專利名稱：一種有源濾波器及芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電子器件領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種有源濾波器，尤其是一種片上有源復(fù)數(shù)濾波器的芯片面積復(fù)用技術(shù)，在保持復(fù)數(shù)濾波器性能不變的情況下，極大的減小了復(fù)數(shù)濾波器的芯片面積，有助于降低整個芯片的面積及制造成本。
背景技術(shù)：
作為有源濾波器的一種，復(fù)數(shù)濾波器是低中頻射頻收發(fā)機(jī)芯片中核心模塊之一，通常位于混頻器之后，解調(diào)器之前，完成鏡像抑制及信道選擇功能。在射頻系統(tǒng)中，信號到達(dá)混頻器之后，分為正交4路信號，此時射頻有用信號及鏡像信號在復(fù)頻域位于不同的頻率處，復(fù)數(shù)濾波器可以在復(fù)頻域上保留有用信號而濾除鏡像信號。同時復(fù)數(shù)濾波器可以將信道外干擾濾除，達(dá)到信道選擇的功能。通常復(fù)數(shù)濾波器由有源RC實數(shù)低通濾波器經(jīng)過頻率變化得到。如圖I所示，電路100，101為兩個完全相同的實數(shù)低通濾波器，由運(yùn)放103，105及電阻電容構(gòu)成，分別傳輸IQ正交4路信號，電路104中4個電阻位于電路100和101中間，完成頻率平移，實現(xiàn)復(fù)數(shù)濾波器的功能。圖I中Cl、C2、C3、C4等為金屬絕緣體金屬電容(mimcap)，由固定電容及電容陣列組成。復(fù)數(shù)濾波器的3dB帶寬由電阻與電容的乘積決定，而工藝中電阻電容隨工藝溫度偏差很大，導(dǎo)致其乘積變化大從而使得復(fù)數(shù)濾波器3dB帶寬隨工藝溫度變化很大。所以需要對其乘積進(jìn)行校正。通常情況下，校正算法通過校正電容來校正其與電阻的乘積。圖2所示電路為圖I中的電容102。電容校正陣列取5位控制，201 205為開關(guān)，206 210為相應(yīng)的5個校正電容陣列，大小分別為0)、20)、40)、80)、160)，如圖中所示，總的校正電容為33個。假設(shè)單位電容取面積10X10 um~2,再加上固定電容211的面積，那么整個電容的面積將非常巨大。如果加大校正位數(shù)，面積還將繼續(xù)增大。通常，在目前的射頻收發(fā)機(jī)設(shè)計中，濾波器往往占據(jù)主要的面積，嚴(yán)重增加了芯片的成本。這對于致力于降低成本的射頻收發(fā)機(jī)來說，是不可接受的。圖3為傳統(tǒng)的濾波器版圖布局。版圖301為圖2電容陣列電路102的版圖，占據(jù)很大面積，版圖302、303分別為濾波器中運(yùn)放電路及電阻電路的版圖。從圖中看出，整個濾波器占據(jù)了射頻芯片中很大的面積，給降低成本帶來了巨大的壓力。同時濾波器中運(yùn)放輸入輸出要連接到電容的兩端，而電容面積巨大，導(dǎo)致連接線很長，寄生變大，嚴(yán)重影響濾波器的性能。有源濾波器(APF)是一種用于動態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償，之所以稱為有源，是該裝置需要提供電源，其應(yīng)用可克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補(bǔ)償方法的缺點(diǎn)(傳統(tǒng)的只能固定補(bǔ)償)，實現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且可以既補(bǔ)諧波又補(bǔ)無功。而現(xiàn)有有源濾波器存在價格高容量小的缺點(diǎn)。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是在集成大電容時，在優(yōu)化復(fù)數(shù)濾波器性能的基礎(chǔ)上，減小復(fù)數(shù)濾波器的面積，從而能夠幫助降低整個芯片的面積和成本。為了克服現(xiàn)有技 術(shù)中的上述問題，實現(xiàn)上述目的，本實用新型將復(fù)數(shù)濾波器除電容外其余電路(包括有源電路無源電路)置于電容下面，實現(xiàn)芯片面積復(fù)用。本實用新型提出一種有源濾波器，包括相互連接的金屬絕緣體金屬電容陣列、電阻和有源電路，其特征在于所述電阻和有源電路位于所述金屬絕緣體金屬電容陣列的下層。進(jìn)一步，該有源濾波器還包括金屬屏蔽層，所述金屬屏蔽層位于所述金屬絕緣體金屬電容陣列的下層，并位于所述電阻和有源電路的上層，所述金屬屏蔽層接地。進(jìn)一步，所述有源電路是運(yùn)算放大電路。本實用新型還提出了一種芯片，其包含上述所述的有源濾波器。進(jìn)一步，所述芯片中的所述有源濾波器是復(fù)數(shù)濾波器。進(jìn)一步，所述芯片還包括混頻器、解調(diào)器，所述混頻器、復(fù)數(shù)濾波器、解調(diào)器依次相連，所述芯片用于射頻收發(fā)。本實用新型的有益效果是與現(xiàn)有有源濾波器相比比較，本實用新型實現(xiàn)了面積復(fù)用，節(jié)省面積，降低成本，并且縮短了金屬絕緣體金屬電容與其他電路的連線，優(yōu)化了性倉泛。

圖I為復(fù)數(shù)濾波器電路圖。圖2為圖I中電容102的電容陣列電路。圖3為傳統(tǒng)的版圖布局。圖4為本實用新型的版圖布局。 圖5為圖4方案在垂直方向的截面圖。
具體實施方式
以下以復(fù)數(shù)濾波器為例結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。圖4是本實用新型提出的方案，圖中301為電容陣列版圖，302為電阻版圖，303為運(yùn)放版圖。本實用新型提出的方案將復(fù)數(shù)濾波器電路中的電阻版圖302及有源電路版圖如運(yùn)放版圖303置于電容陣列版圖301下面，復(fù)用面積，很明顯與傳統(tǒng)版圖方案相比，節(jié)省了大量的面積，同時由于運(yùn)放置于電容陣列下面，其輸入輸出與電容的連線更短，寄生更小，可以極大的優(yōu)化性能。這個方案能夠?qū)嵤┑幕舅枷胧抢昧爽F(xiàn)代CMOS工藝具有多層布線，在垂直方向上呈現(xiàn)立體形態(tài)的特點(diǎn)。在工藝制作上，mimcap的上級板(CTM)，下級板(CBM)通常位于頂層金屬與次頂層金屬之間，而電阻及運(yùn)放、偏置等有源電路位于底層，工藝上使用底層金屬連線、多晶娃柵、娃襯底，與mimcap電容不會產(chǎn)生沖突。圖5是圖4的方案在垂直方向的截面圖。503和504為mimcap的上下級板，302為電阻版圖示意圖，303為運(yùn)放版圖示意圖，502為底層金屬連線?？梢?垂直方向上,金屬絕緣體金屬電容陣列在上面，而運(yùn)放及電阻版圖在下面，彼此之間的距離很遠(yuǎn)，不會出現(xiàn)沖突。進(jìn)一步，根據(jù)實際電路及芯片金屬層數(shù)，考慮電路是否對干擾敏感，可以在電容陣列版圖301下方加入金屬屏蔽層501，此金屬屏蔽層連接到地。版圖上，復(fù)數(shù)濾波器的金屬絕緣體金屬電容陣列版圖下面放置有源電路及電阻器件版圖，實現(xiàn)面積復(fù)用，節(jié)省面積，降低成本，并且縮短了 mimcap電容與其他電路的連線，優(yōu)化了性能。本實用新型提出的將mimcap電容下面放置器件的版圖布局方法，雖然是針對復(fù)數(shù)濾波器，也可以適用于任何其他濾波器，來減小面積。但事實上這是一種版圖的布局技術(shù)，完全可以不用針對特定的電路和特定的用途。以及使用mimcap電容的任何電路，都可以根據(jù)實際情況決定是否將器件放置于mimcap下面。以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種有源濾波器，包括相互連接的金屬絕緣體金屬電容陣列、電阻和有源電路，其特征在于所述電阻和有源電路位于所述金屬絕緣體金屬電容陣列的下層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的有源濾波器，其特征在于，還包括金屬屏蔽層，所述金屬屏蔽層位于所述金屬絕緣體金屬電容陣列的下層，并位于所述電阻和有源電路的上層，所述金屬屏蔽層接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2任一項所述的有源濾波器，其特征在于，所述有源電路是運(yùn)算放大電路。
4.一種芯片，其特征在于，包含權(quán)利要求1-3任一項所述的有源濾波器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的芯片，其特征在于，所述有源濾波器是復(fù)數(shù)濾波器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的芯片，其特征在于，還包括混頻器、解調(diào)器，所述混頻器、復(fù)數(shù)濾波器、解調(diào)器依次相連，所述芯片用于射頻收發(fā)。
專利摘要本實用新型提供了一種有源濾波器，包括相互連接的金屬絕緣體金屬電容陣列、電阻和有源電路，其特征在于所述電阻和有源電路位于所述金屬絕緣體金屬電容陣列的下層。進(jìn)一步，本實用新型還提供了一種含有上述有源濾波器的芯片。與傳統(tǒng)復(fù)數(shù)濾波器版圖布局方法比較，本實用新型實現(xiàn)了面積復(fù)用，節(jié)省面積，降低成本，并且縮短了金屬絕緣體金屬電容與其他電路的連線，優(yōu)化了性能。
文檔編號H02J3/18GK202474858SQ20112057032
公開日2012年10月3日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者戚建燁, 褚曉峰, 陳世超 申請人:國民技術(shù)股份有限公司