Abstract
In this paper, the optimum structure of 2GHz magnetic thin film planar inductor were designed and fabricated to reduce the inductor area and to maximize the inductance L and quality factor Q of the inductor. The optimum design was performed utilizing Co90Fe10 layer multilayered with SiO2 layers to avoid the eddy-current skin effect and considering new lumped element model. New magnetic thin film inductors operating at 2GHz were fabricated on a Si substrate utilizing photo-lithography and lift-off techniques. The frequency characteristics of L, Q, and impedance in more than fifty identical inductors were measured using an RF Impedance Analyzer(HP4291B with HP16193A test fixture). The self-resonant frequencies(SRF) of the inductors were measured by a Vector Network Analyzer(HP8510). The developed inductors have SRF of 1.8 to 2.3GHz, L of 47 to 68nH, and Q of 70 to 80 near 1GHz. Finally, high frequency, high performance, planar micro-inductor(area=30.8 x 30.8il$^2$) with maximized L and Q were fabricated succefully.
본 논문에서는 인덕터의 면적을 극소화시키고 인덕턴스와 Q값을 극대화시키기 위한 최적구조의 2GHz 자성박막 인덕터를 설계하고 제작하였다. Eddy-current 표피효과를 위해서 Co90Fe10와 SiO2의 multilayer를 사용하고, multilayer를 적용한 새로운 lumped 소자모델을 고려하여 최적설계를 수행하였다. 2GHz에서 동작하는 새로운 자성박막 인덕터는 photo-lithography와 lift-off기술을 이용하여 Si 기판위에 제작되었다. 50개 이상의 동일한 인덕터들의 주파수 특성은 RF Impedance Analyzer로, 자기공진주파수는 Vector Network 분석기(HP8510)로 측정되었다. 개발된 인덕터들은 1.8~2.3GHz 범위의 자기공진주파수, 47~68nH 범위의 L값, 그리고 1GHz이상의 주파수에서 70~80정도의 Q값을 가지므로 L과 Q가 극대화된 아주 우수한 최적구조의 소형(면적=30.8$\times$30.8mil2) 박막인덕터가 성공적으로 제작되었다.
