一种片上变压器及其制作工艺的制作方法

技术特征：
1.一种片上变压器，包括置于衬底层同侧的初级线圈和次级线圈，其特征在于，所述初级线圈和所述次级线圈均包括多层金属层；所有所述金属层沿所述初级线圈和所述次级线圈高度方向叠放设置；每一所述金属层均包括若干个独立且结构相同的金属圈；所述金属圈被配置为从内向外扩散设置的螺旋形结构；所述初级线圈中的最上层的所述金属层被配设有n个输入端；所述次级线圈中的最上层的所述金属层具有(n 1)个输出端，其中，n为整数；信号经所述输入端进入后再从所述输出端输出。2.根据权利要求1所述的一种片上变压器，其特征在于，所有所述金属层中的所有所述金属圈与其上下相邻且对应的所述金属圈均沿所述初级线圈和所述次级线圈高度方向无错位叠放设置；且所有所述金属圈均为从内向外扩散设置的环状螺旋形结构。3.根据权利要求1或2所述的一种片上变压器，其特征在于，所述初级线圈和所述次级线圈中的所述金属层的数量相同；优选地，所述初级线圈和所述次级线圈中的所述金属层的数量均为2；并同层所述金属层中的所有所述金属圈同排设置。4.根据权利要求3所述的一种片上变压器，其特征在于，所述初级线圈和所述次级线圈的最上层所述金属层中的所有所述金属圈相互通过连接桥连接设置；所述初级线圈和所述次级线圈中除去最上层所述金属层的其它同层所述金属层中的所有所述金属圈均相互断开设置。5.根据权利要求4所述的一种片上变压器，其特征在于，所述初级线圈和所述次级线圈中所有所述金属圈的圈数均相同；每一所述金属圈的宽度相同；且每一所述金属圈中的间隙宽度相同；所述初级线圈和所述次级线圈中不同层的所述金属圈的厚度不同。6.根据权利要求1
‑
2、4
‑
5任一项所述的一种片上变压器，其特征在于，n为2；所述输入端均设于所述初级线圈的最上层所述金属层中，并分设于所述初级线圈最上层所述金属层中的最外端的两个所述金属圈的外圈。7.根据权利要求6所述的一种片上变压器，其特征在于，所有所述输出端均设于所述次级线圈的最上层所述金属层中；其中两个所述输出端分设于所述次级线圈最上层所述金属层中最外端的两个所述金属圈的外圈；其它的所述输出端被设于所述金属圈中的连接桥上。8.根据权利要求1
‑
2、4
‑
5、7任一项所述的一种片上变压器，其特征在于，所述初级线圈靠近所述衬底层一侧设置；在所述初级线圈和所述衬底层之间，以及在所述初级线圈和所述次级线圈中的所有相邻所述金属层之间，均设有由si3n4形成的不同结构的介质层进行隔离。9.根据权利要求8所述的一种片上变压器，其特征在于，设于所述初级线圈和所述衬底
层之间的所述介质层的厚度大于设于相邻所述金属层之间的所述介质层的厚度；设于所述初级线圈和所述衬底层之间的所述介质层的厚度为100
‑
300um；优选地，设于所述初级线圈和所述衬底层之间的所述介质层的厚度为100um。10.根据权利要求9所述的一种片上变压器，其特征在于，所有设于相邻所述金属层之间的所述介质层的厚度相同，均为60
‑
200nm；优选地，设于相邻所述金属层之间的所述介质层的厚度为60nm。11.一种用于制备如权利要求1
‑
10任一项所述的片上变压器的制作工艺，其特征在于，步骤包括：在基于gan制成的所述衬底层上涂覆一层介质层；再在所述介质层上依次生长具有多层金属层形成的所述初级线圈和所述次级线圈，并每一所述金属层均在不同层的所述介质层上进行生长；信号从设置于所述初级线圈上的n个输入端进入再经设置于所述次级线圈中的(n 1)个输出端输出，其中，n为整数。12.根据权利要求11所述的一种片上变压器的制作工艺，其特征在于，所有所述金属层中的所有所述金属圈与其上下相邻且对应的所述金属圈均沿所述初级线圈和所述次级线圈高度方向无错位叠放设置；并13.所有所述金属圈均为从内向外扩散设置的环状螺旋形结构。根据权利要求12所述的一种片上变压器的制作工艺，其特征在于，n为2，且所有所述介质层均为si3n4介质层；所述初级线圈和所述次级线圈中的所述金属层的数量相同，均为2。

技术总结
一种片上变压器，包括初级线圈和次级线圈，初级线圈和次级线圈均包括多层金属层；所有金属层沿初级线圈和次级线圈高度方向叠放设置；每一金属层均包括若干个独立且结构相同的金属圈；金属圈被配置为从内向外扩散设置的螺旋形结构；初级线圈中的最上层的金属层被配设有N个输入端；次级线圈中的最上层的金属层具有(N 1)个输出端，其中，N为整数；信号经输入端进入后再从输出端输出。本发明还提出用于制备上述片上变压器的制作工艺。本发明耦合面积大且占用面积小，并同时适用于半桥式或全桥式的DC


技术研发人员：罗卫军 王万礼 张荣华 张新玲 张俊芳
受保护的技术使用者：天津环鑫科技发展有限公司
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2021/10/18