【技术实现步骤摘要】
本技术涉及射频lc滤波器领域，特别是基于硅基异质集成工艺的立体lc射频滤波器。
技术介绍
1、由于无线通信设备日趋小型化和高频率的需求，这对进一步提升滤波器的性能并减小器件的物理体积提出了很高的要求。lc无源滤波器利用电感、电容和电阻的组合设计构成滤波电路，可滤除一次或多次谐波。普遍采用的无源滤波器结构是将电感与电容串联，构成对谐波的低阻抗旁路。
2、集成无源器件ipd(集成无源器件integrated passive device)技术为lc滤波器的集成化提供了一个新的方向。ipd工艺通过如光刻、显影、溅射、剥离、金属蒸镀、刻蚀等微电子工艺，在衬底上面形成一系列的金属、电介质、过孔等多层结构，形成如电容、螺旋电感、电阻等不同的基本无源元件的工艺。所形成的集成无源器件(ipd)具备更小的芯片面积、更低的成本和功耗以及与有源器件兼容性更好的特点。但ipd集成lc滤波器中的集成电感大多为平面螺旋电感，品质因数一般只能达到几十，并且采用厚铜走线层和高阻硅提升q值的螺旋电感q值也很难达到50以上。采用mems硅工艺加工的双层硅片结构立体电感，可有效提升电感q值，但电感q值也在100以下。因此，在现有线圈集成工艺中可实现的电感品质因数受到较大限制，使得高集成度的射频系统中仍需外接高品质电感线圈，限制了系统集成度的提升。同时，mems工艺加工精度只能达到微米级，此加工精度限制了其在高频电路及通信系统中的应用。
3、随着毫米波通信与雷达技术的进步，高集成度的小型化高性能毫米波系统将成为市场主导，因此特别需要适合于高频带
技术实现思路
1、本技术的目的在于，提供基于硅基异质集成工艺的立体lc射频滤波器。本技术具有结构更加紧凑，性能更高，插损更小，利于在高性能小型化射频系统中集成的优点。
2、本技术的技术方案：基于硅基异质集成工艺的立体lc射频滤波器，包括使用基于硅基高密度tsv加工的第一级高q值lc滤波器、接地立体电容、第二级高q值lc滤波器，形成三个传输零点的低通滤波器结构；所述第一级高q值lc滤波器和第二级高q值lc滤波器均为高q值lc滤波器结构；
3、所述高q值lc滤波器结构由硅基异质集成工艺加工形成，包括高q值立体电感线圈与rdl布线层之间和同层rdl布线层的走线之间形成的电容组成。
4、前述的基于硅基异质集成工艺的立体lc射频滤波器中，所述高q值立体电感线圈包括上层rdl布线层、高密度tsv通孔、下层rdl布线层以及用于形成tsv通孔的高阻硅基板。
5、所述高q值立体电感线圈结构基于硅基异质集成工艺进行加工，所述硅基异质集成工艺加工精度在纳米级，可实现微米级间距的深硅通孔。通过硅基异质集成工艺加工形成的两层rdl布线层与tsv连接，形成更小尺寸更紧凑的立体螺旋电感结构，tsv间距的缩小以及rdl布线间距的缩小使得电感量可以显著提高，结合tsv铜填充与厚rdl金属层工艺可实现电感线圈内阻进一步减小，最终实现高性能、高q值的立体螺旋电感线圈。
6、前述的基于硅基异质集成工艺的立体lc射频滤波器中，根据提出的基于硅基异质集成工艺加工形成的高q值立体电感线圈，提出了一种立体高性能无源lc滤波器结构，所述高性能立体lc无源滤波器结构使用两个立体电感线圈级联，其中立体电感线圈中两层rdl布线层形成并联电容，两级lc滤波器之间连接接地电容，形成了高精度、高q值、小尺寸的lc滤波器。
7、前述的基于硅基异质集成工艺的立体lc射频滤波器中，所述高q值立体电感线圈由小间距tsv与高精度厚铜rdl布线层组合形成，上层rdl布线层通过小间距高密度tsv与下层rdl布线层进行连接。
8、前述的基于硅基异质集成工艺的立体lc射频滤波器中，所述小间距高密度tsv由硅基异质集成工艺进行加工，加工精度在纳米量级，在高阻硅上进行加工，所述tsv孔通过激光刻蚀形成，通过电极种子层进行孔铜填充。
9、前述的基于硅基异质集成工艺的立体lc射频滤波器中，所述高q值立体电感线圈由rdl层和tsv组成的立体互连结构形成，高密度tsv与高精度rdl层使得电感线圈更紧凑，实现电感量大幅增加，厚rdl布线层与孔铜填充的tsv实现电感线圈内阻降低。
10、前述的基于硅基异质集成工艺的立体lc射频滤波器中，所述滤波结构包括lc低通滤波器和接地电容，所述lc低通滤波器中包括第一对lc并联谐振单元和第二对lc并联谐振单元；
11、所述接地电容的一端电连接在所述第一对lc并联谐振单元的输出端与所述第二对lc并联谐振单元的输入端之间，另一端通过所述高阻硅基板层的接地通孔下层金属地层连接；
12、所述第一对lc并联谐振单元，包括电感l1；电容c1，与所述电感l1并联；
13、所述第二对lc并联谐振单元，包括电感l2；电容c2，与所述电感l2并联；
14、所述接地电容，包括：电容c3，上极板连接两对lc并联谐振单元，下极板接地；
15、所述lc并联谐振单元，由所述高q值立体电感线圈与两层rdl布线层之间并联电容组成；
16、所述的立体lc射频滤波器带有三个传输零点，输入端和第一对lc并联谐振单元相连，第一对lc并联谐振单元的输出端与第二对lc并联谐振单元的输入端通过接地立体电容相连接，第二对lc并联谐振单元的输出端和低通滤波器的输出端相连。
17、前述的基于硅基异质集成工艺的立体lc射频滤波器中，所述基于硅基异质集成工艺的立体lc射频滤波器与高密度射频系统集成方式如下：
18、通过先进集成工艺直接在芯片裸片上形成微触点，与立体lc射频滤波器进行直接铜-铜键合，以最小化连接线长度，最小化插损。
19、与现有技术相比，本技术的有益效果在于：
20、1.通过使用硅基异质集成工艺，在硅基形成高密度tsv通孔并形成高密度rdl层，相比于ipd工艺与mems工艺可实现更高的线圈连接密度，可显著增加电感线圈电感量，减小线圈内阻，形成高q值立体结构小尺寸电感线圈。
21、2.通过硅基异质集成工艺的纳米级加工精度可实现电感参数的精确控制，通过结合上下两层rdl布线层可形成精确的电容结构，并进而实现高精度的lc无源滤波器集成加工。
22、3.本申请提供的立体电感线圈结构相比传统的平面螺旋线圈结构占用面积显著减小并显著提升线圈q值，提升参数加工精度。
23、4.形成的高性能立体lc无源滤波器结构可直接在利用硅基异质集成工艺与高性能小型化射频系统进行直接集成，结合微触点可直接与射频芯片进行连接，有利于减小插损，利于高性能高频率射频系统的封装与系统联合设计与仿真，可加速先进射频系统研发，推动射频系统进一步向小型化高性能发展。
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1.基于硅基异质集成工艺的立体LC射频滤波器，其特征在于：包括使用基于硅基高密度TSV加工的第一级高Q值LC滤波器、接地立体电容(C3)、第二级高Q值LC滤波器，形成三个传输零点的低通滤波器结构；所述第一级高Q值LC滤波器和第二级高Q值LC滤波器均为高Q值LC滤波器结构；
2.根据权利要求1所述的基于硅基异质集成工艺的立体LC射频滤波器，其特征在于：所述高Q值立体电感线圈(L1、L2)包括上层RDL布线层(1)、高密度TSV通孔(2)、下层RDL布线层(3)以及用于形成TSV通孔的高阻硅基板。
【技术特征摘要】
1.基于硅基异质集成工艺的立体lc射频滤波器，其特征在于：包括使用基于硅基高密度tsv加工的第一级高q值lc滤波器、接地立体电容(c3)、第二级高q值lc滤波器，形成三个传输零点的低通滤波器结构；所述第一级高q值lc滤波器和第二级高q值lc滤波器均为高q值...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄定龙，朱丹丹，许盈颖，
申请(专利权)人：浙江研煌科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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