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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

Research Project

Project/Area Number02F00084
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field 電子デバイス・機器工学
Research InstitutionTohoku University
Host Researcher 山口 正洋  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授
Foreign Research Fellow BAE SEOK  東北大学, 大学院・工学研究科, 外国人特別研究員
BAE S.  
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
Project Period (FY) 2002 – 2003
Project Status Completed(Fiscal Year 2003)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost : ¥2,100,000)
Fiscal Year 2003 : ¥1,000,000 (Direct Cost : ¥1,000,000)
Fiscal Year 2002 : ¥1,100,000 (Direct Cost : ¥1,100,000)
Keywords高周波集積化インダクタ / テーパエッチング / コプレーナ線路 / スパイラル / 磁性薄膜 / Q / 高周波透磁率 / 携帯電話 / 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
Research Abstract

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.

Report

(2results)
  • 2003 Annual Research Report
  • 2002 Annual Research Report

Research Products

(10results)

All Other

All Publications

  • [Publications] Ki Hyeon Kim, Seok Bae, Masahiro Yamaguchi: "Dimensional Effects of The Magnetic Film on Coplanar Transmission line for RF Noise Suppression"IEEE Transactions on Magnetics. Vol.40 No.4(In press). (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Masahiro Yamaguchi, Shinji Ikeda, Seok Bae, Shinji Tanabe, Kengo Sugawara, Adalbert Konard: "Stacked π-type equivalent circuit analysis of ferromagnetic RF integrated inductor"Proceedings of the 2003 international conference on solid state devices and materials. Vol.2. 12-2 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Seok Bae, Ki Hyeon Kim, Masahiro Yamaguchi: "FEM Analysis on Ferromagnetic RF Integrated Inductor"Proceedings of the Asia Pacific Microwave Conference(APMC)'03. Vol.2. 284-287 (2003)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Ki Hyeon Kim, Seok Bae, Masahiro Yamaguchi: "Dimensional Effects of The Magnetic Film on Coplanar Transmission Line for RF Noise Suppression"Digests of The 9th Joint MMM-Intermag Conference. Vol.1. GV-08 (2004)

    • Related Report
      2003 Annual Research Report
  • [Publications] Takashi Kuribara: "Equivalent Circuit Analysis of an RF Integrated Ferromagnetic Inductor"IEEE Transactions on Magnetics. Vol.38, No.5. 3159-3161 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] Masahiro Yamaguchi: "Soft Magnetic Applications In The RE Range"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (In press). (2003)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] M.Yamaguchi: "Equivalent circuit analysis of RF integrated inductors with/without ferromagnetic material"Japanese Journal of Applied Physics. (In press). (2003)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] Masahiro Yamaguchi: "Two-Port Type Ferromagnetic RF Integrated Inductor"2002 IEEE International Microwave Symposium (IMS-2002). Vol.1. 197-200 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [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)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report
  • [Publications] Seok Bae: "RE integrated planar inductor using soft magnetic film"Tohoku univ. spinics research Symposium. Vol.1. 02-3-10 (2002)

    • Related Report
      2002 Annual Research Report

URL :

Published : 2002-04-01   Modified : 2016-04-21  

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