JP5503028B2 - 積層二重インダクタ構造 - Google Patents
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Description
この明細書内に開示された実施形態は半導体集積回路(IC)に関する。より特定的には、実施形態は、IC内で実現される積層二重インダクタ構造に関する。
半導体集積回路(IC)に与えられる入力信号の周波数は、長い期間をかけて確実に増加してきた。入力信号の周波数がギガヘルツあるいはそれより大きい無線周波数(RF)領域に達すると、ICの入力ノードにおける複素インピーダンスが顕著になる。IC入力ノードの複素インピーダンスは、入力信号のソースとICの入力ノードとの間にインピーダンス整合の問題を生じさせ得る。入力信号のソースとICの入力ノードとの間のインピーダンスの不整合は、結果として、入力信号の何パーセントかの電力が入力ノードから入力信号のソースへと反射して戻ることをもたらす。入力信号電力の反射は、入力ノードへの入力信号電力の非効率な伝達をもたらす。
この明細書で開示される実施形態は、半導体集積回路(IC)に関し、より特定的には、IC内で実現される二重インダクタ(DI)構造に関する。DI構造は、第1の複数のコイルを含む第1のインダクタを含み得る。第1の複数のコイルのうちの各々のコイルは、複数の導電層のうちの異なる導電層内に配置され得る。第1の複数のコイルは、垂直方向に積層されるとともに垂直軸に対して同心であり得る。DI構造は、さらに、第2の複数のコイルを含む第2のインダクタをさらに含み得る。第2の複数のコイルの各々のコイルは、複数の導電層のうちの異なる導電層内に配置され得る。第2の複数のコイルは、垂直方向に積層されるとともに垂直軸に対して同心であり得る。各々の導電層内において、第2の複数のコイルのうちのあるコイルは、第1の複数のコイルのうちのあるコイルの内側の周辺に配置され得る。
明細書は、新規と見なされる実施の形態の特徴を定義する特許請求の範囲で結ばれるが、発明の実施の形態は、図面とともに明細書を考慮することによって、よりよく理解されるであろう。要求されるように、本明細書では、詳細な実施の形態が開示される。しかしながら、開示された実施形態は発明の構成の単なる例であって、さまざまな形態で実施可能であることが理解されるべきである。したがって、本明細書で開示された具体的な構造上および機能上の詳細は、限定するものと解釈されるべきではなく、単に、特許請求の範囲の基礎として、および、本発明の構成が仮想的に、任意の適切に詳細な構造でさまざまなに採用されることを当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。さらに、本明細書で使用される用語および文言は、制限することを意図するものではなく、本発明の実施の形態の理解できる説明を提供することを意図するものである。
Claims (10)
- 半導体集積回路(IC)内で実現される二重インダクタ構造であって、
前記二重インダクタ構造は、
第1の複数のコイルを備える第1のインダクタを備え、前記第1の複数のコイルのうちの各々のコイルは、複数の導電層のうちの異なる導電層内に配置され、前記第1の複数のコイルは、一方が他方の真下にあるように垂直方向に積層されるとともに垂直軸に対して同心であり、
第2の複数のコイルを備える第2のインダクタをさらに備え、前記第2の複数のコイルのうちの各々のコイルは、複数の導電層のうちの異なる導電層内に配置され、
前記第2の複数のコイルは、一方が他方の真下にあるように垂直方向に積層されるとともに前記垂直軸に対して同心であり、
前記第1の複数のコイルの線幅は、前記第2の複数のコイルの前記線幅よりも大きく、
前記第1のインダクタの前記第1の複数のコイルは、少なくとも1つのビアによって直列に結合され、前記第2のインダクタの前記第2の複数のコイルは、少なくとも1つのビアによって直列に結合され、
各々の導電層内において、前記第2の複数のコイルのうちのあるコイルは、前記第1の複数のコイルのうちのあるコイルの内側の周辺に配置され、
前記第1の複数のコイルのうちの各々のコイルは、1回の巻数と、前記第1の複数のコイルの各々の他のコイルと同じ線幅とを有し、
前記第2の複数のコイルのうちの各々のコイルは、少なくとも1つの巻数と、前記第2の複数のコイルの各々の他のコイルと同じ線幅および同じ巻数とを有する、二重インダクタ構造。 - 前記ICの入力パッドに結合された、前記第1のインダクタの第1の端子と、
前記ICの内部ノードに結合された、前記第2のインダクタの第1の端子とをさらに備え、
前記第1のインダクタの前記第1の端子と、前記第2のインダクタの前記第1の端子とは、前記複数の導電層のうちの、前記ICの基板から最も遠くに離れた前記導電層に配置され、
前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタに結合された第2の端子をさらに備え、
前記第2の端子は、前記複数の導電層のうちの、前記基板に最も近い前記導電層に配置され、
前記第2の端子は、前記第1のインダクタと前記第2のインダクタとに直列に、電気的に結合される、請求項1に記載の二重インダクタ構造。 - 前記ICの入力パッドに結合された、前記第1のインダクタの第1の端子と、
前記ICの内部ノードに結合された、前記第2のインダクタの第1の端子とをさらに備え、
前記第1のインダクタの前記第1の端子と、前記第2のインダクタの前記第1の端子とは、前記複数の導電層のうちの、前記ICの基板に最も近い前記導電層に配置され、
前記第1のインダクタおよび前記第2のインダクタに結合される第2の端子をさらに備え、
前記第2の端子は、前記複数の導電層のうちの、前記基板から最も遠くに離れた前記導電層に配置され、
前記第2の端子は、前記第1のインダクタと前記第2のインダクタとに直列に、電気的に結合される、請求項1に記載の二重インダクタ構造。 - 同じ導電層内にある、前記第1の複数のコイルのうちのあるコイルと、前記第2の複数のコイルのうちのあるコイルとは、同じ方向に電流を流すように構成される、請求項1から3のいずれか1項に記載の二重インダクタ構造。
- 前記第2の複数のコイルのうちの各々のコイルは、前記第1の複数のコイルのうちの各々のコイルよりも大きい巻数を有して、前記第1のインダクタと前記第2のインダクタとでほぼ等しい誘導係数を生成する、請求項1から4のいずれか1項に記載の二重インダクタ構造。
- 前記第1のインダクタの前記誘導係数は、前記第2のインダクタの前記誘導係数にほぼ等しい、請求項1から5のいずれか1項に記載の二重インダクタ構造。
- 半導体集積回路(IC)内で二重インダクタ構造を実現する方法であって、
前記方法は、
第1のインダクタの第1のコイルと、第2のインダクタの第1のコイルとを備える第1の導電層を堆積するステップを備え、
前記第2のインダクタの前記第1のコイルは、前記第1のインダクタの前記第1のコイル内に堆積され、
前記第1の導電層上に第1の絶縁層を堆積するステップと、
前記第1の絶縁層上に第2の導電層を堆積するステップとをさらに備え、前記第2の導電層は、前記第1のインダクタの第2のコイルと、前記第2のインダクタの第2のコイルとを備え、
前記第1の導電層と前記第2の導電層とは、前記第1の絶縁層を貫通する垂直な導電経路を形成する第1のビアを介して電気的に結合され、
前記第1のインダクタの前記第1および第2のコイルは、一方が他方の真下にあるように垂直方向に積層され、直列に結合され、垂直軸に対して同心であり、
前記第2のインダクタの前記第1および第2のコイルは、一方が他方の真下にあるように垂直方向に積層され、直列に結合され、前記垂直軸に対して同心であり、
前記第1のインダクタの各々のコイルの線幅は、第2のインダクタの各々のコイルの前記線幅よりも大きく、
前記第1および第2の導電層の各々において、複数の前記第2のコイルのうちのあるコイルは、複数の前記第1のコイルのうちのあるコイルの内側の周辺に配置され、
前記第1のインダクタの前記第2のコイルは、前記第1のインダクタの前記第1のコイルと同じ線幅を有し、
前記第2のインダクタの前記第2のコイルは、前記第2のインダクタの前記第1のコイルと同じ線幅を有する、方法。 - 前記第2の導電層上に第2の絶縁層を堆積するステップと、
前記第2の絶縁層上に第3の導電層を堆積するステップとをさらに備え、前記第3の導電層は、前記第1のインダクタの第3のコイルと、前記第2のインダクタの第3のコイルとを備え、
前記第2の導電層と前記第3の導電層とは、前記第2の絶縁層を貫通する垂直な導電経路を形成する第2のビアを介して電気的に結合され、
前記第1のインダクタの前記第3のコイルは、前記第1のインダクタの前記第2のコイルと同じ線幅を有し、前記第1のインダクタの前記第2のコイルの真下に垂直に積層され、
前記第2のインダクタの前記第3のコイルは、前記第2のインダクタの前記第2のコイルと同じ線幅を有し、前記第2のインダクタの前記第2のコイルの真下に垂直に積層される、請求項7に記載の方法。 - 前記第1の導電層を堆積するステップは、前記第1のインダクタの1回巻かれた前記第1のコイルと、前記第2のインダクタの少なくとも1回巻かれた前記第1のコイルとを堆積するステップを備え、
前記第2の導電層を堆積するステップは、前記第1のインダクタの1回巻かれた前記第2のコイルと、前記第2のインダクタの少なくとも1回巻かれた前記第2のコイルとを堆積するステップを備え、
前記第2のインダクタの前記第1および第2のコイルの各々は、同じ巻数を有する、請求項7または8に記載の方法。 - 同じ導電層内にある、前記第1のインダクタのあるコイルと、前記第2のインダクタのあるコイルとは、同じ方向に電流を流すように構成される、請求項7から9のいずれか1項に記載の方法。
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