JP3954022B2 - 並列分岐構造の螺旋形インダクタ - Google Patents

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Description

本発明は半導体集積回路に使われるインダクタに係り、さらに詳細には並列分岐構造の螺旋形インダクタに関する。
図１は従来の螺旋形インダクタの一例を示した斜視図であり、図２は図１の螺旋形インダクタの平面図である。
図１及び図２を参照すれば、螺旋形インダクタ１００は第１金属ライン１１０及び第２金属ライン１２０を含む。図面に示されていないが、第１金属ライン１１０と第２金属ライン１２０とはそれらの間の絶縁膜（図示せず）により垂直方向に離隔され、絶縁膜を貫通するビアコンタクト１３０により相互に接続される。絶縁膜上部の第２金属ライン１２０は外側の周辺から中央に向けて、螺旋状に内側へ巻き込む構造を有する。
ところで、上述のような螺旋形インダクタ１００の場合、第１金属ライン１１０と第２金属ライン１２０との間には相互インダクタンスが存在しないので、全体インダクタンスを高めるためには、第２金属ライン１２０の数、形態及び大きさを変えなければならない。しかしこの場合、インダクタのサイズが大きくなって全体の集積度を低下させる。また、インダクタが一定面積以上になればインダクタと基板との間の寄生キャパシタンスが増加することによってそれ以上全体インダクタンスが高まらない問題がある。また、このような第１金属ライン１１０及び第２金属ライン１２０の基板に対する寄生キャパシタンス成分によりインダクタのＱ因子（Ｑｕａｌｉｔｙ ｆａｃｔｏｒ）が急激に低下してインダクタとしての機能を果たせなくなる。さらに、インダクタの最大Ｑ因子が特定周波数だけで発生するようになり、所望する周波数で最大Ｑ因子を発生させられない問題がある。
図３は従来の螺旋形インダクタの他の例を示した斜視図であり、図４は図３の螺旋形インダクタの平面図である。
図３及び図４を参照すれば、螺旋形インダクタ２００は絶縁膜（図示せず）により垂直方向に相互に一定間隔だけ離隔された第１金属ライン２１０及び第２金属ライン２２０を含む。第１金属ライン２１０と第２金属ライン２２０とはビアコンタクト２３０を介して相互に接続される。ここで、ビアコンタクト２３０と接続された第１金属ライン２１０は少なくとも２つが平行した状態で配置される。従って、第２金属ライン２２０によるインダクタンス以外にも互いに平行した第１金属ライン２１０間の相互インダクタンスが発生し、これにより全体インダクタンスを高められることができる。また第１金属ライン２１０の全体面積が小さくなることにより、基板との間の寄生キャパシタンスが低下し、これによってＱ因子が上昇する効果も得られる。この他にも、金属ラインの対称的な配置によって回路設計が容易になる利点もある。
しかしこの場合、たとえ全体キャパシタンスが多少高まるとしてもその上昇分は少量であり、依然として特定周波数で最大Ｑ因子が発生するので、所望する周波数で最大Ｑ因子を発生させられない問題点がある。
さらに、この他にもメッキ工程を追加して金属線を厚くしたり、またはボンディングワイヤを利用して３次元的な形状を形成したり、または３層以上の多層金属ラインを形成した後で２層及び３層の金属ラインを多くのビアコンタクトに接続したりして金属ラインの断面積を大きくする種々の方法が提案された。しかし、そのような方法はいずれも製作上のさまざまな問題点、例えば再現性の欠如、シリコン基板に基づく半導体工程との適合性の欠如、製作コスト上昇及び製造時間の延長があった。
本発明の目的は、金属ラインの面積を大きくさせずに全体インダクタンス及びＱ因子を上昇させつつ所望する周波数で最大Ｑ因子を発生させられるように制御できる並列分岐構造の螺旋形インダクタを提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、絶縁膜を挟んで下部に形成された下部金属ライン及び上部に形成された上部金属ラインを含み、前記下部金属ライン及び前記上部金属ラインは前記絶縁膜を貫通するビアコンタクトにより相互に連結された螺旋形インダクタにおいて、前記上部金属ラインは、周辺から中央に向けて螺旋状に巻き込まれて前記ビアコンタクト及び前記下部金属ラインを経て再び巻き出るように形成され、前記下部金属ラインは、第１下部金属ライン及び第２下部金属ラインを含んで全体として螺旋状に形成され、前記第１下部金属ラインは前記ビアコンタクトを通る前記上部金属ラインと交差しつつ相互平行に前記ビアコンタクトの間に配置され、前記第２下部金属ラインは前記上部金属ラインと同じ方向の電流流れを有するように前記第１下部金属ラインから伸びて前記ビアコンタクトを通じて前記上部金属ラインの所定部分に並列に接続され、前記上部金属ラインと平行に配置されることを特徴とする。
前記第１下部金属ラインは前記第２下部金属ラインに比べて相対的に短いことが望ましい。
前記上部金属ラインと前記下部金属ラインとは前記ビアコンタクトを介して電気的に並列に接続されることが望ましい。
前記下部金属ラインの面積は、最大Ｑ因子を示す所望の周波数によって決定されることが望ましい。
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。しかし、本発明は他のさまざまな形態で実施でき、後述する実施例によって限定解釈されるべきでない。
図５は本発明に従った並列分岐構造の螺旋形インダクタの斜視図であり、図６は図５の螺旋形インダクタの平面図である。
図５及び図６を参照すれば、本発明に従った螺旋形インダクタ５００は下部金属ライン５１０及び上部金属ライン５２０を含む。下部金属ライン５１０と上部金属ライン５２０とは絶縁膜（図示せず）により垂直方向に相互に分離され、ビアコンタクト５３０を介して電気的に相互に接続される。ここで、下部金属ライン５１０と上部金属ライン５２０とは電気的に並列に接続される。
上部金属ライン５２０は周辺から中央に向けて内側へ巻き込むように螺旋状に形成される。螺旋形よりなる上部金属ライン５２０は四角形、円形または他の多角形状を有しうる。
下部金属ライン５１０は第１下部金属ライン５１１及び第２下部金属ライン５１２を含む。第１下部金属ライン５１１は上部金属ライン５２０と交差しつつ隣接した他の第１下部金属ライン５１１と平行に配置され、第２下部金属ライン５１２は上部金属ライン５２０と平行に配置される。第２下部金属ライン５１２は上部金属ライン５２０と完全に平行にならずに、電流が流れる方向が上部金属ライン５２０に対して９０゜未満の鋭角を形成してもよい。第１下部金属ライン５１１の長さは第２下部金属ライン５１２より短い。
このような螺旋形インダクタの全体インダクタンスは、上部金属ライン５２０の自己インダクタンスと、隣接した第１下部金属ライン５１１間の相互インダクタンスと、そして互いに平行に配置された上部金属ライン５２０及び第２下部金属ライン５１２間の相互インダクタンスとの総計である。従って、従来の場合に比べ、全体インダクタンスに比例するＱ因子は上昇する。そして、上部金属ライン５２０と下部金属ライン５１０とは電気的に並列に接続されるので、並列分岐部分では金属ラインの抵抗が大きく低下し、これにより下部金属ライン５１０及び基板（図示せず）間の寄生キャパシタンス及びこれによるＱ因子低下は補償される。また、第２下部金属ライン５１２と上部金属ライン５２０とが互いに平行する面積を調節することにより、下部金属ライン５１０による寄生キャパシタンスを調節でき、従って抵抗成分及びキャパシタンスと反比例関係にある最大Ｑ因子が示される周波数帯域を所望の周波数帯域に調節できる。場合によっては、面積の代わりに下部金属ライン５１０のライン幅、ライン長、ライン間隔などを調節して周波数帯域を調節できる。
以上の説明のように、本発明に従った並列分岐構造の螺旋形インダクタによれば、下部金属ラインの一部を互いに平行に配置し、他の一部を上部金属ラインと平行に配置して、下部金属ライン間の相互インダクタンスと、上部金属ライン及び下部金属ライン間の相互インダクタンスとを発生させ、これにより全体インダクタンスは上昇し、Ｑ因子もまた上昇する。そして、下部金属ラインと上部金属ラインとが相互に平行する面積を調節することによって最大Ｑ因子が発生する周波数帯域を任意に決定できる。
従来の螺旋形インダクタの一例を示した斜視図である。 図１の螺旋形インダクタの平面図である。 従来の螺旋形インダクタの他の例を示した斜視図である。 図３の螺旋形インダクタの平面図である。 本発明に従った並列分岐構造の螺旋形インダクタの斜視図である。 図５の螺旋形インダクタの平面図である。

Claims (4)

  1. 絶縁膜を挟んで下部に形成された下部金属ライン及び上部に形成された上部金属ラインを含み、前記下部金属ライン及び前記上部金属ラインは前記絶縁膜を貫通するビアコンタクトにより相互に連結された螺旋形インダクタにおいて、
    前記上部金属ラインは、周辺から中央に向けて螺旋状に巻き込まれて前記ビアコンタクト及び前記下部金属ラインを経て再び巻き出るように形成され、
    前記下部金属ラインは、第１下部金属ライン及び第２下部金属ラインを含んで全体として螺旋状に形成され、
    前記第１下部金属ラインは前記ビアコンタクトを通る前記上部金属ラインと交差しつつ別の近接する第１下部金属ラインと相互平行に前記ビアコンタクトの間に配置され、
    前記第２下部金属ラインは前記上部金属ラインと同じ方向の電流流れを有するように前記第１下部金属ラインから伸びて前記ビアコンタクトを通じて前記上部金属ラインの所定部分に並列に接続され、前記上部金属ラインと平行に配置されることを特徴とする螺旋形インダクタ。
  2. 前記第１下部金属ラインは前記第２下部金属ラインに比べて相対的に短いことを特徴とする請求項１に記載の螺旋形インダクタ。
  3. 前記上部金属ラインと前記下部金属ラインとは前記ビアコンタクトを介して電気的に並列に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の螺旋形インダクタ。
  4. 前記下部金属ラインの面積は、最大Ｑ因子を示す所望の周波数によって決定されることを特徴とする請求項１に記載の螺旋形インダクタ。
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6707367B2 (en) * 2002-07-23 2004-03-16 Broadcom, Corp. On-chip multiple tap transformer and inductor
EP1478045B1 (en) * 2003-05-16 2012-06-06 Panasonic Corporation Mutual induction circuit
KR101005264B1 (ko) * 2003-07-26 2011-01-04 삼성전자주식회사 대칭형 인덕터 소자
JP2006049432A (ja) * 2004-08-02 2006-02-16 Murata Mfg Co Ltd 積層型電子部品
US20060125046A1 (en) * 2004-12-14 2006-06-15 Hyun Cheol Bae Integrated inductor and method of fabricating the same
US7786836B2 (en) * 2005-07-19 2010-08-31 Lctank Llc Fabrication of inductors in transformer based tank circuitry
US7511588B2 (en) * 2005-07-19 2009-03-31 Lctank Llc Flux linked LC tank circuits forming distributed clock networks
US7508280B2 (en) * 2005-07-19 2009-03-24 Lc Tank Llc Frequency adjustment techniques in coupled LC tank circuits
US7250826B2 (en) * 2005-07-19 2007-07-31 Lctank Llc Mutual inductance in transformer based tank circuitry
GB0523969D0 (en) * 2005-11-25 2006-01-04 Zarlink Semiconductor Ltd Inductivwe component
KR100849428B1 (ko) * 2006-12-06 2008-07-30 한국전자통신연구원 분기구조를 갖는 대칭형 인덕터 및 그 제조 방법
JP5034613B2 (ja) * 2007-03-30 2012-09-26 Ｔｄｋ株式会社 Ｄｃ／ｄｃコンバータ
JP2009088161A (ja) * 2007-09-28 2009-04-23 Fujitsu Media Device Kk 電子部品
KR100959715B1 (ko) * 2007-12-17 2010-05-25 주식회사 동부하이텍 인덕터 소자 및 그 제조 방법
EP2151834A3 (en) * 2008-08-05 2012-09-19 Nxp B.V. Inductor assembly
US8013689B2 (en) * 2008-09-03 2011-09-06 Applied Micro Circuits Corporation Integrated circuit inductor with transverse interfaces
US20120092119A1 (en) * 2010-10-15 2012-04-19 Xilinx, Inc. Multiple-loop symmetrical inductor
KR101626138B1 (ko) 2014-03-11 2016-05-31 김준영 차량용 증발기 건조장치
US9368271B2 (en) * 2014-07-09 2016-06-14 Industrial Technology Research Institute Three-dimension symmetrical vertical transformer
TWI619129B (zh) * 2015-12-15 2018-03-21 瑞昱半導體股份有限公司 電感結構
KR20220169152A (ko) * 2021-06-18 2022-12-27 삼성전자주식회사 반도체 장치

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7900244A (nl) * 1979-01-12 1980-07-15 Philips Nv Vlakke tweelaags electrische spoel.
JPH04152507A (ja) * 1990-10-16 1992-05-26 Murata Mfg Co Ltd インダクタ
US5610433A (en) * 1995-03-13 1997-03-11 National Semiconductor Corporation Multi-turn, multi-level IC inductor with crossovers
US5545916A (en) 1994-12-06 1996-08-13 At&T Corp. High Q integrated inductor
US5760456A (en) * 1995-12-21 1998-06-02 Grzegorek; Andrew Z. Integrated circuit compatible planar inductors with increased Q
JP2765547B2 (ja) * 1995-12-27 1998-06-18 日本電気株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP2904086B2 (ja) * 1995-12-27 1999-06-14 日本電気株式会社 半導体装置およびその製造方法
KR100225847B1 (ko) * 1996-10-23 1999-10-15 윤종용 이중 나선형 인덕터를 갖는 반도체장치(semiconductor device having dual spiral inductor)
DE19739962C2 (de) * 1997-09-11 2000-05-18 Siemens Ag Planare, gekoppelte Spulenanordnung
KR100337950B1 (ko) 1998-09-15 2002-10-04 한국과학기술원 쏠레노이드인덕터의모놀리식제조방법

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