分布式單電阻衰減器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及器件和信號測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種分布式單電阻衰減器。
【背景技術(shù)】
[0002] 電阻式衰減器是通過對信號功率進行吸收從而達到調(diào)節(jié)信號電平幅度的無源器 件。其中，對于需要大動態(tài)范圍的微波信號測量儀器，衰減器可以用于降低信號輸入電平， 保護測量電路，改善匹配特性的作用，同時也可用于微波收發(fā)結(jié)構(gòu)中，對信號的輸入輸出功 率進行調(diào)整。由于電阻式衰減器采用與頻率無關(guān)的電阻網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，有極大的帶寬，因此被廣 泛的應(yīng)用于微波信號測量領(lǐng)域和微波收發(fā)機領(lǐng)域。
[0003] 相比于其他信號衰減結(jié)構(gòu)，電阻式衰減器具有大帶寬、易于與有源電路集成、可靠 性高、易使用、設(shè)計靈活的特點。經(jīng)典的電阻式衰減器的電路拓撲結(jié)構(gòu)可以分為η型和T 型兩種。參照圖1中a和b所示。通過理論計算，可以獲得理想匹配的對稱電阻式衰減器。 直觀的電阻式衰減器的實現(xiàn)方法是按照電路拓撲結(jié)構(gòu)直接將集總電阻連接如電路，即可獲 得所需設(shè)計。在微帶電路中，集總電阻可以使用SMD(Surface Mounted Devices，表面貼裝 器件）等封裝的定值電阻元件實現(xiàn)；在單片式的定值電阻式衰減器中，可以使用薄膜或厚 膜電阻工藝，通過調(diào)整電阻材料的長寬比和方阻值獲得集總電阻。
[0004] 然而，由于使用SMD等封裝方法的集總電阻有較大的寄生，導(dǎo)致所構(gòu)成的電阻式 衰減器在高頻（多IOGHz)時表現(xiàn)較差。對于單片定值電阻式衰減器，在所用薄膜電阻方阻 確定的情況下，集總電阻的阻值由長寬比確定，在不同的衰減值情況下，兩個電阻RJPRp的 比例有可能達到數(shù)十乃至上百倍，意味著長寬比的比例也會達到數(shù)十乃至上百倍，嚴重影 響性能，同時浪費大量版圖面積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。
[0006] 為此，本發(fā)明的目的在于提出一種分布式單電阻衰減器，該衰減器具有版圖面積 小、尺寸變化率低的優(yōu)點。
[0007] 為達到上述目的，本發(fā)明實施例提出了一種分布式單電阻衰減器，包括：襯底；設(shè) 置在所述襯底上的絕緣層；設(shè)置在所述絕緣層上的電阻層，以圖形化形成多電極薄膜分布 式電阻網(wǎng)絡(luò)和與金屬電極的觸點；設(shè)置在所述電阻層上的信號線與地線，所述信號線與地 線覆蓋部分電阻層，以形成電極，從而通過控制信號線與地線，以及所述電阻層的尺寸形成 共面波導(dǎo)；以及多電極薄膜分布電阻網(wǎng)絡(luò)，所述多電極矩形薄膜網(wǎng)絡(luò)為所述電阻層未被所 述信號線與地線覆蓋部分。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實施例提出的分布式單電阻衰減器，通過信號線與地線構(gòu)成有限地平 面的共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，至于電阻層之上，邊緣與分布電阻網(wǎng)絡(luò)直接接觸形成電極，以構(gòu)成信號 通路，多電極薄膜分布電阻網(wǎng)絡(luò)可等效η /T型衰減網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)衰減和輸入輸出匹配，不但 能夠避免使用大長寬比尺寸的電阻，節(jié)約結(jié)構(gòu)面積，而且能夠提高衰減器的性能和穩(wěn)定性。
[0009] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的分布式單電阻衰減器還可以具有如下附加的技術(shù) 特征：
[0010] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述多電極薄膜分布電阻網(wǎng)絡(luò)為矩形，所述 多電極薄膜分布電阻網(wǎng)絡(luò)的邊界分別與所述信號線與地線平行。
[0011] 優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述襯底的材料可以為高阻硅。
[0012] 優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述絕緣層可以為在高阻硅的襯底上熱氧化 的二氧化硅。
[0013] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述絕緣層的厚度可以為200-500 μ m。
[0014] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述電阻層的材料可以為氧化坦薄膜電阻 材料，所述電阻層的方阻可以為50-100 Ω，以熱氧化工藝進行調(diào)阻。
[0015] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述多電極薄膜分布電阻網(wǎng)絡(luò)可以為矩形， 通過使所述電阻層的方阻變化并改變尺寸實現(xiàn)阻抗匹配與定值衰減。
[0016] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述信號線由兩段相同矩形導(dǎo)帶構(gòu)成，并且 所述兩段相同矩形導(dǎo)帶與所述多電極薄膜分布電阻網(wǎng)絡(luò)對稱。
[0017] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述地線由兩段相同矩形導(dǎo)帶構(gòu)成，并且所 述兩段相同矩形導(dǎo)帶與所述多電極薄膜分布電阻網(wǎng)絡(luò)對稱。
[0018] 優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，所述信號線與地線的材料均可以為金。
[0019] 本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
【附圖說明】
[0020] 本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中：
[0021] 圖1為相關(guān)技術(shù)中電阻網(wǎng)絡(luò)的電路拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的分布式單電阻衰減器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的分布式單電阻衰減器的俯視示意圖；
[0024] 圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的分布式單電阻衰減器的俯視圖的A-A面剖視圖； 以及
[0025] 圖5為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的分布式單電阻衰減器的俯視圖的B-B面剖視圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0027] 此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或 者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，"多個"的含義是兩個或兩個以 上，除非另有明確具體的限定。
[0028] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"、"固定"等 術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機 械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元 件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā) 明中的具體含義。
[0029] 在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下" 可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它 們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一 特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征 在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表 示第一特征水平高度小于第二特征。
[0030] 下面參照附圖描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的分布式單電阻衰減器。參照圖2所 示，該分布式單電阻衰減器包括：襯底1〇〇、絕緣層110、電阻層120、多電極薄膜分布電阻網(wǎng) 絡(luò)130、地線140、信號線150。
[0031] 其中，絕緣層110設(shè)置在襯底100上。電阻層120設(shè)置在絕緣層110上，以圖形化 形成多電極薄膜分布式電阻網(wǎng)絡(luò)和與電極的觸點。信號線150與地線140設(shè)置在電阻層上， 信號線150與地線140覆蓋部分電阻層120,以形成電極，從而通過控制信號線150與地線 140,以及電阻層120的尺寸形成共面波導(dǎo)。多電極薄膜網(wǎng)絡(luò)130為電阻層120未被信號線 150與地線140覆蓋部分。本發(fā)明實施例的衰減器具有版圖面積小、尺寸變化率低的優(yōu)點， 不但能夠避免使用大長寬比尺寸的電阻，節(jié)約結(jié)構(gòu)面積，并且能夠提高衰減器的性能和穩(wěn) 定性。
[0032] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，多電極薄膜分布電阻網(wǎng)絡(luò)130為矩形，多電 極薄膜分布電阻網(wǎng)絡(luò)130的邊界分別與信號線150與地線140平行。當多電極薄膜分布電 阻網(wǎng)絡(luò)130為矩形時，多電極薄膜分布電阻網(wǎng)絡(luò)130也可稱為多電極矩形薄膜分布電阻網(wǎng) 絡(luò)。
[0033] 優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，襯底100的材料可以為高阻硅。
[0034] 優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，絕緣層110可以為在高阻硅的襯底100上熱氧 化的二氧化硅。即言，在高阻硅襯底上，絕緣層為熱氧化的二氧化硅。
[0035] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，絕緣層110的厚度可以為200-500 μ m，以防 止高阻硅帶來的額外信號損失。。
[0036] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，電阻層120的材料可以為氧化坦薄膜電阻 材料，電阻層120的方阻可以為50-100 Ω，以熱氧化工藝進行調(diào)阻。
[0037] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，多電極薄膜分布電阻網(wǎng)絡(luò)130可以為矩形， 通過使電阻層120的方阻變化并改變尺寸實現(xiàn)阻抗匹配與定值衰減。
[0038] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，信號線150由兩段相同矩形導(dǎo)帶構(gòu)成，并且 兩段相同矩形導(dǎo)帶與多電極薄膜分布電阻網(wǎng)絡(luò)130對稱。
[0039] 進一步地，在本發(fā)明的一個實施例中，地線140由兩段相同矩形導(dǎo)帶構(gòu)成，并且兩 段相同矩形導(dǎo)帶與多電極薄膜分布電阻網(wǎng)絡(luò)130對稱。
[0040] 優(yōu)選地，在本發(fā)明的一個實施例中，信號線150與地線140的材料均可以為金。
[0041] 具體地，在本發(fā)明的實施例中，參照圖2所示，本發(fā)明實施例可以使用氮化鉭 (TaN)薄膜電阻技術(shù)和表面微加工技術(shù)制作），包括襯底；絕緣層，設(shè)置在襯底上；電阻層通 過薄膜電阻工藝濺射在絕緣層上；信號傳輸線和地線構(gòu)成有限地平面的共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，置 于電阻層之上，邊緣與分布電阻網(wǎng)絡(luò)直接接觸形成電極，構(gòu)成信號通路；多電極分布電阻網(wǎng) 絡(luò)可以等效為/T型衰減網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)衰減和輸入輸出匹配；與現(xiàn)有的電阻網(wǎng)絡(luò)相比，本發(fā) 明能夠避免使用