CN114121930A - 应用于mmic中的紧凑型电容、电阻并联结构 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，包括：薄膜电阻、第一金属层、介质层、第二金属层和空气桥；薄膜电阻和第一金属层分别制作在衬底上，薄膜电阻第一端与第一金属层连接；介质层制作在第一金属层和薄膜电阻上；第二金属层制作在介质层上；空气桥第一端与薄膜电阻第二端连接，空气桥第二端与第二金属层连接。
Description
技术领域
本公开涉及单片微波集成电路领域，尤其涉及一种应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构。
背景技术
单片微波集成电路(Monolithic Microwave Integrated Circuit，MMIC)是使用半导体集成电路加工技术，直接在硅、砷化镓或氮化镓等半导体基片上加工出有源和无源器件以及元件之间的互连微带线而形成的具有特定功能的集成电路。在单一芯片上完成多个功能电路的集成，一方面降低了成本消耗，另一方面由于采用的是内匹配电路，减小了外部寄生效应带来的影响，很大程度上保持和提升了毫米波频段电路的性能。
单片微波集成电路中，无源器件实现了MMIC电路的匹配、提供了偏置电压、以及具有相移和滤波的作用。通常电路采用的无源元件有：微带线、MIM电容和薄膜电阻。采用微带线作为MMIC电路的互联传输线，实现元件之间的连接，以及在实际阻抗匹配中，可以通过调节微带线的宽度、长度实现相应的阻抗值。MIM电容采用传统平行电容板结构，可以采用较小的面积来实现较大的电容值，且结构简单，易于集成，减少了寄生电感和射频损耗影响，主要用于匹配网络和偏置电路，起到匹配、滤波、隔直等作用。由于薄膜电阻具有准确的阻值和较高的稳定性，因此在MMIC中的主要作用包括：(1)、用于电路的稳定网络，提高器件和电路的稳定性；(2)、用于偏置电路中去除来自RF网络的影响；(3)、参与匹配等。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本公开提供了一种应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，以解决以上所提出的技术问题。
(二)技术方案
根据本公开的一个方面，提供了一种应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，包括：
薄膜电阻，制作在衬底上；
第一金属层，制作在衬底上，且所述薄膜电阻第一端与所述第一金属层连接；
介质层，制作在所述第一金属层和所述薄膜电阻上；
第二金属层，制作在所述介质层上；
空气桥，所述空气桥第一端与所述薄膜电阻第二端连接，所述空气桥第二端与所述第二金属层连接。
在本公开的一些实施例中，所述空气桥包括：
第一空气桥金属层，所述第一空气桥金属层一端与所述薄膜电阻第二端连接；
导电通孔，所述导电通孔设置在所述介质层内，所述导电通孔一端与所述第一空气桥金属层另一端导通相连；
第二空气桥金属层，所述第二空气桥金属层一端与所述导电通孔另一端导通相连，所述第二空气桥金属层另一端与所述第二金属层连接。
在本公开的一些实施例中，所述薄膜电阻的两端构造有金属接触焊盘，所述薄膜电阻的厚度为0.01μm-10μm。
在本公开的一些实施例中，所述介质层的材料为氮化硅、二氧化硅中的一种或多种；所述介质层的厚度为0.01μm-1μm。
在本公开的一些实施例中，所述第一金属层的厚度为0.01μm-10μm；所述第二金属层的厚度为1-10μm。
根据本公开的一个方面，提供了一种应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，包括：
第一金属层，制作在衬底上；
介质层，制作在所述第一金属层上；
第二金属层，制作在所述介质层上；
薄膜电阻，制作在所述介质层上，且所述薄膜电阻第一端与所述第二金属层连接；
空气桥，所述空气桥第一端与所述薄膜电阻第二端连接，所述空气桥第二端与所述第一金属层连接。
在本公开的一些实施例中，所述空气桥包括：
第三空气桥金属层，所述第三空气桥金属层一端与所述薄膜电阻第二端连接；
导电通孔，所述导电通孔设置在所述介质层内，所述导电通孔一端与所述第三空气桥金属层另一端导通相连；
第四空气桥金属层，所述第四空气桥金属层一端与所述导电通孔另一端导通相连，所述第四空气桥金属层另一端与与所述第一金属层连接。
在本公开的一些实施例中，所述薄膜电阻的两端构造有金属接触焊盘，所述薄膜电阻的厚度为0.01μm-10μm。
在本公开的一些实施例中，所述介质层的材料为氮化硅、二氧化硅中的一种或多种；所述介质层的厚度为0.01μm-1μm。
在本公开的一些实施例中，所述第一金属层的厚度为0.01μm-10μm；所述第二金属层的厚度为1-10μm。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)本公开提供的紧凑型电容、电阻并联结构减少了传输线的使用，能够降低高频时传输线间的耦合效应，以及因为趋肤效应所产生的损耗，提高整体电路的性能，保证电路在高频时的稳定性和可靠性。
(2)本公开由于电容、电阻间的间距大大减少，因此实现了MMIC整体面积的小型化，同时使电路布局更加灵活，提高了MMIC的整体性能。
(3)本公开采用空气桥与电阻连接，降低了寄生参数的影响，并且可以通过调节空气桥的高度来调节寄生参数。
附图说明
图1为本公开实施例用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构的示意图。
图2为本公开实施例用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构的上剖面俯视示意图。
【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
1-薄膜电阻；
2-MIM 电容；
21-第一金属层；
22-介质层；
23-第二金属层；
3-空气桥；
31-第一空气桥金属层；
32-导电通孔；
33-第二空气桥金属层。
具体实施方式
本公开提供了一种应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，包括：薄膜电阻、第一金属层、介质层、第二金属层和空气桥；薄膜电阻和第一金属层分别制作在衬底上，薄膜电阻第一端与第一金属层连接；介质层制作在第一金属层和薄膜电阻上；第二金属层制作在介质层上；空气桥第一端与薄膜电阻第二端连接，空气桥第二端与第二金属层连接。
本公开提供的电容、电阻并联结构对整体电路的性能有着重大影响，例如在每一个有源器件的栅极前串联一个电容，可以降低器件的栅极电容，提高了栅极传输线的截止频率，并且显著提高了电路的稳定性。同时并联电阻，起到偏置作用；在匹配网络中使用电容、电阻并联结构能够降低匹配网络的品质因数，拓展带宽，补偿了器件随频率的增益滚降，增加了级间隔离度，提高了电路的稳定性。
伴随着对MMIC小型化的要求越来越高，需要缩小无源器件的物理尺寸以及间距。但是当MMIC的工作频率进入毫米波甚至更高，过多过密的微带线会产生严重的耦合效应，极大降低高频时的性能，并且高频时的趋肤效应会加大传输线在传输信号过程中的损耗。因此为了保证MMIC的小型化和高性能，需要减少传输线的使用长度。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。
在本公开的第一个示例性实施例中，提供了一种应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构。图1为本公开实施例用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构的示意图。图2为本公开实施例用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构的上剖面俯视示意图。如图1、图2所示，本公开应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构包括：薄膜电阻1、第一金属层21、介质层22、第二金属层23和空气桥3；薄膜电阻1和第一金属层21分别制作在衬底上，薄膜电阻1第一端与第一金属层21连接；介质层22制作在第一金属层21和薄膜电阻1上；第二金属层23制作在介质层22上；空气桥3第一端与薄膜电阻1第二端连接，空气桥3第二端与第二金属层23连接。
在本实施例中MIM电容2包括第一金属层21、介质层22、第二金属层23，由于第一金属层21和第二金属层23之间存在绝缘介质，进而采用含有导电通孔32的空气桥3连接第一金属层21与第二金属层23，从而实现电阻和电容的并联。
以下对本实施例应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构中的空气桥3进行详细描述。空气桥3包括：第一空气桥金属层31、导电通孔32和第二空气桥金属层33。第一空气桥金属层31与薄膜电阻1第二端同层设置且连接。第二空气桥金属层33与第二金属层23同层设置且连接。导电通孔32设置在介质层22内，导电通孔32的下端与第一空气桥金属层31相连通，导电通孔32的上端与第二空气桥金属层33相连通。
在本公开的一些实施例中，第一空气桥金属层31的材料选择以及制备规格与第一金属层21的材料选择以及制备规格可以相似或相同。
在本公开的一些实施例中，第二空气桥金属层33的材料选择以及制备规格与第二金属层23的材料选择以及制备规格可以相似或相同。
在本公开的一些实施例中，所述薄膜电阻1的两端构造有金属接触焊盘，所述薄膜电阻1的厚度可以为0.01μm-10μm。
在本公开的一些实施例中，涉及的电容可以为使用金属-绝缘体-金属(MetalInsulator Metal，MIM)架构的电容。作为绝缘体的介质层22的材料可以为氮化硅(SiN)、二氧化硅(SiO2)中的一种或多种。介质层22的厚度可以为0.01μm-1μm。
在本公开的一些实施例中，所述第一金属层21的厚度可以为0.01μm-10μm；所述第二金属层23的厚度可以为1-10μm。
在本公开的第二个示例性实施例中，提供了一种应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构。与第一实施例的应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构相比，本实施例应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构的区别在于：薄膜电阻1不制作在衬底上，而是制作在介质层层上，即与第二金属层作为同一层设置。
对应的空气桥的结构会有所调整，在本实施例中空气桥包括：第三空气桥金属层、导电通孔和第四空气桥金属层。第三空气桥金属层与薄膜电阻第二端同层设置且连接。第四空气桥金属层与第一金属层同层设置且连接。导电通孔设置在介质层内，导电通孔的下端与第四空气桥金属层相连通，导电通孔的上端与第三空气桥金属层相连通。
为了达到简要说明的目的，上述实施例1中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，包括：
薄膜电阻，制作在衬底上；
第一金属层，制作在衬底上，且所述薄膜电阻第一端与所述第一金属层连接；
介质层，制作在所述第一金属层和所述薄膜电阻上；
第二金属层，制作在所述介质层上；
空气桥，所述空气桥第一端与所述薄膜电阻第二端连接，所述空气桥第二端与所述第二金属层连接。
2.根据权利要求1所述的应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，其中，所述空气桥包括：
第一空气桥金属层，所述第一空气桥金属层一端与所述薄膜电阻第二端连接；
导电通孔，所述导电通孔设置在所述介质层内，所述导电通孔一端与所述第一空气桥金属层另一端导通相连；
第二空气桥金属层，所述第二空气桥金属层一端与所述导电通孔另一端导通相连，所述第二空气桥金属层另一端与所述第二金属层连接。
3.根据权利要求1或2所述的应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，其中，所述薄膜电阻的两端构造有金属接触焊盘，所述薄膜电阻的厚度为0.01μm-10μm。
4.根据权利要求1或2所述的应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，其中，所述介质层的材料为氮化硅、二氧化硅中的一种或多种；所述介质层的厚度为0.01μm-1μm。
5.根据权利要求1或2所述的应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，其中，所述第一金属层的厚度为0.01μm-10μm；所述第二金属层的厚度为1-10μm。
6.一种应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，包括：
第一金属层，制作在衬底上；
介质层，制作在所述第一金属层上；
第二金属层，制作在所述介质层上；
薄膜电阻，制作在所述介质层上，且所述薄膜电阻第一端与所述第二金属层连接；
空气桥，所述空气桥第一端与所述薄膜电阻第二端连接，所述空气桥第二端与所述第一金属层连接。
7.根据权利要求6所述的应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，其中，所述空气桥包括：
第三空气桥金属层，所述第三空气桥金属层一端与所述薄膜电阻第二端连接；
导电通孔，所述导电通孔设置在所述介质层内，所述导电通孔一端与所述第三空气桥金属层另一端导通相连；
第四空气桥金属层，所述第四空气桥金属层一端与所述导电通孔另一端导通相连，所述第四空气桥金属层另一端与与所述第一金属层连接。
8.根据权利要求6或7所述的应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，其中，所述薄膜电阻的两端构造有金属接触焊盘，所述薄膜电阻的厚度为0.01μm-10μm。
9.根据权利要求6或7所述的应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，其中，所述介质层的材料为氮化硅、二氧化硅中的一种或多种；所述介质层的厚度为0.01μm-1μm。
10.根据权利要求6或7所述的应用于MMIC中的紧凑型电容、电阻并联结构，其中，所述第一金属层的厚度为0.01μm-10μm；所述第二金属层的厚度为1-10μm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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