TWI681415B

TWI681415B - 積體變壓器

Info

Publication number: TWI681415B
Application number: TW108114414A
Authority: TW
Inventors: 顏孝璁; 陳家源
Original assignee: 瑞昱半導體股份有限公司
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2019-04-25
Publication date: 2020-01-01
Also published as: US20200251550A1; CN111508693B; US20240128306A1; US11876113B2; TW202030748A; CN111508693A

Abstract

本發明揭露一種積體變壓器，包含第一電感及第二電感。第一電感包含第一繞組與第二繞組，其中第一繞組具有第一外圈，第二繞組具有第二外圈。第二電感包含第三繞組與第四繞組，其中第三繞組具有第三外圈，第四繞組具有第四外圈。第一外圈與第三外圈實質上重疊，第二外圈與第四外圈實質上重疊。第一外圈及第二外圈透過交叉之第一線段及第二線段相互連接，第三外圈及第四外圈透過交叉之第三線段及第四線段相互連接。第一線段及第三線段位於第一金屬層，第二線段及第四線段位於第二金屬層。

Description

積體變壓器

本發明是關於半導體元件，尤其是關於積體變壓器。

變壓器為射頻積體電路中用來實現單端至差動訊號轉換、訊號耦合、阻抗匹配等功能的重要元件，隨著積體電路往系統單晶片（System on Chip，SoC）發展，積體變壓器（integrated transformer）已逐漸取代傳統的分離式元件，而被廣泛地使用在射頻積體電路中。然而，積體電路中的變壓器，往往會佔用大量的晶片面積，因此，如何縮小積體電路中的變壓器的面積，並同時維持元件的特性（例如耦合係數（coupling coefficient，K）），成為一個重要的課題。

特別是，8字型積體變壓器的對稱性及位於中心區域的交叉（crossing）結構都增加8字型積體變壓器的設計難度。

鑑於先前技術之不足，本發明之一目的在於提供一種積體變壓器。

本發明揭露一種積體變壓器，包含一第一電感及一第二電感。第一電感實質上實作於一半導體結構之一第一金屬層，包含一第一繞組與一第二繞組，其中該第一繞組具有一第一端點與一第二端點，該第二繞組具有一第三端點與一第四端點，該第一端點與該第三端點透過一第一線段相連接，該第二端點與該第四端點透過一第二線段相連接。第二電感實質上實作於該半導體結構之一第二金屬層，包含一第三繞組與一第四繞組，其中該第三繞組具有一第五端點與一第六端點，該第四繞組具有一第七端點與一第八端點，該第五端點與該第七端點透過一第三線段相連接，該第六端點與該第八端點透過一第四線段相連接。該第一線段及該第二線段形成一第一交叉結構，該第三線段及該第四線段形成一第二交叉結構，該第一線段及該第三線段位於該第一金屬層，該第二線段及該第四線段位於該第二金屬層，且該第一金屬層不等於該第二金屬層。

本發明另揭露一種積體變壓器，包含一第一電感及一第二電感。第一電感實質上實作於一半導體結構之一第一金屬層，包含一第一繞組與一第二繞組，其中該第一繞組具有一第一外圈與一第一內圈，該第二繞組具有一第二外圈與一第二內圈。第二電感實質上實作於該半導體結構之一第二金屬層，包含一第三繞組與一第四繞組，其中該第三繞組具有一第三外圈與一第三內圈，該第四繞組具有一第四外圈與一第四內圈。該第一外圈與該第三外圈實質上重疊，該第二外圈與該第四外圈實質上重疊，該第一外圈及該第二外圈透過交叉之第一線段及一第二線段相互連接，該第三外圈及該第四外圈透過交叉之第三線段及一第四線段相互連接，該第一線段及該第三線段位於該第一金屬層，該第二線段及該第四線段位於該第二金屬層，該第一金屬層不等於該第二金屬層。

相較於傳統技術，本發明之積體變壓器具有以下優點（1）積體變壓器的兩個電感本身具有良好的對稱性；（2）耦合效率佳；（3）積體變壓器在中心區域的兩個交叉結構只用到兩層金屬層，有利於實作。

有關本發明的特徵、實作與功效，茲配合圖式作實施例詳細說明如下。

以下說明內容之技術用語係參照本技術領域之習慣用語，如本說明書對部分用語有加以說明或定義，該部分用語之解釋係以本說明書之說明或定義為準。

本發明之揭露內容包含積體變壓器。由於本發明之積體變壓器所包含之部分元件單獨而言可能為已知元件，因此在不影響該裝置發明之充分揭露及可實施性的前提下，以下說明對於已知元件的細節將予以節略。

圖1A~1C為本發明的積體變壓器之一實施例的結構圖。積體變壓器包含實質上實作於第一金屬層的電感10（圖1A）、實質上實作於第二金屬層的電感20（圖1B），以及實作在第三金屬層的一些線段（segment）（圖1C）。第一金屬層不同於第二金屬層。舉例來說，該些金屬層可以是（但不以此為限）：第一金屬層是半導體結構中的重佈線層（Re-Distribution Layer, RDL），第二金屬層可以是半導體結構中的超厚金屬（Ultra Thick Metal, UTM）層，而第三金屬層可以是半導體結構中的第六層金屬層。

如圖1A所示，電感10包含繞組（winding）11及繞組12，繞組11及繞組12由複數條走線（trace）形成，一條走線可以被劃分為數個線段。繞組11包含四個端點（end point）：端點11-a、端點11-b、端點11-e及端點11-f；繞組12包含兩個端點：端點12-a及端點12-b。端點11-e及端點11-f是電感10的輸出/入端，也形成積體變壓器的其中一個埠（port）。

繞組11包含線段111、線段112、線段113及線段114。各線段包含兩端點，而端點可以是走線的端點或中間點（intermediate point）。線段111的端點為端點11-e及端點11-g；線段112的端點為端點11-g及端點11-c；線段113的端點為端點11-d及端點11-a；以及線段114的端點為端點11-b及端點11-f。繞組11包含外圈與內圈：外圈包含線段111、線段113及線段114；內圈包含線段112。線段111及線段112屬於同一條走線，而端點11-g為該走線的中間點。舉例來說，端點11-g可以大約位於外圈與內圈的交界處（junction）。

繞組12包含線段121、線段122及線段123。線段121的端點為端點12-a及端點12-e；線段122的端點為端點12-e及端點12-c；以及線段123的端點為端點12-b及端點12-d。繞組12包含外圈與內圈：外圈包含線段121及線段123；內圈包含線段122。線段121及線段122屬於同一條走線，而端點12-e為該走線的中間點。舉例來說，端點12-e可以大約位於外圈與內圈的交界處。

如圖1B所示，電感20包含繞組21及繞組22，繞組21及繞組22由複數條走線形成，一條走線可以被劃分為數個線段。繞組21包含兩個端點：端點21-a及端點21-b；繞組22包含四個端點：端點22-a、端點22-b、端點22-e及端點22-f。端點22-e及端點22-f是電感20的輸出/入端，也形成積體變壓器的其中一個埠。

繞組21包含線段211、線段212及線段213。線段211的端點為端點21-a及端點21-d；線段212的端點為端點21-c及端點21-e；以及線段213的端點為端點21-e及端點21-b。繞組21包含外圈與內圈：外圈包含線段211及線段213；內圈包含線段212。線段212及線段213屬於同一條走線，而端點21-e為該走線的中間點。舉例來說，端點21-e可以大約位於外圈與內圈的交界處。

繞組22包含線段221、線段222、線段223及線段224。線段221的端點為端點22-b及端點22-e；線段222的端點為端點22-a及端點22-g；線段223的端點為端點22-g及端點22-c；以及線段224的端點為端點22-d及端點22-f。繞組22包含外圈與內圈：外圈包含線段221、線段222及線段224；內圈包含線段223。線段222及線段223屬於同一條走線，而端點22-g為該走線的中間點。舉例來說，端點22-g可以大約位於外圈與內圈的交界處。

圖1A~1C中的參考線RH1A、參考線RV1A、參考線RH1B、參考線RV1B、參考線RH1C、參考線RV1C不屬於積體變壓器或積體電感的一部分，而是用於說明。參考線RH1A、參考線RH1B及參考線RH1C重疊且參考線RV1A、參考線RV1B及參考線RV1C重疊；換言之，圖1A~1C的中心點重疊（亦即電感10及電感20實質上重疊）。

圖1A的端點11-c透過貫穿結構（例如導孔（via）結構或是導孔陣列（via array））與圖1B的端點115-a連接，且圖1A的端點11-d透過貫穿結構與圖1B的端點115-b連接；換言之，線段115連接端點11-c及端點11-d，因此線段115可視為繞組11的一部分。類似地，圖1A的端點12-c透過貫穿結構與圖1B的端點124-a連接，且圖1A的端點12-d透過貫穿結構與圖1B的端點124-b連接；換言之，線段124連接端點12-c及端點12-d，因此線段124可視為繞組12的一部分。類似地，圖1A的端點11-b及端點12-b透過貫穿結構與圖1B的線段14連接；換言之，線段14連接端點11-b及端點12-b，因此線段14可視為電感10的一部分。由於構成電感10的絕大部分線段位於同一金屬層，所以電感10實質上實作於同一金屬層。

圖1B的端點21-c及端點21-d透過貫穿結構與圖1C的線段214連接；換言之，線段214連接端點21-c及端點21-d，因此線段214可視為繞組21的一部分。類似地，圖1B的端點22-c及端點22-d透過貫穿結構與圖1C的線段225連接；換言之，線段225連接端點22-c及端點22-d，因此線段225可視為繞組22的一部分。類似地，圖1B的端點21-a及端點22-a透過貫穿結構與圖1A的線段23連接；換言之，線段23連接端點21-a及端點22-a，因此線段23可視為電感20的一部分。由於構成電感20的絕大部分線段位於同一金屬層，所以電感20實質上實作於同一金屬層。

電感10與電感20實質上重疊；換言之，繞組11與繞組21實質上重疊，以及繞組12與繞組22實質上重疊。更明確地說，因為繞組11的外圈的大部分線段與繞組21的外圈的大部分線段重疊，所以繞組11的外圈與繞組21的外圈實質上重疊。同理，繞組11的內圈與繞組21的內圈實質上重疊，繞組12的外圈與繞組22的外圈實質上重疊，以及繞組12的內圈與繞組22的內圈實質上重疊。

圖1A的線段113及圖1B的線段211在靠近參考線RH1A/RH1B的區域重疊，且圖1A的線段121及圖1B的線段222在靠近參考線RH1A/RH1B的區域重疊。在圖的中心區域（即參考線RH1A與參考線RV1A的交叉點附近），線段113的端點11-a（亦即繞組11的其中一端點）透過線段13連接線段121的端點12-a（亦即繞組12的其中一端點），而線段211的端點21-a（亦即繞組21的其中一端點）透過線段23連接線段222的端點22-a（亦即繞組22的其中一端點）。線段113、線段13及線段121屬於同一條走線；線段13為該走線的其中一個線段，並且以端點11-a及端點12-a為其兩端點。如圖1A所示，線段13與線段23實質上互相平行。

類似地，圖1A的線段114及圖1B的線段213在靠近參考線RH1A/RH1B的區域重疊，且圖1A的線段123及圖1B的線段221在靠近參考線RH1A/RH1B的區域重疊。在圖的中心區域，線段114的端點11-b（亦即繞組11的其中一端點）透過線段14連接線段123的端點12-b（亦即繞組12的其中一端點），而線段213的端點21-b（亦即繞組21的其中一端點）透過線段24連接線段221的端點22-b（亦即繞組22的其中一端點）。線段213、線段24及線段221屬於同一條走線；線段24為該走線的其中一個線段，並且以端點21-b及端點22-b為其兩端點。如圖1B所示，線段14與線段24實質上互相平行。

以上的設計具有以下的優點：（1）積體變壓器的兩個電感本身具有良好的對稱性（電感10對稱於參考線RH1A或參考線RV1A，電感20對稱於參考線RH1B或參考線RV1B）；（2）電感10與電感20實質上重疊，所以積體變壓器的耦合效率佳；（3）雖然兩個電感的中心區域實質上重疊，但只用到兩層金屬層；更明確地說，積體變壓器的兩個交叉結構（包含電感10的交叉結構（由線段13及線段14構成）及電感20的交叉結構（由線段23及線段24構成））只用到兩層金屬層。

圖2A~2C為本發明的積體變壓器之另一實施例的結構圖。積體變壓器包含實質上實作於第一金屬層的電感30（圖2A）、實質上實作於第二金屬層的電感40（圖2B），以及實作在第三金屬層的一些線段（圖2C）。第一金屬層不同於第二金屬層。

如圖2A所示，電感30包含繞組31及繞組32，繞組31及繞組32由複數條走線形成，一條走線可以被劃分為數個線段。繞組31包含四個端點：端點31-a、端點31-b、端點31-e及端點31-f；繞組32包含兩個端點：端點32-a及端點32-b。端點31-e及端點31-f是電感30的輸出/入端，也形成積體變壓器的其中一個埠。

繞組31包含線段311、線段312及線段313。繞組31包含外圈與內圈：外圈包含線段311、線段312及線段313；內圈包含繞組31的其餘線段。

繞組32包含線段321及線段322。繞組32包含外圈與內圈：外圈包含線段321及線段322；內圈包含繞組32的其餘線段。

如圖2B所示，電感40包含繞組41及繞組42，繞組41及繞組42由複數條走線形成，一條走線可以被劃分為數個線段。繞組41包含兩個端點：端點41-a及端點41-b；繞組42包含四個端點：端點42-a、端點42-b、端點42-e及端點42-f。端點42-e及端點42-f是電感40的輸出/入端，也形成積體變壓器的其中一個埠。

繞組41包含線段411及線段412。繞組41包含外圈與內圈：外圈包含線段411及線段412；內圈包含繞組41的其他線段。

繞組42包含線段421及線段422繞組42包含外圈與內圈：外圈包含線段421及線段422；內圈包含繞組42的其他線段。

圖2A~2C中的參考線RH2A、參考線RV2A、參考線RH2B、參考線RV2B、參考線RH2C、參考線RV2C不屬於積體變壓器或積體電感的一部分，而是用於說明。參考線RH2A、參考線RH2B及參考線RH2C重疊且參考線RV2A、參考線RV2B及參考線RV2C重疊；換言之，圖2A~2C的中心點重疊（亦即電感30及電感40實質上重疊）。

圖2A的端點31-c及端點31-d透過圖2B的線段314連接，線段314可視為繞組31的一部分。類似地，圖2A的端點31-g及端點31-h透過圖2B的線段315連接，線段315可視為繞組31的一部分。類似地，圖2A的端點32-c及端點32-d透過圖2B的線段323連接，線段323可視為繞組32的一部分。類似地，圖2A的端點32-e及端點32-f透過圖2B的線段324連接，線段324可視為繞組32的一部分。類似地，圖2A的端點31-b及端點32-b透過圖2B的線段34連接，線段34可視為電感30的一部分。由於構成電感30的絕大部分線段位於同一金屬層，所以電感30實質上實作於同一金屬層。

圖2B的端點41-c及端點41-d透過圖2C的線段413連接，線段413可視為繞組41的一部分。類似地，圖2B的端點41-e及端點41-f透過圖2C的線段414連接，線段414可視為繞組41的一部分。類似地，圖2B的端點42-c及端點42-d透過圖2C的線段423連接，線段423可視為繞組42的一部分。類似地，圖2B的端點42-g及端點42-h透過圖2C的線段424連接，線段424可視為繞組42的一部分。類似地，圖2B的端點41-a及端點42-a透過圖2A的線段43連接，線段43可視為電感40的一部分。由於構成電感40的絕大部分線段位於同一金屬層，所以電感40實質上實作於同一金屬層。

電感30與電感40實質上重疊；換言之，繞組31與繞組41實質上重疊，以及繞組32與繞組42實質上重疊。更明確地說，因為繞組31的外圈的大部分線段與繞組41的外圈的大部分線段重疊，所以繞組31的外圈與繞組41的外圈實質上重疊。同理，繞組31的內圈與繞組41的內圈實質上重疊，繞組32的外圈與繞組42的外圈實質上重疊，以及繞組32的內圈與繞組42的內圈實質上重疊。

圖2A的線段313及圖2B的線段411在靠近參考線RH2A/RH2B的區域重疊，且圖2A的線段321及圖2B的線段422在靠近參考線RH2A/RH2B的區域重疊。在圖的中心區域（即參考線RH2A與參考線RV2A的交叉點附近），線段313的端點31-a（亦即繞組31的其中一端點）透過線段33連接線段321的端點32-a（亦即繞組32的其中一端點），而線段411的端點41-a（亦即繞組41的其中一端點）透過線段43連接線段422的端點42-a（亦即繞組42的其中一端點）。線段313、線段33及線段321屬於同一條走線；線段33為該走線的其中一個線段，並且以端點31-a及端點32-a為其兩端點。如圖2A所示，線段33與線段43實質上互相平行。

類似地，圖2A的線段312及圖2B的線段412在靠近參考線RH2A/RH2B的區域重疊，且圖2A的線段322及圖2B的線段421在靠近參考線RH2A/RH2B的區域重疊。在圖的中心區域，線段312的端點31-b（亦即繞組31的其中一端點）透過線段34連接線段322的端點32-b（亦即繞組32的其中一端點），而線段412的端點41-b（亦即繞組41的其中一端點）透過線段44連接線段421的端點42-b（亦即繞組42的其中一端點）。線段412、線段44及線段421屬於同一條走線；線段44為該走線的其中一個線段，並且以端點41-b及端點42-b為其兩端點。如圖2B所示，線段34與線段44實質上互相平行。

圖2（包含圖2A~2C）的積體變壓器與圖1（包含圖1A~1C）積體變壓器相似，具有相同的優點。本技術領域具有通常知識者可以從圖1的說明了解圖2之積體變壓器的其他細節，為了簡潔起見，不再贅述該些細節。圖1的繞組為2圈的結構，而圖2的繞組為3圈的結構。圖1的積體變壓器的兩個埠皆位於繞組的外圈，而圖2的積體變壓器的一個埠位於繞組的外圈（即端點31-e與端點31-f所形成的埠），另一埠位於繞組的內圈（即端點42-e與端點42-f所形成的埠）。

圖3A~3C為本發明的積體變壓器之另一實施例的結構圖。積體變壓器包含實質上實作於第一金屬層的電感50（圖3A）、實質上實作於第二金屬層的電感60（圖3B），以及實作在第三金屬層的一些線段（圖3C）。第一金屬層不同於第二金屬層。

如圖3A所示，電感50包含繞組51及繞組52，繞組51及繞組52由複數條走線形成，一條走線可以被劃分為數個線段。繞組51包含四個端點：端點51-a、端點51-b、端點51-e及端點51-f；繞組52包含兩個端點：端點52-a及端點52-b。端點51-e及端點51-f是電感50的輸出/入端，也形成積體變壓器的其中一個埠。

繞組51包含線段511及線段512。繞組51包含外圈與內圈：外圈包含線段511及線段512；內圈包含繞組51的其餘線段。

繞組52包含線段521及線段522。繞組52包含外圈與內圈：外圈包含線段521及線段522；內圈包含繞組52的其餘線段。

如圖3B所示，電感60包含繞組61及繞組62，繞組61及繞組62由複數條走線形成，一條走線可以被劃分為數個線段。繞組61包含兩個端點：端點61-a及端點61-b；繞組62包含四個端點：端點62-a、端點62-b、端點62-e及端點62-f。端點62-e及端點62-f是電感60的輸出/入端，也形成積體變壓器的其中一個埠。

繞組61包含線段611及線段612。繞組61包含外圈與內圈：外圈包含線段611及線段612；內圈包含繞組61的其他線段。

繞組62包含線段621及線段622繞組62包含外圈與內圈：外圈包含線段621及線段622；內圈包含繞組62的其他線段。

圖3A~3C中的參考線RH3A、參考線RV3A、參考線RH3B、參考線RV3B、參考線RH3C、參考線RV3C不屬於積體變壓器或積體電感的一部分，而是用於說明。參考線RH3A、參考線RH3B及參考線RH3C重疊且參考線RV3A、參考線RV3B及參考線RV3C重疊；換言之，圖3A~3C的中心點重疊（亦即電感50及電感60實質上重疊）。

圖3A的端點51-c及端點51-d透過圖3B的線段513連接，線段513可視為繞組51的一部分。類似地，圖3A的端點51-g及端點51-h透過圖3B的線段514連接，線段514可視為繞組51的一部分。類似地，圖3A的端點52-c及端點52-d透過圖3B的線段523連接，線段523可視為繞組52的一部分。類似地，圖3A的端點52-e及端點52-f透過圖3B的線段524連接，線段524可視為繞組52的一部分。類似地，圖3A的端點51-b及端點52-b透過圖3B的線段54連接，線段54可視為電感50的一部分。由於構成電感50的絕大部分線段位於同一金屬層，所以電感50實質上實作於同一金屬層。

圖3B的端點61-c及端點61-d透過圖3C的線段613連接，線段613可視為繞組61的一部分。類似地，圖3B的端點61-e及端點61-f透過圖3C的線段614連接，線段614可視為繞組61的一部分。類似地，圖3B的端點62-c及端點62-d透過圖3C的線段623連接，線段623可視為繞組62的一部分。類似地，圖3B的端點62-g及端點62-h透過圖3C的線段624連接，線段624可視為繞組62的一部分。類似地，圖3B的端點61-a及端點62-a透過圖3A的線段63連接，線段63可視為電感60的一部分。由於構成電感60的絕大部分線段位於同一金屬層，所以電感60實質上實作於同一金屬層。

電感50與電感60實質上重疊；換言之，繞組51與繞組61實質上重疊，以及繞組52與繞組62實質上重疊。更明確地說，因為繞組51的外圈的大部分線段與繞組61的外圈的大部分線段重疊，所以繞組51的外圈與繞組61的外圈實質上重疊。同理，繞組51的內圈與繞組61的內圈實質上重疊，繞組52的外圈與繞組62的外圈實質上重疊，以及繞組52的內圈與繞組62的內圈實質上重疊。

圖3A的線段512及圖3B的線段611在靠近參考線RH3A/RH3B的區域重疊，且圖3A的線段521及圖3B的線段622在靠近參考線RH3A/RH3B的區域重疊。在圖的中心區域（即參考線RH3A與參考線RV3A的交叉點附近），線段512的端點51-a（亦即繞組51的其中一端點）透過線段53連接線段521的端點52-a（亦即繞組52的其中一端點），而線段611的端點61-a（亦即繞組61的其中一端點）透過線段63連接線段622的端點62-a（亦即繞組62的其中一端點）。線段512、線段53及線段521屬於同一條走線；線段53為該走線的其中一個線段，並且以端點51-a及端點52-a為其兩端點。如圖3A所示，線段53與線段63實質上互相平行。

類似地，圖3A的線段511及圖3B的線段612在靠近參考線RH3A/RH3B的區域重疊，且圖3A的線段522及圖3B的線段621在靠近參考線RH3A/RH3B的區域重疊。在圖的中心區域，線段511的端點51-b（亦即繞組51的其中一端點）透過線段54連接線段522的端點52-b（亦即繞組52的其中一端點），而線段612的端點61-b（亦即繞組61的其中一端點）透過線段64連接線段621的端點62-b（亦即繞組62的其中一端點）。線段612、線段64及線段621屬於同一條走線；線段64為該走線的其中一個線段，並且以端點61-b及端點62-b為其兩端點。如圖3B所示，線段54與線段64實質上互相平行。

圖3（包含圖3A~3C）的積體變壓器與圖1積體變壓器相似，具有相同的優點。本技術領域具有通常知識者可以從圖1的說明了解圖3之積體變壓器的其他細節，為了簡潔起見，不再贅述該些細節。圖1的繞組為2圈的結構，而圖3的繞組為3圈的結構。圖1的積體變壓器的兩個埠皆位於繞組的外圈，而圖2的積體變壓器的兩個埠皆位於繞組的內圈。

圖4A~4B為本發明的積體變壓器之另一實施例的結構圖。積體變壓器包含實質上實作於第一金屬層的電感70（圖4A）以及實質上實作於第二金屬層的電感80（圖4B）。第一金屬層不同於第二金屬層。電感70包含繞組71及繞組72。端點71-a及端點71-p是電感70的輸出/入端，也形成積體變壓器的其中一個埠。類似地，電感80包含繞組81及繞組82。端點82-a及端點82-p是電感80的輸出/入端，也形成積體變壓器的其中一個埠。

圖4A~4B中的參考線RH4A、參考線RV4A、參考線RH4B及參考線RV4B不屬於積體變壓器或積體電感的一部分，而是用於說明。參考線RH4A及參考線RH4B重疊且參考線RV4A及參考線RV4B；換言之，圖4A~4B的中心點重疊（亦即電感70及電感80實質上重疊）。

圖4A的端點71-b透過貫穿結構與圖4B的端點71-c連接；圖4B的端點71-d透過貫穿結構與圖4A的端點71-e連接；圖4A的端點71-f透過貫穿結構與圖4B的端點71-g連接；圖4B的端點71-h透過貫穿結構與圖4A的端點71-i連接；圖4A的端點71-j透過貫穿結構與圖4B的端點71-k連接；圖4B的端點71-l透過貫穿結構與圖4A的端點71-m連接；圖4B的端點71-n透過貫穿結構與圖4A的端點71-o連接。

圖4A的端點72-a透過貫穿結構與圖4B的端點72-b連接；圖4B的端點72-c透過貫穿結構與圖4A的端點72-d連接；圖4A的端點72-e透過貫穿結構與圖4B的端點72-f連接；圖4B的端點72-g透過貫穿結構與圖4A的端點72-h連接；圖4A的端點72-i透過貫穿結構與圖4B的端點72-j連接；圖4B的端點72-k透過貫穿結構與圖4A的端點72-l連接；圖4A的端點72-m透過貫穿結構與圖4B的端點72-n連接。

圖4B的端點82-b透過貫穿結構與圖4A的端點82-c連接；圖4A的端點82-d透過貫穿結構與圖4B的端點82-e連接；圖4B的端點82-f透過貫穿結構與圖4A的端點82-g連接；圖4A的端點82-h透過貫穿結構與圖4B的端點82-i連接；圖4B的端點82-j透過貫穿結構與圖4A的端點82-k連接；圖4A的端點82-l透過貫穿結構與圖4B的端點82-m連接；圖4B的端點82-n透過貫穿結構與圖4A的端點82-o連接。

圖4B的端點81-a透過貫穿結構與圖4A的端點81-b連接；圖4A的端點81-c透過貫穿結構與圖4B的端點81-d連接；圖4B的端點81-e透過貫穿結構與圖4A的端點81-f連接；圖4A的端點81-g透過貫穿結構與圖4B的端點81-h連接；圖4B的端點81-i透過貫穿結構與圖4A的端點81-j連接；圖4A的端點81-k透過貫穿結構與圖4B的端點81-l連接；圖4B的端點81-m透過貫穿結構與圖4A的端點81-n連接。

圖4A中的線段811、線段812及線段813為繞組81的一部分；圖4A中的線段821、線段822及線段823為繞組82的一部分。線段811、線段812及線段813位於繞組71的外圈之內，也就是說線段811、線段812及線段813位於繞組71的外圈所實質包圍的區域之內。同理，線段821、線段822及線段823位於繞組72的外圈之內，也就是說線段821、線段822及線段823位於繞組72的外圈所實質包圍的區域之內。

類似地，圖4B中的線段711、線段712及線段713為繞組71的一部分；圖4B中的線段721、線段722及線段723為繞組72的一部分。線段711、線段712及線段713位於繞組81的外圈之內，也就是說線段711、線段712及線段713位於繞組81的外圈所實質包圍的區域之內。同理，線段721、線段722及線段723位於繞組82的外圈之內，也就是說線段721、線段722及線段723位於繞組82的外圈所實質包圍的區域之內。

電感70與電感80實質上重疊；換言之，繞組71與繞組81實質上重疊，以及繞組72與繞組82實質上重疊。更明確地說，因為繞組71的外圈的大部分線段與繞組81的外圈的大部分線段重疊，所以繞組71的外圈與繞組81的外圈實質上重疊。同理，繞組71的內圈與繞組81的內圈實質上重疊，繞組72的外圈與繞組82的外圈實質上重疊，以及繞組72的內圈與繞組82的內圈實質上重疊。

圖4（包含圖4A~4B）的積體變壓器與圖1的積體變壓器有相似之處及相異之處。兩者的相似之處為積體變壓器的兩個埠皆位於繞組的外圈；兩者的相異之處為：（1）圖1的積體變壓器的每個繞組為兩圈的結構，而圖4的積體變壓器的每個繞組為四圈的結構；以及（2）圖1的積體變壓器實作於三層金屬層，而圖4的積體變壓器只需要兩層金屬層。

在一些實施例中，在鄰近線段811的空白處（如圖4A的框選區域400所示）兩側的走線或線段可以被加寬，以填補該空白處。類似地，鄰近線段812、線段813、線段821、線段822、線段823、線段711、線段712、線段713、線段721、線段722及線段723的空白處可以用類似的方法填補。填補空白處可以增加電感70及電感80之間的互感（mutual inductance），進而提升積體電壓器的表現。

在前揭的實施例中，繞組的圈數僅為示意，非用來限制本發明；本技術領域具有通常知識者可以根據前揭的實施例以任意的圈數實作繞組。

請注意，前揭圖示中，元件之形狀、尺寸以及比例等僅為示意，係供本技術領域具有通常知識者瞭解本發明之用，非用以限制本發明。雖然本發明之實施例如上所述，然而該些實施例並非用來限定本發明，本技術領域具有通常知識者可依據本發明之明示或隱含之內容對本發明之技術特徵施以變化，凡此種種變化均可能屬於本發明所尋求之專利保護範疇，換言之，本發明之專利保護範圍須視本說明書之申請專利範圍所界定者為準。

10、20、30、40、50、60、70、80‧‧‧電感 11、12、21、22、31、32、41、42、51、52、61、62、71、72、81、82‧‧‧繞組 111、112、113、114、121、122、123、211、212、213、221、222、223、224、115、124、14、214、225、23、13、24、311、312、313、321、322、411、412、421、422、314、315、323、324、34、413、414、423、424、43、33、44、511、512、521、522、611、612、621、622、513、514、523、524、54、613、614、623、624、63、53、64、811、812、813、821、822、823、711、712、713、721、722、723‧‧‧線段 11-e、11-g、11-c、11-d、11-a、11-b、11-f、12-a、12-e、12-c、12-b、12-d、21-a、21-d、21-c、21-e、21-b、22-b、22-e、22-a、22-g、22-c、22-d、22-f、115-a、115-b、124-a、124-b、31-a、31-b、31-e、31-f、32-a、32-b、31-c、31-d、31-g、31-h、32-c、32-d、32-e、32-f、41-c、41-d、41-e、41-f、42-c、42-d、42-g、42-h、41-a、42-a、51-a、51-b、51-e、51-f、52-a、52-b、51-c、51-d、51-g、51-h、52-c、52-d、52-e、52-f、61-c、61-d、61-e、61-f、62-c、62-d、62-g、62-h、61-a、62-a、71-a、71-b、71-c、71-d、71-e、71-f、71-g、71-h、71-i、71-j、71-k、71-l、71-m、71-n、71-o、71-p、72-a、72-b、72-c、72-d、72-e、72-f、72-g、72-h、72-i、72-j、72-k、72-l、72-m、72-n、81-a、81-b、81-c、81-d、81-e、81-f、81-g、81-h、81-i、81-j、81-k、81-l、81-m、81-n、82-a、82-b、82-c、82-d、82-e、82-f、82-g、82-h、82-i、82-j、82-k、82-l、82-m、82-n、82-o、82-p‧‧‧端點 RH1A、RV1A、RH1B、RV1B、RH1C、RV1C、RH2A、RV2A、RH2B、RV2B、RH2C、RV2C、RH3A、RV3A、RH3B、RV3B、RH3C、RV3C、RH4A、RV4A、RH4B、RV4B‧‧‧參考線 400‧‧‧框選區域

［圖1A］~［圖1C］為本發明的積體變壓器之一實施例的結構圖；［圖2A］~［圖2C］為本發明的積體變壓器之另一實施例的結構圖；［圖3A］~［圖3C］為本發明的積體變壓器之另一實施例的結構圖；以及［圖4A］~［圖4B］為本發明的積體變壓器之另一實施例的結構圖。

10、20‧‧‧電感

11、12、21、22‧‧‧繞組

111、112、113、114、121、122、123、211、212、213、221、222、223、224、115、124、14、214、225、23、13、24‧‧‧線段

11-e、11-g、11-c、11-d、11-a、11-b、11-f、12-a、12-e、12-c、12-b、12-d、21-a、21-d、21-c、21-e、21-b、22-b、22-e、22-a、22-g、22-c、22-d、22-f、115-a、115-b、124-a、124-b‧‧‧端點

RH1A、RV1A、RH1B、RV1B、RH1C、RV1C‧‧‧參考線

Claims

一種積體變壓器，包含：一第一電感，實質上位於一半導體結構之一第一金屬層，包含一第一繞組與一第二繞組，其中該第一繞組具有一第一端點與一第二端點，該第二繞組具有一第三端點與一第四端點，該第一端點與該第三端點透過一第一線段相連接，該第二端點與該第四端點透過一第二線段相連接；一第二電感，實質上位於該半導體結構之一第二金屬層，包含一第三繞組與一第四繞組，其中該第三繞組具有一第五端點與一第六端點，該第四繞組具有一第七端點與一第八端點，該第五端點與該第七端點透過一第三線段相連接，該第六端點與該第八端點透過一第四線段相連接；其中，該第一線段及該第二線段形成一第一交叉結構，該第三線段及該第四線段形成一第二交叉結構，該第一線段及該第三線段位於該第一金屬層，該第二線段及該第四線段位於該第二金屬層，且該第一金屬層不等於該第二金屬層。
如申請專利範圍第1項所述之積體變壓器，其中該第一繞組包含以該第一端點作為端點之一第五線段，該第三繞組包含以該第五端點作為端點之一第六線段，部分該第五線段及部分該第六線段實質上重疊。
如申請專利範圍第1項所述之積體變壓器，其中該第一繞組具有一第一內圈及一第一外圈，該第一電感的一第一輸出/入端及一第二輸出/入端位於該第一外圈，該第四繞組具有一第二內圈及一第二外圈，該第二電感的一第三輸出/入端及一第四輸出/入端位於該第二外圈。
如申請專利範圍第1項所述之積體變壓器，其中該第一繞組具有一第一內圈及一第一外圈，該第一電感的一第一輸出/入端及一第二輸出/入端位於該第一外圈，該第四繞組具有一第二內圈及一第二外圈，該第二電感的一第三輸出/入端及一第四輸出/入端位於該第二內圈。
如申請專利範圍第1項所述之積體變壓器，其中該第一繞組具有一第一內圈及一第一外圈，該第一電感的一第一輸出/入端及一第二輸出/入端位於該第一內圈，該第四繞組具有一第二內圈及一第二外圈，該第二電感的一第三輸出/入端及一第四輸出/入端位於該第二內圈。
一種積體變壓器，包含：一第一電感，實質上位於一半導體結構之一第一金屬層，包含一第一繞組與一第二繞組，其中該第一繞組具有一第一外圈與一第一內圈，該第二繞組具有一第二外圈與一第二內圈；一第二電感，實質上位於該半導體結構之一第二金屬層，包含一第三繞組與一第四繞組，其中該第三繞組具有一第三外圈與一第三內圈，該第四繞組具有一第四外圈與一第四內圈；其中，該第一外圈與該第三外圈實質上重疊，該第二外圈與該第四外圈實質上重疊，該第一外圈及該第二外圈透過交叉之一第一線段及一第二線段相互連接，該第三外圈及該第四外圈透過交叉之一第三線段及一第四線段相互連接，該第一線段及該第三線段位於該第一金屬層，該第二線段及該第四線段位於該第二金屬層，該第一金屬層不等於該第二金屬層。
如申請專利範圍第6項所述之積體變壓器，其中該第一繞組及該第三繞組實質上重疊，以及該第二繞組及該第四繞組實質上重疊。
如申請專利範圍第6項所述之積體變壓器，其中該第一電感的一第一輸出/入端及一第二輸出/入端位於該第一外圈，以及該第二電感的一第三輸出/入端及一第四輸出/入端位於該第四外圈。
如申請專利範圍第6項所述之積體變壓器，其中該第一電感的一第一輸出/入端及一第二輸出/入端位於該第一外圈，以及該第二電感的一第三輸出/入端及一第四輸出/入端位於該第四內圈。
如申請專利範圍第6項所述之積體變壓器，其中該第一電感的一第一輸出/入端及一第二輸出/入端位於該第一內圈，以及該第二電感的一第三輸出/入端及一第四輸出/入端位於該第四內圈。