一种电感值可调的片上集成单端电感的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种片上集成电感，尤其涉及一种电感值可调的片上集成单端电感。
【背景技术】
[0002]片上集成电感作为射频集成电路的重要组成部分，被广泛应用于匹配网络、压控振荡器及无源滤波器等电路；片上集成电感不仅占据着芯片的大部分面积，而且严重影响着整个系统的性能。如果射频集成电路在流片后，能通过重新构置片上集成电感的结构来调整电感值，从而调整、优化电路性能，无疑是一个极佳的手段。
[0003]现有的可重构片上集成电感主要有几种结构:比如采用了微机电系统(MEMS)技术来设计片上可重构电感，该类电感可以实现高品质因数和高自谐振频率，但是其可调范围非常小，且在流片后需额外的处理，从而影响其应用；基于平面螺旋线和铁磁体芯的可重构磁射频电感，虽然具有高可调范围，但是其品质因数和直流功耗是两大突出的尚待解决的问题。
[0004]本发明旨在克服片上可重构单端电感的各种缺陷，采用一种新型的结构设计可重构片上电感，在实现电感值宽可调范围的同时，确保电感的品质因数。
【发明内容】
[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]本发明提出一种新型的基于多层共面波导的电可调的片上集成电感，通过改变片上CMOS开关的控制电压来改变电感的电感值，其能够提高电感值的可调范围和品质因数。
[0007]( 二)技术方案
[0008]在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。所属领域的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同一个组件。本说明书并不以名称的差异作为区分组件的方案，而是以组件在功能上的差异作为区分的准则。在通篇说明书及后续的请求项当中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。
[0009]为实现上述的目的，本发明提供了一种片上集成电感，包括:
[0010]采用基于多层共面波导的电感，其信号线、共面波导接地板的顶层、可配置接地板都处于顶层金属层上。
[0011]共面波导的接地板采用由从顶层金属到最底层金属连接而成的金属侧墙(Metalside wall)，采用过孔(via)结构将接地板的相邻的上下层金属电性连接起来。
[0012]可配置的接地板由对称分布于信号线两侧的顶层金属条组成。
[0013]应当理解，本发明实施例的可配置平面的接地板的形状可以采用矩形或锯齿形等形状，电感的形状或样式并不限制于此。
[0014]可配置的接地板由片上CMOS开关连接，通过改变片上CMOS开关的控制电压，实现开关的打开或闭合，从而实现可配置接地板连接到共面波导接地板或从共面波导接地板断开。
[0015]图1中的每四个片上CMOS开关连接并控制相对于信号线对称分布的各对可配置接地板的金属条，所述的每四个片上CMOS开关的连接到一个直流电压焊垫(pad)上，通过控制连接到焊垫的外部直流电压，控制所述CMOS开关的打开或闭合；该实施例在信号线的两侧对称分布共八条可配置接地板的金属条，共四个所述的直流电压焊垫。
[0016]以上所述为本发明专利的较佳实施例而已，本发明专利不应该局限于该实施例和附图所公开的内容，比如CMOS开关与可配置接地板金属条的数目；CM0S开关的结构及参数。凡是在不脱离本发明的精神和范围内，完成的些许的更动与润饰，都落入本发明专利保护的范围，因此本发明的保护范围当以权利要求所界定的为准。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0017](三)有益效果
[0018]本发明提供一种包含片上CMOS开关的基于多层共面波导的片上集成电感，通过改变片上CMOS开关的控制电压来改变电感的电感值，提高电感值的可调范围。
【附图说明】
[0019]图1为本发明实施例集成电感金属层示意图。
图2为本发明实施例包含CMOS开关的集成电感的俯视图。
图3为本发明实施例包含CMOS开关的集成电感的示意图。
【具体实施方式】
[0020]结合以下实施例和附图，对本发明作进一步的说明，本发明的保护内容不局限于以下实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附权利要求书为保护范围。
[0021]如图1所示，本实施例的片上集成电感，由上至下分别为九层金属结构，图1中的9对应金属层九，8对应金属层八，7对应金属层七，6对应金属层六，5对应金属层五，4对应金属层四，3对应金属层三，28对应金属层二，I对应金属层一；金属层九为顶层金属层。相邻两层金属层的过孔，由上至下共有8层过孔，图1中的h对应金属层九与金属层八之间的过孔，g对应金属层八与金属层七之间的过孔，f对应金属层七与金属层六之间的过孔，e对应金属层六与金属层五之间的过孔，d对应金属层五与金属层四之间的过孔，c对应金属层四与金属层三之间的过孔，b对应金属层三与金属层二之间的过孔，a对应金属层二与金属层一之间的过孔；各金属层及过孔的厚度依据不同的CMOS工艺而不同；本发明专利不应该局限于该实施例和附图所示的金属层的层数、各层厚金属层度、过孔的层数与各层过孔的厚度。
[0022]如图2所示，本实施例的25和35为九层共面波导接地板，由顶层金属到最底层金属通过层与层之间的过孔连接起来，再连接到接地焊垫，图2中的10、12、48、50为所述的接地焊垫。顶层金属条13、46与25相连，顶层金属条14、47与35相连。
[0023]如图2所示，信号线30由最顶层金属构成的传输线，所述信号线的两端分别接到两个信号焊垫11与49，在信号线30的左右两侧对称分布八条顶层金属条26、27、28、29、31、32、33与34，这八条金属条组成可配置接地板。
[0024]金属条29与金属条31距离信号线30的距离相等，金属条29通过两端的CMOS开关18和41与接地板连接，金属条31通过两端的CMOS开关19和42与接地板连接，CMOS开关18、41、19与42的栅极连接在一起，并连接到图2所示的焊垫36，通过改变加在焊垫36上的直流电压，改变CMOS开关18、41、19与42的开关状态，从而改变金属条29、金属条31与接地板的连接状态。
[0025]如图2所示，金属条28和金属条32距离信号线的距离相等，金属条28通过两端的CMOS开关17、40与接地板连接，金属条32通过两端的CMOS开关20、43与接地板连接，CMOS开关17、40、20与43的栅极连接在一起，并连接到图2所示的焊垫23，通过改变加在焊垫23上的直流电压，改变CMOS开关17、40、20与43的开关状态，从而改变金属条28、金属条32与接地板的连接状态。
[0026]如图2所示，金属条27与金属条33距离信号线的距离相等，金属条27通过两端的CMOS开关16、39与接地板连接，金属条33通过两端的CMOS开关21、44与接地板连接，CMOS开关16、39、21与44的栅极连接在一起，并连接到图2所示的焊垫37，通过改变加在焊垫37上的直流电压，改变CMOS开关16、39、21与44的开关状态，从而改变金属条27、金属条33与接地板的连接状态。
[0027]如图2所示，金属条26与金属条34距离信号线的距离相等，金属条26通过两端的CMOS开关15、38与接地板连接，金属条34通过两端的CMOS开关22和45与接地板连接，CMOS开关15、38、22与45的栅极连接在一起，并连接到图2所示的焊垫24。通过改变加在焊垫24上的直流电压，改变CMOS开关15、38、22与45的开关状态，从而改变金属条26、金属条34与接地板的连接状态。
[0028]图3中每一个MOS管的符号代表一个CMOS开关，本发明专利不应该局限于该实施例的CMOS开关的结构，应包括各种CMOS开关电路。图中CMOS开关跟直流焊垫之间的连线仅作为一个示意，本发明专利不应该局限于该实施例的连线的连接方式、具体金属层。
【主权项】
1.一种电感值可调的片上集成电感，其特征在于，包括两块由顶层金属至底层金属通过过孔连接组成的接地板、一条位于顶层金属层的信号线、对称分布于信号线两侧的多条顶层金属条，所述的对称分布于信号线两侧的金属条，通过多个CMOS开关连接到所述的接地板。
2.根据权利要求1所述的电感值可调的片上集成电感，其特征在于，所述的信号线为一条位于顶层金属层的传输线。
3.根据权利要求1所述的电感值可调的片上集成电感，其特征在于，所述的两块由顶层金属至底层金属通过过孔连接组成接地板对称分布于权利要求1和2所述的信号线两侧。
4.根据权利要求1所述的对称分布于信号线两侧的多条顶层金属条，其特征在于，这些金属条位于根据权利要求1、2所述的信号线与根据权利要求1、3所述的接地板之间。
5.根据权利要求1所述的电感值可调的片上集成电感，其特征在于，所述的每个CMOS开关的连接到直流电压焊垫，通过改变加载在直流电压焊垫上的直流电压，可改变加载在CMOS开关上的电压，从而改变CMOS开关的开关状态并改变根据权利要求1所述的顶层金属条与接地板的连通状态。
【专利摘要】本发明属于微电子技术领域，公开了一种电感值可调的片上集成单端电感，包括两块由顶层金属至底层金属通过过孔连接组成的接地板、一条位于顶层金属层的信号线、对称分布于信号线两侧的多条顶层金属条，所述的对称分布于信号线两侧的金属条通过多个CMOS开关连接到所述的接地板，与所述信号线等距的两条顶层金属条通过四个CMOS开关的栅极连接在一起并连接到一个直流焊垫，通过改变加载在所述直流焊垫上的直流电压改变所述的四个CMOS开关的栅极电压，从而改变顶层金属条和接地板的连接状态。本发明通过上述结构，改变顶层金属条与接地板的连接状态，从而改变信号线与接地板的距离，从而改变电感值。
【IPC分类】H01L23-522, H01F17-00
【公开号】CN104637920
【申请号】CN201510025533
【发明人】刘桂, 潘跃晓
【申请人】温州大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月15日