變壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種針對射頻(RF)設(shè)備的接合線變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]接合線變壓器通常用于功率RF放大器(例如反相放大器、異相放大器和多赫蒂放大器)的多種RF電路中。
[0003]圖1示出了已知的接合線變壓器100的不同視圖。圖1a示出了接合線變壓器100的平面圖；圖1b示出了 3維視圖；圖1c示出了橫截面視圖；圖1d示出了示意性等效電路圖；以及圖1e以平面視圖示出了接合線變壓器100的初級電路100’，圖1f示出了接合線變壓器100的初級電路100’的橫截面。接合線變壓器100包括通常為半導(dǎo)體管芯的襯底10。在示意性等效電路圖中表示為LI的初級電感可以形成為一個或更多個初級接合線12和初級片內(nèi)(on-die)傳輸線20。初級接合線12的一端連接到第一初級端子(first primaryterminal) 14。每個初級接合線12的另一端與使用內(nèi)金屬通孔(inter-metal via)21連接到初級公共接合線共同接合線(primary common bonding line) 18的接合焊盤(bondpad) 11相連，如圖1f所示。初級片內(nèi)傳輸線20的一端可以連接到初級公共接合線18。初級片內(nèi)傳輸線的另一端連接到第二初級端子16。因此，初級接合線12中的每一個與初級片內(nèi)傳輸線20中的相應(yīng)傳輸線被電學(xué)串聯(lián)連接在第一初級端子14和第二初級端子16之間，并且形成回路。成對的初級接合線12和相應(yīng)的初級片內(nèi)傳輸線20被電學(xué)并聯(lián)連接在第一初級端子14和第二初級端子16之間。
[0004]在示意性等效電路圖中表示為L2的次級電感可以形成為一個或更多個次級接合線22和次級片內(nèi)傳輸線30。次級接合線22的一端連接到第一次級端子24。每個次級接合線22的另一端連接到次級公共接合線28。次級片內(nèi)傳輸線30的一端可以連接到次級公共接合線28。次級片內(nèi)傳輸線的另一端連接到第二次級端子26。因此，次級接合線22中的每一個以及次級片內(nèi)傳輸線30中的相應(yīng)傳輸線被電學(xué)串聯(lián)連接在第一次級端子24和第二次級端子26之間，并且形成回路。成對的次級接合線22和相應(yīng)的次級片內(nèi)傳輸線30被電學(xué)并聯(lián)連接在第一次級端子24和第二次級端子26之間。
[0005]初級和次級接合線12、22以及片內(nèi)傳輸線20、30的集合是交叉指狀的(inter-digitated)。在這種配置中，接合線提供磁性親合，而片內(nèi)線用于閉合回路。
[0006]圖2a和2b示出了用于制造接合線晶體管100”的步驟。如圖2a所示，在制備半導(dǎo)體器件期間，使用一個或更多個金屬層在襯底10上形成片內(nèi)金屬互連。第一初級端子14、初級片內(nèi)傳輸線20、第一次級端子24和次級片內(nèi)傳輸線30可以形成在頂部金屬層上，并且調(diào)節(jié)其尺寸使得可以直接附連接合線。第二初級端子16、初級公共接合線18、第二次級端子26和次級公共接合線28形成在底部金屬層上。層內(nèi)通孔(未示出)用于在初級片內(nèi)傳輸線20和初級公共接合線18之間、在初級片內(nèi)傳輸線20和第二初級端子16之間、在次級片內(nèi)傳輸線30和次級公共接合線28之間、以及在次級片內(nèi)傳輸線30和第二次級端子26之間進行連接。在半導(dǎo)體器件的封裝和裝配期間用傳統(tǒng)焊線機(wire-bonding machine)布置并附連用于形成初級和次級電感的接合線。
[0007]相較于片內(nèi)耦接的電感器，接合線變壓器100可以提供更好的性能。然而，接合線變壓器效率仍然受到例如在襯底(特別是低歐姆值的襯底，可以用于橫向擴散金屬-氧化物-半導(dǎo)體(LDMOS)器件)中感應(yīng)出的渦電流以及接合線之間的低效耦合的影響。
[0008]這些損耗導(dǎo)致效率降低、功率損耗以及工作溫度升高；如果將變壓器用于輸入側(cè)，則增益降低。這些損耗可能限制在范圍從I到100瓦特的高功率應(yīng)用中使用接合線變壓器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在所附權(quán)利要求中限定了本發(fā)明的多個方面。在第一方面，限定了一種用于RF電路的接合線變壓器，包括:襯底，具有一對初級端子和一對次級端子；初級電路，包括至少一個初級回路，所述至少一個初級回路包括被電學(xué)串聯(lián)耦接在所述一對初級端子之間的一對初級接合線，所述一對初級接合線中的第一初級接合線相距襯底主表面的最大間距與所述一對初級接合線中的第二初級接合線相距襯底主表面的最大間距是不同的；以及次級電路，包括至少一個次級回路，所述至少一個次級回路包括被電學(xué)串聯(lián)耦接在所述一對次級端子之間的一對次級接合線，所述一對次級接合線中的第一次級接合線相距襯底主表面的最大間距與所述一對次級接合線中的第二次級接合線相距襯底主表面的最大間距是不同的。
[0010]接合線變壓器可以增加變壓器可以處理的最大電流以及相應(yīng)的功率，這是由于接合線可以具有比片內(nèi)傳輸線高的電流承載能力(a higher current carrying capacity)。此外，由于在由每對接合線形成的初級電感回路以及襯底之間接觸較少，可以減小在襯底中感應(yīng)出的渦電流。
[0011 ] 在實施例中，所述初級電路還包括被電學(xué)并聯(lián)耦接在所述一對初級端子之間的多個初級回路；所述次級電路還包括被電學(xué)并聯(lián)耦接在所述一對次級端子之間的多個次級回路。
[0012]在實施例中，所述初級電路還包括被電學(xué)串聯(lián)耦接在所述一對初級端子之間的多個初級回路；次級電路還包括被電學(xué)串聯(lián)耦接在所述一對次級端子之間的多個次級回路。
[0013]每個初級回路被電學(xué)串聯(lián)耦接在端子之間。然而，多個初級回路可以被電學(xué)并聯(lián)或串聯(lián)地耦接在初級和次級端子之間。每個次級回路被電學(xué)串聯(lián)耦接在端子之間。然而，多個次級回路可以被電學(xué)并聯(lián)或串聯(lián)地耦接在次級端子之間。
[0014]在實施例中，接合線變壓器的初級回路可以布置為與次級回路中的每個回路是交叉指狀布置的。
[0015]接合線變壓器可以由多個初級回路形成，其中所述多個初級回路平行對準并與次級回路交替排列(alternating)，以便改善初級和次級回路之間的磁性耦合。
[0016]在接合線變壓器的實施例中，所述襯底可以包括多個金屬層和屏蔽層，所述屏蔽層包括多個金屬層之一的區(qū)域，其中所述屏蔽層被可操作地耦接到接地電勢。
[0017]將接地屏蔽布置在接合線下方還可以防止感應(yīng)渦電流的磁場進入襯底。
[0018]在實施例中，接合線變壓器還可以包括至少一個保護(guard)接合線，布置在襯底的邊以及所述至少一個初級和次級回路之間，其中所述至少一個保護接合線的每一端被可操作地耦接到接地電勢。
[0019]在實施例中，所述至少一個保護接合線的至少一端與電容器的第一極板相連，并且所述電容器的另一極板被可操作地耦接到接地電勢。
[0020]與地直接相連的保護接合線回路可以用于形成“保護環(huán)(guard ring) ”，或可選地經(jīng)由接地電容器形成“保護環(huán)”。變壓器邊緣處的保護環(huán)用作提供對磁場限制的磁壁。
[0021]實施例可以包括串聯(lián)布置在襯底的邊以及所述至少一個初級和次級回路之間的多個保護接合線，并且其中多個保護接合線中的每個保護接合線的每一端被可操作地耦接到接地電勢。
[0022]實施例可以包括沿襯底的每個邊布置的多個保護接合線，其中多個保護接合線的每一端被可操作地耦接到接地電勢。
[0023]接合線變壓器的實施例可以合并在封裝的RF器件中，例如多赫蒂放大器或異相放大器?？梢允褂肅MOS技術(shù)來實現(xiàn)RF器件。
[0024]在第二方面，提供了一種制造接合線變壓器的方法，包括:提供襯底，所述襯底具有一對初級端子、一對次級端子、初級公共接合線以及次級公共接合線；通過以下步驟提供一對初級接合線以及一對次級接合線，所述一對初級接合線布置為形成接合線變壓器的初級電路的初級回路，所述一對次級接合線布置為形成接合線變壓器的次級電路的次級回路:將一對初級接合線中的第一初級接合線連接在所述一對初級端子中的第一初級端子和初級公共接合線之間；將一對次級接合線中的第一次級接合線連接在所述一對初級端子之一和所述次級公共接合線之間；將所述一對初級接合線中的第二初級接合線連接在所述一對初級端子中的第二初級端子和所述初級公共接合線之間；將所述一對次級接合線中的第二次級接合線連接在一對初級端子中的第二初級端子和次級公共接合線之間；以及其中所述一對初級接合線中的第一初級接合線相距襯底主表面的最大間距與所述一對初級接合線中的第二初級接合線相距襯底主表面的最大間距不同，并且所述一對次級接合線中的第一次級接合線相距襯底主表面的最大間距與所述一對次級接合線中的第二次級接合線相距襯底主表面的最大間距不同。
[0025]可以制造接合線變壓器，而無需專門的技術(shù)或附加的后端制造步驟，因此不會導(dǎo)致對制造成本的任何明顯增加。
[0026]所述制造接合線變壓器的方法的實施例可以包括:將至少一個保護接合線的每一端連接到襯底，使得所述至少一個保護接合線中的每一端被可操作地耦接到接地連接；以及將保護接合線布置在襯底邊緣以及初級和次