一种新型的分形图案接地屏蔽结构的利记博彩app

文档序号:7123659阅读:142来源:国知局
专利名称:一种新型的分形图案接地屏蔽结构的利记博彩app
技术领域
本实用新型属于集成电路技术领域,具体涉及一种新型的应用分形理论的接地屏蔽结构,而此分形屏蔽接地结构主要应用于射频集成电路的单元电路。
背景技术
随着CMOS射频集成电路的快速发展,高性能/低功耗/集成度的要求越来越高。而单元电路如低噪声放大器、压控振荡器、混频器、中频滤波器,功率放大器等是整个电路成功的基础,在这其中片上电感/变压器又是必不可少的元件,因此,其设计和优化已成为整个电路成功设计的关键之一。评价电感/变压器性能的一个重要指标是品质因数Q,它定义为电感在一个周期内存储的能量和损耗能量的比值,电感的Q值越大,表示该电感的质量越好。在片电感/变压器一般通过金属薄膜在硅衬底上绕制而成,因此它们是一个比较开放性的结构,其工作时候的电场和磁场会渗透到整个衬底之中,从而在衬底中以及衬底表面的区域产生反方向的感应电流,会反作用于金属线圈,会相对降低电感线圈的L值,同时也会导致额外的衬底能量损耗,降低了电感/变压器Q值。如果能够有效的减小参透到衬底的电磁场,对于减小损耗,提高电感/变压器线圈的L值和Q值以及减小变压器的插入损耗IL,是有很大影响。
发明内容由上述可知,本实用新型要解决的问题是,利用线圈和衬底之间的薄的金属层制造一接地屏蔽层,有效的屏蔽掉渗透到衬底的电磁场,从而减小在衬底中以及衬底表面区域产生的感应电流,达到降低衬底能量损耗和提高线圈的品质因数的作用。为了解决上述技术问题,本实用新型采用的技术方案如下—种新型的分形图案接地屏蔽结构,应用于射频集成电路,该分形图案接地屏蔽结构位于线圈绕成的电感或变压器的中心部分,采用底层的薄金属层,利用分形理论在基本图形单元的基础上,构造多阶的图案接地屏蔽层。所述的基本图形单元共有两种分别是H形和十字形,这两种形状都是由相互垂直的和平行的金属条合并为一体构成。更进一步说,可把H形和十字形相结合,一层为H形屏蔽结构,一层为十字形屏蔽结构,彼此是绝缘的,下层的屏蔽结构作为接地层,同时上下层的屏蔽结构是可以错开的本实用新型的有益效果一方面该发明基于原有的制作工艺,没有增加任何的工艺步骤,比较容易实现,也不会增加花费。另一方面该分形PGS结构,能够有效的屏蔽掉线圈渗透到衬底的电磁场,这样降低可在衬底和衬底表面区域产生的感应电流,既可以达到降低衬底能量损耗和提高品质因数的作用,又可以使得工作频率提高,并可增加慢波因子,使得波走的比较慢,缩小电路布局所需要的面积。
图I为本实用新型的一阶H形分形接地屏蔽结构平面示意图。图2为本实用新型的二阶H形分形接地屏蔽结构平面示意图。图3为本实用新型的三阶H形分形接地屏蔽结构平面示意图。图4为本实用新型的一阶的十字形分形接地屏蔽结构平面示意图。图5为本实用新型的二阶的十字形分形接地屏蔽结构平面示意图。图6为本实用新型的三阶的十字形分形接地屏蔽结构平面示意图。图7为本实用新型的H形接地屏蔽结构的横截面示意图。 图8为本实用新型的十字形接地屏蔽结构的横截面示意图。图9为本实用新型的十字形和H形相结合的接地屏蔽结构的平面示意图。图10为图I的不意图应用于Iv对称电感的L值与频率的关系图。图11为图I的不意图应用于Iv对称电感的Q值与频率的关系图。图12为图4的不意图应用于Iv对称电感的L值与频率的关系图。图13为图4的不意图应用于Iv对称电感的Q值与频率的关系图。图14为图9的不意图应用于Iv对称电感的L值与频率的关系图。图15为图9的不意图应用于Iv对称电感的Q值与频率的关系图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。图I为本实用新型的一阶H形分形接地屏蔽结构应用于电感的一个实施例的平面示意图,如图I所示,电感线11是由位于半导体衬底10 (例如硅衬底)的顶层金属绕制而成,电感线12a和12b由半导体衬底10的次顶层金属绕制而成,电感线11和12由空气隔离开,S为金属线圈间的间距。在电感的中心部分就是利用底层金属层Ml制成的H形的一阶接地屏蔽基本单元13。基本单元13的构造细节首先选定一个中心点,构造H图形最中间的长为L、宽为W的横向金属条,起始点为-L/2、-W/2,终点为L/2、W/2,确保L、W变化时,图形始终位于中心;其次构造垂直于中间金属条的两侧的竖直的长L的两个金属条;然后构造垂直于两条竖直金属条的长为L/2的四个金属条;令所有金属条宽度W相等,最后把所有的金属条合并为一体,一阶的H形分形接地屏蔽基本图形单元完成,接地部分由两侧的竖直金属条的中间部分引出连接到地(图中虚线部分)。在金属层M2制造一个相同的H形的一阶接地屏蔽结构,但和金属层Ml相互绝缘。二阶H形接地屏蔽结构图2就是利用分形理论的自相似及叠代原理在一阶H形PGS结构图I的基础上,叠加四个主长度为原来1/2、次长度为原来1/4、宽度不变的H图形13a。三阶H形接地屏蔽结构图3就是利用分形理论的自相似及叠代原理在二阶H形PGS结构图2的基础上,叠加十六个主长度为原来1/4、次长度为原来1/8、宽度不变的H图形 13b。其实按照原理是可以无限迭代的,但是由于工艺等原因,只能用有限次迭代的准分形接地屏蔽结构,观察其对电感、变压器性能的影响。在上述的实施例中,电感的内径ID的取值范围为40μπι 120μπι,电感线的线宽取值范围为2 μ m 10 μ m,间距S取值为2 μ m。且电感的类型不只限于例子,也可以是非对称电感以及电感的形状也不只限于例子,也可以是六边形、八边形、圆形等常用形状。H形的基本单元的金属条的长度L取值为10 μ m 70 μ m,宽度W取值范围为O. 12 μ m 2 μ m。图4为本实用新型的一阶的十字形分形接地屏蔽结构应用于电感的一个实施例的平面示意图。和图的区别就是中心部分的屏蔽结构为十字形的基本单元14.基本单元14的构造细节首先选定一个中心点,构造两个相互垂直的长LI、宽Wl的金属条,起始点为-Ll/2、-Wl/2,终点为Ll/2、Wl/2,确保L1、W1变化时,图形始终位于中心;然后把两个金属条合并为一体,一阶的十字形接地屏蔽结构基本图形单元完成,接地部分由十字形的四个顶点部分引出连接到地(图中虚线部分),在金属层M2制造一个相同的十字形的一阶接地屏蔽结构,但和金属层Ml相互绝缘。二阶的十字形屏蔽结构图5就是在一阶的十字形屏蔽结构图4的基础上,在主长度1/4处叠加四个长度为L1/2减去一个间距a,宽度为W1/2的垂直金属条14a。 三阶的十字形屏蔽结构图6就是在二阶的十字形屏蔽结构图5的基础上,在主长度的1/8处和3/8处叠加八个长度为L1/4减去3/2倍的间距a,宽度为W1/4的垂直金属条14b,在14a上主长度的1/8处叠加八个长度为L1/4减去3/2倍的间距a,宽度为W1/4的垂直金属条14b。同样的其实按照原理是可以无限迭代的,但是由于工艺等原因,只能用有限次迭代的准分形接地屏蔽结构,观察其对电感、变压器性能的影响。在上述的实施例中,电感的内径ID的取值范围为40μπι 120μπι,电感线的线宽取值范围为2 μ m 10 μ m,间距S取值为2 μ m。且电感的类型不只限于例子,也可以是非对称电感以及电感的形状也不只限于例子,也可以是六边形、八边形、圆形等常用形状。十字形的基本单元的金属条的长度LI取值为40 μ m 120 μ m,宽度Wl取值范围为O. 12 μ m 4 μ m0图7为本实用新型的一个一阶的H形屏蔽结构的横截面示意图。如图所示,基本单元13采用底部的金属层Ml、M2制造,而Ml、M2分别位于介质层IDLl、IDL2中。金属Ml的厚度为O. 24 μ m、M2的厚度为O. 31 μ m,介质层IDLl的厚度为O. 56 μ m、IDL2的厚度为O. 63 μ mD图8为本实用新型的一个一阶的十字形屏蔽结构的横截面示意图,如图所示,除了基本单元不一样外,其他都相似。图9为本实用新型的一个十字形和H形相结合的接地屏蔽结构的平面示意图,金属M2的屏蔽结构为十字形,金属Ml的屏蔽结构为H形,且金属Ml接地,从H形竖直两侧的中心部分引出(附图中虚线部分),十字形和H形的中心点在同一点处,金属条宽度W相等。综上所述的各种接地屏蔽结构也均适用于变压器,无论是平面螺旋变压器,还是层叠螺旋变压器。变压器的内径ID的取值范围为40 μ m 120 μ m,电感线的线宽取值范围^ 2 μ m ~ 10 μ m, |、司{ S ¢(1 2 μ m。图10和图11为一阶的H形接地屏蔽结构应用于一个对称的L值、Q值与频率的关系图。对称电感的尺寸为内径ID=120 μ m,匝数N=3,线宽W=IO μ m,间距S=2 μ m,而PGS的尺寸为L=30 μ m,槽宽W=Ojym15图中带圆点的曲线为L值和Q值曲线图,带方点的曲线为未采用接地屏蔽结构时的原电感的L值和Q值曲线图。[0042]图12和图13为一阶的十字形接地屏蔽结构应用于一个对称的L值、Q值与频率的关系图。对称电感的尺寸同图10和图11中的一样,而接地屏蔽结构的尺寸为Ll=30ym,宽度Wl=O. 12 μ m0图中带圆点的曲线为L值和Q值曲线图,带方点的曲线为未采用接地屏蔽结构时的原电感的L值和Q值曲线图。图14和图15为一阶的上层为悬浮的十字形,下层为接地的H形的接地屏蔽结构应用于一个对称的L值、Q值与频率的关系图。对称电感的尺寸同图10和图11中的一样,而接地屏蔽结构的尺寸为L=30ym,槽宽W=O.4μπι。图中带圆点的曲线为L值和Q值曲线图,带方点的曲线为未采用接地屏蔽结构时的原电感的L值和Q值曲线图。本实用新型的有益效果一方面该实用新型基于原有的制作工艺,没有增加任何的工艺步骤,比较容易实现,也不会增加花费。另一方面该分形PGS结构,能够有效的屏蔽掉线圈渗透到衬底的电磁场,这样降低可在衬底和衬底表面区域产生的感应电流,既可以达到降低衬底能量损耗和提高品质因数的作用,又可以使得工作频率提高,并可增加慢波因子,使得波走的比较慢,缩小电路布局所需要的面积。·以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。
权利要求1.. 一种新型的分形图案接地屏蔽结构,应用于射频集成电路,其特征在于该分形图案接地屏蔽结构位于线圈绕成的电感或变压器的中心部分,采用底层的薄金属层,利用分形理论在基本图形单元的基础上,构造多阶的图案接地屏蔽层。
2.如权利要求I所述的新型的分形图案接地屏蔽结构,其特征在于所述的基本图形单元共有两种分别是H形和十字形,这两种形状都是由相互垂 直的和平行的金属条合并为一体构成。
3.如权利要求2所述的新型的分形图案接地屏蔽结构,其特征在于可把H形和十字形相结合,一层为H形屏蔽结构,一层为十字形屏蔽结构,彼此是绝缘的,下层的屏蔽结构作为接地层,同时上下层的屏蔽结构是可以错开的。
专利摘要本实用新型涉及一种新型的分形图案接地屏蔽结构,应用于射频集成电路,其特征在于该分形图案接地屏蔽结构位于线圈绕成的电感或变压器的中心部分,采用底层的薄金属层,利用分形理论在基本图形单元的基础上,构造多阶的图案接地屏蔽层,采用上述结构后使得工作频率提高,并可增加慢波因子,使得波走的比较慢,缩小电路布局所需要的面积。
文档编号H01L23/58GK202633287SQ201220317490
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者孙玲玲, 刘军, 赵倩 申请人:杭州电子科技大学
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