[发明专利]一种高取向性、高电阻率条纹型磁薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高取向性、高电阻率条纹型磁性薄膜及其制备方法。所述条纹型磁性薄膜包括基体上n个Fe_xCo_yB_z条纹和n个电介质条纹，n为正整数，且n＞1，所述Fe_xCo_yB_z，其中，x，y，z为原子比，5000≤x≤7000，2000≤x≤4000，2≤z≤8。本发明通过磁性薄膜条纹图形化设计，将Fe_xCo_yB_z条纹和电介质条纹交替设置，获得高取向性、高电阻率、铁磁共振频率的磁性薄膜，从而提高电感元件的电感密度、品质因数及工作频率。

技术领域

本发明属于片上薄膜磁芯电感技术领域，具体涉及一种高取向性、高电阻率条纹型软磁薄膜及其制备方法。

背景技术

随着电子科技的不断发展，微机电系统(MEMS)技术的不断进步，在更高的频率下集成电路实现多功能集成化和小型化，已经成为当前发展必然趋势。这样的大环境下诞生的片上系统(SoC)成为替代传统集成电路的主要解决方案，是当前微电子芯片发展的必然趋势。同时满足高频化、高效化、小型化、集成化、低耗化而电感技术在芯片集成电路中始终难于突破，主要面对的核心问题就是如何在小尺寸和高工作频率的应用限制之下综合提高芯片的电感密度和品质因数。中国发明专利公开号CN 110444364公开了‘一种叠层磁性薄膜及其制备方法’，该发明涉及的叠层磁性薄膜的结构包括交替设置的Ni-Co磁芯层和Ni-Fe-W磁芯层。为制备各向异性的Ni-Co磁芯层和各向异性Ni-Fe-W磁芯层以提高磁芯薄膜的载流能力从而提升电感的工作效率，采用了磁场诱导的方法来提高磁芯的取向性，但所得到的各向异性场甚微，并且没有提供相关数据，图4所示是作为对照组的施加磁场调控的磁性薄膜，其各向异性场仅为30Oe。

因此该产品亟需解决的技术问题，一方面是提高薄膜磁芯材料的面内次各向异性场。磁各向异性场是磁性薄膜材料非常重要的磁性参数之一，也是提高电感器件电感密度的关键技术指标。对于片上电感用磁芯薄膜材料，大的面内磁各向异性场有利于片上电感在电磁感应工况下磁通密度，进而有效提高磁性薄膜的抗偏磁能力，改善微电感的带载能力，是片上电感器件在高频下稳定工作的保证之一。

另一方面是降低薄膜磁芯电感器件的涡流损耗。涡流会使导体发热，消耗能量，尤其是这样造成的长期损耗会使芯片内部绝缘片层容易老化，芯片电感器件脆裂，品质因数衰变。为了减少磁感应涡电流损耗，在薄膜磁芯材料中，减少磁芯金属导通面积，提高磁芯的电阻率是一个切实可行的技术途径。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有高取向性、高电阻率条纹型软磁薄膜及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高取向性、高电阻率条纹型磁性薄膜，用于薄膜型电感器件，所述条纹型磁性薄膜包括基体上交替布置的n个Fe_xCo_yB_z条纹和n个电介质条纹，n为正整数，且n＞1；其中，所述基体为硅、氮化硅、氮化镓中的一种，x，y，z为原子比，5000≤x≤7000，2000≤x≤4000，2≤z≤8，所述电介质为选自固态电介质二氧化硅、氧化锌、氧化硼、氧化铝、氮化硅、氮化硼中的一种。

6000≤x≤6500，3000≤x≤3500，3≤z≤5。

所述Fe_xCo_yB_z条纹的厚度为0.5-2μm，所述电介质条纹厚度为0.5-2μm。

所述Fe_xCo_yB_z条纹的宽度为5-50μm，所述电介质条纹宽度为5-50μm。

所述Fe_xCo_yB_z条纹的宽度总和与长度的比值为0.1-0.8。