JP6901557B2 - 磁性薄膜積層構造体の堆積方法、磁性薄膜積層構造体およびマイクロインダクタンス装置 - Google Patents

磁性薄膜積層構造体の堆積方法、磁性薄膜積層構造体およびマイクロインダクタンス装置 Download PDF

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Description

技術分野
本発明は、マイクロエレクトロニクスの分野、特に、磁性薄膜積層構造体の堆積方法、磁性薄膜積層構造体、およびマイクロ誘導装置に関する。
背景
科学および技術の発達により、集積回路製造工程はプロセッサのサイズを大幅に低減し得るが、集積インダクタ、ノイズサプレッサ等のいくつかのコア部品は、依然として高周波数、小型化、および集積の点で多くの困難性に直面している。この課題を解決するために、高磁化、高透磁性、高共振周波数、および高電気抵抗を有する軟磁性薄膜材料がますます注目を集めている。
図１は、従来の磁性薄膜積層構造体を示す構造図である。図１に示されるように、磁性薄膜積層構造体は、絶縁層および磁性膜層を交互に設けることによって形成される。絶縁層は、処理対象物上に直接堆積される。
しかしながら、上記の磁性薄膜積層構造体では、磁性膜層が大きな引張応力を有しかつ脆いため、磁性膜層から得られる厚い磁性薄膜積層構造体を製造しにくい。上記の製造された磁性薄膜積層構造体の総厚が５００ｎｍよりも大きい場合、磁性膜層の大きな引張応力および脆さのために、磁性薄膜積層構造体の引張応力は対応して大きくなる。したがって、上述された磁性薄膜積層構造体は、取り付けられた対象物からの剥離（または、ひびの入った剥離）の現象に出くわすことがあり、それ故にマイクロ誘導装置の製造に好適でない。加えて、厚い上述の磁性薄膜積層構造体を製造しにくいため、これにより得られる誘導装置の印加される周波数範囲は、通常１〜５ＧＨｚのみであり、ＭＨｚの周波数範囲をカバーすることができない。
概要
既存の技術に存する技術的な課題の１つを少なくとも解決するために、本開示は、磁性薄膜積層構造体の堆積方法、磁性薄膜積層構造体、およびマイクロ誘導装置を提供する。磁性薄膜積層構造体の堆積方法は、磁性薄膜積層構造の総厚を増加させ、これによって製造される誘導装置の印加周波数範囲を広くすることができ、マイクロインダクタンス装置を製造するために大型化された対象物に適用されることができる。
本開示の目的を達成するために、以下のステップを含む磁性薄膜積層構造体の堆積方法を提供する：Ｓ１、処理対象物上に接着層を堆積すること、Ｓ２、接着層上に磁性／絶縁ユニットを堆積することであって、磁性／絶縁ユニットは、少なくとも１つの交互に配置される磁性膜層および絶縁層の対を含む。
ステップＳ２では、磁性膜層は接着層上に堆積され、絶縁層は磁性膜層上に堆積される。
ステップＳ１およびステップＳ２は、少なくとも２回交互に行われる。
磁性薄膜積層構造体の堆積方法は、さらに、Ｓ３、磁性／絶縁ユニット上に磁性膜の層を堆積することを含む。
ステップＳ１、ステップＳ２、およびステップＳ３は、少なくとも２回交互に行われる。
接着層は、圧縮応力を有する材料で作製される。
圧縮応力を有する材料は、Ｔａ膜、ＴａＮ膜またはＴｉＮ膜を含む。
ステップＳ１では、接着層は、スパッタリング法によって堆積され、ターゲットはパルス直流（ＤＣ）電源に電気的に接続され、パルスＤＣ電源によるスパッタリング電力出力は１５ｋＷ以下である、または、ターゲットは無線周波数（ＲＦ）電源に電気的に接続され、ＲＦ電源によるスパッタリング電力出力は３ｋＷ以下である、または、ターゲットはＤＣ電源に電気的に接続され、ＤＣ電源によるスパッタリング電力出力は２０ｋＷ以下である。
ターゲットがパルスＤＣ電源に電気的に接続される状況では、パルスＤＣ電源によるスパッタリング電力出力は３〜１０ｋＷの範囲にわたる、または、ターゲットがＲＦ電源に電気的に接続される状況では、ＲＦ電源によるスパッタリング電力出力は０．３〜１．５ｋＷの範囲にわたる、または、ターゲットがＤＣ電源に電気的に接続される状況では、ＤＣ電源によるスパッタリング電力出力は１５〜１９ｋＷの範囲にわたる。
ステップＳ１では、接着層はスパッタリング法によって堆積され、スパッタリング法の処理圧力は５ｍＴｏｒｒ以下である。
スパッタリングの処理圧力は、０．５〜２ｍＴｏｒｒの範囲にわたる。
磁性膜層は、軟磁性特性を有する材料で作製される。
軟磁性特性を有する材料は、ＮｉＦｅパーマロイ材料、ＣｏＺｒＴａ非晶質材料、Ｃｏ系材料、Ｆｅ系材料、またはＮｉ系材料を含む。
ステップＳ２では、磁性膜層は、スパッタリング法によって堆積され、ターゲットは励起電源に電気的に接続され、励起電源によるスパッタリング電力出力は２ｋＷ以下であり、スパッタリング法の処理圧力は５ｍＴｏｒｒ以下である。
スパッタリング電力は０．５〜１．５ｋＷの範囲にわたり、スパッタリング法の処理圧力は０．３〜３ｍＴｏｒｒの範囲にわたる。
磁性膜層が堆積される間、磁性薄膜積層構造体を堆積するためにウェハの近傍に水平方向の磁界を形成するために、バイアス磁界装置が用いられ、水平方向の磁界は、堆積された磁性膜層が面内異方性を有するように構成される。
絶縁層は、非磁性材料で作製される。
非磁性材料は、Ｃｕ、Ｔａ、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2を含む。
ステップＳ２では、絶縁層はスパッタリング法によって堆積され、ターゲットは励起電源に電気的に接続され、励起電源によるスパッタリング電力出力は５ｋＷ以下であり、スパッタリング法の処理圧力は２０ｍＴｏｒｒ以下である。
励起電源によるスパッタリング電力出力は１〜２ｋｗの範囲にわたり、スパッタリング法の処理圧力は９〜１２ｍＴｏｒｒの範囲にわたる。
接着層の厚さは５０〜３００ｎｍの範囲にわたり、磁性膜層の厚さは３０〜２００ｎｍの範囲にわたり、絶縁層の厚さは３〜１０ｎｍの範囲にわたる。
接着造の厚さは８０〜２００ｎｍの範囲にわたり、磁性膜層の厚さは５０〜１５０ｎｍの範囲にわたり、絶縁層の厚さは５〜８ｎｍの範囲にわたる。
別の局面では、本開示は、また、接着層および磁性／絶縁ユニットを含む磁性薄膜積層構造体を提供する。磁性／絶縁ユニットは、少なくとも１つの交互に配置される磁性膜層および絶縁層の対を含む。
磁性膜層は接着層上に位置し、絶縁層は磁性膜層上に位置する。
磁性薄膜積層構造体は、少なくとも２つの磁性積層膜ユニットを含み、磁性積層膜ユニットの各々は、接着層および磁性／絶縁ユニットを含む。
１つの磁性膜層は、さらに磁性膜層積層構造体の頂層上に設けられる。
磁性薄膜積層構造体は、少なくとも２つの磁性積層膜ユニットを含み、磁性積層膜ユニットの各々は、接着層、磁性／絶縁ユニットおよび磁性膜層を含む。
磁性薄膜積層構造体の総厚は４００〜３０００ｎｍの範囲にわたる。
交互に配置される磁性膜層および絶縁層の２〜５０の対が存在する。
接着層の厚さは３〜５０ｎｍの範囲にわたる。
別の局面として、本開示は、本開示の先述の局面のいずれか１つに係る磁性薄膜積層構造体を用いることによって製造される、磁性コアを含むマイクロ誘導装置を提供し、マイクロ誘導装置の印加周波数は１００ＭＨｚ〜５ＧＨｚの範囲にわたる。
本開示は、以下の有利な効果を有する。
本開示によって提供される磁性薄膜積層構造体の堆積方法では、磁性／絶縁ユニットが接着層上に堆積され、接着層は磁性膜層の引張応力によって生じる磁性薄膜積層構造体の引張応力を調整して磁性薄膜積層構造体の引張応力が大きすぎるという現象を回避することができ、これにより大きな総厚を有し、それから製造される誘導装置の印加周波数を広げる磁性薄膜積層構造体を得ることを可能にする。加えて、磁性薄膜積層構造体上の接着層の応力調整効果により、大きい厚さの磁性積層膜構造体が処理対象物上に製造されることができ、これにより割れおよび剥落を回避する。
本開示の実施形態によって提供される磁性薄膜積層構造体は、接着層上に堆積される磁性／絶縁ユニットを有し、接着層は磁性膜層の引張応力を調節してさらに磁性薄膜積層構造体の引張応力を調整することができる。このように、磁性薄膜積層構造体の総厚は増加されることができ、これによりそれから製造されるインダクタ装置の印加周波数範囲を広げる。
本開示は、また、本開示によって提供される上述の磁性薄膜積層構造体によって製造される磁性コアを含むマイクロ誘導装置を提供する。磁性薄膜積層構造体の総厚は増加され、誘導装置の印加周波数範囲を広げる。たとえば、マイクロ誘導装置の印加周波数は１００ＭＨｚ〜５ＧＨｚの範囲にわたる。
従来の磁性薄膜積層構造体の構造図である。 本開示の第１の実施形態に係る磁性薄膜積層構造体の堆積方法のフローチャートである。 本開示の第１の実施形態に係る磁性薄膜積層構造体の堆積方法によって得られる、磁性薄膜積層構造体を示す構造図である。 本開示の第２の実施形態に係る磁性薄膜積層構造体の堆積方法によって得られる、磁性薄膜積層構造体を示す構造図である。
詳細な説明
当業者が本開示の技術的解決法をよりよく理解可能とするために、本開示によって提供される磁性薄膜積層構造体の堆積方法、磁性薄膜積層構造体およびマイクロ誘導装置が、添付の図面を参照して、以下に詳細に説明される。
図２は、本開示の第１の実施形態に係る磁性薄膜積層構造体の堆積方法のフローチャートである。図３は、本開示の第１の実施形態に係る磁性薄膜積層構造体の堆積方法によって得られる磁性薄膜積層構造体を示す構造図である。図２および図３をともに参照すると、磁性薄膜積層構造体の堆積方法は、以下のステップを含む。
Ｓ１、接着層１が処理対象物上に堆積される。
本開示の実施形態のＳ１において、処理対象物は、表面に膜が堆積されない処理対象物、および表面に磁性膜層２または絶縁層３が堆積される処理対象物を含むことが留意されるべきである。
Ｓ２、磁性／絶縁ユニットが接着層１上に堆積され、磁性／絶縁ユニットは、少なくとも１つの交互に配置される磁性膜層２および絶縁層３の対を含む。いわゆる交互配列とは、処理対象物の軸方向に沿って交互に積層する層を意味する。
磁性／絶縁ユニットにおける接着層１と接触する層は磁性膜層２であり、したがって、絶縁層３は磁性膜層２上に堆積される。
絶縁層３は、非磁性材料で作製され、非磁性材料は、Ｃｕ、Ｔａ、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2を含む。絶縁層３は、隣接する２つの磁性膜層２を絶縁し磁束表皮効果を低減するだけでなく、磁性薄膜積層構造体の抵抗を調整する役割も果たし、渦電流損を低減し、磁性薄膜積層構造体の高周波性能を向上させることができる。絶縁層３が上記の役割を十分果たすことを可能にするために、磁性膜層２および絶縁層３が交互に堆積されるように、磁性膜層２は接着層１上に堆積され得、その後、絶縁層３が磁性膜層２上に堆積されることは、容易に理解される。さらに、最頂層は絶縁層３であり、磁性薄膜積層構造体の電気抵抗をさらに上昇させることができる。
さらに、任意には、本開示によって提供される磁性薄膜積層構造体の堆積方法は、以下のステップをさらに含んでもよい：
Ｓ３、磁性膜層２が磁性／絶縁ユニット上に堆積される。
本実施形態では、４つの磁性膜層２および絶縁層３の対が存在し、磁性膜層２が最上の絶縁層３上にさらに堆積される。すなわち、合計５層の磁性膜層２、合計４層の絶縁層３が存在する。言うまでもなく、実用的応用において、ステップＳ３は省略されてもよく、すなわち、磁性膜層２の層の合計は絶縁層のそれと等しい。
上述された接着層１の助けによって、磁性膜層２の引張応力によって生じる磁性薄膜積層構造体の過度な引張応力は回避されることができる。このように、大きな総厚を有する磁性薄膜積層構造体が得られることができ、これにより製造される誘導装置の印加可能な周波数範囲を広げる。
接着層１は、磁性薄膜積層構造体の引張応力を調整する役割を果たすために、Ｔａ膜、ＴａＮ膜、またはＴｉＮ膜等の圧縮応力を有する材料で作製され得る。
磁性薄膜積層構造体について、磁性薄膜積層構造体の性能は、磁性膜層２および絶縁層３によって決定される。磁性膜層２は、マイクロ誘導磁気コアを形成して磁束を増加させる。絶縁層３は、隣接する２つの磁性膜層２を絶縁する役割を果たし、磁性膜層２の抵抗を調整し、渦電流損を低減し、高周波数性能を向上させる。好ましくは、ステップＳ３によって磁性／絶縁ユニット上に磁性膜層２を堆積することによって、磁性薄膜積層構造体における磁性膜層２の全体厚さは増加されることができ、これにより磁性特性を向上させる。したがって、実用的応用において、所望の磁性薄膜積層構造体の磁性特性が適合されることができる。
接着層１の堆積方法が、以下に詳細に説明される。
特定的には、ステップＳ１では、接着層１はスパッタリング法を用いて堆積される。スパッタリング法を行うための装置は、主に、反応室、ターゲット、基板を運ぶためのベース、およびパルスＤＣ電源を含み、ターゲットは反応室の頂部に配置され、ベースは反応室に配置されターゲットの下方に位置する。任意には、ターゲットとベースとの間の鉛直方向の間隔（すなわち、ターゲット間隔）は３０〜９０ｍｍである。さらに、ターゲットは、反応室における処理気体を励起させてプラズマを形成し、ターゲットを衝突させてターゲット材料を飛ばし、ウェハの表面上にそれを堆積して膜を形成するように、ターゲットにスパッタリング電力を印加するためのパルスＤＣ電源に電気的に接続される。プロセスで用いられるフォトレジストの制限された温度範囲によって、プロセスインテグレーションにおいて、より低いスパッタリング電力を用いることによってウェハおよびその上のフォトレジストの温度を制御することがより容易になる。優れた応力調整効果を有する接着層１がより低いスパッタリング電力で得られ得るように、ターゲットはパルスＤＣ電源に電気的に接続される。
上記のスパッタリング法のパラメータは以下のとおりである。パルスＤＣ電源によるスパッタリング電力出力は１５ｋＷ以下であり、スパッタリング法の処理圧力は５ｍＴｏｒｒ以下である。好ましくは、プロセスインテグレーション要求を満たし処理効果を向上させるために、パルスＤＣ電源によるスパッタリング電力出力は３〜１０ｋＷの範囲にわたる。スパッタリング法の処理圧力は０．５〜２ｍＴｏｒｒの範囲にわたる。スパッタリングの厚さは８０〜２００ｎｍの範囲にわたる。
任意には、ステップＳ１では、ターゲットは無線周波数電源に電気的に接続されてもよく、無線周波数電源によるスパッタリング電力出力は３ｋｗ以下である、または、ターゲットはＤＣ電源に電気的に接続されてもよく、ＤＣ電源によるスパッタリング電力出力は２０ｋＷ以下である。好ましくは、プロセスインテグレーション要求を満たし処理効果を向上させるために、ＲＦ電源によるスパッタリング電力出力は０．３〜１．５ｋＷの範囲にわたる。あるいは、ＤＣ電源によるスパッタリング電力出力は１５〜１９ｋＷの範囲にわたる。
ステップＳ２では、磁性膜層２はスパッタリング法を用いて堆積され得る。スパッタリング法を行うための装置は、主に、反応室、ターゲット、基板を運ぶためのベース、スパッタリング電源、およびバイアス磁界装置を含み、ターゲットは反応室の頂部に配置され、ベースは反応室に配置されターゲットの下方に位置する。ターゲットは、スパッタリング電源に電気的に接続され、スパッタリング電源は、反応室における処理気体を励起させてプラズマを形成し、ターゲットを衝突させてターゲットからターゲット材料を飛ばすために、スパッタリング電力を印加するために用いられ、接着層１の表面上に堆積されることにより、磁性膜層２を形成する。
加えて、バイアス磁界装置は、反応室に配置され、２セットの異極性の磁石を含む。磁石セットの２セットは、それぞれベースの反対側に配置される。バイアス磁界装置は、反応室におけるベース側の領域に水平方向の磁界（ウェハの表面に平行）を形成することができ、水平方向の磁界の磁界強度は５０〜３００Ｇｓに達し得る。このように、スパッタリング法が行われるとき、容易な磁化の場が磁区配列方向に形成され得、硬磁界が磁区位置合わせ方向に垂直な方向に形成されるように、ウェハ上に堆積される磁性材料の磁区は水平方向に配置される。すなわち、マイクロ誘導装置を製造するための面内異方性磁性薄膜積層構造体を得るために、面内異方性場が形成される。
上記のスパッタリング法のパラメータは以下のとおりである。励起電源によるスパッタリング電力出力は２ｋＷ以下であり、スパッタリング法の処理圧力は５ｍＴｏｒｒ以下である。好ましくは、プロセスインテグレーション要求を満たし、磁性膜層の性能を最適化し、処理効果を向上させるために、励起電力によるスパッタリング電力出力は０．５〜１．５ｋＷの範囲にわたり、スパッタリング電力範囲の処理圧力は０．３〜３ｍＴｏｒｒの範囲にわたる。
磁性膜層２は、軟磁性特性を有する材料で作製される。軟磁性材料は、高飽和磁化（Ｍｓ）、低残留磁化（Ｍｒ）、高初透磁率（μｉ）および高最大透磁率（μｍａｘ）、ならびに小保磁力（Ｈｃ）等の条件を満足する。そのように、外部磁界の変化は、迅速に応答されることができ、高磁束密度が低損失で得られることができる。
任意には、軟磁性材料は、ＮｉＦｅパーマロイ材料、ＣｏＺｒＴａ非晶質材料、Ｃｏ系材料、Ｆｅ系材料、またはＮｉ系材料を含む。それらのうち、ＮｉＦｅパーマロイ材料は、たとえば、Ｎｉ80Ｆｅ20、Ｎｉ45Ｆｅ55、Ｎｉ81Ｆｅ19等であり得る。ＣｏＺｒＴａ非晶質材料は、たとえば、Ｃｏ91.5Ｚｒ4.0Ｔａ4.5等であり得る。Ｃｏ系材料、Ｆｅ系材料、またはＮｉ系材料は、たとえば、Ｃｏ60Ｆｅ40、ＮｉＦｅＣｒ等であり得る。
ステップＳ２では、絶縁層３は、スパッタリング法を用いて堆積され得る。スパッタリング法を行うための装置は、主に、反応室、ターゲット、基板を運ぶためのベース、およびスパッタリング電源を含み、ターゲットは反応室の頂部に配置され、ベースは反応室に配置されターゲットの下方に位置する。さらに、ターゲットはスパッタリング電源に電気的に接続される。
上記のスパッタリング法のパラメータは以下のとおりである。スパッタリング電力出力によるスパッタリング電力出力は５ｋｗ以下であり、スパッタリング法の処理圧力は２０ｍＴｏｒｒ以下である。好ましくは、プロセスインテグレーション要求を満たし処理効果を向上させるために、スパッタリング電源によるスパッタリング電力出力は１〜２ｋｗの範囲にわたり、スパッタリング法の処理圧力は９〜１２ｍＴｏｔｔの範囲にわたる。
任意には、接着層１の厚さは５０〜３００ｎｍの範囲にわたる。磁性膜層２の厚さは３０〜２００ｎｍの範囲にわたる。絶縁層３の厚さは３〜１０ｎｍの範囲にわたる。好ましくは、接着層１の厚さは８０〜２００ｎｍの範囲にわたる。磁性膜層２の厚さは５０〜１５０ｎｍの範囲にわたる。絶縁層３の厚さは５〜８ｎｍの範囲にわたる。
図４は、本開示の第２の実施形態に係る磁性薄膜積層構造体の堆積方法によって得られる磁性薄膜積層構造体を示す構造図である。図４を参照すると、先述の第１の実施形態と比較して、本開示の実施形態によって提供される堆積方法は、磁性薄膜積層構造体を得るためにステップＳ１およびステップＳ２が少なくとも２回交互に行われる点において相違する。
特に、実施形態によって提供される堆積方法によって得られる磁性薄膜積層構造体は、Ｍ磁性積層膜ユニット、すなわち、第１の磁性積層膜ユニット１００、第２の磁性積層膜ユニット２００、・・・、第Ｍの磁性積層膜ユニットを含む。Ｍは１よりも大きい整数である。磁性積層膜ユニットの各々について、接着層１および磁性／絶縁ユニットが含まれる。磁性／絶縁ユニットは、少なくとも１つの交互に配置される磁性膜層２および絶縁層３の対を含む。好ましくは、各磁性／絶縁ユニットについて、接着層１と接触する層は磁性膜層２であり、絶縁層３は磁性膜層２上に配置される。
磁性薄膜積層構造体の厚さが一定であるという状況で、磁性膜層２および絶縁層３の対の数が多すぎる場合、磁性膜層２および絶縁層３を製造する回数が多すぎることを示唆する。したがって、処理設備システム全体について、処理の総数が多く、システムの大きな処理圧力を生じるため、単位時間当たりのシステムの生産性は低減し、システムの製造コストの上昇をもたらす。他方、磁性膜層２および絶縁層３の対の数が小さすぎ、磁性薄膜積層構造体に含まれる接着層１、磁性膜層２および絶縁層３の各々の単一層の厚さが大きいと、磁性薄膜積層構造体の性能が悪化することとなる。したがって、磁性薄膜積層構造体について、磁性薄膜積層構造体の総厚および各層の厚さを最適化するために、特に絶縁層３および磁性膜層２の対の数を最適化するために、システムの性能および磁性薄膜積層構造体の性能を総合的に考慮することが重要である。好ましくは、絶縁層３および磁性膜層２の対の数は２〜５０であり、対の数の範囲は磁性薄膜積層構造体の性能要求を満足し、良好なシステム生産性を保証することができる。
多層構造の磁性薄膜積層構造体を適応することによって、磁性薄膜積層構造体の総厚はさらに増加されることができ、これによりそれから製造される誘導装置の印加周波数範囲を広げる。好ましくは、磁性薄膜積層構造体の総厚は、４００〜３０００ｎｍの範囲にわたる。好ましくは、磁性薄膜積層構造体の印加周波数は、１００ＭＨｚ〜５ＧＨｚの範囲にわたる。
本実施形態では、接着層１のスパッタリング厚さは３〜５０ｎｍの範囲にわたる。磁性膜層２および絶縁層３の厚さは上述された第１の実施形態のそれと同様である。さらに、接着層１、磁性膜層２、および絶縁層３を製造するための他の処理パラメータは、上述された第１の実施形態のそれと同様である。
さらに、本実施形態では、各時、ステップＳ２が行われ、磁性／絶縁ユニットが堆積され、すなわち、隣接する２つの接着層１の間に単一層の磁性／絶縁ユニットが存在する。しかしながら、本開示は、それに限定されない。実用的応用において、各時、ステップＳ２が行われ、２以上の層の磁性／絶縁ユニットが堆積されてもよく、すなわち、２以上の磁性／絶縁ユニットが隣接する２つの層の接着層１の間に連続的に存在する。
本実施形態では、磁性積層膜ユニットの各々は接着層１および磁性／絶縁ユニットを含むことが留意されるべきである。しかしながら、本開示はこれに限定されず、実用的応用では、磁性積層膜ユニットの各々は接着層１、磁性／絶縁ユニット、および磁性膜層２を含む。
別の技術的解決法として、本開示は、また、接着層１および磁性／絶縁ユニットを含む磁性薄膜積層構造体を提供する。磁性／絶縁ユニットは、少なくとも１つの交互に配置される磁性膜層２および絶縁層３の対を含む。
任意には、磁性膜層２は接着層上に位置し、絶縁層３は磁性膜層２上に位置する。
代替的には、図３に示されるように、磁性膜層２は、（少なくとも１つの交互に配置される磁性膜層２および絶縁層３の対を含む）磁性薄膜積層構造体の頂層上にさらに配置される。
好ましくは、図４に示されるように、磁性薄膜積層構造体は、Ｍ磁性積層膜ユニット、すなわち、第１の磁性積層膜ユニット１００、第２の磁性積層膜ユニット２００、・・・、第Ｍの磁性積層膜ユニットを含む。Ｍは１よりも大きい整数である。磁性積層膜ユニットの各々について、接着層１および磁性／絶縁ユニットが含まれる。磁性／絶縁ユニットは、少なくとも１つの交互に配置される磁性膜層２および絶縁層３の対を含む。代替的には、磁性膜層２は接着層上に位置し、絶縁層３は磁性膜層２上に位置する。好ましくは、絶縁層３および磁性膜層２の対の数は２〜５０である。接着層１のスパッタリング厚さは３〜５０ｎｍである。
多層の磁性薄膜積層構造体の構造を適用することによって、磁性薄膜積層構造体の総厚はさらに増加されることができ、これによりそれから製造される誘導装置の印加周波数の範囲が広がる。好ましくは、磁性薄膜積層構造体の総厚は４００〜３０００ｎｍの範囲にわたる、好ましくは、上記磁性薄膜積層構造体によって製造される誘導装置の印加周波数は１００ＭＨｚ〜５ＧＨｚの範囲にわたる。
さらに、本実施形態では、単一層の磁性／絶縁ユニットが隣接する２つの接着層１の間に設けられる。しかしながら、本開示はこれに限定されず、実用的応用において、連続的に配置される２つ以上の磁性／絶縁ユニットが隣接する２つの接着層１の間に設けられてもよい。
本実施形態では、磁性積層膜ユニットの各々は接着層１および磁性／絶縁ユニットを含むことが留意されるべきである。しかしながら、本開示はこれに限定されず、実用的応用において、磁性積層膜ユニットの各々は接着層１、磁性／絶縁ユニット、および磁性膜層２をさらに含んでもよい。
本開示によって提供される磁性薄膜積層構造体の堆積方法において、磁性／絶縁ユニットは接着層上に堆積され、接着層は磁性膜層の引張応力によって生じる磁性薄膜積層構造体の引張応力を調整して磁性薄膜積層構造体の引張応力が大きすぎるという現象を回避することができ、これにより大きな総厚を有する磁性薄膜積層構造体を得て、それから製造される誘導装置の印加周波数範囲を広げる。加えて、磁性薄膜積層構造体上の接着層の応力調整効果によって、大きな厚さの磁性積層膜構造体が処理対象物上に製造されることができ、これにより割れおよび剥落を回避する。
本開示の実施形態によって提供される磁性薄膜積層構造体は、接着層１上に堆積される磁性／絶縁ユニットを有し、接着層１は磁性膜層２の引張応力によって生じる磁性薄膜積層構造体の引張応力を調整することができる。磁性薄膜積層構造体の総厚は増加され、これによりそれから製造されるインダクタ装置の印加周波数範囲を広げる。
別の技術的解決法として、本開示は、また、本開示によって提供される上述された磁性薄膜積層構造体によって製造される磁性コアを含むマイクロ誘導装置を提供する。磁性薄膜積層構造体の総厚は増加され、誘導装置の印加周波数範囲を広げる。たとえば、マイクロ誘導装置の印加周波数は１００ＭＨｚ〜５ＧＨｚの範囲にわたり得る。
上記の実施形態は、本開示の原理を説明するための単なる例示の実施形態であるが、本開示はそれに限定されないことが理解されるべきである。様々な修正および改良が本開示の精神および範囲から逸脱することなく当業者によってなされることができ、このような修正および改良も本開示の範囲内にあると考えられる。

Claims (22)

  1. 接着層と、
    磁性／絶縁ユニットと、を備え、前記磁性／絶縁ユニットは、少なくとも１つの交互に配置される磁性膜層および絶縁層の対を含み、
    前記磁性膜層は前記接着層上に位置し、前記絶縁層は前記磁性膜層上に位置する磁性薄膜積層構造体であって、
    前記磁性薄膜積層構造体は、少なくとも２つの磁性積層膜ユニットを備え、前記磁性積層膜ユニットの各々は、前記接着層、前記磁性／絶縁ユニット、および前記磁性膜層を含み、
    前記接着層は圧縮応力を有する材料で作製され、前記圧縮応力を有する材料はＴａ膜、ＴａＮ膜またはＴｉＮ膜を含む、磁性薄膜積層構造体。
  2. １つの磁性膜層が、前記磁性薄膜積層構造体の頂層上にさらに設けられる、請求項１に記載の磁性薄膜積層構造体。
  3. 前記磁性薄膜積層構造体の総厚は、４００〜３０００ｎｍの範囲にわたる、請求項１に記載の磁性薄膜積層構造体。
  4. 交互に配置される前記磁性膜層および前記絶縁層の対の数は、２〜５０である、請求項１に記載の磁性薄膜積層構造体。
  5. 前記接着層の厚さは、３〜５０ｎｍの範囲にわたる、請求項１に記載の磁性薄膜積層構造体。
  6. 磁性コアを備えるマイクロ誘導装置であって、前記磁性コアは、請求項１に記載の磁性薄膜積層構造体を用いることによって製造され、前記マイクロ誘導装置の印加周波数は１００ＭＨｚ〜５ＧＨｚである、磁性コアを備えるマイクロ誘導装置。
  7. Ｓ１、処理対象物上に接着層を堆積するステップと、
    Ｓ２、前記接着層上に磁性／絶縁ユニットを堆積するステップと、を備え、前記磁性／絶縁ユニットは、少なくとも１つの交互に配置される磁性膜層および絶縁層の対を含み、前記ステップＳ２において、前記磁性膜層は前記接着層上に堆積され、前記絶縁層は前記磁性膜層上に堆積される磁性薄膜積層構造体の堆積方法であって、
    前記磁性薄膜積層構造体の堆積方法は、ステップＳ３：前記磁性／絶縁ユニット上に磁性膜の層を堆積することをさらに備え、
    前記ステップＳ１、前記ステップＳ２および前記ステップＳ３が少なくとも２回交互に行われ、
    前記接着層は圧縮応力を有する材料で作製され、前記圧縮応力を有する材料はＴａ膜、ＴａＮ膜またはＴｉＮ膜を含む、磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  8. 前記ステップＳ１において、前記接着層はスパッタリング法によって堆積され、前記スパッタリング法において、ターゲットはパルス直流（ＤＣ）電源に電気的に接続され、パルスＤＣ電力によるスパッタリング電力出力は１５ｋＷ以下である、または、
    前記ターゲットは無線周波数（ＲＦ）電源に電気的に接続され、ＲＦ電力出力のスパッタリング電力は３ｋＷ以下である、または、
    前記ターゲットはＤＣ電源に電気的に接続され、ＤＣ電力出力のスパッタリング電力は２０ｋＷ以下である、請求項７に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  9. 前記ターゲットが前記パルスＤＣ電源に電気的に接続される状況において、前記パルスＤＣ電源によるスパッタリング電力出力は３〜１０ｋＷの範囲にわたる、または、
    前記ターゲットが前記ＲＦ電源に電気的に接続される状況において、前記ＲＦ電源による前記スパッタリング電力出力は０．３〜１．５ｋＷの範囲にわたる、または、
    前記ターゲットがＤＣ電源に電気的に接続される状況において、前記ＤＣ電源による前記スパッタリング電力出力は１５〜１９ｋＷの範囲にわたる、請求項８に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  10. 前記ステップＳ１において、前記接着層はスパッタリング法によって堆積され、
    前記スパッタリング法の処理圧力は５ｍＴｏｒｒ以下である、請求項７に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  11. 前記スパッタリング法の前記処理圧力は０．５〜２ｍＴｏｒｒの範囲にわたる、請求項１０に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  12. 前記磁性膜層は、軟磁性特性を有する材料で作製される、請求項７に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  13. 前記軟磁性特性を有する材料は、ＮｉＦｅパーマロイ材料、ＣｏＺｒＴａ非晶質材料、Ｃｏ系材料、Ｆｅ系材料、またはＮｉ系材料を含む、請求項１２に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  14. 前記ステップＳ２において、前記磁性膜層はスパッタリング法によって堆積され、前記スパッタリング法において、ターゲットは励起電源に電気的に接続され、
    前記励起電源によるスパッタリング電力出力は２ｋＷ以下であり、
    前記スパッタリング法の処理圧力は５ｍＴｏｒｒ以下である、請求項７に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  15. スパッタリング電力は０．５〜１．５ｋＷの範囲にわたり、
    前記スパッタリング法の前記処理圧力は０．３〜３ｍＴｏｒｒの範囲にわたる、請求項１４に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  16. 前記磁性膜層がウェハ上に堆積される間に、前記磁性薄膜積層構造体を堆積するために前記ウェハの近傍に水平方向の磁界を形成するために、バイアス磁界装置が用いられ、前記水平方向の磁界は堆積された前記磁性膜層が面内異方性を有するように構成される、請求項７に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  17. 前記絶縁層は、非磁性材料で作製される、請求項７に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  18. 前記非磁性材料は、Ｃｕ、Ｔａ、ＳｉＯ2またはＴｉＯ2を含む、請求項１７に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  19. 前記ステップＳ２において、前記絶縁層はスパッタリング法によって堆積され、前記スパッタリング法において、ターゲットは励起電源に電気的に接続され、
    前記励起電源によるスパッタリング電力出力は５ｋＷ以下であり、
    前記スパッタリング法の処理圧力は２０ｍＴｏｒｒ以下である、請求項７に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  20. 前記励起電源による前記スパッタリング電力出力は１〜２ｋｗであり、
    前記スパッタリング法の前記処理圧力は、９〜１２ｍＴｏｒｒの範囲にわたる、請求項１９に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  21. 前記接着層の厚さは５０〜３００ｎｍであり、
    前記磁性膜層の厚さは３０〜２００ｎｍであり、
    前記絶縁層の厚さは３〜１０ｎｍである、請求項７に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
  22. 前記接着層の厚さは８０〜２００ｎｍであり、
    前記磁性膜層の厚さは５０〜１５０ｎｍであり、
    前記絶縁層の厚さは５〜８ｎｍである、請求項２１に記載の磁性薄膜積層構造体の堆積方法。
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