磁性薄膜叠层的沉积方法、磁性薄膜叠层及微电感器件技术

本发明专利技术提供一种磁性薄膜叠层的沉积方法、磁性薄膜叠层及微电感器件，该沉积方法包括以下步骤：S1，在待加工工件上沉积粘附层；S2，沉积磁性/隔离单元；磁性/隔离单元包括至少一对交替设置的磁性膜层和隔离层。本发明专利技术提供的磁性薄膜叠层的沉积方法，可以增大磁性薄膜叠层的总厚度，从而可拓宽由其制备所得的电感器件的应用频率范围。

Magnetic thin film stacking method, magnetic thin film stacking and micro inductor

The invention provides a deposition method of a magnetic film stack, a magnetic film stack and a micro inductance device, which includes the following steps: S1, deposition of adhesive layers on the workpiece to be processed; S2, a magnetic / isolation unit, and a magnetic / isolation unit including at least one pair of alternately set magnetic layers and isolation layers. The deposition method of the magnetic film stack provided by the invention can increase the total thickness of the stacked magnetic film, thus widening the application frequency range of the inductor devices obtained by the preparation.

【技术实现步骤摘要】
磁性薄膜叠层的沉积方法、磁性薄膜叠层及微电感器件
本专利技术涉及微电子
，具体地，涉及一种磁性薄膜叠层的沉积方法、磁性薄膜叠层及微电感器件。
技术介绍
随着科学技术的发展，集成电路制造工艺已可以显著缩小处理器的尺寸，但是仍然有一些诸如集成电感、噪声抑制器等的核心元器件在高频化、微型化、集成化等方面面临诸多困难。为了解决此问题，具有高磁化强度、高磁导率、高共振频率及高电阻率的软磁薄膜材料引起人们越来越多的关注。图1为现有的磁性薄膜叠层的结构图。如图1所示，磁性薄膜叠层是由交替设置隔离层和磁性膜层组成，其中，在所述待加工工件直接沉积隔离层。但在上述磁性薄膜叠层中，由于磁性膜层拉应力大、质脆，由该磁性膜层所得的上述磁性薄膜叠层不易做厚，且若制备的上述磁性薄膜叠层总厚度超过500nm，因磁性膜层拉应力大、质脆的特性造成磁性薄膜叠层拉应力大，则会出现上述磁性薄膜叠层脱落其所附的待加工工件(或龟裂脱落)现象，而不能用于制备微电感器件。此外，由于上述磁膜叠层不易做厚，制备所得的上述磁膜叠层厚度较小，因而由其制备所得电感器件的应用频率范围也仅为1～5GHz，而无法涵盖MHz的频率范围。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种磁性薄膜叠层的沉积方法、磁性薄膜叠层以及一种微电感器件，该磁性薄膜叠层的沉积方法可以增大磁性薄膜叠层的总厚度，拓宽由其制备的电感器件的应用频率范围，并可将其应用在大尺寸被加工件上制作微电感器件。为实现本专利技术的目的而提供一种磁性薄膜叠层的沉积方法，包括以下步骤：S1，在待加工工件上沉积粘附层；S2，在所述粘附层上沉积磁性/隔离单元；所述磁性/隔离单元包括至少一对交替设置的磁性膜层和隔离层。优选地，在所述步骤S2中，在所述粘附层上沉积所述磁性膜层，在所述磁性膜层上沉积所述隔离层。优选地，交替进行所述步骤S1和所述步骤S2至少两次。优选地，还包括：S3，在所述磁性/隔离单元上沉积一层所述磁性膜层。优选地，交替进行所述步骤S1、所述步骤S2和所述步骤S3至少两次。优选地，所述粘附层采用具有压应力的材料制作。优选地，所述具有压应力的材料包括Ta薄膜、TaN薄膜或者TiN薄膜。优选地，在所述步骤S1中，采用溅射工艺沉积所述粘附层，所述溅射工艺中，靶材与脉冲直流电源电连接。优选地，所述脉冲直流电源输出的溅射功率小于或等于15kw。优选地，所述脉冲直流电源输出的溅射功率的取值范围在3～10kw。优选地，在所述步骤S1中，采用溅射工艺沉积所述粘附层，所述溅射工艺的工艺压力小于或等于5mTorr。优选地，所述溅射工艺的工艺压力的取值范围在0.5～2mTorr。优选地，在所述步骤S1中，采用溅射工艺沉积所述粘附层，所述溅射工艺中，靶材与射频电源电连接，所述射频电源输出的溅射功率小于或等于3kw；或者，靶材与直流电源电连接，所述直流电源输出的溅射功率小于或等于20kw。优选地，所述射频电源输出的溅射功率的取值范围在0.3～1.5kw；或者，所述直流电源输出的溅射功率的取值范围在15～19kw。优选地，所述磁性膜层采用具有软磁性的材料制作。优选地，所述具有软磁性的材料包括NiFe坡莫合金材料、CoZrTa非晶态材料、Co基材料、Fe基材料或者Ni基材料。优选地，在所述步骤S2中，采用溅射工艺沉积所述磁性膜层，所述溅射工艺中，靶材与激励电源电连接；所述激励电源输出的溅射功率小于或等于2kw；所述溅射工艺的工艺压力小于或等于5mTorr。优选地，所述溅射功率的取值范围在0.5～1.5kw；所述溅射工艺的工艺压力的取值范围在0.3～3mTorr。优选地，在沉积所述磁性膜层的同时，利用偏置磁场装置在用于沉积所述磁性薄膜叠层的晶片附近形成水平磁场，所述水平磁场用于使沉积的所述磁性膜层具有面内各向异性。优选地，所述隔离层由非导磁性材料制作。优选地，所述非导磁性材料包括Cu、Ta、SiO2或者TiO2。优选地，在所述步骤S2中，采用溅射工艺沉积所述隔离层，所述溅射工艺中，靶材与激励电源电连接；所述激励电源输出的溅射功率的小于或等于5kw；所述溅射工艺的工艺压力小于或等于20mTorr。优选地，所述激励电源输出的溅射功率的取值范围在1～2kw；所述溅射工艺的工艺压力的取值范围在9～12mTorr。优选地，所述粘附层厚度的取值范围在50～300nm；所述磁性膜层厚度的取值范围在30～200nm；所述隔离层厚度的取值范围在3～10nm。优选地，所述粘附层厚度的取值范围在80～200nm；所述磁性膜层厚度的取值范围在50～150nm；所述隔离层厚度的取值范围在5～8nm。本专利技术还提供一种磁性薄膜叠层，包括：粘附层；磁性/隔离单元；所述磁性/隔离单元包括至少一对交替设置的磁性膜层和隔离层。优选地，所述磁性膜层位于所述粘附层上，所述隔离层位于所述磁性膜层上。优选地，包括至少两个磁性薄膜叠层单元，其中，每个所述磁性薄膜叠层单元包括所述粘附层和所述磁性/隔离单元。优选地，在所述磁性薄膜叠层的顶层还设置有一层所述磁性膜层。优选地，包括至少两个磁性薄膜叠层单元，其中，每个所述磁性薄膜叠层单元包括所述粘附层、所述磁性/隔离单元和所述磁性膜层。优选地，所述磁性薄膜叠层的总厚度的取值范围在400～3000nm。优选地，所述交替设置的磁性膜层和隔离层的对数为2～50对。优选地，在所述步骤S1中，所述粘附层厚度的取值范围在3～50nm。本专利技术还提供一种微电感器件，包括磁芯，所述磁芯采用如本专利技术上述提供的的磁性薄膜叠层制备，所述微电感器件的应用频率的取值范围在100MHz～5GHz。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的磁性薄膜叠层的沉积方法，其在粘附层上沉积磁性/隔离单元，该粘附层可以调节由于磁性膜层的拉应力造成的磁性薄膜叠层的拉应力过大现象，从而可以制得总厚度较大的磁性薄膜叠层，拓宽由其制备的电感器件的应用频率范围；此外，由于粘附层对磁性薄膜叠层的应力调节作用，可在大尺寸被加工工件上制备厚度较大的磁性薄膜叠层，并可避免龟裂脱落现象。本专利技术提供的磁性薄膜叠层，其磁性/隔离单元沉积于粘附层上，该粘附层可以调节磁性膜层的拉应力，进而调节磁性薄膜叠层的应力，包含粘附层的磁性薄膜叠层总厚度较大，拓宽了由其制备的电感器件的应用频率范围。本专利技术提供的微电感器件，包括由本专利技术提供的磁性薄膜叠层制备的磁芯，该微电感器件的应用频率的取值范围在100MHz～5GHz。附图说明图1为现有的磁性薄膜叠层的结构图；图2为本专利技术第一实施例提供的磁性薄膜叠层的沉积方法的流程框图；图3为采用本专利技术第一实施例提供的磁性薄膜叠层的沉积方法获得的磁性薄膜叠层的结构图；图4为采用本专利技术第二实施例提供的磁性薄膜叠层的沉积方法获得的磁性薄膜叠层的结构图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图来对本专利技术提供的磁性薄膜叠层的沉积方法及磁性薄膜叠层进行详细描述。图2为本专利技术第一实施例提供的磁性薄膜叠层的沉积方法的流程框图。图3为采用本专利技术第一实施例提供的磁性薄膜叠层的沉积方法获得的磁性薄膜叠层的结构图。请一并参阅图2和图3，磁性薄膜叠层的沉积方法，其包括以下步骤：S1，在待加工工件上沉积粘附层1；S2，在粘附层1上沉积磁性/隔离单元，该磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，在待加工工件上沉积粘附层；S2，在所述粘附层上沉积磁性/隔离单元；所述磁性/隔离单元包括至少一对交替设置的磁性膜层和隔离层。

【技术特征摘要】
1.一种磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，在待加工工件上沉积粘附层；S2，在所述粘附层上沉积磁性/隔离单元；所述磁性/隔离单元包括至少一对交替设置的磁性膜层和隔离层。2.根据权利要求1所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，在所述步骤S2中，在所述粘附层上沉积所述磁性膜层，在所述磁性膜层上沉积所述隔离层。3.根据权利要求1所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，交替进行所述步骤S1和所述步骤S2至少两次。4.根据权利要求1所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，还包括S3，在所述磁性/隔离单元上沉积一层所述磁性膜层。5.根据权利要求4所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，交替进行所述步骤S1、所述步骤S2和所述步骤S3至少两次。6.根据权利要求1-5任意一项所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，所述粘附层采用具有压应力的材料制作。7.根据权利要求6任意一项所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，所述具有压应力的材料包括Ta薄膜、TaN薄膜或者TiN薄膜。8.根据权利要求1-5任意一项所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用溅射工艺沉积所述粘附层，所述溅射工艺中，靶材与脉冲直流电源电连接。9.根据权利要求8所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，所述脉冲直流电源输出的溅射功率小于或等于15kw。10.根据权利要求9所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，所述脉冲直流电源输出的溅射功率的取值范围在3～10kw。11.根据权利要求1-5任意一项所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用溅射工艺沉积所述粘附层，所述溅射工艺的工艺压力小于或等于5mTorr。12.根据权利要求11所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，所述溅射工艺的工艺压力的取值范围在0.5～2mTorr。13.根据权利要求1-5任意一项所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，在所述步骤S1中，采用溅射工艺沉积所述粘附层，所述溅射工艺中，靶材与射频电源电连接，所述射频电源输出的溅射功率小于或等于3kw；或者，靶材与直流电源电连接，所述直流电源输出的溅射功率小于或等于20kw。14.根据权利要求13所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，所述射频电源输出的溅射功率的取值范围在0.3～1.5kw；或者，所述直流电源输出的溅射功率的取值范围在15～19kw。15.根据权利要求1-5任意一项所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，所述磁性膜层采用具有软磁性的材料制作。16.根据权利要求15所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，所述具有软磁性的材料包括NiFe坡莫合金材料、CoZrTa非晶态材料、Co基材料、Fe基材料或者Ni基材料。17.根据权利要求1-4任意一项所述的磁性薄膜叠层的沉积方法，其特征在于，在所述步骤S2中，采用溅射工艺沉积所述磁性膜层，所述溅射工艺中，靶材与激励电源电连接；所述激励电源输出的溅射功率小于或等于2kw；所述溅射工艺的工艺压力小于或等于5mTorr。18.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉杰，丁培军，张同文，夏威，王厚工，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11