[發明專利]一種軟磁薄膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201610934742.0
• 申請日: 2016-10-31
• 公開（公告）號: CN108022714B
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 張同文;楊玉杰;夏威;丁培軍;王厚工
• 申請（專利權）人: 北京北方華創微電子裝備有限公司
• 主分類號: H01F10/14
• 分類號: H01F10/14;H01F10/30;H01F1/147;H01F41/18
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;劉悅晗

本發明提供了一種軟磁薄膜及其制備方法。本發明的軟磁薄膜，包括堆疊設置的多組層結構，每組層結構包括軟磁材料層及位于軟磁材料層上方的介質層，每組層結構還包括第一粘結層和/或第二粘結層，第一粘結層和第二粘結層用于增強層結構的粘附性；其中，第一粘結層位于軟磁材料層和介質層之間，和/或，第二粘結層位于介質層之上。本發明的軟磁薄膜的制備方法，包括循環制備層結構的步驟，以形成堆疊設置的多組層結構，制備層結構的步驟包括：S1：濺射軟磁材料層；S2：濺射介質層；在S1和S2之間還包括S3：在軟磁材料層上濺射第一粘結層；和/或，在S2之后還包括S4：在介質層上濺射第二粘結層。

技術領域

本發明涉及半導體領域，具體涉及一種軟磁薄膜及其制備方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，信息處理速度和傳輸頻率也越來越高。對于相應設備（如手機）而言，其包含的電子元器件越來越向著高頻化、薄膜化、微型化、集成化等方向發展。雖然隨著技術的發展，集成電路制造工藝已可以顯著縮小處理器尺寸，但仍有一些核心元器件如集成電感、噪聲抑制器等在高頻化、微型化、集成化等方面面臨諸多困難，為了解決此問題，具有高磁化強度、高磁導率、高共振頻率及高電阻率的軟磁薄膜材料引起人們越來越多的關注。

鎳鐵合金和鎳作為軟磁材料，在弱、中磁場下具有良好的軟磁特性，被廣泛研究。軟磁材料薄膜一般為多層結構，各層結構包括軟磁材料層和介質層，即各軟磁材料層之間用介質層隔離，介質層一般采用反應方式制得。

目前，通常利用磁控濺射設備制備軟磁薄膜，在磁控濺射設備上備有軟磁材料靶材和介質靶材，分別用于沉積軟磁材料層和介質層。在第一工藝腔室中，通入工藝氣體，濺射過程中離化的工藝氣體離子轟擊軟磁材料靶材，從而在晶片上沉積軟磁材料層。在第二工藝腔室中，濺射介質層，當濺射形成的介質層為SiO₂時，使用Si靶，通入的反應氣體為Ar氣和O₂，在濺射過程中，Ar離子將Si粒子從靶材上轟擊下來，腔室中通入的O₂將Si粒子氧化成SiO₂。

具體的，當采用磁控濺射設備在晶片上沉積鎳鐵合金層和SiO₂的堆疊膜層時，按照如下步驟進行：1、將晶片傳送至第一工藝腔中，濺射鎳鐵合金膜層；2、將晶片傳送至SiO₂工藝腔中，濺射SiO₂膜層。重復步驟1～2，濺射鎳鐵合金和SiO₂，直至沉積至所需要的厚度。

然而，現有的軟磁薄膜在制備過程中存在以下缺陷：軟磁材料層和介質層直接接觸，兩者之間的粘附性較差，容易發生剝落。

其中，軟磁材料層和介質層之間粘附性較差的原因包括：

（1）軟磁材料層和介質層的熱膨脹系數不同，在濺射軟磁材料層和介質層時，均存在從高溫到低溫冷卻的過程，冷卻后軟磁材料層體積變化與介質層體積變化相差較大，導致膜層內產生較大的應力，使得軟磁材料層和介質層之間的粘附性較差，從而降低了軟磁薄膜的粘附性。

（2）軟磁材料層和介質層直接接觸，當在軟磁材料層上濺射介質層時，容易在軟磁材料層上生成金屬氧化物，金屬氧化物與軟磁材料層之間的晶格失配度較大，兩者之間的界面能較大，金屬氧化物與軟磁材料層的粘附性較差，從而降低了軟磁薄膜的粘附性。

發明內容

本發明提供了一種軟磁薄膜，用以解決軟磁薄膜的粘附性差的問題；本發明還提供了一種軟磁薄膜的制備方法，用以制備粘附性良好的軟磁薄膜。

根據本發明的一方面，提供了一種軟磁薄膜，包括堆疊設置的多組層結構，其中，每組所述層結構包括軟磁材料層及位于所述軟磁材料層上方的介質層，其特征在于，每組所述層結構還包括第一粘結層和/或第二粘結層，所述第一粘結層和第二粘結層用于增強所述層結構的粘附性；其中，

所述第一粘結層位于所述軟磁材料層和介質層之間，和/或，所述第二粘結層位于所述介質層之上。