[发明专利]堆叠式差分电感

说明书

技术领域

本发明涉及微电子领域，具体是一种采用堆叠结构的差分电感。

背景技术

目前，在集成电路中包含了大量的无源器件，片上电感就是其中十分重要的一种，片上电感是射频CMOS/BiCMOS集成电路的重要元件之一。在通常的无线产品中，电感元件对总的射频性能有很重要的影响。因此对这些电感元件的设计和分析也得到了广泛的研究。电感作为射频电路的核心部件，它通常可以影响到整个电路的整体性能。目前，高品质因数的片上电感广泛应用在压控振荡器，低噪声放大器等射频电路模块中。叠层的片上电感在很大程度减少了芯片面积，降低了生产成本。

上面所述的电感器件的电感品质因数Q值是衡量电感器件的主要参数。其是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高。

其计算公式为：Q≈wLRs]]>

Q表示品质因数，w表示频率，L表示某一频率下的电感值，Rs表示某一频率下的电阻值。

如图1所示的传统的差分电感结构，一般采用单层金属，其和目前典型的单端电感相比在获得同样感值的条件下，差分结构的电感比单端电感的电感器品质Q值有明显的提高。但是要得到更大的感值，传统差分结构的电感依然需要比较大的面积。因此，需要设计一种可以在相同面积下有效提高电感的感值，并提高电感品质因数Q值的差分电感。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种堆叠式差分电感，其可以在同样面积的条件下，提高电感感值感，并提高电感品质因数Q值。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种堆叠式差分电感；其为多层结构，包括：上下层金属线圈，上下层金属线圈图形对称；金属线圈上有电感端口；第一层金属线圈从电感的一个端口开始，经过半圈金属走线通过层间通孔和另一层金属线连接；另一层金属经过半圈走线，通过层间通孔和第一层金属连接，上下层金属线圈互连。

本发明的有益效果在于：由于充分利用了完全对称的上下层金属之间的互感，在同样面积条件下，和传统差分电感相比，有效地提高了电感的感值，在同样的面积条件下，Q值和电感值均有明显提高。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是现有差分电感的俯视图；

图2是本发明实施例所述差分电感的俯视图；

图3是本发明实施例所述差分电感的立体图。

具体实施方式

本发明所述的堆叠式差分电感；其为多层结构，包括：上下层金属线圈，上下层金属线圈图形对称；金属线圈上有电感端口；第一层金属线圈从电感的一个端口开始，经过半圈金属走线通过层间通孔和另一层金属线连接；另一层金属经过半圈走线，通过层间通孔和第一层金属连接，上下层金属线圈互连。

更详细的，本发明所述的上下层对齐的叠层差分电感平面结构(以两层等厚金属、三圈八角形电感为例)，其平面图见图2，其立体结构见图3。从图2可以看出，上下两层电感的金属的宽度和厚度一致，且位置从图3的立体图中可以看出，本发明所述结构的差分电感从电感的一端开始，经过半圈金属走线通过层间通孔和下层金属连接，下层金属经过半圈走线，通过层间通孔和上层金属连接，通过上下层金属互连，实现不同圈数的电感，中心抽头从走线长度的1/2处通过另一层金属引出(图2A点处)。

这种结构可以充分利用等宽的对称的上下层之间金属线圈之间的互感，达到不牺牲Q值得前提下，在同样的面积下实现更高感值的电感。

仿真结果表明传统差分电感三圈差分电感(图1所示结构)低频电感值为L＝3.436pH峰值品质因数Q＝7.81，而同样尺寸本发明所述结构电感L＝5.47，峰值品质因数Q＝8.06，仿真结果表明本发明所述结构电感低频电感值有明显提高，Q值也有改善。

图例中上下层金属宽度和厚度一致，这种结构可以充分利用层间金属之间的互感(每一圈金属在另一层金属层上都有对应的金属)，厚度一致(都为厚金属)可以降低下层金属的电阻率，提高电感的品质因数Q，实际制作过程中，可以采用上下金属不等厚的工艺(传统射频工艺)，上下金属层的宽度也不需要一致。