新颖的常规硅工艺实现的侧向螺线型片上集成电感

提出了一种用常规硅工艺实现的片上集成电感的螺线型新结构．制造工艺使用标准双层金属布线的常规硅工艺．测量了螺线型集成电感的S参数，从测量数据计算了集成电感的参量．实验的侧向螺线型片上集成电感的Q值峰值为1.3，电感量为22nH．对用两层金属层实现的侧向螺线型片上集成电感和单层金属的常规平面螺旋电感的实验结果进行了比较，电感量和Q值与常规平面螺旋电感有可比性．     

新颖的常规硅工艺实现的侧向螺线型片上集成电感

提出了一种用常规硅工艺实现的片上集成电感的螺线型新结构．制造工艺使用标准双层金属布线的常规硅工艺．测量了螺线型集成电感的S参数，从测量数据计算了集成电感的参量．实验的侧向螺线型片上集成电感的Q值峰值为1.3，电感量为22nH．对用两层金属层实现的侧向螺线型片上集成电感和单层金属的常规平面螺旋电感的实验结果进行了比较，电感量和Q值与常规平面螺旋电感有可比性．     

硅微机械悬浮结构电感的设计与制作工艺研究

本文系统分析了影响平面螺旋电感Q值的主要因素,并制作出一种应用于射频通信的硅微机械悬浮结构电感.在考虑趋肤效应、涡流损耗等高频电磁场效应对电感Q值的影响后,获得了微机械电感的简化电学模型,得到了具有较高Q值电感的优化结构.在制作硅微机械电感的工艺过程中,采用多孔硅作为牺牲层材料,将螺旋结构铝线圈制作在二氧化硅薄膜上,在使用添加了硅粉和过硫酸铵的TMAH溶液释放牺牲层之后,得到设计值为4nH的悬浮结构微机械平面螺旋电感.实验结果证明,整个工艺流程可靠,并与CMOS工艺兼容.     

硅基RF平面螺旋电感的圈数对品质因子的影响

从硅衬底RF集成电路中平面螺旋电感的品质因子Q的表达式出发,采用ADS软件模拟计算了平面螺旋集成电感L值与品质因子Q值.通过两组电感Q值的对比,发现品质因子Q随着电感圈数的增加而减小.以电感值为3.28nH的设计为例,将电感圈数从2增加到6,计算得到的品质因子Q从4.3(@1.1GHz)降低到2.7(@1.4GHz),模拟计算结果与理论分析相吻合.该分析和结论将对硅衬底RF集成电路中片上电感的设计具有重要的指导意义.     

硅基RF平面螺旋电感的圈数对品质因子的影响

从硅衬底RF集成电路中平面螺旋电感的品质因子Q的表达式出发,采用ADS软件模拟计算了平面螺旋集成电感L值与品质因子Q值.通过两组电感Q值的对比,发现品质因子Q随着电感圈数的增加而减小.以电感值为3 2 8nH的设计为例,将电感圈数从2增加到6 ,计算得到的品质因子Q从4 3(@1 1GHz)降低到2 7(@1 4GHz) ,模拟计算结果与理论分析相吻合.该分析和结论将对硅衬底RF集成电路中片上电感的设计具有重要的指导意义     

新颖的衬底pn结隔离型硅射频集成电感

提出了一种新的减小硅集成电感衬底损耗的方法.这种方法是直接在硅衬底形成间隔的pn结隔离以阻止螺旋电感诱导的涡流.衬底pn结间隔能用标准硅工艺实现而不需另外的工艺.本文设计和制作了硅集成电路,测量了硅集成电感的S参数并且从测量数据提取了电感的参数.研究了衬底结隔离对硅集成电感的品质因素Q的影响.结果表明一定深度的衬底结隔离能够取得很好的效果.在3GHz,衬底pn结隔离能使电感的品质因素Q值提高40%.     

新颖的衬底pn结隔离型硅射频集成电感

提出了一种新的减小硅集成电感衬底损耗的方法 .这种方法是直接在硅衬底形成间隔的 pn结隔离以阻止螺旋电感诱导的涡流 .衬底 pn结间隔能用标准硅工艺实现而不需另外的工艺 .本文设计和制作了硅集成电路 ,测量了硅集成电感的 S参数并且从测量数据提取了电感的参数 .研究了衬底结隔离对硅集成电感的品质因素 Q的影响 .结果表明一定深度的衬底结隔离能够取得很好的效果 .在 3GHz,衬底 pn结隔离能使电感的品质因素 Q值提高4 0 % .     

用于射频集成的高Q硅基电感的优化设计

采用理论分析与电磁仿真结合的方法,对硅上多层金属构成的螺旋电感进行电性能研究,优化并获得一种适用于射频电路集成的硅基射频高Q电感。对于影响电感Q值的多种损耗机制,重点研究了趋肤效应对电感的影响。并通过结构参数及金属层叠优化后,硅上电感的Q值可以达到60以上,自谐振频率可以达到10 GHz以上,可以较好地应用于射频系统中的滤波选频及匹配等网络。     

体硅CMOS射频集成电路中高Q值在片集成电感的实现

制作高Q值在片集成电感一直是体硅CMOS射频集成电路工艺中的一大难点，文章讨论和分析了体硅RF IC工艺中提高在片集成电感Q值的几种常用方法，这些方法都与CMOS工艺兼容。     

影响集成电感性能的关键因素

片上集成电感是单片集成射频电路、微波电路及光电集成电路中不可缺少的重要元件。高Q值的片上集成电感是IC工作者追求的目标。衬底损耗和金属损耗一直被认为是限制集成电感品质的主要因素,文中实例为证,在尽量消除衬底损耗和减小金属损耗条件下。得出它们并不是片上集成电感的决定性限制因素。本文从电感的定义出发,得出电感螺旋线之间磁通量的相互抵消是集成电感不能获得高Q值的决定因素。并通过螺旋电感的模拟计算和结合已有的实验,对此论点进行了论证。     

基于CMOS工艺的高Q值集成电感设计

采用三维全波电磁场模拟软件HFSS作为分析工具,对八边形差分对称结构电感和单端结构电感进行对比研究,提出利用多层金属并联布线、渐变线宽和图案接地屏蔽(PGS)等结构与差分对称结构集成来提高片上电感性能的设计方案.此方案能与标准硅基CMOS工艺兼容.仿真结果表明,该方案能有效提高集成电感的Q值.     

硅衬底上射频集成电感研究

在分析硅衬底上射频螺旋电感物理模型的基础上,从几何参数、工艺参数及电感组成形式考虑,用模拟软件ASITIC(Analysis and Simulation of Spiral Inductors and Transformers for Ics)对影响电感值和Q值及谐振频率的各参数进行全面详尽的模拟,得出了几条实用的设计原则且用此模拟方法与所得结论均可有效地指导射频集成电路中集成电感的设计。     

悬空结构射频微电感的制作研究

利用MEMS工艺中的牺牲层技术制作了一种新型悬空结构微电感，在此悬空结构中，微电感的线圈制作在与衬底平行的平面上，线圈与衬底之间有立柱支撑；此新型微电感的高频性能较好，且其制作工艺流程简单，与集成电路工艺相兼容。测量结果表明：当工作频率在2GHz～3GHz范围内时，此悬空结构微电感电感量达到4．2nH，Q值最大可达到37。     

RF平面螺旋微电感的物理模型

为了在RF频率域内准确模拟RF平面螺旋微电感的性能，讨论了一种计算RF平面螺旋微电感的物理模型，此模型采用Greenhouse法计算微电感的电感量，在计算微电感Q值时，考虑了诸如涡流、衬底电阻及各种寄生电容等因素，寄生电容包括电感与终端引出层间的交叉电容，电感与衬底间的电容，衬底电容等。这种模型可以计算不同布局及参数的微电感，为微电感的设计及其性能的优化提供了一种很好的方法。     

双层螺旋RF MEMS电感的模拟与设计

分析了双层螺旋电感的等效电路模型,研究了一种与传统CMOS工艺兼容的MEMS工艺,通过腐蚀电感结构下的硅衬底使电感悬空.利用HFSS软件对一些双层螺旋微电感进行了模拟,模拟结果表明,相比传统单层电感,双层电感可以减少60%的芯片面积,10nH的电感也只需要很小的面积,经过MEMS后处理的双层螺旋电感的最大Q值都超过了20.     

低损耗衬底上实现无源低通滤波器

分析比较了不同种类衬底上无源器件(片上电感和电容)的损耗机理,在OPS(氧化多孔硅)和HR(高阻硅)低损耗衬底上分别实现了片上低通滤波器.为了研究衬底损耗,设计了平面螺旋电感,其Q值在两种衬底上的仿真结果都超过了20.在OPS衬底上的低通滤波器实测-3dB带宽为2.9GHz,通带插入损耗在500MHz为0.87dB;在HR衬底上的低通滤波器实测-3dB带宽为2.3GHz,通带插入损耗在500MHz为0.42dB.     

RF集成电感的设计与寄生效应分析

分析了体硅 CMOS RF集成电路中电感的寄生效应 ,以及版图参数对电感品质因数 Q的影响 ,并通过Matlab程序模拟了在衬底电阻、金属条厚度、氧化层厚度改变时电感品质因数的变化 ,分析了不同应用频率时版图参数在寄生效应中所起的作用 ,得出了几条实用的设计原则并进行了实验验证 ,实验结果与模拟值符合得很好 ,表明此模拟方法与所得结论均可有效地用于指导射频 (RF)集成电路中集成电感的设计     

一种基于物理模型遗传算法的平面螺旋电感的优化技术

针对CMOS RF平面螺旋电感的物理模型，提出了一种使用遗传算法优化电感设计参数的优化技术，应用这种技术，人们无需再通过等Q值线来求取Q值最佳的电感设计方案，因为等Q值线的计算代价很高，而且一旦工艺条件改变，所有的等Q值线都要重新计算，效率很低，而这里提出的优化技术在计算时并没有将所有的电感版图设计方案都计算一遍，因而教育处效率大大提高，计算结果与相应设计方案的测量参数比较，只有约5％的计算误差，计算结果与相同条件下的等Q值线的最佳设计方案比较，这种优化技术总能昨得出与之基本一致的最佳方案，事实上，由于这种优化技术的灵活性，“真正”的最佳方案设计方案只能由这种优化技术得出，而等Q值线只能得出“相对”电佳的设计方案。     

高Q值平面螺旋电感的多电流路径结构设计

通过将平面螺旋电感器中的单股宽导线分成并联的多条细导线而在电感中形成多电流路径结构,可以降低电感的高频损耗并提高其品质因数(Q值)。利用HFSS电磁仿真软件对具有多电流路径结构的螺旋电感进行了设计与优化。结果表明,在尺寸不变的情况下,采用了多电流路径结构的平面螺旋电感的Q值提高了80%以上,这为高Q值小型平面螺旋电感的研制提供了思路。     

基于SOI衬底的射频电感优化设计

比较了SOIRF电感与体硅电感的性能 ,并根据模拟结果分析了电感中空面积 ,电感形状结构 ,金属宽度、间距对SOI电感品质因数Q、自谐振频率、电感量L的影响 ,最后提出了一种基于SOI衬底RF电感的优化设计原则 .以往射频集成电感性能的比较并不固定电感值 ,而文中全部参数的变化都是在电感值相同的情况下进行比较