[發明專利]高電阻硅的硅技術中的濾波網絡

有效

• 申請號: 201080007603.4
• 申請日: 2010-02-12
• 公開（公告）號: CN102318187A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: D.羅海因唐;R.拉巴比迪;F.巴隆;A.勞齊爾;B.賈里;B.巴雷勞德;J.林蒂格納特
• 申請（專利權）人: 湯姆森特許公司
• 主分類號: H03H1/00
• 分類號: H03H1/00;H03H7/01;H03H7/075
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 呂曉章

技術領域

本發明涉及一種在諸如HR-Si(高電阻硅)技術的技術中濾波網絡的實現方式。其尤其關注應用于例如用于移動電話的GSM和UMTS標準以及用于電視接收的DVB-HT標準的多標準端子。

背景技術

這樣的濾波網絡的一個示例是偽橢圓(pseudo-elliptical)類型的基本低通濾波器，具有11個極點和5個傳輸零點。這樣的網絡能夠允許置于頻帶[462-862]MHz的DVB-T信號通過并且抑制在頻帶[890-915]MHz中發現的GSM傳輸頻帶。

圖1中描述了這種類型的濾波網絡。該網絡是對稱的。從而，對稱等級(rank)元件具有相同的值。網絡包括：

-在輸入端口P1和輸出端口P2之間以串聯方式連接的具有值Ls1、Ls2、Ls3的耦接電感L1至L6。

-在耦接電感L1至L6的連接點A1至A5和接地之間以并聯方式連接的具有值Lr1/Cr1、Lr2/Cr2、Lr3/Cr3的L/C串聯諧振元件。

在電感L1和L2的連接點A1和接地之間由此連接第一諧振元件Lr1/Cr1/。在點A2和接地之間由此連接第二諧振元件Lr2/Cr2，并且在點A3和接地之間由此連接第三諧振元件Lr3/Cr3。對稱地，在點A4和接地之間連接諧振元件Lr2/Cr2，并且在點A5和接地之間由此連接諧振元件Lr1/Cr1。這些“L/C串聯”元件在截止頻率的直接鄰域形成傳輸零點以便增加濾波器的選擇性。

然而，根據典型的實施例，為了生產濾波器，使用被轉移到FR4類型的低成本襯底(substrate)上的分立L/C組件，該襯底的下側用作接地平面，并且借助于金屬化的孔進行這些組件的接地。

本領域技術人員已知RF元件的接地從不理想并且該不理想性可以由寄生電感(parasite?inductance)建模至一階。關于經由金屬化孔接地，該電感的值將特別依賴于孔的直徑和它們的深度。這些接地寄生電感可以顯著地降低功能的性能，這種情況下，考慮它們并且通過重新優化設計來補償它們是必要的。因此，在圖1的濾波網絡的情況下，通過將L/C串聯諧振元件經由金屬化孔直接與電路的低接地平面連接來獲取接地寄生電感的最小化。

HR-Si技術當今廣泛地用于無源功能(諸如自電感、電容和電阻)的集成，使得能夠以低級別的成本來設計具有顯著性能的完整功能，諸如濾波器、平衡-不平衡變壓器(balun)、混頻器以及阻抗變換器。其還使得能夠進行關于已知為SIP(系統封裝)的技術的系統的集成，在該情況下HR-Si技術不僅用于集成RLC元件而且還用作組成系統的各種(diverse)集成電路的支持或接口。

由于典型地1000Ω.cm的高電阻硅(HR-Si)的使用使得這些性能是可能的。這種類型的結構包括第一層的襯底HR-Si，典型地具有300μm的厚度并且11.7的量級的介電常數，其在與下側對應的一側被金屬化。在與上側對應的另一側上，重疊兩層金屬導體。在第一金屬層和第二金屬層之間設置例如基于SiO2的絕緣層。該結構使得能夠實現第二上表面上的線圈電感和MIM(金屬-絕緣-金屬)電容。這兩個層由于金屬化跨越而相連接。在第二金屬層的上側設置鈍化層，例如，有機聚合物BCB(苯并環丁烯)層。

然而，當前技術不能使得在第一金屬層和組成接地平面的HR硅的下側之間產生金屬化跨越。其因此不能使得將LC元件直接連接(即以最短的路線)至接地。

在復雜功能(例如包括多個要接地的元件的高階濾波器)的特定情況下，這種限制造成設計問題，這是因為寄生元件是這樣的：它們可以完全地將使得濾波器的響應惡化并改變其性質，而沒有克服它的手段。

圖2示出了根據如上所述的現有技術，在HR-Si技術中的高電阻硅中無源濾波器的實施方式的橫截面，并且圖3示出了該低通濾波器的電氣圖解。這個標準濾波器包括在輸入和輸出端口P1和P2之間的，由電容Cr1、Cr2、Cr3和電感Lr1、Lr2、Lr3表示的L/C串聯組件并且其在具有值Ls1、Ls2、Ls3的耦接電感器和寄生接地線M1、M2之間以并聯方式插入。通過電感Lm1、Lm2、Lm3、Lm4分別建模接地點Gr1、Gr2和Gr3、Gr4之間的寄生接地線M1、M2。

來自圖4中表示的該濾波器的傳輸響應由此不僅示出了截止頻率的平移而且示出了傳輸零點。另一方面，截止頻率以外的衰減相比較于理想濾波器的要小很多。這些惡化的集合是由于這些接地寄生電感的出現。

在使用測量測試點的情況下。這些點在圖2所示的電路上形成，中心核在輸入或輸出線上，而相關聯的接地點在接地線的端部。