[发明专利]高电阻硅的硅技术中的滤波网络

说明书

技术领域

本发明涉及一种在诸如HR-Si(高电阻硅)技术的技术中滤波网络的实现方式。其尤其关注应用于例如用于移动电话的GSM和UMTS标准以及用于电视接收的DVB-HT标准的多标准端子。

背景技术

这样的滤波网络的一个示例是伪椭圆(pseudo-elliptical)类型的基本低通滤波器，具有11个极点和5个传输零点。这样的网络能够允许置于频带[462-862]MHz的DVB-T信号通过并且抑制在频带[890-915]MHz中发现的GSM传输频带。

图1中描述了这种类型的滤波网络。该网络是对称的。从而，对称等级(rank)元件具有相同的值。网络包括：

-在输入端口P1和输出端口P2之间以串联方式连接的具有值Ls1、Ls2、Ls3的耦接电感L1至L6。

-在耦接电感L1至L6的连接点A1至A5和接地之间以并联方式连接的具有值Lr1/Cr1、Lr2/Cr2、Lr3/Cr3的L/C串联谐振元件。

在电感L1和L2的连接点A1和接地之间由此连接第一谐振元件Lr1/Cr1/。在点A2和接地之间由此连接第二谐振元件Lr2/Cr2，并且在点A3和接地之间由此连接第三谐振元件Lr3/Cr3。对称地，在点A4和接地之间连接谐振元件Lr2/Cr2，并且在点A5和接地之间由此连接谐振元件Lr1/Cr1。这些“L/C串联”元件在截止频率的直接邻域形成传输零点以便增加滤波器的选择性。

然而，根据典型的实施例，为了生产滤波器，使用被转移到FR4类型的低成本衬底(substrate)上的分立L/C组件，该衬底的下侧用作接地平面，并且借助于金属化的孔进行这些组件的接地。

本领域技术人员已知RF元件的接地从不理想并且该不理想性可以由寄生电感(parasite inductance)建模至一阶。关于经由金属化孔接地，该电感的值将特别依赖于孔的直径和它们的深度。这些接地寄生电感可以显著地降低功能的性能，这种情况下，考虑它们并且通过重新优化设计来补偿它们是必要的。因此，在图1的滤波网络的情况下，通过将L/C串联谐振元件经由金属化孔直接与电路的低接地平面连接来获取接地寄生电感的最小化。

HR-Si技术当今广泛地用于无源功能(诸如自电感、电容和电阻)的集成，使得能够以低级别的成本来设计具有显著性能的完整功能，诸如滤波器、平衡-不平衡变压器(balun)、混频器以及阻抗变换器。其还使得能够进行关于已知为SIP(系统封装)的技术的系统的集成，在该情况下HR-Si技术不仅用于集成RLC元件而且还用作组成系统的各种(diverse)集成电路的支持或接口。

由于典型地1000Ω.cm的高电阻硅(HR-Si)的使用使得这些性能是可能的。这种类型的结构包括第一层的衬底HR-Si，典型地具有300μm的厚度并且11.7的量级的介电常数，其在与下侧对应的一侧被金属化。在与上侧对应的另一侧上，重叠两层金属导体。在第一金属层和第二金属层之间设置例如基于SiO2的绝缘层。该结构使得能够实现第二上表面上的线圈电感和MIM(金属-绝缘-金属)电容。这两个层由于金属化跨越而相连接。在第二金属层的上侧设置钝化层，例如，有机聚合物BCB(苯并环丁烯)层。

然而，当前技术不能使得在第一金属层和组成接地平面的HR硅的下侧之间产生金属化跨越。其因此不能使得将LC元件直接连接(即以最短的路线)至接地。

在复杂功能(例如包括多个要接地的元件的高阶滤波器)的特定情况下，这种限制造成设计问题，这是因为寄生元件是这样的：它们可以完全地将使得滤波器的响应恶化并改变其性质，而没有克服它的手段。

图2示出了根据如上所述的现有技术，在HR-Si技术中的高电阻硅中无源滤波器的实施方式的横截面，并且图3示出了该低通滤波器的电气图解。这个标准滤波器包括在输入和输出端口P1和P2之间的，由电容Cr1、Cr2、Cr3和电感Lr1、Lr2、Lr3表示的L/C串联组件并且其在具有值Ls1、Ls2、Ls3的耦接电感器和寄生接地线M1、M2之间以并联方式插入。通过电感Lm1、Lm2、Lm3、Lm4分别建模接地点Gr1、Gr2和Gr3、Gr4之间的寄生接地线M1、M2。

来自图4中表示的该滤波器的传输响应由此不仅示出了截止频率的平移而且示出了传输零点。另一方面，截止频率以外的衰减相比较于理想滤波器的要小很多。这些恶化的集合是由于这些接地寄生电感的出现。

在使用测量测试点的情况下。这些点在图2所示的电路上形成，中心核在输入或输出线上，而相关联的接地点在接地线的端部。