[發(fā)明專利]螺旋電感元件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710180861.2
• 申請日: 2007-10-17
• 公開（公告）號: CN101183682A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李勝源
• 申請（專利權(quán)）人: 威盛電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/00
• 分類號: H01L29/00;H01L27/00;H01F17/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 許向華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明有關(guān)于一種半導(dǎo)體集成電路，特別是有關(guān)于一種螺旋電感(spiralinductor)元件。

背景技術(shù)

許多數(shù)位及類比部件及電路已成功地運用于半導(dǎo)體集成電路。上述部件包含了無源元件，例如電阻、電容或電感等。典型的半導(dǎo)體集成電路包含一硅基底。一層以上的介電層設(shè)置于基底上，且一層以上的金屬層設(shè)置于介電層中及介電層上。這些金屬層可通過現(xiàn)行的半導(dǎo)體工藝技術(shù)而形成芯片內(nèi)建部件，例如芯片內(nèi)建電感元件(on-chip?inductor)。

傳統(tǒng)上，芯片內(nèi)建電感元件形成于基底上且運用于射頻頻帶(radiofrequency?band)集成電路設(shè)計。請參照圖1A及1B，其中圖1A繪示出一習(xí)知芯片內(nèi)建螺旋電感元件平面示意圖，而圖1B則繪示出沿圖1A中1B-1B’線的剖面示意圖。芯片內(nèi)建螺旋電感元件形成于一基底100上方的絕緣層102上，其包括一螺旋導(dǎo)線103及一內(nèi)連線結(jié)構(gòu)。螺旋導(dǎo)線103設(shè)置于絕緣層102上。內(nèi)連線結(jié)構(gòu)包括嵌入于一絕緣層102中的導(dǎo)電插塞105及109及一導(dǎo)電層107與位于絕緣層102中的信號輸出/輸入部111。螺旋導(dǎo)線103通過導(dǎo)電插塞105及109、導(dǎo)電層107及信號輸出/輸入部111而形成一電流路徑，以與芯片外部或內(nèi)部電路電性連接。平面型螺旋電感元件的優(yōu)點在于可通過減少位于芯片外建的電路元件數(shù)量及其所需的復(fù)雜內(nèi)連線而增加電路的積集度。再者，平面式螺旋電感可避免電路與芯片外建(off-chip)電路之間接合墊(bond?pad)或接線(bond?wire)所產(chǎn)生的寄生效應(yīng)。

在螺旋電感元件中，螺旋導(dǎo)線產(chǎn)生的導(dǎo)體損耗(conductor?loss)、螺旋導(dǎo)線與半導(dǎo)體基底之間的寄生電容、以及螺旋導(dǎo)線耦合至半導(dǎo)體基底所產(chǎn)生的基底損耗(substrate?loss)而使得品質(zhì)因素(quality?factor/Q?value)降低，導(dǎo)致電感效能降低。為了減少導(dǎo)體損耗，有人曾提出增加螺旋導(dǎo)線的厚度及線寬的作法。另外，為了減少基底損耗，有人曾提出在螺旋導(dǎo)線與基底之間設(shè)置一接地的金屬遮蔽層(shielding?layer)。雖然金屬遮蔽層可減少螺旋導(dǎo)線耦合至半導(dǎo)體基底，卻會在遮蔽金屬層與基底之間產(chǎn)生額外的寄生電容，使螺旋導(dǎo)線與半導(dǎo)體基底之間的寄生電容增加。

由于集成電路裝置的效能取決于電感元件之電感元件品質(zhì)因素，因此有必要尋求一種新的電感元件結(jié)構(gòu)以增加電感元件的品質(zhì)因素。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種螺旋電感元件，其通過將多匝螺旋線圈中具有較大電場的繞線部位的電場局部導(dǎo)引至接地端，以降低因耦合效應(yīng)所造成基底中之能量損耗，進(jìn)而改善電感品質(zhì)因素。

根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種螺旋電感元件，包括：一絕緣層、一螺旋導(dǎo)線、及一非連續(xù)螺旋導(dǎo)線。絕緣層設(shè)置于一基底上。螺旋導(dǎo)線，其為多匝的，設(shè)置于絕緣層上，其中螺旋導(dǎo)線的最外匝及最內(nèi)匝導(dǎo)線部分別具有一第一端及一第二端，且第一端及第二端其中一端接地。非連續(xù)螺旋導(dǎo)線，其為單匝的，設(shè)置于絕緣層上，平行且鄰近螺旋導(dǎo)線中延伸自未接地端的該匝導(dǎo)線部，其中非連續(xù)螺旋導(dǎo)線接地。

又根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種螺旋電感元件，包括：一絕緣層、一螺旋導(dǎo)線、一第一導(dǎo)線段、一第二導(dǎo)線段、及一導(dǎo)線連接部。絕緣層，設(shè)置于一基底上。螺旋導(dǎo)線，其為多匝的，設(shè)置于絕緣層上。第一導(dǎo)線段設(shè)置于絕緣層上，平行且鄰近螺旋導(dǎo)線的最外匝導(dǎo)線部，其中第一導(dǎo)線段接地。第二導(dǎo)線段設(shè)置于絕緣層上，平行且鄰近螺旋導(dǎo)線的最內(nèi)匝導(dǎo)線部。導(dǎo)線連接部設(shè)置于絕緣層內(nèi)且電性連接第一導(dǎo)線段及第二導(dǎo)線段。

又根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種螺旋電感元件，包括：一絕緣層、一螺旋導(dǎo)線、及一導(dǎo)線段。絕緣層，設(shè)置于一基底上。螺旋導(dǎo)線，其為多匝的，設(shè)置于絕緣層上。螺旋導(dǎo)線的最外匝及最內(nèi)匝導(dǎo)線部分別具有一第一端及一第二端，且第一端及第二端其中一端接地。導(dǎo)線段設(shè)置于絕緣層上，平行且鄰近螺旋導(dǎo)線中延伸自未接地端的部分匝導(dǎo)線部，其中導(dǎo)線段接地。

本發(fā)明通過將多匝螺旋線圈中具有較大電場的繞線部位的電場局部導(dǎo)引至接地端，以改善電感品質(zhì)因素。

附圖說明

圖1A是繪示出習(xí)知螺旋電感元件的平面示意圖。

圖1B是繪示出沿1A圖中1B-1B’線的剖面示意圖。

圖2A是繪示出根據(jù)本發(fā)明實施例的螺旋電感元件平面示意圖。

圖2B是繪示出沿2A圖中2B-2B’線的剖面示意圖。

圖2C是繪示出沿2A圖中2C-2C’線的剖面示意圖。

圖3是繪示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的螺旋電感元件平面示意圖。