(57)【要約】【課題】本発明は、高い磁化と絶縁特性を兼ね備える軟磁性薄膜を生成するための方法に関する。【解決手段】該方法は、アモルファス基板内に浸漬したＦｅリッチな強磁性ナノ粒子の窒化、および、該アモルファス基板の選択的酸化を含む。本発明はまた、該方法によって得られた、磁化の高い、絶縁性のある、軟磁性薄膜に関する。本発明はまた、該方法によって得られた薄膜を組み込んだメンブレンを使用するコンポーネントを備える集積回路を提案する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化の高い、絶縁性のある軟磁性薄膜を生成するための方法であって、
アモルファス基板内に浸漬したＦｅリッチな強磁性ナノ粒子の窒化と、
該アモルファス基板の選択的酸化と、
を含む、方法。
【請求項２】
前記強磁性ナノ粒子は、ＦｅＸＮから主に形成され、該Ｘは、好ましくは、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、およびランタニドの元素から選択される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記窒化は、陰極スパッタリングまたはイオン反応性スパッタリングによって行われる、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記窒化は、磁界をかけて行われる、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記酸化は、陰極スパッタリングまたはイオン反応性スパッタリングによって行われる、
請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記酸化は、熱処理による酸素の選択的な拡散によって行われる、
請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記酸化は、ＦｅＸＮ／ＸＯの積層の形成と、該積層の形成に続くアニール処理と、を含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記酸化は、ＦｅＸＮとＸＯの凝集体を含む薄膜の形成と、該形成に続くアニール処理と、を含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ナノ粒子は、１０ｎｍ未満の径を有する、
請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
請求項２との組み合わせにおいて、前記アモルファス基板は、実質的に、ＸまたはＸＮからなる、
請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
磁化が高く絶縁性のある軟磁性薄膜であって、
窒化されたＦｅリッチな強磁性ナノ粒子が浸漬された酸化済みアモルファス基板を備える、軟磁性薄膜。
【請求項１２】
前記ナノ粒子は、ＦｅＸＮの結晶相を構成し、該Ｘは、好ましくは、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｕ、およびランタニドの元素から選択される、
請求項１１に記載の軟磁性薄膜。
【請求項１３】
前記ナノ粒子は、１０ｎｍ未満の径を有する、
請求項１１または１２に記載の軟磁性薄膜。
【請求項１４】
前記ナノ粒子は、体心立方構造または体心四方構造を有する、
請求項１１から１３のいずれかに記載の軟磁性薄膜。
【請求項１５】
請求項１２との組み合わせにおいて、前記アモルファス基板は、実質的に、ＸＯまたはＸＮＯからなる、
請求項１１から１４のいずれかに記載の軟磁性薄膜。
【請求項１６】
前記アモルファス相は、前記薄膜の総体積の２０％未満に相当する、
請求項１１から１５のいずれかに記載の軟磁性薄膜。
【請求項１７】
ＦｅａＸｂＮｃＯｄの前記薄膜において、それぞれの元素の原子パーセントの比率は、
ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００％の状態で、
４５％≦ａ≦９０％、
１％≦ｂ≦５％、
５％≦ｃ≦２０％、
５％≦ｄ≦３０％
である、
請求項１１から１６のいずれかに記載の軟磁性薄膜。
【請求項１８】
請求項１から１７のいずれかに記載の軟磁性薄膜（２）を組み込んだメンブレン（ＭＢ）を使用する少なくとも１つのコンポーネント（Ｃ）を備える、
集積回路（ＩＣ）。
【請求項１９】
前記コンポーネント（Ｃ）は、誘導性コンポーネント（ＣＬ）である、
請求項１８に記載の集積回路。
【請求項２０】
前記誘導性コンポーネント（ＣＬ）の前記メンブレン（ＭＢ）は、該コンポーネント（ＣＬ）のインダクタンスを変えるよう可動である、
請求項１９に記載の集積回路。
【請求項２１】
前記メンブレン（ＭＢ）の前記磁性薄膜（２）は、高い透磁率μ’および低い磁気損失μ”を有する、
請求項２０に記載の集積回路。
【請求項２２】
前記誘導性コンポーネント（ＣＬ）の前記メンブレン（ＭＢ）は、固定され、該誘導性コンポーネントのためのスクリーニング・カバーを形成する、
請求項１９に記載の集積回路。
【請求項２３】
前記メンブレン（ＭＢ）の前記磁性薄膜（２）は、低い透磁率μ’および高い磁気損失μ”を有する、
請求項２２に記載の集積回路。
【請求項２４】
前記誘導性コンポーネント（ＣＬ）の前記メンブレン（ＭＢ）は、ＦｅＨｆＮＯタイプの磁性薄膜（２）を組み込む、
請求項１９から２３のいずれかに記載の集積回路。
【請求項２５】
前記メンブレン（ＭＢ）は、前記コンポーネント（Ｃ）をカプセル化するためのカバーを形成する、
請求項１８に記載の集積回路。
【請求項２６】
前記メンブレン（ＭＢ）は、前記コンポーネントのための支持体を形成する、
請求項１８に記載の集積回路。
【請求項２７】
前記コンポーネント（Ｃ）は、容量性コンポーネント（ＣＣ）であり、前記メンブレン（ＭＢ）は、該容量性コンポーネント（ＣＣ）の誘電体を形成する、
請求項１８に記載の集積回路。
【請求項２８】
同じ前記メンブレン（ＭＢ）の２つの異なる部分を使用して少なくとも２つの異なるコンポーネント（Ｃ）を備える、
請求項１８から２７のいずれかに記載の集積回路。
【請求項２９】
前記メンブレン（ＭＢ）は、２つのパッシベーション層（２１および２２）の間に挟まれた前記磁性薄膜（２）を備える、
請求項１８から２８のいずれかに記載の集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒状で、絶縁性のある、磁化の高い軟磁性薄膜を生成する方法に関し、さらに、マイクロエレクトロニクスの分野、特に無線周波数（ＲＦ）の用途での該薄膜の可能性ある応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の背景において、「粒状の薄膜(granular film)」という用語は、第１の相が第２相内に広く分散される、２つの相から形成される薄膜を意味するよう理解される。ここで、第１の相は結晶であり、第２相はアモルファスである。
【０００３】
「軟磁性薄膜(soft magnetic film)」という用語は、容易に反転可能であり、とりわけ、低い保磁力（Ｈｃ≦５Ｏｅ）により特徴づけられる、磁化された薄膜を意味するよう理解される。
【０００４】
「高い磁化(high magnetization)」という用語は、高い飽和磁化（Ｍｓ＞１Ｔ）を有する薄膜を意味するよう理解される。「絶縁性薄膜(insulating film)」という用語は、非常に低い導電率、すなわち、抵抗率ρ≧５００μΩ．ｃｍであり、たとえば、抵抗率ρ≧１０３μΩ．ｃｍを有する薄膜を意味するよう理解される。
【０００５】
「ＲＦ用途のための磁性薄膜(magnetic film for RF applications)」という用語は、異方性磁界（Ｈｋ＞Ｈｃ）により特徴づけられる誘起された一軸磁気異方性(induced uniaxial magnetic anisotropy)の存在に基づき、有名なランド・リフシッツ・ギルバート（Ｌａｎｄａｕ−Ｌｉｆｓｈｉｔｚ−Ｇｉｌｂｅｒｔ）モデルによって記述されるコヒーレントな磁化回転の従来の理論を満足する薄膜を意味するよう理解される。
【０００６】
米国特許第５５７３８６３号は、実質的に立方晶系Ｆｅからなるナノ結晶相と、希土類元素またはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、またはＷ、およびかなりの量の酸素を含むアモルファス相と、を有する軟磁性合金の薄膜を開示し、該２つの相は、混合物の形態である。鉄は、その高い磁化のために選択される。
【０００７】
該米国特許で述べられている解決策は、ＦｅＸ合金の既知のアモルファス化特性に依拠しており、ここでＸは、重量で１５％以上である。Ｘは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、またはＷを表し、これらの元素は、スパッタリングによって堆積される。適切な磁気特性は、堆積後に、４００℃での磁気熱処理によって化合物を部分的に結晶化させた後に、従来通りに得られる。
【０００８】
これによって、アモルファス・マトリクス内に分散された比較的密なナノ結晶強磁性相を得ることができる。ナノの尺度で強く結合した強磁性粒子からなる微細構造を得ることによって、薄膜の軟磁性特性を得るための条件を達成することが容易になる。
【０００９】
第１の困難さは、ナノ結晶（強磁性）相の体積率が、全体的に低い（８０％未満）ことであり、これでは、高い磁化を達成することができない。また、該提案されている方法は、既知のプロセスに、酸素を使用した反応的な工程を付加する。当然ながら、これによって、薄膜の酸化および薄膜の抵抗率の増加がもたらされる。しかし、該酸化処理は、選択的でない（すなわち、強磁性粒子とアモルファス・マトリクスの両方に関連することとなる）。
【００１０】
第２の困難さは、Ｆｅの強磁性結晶相が酸化するために、磁化がさらに大きく減少することである。このように、絶縁特性は、高い磁化と調和することが難しい。
【００１１】
米国特許第５７２５６８５号は、特許第５５７３８６３号に記載されたものと同じ軟磁性合金の薄膜を開示し、唯一の違いは、アモルファス相が、酸素ではなく、かなりの量の窒素を含有することである。このプロセスによって、強磁性相の酸化およびより高い磁化の維持についての問題が回避されることができる。しかしながら、酸化が無いために、低効率のレベルは著しく低い。このように、やはり、絶縁（すなわち、大きな抵抗）特性と、高い磁化とを調和させることは、困難である。
【００１２】
欧州特許出願第１３６１５８６号は、高い磁化と絶縁特性を有する磁性薄膜を生成する方法を述べる。この薄膜は、それぞれ磁性合金および誘電体からなる２つのターゲットを使用して、無反応性同時パッタリング技術を使用して作成される。この方法の利点は、この方法が、非反応性プロセス（中性イオン種によるボンバード(bombardment)）に依拠しており、強磁性粒子が酸化されることを防止し、高い磁化を維持することを理論的には可能にすることである。ここで述べられている方法は、順次的（複数の層を交互に堆積する）でもよいし、同時的（同時の堆積）でもよい。
【００１３】
ここで述べられている薄膜は、たとえば、Ａｌ２Ｏ３またはＳｉＯ２からなる、誘電体マトリクス内にカプセル化されたナノサイズのＣｏＦｅ強磁性粒子（ＣｏＦｅは、磁化が高いために選択される）から形成される。この場合の困難さは、本質的に軟磁性ではないＣｏＦｅ合金の選択から生じる。薄膜の軟磁性特性は、ＣｏＦｅ粒子のサイズ（通常、１０ｎｍ未満）が十分に小さくされ、かつ強い粒子間結合が維持され、該結合が、比較的短い粒子間距離（通常、５ｎｍ未満）をとるという条件下でのみ、実現されることができる。
【００１４】
しかし、絶縁特性は、浸透率を高くし過ぎることを回避するために、強磁性粒子をカプセル化する所定量の誘電体材料を必要とする。この点につき、プロセスにおける該調整（２つの相の各体積率）は、相反するものとなる。したがって、非常に高い固有の磁化によってＣｏＦｅ合金の使用が最初は正当化されたとしても、該方法は困難であり、制限が課せられることとなる。このように、絶縁特性を、高い磁化と調和させることは困難である。
【００１５】
マイクロエレクトロニクスのコンポーネントの分野では、集積回路内のコンポーネントの個々の寸法をますます減少させる傾向がある。このことは、コンポーネントによっては問題となる。
【００１６】
現在、これらのＲＦ回路内での、実質的に平面幾何形状のインダクタの使用は、インダクタンスの占有面積に対する比という観点から制限される。
【００１７】
高い透磁率（μ’）を有する強磁性層を導入することによって、この比を大幅に増加することが可能になる。該強磁性層は、該コンポーネントの高いＱ値（quality factor）に準拠するよう、特に損失という観点から、高周波で使用されるという制約を満たさなければならない。
【００１８】
したがって、それらの集積化においては、その原因が、主に、磁気的（μ”）および容量的（Ｃ）である、付加的な損失を最小にしなければならない。容量性損失は、コンポーネントを作成するのに必要とされる誘電体によって分離されたいくつかの金属レベルの並置から生ずる。
【００１９】
上記の磁気的損失は、特に、高い飽和磁化を有する層を使用するおかげで、高い強磁性共振周波数（ＦＲＦ）を確立することによって最小にされることができる。場合によっては、これに反して、電磁スクリーニング機能のために、強磁性共振（最大μ”）での吸収性(absorptivity)を使用することを目的とすることもできる。上記の容量性損失は、現行の従来技術では、克服することがより制限的で難しい。従来技術では、磁気の観点から適した薄い強磁性層は、特性上導電性を有している。
【００２０】
現在、高い磁化を有する、既知の軟磁性材料は、ＦｅＸＮ類を形成し、ここでＸは、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｒｈ、またはＴｉである。米国特許第５７２５６８５号と違って、これらの材料は、窒素流下での反応性スパッタリングによって、アモルファス・マトリクスを備えたナノ結晶化状態で直接得られる。
【００２１】
薄膜の成長中に窒素原子を組み込むことによって、粒子サイズが、（５ｎｍまで）漸進的に減少することが可能になり、また、関連する体積率も、制御されることが可能になり、高いまま維持される（≧９０％）。これらの材料は、一般に、高い磁化（１．８〜２Ｔ）を持ち、数ＧＨｚまで優れた軟磁性特性を呈する。
【００２２】
一方、これらの材料は、ＲＦ誘導性コイル（自己インダクタ）における集積化の点で、最適な結果を達成することが難しい。この理由は、これらの材料の抵抗率（ρ）が、低過ぎる、すなわち約１５０μΩ．ｃｍのままであるためである。抵抗性アモルファス・マトリクス内に導電性ＦｅＸＮ結晶相を分散させるにもかかわらず、材料全体の特性は、実質的に導電性のままである。
【００２３】
このタイプの用途にこのような導電性材料を使用することは、磁性面と誘導性コイルの間の容量性結合に関する問題があり、大幅に負荷を劣化させ、十分高いＱ値（通常、Ｑ≧３０）を得ることができない。また、文献で述べられている絶縁特性のＦｅＸＯタイプの材料は、それ自体、適した磁気特性を有さない（磁化が低過ぎる）。
【００２４】
現在の研究は、これらのコンポーネントのコンパクトさおよび性能を全体的に改善するために、磁性面と誘導性コイルの間の接触、さらに、誘導性コイルのカプセル化を可能にする、高い透磁率の絶縁磁性材料に焦点が合わせられたままである。
【特許文献１】米国特許第５５７３８６３号
【特許文献２】米国特許第５７２５６８５号
【特許文献３】欧州特許出願第１３６１５８６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明の目的は、絶縁性があり、さらに、意図する磁気特性の観点から最適である、という両方の利点を有する新規な材料を提供することである。「最適な磁気特性」という用語は、高い磁化（≧１．５Ｔ）、低い保磁力（Ｈｃ≦５Ｏｅ）、および一軸異方性磁界（Ｈｋ≧１０Ｏｅ）、の組み合わせを意味するよう理解される。絶縁特性は、磁気平面と誘導性コイルの間の容量性結合の問題を回避し、誘導性コイルの値において最大利得（≧１００％）を得ることを可能にし、よって、そのＱ値を改善することを可能にする。絶縁性薄膜は非常に低い導電率を有しており、ＲＦデバイスに集積化されても容量性効果を生成することはない。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明は、高い磁化の、絶縁性のある、軟磁性薄膜を生成する方法に関する。該方法は、アモルファス基板に浸漬されたＦｅリッチ(Fe-rich)な強磁性ナノ粒子の窒化、および、該アモルファス基板の選択的酸化を含む。
【００２７】
本発明は、ナノ粒子の窒化と、結晶間マトリクスを構成するアモルファス基板の選択的酸化と、を組み合わせて提供する。これによって、ＦｅＸＮＯタイプ（したがって、酸素と窒素の両方を含有する）の材料を得ることが可能になり、飽和磁化の減少の原因となるＦｅリッチの強磁性相の酸化の問題が回避される。
【００２８】
本発明の一実施形態によれば、強磁性ナノ粒子は、主に、ＦｅＸＮから形成され、ここでＸは、好ましくは、以下の元素、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、およびＰｔから選択される。この一覧は、希土類（ランタニド）の元素、および、以下の元素、すなわち、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、およびＣｕに拡張されてもよい。
【００２９】
窒化は、窒素の存在下で、一軸磁界が基板面に印加された状態で、ＦｅＸターゲットを使用した反応性スパッタリングによって行われることができる。
【００３０】
酸化は、酸素の存在下で、反応性スパッタリングによって行われることができる。このプロセスは、窒化プロセスと同時に、連続して、または順次に実施されてもよい。
【００３１】
酸化は、ＸＯターゲットからの同時スパッタリングによって行われてもよく、ここでＸは、上記のように規定される。このプロセスは、窒化プロセスと同時に行われてもよく、結果として、ＦｅＸＮおよびＸＯ材料の凝集体(aggregate)からなる異種薄膜(heterogeneous film)が生成される。このプロセスはまた、窒化プロセスと順次的に行われてもよく、この場合、ＦｅＸＮとＸＯの交互の積層からなる異種薄膜が生成される。
【００３２】
後者の実施形態は、堆積後の熱処理による、ＸＯ凝集体または層からの、ＦｅＸＮ凝集体または層のアモルファス・マトリクスへの、酸素の選択的拡散に依拠する。
【００３３】
本発明はまた、高い磁化の、絶縁性のある軟磁性薄膜に関し、該薄膜は、窒化されたＦｅリッチの強磁性ナノ粒子が浸漬された、酸化したアモルファス基板を有する。
【００３４】
ナノ粒子は、たとえば、ＦｅＸＮ結晶相からなり、アモルファス基板は、ＸまたはＸＮから構成されることができ、ここでＸは、上記で規定されたものである。ナノ粒子は、好ましくは、１０ｎｍ未満の径を有し、体心立方（ｂｃｃ(body-centered cubic)）構造または体心四方（ｂｃｔ(body-centered tetragonal)）構造を有する。
【００３５】
一実施形態によれば、アモルファス相は、薄膜の総体積の２０％未満に相当する。
【００３６】
たとえば、ＦｅａＸｂＮｃＯｄでは、各元素は、以下の原子パーセント（ａｔ％）の比率で薄膜に存在し、ここで、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００％である。
【００３７】
４５％≦ａ≦９０％、
１％≦ｂ≦５％、
５％≦ｃ≦２０％、
５％≦ｄ≦３０％である。
【００３８】
本発明はまた、上記の薄膜を組み込んだメンブレン(membrane)を用いた少なくとも１つのコンポーネントを備える集積回路を提案する。
【００３９】
コンポーネントは、たとえば誘導性であり、誘導性コンポーネントのメンブレンは、固定されることができ、または可動であってもよい。
【００４０】
メンブレンが固定された場合、メンブレンを誘導性コンポーネントから分離する距離は、最小に低減されることができる。磁性薄膜は、好ましくは、高い透磁率μ’と低い磁気損失μ”を有し、それによって、インダクタンスの値を最大にすることが可能になり、Ｑ値が増加する。たとえば、同じ性能のより小さいコイルを得ることもまた可能になる。
【００４１】
誘導性コンポーネントのメンブレンが固定されると、メンブレンは、該誘導性コンポーネントのためのスクリーニング・カバーを形成することができる。この場合、メンブレンの磁性薄膜は、好ましくは、コンポーネントのインダクタンスに対して影響することなく、真の電磁スクリーンを形成するために、低い透磁率μ’および高い磁気損失μ”を有する。
【００４２】
メンブレンが可動である場合、磁性薄膜は、好ましくは、高い透磁率μ’および低い磁気損失μ”を有する。これによって、コンポーネントのインダクタンスが、巻き(turns)に対するメンブレンの位置に従って制御されることが可能になる。
【００４３】
本発明による集積回路の他の例では、たとえば、メンブレンが、コンポーネントをカプセル化するためのカバー、または、別のコンポーネントのための支持体を形成する回路を含む。コンポーネントはまた、容量性コンポーネントであってもよく、その場合、メンブレンは、該容量性コンポーネントの誘電体を形成することができる。
【００４４】
集積回路はまた、同じメンブレンの２つの異なる部分を使用して、２つまたは３つ以上の異なるコンポーネントを備えてもよい。
【００４５】
この点につき、本発明は、同じウェハサイズのメンブレンを使用して、集積回路上にいくつかのコンポーネントを同時に集積化することを可能にするのに特に有利である。
【００４６】
本発明の他の利点および特徴は、制限されることはないが、以下の実施形態についての詳細な説明および図面から明らかである。該図面において、図１から図５は、本発明による薄膜を使用したコンポーネントを有する様々な集積回路を概略的に示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
本発明は、アモルファス基板内に浸漬したＦｅリッチの強磁性ナノ粒子から、磁化が高く、絶縁性のある、軟磁性薄膜を得ることを可能にし、インサイチューで(in situ)該ナノ粒子を窒化するステップ、およびインサイチューで該アモルファス・マトリクスを選択的に酸化するステップを含む。
【００４８】
本発明において、「Ｆｅリッチなナノ粒子(Fe-rich nanograins)」という用語は、重量で８５％より大きな鉄含有物を有するナノ粒子を意味するよう理解される。
【００４９】
このような薄膜を得るプロセスは、たとえば、２つの実施形態に従って行われることができる。第１の形態は、窒素と酸素のストリーム（流れ）下における、ＦｅＸ層の反応性陰極スパッタリングを含み、第２の形態は、ＦｅＸＮ／ＸＯの凝集体(aggregate)または２層構造から形成される異種化合物における選択的酸素拡散を含む。
【００５０】
第１の形態は、窒素と酸素のストリーム下における、ＦｅＸ層の反応性陰極スパッタリングを含む。
【００５１】
これらの薄膜は、既知の手法、たとえば、室温での、アルゴンの主流と、窒素および酸素の二次的な流れの下で、イオン・ボンバード（ＲＦ／ＤＣ、ダイオード、マグネトロン、またはイオンビーム）によって生成される。
【００５２】
層の成長は、基板面に印加された約１００〜２００Ｏｅの一軸磁界内で起こる。最適な堆積条件は、３×１０−３〜５×１０−３ｍｂａｒの圧力、５０〜１００ｓｃｃｍの平均ガス流量、および室温において達成される。
【００５３】
窒化および酸化プロセスは、それぞれ、チャンバ内に注入される二次的な（反応性）ガスによる濃縮の程度によって制御される。窒素による相対的な濃縮の程度は、比Ｎ２／（Ａｒ＋Ｎ２＋Ｏ２）によって規定され、酸素による濃縮の程度は、比Ｏ２／（Ａｒ＋Ｎ２＋Ｏ２）によって規定される。これらの比は、通常、０．１％〜１０％の範囲内で変わることができる。形成される薄膜の厚みは、５００Å〜５０００Åである。
【００５４】
得られる材料の微細構造は、以下のように規定される。５原子パーセント未満の窒素含有量の場合、微細構造は、ＦｅＸＮ粒子からなる、単一のｂｃｃまたはｂｃｔ（体心立方または体心四方）の結晶相からなる。
【００５５】
粒子の平均径は、約１００〜１０ｎｍのオーダーであり、軟磁性特性（Ｈｃ＞１０  Ｏｅ）を得るための条件を満足しない。これらの薄膜は、誘起された磁気異方性を提示しない。これらの薄膜は、生来、高い飽和磁化を有する（ＭＳ≧１．９Ｔ）。
【００５６】
５原子パーセント〜２０原子パーセントの窒素含有量の場合、薄膜は、Ｘリッチなアモルファス・マトリクス内にランダムに分布したｂｃｃまたはｂｃｔのＦｅＸＮナノ粒子を含む微細ナノ構造からなる。
【００５７】
窒素は、ＦｅＸナノ粒子における固溶体（solid solution）の飽和まで、ＦｅＸナノ粒子の結晶格子の格子間位置に組み込まれる（約１５〜２０原子パーセントにおいて）。この組み込みは、ＦｅＸ結晶格子の実質的な膨張（５％まで）によって達成され、その結果、平均粒子サイズが減少する。
【００５８】
これらの条件下で、ＦｅＸＮ粒子は、約１０〜２ｎｍの平均径を有し、約５〜１ｎｍの平均粒子間距離を有する。これによって、先に規定した軟磁性特性（Ｈｃ≦５Ｏｅ）を得ることが可能になる。該薄膜は、約１０〜４０Ｏｅの異方性磁界により特徴付けられる、誘起された磁気異方性を呈示する。また、該薄膜は、高い飽和磁化、通常、約１．９〜１．５Ｔを維持する。薄膜の電気抵抗率は、窒素含有量の増加に伴って、通常、２００μΩ．ｃｍまで増加する。
【００５９】
２０原子パーセントを越えると、過剰の窒素が、アモルファス・マトリクス内に固定されようになる。この場合、アモルファス・マトリクスは、体積比率の点で主要な相になり、薄膜は、完全にアモルファスな微細構造に向かう傾向があり、もはや、軟磁性特性を示さない（Ｈｃ＞２０Ｏｅ）。
【００６０】
窒化プロセスによって上述した微細構造がもたらされ、インサイチューの酸化プロセスによって、Ｘリッチなアモルファス・マトリクス内に酸素が優先的に組み込まれる。
【００６１】
様々な酸素濃度について、また、５〜２０原子パーセントの窒素濃度について、薄膜は、上述した対応する微細構造を有し、粒子は、約１０〜２ｎｍの径を有すると共に、粒子間は約５〜１ｎｍ離れ、ＸＯまたはＸＮＯタイプの相を多く含んだ非常に高い抵抗性のあるアモルファス・マトリクスによってカプセル化される。これによって、先に規定した軟磁性特性（Ｈｃ≦５Ｏｅ）を維持することが可能になり、巨視的な絶縁特性が得られるまでに、薄膜の電気抵抗が実質的に増加する。
【００６２】
第２の実施形態は、ＦｅＸＮ＋ＸＯタイプの異種構造を介した酸素の選択的拡散を含む。
【００６３】
この選択的拡散は、ＦｅＸターゲットおよびＸＯターゲットからの陰極スパッタリングによって生成されるＦｅＸＮおよびＸＯの積層を介して行われることができる。これらの薄膜は、反応性陰極スパッタリング（上記第１の形態）において、上述したものと同じ手法および条件によって得られることができる。
【００６４】
窒化プロセスは、比Ｎ２／（Ａｒ＋Ｎ２）（これは、０．１％〜１０％の範囲内で通常変わることがあるが）によって規定される、チャンバ内に注入される窒素による濃縮の程度によって制御される。ここで形成されるＦｅＸＮ薄膜の厚みは、２０Å〜５００Åの範囲内にある。薄膜は、上述したように、５〜２０原子パーセントの窒素含有量を有する薄膜に対応する。
【００６５】
ＸＯ薄膜は、それ自体、既知の手法、たとえば、イオン・ボンバード（ＲＦ、ダイオード、マグネトロン、または、イオンビーム）によって生成される。形成されるＸＯの厚みは、２０Å〜５００Åの間で変わる。ＦｅＸＮ／ＸＯの２層構造の数は、２〜１００の間で変わることがある。
【００６６】
堆積後のアニール処理（annealing, 焼きなまし）（磁界を伴うこともあれば、伴わないこともある）は、高真空オーブン（容器）内で行われる。アニール温度は、１５０℃〜４００℃であり、アニール時間は、１時間〜８時間である。アニールによって、主にＦｅＸＮ層を構成するＸリッチなアモルファス・マトリクス内への酸素の選択的拡散が可能になる。アモルファス・マトリクスの酸化の程度および薄膜の抵抗率は、アニールの条件に応じて変わる。該薄膜の微細構造は、第１の形態、すなわち、上述した窒素と酸素の流れの中でのＦｅＸ層の陰極スパッタリングで得られるものと、同じである。
【００６７】
選択的酸素拡散は、２つの成分ＦｅＸおよびＸＯを含むターゲットからの陰極同時スパッタリングによって生成される、ＦｅＸＮおよびＸＯの凝集体からなる異種層を介して行われることもできる。これらの薄膜は、反応性陰極スパッタリング（第１の形態）と同じ手法および条件によって得られることができる。
【００６８】
窒化プロセスは、比Ｎ２／（Ａｒ＋Ｎ２）（これは、０．１％〜１０％の範囲内で通常変わる場合がある（によって規定される、チャンバ内に注入される窒素による濃縮の程度によって制御される。ここで形成されるＦｅＸＮ薄膜の厚みは、５００Å〜５０００Åの範囲内にある。薄膜は、上述したように、５〜２０原子パーセントの窒素含有量を有する薄膜に対応する。
【００６９】
堆積後のアニール処理および薄膜の最終的な特性は、上で述べたものと同じである。
【００７０】
一般に、本発明による、磁化が高く、絶縁性のある、軟磁性薄膜は、結晶層およびアモルファス相を含む。結晶相は、アモルファス相内に分散される。
【００７１】
実施形態に応じて、結晶相は、格子間の窒素の固溶体を、溶解度の限界まで有する、ＦｅリッチなＦｅＸＮのナノ粒子からなる。Ｘは、好ましくは、以下の元素、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｉｒ、およびＰｔから選択される。この一覧は、希土類系（ランタニド）の元素、および、以下の元素、すなわち、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、およびＣｕに拡張されてもよい。該粒子は、１０ｎｍ未満の径を有し、ｂｃｃおよびｂｃｔの構造を有し、酸化されない。
【００７２】
実施形態（およびその変形）に応じて、アモルファス相は、Ｘ、Ｎ、およびＯから主に形成され、ここで、Ｘは、リッチとされ、窒素および主に酸素を含有し、上記で規定される通りである。この相は、５ｎｍ未満の粒子間距離によって粒子をカプセル化する絶縁マトリクスを構成する。この相は、薄膜の総体積の２０％未満に相当するのが有利である。
【００７３】
例示のため、また、上述した第１の系列から得たＸについて、ＦｅａＸｂＮｃＯｄ薄膜を考えると、原子パーセントでの、各元素についての含有量は、以下の範囲内、すなわち、ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＝１００％の下で、４５％≦ａ≦９０％、１％≦ｂ≦５％、５％≦ｃ≦２０％、５％≦ｄ≦３０％である。
【００７４】
例示のため、また、上述した第１の系列から得たＸについて、以下の表は、本発明に従って得られた薄膜のこれらの元素の比率に応じた、いくつかの有用な磁気的および電気的特性を与える（ａ、ｂ、ｃ、およびｄは原子パーセントで与えられる）。
【表１】
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【００７５】
これらの薄膜の１つの有利な特性は、場合に応じて、約１０３〜１０６μΩ．ｃｍのオーダーの抵抗率を有することである。さらに、強磁性のＦｅリッチな粒子ではなく、粒子間のＸリッチなマトリクスを選択的に酸化するので、高い磁化を維持することが可能になる。
【００７６】
さらに、Ｆｅリッチな結晶相の選択的窒化によって、軟磁性でかつ異方性の磁気特性を得ることができる。したがって、絶縁性と高い磁化の両方を有する軟磁性薄膜を得ることが可能になり、これは、無線周波数領域における用途の動作条件を満足する。本発明に従って得られる薄膜は、通常、５×１０−２〜１μｍの間の厚みを有する。
【００７７】
集積回路は、本発明による、絶縁性のある軟磁性薄膜を使用して製作されることができる。該薄膜は、メンブレン(membrane)内に組み込まれ、該メンブレンは、集積回路の製作のためのコンポーネントの作成で使用される。
【００７８】
図１は、コンポーネントＣとして、誘導性コンポーネントＣＬを備える、本発明による集積回路ＩＣの例を概略的に示す。誘導性コンポーネントＣＬは、基板ＳＢに作成されたキャビティ１の下に配置された金属巻回部ＭＴを備える。誘導性コンポーネントＣＬはまた、軟磁性薄膜２からなる磁性メンブレンＭＢを含み、磁性薄膜２は、この特定の実施形態では、２つのパッシベーション層２１および２２の間に挟まれている。パッシベーション層は、ここでは、薄膜２の保護と、メンブレンのより良好な機械的特性の両方を提供する。
【００７９】
パッシベーション層２１および２２は、シリコン酸化物およびシリコン窒化物をベースとする材料のような、既知の材料を使用して、既知の方法によって製作される。メンブレンは、好ましくは、ＦｅＨｆＮＯタイプの磁性薄膜を備える。
【００８０】
メンブレンＭＢは、固定されることができ（図１）、または、任意の既知の手段（熱膨張、機械的手段、圧電手段など）によって、巻回部の方向に可動であることもできる（図２）。メンブレンが可動である場合、誘導性コンポーネントＣＬのインダクタンスＬの値は、所定の制御された方法で変更されることができる。
【００８１】
メンブレンが固定される場合、メンブレンをＲＦ誘導性コンポーネントから分離する距離を、最小に低減することができる。メンブレンの磁性薄膜２は、好ましくは、高い透磁率μ’（通常、≧１００）を有し、低い磁気損失μ”（通常、≦１０）を有する。これによって、インダクタンスが、（通常、３０％〜１２０％ほど）増加することが可能になり、高いＱ値（通常、Ｑ≧１０）を実現することができる。たとえば、同等の性能を有するより小さいコイルを得ることが可能となる。
【００８２】
誘導性コンポーネントのメンブレンＭＢが固定される場合、該メンブレンは、誘導性コンポーネントのためのスクリーニング・カバー(screening cover)を形成することもできる。この場合、メンブレンの磁性薄膜２は、好ましくは、低い透磁率μ’（通常、≦１００）および高い磁気損失μ”（通常、≧５００）を有する。この場合、能動コンポーネントの固定されたメンブレンは、誘導コンポーネントのためのスクリーニング・カバーを形成する。
【００８３】
しかし、メンブレンＭＢが可動である場合には、メンブレンの磁性薄膜２は、高い透磁率μ’（通常、≧１００）および低い磁気損失μ”（通常、≦１０）を有する。これによって、コンポーネントのインダクタンスが、巻回部に対するメンブレンの位置に応じて制御されることが可能になる（通常、０％〜１００％の範囲にわたって変化する。すなわち、メンブレンに近くなるにつれ、インダクタンスは、公称値Ｘから、おそらく２Ｘまでになる）。
【００８４】
コンポーネントＣの性質がどうであろうとも、薄膜２を備えるメンブレンＭＢは、コンポーネントＣをカプセル化するためのカバーを形成することができる。コンポーネントＣは、たとえば、ＭＥＭＳ（MicroElectroMechanical System）であることができる（図４を参照されたい）。メンブレンＭＢはまた、図３に概略的に示すように、コンポーネントＣ（たとえば、ＢＡＷ（バルクアコースティックウェイブ(Bulk Acoustic Wave)タイプの共振器であることができる）のための支持体を形成する。
【００８５】
本発明による集積回路は、図５に示すように、メンブレンの２つの異なる部分を使用した、いくつかの、同じまたは異なるコンポーネントを備えてもよい。
【００８６】
その根拠は、メンブレンが、「ウェハサイズ」のメンブレンとして形成される、すなわち、メンブレンが集積回路の表面全体を覆うからである。この図では、回路は、メンブレンの所定部分を使用した第１の誘導性コンポーネントＣＬと、第２のコンポーネントとを有し、この例では、該第２のコンポーネントが、容量性コンポーネントＣＣである。メンブレンＭＢの別の部分が、２つの金属層ＭＬ間に設置された、該容量性コンポーネントの誘電体を形成している。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に従う薄膜を用いたコンポーネントを有する集積回路の一例を概略的に示す図。
【図２】本発明に従う薄膜を用いたコンポーネントを有する集積回路の一例を概略的に示す図。
【図３】本発明に従う薄膜を用いたコンポーネントを有する集積回路の一例を概略的に示す図。
【図４】本発明に従う薄膜を用いたコンポーネントを有する集積回路の一例を概略的に示す図。
【図５】本発明に従う薄膜を用いたコンポーネントを有する集積回路の一例を概略的に示す図。
【符号の説明】
【００８８】
２  薄膜
Ｃ  コンポーネント
ＣＣ  容量性コンポーネント
ＣＬ  誘導性コンポーネント
ＩＣ  集積回路
ＭＢ  メンブレン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
1. Title of Invention
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2. Detailed Description of Invention
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3. Brief Description of Drawings
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1. Claims
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1. Abstract
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2. Representative drawing
Fig. １
ＦＩＧ.１
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ＦＩＧ.２
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ＦＩＧ.３
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ＦＩＧ.４
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ＦＩＧ.５
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