非对称式螺旋状电感制造技术

本发明专利技术涉及一种非对称式螺旋状电感，该电感包含第一绕组、第二绕组及第三绕组。第一绕组具有第一端点及第二端点，且制作于半导体结构的超厚金属层。第二绕组具有第三端点及第四端点，制作于半导体结构的重布线层，并且具有第一最大走线宽度。第三绕组具有第五端点及第六端点，制作于半导体结构的超厚金属层，并且具有小于第一最大走线宽度的第二最大走线宽度。第二端点及第三端点通过第一贯穿结构连接，第四端点及第五端点通过第二贯穿结构连接，以及第一端点及第六端点形成非对称式螺旋状电感的两端点。

【技术实现步骤摘要】
非对称式螺旋状电感
本专利技术涉及积体电感，尤其涉及非对称式螺旋状积体电感。
技术介绍
图1A及图1B分别显示现有的非对称式螺旋状电感(asymmetricspiralinductor)及对称式螺旋状电感(symmetricspiralinductor)。非对称式螺旋状电感100及对称式螺旋状电感200为平面式的结构。对称式螺旋状电感200主要由位于两个导体层(分别以灰色及黑色表示)的导体线段所构成。位于不同导体层的导体线段由贯穿结构105连接，贯穿结构105例如是半导体工艺中的导孔(via)结构或导孔数组(viaarray)。一般而言，因为对称式螺旋状电感200在结构上较对称，所以适用于差动(differential)信号，而非对称式螺旋状电感100则适用于单端(single-ended)信号。提高非对称式螺旋状电感100及对称式螺旋状电感200的电感值的方法之一为增加其线圈数。线圈数的增加除了导致非对称式螺旋状电感100及对称式螺旋状电感200的面积增加之外，也会造成其寄生串联电阻(parasiticseriesresistance)及寄生电容(parasiticcapacitance)的增加。高的寄生串联电阻及寄生电容会造成非对称式螺旋状电感100及对称式螺旋状电感200的自振频率(self-resonantfrequency)及质量因素(qualityfactor)Q下降。此外，金属损耗(metalloss)以及基板损耗(substrateloss)也是影响质量因素Q的重要因素。金属损耗是由于金属本身的阻值所导致。基板损耗来源有两种，一种是来自于当电感作用时，电感的金属线圈以及基板之间产生一时变的电位移(electricdisplacement)，此电位移在金属线圈与基板之间产生一位移电流(displacementcurrent)，此位移电流穿透至低阻抗的基板内，形成能量的损耗。此位移电流与电感线圈面积相关，面积越大，位移电流越大。另一种是来自于电感的时变电磁场穿透介电质，在基板上产生感应电流(magneticallyinducededdycurrent)，此感应电流与电感电流的方向相反，造成能量的损耗。当电感操作于低频时，金属线圈中的电流会呈现均匀分布，此时金属损耗在低频时是来自于金属线圈的串联电阻。当电感操作于高频时，越靠近内圈的金属线圈产生越强的磁场；强烈的磁场在金属线圈的内圈感应出涡状电流(eddycurrent)。此涡状电流造成电流不均匀分布，使大部分的电流被推挤到金属线圈的表面；此现象称为集肤效应(skineffect)。在集肤效应下，电流流过的金属截面变小，因此将感受到较大的电阻，而造成质量因素Q下降。因此，如何在不增加电感面积的情况下提高电感的质量因素Q及电感值成为本领域的重要课题。
技术实现思路
鉴于先前技术的不足，本专利技术的一目的在于提供一种非对称式螺旋状电感。本专利技术揭露一种非对称式螺旋状电感包含第一绕组、第二绕组及第三绕组。第一绕组具有第一端点及第二端点，且制作于半导体结构的超厚金属层。第二绕组具有第三端点及第四端点，制作于半导体结构的重布线层，并且具有第一最大走线宽度。第三绕组具有第五端点及第六端点，制作于半导体结构的超厚金属层，并且具有小于第一最大走线宽度的第二最大走线宽度。第二端点及第三端点通过第一贯穿结构连接，第四端点及第五端点通过第二贯穿结构连接，以及第一端点及第六端点形成非对称式螺旋状电感的两端点。本专利技术还揭露一种非对称式螺旋状电感包含螺旋状线圈、第一走线及第二走线。螺旋状线圈具有第一端点及第二端点，且制作于半导体结构的第一导体层。第一走线具有第三端点及第四端点，且制作于半导体结构的第二导体层，其中第一导体层不等于第二导体层，且第一走线的长度小于螺旋状线圈的一圈。第二走线具有第五端点及第六端点，且制作于半导体结构的第一导体层。第二端点及第三端点通过第一贯穿结构连接，第四端点及第五端点通过第二贯穿结构连接，以及第一端点及第六端点形成非对称式螺旋状电感的两端点。本专利技术的非对称式螺旋状电感实际操作于半导体结构中的两个不同的导体层，相较于传统技术，本专利技术可以在不增加电感面积的情况下提高非对称式螺旋状电感的电感值，进而提高质量因素Q有关本专利技术的特征、实际操作与效果，配合图式作实施例详细说明如下。附图说明图1A为现有的非对称式螺旋状电感；图1B为现有的对称式螺旋状电感；图2为四圈的非对称式螺旋状电感。图3为四圈的非对称式螺旋状电感。图4A为图3的绕组410；图4B为图3的绕组420；图4C为图3的绕组430；图5为图3的横截面A-A的一实施例；图6为图3的横截面A-A的另一实施例；图7为图3的横截面A-A的另一实施例；图8A为本专利技术非对称式螺旋状电感的另一实施例；图8B为图8A的横截面B-B；图9A为本专利技术非对称式螺旋状电感的另一实施例；图9B为图9A的横截面C-C；图10A为本专利技术非对称式螺旋状电感的另一实施例；图10B为图10A的横截面D-D；以及图11显示非对称式螺旋状电感300及非对称式螺旋状电感400的质量因素Q。具体实施方式以下说明内容的技术用语参照本
的习惯用语，如本说明书对部分用语有加以说明或定义，该部分用语的解释以本说明书的说明或定义为准。本专利技术的揭露内容包含非对称式螺旋状电感。由于本专利技术的非对称式螺旋状电感所包含的部分组件单独而言可能为已知组件，因此在不影响该装置专利技术的充分揭露及可实施性的前提下，以下说明对于已知组件的细节将予以节略。图2及图3各显示一个四圈的非对称式螺旋状电感的俯视图或仰视图，图2的非对称式螺旋状电感300实际操作于半导体结构的第一导体层或第二导体层，而图3的非对称式螺旋状电感400实际操作于半导体结构的第一导体层及第二导体层。第一导体层及第二导体层可以是半导体结构的任意两个不同的导体层，举例来说，第一导体层可以是超厚金属(ultra-thickmetal,UTM)层及重布线层(re-distributionlayer,RDL)的其中一者，而第二导体层是另一者。如图2所示，非对称式螺旋状电感300由单一个绕组310构成。换言之，绕组310本身即为非对称式螺旋状电感300。绕组310可以视为由单一走线(trace)构成。如图3所示，非对称式螺旋状电感400由三个绕组构成：绕组410、绕组420及绕组430。绕组410及绕组430实际操作于第一导体层，而绕组420实际操作于第二导体层。绕组410、绕组420及绕组430通过贯穿结构401及贯穿结构402连接。更明确地说，贯穿结构401连接绕组420的其中一个端点与绕组410，而贯穿结构402连接绕组420的另一个端点与绕组430。绕组420沿着非对称式螺旋状电感400或绕组430的边缘延伸，因此，绕组420的形状与非对称式螺旋状电感400及/或绕组430的部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非对称式螺旋状电感，包含：/n一第一绕组，具有一第一端点及一第二端点，且制作于一半导体结构的一超厚金属层；/n一第二绕组，具有一第三端点及一第四端点，制作于该半导体结构的一重布线层，且具有一第一最大走线宽度；以及/n一第三绕组，具有一第五端点及一第六端点，制作于该半导体结构的该超厚金属层，且具有小于该第一最大走线宽度的一第二最大走线宽度；/n其中该第二端点及该第三端点通过一第一贯穿结构连接，该第四端点及该第五端点通过一第二贯穿结构连接，以及该第一端点及该第六端点形成该非对称式螺旋状电感的两端点。/n

【技术特征摘要】
1.一种非对称式螺旋状电感，包含：
一第一绕组，具有一第一端点及一第二端点，且制作于一半导体结构的一超厚金属层；
一第二绕组，具有一第三端点及一第四端点，制作于该半导体结构的一重布线层，且具有一第一最大走线宽度；以及
一第三绕组，具有一第五端点及一第六端点，制作于该半导体结构的该超厚金属层，且具有小于该第一最大走线宽度的一第二最大走线宽度；
其中该第二端点及该第三端点通过一第一贯穿结构连接，该第四端点及该第五端点通过一第二贯穿结构连接，以及该第一端点及该第六端点形成该非对称式螺旋状电感的两端点。


2.根据权利要求1所述的非对称式螺旋状电感，其中，该第二绕组的长度小于该非对称式螺旋状电感的一圈。


3.根据权利要求1所述的非对称式螺旋状电感，其中，部分该第二绕组沿着该第三绕组的边缘延伸。


4.根据权利要求3所述的非对称式螺旋状电感，其中，部分该第二绕组与部分该第三绕组重叠。


5.根据权利要求3所述的非对称式螺旋状电感，其中，该第二绕组的一第一部分与部分该第三绕组重叠，且该第二绕组的一第二部分与部分该第一绕组重叠及与部分该第三绕组重叠。


6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜孝璁，陈家源，
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