基于MEMS技术研制RF硅基微电感线圈

在分析了硅基上金属线圈的串联电阻、金属层厚度等在低频和高频的情况下对Q的影响及原因的基础上,提出了一种在硅杯表面采用浓硼扩散区与镀金属膜形成的欧姆接触电极作为内引线的硅基电感的新制造方法。设计了硅基电感的版图尺寸和相关的工艺流程,用IntelliSuite软件模拟验证了工艺流程的可能性,再利用Ansys有限元软件中的电磁分析模块模拟了电流与磁感应强度的关系、衬底涡流分布等,为平面电感的理论与实验的进一步比较分析提供了参考依据。在研制过程中发现影响电感性能好坏的主要因素是衬底涡流效应,为此提出了在矩形硅杯膜上制作电感的方法,为了进一步减薄金属电感线圈衬底的厚度,在硅杯膜背面采用激光打孔得到了膜厚约为5μm的衬底,从而可以使衬底中的涡流大幅度减少、电感的Q值得到很大提高。此外,提出的新制造方法采用了绝缘性能比SiO2好的Al2O3薄膜作为电感线圈与衬底之间的绝缘层。结果表明,设计的平面螺旋电感具有制造工艺简单、与IC工艺相兼容的优点,有广泛的应用前景。

电磁谐振式微泵电感线圈组件的研究

提出了一种电磁谐振式微泵电感线圈组件的新制造方法,该方法在硅杯表面采用浓硼扩散区与镀金膜形成的欧姆接触电极作为内引线.我们设计了硅基电感的结构和相关的工艺流程,再利用Ansys有限元软件中的电磁分析模块模拟了电流与磁感应强度的关系、衬底涡流分布等,为平面电感的理论与实验的进一步比较分析提供了参考依据.我们在硅杯背面采用激光打孔得到了膜厚约为5μm的硅膜,从而可以使衬底中的涡流大幅度减少、电感的Q值得到很大提高.本文提出的新制造方法采用了绝缘性能比SiO2好的Al2O3薄膜作为电感线圈与衬底之间的绝缘层.实验结果表明,本文设计的平面螺旋电感具有制造工艺简单、与IC工艺相兼容的优点,有广泛的应用前景.

用于射频集成的高Q硅基电感的优化设计

采用理论分析与电磁仿真结合的方法,对硅上多层金属构成的螺旋电感进行电性能研究,优化并获得一种适用于射频电路集成的硅基射频高Q电感。对于影响电感Q值的多种损耗机制,重点研究了趋肤效应对电感的影响。并通过结构参数及金属层叠优化后,硅上电感的Q值可以达到60以上,自谐振频率可以达到10 GHz以上,可以较好地应用于射频系统中的滤波选频及匹配等网络。

基于MEMS硅基底的微型变压器

开展了对硅基底多层螺旋电感的研究.结合前人提到的提高螺旋电感Q值的方法,提出了将柱形,E形磁芯用于多层螺旋电感,并使用软件Maxwell对其进行仿真分析.结果表明,矩形多层螺旋电感在置入柱形磁芯后,变压器效率有所提高.E形磁芯为磁感线提供了完整回路,效率可在90%以上.还研究了应用MEMS技术制造螺旋电感结构.

硅基微电感的研究

阐述了一种在硅杯表面采用浓硼扩散区与镀金属膜形成的欧姆接触电极作为内引线的硅基电感的新制造方法,提出了在硅杯背面用激光器打孔以减薄衬底厚度,从而使电感的Q值得到提高的一种方案,并应用目前普遍采用的电感模型,利用Ansys有限元软件中的电磁分析模块模拟了电感几何参数与磁感应强度、电感值的关系。结果表明,该方法具有制造工艺简单、与IC工艺相兼容的优点,有广泛的应用领域。