絕緣層和該第二絕緣層中形成放射狀溝槽圖案，其中所述至少兩 個孔是該放射狀溝槽圖案的一部分。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中該放射狀溝槽的寬度大于該金 屬布線的寬度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有感應(yīng)器的半導(dǎo)體器件及其制造方法。該半導(dǎo)體器件可包括連接布線，設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上；金屬布線，以螺旋形設(shè)置在絕緣層上并且電連接到連接布線；以及孔，設(shè)置在絕緣層中并且位于金屬布線與硅襯底之間。本發(fā)明通過在感應(yīng)器的硅襯底與金屬布線之間設(shè)置空氣層能夠減小寄生電容，由此能夠擴展感應(yīng)器的可用頻率范圍。
文檔編號H01L27/02GK101378059SQ20081021480
公開日2009年3月4日 申請日期2008年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月28日
發(fā)明者金南柱 申請人:東部高科股份有限公司