實施例是關于設計集成電路。一些實施例是關于減小集成電路晶元中的噪聲。

背景技術：

電子設備通常包括一個或多個集成電路(ic)晶元。針對增加小型消費品(例如，智能手機和平板電腦驅動器)中功能的需求使得制造商努力減小ic的特征尺寸并且增加電路的復雜度和密度。設計高密度集成電路的一個挑戰(zhàn)是電路之間的串擾問題。由于電路在ic晶元上被越來越緊密地布局，因此增加了來自串擾的噪聲的可能性。實現(xiàn)載波聚合的挑戰(zhàn)是在信道同時操作期間頻道之間的串擾問題。因此，一般需要提供ic電路的所期望的功能并且將電路串擾最小化的設備、系統(tǒng)和方法。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種集成電路(ic)，包括：

多個金屬層；

密封環(huán)，所述密封環(huán)被安排在所述ic邊界周圍并且被布置在所述多個金屬層的至少一部分中；

所述ic中所包括的第一線圈；以及

旁路線圈，所述旁路線圈被布置于所述多個金屬層的至少一個金屬層中，并且具有被電耦合至所述密封環(huán)的至少第一終端和第二終端以在所述第一線圈周圍形成旁路環(huán)。

附圖說明

圖1是根據(jù)一些實施例的射頻收發(fā)機的部分的框圖；

圖2根據(jù)一些實施例示出了包括射頻收發(fā)機電路的集成電路的示例；

圖3根據(jù)一些實施例示出了集成電路的示例的一部分以及集成電路的密封環(huán)的一部分；

圖4是根據(jù)一些實施例的來自耦合至噪聲敏感線圈的噪聲源線圈的噪聲的示例的圖；

圖5是根據(jù)一些實施例示出來自耦合至噪聲敏感線圈的噪聲源線圈的噪聲的附加示例的圖；

圖6是根據(jù)一些實施例示出來自耦合至噪聲敏感線圈的噪聲源線圈的噪聲的附加示例的圖；

圖7是根據(jù)一些實施例制造集成電路晶元的方法的流程圖。

具體實施方式

下面的說明和附圖充分地示出了具體的實施例以使得本領域的技術人員能夠實現(xiàn)它們。其他實施例可以結合結構的、邏輯的、電的、處理和其他改變。一些實施例的部分和特征可以被包括在那些其他實施例的部分和特征中或者被其替代。權利要求中所提出的實施例包括那些權利要求的所有可用的等同形式。

針對增加小型電子設備中功能的需求為ic設計者帶來了挑戰(zhàn)。例如，高頻切換電路可能有必要與噪聲敏感的電路位于相同的ic晶元(die)上，這可能導致電路之間的串擾問題。

密封環(huán)(sealring)是布局于ic晶元邊界的結構。密封環(huán)有時被稱為邊封(edgeseal)并且可以在晶片(wafer)制造過程中被制造。密封環(huán)的功能是用以在切割晶片期間保護ic晶元免受傷害，進而防止碎屑并防止裂紋擴展入ic晶元的電路中。密封環(huán)可以形成為被安排在ic晶元外部周圍的金屬層中的連續(xù)環(huán)。在某些實施例中，制造過程中可用的所有金屬層中都包括密封環(huán)。密封環(huán)的所有環(huán)例如通過在諸如沿著環(huán)的長度而形成的金屬層之間的通孔(via)被電短路到一起。在某些實施例中，密封環(huán)可以幾乎是連續(xù)的并且包括金屬層中形成的環(huán)中的小縫隙。

在具有被設計用以在高頻(例如，rf頻率)進行操作的電路的ic中，密封環(huán)可以呈現(xiàn)信號完整性的問題。如果作為噪聲源的電路(“攻擊者(aggressor)”電路)位于密封環(huán)附近，則噪聲源電路可以引起之后可以沿著密封環(huán)傳播至ic的其他部分的、密封環(huán)中可調大小的噪聲電流。該噪聲電流可以耦合至引起不想要的噪聲的噪聲敏感電路(“受害者(victim)”電路)。

在電路和密封環(huán)之間轉移的不想要的信號或噪聲的總量可以獨立于電路和環(huán)之間的磁耦合。噪聲源電路元件的一些示例包括電感器線圈、平衡-不平衡變換器(balun)、變壓器或者通常包括金屬的相似結構。噪聲敏感電路可以包括相似電路元件。當這些電路離密封環(huán)很近時，在密封環(huán)以及噪聲源和噪聲敏感電路之間發(fā)生明顯的耦合。由于ic增加的電路密度，將這些電路安排在密封環(huán)附近可能是不可避免的。

圖1是用于rf通信設備的rf收發(fā)機120的部分的框圖。rf收發(fā)機120包括具有rf接收機(rx)和rf發(fā)射機(tx)中的一者或兩者的ic100。ic100包括用于rf接收機和rf發(fā)射機中的一者或兩者的本地振蕩器電路125。一個或多個天線130可以被導電地耦合至rf收發(fā)機120。本地振蕩器電路125可以生成被用于將所接收的rf信號混合的本地振蕩器信號，例如通過使用諸如本地振蕩器電路的頻率來下混合所接收的rf信號。

圖2示出了包括rf收發(fā)機電路的ic的示例。ic200包括被安排在ic200邊界周圍的密封環(huán)205。密封環(huán)205在ic的金屬層中形成。在某些實施例中，密封環(huán)205被包括在ic的所有金屬層中，并且在某些實施例中，密封環(huán)205被包括在ic的金屬層的一部分中。ic200包括標記為3-3的區(qū)域內所示的線圈310。該線圈可能對噪聲敏感。噪聲敏感線圈的示例是用于圖1的rf接收機的本地振蕩器電路的電感器線圈。

ic200還可以包括作為信號噪聲源的電路元件。噪聲源的示例是被用于開關電源的第二線圈或第二電感器。噪聲的另一示例是ic中形成的平衡-不平衡變換器或變壓器。另一示例是傳導或載送時鐘信號的ic的導電線路(conductivetrace)(例如，金屬或多晶硅線路)。時鐘信號的切換可以耦合至密封環(huán)205。在圖2的示例中，ic200包括被安排在密封環(huán)205附近的噪聲源212。與密封環(huán)有關的噪聲源的位置可能引起噪聲與第一線圈210的不想要的耦合。

圖3是圖2的示例的ic的一部分(在圖2中被標記為3-3)和ic的密封環(huán)305的一部分的放大圖。ic包括具有被電耦合至密封環(huán)305的第一終端和第二終端的旁路導線315。旁路導線315可以被包括在ic的一個或多個金屬層中。在某些實施例中，旁路導線315被包括在ic的所有金屬層中。在某些實施例中，密封環(huán)305被包括在ic的金屬層的一部分中，并且旁路導線315被包括在不同于包括密封環(huán)305的金屬層的金屬層中。在某些實施例中，旁路導線315被包括在再分配層(rdl)中而不是ic的金屬層中。rdl層指代在ic制造過程之后形成的金屬層。例如晶片級芯片尺寸再分配層(wlcsprdl)的rdl層可以被添加為ic封裝的一部分。旁路導線315和密封環(huán)305在第一線圈310周圍形成旁路環(huán)。噪聲敏感的第一線圈310位于旁路環(huán)內，并且噪聲源位于旁路環(huán)外部。

在圖3中，箭頭320指示密封環(huán)中的噪聲電流。在旁路導線315和密封環(huán)305的連接處，噪聲電流分流(如箭頭322、323所示)，以使得噪聲電流的一部分流經旁路導線315，并且噪聲電流的一部分流經密封環(huán)305的一部分。如果旁路導線315的阻抗等于被電耦合至旁路導線的第一終端和第二終端的密封環(huán)部分的阻抗，則兩個分支中的噪聲電流將相等。旁路導線的阻抗可以通過改變旁路導線的金屬層的寬度而改變。當旁路導線的阻抗基本上等于旁路環(huán)中所包括的密封環(huán)部分的阻抗時，將發(fā)生較好的匹配。在某些實施例中，旁路導線的阻抗在密封環(huán)部分的阻抗的5％至10％內。

如箭頭所示，圖3中的噪聲電流順時針流過旁路環(huán)的密封環(huán)部分并且逆時針流過旁路環(huán)的旁路部分。這導致由旁路導線的電流所引起的磁場(或h-場)的極性與由密封環(huán)部分所引起的磁場的極性相反。因此，消除了第一線圈310區(qū)域中的場并且減小了耦合至第一線圈310的噪聲。

圖4是示出來自耦合至噪聲敏感線圈的噪聲源線圈的噪聲的示例的圖。噪聲源線圈和噪聲敏感線圈都在密封環(huán)附近的ic中形成。圖中的波形示出了耦合噪聲對頻率。波形405示出了在沒有旁路環(huán)的情況下噪聲敏感線圈的噪聲水平對頻率。波形410示出了當噪聲敏感線圈被置于旁路環(huán)內時，噪聲敏感線圈的噪聲對頻率。波形示出，當使用旁路環(huán)時，噪聲在4千兆赫(4ghz)處減小了大約12分貝(db)。因此，旁路環(huán)可以減小線圈對線圈的噪聲耦合。波形包括4千兆赫(4ghz)附近的峰值，這是因為噪聲敏感線圈被設計為在該頻率處共振并且在共振頻率處發(fā)生噪聲源的峰耦合(peakcoupling)。

回到圖3，圖中的示例示出了位于ic300拐角中的噪聲敏感線圈。旁路“環(huán)”基本上為矩形。旁路導線315包括旁路環(huán)的兩邊，并且密封環(huán)305包括旁路環(huán)的兩邊。其他安排可能是有用的。例如，在其他實施例中，旁路導線315可以包括旁路環(huán)的三邊，密封環(huán)305包括旁路環(huán)的一邊。在該安排中，一邊的密封環(huán)的阻抗可以低于旁路環(huán)的三邊上的旁路導線的阻抗。對比于兩邊的安排，當旁路導線315包括旁路環(huán)的三邊時，旁路導線315可以被設計為具有更低的阻抗。

圖5是示出來自耦合至噪聲敏感線圈的噪聲源線圈的噪聲的附加示例的圖。波形505示出了在沒有旁路環(huán)的情況下噪聲敏感線圈的噪聲水平對頻率。其他波形對應于旁路環(huán)實施例，其中旁路導線形成了旁路環(huán)的三邊。波形510、515和520對應于寬度分別為2微米(μm)、4μm和6μm的旁路環(huán)的旁路導線。該圖示出，當阻抗更緊密地匹配于密封環(huán)部分的阻抗以更好地消除磁場時，減小了3ghz處的噪聲耦合。

回到圖3，ic的密封環(huán)305可以包括至電接地(electricalground)的多個連接(connection)或連結(tie)。在某些實施例中，密封環(huán)的所有金屬層都包括至電接地的連接。ic可以被封裝在包括被構建至ic封裝中的地平面的ic封裝中。在某些實施例中，密封環(huán)305包括至ic封裝的地平面的低阻抗電連接。在某些示例中，ic可以被封裝在不包括地平面的ic封裝中，并且密封環(huán)305包括至ic的電接地連接的低阻抗電連接。

圖6是示出來自耦合至噪聲敏感線圈的噪聲源線圈的噪聲的附加示例的圖。波形605示出了在沒有旁路環(huán)的情況下噪聲敏感線圈的噪聲水平對頻率。波形610示出了當噪聲敏感線圈被置于旁路環(huán)內時，噪聲敏感線圈的噪聲對頻率。波形615示出了在沒有旁路環(huán)并且密封環(huán)包括至電接地的多個連結的情況下噪聲敏感線圈的噪聲水平對頻率。波形620示出了在沒有旁路環(huán)的情況下，噪聲敏感線圈的噪聲水平對頻率，并且密封環(huán)包括至電接地的多個連結。波形620示出了噪聲從沒有旁路環(huán)并且密封環(huán)上沒有地連結情況下的4ghz處的-42db減小至使用具有地連結的密封環(huán)和旁路環(huán)二者時的4ghz處的約-85db。當至密封環(huán)的地連結不可用時，旁路環(huán)可以提供噪聲保護。

圖7是制造ic晶元的方法700的流程圖。在705，使用ic晶元的多個金屬層的至少一部分來在晶元中形成密封環(huán)。密封環(huán)可以被安排在ic晶元的外邊界附近的ic晶元的邊界周圍。在某些實施例中，使用ic晶元的所有金屬層來形成密封環(huán)。

在710，在ic晶元中形成電子線圈電路元件。在一些實施例中，形成ic晶元中的rf接收機的本地振蕩器電路，并且線圈電路元件是本地振蕩器電路中所包括的電感器線圈。

在715，在ic晶元的多個金屬層的至少一個金屬層中形成旁路導線。在一些實施例中，使用ic晶元的所有金屬層來形成旁路導線。旁路導線具有被電連接至密封環(huán)的第一終端和第二終端。旁路導線被安排以形成包括旁路導線和密封環(huán)的一部分的旁路環(huán)。在一些實施例中，形成阻抗基本上等于被電耦合在旁路導線的第一終端和第二終端之間的密封環(huán)部分的阻抗的旁路導線。

在一些實施例中，產生噪聲的一個或多個電路在ic中形成并被置于旁路環(huán)的外部，并且第一線圈位于旁路環(huán)的內部。在某些實施例中，噪聲源電路可以包括第二導線、平衡-不平衡變換器和變壓器中的一個或多個。在某些實施例中，在ic中形成電耦合至時鐘電路的導電線路。導電線路位于旁路環(huán)外部以及密封環(huán)內部。

在某些實施例中，密封環(huán)和電接地之間存在多個電連接。電連接可以是至ic封裝中所包括的地平面的低阻抗連接(例如，低阻抗通孔)，或者是至ic的電路地(electricalcircuitground)的低阻抗連接。在某些實施例中，密封環(huán)不接地。

使用ic中的旁路環(huán)的所描述的設備、系統(tǒng)和方法可以允許減小噪聲敏感電路的噪聲耦合。盡管一些實施例描述了rf通信設備中所使用的ic，但ic旁路環(huán)可以被用于使用微波信號的任意應用中。即使在密封環(huán)的電接地在ic制造過程中不可用或者是rf電路設計原因所不想要的情況下，使用旁路環(huán)也可以減小由密封環(huán)所引起的噪聲耦合。

附加說明和示例

示例1可以包括主題(例如，ic)，該主題包括：

多個金屬層；密封環(huán)，其被安排在ic邊界周圍以及被布置在多個金屬層的至少一部分中；ic中所包括的第一線圈；以及旁路導線，其被布置在多個金屬層的至少一層金屬層中，并且具有被電耦合至密封環(huán)的至少第一終端和第二終端以在第一線圈周圍形成旁路環(huán)。

在示例2中，示例1的主題可選地包括以下各項中的至少一個：第二線圈、平衡-不平衡變換器、被布置于旁路環(huán)外部的變壓器以及被布置于旁路環(huán)內部的第一線圈。

在示例3中，示例1和示例2中的一者或兩者的主題可選地包括被配置為傳導時鐘信號的導電線路，其中，導電線路被布置于旁路環(huán)外部，并且第一線圈位于旁路環(huán)內部。

在示例4中，示例1-3中的一個或任意組合的主題可選地包括第一線圈，該第一線圈為被布置于旁路環(huán)內部的第一電感器線圈并且被布置于射頻接收機的本地振蕩電路中，并且其中，ic包括被布置于旁路環(huán)外部和密封環(huán)內部的第二電感器線圈。

在示例5中，示例1-4中的一個或任意組合的主題可選地包括ic晶元中的ic，并且其中，密封環(huán)被布置于ic的多個金屬層的所有金屬層中，并且繞著ic晶元的外緣。

在示例6中，示例1-5中的一個或任意組合的主題可選地包括包括至電接地的多個電連接的密封環(huán)。

在示例7中，示例1-4和示例6中的一個或任意組合的主題可選地包括ic的金屬層中所包括的旁路導線，該金屬層不同于包括密封環(huán)的金屬層。

在示例8中，示例1-7中的一個或任意組合的主題可選地包括旁路導線的阻抗，該阻抗基本上等于被電耦合至旁路導線的第一終端和第二終端的密封環(huán)的一部分的阻抗。

在示例9中，示例1-8中的一個或任意組合的主題可選地包括基本上為矩形的旁路環(huán)，并且旁路導線包括旁路環(huán)的兩邊，密封環(huán)包括旁路環(huán)的兩邊。

在示例10中，示例1-8中的一個或任意組合的主題可選地包括基本上為矩形的旁路環(huán)，并且旁路導線包括旁路環(huán)的三邊，密封環(huán)包括旁路環(huán)的一邊。

示例11可以包括主題(例如，rf通信設備的裝置)，或者可以與示例1-10中的一個或任意組合的主題相結合以包括該主題，包括包括集成電路(ic)的rf收發(fā)機。ic可選地包括：多個金屬層；密封環(huán)，其被安排在ic邊界周圍的多個金屬層的至少一部分中；包括密封環(huán)內所形成的第一電感器線圈的本地振蕩器電路，其中，rf收發(fā)機被配置為使用本地振蕩器的頻率來下混合所接收的rf信號；以及旁路導線，其被布置在多個金屬層的至少一個金屬層中，并且具有被電耦合至密封環(huán)的至少第一終端和第二終端以在第一線圈周圍形成旁路環(huán)。

在示例12中，示例11的主題可選地包括ic，該ic包括以下各項中的至少一項：第二線圈、平衡-不平衡變換器、以及被布置于密封環(huán)內部和旁路環(huán)外部的變壓器。

在示例13中，示例11和示例12中的一者或兩者的主題可選地包括ic，該ic包括被配置為傳導被安排在密封環(huán)內部和旁路環(huán)外部的時鐘信號的導電線路。

在示例14中，示例11-13中的一個或任意組合的主題可選地包括旁路環(huán)，該旁路環(huán)包括不同于用于形成密封環(huán)的金屬層的一個或多個金屬層。

在示例15中，示例11-14中的一個或任意組合的主題可選地包括旁路導線，該旁路導線的阻抗基本上等于被電耦合至旁路導線的第一終端和第二終端的密封環(huán)的一部分的阻抗。

在示例16中，示例11-13和示例15中的一個或任意組合的主題可選地包括布置于多個金屬層的所有金屬層中的密封環(huán)，該密封環(huán)繞著ic的外緣，并且包括至地平面的多個電連接。

在示例17中，示例11-16中的一個或任意組合的主題可選地包括基本上為矩形的旁路環(huán)，并且旁路導線包括旁路環(huán)的兩邊或三邊，以及密封環(huán)包括旁路環(huán)余下的邊。

在示例18中，示例11-17中的一個或任意組合的主題可選地包括被導電地耦合至rf收發(fā)機的一個或多個天線。

示例19可以包括主題(例如，制備ic晶元的方法)，或者可以可選地與示例1-18中的一個或任意組合的主題相結合以包括該主題，包括：

使用ic晶元的多個金屬層的至少一部分來形成密封環(huán)，其中，密封環(huán)被安排在ic晶元的外緣附近的ic晶元邊界周圍；在ic晶元中形成第一線圈；以及在ic晶元的多個金屬層的至少一個金屬層中形成旁路導線并且具有第一終端和第二終端，其中，旁路導線的第一終端和第二終端被電連接至密封環(huán)，并且旁路導線被安排以形成包括密封環(huán)的一部分和旁路導線的旁路環(huán)。

在示例20中，示例19的主題可選地包括形成以下各項中的至少一項：第二線圈、平衡-不平衡變換器、以及ic晶元的密封環(huán)內部和ic晶元的旁路環(huán)外部的變壓器。

在示例21中，示例19和示例20中的一者或兩者的主題可選地包括形成導電線路，該導電線路用于電耦合至ic晶元的密封環(huán)內部以及ic晶元的旁路環(huán)外部的時鐘電路。

在示例22中，示例19-21中的一個或任意組合的主題可選地包括形成ic晶元中的射頻接收機的本地振蕩器電路，其中，本地振蕩器電路包括第一線圈以作為本地振蕩器電路中所包括的電感器線圈。

在示例23中，示例19-22中的一個或任意組合的主題可選地包括在多個金屬層的所有金屬層中形成密封環(huán)并且繞著ic晶元的外緣。

在示例24中，示例19-22中的一個或任意組合的主題可選地包括使用一個或多個金屬層來形成旁路導線，該金屬層不同于被用于形成密封環(huán)的金屬層。

在示例25中，示例19-24中的一個或任意組合的主題可選地包括形成旁路導線，該旁路導線的阻抗基本上等于被電耦合至旁路導線的第一終端和第二終端的密封環(huán)的一部分的阻抗。

在示例26中，示例19-25中的一個或任意組合的主題可選地包括在密封環(huán)和電接地之間形成多個電連接。

在示例27中，示例19-26中的一個或任意組合的主題可選地包括形成基本上為矩形的旁路環(huán)，以及形成旁路導線以作為旁路環(huán)的兩邊并且形成密封環(huán)以作為旁路環(huán)的兩邊。

在示例28中，示例19-26中的一個或任意組合的主題可選地包括形成基本上為矩形的旁路環(huán)，以及形成旁路導線以作為旁路環(huán)的三邊并且形成密封環(huán)以作為旁路環(huán)的一邊。

這些非限制性的示例可以以任意排列或組合進行合并。

摘要被提供為符合37c.f.r1.72(b)節(jié)，該節(jié)要求摘要將允許讀者確定本技術公開的性質和主旨。摘要是按照不被用于限制或解釋權利要求的范圍或意義的理解而提交的。所附權利要求因此被合并到詳細的描述中，其中每個權利要求自己作為單獨的實施例。