一种采用CMOS 0．18μm制造的带EBG结构小型化的片

摘要：采用标准0．18μmCMOS工艺设计制造了一种带EBG(电磁带隙)结构的小型化片上天线。该片上天线由一根长1．6 nm的偶极子天线以及一对一维的尺寸为240μm×340μmEBG结构构成。分别对该EBG结构以及片上天线的S11及S21进行了仿真和测试，结果表明该片上天线工作在20CHz，具有小型化的性能，同时具备三次谐波抑制的功能。
关键词：片上天线；CMOS；EBG

最近几年，一些研发人员陆续提出了无线互连、WCAN(无线片上局域网)等概念。其主旨思想是利用无线通信的模式，通过自由空间有效的收发射频或微波信号来实现芯片上或芯片间的信号传输，以达到无线互连的目的，从而代替原有的金属互连线。该方法在一定程度上解决了现有金属互连线的极限问题，同时有利于SOC(片上系统)的进一步完善。
本文提出了一种新的带EBG谐波抑制的小型化片上天线。EBC结构的加载不仅减小天线的尺寸，同时抑制了天线的三次谐波。

1 天线的设计和仿真
本文设计的带EBG结构的小型化片上天线采用TSMC 0．18μm的工艺仿真和制造。图1为该工艺的剖面图。第六层金属(M6)用于制备本设计的天线层。该工艺硅衬底的电阻率为20 Ω·cm。

1．1 小型化EBG结构
图2为本设计采用的一维EBG的结构图和等效电路图。从图2 (b)可以看出，该EBG可以看做一个等效电感和等效边缘电容的并联。由于该EBC结构是直接放存金属地面上的，因此需要通过一对串联的电感电容与地相连，串联电容的大小与CMOS工艺中各介质层的厚度及介电常数相关。当该EBG的工作频率在该等效电路的并联谐振频率点附近时，就产生了带阻特性。

图3为仿真的该EBG结构的S21特性，从图中可以看出，在60 GHz附近，该EBC结构的S21可以达到-26dB，具有带阻特性。