[发明专利]一种测试电感的方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，特别是涉及一种测试三端差分电感的方法。

背景技术

在集成电路中，有源器件固然非常重要，但是更包含了大面积的无源器件，包括片上传输线和片上电感等。在通常的无线产品中，电感元件只占元件总数的不到百分之十，但它们对总的射频性能有很重要的影响。因此对这些无源元件上的电感的设计和分析也得到了广泛的研究。由于大规模集成电路的形成，螺旋形电感被广泛应用到压控振荡器，低噪声放大器，功率放大器，混频器以及阻抗匹配电路中。由于电感器是一种储能元件，因而螺旋形电感的电感值的变化通常可以影响到整个电路的整体性能，准确测量螺旋形电感的电感值显得非常重要。

在实际的工艺中的片上电感是采用多层金属互连线缠绕而成的。以往的片上电感设计成单端的形式，使电感的一个端口对于交流信号而言是接地的，另一端接交流信号。在实际应用中，该单端电感结构常导致直流失调和信号隔离的问题出现。由此本领域技术人员设计出多层金属互连线的差分电感拓扑结构，就是将电感的两个端口输入的信号的大小相等幅度相反，而电感是中心对称的，在电感线圈的几何中心就是虚拟的地，这样的电感节省了芯片的面积也提高了电感值并解决了上述单端电感结构的问题。现有中的差分电感结构分为半数圈电感结构和整数圈电感结构。

然而，由于集成电路中的元件的尺寸在按比例缩小，金属互连线的线宽不断地变窄，导致在设计电感模型时金属互连线和引线上的寄生电感越来越大，这样就需要在设计电感模型时准确掌握晶片上的电感器的电感值(该处的电感值是指不包括该电感器连接的引线和焊盘上的寄生电感和电阻)，进而设计出符合需求的片上电感器。现有技术中测量电感器的电感值是通过去除晶片上的电感器形成开路结构，进一步用一导线连接所述开路结构的接地引线和其它连接焊盘的引线形成短路结构，测量不同结构的晶片的相关参数来获取所需电感器的电感值。由于现有技术中的开路结构和短路结构的晶片设计导致测量不准确，并且会在短路结构中产生较多的寄生电感和寄生电阻，从而不能准确得到电感器本身的特性。

参照图1a、图1b和图1c所示，图1a示出了现有技术中制备的65nm工艺下整数圈电感器和其引线连接结构的示意图，图1b和图1c示出了现有技术中制备的65nm工艺下测量整数圈电感器的电感值的示意图，所述晶片100包含电感器104、电感器104的第一引线101、第二引线102和第三引线103，其中第一引线101接地，第二引线102和第三引线103分别连接第一焊盘105和第二焊盘106。现有技术中，首先测量包含电感器104的晶片100上的第一散射参数S₁；其次将晶片100上的电感器104移除，获得无电感器104的晶片的第二散射参数S₂，然后将所述第一散射参数S₁、第二散射参数S₂转换为第一和第二导纳参数Y₁、Y₂，并获取Y₁减去Y₂的值，从而获取电感器104的相关参数特性，进而与仿真电感的相关特性进行比较。由于第一散射参数S₁包括电感器的电感值的散射参数，焊盘和引线上的寄生电感、寄生电阻和寄生电容对应的散射参数，第二散射参数S₂只包括焊盘和引线上的寄生电容对应的散射参数，而对于焊盘和引线上的寄生电感和寄生电阻却无法消除。另外，若使用导线材料将第一引线101和第二引线102连接形成短路结构的晶片，测量该短路结构的晶片的相关参数，并与上述参数Y₁、Y₂进行计算获取电感器104的相关特性时，又会导致多计算了增加的导电材料上的寄生电感和寄生电阻，也会使得测量的电感器104的电感值与仿真电感值的误差较大，其误差范围大概为10％，由此使得无法建立较好的电感器模型供电路设计者使用，进而无法依据该电感器模型获取准确的电感值的晶片，常导致后续制备出的包含电感器的晶片不符合实际需求。

因此，如何在测试阶段能够准确的测量出电感器的电感值成为当前需要解决的技术问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。