嵌套组合式高集成度片上变压器制造技术

本实用新型专利技术公开了嵌套组合式高集成度片上变压器，其特征在于：所述片上变压器包括设置在芯片顶层的第一级螺旋线圈的两端，设置在芯片顶层或芯片次顶层或芯片下层的第二级Q路螺旋线圈的两端和设置在芯片顶层或芯片次顶层或芯片下层的第二级C路螺旋线圈的两端；其中，第一级螺旋线圈的两端分别设置在芯片的中轴线的两边，第一级螺旋线圈的一端与第一级螺旋线圈的另一端对于芯片的中轴线镜像对称设置；第二级C路螺旋线圈的一端与第二级Q路螺旋线圈的一端对于芯片的中轴线镜像对称设置，第二级C路螺旋线圈的另一端与第二级Q路螺旋线圈的另一端对于芯片的中轴线镜像对称设置。本实用新型专利技术将两个变压器用一个变压器的面积设置在同一芯片上。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及集成电路，具体涉及嵌套组合式高集成度片上变压器。
技术介绍
随着集成电路设计和制造技术的不断进步，晶体管和MOS管最小尺寸等比例不断缩小，芯片面积也不断缩小。但是片上无源器件，特别是片上变压器的面积几乎没有变化。 而片上变压器在射频前端电路中几乎是必须使用的元件，这是因为由天线接收和发射的射频信号都是单端信号，而收发系统处理的都是差分信号，因此需要一个变压器实现单端信号到差分信号的转换。特别是在共基极输入或者共栅极输入镜像抑制混频器中，C路和Q 路射频信号都需要单端信号转差分信号，这就需要两个变压器，如图1所示。现有的技术方案采用两个片上变压器实现，单个片上变压器，采用图2方式设置，图2中，端点T1A、B1A分别是第一级螺旋线圈的两端，端点T2Q、B2Q分别是第二级螺旋线圈的两端，端点CT2Q是第二级螺旋线圈的中间抽头。黑色实线M3表示设置在顶层的金属线，黑色虚线M21、M2Q)、 Μ2 (3)表示设置在次顶层的金属线，黑色虚线Ml(I)、M1 (2)表示设置在下层的金属线。因此，现有技术需要两个变压器才能实现单端射频信号向两路差分射频信号的转换，存在面积大、成本高、两个变压器之间的互感不确定等缺点。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种嵌套组合式高集成度片上变压器， 在一个芯片上同时集成二个变压器。为了解决上述技术问题，本技术的技术方案是，嵌套组合式高集成度片上变压器，其特点是所述片上变压器包括设置在芯片顶层的第一级螺旋线圈的两端，设置在芯片顶层或芯片次顶层或芯片下层的第二级Q路螺旋线圈的两端和设置在芯片顶层或芯片次顶层或芯片下层的第二级C路螺旋线圈的两端；其中，第一级螺旋线圈的两端分别设置在芯片的中轴线的两边，并且第一级螺旋线圈的一端与第一级螺旋线圈的另一端对于芯片的中轴线镜像对称设置；第二级Q路螺旋线圈的两端和第二级C路螺旋线圈的两端均位于芯片的相同层，并且，第二级C路螺旋线圈的一端与第二级Q路螺旋线圈的一端对于芯片的中轴线镜像对称设置，第二级C路螺旋线圈的另一端与第二级Q路螺旋线圈的另一端对于芯片的中轴线镜像对称设置。由于第二级C路螺旋线圈的一端与第二级Q路螺旋线圈的一端对于芯片的中轴线镜像对称设置，第二级C路螺旋线圈的另一端与第二级Q路螺旋线圈的另一端对于芯片的中轴线镜像对称设置。因此，第二级C路螺旋线圈和第二级Q路螺旋线圈对于芯片的中轴线镜像对称，第二级C路螺旋线圈和第二级Q路螺旋线圈具有相同的幅度和相位；故，第二级C路螺旋线圈或者第二级Q路螺旋线圈与第一级螺旋线圈可组成与现有技术方案中变压器同样功能和性能的变压器，即本技术所述的嵌套组合式高集成度片上变压器实现了将现有技术方案中两个变压器合而为一的功能，实现了将两个变压器用一个变压器的面积设置在同一芯片上。根据本技术所述的嵌套组合式高集成度片上变压器的一种优选方案，所述片上变压器还设置有第二级Q路螺旋线圈抽头以及第二级C路螺旋线圈抽头，所述第二级Q 路螺旋线圈抽头与第二级Q路螺旋线圈的两端位于芯片的相同层，第二级C路螺旋线圈抽头与第二级C路螺旋线圈的两端位于芯片的相同层。根据本技术所述的嵌套组合式高集成度片上变压器的一种优选方案，所述第一级螺旋线圈的一端通过设置在芯片顶层的多条金属线和设置在芯片顶层、芯片次顶层或芯片下层的多条跳线连接到第一级螺旋线圈的另一端。根据本技术所述的嵌套组合式高集成度片上变压器的一种优选方案，所述第二级Q路螺旋线圈的一端通过设置在芯片顶层的多条金属线和设置在芯片顶层、芯片次顶层或芯片下层的多条跳线连接到第二级Q路螺旋线圈的另一端；第二级C路螺旋线圈的一端通过设置在芯片顶层的多条金属线和设置在芯片顶层、芯片次顶层或芯片下层的多条跳线连接到第二级C路螺旋线圈的一端；并且，用于连接第二级Q路螺旋线圈的两端的金属线与用于连接第一级螺旋线圈的两端的金属线相互间隔设置，用于连接第二级C路螺旋线圈的两端的金属线与用于连接第一级螺旋线圈的两端的金属线相互间隔设置，以保证变压器互感耦合，用于连接第二级Q 路螺旋线圈的两端的金属线与用于连接第二级C路螺旋线圈的两端的金属线按芯片的中轴线镜像对称设置，以保证第二级C路螺旋线圈和第二级Q路螺旋线圈具有相同的幅度和相位。根据本技术所述的嵌套组合式高集成度片上变压器的一种优选方案，第二级 C路螺旋线圈的一端通过设置在芯片次顶层或芯片下层的跳线和通孔连接到设置在芯片顶层的金属线上，第二级C路螺旋线圈的另一端通过设置在芯片次顶层或芯片下层的跳线和通孔连接到设置在芯片顶层的金属线上；第二级Q路螺旋线圈的一端通过设置在芯片次顶层或芯片下层的跳线和通孔连接到设置在芯片顶层的金属线上，第二级Q路螺旋线圈的另一端通过设置在芯片次顶层或芯片下层的跳线和通孔连接到设置在芯片顶层的金属线上；用于连接第二级Q路螺旋线圈的一端的跳线、用于连接第二级Q路螺旋线圈的另一端的跳线、用于连接第二级C路螺旋线圈的一端的跳线以及用于连接第二级C路螺旋线圈的另一端的跳线位于芯片的相同层。根据本技术所述的嵌套组合式高集成度片上变压器的一种优选方案，所述第二级Q路螺旋线圈抽头通过设置在芯片次顶层或芯片下层的跳线连接到用于连接第二级Q 路螺旋线圈的两端的设置在芯片顶层的金属线上；第二级C路螺旋线圈抽头通过设置在芯片次顶层或芯片下层的跳线连接到用于连接第二级Q路螺旋线圈的两端设置在芯片顶层的金属线上。本技术所述的嵌套组合式高集成度片上变压器的有益效果是本技术采用两个现有变压器嵌套组合的方法，将两个变压器用一个变压器的面积设置在同一芯片上，成本低、性能优，工艺简单，使用方便，具有良好的应用前景。附图说明图1是现有技术中镜像抑制混频器的原理图。图2是现有技术中单个片上变压器的布板示意图。图3是本技术所述的一种嵌套组合式高集成度片上变压器的布板示意图。图4是本技术所述的一种嵌套组合式高集成度片上变压器的等效电路图。图5是本技术所述的一种嵌套组合式高集成度片上变压器在镜像抑制混频器中应用原理图。具体实施方式参见图3，嵌套组合式高集成度片上变压器，所述片上变压器包括设置在芯片顶层的第一级螺旋线圈的两端T1A、B1A，设置在芯片顶层或芯片次顶层或芯片下层的第二级Q 路螺旋线圈的两端T2Q、B2Q以及第二级Q路螺旋线圈抽头CT2Q，设置在芯片顶层或芯片次顶层或芯片下层的第二级C路螺旋线圈的两端T2C、B2C以及第二级C路螺旋线圈抽头 CT2C ；其中，第一级螺旋线圈的两端T1A、BlA分别设置在芯片的中轴线Y1Y2的两边，并且第一级螺旋线圈的一端TlA与第一级螺旋线圈的另一端BlA对于芯片的中轴线Y1Y2镜像对称设置；第二级Q路螺旋线圈的两端T2Q、B2Q以及第二级Q路螺旋线圈抽头CT2Q、第二级C路螺旋线圈的两端T2C、B2C以及第二级C路螺旋线圈抽头CT2C均于芯片的相同层， 并且，第二级C路螺旋线圈的一端T2C与第二级Q路螺旋线圈的一端T2Q对于芯片的中轴线Y1Y2镜像对称设置，第二级C路螺旋线圈的另一端B2C与第二级Q路螺旋线圈的另一端 B2Q对于芯片的中轴线Y1Y2镜像对称设置。由于第二级C路螺旋线圈的一端T2C与第二级Q路螺旋线圈的一端T2Q对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．高集成度片上变压器，其特征在于：所述片上变压器包括设置在芯片顶层的第一级螺旋线圈的两端（Ｔ１Ａ、Ｂ１Ａ），设置在芯片顶层或芯片次顶层或芯片下层的第二级Ｑ路螺旋线圈的两端（Ｔ２Ｑ、Ｂ２Ｑ）和设置在芯片顶层或芯片次顶层或芯片下层的第二级Ｃ路螺旋线圈的两端（Ｔ２Ｃ、Ｂ２Ｃ）；其中，第一级螺旋线圈的两端（Ｔ１Ａ、Ｂ１Ａ）分别设置在芯片的中轴线（Ｙ１Ｙ２）的两边，并且第一级螺旋线圈的一端（Ｔ１Ａ）与第一级螺旋线圈的另一端（Ｂ１Ａ）对于芯片的中轴线（Ｙ１Ｙ２）镜像对称设置；第二级Ｑ路螺旋线圈的两端（Ｔ２Ｑ、Ｂ２Ｑ）和第二级Ｃ路螺旋线圈的两端（Ｔ２Ｃ、Ｂ２Ｃ）均位于芯片的相同层，并且，第二级Ｃ路螺旋线圈的一端（Ｔ２Ｃ）与第二级Ｑ路螺旋线圈的一端（Ｔ２Ｑ）对于芯片的中轴线（Ｙ１Ｙ２）镜像对称设置，第二级Ｃ路螺旋线圈的另一端（Ｂ２Ｃ）与第二级Ｑ路螺旋线圈的另一端（Ｂ２Ｑ）对于芯片的中轴线（Ｙ１Ｙ２）镜像对称设置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周兴建，万天才，李家祎，唐睿，刘永光，
申请(专利权)人：重庆西南集成电路设计有限责任公司，中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：实用新型
国别省市：85