CN102163605B - 一种微波集成电路微带网络 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微波集成电路中微带网络连接的电容。本发明针对现有技术单片微波集成电路中，微带网络电容与T型头微带的电学互联存在的寄生效应大的问题，公开了一种改进的连接方式，降低寄生参数对电路的影响。本发明的技术方案是，一种微波集成电路微带网络，包括T型头微带及其连接的电容，所述电容由上电极板、下电极板及其间的绝缘介质构成，所述下电极板接地，其特征在于，所述上电极板连接在T型头微带交叉处。本发明能够明显减少T型头微带处MIM电容的寄生效应，降低电容的损耗，从而保证了电路的谐振点、增益和输出功率等性能。并且该连接方式还能减少T型头微带处MIM电容的面积，从而节省MMIC芯片的面积，降低产品的成本。

Description

一种微波集成电路微带网络

技术领域

本发明涉及本发明涉及微波电路，特别涉及微波集成电路中微带网络连接的电容。

背景技术

在微波单片集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuits简写为MMIC)的研制中，电容的使用普遍，常用于实现电路耦合、滤波、阻抗匹配、直流隔离等功能，MMIC中的电容都是金属-介质-金属(Metal Insulator Metal)结构的电容，称为MIM电容。用于阻抗匹配的MIM电容对精度和寄生参数等的要求很高，尤其是在高频应用的MMIC中，MIM电容的精度和寄生效应将直接影响电路的阻抗匹配，从而影响电路的谐振点、增益和输出功率等性能。在MMIC电路中，微带是主要的无源元件，能够实现阻抗匹配和电学互联等功能。在图1所示的二合一或者一分二的功率合成器或分配器微带网络中，三条微带线(图1中微带线11、微带线12和微带线3)连接处将形成T型头微带，当T型头微带处需要连接电容2时，二者的连接方式将影响到电路的精度和寄生参数，从而影响电路的性能。因此，MIM电容和T型头微带的互联方式是MMIC电路设计和研制的关键点之一。

MIM电容与T型头微带的电学互联，要求尽量避免寄生效应，从而保证电路的性能。传统的T型头微带处MIM电容的连接方式，是将MIM电容连接在T型头微带之外，即在T型头微带处引出一段，用于连接电容2的上电极板引出电极21，如图1所示。这种连接方式使得T型头微带处MIM电容存在较大的寄生效应，使得MMIC电路谐振点偏离、增益下降，输出功率等其他性能也随之受到影响。此外，这种连接方式还使得MMIC电路的版图面积较大，降低了芯片的利用率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，就是针对现有技术单片微波集成电路中，微带网络电容与T型头微带的电学互联存在的寄生效应大的问题，提供一种改进的连接方式，降低寄生参数对电路的影响。

本发明解决所述技术问题，采用的技术方案是，一种微波集成电路微带网络，包括T型头微带及其连接的电容，所述电容由上电极板、下电极板及其间的绝缘介质构成，所述下电极板接地，其特征在于，所述上电极板连接在T型头微带交叉处。

所述绝缘介质为Si₃N₄。

所述绝缘介质厚度0.25～0.28μm。

所述上电极板由Ti和Au构成，Ti为底层，Au为表层。

所述底层厚度0.03～0.04μm，表层厚度2.5～3μm。

所述下电极板由Ti、Ni和Au构成，Ti为表层，Ni为中间层，Au为底层。

所述底层厚度0.03～0.04μm，中间层厚度0.08～0.1μm，表层厚度0.08～0.1μm。

所述下电极板由Ti、Ni和Au构成，Ti为底层，Ni为中间层，Au为表层。

所述底层厚度0.03～0.04μm，中间层厚度0.08～0.1μm，表层厚度0.08～0.1μm。

本发明的有益效果是，能够明显减少T型头微带处MIM电容的寄生效应，降低电容的损耗，从而保证了电路的谐振点、增益和输出功率等性能。此外，该连接方式还能减少T型头微带处MIM电容的面积，从而节省MMIC芯片的面积，降低产品的成本。

附图说明

图1是现有技术T型头微带与MIM电容的连接关系示意图；

图2本发明T型头微带与MIM电容的连接关系示意图。

图3为本发明的T型头微带网络与现有技术的T型头微带网络损耗特性示意图；

图4为本发明T型头微带网络与现有技术T型头微带网络的相位特性示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例，详细描述本发明的技术方案。

本发明的微波集成电路微带网络，如图2所示，包括由微带线11、微带线12和微带线3构成的T型头微带，以及T型头微带处连接的电容2。该微带网络具有对称结构，左右两端的T型头微带处分别连接一只电容2，两个MIM电容通过微带线实现并联接地，左右两端的T型头微带3为微波输入输出端口。两个MIM电容串联在两个T型头微带之间，形成并联接地。其中，MIM电容的下电极板通过背孔接地，上电极板的引出电极21与T型头微带交叉处的微带3、微带11和微带12相连，引出电极21通过空气桥20与MIM电容的上电极板连接，MIM电容上电极板和下电极板之间由绝缘介质隔离。这种连接方式使MIM电容的上电极板同时连接在微带3、微带11和微带12上，能够明显减少T型头微带处MIM电容的寄生效应。

实施例

本例的MIM电容采用Ti/Ni/Au三层结构作为电容的下电极板，Ti为底层，Ni为中间层，Au为表层。Ti的厚度在0.03～0.04μm的范围内，Ni的厚度在0.08～0.1μm的范围内，Au的厚度在0.08～0.1μm的范围内。

本例MIM电容采用Si₃N₄作为电容的介质，厚度在介质厚度0.25～0.28μm范围内。对于通常的Si基芯片材料，采用Si₃N₄作为电容的介质具有工艺兼容性好，技术成熟的特点。

本例MIM电容上电极板采用Ti/Au两层材料构成，Ti为底层，Au为表层。Ti的厚度为0.03～0.04μm的范围内，Au的厚度为2.5-3μm的范围内。

图3为本发明MIM电容与现有技术MIM电容的损耗特性示意图。由图3可见，对于相同尺寸的MIM电容，本发明的MIM电容的损耗，在相位发生变化前，各个频点下都要比传统的MMIM电容的损耗要小。这主要是本发明采用将MIM电容串联接在T型头微带交叉处，减少T型头微带与电容互联引入的寄生效应，从而减少MIM电容和T型头微带的损耗。

图4为本发明MIM电容与现有技术MIM电容的相位特性示意图。如图4所示，现有技术T型头微带与MIM电容连接的自谐振频率点为12GHz，本发明T型头微带和MIM电容互连接的自谐振频率点为14GHz。可见，本发明的MIM电容具有较少的寄生效应，可以在更高频率下工作。

现有技术T型头微带处MIM电容的连接方式，是将MIM电容连接在T型头微带之外。这种连接方式使得T型头微带处MIM电容存在较大的寄生效应，使得MMIC电路谐振点偏离和增益下降，输出功率等其他性能也随之受到影响。本发明采用将MIM电容连接在T型头微带交叉处的连接方式，能够明显减少T型头微带处MIM电容的寄生效应，降低电容的损耗，从而保证了电路的谐振点、增益和输出功率等性能。此外，传统的T型头微带处MIM电容的连接方式，还使得MMIC电路占用的版图面积较大，降低了芯片的利用率。本发明减少T型头微带处MIM电容连接处占用的面积，从而节省了MMIC芯片的面积。

Claims (9)

1.一种微波集成电路微带网络，包括T型头微带及其连接的电容，所述电容由上电极板、下电极板及其间的绝缘介质构成，所述下电极板接地，其特征在于，所述上电极板的引出电极连接在T型头微带交叉处，与T型头处的3条微带相连，所述引出电极通过空气桥与所述上电极板连接。

2.根据权利要求1所述的一种微波集成电路微带网络，其特征在于，所述绝缘介质为Si₃N₄。

3.根据权利要求2所述的一种微波集成电路微带网络，其特征在于，所述绝缘介质厚度0.25～0.28μm。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种微波集成电路微带网络，其特征在于，所述上电极板由Ti和Au构成，Ti为底层，Au为表层。

5.根据权利要求4所述的一种微波集成电路微带网络，其特征在于，所述底层厚度0.03～0.04μm，表层厚度2.5～3μm。

6.根据权利要求5所述的一种微波集成电路微带网络，其特征在于，所述下电极板由Ti、Ni和Au构成，Ti为表层，Ni为中间层，Au为底层。

7.根据权利要求6所述的一种微波集成电路微带网络，其特征在于，所述底层厚度0.03～0.04μm，中间层厚度0.08～0.1μm，表层厚度0.08～0.1μm。

8.根据权利要求1、2或3所述的一种微波集成电路微带网络，其特征在于，所述下电极板由Ti、Ni和Au构成，Ti为底层，Ni为中间层，Au为表层。

9.根据权利要求8所述的一种微波集成电路微带网络，其特征在于，所述底层厚度0.03～0.04μm，中间层厚度0.08～0.1μm，表层厚度0.08～0.1μm。 

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