integrierte Schaltungsanordnung und Verwendung von Zuleitungen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine integrierte Schaltungsanordnung. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Verwendung von Zuleitungen.

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet von integrierten Halbleiter-Schaltungen (integrated circuit, IC), in denen hochfrequente Signale beispielsweise im Mikrowellenbereich verarbeitet werden. Sie liegt insbesondere auf dem Gebiet von integrierten Schaltungsanordnungen mit integrierten Induktivitäten (Leiterschleifen, „spulen"), die sehr kleine vorgegebene induktivitätswerte unterhalb von ca. InH (nano-Henry) aufweisen müssen. Solche Spulen werden vielfach zur Verarbeitung hochfrequenter (HF) Signale z.B. in integrierten HF- Frontend-Schaltungen benötigt, mit deren Hilfe in Sende- /Empfangsvorrichtungen von Kommunikationssystemen ein HF-Empfangssignal, wie z.B. ein über eine Antenne empfangenes Funksignal im Gigahertzbereich, in ein Quadratursignal mit einer niedrigeren, festen Frequenz überführt wird. Hierbei sind die Spulen beispielsweise Bestandteil von Verstärkern, Oszillatoren oder Filtern.

Bei der Realisierung von integrierten Schaltungsanordnungen mit einer solchen Spule und mindestens einer weiteren, mit der Spule verbundenen und ebenfalls integrierten Schaltungskomponente tritt eine Vielzahl von Problemen auf. so können bereits die Zuleitungen, über die die spule mit der weiteren Schaltungskomponente verbunden ist, eine Länge und damit eine Induktivität aufweisen, die in der Größenordnung des vorgegebenen Induktivitätswerts liegt oder diesen gar übersteigt, so daß die spule faktisch nicht an die

Schaltungskomponente anschließbar ist. in jedem Falle reduzieren die

Zuleitungsinduktivitäten den ohnehin sehr kleinen induktivitätswert der zu realisierenden spule weiter, so daß ggf. eine spule mit einem extrem kleinen induktivitätswert z.B. im zweistelligen pH-Bereich (piko-Henry) zu integrieren ist.

Die Zuleitungen sind häufig in einer Metallisierung der integrierten Schaltung angeordnet, die eine kleinere Schichtdicke aufweist als die Metallisierung, in der die Spulenleiterbahn ausgeführt ist. weiterhin weisen die Zuleitungen oft eine geringere Bahnbreite auf als die Spulenleiterbahn. Die Güte der Zuleitungsinduktivitäten liegt daher in der Regel unterhalb der Güte der

eigentlichen spule, so daß die Schaltungsanordnung eine Gesamtgüte aufweist, die unter der Güte der eigentlichen Spule liegen kann.

Für sehr kleine induktivitätswerte kann die spule ggf. geometrisch nicht mehr darstellbar sein, weil die erforderliche Länge ihrer Leiterbahn derart klein ist, daß die Entwurfsregeln der Herstellungstechnologie keine geschlossene Figur zulassen.

Aus der US 6,320,491 B1 ist sind integrierte Induktivitäten bekannt. Spulen sind dabei in Reihe oder parallel geschaltet, wobei der Strom benachbarter Leiterabschnitte der spulen in entgegen gesetzte Richtungen fließt. Für die Spulen sind Zuleitungsstreifen vorgesehen, die einen Anschluss an weitere Bauelemente ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfach zu realisierende integrierte Schaltungsanordnung anzugeben, die auch bei sehr kleinen induktivitätswerten eine möglichst hohe Gesamtgüte aufweist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine integrierte Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Demzufolge ist eine integrierte Schaltungsanordnung mit einer induktiven

Einheit und mit einer Schaltungskomponente vorgesehen.

Die induktive Einheit weist eine erste Induktivität mit einer ersten Spule und ersten Zuleitungen auf. Die ersten Zuleitungen verbinden die erste Spule mit der

Schaltungskomponente.

Die induktive Einheit weist mindestens eine parallel zur ersten Induktivität geschaltete zweite Induktivität mit einer zweiten spule und zweiten Zuleitungen auf. Die zweiten Zuleitungen verbinden die zweite Spule mit der

Schaltungskomponente.

Die Schaltungskomponente ist zwischen der ersten Spule und der zweiten spule angeordnet.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, eine Verwendung von Zuleitungen für eine integrierte Schaltungsanordnung anzugeben. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Verwendung von Zuleitungen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15.

Demzufolge ist eine Verwendung von Zuleitungen vorgesehen, wobei mit den Zuleitungen Kapazitäten eines LC-schwingkreises zur Verbindung mit einer ersten Spule und zur Verbindung mit einer zweiten Spule des LC-Schwingkreises

verbunden sind. Die Zuleitungen werden für eine Parallelschaltung der ersten spule und der zweiten spule des LC-schwingkreises verwendet.

vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der integrierten Schaltungsanordnung und der Verwendung der Zuleitungen sind den abhängigen Ansprüchen sowie der Beschreibung zu entnehmen.

Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind die ersten Zuleitungen und die zweiten Zuleitungen zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule angeordnet. Demzufolge sind die erste Spule und die zweite Spule um zumindest eine Teillänge der Zuleitungen voneinander distanziert ausgebildet. Die Distanz beeinflusst dabei eine magnetische Wechselwirkung zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule.

in einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass eine geschlossene Struktur durch die ersten Zuleitungen und die zweiten Zuleitungen und die erste spule und die zweite Spule gebildet ist. vorzugsweise ist die Schaltungskomponente innerhalb der geschlossenen Struktur angeordnet, vorzugsweise weist die geschlossene Struktur keine Kreuzungen eines Leiters der ersten Spule mit einem Leiter der zweiten Spule auf. vorteilhafterweise ist die geschlossene Struktur in einer Metallisierungsebene ausgebildet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Schaltungskomponente eine kapazitive Einheit auf. vorzugsweise ist die kapazitive Einheit parallel zu der ersten spule und parallel zu der zweiten spule geschaltet, vorzugsweise bildet die kapazitive Einheit zusammen mit der ersten Spule und der zweiten Spule einen LC-Schwingkreis.

in einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass mehrere Kapazitäten der kapazitiven Einheit an unterschiedlichen Verbindungsstellen mit den ersten Zuleitungen und den zweiten Zuleitungen verbunden sind. Die Verbindungsstellen sind entlang einer Erstreckung der ersten Zuleitungen und entlang einer Erstreckung der zweiten Zuleitungen ausgebildet. Vorteilhafterweise sind die Kapazitäten über die Gesamtlänge der ersten Zuleitungen und der zweiten Zuleitungen angeschlossen, vorzugsweise sind die Kapazitäten mittels der Zuleitungen miteinander verbunden, insbesondere parallel geschaltet, vorzugsweise sind die Verbindungsstellen bezüglich einer

zwischen der ersten Induktivität und der zweiten Induktivität verlaufenden Symmetrieachse symmetrisch angeordnet.

vorzugsweise sind eine Zuleitung der ersten Zuleitungen und eine Zuleitung der zweiten Zuleitungen aneinander angrenzend ausgebildet. Alternativ oder in Kombination bilden die Zuleitung der ersten Zuleitungen und die Zuleitung der zweiten Zuleitungen einen einstückig ausgeformten Leiterabschnitt.

Gemäß einer Ausführungsvariante ragt die Schaltungskomponente teilweise in die innenräume der spulen, vorzugsweise weist die Schaltungskomponente dabei Mittel auf, die für einen symmetrischen Betrieb der Induktivitäten ausgebildet sind.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die erste spule und die zweite spule so ausgebildet, daß ihre induktivitätswerte L1 bzw. L2 im wesentlichen mit einer Differenz zwischen dem mit der Anzahl N der Induktivitäten multiplizierten vorgebbaren induktivitätswert L und einem effektiven induktivitätswert aller Zuleitungen übereinstimmen.

in einer vorteilhaften Ausführungsform sind die erste Spule und die zweite Spulen so ausgestaltet, daß ihre induktivitätswerte L1 bzw. L2 um maximal 30% von der Differenz N*L - Lz eff abweichen, in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform nehmen die ersten und zweiten Induktivitäten induktivitätswerte an, die sich um höchstens 20% voneinander unterscheiden. Hierdurch werden besonders hohe Gesamtgüten der Schaltungsanordnung und selbst bei extrem niedrigen vorgegebenen induktivitätswerten anschließbare und integrierbare Spulen erzielt. in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weisen die ersten und zweiten Spulen jeweils mindestens eine schleife einer Leiterbahn auf. Dies ermöglicht eine weitere Erhöhung der Spulengüte und damit der Gesamtgüte der Schaltungsanordnung. in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die ersten und zweiten Spulen identisch oder symmetrisch zueinander ausgebildet, vorzugsweise sind die ersten und zweiten Induktivitäten, d.h. die Spulen und die Zuleitungen identisch oder symmetrisch zueinander ausgebildet. Dabei ist eine spiegelsymmetrische oder punktsymmetrische Ausbildung vorteilhaft.

in einer bevorzugten Ausführungsform ist genau eine zweite Induktivität vorgesehen, d.h. N = 2. solche Schaltungsanordnungen beanspruchen vorteilhaft eine relativ kleine Chipfäche der integrierten Schaltung. in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beinhaltet die Schaltungskomponente eine kapazitive Einheit, die vorzugsweise mindestens einen Metall-lsolator-Metall-Kondensator (MlM), einen Varaktor, einen geschalteten MIM-Kondensator oder eine geschaltete Kondensatorbank (CDAC) aufweist. Hierdurch können vorteilhaft z.B. integrierte Schwingkreise realisiert werden, die auch bei sehr kleinen werten der Induktivität eine hohe Gesamtgüte und niedrige Toleranzen aufweisen. in typischen Ausgestaltungen ist die integrierte Schaltungsanordnung als monolithisch integrierte Schaltung, als Hybridschaltung oder als Multilayer- Keramik-schaltung ausgebildet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnung angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; und

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. in den Figuren sind gleiche und funktionsgleiche Elemente und Signale - sofern nicht anders angegeben - mit denselben Bezugszeichen versehen.

Figur 1 zeigt schematisch ein Layout eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

Die integrierte Schaltungsanordnung 10 beinhaltet eine die Bezugszeichen 11-16 umfassende induktive Einheit, die einen vorgegebenen induktivitätswert L aufweist, und eine mit der induktiven Einheit verbundene (weitere) Schaltungskomponente 18. Die Schaltungskomponente 18 weist vorzugsweise eine kapazitive Einheit Ci auf, die beispielsweise mindestens einen Metall-lsolator-Metall-Kondensator (MlM), einen Varaktor, einen geschalteten MIM-Kondensator oder eine geschaltete Kondensatorbank (CDAC) beinhaltet. Eine solche Schaltungsanordnung realisiert beispielsweise einen integrierten Schwingkreis (LC-Schwingkreis) für einen Verstärker oder Oszillator, in weiteren Ausführungsformen weist die Schaltungskomponente 18 mindestens einen Transistor auf.

Die induktive Einheit 11-16 beinhaltet eine erste Induktivität 11 mit einer ersten Spule 12 und ersten Zuleitungen 13, sowie eine parallel zur ersten Induktivität 11 geschaltete zweite Induktivität 14 mit einer zweiten spule 15 und zweiten Zuleitungen 16, wobei die spulen 12, 15 einen induktivitätswert L1 bzw. L2 aufweisen und die Zuleitungen 13, 16 die Spulen 12, 15 mit der Schaltungskomponente 18 verbinden.

Die Spulen 12, 15 sind so ausgestaltet, daß ihre induktivitätswerte L1 bzw. L2 jeweils im wesentlichen mit dem doppelten vorgegebenen induktivitätsweit L

abzüglich dem effektiven (Cesamt)induktivitätswert Lz eff aller Zuleitungen 13, 16 übereinstimmen:

L1 ≡ 2*L - Lz_eff und L2 = 2*L - Lz_eff . (1) in einer bevorzugten Ausführungsform sind die spulen 12, 15 derart ausgestaltet, daß sie möglichst übereinstimmende induktivitätswerte L1, L2 aufweisen. in weiteren Ausführungsformen weichen die induktivitätswerte L1, L2 der Spulen 12, 15 jeweils um maximal 30% von der Differenz 2*L - Lz eff ab. Vorzugsweise unterscheiden sich die induktivitätswerte der ersten und zweiten Induktivitäten 11, 14 um höchstens 20% voneinander.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, ist die Schaltungskomponente 18 zwischen den beiden Spulen 12, 15 angeordnet, damit Zuleitungsinduktivitäten und damit der Wert von Lz eff möglichst klein gehalten werden, weiterhin ist die Schaltungskomponente 18 parallel zu den Induktivitäten 11, 14 bzw. spulen 12, 15 geschaltet.

Die Schaltungsanordnung 10 ist mit ihren Bestandteilen 12, 13, 15, 16 und 18 in eine integrierte Schaltung (IC) integriert, die beispielsweise in einer 0,35μm BiCMOS-Technologie realisiert ist.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, weisen die beiden spulen 12, 15 jeweils eine schleife (eine Windung) einer Leiterbahn auf, die in einer Metallisierungsebene der integrierten Schaltung, die der zeichenebene entspricht, angeordnet ist.

Die spulen 12, 15 und/oder die Induktivitäten 11, 14 sind vorzugsweise identisch oder symmetrisch zueinander ausgebildet. So ist die Schaltungsanordnung 10 symmetrisch bezüglich einer senkrecht auf der Spulenebene stehenden und zwischen den beiden spulen verlaufenden Symmetrieebene ausgestaltet, die in Fig. 1 durch eine Symmetrieachse S dargestellt ist.

Die nachfolgenden Angaben beziehen sich exemplarisch auf eine von der Anmelderin in einer 0,35μm BiCMOS-Technologie realisierte integrierte Schaltungsanordnung 10 mit einer induktiven Einheit 11-16 und einer kapazitiven Einheit 18 gemäß Fig. 1. Soll die induktive Einheit 11-16 beispielsweise einen vorgegebenen (Gesamt)lnduktivitätswert von L =200 pH aufweisen, wobei jede der insgesamt vier Zuleitungen 13, 16 einen

Leiterbahnabschnitt (Länge z.B. 100 μm, Breite z.B. 16 μm) mit einem induktivitätswert von Lz =50 pH aufweist, so ergeben sich die induktivitätswerte L1, L2 der Spulen 12, 15 gemäß Gleichung (D zu

LS = L1 = L2 = 2*L - Lz eff = 2*200 pH - 50 pH = 350 pH , (2) wobei zur Vereinfachung der Darstellung von identischen induktivitätswerten L1 = L2 ausgegangen wird und ein Spuleninduktivitätswert Ls eingeführt wurde, in Gleichung (2) ergibt sich der effektive (Cesamt)lnduktivitätswert Lz_eff = 50 pH der Zuleitungen 13, 16 aus einer Parallelschaltung des Zuleitungspaars 13 mit dem Zuleitungspaar 16, d.h. aus einer Parallelschaltung zweier Induktivitäten mit einem wert von jeweils 2*Lz = 2*50 PH = IOO pH.

Spulen mit einem induktivitätswert von Ls= 35OpH können in einer 0,35μm

BiCMOS-Technologie mit einer relativ hohen Güte realisiert werden und weisen z.B. - wie in Fig. 1 dargestellt - eine Schleife (Windung) einer Leiterbahn auf, wobei die Leiterbahn z.B. eine Breite von 24 μm und - in gestreckter Form - eine Länge von ca. 450 μm aufweist.

Bezeichnen Qs und Qz die Güten der spulen 12, 15 bzw. der Zuleitungen 13, 16, so ergibt sich für die Gesamtgüte Q der Schaltungsanordnung 10 folgender Zusammenhang:

Q = (QS*LS + QZ*2*LZ) / (LS + 2*LZ) . (3) unter der Annahme einer Spulengüte von beispielsweise Qs =10 und einer Zuleitungsgüte von z.B. Qz = 5 ergibt sich mit den o.g. werten für Ls und Lz die Gesamtgüte Q gemäß Gleichung (3) zu Q = (10*350 pH + 5*100 pH) / (350 pH + 100 pH) = 8,88 , (4) d.h. die Gesamtgüte Q entspricht ca. 89% der Spulengüte Qs = 10.

Entstehen im Rahmen des Herstellungsprozesses beispielsweise Toleranzen von ±iμm in der Breite der spulen- und Zuleitungsleiterbahnen, so variieren die induktivitätswerte der spulen in einem Bereich von ca. 350 pH ± 3 pH und der induktivitätswert der Zuleitungen in einem Bereich von ca. 50 pH ± 1,5 pH. Der Gesamtinduktivitätswert L schwankt damit in einem Bereich von ca. 200 pH ± 2,2 pH, was einer prozentualen Toleranz von ca. 1% entspricht. zusätzlich zu der Schaltungskomponente 18 sind auch die ersten Zuleitungen 13 und die zweiten Zuleitungen 16 zwischen der ersten spule 12 und der zweiten Spule 15 angeordnet. Die ersten Zuleitungen 13 sind dabei zu den zweiten Zuleitungen 16 bezüglich der Linie S spiegelsymmetrisch ausgebildet. Die erste Spule 12 und die zweite Spule 15 und die ersten Zuleitungen 13 und die zweiten Zuleitungen 16 bilden dabei eine geschlossene Struktur, innerhalb dieser geschlossenen Struktur ist die Schaltungskomponente 18 angeordnet.

Für einen LC-schwingkreis weist die Schaltungskomponente 18 mehrere Kapazitäten auf. Diese Kapazitäten sind an unterschiedlichen Verbindungsstellen mit den ersten Zuleitungen 13 und den zweiten Zuleitungen 16 verbunden. Dies ist in Fig. 1 zur vereinfachten Erläuterung nicht dargestellt. Die verbindungs- stellen sind vorzugsweise symmetrisch bezüglich der Symmetrieachse S angeordnet. Die Kapazitäten sind mittels der Verbindungsstellen über eine Gesamtlänge der Zuleitungen 13, 16 angeschlossen. im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bilden jeweils eine Zuleitung der ersten Zuleitungen 13 und eine Zuleitung der zweiten Zuleitungen 16 einen einstückig ausgeformten Leiterabschnitt. Jede Spule 12, 15 ist an einen anderen Ende des einstückig ausgeformten Leiterabschnitts ausgebildet und elektrisch verbunden. Der Strom durch jede spule 12, 15 durchfließt aufgrund der symmetrischen Ausbildung der Induktivitäten 11, 14 lediglich die zur spule 12, 15 zugehörigen Zuleitungen 13, 16, nicht jedoch die Zuleitung der jeweils anderen spule (12, 15). Durch diesen überraschenden Effekt wirken die Zuleitungsinduktivitäten der Zuleitungen 13, 16 jeweils nur hälftig bezüglich des Gesamtsstromes durch die induktive Einheit.

Mindestens zwei (N > 2) Induktivitäten gemäß Fig. 1, die jeweils eine Spule und die dazugehörigen Zuleitungen aufweisen, sind parallel geschaltet und die Spulen sind derart ausgestaltet, daß ihre induktivitätswerte (jeweils) im wesentlichen mit der Differenz N*L - Lz eff übereinstimmen, wobei Lz eff den effektiven (Gesamt)lnduktivitätswert aller Zuleitungen bezeichnet.

Durch das Ausführungsbeispiel der Fig. 1 verringert sich der nachteilige Einfluß von Zuleitungsinduktivitäten auf die induktivitätswerte der zu realisierenden Spulen: Infolge der niedrigeren effektiven Zuleitungsinduktivität wird der höhere induktivitätswert der zu realisierenden spulen weniger stark reduziert, so daß die spulen auch bei sehr kleinen vorgegebenen induktivitätswerten an die Schaltungskomponente angeschlossen und integriert werden kann. Auch der nachteilige Einfluß der Zuleitungsgüte auf die Gesamtgüte der Schaltungsanordnung wird reduziert. weiterhin wirken sich herstellungsbedingte Toleranzen weniger stark auf den vorgebbaren induktivitätswert L aus. Außerdem können die spulen einfacher (bzw. überhaupt erst) in der jeweiligen Herstellungstechnologie integriert werden und weisen eine höhere Güte auf, da z.B. die Spulenleiterbahn nunmehr hinreichend lang ist, daß die Entwurfsregeln eine geschlossene Figur zulassen und/oder der vergrößerte Spulendurchmesser elektromagnetische Verluste reduziert.

Bekannte schaltungsanordnungen, bei denen eine spule über Zuleitungen mit einer kapazitiven Einheit verbunden ist, bei denen jedoch keine zweite, parallel geschaltete spule vorgesehen ist, erfordern für die Implementierung desselben vorgegebenen Cesamtinduktivitätswertes (L =200 pH) unter den gleichen Randbedingungen die Realisierung einer Spule mit einem induktivitätswert von

LS = L - LZ_eff = 200 pH - 100 pH = 100 pH , (5) da sich der effektive induktivitätswert Lz eff der Zuleitungen in diesem Falle zu 100 pH ergibt. In der genannten Technologie ist eine Realisierung einer Spule mit einem induktivitätswert von nur 100 pH sehr schwierig, da eine solche Spule unter anderem hohe Verluste aufweist.

Selbst wenn eine Realisierung einer solchen spule mit der gleichen Güte Qs = 10 möglich wäre (was nicht der Fall ist), würde eine solche bekannte Schaltungsanordnung die Gesamtgüte

Q = (10*100 pH + 5*100 pH) / (100 pH + 100 pH) = 7,5 (6) aufweisen, was einem Anteil von nur 75% der angenommenen Spulengüte entspricht. Die erfindungsgemäß erreichte Gesamtgüte liegt damit gemäß Gleichung (4) um mindestens 18% höher als die Gesamtgüte gemäß Gleichung (6).

Entstehen auch hier im Rahmen des Herstellungsprozesses Toleranzen von ±iμm in der Leiterbahnbreite, so variiert der induktivitätswert der spule in einem Bereich von ca. 100 pH ± 3 pH und der induktivitätswert der Zuleitungen ebenfalls in einem Bereich von ca. 100 pH ± 3 pH. Der Gesamtinduktivitätswert L schwankt damit in einem Bereich von ca. 200 pH ± 6 pH, was einer prozentualen Toleranz von ca. 3% entspricht. Herstellungstoleranzen wirken sich daher bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sowohl absolut als auch prozentual in einem deutlich geringeren umfang auf den Gesamtinduktivitätswert L aus.

Figur 2 zeigt schematisch ein Layout eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. im vergleich zum vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Spulen 12, 15 der Schaltungsanordnung 20 einen geringeren Abstand voneinander auf, so daß die Länge und damit der induktivitätswert Lz der

Zuleitungen 13, 16 effektiv sinken. Die Schaltungskomponente 18, die wiederum zwischen den beiden Spulen 12, 15 angeordnet und gemäß der vorstehenden

Beschreibung ausgebildet ist, ragt teilweise in die innenräume der spulen, d.h. in die durch die Schleife der jeweiligen Leiterbahn begrenzte Fläche hinein.

Reduziert sich hierdurch der induktivitätswert der Zuleitungen 13, 16 beispielsweise auf Lz = 25 pH, so folgt aus Gleichung (1)

L1 ≤ L2 = 2*L - LZ_eff = 2*200 pH - 25 pH = 375 pH . (7)

Auch die Schaltungsanordnung 20 ist symmetrisch bezüglich einer senkrecht auf der spulenebene stehenden und zwischen den beiden spulen verlaufenden Symmetrieebene, die in Fig. 2 durch eine Symmetrieachse S dargestellt ist.

Die vorstehend mit Bezug auf die Figuren 1 und 2 beschriebenen Ausführungsbeispiele weisen spulen 12, 15 mit je einer Leiterschleife, d.h. mit im wesentlichen einer Windung auf, die rechteckig oder quadratisch ausgestaltet ist. in weiteren Ausführungsformen nehmen die Leiterschleifen bzw. deren Windungen eine im Wesentlichen runde oder ovale Form an oder sind stückweise gerade bzw. polygonal ausgestaltet. in weiteren Ausführungsbeispielen sind jeweils mehrere Leiterschleifen vorgesehen bzw. weisen die Leiterschleifen jeweils mehr als eine Windung auf, die wiederum im wesentlichen stückweise gerade, polygonal, rund, oval, rechteckig, quadratisch etc. ausgebildet sind. Dies ermöglicht eine weitere Erhöhung der Spulengüte und damit der Gesamtgüte der Schaltungsanordnung. Ein solches Ausführungsbeispiel ist nachfolgend mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.

Figur 3 zeigt schematisch ein Layout eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. in der Schaltungsanordnung 30 weist jede der beiden Spulen 12, 15 mehr als eine Schleife (Windung) einer Leiterbahn auf. Jede Spule weist insgesamt drei teilweise ineinanderliegende Schleifen einer Leiterbahn auf, die in einer ersten Metallisierungsebene M1 der integrierten Schaltung angeordnet sind, in einer zweiten Metallisierungsebene M2 der integrierten Schaltung sind die Zuleitungen 13, 16 angeordnet, die der Verbindung der spulen mit der (weiteren) Schaltungskomponente 18 dienen. Die Schaltungskomponente 18, die gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgestaltet ist, ist wiederum zwischen den beiden spulen 12, 15 angeordnet.

Die beiden spulen 12, 15 sind so ausgestaltet, daß ihre induktivitätswerte L1 bzw.

L2 gemäß Gleichung (1) jeweils im wesentlichen mit dem doppelten vorgegebenen induktivitätswert L abzüglich dem effektiven (Gesamt)lnduktivitätswert Lz eff aller Zuleitungen 13, 16 übereinstimmen, in

einer bevorzugten Ausführungsform sind die spulen 12, 15 derart ausgestaltet, daß sie möglichst übereinstimmende induktivitätswerte L1, ι_2 aufweisen.

Auch die Schaltungsanordnung 30 ist symmetrisch bezüglich einer senkrecht auf der zeichenebene stehenden und zwischen den beiden spulen verlaufenden Symmetrieebene, die in Fig. 3 durch eine Symmetrieachse S dargestellt ist.

Abweichend von den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die induktive Einheit 11-16 neben der ersten Induktivität 11 nicht nur genau eine zweite Induktivität 14, sondern auch mehrere zweite Induktivitäten 14 aufweisen, die jeweils parallel zur ersten Induktivität 11 geschaltet sind. Ein solches Ausführungsbeispiel ist nachstehend mit Bezug auf Figur 4 erläutert.

Bezeichnet N die Gesamtzahl der ersten und zweiten Induktivitäten 11, 14 bzw. der ersten und zweiten Spulen 12, 15, wobei N > 2 gilt, so sind die Spulen 12, 15 derart ausgestaltet, daß ihre induktivitätswerte L1, L2 jeweils im wesentlichen mit der Differenz zwischen dem mit N multiplizierten vorgegebenen induktivitätswert L und dem effektiven (Gesamt)lnduktivitätswert Lz eff der Zuleitungen 13, 16 übereinstimmen:

L1 s N*L - Lz_eff und L2 = N*L - Lz_eff . (8)

Bevorzugt weisen die Spulen 12, 15 wiederum möglichst übereinstimmende induktivitätswerte L1, L2 auf. in weiteren Ausführungsformen weichen die induktivitätswerte L1, L2 der spulen 12, 15 jeweils um maximal 30% von der o.g. Differenz N*L - Lz eff ab. vorzugsweise unterscheiden sich die induktivitätswerte der ersten und zweiten Induktivitäten 11, 14 um höchstens 20% voneinander.

Fig. 4 zeigt schematisch ein Layout eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung mit insgesamt N =4 parallel geschalteten Induktivitäten.

Die induktive Einheit 11-16 der integrierten Schaltungsanordnung 40 beinhaltet eine erste Induktivität 11 mit einer ersten spule 12 und ersten Zuleitungen 13, sowie insgesamt drei jeweils parallel zur ersten Induktivität 11 geschaltete zweite Induktivitäten 14 mit je einer zweiten spule 15 und zweiten Zuleitungen 16, wobei die Zuleitungen 13, 16 die N =4 Spulen 12, 15 mit der Schaltungskomponente 18 verbinden.

Die erste Induktivität 11 sowie die unten dargestellte zweite Induktivität 14 sind hierbei in einer ersten Metallisierung M1 der integrierten Schaltung angeordnet, während die rechts und die links dargestellten zweiten Induktivitäten 14 in einer zweiten Metallisierung M2 angeordnet sind, in den grau schraffierten

Kreuzungsbereichen der Zuleitungen 13, 16 sind die Metallisierungen M1 und M2 mittels Durchkontaktierungen leitend miteinander verbunden.

Wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, ist die Schaltungskomponente 18 zwischen der ersten spule 12 und einer der zweiten spulen 15 angeordnet.

Bezugszeichenliste

10 Schaltungsanordnung

11 erste Induktivität 12 erste Spule; erste Leiterschleife

13 erste Zuleitungen

14 zweite Induktivität

15 zweite spule; zweite Leiterschleife

16 zweite Zuleitungen 18 Schaltungskomponente

20 Schaltungsanordnung

30 Schaltungsanordnung

40 Schaltungsanordnung

BiCMOS bipolar complementary metal oxide semiconductor

CDAC capacitive digital-to-analog-converter, geschaltete Kondensatorbank

IC integrated circuit MlM metal-isolator-metal pH piko-Henry

C1 kapazitive Einheit L vorgegebener induktivitätswert

L1, L2 induktivitätswerte der Spulen

Lz induktivitätswert der Zuleitungen

Lz eff effektiver (wirksamer) induktivitätswert aller Zuleitungen

M1, M2 Metallisierungsebene; Metallisierung Q Gesamtgüte

Qs Spulengüte

Qz Zuleitungsgüte s Symmetrieachse