[發(fā)明專利]片上變壓器的襯底渦流的射頻模型方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210385566.1
• 申請(qǐng)日: 2012-10-12
• 公開（公告）號(hào): CN103730335A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃景豐
• 申請(qǐng)（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(hào): H01L21/02
• 分類號(hào): H01L21/02;H01F41/00;H01F41/04
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀(jì)鐵

1.一種片上變壓器的襯底渦流的射頻模型方法，片上變壓器由第一差分電感和第二差分電感嵌套而成，所述第一差分電感和所述第二差分電感都形成于半導(dǎo)體襯底上、且所述第一差分電感和所述第二差分電感都和所述半導(dǎo)體襯底隔離有介質(zhì)層；所述第一差分電感包括第一端口、第二端口和第一中心抽頭，所述第一端口和所述第一中心抽頭之間的金屬螺旋線圈一和所述第二端口和所述第一中心抽頭之間的金屬螺旋線圈二為對(duì)稱結(jié)構(gòu)；所述第二差分電感包括第三端口、第四端口和第二中心抽頭，所述第三端口和所述第二中心抽頭之間的金屬螺旋線圈三和所述第四端口和第二中心抽頭之間的金屬螺旋線圈四為對(duì)稱結(jié)構(gòu)；所述片上變壓器的金屬螺旋線圈會(huì)在所述半導(dǎo)體襯底上產(chǎn)生襯底渦流；其特征在于，通過如下射頻模型方法來計(jì)算所述襯底渦流效應(yīng)的影響：

所述金屬螺旋線圈一、所述金屬螺旋線圈二、所述金屬螺旋線圈三和所述金屬螺旋線圈四中任意一個(gè)金屬螺旋線圈段和所述半導(dǎo)體襯底之間在射頻條件下工作時(shí)都設(shè)置有對(duì)應(yīng)的襯底渦流等效電路，任意一個(gè)所述金屬螺旋線圈段所對(duì)應(yīng)的襯底渦流等效電路包括：

由第一襯底電阻和第一襯底電感組成的第一級(jí)結(jié)構(gòu)，所述第一級(jí)結(jié)構(gòu)的第一端和所述金屬螺旋線圈段的第一個(gè)端口之間連接有第一介質(zhì)層電容、所述第一級(jí)結(jié)構(gòu)的第二端和所述金屬螺旋線圈段的第二個(gè)端口之間連接有第二介質(zhì)層電容；所述第一級(jí)結(jié)構(gòu)的第一端和地之間連接由第一襯底寄生電容和第一襯底寄生電阻的并聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述第一級(jí)結(jié)構(gòu)的第二端和地之間連接由第二襯底寄生電容和第二襯底寄生電阻的并聯(lián)結(jié)構(gòu)；

由第N襯底電阻和第N襯底電感組成的第N級(jí)結(jié)構(gòu)，N大于等于2，所述第N級(jí)結(jié)構(gòu)和所述第一級(jí)結(jié)構(gòu)并聯(lián)；

從第一級(jí)結(jié)構(gòu)到第N級(jí)結(jié)構(gòu)中，第N襯底電阻大于第N-1襯底電阻，第N襯底電感小于第N-1襯底電感。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一襯底電阻由公式：確定，所述第N襯底電阻由公式：確定，上述公式中，S為所述金屬螺旋線圈段的面積，G_sub為所述半導(dǎo)體襯底的電導(dǎo)率，N為級(jí)數(shù)，N_A為總級(jí)數(shù)，M為0.5-2之間。

3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：第一襯底電感小于所述金屬螺旋線圈段的電感值的十分之一。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一介質(zhì)層電容和所述第二介質(zhì)層電容都為所述半導(dǎo)體襯底上方的所述金屬螺旋線圈段與所述半導(dǎo)體襯底之間的電容。

5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一襯底寄生電阻和所述第二襯底寄生電阻都由公式：確定,G_sub為所述半導(dǎo)體襯底的電導(dǎo)率,S為所述金屬螺旋線圈段的面積，k為0.5-2之間；

所述第一襯底寄生電容和所述第二襯底寄生電容由下式公式：k_c×d×C_sub×(1E-9)確定，d為所述金屬螺旋線圈段的外徑，C_sub為0.505，k_c為調(diào)整系數(shù)，k_c的范圍為0.8-1.2之間。

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：任意一個(gè)所述金屬螺旋線圈段所對(duì)應(yīng)的襯底渦流等效電路中，從第一級(jí)結(jié)構(gòu)到第N級(jí)結(jié)構(gòu)，第一襯底電感和所述金屬螺旋線圈段的電感之間形成有第一互感，第N襯底電感和所述金屬螺旋線圈段的電感之間形成有第N互感，第一互感和第N互感的值都分別為-1～0。

7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：任意一個(gè)所述金屬螺旋線圈段所對(duì)應(yīng)的襯底渦流等效電路中，從第一級(jí)結(jié)構(gòu)到第N級(jí)結(jié)構(gòu)，第N互感的絕對(duì)值小于第N--1互感的絕對(duì)值。

8.如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于：N為2。