【摘 要】
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随着科技的进步以及电子信息技术的飞速发展,高频软磁薄膜在微波领域得到了越来越广泛的应用。FeCoB软磁薄膜不仅仅有着比较高的饱和磁化强度,而且热稳定性比较好,诱导它的各向异性HK也比较容易。因此,可以使磁性薄膜的铁磁共振频率fr有一个很大的提高,从而使其工作频段能够提高到GHz以上。电感是三大无源器件中的一种,它的发展趋势正在向着小型化、高频化和集成化转变,其在高频电路和无线通信领域受到广泛应用。
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随着科技的进步以及电子信息技术的飞速发展,高频软磁薄膜在微波领域得到了越来越广泛的应用。FeCoB软磁薄膜不仅仅有着比较高的饱和磁化强度,而且热稳定性比较好,诱导它的各向异性HK也比较容易。因此,可以使磁性薄膜的铁磁共振频率fr有一个很大的提高,从而使其工作频段能够提高到GHz以上。电感是三大无源器件中的一种,它的发展趋势正在向着小型化、高频化和集成化转变,其在高频电路和无线通信领域受到广泛应用。然而在高频时电感性能急剧恶化,不能满足人们所需,所以我们迫切需要一种高频集成电感。平面螺旋电感与磁性薄膜相结合可以使电感的性能得到有效提升,增加电感量和Q值,使得电感的小型化、集成化和高频化需求能够得到顺利解决。所以我们将FeCoB三层膜作为磁性材料与平面螺旋电感相结合,研究微磁芯平面螺旋电感的高频性能。论文的主要内容如下:（1）简单介绍了HFSS仿真软件及其仿真流程,并利用HFSS仿真软件模拟分析了电感Q值和电感值L是否受到线圈有无磁芯和结构参数的影响,分析其影响规律并找到电感制备的最优参数,为后续电感的设计制备工作提供重要的依据。（2）利用磁控溅射的方法生长了FeCoB/Ru/FeCoB层间耦合三层膜,并分析研究了其性能,薄膜的铁磁共振频率fr达到了17 GHz,且实部磁导率（μ′）保持在15以上,具备优良的高频性能,满足作为磁芯层在平面螺旋高频片上集成电感上应用的要求。（3）设计了集成平面螺旋电感的版图,对电感制备过程中的光刻步骤、电镀步骤和刻蚀步骤等进行了深入探索。然后通过研究分析并解决工艺过程中出现的各种问题,不断优化电感的制备流程。最后总结出微磁芯平面螺旋片上集成电感的整体工艺流程,成功制备出不同条件参数的电感。（4）用Agilent N5224A矢量网络分析仪和微波探针台对我们制备的空芯电感和微磁芯片上集成电感进行了测试,并对电感的测试结果分析。测试结果表明磁芯的加入的确可以有效提高电感的性能,电感值L从1.2 n H提升到2.1 n H,提升了42.8%,且电感值在8 GHz以下都保持平稳,工作频率降低了1 GHz,Q值则是从12降到了8.2,降低了31.7%,线圈匝数增加、线圈宽度减小以及线间距减小都能提高电感值L,这与我们仿真结果一致。
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