阅读说明：本技术 一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦 ([db:专利名称-en]) 是由 卢启军 朱樟明 杨银堂 刘晓贤 尹湘坤 于 2019-09-11 设计创作，主要内容包括：本发明一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦,从上往下依次为顶层输入信号线、顶层第五介质层、顶层第二接地层、顶层第四介质层、顶层第三介质层、顶层第二介质层、顶层第一接地层、顶层第一介质层、硅衬底、底层第一介质层、底层第一接地层、底层第二介质层、底层第三介质层、底层第四介质层、底层第二接地层、底层第五介质层、底层输出第一信号线和底层输出第二信号线。本发明公开的一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦,具有以下有益效果：1、结构紧凑、占用面积小；2、容易加工；3、与周围其它元件或模块之间的耦合噪声弱；4、寄生参数较小,损耗小；5、易于与其它层或模块元件互连并实现微波系统的三维集成化。([db:摘要-en])

一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦

技术领域

本发明属于三维集成电路领域，具体涉及一种基于硅通孔的紧凑三维马相(Marchand)巴伦。

背景技术

所谓巴伦(Balun)就是平衡-不平衡变换器，是微波集成电路系统的关键无源器件之一。

为减少噪音和谐波并提高电路的动态范围，微波集成电路许多地方要求幅度相等、相位相反的平衡输入和输出信号。巴伦的功能就是将微波信号从单端非平衡输入变为平衡输出，并完成阻抗匹配，主要应用在微波平衡倍频器、相位检波器、单边带调制器、平衡混频器、推挽放大器以及天线系统中。目前最常用的巴伦就是马相巴伦结构，它具有结构简单、易实现的优点。但马相巴伦由两个串联的1/4波长耦合传输线组成，所以传统的平面马相巴伦结构将占据很大的芯片面积，难以实现微波集成电路系统的小型化目标。

微波三维集成电路(3-D IC)将多个有源和无源电路模块垂直堆叠，并采用硅通孔(TSV)互连通道实现上下层模块之间的高速、高密度通信。微波3-D IC 的发展趋势和TSV的垂直互连优势迫使传统微波系统中的元件和模块逐步采用三维立体结构。TSV阵列可以实现垂直耦合传输线结构，非常适合于将微波马相巴伦的部分结构内埋置于硅衬底内部并将两个1/4波长耦合传输线结构分布在硅衬底的上下表面，形成紧凑三维巴伦结构，以减小芯片面积。但是目前还没有基于硅通孔的三维微波马相巴伦。

发明内容

发明目的：本发明针对上述现有技术存在的问题做出改进，提出一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦。

技术方案：一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦，从上往下依次为顶层输入信号线、顶层第五介质层、顶层第二接地层、顶层第四介质层、顶层第三介质层、顶层第二介质层、顶层第一接地层、顶层第一介质层、硅衬底、底层第一介质层、底层第一接地层、底层第二介质层、底层第三介质层、底层第四介质层、底层第二接地层、底层第五介质层、底层输出第一信号线和底层输出第二信号线；

所述顶层第五介质层左侧设有一个顶层输入信号互连柱，在所述顶层第五介质层上方左侧设有顶层输入信号线；

所述顶层输入信号互连柱贯穿设置在所述顶层第五介质层、顶层第二接地层和顶层第四介质层，在所述顶层第二接地层与所述顶层输入信号互连柱之间设有顶层第二介质环；

所述顶层输入信号线、顶层第五介质层和顶层第二接地层形成非平衡输入微带传输线结构，所述非平衡输入微带传输线结构的特性阻抗为50欧姆；

所述顶层第四介质层设有四个前后左右关于马相巴伦中心对称的顶层第四接地柱，所述顶层第四接地柱贯穿设置在所述顶层第四介质层、顶层第三介质层、顶层第二介质层；

所述顶层第三介质层的顶部左侧设有顶层第一螺旋线，所述顶层第三介质层顶部右侧设有顶层第二螺旋线，所述顶层第一螺旋线和顶层第二螺旋线沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，所述顶层第一螺旋线和顶层第二螺旋线为矩形且各圈间距相等；

所述顶层第三介质层左侧设有顶层第一信号互连柱，所述顶层第三介质层右侧设有顶层第二信号互连柱，所述顶层第一信号互连柱和顶层第二信号互连柱沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，所述顶层第一信号互连柱和顶层第二信号互连柱均贯穿设置在所述顶层第三介质层、顶层第二介质层、顶层第一接地层、顶层第一介质层；

所述顶层第二介质层顶部左侧设有顶层第三螺旋线，所述顶层第二介质层顶部右侧设有顶层第四螺旋线，所述顶层第三螺旋线和顶层第四螺旋线沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，所述顶层第三螺旋线和顶层第四螺旋线为矩形且各圈间距相等；

所述顶层第二介质层左侧设有顶层第二接地柱，所述顶层第二介质层右侧设有顶层第三接地柱，所述顶层第二接地柱和顶层第三接地柱沿巴伦中心线呈左右轴对称分布；

所述顶层第二介质层左侧设有顶层第三信号互连柱，所述顶层第二介质层右侧设有顶层第四信号互连柱，所述顶层第三信号互连柱和顶层第四信号互连柱沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，所述顶层第三信号互连柱和顶层第四信号互连柱均贯穿设置在顶层第二介质层、顶层第一接地层、顶层第一介质层；

所述顶层第一信号互连柱、顶层第二信号互连柱、顶层第三信号互连柱、顶层第四信号互连柱均与顶层第一接地层之间设有顶层第一介质环；

所述顶层第一介质层设有四个前后左右关于马相巴伦中心对称的顶层第一接地柱，两个左侧顶层第一接地柱、顶层第一信号互连柱、顶层第三信号互连柱组成菱形结构，两个右侧顶层第一接地柱、顶层第二信号互连柱、顶层第四信号互连柱组成菱形结构；

所述硅衬底设有四个前后左右关于马相巴伦中心对称的接地柱，两个左侧接地柱、第一信号互连柱、第三信号互连柱组成菱形结构，两个右侧接地柱、第二信号互连柱、第四信号互连柱组成菱形结构；

所述第一信号互连柱、第二信号互连柱、第三信号互连柱、第四信号互连柱以及四个接地柱均与硅衬底之间设有介质环；

所述底层第一介质层左侧设有底层第一信号互连柱和底层第三信号互连柱，所述底层第一介质层右侧设有底层第二信号互连柱和底层第四信号互连柱，所述底层第一信号互连柱和底层第二信号互连柱沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，所述底层第三信号互连柱和底层第四信号互连柱沿巴伦中心线呈左右轴对称分布；

所述底层第一信号互连柱和底层第二信号互连柱均贯穿设置在所述底层第一介质层、底层第一接地层、底层第二介质层，所述底层第三信号互连柱和底层第四信号互连柱均贯穿设置在所述底层第一介质层、底层第一接地层、底层第二介质层、底层第三介质层；

所述底层第一介质层设有四个前后左右关于马相巴伦中心对称的底层第一接地柱，两个左侧的底层第一接地柱、底层第一信号互连柱、底层第三信号互连柱组成菱形结构，两个右侧的底层第一接地柱、底层第二信号互连柱、底层第四信号互连柱组成菱形结构；

所述底层第一信号互连柱、底层第二信号互连柱、底层第三信号互连柱、底层第四信号互连柱均与底层第一接地层之间设有底层第一介质环；

所述底层第二介质层底部左侧设有底层第一螺旋线，所述底层第二介质层底部右侧设有底层第二螺旋线，所述底层第一螺旋线和底层第二螺旋线沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，所述底层第一螺旋线和底层第二螺旋线为矩形且各圈间距相等；

所述底层第二介质层设有四个前后左右关于马相巴伦中心对称的底层第二接地柱，所述底层第二接地柱贯穿设置在所述底层第二介质层、底层第三介质层、顶层第四介质层；

所述底层第三介质层的底部左侧设有底层第三螺旋线，所述底层第三介质层底部右侧设有底层第四螺旋线，所述底层第三螺旋线和底层第四螺旋线沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，所述底层第三螺旋线和底层第四螺旋线为矩形且各圈间距相等；

所述底层第四介质层左侧设有底层输出第一信号互连柱，所述底层第四介质层右侧设有底层输出第二信号互连柱，所述底层输出第一信号互连柱和底层输出第二信号互连柱沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，所述底层输出第一信号互连柱和底层输出第二信号互连柱均贯穿设置在所述底层第四介质层、底层第二接地层、底层第五介质层；

所述底层输出第一信号互连柱、底层输出第二信号互连柱均与底层第二接地层之间设有底层第二介质环；

所述底层第五介质层下方左侧设有底层输出第一信号线，所述底层第五介质层下方右侧设有底层输出第二信号线，所述底层输出第一信号线和底层输出第二信号线沿巴伦中心线呈左右对称分布；

所述底层输出第一信号线、底层第五介质层和底层第二接地层形成平衡输出微带传输线结构，所述平衡输出微带传输线结构的特性阻抗为50欧姆；

所述底层输出第二信号线、底层第五介质层和底层第二接地层形成平衡输出微带传输线结构，所述平衡输出微带传输线结构的特性阻抗为50欧姆；

所述顶层输入信号线、顶层输入信号互连柱、顶层第一螺旋线依次相连；

所述顶层第一螺旋线、顶层第一信号互连柱、第一信号互连柱、底层第一信号互连柱、底层第一螺旋线依次相连，长度总和为1/4波长；

所述顶层第三螺旋线、顶层第二接地柱、顶层第一接地层依次相连；

所述顶层第三螺旋线、顶层第三信号互连柱、第三信号互连柱、底层第三信号互连柱、底层第三螺旋线依次相连，长度总和为1/4波长；

底层第三螺旋线、底层输出第一信号互连柱、底层输出第一信号线依次相连；

所述底层第一螺旋线和底层第二螺旋线相连；

所述底层第二螺旋线、底层第二信号互连柱、第二信号互连柱、顶层第二信号互连柱、顶层第二螺旋线依次相连，长度总和为1/4波长；

底层第四螺旋线、底层第四信号互连柱、第四信号互连柱、顶层第四信号互连柱、顶层第四螺旋线依次相连，长度总和为1/4波长；

所述顶层第四螺旋线、顶层第三接地柱、顶层第一接地层依次相连；

所述底层第四螺旋线、底层输出第二信号互连柱、底层输出第二信号线依次相连；

所述顶层第二接地层、顶层第四接地柱、顶层第一接地层、顶层第一接地柱、接地柱、底层第一接地柱、底层第一接地层、底层第二接地柱、底层第二接地层自上而下依次相连。

进一步地，所述顶层第五介质层、顶层第二介质环、顶层第四介质层、顶层第三介质层、顶层第二介质层、顶层第一介质环、顶层第一介质层、介质环、底层第一介质层、底层第一介质环、底层第二介质层、底层第三介质层、底层第四介质层、底层第二介质环、底层第五介质层自上而下依次相连。

进一步地，所述顶层第一螺旋线与顶层第三螺旋线之间、顶层第一信号互连柱与顶层第三信号互连柱之间、第一信号互连柱与第三信号互连柱之间、底层第一信号互连柱与底层第三信号互连柱之间、底层第一螺旋线与底层第三螺旋线之间的电磁耦合强度均相等。

进一步地，所述底层第二螺旋线与底层第四螺旋线之间、底层第二信号互连柱与底层第四信号互连柱之间、第二信号互连柱与第四信号互连柱之间、顶层第二信号互连柱与顶层第四信号互连柱之间、顶层第二螺旋线与顶层第四螺旋线之间的电磁耦合强度均相等。

进一步地，所述顶层第一螺旋线和顶层第三螺旋线中心处于同一条直线上，所述顶层第二螺旋线和顶层第四螺旋线中心处于同一条直线上，底层第一螺旋线和底层第三螺旋线中心处于同一条直线上，底层第二螺旋线和底层第四螺旋线中心处于同一条直线上。

作为本发明中一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦的一种优选方案：所述顶层输入信号线、顶层第一螺旋线、顶层第二螺旋线、顶层第三螺旋线、顶层第四螺旋线、底层第一螺旋线、底层第二螺旋线、底层第三螺旋线、底层第四螺旋线、底层输出第一信号线、底层输出第二信号线为铜线或银线。

作为本发明中一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦的一种优选方案：所述顶层第二接地层、顶层第一接地层、底层第一接地层、底层第二接地层为铜层或银层。

作为本发明中一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦的一种优选方案：顶层输入信号互连柱、顶层第二接地柱、顶层第三接地柱、顶层第四接地柱、顶层第一信号互连柱、顶层第二信号互连柱、顶层第三信号互连柱、顶层第四信号互连柱、顶层第一接地柱、接地柱、第一信号互连柱、第二信号互连柱、第三信号互连柱、第四信号互连柱、底层第一接地柱、底层第一信号互连柱、底层第二信号互连柱、底层第三信号互连柱、底层第四信号互连柱、底层第二接地柱、底层输出第一信号互连柱、底层输出第二信号互连柱为铜柱、银柱、钨柱或多晶硅柱。

作为本发明中一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦的一种优选方案：所述顶层第五介质层、顶层第四介质层、顶层第三介质层、顶层第二介质层、顶层第一介质层、底层第一介质层、底层第二介质层、底层第三介质层、底层第四介质层、底层第五介质层为二氧化硅层、氮化硅层或苯并环丁烯层。

作为本发明中一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦的一种优选方案：所述顶层第二介质环、顶层第一介质环、介质环、底层第一介质环、底层第二介质环为二氧化硅环、氮化硅环或苯并环丁烯环。

有益效果：本发明公开的一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦，具有以下有益效果：

1、本发明采用硅通孔技术将马相巴伦两个串联的1/4波长耦合传输线均设计在硅衬底的上下表面，形成三维立体结构，结构紧凑、占用面积小；

2、本发明垂直互连耦合线部分采用简单简单圆柱形硅通孔实现，容易加工；

3、本发明所有耦合螺旋线均采用耦合带线实现，且垂直耦合硅通孔两侧均存在接地硅通孔，所以与周围其它元件或模块之间的耦合噪声弱；

4、本发明耦合螺旋线长都较短，且各部分之间相隔较远或存在接地层，寄生参数较小，损耗小；

5、本发不平衡输入端口在硅衬底的上表面，两个平衡输出端口在硅衬底的下表面，反之亦然，所以易于与其它层或模块元件互连并实现微波系统的三维集成化。

附图说明

图1为传统基于微带线的马相巴伦结构示意图；

图2为本发明公开的一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦的结构示意图；

图3a为本发明公开的一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦结构的侧视图；

图3b为本发明公开的一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦结构的俯视图；

图4a～18a为一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦制造流程侧视图

图4b～18b为一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦制造流程俯视图

其中：

101-顶层第一介质层 102-顶层第一信号互连柱

103-顶层第二信号互连柱 104-顶层第三信号互连柱

105-顶层第四信号互连柱 106-顶层第一接地柱

107-顶层第一接地层 108-顶层第一介质环

109-顶层第二介质层 110-顶层第二接地柱

111-顶层第三接地柱 112-顶层第三螺旋线

113-顶层第四螺旋线 114-顶层第四接地柱

115-顶层第三介质层 116-顶层第一螺旋线

117-顶层第二螺旋线 118-顶层第四介质层

119-顶层输入信号互连柱 120-顶层第二接地层

121-顶层第二介质环 122-顶层第五介质层

123-顶层输入信号线 201-硅衬底

202-介质环 203-接地柱

204-第一信号互连柱 205-第二信号互连柱

206-第三信号互连柱 207-第四信号互连柱

301-底层第一介质层 302-底层第一信号互连柱

303-底层第二信号互连柱 304-底层第三信号互连柱

305-底层第四信号互连柱 306-底层第一接地柱

307-底层第一接地层 308-底层第一介质环

309-底层第二介质层 310-底层第一螺旋线

311-底层第二螺旋线 312-底层第二接地柱

313-底层第三介质层 314-底层第三螺旋线

315-底层第四螺旋线 316-底层第四介质层

317-底层输出第一信号互连柱 318-底层输出第二信号互连柱

319-底层第二接地层 320-底层第二介质环

321-底层第五介质层 322-底层输出第一信号线

323-底层输出第二信号线

具体实施方式

：

下面对本发明的具体实施方式详细说明。

为叙述方便，下文中称的“上”“下”“左”“右”均与附图的上下左右方向一致，但并不对本发明的结构起限制左右。

传统基于微带线的马相巴伦的结构示意图如图1所示。如图2、图3a和图 3b所示，本发明公开了一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦,包括顶层模块、硅衬底层模块和底层模块，所述顶层模块设置在所述硅衬底层模块的上表面，所述底层模块设置在所述硅衬底层模块的下表面；

所述顶层模块包括顶层第一介质层101、顶层第一信号互连柱102、顶层第二信号互连柱103、顶层第三信号互连柱104、顶层第四信号互连柱105、顶层第一接地柱106、顶层第一接地层107、顶层第一介质环108、顶层第二介质层 109、顶层第二接地柱110、顶层第三接地柱111、顶层第三螺旋线112、顶层第四螺旋线113、顶层第四接地柱114、顶层第三介质层115、顶层第一螺旋线116、顶层第二螺旋线117、顶层第四介质层118、顶层输入信号互连柱119、顶层第二接地层120、顶层第二介质环121、顶层第五介质层122、顶层输入信号线123；

所述硅衬底层模块包括硅衬底201、介质环202、接地柱203、第一信号互连柱204、第二信号互连柱205、第三信号互连柱206、第四信号互连柱207；

所述底层模块包括底层第一介质层301、底层第一信号互连柱302、底层第二信号互连柱303、底层第三信号互连柱304、底层第四信号互连柱305、底层第一接地柱306、底层第一接地层307、底层第一介质环308、底层第二介质层 309、底层第一螺旋线310、底层第二螺旋线311、底层第二接地柱312、底层第三介质层313、底层第三螺旋线314、底层第四螺旋线315、底层第四介质层316、底层输出第一信号互连柱317、底层输出第二信号互连柱318、底层第二接地层 319、底层第二介质环320、底层第五介质层321、底层输出第一信号线322、底层输出第二信号线323。下面通过具体实施例加以描述：。

具体实施例1

如图4a～图18b所示，一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦，从上往下依次为顶层输入信号线123、顶层第五介质层122、顶层第二接地层120、顶层第四介质层118、顶层第三介质层115、顶层第二介质层109、顶层第一接地层107、顶层第一介质层101、硅衬底201、底层第一介质层301、底层第一接地层307、底层第二介质层309、底层第三介质层313、底层第四介质层316、底层第二接地层319、底层第五介质层321、底层输出第一信号线322和底层输出第二信号线323；

所述顶层第五介质层122左侧设有一个顶层输入信号互连柱119，在所述顶层第五介质层122上方左侧设有顶层输入信号线123；

所述顶层输入信号互连柱119贯穿设置在所述顶层第五介质层122、顶层第二接地层120和顶层第四介质层118，在所述顶层第二接地层120与所述顶层输入信号互连柱119之间设有顶层第二介质环121；

所述顶层输入信号线123、顶层第五介质层122和顶层第二接地层120形成非平衡输入微带传输线结构，所述非平衡输入微带传输线结构的特性阻抗为50 欧姆；

所述顶层第四介质层118设有四个前后左右关于马相巴伦中心对称的顶层第四接地柱114，顶层第四接地柱114贯穿设置在所述顶层第四介质层118、顶层第三介质层115、顶层第二介质层109；

顶层第三介质层115的顶部左侧设有顶层第一螺旋线116，顶层第三介质层 115顶部右侧设有顶层第二螺旋线117，顶层第一螺旋线116和顶层第二螺旋线 117沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，顶层第一螺旋线116和顶层第二螺旋线117 为矩形且各圈间距相等；

顶层第三介质层115左侧设有顶层第一信号互连柱102，顶层第三介质层115 右侧设有顶层第二信号互连柱103，顶层第一信号互连柱102和顶层第二信号互连柱103沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，顶层第一信号互连柱102和顶层第二信号互连柱103均贯穿设置在顶层第三介质层115、顶层第二介质层109、顶层第一接地层107、顶层第一介质层101；

顶层第二介质层109顶部左侧设有顶层第三螺旋线112，顶层第二介质层109 顶部右侧设有顶层第四螺旋线113，顶层第三螺旋线112和顶层第四螺旋线113 沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，顶层第三螺旋线112和顶层第四螺旋线113 为矩形且各圈间距相等；

顶层第二介质层109左侧设有顶层第二接地柱110，顶层第二介质层109右侧设有顶层第三接地柱111，顶层第二接地柱110和顶层第三接地柱111沿巴伦中心线呈左右轴对称分布；

顶层第二介质层109左侧设有顶层第三信号互连柱104，顶层第二介质层109 右侧设有顶层第四信号互连柱105，顶层第三信号互连柱104和顶层第四信号互连柱105沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，顶层第三信号互连柱104和顶层第四信号互连柱105均贯穿设置在所述第二介质层109、顶层第一接地层107、顶层第一介质层101；

顶层第一信号互连柱102、顶层第二信号互连柱103、顶层第三信号互连柱 104、顶层第四信号互连柱105均与顶层第一接地层107之间设有顶层第一介质环108；

顶层第一介质层101设有四个前后左右关于马相巴伦中心对称的顶层第一接地柱106，两个左侧顶层第一接地柱106、顶层第一信号互连柱102、顶层第三信号互连柱104组成菱形结构，两个右侧顶层第一接地柱106、顶层第二信号互连柱103、顶层第四信号互连柱105组成菱形结构；

所述硅衬底201设有四个前后左右关于马相巴伦中心对称的接地柱203，两个左侧接地柱203、第一信号互连柱204、第三信号互连柱206组成菱形结构，两个右侧接地柱203、第二信号互连柱205、第四信号互连柱207组成菱形结构；

所述第一信号互连柱204、第二信号互连柱205、第三信号互连柱206、第四信号互连柱207以及四个接地柱203均与硅衬底201之间设有介质环202；

所述底层第一介质层301左侧设有底层第一信号互连柱302和底层第三信号互连柱304，所述底层第一介质层301右侧设有底层第二信号互连柱303和底层第四信号互连柱305，所述底层第一信号互连柱302和底层第二信号互连柱303 沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，所述底层第三信号互连柱304和底层第四信号互连柱305沿巴伦中心线呈左右轴对称分布；

所述底层第一信号互连柱302和底层第二信号互连柱303均贯穿设置在所述底层第一介质层301、底层第一接地层307、底层第二介质层309，所述底层第三信号互连柱304和底层第四信号互连柱305均贯穿设置在所述底层第一介质层 301、底层第一接地层307、底层第二介质层309、底层第三介质层313；

所述底层第一介质层301设有四个前后左右关于马相巴伦中心对称的底层第一接地柱306，两个左侧的底层第一接地柱306、底层第一信号互连柱302、底层第三信号互连柱304组成菱形结构，两个右侧的底层第一接地柱306、底层第二信号互连柱303、底层第四信号互连柱305组成菱形结构；

所述底层第一信号互连柱302、底层第二信号互连柱303、底层第三信号互连柱304、底层第四信号互连柱305均与底层第一接地层307之间设有底层第一介质环308；

所述底层第二介质层309底部左侧设有底层第一螺旋线310，所述底层第二介质层309底部右侧设有底层第二螺旋线311，所述底层第一螺旋线310和底层第二螺旋线311沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，所述底层第一螺旋线310和底层第二螺旋线311为矩形且各圈间距相等；

所述底层第二介质层309设有四个前后左右关于马相巴伦中心对称的底层第二接地柱312，所述底层第二接地柱312贯穿设置在所述底层第二介质层309、底层第三介质层313、顶层第四介质层118；

所述底层第三介质层313的底部左侧设有底层第三螺旋线314，所述底层第三介质层313底部右侧设有底层第四螺旋线315，所述底层第三螺旋线314和底层第四螺旋线315沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，所述底层第三螺旋线314 和底层第四螺旋线315为矩形且各圈间距相等；

所述底层第四介质层316左侧设有底层输出第一信号互连柱317，所述底层第四介质层316右侧设有底层输出第二信号互连柱318，所述底层输出第一信号互连柱317和底层输出第二信号互连柱318沿巴伦中心线呈左右轴对称分布，所述底层输出第一信号互连柱317和底层输出第二信号互连柱318均贯穿设置在所述底层第四介质层316、底层第二接地层319、底层第五介质层321；

所述底层输出第一信号互连柱317、底层输出第二信号互连柱318均与底层第二接地层319之间设有底层第二介质环320；

所述底层第五介质层321下方左侧设有底层输出第一信号线322，所述底层第五介质层321下方右侧设有底层输出第二信号线323，所述底层输出第一信号线322和底层输出第二信号线323沿巴伦中心线呈左右对称分布；

所述底层输出第一信号线322、底层第五介质层321和底层第二接地层319 形成平衡输出微带传输线结构，所述平衡输出微带传输线结构的特性阻抗为50 欧姆；

所述底层输出第二信号线323、底层第五介质层321和底层第二接地层319 形成平衡输出微带传输线结构，所述平衡输出微带传输线结构的特性阻抗为50 欧姆；

所述顶层输入信号线123、顶层输入信号互连柱119、顶层第一螺旋线116 依次相连；

顶层第一螺旋线116、顶层第一信号互连柱102、第一信号互连柱204、底层第一信号互连柱302、底层第一螺旋线310依次相连，长度总和为1/4波长；

顶层第三螺旋线112、顶层第二接地柱110、顶层第一接地层107依次相连；

顶层第三螺旋线112、顶层第三信号互连柱104、第三信号互连柱206、底层第三信号互连柱304、底层第三螺旋线314依次相连，长度总和为1/4波长；

底层第三螺旋线314、底层输出第一信号互连柱317、底层输出第一信号线 322依次相连；

所述底层第一螺旋线310和底层第二螺旋线311相连；

所述底层第二螺旋线311、底层第二信号互连柱303、第二信号互连柱205、顶层第二信号互连柱103、顶层第二螺旋线117依次相连，长度总和为1/4波长；

底层第四螺旋线315、底层第四信号互连柱305、第四信号互连柱207、顶层第四信号互连柱105、顶层第四螺旋线113依次相连，长度总和为1/4波长；

顶层第四螺旋线113、顶层第三接地柱111、顶层第一接地层107依次相连；

所述底层第四螺旋线315、底层输出第二信号互连柱318、底层输出第二信号线323依次相连；

所述顶层第二接地层120、顶层第四接地柱114、顶层第一接地层107、顶层第一接地柱106、接地柱203、底层第一接地柱306、底层第一接地层307、底层第二接地柱312、底层第二接地层319自上而下依次相连。

进一步地，所述顶层第五介质层122、顶层第二介质环121、顶层第四介质层118、顶层第三介质层115、顶层第二介质层109、顶层第一介质环108、顶层第一介质层101、介质环202、底层第一介质层301、底层第一介质环308、底层第二介质层309、底层第三介质层313、底层第四介质层316、底层第二介质环 320、底层第五介质层321自上而下依次相连。

进一步地，顶层第一螺旋线116与顶层第三螺旋线112之间、顶层第一信号互连柱102与顶层第三信号互连柱104之间、第一信号互连柱204与第三信号互连柱206之间、底层第一信号互连柱302与底层第三信号互连柱304之间、底层第一螺旋线310与底层第三螺旋线314之间的电磁耦合强度均相等。

进一步地，所述底层第二螺旋线311与底层第四螺旋线315之间、底层第二信号互连柱303与底层第四信号互连柱305之间、第二信号互连柱205与第四信号互连柱207之间、顶层第二信号互连柱103与顶层第四信号互连柱105之间、顶层第二螺旋线117与顶层第四螺旋线113之间的电磁耦合强度均相等。

进一步地，顶层第一螺旋线116和顶层第三螺旋线112中心处于同一条直线上，所述顶层第二螺旋线117和顶层第四螺旋线113中心处于同一条直线上，底层第一螺旋线310和底层第三螺旋线314中心处于同一条直线上，底层第二螺旋线311和底层第四螺旋线315中心处于同一条直线上。

作为本发明中一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦的一种优选方案：所述顶层输入信号线123、顶层第一螺旋线116、顶层第二螺旋线117、顶层第三螺旋线112、顶层第四螺旋线113、底层第一螺旋线310、底层第二螺旋线311、底层第三螺旋线314、底层第四螺旋线315、底层输出第一信号线322、底层输出第二信号线323为铜线。

作为本发明中一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦的一种优选方案：所述顶层第二接地层120、顶层第一接地层107、底层第一接地层307、底层第二接地层319为铜层。

作为本发明中一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦的一种优选方案：顶层输入信号互连柱119、顶层第二接地柱110、顶层第三接地柱111、顶层第四接地柱114、顶层第一信号互连柱102、顶层第二信号互连柱103、顶层第三信号互连柱104、顶层第四信号互连柱105、顶层第一接地柱106、接地柱203、第一信号互连柱204、第二信号互连柱205、第三信号互连柱206、第四信号互连柱207、底层第一接地柱306、底层第一信号互连柱302、底层第二信号互连柱303、底层第三信号互连柱304、底层第四信号互连柱305、底层第二接地柱312、底层输出第一信号互连柱317、底层输出第二信号互连柱318为铜柱。

作为本发明中一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦的一种优选方案：所述顶层第五介质层122、顶层第四介质层118、顶层第三介质层115、顶层第二介质层109、顶层第一介质层101、底层第一介质层301、底层第二介质层309、底层第三介质层313、底层第四介质层316、底层第五介质层321为二氧化硅层。

作为本发明中一种基于硅通孔的紧凑三维马相巴伦的一种优选方案：所述顶层第二介质环121、顶层第一介质环108、介质环202、底层第一介质环308、底层第二介质环320为二氧化硅环。

具体实施例2

与具体实施例1大致相同，区别仅仅在于：

所述顶层输入信号线123、顶层第一螺旋线116、顶层第二螺旋线117、顶层第三螺旋线112、顶层第四螺旋线113、底层第一螺旋线310、底层第二螺旋线311、底层第三螺旋线314、底层第四螺旋线315、底层输出第一信号线322、底层输出第二信号线323为银线。

所述顶层第二接地层120、顶层第一接地层107、底层第一接地层307、底层第二接地层319为银层。

顶层输入信号互连柱119、顶层第二接地柱110、顶层第三接地柱111、顶层第四接地柱114、顶层第一信号互连柱102、顶层第二信号互连柱103、顶层第三信号互连柱104、顶层第四信号互连柱105、顶层第一接地柱106、接地柱 203、第一信号互连柱204、第二信号互连柱205、第三信号互连柱206、第四信号互连柱207、底层第一接地柱306、底层第一信号互连柱302、底层第二信号互连柱303、底层第三信号互连柱304、底层第四信号互连柱305、底层第二接地柱312、底层输出第一信号互连柱317、底层输出第二信号互连柱318为银柱。

所述顶层第五介质层122、顶层第四介质层118、顶层第三介质层115、顶层第二介质层109、顶层第一介质层101、底层第一介质层301、底层第二介质层309、底层第三介质层313、底层第四介质层316、底层第五介质层321为氮化硅层。

所述顶层第二介质环121、顶层第一介质环108、介质环202、底层第一介质环308、底层第二介质环320为氮化硅环。

具体实施例3

与具体实施例1大致相同，区别仅仅在于：

顶层输入信号互连柱119、顶层第二接地柱110、顶层第三接地柱111、顶层第四接地柱114、顶层第一信号互连柱102、顶层第二信号互连柱103、顶层第三信号互连柱104、顶层第四信号互连柱105、顶层第一接地柱106、接地柱 203、第一信号互连柱204、第二信号互连柱205、第三信号互连柱206、第四信号互连柱207、底层第一接地柱306、底层第一信号互连柱302、底层第二信号互连柱303、底层第三信号互连柱304、底层第四信号互连柱305、底层第二接地柱312、底层输出第一信号互连柱317、底层输出第二信号互连柱318为钨柱。

顶层第五介质层122、顶层第四介质层118、顶层第三介质层115、顶层第二介质层109、顶层第一介质层101、底层第一介质层301、底层第二介质层309、底层第三介质层313、底层第四介质层316、底层第五介质层321为苯并环丁烯层。

顶层第二介质环121、顶层第一介质环108、介质环202、底层第一介质环308、底层第二介质环320为苯并环丁烯环。

具体实施例4

与具体实施例1大致相同，区别仅仅在于：

顶层输入信号互连柱119、顶层第二接地柱110、顶层第三接地柱111、顶层第四接地柱114、顶层第一信号互连柱102、顶层第二信号互连柱103、顶层第三信号互连柱104、顶层第四信号互连柱105、顶层第一接地柱106、接地柱203、第一信号互连柱204、第二信号互连柱205、第三信号互连柱206、第四信号互连柱207、底层第一接地柱306、底层第一信号互连柱302、底层第二信号互连柱303、底层第三信号互连柱304、底层第四信号互连柱305、底层第二接地柱312、底层输出第一信号互连柱317、底层输出第二信号互连柱318为多晶硅柱。

上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。