GHz磁集成薄膜及濾波器的研究.pdf

1、集成電路等電子設(shè)備中的傳導(dǎo)模式的電磁干擾（EMI）已成為當(dāng)前國(guó)際上的熱點(diǎn)問題之一，消除集成電路和晶體管等有源器件和系統(tǒng)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(wù)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(chǔ)，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(guān)鍵。針對(duì)應(yīng)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(yīng)用需求，也就是說，其截止頻率fr必須達(dá)到GHz范圍，具有高的磁導(dǎo)率和低的損耗角正切tgδ。根據(jù)應(yīng)用需求的不同，磁性薄膜的電磁性能和高頻性能必須可調(diào)控?；趯?duì)軟磁薄膜明確的性能要求，本論文以CoNbZr軟磁薄膜為磁芯研究對(duì)象，優(yōu)化設(shè)計(jì)了共面波導(dǎo)（CPW），集成制作了GHz濾波器，可應(yīng)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(shù)，對(duì)薄膜高頻性能和磁性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，濺射功率為250W，濺射氣壓0.4Pa，薄膜厚度140nm時(shí)，薄膜性能最優(yōu)。其易軸矯頑力（Hce）為14Oe，面內(nèi)各向異性場(chǎng)（Hk）為98Oe，飽和磁化強(qiáng)度（4πMs）高達(dá)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(shí)也會(huì)導(dǎo)致Hce的增加和磁導(dǎo)率的減小。同時(shí)分析了工藝參數(shù)對(duì)薄膜磁性能影響的微觀機(jī)理與物理機(jī)制。

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