[发明专利]线宽间距交变结构型平面螺旋电感

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，更进一步涉及微电子技术领域中的线宽间距交变结构型平面螺旋电感。本发明的金属线宽和间距采用宽窄交替变化结构，可用于微波集成电路、滤波网、射频收发电路和LC振荡器、射频IC等领域。

背景技术

随着射频集成电路领域的发展，对高性能的平面螺旋电感的需求日益迫切。螺旋电感能否得到高品质因数Q值，高电感值已经成为当今微电子技术领域的研究热点。

当前提高平面螺旋电感性能的方法主要有两种：一种是从结构参数进行优化，通过合理优化平面螺旋电感的版图结构，最大程度降低螺旋电感的欧姆损耗和涡流损耗，提高电感Q值。例如采用锥形结构，或者采用多层结构电感，可有效提高电感Q值。第二种方法是从工艺角度出发，尽可能的降低衬底与电感之间的耦合，减小磁致损耗，提高电感的Q值。例如在硅衬底与电感金属层之间插入图形式接地屏蔽层，或者用特殊工艺将硅衬底掏空等技术均是从工艺角度降低衬底与电感的耦合，提高电感Q值。

上海集成电路研发中心有限公司申请的专利“非等平面螺旋电感”(申请号200620042881，公开号200983296)提出一种非等平面螺旋电感。该螺旋电感中的至少一圈金属线圈与其余任意一条金属线圈处于不同平面，从而高频时涡流效应和临近效应影响降低，提高了电感的品质因数。但是该专利申请存在的不足是：金属线圈之间互感降低，导致电感值不高，而且加工工艺难度增大。

阿尔卑斯电气株式会社申请的专利“螺旋电感器”(申请号01136623，公开号1350310)提出一种螺旋电感器。该螺旋电感器金属线间距固定不变，金属线宽度按照从外圈向内圈逐渐减小，因此电感内径增大，磁力线的影响减少，电感值增大，Q值有所改善。但是该专利申请存在的不足是：螺旋电感器尺寸过大，不满足当今射频集成电路小尺寸，高集成度的设计要求，螺旋电感金属线间距与线宽变化单一，Q值、电感值改善有限。

上海华虹(集团)有限公司申请的专利“金属线宽及金属间距渐变的平面螺旋电感”(申请号200420114664，公开号20060329)提出一种金属线宽及金属间距渐变的平面螺旋电感。该电感的金属导线线宽从内到外依次增大，金属线间距从内到外随着线宽的增大而增大，从而降低了金属线的欧姆损耗，品质因素Q值高。但是该专利申请存在的不足是：降低了螺旋电感线圈之间的互感，电感值较低。

李清华，邵志标等人公开发表发表一篇文章(高频单片DC/DC转换器中双层平面电感的优化，李清华，邵志标，耿莉，西安交通大学电子与信息工程学院，西安电子科技大学学报(自然科学版)，第34卷第2期，2007年4月，321-324])文中提出一种线宽和间距都为定值的圆形平面螺旋电感。这种平面螺旋电感存在的不足是：品质因数Q值过低(最大Q值仅为5)，而且工艺要求非常高。

Lu Huang等人公开发表了一篇文献(Lu Huang，Wan-Rong Zhang，Hong-Yun Xie，Pei Shen，Jun-Ning Gan，Yi-Wen Huang，Ning Hu.Analysis and Optimum Design of RF Spiral Inductors on Silicon Substrate，3rd IEEE International Symposium on Microwave，Antenna，Propagation and EMC Technologies for Wireless Communications，2009，Beijing，990-993)文中提出一种线宽、间距尺寸从外圈到内圈逐渐减小的渐变结构平面螺旋电感，提高了电感的Q值。这种平面螺旋电感存在的不足是：电感值没有明显的改善。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于从电感结构参数角度出发，提供一种金属线宽间距交变型平面螺旋电感，与传统CMOS工艺兼容。本发明能同时提高Q值和电感值。