CN213636254U - 一种具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片。属于滤波电器件技术领域。包括：n个硅腔谐振单元，每个硅腔谐振单元包括上下依次设置的第一金属层、高阻硅介质层和第二金属层；其特征在于设置激光修正桥单元，分布在第一金属层上，且加载于第一槽线和第二槽线的末端，所述激光修正桥单元由数个中间细两端粗的蝶形金属连接线组成。通过在硅腔谐振单元四周刻蚀通孔，并在通孔内壁溅射金属沉积层，形成类波导，具有Q值高、损耗小的优点，利用激光点烧激光修正桥，实现了硅基滤波芯片加工后带外抑制度变差后的修正功能，且修正范围可调。

Description

一种具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片

技术领域

本实用新型涉及一种具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片。属于滤波电器件技术领域。

背景技术

滤波器在射频／微波系统中起着选频滤波的重要作用，主要性能指标有差损、带宽、带外选择性以及电路尺寸等。传统的腔体滤波器和ＬＣ滤波器体积大、制造成本高并且不易与多芯片互连集成。

利用硅微机电系统技术加工实现的硅基滤波器在毫米波频段具有高Q值、低差损、小体积的明显优势，可以与常规单片微波集成电路(Monolithic Microwave IntegratedCircuit, MMIC)工艺相兼容等优点，不仅成为各类电子器件的发展趋势，也成为解决毫米波收发组件单片化的最佳手段。此硅基滤波芯片采用槽线式双阻带谐振器在通带两侧形成了传输零点，提高了带外抑制度，但由于加工工艺难且不稳定，未形成成熟的工艺流程，槽线式双阻带谐振器经常出现加工误差，从而导致带外传输零点偏移，带外抑制度变差，成为必须解决的问题。

发明内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片，通过激光点烧激光修正桥，可调节硅基滤波芯片的带外抑制度，高效且有效，不用二次加工且可整片晶圆处理，大大降低加工成本。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：一种具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片，包括：

n个硅腔谐振单元，每个硅腔谐振单元包括上下依次设置的第一金属层、高阻硅介质层和第二金属层；

槽线式双阻带谐振器，分布在单个硅腔谐振单元的第一金属层上或者一行上相邻两个硅腔谐振单元的第一金属层相接处，分别包括第一槽线和第二槽线，且第二槽线的一端与所述第一槽线的中点相接；

还包括输入馈线槽、第一缺陷耦合槽、输出馈线槽和第二缺陷耦合槽，其中，所述输入馈线槽和第一缺陷耦合槽设置在硅腔谐振单元矩阵中任一行的首位硅腔谐振单元上的第一金属层上，所述输入馈线槽与第一缺陷耦合槽连通，进行待滤波信号的输入；

所述输出馈线槽和第二缺陷耦合槽设置在硅腔谐振单元矩阵中任一行的末位硅腔谐振单元上的第一金属层上，所述输出馈线槽与第二缺陷耦合槽连通，输出滤波信号；

其特征在于设置激光修正桥单元，分布在第一金属层上，且加载于第一槽线和第二槽线的末端，所述激光修正桥单元由数个中间细两端粗的蝶形金属连接线组成。中间金属细的设计可方便激光点烧切割。

所述硅腔谐振单元的边缘设置有多个通孔，所述通孔贯穿第一金属层、高阻硅介质层和第二金属层，且内壁表面设置有金属沉积层。

所述通孔为全通孔或半通孔。

所述n≥1，且为整数，所述n大于1时，n个硅腔谐振单元排列成矩阵，相邻两个硅腔谐振单元边缘的半通孔对应组合为全通孔。

所述第一槽线和第二槽线成形在第一金属层上，且深度与第一金属层厚度相对应。

所述输入馈线槽和输出馈线槽延伸至第一金属层边缘，所述输入馈线槽、第一缺陷耦合槽、输出馈线槽和第二缺陷耦合槽深度与第一金属层厚度对等。

所述第一槽线为U型槽线，所述第二槽线为波浪型槽线、直线型槽线和弧线型槽线中的一种。

所述多个激光修正桥分别并列排布在第一槽线和第二槽线的末端，且成形在第一金属层上，厚度与第一金属层厚度相对等。

本实用新型的有益效果是：本实用新型指出的一种具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片，可以通过采用硅基微细加工工艺（刻蚀、溅射、电镀等）在硅片上进行滤波器芯片加工，体积小，可实现多芯片集成，通过在硅腔谐振单元四周刻蚀通孔，并在通孔内壁溅射金属沉积层，形成类波导，具有Q值高、损耗小的优点，利用激光点烧激光修正桥，实现了硅基滤波芯片加工后带外抑制度变差后的修正功能，且修正范围可调。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本实用新型实施例的结构示意图；

图2是图1的A-A向剖视图；

图3 是激光修正桥单元结构图；

图4是本实用新型的频率-幅度的波形图。

具体实施方式

下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1~图4，本实用新型实施例包括：

如图1所示的一种具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片，包括：激光修正桥单元31、槽线式双阻带谐振器13和硅腔谐振单元11，本实施例中，采用3个硅腔谐振单元，分别为第一硅腔谐振单元111、第二硅腔谐振单元112和第三硅腔谐振单元113，第一硅腔谐振单元111、第二硅腔谐振单元112和第三硅腔谐振单元113依次排成一行。

如图2所示，每个硅腔谐振单元包括上下依次设置的第一金属层21、高阻硅介质层22和第二金属层23，第一金属层21和第二金属层23可以通过溅射、电镀工艺在高阻硅介质层22上得到。高阻硅介质层22的电阻率≥3000Ω/cm，采用高阻硅介质层22使得滤波器用于毫米波段时具有体积小、插损小以及电磁波传输损耗低的优点。

在本实施例中，采用厚度为10um的第一金属层21和第二金属层23，并采用厚度为400um的高阻硅介质层22，硅腔谐振单元11呈长方形，长度为3mm，宽度为1.54mm，体积小。

所述硅腔谐振单元11的边缘设置有多个通孔12，所述通孔12贯穿第一金属层21、高阻硅介质层22和第二金属层23，且内壁表面设置有金属沉积层，以形成用于谐振的硅腔，从而使得电磁波无法由硅腔向外泄露出去，能量传输损耗小，使得滤波器具有插损小的优点。所述通孔12为全通孔122或半通孔121。如图1所示，相邻两个硅腔谐振单元11边缘的半通孔121对应组合为全通孔结构。

槽线式双阻带谐振器13分布在单个硅腔谐振单元的第一金属层21上或者一行上相邻两个硅腔谐振单元的第一金属层相接处，本实施例中，槽线式双阻带谐振器分布在相邻两个硅腔谐振单元的第一金属层21相接处，3个硅腔谐振单元对应2个槽线式双阻带谐振器13，分别为第一槽线式双阻带谐振器134和第二槽线式双阻带谐振器135，对称分布，保障第一硅腔谐振单元111和第二硅腔谐振单元112之间、以及第二硅腔谐振单元112和第三硅腔谐振单元113之间的耦合均匀。

本实施例中，槽线式双阻带谐振器13分别包括第一槽线131和第二槽线132，且第二槽线132的一端与所述第一槽线131的中点相接，能够产生两个传输零点，在不增加电路尺寸的前提下，提高滤波器通带两侧带外抑制度。槽线式双阻带谐振器13比现有的采用两个单独槽线的槽线式谐振器体积更小，使得电路尺寸小，不占用额外的芯片面积，且不会引入额外寄生极点，易于与半导体集成电路进行工艺集成。

第一槽线131和第二槽线132刻蚀成形在第一金属层21上，且深度与第一金属层21厚度相对应，且第一槽线131为U型槽线，第一槽线131的宽度与长度决定通带高频处带外抑制。

第二槽线132为波浪型槽线、直线型槽线和弧线型槽线中的一种，本实施中，第二槽线132为波浪型槽线，第一槽线131的宽度、第二槽线132的宽度、第一槽线131的二分之一长度以及第二槽线132的长度之和决定通带低频处带外抑制，使得两个传输零点分别可调，且不会在低频产生额外的极点，不会引入额外杂波，低频响应更好。

为了实现信号的输入和输出，还需要输入馈线槽14、第一缺陷耦合槽15、输出馈线槽16和第二缺陷耦合槽17，其中，所述输入馈线槽14和第一缺陷耦合槽15刻蚀在硅腔谐振单元矩阵中任一行的首位硅腔谐振单元上的第一金属层上，所述输入馈线槽14与第一缺陷耦合槽15连通，进行待滤波信号的输入；

输出馈线槽16和第二缺陷耦合槽17设置在硅腔谐振单元矩阵中任一行的末位硅腔谐振单元上的第一金属层上，输出馈线槽16与第二缺陷耦合槽17连通，输出滤波信号。如图1所示，输入馈线槽14和输出馈线槽16延伸至第一金属层边缘，将待滤波信号通过输入馈线槽14输入该滤波器，滤波完成后的滤波信号通过输出馈线槽16输出。

输入馈线槽14、第一缺陷耦合槽15、输出馈线槽16和第二缺陷耦合槽17深度与第一金属层21厚度对应，采用刻蚀工艺得到，输入馈线槽14和输出馈线槽16的阻抗可以为50Ω。另外，第一缺陷耦合槽15的尺寸决定了输入馈线槽14与硅腔谐振单元111之间的耦合强度，第二缺陷耦合槽17的尺寸决定了输出馈线槽16与硅腔谐振单元113之间的耦合强度，具体的，第一缺陷耦合槽15和第二缺陷耦合槽17的尺寸越大，输入馈线槽14与硅腔谐振单元111之间的耦合强度越大，输出馈线槽16和硅腔谐振单元113之间的耦合强度越大。本实施例中，输入馈线槽14和输出馈线槽16的槽线宽度可以为88um，两条输入馈线槽14之间的间隙可以为70um，第一缺陷耦合槽15和第二缺陷耦合槽17的长度可均为1.1mm，宽度可均为0.22mm。

激光修正桥单元31，分布在第一金属层21上，且加载于第一槽线131和第二槽线132的末端，所述激光修正桥单元31由数个中间细两端粗的蝶形金属连接线组成，中间金属细可方便激光切割。

如图3所示，所述激光修正桥单元311并列排布在第一槽线131的末端，激光修正桥单元312并列排布在第一槽线132的末端，由第一金属层21形成，厚度与第一金属层21厚度相对应，本实施例中为10um。

依次点烧激光修正桥单元311上的D1-D2-D3，频率-幅度的波形图如图3所示，通带右侧（高频）传输零点往低频移动，依次点烧激光修正桥单元312上的D4-D5-D6，频率-幅度的波形图如图3所示，通带左侧（低频）传输零点也往低频移动。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片，包括：

n个硅腔谐振单元，每个硅腔谐振单元包括上下依次设置的第一金属层、高阻硅介质层和第二金属层；

槽线式双阻带谐振器，分布在单个硅腔谐振单元的第一金属层上或者一行上相邻两个硅腔谐振单元的第一金属层相接处，分别包括第一槽线和第二槽线，且第二槽线的一端与所述第一槽线的中点相接；

还包括输入馈线槽、第一缺陷耦合槽、输出馈线槽和第二缺陷耦合槽，其中，所述输入馈线槽和第一缺陷耦合槽设置在硅腔谐振单元矩阵中任一行的首位硅腔谐振单元上的第一金属层上，所述输入馈线槽与第一缺陷耦合槽连通，进行待滤波信号的输入；

所述输出馈线槽和第二缺陷耦合槽设置在硅腔谐振单元矩阵中任一行的末位硅腔谐振单元上的第一金属层上，所述输出馈线槽与第二缺陷耦合槽连通，输出滤波信号；

其特征在于设置激光修正桥单元，分布在第一金属层上，且加载于第一槽线和第二槽线的末端，所述激光修正桥单元由数个中间细两端粗的蝶形金属连接线组成。

2.根据权利要求1所述的具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片，其特征在于所述硅腔谐振单元的边缘设置有多个通孔，所述通孔贯穿第一金属层、高阻硅介质层和第二金属层，且内壁表面设置有金属沉积层。

3.根据权利要求2所述的具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片，其特征在于所述通孔为全通孔或半通孔。

4.根据权利要求1所述的具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片，其特征在于所述n≥1，且为整数，所述n大于1时，n个硅腔谐振单元排列成矩阵，相邻两个硅腔谐振单元边缘的半通孔对应组合为全通孔。

5.根据权利要求1所述的具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片，其特征在于所述第一槽线和第二槽线成形在第一金属层上，且深度与第一金属层厚度相对应。

6.根据权利要求1所述的具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片，其特征在于所述输入馈线槽和输出馈线槽延伸至第一金属层边缘，所述输入馈线槽、第一缺陷耦合槽、输出馈线槽和第二缺陷耦合槽深度与第一金属层厚度对等。

7.根据权利要求1所述的具有带外抑制度激光修正桥的硅基滤波芯片，其特征在于所述第一槽线为U型槽线，所述第二槽线为波浪型槽线、直线型槽线和弧线型槽线中的一种。

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