專利名稱：電感/變壓器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)于一種電感/變壓器及其制作方法，尤其設(shè)計一種主要以一模 擬器對電感/變壓器的電感值、品質(zhì)因數(shù)及共振頻率進行模擬的電感/變壓器的 制作方法及根據(jù)該制作方法制造的電感/變壓器。
背景技術(shù)：
隨著無線通訊裝置的廣泛使用，使得業(yè)界不斷對射頻集成電路(RFIC)的設(shè) 計及制造進行改進，例如縮小射頻集成電路的面積并提高產(chǎn)品成品率等。射頻 集成電路內(nèi)部除了晶體管的使用之外，往往還存在有各種不同的被動元件，尤 其以電感為最常使用的被動元件，例如射頻集成電路內(nèi)部的過濾器(filter)、放 大器等器件都必須使用到電感。
電感本身的品質(zhì)因數(shù)(Q值，quality factor)、電感值及共振頻率皆會對電路 的設(shè)計及制作造成影響，例如具有高Q值的電感可以提供電路較好的特性， 而電感的共振頻率則會對電感值及Q值造成影響。因此當(dāng)電路上有使用到電 感時，設(shè)計者必須依照電路的需求而將電感的Q值、電感值及共振頻率限制 在一特定的范圍之內(nèi)。
現(xiàn)有技術(shù)中，電感真正的Q值、電感值及共振頻率往往是以實際測量的 方式取得，例如依照設(shè)計者本身的經(jīng)驗制造大量不同的電感，并對制造的電感 進行電性測量及分析，以取得電感實際的Q值、電感值及共振頻率，而后再 依據(jù)實際測量的電感的Q值、電感值及共振頻率選擇適當(dāng)?shù)碾姼小?br> 通過上述的方式雖然可以取得電感真正的Q值、電感值及共振頻率，但 是大量的制作電感并依序進行測量不僅會造成制造時間的增加，同時亦會提高 制造的成本。此外，為了使得電感可以提供電路較好的特性，往往會通過電感 內(nèi)金屬層厚度的增加以提高電感的Q值。然而當(dāng)所需金屬層厚度太大時，則 會造成無法以 一般邏輯電路的制造方式進行電感的設(shè)置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的，在于提供一種電感/變壓器的制作方法，主要以模擬 器對電感/變壓器的電感值、品質(zhì)因數(shù)及共振頻率進行分析，并合成產(chǎn)生至少 一組第一導(dǎo)電層及導(dǎo)電層的面積、導(dǎo)電層數(shù)、線寬、圈數(shù)或線距，以控制第一 導(dǎo)電層及導(dǎo)電層的厚度小于1微米。
本發(fā)明的次要目的，在于提供一種電感/變壓器的制作方法，主要是以蒙
地卡羅模擬法(Monte Carlo Approach)對實際制作的電感/變壓器進行工藝變異 統(tǒng)計分析，并以工藝變異統(tǒng)計分析的結(jié)果對幾何尺寸進行調(diào)整以提高制造的成 品率。
本發(fā)明的又一目的，在于提供一種電感/變壓器，其中電感/變壓器的第一 導(dǎo)電層及導(dǎo)電層的厚度皆小于1微米，并可以一般邏輯電路的工藝完成電感/ 變壓器的設(shè)置。
本發(fā)明的又一目的，在于提供一種電感/變壓器，其中電感/變壓器的基底 上設(shè)置有一遮蔽單元，借此將可有效降低基板損失(Substmte loss)。
本發(fā)明的又一目的，在于提供一種電感/變壓器，可通過最經(jīng)濟通用的邏 輯電路工藝來整合射頻及高密度數(shù)字電路并成為系統(tǒng)單芯片(SoC， System on Chip)。
本發(fā)明的又一目的，在于提供一種電感/變壓器，可針對半導(dǎo)體工藝變異、 封裝材料變異及系統(tǒng)級封裝(SiP， System in Package)中電感/變壓器所在的硅芯 片上方層疊設(shè)有其他硅芯片的情況，進行工藝變異分析以產(chǎn)生一工藝變異分析 的結(jié)果。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種電感/變壓器的制作方法，電感/變壓器 包括有至少一導(dǎo)電層及一第一導(dǎo)電層的層疊，其中電感/變壓器的制作方法包 括有以下步驟輸入電感/變壓器的電感值、品質(zhì)因數(shù)及共振頻率至一模擬器； 模擬器對電感/變壓器的電感值、品質(zhì)因數(shù)及共振頻率進行分析，并合成產(chǎn)生 至少一組第一導(dǎo)電層及導(dǎo)電層的面積、導(dǎo)電層數(shù)、線寬、圈數(shù)或線距；依據(jù)合 成產(chǎn)生的面積、導(dǎo)電層數(shù)、線寬、圈數(shù)或線距，制作電感/變壓器；以一蒙地 卡羅模擬法(Monte Carlo Approach)對制作的電感/變壓器進行工藝變異統(tǒng)計分 析，并產(chǎn)生一工藝變異統(tǒng)計分析的結(jié)果；及依據(jù)工藝變異統(tǒng)計分析的結(jié)果，調(diào) 整工藝中第一導(dǎo)電層及導(dǎo)電層的面積、導(dǎo)電層數(shù)、線寬、圈數(shù)或線距。
5此外，本發(fā)明尚提供一種電感/變壓器，主要包括有 一基板；至少一導(dǎo) 電層，設(shè)置于基板上；及一第一導(dǎo)電層，以層疊方式設(shè)置在導(dǎo)電層上，且導(dǎo)電 層及第一導(dǎo)電層的厚度皆小于1微米。
為使能更進一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請參閱以下有關(guān)本發(fā)明的 詳細說明與附圖，然而所附附圖僅提供參考與說明，并非用來對本發(fā)明加以限 制。


圖1A及圖1B分別為本發(fā)明電感/變壓器一較佳實施例的剖面圖及俯視
圖2為本發(fā)明電感/變壓器一較佳實施例的制作流程圖； 圖3為本發(fā)明電感/變壓器又一實施例的剖面圖； 圖4為本發(fā)明電感/變壓器的遮蔽單元的俯視圖； 圖5為本發(fā)明電感/變壓器的遮蔽單元的俯視圖； 圖6為本發(fā)明電感/變壓器又一實施例的構(gòu)造示意圖 圖7為本發(fā)明電感/變壓器又一實施例的構(gòu)造示意圖。
其中，附圖標(biāo)記
10電感/變壓器
11基板13導(dǎo)電層
131第二導(dǎo)電層133第三導(dǎo)電層
135第四導(dǎo)電層14介電層
15第一導(dǎo)電層
30電感/變壓器
31基板37遮蔽單元
371隔離溝渠373P井區(qū)
375N井區(qū)377金屬區(qū)塊
40電感/變壓器
42第一導(dǎo)電區(qū)塊43導(dǎo)電層
431第二導(dǎo)電層433第三導(dǎo)電層435 第四導(dǎo)電層 44 第二導(dǎo)電區(qū)塊
45 第一導(dǎo)電層
具體實施例方式
請參閱圖1A、圖1B及圖2，分別為本發(fā)明電感/變壓器一較佳實施例的 剖面圖、俯視圖及制作流程圖。如圖所示，本發(fā)明所述的電感/變壓器10包括 有一基板ll、至少一導(dǎo)電層13及一第一導(dǎo)電層15，其中導(dǎo)電層13設(shè)置于基 板11上，而第一導(dǎo)電層15則以層疊方式設(shè)置在導(dǎo)電層13上，且導(dǎo)電層13 及第一導(dǎo)電層15的厚度(H1/H2)皆小于1微米(n m)。
導(dǎo)電層13與第一導(dǎo)電層15之間設(shè)置有一介電層14，當(dāng)導(dǎo)電層13的數(shù)量 為多個時，在相鄰的導(dǎo)電層13之間亦設(shè)置有介電層14，例如導(dǎo)電層13包括 有第二導(dǎo)電層131、第三導(dǎo)電層133及第四導(dǎo)電層135，并于各個導(dǎo)電層 131/133/135之間設(shè)置有介電層14。在實際應(yīng)用時導(dǎo)電層13可與第一導(dǎo)電層 15電性連接，而各個導(dǎo)電層13亦可進行電性連接，例如導(dǎo)電層13可與第一 導(dǎo)電層15以串聯(lián)或并聯(lián)的方式進行連接，當(dāng)然各個導(dǎo)電層13之間亦可以串聯(lián) 或并聯(lián)方式連接。
在進行電感/變壓器10的制作時，使用者可以對電感/變壓器10的第一導(dǎo) 電層15及導(dǎo)電層13的相關(guān)條件進行改變，以取得電路需要的電感/變壓器10 的電感值、品質(zhì)因數(shù)(Q值，quality factor)及共振頻率FSR。在本發(fā)明實施例中 主要是控制導(dǎo)電層13及第一導(dǎo)電層15的面積大小(X，Y)、導(dǎo)電層數(shù)(L)、寬度 (W)、圈數(shù)(T)及/或線距(S)，使得電感/變壓器10的電感值、Q值及共振頻率 F^落在預(yù)設(shè)的范圍當(dāng)中，其中導(dǎo)電層數(shù)(L)為導(dǎo)電層13及第一導(dǎo)電層15數(shù)量 的總和。
在實際應(yīng)用時使用者可依據(jù)電路的需要選擇電感/變壓器10的電感值、Q 值及共振頻率FSR，并將電感/變壓器10的電感值、Q值及共振頻率FsR輸入一 模擬器，例如模擬器包括有一軟件程序，并將電感值、Q值及共振頻率FsR輸 入該軟件程序中，如步驟21所示。
模擬器將會對輸入的電感值、Q值及共振頻率F犯進行分析，并合成 (synthesis)產(chǎn)生至少一組導(dǎo)電層13及第一導(dǎo)電層15的面積(X，Y)、導(dǎo)電層數(shù)(L)、 線寬(W)、圈數(shù)(T)及域線距(S)，如步驟23所示。在完成步驟23之后，使用者便可以依據(jù)合成產(chǎn)生的導(dǎo)電層13及第一導(dǎo)電層15的面積(X,Y)、導(dǎo)電層數(shù) (L)、線寬(W)、圈數(shù)(T)及/或線距(S)，進行電感/變壓器10的制作，例如以上 述的條件設(shè)置導(dǎo)電層13及第一導(dǎo)電層15，如步驟25所示。
通過上述的方法將可以選擇適當(dāng)?shù)拿娣e(X,Y)、導(dǎo)電層數(shù)(L)、線寬(W)、 圈數(shù)(T)及/或線距(S)，完成電感/變壓器10的設(shè)置，并控制導(dǎo)電層13及第一導(dǎo) 電層15的厚度小于1微米。例如使得第二導(dǎo)電層131的厚度H2及第一導(dǎo)電 層15的厚度Hl皆小于1微米，借此將可以通過一般邏輯電路通用的薄金屬 半導(dǎo)體工藝完成高Q值以及高電感值的電感/變壓器10的設(shè)置，當(dāng)然亦可使得 第一導(dǎo)電層15厚度略大于其他導(dǎo)電層13厚度，例如第一導(dǎo)電層15的厚度Hl 略大于第二導(dǎo)電層131的厚度H2。
在進行電感/變壓器10的設(shè)置時，可搭配蒙地卡羅模擬法(Monte-Carlo simulation)對實際制作的電感凌壓器10進行工藝變異統(tǒng)計分析，例如以蒙地 卡羅模擬法對電感/變壓器10的電感值、Q值及共振頻率F^進行工藝變異統(tǒng) 計分析，并產(chǎn)生一工藝變異統(tǒng)計分析的結(jié)果，以得知實際制作的電感/變壓器 IO的電感值、Q值及共振頻率F^的分布情形，如步驟27所示。
在取得電感/變壓器10的工藝變異統(tǒng)計分析的結(jié)果后，可進一步對電感/ 變壓器10的工藝條件進行調(diào)整，例如由電感值、Q值及共振頻率FsK的分布 情形，對工藝中導(dǎo)電層13及第一導(dǎo)電層15的面積(X，Y)、導(dǎo)電層數(shù)(L)、線寬 (W)、圈數(shù)(T)及/或線距(S)進行調(diào)整，以提高電感/變壓器10的工藝成品率， 如步驟29所示。
使用者將所需的電感/變壓器10的電感值、Q值及共振頻率FsK輸入模擬 器后，模擬器可依據(jù)輸入的參數(shù)產(chǎn)生多組導(dǎo)電層13及第一導(dǎo)電層15的面積 (X,Y)、導(dǎo)電層數(shù)(L)、線寬(W)、圈數(shù)(T)及/或線距(S)，而使用者可從中選擇一 組可與電路相互搭配的面積(X，Y)、導(dǎo)電層數(shù)(L)、線寬(W)、圈數(shù)(T)及/或線距 (S)。
本發(fā)明所述的模擬器包括有一軟件程序及一數(shù)據(jù)庫(Database)，例如建立 大量的面積(X,Y)、導(dǎo)電層數(shù)(L)、線寬(W)、圈數(shù)(T)及/或線距(S)與電感值、Q 值及共振頻率FsK之間的關(guān)系，以形成完整的數(shù)據(jù)庫，并通過軟件程序?qū)⑹褂?者所輸入的條件與數(shù)據(jù)庫進行比對，借此找出相符合的面積(X,Y)、導(dǎo)電層數(shù)上述工藝變異統(tǒng)計分析的結(jié)果，借此將更有利提高使用上的便利性。
請參閱圖3，為本發(fā)明電感/變壓器又一實施例的剖面圖。如圖所示，電感
/變壓器30包括有一基板31、導(dǎo)電層13及第一導(dǎo)電層15，且導(dǎo)電層13及第 一導(dǎo)電層15的厚度(H1/H2)皆小于1微米，其中基板31上設(shè)置有一遮蔽單元 (Floating Pattern Shield)37，借此將可降低基板損失(Substmte Loss)并有利于提 高電感/變壓器30的Q值。
遮蔽單元37的設(shè)置主要是在基板31表面形成一圖案化的結(jié)構(gòu)，使得基板 31表面被區(qū)分為多個不連續(xù)的區(qū)塊，借此將可降低基板31上形成的渦電流 (Eddy Current),并減小電感/變壓器30的能量損失(Energy Loss),而有利于Q 值的提高。
遮蔽單元37可以是任意的幾何形狀，在本發(fā)明一實施例中遮蔽單元37 包括有多個隔離溝渠(trench isolation)371及/或p/n結(jié)(floating p/n junction),如 圖4所示，例如在P井區(qū)373及N井區(qū)375之間設(shè)置隔離溝渠371，其中P 井區(qū)373亦可以是P+; N井區(qū)375亦可以是N+或N深井區(qū)；而隔離溝渠371 則可以是氧化硅(silicon dioxide)。在另一實施例中遮蔽單元37則包括有多個金 屬區(qū)塊(floating metal poles)377，如圖5所示，借此基板31上所產(chǎn)生的渦電流 將會集中在金屬區(qū)塊377上，以降低渦電流的路徑及影響。
請參閱圖6及圖7，分別為本發(fā)明電感/變壓器又一實施例的構(gòu)造示意圖。 電感/變壓器40包括有一第一導(dǎo)電層45及至少一導(dǎo)電層43，且第一導(dǎo)電層45 與導(dǎo)電層43的形狀相近，例如導(dǎo)電層43包括有一第二導(dǎo)電層431、 一第三導(dǎo) 電層433及一第四導(dǎo)電層435，且第一導(dǎo)電層45、第二導(dǎo)電層43K第三導(dǎo)電 層433及第四導(dǎo)電層435的厚度皆小于1微米，并可以對第一導(dǎo)電層45、第 二導(dǎo)電層431、第三導(dǎo)電層433及第四導(dǎo)電層435之間的連接關(guān)系進行改變， 以調(diào)整電感/變壓器40的特性。
例如第一導(dǎo)電層45與第二導(dǎo)電層431并聯(lián)，并形成一第一導(dǎo)電區(qū)塊42, 而第三導(dǎo)電層433與第四導(dǎo)電層435并聯(lián)，并形成一第一導(dǎo)電區(qū)塊44，且第 一導(dǎo)電區(qū)塊42串聯(lián)第二導(dǎo)電區(qū)塊44，如圖6所示。當(dāng)然亦可使得第一導(dǎo)電層 45、第二導(dǎo)電層431、第三導(dǎo)電層433及第四導(dǎo)電層435串聯(lián)，如圖7所示。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但
9當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情 況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但 這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1. 一種電感/變壓器的制作方法，該電感/變壓器包括有至少一導(dǎo)電層及一第一導(dǎo)電層的層疊，其特征在于，該電感/變壓器的制作方法包括有以下步驟輸入該電感/變壓器的電感值、品質(zhì)因數(shù)及共振頻率至一模擬器；該模擬器對該電感/變壓器的電感值、品質(zhì)因數(shù)及共振頻率進行分析，并合成產(chǎn)生至少一組該第一導(dǎo)電層及該導(dǎo)電層的面積、導(dǎo)電層數(shù)、線寬、圈數(shù)或線距；依據(jù)合成產(chǎn)生的面積、導(dǎo)電層數(shù)、線寬、圈數(shù)或線距制作該電感/變壓器；以一蒙地卡羅模擬法對制作的電感/變壓器進行工藝變異統(tǒng)計分析，并產(chǎn)生一工藝變異統(tǒng)計分析的結(jié)果；及依據(jù)該工藝變異統(tǒng)計分析的結(jié)果，調(diào)整工藝中第一導(dǎo)電層及導(dǎo)電層的面積、導(dǎo)電層數(shù)、線寬、圈數(shù)或線距。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，包括有以下步驟 以該蒙地卡羅模擬法進行工藝變異統(tǒng)計分析，并取得該電感/變壓器的電感值、品質(zhì)因數(shù)及共振頻率的分布。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的制作方法，其特征在于，包括有以下步驟 以該電感/變壓器的電感值、品質(zhì)因數(shù)及共振頻率的分布，對工藝中第一導(dǎo)電層及導(dǎo)電層的面積、導(dǎo)電層數(shù)、線寬、圈數(shù)或線距進行調(diào)整。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，該數(shù)據(jù)庫包括有一軟 件程序及一數(shù)據(jù)庫。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的制作方法，其特征在于，該數(shù)據(jù)庫包括該工藝 變異統(tǒng)計分析的結(jié)果。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，該模擬器推算出多組 該第一導(dǎo)電層及該導(dǎo)電層的面積、導(dǎo)電層數(shù)、線寬、圈數(shù)或線距。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，該第一導(dǎo)電層及該導(dǎo) 電層的厚度皆小于l微米。
8. —種根據(jù)權(quán)利要求l所述的制作方法所制造的電感/變壓器，其特征在 于，主要包括有一基板；至少一導(dǎo)電層，設(shè)置于該基板上；及一第一導(dǎo)電層，以層疊方式設(shè)置在該導(dǎo)電層上，且該導(dǎo)電層及該第一導(dǎo)電層的厚度皆小于1微米。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電感/變壓器，其特征在于，該導(dǎo)電層及該第一 導(dǎo)電層之間設(shè)置有一介電層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的電感/變壓器，其特征在于，該導(dǎo)電層與該第 一導(dǎo)電層電性連接。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電感/變壓器，其特征在于，該導(dǎo)電層的數(shù)目 為多個，且相鄰的導(dǎo)電層之間設(shè)置有一介電層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的電感/變壓器，其特征在于，各個導(dǎo)電層電性 連接。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電感/變壓器，其特征在于，該第一導(dǎo)電層及 該導(dǎo)電層具有相近的形狀。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電感/變壓器，其特征在于，該基板上設(shè)置有 一遮蔽單元。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電感/變壓器，其特征在于，該遮蔽單元包括 有多個金屬區(qū)塊或多個隔離溝渠。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的電感/變壓器，其特征在于，該遮蔽單元包括 有N+、 P+、 N井區(qū)、P井區(qū)或N深井區(qū)所。
17. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電感/變壓器，其特征在于，該導(dǎo)電層包括有 一第二導(dǎo)電層、 一第三導(dǎo)電層及一第四導(dǎo)電層。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電感/變壓器，其特征在于，該第一導(dǎo)電層與 該第二導(dǎo)電層并聯(lián)，并形成一第一導(dǎo)電區(qū)塊；而該第三導(dǎo)電層與該第四導(dǎo)電層 并聯(lián)，并形成一第二導(dǎo)電區(qū)塊，且該第一導(dǎo)電區(qū)塊串聯(lián)該第二導(dǎo)電區(qū)塊。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的電感/變壓器，其特征在于，該第一導(dǎo)電層串 聯(lián)該第二導(dǎo)電層、該第三導(dǎo)電層及該第四導(dǎo)電層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的電感/變壓器，其特征在于，該第一導(dǎo)電層的 厚度略大于該導(dǎo)電層的厚度。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)于一種電感/變壓器及其制作方法，主要以一模擬器對電感/變壓器的電感值、品質(zhì)因數(shù)及共振頻率進行模擬，并合成產(chǎn)生至少一組第一導(dǎo)電層及導(dǎo)電層的面積、導(dǎo)電層數(shù)、線寬、圈數(shù)或線距，以進行電感/變壓器的制作，而后再以蒙地卡羅模擬法對制作的第一導(dǎo)電層及導(dǎo)電層的面積、導(dǎo)電層數(shù)、線寬、圈數(shù)或線距進行工藝變異統(tǒng)計分析，并依據(jù)工藝變異統(tǒng)計分析的結(jié)果對電感/變壓器的幾何尺寸進行修正，借此將可以用一般邏輯電路的工藝進行電感/變壓器的設(shè)置，并實現(xiàn)整合射頻與高密度數(shù)字電路成為系統(tǒng)單芯片。
文檔編號H01F41/00GK101452761SQ20081021567
公開日2009年6月10日 申請日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月5日
發(fā)明者曾國育, 陳升佑 申請人:絡(luò)達科技股份有限公司