本發(fā)明涉及電氣元件領(lǐng)域，具體而言，涉及一種磁感應(yīng)器件及制造方法。

背景技術(shù)：

隨著刻蝕、電鍍、表面平坦化技術(shù)的發(fā)展，嵌入式金屬線技術(shù)由于具有厚度大、電阻小的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，得到了較好的應(yīng)用。嵌入式金屬線技術(shù)指的是在襯底的表面開設(shè)凹槽，將金屬材料填充至凹槽，而非將金屬材料設(shè)置于襯底的表面的技術(shù)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，形成嵌入式金屬線后，襯底需要進(jìn)行平坦化，從而在平坦化處理后的襯底表面繼續(xù)后續(xù)制造工藝，例如表面處理(surfacefinishing)。表面處理形成的保護(hù)層可以使金屬線中的金屬在焊接時(shí)不能向焊料中擴(kuò)散，增加金屬線的可焊接性，同時(shí)能保護(hù)嵌入式金屬線在儲(chǔ)存運(yùn)輸過程中不被氧化。

然而，表面處理形成的保護(hù)層通常是由導(dǎo)電金屬材料(例如鎳、金、鈀、銀、錫等)組成，且從原有的嵌入式金屬線的表面延伸。因此，如果相鄰嵌入式金屬線的距離太近，表面處理形成的保護(hù)層有可能會(huì)互相接觸導(dǎo)致短路。上述現(xiàn)象限制了嵌入式金屬線的密度，特別是當(dāng)使用嵌入式金屬線制造磁感應(yīng)器件時(shí)，低的布線密度意味著低電感密度，從而嚴(yán)重制約使用嵌入式金屬線的磁感應(yīng)器件的性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種磁感應(yīng)器件及制造方法，以改善現(xiàn)有的磁感應(yīng)器件的表面形成的保護(hù)層限制嵌入式金屬線的密度，制約使用嵌入式金屬線的磁感應(yīng)器件的性能的不足。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種磁感應(yīng)器件，包括：襯底、第一金屬層以及第一保護(hù)層，所述襯底的第一表面開設(shè)有至少一個(gè)第一凹槽，所述第一金屬層設(shè)置于所述至少一個(gè)第一凹槽內(nèi)，所述第一金屬層的表面低于所述第一表面，所述第一金屬層的表面與所述第一表面共同構(gòu)成第一凹陷部，所述第一保護(hù)層的形狀與所述第一凹陷部的形狀相同且所述第一保護(hù)層覆蓋所述第一凹陷部。

一種磁感應(yīng)器件制造方法，用于制造上述的磁感應(yīng)器件，所述方法包括：在襯底形成從所述襯底的表面延伸至所述襯底的內(nèi)部的凹槽；在所述襯底的表面以及所述凹槽內(nèi)濺射形成種子層，在所述種子層使用金屬材料進(jìn)行電鍍；通過刻蝕去除所述襯底表面的金屬材料；對(duì)所述凹槽內(nèi)的金屬材料進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的過刻蝕，以使所述金屬材料的表面低于所述襯底的表面；在所述金屬材料的表面進(jìn)行表面處理，形成表面的保護(hù)層。

本發(fā)明實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件及制造方法的有益效果為：

本發(fā)明實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件及制造方法在襯底的第一表面開設(shè)有第一凹槽，第一金屬層設(shè)置在第一凹槽內(nèi)，且第一金屬層的表面低于第一表面，第一金屬層的表面與第一表面共同構(gòu)成第一凹陷部，第一保護(hù)層的形狀與第一凹陷部的形狀相同，且第一保護(hù)層覆蓋第一凹陷部。本發(fā)明實(shí)施例中，由于第一金屬層的表面低于第一表面，使得覆蓋第一金屬層的第一保護(hù)層互相接觸的可能性更小，更有利于提高第一金屬層的布線密度，使得磁感應(yīng)器件在嵌入式金屬線的布線密度提高的情況下，不容易由于第一保護(hù)層的相互接觸而導(dǎo)致短路，有利于提高使用嵌入式金屬線的磁感應(yīng)器件的性能。

附圖說明

為了更清楚的說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2a是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件的部分結(jié)構(gòu)的剖面圖；

圖2b是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件的部分結(jié)構(gòu)的俯視圖；

圖3是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明第四實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件的制造方法；

圖5是圖4示出的磁感應(yīng)器件的制造方法對(duì)應(yīng)的制造流程示意圖。

圖標(biāo)：10-磁感應(yīng)器件；110-襯底；111-第一表面；112-第一凹槽；113-第二表面；114-第二凹槽；115-種子層；120-第一金屬層；121-端部；130-第一保護(hù)層；140-第一凹陷部；150-第二金屬層；160-第二保護(hù)層；170-第二凹陷部；180-絕緣層。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

詳情請(qǐng)參見圖1，圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件10，該磁感應(yīng)器件10包括襯底110、第一金屬層120以及第一保護(hù)層130。

襯底110具體可以為硅板、玻璃板、化合物半導(dǎo)體或封裝基板。優(yōu)選地，襯底110的材料可以為硅或玻璃。

襯底110的第一表面111開設(shè)有至少一個(gè)第一凹槽112，第一金屬層120設(shè)置于位于襯底110的第一表面111的第一凹槽112內(nèi)，且第一金屬層120的表面低于第一表面111，第一金屬層120的材料具體可以為銅。

具體地，第一金屬層120的表面與第一表面111可以構(gòu)成第一凹陷部140，詳情請(qǐng)參見圖1。第一保護(hù)層130的形狀可以與第一凹陷部140的形狀相同且第一保護(hù)層130覆蓋第一凹陷部140，第一保護(hù)層130具體可以有t1和t2兩種厚度。

第一保護(hù)層130具體可以通過表面處理(surfacefinishing)的方式在第一金屬層120的表面形成，厚度通常不超過10微米，優(yōu)選地，可以在3微米至6微米之間。表面處理是指在第一金屬層120的表面形成保護(hù)層，可以保證在后續(xù)焊接時(shí)，第一金屬層120中的金屬不能向焊料中擴(kuò)散，增加第一金屬層120的可焊接性，同時(shí)使第一金屬層120構(gòu)成的嵌入式金屬線在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中不被氧化。

表面處理的方法有很多，包括化學(xué)鍍鎳浸金(enig)，化學(xué)鍍鎳鈀浸金(enepig)，化學(xué)鍍鎳金，浸銀，浸錫等，根據(jù)焊接和儲(chǔ)存時(shí)間的不同要求，可以選擇不同的表面處理的方法。表面處理有一個(gè)共同的特點(diǎn)，保護(hù)層為導(dǎo)電金屬(例如鎳、金、鈀、銀、錫等)，且從原有的第一金屬層120的表面延伸出去。

請(qǐng)參見圖1，若第一保護(hù)層130的厚度為t1時(shí)，第一保護(hù)層130覆蓋第一凹陷部140且第一保護(hù)層130的表面仍低于第一表面111，即第一保護(hù)層130未將第一凹陷部140填滿；若第一保護(hù)層130的延伸長(zhǎng)度為t2時(shí)，第一保護(hù)層130填充所述第一凹陷部140，且第一保護(hù)層130的表面高于第一表面111。詳情參見圖1，第一保護(hù)層130的表面高于第一表面111，但由于第一金屬層120與第一表面111共同構(gòu)成的第一凹陷區(qū)的存在，使得第一保護(hù)層130的表面高于第一表面111后依然不會(huì)與其他的第一保護(hù)層130相接觸。

本發(fā)明實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件10還可以包括絕緣層180，絕緣層180設(shè)置于襯底110的第一表面111以及第一凹槽112的表面，也在襯底110與第一金屬層120之間以及襯底110與第一保護(hù)層130之間，詳情參見圖1。若襯底110為高阻硅或玻璃(電阻率大于100ω·cm)，絕緣層180也可以省去。為了描述方便，下面以具有絕緣層180為例進(jìn)行說明。

本發(fā)明第一實(shí)施例的工作原理為：詳情請(qǐng)參見圖1，第一凹槽112的深度為ht，由于在第一凹槽112填充第一金屬層120的技術(shù)效果為通過大深度(ht)的凹槽增加第一金屬層120構(gòu)成的金屬線的橫截面積，降低第一金屬層120的單位長(zhǎng)度的電阻(通常第一凹槽112的深度ht為20-300μm)，所以第一凹陷部140的深度hr與第一凹槽112的深度ht相比，不能過大；通常hr≤0.25×ht，優(yōu)選地，hr≤0.1×ht，從而使得第一金屬層120在與第一表面111共同形成第一凹陷部140的同時(shí)，仍然有較大的厚度(ht-hr)。

在第一凹陷部140中的第一金屬層120的表面進(jìn)行表面處理，可以避免現(xiàn)有技術(shù)中，由于嵌入式金屬線距離太近導(dǎo)致表面處理形成的保護(hù)層可能會(huì)由于互相接觸而短路的問題。

為了方便描述，表面處理的方法以化學(xué)鍍鎳浸金(enig)為例。在化學(xué)鍍鎳浸金技術(shù)中，化學(xué)鍍形成的鎳需要有一定的厚度來確保實(shí)現(xiàn)防止第一金屬層120擴(kuò)散和防止第一金屬層120氧化的功能。例如根據(jù)ipc-4552標(biāo)準(zhǔn)的要求，沉積在銅表面的鎳厚度應(yīng)當(dāng)在3-6微米之間。

當(dāng)化學(xué)鍍鎳的厚度為t1時(shí)，詳情請(qǐng)參見圖1，化學(xué)鍍鎳形成的第一保護(hù)層130的厚度t1小于第一凹陷部140的深度hr。此時(shí)，相鄰的第一保護(hù)層130兩兩之間必然不會(huì)由于相互接觸而短路。當(dāng)化學(xué)鍍鎳的延伸長(zhǎng)度為t2時(shí)，化學(xué)鍍鎳形成的第一保護(hù)層130會(huì)從第一凹陷部140溢出，并橫向擴(kuò)展，詳情請(qǐng)參見圖1。此時(shí)，相鄰的第一保護(hù)層130短路的條件是延伸長(zhǎng)度t2>hr+s/2。

所以，第一凹陷部140的存在顯著增加了鍍鎳形成的第一保護(hù)層130的可允許的厚度范圍。即使相鄰的第一金屬層120之間的間距較小，通過選取與相鄰的第一金屬層120相適配的第一凹陷部140的厚度hr，也可以避免相鄰的第一保護(hù)層130由于從第一凹陷部140溢出相互接觸而短路的問題。

具體地，hr的范圍通常在1微米至50微米之間；優(yōu)選地，hr的范圍為3至15微米。

圖2a示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件10的剖面圖，圖2b示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件10的俯視圖，其中，圖2a的剖面圖是按照?qǐng)D2b的虛線方向剖開的。

詳情請(qǐng)參見圖2b，至少一個(gè)第一凹槽112為螺旋形第一凹槽112，第一金屬層120為與螺旋形第一凹槽112匹配的螺旋形線圈。第一金屬層120的表面與第一表面111可以構(gòu)成螺旋形的第一凹陷部140，第一保護(hù)層130為螺旋形的第一保護(hù)層130，且螺旋形的第一保護(hù)層130覆蓋螺旋形的第一凹陷部140。

螺旋形線圈具體可以有兩個(gè)端部121，參見圖2b，螺旋形線圈的端部121的寬度可以大于螺旋形線圈其他部門的金屬線的寬度，從而方便后續(xù)的焊接或鍵合線打線，具體地，螺旋形線圈的兩個(gè)端部121可以通過鍵合線連接到其他芯片組成rf電路或功率轉(zhuǎn)換電路。本實(shí)施例中是以一個(gè)螺旋形線圈為例進(jìn)行說明的，在實(shí)際使用過程中，可以包含多個(gè)相互獨(dú)立或者交纏的線圈，螺旋形線圈的具體數(shù)量不應(yīng)該理解為是對(duì)本發(fā)明的限制。

具體地，以一個(gè)外徑600微米，內(nèi)徑150微米，線寬20微米的螺旋形線圈為例：如果螺旋形線圈的相鄰金屬線之間的距離為22微米，那么該螺旋形線圈的圈數(shù)為6圈，對(duì)應(yīng)的電感為12nh。使用如圖2a和圖2b示出的具有第一凹陷部140的螺旋形線圈，則螺旋形線圈的相鄰金屬線之間的距離可以降低到10微米，此時(shí)，螺旋形線圈的圈數(shù)為8圈，對(duì)應(yīng)的電感值增加到21nh，即對(duì)應(yīng)的電感密度提高了75％。

可以看出，使用帶有第一凹陷部140的螺旋形線圈與不具有第一凹陷部140的螺旋形線圈相比，能夠顯著提高電感密度。

圖3示出了本發(fā)明第三實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件10，還包括第二金屬層150以及第二保護(hù)層160。

襯底110的第二表面113開設(shè)有第二凹槽114，第二金屬層150設(shè)置于第二凹槽114內(nèi)。第二金屬層150的表面低于第二表面113，第二金屬層150的表面與第二表面113可以共同構(gòu)成第二凹陷部170，第二保護(hù)層160的形狀與第二凹陷部170的形狀相同，第二保護(hù)層160覆蓋第二凹陷部170。

第一金屬層120與第二金屬層150均可以為如第二實(shí)施例示出的一個(gè)或多個(gè)螺旋形線圈。第三實(shí)施例的具體工作原理與第一實(shí)施例的具體工作原理相同，在此便不做贅述。

請(qǐng)參見圖4，圖4示出了本發(fā)明第四實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件10的制造方法，具體包括如下步驟：

步驟s110，在襯底110形成從所述襯底110的表面延伸至所述襯底110的內(nèi)部的凹槽。

如果襯底110的材料為硅，可以使用深反應(yīng)離子刻蝕(deepreactiveionetch)形成凹槽(即第一凹槽112)；如果襯底110的材料為玻璃，可以使用激光形成凹槽，具體可以使用刻蝕、激光、或者光敏玻璃光刻顯影的方式來形成凹槽，形成凹槽后請(qǐng)參見圖5(1)。

步驟s120，在所述襯底110的表面以及所述凹槽內(nèi)濺射形成種子層115，在所述種子層115使用金屬材料進(jìn)行電鍍。

在形成凹槽后，還可以在凹槽表面以及襯底110的表面形成種子層115，具體用濺射的方式形成種子層115，種子層115通常包括用于增加粘附性的ti或tiw層，以及用于導(dǎo)電及提供電鍍種子的cu層，詳情參見圖5(2)。

電鍍的金屬材料不但會(huì)填充第一凹槽112，也會(huì)在襯底110的表面生長(zhǎng)，詳情請(qǐng)參見圖5(3)。其中，金屬材料具體可以為銅。

步驟s130，通過刻蝕去除所述襯底110表面的金屬材料。

具體可以通過濕法刻蝕去除襯底110表面的大面積金屬材料，經(jīng)濕法刻蝕后，金屬材料的表面與凹槽開口的平面接近，請(qǐng)參見圖5(4)。如果電鍍完成后，表面的金屬材料平坦程度較差，可以使用低成本的研磨將表面的金屬材料減薄，同時(shí)改善表面平坦程度，再使用上述濕法刻蝕去除表面大面積的金屬材料，從而提高濕法刻蝕在襯底110表面的一致性。

襯底110表面的大面積金屬材料也可以使用化學(xué)機(jī)械拋光cmp工藝去除，從而形成平坦化的表面。

步驟s140，對(duì)所述凹槽內(nèi)的金屬材料進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的過刻蝕，以使所述金屬材料的表面低于所述襯底110的表面。

在襯底110表面的金屬材料被刻蝕之后，增加一段過刻蝕(over-etch)的時(shí)間，將凹槽內(nèi)的第一金屬層120刻蝕到預(yù)定的深度，以形成第一凹陷部140。

步驟s140與步驟s130可以使用同一溶液刻蝕，也可以使用不同的溶液刻蝕。例如，可以使用刻蝕速度快的溶液完成襯底110表面的大面積金屬材料的刻蝕，再使用刻蝕速度慢的溶液進(jìn)行過刻蝕。還可以對(duì)凹槽內(nèi)的金屬材料進(jìn)行煺火(anneal)，改善電鍍銅的品質(zhì)。由于此時(shí)襯底110的第一表面111的大面積的金屬材料已經(jīng)被刻蝕掉，所以金屬材料在高溫下煺火，對(duì)襯底110形成的應(yīng)力將會(huì)顯著減小。經(jīng)過過刻蝕處理后的磁感應(yīng)器件10如圖5(5)所示。第一金屬層120的表面可以是上凸的，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)根據(jù)電鍍和刻蝕溶液的不同，第一金屬層120的表面也可以是平坦或者下凹的。

步驟s150，在所述金屬材料的表面進(jìn)行表面處理，形成表面的保護(hù)層。

在第一金屬層120的表面進(jìn)行表面處理，形成表面的保護(hù)層。表面處理過程以化學(xué)鍍鎳浸金為例，保護(hù)層包含幾微米厚的化學(xué)鍍鎳層作為阻隔層，防止焊接時(shí)，金屬材料中的銅向焊料中擴(kuò)散；在鎳的表面還有100納米左右的金，用于防止鍍鎳層在空氣中的氧化，詳情請(qǐng)參見圖5(6)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件10制造方法能夠獲得上述的磁感應(yīng)器件10，應(yīng)當(dāng)理解，該方法為制造上述磁感應(yīng)器件10的一種可能的方法，上述的磁感應(yīng)器件10也可以由其他的方法制造。

本發(fā)明實(shí)施例提供的磁感應(yīng)器件10及制造方法在襯底110的第一表面111開設(shè)有第一凹槽112，第一金屬層120設(shè)置在第一凹槽112內(nèi)，且第一金屬層120的表面低于第一表面111，第一金屬層120的表面與第一表面111共同構(gòu)成第一凹陷部140，第一保護(hù)層130的形狀與第一凹陷部140的形狀相同，且第一保護(hù)層130覆蓋第一凹陷部140。本發(fā)明實(shí)施例中，由于第一金屬層120的表面低于第一表面111，使得覆蓋第一金屬層120的第一保護(hù)層130互相接觸的可能性更小，更有利于提高第一金屬層120的布線密度，使得磁感應(yīng)器件10在嵌入式金屬線的布線密度提高的情況下，不容易由于第一保護(hù)層130的相互接觸而導(dǎo)致短路，有利于提高使用嵌入式金屬線的磁感應(yīng)器件10的性能。

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，上面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行了清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計(jì)。

因此，以上對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該發(fā)明產(chǎn)品使用時(shí)慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“設(shè)置”、“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。