[发明专利]一种60吉赫兹梯形单极子片上集成天线与实现方法

权利要求书

1.一种60吉赫兹梯形单极子片上集成天线，其特征在于该单极子片上集成天线包括：

梯形辐射金属片、微带馈电金属线、第一矩形接地金属片、矩形信号金属片和第二矩形接地金属片；梯形辐射金属片的短边与微带馈电金属线的一端相连，微带馈电金属线的另一端与矩形信号金属片相连，矩形信号金属片作为驱动信号输入端和接收信号的输出端；整个单极子片上集成天线使用CMOS工艺的顶层金属层制作而成，顶层金属层下面是介质基板；所述的第一矩形接地金属片和第二矩形接地金属片相对独立，并利用通孔与顶层金属层下面的介质基板中集成的地平面金属片相连。

2.根据权利要求1所述的60吉赫兹梯形单极子片上集成天线，其特征在于所述的介质基板由下至上依次包括硅衬底、集成的地平面金属片、人工磁导体下介质层、人工磁导体金属层和人工磁导体上介质层堆叠而成；人工磁导体下介质层、人工磁导体金属层和人工磁导体上介质层构成人工磁导体；所述集成的地平面金属片和人工磁导体金属层之间用人工磁导体下介质层隔开。

3.根据权利要求1所述的60吉赫兹梯形单极子片上集成天线，其特征在于，所述的单极子片上集成天线采用传统的CMOS工艺实现。

4.根据权利要求1至3任一项所述的60吉赫兹梯形单极子片上集成天线，其特征在于，所述的梯形辐射金属片的高度为140微米，长边为150微米，短边为100微米；微带馈电金属线的长度为225微米，宽度为10微米；第一矩形接地金属片和第二矩形接地金属片是边长为50微米的正方形，矩形信号金属片是边长为40微米的正方形，或边长为40微米×20微米的长方形。

5.根据权利要求1至3任一项所述的60吉赫兹梯形单极子片上集成天线，其特征在于，所述的60吉赫兹梯形单极子片上集成天线中心工作频率在60吉赫兹时，具有10吉赫兹带宽。

6.一种60吉赫兹梯形单极子片上集成天线的制作方法，依次经过下述步骤：

第一、在磷硅玻璃工艺基础上，采用电子束蒸发或溅射的方法，在硅片上沉积一层铝、铝硅合金或铝硅铜合金制作完成CMOS工艺的第一金属层；

第二、利用CMOS工艺的光刻方法，在第一金属层制作集成的地平面金属片；

第三、在第一金属层上面，利用化学气相沉积方法，制作二氧化硅绝缘层，作为人工磁导体的下介质层；

第四、退火，在二氧化硅绝缘层上面，沉积铝、铝硅合金或铝硅铜合金制作第二金属层，作为人工磁导体金属层；

第五、通过CMOS工艺的光刻方法，在第二金属层制作人工磁导体的井字型开孔的金属片；

第六、在第二金属层上面，利用化学气相沉积方法，制作二氧化硅绝缘层，作为人工磁导体的上介质层；

以上步骤形成了所述的60吉赫兹梯形单极子片上集成天线介质基板；

第七、利用CMOS工艺的顶层金属工艺，在人工磁导体上面沉积铝、铝硅合金或铝硅铜合金制作顶层金属层；利用光刻在顶层金属层制作梯形辐射金属片、微带馈电金属线、第一矩形接地金属片、矩形信号金属片和第二矩形接地金属片；

第八、利用金属过孔将第一矩形接地金属片、第二矩形接地金属片和地平面金属片连接起来，将矩形信号金属片与驱动电路输出端和低噪声放大器输入端连接起来。