专利名称：利用金属对齐以增强互感的叠层电感的制作方法
技术领域：
本发明涉及微电子领域，具体是一种采用堆叠结构的叠层电感。
背景技术：
目前，在集成电路中包含了大量的无源器件，片上电感就是其中十分重要的一种， 片上电感是射频CMOS/BiCMOS集成电路的重要元件之一。在通常的无线产品中，电感元件 对总的射频性能有很重要的影响。因此对这些电感元件的设计和分析也得到了广泛的研 究。电感作为射频电路的核心部件，它通常可以影响到整个电路的整体性能。目前，高品质 因数的片上电感广泛应用在压控振荡器，低噪声放大器等射频电路模块中。叠层的片上电 感在很大程度减少了芯片面积，降低了生产成本。上面所述的电感器件的电感品质因数Q值是衡量电感器件的主要参数。其是指电 感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q 值越高，其损耗越小，效率越高。
wL其计算公式为0 i
KSQ表示品质因数，w表示频率，L表示某一频率下的电感值，Rs表示某一频率下的 电阻值。如图1所示的传统的叠层电感，和单层的单端电感相比，由于采用多层金属结构， 在同样面积下电感的金属长度是单层金属的电感的两倍，因而叠层电感的感值比单层金属 电感的感值要大(两倍多)，但Q值比单层的电感要差，因而限制了叠层电感的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用金属对齐以增强互感的叠层电感，其 可以在同样面积的条件下，提高电感感值感，并提高电感品质因数Q值。为解决以上技术问题，本发明提供了一种利用金属对齐以增强互感的叠层电感； 其为多层结构，包括上下层金属线圈，上下层金属线圈图形边界对齐；金属线圈上有电感 端口 ；上下层金属线圈互连。本发明的有益效果在于由于充分利用了边界对齐的的上下层金属之间的互感， 在同样面积条件下，和传统叠层电感相比，有效地提高了电感的感值。而品质因数Q值却差 异不大，和传统的单端电感相比，在同样的面积条件下，Q值和电感值均有明显提高。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。图1是现有叠层电感的俯视图；图2是本发明实施例所述叠层电感的俯视图；图3是本发明实施例所述叠层电感的立体图4是现有叠层电感通过软件仿真得到的本质因数Q值随频率变化的示意图；图5是现有叠层电感通过软件仿真得到的电感值随频率变化的示意图；图6是本发明实施例所述叠层电感通过软件仿真得到的本质因数Q值随频率变化 的示意图；图7是本发明实施例所述叠层电感通过软件仿真得到的电感值随频率变化的示 意图。
具体实施例方式本发明所述的一种利用金属对齐以增强互感的叠层电感；其为多层结构，包括 上下层金属线圈，上下层金属线圈图形边界对齐；上下层金属线圈互连。更详细的，本专利提出的上下层对齐的叠层电感平面结构(以两层金属、三圈八 角形电感为例)见图2，立体结构见图3。为了在同样面积下实现更高感值和品质因数Q值 的电感，本专利提出了一种利用上下层金属对齐的叠层电感的结构，具体的结构图见附图2 和图3(以两层等宽金属构成的三圈八角形叠层单端电感为例)。本发明所述结构电感的关键点在于，下层金属的边界和上层金属的边界要对齐， 这样可以充分利用上下金属之间的互感，提高叠层电感的低频感值和Q值，克服了普通叠 层电感Q值偏低的缺点，扩大了叠层电感的应用范围，有利于减小射频集成电路的面积。从 图3的立体图中可以看出，本发明所述结构从一个电感端口开始，在第一层金属线圈上螺 线绕到最里端，后通过层间通孔连接到另一层金属线圈；另一层金属线圈再螺线绕致最外 端。本发明所述结构的叠层电感，由于充分利用了等宽的完全重合的上下层金属之间 的互感，在同样面积条件下，和传统叠层电感相比，低频感值、Q值均有提高。以三圈叠层单端电感为例，在相同尺寸条件下，如图6、图7所示上下金属对齐的 电感低频电感值L = 7. 12，品质因素Q = 4. 03，而如图4、图5所示没有对齐的电感的低频 电感值L = 7. 01，品质因数Q = 3. 04，结果来看低频电感值和Q值均有提高。两种结构电 感金属之间的间距是0. 5um，若是间距进一步缩小，电感感值和Q值提高更加明显。从图例 中可以看出，仿真结构的上下层金属的宽度一致，当两层金属宽度不一致时，结论也适用。所述上下层金属线圈的线宽可以相等也可以不相等。所述金属线圈可以为两层或 更多层。所述电感端口可以为两个。所述金属线圈可以为三圈或其它圈数。所述金属线圈 可以为八角形或者其它图形(如方形、圆形等)。本发明所述的结构不限于两层电感，其他多层电感也可是适用。本发明优先适用 于上层金属线圈为顶层金属，下层金属线圈为次顶层金属的情况，但其他多层的电感的其 他金属层也可以适用。本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式
的描述旨在于为了描 述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为 落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式
用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本 领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的 目的。
权利要求
1.一种利用金属对齐以增强互感的叠层电感；其特征在于，其为多层结构，包括上下层金属线圈，上下层金属线圈图形边界对齐；上下层金属线圈互连。
2.如权利要求1所述的利用金属对齐以增强互感的叠层电感，其特征在于，所述电感 从一个电感端口开始，在第一层金属线圈上螺线绕到最里端，后通过层间通孔连接到另一 层金属线圈；另一层金属线圈再螺线绕致最外端。
3.如权利要求1所述的利用金属对齐以增强互感的叠层电感，其特征在于，所述上下 层金属线圈的线宽相等。
4.如权利要求1所述的利用金属对齐以增强互感的叠层电感，其特征在于，所述上下 层金属线圈的线宽不相等。
5.如权利要求1所述的利用金属对齐以增强互感的叠层电感，其特征在于，所述金属 线圈为上下两层。
6.如权利要求1所述的利用金属对齐以增强互感的叠层电感，其特征在于，所述金属 线圈为三圈或多圈。
7.如权利要求1所述的利用金属对齐以增强互感的叠层电感，其特征在于，所述金属 线圈为八角形或方形或圆形。
全文摘要
本发明公开了一种利用金属对齐以增强互感的叠层电感；其为多层结构，包括上下层金属线圈，上下层金属线圈图形的边界对齐；上下层金属线圈互连。本发明由于充分利用了边界对齐的上下层金属之间的互感，在同样面积条件下，和传统叠层电感相比，有效地提高了电感的感值。而品质因数Q值却差异不大，和传统的单端电感相比，在同样的面积条件下，Q值和电感值均有明显提高。
文档编号H01F17/00GK102087907SQ200910201900
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月8日 优先权日2009年12月8日
发明者徐向明, 蔡描, 邱慈云 申请人:上海华虹Nec电子有限公司