一种滤波器及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件及滤波器领域，尤其涉及一种滤波器。
【背景技术】
[0002]在无线通信领域，滤波器是一种关键的无源器件，滤波器的带通特性可以分隔频谱资源空间、带阻特性可以排除工作频带外的电磁干扰。
[0003]随着射频电路集成化的提高以及材料科学和制造技术的不断进步，无线通讯电路的尺寸也越来越小，逐步向着片式化、集成化、模块化发展。对于无线通信电路中关键的无源器件滤波器，也提出了更高的要求。
[0004]分布式传输线最早应用于平面PCB电路板中，主要有微带线结构、共面波导(CPW)结构、槽线和缺陷地(DGS)结构，其应用广泛且成熟，但平面PCB电路的尺寸太大，无法满足现代无线通信技术的要求。
[0005]因此，有必要提出一种结构紧凑，易于在集成电路工艺中实现的滤波器。
【发明内容】
[0006]本发明旨在解决上述问题之一，提供了一种滤波器，结构紧凑，易于在集成电路工艺中实现。
[0007]为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案:
[0008]一种滤波器，包括:
[0009]衬底；
[0010]衬底上的介质层；
[0011]介质层中的第一金属层；
[0012]槽线谐振腔，为形成在第一金属层中的槽线型谐振腔，暴露第一金属层下的介质层；
[0013]与槽线谐振腔相连的输入馈线和输出馈线。
[0014]可选的，所述槽线型谐振腔为基本为U型的槽线谐振腔。
[0015]可选的，所述输入馈线和输出馈线为形成在第一金属层中的共面波导传输线，都包括传输线和沟槽，沟槽位于传输线的两侧且暴露第一金属层下的介质层，所述输入馈线和输出馈线的传输线和沟槽分别与U型的槽线的两个侧边相接，第一金属层接地。
[0016]可选的，还包括第一金属层之上的第二金属层，第二金属层为微带传输线的输入馈线和输出馈线。
[0017]此外，本发明还提供了上述滤波器的形成方法，包括步骤:
[0018]提供衬底；
[0019]在所述衬底上形成第一介质层，以及在第一介质层中形成第一金属层；
[0020]刻蚀第一金属层，直到暴露第一介质层，在第一金属层中形成槽线，以形成槽线谐振腔；
[0021]形成输入馈线和输出馈线。
[0022]可选的，所述槽线谐振腔基本为U型。
[0023]可选的，形成输入馈线和输出馈线的步骤具体包括:
[0024]刻蚀第一金属层，直到暴露第一介质层，在第一金属层中形成第一沟槽和第二沟槽；
[0025]其中，第一沟槽和第二沟槽与U型的槽线的两个侧边相接，第一沟槽和第二沟槽间的第一金属层为传输线，该传输线与第一沟槽和第二沟槽构成共面波导的输入馈线和输出馈线。
[0026]可选的，形成输入馈线和输出馈线的步骤具体包括:
[0027]在第一金属层上形成第二介质层，以及在第二介质层中形成第二金属层，第二金属层为微带传输线的输入馈线和输出馈线。
[0028]本发明实施例提供的滤波器及其形成方法，通过半导体制造工艺，在金属层中形成槽线谐振腔，使得信号在槽线间传播，实现信号的滤波，结构紧凑，易于在集成电路工艺中实现。
[0029]更进一步的，可以在第一金属层中进一步的形成共面波导的传输线结构，进行强耦合的供电，实现宽带宽、低插损的高性能。
【附图说明】
[0030]图1为根据本发明实施例一的滤波器的截面结构示意图；
[0031]图2为根据本发明实施例一的滤波器的平面结构示意图；
[0032]图3为根据本发明实施例二的滤波器的截面结构示意图；
[0033]图4为根据本发明实施例二的滤波器的平面结构示意图；
[0034]图5为本发明实施例一的滤波器的仿真结果的频率-回波/插入损耗示意图。
【具体实施方式】
[0035]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0036]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0037]实施例一
[0038]在本实施例中，谐振腔为形成在金属层中的U型槽线，且在同一金属层内形成共面波导的输入和输出馈线，该结构紧凑，易于在集成电路工艺中集成，且能进行强耦合供电，实现宽带宽、低插损的性能。
[0039]在本实施例中，参考图1所示，该滤波器包括:
[0040]衬底100 ；
[0041]衬底上的介质层102;
[0042]介质层中的第一金属层104 ;以及
[0043]形成在第一金属层104中的槽线谐振腔和输入、输出馈线。
[0044]如图2所示，为第一金属层的俯视图，在第一金属层104中形成了谐振腔4和输入馈线2、输出馈线3。
[0045]在本实施例中，谐振腔为形成在第一金属层104中的槽线谐振腔4，具有基本为U型的槽线，第一金属层104基本为矩形，长、高分别为265*455um，其中，在本发明中，高度方向为U型的线槽的侧边的方向，长度方向为U型的线槽的底边的方向。
[0046]U型的槽线采用半波长的U型槽的槽线传输结构，本实施例中，U型槽的高度为8.5um,半波长总长度为610um。
[0047]在其他实施例中，根据具体的设计需要，槽线的形状还可以是其他类型的，例如方、圆或弯折等，不同的形状使得滤波器的性能有所不同。
[0048]输入馈线2和输出馈线3都采用共面波导结构，都形成在第一金属层104中，输入馈线2包括传输线7和沟槽5、6，同样的，输出馈线3包括传输线10和沟槽8、9，沟槽都位于传输线的两侧，传输线和沟槽分别与U型的槽线的两个侧边相接，即输入、输出馈线连接在了 U型槽线的两端，沟槽之外的第一金属层充当接地端。在本实施例中，输入馈线2的沟槽5、6的长度、高度分别为65*5.4um，输入馈线2的传输线7的长度、高度分别为85*44um，输出馈线3的沟槽8、9的长度、高度分别为65*5.4um，输出馈线3的传输线10的长度、高度分别为85*44um。
[0049]在本实施例中，电磁波从输入馈线进入U型的槽线谐振腔，沿着U型槽线传播，再从输出馈线输出，实现了对信号的频率选择，表现为带通滤波器的特性，通过改变槽线的尺寸，可以控制通带频率。
[0050]该器件可以通过衬垫实现分布式电路的集成，如图2所示，可以分别从输入馈线的传输线、输出馈线的传输线以及第一金属层上分别引出衬垫11、12、13，分别用于连接输入信号、输出信号和地端，衬垫进一步通过键合线实现其他电路的连接，如与PCB上相应端口的连接。
[0051]本实施例的滤波器具有好的带通特性，如图5所示，为本发明实施例的滤波器的频率-插入/回波损耗仿真结果示意图，其中，Sll为输入端口到输入端口的回波损耗，S21为输出端口到输入端口的插入损耗，可以看出，该滤波器的带宽可达35Ghz，插损可达0.3dB，在通带两侧产生两个传输零点，具有更好的带外特性。