螺旋状堆叠式集成变压器和电感制造技术

一种螺旋状堆叠式集成变压器，由一第一电感及一第二电感所组成，该螺旋状堆叠式集成变压器包含：一第一螺旋状线圈，具有一第一外部线圈及一第一内部线圈，该第一内部线圈位于该第一外部线圈内；一第二螺旋状线圈，与该第一螺旋状线圈具有一重叠范围，具有一第二外部线圈及一第二内部线圈，该第二内部线圈位于该第二外部线圈内；以及一连接结构，用来连接该第一螺旋状线圈及该第二螺旋状线圈；其中，该第一电感包含该第一螺旋状线圈的一部分及该第二螺旋状线圈的一部分，该第二电感包含该第一螺旋状线圈的一部分及该第二螺旋状线圈的一部分。

Helical stacked type integrated transformer and inductor

A spiral stacked type integrated transformer, comprising a first inductor and a second inductor, the spiral stacked type integrated transformer comprises a first spiral shaped coil has a first outer coil and a first inner coil, the first inner coil is positioned between the first outer coil; a second spiral coil. With a range of overlap with the first spiral coil, a second coil with internal external coil and a second coil, the second is located in the second outer coil; and a connecting structure for connecting the first spiral coil and the second spiral coil; wherein, the first part includes the first spiral inductor a part of the coil and the second spiral coil, a portion of the second helical coil inductor includes the first part and the second spiral coil Branch.

【技术实现步骤摘要】
螺旋状堆叠式集成变压器和电感
本专利技术涉及变压器和电感，尤其涉及一种螺旋状堆叠式集成变压器和螺旋状堆叠式集成电感。
技术介绍
电感以及变压器为射频集成电路中用来实现单端至差动信号转换、信号耦合、阻抗匹配等功能的重要元件，随着集成电路向系统单晶片(SystemonChip，SoC)发展，集成电感(integratedinductor)和集成变压器(integratedtransformer)已逐渐取代传统的分离式元件，而被广泛地使用在射频集成电路中。然而，集成电路中的电感和变压器，往往会占用大量的芯片面积，因此，如何缩小集成电路中的电感和变压器的面积，并同时维持元件的特性，例如电应值、品质因数(qualityfactor，Q)及耦合系数(couplingcoefficient，K)等等，成为一个重要的课题。
技术实现思路
鉴于现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种螺旋状堆叠式集成变压器和螺旋状堆叠式集成电感，以缩小元件面积和提高元件效能。本专利技术公开了一种螺旋状堆叠式集成变压器，由一第一电感和一第二电感所组成，包含：一第一螺旋状线圈，具有一第一外部线圈和一第一内部线圈，该第一内部线圈位于该第一外部线圈内；一第二螺旋状线圈，与该第一螺旋状线圈具有一重叠范围，具有一第二外部线圈和一第二内部线圈，该第二内部线圈位于该第二外部线圈内；以及一连接结构，用来连接该第一螺旋状线圈和该第二螺旋状线圈；其中，该第一电感包含该第一螺旋状线圈的一部分和该第二螺旋状线圈的一部分，该第二电感包含该第一螺旋状线圈的一部分和该第二螺旋状线圈的一部分。本专利技术还公开一种螺旋状堆叠式集成电感，具有一第一感应单元和一第二感应单元，包含：一第一螺旋状线圈，具有一第一外部线圈和一第一内部线圈，该第一内部线圈位于该第一外部线圈内，且第一螺旋状线圈包含一第一端点和一第二端点；一第二螺旋状线圈，与该第一螺旋状线圈具有一重叠范围，具有一第二外部线圈和一第二内部线圈，该第二内部线圈位于该第二外部线圈内，且第二螺旋状线圈包含一第三端点；以及一连接结构，用来连接该第一螺旋状线圈和该第二螺旋状线圈；其中，该第一感应单元包含该第一螺旋状线圈的一部分和该第二螺旋状线圈的一部分，并以该第一端点和该第三端点作为该第一感应单元的两个端点，该第二感应单元包含该第一螺旋状线圈的一部分和该第二螺旋状线圈的一部分，并以该第二端点和该第三端点作为该第二感应单元的两个端点。本专利技术的螺旋状堆叠式集成变压器和螺旋状堆叠式集成电感具有集成化的对称结构，提供高对称性的两个电感，更适合使用于集成电路中的被动元件。有关本专利技术的特征、实践与效果，现在结合附图对实施例进行详细说明。附图说明图1A为本专利技术螺旋状堆叠式集成变压器的一实施例的结构图；图1B为本专利技术螺旋状堆叠式集成变压器的另一实施例的结构图；图1C为本专利技术螺旋状堆叠式集成变压器的另一实施例的结构图；图1D和图1E为图1C的开关模块在不同的切换状态下螺旋状堆叠式集成变压器所对应的横截面图；图2A和图2B为图1B的螺旋状堆叠式集成变压器200的电感值与Q值的模拟结果；图3A和图3B为本专利技术螺旋状堆叠式集成变压器的另一实施例的结构图；图4为本专利技术螺旋状堆叠式集成变压器的另一实施例的结构图；图5为本专利技术螺旋状堆叠式集成电感的一实施例的结构图；以及图6A至图6C为本专利技术螺旋状堆叠式集成变压器的另一实施例的立体结构图。具体实施方式以下说明内容的技术用语是参照本
的习惯用语，如果本说明书对部分用语有说明或定义，该部分用语的解释是以本说明书的说明或定义为准。图1A为本专利技术螺旋状堆叠式集成变压器的一实施例的结构图。螺旋状堆叠式集成变压器100由螺旋状线圈110和螺旋状线圈120所组成，螺旋状线圈110的开口方向与螺旋状线圈120的开口方向相差90度，螺旋状线圈110大多数的金属线段位于半导体结构中的第一金属层，螺旋状线圈120的大多数金属线段位于半导体结构中的第二金属层。螺旋状线圈110具有端点117和端点118，并且包含金属线段111、金属线段112、金属线段113以及金属线段114。金属线段111的左半部以及金属线段113构成螺旋状线圈110的外部线圈，而金属线段111的右半部以及金属线段112构成螺旋状线圈110的内部线圈。螺旋状线圈120具有端点127和端点128，并且包含金属线段121、金属线段122、金属线段123、金属线段124、金属线段125、金属线段131、金属线段132以及金属线段133。螺旋状线圈120同样包含外部线圈与内部线圈。其外部线圈包含金属线段121、金属线段131、金属线段122以及金属线段124的下半部；其内部线圈包含金属线段125、金属线段133、金属线段124的上侧部分以及金属线段123。在半导体结构中，金属线段111、金属线段112和金属线段113属于第一金属层，金属线段114、金属线段121、金属线段122、金属线段123、金属线段124以及金属线段125属于第二金属层，金属线段131、金属线段132以及金属线段133属于第三金属层，三个金属层实质上为平行的结构。金属线段114通过垂直于金属层的贯穿结构(位于图中所示的贯穿位置)连接金属线段112与金属线段113，所以金属线段114可视为螺旋状线圈110的一部分。同理，虽然金属线段131、金属线段132以及金属线段133位于第三金属层，但实际上是分别通过多个贯穿结构来分别连接金属线段121与金属线段122、金属线段122与金属线段123以及金属线段124与金属线段125，所以金属线段131、金属线段132以及金属线段133可视为螺旋状线圈120的一部分。螺旋状线圈110与螺旋状线圈120为上下堆叠的结构，两者的外部线圈实质上重叠，两者的内部线圈实质上重叠，也就是说除了贯穿位置的部分，螺旋状线圈110与螺旋状线圈120互不接触，但在半导体结构中具有一重叠范围。螺旋状堆叠式集成变压器100还包含连接结构160，连接结构160位于螺旋状线圈110与螺旋状线圈120的重叠范围内。连接结构160包含金属线段161和金属线段162，请注意，在此实施例中，虽然金属线段161与金属线段123相连且金属线段162与金属线段125相连，但为了清楚定义螺旋状线圈的内部线圈以更加容易阐释本专利技术，本专利技术特地将金属线段161和金属线段162定义为连接结构160，以与内部线圈区分。连接结构160的主要用来连接螺旋状线圈110的内部线圈与螺旋状线圈120的内部线圈，因此设置在螺旋状线圈110和螺旋状线圈120所重叠的范围中。在这个实施例中，连接结构160位于第二金属层，所以金属线段161直接与金属线段123连接，金属线段162直接与金属线段125连接，并且金属线段161与金属线段162通过贯穿位置150-3与贯穿位置150-4上的贯穿结构来分别与位于第一金属层的金属线段112与金属线段111相连接(贯穿位置150-3对应贯穿位置140-3以及贯穿位置150-4对应贯穿位置140-4)，所以实际上金属线段112与金属线段161相连接以及金属线段111与金属线段162相连接。在不同的实施例中，连接结构160可以制成于不同的金属层，并且通过贯穿结构来连接属于不同层的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋状堆叠式集成变压器，由一第一电感和一第二电感所组成，所述螺旋状堆叠式集成变压器包含：一第一螺旋状线圈，所述第一螺旋状线圈具有一第一外部线圈和一第一内部线圈，所述第一内部线圈位于所述第一外部线圈内；一第二螺旋状线圈，所述第二螺旋状线圈与所述第一螺旋状线圈具有一重叠范围，所述第二螺旋状线圈具有一第二外部线圈和一第二内部线圈，所述第二内部线圈位于所述第二外部线圈内；以及一连接结构，所述连接结构用来连接所述第一螺旋状线圈和所述第二螺旋状线圈；其中，所述第一电感包含所述第一螺旋状线圈的一部分和所述第二螺旋状线圈的一部分，所述第二电感包含所述第一螺旋状线圈的一部分和所述第二螺旋状线圈的一部分。

【技术特征摘要】
1.一种螺旋状堆叠式集成变压器，由一第一电感和一第二电感所组成，所述螺旋状堆叠式集成变压器包含：一第一螺旋状线圈，所述第一螺旋状线圈具有一第一外部线圈和一第一内部线圈，所述第一内部线圈位于所述第一外部线圈内；一第二螺旋状线圈，所述第二螺旋状线圈与所述第一螺旋状线圈具有一重叠范围，所述第二螺旋状线圈具有一第二外部线圈和一第二内部线圈，所述第二内部线圈位于所述第二外部线圈内；以及一连接结构，所述连接结构用来连接所述第一螺旋状线圈和所述第二螺旋状线圈；其中，所述第一电感包含所述第一螺旋状线圈的一部分和所述第二螺旋状线圈的一部分，所述第二电感包含所述第一螺旋状线圈的一部分和所述第二螺旋状线圈的一部分。2.根据权利要求1所述的螺旋状堆叠式集成变压器，其中，所述连接结构位于所述重叠范围内。3.根据权利要求1所述的螺旋状堆叠式集成变压器，其中，所述连接结构连接所述第一内部线圈和所述第二内部线圈。4.根据权利要求1所述的螺旋状堆叠式集成变压器，其中，所述第一螺旋状线圈位于一半导体结构的一第一金属层上，所述第二螺旋状线圈位于所述半导体结构的一第二金属层上。5.根据权利要求4所述的螺旋状堆叠式集成变压器，其中，所述连接结构包含多个金属线段，所述多个金属线段位于所述第一金属层和所述第二金属层的其中之一上。6.根据权利要求4所述的螺旋状堆叠式集成变压器，其中，所述连接结构包含多个金属线段，所述多个金属线段位于所述第一金属层和所述第二金属层上。7.根据权利要求1所述的螺旋状堆叠式集成变压器，其中，所述连接结构包含一开关模块，所述开关模块具有一第一切换状态和一第二切换状态，当所述开关模块为所述第一切换状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜孝璁，简育生，叶达勋，
申请(专利权)人：瑞昱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71