CN109616727B - 一种带通滤波器及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种带通滤波器，包括接地层、顶层和自上而下依次设置在所述接地层和所述顶层之间的上介质腔、第一窗口层、中间介质腔、第二窗口层和下介质腔，所述上介质腔和所述下介质腔的材质为空气。本发明提出的带通滤波器由于将传统SIW结构中导体柱周围的硅衬底去掉，直接采用空气作为介质腔填充材料，从而消除了硅衬底在高频电路中的涡流效应，相应的硅衬底的高频损耗也不复存在，完全消除谐振波在谐振腔内传递时产生的功耗，提高了本发明提出的带通滤波器的其品质因数。

Description

一种带通滤波器及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体通信技术领域，尤其涉及一种带通滤波器及其制备方法。

背景技术

由于商业应用的驱动，毫米波无线通信得以迅猛的发展，为使毫米波无线通信系统具有较高的性能、小型化体积、高度集成化以及低廉的生产成本，人们先后发展出片上系统(System on a Chip，简称SOC)和系统封装(Small Out-Line Package，简称SOP)两种集成技术，但随着系统的工作频率上升到毫米波后，传统的集成技术面临很大的挑战，较厚的衬底与较大的体积也极大的限制了传统技术的进一步发展。

近年来，吴柯教授提出了基片集成波导(Substrate Integrated Waveguide，简称SIW)的基本概念，即在微波集成电路中,通过设置周期性的金属柱体从而构造的类波导结构，SIW结构具有体积小、重量轻、容易加工、集成度高、较高品质因数等诸多优点可以显著改善现有半导体结构的性能。

但由于半导体硅衬底在高频条件下具有较大的损耗，因此改善高频条件下半导体硅衬底结构的高损耗现象成为目前急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种带通滤波器及其制备方法，具体的实施方式如下：

本发明实施例提供了一种带通滤波器，包括：

顶层、接地层和自上而下依次设置在所述顶层和所述接地层之间的上介质腔、第一窗口层、中间介质腔、第二窗口层和下介质腔，所述上介质腔、所述中间介质腔和所述下介质腔的材质为空气，其中，

所述上介质腔内设置有多个第一导体柱，所述第一导体柱的一端连接所述顶层，另一端连接所述第一窗口层，多个所述第一导体柱分别围成输入谐振腔和输出谐振腔，所述输入谐振腔和所述输出谐振腔之间设置有耦合开口；

所述中间介质腔内设置多个第二导体柱，所述第二导体柱的一端连接所述第一窗口层，另一端连接所述第二窗口层，多个第二导体柱分别围成多个中间传递谐振腔；

所述下介质腔内设置多个第三导体柱，所述第三导体柱的一端连接所述接地层，另一端连接所述第二窗口层，多个第三导体柱分别围成多个下传递谐振腔，相邻的两个所述下传递谐振腔之间具有连通通道；

所述第一窗口层位于所述上介质腔和所述中间介质腔之间，且所述第一窗口层上设置有第一辐射窗口和第二辐射窗口，所述第一辐射窗口与所述输入谐振腔位置对应，所述第二辐射窗口与所述输出谐振腔位置对应；

所述第二窗口层位于所述下介质腔和所述中间介质腔之间，且所述第二窗口层上设置有第三辐射窗口和第四辐射窗口，所述第三辐射窗口与所述输入谐振腔位置对应，所述第四辐射窗口与所述输出谐振腔位置对应；

所述顶层包括输入端口和输出端口，所述输入端口与所述输入谐振腔耦合，所述输入端口与所述输出谐振腔耦合。

在一个具体的实施例中，所述输入谐振腔开口的一面的方向背离所述输出谐振腔，所述输出谐振腔开口的一面的方向背离所述输入谐振腔。

在一个具体的实施例中，所述输入谐振腔的开口的一面和所述输出谐振腔开口的一面朝向相同，且所述输入谐振腔与所述输出谐振腔相邻的侧面均为封闭面。

在一个具体的实施例中，所述带通滤波器还包括：

硅衬底，所述硅衬底设置于所述接地层和所述顶层之间，所述硅衬底连接所述上介质腔、所述第一窗口层、所述中间介质腔、所述第二窗口层和所述下介质腔；

隔离层，所述隔离层包括上隔离层和下隔离层，所述上隔离层设置于所述顶层和所述硅衬底之间，所述上隔离层连接所述上介质腔，所述下隔离层设置于所述接地层和所述硅衬底之间，所述下隔离层连接所述下介质腔。

本发明实施例还提出了一种制备带通滤波器的方法，包括以下步骤：

S01：在硅衬底的第一表面淀积上隔离层，在所述上隔离层上形成顶层；

S02：在所述硅衬底第二表面淀积下隔离层；

S03：刻蚀所述下隔离层和所述硅衬底，形成空气腔，所述空气腔的底面为所述顶层；

S04：用苯并环丁烯填充所述空气腔，形成临时上介质腔，填充高度不超过所述空气腔的高度；

S05：在所述临时上介质腔内形成多个第一导体柱，所述第一导体柱的高度与所述临时上介质腔的高度相同；

S06：在所述临时上介质腔和所述第一导体柱上形成第一窗口层，在所述第一窗口层上开设第一辐射窗口和第二辐射窗口；

S07：在所述第一窗口层上填充苯并环丁烯，形成临时中间介质腔，所述临时上介质腔和所述临时中间介质腔的高度之和不超过所述空气腔的高度；

S08：在所述临时中间介质腔内形成多个第二导体柱，所述第二导体柱的高度与所述临时中间介质腔的高度相同；

S09：在所述临时中间介质腔和所述第二导体柱上形成第二窗口层，在所述第二窗口层上开设第三辐射窗口和第四辐射窗口；

S010：在250℃的温度条件下，热分解苯并环丁烯，形成上介质腔、中间介质腔和下介质腔；

S011：在所述下介质腔内形成多个第三导体柱，所述第三导体柱的高度与所述下介质腔的高度相同；

S012：在下介质腔和所述第三导体柱上形成接地层。

在一个具体的实施例中，所述步骤S01之后，将所述顶层键合至晶圆上，所述键合过程采用的材料为热敏胶体，所述热敏胶体的热释放温度为100℃～200℃；

所述步骤S012之后，在100℃～200℃的温度条件下，将所述顶层与所述晶圆剥离。

在一个具体的实施例中，所述步骤S02具体为：

S21：对所述硅衬底的第二表面进行减薄与平整化处理；

S22：在所述硅衬底第二表面淀积形成下隔离层。

在一个具体的实施例中，所述步骤S03具体为：

S31：在所述下隔离层的表面上涂覆一层光刻胶，形成光刻胶层；

S32：以所述光刻胶层为掩膜层，干法刻蚀所述下隔离层和所述硅衬底，形成空气腔，所述空气腔的底面为所述顶层；

S33：清除所述下隔离层上残留的光刻胶。

在一个具体的实施例中，所述上介质腔、所述中间介质腔和所述下介质腔的高度相等。

在一个具体的实施例中，所述步骤S05具体为：

S51：刻蚀所述临时上介质腔，形成多个第一导体柱通道；

S52：用金属填充所述第一导体柱通道，形成多个所述第一导体柱；

所述步骤S08具体为：

S81：刻蚀所述临时中间介质腔，形成多个第二导体柱通道；

S82：用金属填充所述第二导体柱通道，形成多个所述第二导体柱；

所述步骤S011为：

直接在所述下介质腔内填充多个金属柱，形成所述第三导体柱。

本发明的有益效果为：

1、本发明提出的带通滤波器由于将传统SIW结构中导体柱周围的硅衬底去掉，直接采用空气作为介质腔填充材料，从而消除了硅衬底在高频电路中的涡流效应，相应的硅衬底的高频损耗也不复存在，完全消除谐振波在谐振腔内传递时产生的功耗，提高了本发明提出的带通滤波器的其品质因数。

2、本发明提出的带通滤波器引入了空气腔的设置和三维集成技术，使得本发明提出的SIW结构的带通滤波器的谐振频率提取得以显著提高。

3、本发明提出的制备带通滤波器的方法利用三维封装技术，将基于SIW结构的滤波器集成在体积较小的三维芯片系统之中，且利用三维封装的天然优势，将基于SIW结构的滤波器灵活的集成在不同的芯片之上，进一步减小了带通滤波器的结构体积。

附图说明

图1为本发明提出的一种带通滤波器的示意图；

图2为本发明提出的带通滤波器的侧视图；

图3(a)～图3(c)为本发明提出的输入谐振腔和输出谐振腔的结构示意图；

图3(d)～图3(h)为输入谐振腔和输出谐振腔的几种不可取的结构示意图；

图4(a)为本发明提出的中间传递谐振腔的结构示意图；

图4(b)为本发明提出的下传递谐振腔的结构示意图；

图5(a)～图5(l)为本发明提出的一种制备带通滤波器的方法的流程示意图。

附图标记说明：

1顶层；2上介质腔；3第一窗口层；4下介质腔；5接地层；6硅衬底；7上隔离层；8下隔离层；9中间介质腔；10第二窗口层；11输入端口；12输出端口；21第一导体柱；22输入谐振腔；23输出谐振腔；31第一辐射窗口；32第二辐射窗口；41第三导体柱；42下传递谐振腔；91第二导体柱；92中间传递谐振腔；101第三辐射窗口；102第四辐射窗口；110晶圆；120光刻胶层；421第一下传递谐振腔；422第二下传递谐振腔；921第一中间传递谐振腔；922第二中间传递谐振腔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

需要说明的是，另外本发明实施例所述的“上”“下”“左”“右”“前”“后”以附图1所示的带通滤波器的示意图的部件位置为参照，按公知定义为标准，仅用来描述各器件之间的相对位置，并不对各部件作出具体的限定。

实施例一

如图1和图2所示，图1为本发明提出的一种带通滤波器的示意图，图2为本发明提出的带通滤波器的侧视图，本实施例提供了一种带通滤波器，包括：

接地层5、顶层1和自上而下依次设置在接地层5和顶层1之间的上介质腔2、第一窗口层3、中间介质腔9、第二窗口层10和下介质腔4，上介质腔2、中间介质腔9和下介质腔4的材质为空气，空气具有介电常数低的特点，并且信号在空气中传输时几乎无损耗产生，上介质腔2、中间介质腔9和下介质腔4均采用SIW结构设计，其中，

上介质腔2内设置有多个第一导体柱21，第一导体柱21的上端连接顶层1，下端连接第一窗口层3，多个第一导体柱21分别围成输入谐振腔22和输出谐振腔23，输入谐振腔22和输出谐振腔23之间设置有耦合开口；

具体的，输入谐振腔和输出谐振腔均为为矩形结构，其中二个侧面封闭、一个侧面开口和一个侧面为二个谐振腔共有的侧面，其中共有的侧面设置有耦合开口；

中间介质腔9内设置多个第二导体柱91，第二导体柱91的一端连接第一窗口层3，另一端连接第二窗口层10，多个第二导体柱91分别围成N多个中间传递谐振腔92，N为大于1的正整数，相邻的两个中间传递谐振腔92之间具有连通通道；

下介质腔4内设置多个第三导体柱41，第三导体柱41的一端连接接地层5，另一端连接第二窗口层10，多个第三导体柱41分别围成M个下传递谐振腔42，M为大于1的正整数，相邻的两个下传递谐振腔42之间具有连通通道；

第一窗口层3位于上介质腔2和中间介质腔9之间，且第一窗口层3上设置有第一辐射窗口31和第二辐射窗口32，第一辐射窗口31与输入谐振腔22位置对应，第二辐射窗口32与输出谐振腔23位置对应；

第二窗口层10位于下介质腔4和中间介质腔9之间，且第二窗口层10上设置有第三辐射窗口101和第四辐射窗口102，所述第三辐射窗口101与输入谐振腔22位置对应，第四辐射窗口102与输出谐振腔23位置对应。

需要说明的是，第一导体柱21、第二导体柱91和第三导体柱41的形成的结构具体为：导体柱之间并不是紧挨着设置的，当一个侧面中相邻的两个导体柱之间的距离小于一定距离时，即可认为该侧面为封闭侧面，第一导体柱21、第二导体柱91和第三导体柱41的半径为R，相邻的两个第一导体柱21、第二导体柱91或第三导体柱41的圆心间的距离，即导体柱间隔为W，通过HFSS仿真验证，当导体柱间隔W和导体柱半径R满足W<4R时，SIW结构下信号传播路线的能量泄露几乎没有，即能量主要集中在导体柱所围成的区域内传播,而在导体柱间和导体柱围成的区域外面几乎没有能量泄露，若一个侧面上的每两个相邻导体柱之间满足W<4R的关系时，此时即可认为，该侧面为封闭侧面，本实施例中，封闭侧面中的相邻导体柱间隔W和导体柱半径R满足W<4R，开口侧面中，开口处两个相邻导体柱间隔W_max与导体柱半径R满足，6R<W_max<30R，其余各导体柱中，相邻导体柱间隔W和导体柱半径R满足W<4R的关系。

顶层1包括输入端口11和输出端口12，输入端口11与输入谐振腔22耦合，输入端口11与输出谐振腔23耦合，即输入端口11的边缘覆盖住构成输入谐振腔22的导体柱，输出端口12同理。

如图4(a)和图4(b)所示，图4(a)为本发明提出的中间传递谐振腔的结构示意图，图4(b)为本发明提出的下传递谐振腔的结构示意图，优选的，本实施例中提出的输入谐振腔22、输出谐振腔23、中间传递谐振腔92和下传递谐振腔42的形状都为矩形，且在本实施例中N＝M＝2，在本实施例中的上介质腔2中，输入谐振腔22与输出谐振腔23从左至右设置，中间介质腔9中，2个中间传递谐振92为从左至右依次设置的第一中间传递谐振腔921和第二中间传递谐振腔922，第一中间传递谐振腔921与第一辐射窗口31位置对应，第二中间传递谐振腔922与第二辐射窗口32位置对应，下介质腔4中，2个下传递谐振腔42为从左至右依次设置的第一下传递谐振腔421和第二下传递谐振腔422，第一下传递谐振腔421与第三辐射窗口101位置对应，第二传递谐振腔422与第四辐射窗口102位置对应，本发明提出的滤波器的工作原理为：

信号由输入端口11输入，传递至输入谐振腔22内，在输入谐振腔22内多次往返而形成持续的相干振荡，形成谐振波，谐振波沿输入谐振腔22开口方向传递，依次经过第一辐射窗口31、第一中间传递谐振腔921、第三辐射窗口101、第一下传递谐振腔421、第二下传递谐振腔422、第四辐射窗口102、第二中间传递谐振腔922、第二辐射窗口32和输出谐振腔23，经过输出端口12输出，即谐振波的传递路径为：输入端口11-输入谐振腔22-第一辐射窗口31-第一中间传递谐振腔921-第三辐射窗口101-第一下传递谐振腔421-第二下传递谐振腔422-第四辐射窗口102-第二中间传递谐振腔922-第二辐射窗口32-输出谐振腔23-输出端口12，谐振波在传递过程中，被限制在导体柱形成的边界内，不产生能量泄露，同时由于输入谐振腔22、输出谐振腔23、2个中间传递谐振腔92和2个下传递谐振腔42内的介质都为空气，能量在上介质腔2、中间介质腔9和下介质腔4内几乎无损耗，同时，本实施例中将输入谐振腔22、输出谐振腔23、中间传递谐振腔92和下传递谐振腔42集成在一个三维集成电路中，将传统的二维集成电路垂直堆叠起来，通过导体柱实现层间垂直互连与封装，从而显著提高了集成度，减小了集成电路的体积，同时减小了功耗，提高了系统性能。

谐振波在输入谐振腔22、输出谐振腔23、2个中间传递谐振腔92和2个下传递谐振腔42内传递时，在多个腔体内耦合产生通带，另外，输入谐振腔22和输出谐振腔23共用的一个侧面上设置有耦合开口，该耦合开口的存在，使得滤波器的通带外产生两个传输零点，传输零点可以提高滤波器的矩形系数，提高本发明提出的带通滤波器的性能；同理中间介质腔9的两个中间传递谐振腔92之间也存在一个耦合开口，该耦合开口的作用与输入谐振腔22和输出谐振腔23之间的耦合开口的作用相同。

传统SIW结构的滤波器中，介质腔内的填充材料为硅材料，在高频工作条件下，会产生涡流效应，同时硅材料在高频条件下，本身也产生较大的高频损耗，本发明通过将介质腔内由硅材料变成空气，从而消除了硅材料在高频电路中的涡流效应，相应的硅材料造成的高频损耗也不复存在，进而显著的降低了滤波器的功耗，提高了滤波器的品质因数，同时由于使用了三维集成技术，提高了电路集成度，降低了器件的结构体积，同时使本发明提出的滤波器的谐振频率相比传统滤波器有显著的提高。

如图3(a)～图3(c)所示，图3(a)～图3(c)为本发明提出的输入谐振腔22和输出谐振腔23的结构示意图，进一步的，输入谐振腔22开口的一面的方向背离输出谐振腔23，输出谐振腔23开口的一面的方向背离所述输入谐振腔22，即输入谐振腔22的开口的一面朝左，输出谐振腔23的开口的一面朝右，如图3(a)所示。

在另一个实施例中，输入谐振腔22的开口的一面和输出谐振腔23开口的一面朝向相同，且输入谐振腔22与输出谐振腔23相邻的侧面均为封闭面，即输入谐振腔22与输出谐振腔23的开口的一面都朝前或开口的一面都朝后，如图3(b)和图3(c)所示。

需要说明的是，本发明实施例中，如图3(d)～图3(h)所示的输入谐振腔22和输出谐振腔23的位置排布是不可取的，具体的不可取情形如下：

1.输入谐振腔22的开口的一面的方向朝左，输出谐振腔23的开口的一面的方向朝左，如图3(d)所示；

2.输入谐振腔22的开口的一面的方向朝右，输出谐振腔23的开口的一面的方向朝右，如图3(e)所示；

3.输入谐振腔22的开口的一面的方向朝右，输出谐振腔23的开口的一面的方向朝左，如图3(f)所示；

4.输入谐振腔22的开口的一面的方向朝前，输出谐振腔23的开口的一面的方向朝后，如图3(g)所示；

5.输入谐振腔22的开口的一面的方向朝后，输出谐振腔23的开口的一面的方向朝前，如图3(h)所示；

根据实际工作经验及仿真验证，滤波器采用这5种情形时，滤波器会产生信号损耗大，信号失真的现象，甚至不能实现滤波作用，故滤波器只能使用本实施例采用的如图3(a)～图3(c)所示的三种情形。

进一步的，本发明提出的带通滤波器还包括：

硅衬底6，硅衬底6设置于接地层5和顶层1之间，硅衬底6连接上介质腔2、第一窗口层3、中间介质腔9、所述第二窗口层10和下介质腔4；

隔离层，隔离层包括上隔离层7和下隔离层8，上隔离层7设置于顶层1和硅衬底6之间，上隔离层7连接上介质腔2，下隔离层8设置于接地层5和硅衬底6之间，下隔离层8连接下介质腔4。

实际应用中，硅衬底6为有源芯片，作为本发明提出的输入端口11的信号源，上隔离层7将顶层1与硅衬底6电学隔离，下隔离层8将接地层5与硅衬底6电学隔离，防止电荷进入硅衬底6造成硅衬底6内部损坏，如图2所示。

实施例二

如图5(a)～图5(l)所示，图5(a)～图5(l)为本发明提出的一种制备带通滤波器的方法的流程示意图，本实施例提供了一种制备带通滤波器的方法，包括以下步骤：

S01：在硅衬底6的第一表面淀积上隔离层7，在上隔离层7上形成顶层1，生产隔离层的作用为防止顶层1直接和硅衬底6接触，生成的顶层1包括输入端口11和输出端口12，如图5(a)所示；

需要说明的是，在步骤S01完成后，为了制造方便，先将顶层1键合至晶圆100上，晶圆100作为载体，在整个制备过程中作为结构的基底部分，防止顶层1直接与工作台接触，在制备过程中造成损坏，如图5(a)～图5(l)所示，所述键合过程采用的材料为热敏胶体，热敏胶体的热释放温度为100℃～200℃，即在100℃～200℃的温度条件下，热敏胶体粘性下降，通过热敏胶体粘合的材料会互相脱离；

S02：在硅衬底6第二表面淀积下隔离层8，生成下隔离层8的作用也为防止硅衬底6与后续生成的接地层5接触，如图5(b)所示；

具体的还包括，先对硅衬底6的第二表面进行减薄与平整化处理，然后在硅衬底6下表面淀积形成下隔离层8，即在淀积形成下隔离层8之前先对硅衬底6进行减薄和平整化，减小硅衬底6尺寸，使生产的器件结构尺寸更小，还可以使生成的下隔离层8厚度更均匀；

S03：刻蚀下隔离层8和硅衬底6，形成空气腔，空气腔的底面为顶层1，即空气腔的高度为隔离层与硅衬底6的高度之和，在步骤S01结束后，将硅衬底6翻转过来后，再进行步骤S02和后续步骤，如图5(c)所示；

需要说明的是，为避免直接刻蚀下隔离层8和硅衬底6过程造成的材料损坏和刻蚀精度不高造成器件损坏、良品率下降等问题，现在工艺中采取光刻胶进行光刻作为一种成熟的方案来有效解决该问题，具体的包括，先在下隔离层8的表面上涂覆一层光刻胶，形成光刻胶层120，然后以光刻胶层120为掩膜层，采用干法刻蚀下隔离层8和硅衬底6，形成空气腔，空气腔的底面为顶层1，具体采用深反应离子刻蚀(Deep Reactive Ion Etching，简称DRIE)方法，最后清除下隔离层8上残留的光刻胶；

S04：用苯并环丁烯填充空气腔，形成临时上介质腔，填充高度不超过空气腔的高度，如图5(d)所示；

S05：在临时上介质腔内形成多个第一导体柱21，第一导体柱21的高度与临时上介质腔的高度相同，多个第一导体柱21构成实施例一中输入谐振腔22和输出谐振腔23的形状，如图5(e)所示；

具体的包括：先刻蚀上临时上介质腔，形成多个第一导体柱通道，然后用金属填充第一导体柱通道，形成多个第一导体柱21，优选的，采用铜作为导体柱材料；

S06：在临时上介质腔和第一导体柱21上形成第一窗口层3，在第一窗口层3上开设第一辐射窗口31和第二辐射窗口32，第一窗口层3与第一导体柱21相接，第一辐射窗口31的位置与输入谐振腔22的位置对应，第二辐射窗口32的位置与输出谐振腔23的位置对应，如图5(f)所示；

S07：在第一窗口层3上填充苯并环丁烯，形成临时中间介质腔，临时上介质腔和临时中间介质腔的高度之和不超过空气腔的高度，如图5(g)所示；

S08：在临时中间介质腔内形成多个第二导体柱91，第二导体柱91的高度与临时中间介质腔的高度相同，如图5(h)所示；

需要说明的是，形成多个第二导体柱91的过程与步骤S05中制备第一导体柱21的步骤相同，也是先刻蚀上临时中间介质腔，形成多个第二导体柱通道，然后用金属填充第二导体柱通道，形成多个第二导体柱91，多个第二导体柱91形成实施例一种中间传递谐振腔92的形状，优选的，采用铜作为导体柱材料；

S09：在临时中间介质腔和第二导体柱92上形成第二窗口层10，在第二窗口层10上开设第三辐射窗口101和第四辐射窗口102，第三辐射窗口101的位置与输入谐振腔22的位置对应，第四辐射窗口102的位置与输出谐振腔23的位置对应，如图5(i)所示；

S010：在250℃的温度条件下，热分解苯并环丁烯，形成上介质腔2、中间介质腔9和下介质腔4，苯并环丁烯的作用为在生成第一窗口层3和第二窗口层10的过程中起到支撑作用，生成之后就需要将苯并环丁烯去除掉，苯并环丁烯在250℃的温度下会分解掉，然后从第一辐射窗口31、第二辐射窗口32、第三辐射窗口101和第四辐射窗口102排出去，此时，临时上介质腔中的苯并环丁烯被排出去后形成上介质腔2、临时中间介质腔中的苯并环丁烯被排出去后形成中间介质腔9，具体的，形成的上介质腔2、中间介质腔9和下介质腔4的高度相等；

S011：在下介质腔4内形成多个第三导体柱41，第三导体柱41的高度与下介质腔4的高度相同，多个第三导体柱41构成实施例一中下传递谐振腔42的形状，如图5(j)所示；

具体的，与制备第一导体柱21和制备第二导体柱91的过程不同，因为下介质腔4内没有苯并环丁烯的存在，所以制备第三导体柱41的时候是直接在下介质腔4内填充多个金属柱，形成所述第三导体柱41；

S09：在下介质腔4和第三导体柱41上形成接地层5，接地层5完全覆盖下介质腔4，如图5(k)所示；

具体的，步骤S09完成后，还要在100℃～200℃的温度条件下，将所述顶层1与所述晶圆100剥离，如图5(l)所示。

顶层1、第一窗口层3、第二窗口层10和接地层5均采用导电性能良好的材料制备而成，可以将工作过程中在顶层1产生的电荷通过第一导体柱21、第一窗口层3、第二导体住和接地层5导出滤波器，防止未及时导出的电荷对滤波器造成电学损害。

本实施例提出的制备带通滤波器的方法，利用三维封装技术，将基于SIW结构的滤波器集成在体积较小的三维芯片系统之中，且利用三维封装的天然优势，将基于SIW结构的滤波器灵活的集成在不同的芯片之上，进一步减小了本发明提出的带通滤波器的结构的体积。

本实施例提出了一种制备带通滤波器的方法，通过这种方法可以制备出一种采用空气作为介质腔填充物的带通滤波器，这个实施例中，先在硅衬底6的上表面制备顶层1，然后翻转硅衬底6和顶层1，从硅衬底6的底部开始，刻蚀形成空气腔，然后形成上介质腔2、第一窗口层3、中间介质腔9、第二窗口层10、下介质腔4和接地层5，实际应用中，还可以先制备接地层5，然后将接地层5键合至晶圆100上，从硅衬底6上表面开始刻蚀形成空气腔，然后先后形成下介质腔4、第二窗口层10、中间介质腔9、第一窗口层3、上介质腔2和顶层1，这种变化为本技术领域人员在本实施例基础上，很容易联想到的方法，所以不再详细说明，显而易见这种方法也属于本发明提出的制备带通滤波器的方法的保护范围。

综上所述，本文中应用了具体的优选实施方式对本发明提供的一种带通滤波器及其制备方法进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方案及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制，本发明的保护范围应以所附的权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种带通滤波器，其特征在于，包括：

顶层(1)、接地层(5)和自上而下依次设置在所述顶层(1)和所述接地层(5)之间的上介质腔(2)、第一窗口层(3)、中间介质腔(9)、第二窗口层(10)和下介质腔(4)，所述上介质腔(2)、所述中间介质腔(9)和所述下介质腔(4)的材质为空气，其中，

所述上介质腔(2)内设置有多个第一导体柱(21)，所述第一导体柱(21)的一端连接所述顶层(1)，另一端连接所述第一窗口层(3)，多个所述第一导体柱(21)分别围成输入谐振腔(22)和输出谐振腔(23)，所述输入谐振腔(22)和所述输出谐振腔(23)之间设置有耦合开口；

所述中间介质腔(9)内设置多个第二导体柱(91)，所述第二导体柱(91)的一端连接所述第一窗口层(3)，另一端连接所述第二窗口层(10)，多个第二导体柱(91)分别围成多个中间传递谐振腔(92)，相邻的两个所述中间传递谐振腔(92)之间具有连通通道；

所述下介质腔(4)内设置多个第三导体柱(41)，所述第三导体柱(41)的一端连接所述接地层(5)，另一端连接所述第二窗口层(10)，多个第三导体柱(41)分别围成多个下传递谐振腔(42)，相邻的两个所述下传递谐振腔(42)之间具有连通通道；

所述第一窗口层(3)位于所述上介质腔(2)和所述中间介质腔(9)之间，且所述第一窗口层(3)上设置有第一辐射窗口(31)和第二辐射窗口(32)，所述第一辐射窗口(31)与所述输入谐振腔(22)位置对应，所述第二辐射窗口(32)与所述输出谐振腔(23)位置对应；

所述第二窗口层(10)位于所述下介质腔(4)和所述中间介质腔(9)之间，且所述第二窗口层(10)上设置有第三辐射窗口(101)和第四辐射窗口(102)，所述第三辐射窗口(101)与所述输入谐振腔(22)位置对应，所述第四辐射窗口(102)与所述输出谐振腔(23)位置对应；

所述顶层(1)包括输入端口(11)和输出端口(12)，所述输入端口(11)与所述输入谐振腔(22)耦合，所述输入端口(11)与所述输出谐振腔(23)耦合。

2.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述输入谐振腔(22)开口的一面的方向背离所述输出谐振腔(23)，所述输出谐振腔(23)开口的一面的方向背离所述输入谐振腔(22)。

3.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述输入谐振腔(22)的开口的一面和所述输出谐振腔(23)开口的一面朝向相同，且所述输入谐振腔(22)与所述输出谐振腔(23)非共用的、相邻的侧面均为封闭面。

4.根据权利要求1所述的带通滤波器，其特征在于，所述带通滤波器还包括：

硅衬底(6)，所述硅衬底(6)设置于所述接地层(5)和所述顶层(1)之间，所述硅衬底(6)连接所述上介质腔(2)、所述第一窗口层(3)、所述中间介质腔(9)、所述第二窗口层(10)和所述下介质腔(4)；

隔离层，所述隔离层包括上隔离层(7)和下隔离层(8)，所述上隔离层(7)设置于所述顶层(1)和所述硅衬底(6)之间，所述上隔离层(7)连接所述上介质腔(2)，所述下隔离层(8)设置于所述接地层(5)和所述硅衬底(6)之间，所述下隔离层(8)连接所述下介质腔(4)。

5.一种制备带通滤波器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S01：在硅衬底(6)的第一表面淀积形成上隔离层(7)，在所述上隔离层(7)上形成顶层(1)；

S02：在所述硅衬底(6)第二表面淀积形成下隔离层(8)；

S03：刻蚀所述下隔离层(8)和所述硅衬底(6)，形成空气腔，所述空气腔的底面为所述顶层(1)；

S04：用苯并环丁烯填充所述空气腔，形成临时上介质腔，填充高度不超过所述空气腔的高度；

S05：在所述临时上介质腔内形成多个第一导体柱(21)，所述第一导体柱(21)的高度与所述临时上介质腔的高度相同；

S06：在所述临时上介质腔和所述第一导体柱(21)上形成第一窗口层(3)，在所述第一窗口层(3)上开设第一辐射窗口(31)和第二辐射窗口(32)；

S07：在所述第一窗口层(3)上填充苯并环丁烯，形成临时中间介质腔，所述临时上介质腔和所述临时中间介质腔的高度之和不超过所述空气腔的高度；

S08：在所述临时中间介质腔内形成多个第二导体柱(91)，所述第二导体柱(91)的高度与所述临时中间介质腔的高度相同；

S09：在所述临时中间介质腔和所述第二导体柱(91)上形成第二窗口层(10)，在所述第二窗口层(10)上开设第三辐射窗口(101)和第四辐射窗口(102)；

S010：在250℃的温度条件下，热分解苯并环丁烯，形成上介质腔(2)、中间介质腔(9)和下介质腔(4)；

S011：在所述下介质腔(4)内形成多个第三导体柱(41)，所述第三导体柱(41)的高度与所述下介质腔(4)的高度相同；

S012：在下介质腔(4)和所述第三导体柱(41)上形成接地层(5)。

6.根据权利要求5所述的制备带通滤波器的方法，其特征在于，所述步骤S01之后，将所述顶层(1)键合至晶圆(110)上，键合过程采用的材料为热敏胶体，所述热敏胶体的热释放温度为100℃～200℃；

所述步骤S012之后，在100℃～200℃的温度条件下，将所述顶层(1)与所述晶圆(110)剥离。

7.根据权利要求5所述的制备带通滤波器的方法，其特征在于，所述步骤S02具体为：

S21：对所述硅衬底(6)的第二表面进行减薄与平整化处理；

S22：在所述硅衬底(6)第二表面淀积形成下隔离层(8)。

8.根据权利要求5所述的制备带通滤波器的方法，其特征在于，所述步骤S03具体为：

S31：在所述下隔离层(8)的表面上涂覆一层光刻胶，形成光刻胶层(120)；

S32：以所述光刻胶层(120)为掩膜层，干法刻蚀所述下隔离层(8)和所述硅衬底(6)，形成空气腔，所述空气腔的底面为所述顶层(1)；

S33：清除所述下隔离层(8)上残留的光刻胶。

9.根据权利要求5所述的制备带通滤波器的方法，其特征在于，所述上介质腔(2)、所述中间介质腔(9)和所述下介质腔(4)的高度相等。

10.根据权利要求5所述的制备带通滤波器的方法，其特征在于，所述步骤S05具体为：

S51：刻蚀所述临时上介质腔，形成多个第一导体柱通道；

S52：用金属填充所述第一导体柱通道，形成多个所述第一导体柱(21)；

所述步骤S08具体为：

S81：刻蚀所述临时中间介质腔，形成多个第二导体柱通道；

S82：用金属填充所述第二导体柱通道，形成多个所述第二导体柱(91)；

所述步骤S011为：

在所述下介质腔(4)内填充多个金属柱，形成所述第三导体柱(41)。

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