專利名稱：對稱型電感的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于一種電感結(jié)構(gòu)，尤指一種對稱型電感結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
電感是一種利用磁場型式來儲存能量的被動組件，其具有抗拒流經(jīng)電流大小產(chǎn)生改變的特性，常見與電容器相互搭配應(yīng)用于各式無線通訊電路設(shè)計中，用來提供穩(wěn)定電流、相位匹配、濾波以及諧振等功能。電感的基本結(jié)構(gòu)是由一導(dǎo)線循環(huán)或線圈構(gòu)成，其電感值則取決于線圈的圈數(shù)、粗細(xì)、長短、半徑以及圈內(nèi)填充物種類等因素。在半導(dǎo)體制程中，為了將電感結(jié)構(gòu)整合至集成電路芯片上，目前多是利用二層金屬的布局圖案設(shè)計以及連接于二金屬層之間的接觸插塞來形成導(dǎo)線循環(huán)。
請參考圖1，圖1為現(xiàn)有的一電感結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有的電感10為一差動電感(differential inductor)，其包含有一第一金屬層，第一金屬層由二交錯纏繞的第一導(dǎo)線段12與第二導(dǎo)線段14構(gòu)成一近似餅圖案，且第一導(dǎo)線段12與第二導(dǎo)線段14包含有二重疊區(qū)域A與B。電感10另包含有一第二金屬層，且第二金屬層至少包含有一第三導(dǎo)線段20設(shè)于第一導(dǎo)線段12與第二導(dǎo)線段14的重疊區(qū)域A下方，以及一第四導(dǎo)線段24設(shè)于第一導(dǎo)線段12與第二導(dǎo)線段14的重疊區(qū)域B下方。第二金屬層與第一金屬層之間另設(shè)有一介電層(未顯示)以及復(fù)數(shù)個接觸插塞16，18，22，26貫穿于介電層之間，以用來連接第一金屬層與第二金屬層。舉例而言，第二導(dǎo)線段14、第三導(dǎo)線段20于重疊區(qū)域A處利用接觸插塞16、18相連接，而第一導(dǎo)線段12、第四導(dǎo)線段24于重疊區(qū)域B處則利用接觸插塞22、26相連接。
現(xiàn)有的電感10于第一導(dǎo)線段12與第二導(dǎo)線段14的重疊區(qū)域并無法提供一完全對稱的結(jié)構(gòu)，例如于重疊區(qū)域A處，第二導(dǎo)線段14需利用接觸插塞16、18連接至第三導(dǎo)線段20，而第一導(dǎo)線段12則不需要利用接觸插塞連接至第二金屬層，以及于重疊區(qū)域B處，第一導(dǎo)線段12需利用接觸插塞22、26連接至第四導(dǎo)線段24，而第二導(dǎo)線段14則不需要利用接觸插塞連接至第二金屬層，因此電感10兩端的差動訊號(V+，V-)將因此一不對稱結(jié)構(gòu)衍生寄生電阻差異，導(dǎo)致訊號不對稱，并且進(jìn)而造成相位差異以及相位噪聲(phase noise)等情形，嚴(yán)重影響電路特性。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的即在提供一種對稱型電感結(jié)構(gòu)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
在本發(fā)明的較佳實施例中，該對稱型電感包含有一第一金屬層，第一金屬層包含有一第一導(dǎo)線段設(shè)于一對稱線的第一側(cè)，以及一第二導(dǎo)線段設(shè)于對稱線的第二側(cè)，第二導(dǎo)線段與第一導(dǎo)線段對稱于對稱線；一第二金屬層，第二金屬層包含有一第三導(dǎo)線段設(shè)于對稱線的第一側(cè)，以及一第四導(dǎo)線段設(shè)于對稱線的第二側(cè)，且第四導(dǎo)線段與第三導(dǎo)線段對稱于對稱線；一第一接觸插塞，用來連接第一導(dǎo)線段至第三導(dǎo)線段的一端；一第二接觸插塞，用來連接第一導(dǎo)線段至第三導(dǎo)線段的另一端；一與第一接觸插塞相對稱于對稱線的第三接觸插塞，用來連接第二導(dǎo)線段至第四導(dǎo)線段的一端；以及一與第二接觸插塞相對稱于對稱線的第四接觸插塞，用來連接第二導(dǎo)線段至第四導(dǎo)線段的另一端。
由于本發(fā)明是利用布局圖案的設(shè)計來形成對稱型電感，亦即利用第一金屬層于直線的兩側(cè)形成相互對稱的第一導(dǎo)線段、第二導(dǎo)線段，利用第二金屬層于直線的兩側(cè)形成相互對稱的第三導(dǎo)線段、第四導(dǎo)線段，并且進(jìn)一步利用復(fù)數(shù)個對稱于直線兩側(cè)的接觸插塞來連接第一金屬層與第二金屬層，因此本發(fā)明可以有效利用完全對稱的電感結(jié)構(gòu)來降低寄生電阻差異，改善訊號不對稱、相位差異以及相位噪聲等問題。


圖1為現(xiàn)有的一電感結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明第一實施例之一電感結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明第二實施例之一電感結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明第三實施例之一電感結(jié)構(gòu)示意圖。
符號說明10、30、50、70 電感12、14、32、34、52、54、72、74 第一金屬層16、18、22、26、36、40、42、46、56、60、76、80 接觸插塞20、24、38、44、58、78 第二金屬層A、B 重疊區(qū)域L對稱線具體實施方式
請參考圖2，圖2為本發(fā)明第一實施例之一電感結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，電感30為一差動電感，其包含有一第一金屬層，第一金屬層由一第一導(dǎo)線段32與一第二導(dǎo)線段34對稱設(shè)置于一對稱線L兩側(cè)所形成，第一導(dǎo)線段32與第二導(dǎo)線段34均包含至少一螺旋圖形，且第一導(dǎo)線段32與第二導(dǎo)線段34約略形成至少一餅圖，對稱線LL則為該餅圖案的一直徑。電感30另包含有一第二金屬層，且第二金屬層至少包含有一第三導(dǎo)線段38以及一第四導(dǎo)線段44對稱設(shè)置于對稱線L兩側(cè)，其中第一導(dǎo)線段32部分設(shè)置于第三導(dǎo)線段38上方，第二導(dǎo)線段34部分設(shè)置于第四導(dǎo)線段44上方。此外，在本發(fā)明的其它實施例中，第二金屬層亦可設(shè)置于第一金屬層上方，使得第一導(dǎo)線段32部分設(shè)置于第三導(dǎo)線段38下方，而第二導(dǎo)線段34部分設(shè)置于第四導(dǎo)線段44下方。第二金屬層與第一金屬層之間另設(shè)有至少一介電層(未顯示)以及復(fù)數(shù)個接觸插塞36，40，42，46貫穿于介電層之間，以用來連接第一金屬層與第二金屬層。舉例而言，第一導(dǎo)線段32至少包含有一第一接觸點、一第二接觸接觸點分別與第二導(dǎo)線段34的一第三接觸點、一第四接觸點相對稱于對稱線L，且第一導(dǎo)線段32分別利用接觸插塞36使其第一接觸點連接至第三導(dǎo)線段38的一端，以及利用接觸插塞40使其第二接觸點連接至第三導(dǎo)線段的另一端，至于第二導(dǎo)線段34則分別利用接觸插塞42使其第三接觸點連接至第四導(dǎo)線段44的一端，以及利用接觸插塞46使其第四接觸點連接至第四導(dǎo)線段的另一端。
由于本發(fā)明的第一金屬層、第二金屬層以及連接其間的接觸插塞等圖案均對稱于對稱線兩側(cè)而設(shè)置，因此本發(fā)明電感可以提供兩端的差動訊號(V+，V-)一完全對稱結(jié)構(gòu)，以有效改善電感品質(zhì)，避免相位噪聲等問題。此外，本發(fā)明對稱型電感結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步于設(shè)計布局圖案時，使第一金屬層的第一導(dǎo)線段與第二導(dǎo)線段的轉(zhuǎn)角處形成圓形化轉(zhuǎn)角(rounded corner)，以避免電流集中于轉(zhuǎn)角處，造成局部的電阻值增加，降低電感的品質(zhì)因子(qualityfactor)。值得注意的是，本發(fā)明對稱型電感結(jié)構(gòu)并不限定具有餅圖案的電感結(jié)構(gòu)，其它利用對稱于對稱線兩側(cè)而設(shè)置的復(fù)數(shù)層金屬層、導(dǎo)線段以及連接其間的接觸插塞等結(jié)構(gòu)所形成的各式電感圖案，均適用于本發(fā)明。
請參考圖3，圖3為本發(fā)明第二實施例之一電感結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，電感50為一差動電感，其包含有一第一金屬層，第一金屬層由一第一導(dǎo)線段52與一第二導(dǎo)線段54對稱設(shè)置于一對稱線L兩側(cè)所形成，第一導(dǎo)線段52與第二導(dǎo)線段54均包含至少一螺旋圖形，且第一導(dǎo)線段52與第二導(dǎo)線段54約略形成至少一餅圖案，對稱線L則為該餅圖案的一直徑。電感50另包含有一第二金屬層58，以及至少一介電層(未顯示)設(shè)置于第一金屬層52、54與第二金屬層58之間，其中第一導(dǎo)線段52與第二導(dǎo)線段54部分覆蓋于第二金屬58上方，此外，在本發(fā)明的其它實施例中，第二金屬層58亦可設(shè)置于第一金屬層52、54上方，使得第一導(dǎo)線段52與第二導(dǎo)線段54部分設(shè)置于第二金屬層58下方。第一金屬層52、54與第二金屬層58利用復(fù)數(shù)個貫穿于介電層間的接觸插塞56，60來進(jìn)行連接。舉例而言，第一導(dǎo)線段52至少包含有一第一接觸點與第二導(dǎo)線段54的一第二接觸點相對稱于對稱線L，且第一導(dǎo)線段52利用接觸插塞56使其第一接觸點連接至第二金屬層58的一端，而第二導(dǎo)線段54則利用接觸插塞60使其第二接觸點連接至第二金屬層58的另一端。
由于本發(fā)明的第一金屬層、第二金屬層以及連接其間的接觸插塞等圖案均對稱于對稱線兩側(cè)而設(shè)置，因此本發(fā)明電感可以提供兩端的差動訊號(V+，V-)一完全對稱結(jié)構(gòu)，以有效改善電感品質(zhì)，避免相位噪聲等問題。此外，本發(fā)明對稱型電感結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步于設(shè)計布局圖案時，使第一金屬層的第一導(dǎo)線段與第二導(dǎo)線段的轉(zhuǎn)角處形成圓形化轉(zhuǎn)角，以避免電流集中于轉(zhuǎn)角處，造成局部的電阻值增加，降低電感的品質(zhì)因子。值得注意的是，本發(fā)明對稱型電感結(jié)構(gòu)并不限定具有餅圖案的電感結(jié)構(gòu)，其它利用對稱于對稱線兩側(cè)而設(shè)置的復(fù)數(shù)層金屬層、導(dǎo)線段以及連接其間的接觸插塞等結(jié)構(gòu)所形成的各式電感圖案，均適用于本發(fā)明。
請參考圖4，圖4為本發(fā)明第三實施例之一電感結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，電感70為一差動電感，其包含有一第一金屬層，第一金屬層由一第一導(dǎo)線段72與一第二導(dǎo)線段74對稱設(shè)置于一對稱線L兩側(cè)所形成，第一導(dǎo)線段72與第二導(dǎo)線段74均包含復(fù)數(shù)圈螺旋圖形，且第一導(dǎo)線段72與第二導(dǎo)線段74約略形成至少一餅圖案，對稱線L則為該餅圖案的一直徑。電感70另包含有一第二金屬層78，以及至少一介電層(未顯示)設(shè)置于第一金屬層72、74與第二金屬層78之間，其中第一導(dǎo)線段72與第二導(dǎo)線段74部分覆蓋于第二金屬78上方，此外，在本發(fā)明的其它實施例中，第二金屬層78亦可設(shè)置于第一金屬層72、74上方，使得第一導(dǎo)線段72與第二導(dǎo)線段74部分設(shè)置于第二金屬層78下方。第一金屬層72、74與第二金屬層78利用復(fù)數(shù)個貫穿于介電層間的接觸插塞76，80來進(jìn)行連接。舉例而言，第一導(dǎo)線段72至少包含有一第一接觸點與第二導(dǎo)線段74的一第二接觸點相對稱于對稱線L，且第一導(dǎo)線段72利用接觸插塞76使其第一接觸點連接至第二金屬層78的一端，而第二導(dǎo)線段74則利用接觸插塞80使其第二接觸點連接至第二金屬層78的另一端。
由于本發(fā)明的第一金屬層、第二金屬層以及連接其間的接觸插塞等圖案均對稱于對稱線兩側(cè)而設(shè)置，因此本發(fā)明電感可以提供兩端的差動訊號(V+，V-)一完全對稱結(jié)構(gòu)，以有效改善電感品質(zhì)，避免相位噪聲等問題。此外，本發(fā)明對稱型電感結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步于設(shè)計布局圖案時，使第一金屬層的第一導(dǎo)線段與第二導(dǎo)線段的轉(zhuǎn)角處形成圓形化轉(zhuǎn)角，以避免電流集中于轉(zhuǎn)角處，造成局部的電阻值增加，降低電感的品質(zhì)因子。值得注意的是，本發(fā)明對稱型電感結(jié)構(gòu)并不限定具有餅圖案的電感結(jié)構(gòu)，其它利用對稱于對稱線兩側(cè)而設(shè)置的復(fù)數(shù)層金屬層、導(dǎo)線段以及連接其間的接觸插塞等結(jié)構(gòu)所形成的各式電感圖案，均適用于本發(fā)明。
相較于現(xiàn)有的非對稱電感結(jié)構(gòu)，本發(fā)明是利用布局圖案的設(shè)計來形成對稱型電感，亦即利用第一金屬層于直線的兩側(cè)形成相互對稱的第一導(dǎo)線段、第二導(dǎo)線段，利用第二金屬層于直線的兩側(cè)形成相互對稱的第三導(dǎo)線段、第四導(dǎo)線段，并且進(jìn)一步利用復(fù)數(shù)個對稱于直線兩側(cè)的接觸插塞來連接第一金屬層與第二金屬層，因此本發(fā)明可以有效利用完全對稱的電感結(jié)構(gòu)來降低寄生電阻差異，改善訊號不對稱、相位差異以及相位噪聲等問題。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種對稱型電感，其特征在于，包含有一第一金屬層，該第一金屬層包含有一第一導(dǎo)線段設(shè)于一直線的第一側(cè)，以及一第二導(dǎo)線段設(shè)于該直線的第二側(cè)，該第二導(dǎo)線段與該第一導(dǎo)線段對稱于該直線；一第二金屬層，該第二金屬層包含有一第三導(dǎo)線段設(shè)于該直線的該第一側(cè)，以及一第四導(dǎo)線段設(shè)于該直線的該第二側(cè)，且該第四導(dǎo)線段與該第三導(dǎo)線段對稱于該直線；一第一接觸插塞，用來連接該第一導(dǎo)線段至該第三導(dǎo)線段的一端；一第二接觸插塞，用來連接該第一導(dǎo)線段至該第三導(dǎo)線段的另一端；一與該第一接觸插塞相對稱于該直線的第三接觸插塞，用來連接該第二導(dǎo)線段至該第四導(dǎo)線段的一端；以及一與該第二接觸插塞相對稱于該直線的第四接觸插塞，用來連接該第二導(dǎo)線段至該第四導(dǎo)線段的另一端。
2.如權(quán)利要求1所述的對稱型電感，其特征在于，該第一導(dǎo)線段與該第二導(dǎo)線段形成至少一餅圖案。
3.如權(quán)利要求2所述的對稱型電感，其特征在于，該直線為該餅圖案的一直徑。
4.如權(quán)利要求1所述的對稱型電感，其特征在于，另包含有至少一介電層設(shè)置于該第一金屬層與該第二金屬層之間，且該第一接觸插塞、該第二接觸插塞、該第三接觸插塞以及該第四接觸插塞貫穿該介電層。
5.如權(quán)利要求1所述的對稱型電感，其特征在于，該第一導(dǎo)線段部分設(shè)置于該第二金屬層的該第三導(dǎo)線段上方。
6.如權(quán)利要求1所述的對稱型電感，其特征在于，該第二導(dǎo)線段部分設(shè)置于該第二金屬層的該第四導(dǎo)線段上方。
7.如權(quán)利要求1所述的對稱型電感，其特征在于，該第一導(dǎo)線段包含有至少一圓形化轉(zhuǎn)角。
8.如權(quán)利要求1所述的對稱型電感，其特征在于，該第二導(dǎo)線段包含有至少一圓形化轉(zhuǎn)角。
9.一種對稱型電感，其特征在于，包含有一第一金屬層，該第一金屬層包含有一第一導(dǎo)線段設(shè)于一直線的第一側(cè)，以及一第二導(dǎo)線段設(shè)于該直線的第二側(cè)，該第二導(dǎo)線段與該第一導(dǎo)線段對稱于該直線，且該第一導(dǎo)線段包含有一第一接觸點與該第二導(dǎo)線段之一第二接觸點相對稱于該直線；以及一介電層，該介電層中包含有至少一第一接觸插塞以及一第二接觸插塞，該第一接觸插塞用來連接該第一接觸點至一第二金屬層，且該第二接觸插塞用來連接該第二接觸點至該第二金屬層。
10.如權(quán)利要求9所述的對稱型電感，其特征在于，該第一導(dǎo)線段與該第二導(dǎo)線段形成至少一餅圖案。
11.如權(quán)利要求10所述的對稱型電感，其特征在于，該直線為該餅圖案的一直徑。
12.如權(quán)利要求9所述的對稱型電感，其特征在于，該第一導(dǎo)線段部分與該第二金屬層相堆棧。
13.如權(quán)利要求9所述的對稱型電感，其特征在于，該第二導(dǎo)線段部分與該第二金屬層相堆棧。
14.如權(quán)利要求9所述的對稱型電感，其特征在于，該第一導(dǎo)線段包含有至少一圓形化轉(zhuǎn)角。
15.如權(quán)利要求9所述的對稱型電感，其特征在于，該第二導(dǎo)線段包含有至少一圓形化轉(zhuǎn)角。
全文摘要
本發(fā)明為一種對稱型電感，其包含有一第一金屬層，第一金屬層包含有一第一導(dǎo)線段設(shè)于一對稱線的第一側(cè)，以及一第二導(dǎo)線段設(shè)于對稱線的第二側(cè)，第二導(dǎo)線段與第一導(dǎo)線段對稱于對稱線；一第二金屬層，第二金屬層包含有一第三導(dǎo)線段設(shè)于對稱線的第一側(cè)，以及一第四導(dǎo)線段設(shè)于對稱線的第二側(cè)，且第四導(dǎo)線段與第三導(dǎo)線段對稱于對稱線；一第一接觸插塞，用來連接第一導(dǎo)線段至第三導(dǎo)線段的一端；一第二接觸插塞，用來連接第一導(dǎo)線段至第三導(dǎo)線段的另一端；一與第一接觸插塞相對稱于對稱線的第三接觸插塞，用來連接第二導(dǎo)線段至第四導(dǎo)線段的一端；以及一與第二接觸插塞相對稱于對稱線的第四接觸插塞，用來連接第二導(dǎo)線段至第四導(dǎo)線段的另一端。
文檔編號H01F17/00GK1649042SQ200410039349
公開日2005年8月3日 申請日期2004年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月30日
發(fā)明者高境鴻 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司