專利名稱：一種虛擬金屬填充結構及帶虛擬金屬填充物的平面電感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體集成電路制造工藝，尤其涉及一種虛擬金屬填充結構及帶虛擬金屬填充物的平面電感器。
背景技術：
隨著無線移動通信技術的迅猛發(fā)展，射頻集成電路(RFIC，Radio FrequencyIntegrated Circuit)變得越來越重要，射頻集成電路是一種工作在300MHz 300GHz頻率范圍內(nèi)的集成電路。眾所周知，集成電路(IC，Integrated Circuit)的實質(zhì)就是把電路所需的晶體管、 二極管、電阻、電容和電感等電子元器件整合到半導體晶片上，形成完整的邏輯電路，以達到控制、計算或記憶等功能。通常來說，集成電路包括多層電子元器件層，各層之間通過金屬導線進行連接。一般來說，集成電路中的金屬導線的普遍制作方式為在整個晶片表面沉積一層金屬薄膜(film)，再在金屬薄膜上面沉積光阻，接著通過掩膜版(mask)做曝光及顯影 (photolithography)處理，從而完成金屬的版形到金屬的晶片圖形的轉化，再通過刻蝕處理(Etching)，則晶片表面呈現(xiàn)金屬的導線架構。至此，工藝上完成一層金屬的布線。在完成一層金屬布線，進行后續(xù)工序前，要對晶片上的薄膜或?qū)拥耐庑芜M行平面化(glcAal planarization)處理，以保證集成電路所必須的平整度。平面化處理通常采用化學機械拋光(CMP，chemical-mechanical polishing)的方式。CMP工藝是一種研磨工藝，其涉及到通過在化學漿存在的情況下，施加可控的壓力，使磨光墊和晶片彼此相對進行旋轉，從而將材料從半導體晶片上有選擇地除去。利用CMP，既可以在氧化物上也可以在金屬上產(chǎn)生優(yōu)良的局部平面。在CMP過程之后，經(jīng)過磨光的表面就可以準備好進行后續(xù)的工藝步驟了，例如增加更多的層。然而，CMP過程產(chǎn)生的平面外形通常依賴于底層的圖案密度，由于底層圖案密度的不均勻而產(chǎn)生的變化可大于30% 40%，特別是到了 90nm、65nm及以下的技術來說，由于集成電路的層數(shù)更多，這種變化更明顯。為了防止由于底層圖案密度不均勻而造成CMP后表面不平整的問題，目前通常的做法是在各層圖案稀疏的區(qū)域填入虛擬填充物，例如虛擬有源區(qū)、虛擬柵極以及虛擬金屬層等。同樣，在射頻集成電路中，也存在由于底層圖案密度不均勻而造成CMP后表面不平整的問題，為了解決這一問題，通常也是通過在各層圖案稀疏的區(qū)域填入虛擬填充物，例如虛擬有源區(qū)、虛擬柵極以及虛擬金屬層等來實現(xiàn)的。在射頻集成電路中，平面電感器起著非常重要的作用，成為一種關鍵的電子元器件而廣泛地應用在各種射頻集成電路中，例如電壓控振蕩器(VC0，Voltage Control Oscillator)、低噪聲放大器(LNA，Low-noise Amplifier)以及混頻器(mixer)等都需要使用平面電感器。評價平面電感器性能好壞的一個重要指標是品質(zhì)因子Q，品質(zhì)因子Q越高，平面電感器的效率就越高。通常來說，平面電感器的品質(zhì)因子Q受到襯底本身寄生損失的限制，這種損失包括通過平面電感器本身金屬層的高電阻。因此，為了達到高品質(zhì)因子Q，平面電感器中的電阻應盡可能小，而減小平面電感器中的電阻的一種技術是增加用來制造平面電感器的金屬的厚度，為達到此目的，通常將平面電感器布置在集成電路的頂層，這是因為頂層的金屬化層可以做得很厚，而且進一步的平坦化不是關鍵。同時，將平面電感器布置得與襯底相距盡量遠，以便減小由于與襯底相互作用而形成的至襯底之間的電容。將平面電感器布置在與襯底相距較遠的集成電路的頂層雖然對提高平面電感器的Q值有利，然而卻會造成平面電感器底層的圖案密度過小，不利于表面平整度。為了解決這一問題，目前通常的做法是在平面電感器區(qū)域的下方填充虛擬金屬填充物，所述虛擬金屬填充物包括多層虛擬金屬層，其中，虛擬金屬層的具體層數(shù)取決于制造該集成電路所使用的工藝，所述多層虛擬金屬層中的每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬 (dummy metal)，并且所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬是隨意排列的，請參考圖1，圖1為現(xiàn)有的帶隨意排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器的示意圖，如圖1所示，所述平面電感器包括電感主體201、與所述電感主體201相連的電感繞線202以及位于所述電感主體201及電感繞線202下方的虛擬金屬填充物100，所述虛擬金屬填充物100包括8層虛擬金屬層，所述8層虛擬金屬層中的每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，如第一層虛擬金屬層1包括3個虛擬金屬10，第二層虛擬金屬層2包括2個虛擬金屬20等，并且所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬是隨意排列的。然而隨意排列的虛擬金屬填充物的插入對平面電感器的Q值造成很大的影響， 將造成平面電感的Q值超過15%的下降。因此，如何有效地填充虛擬金屬層，以減小其對平面電感器的Q值的影響已成為業(yè)界亟需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種虛擬金屬填充結構，以解決隨意排列的虛擬金屬層對集成電路的性能造成很大影響的問題。本發(fā)明的另一目的在于提供一種帶虛擬金屬填充物的平面電感器，以解決隨意排列的虛擬金屬層對平面電感器的品質(zhì)因子造成很大影響的問題。為解決上述問題，本發(fā)明提出一種虛擬金屬填充結構，所述虛擬金屬填充結構包括多層虛擬金屬層，且其中每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬交叉排列?？蛇x的，所述虛擬金屬為銅?？蛇x的，所述虛擬金屬為鋁。同時，本發(fā)明還提供一種帶虛擬金屬填充物的平面電感器，所述帶虛擬金屬填充物的平面電感器位于集成電路的頂層，其特征在于，包括電感主體、與所述電感主體相連的電感繞線以及位于所述電感主體及電感繞線下方的虛擬金屬填充物，所述虛擬金屬填充物包括多層虛擬金屬層，且其中每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬交叉排列?？蛇x的，所述虛擬金屬為銅。
可選的，所述虛擬金屬為鋁。可選的，所述電感主體為超厚金屬?？蛇x的，所述超厚金屬的厚度為3. 1微米 3. 7微米?？蛇x的，所述超厚金屬為銅?？蛇x的，所述超厚金屬為鋁。可選的，所述帶虛擬金屬填充物的平面電感器為螺旋電感器。可選的，所述帶虛擬金屬填充物的平面電感器為三端中心抽頭差分電感器。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供一種虛擬金屬填充結構，所述虛擬金屬填充結構包括多層虛擬金屬層，且其中每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬交叉排列，從而使虛擬金屬的密度分布更均勻， 降低了虛擬金屬對集成電路性能的影響。同時，本發(fā)明提供一種帶虛擬金屬填充物的平面電感器，所述平面電感器的下方設置有虛擬金屬填充物，所述虛擬金屬填充物包括多層虛擬金屬層，且其中每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬交叉排列，從而使平面電感器的電感區(qū)域下方的金屬密度更均勻，降低了虛擬金屬對平面電感器品質(zhì)因子的影響。


圖1為現(xiàn)有的帶隨意排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器的示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的虛擬金屬填充結構的示意圖；圖3本發(fā)明施例提供的帶交叉排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器的示意圖；圖4為虛擬金屬填充物的不同排列方式下平面電感器的品質(zhì)因子隨頻率的變化曲線；圖5為帶平行排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器的示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的虛擬金屬填充物及帶虛擬金屬填充物的平面電感器作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。本發(fā)明的核心思想在于，提供一種虛擬金屬填充結構，所述虛擬金屬填充結構包括多層虛擬金屬層，且其中每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬(dummymetal)，所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬交叉排列，從而使虛擬金屬的密度分布更均勻，降低了虛擬金屬對集成電路性能的影響。同時，本發(fā)明還提供一種帶虛擬金屬填充物的平面電感器，所述平面電感器的下方設置有虛擬金屬填充物，所述虛擬金屬填充物包括多層虛擬金屬層，且其中每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬交叉排列，從而使平面電感器的電感區(qū)域下方的金屬密度更均勻，降低了虛擬金屬對平面電感器品質(zhì)因子的影響。請參考圖2，圖2為本發(fā)明實施例提供的虛擬金屬填充結構的示意圖，如圖2所示， 所述虛擬金屬填充結構包括8層虛擬金屬層，即第一層虛擬金屬層1至第八層虛擬金屬層 8，所述8層虛擬金屬層中的每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，如第一層虛擬金屬層1包括3個虛擬金屬10，第二層虛擬金屬層2包括2個虛擬金屬20等，并且所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬是交叉排列的。請繼續(xù)參考圖3，圖3本發(fā)明施例提供的帶交叉排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器的示意圖，所述帶虛擬金屬填充物的平面電感器位于集成電路的頂層，如圖3所示，所述帶虛擬金屬填充物的平面電感器包括電感主體201、與所述電感主體201相連的電感繞線202以及位于所述電感主體201及電感繞線202下方的虛擬金屬填充物100，所述虛擬金屬填充物100包括8層虛擬金屬層，即第一層虛擬金屬層1至第八層虛擬金屬層8， 所述8層虛擬金屬層中的每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，如第一層虛擬金屬層1包括 3個虛擬金屬10，第二層虛擬金屬層2包括2個虛擬金屬20等，并且所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬是交叉排列的。其中，所述帶虛擬金屬填充物的平面電感器為三端中心抽頭差分電感器，所述電感主體201為超厚金屬，其厚度為3. 1微米 3. 7微米。并且，根據(jù)制造集成電路所采用的具體工藝，所述虛擬金屬可以為銅或者鋁；同時，根據(jù)制造集成電路所采用的具體工藝，形成所述所述電感主體201的超厚金屬可以為銅或者鋁。在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述虛擬金屬填充物的虛擬金屬層的層數(shù)為8 層，然而根據(jù)實際情況，所述虛擬金屬層的的層數(shù)還可以為其它值，具體的層數(shù)根據(jù)制造集成電路的工藝確定。在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述帶虛擬金屬填充物的平面電感器為三端中心抽頭差分電感器，然而根據(jù)實際情況，所述帶虛擬金屬填充物的平面電感器還可以是其它種類的平面電感器，例如螺旋電感器。在本發(fā)明的一個具體實施例中，所述虛擬金屬填充物是描述成用于平面電感器的下方，以使平面電感器下方的金屬密度均勻的，然而應該認識到，所述虛擬金屬填充物還可以應用在其它器件，例如傳感器。請繼續(xù)參考圖4，圖4為虛擬金屬填充物的不同排列方式下平面電感器的品質(zhì)因子隨頻率的變化曲線，其中曲線a為采用本發(fā)明提供的帶交叉排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器的品質(zhì)因子Q隨頻率的變化曲線，曲線b為采用帶平行排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器的品質(zhì)因子Q隨頻率的變化曲線，曲線c為采用帶隨意排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器的品質(zhì)因子Q隨頻率的變化曲線。如圖4所示，在相同的頻率下，曲線a代表的平面電感器的品質(zhì)因子大于曲線b及曲線c代表的片面電感器的品質(zhì)因子，表明本發(fā)明提供的帶交叉排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器的性能優(yōu)于帶平行排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器及帶隨意排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器。這是因為本發(fā)明所提供的帶交叉排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器中的虛擬金屬分布更均勻。其中，所述帶平行排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器的結構請參考圖5，圖5為帶平行排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器的示意圖，如圖5所示，所述帶平行排列結構的虛擬金屬填充物的平面電感器中的虛擬金屬填充物包括8層虛擬金屬層，即第一層虛擬金屬層1至第八層虛擬金屬層8，所述8層虛擬金屬層中的每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，如第一層虛擬金屬層1包括3個虛擬金屬10，第二層虛擬金屬層2包括2個虛擬金屬20等，并且所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬是平行排列的。綜上所述，本發(fā)明提供了一種虛擬金屬填充結構，所述虛擬金屬填充結構包括多層虛擬金屬層，且其中每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬交叉排列，從而使虛擬金屬的密度分布更均勻，降低了虛擬金屬對集成電路性能的影響。同時，本發(fā)明還提供一種帶虛擬金屬填充物的平面電感器，所述平面電感器的下方設置有虛擬金屬填充物，所述虛擬金屬填充物包括多層虛擬金屬層，且其中每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬交叉排列，從而使平面電感器的電感區(qū)域下方的金屬密度更均勻，降低了虛擬金屬對平面電感器品質(zhì)因子的影響。顯然，本領域的技術人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權利要求
1.一種虛擬金屬填充結構，其特征在于，包括多層虛擬金屬層，且其中每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬交叉排列。
2.如權利要求1所述的虛擬金屬填充結構，其特征在于，所述虛擬金屬為銅。
3.如權利要求1所述的虛擬金屬填充結構，其特征在于，所述虛擬金屬為鋁。
4.一種帶虛擬金屬填充物的平面電感器，所述帶虛擬金屬填充物的平面電感器位于集成電路的頂層，其特征在于，包括電感主體、與所述電感主體相連的電感繞線以及位于所述電感主體及電感繞線下方的虛擬金屬填充物，所述虛擬金屬填充物包括多層虛擬金屬層， 且其中每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬交叉排列。
5.如權利要求4所述的帶虛擬金屬填充物的平面電感器，其特征在于，所述虛擬金屬為銅。
6.如權利要求4所述的帶虛擬金屬填充物的平面電感器，其特征在于，所述虛擬金屬為鋁。
7.如權利要求4所述的帶虛擬金屬填充物的平面電感器，其特征在于，所述電感主體為超厚金屬。
8.如權利要求7所述的帶虛擬金屬填充物的平面電感器，其特征在于，所述超厚金屬的厚度為3.1微米 3. 7微米。
9.如權利要求8所述的帶虛擬金屬填充物的平面電感器，其特征在于，所述超厚金屬為銅。
10.如權利要求8所述的帶虛擬金屬填充物的平面電感器，其特征在于，所述超厚金屬為鋁。
11.如權利要求4所述的帶虛擬金屬填充物的平面電感器，其特征在于，所述帶虛擬金屬填充物的平面電感器為螺旋電感器。
12.如權利要求4所述的帶虛擬金屬填充物的平面電感器，其特征在于，所述帶虛擬金屬填充物的平面電感器為三端中心抽頭差分電感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種虛擬金屬填充結構，所述虛擬金屬填充結構包括多層虛擬金屬層，且其中每層虛擬金屬層包括多個虛擬金屬，所述每層虛擬金屬層中的虛擬金屬與相鄰虛擬金屬層中的虛擬金屬交叉排列，從而使虛擬金屬分布更均勻，降低了虛擬金屬對集成電路性能的影響。同時，本發(fā)明還公開了一種帶虛擬金屬填充物的平面電感器，所述帶虛擬金屬填充物的平面電感器包括電感主體、與所述電感主體相連的電感繞線以及位于所述電感主體及電感繞線下方的虛擬金屬填充物，所述虛擬金屬填充物具有上述的虛擬金屬填充結構，從而使平面電感器的電感區(qū)域下方的金屬密度更均勻，降低了虛擬金屬對平面電感器品質(zhì)因子的影響。
文檔編號H01L27/00GK102270625SQ201010192379
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月4日 優(yōu)先權日2010年6月4日
發(fā)明者程仁豪 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司