專利名稱：一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于射頻模擬集成電路技術(shù)領(lǐng)域。涉及一種變壓器，更具體地說，是涉及一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器，主要應(yīng)用于射頻接收機(jī)前端的寬帶低噪聲放大器或混頻器中，對射頻信號進(jìn)行變流或變壓。
背景技術(shù)：
集成層疊變壓器的特點(diǎn)是磁感應(yīng)系數(shù)高，因此常用于射頻接收機(jī)前端的寬帶低噪聲放大器或混頻器中作為單端-差分信號轉(zhuǎn)換器(Balim)。但是，現(xiàn)有傳統(tǒng)的集成層疊變壓器由于存在技術(shù)上的缺陷和不足，而帶來應(yīng)用范圍受到一定的限制。首先，傳統(tǒng)的集成層疊變壓器的設(shè)計(jì)和制造需要用三層金屬才能實(shí)現(xiàn)，其中初、次級線圈各占用一層金屬，而初、 次級線圈各自的兩條接頭引出線中的至少一條需要放置在第三層金屬上，以避免引出線的交叉。其次，相對較低的匝數(shù)比限制了其在射頻模擬集成電路中只能作為Balim使用，而不能作為阻抗匹配器件或信號反饋器件進(jìn)行變流或變壓(否則會降低增益以及惡化噪聲)。 如果增大任意一個(gè)線圈的匝數(shù)或減小另一個(gè)線圈的匝數(shù)從而提高匝數(shù)比，則磁感應(yīng)系數(shù)會相應(yīng)地降低。第三，集成層疊變壓器在負(fù)反饋放大器中多用于電壓反饋，不適于電流反饋， 這是因?yàn)榧蓪盈B變壓器的諸多非理性特性會降低放大器的噪聲性能。因此，基于三層金屬的集成層疊變壓器的應(yīng)用范圍受到一定的限制。本發(fā)明的一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器，目前尚無相關(guān)的文獻(xiàn)介紹，亦未搜索到相關(guān)的專利文件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)集成層疊變壓器所存在的以上三個(gè)缺陷，提供一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器，由襯底1，位于襯底1之上的若干層介質(zhì)2 以及置于介質(zhì)2中的次級線圈3和初級線圈4組成。其中，所述介質(zhì)2自下而上依次第一層介質(zhì)2的上平面繞軸心設(shè)置有相互隔開的2圈并聯(lián)次級線圈3，且次級線圈3并聯(lián)處的一側(cè)設(shè)有開口槽；第二層介質(zhì)2的上平面繞軸心設(shè)置有相互隔開的6圈串聯(lián)初級線圈4 ；所述次級線圈3和初級線圈4各自的2根接頭引出線與次級線圈3同層并排隔開引出次級線圈 3 一側(cè)設(shè)有的開口槽，且初級線圈4的2根接頭引出線戶戶置于次級線圈3的2根接頭引出線S及中間。上述的襯底1為半導(dǎo)體或玻璃中任一種。上述的次級線圈3和初級線圈4的材料均為金屬微帶線。上述的隔開的距離為3μπι至線圈寬度。上述的次級線圈3的內(nèi)徑小于初級線圈4的內(nèi)徑，且構(gòu)造次級線圈3的微帶線的寬度不小于構(gòu)造初級線圈4的微帶線的寬度。
本發(fā)明的一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器與現(xiàn)有技術(shù)比具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果1、由于本發(fā)明的一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器占用的金屬層數(shù)少，所以能簡化工藝流程，節(jié)省成本；2、由于本發(fā)明的一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器的尺寸相對較小，所以節(jié)省芯片面積；3、由于本發(fā)明的一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器的匝數(shù)比高，所以可以實(shí)現(xiàn)高信號增益；4、由于本發(fā)明的一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器的磁感應(yīng)系數(shù)高，所以信號的耦合程度強(qiáng)，帶寬大；5、由于本發(fā)明的一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器次級線圈的品質(zhì)因數(shù)高，所以信號損耗小，引入的噪聲小；6、本發(fā)明的一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器用途廣泛，不但能作為Balim使用，還可作為阻抗匹配器件或信號反饋器件進(jìn)行變流或變壓，尤其適合在負(fù)反饋放大器中用作電流-電流反饋。


圖1是本發(fā)明的構(gòu)造示意圖；圖2是圖IA-A的剖面示意圖；圖中1.襯底，2.介質(zhì)，3.次級線圈，4.初級線圈，戶戶為初級線圈4的接頭引出線4及為次級線圈3的接頭引出線。
具體實(shí)施例方式為了加深對本發(fā)明的理解，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的規(guī)定。如圖1和圖2所示，一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器，由襯底1，位于襯底1之上的3層介質(zhì)2以及置于介質(zhì)2中的2圈次級線圈3和6圈初級線圈4構(gòu)成。其中，所述襯底1為100 μ m的砷化鎵GaAs，襯底1上平面設(shè)有三層介質(zhì)2，從下到上依次第一層介質(zhì)2 為四氮化三硅Si3N4，第二層介質(zhì)2為二氧化硅SiO2，第三層介質(zhì)2為氮化硅SiN。集成層疊變壓器的初級線圈4位于第二層介質(zhì)2的上平面，由繞軸心設(shè)置的相互隔開的六圈正方形的微帶線圈串聯(lián)構(gòu)成，其外徑為400 μ m，微帶線的厚度為1. 2 μ m，寬度為10 μ m，微帶線隔開的間距為3 μ m。集成層疊變壓器的次級線圈3位于第一層介質(zhì)2的上平面，由繞軸心設(shè)置的相互隔開的兩圈正方形的微帶線圈并聯(lián)構(gòu)成，且線圈并聯(lián)處的一側(cè)是設(shè)有開口槽，開口槽的寬度為72 μ m。微帶線的厚度為1. 0 μ m，寬度為20 μ m,微帶線隔開的間距為3 μ m。 次級線圈3的內(nèi)徑為204 μ m。初級線圈4與次級線圈3各自的兩根接頭引出線由與次級線圈3同層的微帶線并排隔開引出次級線圈3設(shè)有開口槽的一側(cè)，且初級線圈4的兩根接頭引出線戶戶置于次級線圈3的兩根接頭引出線S及之間。初級線圈4的兩根接頭引出線戶P 的寬度均為10 μ m,次級線圈3的兩根接頭引出線S及的寬度均為20 μ m，引出線隔開的間距為4μπι。其中所述微帶線均由金屬銅積淀而成。
本實(shí)施例通過實(shí)驗(yàn)測得本發(fā)明的集成層疊變壓器的磁感應(yīng)系數(shù)為0. 6，其有效匝數(shù)比為16。由此可見，本發(fā)明的集成層疊變壓器的磁感應(yīng)系數(shù)和匝數(shù)比均較高。
權(quán)利要求
1.一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器，其特征是由襯底(1)，位于襯底(1)之上的若干層介質(zhì)(2)以及置于介質(zhì)(2)中的次級線圈(3)和初級線圈(4)構(gòu)成；其中，所述介質(zhì)(2)自下而上依次第一層介質(zhì)(2)的上平面繞軸心設(shè)置有相互隔開的2圈并聯(lián)次級線圈 (3)，且次級線圈(3)并聯(lián)處的一側(cè)設(shè)有開口槽；第二層介質(zhì)(2)的上平面繞軸心設(shè)置有相互隔開的6圈串聯(lián)初級線圈(4)；所述次級線圈(3)和初級線圈⑷各有的2根接頭引出線(S及)和(戶歹)與次級線圈(3)同層并排隔開引出次級線圈(3) —側(cè)設(shè)有的開口槽，且初級線圈⑷的2根接頭引出線(PP)置于次級線圈(3)的2根接頭引出線(S及)中間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩層金屬的集成層疊變壓器，其特征是所述的襯底(1) 為半導(dǎo)體或玻璃中任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩層金屬的集成層疊變壓器，其特征是所述的介質(zhì)(2) 為3層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩層金屬的集成層疊變壓器，其特征是所述的次級線圈(3)和初級線圈(4)的材料均為金屬微帶線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的基于兩層金屬的集成層疊變壓器，其特征是所述的次級線圈(3)的微帶線的寬度不小于初級線圈(4)的微帶線的寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩層金屬的集成層疊變壓器，其特征是所述的隔開的距離為3 μ m至金屬微帶線寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于兩層金屬的集成層疊變壓器，其特征是所述的次級線圈(3)的內(nèi)徑小于初級線圈(4)的內(nèi)徑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于兩層金屬的集成層疊變壓器，由襯底，位于襯底之上的若干層介質(zhì)以及置于介質(zhì)中的次級線圈和初級線圈構(gòu)成；其中，所述介質(zhì)自下而上依次第一層介質(zhì)的上平面繞軸心設(shè)置有相互隔開的2圈并聯(lián)次級線圈，且次級線圈并聯(lián)處的一側(cè)設(shè)有開口槽；第二層介質(zhì)的上平面繞軸心設(shè)置有相互隔開的6圈串聯(lián)初級線圈；所述次級線圈和初級線圈各有的2根接頭引出線與次級線圈同層并排隔開引出次級線圈一側(cè)設(shè)有的開口槽，且初級線圈的2根接頭引出線置于次級線圈的2根接頭引出線中間。本發(fā)明占用的金屬層數(shù)少，節(jié)省了成本，磁感應(yīng)系數(shù)高，信號的耦合程度強(qiáng)，帶寬大，用途廣。
文檔編號H01L23/522GK102157488SQ20111000071
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月5日
發(fā)明者張冰, 李效龍, 楊奕飛 申請人:江蘇科技大學(xué)