專利名稱：含有電感與電容并聯(lián)的電路元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，以及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著電子產(chǎn)品輕、薄、短、小且多功能整合的發(fā)展趨勢，越來越多的電 路元件需要整合設(shè)計(jì)于半導(dǎo)體芯片中，電感間的耦合機(jī)制是許多半導(dǎo)體芯片 設(shè)計(jì)中不可或缺的元件之一，不論是各種電路中的信號轉(zhuǎn)換機(jī)制，或是無源 元件中的諧振腔耦合，都可見電感間耦合機(jī)制的使用。
以通訊系統(tǒng)中的射頻前端電路為例，濾波器往往扮演著不可或缺的角 色，而電感間的耦合機(jī)制則是濾波器設(shè)計(jì)中常見且重要的組成元件。濾波器 通常置于系統(tǒng)最前端，負(fù)責(zé)使操作頻帶的信號通過，并且阻絕其他頻帶的信 號，因?yàn)槠渌l帶的信號對系統(tǒng)而言是噪聲，足以影響通訊品質(zhì)。
在平面式電路，如微帶線或帶線的環(huán)境中，有許多方式來實(shí)現(xiàn)濾波器設(shè) 計(jì)。但若要將濾波器元件整合于芯片設(shè)計(jì)中，由于芯片面積有限，無法應(yīng)用 平面電路中常用的四分的波長諧振腔架構(gòu)來設(shè)計(jì)濾波器，僅能使用芯片內(nèi)埋 的電容與電感來實(shí)現(xiàn)濾波器架構(gòu)。
例如在濾波器設(shè)計(jì)中，電感與電容并聯(lián)的諧振結(jié)構(gòu)是極為基本且重要的 元件。在一般的芯片設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)者僅能使用有限且固定的芯片內(nèi)埋電感與 電容來設(shè)計(jì)電路，并使用傳輸線連接各獨(dú)立的電感電容來完成所需的結(jié)構(gòu)。 由于電感面積通常遠(yuǎn)大于電容所需的設(shè)計(jì)面積，因此設(shè)計(jì)一個(gè)電感與電容并 聯(lián)的諧振結(jié)構(gòu)需要額外的連接線，不但增加濾波器設(shè)計(jì)所需要的面積，也使 得濾波器設(shè)計(jì)還需要考慮額外的連接線效應(yīng)。因此，若能減少額外連接線路， 則此電感電容并聯(lián)諧振架構(gòu)至少有助于芯片內(nèi)埋濾波器的設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出電感電容并聯(lián)的電路元件，至少能達(dá)到減少連接電容的接線。本發(fā)明 一 實(shí)施例提供一種含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，包括平面型 電感，內(nèi)埋于絕緣材料層中，其中平面型電感有環(huán)繞線部，第一連接端與第 二連接端。第一連接端與第二連接端位于不同高度，且有重疊區(qū)域。電容介 電層位于第 一連接端與第二連接端之間的該重疊區(qū)域內(nèi)，與第 一連接端及第 二連接端構(gòu)成電容。
本發(fā)明另 一 實(shí)施例也提供提出 一種含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，包 括平面型電感內(nèi)埋于絕緣材料層中，其中平面型電感包含頂導(dǎo)電層與底導(dǎo)電 層，位于不同高度，且有重疊區(qū)域。電容介電層，至少位于該頂導(dǎo)電層與該 底導(dǎo)電層之間的該重疊區(qū)域內(nèi)，與該頂導(dǎo)電層及該底導(dǎo)電層構(gòu)成電容，其中 該重疊區(qū)域包含該平面型電感所涵蓋的面積區(qū)域的至少一部分。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、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)il明如下。


圖1繪示本發(fā)明在半導(dǎo)體電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用電路示意圖。
圖2繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，諧振結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上視示意圖。 圖3繪示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，電感電容并聯(lián)諧振結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，電容結(jié)構(gòu)的放大結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5繪示依據(jù)一本發(fā)明實(shí)施例，電感電容并聯(lián)諧振結(jié)構(gòu)剖面示意圖。 圖6繪示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，電感與電容并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7繪示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，電感與電容并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖。 圖8繪示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，圖7的電容結(jié)構(gòu)放大示意圖。 圖9繪示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，通過電感與電容并聯(lián)結(jié)構(gòu)所制作的如圖 1的低通濾波器示意圖。
圖IO繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，濾波器的效能示意圖。
附圖標(biāo)記說明
50:諧振結(jié)構(gòu)100:電感
102:分開區(qū)域104:導(dǎo)線層
106:導(dǎo)線層108:電容
120:電感120a-420d:導(dǎo)線層
122:介電層124:電容150:接地導(dǎo)電層 400:基材
402:結(jié)構(gòu)區(qū)i或 404:結(jié)構(gòu)區(qū)i或
406:介電層結(jié)構(gòu) 250、 252、 254:電容
具體實(shí)施例方式
在芯片設(shè)計(jì)中，平面螺旋型電感為最常用的內(nèi)埋電感型式，其可以利用 半導(dǎo)體工藝制作，以與其他集成電路結(jié)合使用。圖l繪示本發(fā)明在半導(dǎo)體電 路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用電路示意圖。 一般例如濾波器會使用到電感與電容并聯(lián)的諧 振結(jié)構(gòu)。參閱圖l,諧振結(jié)構(gòu)50例如包括并聯(lián)的電感L!與電容d,有輸入 端IN與輸出端OUT。就低通濾波器的設(shè)計(jì)而言，其例如輸入端IN還通過 電容C2連接到地電壓，另外輸出端OUT還通過電容C3連接到地電壓。電 感與電容并聯(lián)的諧振結(jié)構(gòu)也可以應(yīng)用在其他電路，例如匹配電路、帶通濾波 器、雙工器等的電路。所舉圖l僅是本發(fā)明的其中之一應(yīng)用電路。
圖2繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，諧振結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上視示意圖。參閱 圖2，諧振結(jié)構(gòu)包含由環(huán)繞導(dǎo)線所構(gòu)成的電感100有二個(gè)連接端，例如是輸 入端IN與輸出端OUT。并聯(lián)的電容108也由輸入端IN與輸出端OUT,通 過延長的導(dǎo)線連接。二導(dǎo)線末端有重疊部分，且在此重疊部分的二導(dǎo)線之間 存在電容介電層，因此構(gòu)成電容108。另外關(guān)于環(huán)繞導(dǎo)線的電感100，其例 如是由多層的環(huán)繞導(dǎo)線所制成，其中包括外部的導(dǎo)線層104與導(dǎo)線層106。 于此，為了方便描述，依照圖式的高度，也可稱為頂導(dǎo)線層104與底導(dǎo)線層 106。每個(gè)導(dǎo)線層可以是連續(xù)或是斷續(xù)。于此實(shí)施例，頂導(dǎo)線層104是以不 連續(xù)的導(dǎo)線層為例，例如有分開區(qū)域102，然而其也可以是連續(xù)的環(huán)繞導(dǎo)線 層。在頂導(dǎo)線層104與底導(dǎo)線層106之間可以還有其他導(dǎo)線層。又以本實(shí)施 例而言，環(huán)繞導(dǎo)線的環(huán)繞方式是由外圍網(wǎng)內(nèi)圍環(huán)繞，例如在內(nèi)圍的底導(dǎo)線層 106可以通過不連續(xù)的多層環(huán)繞導(dǎo)線結(jié)構(gòu)，橫向跨過環(huán)繞導(dǎo)線延伸到外圍， 以方l更連才矣。
于此實(shí)施例，相對于電容108而言，電感IOO使用較多芯片設(shè)計(jì)面積， 且由于電感與電容的尺寸相差較大，因此在設(shè)計(jì)此電感電容并聯(lián)諧振結(jié)構(gòu)時(shí) 需使用兩段很長的傳輸線連接，這將也會占用一些芯片設(shè)計(jì)面積。又例如另 外的考量，電感與電容間或電感與傳輸線之間也可能有額外不必要的耦合效 應(yīng)。本發(fā)明也例如提出多個(gè)實(shí)施例，對電容做一些變化設(shè)計(jì)。圖3繪示依據(jù)
本發(fā)明一實(shí)施例，電感電容并聯(lián)諧振結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖3，本實(shí)施例例如 是以四層的結(jié)構(gòu)為例，其中電感120的結(jié)構(gòu)是以平面型的設(shè)計(jì)為例。電感120 例如其包括四個(gè)導(dǎo)線層120a、 120b、 120c、 120d。依照圖式的高度來看，導(dǎo) 線層120a是在底層，導(dǎo)線層120d是在頂層，在內(nèi)層的導(dǎo)線層其一，例如導(dǎo) 線層120b的厚度較佳是配合電容124的介電層122的厚度來設(shè)定，如此可 以方便制作。又，導(dǎo)線層120c配合介電層122的厚度，可以達(dá)到電容與電 感等厚度的平面型設(shè)計(jì)。
在底層的導(dǎo)線層120a的連接端例如是由內(nèi)圍穿過環(huán)繞線部到外圍，會 與頂層的導(dǎo)線層120d交叉重疊。而交叉重疊的區(qū)域可以用來制作并聯(lián)的電 容，其中例如在制作導(dǎo)線層120c時(shí)，屬于電容124區(qū)域的介電層122可以 保留，做為電容介電層之用。于此實(shí)施例，電容124例如是緊鄰于電感得設(shè) 計(jì)。但是在相同原則下，這不是唯一的設(shè)計(jì)方式。由于上下不同高度的導(dǎo)線 層120a與導(dǎo)線層120d自然會有重疊區(qū)域，電容可設(shè)置在重疊區(qū)域內(nèi)的適當(dāng) 位置，例如也可以包括設(shè)置在環(huán)繞線區(qū)域本身的重疊部位。
圖4繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，電容結(jié)構(gòu)的放大結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖4， 以下就圖3的結(jié)構(gòu)做較詳細(xì)描述。導(dǎo)線層120a在內(nèi)圍的連接端，例如是橫 跨環(huán)繞的導(dǎo)線，而延伸到外圍。為了維持電感的作用，電感配合半導(dǎo)體工藝 例如是以疊層結(jié)構(gòu)，在不改變整體均勻厚度的設(shè)計(jì)下，為了允許導(dǎo)線層120a 的末端往外圍延伸，其導(dǎo)線層120a、 120b、 120c例如斷開。例如，導(dǎo)線層 120a的連接端與導(dǎo)線層120d的連接端會有交叉重疊區(qū)域，其用來制作電容 124。
圖5繪示依據(jù)一本發(fā)明實(shí)施例，電感電容并聯(lián)諧振結(jié)構(gòu)剖面示意圖。參 閱圖5,通過半導(dǎo)體工藝所制造的電感電容，是形成在基材400上。多層的 介電層結(jié)構(gòu)406是配合所要形成的導(dǎo)線層120a、 120b、 120c、 120d，所進(jìn)行 的光刻、蝕刻、沉積等工藝的使用。結(jié)構(gòu)區(qū)域402是屬于電容的剖面結(jié)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)區(qū)域404是屬于電感的剖面結(jié)構(gòu)。電感與電容都是埋入在介電層結(jié)構(gòu) 406中。由于電容與電感的每一層厚度較佳地是相等，因此維持相同高度， 有助于結(jié)構(gòu)的平坦性。電容值的大小除了面積以外，還決定于解介電層122 的厚度，其與電容值成反比。 一般而言，介電層122的厚度較小，而電感需 要足夠的厚度。導(dǎo)線層120b的厚度可以配合介電層122的厚度做調(diào)整，以達(dá)到所要的諧振頻率且維持元件平坦性。然而，這種設(shè)計(jì)也是本發(fā)明的一實(shí) 施例，而不是本發(fā)明的全部。
圖6繪示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，電感與電容并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖6， 其結(jié)構(gòu)與圖3的結(jié)構(gòu)類似，然而電容250的面積可以適當(dāng)調(diào)整。圖7繪示依 據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，電感與電容并聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖。參閱圖7，環(huán)繞導(dǎo)線的電 感可以依實(shí)際需要改變，其中例如也可以是四邊型的環(huán)繞導(dǎo)線。導(dǎo)線層120a 例如可以通過與導(dǎo)線層120d的重疊區(qū)域內(nèi)的適當(dāng)區(qū)域內(nèi)形成所要的介電層 122,以構(gòu)成與電感并聯(lián)的電容252。電容的位置可以依實(shí)際需要來調(diào)整。電 感的疊層數(shù)目也不必限定在四層，其可以整合為不同高度的二導(dǎo)線層，通過 二者之間在重疊處的間隙，形成所要厚度的介電層122，以構(gòu)成電容。
圖8繪示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，圖7的電容結(jié)構(gòu)放大示意圖。參閱圖8， 電容252例如通過導(dǎo)線層本身的寬度來達(dá)成電容的結(jié)構(gòu)，因此無需占用元件 面積。又，本實(shí)施例的電容252僅在最外圍導(dǎo)線上形成。如果需要，有可以 在每一 圍的導(dǎo)線層120d與導(dǎo)線層120a的多個(gè)重疊區(qū)域分別與形成有多個(gè)電 容，這是取決于實(shí)際電路的設(shè)計(jì)。
圖9繪示依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，通過電感與電容并聯(lián)結(jié)構(gòu)所制作的如圖 1的低通濾波器示意圖。參閱圖9，環(huán)繞的電感Ll,有底導(dǎo)線層120a與頂 導(dǎo)線層120d。底導(dǎo)線層120a的末端例如做為輸入端IN,頂導(dǎo)線層120d的 末端例如做為輸出端OUT。電容Cl如先前描述的結(jié)構(gòu)，與電感Ll并聯(lián)。 另外，底導(dǎo)線層120a的輸入端IN與在介電層122上方的接地(GND)導(dǎo)電層 150構(gòu)成電C2。另外，由頂導(dǎo)線層120d的輸出端OUT，通過介電層122以 及被介電層122遮蓋的下方的接地導(dǎo)電層構(gòu)成電容C3。因此，例如由三個(gè) 電容構(gòu)成的電容組254可以鄰近于電感Ll來形成。也就是說，本發(fā)明允許 電容有效地與電感結(jié)合。其至少可以減少元件面積。
圖IO繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，濾波器的效能示意圖。參閱圖10，橫軸 為頻率(GHz),縱軸為模擬頻率響應(yīng)值(dB)。利用本發(fā)明實(shí)施例所制作的低 通濾波器的頻率響應(yīng)顯示，其效果可以達(dá)到足夠?yàn)V波的功效。
以上所舉的實(shí)施例，僅是用來描述本發(fā)明的用，但是本發(fā)明不僅限于所 舉的實(shí)施例。從電感的疊層結(jié)構(gòu)而言，其疊層的數(shù)目也不限于4層。電感較 佳例如是平面螺旋型電感。電感的圈數(shù)可以是整數(shù)圈或非整數(shù)圈。電容的位 置可以配合重疊區(qū)域調(diào)整。電容的面積例如可大于、等于或小于環(huán)繞導(dǎo)線的線寬。
又、所要的電容面積若大于電感第 一端線路與第二端線路的重疊區(qū)域， 則電容例如也可沿著電感最外圈的繞圈線路往電感的第二端末段進(jìn)行電容 面積的布局。至于電感的形狀，例如可以是圓型、方型、矩型或其他形狀的 線路布局。平面電感也例如可以是對稱型式或非對稱型式。
本發(fā)明的電路布局方式采用電感的第 一連接端與第二連接端線路之間 的重疊區(qū)域作為電容。由于第一端與第二端線路的線寬大小可輕易調(diào)整，因 此可輕易調(diào)整重疊面積以求得所需的電容值。此電感電容并聯(lián)諧振結(jié)構(gòu)中的 電容可充份利用電感第一端與第二端線路間的重疊區(qū)域，不需在電感之外額 外繪制電容，同時(shí)例如不需要電感與電容之間的連接線，可以降低連接線的 效應(yīng)，也節(jié)省了連接線所占用的芯片設(shè)計(jì)面積。
又對于電容的設(shè)計(jì)，其通過連接端的重疊區(qū)域來形成，其電感的結(jié)構(gòu)也 無需是平面型的設(shè)計(jì)，例如只要在連結(jié)端處通過重疊區(qū)域緊鄰制作電容即 可。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng) 域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾，因 此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，包括平面型電感，內(nèi)埋于絕緣材料層中，其中該平面型電感有環(huán)繞線部，第一連接端與第二連接端，該第一連接端與該第二連接端位于不同高度，且有重疊區(qū)域；以及電容介電層，位于該第一連接端與該第二連接端之間的該重疊區(qū)域內(nèi)，與該第一連接端及該第二連接端構(gòu)成第一電容。
2. 如權(quán)利要求1所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該第一電 容與該平面型電感的環(huán)繞線部相鄰。
3. 如權(quán)利要求1所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該第一電 容包含該環(huán)繞線部的一部分。
4. 如權(quán)利要求1所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該第一電 容還包含導(dǎo)電層在的該第 一連接端與該第二連接端之間，以配合該第 一 電容 介電層的厚度，以維持該第 一連接端與該第二連接端的間隔距離。
5. 如權(quán)利要求1所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該第一電 容與該平面型電感的環(huán)繞線部緊鄰。
6. 如權(quán)利要求1所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該平面型 電感包括四個(gè)導(dǎo)電層，其中頂導(dǎo)電層與底導(dǎo)電層分別做為該第一連接端與該 第二連接端。
7. 如權(quán)利要求6所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該平面型 電感的該頂導(dǎo)電層與該底導(dǎo)電層也是做為該第一電容的上電極與下電極。
8. 如權(quán)利要求6所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該電容介 電層，對應(yīng)該四個(gè)導(dǎo)電層的多個(gè)內(nèi)部層的其一，實(shí)質(zhì)上是等厚度與等高度。
9. 如權(quán)利要求1所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，還包括 第二電容與該第一連接端電性連接；以及第三電容與該第二連接端電性連接。
10. 如權(quán)利要求9所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該第一 電容，該第二電容以及該第三電容實(shí)質(zhì)上相鄰。
11. 如權(quán)利要求1所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該平面 型電感是由外部往內(nèi)部環(huán)繞的環(huán)繞線結(jié)構(gòu)，該第一連接端位于該外部，該第二連接端是從該內(nèi)部的端點(diǎn)橫跨該環(huán)繞線結(jié)構(gòu)到該外部，與該第 一連接端交 叉重疊構(gòu)成該重疊區(qū)i或。
12. —種含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，包括平面型電感，內(nèi)埋于絕緣材料層中，其中該平面型電感包含頂導(dǎo)電層與底導(dǎo)電層，位于不同高度，且有重疊區(qū)域；以及電容介電層，至少位于該頂導(dǎo)電層與該底導(dǎo)電層之間的該重疊區(qū)域內(nèi)， 與該頂導(dǎo)電層及該底導(dǎo)電層構(gòu)成第一電容，其中該重疊區(qū)域包含該平面型電 感所涵蓋的面積區(qū)域的至少 一部分。
13. 如權(quán)利要求12所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該平面 型電感包含環(huán)繞線部。
14. 如權(quán)利要求12所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該第一 電容包含該環(huán)繞線部的一部分。
15. 如權(quán)利要求12所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該第一 電容還包含導(dǎo)電層在的該頂導(dǎo)電層與該底導(dǎo)電層之間，以配合該第一電容介 電層的厚度，以維持該頂導(dǎo)電層與該底導(dǎo)電層的間隔距離。
16. 如權(quán)利要求12所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該第一 電容與該平面型電感的環(huán)繞線部緊鄰。
17. 如權(quán)利要求12所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該平面 型電感包括四個(gè)導(dǎo)電層，其中頂導(dǎo)電層與底導(dǎo)電層分別做為該頂導(dǎo)電層與該 底導(dǎo)電層。
18. 如權(quán)利要求17所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該平面 型電感的該頂導(dǎo)電層與該底導(dǎo)電層也是做為該第一電容的上電極與下電極。
19. 如權(quán)利要求17所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該電容 介電層，對應(yīng)該四個(gè)導(dǎo)電層的多個(gè)內(nèi)部層的其一，實(shí)質(zhì)上是等厚度與等高度。
20. 如權(quán)利要求12所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，還包括 第二電容與該頂導(dǎo)電層電性連接；以及第三電容與該底導(dǎo)電層電性連接。
21. 如權(quán)利要求20所述的含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其中該第一 電容，該第二電容以及該第三電容實(shí)質(zhì)上相鄰。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含有電感與電容并聯(lián)的電路元件，其包括平面型電感，內(nèi)埋于絕緣材料層中，其中平面型電感有環(huán)繞線部，第一連接端與第二連接端。第一連接端與第二連接端位于不同高度，且有重疊區(qū)域。電容介電層位于第一連接端與第二連接端之間的該重疊區(qū)域內(nèi)，與第一連接端及第二連接端構(gòu)成電容。
文檔編號H01F17/00GK101556860SQ200810088659
公開日2009年10月14日 申請日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者李明緯, 王錦荔 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院