CN102110517A - 半导体差分电感结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体差分电感结构，包括由只有一条通路绕成的奇数圈的同心金属线圈，所述通路两端的接口，以及多个交叉结构，所述金属线圈始终沿顺时针或逆时针方向，由第一接口绕外圈1/4圈后，经过第一交叉结构过渡到第二圈；之后每经过1/4圈就经过交叉结构向内过渡，直到进入内圈；绕内圈1/2圈后，经过交叉结构向外过渡；之后每经过1/4圈后就经过第交叉结构向外过渡，一直到达中心抽头线；然后再经过与上述结构对称的结构连接到线圈的第二接口。本发明避免了差分电感的中心抽头线与金属线圈的互感以及电容耦合等寄生效应，并且只需两层金属，简化了差分电感在半导体器件中的结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体器件结构，尤其是一种半导体差分电感结构。
背景技术
现有的半导体差分电感结构如图1所示，包括由只有一条通路绕成的奇数圈的同心金属线圈，所述通路两端的接口，以及多个交叉结构，所述金属线圈始终沿顺时针或逆时针方向，由第一接口绕外圈1/4圈后，经过第一交叉结构过渡到第二圈；之后每经过1/4圈就经过交叉结构向内过渡，直到进入内圈；绕内圈1/2圈后，经过交叉结构向外过渡；之后每经过1/4圈后就经过交叉结构向外过渡，一直到达中心抽头线；然后再经过与上述结构对称的结构连接到线圈的第二接口。由于金属线圈的通路的中点处在电路应用中往往会接入一个电位，因此在内圈连接第二交叉结构的两端的中点处引出中心抽头线。由于中心抽头引出时要绕过第一交叉结构，而第一交叉结构本身就需要占用两层金属层，所以中心抽头线需要设置在第三层金属上，通过接触口从电感内圈引出。这样中心抽头线由于跨越了中圈和外圈，不但存在与金属线圈的互感以及电容耦合等寄生效应，而且至少需要三层金属层，结构比较复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种半导体差分电感结构，使差分电感的中心抽头线能够从电感的最外圈引出，解决差分电感的中心抽头线与顶层金属的互感以及电容耦合问题，并且简化差分电感在半导体器件上的结构。
为解决上述技术问题，本发明半导体差分电感结构的技术方案是，包括由只有一条通路绕成的圈数至少为三的奇数的同心金属线圈，所述通路两端的接口，以及多个交叉结构，所述金属线圈始终沿顺时针或逆时针方向，两个接口都连接在最外圈的最下方，一条中心抽头线设置在最外圈的最上方，最外圈的最左侧和最右侧、最内圈的最上方和最下方以及其它圈的最左侧、最右侧、最上方和最下方各设置有交叉结构，
由第一接口开始，每绕1/4圈后，都经过一个交叉结构向相邻靠内的一圈过渡，直到逐步过渡到最内圈；
过渡到最内圈后，绕最内圈经过1/2圈；
绕最内圈1/2圈后，经过又一个交叉结构过渡到相邻靠外的一圈；
之后每绕1/4圈后，都再经过一个交叉结构向相邻靠外的一圈过渡，直到逐步过渡到最外圈；
过渡到最外圈后，绕最外圈经过1/2圈，在该1/2圈的中点处，即最外圈的最上方，向金属线圈外引出一条中心抽头线；
绕最外圈1/2圈后，再经过一个交叉结构过渡到相邻靠内的一圈；
之后每绕1/4圈后，都再经过一个交叉结构向相邻靠内的一圈过渡，直到逐步过渡到最内圈；
过渡到最内圈后，绕最内圈经过1/2圈；
绕最内圈1/2圈后，再经过一个交叉结构过渡到相邻靠外的一圈；
之后每绕1/4圈后，都再经过一个交叉结构向相邻靠外的一圈过渡，直到逐步过渡到最外圈；
之后绕最外圈1/4圈后，连接线圈的第二接口。
本发明采用上述结构，使差分电感的中心抽头线可以从电感的外圈引出，避免了差分电感的中心抽头线与金属线圈的互感以及电容耦合等寄生效应，并且只需两层金属，简化了差分电感在半导体器件中的结构。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：
图1为现有的半导体差分电感的结构示意图；
图2为本发明半导体差分电感一个实施例的结构示意图；
图3为本发明半导体差分电感另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种半导体差分电感结构，包括由只有一条通路绕成的圈数至少为三的奇数的同心金属线圈，所述通路两端的接口，以及多个交叉结构，所述金属线圈始终沿顺时针或逆时针方向，两个接口都连接在最外圈的最下方，一条中心抽头线设置在最外圈的最上方，最外圈的最左侧和最右侧、最内圈的最上方和最下方以及其它圈的最左侧、最右侧、最上方和最下方各设置有交叉结构，
由第一接口开始，每绕1/4圈后，都经过一个交叉结构向相邻靠内的一圈过渡，直到逐步过渡到最内圈；
过渡到最内圈后，绕最内圈经过1/2圈；
绕最内圈1/2圈后，经过又一个交叉结构过渡到相邻靠外的一圈；
之后每绕1/4圈后，都再经过一个交叉结构向相邻靠外的一圈过渡，直到逐步过渡到最外圈；
过渡到最外圈后，绕最外圈经过1/2圈，在该1/2圈的中点处，即最外圈的最上方，向金属线圈外引出一条中心抽头线；
绕最外圈1/2圈后，再经过一个交叉结构过渡到相邻靠内的一圈；
之后每绕1/4圈后，都再经过一个交叉结构向相邻靠内的一圈过渡，直到逐步过渡到最内圈；
过渡到最内圈后，绕最内圈经过1/2圈；
绕最内圈1/2圈后，再经过一个交叉结构过渡到相邻靠外的一圈；
之后每绕1/4圈后，都再经过一个交叉结构向相邻靠外的一圈过渡，直到逐步过渡到最外圈；
之后绕最外圈1/4圈后，连接线圈的第二接口。
所述交叉结构为“X”形，包括相交叉的位于半导体器件上两个不同金属层的两条金属线，所述两条金属线在所述交叉结构中相互绝缘，使金属线圈的通路在不同的圈之间过渡。
所述交叉结构中的其中一条金属线与所述金属线圈在同一个金属层上，并直接与金属线圈连接，另一条金属线通过层间的接触孔与金属线圈连接。
图2所示为采用本发明圈数为三圈的一个实施例，包括由只有一条通路绕成的外圈、中圈、内圈共三圈同心的金属线圈，所述通路两端的接口，以及多个交叉结构，
所述金属线圈始终沿顺时针或逆时针方向，由端口一绕外圈1/4圈后，经过第一交叉结构过渡到中圈；
之后绕中圈1/4圈后，经过第二交叉结构过渡到内圈；
之后绕内圈1/2圈后，经过第三交叉结构过渡到中圈；
之后绕中圈1/4圈后，经过第一交叉结构过渡到外圈；
之后绕外圈1/2圈后，经过第四交叉结构过渡到中圈；
之后绕中圈1/4圈后，经过第三交叉结构过渡到内圈；
之后绕内圈1/2圈后，经过第二交叉结构过渡到中圈；
之后绕中圈1/4圈后，经过第四交叉结构过渡到外圈；
之后绕外圈1/4圈后，连接线圈的端口二；
在连接所述第一交叉结构和第四交叉结构的1/4圈外圈金属线圈的中点处引出一条中心抽头线。
图3所示为采用本发明圈数为五圈的一个实施例，所述金属线圈，始终沿顺时针或逆时针方向，由接口一绕外圈1/4圈后，经过第一交叉结构过渡到第二圈；
之后绕1/4圈后，经过第二交叉结构过渡到第三圈；
之后绕1/4圈后，经过第三交叉结构过渡到第四圈；
之后绕1/4圈后，经过第四交叉结构过渡到第五圈；
之后绕1/2圈后，经过第五交叉结构过渡到第四圈；
之后绕1/4圈后，经过第六交叉结构过渡到三圈；
之后绕1/4圈后，经过第七交叉结构过渡到二圈；
之后绕1/4圈后，经过第八交叉结构过渡到外圈，到达中心抽头；
然后再经过与上述结构对称的结构连接到线圈的端口二。
如图2和图3所示的实施例中箭头所示的电流方向来看，本发明半导体差分电感的电流方向与现有的差分电感的电流方向相同，因此不会破坏电感磁场。电流从端口一进入线圈，经过一半的路径，正好到达中心抽头线的位置。此时的中心抽头线与现有的差分电感比较，处于电感的最外圈。从两个端口进入线圈，可以经过完全对称的路径到达中心抽头位置。本发明可在上下层金属等厚的工艺中使用，或者通过增加下层金属线的宽度和足够多的通孔数量来减小电感的寄生电阻。
综上所述，本发明采用上述结构，使差分电感的中心抽头线可以从电感的外圈引出，避免了差分电感的中心抽头线与金属线圈的互感以及电容耦合等寄生效应，并且只需两层金属，简化了差分电感在半导体器件中的结构。
Claims (3)
1.一种半导体差分电感结构，其特征在于，包括由只有一条通路绕成的圈数至少为三的奇数的同心金属线圈，所述通路两端的接口，以及多个交叉结构，所述金属线圈始终沿顺时针或逆时针方向，两个接口都连接在最外圈的最下方，一条中心抽头线设置在最外圈的最上方，最外圈的最左侧和最右侧、最内圈的最上方和最下方以及其它圈的最左侧、最右侧、最上方和最下方各设置有交叉结构，
由第一接口开始，每绕1/4圈后，都经过一个交叉结构向相邻靠内的一圈过渡，直到逐步过渡到最内圈；
过渡到最内圈后，绕最内圈经过1/2圈；
绕最内圈1/2圈后，经过又一个交叉结构过渡到相邻靠外的一圈；
之后每绕1/4圈后，都再经过一个交叉结构向相邻靠外的一圈过渡，直到逐步过渡到最外圈；
过渡到最外圈后，绕最外圈经过1/2圈，在该1/2圈的中点处，即最外圈的最上方，向金属线圈外引出一条中心抽头线；
绕最外圈1/2圈后，再经过一个交叉结构过渡到相邻靠内的一圈；
之后每绕1/4圈后，都再经过一个交叉结构向相邻靠内的一圈过渡，直到逐步过渡到最内圈；
过渡到最内圈后，绕最内圈经过1/2圈；
绕最内圈1/2圈后，再经过一个交叉结构过渡到相邻靠外的一圈；
之后每绕1/4圈后，都再经过一个交叉结构向相邻靠外的一圈过渡，直到逐步过渡到最外圈；
之后绕最外圈1/4圈后，连接线圈的第二接口。
2.根据权利要求1所述的半导体差分电感结构，其特征在于，所述交叉结构为“X”形，包括相交叉的位于半导体器件上两个不同金属层的两条金属线，所述两条金属线在所述交叉结构中相互绝缘，使金属线圈的通路在不同的圈之间过渡。
3.根据权利要求2所述的半导体差分电感结构，其特征在于，所述交叉结构中的其中一条金属线与所述金属线圈在同一个金属层上，并直接与金属线圈连接，另一条金属线通过层间的接触孔与金属线圈连接。
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2009
- 2009-12-24 CN CN2009102020437A patent/CN102110517A/zh active Pending
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