[发明专利]半导体器件和形成高衰减平衡带通滤波器的方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及半导体器件，并且更具体地说涉及半导体器件和形成高衰减平衡带通滤波器的方法。

背景技术

在现代电子产品中通常会发现有半导体器件。半导体器件在电部件的数量和密度上有变化。分立的半导体器件一般包括一种电部件，例如发光二极管（LED）、小信号晶体管、电阻器、电容器、电感器、以及功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。集成半导体器件通常包括数百到数百万的电部件。集成半导体器件的实例包括微控制器、微处理器、电荷耦合器件（CCD）、太阳能电池、以及数字微镜器件（DMD）。

半导体器件执行多种功能，例如高速计算、发射和接收电磁信号、控制电子器件、将日光转换成电、以及为电视显示器生成可视投影。在娱乐、通信、功率转换、网络、计算机、以及消费品领域中有半导体器件的存在。在军事应用、航空、汽车、工业控制器、以及办公设备中也有半导体器件的存在。

半导体器件利用半导体材料的电特性。半导体材料的原子结构允许通过施加电场或基极电流（base current）或者通过掺杂工艺来操纵（manipulated）它的导电性。掺杂把杂质引入半导体材料中以操纵和控制半导体器件的导电性。

半导体器件包括有源和无源电结构。有源结构（包括双极和场效应晶体管）控制电流的流动。通过改变掺杂水平并且施加电场或基极电流，晶体管促进或限制电流的流动。无源结构（包括电阻器、电容器、和电感器）产生执行多种电功能所必需的电压和电流之间的关系。无源和有源结构被电连接以形成电路，所述电路能够使半导体器件执行高速计算和其它有用的功能。

通常利用两个复杂的制造工艺来制造半导体器件，即前端制造和后端制造，每个可能包括数百个步骤。前端制造包括在半导体晶片的表面上形成多个管芯。每个管芯通常相同并且包括通过电连接有源和无源部件形成的电路。后端制造包括从已完成的晶片单体化（singulating）单个管芯并且封装管芯以提供结构支撑和环境隔离。

半导体制造的一个目标是制造更小的半导体器件。更小的半导体器件通常消耗更少功率、具有更高的性能、并且能够被更有效地制造。另外，更小的半导体器件具有更小的占地面积（footprint），其对于更小的最终产品而言是期望的。通过改善导致产生具有更小、更高密度的有源和无源部件的管芯的前端工艺可以实现更小的管芯尺寸。通过改善电互连和封装材料，后端工艺可以产生具有更小占地面积的半导体器件封装。

半导体制造的另一个目标是制造较高性能半导体器件。器件性能的提高可以通过形成能够在较高速度下工作的有源部件来实现。在高频应用中，例如射频（RF）无线通信，集成无源器件（IPD）常常被包含在半导体器件内。IPD的实例包括电阻器、电容器和电感器。典型RF系统需要在一个或多个半导体封装中的多个IPD来执行所需的电功能。

平衡－不平衡变换器（Baluns）和RF带通滤波器在无线通信系统中是重要部件。平衡－不平衡变换器抑制电噪声，执行阻抗变换和匹配，并且通过电磁耦合最小化共模噪声。带通滤波器通过使具有指定带宽的信号经过来除去来自露天环境和信号路径的不想要的噪声或干扰并且抑制通带以外的信号。

在图1中示出利用LC（电感器和电容器）谐振器实现的常规RF带通滤波器10。电感器或线圈12包括耦合到端口14和端口16的第一和第二末端端子。在一个实施例中，端口14是单端不平衡端口并且端口16是接地端子。可替换地，端口16是单端不平衡端口并且端口14是接地端子。电容器18被耦合在端口14和16之间。电感器12和电容器18构成第一LC谐振器。电感器或线圈20包括耦合到平衡端口22和24的第一和第二末端端子。电容器26被耦合在平衡端口22和24之间。电感器20和电容器26构成第二LC谐振器。电感器或线圈28包括末端端子30和32。电容器34被串联耦合在电感器28的末端端子30和32之间。电感器28和电容器34构成第三LC谐振器。电感器28以平面分离的方式无交叠地形成在电感器12和20的周边周围。电感器28可以具有比电感器12和20更大、更小、或对称的值。电感器12和20有相同的尺寸和形状（例如矩形、多边形、或圆形）并且被缠绕以产生磁耦合。