CN1299303C - 对称型电感 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种对称型电感，其包含有一第一金属层，该第一金属层包含有一第一导线段设于一直线的第一侧，以及一第二导线段设于该直线的第二侧，该第二导线段与该第一导线段对称于该直线，且该第一导线段包含有一第一接触点与该第二导线段之一第二接触点相对称于该直线且该第一导线段与该第二导线段分别具有一圆形化转角；以及一介电层，该介电层中包含有至少一第一接触插塞以及一第二接触插塞，该第一接触插塞用来连接该第一接触点至一第二金属层，且该第二接触插塞用来连接该第二接触点至该第二金属层。
Description
技术领域
本发明关于一种电感结构，尤指一种对称型电感结构。
背景技术
电感是一种利用磁场型式来储存能量的被动组件，其具有抗拒流经电流大小产生改变的特性，常见与电容器相互搭配应用于各式无线通讯电路设计中，用来提供稳定电流、相位匹配、滤波以及谐振等功能。电感的基本结构是由一导线循环或线圈构成，其电感值则取决于线圈的圈数、粗细、长短、半径以及圈内填充物种类等因素。在半导体制程中，为了将电感结构整合至集成电路芯片上，目前多是利用二层金属的布局图案设计以及连接于二金属层之间的接触插塞来形成导线循环。
请参考图1，图1为现有的一电感结构示意图。如图1所示，现有的电感10为一差动电感(differential inductor)，其包含有一第一金属层，第一金属层由二交错缠绕的第一导线段12与第二导线段14构成一近似圆形，且第一导线段12与第二导线段14包含有二重叠区域A与B。电感10另包含有一第二金属层，且第二金属层至少包含有一第三导线段20设于第一导线段12与第二导线段14的重叠区域A下方，以及一第四导线段24设于第一导线段12与第二导线段14的重叠区域B下方。第二金属层与第一金属层之间另设有一介电层(未显示)以及复数个接触插塞16，18，22，26贯穿于介电层之间，以用来连接第一金属层与第二金属层。举例而言，第二导线段14、第三导线段20于重叠区域A处利用接触插塞16、18相连接，而第一导线段12、第四导线段24于重叠区域B处则利用接触插塞22、26相连接。
现有的电感10于第一导线段12与第二导线段14的重叠区域并无法提供一完全对称的结构，例如于重叠区域A处，第二导线段14需利用接触插塞16、18连接至第三导线段20，而第一导线段12则不需要利用接触插塞连接至第二金属层，以及于重叠区域B处，第一导线段12需利用接触插塞22、26连接至第四导线段24，而第二导线段14则不需要利用接触插塞连接至第二金属层，因此电感10两端的差动讯号(V+，V-)将因此一不对称结构衍生寄生电阻差异，导致讯号不对称，并且进而造成相位差异以及相位噪声(phase noise)等情形，严重影响电路特性。
发明内容
因此，本发明的目的即在提供一种对称型电感结构，以解决现有技术中存在的问题。
本发明提供的对称型电感包含有：一第一金属层，该第一金属层包含有一第一导线段设于一直线的第一侧，以及一第二导线段设于该直线的第二侧，该第二导线段与该第一导线段对称于该直线，且该第一导线段包含有一第一接触点与该第二导线段之一第二接触点相对称于该直线且该第一导线段与该第二导线段分别具有一圆形化转角；以及
一介电层，该介电层中包含有至少一第一接触插塞以及一第二接触插塞，该第一接触插塞用来连接该第一接触点至一第二金属层，且该第二接触插塞用来连接该第二接触点至该第二金属层。
在本发明的较佳实施例中，该对称型电感包含有一第一金属层，第一金属层包含有一第一导线段设于一对称线的第一侧，以及一第二导线段设于对称线的第二侧，第二导线段与第一导线段对称于对称线；一第二金属层，第二金属层包含有一第三导线段设于对称线的第一侧，以及一第四导线段设于对称线的第二侧，且第四导线段与第三导线段对称于对称线；一第一接触插塞，用来连接第一导线段至第三导线段的一端；一第二接触插塞，用来连接第一导线段至第三导线段的另一端；一与第一接触插塞相对称于对称线的第三接触插塞，用来连接第二导线段至第四导线段的一端；以及一与第二接触插塞相对称于对称线的第四接触插塞，用来连接第二导线段至第四导线段的另一端。
由于本发明是利用布局图案的设计来形成对称型电感，亦即利用第一金属层于直线的两侧形成相互对称的第一导线段、第二导线段，利用第二金属层于直线的两侧形成相互对称的第三导线段、第四导线段，并且进一步利用复数个对称于直线两侧的接触插塞来连接第一金属层与第二金属层，因此本发明可以有效利用完全对称的电感结构来降低寄生电阻差异，改善讯号不对称、相位差异以及相位噪声等问题。
附图说明
图1为现有的一电感结构示意图。
图2为本发明第一实施例之一电感结构示意图。
图3为本发明第二实施例之一电感结构示意图。
图4为本发明第三实施例之一电感结构示意图。符号说明
10、30、50、70 电感
12、14、32、34、52、54、72、74 第一金属层
16、18、22、26、36、40、42、46、56、60、76、80 接触插塞
20、24、38、44、58、78 第二金属层
A、B 重叠区域 L 对称线
具体实施方式
请参考图2，图2为本发明第一实施例之一电感结构示意图。如图2所示，电感30为一差动电感，其包含有一第一金属层，第一金属层由一第一导线段32与一第二导线段34对称设置于一对称线L两侧所形成，第一导线段32与第二导线段34均包含至少一螺旋图形，且第一导线段32与第二导线段34约略形成至少一饼图，对称线LL则为该圆形的一直径。电感30另包含有一第二金属层，且第二金属层至少包含有一第三导线段38以及一第四导线段44对称设置于对称线L两侧，其中第一导线段32部分设置于第三导线段38上方，第二导线段34部分设置于第四导线段44上方。此外，在本发明的其它实施例中，第二金属层亦可设置于第一金属层上方，使得第一导线段32部分设置于第三导线段38下方，而第二导线段34部分设置于第四导线段44下方。第二金属层与第一金属层之间另设有至少一介电层(未显示)以及复数个接触插塞36，40，42，46贯穿于介电层之间，以用来连接第一金属层与第二金属层。举例而言，第一导线段32至少包含有一第一接触点、一第二接触接触点分别与第二导线段34的一第三接触点、一第四接触点相对称于对称线L，且第一导线段32分别利用接触插塞36使其第一接触点连接至第三导线段38的一端，以及利用接触插塞40使其第二接触点连接至第三导线段的另一端，至于第二导线段34则分别利用接触插塞42使其第三接触点连接至第四导线段44的一端，以及利用接触插塞46使其第四接触点连接至第四导线段的另一端。
由于本发明的第一金属层、第二金属层以及连接其间的接触插塞等图案均对称于对称线两侧而设置，因此本发明电感可以提供两端的差动讯号(V+，V-)一完全对称结构，以有效改善电感品质，避免相位噪声等问题。此外，本发明对称型电感结构可以进一步于设计布局图案时，使第一金属层的第一导线段与第二导线段的转角处形成圆形化转角(rounded corner)，以避免电流集中于转角处，造成局部的电阻值增加，降低电感的品质因子(qualityfactor)。值得注意的是，本发明对称型电感结构并不限定具有圆形的电感结构，其它利用对称于对称线两侧而设置的复数层金属层、导线段以及连接其间的接触插塞等结构所形成的各式电感图案，均适用于本发明。
请参考图3，图3为本发明第二实施例之一电感结构示意图。如图3所示，电感50为一差动电感，其包含有一第一金属层，第一金属层由一第一导线段52与一第二导线段54对称设置于一对称线L两侧所形成，第一导线段52与第二导线段54均包含至少一螺旋图形，且第一导线段52与第二导线段54约略形成至少一圆形，对称线L则为该圆形的一直径。电感50另包含有一第二金属层58，以及至少一介电层(未显示)设置于第一金属层52、54与第二金属层58之间，其中第一导线段52与第二导线段54部分覆盖于第二金属58上方，此外，在本发明的其它实施例中，第二金属层58亦可设置于第一金属层52、54上方，使得第一导线段52与第二导线段54部分设置于第二金属层58下方。第一金属层52、54与第二金属层58利用复数个贯穿于介电层间的接触插塞56，60来进行连接。举例而言，第一导线段52至少包含有一第一接触点与第二导线段54的一第二接触点相对称于对称线L，且第一导线段52利用接触插塞56使其第一接触点连接至第二金属层58的一端，而第二导线段54则利用接触插塞60使其第二接触点连接至第二金属层58的另一端。
由于本发明的第一金属层、第二金属层以及连接其间的接触插塞等图案均对称于对称线两侧而设置，因此本发明电感可以提供两端的差动讯号(V+，V-)一完全对称结构，以有效改善电感品质，避免相位噪声等问题。此外，本发明对称型电感结构可以进一步于设计布局图案时，使第一金属层的第一导线段与第二导线段的转角处形成圆形化转角，以避免电流集中于转角处，造成局部的电阻值增加，降低电感的品质因子。值得注意的是，本发明对称型电感结构并不限定具有圆形的电感结构，其它利用对称于对称线两侧而设置的复数层金属层、导线段以及连接其间的接触插塞等结构所形成的各式电感图案，均适用于本发明。
请参考图4，图4为本发明第三实施例之一电感结构示意图。如图4所示，电感70为一差动电感，其包含有一第一金属层，第一金属层由一第一导线段72与一第二导线段74对称设置于一对称线L两侧所形成，第一导线段72与第二导线段74均包含复数圈螺旋图形，且第一导线段72与第二导线段74约略形成至少一圆形，对称线L则为该圆形的一直径。电感70另包含有一第二金属层78，以及至少一介电层(未显示)设置于第一金属层72、74与第二金属层78之间，其中第一导线段72与第二导线段74部分覆盖于第二金属78上方，此外，在本发明的其它实施例中，第二金属层78亦可设置于第一金属层72、74上方，使得第一导线段72与第二导线段74部分设置于第二金属层78下方。第一金属层72、74与第二金属层78利用复数个贯穿于介电层间的接触插塞76，80来进行连接。举例而言，第一导线段72至少包含有一第一接触点与第二导线段74的一第二接触点相对称于对称线L，且第一导线段72利用接触插塞76使其第一接触点连接至第二金属层78的一端，而第二导线段74则利用接触插塞80使其第二接触点连接至第二金属层78的另一端。
由于本发明的第一金属层、第二金属层以及连接其间的接触插塞等图案均对称于对称线两侧而设置，因此本发明电感可以提供两端的差动讯号(V+，V-)一完全对称结构，以有效改善电感品质，避免相位噪声等问题。此外，本发明对称型电感结构可以进一步于设计布局图案时，使第一金属层的第一导线段与第二导线段的转角处形成圆形化转角，以避免电流集中于转角处，造成局部的电阻值增加，降低电感的品质因子。值得注意的是，本发明对称型电感结构并不限定具有圆形的电感结构，其它利用对称于对称线两侧而设置的复数层金属层、导线段以及连接其间的接触插塞等结构所形成的各式电感图案，均适用于本发明。
相较于现有的非对称电感结构，本发明是利用布局图案的设计来形成对称型电感，亦即利用第一金属层于直线的两侧形成相互对称的第一导线段、第二导线段，利用第二金属层于直线的两侧形成相互对称的第三导线段、第四导线段，并且进一步利用复数个对称于直线两侧的接触插塞来连接第一金属层与第二金属层，因此本发明可以有效利用完全对称的电感结构来降低寄生电阻差异，改善讯号不对称、相位差异以及相位噪声等问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (5)
1.一种对称型电感，其特征在于，包含有：
一第一金属层，该第一金属层包含有一第一导线段设于一直线的第一侧，以及一第二导线段设于该直线的第二侧，该第二导线段与该第一导线段对称于该直线，且该第一导线段包含有一第一接触点与该第二导线段之一第二接触点相对称于该直线且该第一导线段与该第二导线段分别具有一圆形化转角；以及
一介电层，该介电层中包含有至少一第一接触插塞以及一第二接触插塞，该第一接触插塞用来连接该第一接触点至一第二金属层，且该第二接触插塞用来连接该第二接触点至该第二金属层。
2.如权利要求1所述的对称型电感，其特征在于，该第一导线段与该第二导线段形成至少一圆形。
3.如权利要求2所述的对称型电感，其特征在于，该直线为该圆形的一直径。
4.如权利要求1所述的对称型电感，其特征在于，该第一导线段部分与该第二金属层相堆栈。
5.如权利要求1所述的对称型电感，其特征在于，该第二导线段部分与该第二金属层相堆栈。
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