極微小・高Q集積化RF強磁性薄膜インダクタ

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13025202
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 山口 正洋 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (10174632)
• 研究分担者: 薮上 信 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (00302232) ; 石山 和志 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (20203036) ; 荒井 賢一 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (40006268) ; ぺい 碩 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
• キーワード: 集積化インダクタ / 高周波透磁率 / 携帯電話 / マイクロパターン化 / 磁性薄膜 / Q / コイル

研究概要

本研究では,インダクタの動作周波数2GHzを越すような強磁性共鳴周波数を有する磁性膜が必要である.本年度は,これを評価するために不可欠な9GHz帯域透磁率測定装置を完成させ,評価装置として実用化もできた.9GHz帯域の薄膜透磁率測定装置は世界に前例が無く,本年度で研究目標に達した.これによってCoZrOグラニュラ薄膜では3.8GHz, Co_<35.4>Fe_<40>B_<14.6>膜では5.8GHzなど,本研究の目的とする集積化インダクタに適用可能な磁性膜が得られていることを明らかにできた.また我々が開発したマイクロパターン化技術を高飽和磁化FeCo膜に適用すれば将来的に透磁率30を保ちながら共鳴周波数が10GHzを越すような磁性膜が実現できる見通しも得られた.
インダクタの設計・試作に関しては,最適設計シミュレーションを進め,まずコイル材料をCuとした場合の空心インダクタの最適設計を終えた.代表例としてコイル幅7.5μm,コイル間隔4.0μm,膜厚3.0μm,4ターンでQ=16を実現しうる.このコイル上にマイクロパターン化した磁性膜を集積することが本研究の主目的であり,パターン化のためのスリットと,コイルギャップ(コイル辺同士の隙間)を対向させると浮遊インピーダンスが小さく,Q値を向上できることが明らかになった.これらを基にプロセス設計を終え,現在試作に入っている.15年度上期には完成し評価を行う予定である.

研究成果

• [文献書誌] Takashi Kuribara: "Equivalent Circuit Analysis of an RF Integrated Ferromagnetic Inductor"IEEE Transactions on Magnetics. Vol.38, No.5. 3159-3161 (2002)
• [文献書誌] S.Yabukami: "Highly sensitive permeability measurements obtained by electrical impedance"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 254-255. 111-114 (2002)
• [文献書誌] M.Yamaguchi: "Cross measurements of thin-film permeability up to UHF range"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 242-245. 970-972 (2002)
• [文献書誌] Masahiro Yamaguchi: "Two-Port Type Ferromagnetic RF Integrated Inductor"2002 IEEE International Microwave Symposium (IMS-2002). Vol.1. 197-200 (2002)
• [文献書誌] Masahiro Yamaguchi: "Soft Magnetic Applications In The RF Range"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (In press). (2003)
• [文献書誌] M.Yamaguchi: "Equivalent circuit analysis of RF integrated inductors with/without ferromagnetic material"Japanese Journal of Applied Physics. (In press). (2003)