三维玻璃电感结构的制作方法

本实用新型涉及晶圆级半导体技术领域，尤其是一种三维玻璃电感结构。

背景技术：

现有的晶圆级半导体工艺是利用PVD、电镀等工艺手段来实现晶圆表面金属互联，现有的片上电感结构一般都是二维的金属线圈，电感性能受到极大限制，虽然工艺复杂，但是该类互联结构很难形成高质量的电感。

一般的表面贴装型态(surface mount type，SMT) 的电感器因尺寸较大且造价昂贵，并不适于作为集成封装模块的大规模应用。因此，发展同时具备小尺寸、低造价、可提供高质量性能的电感十分有必要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有晶圆级电感较低质量的弱点，提供一种三维玻璃电感结构，利用三维电感金属弧线实现三维电感结构，并能够大幅提升电感性能。本实用新型采用的技术方案是：

一种三维玻璃电感结构，包括一个基体，在所述基体的一个表面制作有金属布线层，并在基体的所述一个表面和金属布线层上覆盖一保护层；

在保护层上设开口，露出金属布线层上的电感走线和输入输出走线，作为电感线圈节点；各电感线圈节点间隔分布；

采用向上拱起的三维电感金属弧线逐次连接相邻的两根电感走线，形成一个串联结构；所述输入输出走线位于串联结构的两侧；该串联结构两端的电感走线与输入输出走线之间也采用三维电感金属弧线连接；

所述的三维玻璃电感结构还包括一个保护帽，所述保护帽遮蔽所有的三维电感金属弧线。

进一步地，所述基体采用玻璃基体或蓝宝石基体或陶瓷基体。

更进一步地，所述保护帽为空心结构，所述输入输出走线向外延伸至保护帽外侧。

或者，所述保护帽为实心结构，保护帽将输入输出走线也遮蔽在内；输入输出走线通过基体中的导电通孔引接至基体的另一个表面。

进一步地，所述电感走线纵向走向平行排列，三维电感金属弧线对角连接相邻两根电感走线。

进一步地，三维电感金属弧线拱起区域内填充有磁性材料。

进一步地，相邻的电感线圈节点间连接一根或多根三维电感金属弧线。

一种三维玻璃电感结构的制作工艺，包括以下步骤：

步骤S1，提供玻璃基体，在玻璃基体的一个表面制作金属布线层，并在玻璃基体的所述一个表面和金属布线层上覆盖一保护层；

步骤S2，然后在保护层上设开口，露出金属布线层上的电感走线和输入输出走线，作为电感线圈节点；电感线圈节点包括电感走线和输入输出走线；露出的电感走线纵向走向平行排列；

步骤S3，采用引线键合工艺实现相邻电感线圈节点的连接；具体采用向上拱起的三维电感金属弧线通过引线键合工艺逐次连接相邻的两根电感走线，形成一个串联结构；该串联结构两端的电感走线与输入输出走线之间也采用三维电感金属弧线通过引线键合工艺连接；

输入输出走线位于串联结构的两侧；呈横向分布；

步骤S4，设置一个保护帽，将所有的三维电感金属弧线遮蔽在内。

进一步地，步骤S4中的保护帽为空心结构，输入输出走线向外延伸至保护帽外侧；

或者，步骤S4中的保护帽为实心结构，将所有的三维电感金属弧线以及输入输出走线封装在保护帽内；步骤S4后还包括：

步骤S5，从玻璃基体的另一个表面在玻璃基体中开导电通孔，并在导电通孔内填充导电金属，使得导电通孔电连接输入输出走线。

进一步地，步骤S3中，三维电感金属弧线对角连接相邻两根电感走线；相邻的电感线圈节点间连接一根或多根三维电感金属弧线。

本实用新型的优点在于：实现了微小结构的晶圆级高性能电感结构，创新性的应用三维电感金属弧线实现高质量的三维电感结构，比现有的晶圆级表面二维螺旋布线工艺制作的结构成本更低，同时对弧线结构增加保护结构，最终得到结构简单，质量可靠的三维电感结构。

附图说明

图1为本实用新型实施例一步骤S1和S2示意图。

图2为本实用新型实施例一步骤S3引线键合示意图。

图3为本实用新型的实施例一的结构俯视角度示意图。

图4为本实用新型的实施例一中设置的保护帽示意图。

图5为本实用新型的实施例二中设置的保护帽示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例一，

本实施例提出的三维玻璃电感结构，通过以下步骤制作：

步骤S1，如图1所示，提供玻璃基体1，在玻璃基体1的一个表面制作金属布线层2（RDL层），并在玻璃基体1的所述一个表面和金属布线层2上覆盖一保护层3；

基体1材料优选采用玻璃；由于玻璃材料的介电常数优于硅片的介电常数，所以采用玻璃材料将得到高质量的电感；

基体1的材料也可选用蓝宝石、陶瓷或者前者与玻璃的混合材料；保护层3可采用阻焊材料；

步骤S2，然后在保护层3上设开口，露出金属布线层2上的电感走线201和输入输出走线202，作为电感线圈节点；本例中，电感线圈节点包括电感走线201和输入输出走线202；保护层3的开口可通过刻蚀工艺形成；

露出的电感走线201纵向走向平行排列，而输入输出走线202位于电感走线201两侧；

步骤S3，如图2所示，采用引线键合工艺实现相邻电感线圈节点的连接；具体采用向上拱起的三维电感金属弧线4通过引线键合工艺逐次连接相邻的两根电感走线201，形成一个串联结构；该串联结构两端的电感走线201与输入输出走线202之间也采用三维电感金属弧线4通过引线键合工艺连接；

通过三维金属弧线4连接相邻的两个节点，该弧线下方由于采用空气作为介质，因为空气的介电常数是目前仅次于真空的材料，所以通过该结构实现的电感，也可以实现更优的电感性能；

三维电感金属弧线4材料为金、银、铜、铝以及以前面材料为主要成分的合金材料；三维电感金属弧线4可以是线型或者带型；

此步骤中，优选地，三维电感金属弧线4对角连接相邻两根电感走线201，可以增加电感值；如图3所示；

相邻的电感线圈节点间可以连接一根或多根三维电感金属弧线4；连接多根三维电感金属弧线4可一方面增加电感值，另一方面起到一定冗余作用；

输入输出走线202位于串联结构的两侧；呈横向分布；

可选的步骤S301，在三维电感金属弧线4的拱起区域401内填充磁性材料，通过引入磁性材料，可以使电感的感值大幅提高，满足更高端的需求；

步骤S4，如图4所示，设置一个保护帽5，将所有的三维电感金属弧线4遮蔽在内；该保护帽5确保该结构内的三维金属弧线4免受外界环境的影响，进一步提高产品质量和可靠性；

在本例中，保护帽5为空心结构，对三维电感金属弧线4起到保护作用；而输入输出走线202作为电感的输入输出端口，必须向外延伸至保护帽5外侧；

实施例二，

步骤S1，S2，S3，同实施例一；

本实施例与实施例一的主要区别在于，

1）不需要步骤S301；

2）在步骤S4中，设置一个实心结构的保护帽5；可采用塑封材料或其它封装材料形成实心结构的保护帽5，将所有的三维电感金属弧线4以及输入输出走线202封装在保护帽内；如图5所示；

然后进行步骤S5，从基体1的另一个表面在基体1中开导电通孔6，并在导电通孔6内填充导电金属，使得导电通孔6电连接输入输出走线202；

开导电通孔6的工艺可采用干法刻蚀或者湿法刻蚀、也可以采用激光打孔的方式；

输入输出走线202通过基体1中的导电通孔6可引接至基体1的另一个表面；

通过导电通孔6引至背面的方式将使产品的实际XY向尺寸缩小至最小值，进一步提高产品的性价比，减小产品的面积。