论文部分内容阅读
随着微波毫米波集成电路工作频率的不断升高，硅衬底的高频传输损耗急剧恶化。通过研究新材料、探索新工艺降低硅基电路的高频损耗具有十分重要的意义和应用前景。本文以新型材料Al2O3薄膜和广泛应用的封装材料BCB(苯并环丁烯)作为硅基电路介质层，提出了在普通Si(8-13Ω·cm)衬底上制备Si/Al2O3/BCB多层薄膜复合结构，并展开了对该衬底上传输线的损耗机理研究和无源电路建模的实验工作。
结合新型硅基多层薄膜复合衬底，研究该衬底下微带传输线和CPW共面波导传输线的电磁特性和损耗机理，利用与常规IC制造工艺相兼容的半导体制作工艺分别在Si、Si//BCB和Si/Al2O3/BCB衬底上制备50Ω标准微带线和CPW线。采用实验室Cascade探针台和40GHz HP8722D矢量网络分析仪在0-20GHz内测试了其S参数，并对其进行了等效电路模型参数提取和仿真分析。实验和仿真分析结果表明Si/Al2O3/BCB多层薄膜复合结构衬底较大地降低了传输损耗(20GHz时CPW结构传输线的损耗为1.18dB/mm左右)。
同时基于新型硅基多层薄膜复合衬底，开展该衬底下无源器件和无源电路的制作与研究，验证了新型硅基多层薄膜复合衬底的可靠性与可行性。在无源器件方面，制作了硅基薄膜MOS电容，通过测试分析了其C-V曲线和tanδ-V曲线。在无源电路的制作方面，本文基于该新型衬底设计了CPW低通、带通滤波器，通过ADS软件进行仿真设计，利用实验室的工艺进行制备，同时通过测试得到硅基多层薄膜复合衬底(Si/Al2O3/BCB)的滤波器传输网络性能和等效电路模型参数。
本文通过实验完成了硅基多层薄膜复合衬底(Si/Al2O3/BCB)传输线以及无源电路的传输性能测试和等效电路模型分析，为实现硅基薄膜复合衬底的低损耗、高性能无源器件奠定了理论和实验基础，也为实现微波毫米波电路系统模块走向平面化、集成化提供可行的途径。