二維至三維微波被動元件與射頻電路之設計與研製

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簡仁傑(Ren-Jay Jen) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

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

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摘要(中)

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。

關鍵字(中)

★ 三維電感
★ 必v放大器

關鍵字(英)

★ power amplifier
★ 3-D inductor

論文目次

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

參考文獻
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指導教授

詹益仁(Yi-Jen Chan)

審核日期

2002-6-24

推文