片上螺旋变压器器件结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种片上螺旋变压器器件结构，所述器件由若干个器件单元体并联而成，其特征在于：所述器件单元体包括衬底、绝缘氧化层、第一金属层、二氧化硅层、第一连线孔、第二金属层、聚酰亚胺、第三金属层和第二连线孔，第二金属层有三个，中间和右侧的第二金属层通过第一连线孔与第一金属层连接，第三金属层有三个，左侧和右侧的第三金属层通过第二连线孔分别与左侧和右侧的第二金属层连接，用于引出次级线圈，中间的第三金属层用于引出初级线圈。本实用新型提出的八边形片上螺旋变压器，器件结构新颖且性能优越，使用Al?Si?Cu作为金属线圈，不但可以和常规CMOS生产线兼容，且金属线宽控制的精度较高，降低了制作工艺的难度，同时降低了制作成本。
【专利说明】
片上螺旋变压器器件结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及片上螺旋变压器器件结构，尤其是一种八边形且以Al-S1-Cu作为金属线圈的片上螺旋变压器。
【背景技术】
[0002]随着市场对无线通信、射频识别、移动电视及其它消费类电子设备及系统的需求越来越大，对电子设备的小型化、高性能、低成本、低功耗要求越来越高，因此片上系统(SOC, System On a Chip)激发了人们极大的兴趣。片上螺旋变压器能能够实现较大范围的点感值以及较好的耦合系数，并且具有好的匹配性能。
[0003]片上螺旋变压器由两个或者多个片上螺旋电感组成，其基本功能是将初级线圈中的交变电流通过电磁感应耦合到次级线圈中且不会引入太大的功率损耗。在能量传输的同时，初级线圈和次级线圈的阻抗也会发生变化，即线圈不同端口的电压和电流比值发生变化。
[0004]目前片上螺旋变压器从线圈的几何形状来看，它可以分为四边形、六边形等，一般情况下，变压器的边数越多，弯角越接近180度，信号通过时损耗越少，其性能越好，同时其谐振频率较高、串联电阻较小，但是从工艺和结构的角度来讲，变压器的边数越多，实现起来越困难。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种八边形的片上螺旋变压器器件结构，此种变压器结构新颖，且性能好;另外，采用成熟的CMOS工艺线制造，且使用Al-S1-Cu代替金作为金属线圈能够和CMOS生产线兼容，且线圈条宽的控制精度高。
[0006]为实现以上技术目的，本实用新型采用的技术方案是:一种片上螺旋变压器器件结构，包括器件单元体，所述变压器器件由若干个器件单元体并联而成，其特征在于:所述器件单元体包括衬底、绝缘氧化层、第一金属层、二氧化硅层、第一连线孔、第二金属层、聚酰亚胺、第三金属层和第二连线孔，所述绝缘氧化层位于衬底上且邻接，所述第一金属层覆盖在绝缘氧化层上，所述二氧化硅层覆盖在氧化层和第一金属层表面，所述第一连线孔有两个，均设置在第一金属层上，所述第二金属层有3个，所述左侧的第二金属层覆盖在二氧化硅层上，所述中间和右侧的第二金属层填充在两个第一连线孔内，所述聚酰亚胺覆盖在二氧化硅层和第二金属层表面，所述第二连线孔有两个，分别设置在左侧的第二金属层和右侧的第二金属层上，所述的第三金属层有三个，所述左侧和右侧的第三金属层填充在第二连线孔内，用于引出次级线圈，所述中间的第三金属层覆盖在聚酰亚胺上，用于引出初级线圈。
[0007]进一步的，所述绝缘氧化层的厚度在10nm?100nm之间。
[0008]进一步地，所述第一金属层为依次为Ti / Tin / Al-S1-Cu，所述TI的厚度为40 土4nm，所述TIN的厚度为60±6nm，所述Al-S1-Cu的厚度为450±45nm。
[0009]进一步地，所述第二金属层为Al-S1-Cu，所述Al-S1-Cu的厚度为IlOO ± I lOnm。
[0010]进一步地，所述和第三金属层为Al-S1-Cu，所述Al-S1-Cu的厚度为I?4um。
[00?1 ] 进一步地，所述二氧化娃层的厚度为1200nm± 120nm。
[0012]进一步地，所述聚酰亚胺的厚度为3?20um。
[0013]从以上描述可以看出，本实用新型的有益效果在于:针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种八边形的片上螺旋变压器器件结构，该器件结构新颖，信号通过时的损耗少，器件性能良好，同时其谐振频率较高、串联电阻较小；另外，使用Al-S1-Cu代替金作为金属线圈能够和CMOS生产线兼容，且线圈条宽的控制精度高。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的片上螺旋变压器器件的俯视图。
[0015]图2为本实用新型的片上螺旋变压器器件的线圈引出的结构图。
[0016]图3为本本实用新型的器件单元体的剖面结构示意图。
[0017]【附图说明】:1_衬底、2-绝缘氧化层、3-第一金属层、4-二氧化硅层、5-第一连线孔、
6-第二金属层、7-聚酰亚胺、8-第三金属层、9-第二连线孔。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
[0019]根据附图1和图2所示，为本实用新型八边形的片上螺旋变压器的俯视图，器件线圈中心PAD和线圈外围PAD区为初级线圈引出端，器件边缘PAD区为次级线圈引出端。
[0020]本实用新型所提出的一种片上螺旋变压器器件结构，包括器件单元体，如附图3所示，所述变压器器件由若干个器件单元体并联而成，其特征在于:所述器件单元体包括衬底
1、绝缘氧化层2、第一金属层3、二氧化硅层4、第一连线孔5、第二金属层6、聚酰亚胺7、第三金属层8和第二连线孔9，所述绝缘氧化层2位于衬底I上且邻接，所述第一金属层3覆盖在绝缘氧化层2上，所述二氧化硅层4覆盖在氧化层2和第一金属层3表面，所述第一连线孔5有两个，均设置在第一金属层3上，所述第二金属层6有3个，所述左侧的第二金属层6覆盖在二氧化硅层4上，所述中间和右侧的第二金属层6填充在两个第一连线孔5内，所述聚酰亚胺7覆盖在二氧化硅层4和第二金属层6表面，所述第二连线孔9有两个，分别设置在左侧的第二金属层6和右侧的第二金属层6上，所述的第三金属层8有三个，所述左侧和右侧的第三金属层8填充在第二连线孔9内，用于引出次级线圈，所述中间的第三金属层8覆盖在聚酰亚胺7上，用于引出初级线圈。
[0021 ] 所述绝缘氧化层2的厚度在10nm ~ 100nm之间。
[0022]所述第一金属层3为依次为Ti / Tin / Al_Si_Cu，所述TI的厚度为40±4nm，所述TIN的厚度为60±6nm，所述Al-S1-Cu的厚度为450±45nmo
[0023]所述第二金属层6为Al-S1-Cu，所述Al-S1-Cu的厚度为1100 ± 110nm。
[0024]所述和第三金属层8为Al-S1-Cu，所述Al-S1-Cu的厚度为I?4um。
[0025]所述二氧化娃层4的厚度为1200nm± 120nm。
[0026]所述聚酰亚胺7的厚度为3?20um。
[0027]由于是八边形的片上螺旋变压器，制作工艺较复杂且线宽精度不好控制，使用Al-S1-Cu代替金作为金属线圈，不但可以和常规的CMOS生产线兼容，且金属线宽控制的精度较高，在提高器件性能的基础上，降低了制作工艺的难度，同时降低了制作的成本。
[0028]以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种片上螺旋变压器器件结构，包括器件单元体，所述变压器器件由若干个器件单元体并联而成，其特征在于:所述器件单元体包括衬底(I)、绝缘氧化层(2)、第一金属层(3)、二氧化硅层(4)、第一连线孔(5)、第二金属层(6)、聚酰亚胺(7)、第三金属层(8)和第二连线孔(9)，所述绝缘氧化层(2)位于衬底(I)上且邻接，所述第一金属层(3)覆盖在绝缘氧化层(2)上，所述二氧化硅层(4)覆盖在绝缘氧化层(2)和第一金属层(3)表面，所述第一连线孔(5)有两个，均设置在第一金属层(3)上，所述第二金属层(6)有三个，所述左侧的第二金属层(6)覆盖在二氧化硅层(4)上，所述中间和右侧的第二金属层(6)填充在两个第一连线孔(5)内，所述聚酰亚胺(7)覆盖在二氧化硅层(4)和第二金属层(6)表面，所述第二连线孔(9)有两个，分别设置在左侧的第二金属层(6)和右侧的第二金属层(6)上，所述的第三金属层(8)有三个，所述左侧和右侧的第三金属层(8)填充在第二连线孔(9)内，用于引出次级线圈，所述中间的第三金属层(8)覆盖在聚酰亚胺(7)上，用于引出初级线圈。2.根据权利要求1所述的一种片上螺旋变压器器件结构，其特征在于:所述绝缘氧化层(2)的厚度在10nm?100nm之间。3.根据权利要求1所述的一种片上螺旋变压器器件结构，其特征在于:所述第一金属层(3)为依次为Ti/ Tin / Al-S1-Cu，所述TI的厚度为40±4nm，所述TIN的厚度为60±6nm，所述Al-S1-Cu的厚度为450 ±45nm。4.根据权利要求1所述的一种片上螺旋变压器器件结构，其特征在于:所述第二金属层(6)为八1^-(:11，所述八1^-(:11的厚度为1100±11011111。5.根据权利要求1所述的一种片上螺旋变压器器件结构，其特征在于:所述和第三金属层(8)为Al-S1-Cu，所述Al-S1-Cu的厚度为I?4um。6.根据权利要求1所述的一种片上螺旋变压器器件结构，其特征在于:所述二氧化硅层(4)的厚度为1200nm± 120nmo7.根据权利要求1所述的一种片上螺旋变压器器件结构，其特征在于:所述聚酰亚胺(7)的厚度为3?20um。
【文档编号】H01F27/28GK205692679SQ201620424331
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年5月11日 公开号201620424331.2, CN 201620424331, CN 205692679 U, CN 205692679U, CN-U-205692679, CN201620424331, CN201620424331.2, CN205692679 U, CN205692679U
【发明人】高向东, 李俊, 王涛, 陈正才, 陈慧蓉, 马慧红
【申请人】无锡中微晶园电子有限公司