快速增长的无线通信市场的巨大需求也造成了对射频集成电路的需求。近年来，随着特征尺寸的不断减小，深亚微米CMOS工艺其MOSFET的特征频率已经达到50GHz以上，使得利用CMOS工艺实现GHz频段的高频模拟电路成为可能。最近几年，世界各国的研究人员在CMOS射频集成电路的设计和制作方面进行了大量的研究，使CMOS射频集成电路的性能不断得到提高。 在无线通信技术对CMOS射频集成电路需求的大背景下，本论文在大量深入调研的基础上，围绕射频集成电路中必不可少的、有多种应用的无源器件—硅集成电感及其相关的CMOS射频集成单元电路，先后在上海冶金所微电子分部工艺线上及利用上海市科委的多目标芯片项目(MPW)在无锡华晶上华半导体有限公司进行了大量的实验研究，得到了一些新的结果。主要的研究工作和创新结果摘要如下： 1．在大量文献调研的基础上，总结了硅集成电感的研究现状与进展，详细介绍了硅集成电感的结构和模型，分析了集成电感Q值的含义，推导了平面螺旋型硅集成电感Q值的表达式。归纳了提高硅集成电感Q值的各种方法，然后指明了硅集成电感在射频集成电路中的应用。 2．建立了集成电感的传输线模型，并推导了集成电感模型参数提取的方法，建立了集成电感的寄生参数方程。设计和制备了一组常规平面螺旋电感，并测量了其S参数，研究了电感量，Q值的计算方法，计算了常规平面螺旋电感的各种参量，对实验结果进行了详细的分析和研究。得出了一些有用的结论如平面螺旋电感的Q值随着圈数N的增加而减小；电感量与圈数N的平方成正比；高频时，圈数越多，串联电阻的趋肤效应越厉害，阻值越大等。这些分析和结论对集成电感的设计有重要的指导意义。 3．提出了一种新的方法来减小硅衬底损耗提高集成电感的Q值：在硅衬底形成间隔的pn结隔离以阻止涡流减少损耗，这种方法工艺简单且与常规硅集成电路工艺兼容。设计了实验来验证这一思想，成功制备了带衬底结隔离的平面螺旋型电感，并测试和提取了其参数。结果表明这种方法是可行的， ＆B一 一定深度的衬底pn结隔离能有效的使Q值提高。 4．提出了一种新型的常规工艺实现的硅集成电感——螺线管型集成电感。 用标准硅工艺设计和制备了这种新型结构的集成电感，实验证明，这种新型 的集成电感是有效果的，并可与常规平面螺旋型集成电感比拟。通过实验详 细研究了螺线管型集成电感的各种参数对Q值、电感量等的影响，得到的主 要结论有：增加螺线管型集成电感的金属线宽度W可使其Q值、电感量显著 提高；螺线管型集成电感的电感量与其圈数N成正比等。我们提出的这种新 型的集成电感，结构上不同于常规平面螺旋型集成电感，为射频电路设计者 设计集成电感时提供了一种选择。 5．总结了CMOS射频前端芯片和单元集成电路以及其它射频无源元件的研 究现状与进展。研究了射频 CMOS模型和性质，并对 0．6 n m nMOS晶体管做 了直流特性和fT特性的仿真研究。 6．在国内首次研究CMOS分布放大器，用HP－ADS软件对分布放大器做了仿 真设计，用场分析软件ASITIC设计了平面螺旋型集成电感，最后确定了4级 CMOS分布放大器的电路结构和器件参数。利用无锡华晶上华半导体有限公司 的双层多晶双层金属布线的 0．6 11m CMOSI艺流片制作了我们设计的电路， 最后在南京信息产业部第十四研究所进行了电路的S参数测试。