本公開涉及使用微電子技術(shù)制造的改進(jìn)電感器或改進(jìn)變壓器，以及包括這種電感組件的集成電路。

背景技術(shù)：

已知磁性組件(諸如，電感器和變壓器)具有許多用途。例如，電感器可以用在濾波器和諧振電路的制造中，或者可以用在開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器中以升高或降低輸入電壓，用于產(chǎn)生不同的輸出電壓。變壓器可以用于將功率或信號(hào)從一個(gè)電路傳送到另一個(gè)電路，同時(shí)提供高水平的電流隔離。

電感器和變壓器可以在集成電路環(huán)境內(nèi)制造。例如，已知通常形成螺旋或螺旋的近似的間隔開的導(dǎo)體可以形成在半導(dǎo)體襯底上或內(nèi)部，以形成作為電感器或變壓器的一部分的線圈。這種間隔開的螺旋形電感器可以并排放置或以堆疊構(gòu)型放置。

還可以在集成電路內(nèi)的“線圈”周圍形成鐵磁芯。然而，這種布置在其行為上表現(xiàn)出非線性。在集成電路內(nèi)提供改進(jìn)的組件將是有益的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

所描述的技術(shù)的方法和設(shè)備各自具有若干方面，其中沒有單獨(dú)一個(gè)僅僅負(fù)責(zé)其期望的屬性。

感應(yīng)組件(諸如，變壓器)可以通過包括磁芯來改進(jìn)。然而，如果磁芯進(jìn)入磁飽和，則具有磁芯的優(yōu)勢(shì)可能會(huì)丟失。避免飽和的一種方法是提供更大的磁芯，但是在集成電子電路的情況下這是昂貴的。發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，磁通密度隨著磁芯在某些集成電路內(nèi)的位置而變化，使得磁芯的部分比其它部分更早飽和。這典型地降低了磁芯的最終性能。本公開提供延遲早飽和的開始的結(jié)構(gòu)，其可以例如使變壓器處理更多的功率。

根據(jù)本公開的第一方面，提供了一種用于集成電路中的電感組件，包括：至少一個(gè)導(dǎo)體，其布置在螺旋路徑中以形成第一線圈；布置在所述至少一個(gè)導(dǎo)體的第一側(cè)的至少一部分上或鄰近所述導(dǎo)體的第一側(cè)的第一磁性材料層，其中所述第一磁性材料層包括在至少一個(gè)磁芯；以及用于補(bǔ)償至少一個(gè)磁芯的芯飽和非均勻性的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。

因此，可以在集成電路上或作為集成電路的一部分提供磁性組件，其中磁芯更均勻地飽和。這又可以在基本上沒有磁芯已經(jīng)達(dá)到磁飽和的操作區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生更大的線性度和改進(jìn)的功率傳遞。這可以實(shí)現(xiàn)，而不會(huì)在其上承載磁性組件的襯底(例如半導(dǎo)體)上產(chǎn)生增加的磁性組件的占用面積。

補(bǔ)償結(jié)構(gòu)可以包括改變第一線圈的參數(shù)。該參數(shù)可以是第一線圈的匝密度，其可以通過如下來實(shí)現(xiàn)：在導(dǎo)體從線圈的一側(cè)穿越到另一側(cè)時(shí)改變導(dǎo)體的間距；導(dǎo)體之間的間距；或?qū)w的寬度。兩個(gè)或更多個(gè)參數(shù)可以組合地變化。在電感組件包括多個(gè)線圈的情況下，例如因?yàn)槠涫亲儔浩?，則第二線圈的參數(shù)也可以如上所述地變化。

有利地，在本公開的實(shí)施例中，形成第一線圈的導(dǎo)體的導(dǎo)體寬度隨著距螺旋路徑的邊緣的距離增大而增加，并且優(yōu)選地從螺旋路徑的兩個(gè)邊緣增加。這種布置具有降低位于遠(yuǎn)離螺旋的邊緣的磁芯的部分周圍的線圈的有效匝密度，同時(shí)避免線圈的電阻的不必要的增加的優(yōu)點(diǎn)。

有利地，電感組件形成在承載其他集成電路組件的襯底上。襯底可以是半導(dǎo)體襯底，其最常見的示例是硅。然而，可以使用其它襯底并且可以選擇用于在相對(duì)高的頻率下操作。這種襯底可以包括玻璃或其他半導(dǎo)體，諸如鍺。

根據(jù)本公開的第二方面公開一種形成電感組件的方法，所述方法包括：形成布置在螺旋路徑中的至少一個(gè)導(dǎo)體以形成第一線圈；和圍繞所述第一線圈的至少一部分形成磁芯；其中第一線圈被布置為補(bǔ)償所述磁芯的芯飽和非均勻性。

本公開的另一方面公開一種集成電路包括：包括平面螺旋線圈的，其中，所述平面螺旋線圈的瞬時(shí)匝密度在所述平面螺旋線圈的寬度上從所述平面螺旋線圈的邊緣到所述平面螺旋線圈的中心變化。

附圖說明

現(xiàn)在將參照附圖僅通過非限制性示例來描述本公開的實(shí)施例，其中：

圖1是在集成電路內(nèi)形成的變壓器的示意性平面圖；

圖2是通過圖1的變壓器的示意性橫截面；

圖3是在集成電路內(nèi)形成的變壓器的透視圖；

圖4是穿過圖3的變壓器的橫截面；

圖5是示出用于測(cè)量作為線圈電流的函數(shù)的通量密度的電路的電路圖；

圖6示出了集成電路上的典型變壓器的通量密度對(duì)線圈電流的曲線圖；

圖7是為了解釋本公開的優(yōu)點(diǎn)的目的，具有與添加到其上的線圈的響應(yīng)的直線近似的通量密度對(duì)線圈電流的曲線圖；

圖8是表示圍繞矩形磁芯的線圈的線圈密度作為沿著線圈軸的位置的函數(shù)的曲線圖；

圖9是根據(jù)本公開的電感器或變壓器的示意圖；

圖10是根據(jù)本公開的實(shí)施例的設(shè)備的示意性截面圖；

圖11是根據(jù)本公開的實(shí)施例的變壓器的示意性截面圖；

圖12是根據(jù)本公開的實(shí)施例的變壓器的示意性平面圖；

圖13是根據(jù)本公開的實(shí)施例的變壓器的示意性平面圖；和

圖14是根據(jù)本公開的實(shí)施例的變壓器的示意性透視圖。

具體實(shí)施方式

在下文中參考附圖更全面地描述新穎的系統(tǒng)、裝置和方法的各個(gè)方面。然而，本公開的方面可以以許多不同的形式實(shí)施，并且不應(yīng)被解釋為限于貫穿本公開呈現(xiàn)的任何具體結(jié)構(gòu)或功能。相反，提供這些方面使得本公開將是徹底和完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá)本公開的范圍?；诒疚牡慕虒?dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，無論是獨(dú)立實(shí)現(xiàn)還是與任何其它方面組合，本公開的范圍旨在覆蓋本文公開的新穎系統(tǒng)，裝置和方法的任何方面。例如，可以使用本文所闡述的任何數(shù)量的方面來實(shí)現(xiàn)裝置或者實(shí)現(xiàn)方法。此外，該范圍旨在包括使用除了本文所闡述的各種方面之外或不同于本文所闡述的各種方面的其他結(jié)構(gòu)，功能或結(jié)構(gòu)和功能來實(shí)踐的這種裝置或方法。應(yīng)當(dāng)理解，本文公開的任何方面可以通過權(quán)利要求的一個(gè)或多個(gè)元件來體現(xiàn)。

盡管本文描述了特定方面，但這些方面的許多變化和改變落入本公開的范圍內(nèi)。雖然提及了優(yōu)選方面的一些益處和優(yōu)點(diǎn)，但是本公開的范圍不旨在限于特定的益處、用途或目的。相反，本公開的各方面旨在廣泛地適用于各種電子系統(tǒng)，包括例如汽車系統(tǒng)和/或不同的有線和無線技術(shù)，系統(tǒng)配置，包括光網(wǎng)絡(luò)、硬盤和傳輸協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)。詳細(xì)描述和附圖僅僅是對(duì)本公開的說明而不是限制，本公開的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。

本發(fā)明提供補(bǔ)償結(jié)構(gòu)以補(bǔ)償磁芯的芯飽和非均勻性。該結(jié)構(gòu)可以包括線圈，其中匝密度在線圈上變化。匝數(shù)密度可以定義為每單位長(zhǎng)度的匝數(shù)。通過增加形成線圈的導(dǎo)體的寬度，可以減小匝密度。通過使線圈的每匝具有不同厚度的導(dǎo)體，可以改變線圈密度。因此，可以在集成電路上或作為集成電路的一部分提供磁性組件，其中磁芯更均勻地飽和。這又可以在基本上沒有磁芯已經(jīng)達(dá)到磁飽和的操作區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生更大的線性度和改善的功率傳輸。這可以實(shí)現(xiàn)，而不會(huì)在其上承載磁性組件的襯底(例如半導(dǎo)體)上產(chǎn)生增加的磁性組件的占用面積。

圖1示意性地示出了變壓器1的示例。變壓器1具有兩部分磁芯。第一磁芯通常由附圖標(biāo)記2表示，而第二磁芯通常由附圖標(biāo)記3表示。磁芯形成為矩形管，其中定位變壓器線圈，如下面將更詳細(xì)地解釋的。第一和第二磁芯2和3形成在襯底4的一部分上方。有利地，襯底4可以是半導(dǎo)體襯底(例如，硅襯底)，使得其它組件(諸如，與變壓器1的主和次級(jí)繞組相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)電路和接收器電路)可以形成在襯底4上或在同一集成電路封裝內(nèi)的物理分離襯底上。然而，在一些應(yīng)用中，非半導(dǎo)體襯底材料可用于其電性質(zhì)，例如更高的阻抗。這種非半導(dǎo)體襯底可根據(jù)本文所討論的任何合適的原理和優(yōu)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。

變壓器1包括兩個(gè)線圈或繞組。在圖1中，示出了初級(jí)繞組10。初級(jí)繞組10由在襯底4上形成的導(dǎo)電軌道形成。初級(jí)繞組10由線性軌道部分12、14、16、18、20、22、24、26、28、30和32形成。襯墊軌道部分12、14、16、18和20基本上彼此平行并且在X方向上形成。線性軌道部分22、24、26、28、30和32基本上彼此平行并且在Y方向上形成。X方向軌道部分基本上垂直于Y方向軌道部分。線性軌道部分在其端部連接，如圖1所示，以便形成初級(jí)繞組10。所示的線性軌道部分由第一金屬層形成。在初級(jí)線圈10的任一端，形成連接墊34、36以使變壓器1能夠連接到其它組件。次級(jí)繞組(其大部分未在圖1中示出)可以由位于第一金屬層下方的第二金屬層中的另外的線性軌道部分形成。這些部分在圖1中未示出，因?yàn)樗鼈冃纬稍诔跫?jí)繞組10的軌道部分下方。然而，次級(jí)線圈的端部具有連接墊38、40，這可以在圖1中看到。

初級(jí)和次級(jí)繞組形成為平面螺旋。初級(jí)繞組10的螺旋處于與由X和Y軸形成的平面相同的平面中。初級(jí)和次級(jí)繞組與第一和第二磁芯2和3絕緣，并且彼此絕緣。因此，在初級(jí)繞組10和次級(jí)繞組之間沒有電流路徑，并且將線圈耦合在一起的主要機(jī)構(gòu)是磁性的。較小的寄生電容也可以在初級(jí)和次級(jí)繞組之間形成信號(hào)流路徑，但是這些信號(hào)流明顯不太重要。圖1中的Z方向平行于線圈軸。

圖2是變壓器1的端視圖。在該圖中，示出了次級(jí)繞組50。該圖更清楚地示出了初級(jí)和次級(jí)繞組10、50的第一和第二金屬層。還示出了連接焊盤34、36、38和40。第一和第二金屬層基本上平行于襯底4形成。圖2還示出了第一和第二磁芯2、3的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。每個(gè)磁芯由上磁性層52、54和下磁性層56、58形成。這些層被示出為矩形形狀，并且基本平行于襯底4和第一和第二金屬層。每個(gè)磁芯2、3延伸超過初級(jí)和次級(jí)繞組10、50的外部和內(nèi)部線性軌道的邊緣。上部和下部磁性層的較長(zhǎng)邊緣通過通孔60、62、64和66連接，通孔60、62、64和66形成從磁性材料。因此，每個(gè)磁芯2、3形成矩形管，通過該矩形管形成初級(jí)和次級(jí)繞組10、50。

在上述示例中，磁通孔60、62、64、66還連接上部52、54和下部56、58磁性層。在替代示例中，通孔可以不完全橋接層之間的空間。相反，可以在通孔和例如下層之間形成間隙。該間隙可以通過使用諸如氧化物、氮化物或聚酰亞胺的材料在通孔的端部和下層之間提供絕緣材料層來形成。間隙可以在10nm至500nm的范圍內(nèi)。這種布置的好處是在芯中形成具有相對(duì)高的磁阻的區(qū)域。這降低了滲透性并有助于減少和/或防止過早飽和。

在上述示例中，當(dāng)從上方觀察時(shí)，線圈的平面性質(zhì)使它們具有跑道的外觀。因此，變壓器1可以被稱為跑道變壓器。

為了說明的目的，已經(jīng)省略了磁芯2、3周圍的結(jié)構(gòu)，諸如絕緣材料層，例如聚酰亞胺。因此，圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)是襯底4，第一和第二磁芯2和3以及形成初級(jí)和次級(jí)繞組10、50的導(dǎo)電軌道。

圖3和圖4分別示出了可以形成在集成電路上的圖1和圖2所示類型的變壓器的透視圖和端視圖。可以看出，初級(jí)繞組10和次級(jí)繞組50在磁芯2和3之間旋轉(zhuǎn)。在圖3和圖4所示的變壓器中，形成繞組的每個(gè)導(dǎo)體的寬度是均勻的，相鄰繞組或?qū)w的任一金屬層中的導(dǎo)體。一般來說，一層中相鄰導(dǎo)體之間的空間可以大大減小，這與減小線圈的歐姆電阻一致，同時(shí)提供足夠的間隔以避免由于制造缺陷而導(dǎo)致的線圈匝之間的短路。所示的均勻繞組可以增加和/或最大化給定占用面積的匝數(shù)。

當(dāng)形成諸如變壓器的裝置時(shí)，作為在磁芯飽和之前可以通過變壓器的初級(jí)繞組的最大電流的飽和電流是變壓器及其鐵磁芯的特性，并且鏈接到變壓器的總功率額定值。因此，非常期望使給定尺寸的變壓器的飽和電流和功率傳遞最大化。

磁性材料可以在其變得磁飽和之前取得一定的磁通量，并且其相對(duì)磁導(dǎo)率急劇下降(如果材料完全飽和，則其磁導(dǎo)率下降到1)。相對(duì)磁導(dǎo)率結(jié)合線圈匝密度和飽和磁通密度確定器件飽和電流。然而，磁場(chǎng)朝向繞組10、50穿過磁芯2、3的部分的邊緣下降。另一個(gè)問題是存在退磁場(chǎng)。退磁場(chǎng)產(chǎn)生在磁芯主體內(nèi)部的磁場(chǎng)，并且其沿與來自線圈的施加場(chǎng)相反的方向作用。去磁場(chǎng)朝向磁芯2、3的長(zhǎng)邊緣是最強(qiáng)的。退磁場(chǎng)的空間變化可以根據(jù)相對(duì)磁導(dǎo)率的空間變化來描述。因?yàn)橥舜艌?chǎng)朝向磁芯的長(zhǎng)邊緣變得更強(qiáng)，所以相對(duì)磁導(dǎo)率朝向長(zhǎng)邊緣下降，并且它需要更高的電流來使磁芯的長(zhǎng)邊緣比磁芯的中心磁飽和。

一般來說，當(dāng)繞組10、50變窄時(shí)，退磁場(chǎng)變得更強(qiáng)。此外，施加和退磁的磁場(chǎng)存在于三維中。因此，雖然磁芯基本上是平面的，但是它們可以在它們的端部處經(jīng)歷一些場(chǎng)，這些端部在平面核心的平面之外。這導(dǎo)致作為磁芯內(nèi)的位置的函數(shù)的不同的內(nèi)部磁場(chǎng)強(qiáng)度。

作為這些因素的結(jié)果，鐵磁變壓器磁芯可能由于磁芯內(nèi)的磁通密度的不均勻分布而遭受中央磁芯區(qū)域的早期飽和。隨著偏置電流增加，在空間范圍上增長(zhǎng)的飽和的開始可以引入變壓器的早期非理想行為，并且因此可以限制可用的飽和電流。

圖5示出了可以用于測(cè)量變壓器的性能的裝置。如圖所示，可以是電流源的直流(DC)電流偏置100用于施加通過變壓器的初級(jí)繞組10的DC電流。通常包括與DC偏置源100串聯(lián)的電感器102，以便對(duì)交流(AC)信號(hào)呈現(xiàn)高阻抗。與隔直流電容器106串聯(lián)的AC信號(hào)發(fā)生器104用于將AC信號(hào)疊加到DC偏置上。然后測(cè)量出現(xiàn)在次級(jí)繞組50的輸出上的電壓，然后與由AC激勵(lì)源104提供的電壓進(jìn)行比較。這允許將變壓器的瞬時(shí)AC功率傳遞作為DC偏置電流的函數(shù)來測(cè)量。

圖6示出了對(duì)于具有均勻繞組的變壓器的這種關(guān)系的測(cè)量的曲線圖?？梢钥闯觯谙鄬?duì)低的偏置電流下，Vout與Vin的比率相對(duì)較高，并且可以被認(rèn)為是在其芯不飽和的區(qū)域中操作變壓器。因此，初級(jí)電流的小變化的有效磁導(dǎo)率表示相對(duì)磁導(dǎo)率μr的高值。相反，當(dāng)DC偏置電流變得相對(duì)較大并且磁芯完全飽和時(shí)，輸出減小到更小的值，這更類似于空心磁芯變壓器的值，因?yàn)殍F磁芯不能再提供磁通密度的增強(qiáng)電流變化小的結(jié)果。

圖7重新繪制圖6的數(shù)據(jù)以標(biāo)記飽和和非飽和區(qū)域，并且還對(duì)圖的部分應(yīng)用直線近似。在非飽和區(qū)域和完全飽和區(qū)域之間是過渡區(qū)域，其通常標(biāo)示為110，其中磁導(dǎo)率從非飽和值過渡到完全飽和值。數(shù)學(xué)建模表明，鐵磁芯內(nèi)的磁通密度B是不均勻的，并且在磁芯的邊緣或端部較弱，并且朝向磁芯的中心更強(qiáng)。結(jié)果，隨著DC偏置電流增加，磁芯的中心部分開始飽和，如圖7中所示，在該點(diǎn)處，比率開始在通常標(biāo)記為112的圖的區(qū)域周圍降低。飽和區(qū)域繼續(xù)從中間到末端生長(zhǎng)直到核變得完全飽和。

優(yōu)選地，鐵芯向飽和狀態(tài)的轉(zhuǎn)變將從較高的偏置電流開始，并且其將從非飽和操作突然轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡筒僮鳌＿@將使得給定尺寸的磁芯在飽和發(fā)生之前處理更多的功率和電流，盡管其性能然后將更快地降級(jí)。

發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，可以采取步驟以減少磁芯的中心部分比磁芯的邊緣部分更早飽和的趨勢(shì)。這可以通過磁性組件的結(jié)構(gòu)特征來實(shí)現(xiàn)，并且在一個(gè)實(shí)施例中，這是通過作為徑向跨過繞組平面的距離的函數(shù)來改變線圈的匝密度來實(shí)現(xiàn)的(例如，圖1中的X方向)。在圖7中，虛線114用于具有恒定匝密度的線圈。虛線116用于具有變化和/或優(yōu)化的匝密度的線圈的預(yù)期結(jié)果。

圖8是示意性地示出作為跨越具有一個(gè)任意單位Wc的寬度的芯2的X方向上的距離的函數(shù)的匝密度的變化的曲線圖?？梢钥闯?，匝密度可以朝向芯的邊緣增加，如由x＝0和x＝1的值表示的，并且朝向芯的中心減小，以便減少中央部分早期飽和的趨勢(shì)。

集成電路內(nèi)的磁芯內(nèi)的線圈的尺寸相當(dāng)緊湊，因此不太可能以圖8中的優(yōu)化曲線表示的平滑變化的方式來修改匝，而逐步逼近是可能的，如圖8所示。

作為對(duì)匝密度應(yīng)用逐步近似的結(jié)果，可以實(shí)現(xiàn)如圖9所示的繞組密度，其中線圈可以包括間隔開的導(dǎo)體，其中示出了初級(jí)繞組10，但是對(duì)應(yīng)的圖案也可以形成在初級(jí)繞組10下面的次級(jí)繞組50上。導(dǎo)體條布置成給出具有相對(duì)較低的繞組密度(指定密度D1)的線圈朝向線圈的中心部分，密度D2，在線圈中心區(qū)域的任一側(cè)。與中心和中間密度相比，線圈的任一邊緣具有更高的繞組密度，指定的密度D3。在所示的實(shí)施例中，通過改變線圈的不同部分處的導(dǎo)體寬度來實(shí)現(xiàn)不同的密度。線圈的第一部分包括具有寬度w1和導(dǎo)體間間隙距離g1的相對(duì)寬的導(dǎo)電材料條200、202和204。線圈密度的中間區(qū)域，密度D2由具有導(dǎo)體寬度w2和導(dǎo)體間間距g2的導(dǎo)體206和208組成。具有最高繞組密度，即密度D3的端部由具有寬度w3和導(dǎo)體間間距g3的導(dǎo)體210和212組成。因此，線圈是補(bǔ)償磁芯的磁芯飽和非均勻性的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。

可以改變導(dǎo)體之間的間隙，并且保持導(dǎo)體寬度相同，使得w1＝w2＝w3和g3＞g2＞g1。然而，與通過保持相鄰導(dǎo)體之間的間隙相同，使得g1＝g2＝g3，然后提供通常期望的磁性能的這種布置可以產(chǎn)生線圈的電阻的增加，然后改變導(dǎo)電元件w1、w2和w3的相對(duì)寬度，使得w1＞w2＞w3。改變形成線圈的導(dǎo)體的寬度，而不是改變介電間隙，增加和/或最大化了在通過線圈的電流傳送中涉及的導(dǎo)體的量(對(duì)于給定的導(dǎo)體厚度)，從而降低電阻。

圖10是通過包括具有磁芯的變壓器的集成電路的示意性橫截面，該磁芯通常由附圖標(biāo)記2表示。如圖10所示，集成電路包括襯底4，其上沉積有最低磁性層300。在沉積之后，對(duì)磁性層300進(jìn)行掩模和蝕刻，以便形成芯2的下側(cè)。應(yīng)當(dāng)理解，圖10的結(jié)構(gòu)可以與關(guān)于圖9描述的匝密度變化組合。絕緣然后例如聚酰亞胺的層302沉積在磁性層300上方以使磁芯與變壓器繞組絕緣。然后例如通過跨越整個(gè)襯底的電鍍來沉積次級(jí)線圈50的繞組304、306、308。然后掩蔽該結(jié)構(gòu)，然后蝕刻，以便在絕緣層302上形成隔離的金屬線圈區(qū)域。然后可以沉積附加的絕緣材料以填充相鄰線圈之間的間隙，以將它們封裝在電介質(zhì)內(nèi)。這種絕緣層在圖10中表示為310。然后，例如通過在整個(gè)襯底上進(jìn)行電鍍來沉積初級(jí)線圈10的繞組312、314、316。然后掩蔽該結(jié)構(gòu)，然后蝕刻，以便在絕緣層310上形成隔離的金屬線圈區(qū)域。然后可以沉積附加的絕緣材料以填充相鄰線圈之間的間隙，以將它們封裝在電介質(zhì)內(nèi)。這種絕緣層在圖10中標(biāo)記為318。

然后可以對(duì)絕緣層318進(jìn)行平面化，以便形成集成電路的基本上平坦的上表面。當(dāng)制造每個(gè)絕緣體層時(shí)，可以使用諸如聚酰亞胺的材料來掩蔽其表面，并且可以對(duì)其表面進(jìn)行蝕刻，以便在每個(gè)絕緣層302、310、318中形成間隙。一旦所有的層都已經(jīng)該間隙可以形成向下延伸到最低磁性層300的凹陷320。然后，絕緣層318的上表面可以具有沉積在其上的磁性層322。磁性層也可以沉積到V形凹陷320中，從而在最下面的磁性層300和最上面的磁性層322之間形成連接。然后可以掩蔽和蝕刻層322，以便尤其形成上部部分。

最低磁性層300可以形成在絕緣層330上，例如二氧化硅或任何其它合適的電介質(zhì)材料，其本身可以覆蓋通過將施主或受主雜質(zhì)注入到半導(dǎo)體器件中而形成的各種半導(dǎo)體器件(未示出)襯底4。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，可以在絕緣層302、310、318中形成孔，以便在各種電路組件之間形成器件互連。

磁芯300、322的每個(gè)層可以包括多個(gè)子層。例如，每個(gè)層可以包括四個(gè)子層。磁芯2還可以包括以交替的順序與磁性功能材料的子層排列的多個(gè)第一絕緣層。在該示例中，四層絕緣材料位于交替疊層中的磁性材料的四個(gè)子層上方。應(yīng)當(dāng)注意，可以使用更少或更多的磁性功能材料和絕緣材料層來形成磁芯2。磁芯3以類似的方式形成。例如，這些子層可以幫助防止或減少渦流的形成。

絕緣材料的子層可以是氮化鋁(但是其他絕緣材料，例如氧化鋁可以用于絕緣材料的一些或全部層)，并且可以具有在3至20納米范圍內(nèi)的厚度。磁活性層可以由鎳鐵，鎳鈷或鈷或鐵與一種或多種元素鋯，鈮，鉭和硼的復(fù)合物形成。磁活性層通常可以具有在50至300納米范圍內(nèi)的厚度。磁通量在箭頭334和336所示的方向上圍繞芯部2流動(dòng)。因此，通過上述子層顯著減小沿箭頭332所示的方向移動(dòng)的渦流。這是因?yàn)樽訉踊旧洗怪庇跍u流流動(dòng)路徑的至少一部分的流動(dòng)方向而形成。

盡管已經(jīng)描述了矩形雙繞組雙芯變壓器，但是其他平面變壓器設(shè)計(jì)也是可能的。例如，可以提供附加的金屬層，或者可以在給定層中提供附加的線圈，以便增加線圈的數(shù)量。還可以使用單個(gè)抽頭繞組來形成自耦變壓器，或者可以使用單個(gè)繞組來形成電感器。此外，繞組可以以共同纏繞的布置形成在單層中。這樣的示例在圖11中示出。在圖11中，示出了變壓器400，其包括初級(jí)線圈402和次級(jí)線圈404。線圈402、404共同纏繞在單層金屬中。在另一替代方案中，當(dāng)從上方觀察時(shí)，繞組可以是正方形。這在圖12和13中示出。在圖12中，示出了變壓器500。變壓器500包括四個(gè)磁芯502、504、506和508。在圖13中，示出了方形變壓器600。在該示例中，芯602、604、606和608延伸到角部中，并且是梯形形狀。作為另一替代方案，如圖14所示，可以形成所謂的雙軌道變壓器700。重疊部分可以包裹在第一磁芯702中，而非重疊部分可以包裹在第二和第三磁芯704、706中。任何和所有這些示例可以與圖9所示的變化的匝密度。

在前述實(shí)施例中，已經(jīng)描述了補(bǔ)償結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例，其中線圈的匝密度通過調(diào)節(jié)導(dǎo)電元件的厚度而變化。作為替代，補(bǔ)償結(jié)構(gòu)可以包括芯自身。例如，磁芯的長(zhǎng)度(在圖1中的Y方向)可以在磁芯上(在圖1中的X方向)變化。因此，在鄰近內(nèi)導(dǎo)體210和外導(dǎo)體212的區(qū)域中的芯的邊緣處的芯的長(zhǎng)度短于鄰近內(nèi)導(dǎo)體200、202、204的區(qū)域中的芯的長(zhǎng)度。這種布置將以類似的方式補(bǔ)償磁芯飽和非均勻性以改變線圈的匝密度。

所公開的技術(shù)可以在任何應(yīng)用中或在需要具有減小的磁芯飽和非均勻性的磁芯的任何設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。本公開的各方面可以在各種電子設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。電子設(shè)備的示例可以包括但不限于消費(fèi)電子產(chǎn)品，電子產(chǎn)品的組件，電子測(cè)試設(shè)備，蜂窩通信基礎(chǔ)設(shè)施等。電子設(shè)備的示例可以包括但不限于精密儀器，醫(yī)療設(shè)備，無線設(shè)備，諸如智能電話的移動(dòng)電話，電話，電視，計(jì)算機(jī)監(jiān)視器，計(jì)算機(jī)，調(diào)制解調(diào)器，手持計(jì)算機(jī)，膝上型計(jì)算機(jī)，平板計(jì)算機(jī)，可穿戴計(jì)算設(shè)備作為智能手表，個(gè)人數(shù)字助理(PDA)，車載電子系統(tǒng)，微波爐，冰箱，諸如汽車電子系統(tǒng)的車載電子系統(tǒng)，立體聲系統(tǒng)，DVD播放器，CD播放器，數(shù)字音樂播放器例如MP3播放器，收音機(jī)，攝像機(jī)，相機(jī)，數(shù)碼相機(jī)，便攜式存儲(chǔ)器芯片，洗衣機(jī)，烘干機(jī)，洗衣機(jī)/烘干機(jī)，手表，時(shí)鐘等。此外，電子設(shè)備包括未完成的產(chǎn)品。

除非上下文明確要求，否則在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，詞語“包括”，“包含”等應(yīng)以包括的意義來解釋，而不是排除或窮盡的意義；也就是說，在“包括但不限于”的意義上。如這里一般使用的詞語“耦合”是指兩個(gè)或更多個(gè)元件，其可以直接連接或通過一個(gè)或多個(gè)中間元件。同樣，如本文中通常使用的詞語“連接”是指可以直接連接或通過一個(gè)或多個(gè)中間元件連接的兩個(gè)或更多個(gè)元件。另外，當(dāng)在本申請(qǐng)中使用時(shí)，詞語“本文”，“上方”，“下方”和類似含義的詞語應(yīng)當(dāng)是指本申請(qǐng)的整體，而不是本申請(qǐng)的任何特定部分。在上下文允許的情況下，在上面的使用單數(shù)或復(fù)數(shù)的某些實(shí)施例的具體實(shí)施方式中的單詞也可以分別包括復(fù)數(shù)或單數(shù)。在上下文允許的情況下，涉及兩個(gè)或更多個(gè)項(xiàng)目的列表的詞語“或”旨在覆蓋該詞語的所有以下解釋：列表中的任何項(xiàng)目，列表中的所有項(xiàng)目，以及列表中的項(xiàng)目的任何組合。

此外，本文中使用的條件語言，諸如“可以”、“可”、“可能”、“可以”、“例如”、“比如”、“諸如”等等之類的(除其他之外)特定地另外說明或在所使用的上下文中另外理解，通常旨在表達(dá)某些實(shí)施例包括某些特征，元件和/或狀態(tài)，而其他實(shí)施例不包括某些特征，元件和/或狀態(tài)。以任何方式需要一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的特征，元件和/或狀態(tài)，或者一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例必然包括用于在有或沒有作者輸入或提示的情況下決定是否包括這些特征、元件和/或狀態(tài)的邏輯，將在任何特定實(shí)施例中執(zhí)行。

短語“相鄰”可以被理解為第一材料可以被放置為非常接近第二材料，這可以在第三材料的相對(duì)薄的層被放置在第一和第二材料之間時(shí)發(fā)生，例如絕緣體。在本文中，第一材料“鄰近”第二材料。

盡管已經(jīng)描述了某些實(shí)施例，但是這些實(shí)施例僅通過示例的方式給出，并且不旨在限制本公開的范圍。實(shí)際上，本文描述的新穎的裝置、方法和系統(tǒng)可以以各種其它形式實(shí)施；此外，在不脫離本公開的精神的情況下，可以進(jìn)行在此描述的方法和系統(tǒng)的形式的各種省略、替換和改變。例如，雖然以給定的布置呈現(xiàn)所公開的實(shí)施例，但是備選實(shí)施例可以用不同的組件和/或電路拓?fù)鋪韴?zhí)行類似的功能，并且一些元件可以被刪除，移動(dòng)、添加、細(xì)分、組合和/或修改。這些元件中的每一個(gè)可以以各種不同的方式實(shí)現(xiàn)?？梢越M合上述各種實(shí)施例的元件和動(dòng)作的任何合適的組合以提供另外的實(shí)施例。所附權(quán)利要求及其等同物旨在覆蓋落入本公開的范圍和精神內(nèi)的這些形式或修改。

盡管這里提出的權(quán)利要求是以用于在USPTO提交的單相關(guān)性格式，但是應(yīng)當(dāng)理解，任何權(quán)利要求可以取決于相同類型的任何前述權(quán)利要求，除非其在技術(shù)上顯然不可行。