技术领域本发明涉及半导体器件领域，更确切的说，本发明旨在提供一种在带有电阻器、电感器和电容器的集成无源器件中防止器件品质因子发生负面漂移的方法。
背景技术：
现有技术中无源器件被广泛使用，尤其射频电路中无源器件必不可少，无源器件或者带有无源器件的电路小型化是评估射频技术的参数指标之一，而且，无源器件的另一个性能参数是品质因子(Quality-factor)，一般而言，器件的品质因子越大，其体现出来的性能通常就显得越优异。现有技术中常常在PCB板上制作分立的电感和电容来实现匹配，能够极大地降低成本但无法满足小型化的设备趋势，然而这会占用大量的面积，尤其是这些分立器件无法集成至芯片级。终端手持设备或者基站设备等可以包括一个或多个集成电路，这些集成电路可以包括无线通信所必需的模拟电路和数字电路，实质上这些电路可以包括电感器和电容器。随着用于形成集成电路的技术的发展，集成电路上的有源元件(例如晶体管)的尺寸不断减小。相对于有源元件，集成电路上的无源元件的尺寸有可能没有减小，因为需要考虑小型化无源器件的品质因子是否符合规范，输入信号的损耗能否被限定在可靠范围，因此，用先进技术形成的集成电路可能需要增大无源元件在集成电路上的面积百分比。为了降低生产成本并且节约面积，可以在晶圆上同时集成有源元件和无源器件。在GHz级别的射频集成电路中，电感可以用在芯片嵌入式(on-chip)的匹配电路、被动滤波器、电感负载、变压器、压控震荡器等器件中。其中最重要的性能就是品质因子，影响品质因子的因素有，必须考虑金属线圈的欧姆损耗、基底的损耗、电感的寄生电容。在过去的发展中，已经提出许多高品质因子电感，例如使用高导电率的金属层制造金属线圈，以减少欧姆损耗。使用多层金属以增加电感的有效厚度，以减少高频的基底损耗。使用低损耗的基底材料，以减少高频的基底损耗。使用厚氧化层隔绝浮置电感和基底，以减少基底损耗等。本发明在于可靠的在集成无源器件中防止器件品质因子发生负面大幅度变动的制备方案，提供高性能品质因子的晶圆级集成器件。
技术实现要素：
在本发明的一种抑制集成无源器件品质因子漂移的方法中，包括以下步骤：提供具有第一导电类型的衬底；植入一预定元素的离子至衬底中；热处理衬底，利用所述离子促使衬底之中间隙氧析出氧沉淀，所述离子同步与间隙氧反应生成该元素的硅氧复合体。籍此降低衬底中的间隙氧浓度；在所述衬底顶面形成绝缘层并制备位于绝缘层之上的集成无源器件；其中降低间隙氧浓度，主要用于抑制集成无源器件品质因子因为间隙氧受热扩散成氧热施主而诱发的漂移。上述的方法，第一导电类型为P型，降低间隙氧浓度用于在制备集成无源器件步骤中，避免衬底载流子浓度下降电阻率上升，和防止衬底的原始施主被氧热施主补偿而致使衬底经由第一导电类型转变成N型的第二导电类型。上述的方法，第一导电类型为N型，降低间隙氧浓度用于在制备集成无源器件步骤中，避免衬底载流子浓度增加电阻率下降。上述的方法，，在化学性质稳定的气体的气氛环境下热处理衬底，所述化学性质稳定的气体包括氮气和稀有气体。上述的方法，热处理所述衬底的步骤中，包括700～900摄氏度条件下进行0～16小时的热处理过程。上述方法，在实施植入离子的步骤之后，但在进行热处理所述衬底的步骤之前，以RCA清洗法清洗所述衬底。上述的方法，所述预定元素包括碳或锗。上述的方法，所述预定元素包括注入剂量在1014～1016ions/cm3的碳离子。本发明在另一种实施例中，提出了一种抑制集成无源器件品质因子漂移的方法，包括以下步骤：提供具有第一导电类型并具有稳定电阻率的衬底；植入一预定元素的离子至衬底中；热处理衬底，利用所述离子促使衬底之中间隙氧析出氧沉淀，所述离子同步与间隙氧反应生成该元素的硅氧复合体，籍此降低衬底中的间隙氧浓度。制备集成无源器件，包括在所述衬底顶面形成绝缘层并至少制备位于绝缘层之上的电感器和电容器；其中降低间隙氧浓度，用于抑制间隙氧在制备集成无源器件步骤中受热扩散成氧热施主而引发的衬底电阻率改变，而保障衬底的电阻率稳定，避免集成无源器件品质因子发生漂移。上述在制备集成无源器件步骤中：当第一导电类型为P型时，降低间隙氧浓度用于避免衬底载流子浓度下降电阻率上升，和防止衬底的原始施主被氧热施主补偿而致使衬底经由第一导电类型转变成N型的第二导电类型；或者当第一导电类型为N型时，降低间隙氧浓度用于避免衬底载流子浓度增加而电阻率下降。附图说明参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。图1是集成无源器件的品质因子和衬底电阻率的关系示意图。图2是富含过饱和间隙氧的衬底。图3是抑制衬底的电阻率发生偏移的方法流程示意图。图4是制备在衬底上的集成无源器件的剖面结构示意图。图5A是集成无源器件中圆环状的电感器的平面示意图。图5B是集成无源器件中方形状的电感器的平面示意图。具体实施方式图1展示了制备有集成无源器件(IntegratedPassiveDevice，简称IPD)的衬底电阻率和品质因子Q、输入集成无源器件的信号频率的大体对应关系，其中刻意指定了集成无源器件在1.5Ghz的条件下测得的数据，为了更好的理解本发明的发明精神，在先行介绍本发明的实施方案和详细阐释获得的集成无源器件结构之后，再进一步对图1所示的数据进行分析。在图2中，衬底100是为了制备集成无源器件的基底，为了保证集成无源器件的较高性能，尤其是品质因子符合规范，在一些实施例中，实质上一般要求其衬底100为P-型，且电阻率大于2KΩ/cm-1，故在制作单晶硅的晶圆或衬底100时，需要掺杂一定量的预定元素至衬底100，例如掺杂硼元素，可以作为受主来实现衬底100预期的电阻率要求。目前半导体器件制造大都是采用直拉单晶硅制造工艺，生长直拉晶体硅的坩埚为石英材料，一般还认为机械对流、自然对流等多种方式，SiO都可以传输到熔体硅表面挥发掉，但仍然有一部分SiO直接溶解在硅溶体之中，以氧原子的形态存在于液体硅中，最终进入直拉单晶硅中，所以硅晶体或说硅衬底100中将不可避免会混入、存在一定浓度的间隙氧(例如浓度在1017cm-3～1018ions/cm3)，以过饱和间隙态存在于衬底100中，图2以间隙氧105标识，它与周围的两个硅原子以共价键结合。虽然是以P型为例阐述，但在另一些可选的实施例中，衬底100亦可为N型衬底，这取决于衬底100的掺杂类型为P型掺杂物还是N型掺杂物。如果不采取任何措施，直接由图2的衬底制备图4的集成无源器件，因为集成无源器件IPD经历很多制程，期间衬底100需要接受温度在300～550℃的IPD工艺步骤，浓度较高的间隙氧105就会扩散形成氧热施主(ThermalDonor)，氧热施主的形成补偿了衬底100中的原始硼受主，使硅衬底100的电阻率发生很大的变化，当我们预定的电阻率被限制在变化幅度范围内时，这种电阻率的过幅度变大或变小都是不期望发生的偏移量，是负面影响。一种解释是，衬底100遭受热处理时，例如IPD制备阶段，会产生大量的施主，P型硅单晶中的载流子浓度被复合而减少，电阻率上升，在一些极限情况条件下，P型硅单晶最终能转变成N型硅单晶。而对于N型硅单晶而言，其中的载流子浓度增加，电阻率下降。虽然电阻率这些变动在某些范围内负面影响很小或者带来部分有限的正向效果，然而在高精度控制电阻率的无源器件中，我们仍然希望衬底100的电阻率能够持续的稳定，我们认为任何不可控的波动都是不可接收的。在图3中，并非直接在图2的富含过饱和间隙氧105的衬底100上制备无源器件，而是先植入一些预定的元素(例如碳、锗等)的离子至衬底100中，然后热处理衬底100，利用植入的离子促使衬底之中间隙氧105析出氧沉淀，植入的离子同步与间隙氧105反应生成该元素的硅氧复合体，籍此降低衬底100中的过饱和间隙氧105的浓度。将图3对于比图2，可发现经过热处理之后，衬底100内间隙氧105的浓度大大降低，间隙氧105被消耗的同时，形成了大量的氧沉淀107，和生成了该元素的硅氧复合体108，而且亦有预定元素的替位杂质106存在于衬底100内，替位杂质106当然不能带来任何不利效果，如果注入的是碳，硅氧复合体108将是碳-硅-氧复合体，例如可以体现为C-Si4-On(n取值1～12)，替位杂质106就是间隙氧105的替位碳。在图3中，经过上述热处理后，硅衬底100中的大量间隙氧生成为C-O复合体和氧沉淀，并且它们的热温度性较好，而间隙氧浓度大大的降低。很重要的是，与氧热施主不同，C-O复合体和氧沉淀没有附带的电学性能，对单晶硅中的载流子浓度几乎没有影响，进行后续IPD器件制作工艺，由此步骤，衬底中很难会再在300～500℃温度区间形成氧热施主了，从未避免了器件制造后衬底电阻率明显改变的情况。植入在衬底100内的离子有多种选择，一般选择第Ⅳ族的元素，离子注入应当不会引人额外多余的电子或空穴，即不会导致衬底100的电阻率产生变化。此外可以利用该元素作为氧沉淀的异质核，促进氧沉淀的发生，该元素参与氧沉淀的成核机制，亦可起到催化剂的效果。较佳的，在选择气氛环境时，最好在化学性质稳定的气体的气氛环境下热处理衬底100，化学性质稳定的气体包括单列的氮气N2等稳定气体，自然也可以选择第18族稀有气体即氦He、氖Ne、氩Ar、氪Kr、氙Xe和氡Rn(有时候也称之为惰性气体)。较佳的，在一些可选实施例中，将单晶硅衬底100在低温或室温的条件下，进行预定元素如碳离子等的注入，注入步骤中最好能控制温度在0～30摄氏度，这是一个极易实现而不会带来过多成本的低温或常态的温度，而预定元素的注入剂量则可以较佳的选取在1014～1016ions/cm3。作为可选方式，衬底100的热处理包括在700～900摄氏度条件下进行0～16小时的热处理过程。在一些可选实施例中，进行预定元素的离子注入之后，先对衬底100实施RCA清洗，其后才执行热处理，向炉管中通入N2或Ar，温度升至700～900℃，将清洗后的衬底100送入炉管进行0-16h的热处理，随炉冷却后取出。RCA清洗法是1965年由Kern和Puotinen等人在N.J.Princeton的RCA实验室首创，并由此而得名，以RCA清洗衬底100的具体步骤不再赘述，但唯独需要强调的是，RCA的清洗步骤中，可带来诸多好处，例如将金属氧化后溶于清洗液中，并能把有机物等玷污氧化生成CO2和H2O，等等，这对本案是及其有利的。如图4所示，本领域具通知常识者皆了解的常规IPD工序在本发明中被省略，但应该理解，IPD制程工序不可避免的要经历300～500℃的温度区间。例如，先在衬底100的上表面制备一个绝缘层115，如氧化层，图式4中的R区、C区、L区虽然被分隔开，但应当认识到，R区、C区、L区实质上是一个公共衬底100上的不同分区，所以绝缘层115覆盖在R区、C区、L区中每个区的衬底100的顶面。在衬底100的一个R区上制备有位于绝缘层11上方的薄膜电阻器111，例如掺杂的多晶硅，一个绝缘隔离层116a包覆在薄膜电阻器111上、和包覆在电阻器111附近的未被电阻器111覆盖住而裸露的绝缘层115上，绝缘隔离层116a中开设有开口以用于设置电阻端子1110，作为电阻器111与外部电路的接触端子。衬底100的一个C区上制备有薄膜电容器112，电容器112的底部电容基板112a位于绝缘层115上方，在底部电容基板112a上方有设置一个绝缘隔离层116b，绝缘隔离层116b包覆在底部电容基板112a上、和包覆在底部电容基板112a附近的未被底部电容基板112a覆盖住而裸露的绝缘层115上。在绝缘隔离层116b上方有一个尺寸小于底部电容基板112a的顶部电容基板112b，与底部电容基板112a的一部分区域交叠，因此绝缘隔离层116b和顶部、底部电容极板之间来形成电容器112。底部电容基板112a从底部电容基板112a下方横向延伸出来的一部分之上的绝缘隔离层116b中开设有开口，来设置电容端子1120，作为底部电容极板112a与外部电路的接触端子。衬底100的一个L区上制备有薄膜电感器113，螺旋状电感器113从图4中仅仅示意出了它的竖截面，但从图5A～5B中可以获悉电感器113的具体结构，例如L区的电感器113可以是图5A沿着虚线EE的截面。从俯视的电感器113观察，电感器113可以制作为圆形或椭圆形状的螺旋电感器(如图5A)，或者是方形的螺旋电感器(如图5B)，其实其他未在图中示意出的六边形、八边形等多边形都可以作为螺旋电感器的结构。绝缘隔离层116c设置在电感器113上，和设置在电感器113附近的未被电感器113覆盖住而裸露的绝缘层115上，其端子的引出方式与电阻电容大体相同，不再赘述。通常还有其他钝化层如聚酰亚胺覆盖绝缘隔离层，来在R区、C区、L区保护集成无源器件IPD的电阻器、电感器和电容器。随着半导体器件的微型化，IPD尺寸可以不断缩减，支撑衬底之上的集成无源器件IPD之间相互的影响的难题逐步显现出棘手的趋势，衬底100和绝缘层115之间界面处容易发生电荷积累，储存电荷的电场效应既影响衬底自身特性又影响IPD无源器件的特性。在一些情况下，这种积累的电荷到一定程度时，硅衬底就形成类金属氧化物半导体MOS结构，这种MOS结构起到电容器112额外附加的串联电容器作用，从而降低了原本预设电容器112自身的性能。在一些情况下，当衬底载流子浓度非常低，电阻率越高时这种表面电荷存储效应或衬底表面反型层就越明显，积累电荷降低衬底有效阻抗使得电感器113的品质因子也会下降。如果电阻率不稳定，将损害其上方IPD器件的性能。虽然在一些实施例中，电感器113的品质因子取决于衬底100的电阻率，衬底100电阻在一定程度的幅度内稍高，电感的品质因子Q越大，电感性能越好，特别是在输入信号的高频条件下，抑制衬底100电阻率降低可以改善Q值，本发明的某些方面可以适用于这点，但是稳定衬底100预期的电阻率更重要，无法掌控的电阻率或Q值发生漂移或改变趋势都是我们不期望发生的。评价IPD电感器性能好坏的重要指标是品质因子Q，品质因子Q的在IPD中的关联定义体现在：储存于电感器中的能量和每一震荡周期损耗能量的比。品质因子Q越高，电感器的效率就越高。IPD中影响品质因子Q的因素有：制作电感金属线圈的欧姆损耗、电感器的寄生电容以及衬底的损耗。在低频段，电感器的性能主要由形成电感器的螺旋金属线的特性来决定(主要是金属损耗)；在高频段，衬底损耗将成为决定电感器性能的主要因素。衬底对电感器性能的影响主要源自衬底单位面积电容Csub和单位面积电导Gsub，而衬底材料的掺杂特性则是影响Csub和Gsub大小的主因。在相同频率下，电磁波对于衬底的穿透深度会随着衬底电导率的增加而变大。在电导率较大的情况下，这种变化比较明显，从而会造成衬底的高频损耗增大。某些时候，在较高频段，电导率较大情况下，Q值可能较小的一些主要原因。因此，依本发明精神，稳定电阻率就显得尤为重要。再次参见图1，横坐标X参数为频率(Ghz)，纵坐标Y参数为品质因子Q。当频率趋于从0上升至1.5GHZ时候，针对曲线A而言，曲线A的Q值是上升的，大约Q＝45而频率为1.5Ghz时，P衬底的单位电阻率大体上等于1500ohm.cm，曲线A具有其自身最高点的峰值M3，频率再超过峰值M3的频率，品质因子Q其实是下降的。针对曲线B而言，大约Q＝41而频率为1.5Ghz时，P衬底的单位电阻率大体上等于1000ohm.cm，曲线B具有其自身最高点的峰值M1，当频率趋于从0上升至1.3GHZ左右时候，曲线B的Q值是上升的，但频率再超过峰值M1的频率，品质因子Q其实是下降的。针对曲线C而言，大约Q＝31而频率为1.5Ghz时，P衬底的单位电阻率大体上等于500ohm.cm，曲线C具有其自身最高点的峰值M2，当频率趋于从0上升至1.5GHZ左右时候，曲线C的Q值是上升的，但频率再超过峰值M2的频率，品质因子Q其实是下降的。当衬底选定某一掺杂浓度或具有预期电阻率时，只要在IPD工艺中稳定电阻率，品质因子是可以大致管控的，例如维持在峰值。以上，通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，上述发明提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。