GaN工藝器件中無源元件介紹的分析
有源器件決定了設計的上限，無源網絡設計的好壞則直接決定了最終的性能功率放大器設計中用到的無源元件主要包括電阻器、MIM電容、傳輸線等。
部分無源元件的剖面示意圖如圖1所示。
在平面MMIC設計中，微帶線是最常用的傳輸媒體，具有準TEM波特性，結構簡單，在布版設計時便于靈活調整。微帶線由金屬導帶、媒體基片和下層接地基闆組成，其結構示意圖如圖2所示。
本文所選用的工藝提供了雙層金屬結構，包括下層金屬MET1、上層金屬MET2，以及用于連接配接雙層金屬的金屬互聯層VIA2。
MET1 厚度為1.1um，可通過的最大電流密度為6.15mA/um，MET2厚度為4um，可通過的最大電流密度為23.44mA/um，是以雙層金屬結構總共可承受的電流密度接近30 mA/um。
在仿真軟體中設定好雙層傳輸線的基闆厚度、相對介電常數、磁導率、電導率、損耗角、金屬厚度等參數，示意圖如圖3所示。
電阻器是內建電路設計的常用元件，在微波單片設計一般通過摻雜的半導體層或是單獨定義的電阻薄膜層沉積實作。在功率放大器MMIC設計中通常用于穩定網絡以及偏置結構，其阻值計算公式如式4所示。
其中，Rsq表示電阻器的方阻，即長寬相等時的電阻值，LR和WR分别表示電阻器的長度和寬度，其比值通常稱為電阻器的方數，R 表示接觸電阻，和電阻的工藝實作方式有關。
是以隻要确定了所需的電阻值，就可以通過調整電阻器的長寬比得到相應的值，并且固定長寬比，在工藝規則允許的範圍内對電阻器的尺寸進行等比例縮放，就可以滿足版圖不同位置對元件區域的限制。
本文選用工藝庫内包括TFR薄膜電阻(Thin Film Resistor)和Mesa電阻。Mesa電阻器在ADS中的版圖模型如圖5所示。
其設計參數包括有源層的寬度W和左右兩端歐姆接觸層的邊沿距離L。Mesa電阻為有源層電阻，其方阻為510Ω/square，可以在需要高阻值的電路中使用，但是其工藝精度較低，是以一般不能用于對阻值精度要求較高的設計。
并且其電阻率随溫度變化較大，不适用于大功率工作環境，是以本文設計的無源網絡均采用 TFR薄膜電阻。TFR電阻器在ADS中的版圖模型如圖6所示。
TFR 為高精度的氮化銀材料電阻，通過光刻、濺射沉積和剝離等工藝實作，金屬下方是第一層SiN鈍化層，和SiC底隔離開，兩端為MET1金屬層，作為電阻器的連接配接端口。
TFR電阻可應用于所需阻值較低的設計，其方阻為50/square,仿真軟體中的設計參數為TFR 薄膜層的寬度W和兩端MET1金屬層的邊沿距離L，阻值由長寬比決定。
并且其電阻率随溫度變化不明顯，可以滿足功率MMIC應用，在本文中被用于半導體偏置電路、器件的穩定性結構，還可以起到端口間隔離的作用。
在功率放大器電路中電容元件通常用于隔離直流信号、參與比對以及在偏置電路中起到去耦儲能的作用，還可以在RC穩定網絡中補償電阻器帶來的損耗。電容值取決于其幾何尺寸和電媒體的厚度，在MMIC設計中通常在0.1-20pF範圍内取值。
MMIC工藝的電容器結構類型通常包括微帶電容、金屬-絕緣層-金屬電容(MIM)以及交叉指型電容。其中微帶電容通過一節小尺寸的開路微帶線實作，容值通常較小，取決于基底的厚度。
該電容由交指型的微帶結構合形成,電容值取決于其尺寸參數,要達到0.5pF的容值大約需要 400x400um的結構尺寸，是以不适用于大容值的電路。并且随着頻率增大，其分布效應也比較明顯。
優點是不包含電媒體薄膜結構，精度較高，通常用于需要高精度、低電容值的低頻電路，例如比對、調諧以及耦合器件。
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