低损耗混合信号集成电路衬底研究

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1、华东师范大学硕士学位论文低损耗混合信号集成电路衬底研究摘要随着集成电路设计水平和制备工艺的不断提高，高集成度、轻便、低功耗、低压以及低成本的混合信号集成系统应运而生。混合信号集成电路的工作频率主要在微波毫米波频域(1--40GHZ)，在此频域内传统的硅基衬底损耗较大，衬底噪声耦合严重，现有的混合信号集成电路衬底材料如石英，GaAs等由于其成本和与标准CMOS工艺的兼容性的问题不能满足混合信号集成电路的发展需要。本文从成本，衬底损耗，与标准CMOS工艺兼容性等条件出发，选取了多孔硅和绝缘体上的硅(SOD衬底做为适合混合信号集成电路发展的新型衬底材料。运用Ansof

2、tHFSS软件和ADS软件进行建模仿真。主要工作如下：1．将损耗性能较好的多孔硅，高阻硅和SOl衬底综合进行比较，通过传输线，电感和移相器等无源器件的模拟仿真，进一步证明新型衬底可以有效提高混合信号集成电路无源器件的性能，如损耗，品质因数等。2．以共面波导为例，得到共面波导缝隙衬底的电磁场密度和波导损耗成反比。并进行了多孔硅旋涂有机衬底的模拟分析，从电磁场角度解释了有机衬底涂层降低衬底损耗的基理。对衬底材料做衬底耦合度分析比较，以混合信号集成电路中的集总元件耦合带通滤波器为例，用耦合度最好的多孔硅衬底替代原器件的氧化铝衬底，可以满足器件性能要求，证明多孔硅有效改

3、变集总器件的集成度。3．以混合信号集成电路中的集总元件定向耦合器为例，对新型衬底材料做隔离度分析比较，进一步通过混合信号系统，得出不同衬底的系统增益，噪声系数的变化。多孔硅衬底可以有效提高系统增益，抑制衬底噪声耦合。验证多孔硅衬底在混合信号集成电路系统中应用的优势和理论可行性。关键词：混合信号集成电路；多孔硅；SoI；衬底损耗；耦合度；隔离度；噪声系数V华东师范大学硕士学位论文低损耗混合信号集成电路衬底研究AbstractWiththedevelopmcntofdesignandmanufacturelevelinintegratecircuit；thedema

4、ndforlevelofcircuitintegratedandlossareincreased．Forachievehighintegration,portability,lowlossandlowcostinintegratecircuit，amixer-signalintegratecircuitisintroduced．LossofsiliconsubstrateisveryhighinGHZfrequency,noisecouplingseriousinsubstrate,unsuitabapplyinmixer-signalintegratescir

5、cuitsystem．Now,thesubstratematerialofmixer-signalintegratecircuitarequartz,GaAsandSOon,forthehighCOStandnotcompatiblewithstandardCMOStechniques,wouldnotsatisfythedemandforthedevelopmentofmixer-signalintegratecircuit．Inthepaper,considertheloss,COStandcompatiblewithstandardCMOStechniqu

6、es，selectporoussilicon(PS)andsilicononinsulator(S01)formixer-signalintegratecircuitnewsubstratematerial．UseAnsoft耶SSandADSmodelingandsimulated．Themainworkare：1．Comparethelowlosssubstrate，PS’腿SandSOIcombiningwithpassivedeviceanalyzetheinfectionofsubstratematerialfromlossandQfactor．2．T

7、akeCPW(coplanarwave—guide),analyzetheinfectionoftemperatureanddistributingofelectromagneticfieldforloss．Comparethecouplingofsubstratematerialoffilter,usePSdisplaceAle03，provethatnewsubstratematerialcouldnotonlyimprovetheperformanceofpassivedevice，butalSOcouldimprovedtheintegrationoft

8、hedevice．·3．