[发明专利]混合滤波器

说明书

本发明使用同一衬底在单个设备上组合两种滤波技术。在该衬底上布置滤波器电路，该滤波器电路具有串联阻抗元件和并联阻抗元件的阶梯型布置或点阵型布置，以提供具有例如带通功能的混合滤波器。阻抗元件选自BAW谐振器和LC元件。

背景技术

声学滤波器通常具有阶梯型结构或点阵型结构。在阶梯型结构中，串联谐振器和并联谐振器被组合以生成期望滤波器功能，例如，带通功能。在点阵型结构中，具有串联谐振器的两个串联信号线与并联支路互连，其中分别布置并联谐振器。这种滤波器结构的可实现带宽可以估计为所用谐振器的极点-零点距离(PZD)的大约两倍。这种滤波器结构的标准拓扑结构使用SAW谐振器或BAW谐振器，两者的PZD相当。由于BAW谐振器与SAW谐振器相比较时，它们的功率电阻更高，所以在高于2GHz的频率下并且在要处理高功率信号的所有情况下，优选BAW谐振器。

对于最近出现的高频高带宽应用，要求超出了这些标准结构的可实现性能。因此，需要非标准拓扑。

LC元件还可以用于形成滤波器结构。尽管LC滤波器的带宽较高，但是由于Q因子较低，因此可实现的通带的裙边不如SAW技术或BAW技术中的声学谐振器的陡峭。

为了进一步提高滤波器通带的临界裙边的性能，声学谐振器与LC元件结合使用以增强裙边的陡度，从而维持高带宽。

在公开的专利申请US 2017/0077079 A1中描述了一种提高LC元件的质量的最新方法。在该最近方法中，玻璃衬底用于在嵌入电介质的多层金属化中构建高Q LC元件。通孔用于互连不同的金属化层级并且提高集成因子。在下文中，这些LC元件称为POG元件(玻璃上无源元件)，而相关的制造工艺称为POG工艺。

另一方面，BAW滤波器通常形成在半导体晶圆上，以用于其中半导体设备的可能集成。

因此，通过组合BAW结构和LC结构形成混合滤波器导致了用于实现该组合的两个不同且因此分离的衬底的缺点。需要两个管芯导致大量面积消耗，这在移动设备或手持设备中可能至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种克服了上文所提及的问题的滤波器。

该目的和其他目的通过根据权利要求1的混合滤波器来实现。本发明的其他实施例是其他权利要求的主题。

本发明的总体思想是要把这两种技术使用同一衬底组合在单个设备上。在该衬底上，布置了具有串联阻抗元件和并联阻抗元件的阶梯型布置或点阵型布置的滤波器电路。阻抗元件选自BAW谐振器和LC元件。LC元件至少包括金属-绝缘体-金属电容器(MIM电容器)和线圈。LC元件由多层级金属化形成。所述多层级金属化的每个层级包括嵌入电介质中的至少一个LC元件。以同一金属化层级形成的LC元件通过导体线电连接。这些线可以在集成工艺中与LC元件平行形成。以不同金属化层级形成的LC元件通过通孔互连。这些导体线和通孔还可以用于将LC元件连接到同一晶圆上的BAW谐振器，这取决于它们是布置在设备的同一平面中还是布置在不同平面中。

这种新方法导致减少了的所需开销，即，减少了连接工作量，减少了焊盘和较小的导体线的数目，因此减少了电阻，从而减少了电损耗。此外，与使用两个不同晶圆作为衬底的解决方案相比较，面积消耗得以减少。

在其上实现LC元件的优选衬底是玻璃晶圆。那些晶圆不导电，并且可以设有平整且平坦的表面。玻璃衬底对于在其上构建BAW谐振器也非常有益。在当前BAW处理中，例如，使用经过特殊处理以降低其电导的硅晶圆。由玻璃晶圆制成的衬底进一步降低寄生电导。

然而，如果任何BAW工艺都需要与标准半导体工艺兼容的硅晶圆，则POG工艺也可以在通常用于BAW设备的另一这样的衬底上进行。在两种方法中的任一方法中，仅需要一个衬底，并且整个设备的必要面积减少到以不同技术形成的两个结构中的较大结构的面积。