[發(fā)明專利]一種測(cè)試電感的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010110515.9
• 申請(qǐng)日: 2010-02-09
• 公開（公告）號(hào): CN102147434A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號(hào): G01R27/26
• 分類號(hào): G01R27/26;G01R27/02
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;顧珊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種測(cè)試三端差分電感的方法。

背景技術(shù)

在集成電路中，有源器件固然非常重要，但是更包含了大面積的無源器件，包括片上傳輸線和片上電感等。在通常的無線產(chǎn)品中，電感元件只占元件總數(shù)的不到百分之十，但它們對(duì)總的射頻性能有很重要的影響。因此對(duì)這些無源元件上的電感的設(shè)計(jì)和分析也得到了廣泛的研究。由于大規(guī)模集成電路的形成，螺旋形電感被廣泛應(yīng)用到壓控振蕩器，低噪聲放大器，功率放大器，混頻器以及阻抗匹配電路中。由于電感器是一種儲(chǔ)能元件，因而螺旋形電感的電感值的變化通常可以影響到整個(gè)電路的整體性能，準(zhǔn)確測(cè)量螺旋形電感的電感值顯得非常重要。

在實(shí)際的工藝中的片上電感是采用多層金屬互連線纏繞而成的。以往的片上電感設(shè)計(jì)成單端的形式，使電感的一個(gè)端口對(duì)于交流信號(hào)而言是接地的，另一端接交流信號(hào)。在實(shí)際應(yīng)用中，該單端電感結(jié)構(gòu)常導(dǎo)致直流失調(diào)和信號(hào)隔離的問題出現(xiàn)。由此本領(lǐng)域技術(shù)人員設(shè)計(jì)出多層金屬互連線的差分電感拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，就是將電感的兩個(gè)端口輸入的信號(hào)的大小相等幅度相反，而電感是中心對(duì)稱的，在電感線圈的幾何中心就是虛擬的地，這樣的電感節(jié)省了芯片的面積也提高了電感值并解決了上述單端電感結(jié)構(gòu)的問題。現(xiàn)有中的差分電感結(jié)構(gòu)分為半數(shù)圈電感結(jié)構(gòu)和整數(shù)圈電感結(jié)構(gòu)。

然而，由于集成電路中的元件的尺寸在按比例縮小，金屬互連線的線寬不斷地變窄，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)電感模型時(shí)金屬互連線和引線上的寄生電感越來越大，這樣就需要在設(shè)計(jì)電感模型時(shí)準(zhǔn)確掌握晶片上的電感器的電感值(該處的電感值是指不包括該電感器連接的引線和焊盤上的寄生電感和電阻)，進(jìn)而設(shè)計(jì)出符合需求的片上電感器。現(xiàn)有技術(shù)中測(cè)量電感器的電感值是通過去除晶片上的電感器形成開路結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步用一導(dǎo)線連接所述開路結(jié)構(gòu)的接地引線和其它連接焊盤的引線形成短路結(jié)構(gòu)，測(cè)量不同結(jié)構(gòu)的晶片的相關(guān)參數(shù)來獲取所需電感器的電感值。由于現(xiàn)有技術(shù)中的開路結(jié)構(gòu)和短路結(jié)構(gòu)的晶片設(shè)計(jì)導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確，并且會(huì)在短路結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生較多的寄生電感和寄生電阻，從而不能準(zhǔn)確得到電感器本身的特性。

參照?qǐng)D1a、圖1b和圖1c所示，圖1a示出了現(xiàn)有技術(shù)中制備的65nm工藝下整數(shù)圈電感器和其引線連接結(jié)構(gòu)的示意圖，圖1b和圖1c示出了現(xiàn)有技術(shù)中制備的65nm工藝下測(cè)量整數(shù)圈電感器的電感值的示意圖，所述晶片100包含電感器104、電感器104的第一引線101、第二引線102和第三引線103，其中第一引線101接地，第二引線102和第三引線103分別連接第一焊盤105和第二焊盤106。現(xiàn)有技術(shù)中，首先測(cè)量包含電感器104的晶片100上的第一散射參數(shù)S₁；其次將晶片100上的電感器104移除，獲得無電感器104的晶片的第二散射參數(shù)S₂，然后將所述第一散射參數(shù)S₁、第二散射參數(shù)S₂轉(zhuǎn)換為第一和第二導(dǎo)納參數(shù)Y₁、Y₂，并獲取Y₁減去Y₂的值，從而獲取電感器104的相關(guān)參數(shù)特性，進(jìn)而與仿真電感的相關(guān)特性進(jìn)行比較。由于第一散射參數(shù)S₁包括電感器的電感值的散射參數(shù)，焊盤和引線上的寄生電感、寄生電阻和寄生電容對(duì)應(yīng)的散射參數(shù)，第二散射參數(shù)S₂只包括焊盤和引線上的寄生電容對(duì)應(yīng)的散射參數(shù)，而對(duì)于焊盤和引線上的寄生電感和寄生電阻卻無法消除。另外，若使用導(dǎo)線材料將第一引線101和第二引線102連接形成短路結(jié)構(gòu)的晶片，測(cè)量該短路結(jié)構(gòu)的晶片的相關(guān)參數(shù)，并與上述參數(shù)Y₁、Y₂進(jìn)行計(jì)算獲取電感器104的相關(guān)特性時(shí)，又會(huì)導(dǎo)致多計(jì)算了增加的導(dǎo)電材料上的寄生電感和寄生電阻，也會(huì)使得測(cè)量的電感器104的電感值與仿真電感值的誤差較大，其誤差范圍大概為10％，由此使得無法建立較好的電感器模型供電路設(shè)計(jì)者使用，進(jìn)而無法依據(jù)該電感器模型獲取準(zhǔn)確的電感值的晶片，常導(dǎo)致后續(xù)制備出的包含電感器的晶片不符合實(shí)際需求。

因此，如何在測(cè)試階段能夠準(zhǔn)確的測(cè)量出電感器的電感值成為當(dāng)前需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。