一种毫米波电感结构的制作方法

本发明涉及集成电路领域，特别涉及一种集成电路片上毫米波电感结构。

背景技术：

电感是射频收发机前端中的重要无源器件，射频前端收发机模块需要用到集成电感的主要有：电感结构、功率放大器、振荡器、上变频混频器等。电感在这些模块中均扮演了重要的作用。

以电感结构为例，电感结构是射频收发机中的重要模块之一，主要用于通讯系统中将接收自天线的信号放大，便于后级的接收机电路处理。正是由于噪声放大器位于整个接收机紧邻天线的最先一级，它的特性直接影响着整个接收机接收信号的质量。对于电感结构来说，电感的性能直接决定了电感结构的增益、噪声、阻抗匹配等。

通常来说，Q值是一个电感性能的重要指标之一，较高的Q值意味着电感的储能损耗更少，也就是说电感与衬底之间的隔离较好。另外，对一个电感的评估除了电感值、Q值等常规性能指标外，在射频系统中还包括电感对其他电路的影响，如果电感本身与周围电路的隔离较好，那么电感在工作中将会不影响其他电路的工作。由于硅集成电感的面积通常较大，如何在保证电感性能的同时，加强电感与衬底、电感与其他电路的隔离，对于应用于射频前端的模块来说有着重要的意义。

毫米波的波长为1～10毫米的电磁波称毫米波，它位于微波与远红外波相交叠的波长范围，因而兼有两种波谱的特点。毫米波在通信、雷达、制导、遥感技术、射电天文学、临床医学和波谱学方面都有重大的意义。利用大气窗口的毫米波频率可实现大容量的卫星-地面通信或地面中继通信。利用毫米波天线的窄波束和低旁瓣性能可实现低仰角精密跟踪雷达和成像雷达。在远程导弹或航天器重返大气层时，需采用能顺利穿透等离子体的毫米波实现通信和制导。高分辨率的毫米波辐射计适用于气象参数的遥感。用毫米波和亚毫米波的射电天文望远镜探测宇宙空间的辐射波谱可以推断星际物质的成分。

对于毫米波电感来说，由于工作频率更高(通常为几十GHz)，因此要求有更高的Q值，如何在保证电感性能的同时，加强电感与衬底、电感与其他电路的隔离，对于应用于毫米波前端的模块来说有着重要的意义。

图1所示为现有技术中电感结构的示意图，其通过衬底无源掩蔽层的结构来实现电感与衬底的隔离。通常来说，对于一个9层金属层次的集成电路芯片而言，顶层金属和次顶层金属常用来制作集成电感1，而第一层金属则用来制作如图1所示的位于电感1下方的无源掩蔽隔离层2，无源掩蔽隔离层2由多条独立且本身呈90度直角形状的第一层金属线构成。这些第一层金属线与集成电感1所产生的涡电流方向垂直，从而达到无源掩蔽隔离层2切断电感电磁效应对衬底的影响。值得注意的是，对于毫米波电感来说，形状通常各异，随工作频率、应用环境不同，电感的构造和形状也不一样。因此，图一所示的传统电感掩蔽结构局限于传统射频圆形、方形电感，对于毫米波电感，这种电感掩蔽结构并不适用。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺陷，提出了使用呈散点状分布的屏蔽层结构，能够很好的适应不同形状、不同工作频率的毫米波电感。

为达成上述目的，本发明提供一种毫米波电感结构，包括片上毫米波电感及位于所述片上毫米波电感下方的屏蔽层。所述屏蔽层包括多个呈散点状分布的屏蔽单元，每个所述屏蔽单元由上往下由多晶硅或金属、接触孔、第一半导体类型的阱区以及第一半导体类型的深阱区组成，其中，各所述屏蔽单元的深阱区相连并接地。

进一步的，所述多个屏蔽单元的尺寸相同。

进一步的，每一所述屏蔽单元的尺寸为1～5um。

进一步的，相邻所述屏蔽单元之间的间隔为1～3um。

进一步的，所述多个屏蔽单元呈阵列规则分布。

进一步的，所述片上毫米波电感为不规则形状。

进一步的，所述第一半导体类型为N型。

本发明的优点在于，将呈散点状分布的接地屏蔽单元构成毫米波电感结构的屏蔽层，对任意形状的片上毫米波电感，都能够起到将其与衬底以及与其他电路隔离的作用，从而减小毫米波电感损耗、提高毫米波电感品质因子。相较于现有技术，有效的解决了现有技术中的屏蔽层结构局限于传统圆形、方形电感，而无法有效应用于任意形状电感的问题。

附图说明

图1为现有技术中电感结构的示意图。

图2为本发明实施例毫米波电感结构的示意图。

图3为本发明实施例屏蔽单元的结构示意图

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

本发明的毫米波电感结构包括片上电感10和位于片上毫米波电感下方的屏蔽层。其中，片上毫米波电感由顶层金属和次顶层金属制作而成，屏蔽层包括多个接地的屏蔽单元20，这些屏蔽单元呈散点状排布，能够切断毫米波电感电磁效应对衬底的影响。片上毫米波电感可以为任意形状线圈，而屏蔽单元则可呈阵列规则排布。

请参见图3，每个屏蔽单元由多晶硅21、接触孔22、N阱23以及深N阱24组成。多晶硅21通过接触孔22与下方N阱23和深N阱相连。需要注意的是，各个屏蔽单元的深N阱24相互连接，且深N阱24接地，因此相当于在毫米波片上电感下方形成了多个孤立的接地点，从而能够很好地在片上电感磁场和衬底，以及片上电感磁场和其他电路之间实现隔断，使得衬底损耗减小，同时也减小了对其他电路器件的信号串扰。虽然本实施中采用的是N阱和深N阱，但也可以用P阱和深P阱代替。此外，在其它实施例中，也可以用金属代替多晶硅21，将金属作为屏蔽单元的顶层同样通过接触孔与下方阱区相连。本实施中，每一屏蔽单元的尺寸为1～5um，优选为2.5um。各个屏蔽单元的尺寸均相同，以简化制造工艺。此外，相邻屏蔽单元之间的间隔为1～3um，优选为1.5um。

在图2所示的电感结构中，毫米波片上电感10为圆弧状，位于圆弧状电感下方的屏蔽单元形成多个孤立的接地点，将片上毫米波电感与衬底和其它电路充分隔离。对于任意形状，特别是不规则形状的毫米波片上电感，其会在衬底产生各种复杂的磁力线结构，这种磁力线是有害的，也是引起电感损耗、降低品质因子的主要因素。通过本发明的呈散点状分布的屏蔽单元，可以有效地对衬底的磁力线形成破坏，切断磁力线，减小电感损耗，提高电感品质因子。

综上所述，相较于现有技术，本发明将呈散点状分布的接地屏蔽单元构成毫米波电感结构的屏蔽层，对任意形状的片上毫米波电感，都能起到将其与衬底以及与其他电路隔离的作用，从而减小毫米波电感损耗、提高毫米波电感品质因子。相较于现有技术，有效的解决了现有技术中的屏蔽层结构局限于传统圆形、方形电感，而无法有效应用于任意形状电感的问题。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。