CN109830796A - 一种基于cmos工艺的天线 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于CMOS工艺的天线，包括衬底、介质层和金属层，所述衬底的上表面设有介质层，所述介质层的上表面设有金属层；所述金属层包括贴片、微带线、过渡机构和共面波导机构，所述贴片设置在介质层的中心位置，所述微带线的一端连接贴片的一侧，另一端通过过渡机构连接共面波导机构，所述共面波导机构设置在介质层的一端。本发明的优点在于，将天线集成在芯片上更有利于整体***的小型化、高密度集成，还便于该天线与芯片或其他器件进行匹配互连，降低与其他电路、器件互联的损耗，一致性好，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及无线通讯技术领域，具体为一种基于CMOS工艺的天线。
背景技术
CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)，互补金属氧化物半导体，电压控制的一种放大器件，是组成CMOS数字集成电路的基本单元。
无线通讯技术是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通讯方式，随着无线通讯技术的不断发展，对***集成提出了小尺寸、低成本、高性能、高集成等更多挑战与要求。无线通讯***都是依靠天线进行电磁波传递信息的，因而天线作为大面积的无源器件对***一体化集成的性能与集成度有着重要意义。而传统制备的天线只能与芯片分开连接，不能集成，一致性较差，体积大，而且天线与其他集成电路连接时匹配难度大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：传统制备的天线只能与芯片分开连接，不能集成，一致性较差，体积大，而且天线与其他集成电路连接时匹配难度大。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种基于CMOS工艺的天线，包括衬底、介质层和金属层，所述衬底的上表面设有介质层，所述介质层的上表面设有金属层。
所述金属层包括贴片、微带线、过渡机构和共面波导机构，所述贴片设置在介质层的中心位置，所述微带线的一端连接贴片的一侧，另一端通过过渡机构连接共面波导机构，所述共面波导机构设置在介质层的一端。
优选地，CMOS工艺采用CMOS 65nm工艺。
优选地，CMOS工艺具体工作步骤如下：
步骤1：在衬底的上表面涂覆介质层；
步骤2：在介质层上沉积金属层。
优选地，所述共面波导机构为对称共面波导机构，包括中心带和接地带，所述中心带连接过渡机构，所述接地带对称设置在中心带的两侧，所述中心带与接地带之间有间隙。
优选地，所述微带线和共面波导机构均为平面传输线。
优选地，所述贴片为方形状或E形状。
优选地，所述贴片为E形状。
优选地，所述衬底为CMOS硅衬底。
优选地，所述金属层通过一次性平面光刻和电镀工艺沉积在介质层上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过采用CMOS 65nm工艺实现天线在W波段的芯片上集成，将天线集成在芯片上更有利于整体***的小型化、高密度集成，还能降低天线与芯片之间电路或器件连接的损耗，。
2、通过一次性平面光刻和电镀工艺沉积金属层，便于该天线与芯片或其他器件进行匹配互连，一致性好，成本低廉。
附图说明
图1为本发明实施例一种基于CMOS工艺的天线的立体图；
图2为本发明实施例共面波导机构的左视图；
图3为本发明实施例为E形贴片时回波损耗S11的仿真结果图；
图4为本发明实施例为E形贴片时电压驻波比VSWR的仿真结果图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
参阅图1至图2，本实施例公开了一种基于CMOS工艺的天线，包括衬底1、介质层2和金属层3，在本实施例中，所述衬底1为CMOS硅衬底，厚度为370μm，但不仅限于该厚度，可根据实际需求设置其厚度；所述衬底1的上表面涂覆有介质层2，所述介质层2的上表面通过一次性平面光刻和电镀工艺沉积金属层3。
具体的，CMOS工艺天线步骤如下：
步骤1：在衬底1的上表面涂覆介质层2；
步骤2：在介质层2上沉积金属层3。
在本实施例中，该天线采用CMOS工艺采用CMOS 65nm工艺，则对应的CMOS工艺天线需要9层金属，即在衬底1的上表面涂覆第一介质层，在第一介质层上沉积第一金属层，在第一金属成上涂覆第二介质层，在第二介质层上涂覆第二金属层，重复上述步骤，直至在第九介质层上涂覆第九金属层，则完成该CMOS 65nm工艺流程。
传统的W波段的芯片的频率一般在75-110GHz，其他的CMOS工艺，例如CMOS 0.13μm工艺和CMOS 0.18μm工艺的截止频率都是达不到W波段的频率要求，即无法满足W波段的电路要求，而CMOS 65nm工艺MOSFET的截止频率可达到200GHz，完全可以实现天线在W波段的芯片上集成，将天线集成在芯片上更有利于整体***的小型化、高密度集成，还能降低天线与芯片之间电路或器件连接的损耗，另外，通过一次性平面光刻和电镀工艺沉积金属层3，便于该天线与芯片或其他器件进行匹配互连，一致性好，成本低廉。
所述金属层3包括贴片31、微带线32、过渡机构33和共面波导机构34，所述贴片31设置在介质层2的中心位置，所述过渡机构33为梯形状结构，所述共面波导机构34为对称共面波导机构，共面波导机构34包括中心带341和接地带342，所述接地带342对称设置在中心带341的两侧，所述中心带341与接地带342之间有间隙，用于电磁波的传导；所述微带线32的右端连接贴片31的左侧，微带线32的左端连接梯形过渡机构33的长边，梯形过渡机构33的短边连接中心带341的右端，并保证梯形过渡机构33的两侧斜边与接地带342之间有间隙，本实施例中两个接地带342之间对称内凹形成内凹的梯形状，与过渡机构33形成间隙，为防止与接地带342连接造成短路。
所述微带线32和共面波导机构34均为平面传输线，易于设计与加工，当频段到了毫米波段，共面波导机构34的优势更为突出，二者结合更方便实现与其他有源、无源器件以及电路互连。
进一步的，所述贴片为方形状或E形状，在本实施例中，该贴片31为E形状，参阅图3至图4，分别为E形贴片时的回波损耗S11和电压驻波比VSWR的仿真结果，从图中可以看出符合对天线S参数的要求，即抗阻匹配良好，进一步的保证天线可以与芯片或其他器件进行匹配互联。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。
Claims (9)
1.一种基于CMOS工艺的天线，其特征在于：包括衬底、介质层和金属层，所述衬底的上表面设有介质层，所述介质层的上表面设有金属层；
所述金属层包括贴片、微带线、过渡机构和共面波导机构，所述贴片设置在介质层的中心位置，所述微带线的一端连接贴片的一侧，另一端通过过渡机构连接共面波导机构，所述共面波导机构设置在介质层的一端。
2.根据权利要求1所述的一种基于CMOS工艺的天线，其特征在于：CMOS工艺采用CMOS65nm工艺。
3.根据权利要求1所述的一种基于CMOS工艺的天线，其特征在于：CMOS工艺具体工作步骤如下：
步骤1：在衬底的上表面涂覆介质层；
步骤2：在介质层上沉积金属层。
4.根据权利要求1所述的一种基于CMOS工艺的天线，其特征在于：所述共面波导机构为对称共面波导机构，包括中心带和接地带，所述中心带连接过渡机构，所述接地带对称设置在中心带的两侧，所述中心带与接地带之间有间隙。
5.根据权利要求1所述的一种基于CMOS工艺的天线，其特征在于：所述微带线和共面波导机构均为平面传输线。
6.根据权利要求1所述的一种基于CMOS工艺的天线，其特征在于：所述贴片为方形状。
7.根据权利要求1所述的一种基于CMOS工艺的天线，其特征在于：所述贴片为E形状。
8.根据权利要求1所述的一种基于CMOS工艺的天线，其特征在于：所述衬底为CMOS硅衬底。
9.根据权利要求1所述的一种基于CMOS工艺的天线，其特征在于：所述金属层通过一次性平面光刻和电镀工艺沉积在介质层上。
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