Periodische Transmissionsleitungen für die Mikroelektronik (PDF)

Im Rahmen dieser Arbeit werden die Realisierung und Evaluierung von periodischen Transmissionsleitungen für die integrierte Schaltungstechnik untersucht. Ein Schwerpunkt liegt hierbei auf der Realisierung von periodischen, symmetrischen Transmissionsleitungen mit einem minimalen Flächenverbrauch und optimalen Eigenschaften. Die Realisierung von abstimmbaren Transmissionsleitungen bildet einen weiteren Fokus. Vorgestellt werden die theoretischen Grundlagen, aus denen sich die Ausbreitungseigenschaften der beiden gängigsten Modi auf periodischen symmetrischen Transmissionsleitungen herleiten. Es werden Designstrategien von Einheitszellen gezeigt, die zu starken magnetischen sowie elektrischen Kopplungen führen, was zu deutlichen Vorteilen, nämlich einer drastisch erhöhten Flächeneffizienz und höheren Gütefaktoren, führt. Die im Anschluss beschriebenen Realisierungsformen von abstimmbaren Einheitszellen ermöglichen differentielle Transmissionsleitungen, deren wesentliche Parameter wie Wellenwiderstand, elektrische Länge und Gütefaktor mit Hilfe von Abstimmspannungen eingestellt werden können. Desweiteren werden Simulationsmethoden zur Berechnung sämtlicher Strukturen bzw. Einheitszellen mittels Feldsimulatoren in Kombination mit Schaltungssimulatoren erläutert. Eine Auswahl aus theoretisch entwickelten und simulierten Strukturen findet ihre Realisierung in einer Silizium-Technologie der Firma ATMEL Corporation. Der Aufbau dieser Strukturen erlaubt die Charakterisierung derselben mittels der 4-Tor On-Wafer Streu-Parameter-Messtechnik. Der Aufbau des Messplatzes wird vorgestellt, anschliessend werden die Durchführung der Kalibrierung und der Messung beschrieben. Die detaillierte Beschreibung der Methoden, um diese Strukturen zu deembedden, schliesst die Untersuchung ab. Die Messerergebnissee werden mit den Simulationsergebnissen verglichen und diskutiert.