一种无铁芯硅基电感的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及半导体技术领域，特别地涉及一种无铁芯硅基电感。本实用新型公开了一种无铁芯硅基电感，包括硅衬底和导电线圈，所述导电线圈嵌入在硅衬底中，所述导电线圈具有多个匝，其相邻匝之间有间隔，所述间隔由硅衬底填充，所述导电线圈与硅衬底之间设有绝缘层。本实用新型不含铁芯，不存在磁饱和的问题，不仅拥有铁芯硅基电感的体积及重量小的特点，而且不需要磁性材料的注入，其加工工序的减少可以降低加工成本，缩短加工流程，提高产品一致性及成品率，且由于不需要磁性材料，原料种类减少，方便管理，从而降低产品成本。
【专利说明】
一种无铁芯硅基电感
技术领域
[0001]本实用新型属于半导体技术领域，具体地涉及一种无铁芯硅基电感。
【背景技术】
[0002]电感，是用导线绕成一匝或多匝以产生一定自感量的电子元件，被广泛应用于各种电信和电力系统中。为了增加电感量、提高Q值并缩小体积，常在线圈中插入铁芯。同时，为了适应器件的小型化，大多数都是将电感制作在硅衬底上，如公开专利:CN102870175 B，就公开了一种含有铁芯的硅基功率电感，其应用于单片DC/DC变换器可显著减小器件的体积，但是在一些苛刻的应用场合，例如强辐射环境或者电磁干扰严重的场合，铁芯的磁性材料会因为外部极高的磁通密度导致磁饱和而失去效用，所以这种应用场合禁止选用任何磁性材料。另外这种含铁芯的硅基电感结构比较复杂，在生产过程中需要在有限的面积内注入磁性材料，加工工序繁杂，难度高，原材料多，管理麻烦，不利于成本降低，产品一致性较差，而且影响成品率。
【发明内容】
[0003]本实用新型目的在于为解决上述问题而提供一种不含铁芯，不受应用场合限制，不需要磁性材料的注入，可以减少加工工序和原料种类，缩短加工流程，方便管理，降低成本，提尚广品一致性及成品率的无铁芯娃基电感。
[0004]为此，本实用新型公开了一种无铁芯硅基电感，包括硅衬底和导电线圈，所述导电线圈嵌入在硅衬底中，所述导电线圈具有多个匝，其相邻匝之间有间隔，所述间隔由硅衬底填充，所述导电线圈与硅衬底之间设有绝缘层。
[0005]进一步的，所述导电线圈为铜。
[0006]进一步的，所述导电线圈为矩形螺旋状、多边形螺旋状、圆形螺旋状或螺旋管状。
[0007]进一步的，所述绝缘层为二氧化硅。
[0008]进一步的，还包括金属环，所述金属环嵌入在娃衬底中，所述导电线圈位于金属环内。
[0009]更进一步的，所述金属环为铜或银或合金。
[0010]进一步的，还包括多个线圈连接点，每个线圈连接点与导电线圈的一部分接触。
[0011]进一步的，还包括在硅衬底的至少一面上的绝缘覆盖层以及多个线圈连接点，每个线圈连接点与导电线圈的一部分接触并暴露在绝缘覆盖层上表面。
[0012]进一步的，所述绝缘覆盖层为聚酰亚胺。
[0013]进一步的，所示导电线圈为多个，相邻放置嵌入在硅衬底中。
[0014]本实用新型的有益技术效果:
[0015]本实用新型不含铁芯，不存在磁饱和的问题，可以应用在一些苛刻的应用场合，例如强辐射环境或者电磁干扰严重的场合，不仅拥有铁芯硅基电感的体积及重量小的特点，而且不需要磁性材料的注入，其加工工序的减少可以降低加工成本，缩短加工流程，提高产品一致性及成品率，且由于不需要磁性材料，原料种类减少，方便管理，从而降低产品成本。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型实施例的无绝缘覆盖层的结构示意图；
[0017]图2为本实用新型实施例的有绝缘覆盖层的结构示意图；
[0018]图3为本实用新型实施例的矩形螺旋状的导电线圈结构示意图；
[0019]图4为本实用新型实施例的八边形螺旋状的导电线圈结构示意图；
[0020]图5为本实用新型实施例的螺旋管状的导电线圈结构示意图；
[0021]图6为本实用新型实施例的具有螺旋管状导电线圈的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]现结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进一步说明。
[0023]如图1所不，一种无铁芯娃基电感，包括娃衬底I和导电线圈2，所述导电线圈2嵌入在硅衬底I中，所述导电线圈2具有多个匝，其相邻匝之间有间隔，所述间隔由硅衬底I填充，也即导电线圈2相邻匝之间为硅材料11，所述导电线圈2与硅衬底之间设有绝缘层(图中未示出)。本具体实施例中，导电线圈2为铜，当然，在其它实施例中，也可以是银或合金，导电线圈2可以是矩形的螺旋导电线圈，如图3所示的正方形的螺旋导电线圈，也可以是其它几何结构的导电线圈，如图4所示的八边型的螺旋线圈或圆形的螺旋线圈或如图5和6所示的螺旋管状的螺旋线圈(具体为矩形的螺旋管状，即每匝线圈为矩形的螺旋管状)。虽然图1示出了一个导电线圈2，一个以上的导电线圈2也可以被嵌入在硅衬底I中。例如，多个导电线圈2可以在硅衬底I中相邻放置。导电线圈2的导线厚度可以小于硅衬底I的厚度或等于硅衬底I的厚度。绝缘层为二氧化硅层，当然，也可以是其它介电聚合物，例如，但不限于，光刻胶SU-8和聚二甲基娃氧烧(PDMS)等。导电线圈2可以通过电链嵌入在娃衬底I中，首先，可以米用硅的深反应离子刻蚀(DRIE)在硅衬底I上刻蚀出沟槽，接着，通过加热或等离子增强化学气相沉积法(PECVD)方式镀膜生成一层二氧化硅绝缘层在沟槽侧壁，然后，通过电镀将铜沉积在硅衬底I的沟槽内，以形成导电线圈2的导线，电镀中溢出的铜采用抛光去除。上述给出了大致的加工流程，具体工艺可以参照现有技术，此不再细说。由上可知，本实用新型由于不需要磁性材料的注入，其加工工序减少，加工难度降低，从而降低了加工成本，缩短加工流程，提高产品一致性及成品率，且由于不需要磁性材料，原料种类减少，方便管理，从而进一步降低了产品成本。
[0024]进一步的，还包括金属环3，所述金属环3嵌入在硅衬底I中，金属环3的形状可以与导电线圈2相匹配，所述导电线圈2位于金属环3内。金属环3提供机械框架，提高机械鲁棒性，同时帮助散热，防止在划片切割或使用过程中由于受热产生应力大致使硅衬底I开裂。金属环3可以是铜或银或合金等。金属环3可以是与导电线圈2同时完成，不需要任何额外的工艺步骤;也可以是制作完导线线圈2，再制作金属环3，制作方法与导线线圈2类似。
[0025]进一步的，还包括在硅衬底I的至少一面上的绝缘覆盖层4以及多个线圈连接点5，本实施例中，硅衬底I的两个面上都有绝缘覆盖层4以及多个线圈连接点5，每个线圈连接点5与导电线圈2的一部分接触并暴露在绝缘覆盖层4上表面，用于后续进行电连接。本实施例中，绝缘覆盖层4优选为聚酰亚胺，通过涂覆方式覆盖在硅衬底I上，线圈连接点5为银或铜或合金，可以采用电镀进行制作。
[0026]本实用新型不含铁芯，不存在磁饱和的问题，可以应用在一些苛刻的应用场合，例如强辐射环境或者电磁干扰严重的场合，且拥有铁芯硅基电感的体积及重量小的特点。
[0027]尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种无铁芯硅基电感，包括硅衬底和导电线圈，其特征在于:所述导电线圈嵌入在硅衬底中，所述导电线圈具有多个匝，其相邻匝之间有间隔，所述间隔由硅衬底填充，所述导电线圈与硅衬底之间设有绝缘层。2.根据权利要求1所述的无铁芯硅基电感，其特征在于:所述导电线圈为铜。3.根据权利要求1或2所述的无铁芯硅基电感，其特征在于:所述导电线圈为矩形螺旋状、多边形螺旋状、圆形螺旋状或螺旋管状。4.根据权利要求1所述的无铁芯硅基电感，其特征在于:所述绝缘层为二氧化硅。5.根据权利要求1所述的无铁芯硅基电感，其特征在于:还包括金属环，所述金属环嵌入在娃衬底中，所述导电线圈位于金属环内。6.根据权利要求5所述的无铁芯硅基电感，其特征在于:所述金属环为铜或银。7.根据权利要求1所述的无铁芯硅基电感，其特征在于:还包括多个线圈连接点，每个线圈连接点与导电线圈的一部分接触。8.根据权利要求1所述的无铁芯硅基电感，其特征在于:还包括在硅衬底的至少一面上的绝缘覆盖层以及多个线圈连接点，每个线圈连接点与导电线圈的一部分接触并暴露在绝缘覆盖层上表面。9.根据权利要求8所述的无铁芯硅基电感，其特征在于:所述绝缘覆盖层为聚酰亚胺。10.根据权利要求1所述的无铁芯硅基电感，其特征在于:所示导电线圈为多个，相邻放置嵌入在娃衬底中。
【文档编号】H01L23/64GK205508814SQ201620100161
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月1日
【发明人】王明亮, 林风, 许超群
【申请人】英麦科（厦门）微电子科技有限公司