片上对称电感的射频模型制造技术

一种片上对称电感的射频模型，所述射频模型适于模拟所述片上对称电感的衬底涡流效应，所述片上对称电感和半导体衬底之间隔离有介质层，所述射频模型包括N个衬底涡流等效电路，以及N‑1个衬底涡流变化等效电路，适于模拟所述片上对称电感的外圈与内圈的衬底涡流变化趋势，N≥1。采用上述方案可以提高片上对称电感的品质因子Q及其电感值的模拟精度。

【技术实现步骤摘要】
片上对称电感的射频模型
本专利技术涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种片上对称电感的射频模型。
技术介绍
射频电感器件是如互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，CMOS)等集成电路上的重要元件，广泛应用在压控振荡器及低噪声放大器等各种射频电路中。随着电路性能的不断提高，电路结构通常具有平衡、差分的形式，在这些电路中，那些原本在单端电路中一端接地的射频电感就转变成两端分别接入差分信号的差分电感。由于差分电感两端的信号有相同的幅度和相反的相位，这就要求差分电感的电气性能尽量对称，因此差分电感通常具有对称的集合形状，也被成为对称电感。片上射频电感器件即为多个金属螺旋线圈，金属螺旋线圈会在其相应的半导体衬底上产生电感线圈电流，电感线圈电流会在衬底中形成磁场耦合引起的涡流以及电场耦合引出的位移电流。为了更好地制作片上射频电感器件，如果能够先得到一个片上射频电感器件的准确模型，通过模型模拟出片上射频电感器件的各种性质，从而能确定片上射频电感器件在制作过程中的各种参数，相比于先制作出一个片上射频电感器件的样品，然后再测试该样品是否符合要求的方法，采用模型进行模拟的方法能够大大加快片上射频电感器件的设计和制作速率，提高工作效率。因此建立一个片上射频电感器件的准确模型成为片上射频电感器件的设计过程中的一个关键。但是，采用现有的片上对称电感的衬底涡流的模型，在模拟片上对称电感的品质因子Q及其电感值L时精度很低，尤其在信号频率较高时，这种精度低的情况尤为明显。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是如何提高片上对称电感的品质因子Q及其电感值的模拟精度。为解决上述问题，本专利技术实施例提供一种片上对称电感的射频模型，所述射频模型适于模拟所述片上对称电感的衬底涡流效应，所述片上对称电感和半导体衬底之间隔离有介质层，所述射频模型包括N个衬底涡流等效电路，以及N-1个衬底涡流变化等效电路，适于模拟所述片上对称电感的外圈与内圈的衬底涡流变化趋势，N≥1。可选地，所述衬底涡流由所述片上对称电感的外圈至内圈逐渐减小。可选地，所述衬底涡流等效电路包括：介质层电容、衬底电容和衬底电阻，其中：所述衬底电容与所述衬底电阻并联后，与所述介质层电容串联；介质层电容为所述电感和所述半导体衬底之间由介质层产生的电容，衬底电容和衬底电阻分别为所述电感的所述半导体衬底产生的电容和电阻。可选地，任意的所述衬底涡流变化等效电路，包括第一耦合电容、第二耦合电容及耦合电阻其中至少一个。可选地，所述衬底涡流变化等效电路包括第一衬底涡流变化等效电路，所述第一衬底涡流变化等效电路包括所述第一耦合电容，且与所述第一衬底涡流变化等效电路直接相邻的衬底涡流等效电路与所述片上对称电感的几何中心的线圈对应时，所述第一耦合电容，一端与所述衬底涡流等效电路中的其中一个的所述介质层电容的输出端耦接，另一端与所述衬底涡流等效电路中的另一个的所述介质层电容的输出端耦接。可选地，所述衬底涡流变化等效电路包括第二衬底涡流变化等效电路和第三衬底涡流变化等效电路，其中第二衬底涡流变化等效电路和第三衬底涡流变化等效电路均包括所述第一耦合电容，且与所述第二衬底涡流变化等效电路和所述第三衬底涡流变化等效电路直接相邻的衬底涡流等效电路与所述片上对称电感的几何中心的线圈均不对应时，所述第二衬底涡流变化等效电路中的第一耦合电容与所述第三衬底涡流变化等效电路中的第一耦合电容与所述衬底涡流等效电路的连接关系呈镜像对称结构，其中所述第二衬底涡流变化等效电路中的第一耦合电容的一端与其中一个所述衬底涡流等效电路中的所述介质层电容的输出端耦接，另一端与另一个所述衬底涡流等效电路中的所述介质层电容的输入端耦接。可选地，所述衬底涡流变化等效电路包括所述第二耦合电容，所述第二耦合电容一端与直接相邻的、两个所述衬底涡流等效电路中的其中一个的所述介质层电容的输出端耦接，另一端与其中另一个的所述介质层电容的输出端耦接。可选地，所述衬底涡流变化等效电路包括所述耦合电阻，所述耦合电阻一端与直接相邻的、两个所述衬底涡流等效电路中的其中一个的所述介质层电容的输出端耦接，另一端与其中另一个的所述介质层电容的输出端耦接。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：由于片上对称电感的衬底涡流呈现不均匀分布，故通过在射频模型中增加N-1个衬底涡流变化等效电路，来模拟所述片上对称电感的外圈与内圈的衬底涡流变化趋势，可以提高片上对称电感的品质因子Q及其电感值的模拟精度。附图说明图1是现有技术中的一种片上对称电感的模型示意图；图2是采用图1中示出的模型对片上对称电感的衬底涡流效应进行模拟时所得到的电感感值L与测试频率f之间的关系仿真示意图；图3是采用图1中示出的模型对片上对称电感的衬底涡流效应进行模拟时所得到的品质因子Q与测试频率f之间的关系仿真示意图；图4是本专利技术实施例中的一种片上对称电感的射频模型的结构示意图；图5是本专利技术实施例中的一种衬底涡流等效电路的结构示意图；图6是本专利技术实施例中的一种片上对称电感的射频模型的结构示意图；图7是本专利技术实施例中的一种衬底涡流变化等效电路的结构示意图；图8是采用图6中示出的模型对片上对称电感的衬底涡流效应进行模拟时所得到的电感L与测试频率f之间的关系仿真示意图；图9是采用图6中示出的模型对片上对称电感的衬底涡流效应进行模拟时所得到的品质因子Q与测试频率f之间的关系仿真示意图。具体实施方式片上射频电感器件即为多个金属螺旋线圈，金属螺旋线圈会在其相应的半导体衬底上产生电感线圈电流，电感线圈电流会在衬底中形成磁场耦合引起的涡流以及电场耦合引出的位移电流。为了更好地制作片上射频电感器件，如果能够先得到一个片上射频电感器件的准确模型，通过模型模拟出片上射频电感器件的各种性质，从而能确定片上射频电感器件在制作过程中的各种参数，相比于先制作出一个片上射频电感器件的样品，然后再测试该样品是否符合要求的方法，采用模型进行模拟的方法能够大大加快片上射频电感器件的设计和制作速率，提高工作效率。因此建立一个片上射频电感器件的准确模型成为片上射频电感器件的设计过程中的一个关键。为使得本领域技术人员更好地理解和实现本专利技术，图1示出了现有技术中的一种片上对称电感的模型，所述模型包括两部分，11为第一模拟等效电路，适于模拟片上对称电感非衬底涡流之外的其它效应的等效电路，12为第二模拟等效电路，适于模拟片上对称电感在衬底中产生的衬底涡流效应的等效电路。相应地，图2及图3示出了采用图1中示出的模型对片上对称电感的衬底涡流效应进行模拟时所得到的结果，图2中的横坐标表示所述片上对称电感的测试频率，纵坐标表示所述片上电感的感值；图3中的横坐标表示所述片上对称电感的测试频率，纵坐标表示所述片上电感的品质因子Q；图2及图3中的曲线21及31表示采用现有技术的模型得到的模拟曲线，曲线22及32表示实际测试得到的数据所拟合出的曲线。比较图2中的曲线21及22可知，采用现有模型模拟电感时，模拟电感值L的结果精度很低，比较图3中的曲线31与曲线32，模拟品质因子Q的结果精度很低，并且在信号频率较高时，这种精度低的情况尤为明显。为解决以上所述问题，本专利技术实施例提供了片上对称电感的射频模型，由于片上对称电感的衬底涡流呈现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片上对称电感的射频模型，其特征在于，所述射频模型适于模拟所述片上对称电感的衬底涡流效应，所述片上对称电感和半导体衬底之间隔离有介质层，所述射频模型包括N个衬底涡流等效电路，以及N‑1个衬底涡流变化等效电路，适于模拟所述片上对称电感的外圈与内圈的衬底涡流变化趋势，N≥1。

【技术特征摘要】
1.一种建立片上对称电感的射频模型的方法，其特征在于，所述射频模型适于模拟所述片上对称电感的衬底涡流效应，所述片上对称电感和半导体衬底之间隔离有介质层，所述射频模型包括N个衬底涡流等效电路，以及N-1个衬底涡流变化等效电路，适于模拟所述片上对称电感的外圈与内圈的衬底涡流变化趋势，N≥1；其中，所述衬底涡流变化等效电路包括第二衬底涡流变化等效电路和第三衬底涡流变化等效电路，其中第二衬底涡流变化等效电路和第三衬底涡流变化等效电路均包括第一耦合电容，且与所述第二衬底涡流变化等效电路和所述第三衬底涡流变化等效电路直接相邻的衬底涡流等效电路与所述片上对称电感的几何中心的线圈均不对应时，所述第二衬底涡流变化等效电路中的第一耦合电容与所述第三衬底涡流变化等效电路中的第一耦合电容与所述衬底涡流等效电路的连接关系呈镜像对称结构，其中所述第二衬底涡流变化等效电路中的第一耦合电容的一端与其中一个所述衬底涡流等效电路中的所述介质层电容的输出端耦接，另一端与另一个所述衬底涡流等效电路中的所述介质层电容的输入端耦接。2.根据权利要求1所述的建立片上对称电感的射频模型的方法，其特征在于，所述衬底涡流由所述片上对称电感的外圈至内圈逐渐减小。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31