为提高电路设计成功率,采用电磁场分析对设计进行分析和修正。电路中除开关器件外其他元件采用电磁场结果进行设计,以此来保障电路设计的性能。
2 电路的工艺实现与制作
采用InGaP作为腐蚀阻断层,提高栅挖槽的均匀性。宽带单片低插入损耗SPST开关电路采用高性能的GaAs MBE材料,开关器件栅长为0.25 μm。器件栅上淀积氮化硅膜进行钝化以保护栅,同时单片电路的可靠性得到增强。
GaAs MMIC工艺主要步骤为:材料检测→台面光刻→离子注入隔离→源漏欧姆接触制作→栅光刻→栅挖槽→栅金属化→钝化→一次金属制作→钝化→二次金属互连→背面减薄→背面通孔→背面金属化→分片。
本单片电路中的无源元件主要是微带传输线,微带传输线的形貌对开关的性能会产生影响,在工艺加工过程中要严格控制电镀工艺。同时,版图设计过程中,避免工艺加工过程暴露GaAs材料,导致电化学效应。
3 实验结果与讨论
宽带单片SPST开关芯片的芯片面积为1.1 mm2。图6是两种不同通孔连接方式的芯片照片。
本电路测试采用微波在片测试,插入损耗、隔离度和开态驻波比测试结果见图7。图7(a)、(c)、(e)为双接地孔测试结果,图7(b)、(d)、(f)为单接地孔测试结果。
从图7可知,通孔电感对SPST开关的高频性能有较大的影响,尤其是插入损耗和驻波特性等指标。合理的增加通孔数量对提高电路性能有明显的作用。通常,通孔对地的寄生电感量为二十几皮亨,当两个通孔对地并联时,电感值减小近50%。
4 结语
本项目中采用专用TRL校准图形进行仪器校准,实现传输特性的相位归零,从而获得更高精度的器件模型精度。同时,分析了两种情况的通孔形式对高频微波性能的影响,实验取得满意的结果。