[发明专利]一种基于硅通孔阵列的LC高通滤波器

摘要

本发明公开了一种基于硅通孔阵列的LC高通滤波器，其由2种耦合电感器和2种耦合电容器构成，在三维方向上形成一个分布式的、电容器与电感器交叉排布的电路网络，其中电感器连接到地。本发明的有益之处在于：高通滤波器的有效电感和有效电容都分布于金属柱的竖直方向，占据的芯片面积非常小，因此具有结构紧凑、集成度高、成本低等显著优点；可以实现信号频率的选择；设计灵活。

主权项

1.一种基于硅通孔阵列的LC高通滤波器，包括：顶层、中间层和底层，其特征在于，所述中间层为半导体衬底层(201)，采用硅材料制成，其上刻蚀有贯通上下表面的硅通孔，所述硅通孔按4行、5列的阵列结构排布，在该阵列中，列间距等于硅通孔的直径，第1行与第2行间的行间距、第3行与第4行间的行间距等于硅通孔的直径，第2行与第3行间的行间距等于硅通孔直径的2倍，所述硅通孔内填充有与硅通孔等高的金属柱(203)，所述金属柱(203)与硅通孔的内壁之间还填充有绝缘层(202)；所述顶层为顶层介质层(101)，采用绝缘材料制成，其上设置有顶层金属互连线(102)、顶层第一金属极板(103)、顶层第二金属极板(104)和顶层金属地极板(105)，其中，所述顶层金属互连线(102)由8段金属线构成，每段金属线连接两根相邻金属柱(203)的顶端，形成顶端连接关系的金属柱(203)分别为：第1行第2列与第1行第3列，第1行第4列与第1行第5列，第2行第5列与第3行第4列，第2行第4列与第3行第3列，第2行第3列与第3行第2列，第2行第2列与第3行第1列，第4行第1列与第4行第2列，第4行第3列与第4行第4列；所述顶层第一金属极板(103)连接在中间层中第2行第1列的金属柱(203)上，作为所述LC高通滤波器的输入极板；所述顶层第二金属极板(104)连接在中间层中第3行第5列的金属柱(203)上，作为所述LC高通滤波器的输出极板；所述顶层金属地极板(105)由两段分开的金属板构成，第一段金属板连接第1行第1列金属柱(203)，作为所述LC高通滤波器的接地极板，第二段金属板连接第4行第5列金属柱(203)，作为所述LC高通滤波器的接地极板；所述底层为底层介质层(301)，采用绝缘材料制成，其上设置有底层金属互连线(302)，所述底层金属互连线(302)由10段分开的金属线构成，每段金属线连接两根相邻金属柱(203)的底端，形成底端连接关系的金属柱(203)分别为：第1行第1列与第1行第2列，第1行第3列与第1行第4列，第1行第5列与第2行第5列，第2行第4列与第3行第5列，第2行第3列与第3行第4列，第2行第2列与第3行第3列，第2行第1列与第3行第2列，第3行第1列与第4行第1列，第4行第2列与第4行第3列，第4行第4列与第4行第5列；所述顶层、中间层和底层依次叠加组成一个整体后，顶层金属互连线(102)、中间层第2行和第3行金属柱(203)以及底层金属互连线(302)在竖直平面内共同形成一个嵌套的双螺旋形结构，该结构构成一个分布式的电容、电感网络；顶层金属互连线(102)、中间层第1行金属柱(203)以及底层金属互连线(302)在竖直平面内形成一个三维分布式电感器，并连接到顶层金属地极板(105)，作为所述LC高通滤波器的接地极板；顶层金属互连线(102)、中间层第1行金属柱(203)以及中间层第2行金属柱(203)形成一个分布式的耦合电容器；顶层金属互连线(102)、中间层第4行金属柱(203)以及底层金属互连线(302)在竖直平面内形成一个三维分布式电感器，并连接到顶层金属地极板(105)，作为所述LC高通滤波器的接地极板；顶层金属互连线(102)、中间层第3行金属柱(203)以及中间层第4行金属柱(203)形成一个分布式的耦合电容器；顶层、中间层和底层在三维方向上形成一个分布式的、电容器与电感器交叉排布的电路网络，且电感器连接到地。