衬底隔离结构及其形成方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及衬底隔离结构及其形成方法。

背景技术：

1、射频集成电路中电感的品质因数q对射频电路的性能起到了至关重要的作用。电感通常由线圈、衬底隔离结构、保护环三部分组成。其中衬底隔离结构要通过接地屏蔽线圈感应电场，避免垂直电场进入衬底形成位移电流。另外，衬底隔离结构也要避免大面积单一方向导体结构，使衬底隔离结构尽量碎片化，避免感应电场的感应磁场在衬底隔离结构的导体中形成衬底涡流。抑制位移电流和衬底涡流的形成，可以提高电感的品质因数q。

2、在现有技术中，衬底隔离结构的单元结构中的有源区、多晶硅层等遵循了碎片化的要求。但为了接地，需要通过金属层连接衬底隔离结构的各单元结构。

3、然而，在上述方法中，金属层的连接会导致大面积等效长导体，使得衬底涡流效应增加，从而降低电感品质因数q。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供一种衬底隔离结构，在衬底隔离结构接地的同时，确保了衬底隔离结构碎片化，减小了衬底隔离结构在同方向上等效导体的长度，因此抑制衬底涡流的形成，增大了电感品质因数q。

2、为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供一种衬底隔离结构，包括：衬底，所述衬底包括若干环形区域，所述若干环形区域同心排布，所述环形区域包括若干彼此之间相互隔离的扇形区域，所述扇形区域在第二方向上阻断；位于环形区域上的若干第二金属层，所述第二金属层沿第二方向排列且平行于第一方向；位于所述第二金属层上的若干第三金属层，所述若干第三金属层连接位于同一环形区域内第二方向上相邻的第二金属层，所述第一方向和所述第二方向不同。

3、可选的，所述环形区域的形状为八边形，所述环形区域的两平行边的最大距离为：30微米～300微米，各环形区域的间距为：2微米～10微米。

4、可选的，各环形区域包括：第一区、第二区、第三区，各所述第一区与第二方向平行，各所述第二区与第一方向平行，各所述第三区位于第一区和第二区之间。

5、可选的，各第一区上的所述第二金属层在第二方向上的间距为：0.2微米～0.5微米。

6、可选的，所述若干第二金属层中包括接地线，所述接地线接地，且所述接地线与所述环形区域沿第一方向的对称轴重叠。

7、可选的，各第二区上的所述第二金属层在第二方向上的行数为：1行～3行，各行的间距为：0.2微米～0.5微米；各第二区上的所述第二金属层在第一方向上的列数为2列，各列的间距为：0.5微米～10微米。

8、可选的，各第三区上的所述第二金属层在第二方向上的间距为:0.2微米～0.5微米；各第三区上的所述第二金属层在第一方向上的位移为：0.2微米～0.5微米。

9、可选的，各环形区域上还包括：位于第二金属层下的若干有源区，所述有源区沿第二方向排列且平行于第一方向；位于各有源区上的若干栅极层，各所述栅极层沿第一方向排列；位于栅极层上的若干第一金属层，各所述第一金属层沿第一方向排列，各栅极层和各第一金属层在第三方向的投影不重叠，所述第三方向垂直于所述有源区平面；所述第一金属层、所述第二金属层和所述第三金属层之间具有导电插塞。

10、可选的，所述第二金属层的长度为其所在区的有源区长度的0.75倍～1.5倍，所述第二金属层的宽度为其所在区的有源区宽度的0.75倍～1.2倍，所述第二金属层的厚度为：30纳米至300纳米。

11、可选的，位于第一区上的各有源区的长度为：0.5微米～1.5微米，位于各第一区上的各有源区的宽度为：30纳米～1微米，位于各第一区上的各有源区的厚度为：50纳米～200纳米。

12、可选的，位于各第二区上的各有源区在第一方向上的长度为：0.3微米～0.5微米，位于各第二区上的各有源区在第二方向上的长度为：30纳米～1微米，位于各第二区上的各有源区的厚度为：50纳米～200纳米。

13、可选的，位于各第三区上的各有源区的长度为：0.5微米～1.5微米，位于各第三区上的各有源区的宽度为：30纳米～1微米，位于各第三区上的各有源区的厚度为：50纳米～200纳米。

14、可选的，各所述栅极层的宽度为：30纳米～150纳米，各所述栅极层的高度为：0.3微米～1.2微米，各有源区上的各所述栅极层在第一方向的间距为：30纳米～150纳米。

15、可选的，各所述第一金属层的宽度为：20纳米～150纳米，各所述第一金属层的长度为其所在区的有源区的宽度，各所述第一金属层的厚度为：30纳米～150纳米，各有源区上的各所述第一金属层的间距为：50纳米～200纳米。

16、可选的，各第一区上的所述第三金属层连接该第一区上的所有第二金属层、以及与该第一区相邻第三区上的一个相邻第二金属层；所述第一区上的所述第三金属层的个数为1个。

17、可选的，各第三区上的所述第三金属层连接该第三区上的相邻第二金属层、以及与该第三区相邻第二区的一个相邻第二金属层。

18、可选的，各第二区上的所述第三金属层连接该第二区上的第二方向上的相邻第二金属层；各第二区上连接相邻两个第二金属层的第三金属层的个数为：1个～3个。

19、可选的，位于第一区上第三金属层与位于第一区上的第二金属层宽度相同；位于第二区上第三金属层与位于第二区上的第二金属层宽度相同；位于第三区上第三金属层与位于第三区上的第二金属层宽度相同。

20、相应的，本发明的技术方案提供一种衬底隔离结构形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括若干环形区域，所述若干环形区域同心排布；在环形区域上形成若干第二金属层，所述第二金属层沿第二方向排列且平行于第一方向；在所述第二金属层上形成若干第三金属层，所述若干第三金属层连接位于同一环形区域上第二方向上相邻的第二金属层，所述第一方向和所述第二方向不同。

21、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

22、本发明技术方案提供的一种衬底隔离结构中，若干第二金属层在若干环形区域上沿第二方向排列且平行于第一方向，因此避免了在第一方向上形成大面积长导体结构的问题，本发明的衬底隔离结构确保了结构碎片化，减小了衬底隔离结构在同方向上等效导体的长度，抑制衬底涡流的形成，增大了电感品质因数q。

技术特征：

1.一种衬底隔离结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，所述环形区域的形状为八边形，所述环形区域的两平行边的最大距离为：30微米～300微米，各环形区域的间距为：2微米～10微米。

3.如权利要求1所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，各环形区域包括：第一区、第二区、第三区，各所述第一区与第二方向平行，各所述第二区与第一方向平行，各所述第三区位于第一区和第二区之间。

4.如权利要求3所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，各第一区上的所述第二金属层在第二方向上的间距为：0.2微米～0.5微米。

5.如权利要求3所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，所述若干第二金属层中包括接地线，所述接地线接地，且所述接地线与所述环形区域沿第一方向的对称轴重叠。

6.如权利要求3所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，各第二区上的所述第二金属层在第二方向上的行数为：1行～3行，各行的间距为：0.2微米～0.5微米；各第二区上的所述第二金属层在第一方向上的列数为2列，各列的间距为：0.5微米～10微米。

7.如权利要求3所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，各第三区上的所述第二金属层在第二方向上的间距为:0.2微米～0.5微米；各第三区上的所述第二金属层在第一方向上的位移为：0.2微米～0.5微米。

8.如权利要求3所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，各环形区域上还包括：位于第二金属层下的若干有源区，所述有源区沿第二方向排列且平行于第一方向；位于各有源区上的若干栅极层，各所述栅极层沿第一方向排列；位于栅极层上的若干第一金属层，各所述第一金属层沿第一方向排列，各栅极层和各第一金属层在第三方向的投影不重叠，所述第三方向垂直于所述有源区平面；所述第一金属层、所述第二金属层和所述第三金属层之间具有导电插塞。

9.如权利要求8所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，所述第二金属层的长度为其所在区的有源区长度的0.75倍～1.5倍，所述第二金属层的宽度为其所在区的有源区宽度的0.75倍～1.2倍，所述第二金属层的厚度为：30纳米至300纳米。

10.如权利要求8所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，位于第一区上的各有源区的长度为：0.5微米～1.5微米，位于各第一区上的各有源区的宽度为：30纳米～1微米，位于各第一区上的各有源区的厚度为：50纳米～200纳米。

11.如权利要求8所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，位于各第二区上的各有源区在第一方向上的长度为：0.3微米～0.5微米，位于各第二区上的各有源区在第二方向上的长度为：30纳米～1微米，位于各第二区上的各有源区的厚度为：50纳米～200纳米。

12.如权利要求8所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，位于各第三区上的各有源区的长度为：0.5微米～1.5微米，位于各第三区上的各有源区的宽度为：30纳米～1微米，位于各第三区上的各有源区的厚度为：50纳米～200纳米。

13.如权利要求8所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，各所述栅极层的宽度为：30纳米～150纳米，各所述栅极层的高度为：0.3微米～1.2微米，各有源区上的各所述栅极层在第一方向的间距为：30纳米～150纳米。

14.如权利要求8所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，各所述第一金属层的宽度为：20纳米～150纳米，各所述第一金属层的长度为其所在区的有源区的宽度，各所述第一金属层的厚度为：30纳米～150纳米，各有源区上的各所述第一金属层的间距为：50纳米～200纳米。

15.如权利要求3所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，各第一区上的所述第三金属层连接该第一区上的所有第二金属层、以及与该第一区相邻第三区上的一个相邻第二金属层；所述第一区上的所述第三金属层的个数为1个。

16.如权利要求3所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，各第三区上的所述第三金属层连接该第三区上的相邻第二金属层、以及与该第三区相邻第二区的一个相邻第二金属层。

17.如权利要求3所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，各第二区上的所述第三金属层连接该第二区上的第二方向上的相邻第二金属层；各第二区上连接相邻两个第二金属层的第三金属层的个数为：1个～3个。

18.如权利要求3所述的一种衬底隔离结构，其特征在于，位于第一区上第三金属层与位于第一区上的第二金属层宽度相同；位于第二区上第三金属层与位于第二区上的第二金属层宽度相同；位于第三区上第三金属层与位于第三区上的第二金属层宽度相同。

19.一种衬底隔离结构形成方法，其特征在于，包括：

技术总结
衬底隔离结构及其形成方法，其中一种衬底隔离结构，包括：衬底，所述衬底包括若干环形区域，所述若干环形区域同心排布，所述环形区域包括若干彼此之间相互隔离的扇形区域，所述扇形区域在第二方向上阻断；位于环形区域上的若干第二金属层，所述第二金属层沿第二方向排列且平行于第一方向；位于所述第二金属层上的若干第三金属层，所述若干第三金属层连接位于同一环形区域内第二方向上相邻的第二金属层，所述第一方向和所述第二方向不同。从而，确保了结构碎片化，减小了衬底隔离结构在同方向上等效导体的长度，抑制衬底涡流的形成，增大了电感品质因数Q。

技术研发人员：王晓东,刘凌,王西宁,钱蔚宏
受保护的技术使用者：中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13