[發(fā)明專利]單端電感

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210139652.4
• 申請日: 2012-05-08
• 公開（公告）號: CN103390611B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃景豐
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: H01L23/64
• 分類號: H01L23/64
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路，特別是涉及一種單端電感。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體集成電路中，如射頻器件中，常常要用到電感，將電感和其它半導(dǎo)體器件一起集成在同一塊半導(dǎo)體襯底中。現(xiàn)有技術(shù)中，射頻器件中電感一般采用平面螺旋電感，電感的金屬線圈呈一平面螺旋環(huán)繞結(jié)構(gòu)，整個電感的金屬線圈制作于同一金屬層中。單端電感為一種半整數(shù)圈或整數(shù)圈的平面螺旋電感，如圖1所示，是現(xiàn)有單端電感的金屬線圈示意圖；現(xiàn)有單端電感的金屬線圈呈一平面螺旋環(huán)繞結(jié)構(gòu)，從所述金屬線圈的內(nèi)圈11到外圈12，所述金屬線圈的金屬寬度都相同。

現(xiàn)有單端電感的金屬線圈的金屬寬度從內(nèi)到外是一樣的，在高頻下，由于趨膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)的共同作用，電流會在金屬導(dǎo)體內(nèi)的重新分布且趨向分布在金屬導(dǎo)體的表面，這樣會使得金屬導(dǎo)體的電阻變大。如圖2A所示，是現(xiàn)有單端電感的金屬線圈的內(nèi)圈的趨膚效應(yīng)示意圖，內(nèi)圈11的金屬導(dǎo)體中心11a處無電流，電流分布中金屬導(dǎo)體表面11b處；如圖2B所示，是現(xiàn)有單端電感的金屬線圈的外圈的趨膚效應(yīng)示意圖，外圈12的金屬導(dǎo)體中心12a處無電流，電流分布中金屬導(dǎo)體表面12b處。比較圖2A和圖2B可知，內(nèi)圈11的趨膚深度要小于外圈12的趨膚深度，內(nèi)圈11的電流更加靠近導(dǎo)體的表面位置處，所以內(nèi)圈11的電阻比外圈12大，電流大部分只在趨膚深度內(nèi)流動，會使電流減少最后也會降低電感值，使得電感能量損耗。

如圖3所示，是現(xiàn)有單端電感的金屬線圈的互感示意圖。圖3中將金屬線圈分成了1-8段，電流方向如箭頭所示，L1為金屬段4和2之間的距離，L2為金屬段5和7之間的距離，d為相鄰的金屬段1和5之間的距離，其中d的值最小。所以現(xiàn)有單端電感的各金屬段之間的互感主要是以相鄰金屬段如1和5，2和6,3和7,4和8為主。當(dāng)金屬線圈產(chǎn)生趨膚效應(yīng)而使電流減少時，各相鄰的金屬段之間的互感會減少，從而使電感值降低。

現(xiàn)有技術(shù)中，為了減少電感能量的損耗，一種方法是加大金屬的寬度和厚度，增加電流流過的橫截面積，使電阻減小。但是如此一來，又會增加金屬之間的重疊容抗，使得諧振頻率下降，這樣就惡化了電感的品質(zhì)因素（Q值）。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種單端電感，提高器件的品質(zhì)因素。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的單端電感的金屬線圈呈一平面螺旋環(huán)繞結(jié)構(gòu)，從所述金屬線圈的內(nèi)圈到外圈，所述金屬線圈的金屬寬度逐漸變寬。

進一步的改進，所述金屬線圈在各位置處的金屬寬度設(shè)置為大于等于所述金屬線圈在該對應(yīng)位置處的趨膚深度。

進一步的改進，所述金屬線圈的相鄰的環(huán)繞圈之間的間距相同。

進一步的改進，所述金屬線圈的相鄰的環(huán)繞圈之間的間距不同。

進一步的改進，所述金屬線圈的環(huán)繞圈的形狀為正方形，長方形，八角形，圓形。

本發(fā)明利用單端電感的金屬線圈的內(nèi)圈的趨膚深度要小于外圈的趨膚深度的特點，將金屬線圈的金屬寬度從內(nèi)圈到外圈逐漸變寬，靠近內(nèi)圈的金屬寬度要小于靠近外圈的金屬寬度，但是由于內(nèi)圈的趨膚深度要小于外圈的趨膚深度，故靠近內(nèi)圈的金屬寬度減少后，靠近內(nèi)圈的各位置處的電阻并不會增加，所以相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明不會降低金屬線圈的電流；同時，靠近內(nèi)圈的金屬寬度減少后，金屬線圈的各相鄰的金屬線段之間的有效的平均距離會減少，這樣就會增加金屬線圈的各相鄰的金屬線段之間的互感值，從而能夠提高單端電感的電感值。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明:

圖1是現(xiàn)有單端電感的金屬線圈示意圖；

圖2A是現(xiàn)有單端電感的金屬線圈的內(nèi)圈的趨膚效應(yīng)示意圖；

圖2B是現(xiàn)有單端電感的金屬線圈的外圈的趨膚效應(yīng)示意圖；

圖3是現(xiàn)有單端電感的金屬線圈的互感示意圖；

圖4是本發(fā)明實施例單端電感的金屬線圈示意圖；

圖5是本發(fā)明實施例單端電感的品質(zhì)因素的仿真曲線。

具體實施方式