共面波导法测量BST薄膜参数研究

论文摘要

钛酸锶钡薄膜（简称BST）在微波频率下具有小的漏电流,较小介电损耗,较大介电常数,且介电常数随外加偏压变化的特点,由于利用BST薄膜可制作移相器等可调谐器件而被广泛研究。BST薄膜介质移相器性能与BST的微波参数:介电常数、损耗角、调谐率相关,因此测量BST薄膜微波参数对设计BST介质移相器来说意义重大。共面波导（简称CPW）传输线便于施加偏压而便于测试BST调谐率,因此本文对使用CPW结构测量10GHz频率下BST薄膜的微波参数在方法上进行了研究。首先利用电磁软件-HFSS仿真研究了包括CPW的信号线宽度、缝隙宽度、金属电极材料的种类及厚度、衬底材料的性质和厚度对CPW微波传输的影响,特别研究了接地面宽度大小对CPW传输的影响。然后利用仿真的结果设计了信号线宽度分别为10μm、20μm、30μm,不同长度的CPW测试结构及其校准件近百个,以满足BST介电常数在60-240,厚度在0.2μm-1.0μm范围内测试的需要,并用L-EDIT软件绘制了相应的版图。之后从理论上论证了偏压下共面波导S参数变化是由于BST薄膜介电常数随偏压变化。接着对比了HFSS与保角映射法（CMM）计算的结果,两者计算CPW特征阻抗、BST介电常数和调谐率的结果基本一致,损耗角的结果有一定的差别达到50%。最后对HFSS法建立误差分析模型,发现由于误差放大作用导致最终计算的误差变大。减小最后计算误差的关键是减小误差放大系数和S参数测试误差,当该误差小于1%,则最后的计算误差有可能低于30%。

论文目录

摘要

ABSTRACT

1 绪论

1.1 BST 薄膜的特点和应用

1.2 BST 薄膜微波参数测试研究现状

1.3 论文的研究意义

1.4 论文的主要研究内容

2 共面波导法测试的理论基础

2.1 微波传输线理论

2.1.1 传输线的电路模型

2.1.2 传输线的特性参数

2.2 共面波导的微波传输特点

2.3 阻抗匹配和S 参数（散射参数）

2.4 TRL 校准技术

2.5 电磁算法

2.6 本章小结

3 共面波导结构的仿真、设计、版图设计与测试平台

3.1 共面波导结构的模拟仿真

3.1.1 电磁仿真软件的选择

3.1.2 HFSS 仿真CPW 结构的设置

3.2 CPW 测试结构的设计

3.2.1 基片材料的选择

3.2.2 其他介质层的选择

3.2.3 BST 薄膜介电常数及厚度对CPW 微波传输的影响

3.2.4 金属导体材料选择及其厚度的设计

3.2.5 接地面宽度w 对CPW 传输性质的影响及设计

3.2.6 CPW 的s，g 参数设计

3.3 TRL 校准件的设计

3.4 测试结构的版图设计

3.5 CPW 实物制备的半导体工艺

3.6 CPW 结构的在片测试平台

3.7 本章小结

4 BST 微波参数的计算和误差分析

4.1 直流偏压对CPW 的S 参数的影响

4.2 保角映射法计算BST 薄膜微波参数

4.3 保角映射法计算和HFSS 模拟结果比较

4.4 BST 微波介电参数测量的误差分析

4.5 本章小结

5 总结和展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

共面波导法测量BST薄膜参数研究

论文摘要

论文目录

相关论文文献