应用于射频集成电路的新型交变结构平面螺旋电感研究

摘要

近年来，平面螺旋电感越来越多的被人们用于射频集成电路的设计中。随着集成电路工艺的发展，CMOS工艺以其低成本、易集成、低功耗等特点，成为集成电路的主流工艺。如何在硅基上实现高品质因素Q和高电感值L平面螺旋电感，成为目前射频集成电路研究的热点和难点。本文在大量文献阅读的基础上，着眼于当今平面螺旋电感对于结构参数优化存在高Q值和高L值很难同时获得的缺陷，提出一种全新的线宽间距交变型平面螺旋电感模型。
　　 本文首先介绍了平面螺旋电感的相关理论常识，分析了螺旋电感的损耗机制，为之后电感的优化设计打下坚实的理论基础；其次，本文从结构参数和工艺参数两个方面入手，对影响平面螺旋电感性能的因素进行了仿真，并提出电感的优化设计准则；然后本文从电感结构参数着手，结合电感损耗机理，自主提出一种新型线宽间距交变结构平面螺旋电感模型，并用HFSS10.0对新提出的电感模型进行了大量的仿真，仿真结果显示，本文提出的新型平面螺旋电感Q值较传统电感提高了11％，L值较传统电感提高了36％，大大提高了平面螺旋电感的性能；最后基于环形天线理论，本文对电感的近场增益进行了仿真，旨在分析电感在工作时对周围器件电磁辐射的影响程度，为平面螺旋电感在射频集成电路中的应用提供一定的参考。
　　 文章最后对CMOS工艺进行了简单的介绍，掌握了平面螺旋电感的加工流程，为以后电感的制备做好准备。