低損耗混合信號(hào)集成電路襯底研究.pdf

1、隨著集成電路設(shè)計(jì)水平和制備工藝的不斷提高，高集成度、輕便、低功耗、低壓以及低成本的混合信號(hào)集成系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生?；旌闲盘?hào)集成電路的工作頻率主要在微波毫米波頻域(1-40GHZ)，在此頻域內(nèi)傳統(tǒng)的硅基襯底損耗較大，襯底噪聲耦合嚴(yán)重，現(xiàn)有的混合信號(hào)集成電路襯底材料如石英，GaAs等由于其成本和與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝的兼容性的問(wèn)題不能滿足混合信號(hào)集成電路的發(fā)展需要。本文從成本，襯底損耗，與標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝兼容性等條件出發(fā)，選取了多孔硅和絕緣體上的硅(

2、SOI)襯底做為適合混合信號(hào)集成電路發(fā)展的新型襯底材料，運(yùn)用Ansoft HFSS軟件和ADS軟件進(jìn)行了建模仿真。主要工作如下： 1.將損耗性能較好的多孔硅，高阻硅和SOI襯底綜合進(jìn)行比較，通過(guò)傳輸線，電感和移相器等無(wú)源器件的模擬仿真，進(jìn)一步證明新型襯底可以有效提高混合信號(hào)集成電路無(wú)源器件的性能，如損耗，品質(zhì)因數(shù)等。 2.以共面波導(dǎo)為例，得到共面波導(dǎo)縫隙襯底的電磁場(chǎng)密度和波導(dǎo)損耗成反比。并進(jìn)行了多孔硅旋涂有機(jī)襯底的模擬分

3、析，從電磁場(chǎng)角度解釋了有機(jī)襯底涂層降低襯底損耗的基理。對(duì)襯底材料做襯底耦合度分析比較，以混合信號(hào)集成電路中的集總元件耦合帶通濾波器為例，用耦合度最好的多孔硅襯底替代原器件的氧化鋁襯底，可以滿足器件性能要求，證明多孔硅有效改變集總器件的集成度。 3.以混合信號(hào)集成電路中的集總元件定向耦合器為例，對(duì)新型襯底材料做隔離度分析比較，進(jìn)一步通過(guò)混合信號(hào)系統(tǒng)，得出不同襯底的系統(tǒng)增益，噪聲系數(shù)的變化。多孔硅襯底可以有效提高系統(tǒng)增益，抑制襯底噪