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強磁性薄膜による携帯機器用高周波集積化インダクタの研究

利用铁磁薄膜的移动设备高频集成电感器的研究

基本信息

批准号：
02F00084
负责人：
山口正洋
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

初年度に行った設計ならびにプロセス要素技術をもとに,高周波集積化インダクタを試作した.プロセス上,絶縁層の表面を緩やかに傾斜させるテーパエッチングが不可欠となり,そのプロセスを開発した.これは,レジストのポストベーク温度を所定の温度より上昇させることによってまずレジストのエッジにテーパを付与し,さらにこのレジストを用いてSiO_2層をイオンミリングすることによって,SiO_2層のエッジにテーパを形成するものである.テーパ角度30〜45°,2箇所のテーパに挟まれた開口部の幅が1.2〜42μmという,インダクタの試作上充分なプロセス条件を明確にできた.以上の準備をもとに,試作の練習を兼ねて,コプレーナ線路の試作と,この線路上に絶縁膜を介して磁性薄膜を積層するような簡単な素子の試作を行った.これは順調に成功し,研究発表の冒頭に記した文献として発表も行った.次に本格的なインダクタを試作した.基板は200μm厚高抵抗Siとし,コイルからの漏れ磁束によって基板中で渦電流が生じる量を低減するため,1.4μmの酸化層を設けた.次にCoNbZr薄膜をRFスパッタ法により製膜し,イオンミリングによって所定のマイクロパターニングを行った.磁性層の上下には密着層として50nmのTi層を設けた.次に絶縁層としてSiO_2をスパッタ製膜し,Tiを下地としてめっきCuコイルの種層となるCuを0.1μmスパッタ製膜した.レジストフレームの形成後,硫酸浴によってCuめっきを行い3μm厚のスパイラルコイル層を形成する.次いでフレームを除去し,イオンミリングによってめっきの種層を除去する.更に絶縁層としてSiO_2をスパッタ製膜し,テーパエッチングを行った.テーパの付与されたSiO_2上に上部CoNbZr磁性層をスパッタ製膜,エッチングする.続いて,再びSiO_2を製膜しその上に引き出し線を形成する.プロセスを簡単に行うよう,引き出し線はリフトオフプロセスで形成した.最後に,CoNbZr層の磁気特性を整えるため,磁界中熱処理を行い完成した.スリットのない磁性膜設計のインダクタにおいて,1GHzでL=8nH,Q=12が得られ,これまでの高周波集積化インダクタの最高データを更新できた.またシミュレーションで予測されたとおり,スパイラルのコイル辺と磁性膜のスリットの位置関係によって,とくに5GHz以上の特性が異なることが明らかになった.

In the early years, the design of high-frequency integrated circuits was studied. The surface of the insulating layer is gently inclined, and the surface of the insulating layer is open. The temperature of the SiO_2 layer is determined by the temperature rise of the SiO_2 layer and the temperature rise of the SiO_2 layer. The angle is 30 ~ 45°, and the width of the opening part of the two positions is 1.2 ~ 42μm. The test is not sufficient. The preparation of the above, try to practice, test line, test line. This paper describes the successful development of research and development in the literature. The next step is to try to make a decision. The substrate is 200μm thick and has a high resistance Si layer. The leakage current in the substrate is reduced by 1.4 μm. CoNbZr thin films are prepared by RF method. The upper and lower layers of the magnetic layer are closely adhered to the Ti layer at a thickness of 50nm. SiO_2 and Ti layers are deposited on the substrate. Cu layers are deposited on 0.1μm substrates. After the formation of the coating, a 3μm thick coating layer was formed in the sulfuric acid bath. The next step is to remove the seed layer. In addition, the SiO_2 layer is formed by the coating of SiO_2. The upper CoNbZr magnetic layer on the SiO_2 layer was deposited on the substrate. In addition, SiO_2 film was deposited on the surface of the substrate. The first step is to open the door and open the door. Finally, the magnetic properties of CoNbZr layer are adjusted, and the heat treatment in the magnetic field is completed. The design of magnetic films is updated with L=8nH,Q=12 at 1 GHz. The relationship between the position of the magnetic film and the temperature of the magnetic film is discussed. The characteristics of the magnetic film above 5 GHz are different.