[发明专利]硅基电感结构及其中的封闭线的版图

说明书

本发明涉及一种硅基电感结构，涉及半导体集成电路，包括：衬底；电感线圈，位于所述衬底上；一封闭金属线和一封闭多晶硅线，所述封闭金属线和所述封闭多晶硅线位于所述衬底与所述电感线圈之间，所述封闭金属线位于所述封闭多晶硅线之上，所述封闭金属线与所述封闭多晶硅线通过通孔连接，并所述封闭金属线接地，其中，所述封闭金属线包括多个相邻的线段，所述封闭多晶硅线包括多个相邻的线段，且在电感磁场变换下，所述封闭金属线的相邻线段间产生相反方向的互补电流，所述封闭多晶硅线的相邻线段间产生相反方向的互补电流，以降低衬底损耗、有效提高电感的品质因子。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路，尤其涉及一种硅基电感结构及其中的封闭线的版图。

背景技术

在半导体集成电路中，近年来，随着无线移动通信技术的飞速发展，对低造价、高性能的片上射频器件的需求也在不断地增加。为了满足高集成度的要求，硅基电感如片上硅基螺旋电感已成为压控振荡器、低噪声放大器、混频器以及中频滤波器等通信模块中的关键元件。衡量电感性能的重要指标是品质因子。其定义是:每一振荡周期里电感器存储能量和损耗能量之比。品质因子越高表示电感效率越高。对于品质因子的影响因素包括:金属线圈的欧姆损耗、电感器寄生电容以及衬底的损耗。在低频段，电感性能主要由电感金属线的特性决定(主要是金属的损耗)；而在高频段，衬底损耗是影响硅基电感性能的主要原因,其主要源自在衬底上产生的感应电流消耗。频率增加时,电磁波穿透衬底的深度增加，感应电流增大,衬底损耗变大。

目前,有多种途径减小高频时的衬底损耗,提高电感品质因子,包括MEMS法,在硅片顶部或底部选择性刻蚀去硅材料,形成悬空式线圈；在电感线圈和硅衬底之间设置格状屏蔽层；增加磁性材料层；优化电感版图；采用高电阻率衬底材料；在电感线圈和硅衬底之间形成厚介质层；采用厚金属层或高电导率的铜线等等方法。

但即使采用这些方法也不能完全避免衬底等损耗,甚至带来新的损耗，而且性价比低，且工艺难度较高。因此，有必要开发一种能够在常规工艺流程下降低衬底损耗、有效提高品质因子的电感结构。

发明内容

本发明提供的一种硅基电感结构，包括：衬底；电感线圈，位于所述衬底上；一封闭金属线和一封闭多晶硅线，所述封闭金属线和所述封闭多晶硅线位于所述衬底与所述电感线圈之间，所述封闭金属线位于所述封闭多晶硅线之上，所述封闭金属线与所述封闭多晶硅线通过通孔连接，并所述封闭金属线接地，其中，所述封闭金属线包括多个相邻的线段，所述封闭多晶硅线包括多个相邻的线段，且在电感磁场变换下，所述封闭金属线的相邻线段间产生相反方向的互补电流，所述封闭多晶硅线的相邻线段间产生相反方向的互补电流。

更进一步的，所述封闭金属线覆盖的区域具有一X轴方向和一Y轴方向，所述封闭金属线的覆盖区域包括多个与X轴平行的间隙和多个与Y轴平行的间隙，其中位于所述封闭金属线的覆盖区域中心位置的一与X轴平行的间隙和一与Y轴平行的间隙构成“十”字结构的间隙，且所述封闭金属线的覆盖区域还包括一与X轴成一锐角的间隙和一与X轴成一钝角的间隙，所述与X轴成一锐角的间隙和所述与X轴成一钝角的间隙与所述“十”结构的间隙共同构成“米”字结构的间隙，其中所述与X轴平行的间隙与所述与X轴成一锐角的间隙或所述与X轴成一钝角的间隙形成交替“连通-不连通”的结构。

更进一步的，所述与X轴平行的间隙中的相邻两个间隙中的一个与所述与X轴成一锐角的间隙连接或所述与X轴成一钝角的间隙连接，另一个与所述与X轴成一锐角的间隙及所述与X轴成一钝角的间隙不连接，所述封闭金属线的覆盖区域内的金属线被所述间隙分割成多个金属线段。

更进一步的，所述封闭金属线的覆盖区域的金属线被所述间隙分割成从周围8个方向向所述封闭金属线的覆盖区域中心形成多折环绕封闭线。

更进一步的，被所述间隙分割的多个所述金属线段首尾相互连接组成封闭结构，部分所述金属线段与X轴方向平行，部分所述金属线段与Y轴方向平行。