具旁路电容器的变压器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种具旁路电容器的变压器及其制造方法，该变压器包括：一第一线圈，建构于一半导体基质上的一第一金属层，该第一线圈具有一第一片段以及一第二片段；一第二线圈，建构于该第一金属层，该第一片段与该第二线圈的一第一部位相邻，而该第二片段与该第二线圈的一第二部位相邻；一第一电容器，以一第一电极连接至一第一节点，该第一节点导通于该第一片段对该第二线圈之间；以及一第二电容器，以一第二电极连接至一第二节点，该第二节点导通于该第二片段与该第二线圈之间。本发明专利技术所揭示的变压器/巴伦解决耦合系数k与高共振频率无法兼顾的问题。此外，k值与互感值M皆通过电容器C1与C2的变容器获得调整。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体涉及变压器及平衡至不平衡(巴伦)装置，特别涉及单芯片对称型变压器及巴伦装置。
技术介绍
变压器，是一种能够通过电感耦合的传导器(即变压器的线圈)而将电能传递于电路间的装置。第一线圈或初级线圈中变化的电流会在次级线圈上产生变化的磁场。变化的磁场在第二线圈中感应出一变化的电动势(electromotive force，EMF)，或称"电压"。 此效应称为互感。若一负载连接至该次级线圈，则电流会流通于该次级线圈，而电能即可通过此变压器而由初级线圈传送至负载。巴伦(kilun)也是一种变压器，其用将相对接地端平衡的电子信号(差动信号) 转换成相对接地端不平衡的信号(单端信号)，也可作反向的转换。将变压器的一接口接地即可得到该巴伦。巴伦同样常作为阻抗匹配之用。无线通信常使用前述变压器与巴伦。举例而言，变压器与巴伦可用于无线通信装置中的收发器。传统的共平面交错式(coplanar interleaved)变压器具有初级线圈及次级线圈，其交错于相同的集成电路层中。初级与次级线圈由平面型的金属条所构成，而线圈的匝数决定了线圈上的电压比。传统的共平面变压器缩减了体积也降低了电阻值，但却造就低的品质因子⑴)。在微波电路应用中(例如在频率范围30GHz-300GHz之间)，单匝变压器表现出较低的k值(耦合系数)。此外，变压器在先进技术(例如90纳米、65纳米或更小尺寸)的电路节点上，相对于在大尺寸技术的电路上节点而言具有较低的共振频率Fsr。因此必须对此类变压器进行改善。
技术实现思路
为克服上述现有技术的缺陷，本专利技术提供一种电子装置，其包括一第一线圈，建构于一半导体基质上的一第一金属层，该第一线圈具有一第一片段以及一第二片段；一第二线圈，建构于该第一金属层，该第一片段与该第二线圈的一第一部位相邻，而该第二片段与该第二线圈的一第二部位相邻；一第一电容器，以一第一电极连接至一第一节点，该第一节点导通于该第一片段对该第二线圈之间；以及一第二电容器，以一第二电极连接至一第二节点，该第二节点导通于该第二片段与该第二线圈之间。本专利技术另提供一种电子装置，其包括第一、第二与第三电感器串联并建构于半导体基质上的一金属层中，该第一电感器与该第二电感器彼此存有互感，而该第二电感器与第三电感器彼此也存有互感；一第一电容器，以一第一电极连接至一第一节点，该第一节点导通于该第一电感器与第二电感器之间；以及一第二电容器，以一第二电极连接至一第二节点，该第二节点导通于该第二电容器与该第三电感器之间。 本专利技术另提供一种方法，其包括于一半导体基质上的第一金属层中建构一第一线圈、一第二线圈以及一第三线圈，其中该第一线圈与该第二线圈的一第一部位相邻，该第三线圈与该第二线圈的一第二部位相邻；建构一第一电容器，将其一第一电极连接至一第一节点，该第一节点导通于该第一线圈与第二线圈之间；以及建构一第二电容器，将其一第二电极连接至一第二节点，该第二节点导通于该第二线圈以及该第三线圈之间。 本文所揭示的变压器/巴伦解决耦合系数k与高共振频率无法兼顾的问题。此外， k值与互感值M皆通过电容器Cl与C2的变容器获得调整。附图说明图IA本专利技术一实施例的变压器等角视图，其大致呈矩形。图IB为本专利技术一变压器的平面图，其大致呈八角形。图IC为本专利技术一实施例的变压器的俯视图。图ID为图IC的变压器整仰视图。图2为图IA变压器的剖面图，其中该变压器包括MIM或MOM电容器。图3为图IA变压器的剖面图包括金属氧化物半导体电容器，图4为图IA变压器的等角视图。图5为图4变压器的另一形示意图。图6为收发器的示意图，其中该收发器包括图IA的变压器。图7为接收器的示意图，其中该接收器包括图IA的变压器。图8为一压控振荡器(VCO)的示意图，其中该压控制荡器包括图IA的变压器。图9为制造MOS电容器的方法流程图。图10为制造ΜΙΜ/Μ0Μ电容器的方法流程图。其中，附图标记说明如下100 变压器；200 变压器；102 半导体基质；104 金属间介电层；Ll 线圈；L2 次级线圈；L3 线圈；Pl 接口；P2 接口 ；P3 接口 ；P4 接口 ；Bl 金属桥；B2 金属桥；Cl 电容器；C2 电容器；CTl 中心分接头；CO 接点；Mn 金属层；Vl-VT 通孔；Nl N4 节点；M 互感。具体实施例方式下文为介绍本专利技术的最佳实施例。各实施例用以说明本专利技术的原理，但非用以限制本专利技术。本专利技术的范围当以随附的权利要求为准。图IA为一电子装置的等角视图，该电子装置为用于一集成电路(IC)的变压器或巴伦(kilun) 100。变压器/巴伦100是共平面对称型变压器100，其中线圈L1、L2及L3是排列于单层，且匝数比为1 1。变压器/巴伦100可与IC设计整合，无须改变作业流程 (例如CMOS工艺)，也不必增加额外的光掩模。如图IA所示，变压器100包括一初级线圈L13以及一次级线圈L2，皆位于相同金属层上。下文的金属层皆称为“第一金属层”。必须注意到，在本文中，任何称为“第一金属层”者皆指线圈Li、L2及L3所在的层位，并非专指Ml金属层。相似地，任何称为“第二金属层”者，也非专指M2金属层，指线圈Li、L2及L3所在层位以外的其中一金属层。初级线圈L13包括一第一线圈片段Ll以及第二线圈片段L3。第一线圈片段Ll与第二线圈L2的一第一部位相邻。第二线圈片段L3则与第二线圈L2的一第二部位相邻。第一线圈L13的第一片段Ll与第二片段L3，两者其中一者与该第一金属层中的第二线圈L2导通，而另一者则与在第二金属层(非第一金属层)中与次级线圈L2部分导通。 举例而言，在图IA中，片段Ll通过建构于不同金属层的金属桥B2以及连接通孔(未示于图IA中)而连接至该第二线圈L2。片段L3则通过建构于相同金属层的金属桥Bl连接至第二线圈L2，形成了初级线圈L13及次级线圈L2。在其他实施例中，金属桥B2也可建构于相同层位(并作为线圈L13与L2)，而Bl则建构于不同的层位，不必以前述实施例为限。在匝数比为1 1的单匝装置100中，次级线圈L2只有单一片段，并位于与片段 Ll及L3(即初级线圈L13)相同的金属层。在某些实施例中，第二线圈L2可在其中另外增设一中心分接头CTl。第一 Ll与第二 L3线圈片段分别在与第二线圈L2的相对的两侧，并围绕第二线圈 L2约莫半圈。第一片段Ll与第二片段L2重叠的长度略小于第二片段L2长度的0. 5倍， 目的在使接口 P3与接口 P4之间、接口 Pl与接口 P2之间保留一距离。相似的，第二片段 L3与第二片段L2重叠的长度同样略小于第二片段L2的长度的0. 5倍。在某些实施例中， 线圈L2的尺寸较线圈Ll与L3两者的总合略小。举例而言，基于各匝间的距离，上述比例 L2/(L1+L3)约介于75%与95%之间。线圈Ll的尺寸则可与L3相同或不同。在某些实施例中，线圈Ll会因为电容器Cl与C2的关系而与线圈L3有不同的尺寸。虽然图IA的线圈L13与L2具有相同的形状，但线圈其实可以具有多种形状。举例而言，图IB展示了不同的拓扑，其中线圈L13与L2为八边形。在图IA与图IB中的元件中具有相同标号者皆具有相同的功能(尽管效能可能有所不同)。在某些实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜孝璁，林佑霖，吕盈达，郭晋玮，陈和祥，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：