专利名称：电感结构的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种电感结构，且特别是有关于一种具有遮蔽图案的电感结构。
背景技术：
一般而言，由于电感是经由电磁的互相转换，拥有储存和释放能量的功能，因此电感可作为稳定电流的元件。此外，在集成电路中，电感为十分重要但是却极具挑战性的元件，而且电感的应用范围可以说是相当地广泛，例如是无线射频(radio frequency，RF)的应用。就高频的应用领域而言，对于电感的品质要求较高，意即要求电感具有较高的品质因素(quality factor)，以Q值表示。Q值的定义如下Q＝ω×L/R其中，ω为角频率(angular frequency)，L为线圈的电感值(inductance)，而R为在特定频率下将电感损失列入考虑的电阻(resistance)。
一般来说，将电感与集成电路工艺相结合，已有各种方法及技术。然而，在集成电路中，电感导体厚度的限制以及硅基底对电感的干扰都会导致电感的品质不佳。习知技术通过将较厚的金属配置在电感的最上层，来降低导体损耗(conductor loss)，以提高电感的Q值。然而，当金属厚度增加到一定的程度之后，Q值的改善就变得不明显。此外，由于电感配置的位置大都很接近硅基底，因此硅基底跟电感之间产生的寄生电容(parasitic capacitance)会增加，造成电感的电阻值增加，因而导致消耗大量的能量，使得电感的品质降低。
发明内容
本发明的目的就是在提出一种电感结构，能够降低基底与电感之间所产生的寄生电容，并具有较高的Q值。
本发明提出一种电感结构，包括绕线图案及遮蔽图案。绕线图案配置于基底上。绕线图案至少包括内圈与外圈，其中内圈接地。遮蔽图案配置于绕线图案与基底之间。遮蔽图案包括第一图案及第二图案。第一图案对应内圈的投影配置于绕线图案下方，而使内圈的投影落在第一图案上，且与内圈电性耦接。第二图案邻接于第一图案的外缘，且至少一部分绕线图案的投影落在第二图案上。
本发明提出另一种电感结构，包括绕线图案及遮蔽图案。绕线图案配置于基底上。绕线图案至少包括内圈与外圈，其中外圈接地。遮蔽图案配置于绕线图案与基底之间。遮蔽图案包括第一图案以及第二图案。第一图案对应外圈的投影配置于绕线图案下方，而使外圈的投影落在第一图案上，且与外圈电性耦接。第二图案邻接于第一图案的内缘，且至少一部分绕线图案的投影落在第二图案上。
本发明提出又一种电感结构，包括绕线层、遮蔽层与多个介层窗。绕线层配置在基底上方。绕线层是由多圈绕线所串联而成，且绕线层具有第一末端与第二末端，其中第一末端接地。遮蔽层配置在绕线层与基底之间。遮蔽层具有第三末端与第四末端，其中以绕线层的第一末端为起点所构成的至少两圈绕线，其所形成的投影图案落在遮蔽层上。介层窗配置在绕线层与遮蔽层之间，至少使得遮蔽层的第三末端以及第四末端电性连接绕线层的第一圈绕线，其中第一圈绕线是以第一末端为起点所构成的绕线，而使绕线层与遮蔽层以并联方式电性耦接。
在本发明的电感结构中，利用具有第一图案以及第二图案的遮蔽图案来阻隔绕线图案与基底，能够降低基底对电感造成的寄生效应，故可提高电感的品质。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
图1A为依照本发明实施例所绘示的电感结构俯视图。
图1B为依照本发明实施例所绘示的遮蔽图案俯视图。
图1C为图1A中沿着I-I’剖面线的剖面示意图。
图2A至图2C分别为依照本发明其他实施例中沿着图1A中的I-I’剖面线的剖面示意图。
图3A为依照本发明又一实施例所绘示的电感结构俯视图。
图3B为图3A中沿着I-I’剖面线的剖面示意图。
图4为本发明电感结构与习知电感结构的Q值的比较曲线图。
主要元件符号说明100、300电感102、302基底103、303介电层104、304绕线图案104a、304a内圈104b、304b外圈104c、304c中间绕线106、306遮蔽图案106a、306a第一图案106b、306b第二图案105a、105b、107a、107b、109、305、307末端108、308介层窗110、310第三图案具体实施方式
图1A为依照本发明实施例所绘示的电感结构俯视图。图1B为依照本发明实施例所绘示的遮蔽图案俯视图。图1C为图1A中沿着I-I’剖面线的剖面示意图。
首先，请同时参照图1A、图1B与图1C，电感100至少由绕线层与遮蔽层所构成，绕线层例如是由多圈绕线所构成的绕线图案104，而遮蔽层例如是遮蔽图案106。绕线图案104配置于基底102上方的介电层103中。绕线图案104的材料例如是金属，而基底102例如是硅基底。遮蔽图案106则配置于绕线图案104与基底102之间的介电层103中。遮蔽图案106的材料可以是导电材料，其例如是多晶硅或金属等。如图1A所示，在本实施例中，电感100为八角形的配置，然而本发明的电感的形状并不局限于实施例中所绘示的配置方式，此技术领域普通技术人员可视其需求进行调整。
承上述，绕线图案104是由多圈绕线串联而成，以图1A为例，绕线图案104至少包括内圈104a、外圈104b与中间绕线104c。内圈104a与外圈104b通过中间绕线104c相互电性耦接，电性耦接方式例如是串联。绕线图案104的末端105a(内圈104a的末端)例如是接地，而绕线图案104的另一末端109(外圈104b的末端)例如是与操作电压电性耦接。在本实施例中，绕线图案104以内圈104a、外圈104b与中间绕线104c形成3.5圈的绕线图案104。然而，绕线图案104的圈数并不局限于实施例中所绘示的3.5圈，亦即除了内圈104a、外圈104b外，还可于内圈104a、外圈104b之间配置多圈的中间绕线104c，于此技术领域具有通常知识者可视其需求进行调整。
另一方面，遮蔽图案106例如是由第一图案106a以及第二图案106b所构成，且第一图案106a与第二图案106b例如是一体成型，以形成自我遮蔽结构(如图1B所示)。第一图案106a对应内圈104a的投影配置于绕线图案104下方，而使以末端105a为起点所构成的第一圈绕线(内圈104a)其所形成的投影落在第一图案106a上。第一图案106a与绕线图案104的内圈104a电性耦接，电性耦接的方式例如是并联。此外，在绕线图案104与遮蔽图案106之间例如是配置至少两个介层窗108，将第一图案106a的末端107a与末端107b分别电性耦接至内圈104a的末端105b与末端105a。
而遮蔽图案106中的第二图案106b邻接于第一图案106a的外缘，且至少一部分绕线图案104的投影落在第二图案106b上，例如以末端105a为起点所构成的第二圈绕线(中间绕线104c)的投影落在第二图案106b上。换句话说，第二图案106b只要能遮蔽部份绕线图案104即可阻隔基底102与绕线图案104，减少基底102与电感100之间产生的寄生电容，亦即第二图案106b具有遮蔽效果。如图1C所示，在本实施例中，绕线图案104的投影全部落在遮蔽图案106上，在此情况下，遮蔽图案106对电感100以及基底102之间的遮蔽效果更佳。
由于在绕线图案104与基底102之间配置有遮蔽图案106，用以阻隔基底102与绕线图案104，因此本发明可以更进一步减少基底102与电感100之间的寄生电容的发生，以降低由基底102造成的电阻值，进而提升电感的Q值。
图2A至图2C分别为依照本发明其他实施例中沿着图1A中的I-I’剖面线的剖面示意图。
请参照图2A，电感100可进一步包括至少一个增益图案，即第三图案110。第三图案的材料例如是金属。第三图案110例如是对应于内圈104a的投影配置于绕线图案104与第一图案106a之间的介电层103中，而使以末端105a为起点所构成的第一圈绕线(内圈104a)其所形成的投影会落在第三图案110上。第三图案110例如是通过介层窗108与绕线图案104、第一图案106a并联。
请继续参照图2B与图2C，上述的第三图案110也可以是配置于第一图案106a与基底102之间的介电层103中(如图2B所示)或是同时配置于绕线图案104与第一图案106a之间的介电层103中以及第一图案106a与基底102之间的介电层103中(如图2C所示)。
承上述，于绕线图案104以及基底102之间加入第三图案110，能够通过堆迭的第三图案110来增加电感100中的金属截面积，可以有效地减少导体损耗，并提升电感100的品质。因此，对于电感的效能而言，第三图案110具有增益效果。此外，在本实施例中，基底102对电感100所造成的干扰主要是在外圈104b与基底102之间产生寄生电容，而通过遮蔽图案106的配置，可以使外圈104b与基底102之间的寄生电容降低。另一方面，由于绕线图案104是通过内圈104a接地，因此电场较低的内圈104a与基底102之间的寄生电容较小，使得电感100的电感品质损失极少。
图3A为依照本发明又一实施例所绘示的电感结构俯视图。图3B为图3A中沿着I-I’剖面线的剖面示意图。
本发明另提出一种电感结构，请同时参照图3A与图3B，在另一实施例中，电感300配置于基底302上方的介电层303中，其中电感300和电感100主要的差异在于在电感300中，绕线图案304的末端305(内圈304的末端)例如是与操作电压电性耦接，而绕线图案304的另一末端307(外圈304b的末端)例如是接地。此外，在遮蔽图案306中，第一图案306a为对应外圈304b的投影配置于绕线图案304下方，而使以末端307为起点所构成的第一圈绕线(外圈304b)其所形成的投影落在第一图案306a上。另外，通过介层窗308使得第一图案306a与外圈304b并联。而第二图案306b则邻接于第一图案306a的内缘，且至少一部分绕线图案304的投影落在第二图案306b上，例如以末端307为起点所构成的第二圈绕线(中间绕线304c)的投影落在第二图案306b上。在本实施例中，绕线图案304的投影全部落在遮蔽图案306上，在此情况下，遮蔽图案306对电感300以及基底302之间的遮蔽效果更佳。
承上述，如图3B所示，电感300更可进一步包括至少一个第三图案310。在优选实施例中，第三图案310的位置例如是对应于外圈304b的投影配置于绕线图案304与第一图案306a之间的介电层303中，且第三图案310例如是通过介层窗308与绕线图案304、第一图案306a并联。当然，在其他实施例中，第三图案310的位置也可以是对应于外圈304b的投影配置于第一图案306a与基底302之间的介电层303中(未绘示)，或是同时配置于绕线图案304与第一图案306a之间以及第一图案306a与基底302之间的介电层303中(未绘示)。
由上述说明可知，当电感100通过内圈104a接地时，遮蔽图案106由中心向外延伸(如图1C所示)。当内圈104a接地时，由于接地的内圈104a的电场较低，因此内圈104a和基底102之间所产生的寄生电容较小，而可以减少对电感100品质的影响。此外，对于电场较强的外圈104b而言，通过遮蔽图案106的配置，可以减少基底102与电感100之间的寄生电容的发生，进而提升电感的Q值。
另一方面，当电感300通过外圈304b接地，遮蔽图案306由外围向内延伸(如图3B所示)。当外圈304b接地时，由于接地的外圈304b的电场较低，因此外圈304b和基底302之间所产生的寄生电容会较小，而可以减少对电感300品质的影响。此外，对于电场较强的内圈104a而言，通过遮蔽图案306的配置，可以减少基底302与电感300之间的寄生电容的发生，进而提升电感的Q值。
图4为本发明电感结构与习知电感结构的Q值的比较曲线图。请参照图4，本发明的最高Q值(所对应的频率为6GHz)高于习知电感结构的最高Q值(所对应的频率为5.1GHz)。此外，图4所示的0～15GHz的频率范围中，本发明的电感都比习知的电感具有较佳的Q值。因此，本发明确实能更进一步地扩大使用的频率范围并提升电感的Q值。
综上所述，在本发明的电感结构中，利用具有第一图案以及第二图案的遮蔽图案来阻隔绕线图案与基底，能够降低基底对电感造成的寄生效应，故可提高电感的品质。此外，由于遮蔽图案中的第二图案可以遮蔽部份的绕线图案，因此本发明可以更进一步减少基底对绕线图案的影响，以避免寄生电容的发生，进而提升电感的Q值。若本发明于绕线图案与基底之间配置有第三图案，则电感的截面积增加，可以有效地减少导体损耗，使得电感具有较高的品质。再者，本发明的电感结构可应用的频率范围更为广泛，进而可应用于无线射频的电路中。同时，遮蔽图案中的第一图案和第二图案为一体成型，而这种具有自我遮蔽结构的电感在制造的过程更可以整合于现行的工艺中，可有助于降低工艺所需的成本。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但是其并非用以限定本发明，任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种电感结构，包括绕线图案，配置于基底上，至少包括内圈与外圈，其中该内圈接地；以及遮蔽图案，配置于该绕线图案与该基底之间，该遮蔽图案包括第一图案，对应该内圈的投影配置于该绕线图案下方，而使该内圈的投影落在该第一图案上，且该第一图案与该内圈电性耦接；以及第二图案，邻接于该第一图案的外缘，且至少一部分该绕线图案的投影落在该第二图案上。
2.如权利要求1的电感结构，其特征在于，该第一图案与该内圈电性耦接的方式包括并联。
3.如权利要求1的电感结构，还包括至少一个第三图案，对应该内圈的投影配置于该绕线图案与该第一图案之间，且该第三图案与该绕线图案、该第一图案并联。
4.如权利要求1的电感结构，还包括至少一个第三图案，对应该内圈的投影配置于该第一图案与该基底之间，且该第三图案与该第一图案并联。
5.如权利要求1的电感结构，其特征在于，该绕线图案的该内圈的投影落在该第一图案上，而该绕线图案的其他部分的投影落在该第二图案上。
6.一种电感结构，包括绕线图案，配置于基底上，至少包括内圈与外圈，其中该外圈接地；以及遮蔽图案，配置于该绕线图案与该基底之间，该遮蔽图案包括第一图案，对应该外圈的投影配置于该绕线图案下方，而使该外圈的投影落在该第一图案上，且该第一图案与该外圈电性耦接；以及第二图案，邻接于该第一图案的内缘，且至少一部分该绕线图案的投影落在该第二图案上。
7.如权利要求6的电感结构，其特征在于，该第一图案与该外圈电性耦接的方式包括并联。
8.如权利要求6的电感结构，还包括至少一个第三图案，对应该外圈的投影配置于该绕线图案与该第一图案之间，且该第三图案与该绕线图案、该第一图案并联。
9.如权利要求6的电感结构，还包括至少一个第三图案，对应该外圈的投影配置于该第一图案与该基底之间，且该第三图案与该第一图案并联。
10.如权利要求6的电感结构，其特征在于，该绕线图案的该外圈的投影落在该第一图案上，而该绕线图案的其他部分的投影落在该第二图案上。
11.一种电感结构，包括绕线层，配置在基底上方，该绕线层是由多圈绕线所串联而成，且该绕线层具有第一末端与第二末端，其中该第一末端接地；遮蔽层，配置在该绕线层与该基底之间，该遮蔽层具有第三末端与第四末端，其中以该绕线层的该第一末端为起点所构成的至少两圈绕线，其所形成的投影图案落在该遮蔽层上；以及多个介层窗，配置在该绕线层与该遮蔽层之间，至少使得该遮蔽层的该第三末端以及该第四末端电性连接该绕线层的第一圈绕线，其中该第一圈绕线是以该第一末端为起点所构成的绕线，而使该绕线层与该遮蔽层以并联方式电性耦接。
12.如权利要求11的电感结构，还包括至少一个增益图案，对应该第一圈绕线的投影配置于该绕线层与该遮蔽层之间，且该增益图案与该绕线层、该遮蔽层并联。
13.如权利要求11的电感结构，还包括至少一个增益图案，对应该第一圈绕线的投影配置于该遮蔽层与该基底之间，且该增益图案与该遮蔽层并联。
14.如权利要求11的电感结构，其特征在于，该绕线层所形成的投影图案落在该遮蔽层上。
全文摘要
本发明公开了一种电感结构，包括绕线图案及遮蔽图案。绕线图案配置于基底上。绕线图案至少包括内圈与外圈，其中内圈接地。遮蔽图案配置于绕线图案与基底之间。遮蔽图案包括第一图案及第二图案。第一图案对应内圈的投影配置于绕线图案下方，且与内圈电性耦接。第二图案邻接于第一图案的外缘，且至少一部分绕线图案的投影落在第二图案上。
文档编号H01L43/00GK101034618SQ20071000813
公开日2007年9月12日 申请日期2007年1月26日 优先权日2007年1月26日
发明者李胜源 申请人:威盛电子股份有限公司