ПАССИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ МИС СВЧ

Линии передачи СВЧ

На рис. 6.7 представлена микрополосковая линия (МПЛ) передачи СВЧ и распределение силовых линий электрического и магнитного полей. W— ширина верхнего полоска; ег - относительная диэлектрическая проницаемость кристалла (для GaAs она равна 12,6... 12,9, для Si - 11,9).

Микрополосковая линия передачи [6.2]

Рис.6.7. Микрополосковая линия передачи [6.2]

На рис. 6.8 изображена копланарная линия (КПЛ) передачи СВЧ, используемая в МИС диапазона частот выше 25 ГГц и распределение в ней силовых линий электрического и магнитного полей. Ширина центрального полоска W зазор между полосками G; гг - относительная диэлектрическая проницаемость кристалла. Земляная металлизация снизу кристалла отсутствует, но в

реальной конструкции она может присутствовать и ее необходимо учитывать в расчетах МИС. Для МИС с использованием КИЛ не нужны заземляющие металлизированные сквозные отверстия, но необходимы воздушные мостики, соединяющие заземленные полоски на планаре.

Копланарная линия передачи [6.2]

Рис. 6.8. Копланарная линия передачи [6.2]

В миллиметровом диапазоне длин волн в МИС на кремнии присутствуют в подложке утечки на землю, что снижает добротность пассивных элементов схемы и не дает реализовать полосковые линии, спиральные индуктивности и конденсаторы с низкими паразитными параметрами. Так как отрезки длин полосковых линий, размеры спиральных индуктивностей и МДМ- конденсаторов превышают Xg/16, где Xg - длина волны в подложке кристалла, то необходимо учитывать распределенный характер их геометрии и паразитные параметры.

Разработка эпитаксиальных структур «кремний на изоляторе», например на сапфире, и использование изолирующей протонной имплантации в Si- подложку позволяют существенно снизить утечки в подложку.

Использование на поверхности кремния двух уровней металлизации и тонкого диэлектрического слоя между ними с высоким значением гг и толщиной, например, 5 мкм позволяет реализовать тонкопленочную МПЛ на планаре, представленную на рис. 6.9, а. Минимальное расстояние между такими МПЛ, когда их можно считать невзаимодействующими между собой, допускается в 1,5 W, что дает возможность увеличить плотность размещения пассивных элементов на поверхности кремниевого кристалла.

Выбирая соотношение W и G тонкопленочной копланарной линии (рис. 6.9, б) таким, чтобы силовые линии поля были сосредоточены в диэлектрическом слое с высоким гг, можно уменьшить потери в подложке Si ИС.

Типы линий передачи в МИС миллиметрового диапазона

Рис. 6.9. Типы линий передачи в МИС миллиметрового диапазона

волн на Si [6.9]:

а - тонкопленочная МПЛ; 6 - копланарная тонкопленочная полосковая линия; в - заземленная копланарная тонкопленочная полосковая линия; г - симметричная полосковая линия

Улучшить развязку между линиями можно, применяя заземленную копла- нарную тонкопленочную полосковую линию, представленную на рис. 6.9, в, или симметричную полосковую линию, изображенную на рис. 6.9, г.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >