片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)，所述器件由若干個(gè)器件單元體并聯(lián)而成，其特征在于：所述器件單元體包括襯底、絕緣氧化層、第一金屬層、二氧化硅層、第一連線孔、第二金屬層、聚酰亞胺、第三金屬層和第二連線孔，第二金屬層有三個(gè)，中間和右側(cè)的第二金屬層通過(guò)第一連線孔與第一金屬層連接，第三金屬層有三個(gè)，左側(cè)和右側(cè)的第三金屬層通過(guò)第二連線孔分別與左側(cè)和右側(cè)的第二金屬層連接，用于引出次級(jí)線圈，中間的第三金屬層用于引出初級(jí)線圈。本實(shí)用新型提出的八邊形片上螺旋變壓器，器件結(jié)構(gòu)新穎且性能優(yōu)越，使用Al?Si?Cu作為金屬線圈，不但可以和常規(guī)CMOS生產(chǎn)線兼容，且金屬線寬控制的精度較高，降低了制作工藝的難度，同時(shí)降低了制作成本。
【專利說(shuō)明】
片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)，尤其是一種八邊形且以Al-S1-Cu作為金屬線圈的片上螺旋變壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著市場(chǎng)對(duì)無(wú)線通信、射頻識(shí)別、移動(dòng)電視及其它消費(fèi)類電子設(shè)備及系統(tǒng)的需求越來(lái)越大，對(duì)電子設(shè)備的小型化、高性能、低成本、低功耗要求越來(lái)越高，因此片上系統(tǒng)(SOC, System On a Chip)激發(fā)了人們極大的興趣。片上螺旋變壓器能能夠?qū)崿F(xiàn)較大范圍的點(diǎn)感值以及較好的耦合系數(shù)，并且具有好的匹配性能。
[0003]片上螺旋變壓器由兩個(gè)或者多個(gè)片上螺旋電感組成，其基本功能是將初級(jí)線圈中的交變電流通過(guò)電磁感應(yīng)耦合到次級(jí)線圈中且不會(huì)引入太大的功率損耗。在能量傳輸?shù)耐瑫r(shí)，初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的阻抗也會(huì)發(fā)生變化，即線圈不同端口的電壓和電流比值發(fā)生變化。
[0004]目前片上螺旋變壓器從線圈的幾何形狀來(lái)看，它可以分為四邊形、六邊形等，一般情況下，變壓器的邊數(shù)越多，彎角越接近180度，信號(hào)通過(guò)時(shí)損耗越少，其性能越好，同時(shí)其諧振頻率較高、串聯(lián)電阻較小，但是從工藝和結(jié)構(gòu)的角度來(lái)講，變壓器的邊數(shù)越多，實(shí)現(xiàn)起來(lái)越困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種八邊形的片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)，此種變壓器結(jié)構(gòu)新穎，且性能好;另外，采用成熟的CMOS工藝線制造，且使用Al-S1-Cu代替金作為金屬線圈能夠和CMOS生產(chǎn)線兼容，且線圈條寬的控制精度高。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)，包括器件單元體，所述變壓器器件由若干個(gè)器件單元體并聯(lián)而成，其特征在于:所述器件單元體包括襯底、絕緣氧化層、第一金屬層、二氧化硅層、第一連線孔、第二金屬層、聚酰亞胺、第三金屬層和第二連線孔，所述絕緣氧化層位于襯底上且鄰接，所述第一金屬層覆蓋在絕緣氧化層上，所述二氧化硅層覆蓋在氧化層和第一金屬層表面，所述第一連線孔有兩個(gè)，均設(shè)置在第一金屬層上，所述第二金屬層有3個(gè)，所述左側(cè)的第二金屬層覆蓋在二氧化硅層上，所述中間和右側(cè)的第二金屬層填充在兩個(gè)第一連線孔內(nèi)，所述聚酰亞胺覆蓋在二氧化硅層和第二金屬層表面，所述第二連線孔有兩個(gè)，分別設(shè)置在左側(cè)的第二金屬層和右側(cè)的第二金屬層上，所述的第三金屬層有三個(gè)，所述左側(cè)和右側(cè)的第三金屬層填充在第二連線孔內(nèi)，用于引出次級(jí)線圈，所述中間的第三金屬層覆蓋在聚酰亞胺上，用于引出初級(jí)線圈。
[0007]進(jìn)一步的，所述絕緣氧化層的厚度在10nm?100nm之間。
[0008]進(jìn)一步地，所述第一金屬層為依次為Ti / Tin / Al-S1-Cu，所述TI的厚度為40 土4nm，所述TIN的厚度為60±6nm，所述Al-S1-Cu的厚度為450±45nm。
[0009]進(jìn)一步地，所述第二金屬層為Al-S1-Cu，所述Al-S1-Cu的厚度為IlOO ± I lOnm。
[0010]進(jìn)一步地，所述和第三金屬層為Al-S1-Cu，所述Al-S1-Cu的厚度為I?4um。
[00?1 ] 進(jìn)一步地，所述二氧化娃層的厚度為1200nm± 120nm。
[0012]進(jìn)一步地，所述聚酰亞胺的厚度為3?20um。
[0013]從以上描述可以看出，本實(shí)用新型的有益效果在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供一種八邊形的片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)，該器件結(jié)構(gòu)新穎，信號(hào)通過(guò)時(shí)的損耗少，器件性能良好，同時(shí)其諧振頻率較高、串聯(lián)電阻較??；另外，使用Al-S1-Cu代替金作為金屬線圈能夠和CMOS生產(chǎn)線兼容，且線圈條寬的控制精度高。
【附圖說(shuō)明】

[0014]圖1為本實(shí)用新型的片上螺旋變壓器器件的俯視圖。
[0015]圖2為本實(shí)用新型的片上螺旋變壓器器件的線圈引出的結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖3為本本實(shí)用新型的器件單元體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]【附圖說(shuō)明】:1_襯底、2-絕緣氧化層、3-第一金屬層、4-二氧化硅層、5-第一連線孔、
6-第二金屬層、7-聚酰亞胺、8-第三金屬層、9-第二連線孔。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]根據(jù)附圖1和圖2所示，為本實(shí)用新型八邊形的片上螺旋變壓器的俯視圖，器件線圈中心PAD和線圈外圍PAD區(qū)為初級(jí)線圈引出端，器件邊緣PAD區(qū)為次級(jí)線圈引出端。
[0020]本實(shí)用新型所提出的一種片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)，包括器件單元體，如附圖3所示，所述變壓器器件由若干個(gè)器件單元體并聯(lián)而成，其特征在于:所述器件單元體包括襯底
1、絕緣氧化層2、第一金屬層3、二氧化硅層4、第一連線孔5、第二金屬層6、聚酰亞胺7、第三金屬層8和第二連線孔9，所述絕緣氧化層2位于襯底I上且鄰接，所述第一金屬層3覆蓋在絕緣氧化層2上，所述二氧化硅層4覆蓋在氧化層2和第一金屬層3表面，所述第一連線孔5有兩個(gè)，均設(shè)置在第一金屬層3上，所述第二金屬層6有3個(gè)，所述左側(cè)的第二金屬層6覆蓋在二氧化硅層4上，所述中間和右側(cè)的第二金屬層6填充在兩個(gè)第一連線孔5內(nèi)，所述聚酰亞胺7覆蓋在二氧化硅層4和第二金屬層6表面，所述第二連線孔9有兩個(gè)，分別設(shè)置在左側(cè)的第二金屬層6和右側(cè)的第二金屬層6上，所述的第三金屬層8有三個(gè)，所述左側(cè)和右側(cè)的第三金屬層8填充在第二連線孔9內(nèi)，用于引出次級(jí)線圈，所述中間的第三金屬層8覆蓋在聚酰亞胺7上，用于引出初級(jí)線圈。
[0021 ] 所述絕緣氧化層2的厚度在10nm ~ 100nm之間。
[0022]所述第一金屬層3為依次為Ti / Tin / Al_Si_Cu，所述TI的厚度為40±4nm，所述TIN的厚度為60±6nm，所述Al-S1-Cu的厚度為450±45nmo
[0023]所述第二金屬層6為Al-S1-Cu，所述Al-S1-Cu的厚度為1100 ± 110nm。
[0024]所述和第三金屬層8為Al-S1-Cu，所述Al-S1-Cu的厚度為I?4um。
[0025]所述二氧化娃層4的厚度為1200nm± 120nm。
[0026]所述聚酰亞胺7的厚度為3?20um。
[0027]由于是八邊形的片上螺旋變壓器，制作工藝較復(fù)雜且線寬精度不好控制，使用Al-S1-Cu代替金作為金屬線圈，不但可以和常規(guī)的CMOS生產(chǎn)線兼容，且金屬線寬控制的精度較高，在提高器件性能的基礎(chǔ)上，降低了制作工藝的難度，同時(shí)降低了制作的成本。
[0028]以上對(duì)本實(shí)用新型及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本實(shí)用新型的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此?？偠灾绻绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)，包括器件單元體，所述變壓器器件由若干個(gè)器件單元體并聯(lián)而成，其特征在于:所述器件單元體包括襯底(I)、絕緣氧化層(2)、第一金屬層(3)、二氧化硅層(4)、第一連線孔(5)、第二金屬層(6)、聚酰亞胺(7)、第三金屬層(8)和第二連線孔(9)，所述絕緣氧化層(2)位于襯底(I)上且鄰接，所述第一金屬層(3)覆蓋在絕緣氧化層(2)上，所述二氧化硅層(4)覆蓋在絕緣氧化層(2)和第一金屬層(3)表面，所述第一連線孔(5)有兩個(gè)，均設(shè)置在第一金屬層(3)上，所述第二金屬層(6)有三個(gè)，所述左側(cè)的第二金屬層(6)覆蓋在二氧化硅層(4)上，所述中間和右側(cè)的第二金屬層(6)填充在兩個(gè)第一連線孔(5)內(nèi)，所述聚酰亞胺(7)覆蓋在二氧化硅層(4)和第二金屬層(6)表面，所述第二連線孔(9)有兩個(gè)，分別設(shè)置在左側(cè)的第二金屬層(6)和右側(cè)的第二金屬層(6)上，所述的第三金屬層(8)有三個(gè)，所述左側(cè)和右側(cè)的第三金屬層(8)填充在第二連線孔(9)內(nèi)，用于引出次級(jí)線圈，所述中間的第三金屬層(8)覆蓋在聚酰亞胺(7)上，用于引出初級(jí)線圈。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述絕緣氧化層(2)的厚度在10nm?100nm之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第一金屬層(3)為依次為Ti/ Tin / Al-S1-Cu，所述TI的厚度為40±4nm，所述TIN的厚度為60±6nm，所述Al-S1-Cu的厚度為450 ±45nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述第二金屬層(6)為八1^-(:11，所述八1^-(:11的厚度為1100±11011111。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述和第三金屬層(8)為Al-S1-Cu，所述Al-S1-Cu的厚度為I?4um。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述二氧化硅層(4)的厚度為1200nm± 120nmo7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種片上螺旋變壓器器件結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述聚酰亞胺(7)的厚度為3?20um。
【文檔編號(hào)】H01F27/28GK205692679SQ201620424331
【公開日】2016年11月16日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日 公開號(hào)201620424331.2, CN 201620424331, CN 205692679 U, CN 205692679U, CN-U-205692679, CN201620424331, CN201620424331.2, CN205692679 U, CN205692679U
【發(fā)明人】高向東, 李俊, 王濤, 陳正才, 陳慧蓉, 馬慧紅
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