Etude de matériaux ferromagnétiques doux à forte aimantation et à ...

Contexte
SGS
PGS
(a) (b)
Induced Loop Current
Ground Strips Slots between strips
Figure 17 : Schéma d’un plan de masse entier (non fractionné) (SGS) avec formation de l’inductance image (a),
schéma d’un plan de masse fractionné (patterné) (PGS) (b) et facteur de qualité d’un plan de masse entier
(SGS), d’un plan de masse fractionné (PGS) et sans plans de masse (NGS) (c) [13].
2.3.2 Inductances sur substrat isolant localisé ou suspendues
Une autre façon d’augmenter le facteur de qualité serait d’augmenter la résistance du
substrat RSi proche de l’infini. Des inductances élaborées sur du quartz, du verre ou du
silicium HR (hautement résistif ≥ 3 kΩ.cm) présentent, en effet, des facteurs de qualité plus
élevés que sur du Si standard (∼ 5 - 20 Ω.cm) [18]. Cependant, tous ces substrats sont
évidemment incompatibles avec la réalisation de circuits actifs (CMOS ou BICMOS).
Toutefois, au lieu de construire directement l’inductance sur la surface d’un substrat Si
à faible résistivité, il est possible de fabriquer spécifiquement une zone localisée hautement
résistive et d’y placer les inductances [19]. Cela peut être accompli en utilisant l’implantation
ionique par exemple. Chan et al. [19] sont parvenus à une fréquence de résonance de 7 % plus
élevée et à une augmentation du facteur de qualité de 60 % grâce à cette approche. Une autre
solution consiste à réaliser une zone localisée du silicium à haute densité de porosité, soit par
procédé chimique (Si poreux), soit par gravure sèche (air-gap). Des inductances planaires en
cuivre de 3 µm d’épaisseur ont été réalisées au CEA-Leti sur des substrats silicium avec
formation de 350 µm de silicium poreux de constant diélectrique inférieur à 10 (figure 18 (a)
et (b)). Le facteur maximum de qualité des inductances passe alors à 45 à 1,5 GHz (contre 10
à 15 à 0.5 GHz pour un substrat de Si standard) (figure 19 (a)) [20].
(a) (b)
Figure 18 : Inductance cuivre épais sur silicium poreux (a), vue en coupe du silicium poreux (b) [20].
(c)
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