[发明专利]可重构多层叠电感器结构及其形成方法、设计结构

说明书

在半导体结构内形成的可重构多层叠电感器可以包括位于半导体结构的第一金属层内的第一电感器结构、位于第一金属层内与第一电感器结构电隔离并且在周向界定第一电感器结构的第一接地屏蔽结构、以及位于半导体结构的第二金属层内的第二电感器结构，由此第二电感器结构被电耦合到第一电感器结构。位于第二金属层内的第二接地屏蔽结构与第二电感器结构电隔离并且在周向界定第二电感器结构，由此第一和第二电感器基于第一接地屏蔽结构和第二接地屏蔽结构被耦合到地而产生第一电感值，并且第一和第二电感器基于第一接地屏蔽结构和第二接地屏蔽结构电浮动而产生第二电感值。

技术领域

本发明一般而言涉及半导体器件，并且具体而言涉及芯片上电感器组件。

背景技术

许多通信系统可以在单个芯片上实现。随着对个人移动通信日益增长的需求，诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)器件的集成半导体器件可以例如包括压控振荡器(VCO)、低噪声放大器(LNA)、调谐无线电接收器电路或功率放大器(PA)。但是，这些VCO、LNA、PA和调谐无线电接收器电路中的每一个都可能在其电路设计中需要芯片上电感器组件。因此，会存在对高质量、可变芯片上电感器器件的需求。

与形成芯片上电感器组件相关联的若干种设计考虑可以例如包括质量因子(即，Q-因子)、自谐振频率(fS_R)、受由形成的芯片上电感器所占据的面积影响的成本考虑、电感器频率相关的调谐范围、以及可重构离散电感器值(例如，L₁、L₂等)。因此，例如，CMOS射频(RF)电路设计除其它之外还会受益于具有适度的Q-因子、小的占用芯片面积、高的自谐振频率值f_SR值和用于频带选择的电感可调谐性的一个或多个芯片上电感器。

因此，芯片上电感器可以采取或者平面的形式(包括线型和平面螺旋型)或者螺旋的形式，并且可以具有或者固定或者可变的电感。但是，混合信号和射频应用可能需要可变的反应性元件(例如，电感器或电容器)来实现调谐、频带切换、锁相环功能等。一种方法可以包括利用一个或多个开关器件耦合(例如，串联连接：L₁+L₂+...+L_n)电感器结构。但是，无论一个或多个电感器是否被耦合来产生不同的电感值，现有的电感器结构仍然在芯片或半导体基板上占据相同的地方。

这在图1的帮助下示出。如所绘出的，常规的可变电感器器件100可以包括电感器102、104和106，它们可以在半导体结构内形成。电感器器件100也包括在电感器104(即，I2)的端子之间连接的开关器件108，由此当开关108致动到闭合位置时，电感器104被旁路。因此，在这种操作条件下(即，SW1＝1：开关闭合(CLOSED))，可变电感器器件100的电感值(L)受等效电路114支配，由此，电感值(L)为L＝11+13。可替代地，当开关108处于打开位置时(SW1＝0：开关打开(OPEN))，可变电感器器件100的电感值受等效电路112支配，由此，L＝I1+I2+I3。如前所述，无论开关108是处于打开还是闭合位置，可变电感器器件100都用占据半导体结构的地方的三个(3)电感器102、104、106形成。

发明内容

根据至少一种示例性实施例，一种在半导体结构内形成的可重构多层叠电感器可以包括：位于半导体结构的第一金属层内的第一电感器结构、位于第一金属层内与第一电感器结构电隔离并且在周向界定第一电感器结构的第一接地屏蔽结构、以及位于半导体结构的第二金属层内的第二电感器结构，由此，第二电感器结构被电耦合到第一电感器结构。可重构多层叠电感器也可以包括位于第二金属层内与第二电感器结构电隔离并且在周向界定第二电感器结构的第二接地屏蔽结构，使得第一和第二电感器基于第一接地屏蔽结构和第二接地屏蔽结构被耦合到地而产生第一电感值，并且第一和第二电感器基于第一接地屏蔽结构和第二接地屏蔽结构电浮动而产生第二电感值。