[發明專利]集成變壓器

有效

• 申請號: 201410175725.4
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN105023739B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 顏孝璁;簡育生;葉達勛
• 申請（專利權）人: 瑞昱半導體股份有限公司
• 主分類號: H01F38/14
• 分類號: H01F38/14;H01F27/28;H01L23/64
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司11240
• 代理人: 余剛,吳孟秋

技術領域

本發明系有關于變壓器，尤指一種集成變壓器。

背景技術

變壓器(transformer)以及平衡/非平衡式變壓器(balun)是射頻集成電路中用來實現單端至差動訊號轉換、訊號耦合、阻抗匹配等功能的重要組件，隨著集成電路向系統級芯片(System on Chip，SoC)發展，集成變壓器(integrated transformer/balun)已逐漸取代傳統的分離式組件，而被廣泛地使用在射頻集成電路中。然而，集成電路中的被動組件，例如電感及變壓器，往往會消耗大量的芯片面積，因此，如何將集成電路中被動組件的數量簡化以及將被動組件的面積最小化，并同時優化組件特性，例如質量因子(quality factor，Q)及耦合系數(coupling coefficient，K)等等，是一個重要的課題。

發明內容

因此，本發明的目的之一在于提供一種集成變壓器，其具有高的質量因子及耦合系數，且可以使用較少的金屬層來實現，以降低芯片的制造成本并優化其組件特性。

依據本發明一實施例，一種集成變壓器包含有一第一電感以及一第二電感，其中所述第一電感包含至少一第一圈以及一第二圈，且所述第一電感至少由一第一金屬層以及一第二金屬層的多個繞線所構成，其中所述第 一金屬層與所述第二金屬層是兩個相鄰的金屬層，且所述第一電感的所述第二圈系位于所述第一圈之內；所述第二電感包含至少一第一圈，且所述第二電感至少由所述第二金屬層所構成的至少一繞線所構成，其中所述第二電感的所述第一圈與所述第一電感的所述第一圈實質上重疊；其中所述第一電感的所述第二圈包含使用所述第一金屬層與所述第二金屬層來形成一并聯繞線結構的一區段。

附圖說明

圖1A是根據本發明第一實施例的集成變壓器的兩個金屬層的圖。

圖1B是第1A圖所示的集成變壓器的第一電感與第二電感的示意圖。

圖1C是根據本發明第一實施例的集成變壓器的上視圖及其剖面示意圖。

圖2A是根據本發明第二實施例的集成變壓器的兩個金屬層的圖。

圖2B是圖2A所示的集成變壓器的第一電感與第二電感的示意圖。

圖2C是根據本發明第二實施例的集成變壓器的上視圖及其剖面示意圖。

圖3是根據本發明第三實施例是集成變壓器的上視圖及其剖面示意圖。

圖4是根據本發明另一實施例的集成變壓器的剖面示意圖。

圖5A是根據本發明第四實施例的集成變壓器的兩個金屬層的圖。

圖5B是圖5A所示的集成變壓器的第一電感與第二電感的示意圖。

圖5C是根據本發明第四實施例的集成變壓器的上視圖及其剖面示意圖。

圖6A是根據本發明第五實施例的集成變壓器的兩個金屬層的圖。

圖6B是根據本發明第五實施例的集成變壓器的上視圖及其剖面示意圖。

具體實施方式

請參考圖1A、1B及1C，其中圖1A是依據本發明第一實施例的集成變壓器的兩個金屬層的圖，圖1B是根據本發明第一實施例的集成變壓器的第一電感與第二電感的示意圖，且圖1C是根據本發明第一實施例的集成變壓器的上視圖及其剖面示意圖。本實施例的集成變壓器例如可應用于射頻芯片中的變壓器(transformer)或平衡/非平衡式變壓器(balun)。

請先參考圖1A，集成變壓器主要由一第一金屬層以及一第二金屬層所構成，其中圖示的第一金屬層的圖包含了兩個輸入/輸出端點(port)111_1、111_2、一第一圈(turn)繞線110_1以及一第二圈繞線110_2，而第二金屬層的圖包含了兩個輸入/輸出端點121_1、121_2、一橋接線128、一第一圈(turn)繞線120_1以及一第二圈繞線120_2，其中橋接線128用來連接第一金屬層的第二圈繞線110_2與第二金屬層的第一圈繞線120_1。此外，第一金屬層與第二金屬層均包含了多個貫通孔，這些貫通孔用來連接第一金屬層與第二金屬層，舉例來說，圖示的第一金屬層的貫通孔119電性連接到第二金屬層的貫通孔129。

另外，在本實施例中，第一金屬層是一再分布層(Re-Distribution Layer，RDL)，且所述第二金屬層是一超厚金屬層(Ultra-Thick Metal，UTM)，但本發明并不以此為限，在其他實施例，第一金屬層與第二金屬層可以是集成電路中任兩個相鄰的金屬層。