[發明專利]螺旋電感器及無源集成電路

在審

• 申請號: 202011503658.6
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN113013332A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 中村浩
• 申請（專利權）人: 三安日本科技株式會社
• 主分類號: H01L49/02
• 分類號: H01L49/02;H01L27/01
• 代理公司: 北京泰吉知識產權代理有限公司 11355
• 代理人: 史瞳;謝瓊慧

本發明的螺旋電感器，包含基板及設置于所述基板的螺旋配線，所述螺旋配線的一部分包括分割配線部，所述分割配線部從俯視視角看被分割成多個互相并聯的配線，所述分割配線部設置于所述螺旋配線的內側，在所述分割配線部的線路中，在所述分割配線部的線路中，分割配線部內外的配線是間隔著第二絕緣層交錯設置，使分割配線部內側的配線在交錯后成為外側的配線，且分割配線部外側的配線在交錯后成為內側的配線。所述螺旋電感器可抑制集膚效應及鄰近效應，且能提升面積使用效率而降低串聯阻抗。此外，所述分割配線部通過絕緣層交錯地設置而能提升Q值。

技術領域

本發明涉及一種在襯底上設置螺旋配線的高頻螺旋電感器，及一種使用螺旋電感器的無源集成電路。

背景技術

在高頻帶濾波器中常使用諸如SAW濾波器或BAW濾波器的彈性波濾波器，及包括電感器、電容器的無源濾波器。然而，對于在5GHz左右的高頻帶的寬帶濾波器，主要使用無源濾波器來代替彈性波濾波器。原因在于，彈性波濾波器雖然具有高Q值，且具有非常出色的禁止帶域特性，但本質上要拓寬其帶域是很困難的。

無源濾波器的物理形狀，是以LTCC(低溫共燒陶瓷基板)等成膜技術形成其構成要件的層狀結構。另外，還有以類似半導體制程技術在晶圓平面上形成其構成要件的結構。后者通常被稱為IPD(積體無源組件)。

在IPD中，作為構成要件的電感器和電容器的Q值是高，所以必然地用于低損耗和禁止帶域特性的改善。通常，電容器的Q值是電感器Q值的數倍以上，因此在改善低損耗和禁止帶域特性的同時，提升電感器的Q值也是重要的。

IPD中使用的金屬膜的厚度比通過LTCC所形成的金屬膜較薄且層數較少。因此，常應用于被稱為螺旋電感器的結構。

圖27至圖29是現有技術中被廣泛使用的，通過在基板50上設置螺旋配線51而形成的螺旋電感器(例如參見特開2010-16240號公報1)。應注意的是，該示例中在配線有兩層的情況下，如圖28和圖29所示，在基板50上通過第一絕緣層52形成雙層結構的螺旋配線51。在該示例中的螺旋配線51是以最外側的配線部51a、最內側的配線部51c，及中間的配線部51b所構成的三圈結構。每個配線部51a～51c通過第二絕緣層53而保持電絕緣。所述螺旋配線51的內端在接續部55與用于連接其他電路的端子引出線54相連接。所述螺旋配線51的外端與用于連接其他電路的端子引出線56相連接。

在所述螺旋電感器中，高頻帶域中的集膚效應(Skin Effect)和鄰近效應(Proximity Effect)是必須解決的問題。在此所述的集膚效應是指電流只集中在配線的表面的現象。圖30說明鄰近效應。最內側的配線部51c以外的外側配線部51a和配線部51b，分別有電流Ia和Ib流過。產生的磁通量Φ會在所述內側的配線部51c中產生渦電流Ix。所述渦電流Ix的方向，在配線部51c的內側51c1會與原來配線部51c的電流Ic的方向相同，但在配線部51c的外側51c2則會相反。因此，內側的配線部51c的電流Ic會集中在陰影線標示的區域。結果，在配線部51c中，電流實際流通的截面積變窄，造成串聯阻抗增加。因此，在螺旋電感器中，不僅是集膚效應、鄰近效應也會導致配線的串聯阻抗增加。串聯阻抗的增加將會阻礙Q值的改善。

為了解決上述問題，現有技術如圖31所示，使最內圈的配線部51c的寬度t1，比其他配線部51b的寬度t2和配線部51a的寬度t3小(t1t2t3)。在這種情況下，是采用往所述螺旋配線51中心的方向，配線間的間隔變寬(W1W2)的結構。