メタル-磁性体積層薄膜による高Q集積化インダクタ

金属磁层压薄膜高 Q 集成电感器

• 批准号: 18656100
• 负责人: 山口 正洋
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18656100/
• 关键词: マイクロ・ナノデバイス; 集積化インダクタ; Q値; 表皮効果; 負透磁率

マイクロ波集積回路用集積化インダクタの性能指数Q値を高めるため、高周波抵抗増大の主因である表皮効果そのものを抑制することを試みた.磁性薄膜の透磁率が負であるような強磁性共鳴周波数以上の帯域において、コイル導体の構成を一般的なメタル導体と薄い磁性薄膜との積層構造とし,かつ導体層と磁性層の透磁率の体積平均値が零になればよいとの考えのもと、試作検証を行った。まずコプレーナ型伝送線路をメタルー磁性体積層薄膜(A1/NIFe)で作製し,0.1〜40GHz帯で等価回路解析を行った。外部磁界を印加しながら抵抗値を測定すると、周波数に対して抵抗が減少するような周波数帯が10〜30GHz程度において認められ,その周波数帯は外部磁界が強いほど高周波数側に移動し,更にその移動量は計算値とほぼ一致することが明らかになった。すなわちWiMAX等で民生応用が期待される高周波帯に適合した表皮抵抗抑制法を新しく見出すことができた。これは重要な成果である.続いて、6GHzにおける使用を前提にCu/CoNbZrから成るスパイラルインダクタを設計した。CuとCoNbZrの膜厚比を1:3に定め、系統的な電磁界シミュレーションによって具体的な膜厚を定めた。また使用帯域における自己共振を避ける目的から、自己共振周波数を17.5GHzに設計した。製膜はCuとCoNbZrを同一チャンバ内で交互に行い、各層表面の酸化を予防した。スパイラルコイル形状への微細加工はリフトオフ法に拠り、次いでSi02層を介して引出線を設け、2端子対構造を完成させた。その結果、スパイラルインダクタにおいても表皮効果抑制が可能であり、高Q化が実現できる見通しを得ることができた。

The main reason for the increase of high frequency resistance is that the performance index Q of the integrated circuit is high, and the skin effect is suppressed. Magnetic permeability of magnetic thin film is negative, magnetic resonance frequency is higher than frequency, conductor composition is general, conductor layer is thin, magnetic thin film is laminated, conductor layer is thin, magnetic layer is thin, magnetic permeability volume average value is zero, test results are obtained. Magnetic volume layer thin film (A1/NIFe) is fabricated by using a high voltage transmission line, and the circuit analysis is carried out in the frequency range of 0.1 ~ 40GHz. The external magnetic field is shifted from the strong to the high frequency side, and the amount of shift is consistent with the calculated value. The new method of skin resistance suppression is expected to be used in people's livelihood such as WiMAX Important results. Cu/CoNbZr is designed for use at 6GHz. The film thickness ratio of Cu and CoNbZr is 1:3, and the film thickness of the system is fixed. The frequency band is used to avoid resonance. The frequency of resonance is 17.5GHz. Cu and CoNbZr films are deposited in the same layer, and the acidification of each layer is prevented. The micromachining of the shape of the SiO2 layer is completed by the first method, and the second method is to set up the lead-out line and the 2-terminal structure. As a result, the skin effect inhibition is possible, and the high Q effect is realized.

项目成果

負の透磁率による高周波導体抵抗の低減に関する研究

负磁导率降低高频导体电阻的研究

• 发表时间: 2008
• 作者: Y. Tanaka;Y. Morishita;Y. Uesugi;Masahiro Yamaguchi;Keiju Yamada;山田啓壽;M. Yamaguchi;塩澤誠一
• 通讯作者: 塩澤誠一

Slit Design Consideration on the Ferromagnetic RF Integrated Inductor

• DOI: 10.1109/intmag.2006.376405
• 发表时间: 2006-05
• 期刊: IEEE Transactions on Magnetics
• 影响因子: 2.1
• 作者: M. Yamaguchi;K. Yamada;Ki Hyeon Kim

Design of ferromagnetic RF integrated inductors using soft magnetic materials

采用软磁材料的铁磁射频集成电感器的设计

• 发表时间: 2006
• 期刊: International YU-TU Symposium 3
• 作者: Y. Tanaka;Y. Morishita;Y. Uesugi;Masahiro Yamaguchi;Keiju Yamada
• 通讯作者: Keiju Yamada

パターン化磁性薄膜を用いたRF集積化インダクタにおける共振・共鳴現象の解析

使用图案化磁性薄膜的射频集成电感器的谐振和谐振现象分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: 電気学会マグネティックス研究会 MAG-06-76
• 作者: Y. Tanaka;Y. Morishita;Y. Uesugi;Masahiro Yamaguchi;Keiju Yamada;山田啓壽
• 通讯作者: 山田啓壽

シングルネガティブマテリアルを用いた高周波伝送線路の低損失化

使用单一负极材料的低损耗高频传输线

• 发表时间: 2007
• 作者: Y. Tanaka;Y. Morishita;Y. Uesugi;Masahiro Yamaguchi;Keiju Yamada;山田啓壽;M. Yamaguchi;塩澤誠一;塩澤誠一;塩澤誠一;S. Shiozawa;塩澤誠一
• 通讯作者: 塩澤誠一