一種互感耦合濾波器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及濾波器技術領域，更具體地涉及一種互感耦合濾波器。
【背景技術】
[0002]隨著近年來無線通信技術的快速發(fā)展，越來越多的移動設備具有了藍牙、W1-Fi等無線通信功能。由于移動設備體積小、重量輕、功耗低，因此設計一款適用于移動設備的小型化、高性能帶通濾波器具有重要的實際意義。目前，絕大多數(shù)的藍牙、W1-Fi等無線通信系統(tǒng)均工作在工業(yè)、科學和醫(yī)療(ISM)頻段。在這個頻段下，傳統(tǒng)的集總參數(shù)濾波器已經(jīng)難以滿足性能要求，而在這個頻段下設計聲表面波(SAW)濾波器、陶瓷濾波器也存在相當?shù)睦щy。隨著技術的發(fā)展，上個世紀末出現(xiàn)的低溫共燒陶瓷(Low Temperature Co-firedCeramic，LTCC)技術則可以較好的解決這個問題。LTCC技術是在原有平面電路設計的基礎上引入了分層結構，電路中的元件可以排列在不同的層上。利用不同層上電路元件的耦合關系，可以在一定程度減小電路尺寸。工業(yè)生產(chǎn)中，LTCC技術是將預先制作好的金屬條帶埋入介質(zhì)，在低溫(700°C?800°C)下進行燒結，然后通過一系列處理得到成品。目前，許多基于LTCC技術的微波濾波器、巴倫等無源模塊實現(xiàn)生產(chǎn)應用。但是基于LTCC的無源模塊由于工藝參數(shù)的限制，線條寬度和厚度較大，使整個模塊的體積比較大，難以實現(xiàn)小型化高集成度的需求，而且采用高溫陶瓷燒結，在大批量量產(chǎn)時成本高。
[0003]隨著系統(tǒng)封裝的發(fā)展，采用半導體工藝在硅基或者玻璃基表面實現(xiàn)無源集成的新技術受到了廣泛關注，即在硅晶片或者玻璃原片上實現(xiàn)電感、電容、LC濾波器等無源模塊。特別是在硅晶片上，可以采用晶圓級的半導體工藝，實現(xiàn)細小線條的互聯(lián)，同時易于和整個系統(tǒng)集成，因此導致采用硅基材料來制作無源濾波器的需求越來越多。但是由于硅基的半導體特性，以及在表面的金屬疊層的限制，采用傳統(tǒng)方法在硅上制作的螺旋電感Q值有限，即使是采用高阻硅襯底，線圈金屬厚度超過10 μ m，Q值也很難達到50以上。目前在硅基上實現(xiàn)濾波器的方法主要是這樣:選擇一種合適的LC濾波器傳輸函數(shù)，如切比雪夫濾波器或者巴特沃斯濾波器；然后根據(jù)抑制需求選擇合適的階數(shù)；再根據(jù)濾波器中心頻點、帶寬等技術參數(shù)確定濾波器中各種元器件的具體參數(shù)；接著在硅基表面將所需的無源電感、電容合理設計布局并電學連接，最后采用薄膜沉積、金屬濺射、電鍍、光刻、刻蝕等一系列的半導體工藝將結構制作出來。
[0004]使用娃基IPD (Integrated Passive Device)技術制作的無源模組可靠性高、結構緊湊、成本低，具有較大的成本和性能優(yōu)勢，可以較好地應用于無線射頻通信系統(tǒng)，在很大程度上可替代傳統(tǒng)的LTCC技術來制作濾波器。但是在某些高性能的濾波器的實現(xiàn)上，硅基濾波器仍有短板。如采用電感耦合結構的濾波器從而獲得合適傳輸零點，在LTCC上易于實現(xiàn)。但是在硅基上，即使是兩段靠得非常近的傳輸線或者電感也無法獲得足夠大的磁場耦合量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于上述技術問題，本發(fā)明的主要發(fā)明目的在于提供一種互感耦合濾波器，以基于iro技術，通過合理的仿真計算，來實現(xiàn)一種集成度高、性能好的互感耦合濾波器。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種互感耦合濾波器，其特征在于，所述互感耦合濾波器的互感結構單元具有兩個或多個相互交疊但不短路的電感。
[0007]其中，所述互感耦合濾波器制作在硅、玻璃或陶瓷基板材料上。
[0008]其中，所述電感由兩層或多層金屬構成。
[0009]其中，所述電感的各個金屬層之間通過金屬過孔或直接接觸的方式進行電連接。
[0010]其中，所述互感耦合濾波器中還包括電容，所述電容包括但不限于矩形、圓形、多邊形形狀的電容，以及非常規(guī)縱向結構的電容。
[0011]其中，所述互感結構單元的電感耦合部分存在于兩個或多個諧振回路之間。
[0012]其中，所述電感通過改變交疊部分的大小來改變電感間的耦合系數(shù)。
[0013]其中，所述兩個或多個電感交錯交疊排列，從而減小了所述互感耦合濾波器的尺寸。
[0014]其中，所述互感耦合濾波器中引入了可調(diào)的傳輸零點，從而增加濾波器在特定頻率段內(nèi)的抑制。
[0015]其中，所述互感耦合濾波器通過硅基iro技術制作。
[0016]基于上述技術方案可知，本發(fā)明的互感耦合濾波器采用高阻硅為基材，具有較好的高頻特性；采用半導體工藝完成所有工藝制程，可以精確控制每一層金屬和介質(zhì)的尺寸，保證產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性；實現(xiàn)了兩個或多個電感相互交疊又不短路的結構，獲得了較大的交疊耦合，將電感采用部分重疊的方式布局可以簡單獲得較大的互感值，從而實現(xiàn)損耗較小的濾波器，同時減小濾波器的尺寸；此外，基于互感結構可以在濾波器中引入多個可調(diào)的傳輸零點。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的互感耦合濾波器的集總電路結構示意圖；
[0018]圖2是硅基片上電阻、電容、電感的實現(xiàn)方式的剖面結構示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明的交疊耦合電感走線的剖面結構示意圖；
[0020]圖4左右兩圖分別是無交疊和部分交疊的耦合電感走線的頂視圖；
[0021]圖5是本發(fā)明的互感耦合濾波器的具體結構的頂視圖；
[0022]圖6左右兩圖分別是采用耦合結構和非耦合結構的濾波器的插入損耗，其中橫坐標為頻率(GHz)，縱坐標為衰減損耗(dB)。
[0023]附圖標記說明:
[0024]101-高阻硅材料基板；102_ 二氧化硅層；103-PI層I ;104_PI層2 ；105-電阻材料，TaSi ；106-氮化硅；107-電阻引出電極；108_電容結構下極板；109_電容結構上極板；110-電容介質(zhì)層；111-電容下極板上TaSi層；112-電容引出層；113_第一電感金屬層；114-電感金屬過孔層；115_第二電感金屬層；201-—個電感的輸入端口 ；202_—個電感的輸出端口 ；203_另一個電感的輸入端口 ；204_另一個電感的輸出端口 ；301-交疊耦合電感結構；302-電容結構。
【具體實施方式】
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0026]本發(fā)明公開了一種在基板材料上設計和實現(xiàn)