本发明属于集成电路，具体涉及一种基于桥型t线圈结构的三维电感阵列耦合微波滤波器。
背景技术：
1、随着集成电路工艺技术的不断进步，射频/微波系统中有源器件的特征尺寸和集成度遵循摩尔定律持续提升，而集成无源器件占据了大量的硅片面积且尺寸减小速度相对缓慢，且大尺寸的无源器件和电路无法基于现有集成电路技术实现集成，所以无源电路集成已经成为微波系统小型化发展道路上最大的瓶颈。其中，无源滤波器是射频微波系统中的关键模块，直接影响微波系统的性能、体积和集成度。
2、在后摩尔定律的时代背景下，现有无源滤波器存在尺寸大、品质因数小、工作频率低、不易于系统集成的缺点，亟需理论结构、设计方法、制造技术方面的革新与突破。
3、基于硅通孔的三维集成技术通过在硅片上开孔，并在孔中填充金属，实现不同层之间的电连接，具有互连短、尺寸小、集成度高的优点，可以实现微波无源滤波器的高质量、高密度集成以及器件之间的低损耗高频互连。
4、尽管基于硅通孔的三维集成技术给微波无源滤波器的实现带来了很多优势。然而，随着电子技术的不断发展，集成电路尺寸越来越小，同时功能需求也越来越多，因而对其尺度、集成度、性能以及工艺兼容等方面提出了更高的要求。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于桥型t线圈结构的三维电感阵列耦合微波滤波器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、本发明提出了一种基于桥型t线圈结构的三维电感阵列耦合微波滤波器，自上而下依次包括第一金属层、第二金属层、第三金属层、半导体衬底层以及第四金属层；
3、其中，第三金属层上包括平行设置的若干上层金属连接件，若干上层金属连接件被分为多个金属单元，每个金属单元中均包括两组数量相同的上层金属连接件；且不同金属单元中的上层金属连接件数量不完全相同；
4、第四金属层上设置有若干下层金属连接件，若干下层金属连接件与若干上层金属连接件的排布方式相同；
5、半导体衬底层中设有若干同轴硅通孔结构，每个硅通孔结构均形成一个硅通孔电容器；
6、在每个金属单元中，两组上层金属连接件分别通过硅通孔结构与对应的两组下层金属连接件依次首尾连接，形成两个三维立体螺旋电感器；其中，每个三维立体螺旋电感器两端的两个硅通孔结构通过第一金属层和第二金属层进行跨接；两个三维立体螺旋电感器的中心硅通孔结构通过第一金属层和第二金属层连接，以实现电感器和电容器在竖直方向上的耦合连接。
7、在本发明的一个实施例中，在第三金属层上的每个金属单元中，还设置有两组输入输出端口；且前一个金属单元的输出端口与后一个金属单元的输入端口连接，以使不同金属单元中的三维立体螺旋电感器串接。
8、在本发明的一个实施例中，硅通孔结构沿轴向方向从外向内依次包括隔离介质环、外层金属环、电容介质环以及内层金属柱；
9、上层金属连接件通过硅通孔结构的外层金属环与对应的下层金属连接件连接。
10、在本发明的一个实施例中，第一金属层上设置有若干第一互连线和第二互连线；第二金属层上设置有与第一互连线和第二互联线对应的第一连接点和第二连接点；
11、第一互连线通过第一连接点连接同一金属单元中每个三维立体螺旋电感器两端的硅通孔结构的内层金属柱，以形成跨接电容；
12、第二互连线通过第二连接点连接同一金属单元中两个三维立体螺旋电感器中心硅通孔结构的内层金属柱，以形成耦合电容，使两个电感器耦合。
13、在本发明的一个实施例中，隔离介质环的材料为二氧化硅、氮化硅或者氮氧化层，用于实现外层金属环与半导体衬底层之间的电学隔离；
14、外层金属环和内层金属柱分别作为电容器的外极板和内极板，且均采用铜或铝材料；
15、电容介质环用于形成同轴硅通孔电容器的绝缘介质。
16、在本发明的一个实施例中，第一金属层、第二金属层以及第三金属层的材料均包括金属铜或者铝。
17、在本发明的一个实施例中，半导体层的材料为高阻硅，以作为电容器的基板。
18、在本发明的一个实施例中，第二金属层和第三金属层之间还设有第一隔离介质层；第三金属层和半导体衬底层之间还设有第二隔离介质层，第四金属层下方还设有第三隔离介质层；
19、第一隔离介质层、第二隔离介质层以及第三隔离介质层均用于实现电隔离。
20、在本发明的一个实施例中，第一隔离介质层、第二隔离介质层以及第三隔离介质层的材料为二氧化硅、氮化硅或者氮氧化层。
21、本发明的有益效果：
22、1、本发明提供的基于桥型t线圈结构的三维电感阵列耦合微波滤波器通过同轴硅通孔结构将位于半导体衬底上表面的第三金属层和位于半导体衬底下表面的底部第一金属层连接，形成多组三维立体螺旋电感器；同时采用同轴硅通孔结构构成衬底同轴电容器；通过电感器与电容器在垂直方向上的耦合，既形成了桥型t线圈结构，又显著减小了芯片面积。与现有滤波器结构相比，该滤波器具有尺寸微小、结构紧凑、集成度高、宽带性能好、易于片上三维集成等优点，非常适用于微波集成电路的微型化应用。
23、2、本发明通过引入跨接电容，显著拓展了滤波器的带宽，提升了滤波器的宽带性能，同时，三维螺旋电感与电容通过同轴硅通孔进行耦合，耦合程度高的同时避免了不必要的寄生电容产生，可以显著的减小电路面积，优化性能表现，提高系统集成度。
24、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。
1.一种基于桥型t线圈结构的三维电感阵列耦合微波滤波器，其特征在于，自上而下依次包括第一金属层、第二金属层、第三金属层、半导体衬底层以及第四金属层；
2.根据权利要求1所述的基于桥型t线圈结构的三维电感阵列耦合微波滤波器，其特征在于，在所述第三金属层上的每个金属单元中，还设置有两组输入输出端口；其中，前一个金属单元的输出端口与后一个金属单元的输入端口连接，以使不同金属单元中的三维立体螺旋电感器串接。
3.根据权利要求1所述的基于桥型t线圈结构的三维电感阵列耦合微波滤波器，其特征在于，所述硅通孔结构沿轴向方向从外向内依次包括隔离介质环、外层金属环、电容介质环以及内层金属柱；
4.根据权利要求3所述的基于桥型t线圈结构的三维电感阵列耦合微波滤波器，其特征在于，所述第一金属层上设置有若干第一互连线和第二互连线；所述第二金属层上设置有与所述第一互连线和第二互联线对应的第一连接点和第二连接点；
5.根据权利要求3所述的基于桥型t线圈结构的三维电感阵列耦合微波滤波器，其特征在于，所述隔离介质环的材料为二氧化硅、氮化硅或者氮氧化层，用于实现所述外层金属环与所述半导体衬底层之间的电学隔离；
6.根据权利要求1所述的基于桥型t线圈结构的三维电感阵列耦合微波滤波器，其特征在于，所述第一金属层、所述第二金属层以及所述第三金属层的材料均包括金属铜或者铝。
7.根据权利要求1所述的基于桥型t线圈结构的三维电感阵列耦合微波滤波器，其特征在于，所述半导体层的材料为高阻硅，以作为电容器的基板。
8.根据权利要求1所述的基于桥型t线圈结构的三维电感阵列耦合微波滤波器，其特征在于，所述第二金属层和所述第三金属层之间还设有第一隔离介质层；所述第三金属层和所述半导体衬底层之间还设有第二隔离介质层，所述第四金属层下方还设有第三隔离介质层；
9.根据权利要求8所述的基于桥型t线圈结构的三维电感阵列耦合微波滤波器，其特征在于，所述第一隔离介质层、所述第二隔离介质层以及所述第三隔离介质层的材料为二氧化硅、氮化硅或者氮氧化层。
