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研究生: 簡仁傑
Ren-Jay Jen
論文名稱: 二維至三維微波被動元件與射頻電路之設計與研製
指導教授: 詹益仁
Yi-Jen Chan
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 資訊電機學院 - 電機工程學系
Department of Electrical Engineering
畢業學年度: 90
語文別: 中文
論文頁數: 90
中文關鍵詞: 三維電感必v放大器
外文關鍵詞: power amplifier, 3-D inductor
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  • 摘 要
    本論文主要的研究方向在於由傳統改良式二維(Modify-2D)結構的微波被動元件和電路發展到立體的3-D 架構。在薄膜製程方面,我們以低介電係數材料(Low-k)苯並環丁烯(BCB)在半導體基板上製作M-2D螺旋型電感;在矽基板方面,我們藉由蝕刻基板減少矽基板本身能量的損耗,藉以提昇被動元件的品質因子(Q factor) 。
    在砷化稼基板上面,我們藉由量測自行製作的M-2D螺旋型電感,由所量測到的S 參數建立其電感的等效電路模型。運用此被動元件的等效電路模型加上NEC主動元件,我們設計並製作了一單級1.8GHz必v放大器,經由輸出必v,必v增益,三階交互調變失真截斷點的基本特性量測,分析電路特性並了解可應用領域及未來發展。
    為完成電路積體化及未來發展,我們應用現有的資源和製程技術,把原本M-2D電感發展為立體化之3-D電感。利用此立體架構,我們發展了高Q (quantity factor) 電感和三維的低通濾波器,並由本校無塵室製作出來,發現模擬值和量測值有相當的吻合度,可作為未來三維電路發展的基礎。


    目 錄 第一章 導論 § 1.1研究動機….……………………...………….………….……… 1 § 1.2論文綱要……….………………..…………………..…………..2 第二章 低介電(Low K)材質應用及其半導體基板上改良二維( Modified-2D )螺旋型電感之製作 § 2.1 低介電值(Low k)苯並環丁烯(BCB)的特性……….….....…….3 § 2.2半導體基板(M-2D)螺旋形電感之製作….…………….…….…5 § 2.2.1 矽質基板上的M-2D螺旋形電感………………..….5 § 2.2.2 傳統矽質基板螺旋形電感薄膜製程…………….….….8 § 2.2.3 蝕刻矽質基板螺旋形電感薄膜製程…………...….….12 § 2.3射頻電感的設計原理………………………………………..…15 § 2.3.1射頻電感的種類……………….………………..………17 § 2.3.2品質因子….…………………………………..…………17 § 2.3.3影響品質因子的參數種類…………………………..….19 § 2.4矽質基板(M-2D)電感量測與模擬特性比較……….….….…..22 § 2.4.1扣除雜散效應……………….…………….……….……22 § 2.4.2 M-2D電感量測與模擬特性比較………………………23 § 2.5砷化鎵基板(M-2D)電感之研究…………….……….….….….27 § 2.5.1砷化鎵基板M-2D電感等校模型之建立………………28 § 2.5.2電磁波模擬砷化鎵基板M-2D電感之特性……………32 § 2.6結語………………………...……………….….………..…..….35 第三章 砷化鎵基板上之微波積體電路1.8 GHz 單級必v放大器之設計與製作 § 3.1簡介…………………………………..…………..…………..…36 § 3.2必v放大器的設計原理………………………..……………....37 § 3.2.1 直流偏壓點的選擇……………………....…….……….39 § 3.2.2 穩定性的考量………………………………..…………40 § 3.2.3 輸入與輸出匹配網路……………………….....………42 § 3.2.4 必v放大器之非線性考量……………….………..…..42 § 3.3 1.8GHz必v放大器之設計與製作…..……...……...……...….45 § 3.3.1必v放大器電路之設計…………..….………...….……45 § 3.3.2砷化鎵基板上必v放大器之製作…….……...………...47 § 3.3.3必v放大器量測與模擬結果之分析………………..….51 § 3.4 結語………………………………..…..…….………..…..……56 第四章 三維薄膜電感與被動電路之設計與研製 § 4.1 簡介…………………………………………………...……..…57 § 4.2多層介電質之三維電感模擬與製作….……………...…….….58 § 4.2.1 砷化鎵三維電感薄膜製程…………………...…....…59 § 4.2.2 砷化鎵三維電感量測結果……………...…..…….….63 § 4.3 多層介電質之三維濾波器之設計與佈局.…………...………67 § 4.3.1 簡介……………………………………………………67 § 4.3.2 濾波器的設計方法……………………....…………...67 § 4.4 多層介電質之三維低通濾波器製作……………….……...…70 §4.4.1 薄膜製程…………………………….…………...…….70 §4.4.2 三維濾波器模擬與量測結果……………….....………72 § 4.5 結語………………………………….…...…….…………...…76 第五章 結論……………………………………….…...……..77 參考文獻……………………………….…….….………….79

    參 考 文 獻
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