MMIC用鐵磁薄膜電感研究.pdf

1、集成微電感是單片微波集成電路（MMIC）設(shè)計中實現(xiàn)阻抗匹配、直流偏置、移相和濾波等功能的重要無源器件，廣泛應(yīng)用在放大器、振蕩器、混頻器和匹配網(wǎng)絡(luò)等單元電路中。將磁性材料集成到微電感中可以增加電感感值，有效減少線圈磁漏，是實現(xiàn)高性能MMIC集成微電感很有前景的一種方法。本文研究了高頻NiFe-SiOx磁性薄膜的性能及制備工藝，在此基礎(chǔ)上，采用標(biāo)準(zhǔn)MMIC集成工藝實現(xiàn)了基于NiFe-SiOx薄膜的MMIC集成磁膜微電感，實驗結(jié)果表明NiFe

2、-SiOx薄膜的引入可有效提高MMIC微電感的性能。
　　利用TRL校準(zhǔn)的方法，解決Ansoft HFSS對加磁偏源的磁性材料無法仿真的問題，并在此基礎(chǔ)上對加載磁膜電感進行仿真，根據(jù)仿真結(jié)果，設(shè)計了MMIC集成磁膜電感的結(jié)構(gòu)及版圖。
　　采用磁控濺射制備了兩種類型的NiFe-SiOx薄膜：ΧvNiFe為40％的夾心多層型磁膜和ΧvNiFe為60%的復(fù)合型磁膜。使用常規(guī)退火對其進行熱處理。測試結(jié)果表明：夾心多層型磁膜表面平整度

3、和磁性能均優(yōu)于復(fù)合型磁膜。
　　在GaAs和GaN基片上采用與現(xiàn)有MMIC工藝制備了集成磁膜電感，優(yōu)化了制備磁膜的光刻和剝離工藝，整個光刻與剝離工藝與現(xiàn)有MMIC工藝完全兼容。
　　使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對磁膜電感進行微波性能測試，測試結(jié)果表明：①加載磁膜對微電感的電感量有明顯提升；②但是由于加載磁膜在高頻時的渦流損耗，使得加載磁膜電感的Q值均低于空芯電感；③線圈和磁膜的物理參數(shù)改變對電感性能的影響與仿真結(jié)果基本一致；④對于夾心