学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于STI隔离的片上铜线电感及其在滤波电路中的应用

作　者: 丁铨
导　师: 石艳玲
学　校: 华东师范大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 射频集成电路片上螺旋电感沟槽隔离衬底损耗无源滤波电路
分类号: TM55
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 17次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

在射频通信电路中,电感在收发机的射频预选回路、低噪声放大器(LNA)、压控振荡器(VCO)、阻抗匹配网络和滤波器等各个模块中的应用非常广泛,尤其是随着现代通信系统工作频率的不断提高,电感在高频下的性能将直接影响移动通信系统的质量。在这种背景下,无源射频螺旋电感及相关电路模块的实现成为一个极为重要的研究课题。当前,铜工艺的优势十分明显,主要体现在：铜的导电性能优于目前普遍使用的铝,而且铜的电阻小,散热量小；采用0.13μm及以下铜工艺芯片制造技术将有效地提高芯片的工作频率。因此,在标准硅衬底上采用先进的CMOS铜工艺技术制作射频集成电路,符合RFIC低成本、全集成的发展要求。本文在广泛调研文献的基础上,基于电路和电磁学理论,分析影响电感Q值的各种因素,如衬底损耗、欧姆损耗、涡流损耗、趋肤效应、邻近效应等,综合考虑各影响因子,应用HFSS三维电磁仿真软件,分析改变螺旋电感形状、优化衬底结构和电感制备工艺等对电感性能的影响,重点研究了采用先进铜布线工艺的螺旋电感,设计了若干组具有不同版图参数的铜工艺螺旋电感。其中,既有普通结构的螺旋电感,又有新型渐变结构的螺旋电感,并对设计的铜电感进行了工艺流片和测试。在此研究的基础上,进一步研究了沟槽隔离(Patterned Trench Isolation)的优化布局对电感性能的影响,研究表明,在电感下方对应的衬底上适当实现STI隔离槽,能有效地提高电感Q值,且该沟槽的实现与标准CMOS隔离工艺相兼容。以低阻硅衬底上3.5圈的螺旋电感为例,沟槽隔离结构电感的最大Q值(Qmax)比传统结构电感高12.4%,自谐振频率(fSR)也由传统结构电感的15.3GHz提高至16.5GHz。此外,本文还将沟槽隔离结构电感应用于射频无源滤波电路——LC低通滤波器。数值分析表明,本文所设计截止频率2.4GHz的低通滤波器性能较好,其ADS仿真曲线与实际工艺条件下的低通滤波器S参数曲线基本重合,低频段时,采用沟槽隔离结构螺旋电感的低通滤波器性能优于采用普通结构螺旋电感的低通滤波器。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-9
第一章绪论  9-16
  1.1 引言  9-10
  1.2 片上电感研究现状及应用  10-14
  1.3 本文的立题意义及创新点  14
  1.4 研究内容  14-16
第二章电感的损耗分析及优化设计  16-28
  2.1 螺旋电感的基本结构及分类  16-17
  2.2 螺旋电感的性能参数  17-19
  2.3 螺旋电感的损耗分析及优化  19-28
第三章铜工艺螺旋电感的制备和测试  28-43
  3.1 铜工艺螺旋电感的工艺流程  28-30
  3.2 铜工艺螺旋电感的在片测试  30-33
  3.3 铜工艺螺旋电感测试结果分析  33-43
第四章沟槽隔离结构电感的提出及性能分析  43-51
  4.1 浅沟槽隔离的研究背景与理论基础  43-44
  4.2 优化沟槽隔离的螺旋电感设计思想及验证  44-46
  4.3 沟槽隔离螺旋电感的性能分析  46-51
第五章沟槽隔离结构电感在射频滤波电路中的应用  51-62
  5.1 无源射频滤波器性能分析  51-53
  5.2 无源低通滤波器的设计  53-55
  5.3 无源低通滤波器的仿真结果与分析  55-62
第六章总结与展望  62-64
  6.1 本文总结  62
  6.2 展望  62-64
参考文献  64-68
攻读硕士学位期间的论文发表及专利申请情况  68-69
致谢  69

基于STI隔离的片上铜线电感及其在滤波电路中的应用

内容摘要

全文目录

相似论文