CN110752085B - 具有平衡的响应的多匝电感及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一电感及其制造方法。该电感布局于一多层结构上，该电感包含一多匝线圈与一附加金属。该多匝线圈包含：多个金属走线布局于至少两层金属层上；以及多个导孔用来提供层间连接，其中该多匝线圈包含一第一半部用来在一第一端与一中央抽头之间传导电流，该多匝线圈还包含一第二半部用来在一第二端与该中央抽头之间传导电流。该附加金属布局于一金属层上，该金属层在该多匝线圈的一最低金属层之下，其中若该第二半部具有较大的寄生电容，该附加金属是布局在该第一半部之下，若该第一半部具有较大的寄生电容，该附加金属被布局在该第二半部之下。

Description

具有平衡的响应的多匝电感及其制造方法
技术领域
本发明涉及电感，特别涉及一种具有平衡的响应的多匝电感。
背景技术
电感广泛地用于无线电收发器中。一个电感通常包含多个匝(turns)。图1显示一种现有双匝电感100的布局图，其中俯视图显示于图框(box)100TV中，侧视图显示于图框100SV中，图例说明显示于图框100LG中。电感100被建构成一多层结构，该多层结构布局在一基底160上。电感100包含：一第一金属走线111，布局于一第一金属层M7上；一第二金属走线112，布局于第一金属层M7上；一下跨接(underpass)金属走线120，布局于一第二金属层M6上；一第一导孔(via)131，连接第一金属走线111与下跨接金属走线120的一端；一第二导孔132，连接第二金属走线112与下跨接金属走线120的另一端；以及一图形式接地屏蔽(Patterned Ground Shield,PGS)，布局于一第三金属层M1上。该多层结构埋置(embedded)于一介电介质150中。
双匝电感100的一个问题是：由于使用下跨接金属走线120时，会一并使用第一导孔131以及第二导孔132，双匝电感100一般而言是不平衡的，这会降低使用双匝电感100的应用电路的效能，举例而言，上述问题可能会恶化将双匝电感100作为负载的放大器的二阶失真。
鉴于上述，本领域需要一种结构与制造方法，以减经多匝电感的不平衡的影响。
发明内容
依据本发明的一实施例，一种布局于一多层结构上的电感包含一多匝线圈与一附加金属。该多匝线圈包含：多个金属走线布局于至少两层金属层上；以及多个导孔(via)用来提供层间连接，其中该多匝线圈包含一第一半部用来在一第一端与一中央抽头(centertap)之间传导电流，该多匝线圈还包含一第二半部用来在一第二端与该中央抽头之间传导电流。该附加金属布局于一金属层上，该金属层在该多匝线圈的一最低金属层之下，其中只有在该第二半部具有一较大的寄生电容时，该附加金属被布局在该第一半部之下，只有在该第一半部具有较大的寄生电容时，该附加金属被布局在该第二半部之下。
依据本发明的一实施例，一种电感的制造方法包含：使用多个金属走线布局于至少两层金属层上以及使用多个导孔用来提供层间连接，借此布局一多匝线圈于一多层结构上，其中该多匝线圈包含一第一半部用来在一第一端与一中央抽头之间传导电流，以及包含一第二半部用来在一第二端与该中央抽头之间传导电流；确认该第一半部相较于该第二半部是否具有较大的寄生电容；以及布局一附加金属于一金属层上，该金属层在该多匝线圈的一最低金属层之下，其中只有在该第二半部具有一较大的寄生电容时，该附加金属被布局在该第一半部的下方，以及只有在该第一半部具有较大寄生电容时，该附加金属被布局在该第二半部之下。
附图说明
图1显示一种现有双匝电感的布局图；
图2A依据本发明的一实施例显示一双匝电感的布局图；
图2B依据本发明的一替代实施例显示一双匝电感的布局图；
图3依据本发明的另一替代实施例显示一双匝电感的布局图；以及
图4依据本发明的一实施例显示一电感制造方法的流程图。
符号说明
M1、M5、M6、M7、M8 金属层
100LG、100SV、100TV、200LG、200LG’、200SV、200SV’、200TV、200TV’、241、300LG、300SV、300TV、341 图框
100、200、200’、300 双匝电感
111、211、311 第一金属走线
112、212、312 第二金属走线
120 下跨接金属走线
131、231、331 第一导孔
132、232、332 第二导孔
150、250、350 介电介质
160、260、360 基底
220 下跨接金属走线
240、340 图形式接地屏蔽/PGS
320 上跨接金属走线
400 流程图
410、420、430 步骤
具体实施方式
本公开是针对电感。虽然说明书描述了本公开的数个实施例，其被认为是实施本发明的优选模式，但本领域人士应理解本发明可以用多种方式实现，且不受限于后述特定例子或用来实现这些例子的任何特征的特定方式。在其他实例中，已知的细节未被显示或说明，以避免妨碍呈现本公开的观点。
本发明的目的之一在于减低一多匝电感的不平衡的影响。本发明以一双匝电感为例，然而，相同的原理可应用至更多匝的电感。图2A依据本发明的一实施例显示一双匝电感200的布局图，其中俯视图显示于图框200TV中，侧视图显示于图框200SV中，图例说明显示于图框200LG中。电感200被建构成一多层结构，其布局于一基底260的顶部之上。电感200包含：一第一金属走线211，布局于一第一金属层M7上；一第二金属走线212，布局于第一金属层M7上；一下跨接金属走线220，布局于一第二金属层M6上；一第一导孔231，连接第一金属走线211与下跨接金属走线220的一端；一第二导孔232，连接第二金属走线212与下跨接金属走线220的另一端；以及一图形式接地屏蔽(Patterned Ground Shield,PGS)240，布局于一第三金属层M1上。该多层结构埋置(embedded)于一介电介质250中。图2A的双匝电感200大致与图1的现有双匝电感100相同，差异在于图2A的双匝电感200通过添加图框241中的一个附加金属至PGS 240的左侧，借此故意地使PGS 240不平衡，从而使电感的整体响应更平衡。在下跨接金属走线220与PGS 240之间有一下跨接寄生电容；从一第一端流到一第二端的电流在通过一中央抽头之前，会看到该下跨接寄生电容；从该第二端流到该第一端的电流在通过该中央抽头之后，会看到下跨接寄生电容。图框241中的附加金属在第二金属走线212与图框241中的附加金属之间，引进一个额外的寄生电容；从该第一端流到该第二端的电流在通过该中央抽头之后，会看到该额外的寄生电容；从该第二端流到该第一端的电流在通过该中央抽头之前，会看到该额外的寄生电容。由下跨接金属走线220的寄生电容所导致的不平衡因此可以被图框241中的附加金属的寄生电容抵销，电感的整体频率响应因而可以更加平衡。
值得注意的是，第一金属走线211、第一导孔231、下跨接金属走线220、第二导孔232以及第二金属走线212形成一双匝线圈，该双匝线圈允许一电流从该第一端流到该第二端，反之亦然。在该第一端与该第二端之间流动的电流一定会通过该中央抽头，因此，该双匝线圈可被区分为一第一半部与一第二半部，其中在该第一端与该中央抽头之间的电流在该第一半部上被传导，在该第二端与该中央抽头之间的电流在该第二半部上被传导。由于下跨接金属走线220的关系，该第一半部相较于该第二半部具有较大的寄生电容，因此图框241中的附加金属布局在该第二半部之下以产生一额外的寄生电容来将其抵销。
图2B依据一替代实施例显示一双匝电感200’的布局图，其中俯视图显示于图框200TV’中，侧视图显示于图框200SV’中，图例说明显示于图框200LG’中。除了图2A中图框241中的附加金属被图2B中图框241’中的替代附加金属置换以外，图2B中的双匝电感200’与图2A中的双匝电感200是相同的。图框241’中的替代附加金属布局于一第四金属层M5上，而不是布局于第三金属层M1上。因为金属层M5与金属层M6之间的距离小于金属层M1与金属层M6之间的距离，所以本实施例可提供一较大的额外寄生电容。
图3依据另一替代实施例显示一双匝电感300的布局图，其中俯视图显示于图框300TV中，侧视图显示于图框300SV中，图例说明显示于图框300LG中。电感300被建构成一多层结构，其布局在一基底360之上。电感300包含：一第一金属走线311，布局于金属层M7上；一第二金属走线312，布局于金属层M7上；一上跨接(overpass)金属走线320，布局于一第五金属层M8上；一第一导孔331，连接第一金属走线311与上跨接金属走线320的一端；一第二导孔332，连接第二金属走线312与上跨接金属走线320的另一端；以及一图形式接地屏蔽(Patterned Ground Shield,PGS)340，布局于金属层M1上。该多层结构设置于一介电介质350中。双匝电感300与图2A的双匝电感200相同，除了以下两点差异外：第一，金属层M6上的下跨接金属走线220被金属层M8上的上跨接金属走线320置换；第二，图框341中的附加金属添加至PGS 340的右侧(而非如图框241中的附加金属那样添加至PGS 240的左侧)。相较于该电感上其余的电流路径，上跨接金属走线320具有较小的寄生电容。从该第一端流到该第二端的电流在通过该中央抽头之前会看到较小的上跨接的寄生电容，从该第二端流到该第一端的电流在通过该中央抽头之后会看到较小的上跨接的寄生电容。图框341中的附加金属在第二金属走线312与图框341中的附加金属之间，引进一额外的寄生电容。从该第一端流到该第二端的电流在通过该中央抽头之前会看到该额外的寄生电容，从该第二端流到该第一端的电流在通过该中央抽头之后会看到该额外的寄生电容。由上跨接金属走线320的较小寄生电容所导致的不平衡，因此可被图框341中的附加金属的寄生电容所抵销，从而电感的整体响应会更加平衡。
于未显示于图中的一替代实施例中，图框341中的附加金属布局于金属层M6上(参见图2B)。
本发明可被应用至更多匝的电感。本发明的关键之一在于确认由跨接(crossover)所引起的一多匝线圈的不平衡。一多匝线圈具有第一端、一第二端以及一中央抽头，且依据该中央抽头可被区分为一第一半部与一第二半部，其中该第一端与该中央抽头之间的电流由该第一半部传导，而该第二端与该中央抽头之间的电流由该第二半部传导。如果该多匝线圈的第一半部相较于该多匝线圈的第二半部具有较大(较小)的寄生电容，则一附加金属会添加在该第二(第一)半部之下，以产生一额外寄生电容来抵销该第一半部与该第二半部之间的寄生电容的差异。
如图4的流程图400所示，本发明的电感制造方法的一实施例包含：(步骤410)使用多个金属走线布局于至少两层金属层以及使用多个导孔用来提供层间连接，借此布局一多匝线圈于一多层结构上，其中该多匝线圈包含一第一半部用来在一第一端与一中央抽头之间传导电流，该多匝线圈还包含一第二半部用来在一第二端与该中央抽头之间传导电流；(步骤420)确认该第一半部相较于该第二半部是否具有较大的寄生电容；以及(步骤430)布局一附加金属于一金属层上，该金属层在该多匝线圈的一最低金属层之下，其中若该第二半部具有较大的寄生电容，该附加金属是被布局在该第一半部之下，若该第一半部具有较大寄生电容，该附加金属是被布局在该第二半部之下。
虽然本发明的实施例如上所述，然而所述实施例并非用来限定本发明，本技术领域技术人员可依据本发明的明示或隐含的内容对本发明的技术特征施以变化，凡此种种变化均可能属于本发明所寻求的专利保护范围，换言之，本发明的专利保护范围须视本说明书的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种布局于一多层结构上的电感，包含：
一多匝线圈，包含多个金属走线，所述多个金属走线布局于至少两层金属层上，该多匝线圈还包含多个导孔用来提供层间连接，其中该多匝线圈包含一第一半部用来在一第一端与一中央抽头之间传导电流，以及一第二半部用来在一第二端与该中央抽头之间传导电流；以及
一附加金属，布局于一金属层上，该金属层在该多匝线圈的一最低金属层之下，其中只有在该第二半部具有较大的寄生电容时，该附加金属被布局在该第一半部之下，只有在该第一半部具有较大的寄生电容时，该附加金属被布局在该第二半部之下。
2.如权利要求1所述的电感，其中该多匝线圈包含：一第一金属走线及一第二金属走线，布局于一第一金属层上；一第三金属走线，布局于一第二金属层上；一第一导孔，用来将该第三金属走线的一端连接至该第一金属走线；以及一第二导孔，用来将该第三金属走线的另一端连接至该第二金属走线。
3.如权利要求2所述的电感，还包含一图形式接地屏蔽，布局于一第三金属层上，该第三金属层在该多匝线圈的该最低金属层之下。
4.如权利要求3所述的电感，其中该附加金属布局于该第三金属层上。
5.如权利要求3所述的电感，其中该附加金属布局于一第四金属层上，该第四金属层位于该第三金属层与该多匝线圈的该最低金属层之间。
6.一种电感的制造方法，包含：
使用多个金属走线布局于至少两层金属层上以及使用多个导孔用来提供层间连接，借此布局一多匝线圈于一多层结构上，其中该多匝线圈包含一第一半部用来在一第一端与一中央抽头之间传导电流，该多匝线圈还包含一第二半部用来在一第二端与该中央抽头之间传导电流；
确认该第一半部相较于该第二半部是否具有一较大的寄生电容；以及
布局一附加金属于一金属层上，该金属层在该多匝线圈的一最低金属层之下，只有在该第二半部具有该较大的寄生电容时，该附加金属被布局在该第一半部之下；以及
布局该附加金属于该金属层上，该金属层在该多匝线圈的该最低金属层之下，只有在该第一半部具有该较大的寄生电容时，该附加金属被布局在该第二半部之下。
7.如权利要求6所述制造方法，其中该多匝线圈包含：一第一金属走线以及一第二金属走线，布局于一第一金属层上；一第三金属走线，布局于一第二金属层上；一第一导孔，用来将该第三金属走线的一端连接至该第一金属走线；以及一第二导孔，用来将该第三金属走线的另一端连接至该第二金属走线。
8.如权利要求7所述的制造方法，还包含于一第三金属层上布局一图形式接地屏蔽，其中该第三金属层在该多匝线圈的该最低金属层之下。
9.如权利要求8所述的制造方法，其中该附加金属布局于该第三金属层上。
10.如权利要求8所述的制造方法，其中该附加金属布局于一第四金属层上，该第四金属层位于该第三金属层与该多匝线圈的该最低金属层之间。
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