射频CMOS集成电路中可变电容的研究与应用

摘要

射频产品已成为现在生活中不可缺少的一部分。在射频收发机中最重要的部分就是频率综合器，而频率综合器中的重要组成部件就是压控振荡器。射频电路的频率比较高，一般都采用电感电容网络(LC)压控振荡器。由于使压控振荡器精确的在某一个频率上振荡是很困难的，所以LC压控振荡器都使用可变电容来进行频率的调节。本文围绕可变电容进行了一系列的研究，首先，讨论了几种可变电容的结构分析其优缺点并进行流片；其次，将性能较好的N<'+>掺杂栅积累型金属氧化物半导体(MOS)可变电容用ICCAP(一种软件)建立Spectre模型；最后，将可变电容应用到压控振荡器中进行性能及模型的验证。本文还提及了互补MOS(CMOS)的基本工艺和部分与可变电容有关的工艺以及射频器件的测试方法。文中的所有器件和电路都是基于中芯国际集成电路制造有限公司0.18μm工艺。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1射频集成电路及无线通讯技术的发展

1.2与选题相关的国内外科技发展动态

1.3压控振荡器在射频集成电路中的地位

1.4所选课题的目的和意义

1.5可变电容的发展

1.6论文的主要内容

第二章CMOS工艺

2.1传统CMOS工艺

2.1.1晶片制造工艺

2.1.2氧化工艺

2.1.3扩散工艺

2.1.4离子注入

2.1.5淀积工艺

2.1.6光刻工艺

2.1.7刻蚀工艺

2.2亚微米CMOS混合信号工艺

2.2.1双阱工艺

2.2.2浅槽隔离工艺

2.2.3轻掺杂漏注入工艺

2.2.4侧墙的形成

第三章CMOS工艺中可变电容的基本原理

3.1二极管可变电容

3.2两端口MOS可变电容

3.2.1反型型可变电容

3.2.2积累型可变电容

3.3三端口MOS可变电容-栅漏极控制可变电容

第四章射频器件的测试

4.1测试仪器简介

4.2仪器的校准

4.3测试结构中的版图规则

第五章可变电容的测试结果分析

5.1可变电容的最优版图

5.2二极管可变电容的版图优化及测量结果

5.3两端口MOS可变电容的版图优化及测量结果

5.3.1反型型MOS可变电容

5.3.2积累型MOS可变电容

5.3.3上述可变电容小结

5.4差分可变电容的结构及测量结果

5.5三端口MOS可变电容的版图优化及测量结果

5.6小结

5.7开关可变电容

第六章可变电容的建模

6.1 BSIM模型的发展

6.2 BSIM3v3有关C-V特性的模型参数

6.3可变电容的建模

第七章可变电容在VCO电路中的应用

7.1 VCO工作的基本原理

7.2 VCO的设计和仿真

7.2.1 VCO电路的设计

7.2.2 VCO电路中的器件以及版图设计

7.3可变电容在VCO中的仿真结果

第八章结束语

致谢

参考文献

研究成果