硕士学位论文-硅衬底上射频集成电感研究

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1、西安电子科技大学硕士学位论文硅衬底上射频集成电感研究姓名：冯冠中申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：张玉明20050101摘要快速增长的无线通信市场的巨大需求造成了对射频集成电路的需求。由于硅衬底集成电路制造成本相对较低，并且便于数字和模拟部分的集成，使得硅cⅥ嘣R11集成电路成为较好的选择。最近几年，世界各国的研究人员在CMOS射频集成电路的设计和制作方面进行了大量的研究，使cMos射频集成电路的性能不断得到提高。在无线通信技术对CMOS射频集成电路需求的大背景下，本论文在大量深入调研的基础上，围绕射频集成电路中必不可少的、有多种应用的无源器件——砖集成电感进行研究，得到

2、了一些新的结果和新的集成电感优化方法。主要的研究工作和创新结果摘要如下：1．在大量文献调研的基础上，总结了硅集成电感的研究现状与进展，详细介绍了硅集成电感的结构和物理模型，分析了集成电感Q值的含义，推导了平面螺旋型硅集成电感值和Q值的表达式，介绍了集成电感的制作工艺和测试方法，归纳了提高硅集成忘感Q值的各种方法。2．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(AnalysisandSimulationofSpirallnductorsandTransformersforICs)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

3、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。3．基于平面螺旋电感的物理模型，提出了一种使用克隆选择算法优化电感设计参数的优化技术。应用这种技术，人们无需再通过低效率、局部最优的等O值线圈方法来求取Q值最佳的电感设计方案。由于这种优化技术将全局搜索与局部搜索结合，克服早熟缺点，收敛速度快，从而达到快速求驭Q值的最佳设计方案。仿真结果表明该优化方法较等Q值线图法设计电感性能有所提高，为设汁集成电感提供一种好的选择。关键词：平面螺旋电感电感模型品质因数ASITIC克隆选择算法AbstractWiththerapidgrowthofwireless

4、communicationmarkets，SiRFICisrecognizedasafascinatingcandidatetomeetthedemandsoflow-cost，highintegration，andmaturetechnologiesTodate，mostresearchonCMOSRFcircuitsisfocused0nCMOSRI：designincludingsomekeyblocks，andtheperformanceofitisincreasing．InSiRFIC，inductorsneedberealizedonasiliconsubstratealongw

5、ithalloftheotherdevicesinasinglechip．Infact，theneedforhigheintegratedinductorsinRFICsisincreasing．Theaimofourresearchistorealizehigh—emonolithicinductorsinstandardSiCMOStechnology．Theresearchofintegratedinductorsisreportedinthisdissertation．Majorcontentsandresultsofthestudyareabstractedasfollowing：

6、I．Thereviewofintegratedinductorsisgiven，then，thestructureandmodelofintegratedinductorsareintroduced．Thesenseandtheexpressionofthequalityfactorofintegratedinductorsareexplainedandinduced．Theprocessandtestoftheinductoraregivenandavailablemethodsofimprovingthequalityfactorofintegratedinductorsaresumma

7、rized．2．Basedonanalysisofthemodelofintegratedinductorsonsilicon，geometricalparameters，processparameters，andtheformofmulti—layerarediscussed．Then，thesimulationsofinductorparametersaffectQandFresbyagoodperfor