[實用新型]一種新型的分形PFS結構

有效

• 申請號: 201220316895.6
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN202633286U
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發明（設計）人: 劉軍;趙倩
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H01L23/552
• 分類號: H01L23/552;H01L23/64
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本實用新型屬于集成電路技術領域，具體涉及一種新型的應用分形理論的PFS（Patterned?Float?Shield）結構。

背景技術

隨著CMOS射頻集成電路的快速發展，一些高性能、低功耗的單元電路如低噪聲放大器、壓控振蕩器、混頻器、中頻濾波器，功率放大器等成為整個電路成功的基礎，在這其中片上電感/變壓器又是必不可少的元件，因此，其設計和優化已成為整個電路成功設計的關鍵之一。

評價電感、變壓器性能的一個重要指標是品質因數Q，它定義為電感/變壓器在一個周期內存儲的能量和損耗能量的比值，品質因數Q值越大，表示該電感/變壓器的質量越好。

評價變壓器性能的另一個重要指標是插入損耗IL,?它定義為器件的輸出功率與輸入功率之比的分貝數，在數值上等于S參數中的前向傳輸系數（Forward?Transmission?Coefficient）S21的幅值。變壓器的IL值越小，即S21值越大，表示變壓器的性能越好。

在片電感/變壓器一般通過金屬薄膜在硅襯底上繞制而成，因此它們是一個比較開放性的結構，其工作時候的電場和磁場會滲透到整個襯底之中，從而在襯底中以及襯底表面的區域產生反方向的感應電流，導致額外的襯底能量損耗，降低了電感、變壓器的L值和Q值。如果能夠有效的屏蔽掉襯底效應，對于減小損耗，提高Q值是有很大影響。

發明內容

本實用新型要解決的問題是,在原有制作工藝基礎上，利用底層薄的金屬層M1制作一層屏蔽層，有效的屏蔽掉線圈滲透到襯底的電磁場，從而減小在襯底中以及襯底表面區域產生的感應電流，達到降低襯底能量損耗和提高線圈的品質因數的作用。

為了解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案如下：

一種新型的分形PFS結構，應用于片上螺旋電感或變壓器，該分形PFS結構位于線圈繞成的電感或變壓器的中心部分，采用底層的薄金屬層，利用分形理論在基本圖形單元的基礎上，構造多階的圖案接地屏蔽層，所述的基本圖形單元共有兩種：分別是十字圖形和?H圖形。

所述的十字圖形中金屬條的長度取值范圍為10μm～60μm，寬度取值范圍為0.12μm～3μm；所述的H圖形中金屬條的長度取值為10μm～70μm，寬度取值范圍為0.12μm～1μm。

本實用新型的有益效果：一方面基于原有的制作工藝，比較容易實現。另一方面通過分形PFS結構，有效的屏蔽掉線圈和襯底間的電場線，同時又不會引入較大的電容，這樣既減小了在襯底中以及襯底表面區域產生的感應電流，又達到降低襯底能量損耗和提高電感品質因數的作用。

附圖說明

圖1(a1)?為本實用新型一階Ｈ圖形的PFS結構平面示意圖。

圖1(a2)?為本實用新型二階Ｈ圖形的PFS結構平面示意圖。

圖1(a3)?為本實用新型三階Ｈ圖形的PFS結構平面示意圖。

圖1(b1)?為本實用新型一階十字圖形的PFS結構平面示意圖。

圖1(b2)?為本實用新型二階十字圖形的PFS結構平面示意圖。

圖1(b3)?為本實用新型三階十字圖形的PFS結構平面示意圖。

圖2為圖1（a1）實施例的對稱電感示意圖。

圖3為圖1（a1）實施例的對稱電感的電感L與頻率關系圖。

圖4為圖1（a1）實施例的對稱電感的品質因數Q與頻率關系圖。

圖5為圖1（a1）實施例的層疊變壓器示意圖。

圖6為圖1（a1）實施例的層疊變壓器的電感L與頻率關系圖。

圖7為圖1（a1）實施例的層疊變壓器的品質因數Q與頻率關系圖。

圖8為圖1（a1）實施例的層疊變壓器的S參數與頻率關系圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。

圖1（a1）本實用新型的一個優選的實施例的分形PFS示意圖，該結構采用底層金屬層1，其厚度為0.24μm，其結構細節為：首先構造H圖形最中間的橫著的長L、寬W的金屬條；其次構造垂直于中間金屬條的兩側的豎直的同長同寬的金屬條；然后構造垂直于兩條豎直金屬條的四條同寬的、1/2長的金屬條；最后把所有的金屬條合并為一體，至此分形PFS的一階H圖形構造完成。

圖1（a2）是在圖1（a1）的基礎上疊加四個主長度為原來1/2、側長度為原來1/4、寬度不變的H圖形，構成二階的H形PFS結構。