GaN工艺器件中无源元件介绍的分析
有源器件决定了设计的上限，无源网络设计的好坏则直接决定了最终的性能功率放大器设计中用到的无源元件主要包括电阻器、MIM电容、传输线等。
部分无源元件的剖面示意图如图1所示。
在平面MMIC设计中，微带线是最常用的传输介质，具有准TEM波特性，结构简单，在布版设计时便于灵活调整。微带线由金属导带、介质基片和下层接地基板组成，其结构示意图如图2所示。
本文所选用的工艺提供了双层金属结构，包括下层金属MET1、上层金属MET2，以及用于连接双层金属的金属互联层VIA2。
MET1 厚度为1.1um，可通过的最大电流密度为6.15mA/um，MET2厚度为4um，可通过的最大电流密度为23.44mA/um，因此双层金属结构总共可承受的电流密度接近30 mA/um。
在仿真软件中设置好双层传输线的基板厚度、相对介电常数、磁导率、电导率、损耗角、金属厚度等参数，示意图如图3所示。
电阻器是集成电路设计的常用元件，在微波单片设计一般通过掺杂的半导体层或是单独定义的电阻薄膜层沉积实现。在功率放大器MMIC设计中通常用于稳定网络以及偏置结构，其阻值计算公式如式4所示。
其中，Rsq表示电阻器的方阻，即长宽相等时的电阻值，LR和WR分别表示电阻器的长度和宽度，其比值通常称为电阻器的方数，R 表示接触电阻，和电阻的工艺实现方式有关。
因此只要确定了所需的电阻值，就可以通过调整电阻器的长宽比得到相应的值，并且固定长宽比，在工艺规则允许的范围内对电阻器的尺寸进行等比例缩放，就可以满足版图不同位置对元件区域的限制。
本文选用工艺库内包括TFR薄膜电阻(Thin Film Resistor)和Mesa电阻。Mesa电阻器在ADS中的版图模型如图5所示。
其设计参数包括有源层的宽度W和左右两端欧姆接触层的边沿距离L。Mesa电阻为有源层电阻，其方阻为510Ω/square，可以在需要高阻值的电路中使用，但是其工艺精度较低，所以一般不能用于对阻值精度要求较高的设计。
并且其电阻率随温度变化较大，不适用于大功率工作环境，所以本文设计的无源网络均采用 TFR薄膜电阻。TFR电阻器在ADS中的版图模型如图6所示。
TFR 为高精度的氮化银材料电阻，通过光刻、溅射沉积和剥离等工艺实现，金属下方是第一层SiN钝化层，和SiC底隔离开，两端为MET1金属层，作为电阻器的连接端口。
TFR电阻可应用于所需阻值较低的设计，其方阻为50/square,仿真软件中的设计参数为TFR 薄膜层的宽度W和两端MET1金属层的边沿距离L，阻值由长宽比决定。
并且其电阻率随温度变化不明显，可以满足功率MMIC应用，在本文中被用于晶体管偏置电路、器件的稳定性结构，还可以起到端口间隔离的作用。
在功率放大器电路中电容元件通常用于隔离直流信号、参与匹配以及在偏置电路中起到去耦储能的作用，还可以在RC稳定网络中补偿电阻器带来的损耗。电容值取决于其几何尺寸和电介质的厚度，在MMIC设计中通常在0.1-20pF范围内取值。
MMIC工艺的电容器结构类型通常包括微带电容、金属-绝缘层-金属电容(MIM)以及交叉指型电容。其中微带电容通过一节小尺寸的开路微带线实现，容值通常较小，取决于基底的厚度。
该电容由交指型的微带结构合形成,电容值取决于其尺寸参数,要达到0.5pF的容值大约需要 400x400um的结构尺寸，因此不适用于大容值的电路。并且随着频率增大，其分布效应也比较明显。
优点是不包含电介质薄膜结构，精度较高，通常用于需要高精度、低电容值的低频电路，例如匹配、调谐以及耦合器件。
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