TWI727815B - 積體電路 - Google Patents

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Abstract

一種積體電路，包含第一繞組以及第二繞組。第一繞組配置於積體電路的第一側。第二繞組配置於積體電路的第二側，並與第一繞組部分重疊於一交界處。第一繞組與第二繞組於交界處不交錯。

Description

積體電路
本案係有關於一種積體電路，且特別是有關於一種變壓裝置的積體電路。
現有的各種型態之用於電感裝置或變壓裝置的積體電路設計皆有其優勢與劣勢。舉例而言，螺旋狀電感器(spiral inductor)，其品質因素(Q value)較高且具有較大之互感值(mutual inductance)，但難以將其設計成對稱結構。上下堆疊型變壓器(stacked transformer)雖有較佳的對稱性，卻通常因為線圈間的交錯配置，加大積體電路面積且增加所需金屬層，以及線圈間串聯其中一層較低導電率之金屬層，而且上下堆疊之線圈也會造成大量的寄生電容，進而降低品質因素。因此，上述電感器及變壓器之應用範圍皆有所限制。
為了解決上述問題，本揭露提供一種八字形電感的堆疊設計，有別於傳統八字形電感的中央交錯(metal crossing)的結構設計。本揭露提供一種積體電路，包含第一繞組以及第二繞組。第一繞組配置於積體電路的第一側。第二繞組配置於積體電路的第二側，並與第一繞組部分重疊於一交界處。第一繞組與第二繞組於交界處不交錯。
本文所使用的所有詞彙具有其通常的意涵。上述之詞彙在普遍常用之字典中之定義，在本說明書的內容中包含任一於此討論的詞彙之使用例子僅為示例，不應限制到本揭示內容之範圍與意涵。同樣地，本揭露亦不僅以於此說明書所示出的各種實施例為限。
在本文中，使用第一、第二與第三等等之詞彙，是用於描述各種元件、組件、區域、層與/或區塊是可以被理解的。但是這些元件、組件、區域、層與/或區塊不應該被這些術語所限制。這些詞彙只限於用來辨別單一元件、組件、區域、層與/或區塊。因此，在下文中的一第一元件、組件、區域、層與/或區塊也可被稱為第二元件、組件、區域、層與/或區塊，而不脫離本案的本意。本文中所使用之『與/或』包含一或多個相關聯的項目中的任一者以及所有組合。
關於本文中所使用之「耦接」或「連接」，均可指二或多個元件相互直接作實體或電性接觸，或是相互間接作實體或電性接觸，亦可指二或多個元件相互操作或動作。
請參照第1圖，第1圖為根據本揭露一些實施例所繪示的積體電路1000的示意圖。如第1圖所示，積體電路1000包含第一繞組C1以及第二繞組C2。第一繞組C1配置於積體電路1000的第一側S1(例如左半邊)。第二繞組C2配置於於積體電路1000的第二側S2(例如右半邊)。在一些實施例中，第一繞組C1和第二繞組C2於一交界處BA部分重疊。在一些實施例中，第一繞組C1和第二繞組C2於交界處BA以不交錯方式設置。
在一些實施例中，第一繞組C1和第二繞組C2各自包含複數條線圈，每個線圈由多個線段所組成，位於交界處BA之第一繞組C1中的部分線段完全平行或大體上平行於位於交界處BA之第二繞組C2中的部分線段。本實施例的積體電路1000提供一種新穎的八字形電感的堆疊設計，有別於傳統八字形電感的中央交錯的結構設計，本實施例的堆疊型八字形電感於交界處BA以不交錯的方式設置。在一些實施例中，積體電路1000為一中心對稱(central symmetry)結構。在一些實施例中，積體電路1000為一變壓裝置。
應當理解，本揭露中的積體電路1000為兩個八邊形所組成的八字形結構，然而，於其他實施例中，積體電路1000的八字形結構亦可由其他多邊形所組成。
為易於理解，第1圖所示之積體電路1000分為第2圖所示之積體電路1000的部分結構1100及第3圖所示之積體電路1000的部分結構1200。詳細的結構及連接關係請同時參照第1~3圖及以下說明。
在一些實施例中，第一繞組C1包含第一線圈1110以及第二線圈1120。第一線圈1110和第二線圈1120在垂直方向上部分重疊，且第一線圈1110可配置在第二線圈1120之上或第二線圈1120之下。
在一些實施例中，第一線圈1110包含第一部分1111和第二部分1112，第二線圈1120也包含第一部分1121和第二部分1122。在一些實施例中，第一線圈1110和第二線圈1120設置於不同金屬層，可透過垂直連接件(如通孔(via))耦接。舉例而言，第一線圈1110的第一部分1111與第二線圈1120的第一部分1121透過通孔V1耦接於第一繞組C1中相對於交界處BA的一側(例如圖中左側)，第一線圈1110的第二部分1112與第二線圈1120的第二部分1122透過通孔V2耦接於第一繞組C1中相同於交界處BA的一側。應理解，第一線圈1110和第二線圈1120可透過任意數量或形式的垂直連接件耦接，本揭露不以第1圖和第2圖中所示為限。
在一些實施例中，第二繞組C2包含第三線圈1130以及第四線圈1140。第三線圈1130和第四線圈1140在垂直方向上部分重疊，且第三線圈1130可配置在第四線圈1140之上或第四線圈1140之下。
在一些實施例中，第三線圈1130包含第一部分1131和第二部分1132，第四線圈1140也包含第一部分1141和第二部分1142。在一些實施例中，第三線圈1130和第四線圈1140設置於不同金屬層，可透過垂直連接件(如通孔(via))耦接。舉例而言，第三線圈1130的第一部分1131與第四線圈1140的第一部分1141透過通孔V3耦接於第二繞組C2中相同於交界處BA的一側，第三線圈1130的第二部分1132與第四線圈1140的第二部分1142透過通孔V4耦接於第二繞組C2中相對於交界處BA的一側(例如圖中右側)。應理解，第三線圈1130和第四線圈1140可透過任意數量或形式的垂直連接件耦接，本揭露不以第1圖和第2圖中所示為限。
在一些實施例中，第2圖中包含第一線圈1110和第三線圈1130，第一線圈1110和第三線圈1130設置於同一金屬層，於圖中以斜線狀網格呈現。在一些實施例中，第3圖中包含第二線圈1120和第四線圈1140，第二線圈1120和第四線圈1140設置於同一金屬層，於圖中以點狀網格呈現。
在一些實施例中，第一線圈1110的第一部分1111自第一繞組C1的最內圈處相對於交界處BA的一側(例如圖中左側)起，向外繞行大約一圈半，並於交界處BA的一側耦接第三線圈1130的第一部分1131。第三線圈1130的第一部分1131再於第二繞組C2中向內繞行大約一圈，至第二繞組C2中相同於交界處BA的一側。在一些實施例中，第一線圈1110的第二部分1112自第一繞組C1的最內圈處相同於交界處BA的一側起，向外繞行大約一圈，並於交界處BA的一側耦接第三線圈1130的第二部分1132，第三線圈1130的第二部分1132再於第二繞組C2中向內繞行大約一圈半，至第二繞組C2中相對於交界處BA的一側(例如圖中右側)。其中，由於第一線圈1110和第三線圈1130設置於同一金屬層，因此可不需藉由垂直連接件進行耦接。
在一些實施例中，第二線圈1120的第一部分1121自第一繞組C1的最內圈處相對於交界處BA的一側起，向外繞行大約一圈半，並於交界處BA的一側耦接第四線圈1140的第一部分1141，第四線圈1140的第一部分1141再於第二繞組C2中向內繞行大約一圈，至第二繞組C2中相同於交界處BA的一側。
在一些實施例中，第二線圈1120的第一部分1121於第一繞組C1中相對於交界處BA的一側(例如圖中左側)具有一開口，開口的兩端組成一第一輸入輸出端IO1。
在一些實施例中，第二線圈1120的第二部分1122自第一繞組C1的最內圈處相同於交界處BA的一側起，向外繞行大約一圈，並於交界處BA的一側耦接第四線圈1140的第二部分1142，第四線圈1140的第二部分1142再於第二繞組C2中向內繞行大約一圈半，至第二繞組C2中相對於交界處BA的一側。
在一些實施例中，第四線圈1140的第二部分1142於第二繞組C2中相對於交界處BA的一側(例如圖中右側)具有一開口，開口的兩端組成一第二輸入輸出端IO2。其中，由於第二線圈1120和第四線圈1140設置於同一金屬層，因此可不需藉由垂直連接件進行耦接。
在一些實施例中，積體電路1000包含一第一中央抽頭端CT1，配置於第一繞組C1中相對於交界處的一側(例如圖中左側)的最外圈處，且和第一線圈1110設置於同一金屬層。在一些實施例中，積體電路1000包含一第二中央抽頭端CT2，配置於第二繞組C2中相對於交界處的一側(例如圖中右側)的最外圈處，且和第三線圈1130設置於同一金屬層。
第4圖為根據本揭露一實施例所繪示的積體電路1000的實驗數據示意圖。如圖所示，採用本案之架構配置，於差模模式下，其品質因素之實驗曲線為Q，其電感值之實驗曲線為L。由圖中可知，採用本案之架構的積體電路1000具有更佳的品質因素。舉例而言，此積體電路1000在134um*222um的面積內，於頻率5GHz處，品質因素(Q)約為10，而電感值約為2nH。
綜上所述，本揭露提供的積體電路1000，藉由不交錯的方式設置相互堆疊的第一繞組和第二繞組設計，能夠縮小積體電路面積，且構成具有更佳結構對稱性及品質因素(Q)的八字形變壓裝置。
雖然本案已以實施方式揭露如上，然其並非限定本案，任何熟習此技藝者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
為使本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附符號之說明如下： 1000:積體電路 1100,1200:部分結構 S1:第一側 S2:第二側 BA:交界處 IO1:第一輸入輸出端 IO2:第二輸入輸出端 CT1,CT2:中央抽頭端 V1~V4:通孔 C1:第一繞組 C2:第二繞組 1110:第一線圈 1120:第二線圈 1130:第三線圈 1140:第四線圈 1111,1121,1131,1141:第一部分 1112,1122,1132,1142:第二部分 Q,L:實驗曲線
為使本揭露之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖為根據本揭露一些實施例所繪示的積體電路的示意圖。 第2圖為根據本揭露一些實施例所繪示如第1圖所示之積體電路的部分結構示意圖。 第3圖為根據本揭露一些實施例所繪示如第1圖所示之積體電路的部分結構示意圖。 第4圖為根據本揭露一實施例所繪示的積體電路的實驗數據示意圖。 根據慣常的作業方式，圖中各種特徵與元件並未依比例繪製，其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與本案相關的具體特徵與元件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的元件符號來指稱相似的元件/部件。
1000:積體電路
S1:第一側
S2:第二側
BA:交界處
IO1:第一輸入輸出端
IO2:第二輸入輸出端
CT1,CT2:中央抽頭端
V1~V4:通孔
C1:第一繞組
C2:第二繞組
1110:第一線圈
1120:第二線圈
1130:第三線圈
1140:第四線圈
1111,1121,1131,1141:第一部分
1112,1122,1132,1142:第二部分

Claims (10)

  1. 一種積體電路，包含：一第一繞組，配置於該積體電路的一第一側，該第一繞組包含：一第二線圈，包含一第一部份以及一第二部分；以及一第二繞組，配置於該積體電路的一第二側，並與該第一繞組部分重疊於一交界處，該第二繞組包含：一第四線圈，包含一第一部份以及一第二部分；其中該第一繞組與該第二繞組於該交界處不交錯；其中該第二線圈和該第四線圈設置於同一金屬層，該第二線圈的該第一部份及該第四線圈的該第一部份耦接該積體電路的一第一輸入輸出端，且該第二線圈的該第二部份及該第四線圈的該第二部份耦接該積體電路的一第二輸入輸出端。
  2. 如請求項1所述之積體電路，其中該第一繞組的部分線段與該第二繞組的部分線段於該交界處大體上平行。
  3. 如請求項1所述之積體電路，其中該第一繞組包含：一第一線圈，包含一第一部分和一第二部分；其中該第一線圈與該第二線圈在垂直方向上部分重疊，該第一線圈的該第一部分耦接該第二線圈的該第一部分， 該第一線圈的該第二部分耦接該第二線圈的該第二部分。
  4. 如請求項3所述之積體電路，其中該第一線圈配置於該第二線圈之上或配置於該第二線圈之下，且該第一線圈和該第二線圈設置於不同金屬層。
  5. 如請求項3所述之積體電路，其中該第二繞組包含：一第三線圈，包含一第一部分和一第二部分；其中該第三線圈與該第四線圈在垂直方向上部分重疊，且該第三線圈的該第一部分耦接該第四線圈的該第一部分，該第三線圈的該第二部分耦接該第四線圈的該第二部分。
  6. 如請求項5所述之積體電路，其中該第三線圈配置於該第四線圈之上或配置於該第四線圈之下，且該第三線圈和該第四線圈設置於不同金屬層。
  7. 如請求項5所述之積體電路，其中該第一線圈的該第一部分於該第一繞組中相同於該交界處的一側耦接該第三線圈的該第一部分，且該第一線圈的該第二部分於該第二繞組中相同於該交界處的一側耦接該第三線圈的該第二部分，其中該第二線圈的該第一部分於該第一繞組中相同於該交界處的一側耦接該第四線圈的該第一部分，且該第二線圈的該第二部分於該第二繞組中相同於該交界 處的一側耦接該第四線圈的該第二部分。
  8. 如請求項5所述之積體電路，其中該第一輸入輸出端配置於該第一繞組中相對於該交界處的一側。
  9. 如請求項8所述之積體電路，其中該第二輸入輸出端配置於該第二繞組中相對於該交界處的一側。
  10. 如請求項5所述之積體電路，更包含：一第一中央抽頭端，配置於該第一繞組中相對於該交界處的一側；以及一第二中央抽頭端，配置於該第二繞組中相對於該交界處的一側。
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