GHz磁集成薄膜及濾波器的研究.pdf

1、集成電路等電子設備中的傳導模式的電磁干擾（EMI）已成為當前國際上的熱點問題之一，消除集成電路和晶體管等有源器件和系統中電磁干擾的最有效的辦法，是研制磁集成薄膜EMI濾波器。集成小型化的薄膜EMI濾波器的首要任務是把截止頻率fr提高到GHz頻段，并使磁性薄膜保持優(yōu)良的軟磁性能和高頻性能。
　　由于材料是器件的基礎，所以軟磁薄膜的高性能、寬頻段和低損耗是集成磁芯器件獲得高性能的關鍵。針對應用于GHz范圍的集成抗EMI濾波器，磁性薄膜

2、必須滿足高頻段的應用需求，也就是說，其截止頻率fr必須達到GHz范圍，具有高的磁導率和低的損耗角正切tgδ。根據應用需求的不同，磁性薄膜的電磁性能和高頻性能必須可調控?；趯洿疟∧っ鞔_的性能要求，本論文以CoNbZr軟磁薄膜為磁芯研究對象，優(yōu)化設計了共面波導（CPW），集成制作了GHz濾波器，可應用于電磁干擾的抑制。
　　首先，采用射頻磁控濺射的方法在Si基片上沉積了CoNbZr軟磁薄膜，主要研究了濺射膜厚、濺射功率、濺射氣壓、

3、濺射傾斜角度等工藝參數，對薄膜高頻性能和磁性能的影響。研究發(fā)現，濺射功率為250W，濺射氣壓0.4Pa，薄膜厚度140nm時，薄膜性能最優(yōu)。其易軸矯頑力（Hce）為14Oe，面內各向異性場（Hk）為98Oe，飽和磁化強度（4πMs）高達15.9KGs，自然共振頻率（fr）為3.5GHz，另外，傾斜角度的增大，可以夠提高薄膜的Hk和fr，但同時也會導致Hce的增加和磁導率的減小。同時分析了工藝參數對薄膜磁性能影響的微觀機理與物理機制。

4、r>　　然后，采用高頻仿真軟件（HFSS）設計了共面波導（CPW）的尺寸，通過傳統電鍍工藝完成其制作。所得共面波導，在300kHz～20GHz的測試范圍內，其傳輸損耗|S21|不超過0.4dB，滿足阻抗匹配條件。另外，仿真設計了CoNbZr薄膜與CPW集成的濾波器，通過在磁性薄膜平面內施加一定角度的磁場，在10GHz-40GHz范圍內可形成多頻點窄帶帶阻濾波器。
　　最后，采用微電子光刻技術，制作了應用于抗EMI的GHz磁芯集成濾