[发明专利]基于薄膜集成无源器件工艺的小型化紧凑型双工器

说明书

基于薄膜集成无源器件工艺的小型化紧凑型双工器，本发明属于微波器件领域，具体涉及一种小型化双工器，它为了解决现有平面级联结构的双工器尺寸较大，工作过程中性能不稳定性的问题。本发明紧凑型双工器包括高通滤波器和低通滤波器，高通滤波器耦合到信号端口一和信号端口二，低通滤波器耦合到信号端口一和信号端口三，其中高通滤波器由二号电容并联第一电容电感谐振电路组成，低通滤波器由两个串联电感并联第二电容电感谐振电路组成；该小型化紧凑型双工器通过薄膜集成无源器件工艺制成多层结构。本发明紧凑型双工器的尺寸仅为1.9mm×0.8mm，厚度为0.2mm，而且本发明的制造工艺精度高，器件性能稳定。

技术领域

本发明属于微波器件领域，具体涉及一种小型化双工器。

背景技术

基于GaAs基板的无源器件加工技术成为下一代无线通信系统发展最有前景的技术之一。传统经济常用的加工方式是印刷电路板技术(PCB)，低温共烧陶瓷(LTCC)技术以及互补金属氧化物半导体(CMOS)技术。PCB技术的线宽和有限的间距分辨率将进一步限制射频器件的小型化和尺寸精度；LTCC技术中陶瓷烧结致密化速度不匹配，会导致基体表面分布不均匀，降低金属丝的粘附力；高度集成的CMOS技术可以在一个模块中实现无源、有源和数字功能，但其主要缺点是基板损耗或金属损耗大，单位面积成本高。为了解决这些缺点，集成了不同无源元件的薄膜集成无源器件(TF-IPD)技术，包括薄膜电阻、螺旋电感和金属-绝缘体-金属(MIM)电容器，具有线宽小、基板控制精度高、集成度高、寄生效应小等特点。一般来说，常见的IPD基板材料包括硅、玻璃和砷化镓。使用IPD制造技术可以很容易地将诸如功率分配器、滤波器、平衡-不平衡变压器和耦合器等无源器件与其他模块集成。这种加工技术的高度设计灵活性，使得无源器件的性能参数变化易于调节。例如螺旋电感的电感可通过调节电感线圈的匝数来改变，薄膜电阻的阻值可以通过改变单位面积的电阻，MIM电容器在不改变金属结构的前提下，通过改变中间介质的介电常数来达到所需的电容值，并且这种加工技术易于集成实现紧凑的小型化结构。上述优点使这种新的集成封装技术在多层三维结构无源元件的垂直设计中，成为一种有前景的解决方案。现在该技术已广泛地应用在微型执行器，嵌入式无源器件，微型传感器等领域。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有平面级联结构的双工器尺寸较大，工作过程中性能不稳定性的问题，而提供一种基于薄膜集成无源器件工艺的小型化紧凑型双工器。

本发明基于薄膜集成无源器件工艺的小型化紧凑型双工器包括高通滤波器和低通滤波器，高通滤波器耦合到信号端口一P1和信号端口二P2，低通滤波器耦合到信号端口一P1和信号端口三P3，其中高通滤波器由二号电容C₂并联第一电容电感谐振电路(回路)组成，所述的第一电容电感谐振电路由一号电容C₁和一号电感L₁串联；其中低通滤波器由两个串联电感并联第二电容电感谐振电路(回路)组成，所述的两个串联电感由二号电感L₂和四号电感L₄串联，第二电容电感谐振电路由三号电容C₃和三号电感L₃串联；第一电容电感谐振电路和第二电容电感谐振电路均有一端接地；

该小型化紧凑型双工器通过薄膜集成无源器件工艺制成多层结构。

本发明基于薄膜集成无源器件工艺的小型化紧凑型双工器的制备方法按下列步骤实现：

一、对基板表面进行清洗和抛光处理，得到洁净的基板；

二、采用等离子体增强化学气相沉积在洁净的基板上沉积第一SiNx层；

三、在第一SiNx层表面溅射沉积第一种子金属层，然后晶圆被光掩模遮蔽，使用光刻胶按照宽带小型化紧凑型双工器的电路结构形成底部金属的图形，通过电镀工艺形成底部金属层，底部金属层作为MIM电容器的底部金属和螺旋电感器的螺旋线金属，电镀后除去光刻胶以及去除光刻胶后暴露的第一种子金属层；