FR2936349A1 - Inductance a surface reduite et a capacite de conduction de forts courants amelioree. - Google Patents

Inductance a surface reduite et a capacite de conduction de forts courants amelioree. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une inductance (100) formée dans un empilement de couches isolantes. L'inductance comprend des première et seconde bornes d'accès (114, 134), au moins des première et deuxième boucles entrelacées (136, 138, 146, 148) sur un premier niveau (N1), et au moins des troisième et quatrième boucles entrelacées (116, 118, 126, 128) sur un second niveau (N2) distinct du premier niveau. La troisième boucle (116, 118) est la symétrique de la première boucle (136, 138) selon un plan (P'). La quatrième boucle (126, 128) est la symétrique de la deuxième boucle (146, 148) par rapport audit plan. Les extrémités internes des première et deuxième boucles sont reliées aux extrémités internes des troisième et quatrième boucles. Les extrémités externes des première et troisième boucles sont reliées aux première et seconde bornes d'accès. Les extrémités externes des deuxième et quatrième boucles sont reliées entre elles.

Description

B8874 - 08-GR1-078 1 INDUCTANCE À SURFACE RÉDUITE ET À CAPACITÉ DE CONDUCTION DE FORTS COURANTS AMÉLIORÉE
Domaine de l'invention La présente invention concerne une structure particulière d'inductance destinée à être utilisée, par exemple, dans des amplificateurs de puissance, des transformateurs, etc.
Exposé de l'art antérieur Pour obtenir une inductance de forte valeur qui occupe une surface réduite, une possibilité consiste à réaliser les boucles de l'inductance par des pistes métalliques, appartenant à différents niveaux de métallisation, qui sont plus ou moins empilées selon une direction privilégiée. Pour certaines applications, il est nécessaire que l'inductance permette, en outre, la conduction de forts cou- rants. Cela peut être le cas lorsque l'inductance est utilisée dans un amplificateur de puissance. A titre d'exemple, un ampli- ficateur de puissance réalisé de façon intégrée à base de transistors MOS peut comprendre une succession d'étages d'ampli- fication parmi lesquels un étage d'amplification de sortie dont l'entrée correspond à la grille d'un transistor MOS et dont la sortie correspond au drain de ce transistor. Une inductance est alors généralement prévue entre le drain et une source d'un potentiel de référence. Cette inductance doit avoir une valeur B8874 - 08-GR1-078
2 d'inductance élevée et permettre la conduction de forts courants. A titre d'exemple, lorsqu'un tel_ amplificateur est utilisé pour l'amplification d'un signal oscillant à 2,4 GHz, il peut être souhaitable que l'inductance permette la conduction d'un courant de 120 mA à 80°C. Il est, en pratique, difficile de réaliser de façon intégrée une inductance qui, à la fois, occupe une surface réduite, a une forte valeur d'inductance et permet la conduction de forts courants. Une inductance comprend généralement deux bornes d'accès principales. Pour certaines applications, en plus des bornes d'accès principales, il est souhaitable de disposer d'une borne d'accès supplémentaire au niveau d'un point particulier de l'inductance pour lequel la tension entre la borne d'accès supplémentaire et l'une des bornes d'accès principales est opposée à la tension entre la borne d'accès supplémentaire et l'autre borne d'accès principale. Un tel point est appelé point milieu de l'inductance et la borne d'accès supplémentaire est appelée borne d'accès différentiel. Le point milieu correspond en fait au point de l'inductance pour lequel les composantes inductive et résistive de l'inductance entre l'une des bornes d'accès principales et le point milieu sont identiques respectivement aux composantes inductive et résistive de l'inductance entre le point milieu et l'autre borne d'accès principale. Il est souhaitable que l'inductance ait une structure permettant de déterminer de façon simple et systématique la position du point milieu. A titre d'exemple, lorsque l'induc- tance est constituée d'une boucle circulaire unique, les deux extrémités en vis-à-vis de la boucle formant les bornes d'accès principales, le point milieu correspond au point de la boucle diamétralement opposé aux bornes d'accès principales. Toutefois, dès que l'inductance comprend des boucles réalisées par des pistes métalliques de plusieurs niveaux de métallisation, il peut être difficile de déterminer de façon simple et systéma- tique la position du point milieu. Une difficulté provient du fait que les matériaux utilisés pour réaliser les pistes métal- B8874 - 08-GR1-078 3 liques peuvent être différents d'un niveau de métallisation à l'autre. A titre d'exemple, pour certaines filières QVDS, l'aluminium peut être utilisé pour le dernier niveau de métallisation tandis que le cuivre peut être utilisé pour les autres niveaux de métallisation. Une autre difficulté provient du fait que les épaisseurs des pistes métalliques peuvent être différentes d'un niveau de métallisation à l'autre. Par ailleurs, il est souhaitable que le point milieu soit facilement accessible, c'est-à-dire généralement que le 10 point milieu se trouve sur une boucle située au niveau du pourtour de l'inductance. Résumé La présente invention vise à obtenir une inductance réalisée par des pistes métalliques de plusieurs niveaux de 15 métallisation et permettant la conduction de forts courants. Selon un autre objet de la présente invention, l'inductance comprend un point milieu dont La détermination peut être réalisée de façon simple. Selon un autre objet de la présente invention, 20 l'inductance peut être réalisée par des procédés de fabrication classiques de circuits intégrés. Pour réaliser tout ou partie de ces objets, ainsi que d'autres, un exemple de réalisation de la présente invention prévoit une inductance formée dans un empilement de couches 25 isolantes. L'inductance comprend des première et seconde bornes d'accès, au moins des première et deuxième boucles entrelacées sur un premier niveau, et au moins des troisième et quatrième boucles entrelacées sur un second niveau distinct du premier niveau. La troisième boucle est, en vus de dessus, la symétrique 30 de la première boucle selon un plan. La quatrième boucle est, en vue de dessus, la symétrique de la deuxième boucle par rapport audit plan. Les extrémités internes des première et deuxième boucles sont reliées aux extrémités internes des troisième et quatrième boucles. Les extrémités externes des première et 35 troisième boucles sont reliées aux première et seconde bornes B8874 - 08-GR1-078
4 d'accès. Les extrémités externes des deuxième et quatrième boucles sont reliées entre elles. Selon un exemple de réalisation de la présente invention, l'inductance comprend un point milieu à la jonction reliant les extrémités externes des deuxième et quatrième boucles. Selon un exemple de réalisation de la présente invention, la première boucle comprend une première extrémité interne et une deuxième extrémité externe. La deuxième boucle comprend une troisième extrémité interne et une quatrième extrémité externe. La troisième boucle comprend une cinquième extrémité interne et une sixième extrémité externe. La quatrième boucle comprend une septième extrémité interne et une huitième extrémité externe. La première extrémité est reliée à la septième extrémité, la deuxième extrémité étant reliée à la première borne d'accès, la troisième extrémité étant reliée à la cinquième extrémité, la quatrième extrémité étant reliée à la huitième extrémité et la sixième extrémité étant reliée à la seconde borne d'accès.
Selon un exemple de réalisation de la présente invention, à chaque couche isolante est associé un niveau de métallisation parmi plusieurs niveaux de métallisation, au moins l'une des première ou seconde demi-boucles comprenant au moins deux pistes de niveaux de métallisation différents alignées selon la direction d'empilement des couches isolantes et connectées l'une à l'autre sur toute leur longueur. Selon un exemple de réalisation de la présente invention, l'inductance comprend des pistes métalliques d'au moins un premier et un second niveau de métallisation. L'inductance comprend, en outre : dans le premier niveau de métallisation une première portion formant une première demi-boucle et reliée à la première borne d'accès ; une deuxième portion formant une deuxième demi-35 boucle et reliée à la première portion ; B8874 - 08-GR1-078
une troisième portion formant une troisième demi-boucle, symétrique de la première portion par rapport audit plan et s'étendant le long du bord externe de la deuxième portion ; et une quatrième portion formant une quatrième demi- 5 boucle, symétrique de la deuxième portion par rapport audit plan, la première portion s'étendant le long du bord externe de la quatrième portion ; et dans le second niveau de métallisation : une cinquième portion formant une cinquième demi-10 boucle et reliée à la seconde borne d'accès ; une sixième portion formant une sixième demi-boucle et reliée à la cinquième portion ; une septième portion formant une septième demi- boucle, symétrique de la cinquième portion par rapport audit 15 plan et s'étendant le long du bord externe de la sixième portion ; et une huitième portion formant une huitième demi-boucle, symétrique de la sixième portion par rapport audit plan, la cinquième portion s'étendant le long du bord externe de la 20 huitième portion. Selon un exemple de réalisation de la présente invention, en vue de dessus, la première portion est alignée avec la septième portion, la deuxième portion étant alignée avec la huitième portion, la troisième portion étant alignée avec la 25 cinquième portion et la quatrième portion étant alignée avec la sixième portion. Selon un exemple de réalisation de la présente invention, la deuxième portion est reliée à une première portion rectiligne s'étendant le long dudit plan, d'un côté dudit plan, 30 jusqu'à la partie centrale de l'inductance. La quatrième portion est reliée à une deuxième portion rectiligne s'étendant le long dudit plan, du côté opposé dudit plan, jusqu'à la partie centrale de l'inductance. Selon un exemple de réalisation de la présente inven-35 tion, la quatrième extrémité de la deuxième boucle est située à B8874 - 08-GR1-078
6 l'opposée de la première borne d'accès par rapport au centre de l'inductance. La huitième extrémité de la quatrième boucle est située à l'opposée de la seconde borne d'accès par rapport au centre de l'inductance.
Un exemple de réalisation de la présente invention pré-voit également un appareil électronique comprenant au moins une inductance telle que définie précédemment. Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une vue schématique en perspective des pistes métalliques d'une inductance classique à quatre boucles, formée sur deux niveaux de boucle ; la figure 2 est une vue schématique en perspective des pistes métalliques d'un exemple de réalisation selon l'invention d'une inductance à quatre boucles, formée sur deux niveaux de boucle ; la figure 3 est une section partielle et schématique de l'inductance de la figure 2 ; la figure 4 représente des courbes d'évolution de l'intensité du courant maximum pouvant être conduit par les inductances des figures 1 et 2 en fonction de la largeur des 25 pistes conductrices ; et la figure 5 est une vue analogue à la figure 2 d'un autre exemple de réalisation d'une inductance selon l'invention. Description détaillée Par souci de clarté, de mêmes éléments ont été désignés 30 par de mêmes références aux différentes figures et, de plus, comme cela est habituel dans la représentation des circuits intégrés, les diverses figures ne sont pas tracées à l'échelle. Dans la suite de la description, on considère des inductances formées dans un circuit comprenant un empilement de 35 couches isolantes recouvrant un substrat. A chaque couche iso- B8874 - 08-GR1-078
7 lante sont associées des pistes métalliques d'un niveau de métallisation donné. On appelle premier niveau de métallisation, le niveau de métallisation utilisé pour la réalisation de l'inductance pour lequel les pistes sont les plus proches du substrat et dernier niveau de métallisation, le niveau de métallisation utilisé pour la réalisation de l'inductance pour lequel les pistes sont les plus éloignées du substrat. Une boucle d'une inductance correspond à une ou plusieurs pistes métalliques, éventuellement de niveaux de métallisation différents, connectées les unes aux autres de façon à être électriquement équivalentes à une seule piste ayant la forme d'une boucle. Une demi-boucle correspond à une ou plusieurs pistes métalliques, éventuellement de niveaux de métallisation différents, connectées les unes aux autres de façon à être électriquement équivalentes à une seule piste ayant la forme d'une moitié de boucle. En outre, dans la suite de la description, une piste métallique d'un niveau de métallisation donné est dite alignée avec une piste métallique d'un autre niveau de métallisation, si, vues selon la direction d'empilement des couches isolantes, les pistes se recouvrent sensiblement de façon complète. Une piste métallique d'un niveau de métallisation donné est dite partiellement alignée avec une piste métallique d'un autre niveau de métallisation, si, vues selon la direction d'empilement des couches isolantes, les pistes se recouvrent sensiblement de façon complète seulement sur une partie de leur longueur. Dans la suite de la description, une demi-boucle d'une inductance peut comprendre une piste métallique d'un seul niveau de métallisation ou plusieurs pistes métalliques de niveaux de métallisation successifs qui sont alignées et connectées les unes aux autres sur toute leur longueur ou quasiment sur toute leur longueur par des vias conducteurs. Dans ces deux cas, on considère que la demi-boucle appartient à un seul niveau de boucle. Dans la suite de la description, on appelle premier niveau de boucle, le niveau de boucle pour lequel une demi- B8874 - 08-GR1-078
8 boucle comprend seulement une piste du premier niveau de métallisation ou comprend des pistes des premiers niveaux de métallisation qui sont alignées et connectées les unes aux autres sur toute leur longueur ou quasiment sur toute leur longueur par des vias conducteurs. On appelle dernier niveau de boucle, le niveau de boucle pour lequel une demi-boucle comprend seulement une piste du dernier niveau de métallisation ou comprend des pistes des derniers niveaux de métallisation qui sont alignées et connectées les unes aux autres sur toute leur longueur ou quasiment sur toute leur longueur par des vias conducteurs. Dans la suite de la description, deux demi-boucles sont dites alignées lorsque toutes les pistes métalliques qui les constituent sont alignées. Dans la suite de la description, l'extrémité externe ou extérieure d'une portion ou d'une piste métallique correspond à l'extrémité de la portion ou de la piste métallique située vers l'extérieur de l'inductance et l'extrémité interne ou intérieure d'une portion ou d'une piste métallique correspond à l'extrémité de la portion ou de la piste métallique située vers l'intérieur de l'inductance. En outre, le bord externe ou extérieur d'une portion ou d'une piste métallique correspond au bord latéral de la portion ou de la piste métallique situé vers l'extérieur de l'inductance. La figure 1 est une vue en perspective schématique des pistes métalliques d'un exemple de réalisation d'une inductance 10 comprenant deux boucles par niveau de boucle sur deux niveaux de boucle Nl et N2. La structure générale de l'inductance 10 est décrite dans la demande de brevet français 07/56572 déposée au nom de la Demanderesse. Dans le présent exemple, on considère un circuit comprenant sept niveaux de métallisation notés M1 à M7, Ml correspondant au premier niveau de métallisation. Le premier niveau de boucle Nl correspond à des pistes métalliques des cinq premiers niveaux de métallisation Ml à M5 et le second niveau de boucle N2 correspond à des pistes métalliques des sixième et septième niveaux de métallisation M6 et M7. Sur la figure 1, les B8874 - 08-GR1-078
9 vias reliant des pistes métalliques de niveaux de métallisation successifs sont représentés par deux croix reliées par un trait en pointillés. Dans le niveau de métallisation M7, l'inductance 10 comprend une piste 12 comprenant une portion rectiligne 14 formant une borne d'accès principale de l'inductance 10, la portion 14 se prolongeant par une portion 16 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une première demi-boucle. L'inductance 10 comprend, en outre, une piste 18 comprenant une portion rectiligne 20 formant une autre borne d'accès principale de l'inductance 10, la portion 20 se pro-longeant par une portion 22 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle, la portion 22 se prolongeant, par l'intermédiaire d'un pont de connexion 24, par une portion 26 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle, la portion 26 se prolongeant par une portion de connexion 28. Les portions 16 et 22 sont sensiblement symétriques par rapport un plan P représenté par des traits pointillés. La portion 26 longe sensi- blement le bord interne de la portion 16. L'inductance 10 comprend une piste 30 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle. La portion 26 et la piste 30 sont sensiblement symétriques par rapport au plan P. Dans le niveau de métallisation M6, l'inductance 10 comprend une piste 32 comprenant une portion rectiligne 34 se prolongeant par une portion 36 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle, la portion 36 se prolongeant, par l'intermédiaire d'un pont de connexion 38, par une portion 40 ayant sensiblement la forme d'un demi- hexagone et correspondant à une demi-boucle, la portion 40 se prolongeant par une portion de connexion 42. Les portions 34 et 36 sont sensiblement alignées avec les portions 14 et 16 et sont connectées à celles-ci par des vias conducteurs (non représentés) sur toute leur longueur. De plus, la portion 40 est sensiblement alignée avec la piste 30 et est connectée à celle- B8874 - 08-GR1-078
10 ci par des vias conducteurs (non représentés) sur toute sa longueur. L'inductance 10 comprend, en outre, une piste 44 comprenant une portion rectiligne 46 se prolongeant par une portion 48 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle. Les portions 46 et 48 sont sensiblement alignées avec les portions 20 et 22 et sont connectées à celles-ci sur toute leur longueur par des vias conducteurs (trois vias 50 étant représentés à titre d'exemple entre les portions 22 et 48). L'inductance 10 comprend, en outre, une piste 52 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle. La piste 52 est sensiblement alignée avec la portion 26 et est connectée à celle-ci par des vias sur toute sa longueur. L'inductance 10 comprend, en outre, un plot de connexion 54 sensiblement aligné avec l'extrémité libre de la portion de connexion 28 et connecté à celle-ci par un via 56. Il est à noter que le pont de connexion 24 n'est pas connecté par des vias au pont de connexion 38. Les pistes des niveaux de métallisation M4 et M5 sont identiques, seules les pistes de l'un de ces niveaux de métallisation étant représentées en figure 1. Chaque piste du niveau de métallisation M5 est alignée avec une piste correspondante du niveau de métallisation M4 et est connectée avec celle-ci sur toute sa longueur par des vias. Dans chaque niveau de métal- lisation M4 et M5, l'inductance 10 comprend une piste 58 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle. La piste 58 est sensiblement alignée avec la portion 36. L'inductance 10 comprend, en outre, une piste 60 comprenant une portion 62 ayant sensiblement la forme d'un demi- hexagone et correspondant à une demi-boucle, la portion 62 se prolongeant, par l'intermédiaire d'un pont de connexion 64, par une portion 66 ayant sensiblement la forme d'un hexagone et correspondant à deux demi-boucles. La portion 62 est sensiblement alignée avec la portion 48 et les portions 40 et 52 sont sensiblement alignées avec la portion 66.
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11 Les pistes des niveaux de métallisation M3, M2 et M1 sont identiques, seules les pistes de l'un de ces niveaux de métallisation étant représentées en figure 1. Chaque piste du niveau de métallisation M3 est alignée avec une piste correspon- dante du niveau de métallisation M2 et est connectée avec celle-ci sur toute sa longueur par des vias. De même, chaque piste du niveau de métallisation M2 est alignée avec une piste correspondante du niveau de métallisation M1 et est connectée avec celle-ci sur toute sa longueur par des vias. Dans chaque niveau de métallisation M3, M2 et M1, l'inductance 10 comprend une piste 68 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle. La piste 68 du niveau de métallisation M3 est sensiblement alignée avec la portion 62 du niveau de métallisation M4 et est connectée à celle-ci sur toute sa longueur par des vias (trois vias 69 étant représentés à titre d'exemple). L'inductance 10 comprend, en outre, une piste 70 comprenant une portion 72 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle, la portion 72 se prolongeant, par l'intermédiaire d'un pont de connexion 74, par une portion 76 ayant sensiblement la forme d'un hexagone et correspondant à deux demi-boucles. La portion 72 du niveau de métallisation M3 est sensiblement alignée avec la piste 58 du niveau de métallisation M4 à laquelle elle est connectée sur toute sa longueur par des vias (non représentés). La portion 76 du niveau de métallisation M3 est sensiblement alignée avec la portion 66 du niveau de métallisation M4 à laquelle elle est connectée sur toute sa longueur par des vias (non représentés). Il est à noter que le pont de connexion 64 n'est pas connecté par des vias au pont de connexion 74.
Le plot 54 est connecté à l'extrémité libre de la portion 62 par un via 78. La portion de connexion 42 est connectée à une extrémité de la piste 58 par un via 80. Un inconvénient de l'inductance 10 est que, dans un même niveau de boucle, les pistes métalliques des différents niveaux de métallisation associés au niveau de boucle ne sont B8874 - 08-GR1-078
12 pas alignées et connectées entre elles par des vias sur toute leur longueur. C'est le cas, pour le niveau de boucle N2, des portions de connexion 28 et 42 et des ponts de connexion 24 et 38. De même, c'est le cas, pour le niveau de boucle N1, pour les portions de connexion 64 et 74. De ce fait, la surface de la section droite de la boucle est localement réduite, ce qui ne permet pas la conduction de forts courants. L'inductance 10 présente un point milieu MI au niveau de l'intersection des portions 66 et 76 et du plan P. Un inconvénient de l'inductance 10 est que le point milieu MI n'est pas situé sur une boucle située au niveau du pourtour de l'inductance. Le point milieu MI n'est donc pas facilement accessible, ce qui peut encore limiter les capacités de l'inductance 10 à conduire de forts courants dans le cas d'une excitation différentielle du composant.
Un exemple de réalisation de la présente invention consiste à réaliser une inductance comprenant au moins deux niveaux de boucle et, pour chaque niveau de boucle, au moins des première et seconde boucles entrelacées sensiblement symétriques par rapport à un axe de symétrie parallèle à la direction d'empilement. La première bouche se prolonge, à l'extrémité située du côté extérieur de l'inductance, par une portion formant une borne d'accès principale de l'inductance et se pro-longe, à l'extrémité opposée, située du côté intérieur de l'inductance, par une portion qui s'étend à proximité de l'axe de symétrie. La seconde boucle se prolonge, à l'extrémité située du côté extérieur de l'inductance par une portion de connexion, et se prolonge, à l'extrémité opposée, située du côté intérieur de l'inductance par une portion qui s'étend à proximité de l'axe de symétrie. Les pistes du premier niveau de boucle correspon- dent, en vue de dessus, aux symétriques des pistes du second niveau de boucle par rapport à un plan P' contenant l'axe de symétrie. La connexion entre les boucles des deux niveaux de boucle est réalisée d'une part au niveau du pourtour de l'inductance et d'autre part en partie centrale de l'inductance. La disposition entrelacée des boucles assure, pour chaque niveau de B8874 - 08-GR1-078
13 boucle, que toutes les pistes métalliques des différents niveaux de métallisation associés au niveau de boucle sont alignées et connectées les unes aux autres sur toute leur longueur. Ceci permet la conduction de forts courants. En outre, la symétrie de l'inductance permet l'obtention d'un point milieu facilement accessible sur le pourtour de l'inductance. La figure 2 est une vue en perspective schématique des pistes métalliques d'un exemple de réalisation d'une inductance 100 comprenant deux boucles par niveau de boucle sur deux niveaux de boucle N1 et N2 et la figure 3 est une section partielle et schématique de l'inductance 100. Dans le présent exemple de réalisation, on considère un circuit comprenant des pistes d'au moins sept niveaux de métallisation notés Ml à M7 formées au niveau d'un empilement de couches isolantes 104 recouvrant un substrat 105, par exemple un substrat d'un matériau semiconducteur. Le premier niveau de boucle N1 correspond à des pistes métalliques des cinq premiers niveaux de métallisation Ml à M5 et le second niveau de boucle N2 correspond à des pistes métalliques des sixième et septième niveaux de métallisation M6 et M7. Les pistes des niveaux de métallisation M6 et M7 sont identiques. Chaque piste du niveau de métallisation M7 est alignée avec une piste correspondante du niveau de métallisation M6 et est connectée à celle-ci sur toute sa longueur par des vias 110. Seules les pistes de l'un de ces niveaux de métal- lisation sont représentées en figure 2. Dans chaque niveau de métallisation M6 et M7, l'inductance 100 comprend une piste 112 comprenant une portion rectiligne 114 formant une borne d'accès principale de l'inductance 100, la portion 114 se prolongeant par une portion 116 ayant sensiblement la forme d'un demi- hexagone et correspondant à une première demi-boucle, la portion 116 se prolongeant, par l'intermédiaire d'une portion rectiligne 117 de raccord, par une portion 118 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle, la portion 118 se prolongeant par une portion rectiligne de B8874 - 08-GR1-078
14 connexion 120 s'étendant le long du plan P'. L'inductance 100 comprend, en outre, une piste 122 comprenant une portion rectiligne de connexion 124 sensiblement perpendiculaire à la portion rectiligne 114 et située du côté opposé à l'inductance 100 par rapport à la portion rectiligne 114, la portion 124 se prolongeant, par l'intermédiaire d'une portion rectiligne de raccord 125, par une portion 126 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle, la portion 126 se prolongeant, par l'intermédiaire d'une portion rectiligne de raccord 127, par une portion 128 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle, la portion 128 se prolongeant par une portion rectiligne de connexion 130 s'étendant le long du plan P' du côté du plan P' opposé à la portion rectiligne 120. Les portions 116 et 126 sont sensiblement symétriques par rapport au plan P'. Les portions 128 et 118 sont sensiblement symétriques par rapport au plan P'. La portion 126 s'étend le long du bord extérieur de la portion 118. La portion 116 s'étend le long du bord extérieur de la portion 128.
Les pistes des niveaux de métallisation M1 à M5 sont identiques. Chaque piste du niveau de métallisation M5 est alignée avec une piste correspondante du niveau de métallisation M4, elle-même étant alignée avec une piste correspondante du niveau de métallisation M3, etc., jusqu'au niveau de métal- lisation M1, ces pistes étant connectées successivement les unes aux autres par des vias 131. Seules les pistes de l'un de ces niveaux de métallisation sont représentées en figure 2. Les pistes du niveau de métallisation Ml à M5 sont les symétriques, en vue de dessus, des pistes du niveau de métallisation M7 (ou M6) par rapport au plan P'. Dans chaque niveau de métallisation Ml à M5, l'inductance 100 comprend une piste 132 comprenant une portion rectiligne 134, formant une autre borne d'accès principale de l'inductance 100, la portion 134 se prolongeant par une portion 136 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle, la portion 136 se pro- B8874 - 08-GR1-078
15 longeant, par l'intermédiaire d'une portion rectiligne 137 de raccord, par une portion 138 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle, la portion 138 se prolongeant par une portion rectiligne de connexion 140 s'étendant le long du plan P'. L'inductance 100 comprend égale-ment une piste métallique 142 comprenant une portion rectiligne de connexion 144 sensiblement perpendiculaire à la portion rectiligne 134 et située du côté opposé à l'inductance 100 par rapport à la portion rectiligne 134, la portion 144 se prolongeant, par l'intermédiaire d'une portion rectiligne de raccord 145, par une portion 146 ayant sensiblement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle, la portion 146 se prolongeant, par l'intermédiaire d'une portion rectiligne de raccord 147, par une portion 148 ayant sensi- blement la forme d'un demi-hexagone et correspondant à une demi-boucle, la portion 148 se prolongeant par une portion rectiligne de connexion 150 s'étendant sensiblement le long du plan P' du côté du plan P' opposé à la portion rectiligne 140. La portion 126 est sensiblement alignée avec la portion 136. La portion 118 est sensiblement alignée avec la portion 148. La portion 116 est sensiblement alignée avec la portion 146. La portion 128 est sensiblement alignée avec la portion 138. L'extrémité de la portion 130 est alignée avec l'extrémité de la portion 140. L'extrémité de la portion 120 est alignée avec l'extrémité de la portion 150. L'extrémité de la portion rectiligne 124 est alignée avec l'extrémité de la portion 144. L'extrémité de la portion rectiligne 120 du niveau de métallisation M6 est connectée à l'extrémité de la portion rectiligne 150 du niveau de métallisation M5 par un via 152.
L'extrémité de la portion rectiligne 130 du niveau de métallisation M6 est connectée à l'extrémité de la portion rectiligne 140 du niveau de métallisation M5 par l'intermédiaire d'un via 154. L'extrémité de la portion rectiligne 124 du niveau de métallisation M6 est connectée à l'extrémité de la portion B8874 - 08-GR1-078
16 rectiligne 144 du niveau de métallisation M5 par l'intermédiaire d'un via 156. En considérant que le courant débute sa progression par la borne d'accès 114, le courant parcourt alors successivement les portions 116, 117, 118 et 120. Puis par l'intermédiaire du via 152, le courant parcourt successivement les portions 150, 148, 147, 146, 145 et 144. Puis par l'intermédiaire du via 156, le courant parcourt successivement les portions 124, 125, 126, 127, 128 et 130. Puis, par l'inter- médiaire du via 154, le courant parcourt successivement les portions 140, 138, 137, 136 pour atteindre la borne d'accès 134. A titre d'exemple, les pistes du niveau de métallisation M7 peuvent être en aluminium et les pistes des niveaux de métallisation Ml à M6 peuvent être en cuivre. Pour une filière de fabrication de transistors MOS pour laquelle la longueur de canal des transistors MOS est de 130 nm, les pistes du niveau de métallisation M7 peuvent avoir une épaisseur de l'ordre de 1,2 pm, les pistes du niveau de métallisation M6 peuvent avoir une épaisseur de l'ordre de 0,9 pm, les pistes des niveaux de métallisation M2 à M5 peuvent avoir une épaisseur de l'ordre de 0,35 pm, et les pistes du niveau de métallisation M1 peuvent avoir une épaisseur de l'ordre de 0,22 pm. La largeur des piste des différents niveaux de métallisation peut être de plusieurs micromètres.
La figure 3 est une section schématique de l'inductance 100 dans un plan parallèle à la direction d'empilement au niveau des pistes 116 et 146. Comme cela est représenté sur cette figure, lorsque la largeur des pistes est supérieure à une dizaine de micromètres, par exemple 12 pm, pour au moins cer- tains niveaux de métallisation, une piste peut être réalisée par deux ou plusieurs pistes parallèles et adjacentes 146', 146". Le présent exemple de réalisation permet d'obtenir une inductance 100 de valeur élevée, par exemple de l'ordre de quelques dizaines de nanohenrys occupant une surface réduite.
L'inductance 100 permet, en outre, d'obtenir un point milieu MI' B8874 - 08-GR1-078
17 au niveau de la jonction entre les portions 124 et 144, c'est-à-dire situé sur le pourtour de l'inductance 100. L'accès au point milieu MI' est ainsi avantageusement facilité. La figure 4 représente deux courbes Cl et C2 d'évolu- tion de l'intensité maximale du courant à 125°C, susceptible d'être conduit respectivement par les inductances 10 et 100 en fonction de la largeur des pistes métalliques constituant ces inductances. Cette figure fait apparaître que, pour une même largeur de piste conductrice, l'inductance 100 permet la conduction d'un courant d'intensité plus élevée que l'inductance 10. A titre d'exemple, pour une largeur de pistes de l'ordre de 12 pm, l'inductance 100 permet la conduction d'un courant de l'ordre de 120 mA à 125°C alors que l'inductance 10 ne permet la conduction que d'un courant de 30 mA.
La figure 5 est une vue en perspective schématique des pistes métalliques d'un autre exemple de réalisation d'une inductance 200 comprenant trois boucles par niveau de boucle sur deux niveaux de boucle Nl et N2. L'inductance 200 peut être obtenue à partir de l'inductance 100 dont elle reprend l'essentiel de la structure. En effet, pour obtenir l'inductance 200 à partir de l'inductance 100, on prolonge, dans le niveau de boucle N2, l'extrémité de la portion 126 située vers l'extérieur de l'inductance 200, par une portion 202 ayant la forme d'un demi-hexagone et formant une demi-boucle, la portion 202 se prolongeant par la portion rectiligne 114 formant une borne d'accès de l'inductance. En outre, l'extrémité de la portion 116 située vers l'extérieur de l'inductance 200 est prolongée par une portion 204 ayant la forme d'un demi-hexagone et formant une demi-boucle se prolongeant par la portion rectiligne de connexion 114. La portion 202 s'étend le long du bord extérieur de la portion 116. La portion 204 s'étend le long du bord extérieur de la portion 126. Ainsi, par rapport au niveau de boucle N2 de l'inductance 100, on a rajouté dans le niveau de boucle N2 de l'inductance 200 deux demi-boucles, c'est-à-dire une boucle.
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18 Dans le niveau de boucle N1, l'extrémité de la portion 136 située vers l'extérieur de l'inductance 200 est prolongée par une portion 206 ayant la forme d'un demi-hexagone, et formant une demi-boucle, la portion 206 se prolongeant par la portion rectiligne de connexion 144. L'extrémité de la portion 146 située vers l'extérieur de l'inductance 200 est prolongée par une portion 208 ayant la forme d'un demi-hexagone et formant une demi-boucle, la portion 208 se prolongeant par la portion rectiligne 134 formant une autre borne d'accès de l'inductance 200. De ce fait, deux demi-boucles ont été rajoutées dans le niveau de boucle N1 de l'inductance 200 par rapport au niveau de boucle N1 de l'inductance 100. Le point milieu MI' se trouve, comme pour l'inductance 100, au niveau de la jonction entre les portions 124 et 144.
De façon générale, pour augmenter le nombre de boucles par niveau de l'inductance selon le présent exemple de réalisation de l'invention, il suffit de prolonger chaque extrémité externe de l'inductance par une ou plusieurs demi-boucles. Des modes de réalisation particuliers de la présente invention ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, bien que les boucles représentées aient la forme d'hexagone, elles pourraient avoir des formes différentes, par exemple circulaires ou rectangulaires. En outre, bien que dans les exemples décrits précédettument, chaque inductance soit formée par des pistes de sept niveaux de métallisation, il est clair que le nombre de niveaux de métallisation pourrait être différent. A titre d'exemple, chaque niveau de boucle pourrait comprendre des pistes d'un seul niveau de métallisation.

Claims (9)

  1. REVENDICATIONS1. Inductance (100) formée dans un empilement de couches isolantes (104), l'inductance comprenant des première et seconde bornes d'accès (114, 134), au moins des première et deuxième boucles entrelacées (136, 138, 146, 148) sur un premier niveau (Nl), et au moins des troisième et quatrième boucles entrelacées (116, 118, 126, 128) sur un second niveau (N2) distinct du premier niveau, la troisième boucle (116, 118) étant, vue selon la direction d'empilement, la symétrique de la première boucle (136, 138) selon un plan (P') et la quatrième boucle (126, 128) étant, vue selon la direction d'empilement, la symétrique de la deuxième boucle (146, 148) par rapport audit plan, les extrémités internes des première et deuxième boucles étant reliées aux extrémités internes des troisième et quatrième boucles, les extrémités externes des première et troisième boucles étant reliées aux première et seconde bornes d'accès et les extrémités externes des deuxième et quatrième boucles étant reliées entre elles.
  2. 2. Inductance selon la revendication 1, comprenant un point milieu (M') à la jonction (124, 144) reliant les extré- mités externes des deuxième et quatrième boucles (126, 128, 146, 148).
  3. 3. Inductance selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la première boucle (136, 138) comprend une première extrémité interne et une deuxième extrémité externe, la deuxième boucle (146, 148) comprenant une troisième extrémité interne et une quatrième extrémité externe, la troisième boucle (116, 118) comprenant une cinquième extrémité interne et une sixième extrémité externe et la quatrième boucle (126, 128) comprenant une septième extrémité interne et une huitième extrémité externe et dans laquelle la première extrémité est reliée à la septième extrémité, la deuxième extrémité étant reliée à la première borne d'accès (134), la troisième extrémité étant reliée à la cinquième extrémité, la quatrième extrémité étant reliée à laB8874 - 08-GR1-078 20 huitième extrémité et la sixième extrémité étant reliée à la seconde borne d'accès (114).
  4. 4. Inductance selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle à chaque couche isolante (104) est associé un niveau de métallisation (M1-M7) parmi plusieurs niveaux de métallisation, au moins l'une des première ou seconde demi-boucles comprenant au moins deux pistes de niveaux de métallisation différents alignées selon la direction d'empilement des couches isolantes et connectées l'une à l'autre sur toute leur longueur.
  5. 5. Inductance selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant des pistes métalliques d'au moins un premier et un second niveau de métallisation (M4, M5), l'inductance comprenant, en outre : dans le premier niveau de métallisation (M4) : une première portion (136) formant une première demi-boucle et reliée à la première borne d'accès (134) une deuxième portion (138) formant une deuxième demi-boucle et reliée à la première portion ; une troisième portion (146) formant une troisième demi-boucle, symétrique de la première portion par rapport audit plan (P') et s'étendant le long du bord externe de la deuxième portion ; et une quatrième portion (148) formant une quatrième demi-boucle, symétrique de la deuxième portion par rapport audit plan, la première portion s'étendant le long du bord externe de la quatrième portion ; et dans le second niveau de métallisation (M5) : une cinquième portion (116) formant une cinquième 30 demi-boucle et reliée à la seconde borne d'accès (114) ; une sixième portion (118) formant une sixième demi- boucle et reliée à la cinquième portion ; une septième portion (126) formant une septième demi-boucle, symétrique de la cinquième portion par rapportB8874 - 08-GR1-078 21 audit plan et s'étendant le long du bord externe de la sixième portion ; et une huitième portion (128) formant une huitième demi-boucle, symétrique de la sixième portion par rapport audit plan, la cinquième portion s'étendant le long du bord externe de la huitième portion.
  6. 6. Inductance selon la revendication 5, dans laquelle, la première portion (136) est, selon la direction d'empilement, alignée avec la septième portion (126), la deuxième portion (138) étant alignée avec la huitième portion (128), la troisième portion (146) étant alignée avec la cinquième portion (116) et la quatrième portion (148) étant alignée avec la sixième portion (118).
  7. 7. Inductance selon la revendication 5 ou 6, dans laquelle la deuxième portion (138) est reliée à une première portion rectiligne (140) s'étendant le long dudit plan (P'), d'un côté dudit plan, jusqu'à la partie centrale de l'inductance et dans laquelle la quatrième portion (148) est reliée à une deuxième portion rectiligne (150) s'étendant le long dudit plan, du côté opposé dudit plan, jusqu'à la partie centrale de l'inductance.
  8. 8. Inductance selon la revendication 3, dans laquelle la quatrième extrémité de la deuxième boucle (146, 148) est située à l'opposée de la première borne d'accès (134) par rapport au centre de l'inductance et dans laquelle la huitième extrémité de la quatrième boucle (126, 128) est située à l'opposée de la seconde borne d'accès (114) par rapport au centre de l'inductance.
  9. 9. Appareil électronique comprenant au moins une 30 inductance (100) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.
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