「爱因儿科技」MMIC电路设计中的电阻、电容、电感和过孔( 三 )
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图6、堆叠螺旋电感器的结构
单片基板上的电感器由金属走线轨道或传输线制成 ， 因此易受衬底基板材料的损耗的影响 ， 特别是如果衬底基板具有低电阻率 ， 例如标准硅CMOS基板时 。 当电感器用作调谐电路的一部分时 ， 这是一个特殊问题 ， 因为与其电抗阻抗相比 ， 损耗具有增加电感器阻抗的电阻部分并降低电感器的Q值因子的效应 。 Q值因子是阻抗的虚部（电抗）部分与阻抗的实部（电阻）部分之比 ， 并且是元件阻抗随频率变化的速度的量度 。 高Q值因子允许该元件用于诸如具有快速频率截止响应的滤波器之类的元件在诸如与许多紧密频率间隔的信道的通信之类的应用中 。 在GaAs衬底上产生的电感器的Q因子是一个中等水平 ， 在10GHz频率下通常为10到50 ， 允许它们用于微波频率的振荡器谐振器中 ， 但不用于通信信道的滤波器中 。 低电阻率硅衬底上的电感器的Q值因子通常小于1 ， 并且仅可用于10GHz以下的振荡器电路中 。 片外空芯电感器是片上电感器的低损耗替代品 ， 我们将会在后面的文章中讲述这一点 ， 但这并不总是可接受的解决方案 。 增加电感Q值因子的片上解决方案是将其与衬底基板材料的影响解耦 ， 这可以通过多种方法来完成 。 一种方法是在电感器和衬底基板之间放置实心或图案化的金属接地层 ， 以将电感器与衬底基板屏蔽隔离 。 另一种方法是使用支柱将电感器的金属走线轨道升高到芯片表面上方 ， 或者甚至使用MEMS使螺旋电感器自组装成垂直位置 。
金属层互连
可以使用互连将一个金属层上的走线轨道连接到其他金属层上的走线轨道 。 在大多数情况下 ， 这些是通过在电介质层中开孔来形成的 ， 否则将分离这些层 ， 并允许顶部金属化通过孔沉积到下部金属层上 。 如果两个层上的走线轨道宽度相同 ， 则与这些互连相关的RF不连续性会很少;然而 ， 电介质层中的过孔通常比两个走线轨道都窄 ， 并且可能会比走线轨道本身具有更小的直流电流承载能力 。
键合焊盘（Bond-pads）
为了使DC和RF电压和电流进入和离开芯片 ， 将键合焊盘放置在芯片上 ， 并且通常是围绕外围 。 它们用于使用引线键合或焊料凸点将芯片连接到它们所嵌入的电路中 ， 并用于在直流和RFOW测试期间制作探针触点 。 它们通常由欧姆金属层和所有上金属层构成 ， 其间没有电介质层 ， 并且可以轻松连接任何互连金属层 。 键合焊盘在其表面上没有最终的介电钝化层 ， 因此可以对其进行外部电连接 ， 并且它通常是唯一未被该钝化层覆盖的组件 。 顶部金属层需要是相当厚的金层 ， 以允许金线压接到其表面并且可以通过焊料润湿 。
【「爱因儿科技」MMIC电路设计中的电阻、电容、电感和过孔】基板衬底通孔（Vias）
衬底通孔（Vias）是电介质衬底中的过孔 ， 其镀有金属以提供从晶片的正面到背面接地平面的电通路路径 。 它们通常以与晶片顶面上的键合焊盘相同的方式构造 ， 并且衬底基板过孔的内表面上的金属镀层使得背面接地平面金属与第一金属层键合焊盘之间的电连接 。 这些用于在电路内的不同位置提供良好的直流和RF接地点 。 在低于几千兆赫（GHz）的低RF频率下 ， 芯片侧面的接地连接通常是足够的 ， 但是在微波频率及以上 ， 需要衬底通孔来提供与接地平面的低阻抗连接 。 衬底通孔通常包含在有源元件中 ， 以确保它们在接地路径中具有最小的电感值 。 这对于多栅指功率器件尤其重要 ， 其有时在每个源极接触下方具有衬底通孔 。
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