具旁路电容器的变压器及其制造方法

专利名称：具旁路电容器的变压器及其制造方法
技术领域：
本发明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。
背景技术：
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。

发明内容
为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种电子装置，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。本发明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。
本发明另提供一种方法，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。


图IA本发明一实施例的变压器等角视图，其大致呈矩形。图IB为本发明一变压器的平面图，其大致呈八角形。图IC为本发明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发明的最佳实施例。各实施例用以说明本发明的原理，但非用以限制本发明。本发明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，线圈 L13为初级线圈，而线圈L2则为次级线圈。在其他实施例中，线圈L13次级线圈，而线圈L2初级线圈。图4为图1A、图IB或图IC的变压器/巴伦100的电路示意图。电子装置包括串联的第一(Li)、第二(L2)以及第三(L3)电感器，其皆建构于一金属层上或建构于一半导体基质上(如在图2所示)。第一电感器Ll与第二电感器L2彼此皆具有互感，标示为M。第二电感器L2与第三电感器L3彼此间也具有互感，也标也为M。互感M可通过Cl或C2达成，因为(k/M)的比值对具有固定电感值的电感器L13及L2而言是一固定值。第一电容器 Cl以第一电极连接至一第一节点m。第一节点是导通于第一电感器Ll对第二电感器L2 电感器之间。第二电容器C2以第二电极连接至一第二节点N2。第二节点N2则导通于第二 L2电感器与第三电感器L3之间。第二线圈L2耦接于一装置100的第一接口 Pl与第二接口 P2。第一电容器Cl耦接于第二线圈L2与第一接口 Pl之间。第二电容器C2耦接于第二线圈L2与第二接口 P2 之间。装置100具有一第三接口 P3以及一第四接口 P4。第一线圈片段(线圈)L1耦接于第一节点附与第三接口 P3之间。第二线圈片段L3耦接于第二节点N2与第四接口 P4之间。线圈L2既包含于变压器的第一线圈中，也包含于变压器的第二线圈中。此外，第一线圈L13与第二线圈L2间具有互感。相对于仅采用互耦的方式而言，如此配置可使RF信号直接借由实际的金属连接而从第一线圈P1-L2-P2流通至第二线圈P3-L1-L2-L3-P4。因此，各接口间皆具有RF通道。通过使用相对大的电容器，此配置可产生电容性耦合以作为直接阻断(DC blocking)之用。图IC与图ID表示另一实施例的变压器150，其具有三匝线圈。虽然变压器150的布局与图IA的有所不同，但其仍可以相同的图4表示(已描述于前文)，而相对应的元件也标以相同的参考符号。在图IC与图ID中，第一线圈的第一片段Ll与第二片段L3各约 0. 75匝Q70度)，而第二线圈L2则为1. 5匝(540度)。因此，片段Ll大约有0. 5匝在外匝，而有大约0. 25匝在中匝。相似地，片段L3大约有0. 5匝在外匝，而有0. 25匝在中匝。 线圈L2包括所有的内匝及大约0. 5匝的中匝。以图ID的最佳角度来看，第一与第二金属层中的另外两个片段B3与B4分别用以导通第二线圈L2在中匝的部位以及其在外匝的部位。额外的通孔V则用以连接片段B4至片段L2在中匝及内匝的部位。本领域普通技术人员可依据下述图4及图5的说明自行设计具有任何匝数(例如四匝、六匝或八匝)的电路布局。图5为图4变压器的变形，其中第四线圈L4将第三节点N3连接至第四节点N4。 第三节点N3位于第一电容器Cl与第一接口 Pl之间，而第四节点N4位于第二电容器C2与第二接口 P2。第四线圈L4之间，第三节点N3与第四节点N4可被选择性的加入，用以在第一线圈中的接口 Pl与P2间提供一直流路径，使得第二线圈中仅有交流电通过。在其他实施例中，其他的电感器可选择性地加入(图未示)于接口 Pl与P2之间， 以及接口 P3与P4之间以提供直流路径。 在某些实施例中，片段Ll与片段L3相似，皆只有外匝的约莫一半，而片段L2则为内匝的电感器。举例而言，以图IA的配置为例，在60GHz的应用中，片段L1+L2+L3的电感值约在SOnH IOONh之间。在其他实施例中(若设计为使用于不同频率)，片段L1、L2及 L3会因为电路布局形态不同而有所不同。Cl与C2的电容值可依其为变容器/MIM电容/MOM电容而定。片段L4的电感值在60GHz时约介于80pH IOOWi之间。举例而言，在一实施例中，Ll = L3 = 35pH，L2 = 28pH，L4 = 80pH，而 Cl = C2 = 2pF。在其他实施例中，电感器与电容器可具有其他更大或更小的电感值或电容值。另外，为了在更低频率下操作(例如，17GHZ)，电感值及电容值可分别为L1 = L3 = 115pH，L2 = 97pH，Cl = C2 > lpF，而L4 = 97pH。具有上述元件的变压器可以用来替代压控振荡器，例如Alan W.Ng等于2006IEEE国际固态电子电路大会(International Solid-State Circuits Conference)所提出的论文“A1V 17GHz 5Mw Quadrature CMOS VCO based on Transformer Coupling”中所描述的变压器，而该论文全文即可作为本申请的参考资料。在某些实施例中，变压器100可借由改变线圈长度或各匝间的距离而调整成具有多种电感值。通过改变C1/C2的值，变压器的输入/输出阻抗、电感值及K值变压器皆可改变。虽然上述实施例包括两个电容器Cl与C2，但在其他实施例中仅包括两电容器其中一者，而另一电容器则被省略。图2为变压器/巴伦100的剖面图。参照图2，变压器/巴伦100的线圈Li、L2 及L3of是建构于半导体基质102上的金属层。举例而言，基质102可具有多个后段工艺 (back-end-of-line, BE0L)互连电路，包括金属间介电层(inter-metal-dielectric，IMD) 材质104，数个金属层Ml-MT以及通孔V1-VT。在某些实施例中，变压器线圈L1、L2及L3建构于互连结构的金属层M5或金属层M6之上。在其他实施例中，线圈L1、L2及L3也可建构于其他金属层。在图2的实施例中，电容器C2与Cl(如图4所示)可为金属-绝缘体-金属 (metal-insulator-metal, MIM)_ fHL _ 金属(metal-oxide-metal, MOM) 电容器。MIM电容器建构于两个I金属层之间，具有较厚且介电常数较高的绝缘层(例如， 氮化硅层)。MIM电容器可提供更精确的电容值。MOM电容器可采用氧化硅层作为其介电层，并具有较薄的绝缘层。MOM电容器可在达到相同电容值的情况下占用较少的空间。本领域普通技术人员可轻易地选择适当的MIM或MOM电容器而设计出所需要的变压器。图2描述了电容器C2，其上方电极建构于金属层Mn，并通过Vn层的通孔连接至(第一线圈L13的)第二片段L3以及第二线圈L2。相似地，电容器C2的下方电极位于金属层 Mn,并通过Vn层的通孔连接至接口 P2。在图3的实施例中，电容器C2与Cl (如第4所示)为金属氧化物半导体电容器或变容器。因此，电容器电介质D位于栅极绝缘层，而电容器的上方电极ET位于电极电极层。 多个接点CO将电容器Cl与C2连接至互连层MT-MT的金属线路上。另外，可调式电容器Cl 及C2可由薄氧化层(OD)、多晶硅层及接点所构成。电容器与接口 Pl及P2之间在BEOL层上既有连接，其导通状况是依据BEOL线及通孔与其他电路装置的路径所决定的。由于图3中的电容器Cl与C2为变容器，所以其空乏区的厚薄依据所施加的偏压而定，因而改变其电容值。通过改变Cl与C2的电容值也可改变耦合系数k以及 self-refIectanceSll ο 图3为电容器C2示意图，其中电容器C2以其多晶硅层中的上方电极ET通过Vn层中的通孔连接至(第一线圈L13的)第二片段L3以及第二线圈L2。电容器C2的下方电极建构于N阱，并通过接点CO、金属层中传导路径，以及通孔层的传导通孔连接至接口 P2。虽然图3示出两个only金属层Mn-T及MN，但互连电路中可具有任何数目的金属层。以SPICE对图IA的电路中的变压器(电容器Cl与C2具有不同电容值，范围在 0. 5 0. 25微微法拉)以及不具有电容器Cl及C2的变压器进行模拟。当不具有电容器 Cl与C2时，耦合系数k范围大约落在0. 4至0. 6 (视频率大小而定)。当具有去耦合的电容器Cl与C2时，若频率范围到达80GHz，耦合系数至少在0. 78以上，而在某些频率可达到 1.0。Q值也因此获得改善。大体而言，本发明可以较小的电容值达到较高的k值。无须增加变压器的面积即可将k值大约提升0.4。同时，线圈L1、L2对L3的实际阻抗仍保持不变， 使得装置的能量损失在调整电容值时仍能维持一致。虽然图2的实施例中电容器Cl与C2全为MIM或MOM电容器，而图3的实施例中电容器皆为MOS电容器，但是在其他实施例中电容器可为变容器与MIM或MOM电容器的组合。举例而言，电容器Cl与C2的任一者可包括一变容器以及与该变容器并联的MIM或MOM 电容器，以使其电容值具有固定的部分以及变动的部分。这样的作法将使电容值能精确调整的能力。图1A、图IB以及图4中的任何变压器皆可由图2中的MIM或MOM电容器，配合图 3中的MOkap变容器所组成。虽然图2及图3所示的电容器Cl与C2位于线圈L1、L2与L3的正下方，但是其实际位置是以可配合其他装置或IC的绕线方式而改变的。然而，电容器Cl与C2也可为表面组装器件(surface mounted device, SMD)的电容器，或者通过封装方法制成的电容器(例如，将电容器通过硅穿孔(through-silicon via,TSV)工艺建构或安装于封装基质之上)。 在某些例子中，TSV是一种取代线图连接的封装方法。然而，由于TSV基质装设了具有金属层的微凸块(micro-bumps)，而其金属层中又具有去耦合的电容器，因此该TSV基质也有电容器的功能。图9为使用MOS电容器而建构该变压器100的方法流程图。由于本领域普通技术人员已能了解基本的CMOS工艺，故本文不再赘述其基本步骤。首先，建构IC的方法包括建构主动元件(晶体管、二极管)。在步骤900中，将栅极绝缘层沉积于该基质之上。在步骤902中，在建构栅极绝缘层的同一时间，将第一电容器与与第二电容器Cl 及C2的介电层建构出来。在步骤904中沉积该栅极多晶硅层。在步骤906中，在沉积该栅极多晶硅层的同一时间，将电容器的上方电极建构出来。接着在步骤908中，建构接点C0。在步骤910中建构互连结构。接点CO与线圈L13及L2间的连结通过各个互连层 Ml-MT与Vl-VT中的导线及通孔而达成。第一电容器Cl的上方电极因而连接至该第一节点 Ni，而该第一节点m能够在该第一片段Ll与该第二线圈L2间导通。相似地，第二电容器 C2的上方电极因而连接至该第二节点N2，而该第二节点N2能够在第二片段L3与第二线圈 L2之间导通。
在步骤912中，当建构该互连层时，用以连接第一线圈L13与第二线圈L2的桥接结构也被建构出来。该第一线圈Ll与该第三线圈L3其中之一连接至第二金属层(非线圈 Li、L2及L3所在的第一金属层)中的第二线圈L2。上述连结可由第一层下的金属层及通孔层通过。因此，至少一导线B2建构于基质102与第一金属层(包括线圈L1、L2及L3)两者间的至少一第二金属层Mn上。之后，在至少一通孔层Vn上建构多个导通孔以将桥接电路 B2连接至第二线圈L2以及线圈Ll与L3两者之一。其中，至少一通孔会连接该第二线圈 L2及至少一导线，而至少一通孔会将线圈Ll与L3两者之一连接至至少一导线。在步骤914中，线圈L1、L2及L3建构于第一金属层上，具有连接至桥接电路B2的通孔，并从节点m与N2连接至电容器。图10为使用MIM电容器或MOM电容器的方法流程图。在步骤1000中将处理前端工艺front-end-of-line，FE0L)，包括建构主动元件层以及第一 IMD层。在步骤1002中将建构互连结构，包括金属层中的导线以及通孔层中的导通插头。在步骤1004中，当在处理互连结构的同时，互连结构(例如M5与M6层)中的电容器Cl及C2也被建构出来。在步骤1006中，当在处理互连结构的同时，电容器与线圈L13及L2间的连结也通过各个互连层Ml-MT及Vl-VT中的导线及通孔建构出来。用以连接第二金属层中Ll与L2 的桥接电路也被建构。在步骤1008中，建构电感器Ll、L2及L3于第一金属层中。图6、图7及图8包括各种电路实施(并非用以限制本发明)，其中所描述的变压器/巴伦100可被置换。图6为收发器300的方框图，该收发器包括图IA的变压器，其可作为匹配网路IOOa或巴伦装置(IOOb-IOOd)使用，目的在将差动信号转换为单端信号。在图6中，变压器100可用以替代^ichi Kawano等人在2009国际固态电子电路大会所提出的论文“A 77GHzTransceiver in 90MN CMOS”中收发器内部的变压器。上述论文也纳入本发明而作为揭示的部分。图7为接收器400的示意图，其中部分元件被图IA的变压器所置换。在接收器 400中，第二线圈L2具有一第一中心分接头，其将该第二线圈接地，以及一第二中心分接头，其将该第二节点连接至电源VDD。对RF信号而言，电源VDD也可视为交流接地端。因此，接口 P3与P4作为直流回路部分；而接口 Pl与P2仅供RF信号使用。接收器400的其他元件也描述于Daquan Huang等人在IEEE2006「2006VLSI电路摘要技术论文研讨会 (2006Symposium on VLSI Circuits Digest of Technical Papers)」Μ 白勺&^Ι“Α600Ηζ CMOS Differential Receiver Frong-End Using On-Chip transformer fori.2 Volt Operation with Enhanced Gainand Linearity”。上述论文也纳入本发明而作为揭示的部分。图8为压控振荡器(VCO) 500示意图，其中部分元件被图IA的变压器所替代。在图8中，变压器输入P1及P2提供了分压器输出，而接口 P3与P4则连接至振荡器输入。如同图7的实施例具有两个中心分接头。其中一个中心分接头连接至1. OV参考电位，并连接至接口 P3与P4，可提供直流电流以驱动电路。另一中心分接头将接口 Pl与P2接地。压控振荡器VC0500的其他元件也描述于Takahiro Nakamura等人在IEEE2009所提出的论文 "A20-GHzl-V VCO with Dual-Transformer Configuration and a Pseudo-Static Divideron Self-Stabilized Conc印t”之中。上述论文也纳入本发明而作为揭示的部分。本领域技术人员可了解到，上述实施例仅为例示，本发明的变压器可具有其他各种不同的应用。在某些实施例中，一电子装置包括一第一线圈，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中， 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。一第一电容器是以一第一电极连接至一第一节点，该第一节点是导通于该第一片段对该第二线圈之间。一第二电容器是以一第二电极连接至一第二节点，该第二节点是导通于该第二片段与该第二线圈之间。在某些实施例中，一电子装置包括串联的第一、第二以及第三电感器，其建构于半导体基质上的一金属层中。该第一电感器与第二电感器彼此互感，而该第二电感器与第三电感器彼此互感。第一电容器以一第一电极连接至一第一节点。第一节点导通于该第一电感器与该第二电感器之间。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感器与第三电感器之间。在某些实施例中，一种方法包括在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。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；本方法建构一第一电容器，其以一第一电极连接至一第一节点，而该第一节点导通于该第一线圈与第二线圈之间。本方法建构一第二电容器，其以一第二电极连接至一第二节点，而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。本发明可同时达到高k值与高Fsr，就算在先进技术节点(有较小的尺寸，例如如毫米波)上也是如此。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。借由调整电容值，反射率参数S也可获得调整。因此，本发明的变压器可应用于压控振荡器VCO或作为阻抗匹配之用。本发明的变压器在调整互感值方面可应用于高频中。本发明的变压器可有效地应用于收发器中，并与天线整合。此外，本发明的变压器可用作阻抗匹配，或作为一带通滤波器。本文整合变压器的电路，其作为巴伦(一接口接地)之用时不需要其他的ESD保护电路。由于电感器连接至接地端，故ESD即为该接地端。虽然上述实施例中，初级线圈L13具有单匝，而次级线圈L2也具有单匝，但在其他实施例中，第一金属层中的初级或次级线圈可具有一个以上的匝数，并在第一线圈或第二线圈的片段间可通过第二金属层(或其他金属层)的通孔或线路而桥接。本发明虽以优选实施例揭示如上，然而其并非用以限定本发明的范围，任何本领域普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视随随附的权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1.一种变压器，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。
2.如权利要求1所述的变压器，其中该第一片段与第二片段分别在该第二线圈的相对两侧围绕该第二线圈半圈；其中该第一片段与该第二片段两者其中一者与该第一金属层中的该第二线圈相连，而另一者则与该第一金属层以外的一第二金属层中的第二线圈至少部分相连。
3.如权利要求1所述的变压器，其中该第二线圈耦接于该装置的一第一接口与一第二接口之间， 该第一电容器耦接于该第二线圈与该第一接口之间，以及该第二电容器耦接于该第二线圈与该第二接口之间。
4.如权利要求3所述的变压器，更包括一线圈，其将一第三节点连接至一第四节点，其中该第三节点位于该第一电容器与该第一接口之间，而该线圈位于该第二电容器与该第二接口之间。
5.如权利要求3所述的变压器，其中该变压器具有一第三接口以及一第四接口， 该第一片段耦接于该第一节点与该第三接口之间，而该第二片段耦接于该第二节点与该第四接口之间。
6.如权利要求1所述的变压器，其中该第二线圈具有 一第一中心分接头，其将该第二线圈接地，以及一第二中心分接头，其将该第二节点连接至电源VDD。
7.一种变压器，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。
8.如权利要求7所述的变压器，其中该装置具有一第一接口、一第二接口、一第三接口，以及一第四接口，该第一电感器耦接于该第一节点与该第三接口之间， 该第三电感器耦接于该第二节点与该第四接口之间， 该装置更包括一第四电感器，其将一第三节点连接至一第四节点，其中该第三节点位于该第一电容器与该第一接口之间，而该第四节点位于该第二电容器与该第二接口之间。
9.如权利要求7所述的变压器，其中该第二电感器具有 一第一中心分接头，其将该第二电感器接地，以及一第二中心分接头，其将该第二节点连接至电源VDD。
10.一种方法，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，其中建构该第一线圈、第二线圈以及第三线圈的步骤更包括 建构该第一线圈，其大体相邻于该第二线圈的一第一半圈；以及建构该第三线圈，其大体相邻于该第二线圈的一第二半圈，其中该第二部位与该第一部位相对。
全文摘要
本发明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。
文档编号H01L23/522GK102543943SQ20111009241
公开日2012年7月4日 申请日期2011年4月11日 优先权日2010年12月9日
发明者吕盈达, 林佑霖, 郭晋玮, 陈和祥, 颜孝璁 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司