專利名稱：對稱型電感的制作方法
技術領域：
本發明關于一種電感結構，尤指一種對稱型電感結構。
背景技術：
電感是一種利用磁場型式來儲存能量的被動組件，其具有抗拒流經電流大小產生改變的特性，常見與電容器相互搭配應用于各式無線通訊電路設計中，用來提供穩定電流、相位匹配、濾波以及諧振等功能。電感的基本結構是由一導線循環或線圈構成，其電感值則取決于線圈的圈數、粗細、長短、半徑以及圈內填充物種類等因素。在半導體制程中，為了將電感結構整合至集成電路芯片上，目前多是利用二層金屬的布局圖案設計以及連接于二金屬層之間的接觸插塞來形成導線循環。
請參考圖1，圖1為現有的一電感結構示意圖。如圖1所示，現有的電感10為一差動電感(differential inductor)，其包含有一第一金屬層，第一金屬層由二交錯纏繞的第一導線段12與第二導線段14構成一近似圓形，且第一導線段12與第二導線段14包含有二重疊區域A與B。電感10另包含有一第二金屬層，且第二金屬層至少包含有一第三導線段20設于第一導線段12與第二導線段14的重疊區域A下方，以及一第四導線段24設于第一導線段12與第二導線段14的重疊區域B下方。第二金屬層與第一金屬層之間另設有一介電層(未顯示)以及復數個接觸插塞16，18，22，26貫穿于介電層之間，以用來連接第一金屬層與第二金屬層。舉例而言，第二導線段14、第三導線段20于重疊區域A處利用接觸插塞16、18相連接，而第一導線段12、第四導線段24于重疊區域B處則利用接觸插塞22、26相連接。
現有的電感10于第一導線段12與第二導線段14的重疊區域并無法提供一完全對稱的結構，例如于重疊區域A處，第二導線段14需利用接觸插塞16、18連接至第三導線段20，而第一導線段12則不需要利用接觸插塞連接至第二金屬層，以及于重疊區域B處，第一導線段12需利用接觸插塞22、26連接至第四導線段24，而第二導線段14則不需要利用接觸插塞連接至第二金屬層，因此電感10兩端的差動訊號(V+，V-)將因此一不對稱結構衍生寄生電阻差異，導致訊號不對稱，并且進而造成相位差異以及相位噪聲(phase noise)等情形，嚴重影響電路特性。
發明內容
因此，本發明的目的即在提供一種對稱型電感結構，以解決現有技術中存在的問題。
在本發明的較佳實施例中，該對稱型電感包含有一第一金屬層，第一金屬層包含有一第一導線段設于一對稱線的第一側，以及一第二導線段設于對稱線的第二側，第二導線段與第一導線段對稱于對稱線；一第二金屬層，第二金屬層包含有一第三導線段設于對稱線的第一側，以及一第四導線段設于對稱線的第二側，且第四導線段與第三導線段對稱于對稱線；一第一接觸插塞，用來連接第一導線段至第三導線段的一端；一第二接觸插塞，用來連接第一導線段至第三導線段的另一端；一與第一接觸插塞相對稱于對稱線的第三接觸插塞，用來連接第二導線段至第四導線段的一端；以及一與第二接觸插塞相對稱于對稱線的第四接觸插塞，用來連接第二導線段至第四導線段的另一端。
由于本發明是利用布局圖案的設計來形成對稱型電感，亦即利用第一金屬層于直線的兩側形成相互對稱的第一導線段、第二導線段，利用第二金屬層于直線的兩側形成相互對稱的第三導線段、第四導線段，并且進一步利用復數個對稱于直線兩側的接觸插塞來連接第一金屬層與第二金屬層，因此本發明可以有效利用完全對稱的電感結構來降低寄生電阻差異，改善訊號不對稱、相位差異以及相位噪聲等問題。
圖1為現有的一電感結構示意圖。
圖2為本發明第一實施例之一電感結構示意圖。
圖3為本發明第二實施例之一電感結構示意圖。
圖4為本發明第三實施例之一電感結構示意圖。
符號說明10、30、50、70電感12、14、32、34、52、54、72、74第一金屬層16、18、22、26、36、40、42、46、56、60、76、80接觸插塞20、24、38、44、58、78第二金屬層A、B 重疊區域L對稱線具體實施方式
請參考圖2，圖2為本發明第一實施例之一電感結構示意圖。如圖2所示，電感30為一差動電感，其包含有一第一金屬層，第一金屬層由一第一導線段32與一第二導線段34對稱設置于一對稱線L兩側所形成，第一導線段32與第二導線段34均包含至少一螺旋圖形，且第一導線段32與第二導線段34約略形成至少一餅圖，對稱線LL則為該圓形的一直徑。電感30另包含有一第二金屬層，且第二金屬層至少包含有一第三導線段38以及一第四導線段44對稱設置于對稱線L兩側，其中第一導線段32部分設置于第三導線段38上方，第二導線段34部分設置于第四導線段44上方。此外，在本發明的其它實施例中，第二金屬層亦可設置于第一金屬層上方，使得第一導線段32部分設置于第三導線段38下方，而第二導線段34部分設置于第四導線段44下方。第二金屬層與第一金屬層之間另設有至少一介電層(未顯示)以及復數個接觸插塞36，40，42，46貫穿于介電層之間，以用來連接第一金屬層與第二金屬層。舉例而言，第一導線段32至少包含有一第一接觸點、一第二接觸接觸點分別與第二導線段34的一第三接觸點、一第四接觸點相對稱于對稱線L，且第一導線段32分別利用接觸插塞36使其第一接觸點連接至第三導線段38的一端，以及利用接觸插塞40使其第二接觸點連接至第三導線段的另一端，至于第二導線段34則分別利用接觸插塞42使其第三接觸點連接至第四導線段44的一端，以及利用接觸插塞46使其第四接觸點連接至第四導線段的另一端。
由于本發明的第一金屬層、第二金屬層以及連接其間的接觸插塞等圖案均對稱于對稱線兩側而設置，因此本發明電感可以提供兩端的差動訊號(V+，V-)一完全對稱結構，以有效改善電感品質，避免相位噪聲等問題。此外，本發明對稱型電感結構可以進一步于設計布局圖案時，使第一金屬層的第一導線段與第二導線段的轉角處形成圓形化轉角(rounded corner)，以避免電流集中于轉角處，造成局部的電阻值增加，降低電感的品質因子(qualityfactor)。值得注意的是，本發明對稱型電感結構并不限定具有圓形的電感結構，其它利用對稱于對稱線兩側而設置的復數層金屬層、導線段以及連接其間的接觸插塞等結構所形成的各式電感圖案，均適用于本發明。
請參考圖3，圖3為本發明第二實施例之一電感結構示意圖。如圖3所示，電感50為一差動電感，其包含有一第一金屬層，第一金屬層由一第一導線段52與一第二導線段54對稱設置于一對稱線L兩側所形成，第一導線段52與第二導線段54均包含至少一螺旋圖形，且第一導線段52與第二導線段54約略形成至少一圓形，對稱線L則為該圓形的一直徑。電感50另包含有一第二金屬層58，以及至少一介電層(未顯示)設置于第一金屬層52、54與第二金屬層58之間，其中第一導線段52與第二導線段54部分覆蓋于第二金屬58上方，此外，在本發明的其它實施例中，第二金屬層58亦可設置于第一金屬層52、54上方，使得第一導線段52與第二導線段54部分設置于第二金屬層58下方。第一金屬層52、54與第二金屬層58利用復數個貫穿于介電層間的接觸插塞56，60來進行連接。舉例而言，第一導線段52至少包含有一第一接觸點與第二導線段54的一第二接觸點相對稱于對稱線L，且第一導線段52利用接觸插塞56使其第一接觸點連接至第二金屬層58的一端，而第二導線段54則利用接觸插塞60使其第二接觸點連接至第二金屬層58的另一端。
由于本發明的第一金屬層、第二金屬層以及連接其間的接觸插塞等圖案均對稱于對稱線兩側而設置，因此本發明電感可以提供兩端的差動訊號(V+，V-)一完全對稱結構，以有效改善電感品質，避免相位噪聲等問題。此外，本發明對稱型電感結構可以進一步于設計布局圖案時，使第一金屬層的第一導線段與第二導線段的轉角處形成圓形化轉角，以避免電流集中于轉角處，造成局部的電阻值增加，降低電感的品質因子。值得注意的是，本發明對稱型電感結構并不限定具有圓形的電感結構，其它利用對稱于對稱線兩側而設置的復數層金屬層、導線段以及連接其間的接觸插塞等結構所形成的各式電感圖案，均適用于本發明。
請參考圖4，圖4為本發明第三實施例之一電感結構示意圖。如圖4所示，電感70為一差動電感，其包含有一第一金屬層，第一金屬層由一第一導線段72與一第二導線段74對稱設置于一對稱線L兩側所形成，第一導線段72與第二導線段74均包含復數圈螺旋圖形，且第一導線段72與第二導線段74約略形成至少一圓形，對稱線L則為該圓形的一直徑。電感70另包含有一第二金屬層78，以及至少一介電層(未顯示)設置于第一金屬層72、74與第二金屬層78之間，其中第一導線段72與第二導線段74部分覆蓋于第二金屬78上方，此外，在本發明的其它實施例中，第二金屬層78亦可設置于第一金屬層72、74上方，使得第一導線段72與第二導線段74部分設置于第二金屬層78下方。第一金屬層72、74與第二金屬層78利用復數個貫穿于介電層間的接觸插塞76，80來進行連接。舉例而言，第一導線段72至少包含有一第一接觸點與第二導線段74的一第二接觸點相對稱于對稱線L，且第一導線段72利用接觸插塞76使其第一接觸點連接至第二金屬層78的一端，而第二導線段74則利用接觸插塞80使其第二接觸點連接至第二金屬層78的另一端。
由于本發明的第一金屬層、第二金屬層以及連接其間的接觸插塞等圖案均對稱于對稱線兩側而設置，因此本發明電感可以提供兩端的差動訊號(V+，V-)一完全對稱結構，以有效改善電感品質，避免相位噪聲等問題。此外，本發明對稱型電感結構可以進一步于設計布局圖案時，使第一金屬層的第一導線段與第二導線段的轉角處形成圓形化轉角，以避免電流集中于轉角處，造成局部的電阻值增加，降低電感的品質因子。值得注意的是，本發明對稱型電感結構并不限定具有圓形的電感結構，其它利用對稱于對稱線兩側而設置的復數層金屬層、導線段以及連接其間的接觸插塞等結構所形成的各式電感圖案，均適用于本發明。
相較于現有的非對稱電感結構，本發明是利用布局圖案的設計來形成對稱型電感，亦即利用第一金屬層于直線的兩側形成相互對稱的第一導線段、第二導線段，利用第二金屬層于直線的兩側形成相互對稱的第三導線段、第四導線段，并且進一步利用復數個對稱于直線兩側的接觸插塞來連接第一金屬層與第二金屬層，因此本發明可以有效利用完全對稱的電感結構來降低寄生電阻差異，改善訊號不對稱、相位差異以及相位噪聲等問題。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明專利的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種對稱型電感，其特征在于，包含有一第一金屬層，該第一金屬層包含有一第一導線段設于一直線的第一側，以及一第二導線段設于該直線的第二側，該第二導線段與該第一導線段對稱于該直線；一第二金屬層，該第二金屬層包含有一第三導線段設于該直線的該第一側，以及一第四導線段設于該直線的該第二側，且該第四導線段與該第三導線段對稱于該直線；一第一接觸插塞，用來連接該第一導線段至該第三導線段的一端；一第二接觸插塞，用來連接該第一導線段至該第三導線段的另一端；一與該第一接觸插塞相對稱于該直線的第三接觸插塞，用來連接該第二導線段至該第四導線段的一端；以及一與該第二接觸插塞相對稱于該直線的第四接觸插塞，用來連接該第二導線段至該第四導線段的另一端。
2.如權利要求1所述的對稱型電感，其特征在于，該第一導線段與該第二導線段形成至少一圓形。
3.如權利要求2所述的對稱型電感，其特征在于，該直線為該圓形的一直徑。
4.如權利要求1所述的對稱型電感，其特征在于，另包含有至少一介電層設置于該第一金屬層與該第二金屬層之間，且該第一接觸插塞、該第二接觸插塞、該第三接觸插塞以及該第四接觸插塞貫穿該介電層。
5.如權利要求1所述的對稱型電感，其特征在于，該第一導線段部分設置于該第二金屬層的該第三導線段上方。
6.如權利要求1所述的對稱型電感，其特征在于，該第二導線段部分設置于該第二金屬層的該第四導線段上方。
7.如權利要求1所述的對稱型電感，其特征在于，該第一導線段包含有至少一圓形化轉角。
8.如權利要求1所述的對稱型電感，其特征在于，該第二導線段包含有至少一圓形化轉角。
全文摘要
本發明為一種對稱型電感，其包含有一第一金屬層，第一金屬層包含有一第一導線段設于一對稱線的第一側，以及一第二導線段設于對稱線的第二側，第二導線段與第一導線段對稱于對稱線；一第二金屬層，第二金屬層包含有一第三導線段設于對稱線的第一側，以及一第四導線段設于對稱線的第二側，且第四導線段與第三導線段對稱于對稱線；一第一接觸插塞，用來連接第一導線段至第三導線段的一端；一第二接觸插塞，用來連接第一導線段至第三導線段的另一端；一與第一接觸插塞相對稱于對稱線的第三接觸插塞，用來連接第二導線段至第四導線段的一端；以及一與第二接觸插塞相對稱于對稱線的第四接觸插塞，用來連接第二導線段至第四導線段的另一端。
文檔編號H01L21/00GK101017726SQ20061012642
公開日2007年8月15日 申請日期2004年1月30日 優先權日2004年1月30日
發明者高境鴻 申請人:聯華電子股份有限公司