專利名稱：平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路版圖繪制領(lǐng)域，尤其涉及一種平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法。
背景技術(shù)：
電感在各種電子電路中的使用相當(dāng)普遍，一直以來都以分立式結(jié)構(gòu)存在，這種分立電感一般都以螺線管的結(jié)構(gòu)制作，擁有較大的封裝體積和占據(jù)著電路板上較大的面積。 而隨著集成電路技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，占據(jù)更小面積的集成平面螺旋電感器件迅速的在有著低功耗低成本輕薄便攜訴求的消費類電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。
目前主流的集成電感通常使用后道金屬層互連工藝與集成電路一起制作在硅 (Si)襯底或者砷化鎵(GaAs)等襯底上，形成芯片級的集成平面螺旋電感。在一些應(yīng)用中也可以把電感直接制作在多層印刷電路板上，形成板級的集成平面螺旋電感。平面化的螺旋電感由螺線管電感演化而來。其一般有兩個端口，一個在電感線圈中心，通過下層金屬弓I 出；另一個通過繞圈的方式在電感線圈最外側(cè)連接到電路其他部分。
由集成電路設(shè)計和制造的流程可以知道，集成平面螺旋電感在生產(chǎn)出來要經(jīng)過仿真驗證以及版圖繪制這一過程。仿真驗證是在電路設(shè)計過程中對所需要用到電感進行三維電磁場仿真，用以得到精確的仿真結(jié)果。由于電感應(yīng)用在射頻范圍，正確無瑕疵的仿真結(jié)構(gòu)對于仿真結(jié)果有著重大的影響。另一方面，版圖文件用于進行掩膜版制作，電感圖形的好壞對實際電路也產(chǎn)生根本影響。不好的電感圖形會導(dǎo)致電路性能下降，或者需要重新改版造成生產(chǎn)成本增加。
因此，在仿真和版圖設(shè)計中繪制完美的，與設(shè)計參數(shù)完全一致的平面螺旋電感的版形至關(guān)重要。
在常用的四邊形和八邊形電感中，四邊形電感由于每一圈的四個頂點都是直角的頂點，各條邊都保持平行或者垂直，因此其版圖繪制不容易出現(xiàn)圖形錯誤；然而相比四邊形電感，八邊形電感的版圖繪制則復(fù)雜很多，由于平面螺旋電感的內(nèi)徑從最內(nèi)圈到最外圈在不斷變化，內(nèi)圈某內(nèi)徑值的線段必然要在某個頂點切換到另一內(nèi)徑值，所以計算八邊形頂點坐標(biāo)的算法直接決定八邊形圖形的好壞?，F(xiàn)有的算法，在某些尺寸下可以得到較好的電感圖形，但是隨著尺寸變化，頂點坐標(biāo)變化導(dǎo)致電感線圈的某段出現(xiàn)間距變小乃至線條重合的現(xiàn)象。這種間距變小地方，在制作時難以實現(xiàn)，即使制作出來性能也與設(shè)計指標(biāo)相差甚遠(yuǎn)，從而嚴(yán)重影響RFIC的性能。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，在滿足版圖設(shè)計規(guī)則的前提下，使得無論如何調(diào)整或設(shè)計版圖參數(shù)值，都能得到與設(shè)計值完全一致的無偏差的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)圖形。
為解決上述問題，本發(fā)明提供一種平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，包括以下步驟
設(shè)置所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的版圖參數(shù)值；
根據(jù)所述版圖參數(shù)值設(shè)定所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的線圈向外或向內(nèi)螺旋的分段漸變量以及各圈線圈相對于正八邊形結(jié)構(gòu)的頂點偏移量；
根據(jù)所述版圖參數(shù)值、分段漸變量以及頂點偏移量進行線圈的向外或向內(nèi)螺旋， 各圈線圈各分段依次漸變一分段漸變量并頂點偏移一頂點偏移量，得到各圈線圈的各分段的內(nèi)邊和頂點以及外邊和頂點，形成所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)。
進一步的，所述版圖參數(shù)包括八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的外徑D或者內(nèi)徑R、圈數(shù)N、線圈寬度W以及線圈間距S。
進一步的，所述分段漸變量為(W+S)/8，其使得各圈線圈各分段到所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的中心的距離以等差變化的方式向外或向內(nèi)螺旋。
進一步的，某圈線圈當(dāng)前分段的內(nèi)邊或外邊到原點的距離等于前一分段的內(nèi)邊或外邊到原點的距離加上所述分段漸變量。
進一步的，所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的線圈向內(nèi)螺旋收縮時，所述分段漸變量取負(fù)值，向外螺旋擴張時，所述分段漸變量取正值。
進一步的，所述頂點偏移量為(l+k)*(W+S)/8，其中k值由正八邊形結(jié)構(gòu)的內(nèi)角決定，所述頂點偏移量使得各圈線圈八邊形的每個頂點坐標(biāo)在正八邊形的頂點坐標(biāo)的基礎(chǔ)上沿螺旋方向進行偏移。
進一步的，所述k值等于tan22. 5°
進一步的，所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)為平面八邊形螺旋電感結(jié)構(gòu)、平面八邊形變壓器結(jié)構(gòu)或平面八邊形螺旋線結(jié)構(gòu)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，在滿足版圖設(shè)計規(guī)則的前提下，以版圖參數(shù)為輸入值，設(shè)定分段漸變量并進行分段漸變內(nèi)邊或外邊到原點的距離得到各圈線圈各段內(nèi)邊或外邊，同時設(shè)定相對于正八邊形的頂點偏移量并進行頂點偏移得到各圈線圈內(nèi)邊或外邊的各頂點坐標(biāo)，進而形成平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的版圖， 使得無論如何調(diào)整或設(shè)計版圖參數(shù)值，都能得到與設(shè)計值完全一致的無偏差的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)圖形。


圖1是本發(fā)明平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法流程圖2是本發(fā)明的具體實施例的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的平面圖3是用于說明本發(fā)明具體實施例的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法原理的平面圖4是本發(fā)明的具體實施例的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的一段內(nèi)邊的平面圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明提出的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法作進一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，本實施例提供了一種平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，包括以下步驟
D1，設(shè)置所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的版圖參數(shù)值；
D2，根據(jù)所述版圖參數(shù)值設(shè)定所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的線圈向外或向內(nèi)螺旋的分段漸變量以及各圈線圈相對于正八邊形結(jié)構(gòu)的頂點偏移量；
D3，根據(jù)所述版圖參數(shù)值、分段漸變量以及頂點偏移量進行線圈的向外或向內(nèi)螺旋，各圈線圈各分段依次漸變一分段漸變量并頂點偏移一頂點偏移量，得到各圈線圈的各分段的內(nèi)邊和頂點以及外邊和頂點，形成所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)。
請參考圖2至圖4，以平面八邊形螺旋電感001為例來詳細(xì)說明步驟Dl D3的實施。
如附圖2所示，在步驟Dl中，設(shè)置的平面八邊形螺旋電感001的版圖參數(shù)值為圈數(shù)N= 1.5，內(nèi)徑R = 30um，線圈寬度W = 8um，線圈間距S = 2um，在步驟D2中引入結(jié)構(gòu)參數(shù)=Pitch = W+S，k = tan22. 5°，設(shè)定分段漸變量為ρ = Pitch/8，頂點偏移量為shift = (l+k)*Pitch/8，其中，分段漸變量即平面八邊形螺旋電感001的線圈向外螺旋時的各分段的內(nèi)邊或外邊到中心點的距離的等差變化量，頂點偏移量即平面八邊形螺旋電感001的線圈相對于正八邊形結(jié)構(gòu)的頂點的偏移量。在本發(fā)明其他實施例中，還可以設(shè)置版圖參數(shù)值圈數(shù)N、外徑D、線圈寬度W、線圈間距S。
如附圖2所示，平面八邊形螺旋電感001的第一圈按照八邊形結(jié)構(gòu)分為八段，從內(nèi)到外依次為10、11、12、13、14、15、16和17。其第二圈為半圈結(jié)構(gòu)，分為四段，從內(nèi)到外依次為20、21、22和M，其中第一圈的最末段17和第二圈的首段20相接。其中，從最內(nèi)圈的起始段10開始，每次向外螺旋擴展一段，則該段到原點(或中心點)的距離都比前一段“漸變” 一個分段漸變量的距離，即(W+S)/8的距離。
平面八邊形螺旋電感001的各圈的各段又由內(nèi)邊和外邊組成，例如第一圈第一段 10的內(nèi)邊為10i，外邊為10ο，第一圈第二段11的內(nèi)邊為lli，外邊為llo，其他的以此類推。其中，各段的內(nèi)外邊保持平行，其間距即為線圈寬度W，比如第一段10的內(nèi)邊IOi和外邊IOo相互平行，且間距為W = Sum ；同時，相鄰圈各段之間保持平行，且間距為S，比如第一圈10段與第二圈20段之間的間距為S = 2um,即外邊IOo與內(nèi)邊20i相互平行，且間距為 S = 2um。
結(jié)合附圖3和附圖4，對步驟D3中平面八邊形螺旋電感001的一段內(nèi)邊01的生成方法做詳細(xì)說明。其中，內(nèi)邊01由平面八邊形螺旋電感001的第一圈所有內(nèi)邊10i， lli, · · ·，16 , 17 以及第二圈第一內(nèi)邊20 組成，內(nèi)邊01的各段內(nèi)邊IOi, lli, · · ·，16 , 17i，20i依次相差一個分段漸變量ρ = Pitch/8。
為了便于說明本發(fā)明的方法之原理，首先引入正八邊形近似的思想說明“分段漸變”和“頂點偏移”的實現(xiàn)原理。如附圖3所示，以XY直角坐標(biāo)系的原點00為中心，10個正八邊形以同心等間距的方式嵌套，每個正八邊形的所有8條邊到原點距離相同，該距離即定義為該八邊形的內(nèi)徑。所有正八邊形的豎直邊與X軸垂直，水平邊與Y軸垂直，第一三象限斜邊與45度斜線AA’垂直，第二四象限斜邊與另一 45度斜線BB’垂直。
假設(shè)，最內(nèi)圈正八邊形bl的內(nèi)徑為rl，則第二圈正八邊形1^2的內(nèi)徑為rl+p，第三圈正八邊形1^2的內(nèi)徑為rl+2*p，......，以此類推，每一圈正八邊形都在前一圈的基礎(chǔ)上內(nèi)徑增加P (即分段漸變量)的漸變量。
因此，要使平面八邊形螺旋電感001的內(nèi)邊01上的各分段內(nèi)邊IOi，Ili,... ,16 , 17i，20i具有“分段漸變”的特征，只需要使第一內(nèi)邊IOi位于正八邊形bl上，第二內(nèi)邊Ili 位于正八邊形Μ上，.......，第二圈第一內(nèi)邊20i位于正八邊形b9上。
于是，內(nèi)邊01的生成原理可以結(jié)合附圖4而得到清楚地揭示。
以XY直角坐標(biāo)系的原點00，即坐標(biāo)(0，0)作為中心點生成平面八邊形螺旋電感 001，具體的包括以下過程
首先，第一內(nèi)邊IOi位于bl上，到中心點00距離為rl。因此可以定義起始點101 的橫坐標(biāo)為rl = R-Pitch/4,縱坐標(biāo)為0，并且第一內(nèi)頂點103必須使IOi與X軸垂直，因此第一內(nèi)頂點103的橫坐標(biāo)與點101 —樣；
接著，第二內(nèi)邊Ili位于b2上，到中心點00距離為rl+p，ρ = Pitch/8為分段漸變量，則IOi與Ili相交于第一內(nèi)頂點103，相當(dāng)于bl的第一頂點103a沿螺旋繞圈方向頂點偏移shift = (l+k)*Pitch/8的距離并最終位于1^2上。因此第一內(nèi)頂點103的橫坐標(biāo)為rl，縱坐標(biāo)為rl*k+shift，其中rl*k為103a的縱坐標(biāo)值，shift為頂點偏移量；
然后，第三內(nèi)邊12i位于b3上，到中心點00距離為rl+2*p，p = Pitch/8為分段漸變量，則Ili與12i相交于第二內(nèi)頂點105，相當(dāng)于1^2的第二頂點10 沿螺旋繞圈方向頂點偏移shift的距離并最終位于b3上。所以第二內(nèi)頂點105的橫坐標(biāo)為(rl+2*p)*k-shift， 縱坐標(biāo)為rl+2*p，其中shift為頂點偏移量；同時，第三內(nèi)頂點107必須使12i與Y軸垂直， 因此第三內(nèi)頂點107的縱坐標(biāo)與點105 —樣；
接著，第四內(nèi)邊13 位于b4上，到中心點00距離為rl+3*p，ρ = Pitch/8為分段漸變量。則IOi與Ili相交于第三內(nèi)頂點107，相當(dāng)于b3的第三頂點107a沿螺旋繞圈方向頂點偏移shift的距離并最終位于b4上，這與第一內(nèi)頂點103的確定是相似的。所以第三內(nèi)頂點107的橫坐標(biāo)為_(rl+2*p)*k_shift，縱坐標(biāo)為rl+2*p，其中_(rl+2*p)*k為107a 的橫坐標(biāo)值，shift為頂點偏移量；
然后，依次類推的，第四內(nèi)頂點109相當(dāng)于b4的第四頂點109a沿螺旋繞圈方向頂點偏移shift的距離并最終位于沾上，第五內(nèi)頂點111相當(dāng)于沾的第五頂點Illa沿螺旋繞圈方向頂點偏移shift的距離并最終位于M上，.......，第二圈的第一內(nèi)頂點203相當(dāng)于b9的第一頂點203a沿螺旋繞圈方向頂點偏移shift的距離并最終位于blO上，形成平面八邊形螺旋電感001的內(nèi)邊01。
按照相同的原理可以形成平面八邊形螺旋電感001的內(nèi)邊01所有的內(nèi)邊頂點，然后形成平面八邊形螺旋電感001的外邊頂點，最后通過連接頂點形成內(nèi)外邊，并通過內(nèi)外邊的連接最后形成閉合的平面八邊形螺旋電感圖形001。
需要說明的是，當(dāng)設(shè)置的版圖參數(shù)中，內(nèi)徑R或外徑D的取值很大，即為平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)最外圈的參數(shù)值時，同樣可以按照上述原理完成平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)版圖的繪制，區(qū)別僅在于，繪制時需從最外圈向內(nèi)螺旋收縮繪制，分段漸變量取負(fù)值，從最外圈的起始段開始，每次向內(nèi)螺旋收縮一段，則該段到原點(或中心點)的距離都比前一段“漸變”一個分段漸變量的距離，即_(W+S)/8的距離；該段的頂點坐標(biāo)在正八邊形的頂點坐標(biāo)的基礎(chǔ)上沿螺旋方向偏移一個頂點偏移量的距離。
由此可見，“分段漸變”實現(xiàn)了螺旋線圈向外或向內(nèi)以等差變化的方式螺旋；“頂點偏移”可以保證線圈寬度始終為W不變，線圈間距始終為S不變，以此得到的平面八邊形螺旋電感圖形001的線圈各段到中心的距離以線圈寬度與間距之和的八分之一為等差量變化，線圈各頂點以正Λ邊形頂點向螺旋方向偏移固定值形成，這樣無論版圖參數(shù)如何變化， 都不會產(chǎn)生由多邊形頂點漂移導(dǎo)致的線圈寬度改變或者線圈間距改變等圖形錯誤。
值得指出的是，雖然未詳細(xì)列出所有頂點的坐標(biāo)以及頂點之間的連線，但是通過上述說明，本發(fā)明提出的具有“分段漸變”和“頂點偏移”特征的生成平面八邊形螺旋電感圖形的方法的原理已經(jīng)可以為相關(guān)技術(shù)人員所理解。
同時，雖然已經(jīng)公開了本發(fā)明的一個實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會意識到，本發(fā)明所提出的生成平面八邊形螺旋電感圖形的方法還可以用于生成相似的平面八邊形變壓器結(jié)構(gòu)和平面八邊形螺旋線結(jié)構(gòu)。
綜上所述，本發(fā)明所提供的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，在滿足版圖設(shè)計規(guī)則的前提下，以版圖參數(shù)為輸入值，設(shè)定分段漸變量并進行分段漸變內(nèi)邊或外邊到原點的距離得到各圈線圈各段內(nèi)邊或外邊，同時設(shè)定相對于正八邊形的頂點偏移量并進行頂點偏移得到各圈線圈內(nèi)邊或外邊的各頂點坐標(biāo)，進而形成平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的版圖，使得無論如何調(diào)整或設(shè)計版圖參數(shù)值，都能得到與設(shè)計值完全一致的無偏差的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)圖形。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，其特征在于，包括設(shè)置所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的版圖參數(shù)值；根據(jù)所述版圖參數(shù)值設(shè)定所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的線圈向外或向內(nèi)螺旋的分段漸變量以及各圈線圈相對于正八邊形結(jié)構(gòu)的頂點偏移量；根據(jù)所述版圖參數(shù)值、分段漸變量以及頂點偏移量進行線圈的向外或向內(nèi)螺旋，各圈線圈各分段依次漸變一分段漸變量并頂點偏移一頂點偏移量，得到各圈線圈的各分段的內(nèi)邊和頂點以及外邊和頂點，形成所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，其特征在于，所述版圖參數(shù)包括八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的外徑D或者內(nèi)徑R、圈數(shù)N、線圈寬度W以及線圈間距S。
3.如權(quán)利要求2所述的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，其特征在于，所述分段漸變量為(W+S)/8，其使得各圈線圈各分段到所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的中心的距離以等差變化的方式向外或向內(nèi)螺旋。
4.如權(quán)利要求3所述的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，其特征在于，某圈線圈當(dāng)前分段的內(nèi)邊或外邊到原點的距離等于前一分段的內(nèi)邊或外邊到原點的距離加上所述分段漸變量。
5.如權(quán)利要求4所述的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，其特征在于，所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的線圈向內(nèi)螺旋收縮時，所述分段漸變量取負(fù)值，向外螺旋擴張時，所述分段漸變量取正值。
6.如權(quán)利要求1所述的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，其特征在于，所述頂點偏移量為(l+k)*(W+S)/8，其中k值由正八邊形結(jié)構(gòu)的內(nèi)角決定，所述頂點偏移量使得各圈線圈八邊形的每個頂點坐標(biāo)在正八邊形的頂點坐標(biāo)的基礎(chǔ)上沿螺旋方向進行偏移。
7.如權(quán)利要求6所述的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，其特征在于，所述k值等于 tan22. 5°
8.如權(quán)利要求1所述的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，其特征在于，所述平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)為平面八邊形螺旋電感結(jié)構(gòu)、平面八邊形變壓器結(jié)構(gòu)或平面八邊形螺旋線結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的生成方法，在滿足版圖設(shè)計規(guī)則的前提下，以版圖參數(shù)為輸入值，設(shè)定分段漸變量并進行分段漸變內(nèi)邊或外邊到原點的距離得到各圈線圈各段內(nèi)邊或外邊，同時設(shè)定相對于正八邊形的頂點偏移量并進行頂點偏移得到各圈線圈內(nèi)邊或外邊的各頂點坐標(biāo)，進而形成平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)的版圖，使得無論如何調(diào)整或設(shè)計版圖參數(shù)值，都能得到與設(shè)計值完全一致的無偏差的平面八邊形螺旋結(jié)構(gòu)圖形。
文檔編號G06F17/50GK102521469SQ201110457980
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月30日
發(fā)明者全馮溪, 葉紅波, 周偉 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司