專利名稱：電感結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電感結(jié)構(gòu)，且特別是有關(guān)于一種能增進(jìn)電感品質(zhì)的電感結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
一般而言，由于電感是經(jīng)由電磁的互相轉(zhuǎn)換，擁有儲(chǔ)存和釋放能量的功 能，因此電感可作為穩(wěn)定電流的元件。此外，在集成電路中，電感為十分重 要但是卻極具挑戰(zhàn)性的元件，而且電感的應(yīng)用范圍可以說(shuō)是相當(dāng)?shù)貜V泛，例如是無(wú)線射頻(radio frequency, RF)的應(yīng)用。就高頻的應(yīng)用領(lǐng)域而言，對(duì)于電 感的品質(zhì)要求較高，意即要求電感具有較高的品質(zhì)因數(shù)(quality factor),以Q 值表示。Q值的定義如下
Q= wxL/R
其中，w為角頻率(angular frequency)' L為線圈的電感值(inductance), 而R為在特定頻率下將電感損失列入考慮的電阻(resistance)。
一般來(lái)說(shuō)，將電感與集成電路工藝相結(jié)合，已有各種方法及技術(shù)。然而， 在集成電路中，電感導(dǎo)體厚度的限制以及硅基底對(duì)電感的干擾都會(huì)導(dǎo)致電感 的品質(zhì)不佳?，F(xiàn)有技術(shù)藉由將較厚的金屬配置在電感的最上層，來(lái)降低導(dǎo)體 損耗(conductor loss)，以提高電感的Q值。
然而，即使是在最上層具有較厚的金屬的電感結(jié)構(gòu)中，仍然會(huì)受到渦電 流(eddy current)的影響。由于磁通量(magnetic flux)最大的區(qū)域是出現(xiàn)在內(nèi) 圏，所以受到渦電流影響最巨的部分是在內(nèi)圈的內(nèi)側(cè)，會(huì)造成內(nèi)圈的電流均 勻度不佳，無(wú)法充分利用導(dǎo)體的截面積，進(jìn)而造成電感品質(zhì)下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種電感結(jié)構(gòu)，可以降低渦電流的影響，進(jìn)而提升電感品質(zhì)。 本發(fā)明提出一種電感結(jié)構(gòu)，配置于基底上方，此電感結(jié)構(gòu)包括第一螺旋 狀導(dǎo)線及第二螺旋狀導(dǎo)線。第一螺旋狀導(dǎo)線具有第一端與第二端，第一端自第一螺旋狀導(dǎo)線的內(nèi)側(cè)旋出。第二螺旋狀導(dǎo)線與第一螺旋狀導(dǎo)線相互纏繞且 對(duì)稱于對(duì)稱平面配置。第二螺旋狀導(dǎo)線具有第三端與第四端，第三端自第二 螺旋狀導(dǎo)線的內(nèi)側(cè)旋出且與第 一螺旋狀導(dǎo)線的第 一端相連接，以形成具有多 圈繞線的繞線層，并于繞線層的最外圈繞線形成虛擬接地。
本發(fā)明另提出一種電感結(jié)構(gòu)，配置于基底上方，此電感結(jié)構(gòu)包括第一螺 旋狀導(dǎo)線及第二螺旋狀導(dǎo)線。第一螺旋狀導(dǎo)線至少包括第一外導(dǎo)線與第一內(nèi) 導(dǎo)線，其中第一外導(dǎo)線與第一內(nèi)導(dǎo)線串聯(lián)，第一外導(dǎo)線自第一螺旋狀導(dǎo)線的 內(nèi)側(cè)旋出。第二螺旋狀導(dǎo)線與第一螺旋狀導(dǎo)線相互纏繞且對(duì)稱于對(duì)稱平面配 置。第二螺旋狀導(dǎo)線至少包括第二外導(dǎo)線與第二內(nèi)導(dǎo)線，其中第二外導(dǎo)線與 第二內(nèi)導(dǎo)線串聯(lián)，第二外導(dǎo)線自第二螺旋狀導(dǎo)線的內(nèi)側(cè)旋出且與第 一外導(dǎo)線 相連接，以形成具有多圈繞線的一繞線層，并于繞線層的最外圈繞線形成虛 擬4妻地。
在本發(fā)明的電感結(jié)構(gòu)中，電流密度最高的區(qū)域出現(xiàn)在接地的最外圏繞 線，而渦電流影響最巨的部分是在電感結(jié)構(gòu)的最內(nèi)圈繞線。因此，本實(shí)施例 中的電感結(jié)構(gòu)可有效地降低渦電流的影響，進(jìn)而提升電感品質(zhì)。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu) 選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1所繪示為本發(fā)明的一實(shí)施例的電感結(jié)構(gòu)的俯視圖
圖2所繪示為沿著圖1中的A-A，剖面線的剖面圖。
圖3所繪式為圖1的電感結(jié)構(gòu)的上層的俯視圖。
圖4所繪式為圖1的電感結(jié)構(gòu)的下層的俯視圖。
圖5所繪示為本發(fā)明一實(shí)施例的增益導(dǎo)線的俯-現(xiàn)圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明
100:電感結(jié)構(gòu)
104:介電層
106a、 108a:外導(dǎo)線
106c、 108c:連接導(dǎo)線
107b:第二端
109b:第四端
102:基底
106、 108:螺旋狀導(dǎo)線 106b、 108b:內(nèi)導(dǎo)線 107a:第一端 109a:第三端 110:繞線層112:對(duì)稱平面
114a、 114b、 118a、 118b、 122a、 122b、 126a、 126b、 132:介層窗 116a、 116b、 120a、 120b:接合導(dǎo)線 124a、 124b、 128a、 128b:外接導(dǎo)線 130:增益導(dǎo)線
具體實(shí)施例方式
圖1所繪示為本發(fā)明的一實(shí)施例的電感結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖2所繪示為沿 著圖1中的A-A，剖面線的剖面圖。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1及圖2,電感結(jié)構(gòu)100配置于基底102上的介電層104 中。電感結(jié)構(gòu)100包括螺旋狀導(dǎo)線106與螺旋狀導(dǎo)線108。由于電感結(jié)構(gòu)100 可藉由半導(dǎo)體工藝實(shí)現(xiàn)，基底102可以是硅基材。介電層104的材料例如是 氧化硅或其它介電材料。螺旋狀導(dǎo)線106與螺旋狀導(dǎo)線108的材料可以是金 屬，其例如是銅、鋁銅合金等材料。此外，在本實(shí)施例中，電感結(jié)構(gòu)100的 形狀為四邊形(如圖1所示)，然而本發(fā)明的電感結(jié)構(gòu)IOO并不局限于實(shí)施例 中所繪示的形狀。
螺旋狀導(dǎo)線106與螺旋狀導(dǎo)線108例如是配置于同一高度平面上。螺旋 狀導(dǎo)線106以及螺旋狀導(dǎo)線108相互纏繞而形成具有多圈繞線的繞線層110， 且螺旋狀導(dǎo)線106以及螺旋狀導(dǎo)線108對(duì)稱于對(duì)稱平面112而進(jìn)行配置。其 中，對(duì)稱平面112的延伸方向例如是朝向頁(yè)面內(nèi)。
螺旋狀導(dǎo)線106至少包括外導(dǎo)線106a與內(nèi)導(dǎo)線106b,其中外導(dǎo)線106a 與內(nèi)導(dǎo)線106b串聯(lián)。螺旋狀導(dǎo)線106具有第一端107a及第二端107b。第一 端107a例如是外導(dǎo)線106a的一端點(diǎn)，第二端107b則例如是內(nèi)導(dǎo)線106b的 一端點(diǎn)。也就是說(shuō)，第二端107b配置于螺旋狀導(dǎo)線106的內(nèi)側(cè)，而第一端 107a自螺旋狀導(dǎo)線106的內(nèi)側(cè)旋出。
螺旋狀導(dǎo)線108以對(duì)應(yīng)于對(duì)稱平面112的方式而與螺旋狀導(dǎo)線106相互 纏繞。螺旋狀導(dǎo)線108至少包括外導(dǎo)線108a與內(nèi)導(dǎo)線108b,且外導(dǎo)線108a 與內(nèi)導(dǎo)線108b之間是以串聯(lián)的方式相連接。螺旋狀導(dǎo)線108具有第三端109a 與第四端109b。第三端109a例如是外導(dǎo)線108a的一端點(diǎn)，第四端109b例 如是內(nèi)導(dǎo)線108b的一端點(diǎn)。第四端109b例如是對(duì)應(yīng)于第二端107b的位置， 配置于螺旋狀導(dǎo)線108的內(nèi)側(cè)。而第三端109a例如是對(duì)應(yīng)于第一端107a的位置，自螺旋狀導(dǎo)線108的內(nèi)側(cè)旋出，且第一端107a與第三端109a會(huì)于對(duì) 稱平面112上相連接。也就是說(shuō)，螺旋狀導(dǎo)線106與螺旋狀導(dǎo)線108交會(huì)連 接于繞線層IIO的最外圈。
如圖l所示，在本實(shí)施例中，電感結(jié)構(gòu)100的繞線層IIO例如是三圈的 繞線結(jié)構(gòu)，因此，螺旋狀導(dǎo)線106與螺旋狀導(dǎo)線108更可以分別包括連接導(dǎo) 線106c與連接導(dǎo)線108c。外導(dǎo)線106a與內(nèi)導(dǎo)線106b的連接方式例如是藉 由連接導(dǎo)線106c將外導(dǎo)線106a與內(nèi)導(dǎo)線106b進(jìn)行串聯(lián)。而外導(dǎo)線108a與 內(nèi)導(dǎo)線108b之間則例如是藉由連接導(dǎo)線108c進(jìn)行串聯(lián)。然而，繞線層IIO 的圈數(shù)并不局限于實(shí)施例中所繪示的三圈，上述的連接方式并不用以限制本 發(fā)明。
于其它實(shí)施例中，在繞線層110的結(jié)構(gòu)為兩圈繞線的情況下，外導(dǎo)線 106a與內(nèi)導(dǎo)線106b可以直接進(jìn)行串聯(lián)，而外導(dǎo)線108a與內(nèi)導(dǎo)線108b亦是 如此。當(dāng)然，繞線層IIO更可以于外導(dǎo)線106a與內(nèi)導(dǎo)線106b之間配置多圈 的連接導(dǎo)線106c,且相對(duì)應(yīng)地于外導(dǎo)線108a與內(nèi)導(dǎo)線108b之間配置多圈的 連接導(dǎo)線108c,使繞線層IIO為大于三圈繞線的結(jié)構(gòu)，于此技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù) 人員可視其需求進(jìn)行調(diào)整。
圖3所繪式為圖1的電感結(jié)構(gòu)的上層的俯視圖。圖4所繪式為圖l的電 感結(jié)構(gòu)的下層的俯視圖。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D1、圖3及圖4，螺旋狀導(dǎo)線106及螺旋狀導(dǎo)線108相互 纏繞的方式例如是使螺旋狀導(dǎo)線106與螺旋狀導(dǎo)線108交錯(cuò)于對(duì)稱平面112 上。且螺旋狀導(dǎo)線106與螺旋狀導(dǎo)線108于交錯(cuò)位置互不接觸，以避免短路 的情況發(fā)生。舉例來(lái)說(shuō)，在螺旋狀導(dǎo)線106中，外導(dǎo)線106a例如是藉由介 層窗114a向下連接至接合導(dǎo)線116a,再藉由介層窗114b連接至連接導(dǎo)線 106c，使得螺旋狀導(dǎo)線106可以在交錯(cuò)位置上從螺旋狀導(dǎo)線108的下方通過(guò)， 避免螺旋狀導(dǎo)線106以及螺旋狀導(dǎo)線108相互接觸而造成短路。至于外導(dǎo)線 108a與連接導(dǎo)線108c則由位于相同高度平面的接合導(dǎo)線116b進(jìn)行連接。另 一方面，在螺旋狀導(dǎo)線108中，連接導(dǎo)線108c與內(nèi)導(dǎo)線108b之間例如是藉 由介層窗118a、接合導(dǎo)線120a以及介層窗118b進(jìn)行連接，使螺旋狀導(dǎo)線 108在交錯(cuò)位置上從螺旋狀導(dǎo)線106的下方通過(guò)。至于連接導(dǎo)線106c與內(nèi)導(dǎo) 線106b則由位于相同高度平面的接合導(dǎo)線120b進(jìn)行連接。
承上述，操作電感結(jié)構(gòu)100時(shí)，例如是同時(shí)施加操作電壓于第二端107b
及第四端109b。在第二端107b施加才喿作電壓的方式例如是藉由介層窗122a 連接至位于電感結(jié)構(gòu)IOO下方的外接導(dǎo)線124a，再藉由介層窗122b連接至 外接導(dǎo)線124b，而使得操作電壓可經(jīng)由外接導(dǎo)線124b施加于第二端107b。 同樣地，在第四端109b施加操作電壓的方式例如是藉由介層窗126a連接至 位于電感結(jié)構(gòu)IOO下方的外接導(dǎo)線128a，再藉由介層窗126b連接至外接導(dǎo) 線128b,而使得操作電壓可經(jīng)由外4妄導(dǎo)線128b施加于第四端109b。
由于施加于第二端107b上的電壓與施加于第四端109b上的電壓為絕對(duì) 值相等且電性相反的電壓，因此從第二端107b與第四端109b起，越往螺旋 狀導(dǎo)線106與螺旋狀導(dǎo)線108的外部，電壓的絕對(duì)值會(huì)逐漸遞減。在外導(dǎo)線 106a的第一端107a與外導(dǎo)線108a的第三端109a的交會(huì)連接處的電壓值會(huì) 為0,也就是在繞線層110的最外圈會(huì)發(fā)生虛擬接地的情形，此為對(duì)稱式差 動(dòng)電感(symmetrical differential inductor)的應(yīng)用。
基于上述，在電感結(jié)構(gòu)100中，電流密度最高的區(qū)域出現(xiàn)在接地的最外 圈繞線，而渦電流影響最巨的部分是在電感結(jié)構(gòu)IOO的最內(nèi)圈繞線。因此， 本實(shí)施例中的電感結(jié)構(gòu)100可有效地降低渦電流的影響，進(jìn)而提升電感品質(zhì)。
此外，直流電的應(yīng)用上，電源供應(yīng)導(dǎo)線會(huì)接到交流接地的那一圈繞線， 由于現(xiàn)有接地的繞線是位于電感結(jié)構(gòu)的最內(nèi)圈，所以電源供應(yīng)導(dǎo)線需通過(guò)電
感結(jié)構(gòu)下方，因此會(huì)造成電源的損耗。然而，在本發(fā)明的電感結(jié)構(gòu)100中， 交流接地的繞線是位于電感結(jié)構(gòu)IOO的最外圈，因此電源供應(yīng)導(dǎo)線可以直接 連接至電感結(jié)構(gòu)IOO的最外圈繞線，不必通過(guò)電感結(jié)構(gòu)IOO下方，.因此可以
避免電源的損耗。
圖5所繪示為本發(fā)明一實(shí)施例的增益導(dǎo)線的俯視圖。
請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D2及圖5,電感結(jié)構(gòu)100更可包括增益導(dǎo)線130。增益導(dǎo) 線130對(duì)應(yīng)于繞線層IIO的最外圈的投影，配置于繞線層IIO下方且與繞線 層110的最外圈并聯(lián)。亦即，繞線層110最外圈的外導(dǎo)線106a及外導(dǎo)線108a 可藉由介層窗132連接至增益導(dǎo)線130,至少使增益導(dǎo)線130的兩末端電連 接至繞線層110的最外圈。此外，在具有多條增益導(dǎo)線130的情況下(如圖2 所繪示的二條)，上下相鄰的增益導(dǎo)線130彼此之間例如是藉由多個(gè)介層窗 132進(jìn)行并聯(lián)。增益導(dǎo)線130的材料可以是金屬，其例如是銅、鋁銅合金等 材料。
由上述可知，只要在繞線層110的最外圈下方配置有增益導(dǎo)線130,即
能有效地增加導(dǎo)體截面積，以減少導(dǎo)體損耗，進(jìn)而增進(jìn)電感品質(zhì)。
綜上所述，上述實(shí)施例至少具有下列優(yōu)點(diǎn)
1 .本發(fā)明所提出的電感結(jié)構(gòu)可以降低渦電流的影響，進(jìn)而提升電感品質(zhì)。
2. 本發(fā)明所提出的電感結(jié)構(gòu)在具有增益導(dǎo)線的情況下，能有效地增加導(dǎo) 體截面積，而可更進(jìn)一步地而增進(jìn)電感品質(zhì)。
3. 本發(fā)明所提出的電感結(jié)構(gòu)在直流電的應(yīng)用上，能有效地避免電源的損耗。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng) 與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電感結(jié)構(gòu)，配置于一基底上方，包括一第一螺旋狀導(dǎo)線，該第一螺旋狀導(dǎo)線具有一第一端與一第二端，該第一端自該第一螺旋狀導(dǎo)線的內(nèi)側(cè)旋出；以及一第二螺旋狀導(dǎo)線，與該第一螺旋狀導(dǎo)線相互纏繞且對(duì)稱于一對(duì)稱平面配置，該第二螺旋狀導(dǎo)線具有一第三端與一第四端，該第三端自該第二螺旋狀導(dǎo)線的內(nèi)側(cè)旋出且與該第一螺旋狀導(dǎo)線的該第一端相連接，以形成具有多圈繞線的一繞線層，并于該繞線層的最外圈繞線形成虛擬接地。
2. 如權(quán)利要求1所述的電感結(jié)構(gòu)，更包括至少一增益導(dǎo)線，對(duì)應(yīng)于該繞 線層的最外圈繞線的投影而配置于該繞線層下方，且與該繞線層的最外圈繞 線并聯(lián)。
3. 如權(quán)利要求2所述的電感結(jié)構(gòu)，更包括多個(gè)介層窗，配置于該繞線層 與該增益導(dǎo)線之間，至少使該增益導(dǎo)線的兩末端電連"^至該繞線層的最外圈繞線。
4. 如權(quán)利要求1所述的電感結(jié)構(gòu)，其中該第一螺旋狀導(dǎo)線至少更包括一第一外導(dǎo)線與一第一內(nèi)導(dǎo)線，其中該第 一外導(dǎo)線與該第一內(nèi)導(dǎo)線串聯(lián)，該第一外導(dǎo)線自該第一螺旋狀導(dǎo)線的內(nèi)側(cè)旋 出；以及該第二螺旋狀導(dǎo)線至少更包括一第二外導(dǎo)線與一第二內(nèi)導(dǎo)線，其中該第二外導(dǎo)線與該第二內(nèi)導(dǎo)線串聯(lián)，該第二外導(dǎo)線自該第二螺旋狀導(dǎo)線的內(nèi)側(cè)旋 出且與該第 一外導(dǎo)線相連接。
5. 如權(quán)利要求4所述的電感結(jié)構(gòu)，該第一螺旋狀導(dǎo)線更包括至少一第一 連接導(dǎo)線，該第二螺旋狀導(dǎo)線至少更包括至少一第二連接導(dǎo)線，該第一連接 導(dǎo)線連接該第一外導(dǎo)線與該第一內(nèi)導(dǎo)線，該第二連接導(dǎo)線連接該第二外導(dǎo)線 與該第二內(nèi)導(dǎo)線，其中該第 一連接導(dǎo)線與該第二連接導(dǎo)線對(duì)應(yīng)于該對(duì)稱平 面。
6. 如權(quán)利要求4所述的電感結(jié)構(gòu)，更包括至少一增益導(dǎo)線，對(duì)應(yīng)于該繞 線層的最外圈繞線的投影而配置于該繞線層下方，且與該繞線層的最外圈繞線并聯(lián)。
7. 如權(quán)利要求6所述的電感結(jié)構(gòu)，更包括多個(gè)介層窗，配置于該繞線層 與該增益導(dǎo)線之間，至少使該增益導(dǎo)線的兩末端電連接至該繞線層的最外圏 繞線。
全文摘要
一種電感結(jié)構(gòu)，配置于基底上方，此電感結(jié)構(gòu)包括第一螺旋狀導(dǎo)線及第二螺旋狀導(dǎo)線。第一螺旋狀導(dǎo)線具有第一端與第二端，第一端自第一螺旋狀導(dǎo)線的內(nèi)側(cè)旋出。第二螺旋狀導(dǎo)線與第一螺旋狀導(dǎo)線相互纏繞且對(duì)稱于對(duì)稱平面配置。第二螺旋狀導(dǎo)線具有第三端與第四端，第三端自第二螺旋狀導(dǎo)線的內(nèi)側(cè)旋出且與第一螺旋狀導(dǎo)線的第一端相連接，以形成具有多圈繞線的繞線層，并于繞線層的最外圈繞線形成虛擬接地。
文檔編號(hào)H01F27/28GK101206950SQ200710169889
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月14日
發(fā)明者李勝源, 林筱筑 申請(qǐng)人:威盛電子股份有限公司