专利名称：一种基于两层金属的集成层叠变压器的制作方法
技术领域：
本发明属于射频模拟集成电路技术领域。涉及一种变压器，更具体地说，是涉及一种基于两层金属的集成层叠变压器，主要应用于射频接收机前端的宽带低噪声放大器或混频器中，对射频信号进行变流或变压。
背景技术：
集成层叠变压器的特点是磁感应系数高，因此常用于射频接收机前端的宽带低噪声放大器或混频器中作为单端-差分信号转换器(Balim)。但是，现有传统的集成层叠变压器由于存在技术上的缺陷和不足，而带来应用范围受到一定的限制。首先，传统的集成层叠变压器的设计和制造需要用三层金属才能实现，其中初、次级线圈各占用一层金属，而初、 次级线圈各自的两条接头引出线中的至少一条需要放置在第三层金属上，以避免引出线的交叉。其次，相对较低的匝数比限制了其在射频模拟集成电路中只能作为Balim使用，而不能作为阻抗匹配器件或信号反馈器件进行变流或变压(否则会降低增益以及恶化噪声)。 如果增大任意一个线圈的匝数或减小另一个线圈的匝数从而提高匝数比，则磁感应系数会相应地降低。第三，集成层叠变压器在负反馈放大器中多用于电压反馈，不适于电流反馈， 这是因为集成层叠变压器的诸多非理性特性会降低放大器的噪声性能。因此，基于三层金属的集成层叠变压器的应用范围受到一定的限制。本发明的一种基于两层金属的集成层叠变压器，目前尚无相关的文献介绍，亦未搜索到相关的专利文件。
发明内容
本发明的目的是为了克服传统集成层叠变压器所存在的以上三个缺陷，提供一种基于两层金属的集成层叠变压器。为实现上述目的，本发明解决技术问题所采取的技术方案是一种基于两层金属的集成层叠变压器，由衬底1，位于衬底1之上的若干层介质2 以及置于介质2中的次级线圈3和初级线圈4组成。其中，所述介质2自下而上依次第一层介质2的上平面绕轴心设置有相互隔开的2圈并联次级线圈3，且次级线圈3并联处的一侧设有开口槽；第二层介质2的上平面绕轴心设置有相互隔开的6圈串联初级线圈4 ；所述次级线圈3和初级线圈4各自的2根接头引出线与次级线圈3同层并排隔开引出次级线圈 3 一侧设有的开口槽，且初级线圈4的2根接头引出线户户置于次级线圈3的2根接头引出线S及中间。上述的衬底1为半导体或玻璃中任一种。上述的次级线圈3和初级线圈4的材料均为金属微带线。上述的隔开的距离为3μπι至线圈宽度。上述的次级线圈3的内径小于初级线圈4的内径，且构造次级线圈3的微带线的宽度不小于构造初级线圈4的微带线的宽度。
本发明的一种基于两层金属的集成层叠变压器与现有技术比具有如下优点和有益效果1、由于本发明的一种基于两层金属的集成层叠变压器占用的金属层数少，所以能简化工艺流程，节省成本；2、由于本发明的一种基于两层金属的集成层叠变压器的尺寸相对较小，所以节省芯片面积；3、由于本发明的一种基于两层金属的集成层叠变压器的匝数比高，所以可以实现高信号增益；4、由于本发明的一种基于两层金属的集成层叠变压器的磁感应系数高，所以信号的耦合程度强，带宽大；5、由于本发明的一种基于两层金属的集成层叠变压器次级线圈的品质因数高，所以信号损耗小，引入的噪声小；6、本发明的一种基于两层金属的集成层叠变压器用途广泛，不但能作为Balim使用，还可作为阻抗匹配器件或信号反馈器件进行变流或变压，尤其适合在负反馈放大器中用作电流-电流反馈。
图1是本发明的构造示意图；图2是图IA-A的剖面示意图；图中1.衬底，2.介质，3.次级线圈，4.初级线圈，户戶为初级线圈4的接头引出线4及为次级线圈3的接头引出线。
具体实施例方式为了加深对本发明的理解，下面结合实施例和附图对本发明作进一步的详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的规定。如图1和图2所示，一种基于两层金属的集成层叠变压器，由衬底1，位于衬底1之上的3层介质2以及置于介质2中的2圈次级线圈3和6圈初级线圈4构成。其中，所述衬底1为100 μ m的砷化镓GaAs，衬底1上平面设有三层介质2，从下到上依次第一层介质2 为四氮化三硅Si3N4，第二层介质2为二氧化硅SiO2，第三层介质2为氮化硅SiN。集成层叠变压器的初级线圈4位于第二层介质2的上平面，由绕轴心设置的相互隔开的六圈正方形的微带线圈串联构成，其外径为400 μ m，微带线的厚度为1. 2 μ m，宽度为10 μ m，微带线隔开的间距为3 μ m。集成层叠变压器的次级线圈3位于第一层介质2的上平面，由绕轴心设置的相互隔开的两圈正方形的微带线圈并联构成，且线圈并联处的一侧是设有开口槽，开口槽的宽度为72 μ m。微带线的厚度为1. 0 μ m，宽度为20 μ m,微带线隔开的间距为3 μ m。 次级线圈3的内径为204 μ m。初级线圈4与次级线圈3各自的两根接头引出线由与次级线圈3同层的微带线并排隔开引出次级线圈3设有开口槽的一侧，且初级线圈4的两根接头引出线户戶置于次级线圈3的两根接头引出线S及之间。初级线圈4的两根接头引出线户P 的宽度均为10 μ m,次级线圈3的两根接头引出线S及的宽度均为20 μ m，引出线隔开的间距为4μπι。其中所述微带线均由金属铜积淀而成。
本实施例通过实验测得本发明的集成层叠变压器的磁感应系数为0. 6，其有效匝数比为16。由此可见，本发明的集成层叠变压器的磁感应系数和匝数比均较高。
权利要求
1.一种基于两层金属的集成层叠变压器，其特征是由衬底(1)，位于衬底(1)之上的若干层介质(2)以及置于介质(2)中的次级线圈(3)和初级线圈(4)构成；其中，所述介质(2)自下而上依次第一层介质(2)的上平面绕轴心设置有相互隔开的2圈并联次级线圈 (3)，且次级线圈(3)并联处的一侧设有开口槽；第二层介质(2)的上平面绕轴心设置有相互隔开的6圈串联初级线圈(4)；所述次级线圈(3)和初级线圈⑷各有的2根接头引出线(S及)和(户歹)与次级线圈(3)同层并排隔开引出次级线圈(3) —侧设有的开口槽，且初级线圈⑷的2根接头引出线(PP)置于次级线圈(3)的2根接头引出线(S及)中间。
2.根据权利要求1所述的基于两层金属的集成层叠变压器，其特征是所述的衬底(1) 为半导体或玻璃中任一种。
3.根据权利要求1所述的基于两层金属的集成层叠变压器，其特征是所述的介质(2) 为3层。
4.根据权利要求1所述的基于两层金属的集成层叠变压器，其特征是所述的次级线圈(3)和初级线圈(4)的材料均为金属微带线。
5.根据权利要求1或4所述的基于两层金属的集成层叠变压器，其特征是所述的次级线圈(3)的微带线的宽度不小于初级线圈(4)的微带线的宽度。
6.根据权利要求1所述的基于两层金属的集成层叠变压器，其特征是所述的隔开的距离为3 μ m至金属微带线宽度。
7.根据权利要求1所述的基于两层金属的集成层叠变压器，其特征是所述的次级线圈(3)的内径小于初级线圈(4)的内径。
全文摘要
本发明公开了一种基于两层金属的集成层叠变压器，由衬底，位于衬底之上的若干层介质以及置于介质中的次级线圈和初级线圈构成；其中，所述介质自下而上依次第一层介质的上平面绕轴心设置有相互隔开的2圈并联次级线圈，且次级线圈并联处的一侧设有开口槽；第二层介质的上平面绕轴心设置有相互隔开的6圈串联初级线圈；所述次级线圈和初级线圈各有的2根接头引出线与次级线圈同层并排隔开引出次级线圈一侧设有的开口槽，且初级线圈的2根接头引出线置于次级线圈的2根接头引出线中间。本发明占用的金属层数少，节省了成本，磁感应系数高，信号的耦合程度强，带宽大，用途广。
文档编号H01L23/522GK102157488SQ20111000071
公开日2011年8月17日 申请日期2011年1月5日 优先权日2011年1月5日
发明者张冰, 李效龙, 杨奕飞 申请人:江苏科技大学