一種基於130nmCMOS技術加工的雙模帶通濾波器的製作方法

2023-06-07 09:13:01

專利名稱：一種基於130nm CMOS技術加工的雙模帶通濾波器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種採用130nm CMOS技術加工的雙模帶通濾波器，屬電子技術領域
背景技術：
高效的微帶濾波器被廣泛的運用在無線通信系統中，而雙模微帶濾波器更加具有 有吸引力，因為每一個雙模濾波器可以作為雙調諧諧振電路使用。圓形，方形的貼片諧振器 已被廣泛關注。貼片諧振器，因為尺寸比較大，需要更高的設計成本和更大的尺寸，但是因 為其具有很低的插入損耗也很受青睞。本發明中，採用一種了等邊三角貼片雙模濾波器，大 大改善了慢波效應，實現帶通濾波器的小型化。 在傳統的130nm的CMOS技術，可採用7層結構(M1-M7)，這樣的結構為靈活設計提 供了很大的空間，但最下面的襯底材料對電磁波的損耗比較大，尤其是對於工作在高頻階 段的濾波器，這是在設計中需要解決的一個問題。

發明內容
本發明的目的是，利用傳統的130nm的CMOS技術加工60GHz雙模帶通濾波器，實 現帶通濾波器的小型化，並對採用傳統的130nm的CMOS技術加工60GHz雙模帶通濾波器時 存在的電磁波傳輸損耗比較大的弊病進行處理改進。 本發明的技術方案是，採用等邊三角形的雙模貼片濾波器，並在等邊三角形頂端 處增加微擾，通過改變貼片的長度L2，使得通帶的中心頻率在60GHZ ;在濾波器襯底上面增 加了一層接地板M1，提供良好的隔離效果，同時增厚頂端的金屬層M7，比傳統工藝頂端的 金屬層M7厚度增厚1-2倍，有效地減少信號的傳輸損耗。 本發明利用傳統的130nm的CMOS技術加工60GHz雙模帶通濾波器，採用分形的等 邊三角貼片濾波器，用於改善慢波效應；並通過改變貼片的長度L2，使得通帶的中心頻率 在60GHZ。在使用CMOS技術多層金屬加工的時候，隨著頻率的升高，對於減少相位偏移以及 降低傳輸損耗的要求也會相應的增加，尤其是襯底對微波的損耗很大，為解決微波傳輸的 損耗，本發明通過調整微擾尺寸a的大小，並在襯底上面增加了一層接地板Ml，提供良好的 隔離效果，同時增厚頂端的金屬層M7也可以有效地減少信號的傳輸損耗。
圖1是基於130nm CMOS技術加工的金屬層縱切面圖；M1為底層的接地板，可以提 供良好的隔離效果。因為襯底對於微波的損耗很大，增加Ml接地板隔離後可大大減少微波 的損耗。M7為頂層金屬，M7的厚度要大於其他層，與傳統工藝M7厚度相比，增厚了 l-2倍。 在這兩層中間的是多層介質層(如圖中所標註)，本發明的這種設計有效減少了微波傳輸 損耗。 圖2是本發明雙模濾波器的俯視圖，圖中P2為三角形貼片諧振器，L2為三角形貼 片的高度，通過調整這個參數L2的大小，使得濾波器的中心頻率調整到非常接近60GHZ。 d 為兩個饋線間的距離，d越小，雙模的分裂越明顯。但是d變小，也導致了插入損耗變大，雖 然通帶變得更光滑和更寬。於是在原來基礎上增加了微擾P3，通過調整微擾P3寬度a的大小，在使雙模分裂更加明顯的同時，通帶變得更加光滑和更寬了，但是沒有增加插入損耗。調整a的大小，效果要優於調整饋線寬度d。 本發明與現有技術相比的有益效果是，本發明在不增加電路面積和加工複雜度前提下，採用等邊三角形貼片的諧振濾波器，可以通過調節三角形的高度，使得帶通濾波器的中心頻率為60GHZ，通過調整微擾尺寸的大小，在襯底上面增加了一層接地板M1，提供良好的隔離效果，同時增厚頂端的金屬層M7也可以有效地減少信號的傳輸損耗。
本發明適用應用於雷達系統。


圖1是基於130nm CMOS技術加工的金屬層縱切面 圖2是雙模濾波器的俯視圖； 圖3是一種基於130nm CMOS技術加工的雙模帶通濾波器整體效果圖。
圖中深色部分為金屬，白色部分為非金屬。 PI為輸入輸出埠的連接線；P2為三角形諧振器；P3為增加的微擾； a、 b為增加的微擾的寬度和長度；c為三角形諧振器底邊的寬度；d為兩個饋線間
的距離；L1和L2分別為構成三角形諧振器的內外三角形的高度；W為輸入輸出的埠的寬
度；M為三層金屬層。
具體實施例方式
本發明實施例的是一種基於130nm CMOS技術加工的雙模帶通濾波器，如圖3所示，其中P2為等邊三角形構成的諧振器，其中，L2為0. 6975mmP3， LI為0. 747mm， ， c為0. 044mm， d為0. 452mm， w為0. 024mm ;為增加微擾，通過調整微擾貼片的大小，使得雙模分裂更加明顯，微擾尺寸a為0. 06mrn， b為0. 028mm。 P2和P3構成了性能良好的雙模帶通濾波器。圖3中為本發明的整體圖，本結構實現了多個傳輸零點、寬通帶的60GHZ雙模帶通濾波器特性，並且插入損耗小於_3(18，遠遠小於其他60GHz的微帶帶通濾波器，適合應用在雷達系統中。
權利要求
一種基於130nm CMOS技術加工的雙模帶通濾波器，其特徵在於，所述雙模帶通濾波器採用等邊三角形的雙模貼片濾波器，並在等邊三角形頂端處增加微擾，通過改變貼片的長度L2，使得通帶的中心頻率在60GHZ。
2. 根據權利要求l所述的一種基於130nm CMOS技術加工的雙模帶通濾波器，其特徵在於，所述雙模帶通濾波器使用傳統的130nm CMOS加工技術時，在介質層的最下面一層與襯底之間增加了一層接地板M1。
3. 根據權利要求l所述的一種基於130nm CMOS技術加工的雙模帶通濾波器，其特徵在於，所述雙模帶通濾波器使用傳統的130nm CM0S加工技術時，比傳統工藝頂端的金屬層M7厚度增厚1-2倍，有效地減少信號的傳輸損耗。
全文摘要
一種基於130nm CMOS技術加工的雙模帶通濾波器，所述雙模帶通濾波器採用等邊三角形的雙模貼片濾波器，並在等邊三角形頂端處增加微擾，通過改變貼片的長度L2，使得通帶的中心頻率在60GHZ。所述雙模帶通濾波器使用傳統的130nm CMOS加工技術時，在介質層的最下面一層與襯底之間增加了一層接地板M1；所述雙模帶通濾波器使用傳統的130nm CMOS加工技術時，比傳統工藝頂端的金屬層M7厚度增厚1-2倍，有效地減少信號的傳輸損耗。本發明適用應用於雷達系統。
文檔編號H01P1/20GK101728605SQ20091018654
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月24日 優先權日2009年11月24日
發明者劉海文, 史麗雲, 王杉 申請人:華東交通大學