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使用MEMS的微加工制造技术能够跨越摩尔定律实现新一代的射频集成片上系统。本论文主要研究利用MEMS技术实现能够与标准的CMOS集成电路进行片上集成或封装集成的高性能射频无源器件和射频无源电路。基于研究的MEMS制造工艺,提高了集成在CMOS低阻硅衬底上的射频无源器件的性能,实现了片上集成MEMS射频滤波器、片上集成MEMS巴伦(balun)和其它器件的研制。具体研究内容包括:
提出了一种射频无源器件的片上集成制造工艺,实现了高性能嵌入式螺管电感和MIM电容的集成制造。基于开发的集成制造工艺和器件技术实现了MEMS集成射频滤波的设计和制作,并且研究了MEMS滤波器的机械稳定性和热稳定性能。研制的滤波器具有微型化的特点和post-CMOS集成的能力。滤波器的性能经过实际测量验证。
提出了一种嵌入式螺管结构的射频巴伦器件。采用MEMS工艺技术实现了三维螺管结构的高性能巴伦器件在低阻硅衬底上的制造。根据测量结果,制造的巴伦显示了平衡的差分信号输出,并且作为能量传输器件显示了低损耗的特点。研究了一种通用的宽带高频电路模型,电路模型的准确性经过实际测量的验证,并且基于开发的电路模型研究了巴伦器件的阻抗匹配,提出了阻抗匹配电路的设计方法。
提出了一种基于MEMS微加工技术实现的MCM射频基板技术。MCM基板采用低阻硅作为衬底材料。利用MEMS工艺在硅衬底上制作了厚绝缘层,并且制作了金属导电层和电介质层用来集成射频无源器件和电路。利用MCM基板的制造工艺,设计并验证了射频滤波器和低损耗的传输线。