一種全差分片上電感的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于集成電路領(lǐng)域,更具體地,涉及一種片上電感結(jié)構(gòu),特別是一種全差分片上電感。
【背景技術(shù)】
[0002]片上電感廣泛應(yīng)用于射頻集成電路(RFIC)的設(shè)計(jì),隨著通信協(xié)議的不斷擴(kuò)展,對(duì)無(wú)線收發(fā)器芯片的設(shè)計(jì)要求越來(lái)越高,同時(shí)要求單片收發(fā)器同時(shí)兼容多種協(xié)議,如目前對(duì)手機(jī)通信芯片要求同時(shí)兼容2G/3G/4G頻段、無(wú)線局域網(wǎng)和藍(lán)牙等頻段,那么射頻前端的電路必須要能在不同的頻點(diǎn)均能正常工作。為了實(shí)現(xiàn)多頻點(diǎn)正常工作,同時(shí)電路的性能保持不變,可變電感作為一種可行的解決方案廣泛應(yīng)用于寬帶功率放大器(PA)、寬帶低噪聲放大器(LNA)和寬帶電壓控制振蕩器(VCO)等RFIC之中。單端可變電感一般應(yīng)用于寬帶PA、寬帶LNA的輸入輸出匹配網(wǎng)絡(luò),調(diào)節(jié)電路S參數(shù);差分可變電感一般應(yīng)用于寬帶VC0,用來(lái)增加VCO的頻率調(diào)諧范圍。
[0003]目前差分電感的主流結(jié)構(gòu),當(dāng)電感線圈數(shù)為I時(shí)是對(duì)稱結(jié)構(gòu);而隨著電感圈數(shù)的增加,則需要跳線連接內(nèi)外線圈以避免短路;跳線導(dǎo)致差分電感在跳線節(jié)點(diǎn)處出現(xiàn)不對(duì)稱;不對(duì)稱結(jié)構(gòu)直接影響差分電感的性能,進(jìn)一步影響其所應(yīng)用的電路,如VCO的相位噪聲,在0GHz-5GHz范圍,幅度誤差均值在0.02%,最高達(dá)到0.1075 % ;相位誤差均值在8 %,最高達(dá)到 36.4035% ο
[0004]另外,在集成電路設(shè)計(jì)中,差分電感的線圈一般采用制作工藝的頂層金屬實(shí)現(xiàn),跳線采用制作工藝的次頂層金屬實(shí)現(xiàn),由于這兩層金屬的厚度一般不相等,而且相對(duì)于襯底的距離也不相等,所以會(huì)帶來(lái)不相等的寄生電容和寄生電阻,直接影響差分電感的對(duì)稱性。
[0005]為了保證可變電感的對(duì)稱性,開(kāi)關(guān)一般加在差分電感的共模點(diǎn),由于跳線節(jié)點(diǎn)的存在,傳統(tǒng)的差分電感并不存在共模點(diǎn),而且其版圖結(jié)構(gòu)也限制了開(kāi)關(guān)的版圖設(shè)計(jì),因此傳統(tǒng)的差分電感無(wú)法實(shí)現(xiàn)電感值可變。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求,本實(shí)用新型提供了一種全差分片上可變電感,通過(guò)將跳線節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)為左右對(duì)稱,大大降低了差分電感兩端口的阻抗誤差。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的,按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面,提供了一種全差分片上電感單元,包括由金屬線圈、第一跳線和第二跳線構(gòu)成的一個(gè)基本結(jié)構(gòu);
[0008]其中,金屬線圈包括不封口的第一類D型金屬線圈、第二類D型金屬線圈和一根線圈連接線;第一類D型金屬線圈與第二類D型金屬線圈結(jié)構(gòu)相同,均包括弧形部和直線部,直線部的一端與弧形部的一端相連,直線部的另一端與弧形部的另一端均為斷點(diǎn);兩個(gè)類D型金屬線圈對(duì)稱設(shè)置,直線部靠近且互相平行;
[0009]第一類D型金屬線圈的首端與第二類D型金屬線圈的首端通過(guò)線圈連接線連接;第一類D型金屬線圈的尾端與第一跳線的首端連接;第二類D型金屬線圈的尾端與第二跳線的首端連接;第一跳線的尾端與第二跳線的尾端均懸空;其中,類D型金屬線圈的首端是指弧形部的斷點(diǎn),尾端是指直線部的斷點(diǎn);線圈連接線的材料和線寬與所述第一和第二類D型金屬線圈的材料和線寬保持一致;跳線尾端用作基本結(jié)構(gòu)的輸入端,用于基本結(jié)構(gòu)與其他模塊之間的連接。
[0010]按照本發(fā)明的另一方面,還提供了一種基于上述全差分片上電感單元的全差分片上電感,包括第一基本結(jié)構(gòu)、第二基本結(jié)構(gòu)、第一輸入端連線和第二輸入端連線;
[0011]第一基本結(jié)構(gòu)與第二基本結(jié)構(gòu)對(duì)稱設(shè)置,兩個(gè)基本結(jié)構(gòu)的第一跳線尾端在水平方向連接;第一基本結(jié)構(gòu)中的第二跳線尾端與第一輸入端連線的首端連接且互相垂直,第二基本結(jié)構(gòu)中的第二跳線尾端與第二輸入端連線的首端連接且互相垂直;第一輸入端連線與第二輸入端連線的尾端均懸空,用作所述電感的兩個(gè)輸入端口。
[0012]按照本發(fā)明的又一方面,還提供了一種基于上述全差分片上電感單元的全差分片上電感,包括第一基本結(jié)構(gòu)、第二基本結(jié)構(gòu)、第三基本結(jié)構(gòu)、第一輸入端連線、第二輸入端連線、第三輸入端連線和第四輸入端連線;
[0013]其中,三個(gè)基本結(jié)構(gòu)呈正三角形分布;第一基本結(jié)構(gòu)中,第一跳線尾端與第一輸入端連線首端連接且互相垂直,第二跳線尾端與第二輸入端連線首端連接且互相垂直;第二基本結(jié)構(gòu)中,第一跳線尾端首端與第二輸入端連線尾端在豎直方向連接,第二跳線尾端與第三輸入端連線的首端在豎直方向連接;第三基本結(jié)構(gòu)中,第一跳線尾端與第三輸入端連線尾端連接且互相垂直,第二跳線尾端與第四輸入端連線首端連接且互相垂直;所述第一輸入端連線的尾端與第四輸入端連線的尾端均懸空,用作所述電感的兩個(gè)輸入端口。
[0014]按照本發(fā)明的又一方面,還提供了一種基于上述全差分片上電感單元的全差分片上電感,包括第一基本結(jié)構(gòu)、第二基本結(jié)構(gòu)、第三基本結(jié)構(gòu)、第四基本結(jié)構(gòu)、第一輸入端連線、第二輸入端連線和第三輸入端連線;
[0015]其中,四個(gè)基本結(jié)構(gòu)呈正方形分布,第一輸入端連線和第二輸入端連線采用弧形狀以縮短走線的長(zhǎng)度、用于減小寄生電阻;第三輸入端連線為直線;第一基本結(jié)構(gòu)中,第一跳線尾端與第一輸入端連線首端連接,第二跳線尾端與第二基本結(jié)構(gòu)的第二跳線尾端在豎直方向連接;第二基本結(jié)構(gòu)的第一跳線尾端與第三輸入端連線首端連接且互相垂直;第三基本結(jié)構(gòu)中,第一跳線尾端與第三輸入端連線尾端連接且互相垂直,第二跳線尾端與第四基本結(jié)構(gòu)的第二跳線尾端在豎直方向連接;第四基本結(jié)構(gòu)的第一跳線尾端與第二輸入端連線的首端連接;第一輸入端連線的尾端與第二輸入端連線的尾端均懸空,用作所述電感的兩個(gè)輸入端口;其中,跳線用于實(shí)現(xiàn)基本結(jié)構(gòu)之間的串聯(lián)。
[0016]優(yōu)選的,基本結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)對(duì)稱的類D型金屬線圈的直線部間距s為8μπι?20 μ m0
[0017]優(yōu)選的,類D型金屬線圈的直徑d為50 μ m?500 “!!!,線寬界為ΙΟμπι?50μπι;
材料采用制作工藝的頂層金屬。
[0018]優(yōu)選的,對(duì)于具有多個(gè)基本結(jié)構(gòu)的全差分片上電感,在所述電感的差分共模點(diǎn)根據(jù)需求加入開(kāi)關(guān),通過(guò)控制開(kāi)關(guān)的通斷調(diào)節(jié)電感的電感值;其中,差分共模點(diǎn)是指兩個(gè)相位擺幅相等、相位相反的交流信號(hào)輸入電感兩端疊加后擺幅為零的節(jié)點(diǎn);從幾何結(jié)構(gòu)上看,差分共模點(diǎn)是指從電感兩個(gè)輸入端口看進(jìn)去線圈等長(zhǎng)的中間節(jié)點(diǎn)。
[0019]優(yōu)選的,第一跳線和第二跳線均由第一金屬層、通孔和第二金屬層構(gòu)成,其中,第一金屬層與第二金屬層通過(guò)通孔連接;
[0020]進(jìn)一步優(yōu)選的,跳線由制作工藝的頂層金屬、通孔和制作工藝的次頂層金屬組成,金屬的材料由制作工藝決定。
[0021]總體而言,通過(guò)本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比,能夠取得下列有益效果:
[0022](I)由于本實(shí)用新型提供的電感采用不封口的類D型金屬線圈避免了不對(duì)稱的跳線,為完全對(duì)稱的結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)真正意義上的全差分片上電感結(jié)構(gòu),對(duì)稱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)極大縮小了全差分片上電感兩個(gè)輸入端口之間的相位誤差和幅度誤差;
[0023](2)由于本實(shí)用新型提供的全差分片上電感的基本結(jié)構(gòu)可以根據(jù)需求疊加,在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)需求將基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合,靈活實(shí)現(xiàn)多電感值的全差分片上電感;
[0024](3)由于本實(shí)用新