2002 Fiscal Year Annual Research Report
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
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02F00084
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山口 正洋 東北大学, 電気通信研究所, 助教授
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
BAE Seok 東北大学, 電気通信研究所, 日本学術振興会外国人特別研究員
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| Keywords | 集積化インダクタ / 強磁性薄膜 / 携帯機器 / マイクロパターン化 / 平坦化技術 / コイル |
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| Research Abstract |
研究計画に従って本年度は高周波集積化インダクタの設計シミュレーションと,主要プロセス要素技術の開発を行った.まず高周波電磁界シミュレータによって,磁性膜のない空心集積化インダクタの最適化を行った.動作周波数を第3世代携帯電話の端末周波数である2GHzに定め,高抵抗Si基板上にCu薄膜でコイルを形成すると,コイル幅8μm,コイル厚5μm,コイル間隔4μmでL=7.6nH, Q=16を得うるという最適設計が出来た.
次に,スパイラル形状のコイルとマイクロパターン化膜を集積化する場合,コイルとコイルのギャップ部と磁性膜のスリット部との幾何学的配置によってコイル-磁性膜間の浮遊キャパシタンスに印加される電圧が大きく異なることを見出し,コイル間のギャップ部と磁性膜のスリット部を一致させるような設計が共振周波数を上昇させるために有効であることを明らかにした.更に閉磁路構造とすると,磁性膜の膜厚が0.2μmと薄くてもQ値は空心に対して更に30%増大するとの見通しが得られた.今後膜厚を最適化することによって更にQ値は向上する.
一方,MEMS技術を基礎としたプロセス要素技術の開発に関しては,Si基板中に深さ10μmのキャビティをTMAHウェットエッチングで形成すること,別のキャビティ構成法としてレジストフレームをUVフォトリソグラフィによって形成すること,このキャビティにコイル用CH電気めっき膜を形成すること,Cuならびに磁性膜と絶縁用SiO2膜を低応力で積層することなどである.引き続きキャビティ底へのスパッタ成膜と投影露光によるマイクロパターン化加工と,犠牲層による平坦化技術の条件を詰めており,15年度には初頭から予定通りインダクタの試作に入ることができる見込みである.
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[Publications] Takashi Kuribara: "Equivalent Circuit Analysis of an RF Integrated Ferromagnetic Inductor"IEEE Transactions on Magnetics. Vol.38, No.5. 3159-3161 (2002)
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[Publications] Masahiro Yamaguchi: "Soft Magnetic Applications In The RE Range"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (In press). (2003)
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[Publications] M.Yamaguchi: "Equivalent circuit analysis of RF integrated inductors with/without ferromagnetic material"Japanese Journal of Applied Physics. (In press). (2003)
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[Publications] Masahiro Yamaguchi: "Two-Port Type Ferromagnetic RF Integrated Inductor"2002 IEEE International Microwave Symposium (IMS-2002). Vol.1. 197-200 (2002)
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[Publications] Seok Bae: "FEM Analysis of the Magnetic Closed Type RE Integrated Inductor"The 2002 Winter Conference of The Korean Magnetic Society. V-11. 218-219 (2002)
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[Publications] Seok Bae: "RE integrated planar inductor using soft magnetic film"Tohoku univ. spinics research Symposium. Vol.1. 02-3-10 (2002)
