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JP2004281988A - Solid state inductor and method of manufacturing the same - Google Patents

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JP2004281988A JP2003083934A JP2003083934A JP2004281988A JP 2004281988 A JP2004281988 A JP 2004281988A JP 2003083934 A JP2003083934 A JP 2003083934A JP 2003083934 A JP2003083934 A JP 2003083934A JP 2004281988 A JP2004281988 A JP 2004281988A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make a size smaller in a state of a large inductance value and to perform easy tuning by varying the inductance value by an IC circuit. <P>SOLUTION: A method comprises processes for: forming a bottom electrode 102; forming a colossal magnetoresistance (CMR) thin film 104 overlying the bottom electrode 102; forming a top electrode 106 overlying the CMR thin film 104; applying electrical field treatment to the CMR thin film 104 in a range of 0.4 to 1 megavolts per centimeter (MV/cm) with a pulse width in a range of 100 nanoseconds (ns) to 1 millisecond (ms); converting the CMR thin film 104 into a CMR thin film inductor in response to the electrical field treatment; applying a bias voltage between the top electrode 106 and bottom electrode 102; and creating inductance between the top electrode 106 and the bottom electrode 102 in response to the applied bias voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソリッドステートインダクタおよびその製造方法に関し、より具体的には、例えばアナログ集積回路(IC)用のソリッドステートインダクタなどのインダクタおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のソリッドステートインダクタ(IC集積された固体インダクタをIC集積インダクタという)は、金属線から形成され、螺旋形状に設計されて、シリコン基板上の絶縁体の厚い層の上に重ねられている。このように形成されたインダクタのインダクタンス値は非常に低いので、実際のインダクタの形成に必要なシリコン面積は大きい。その大きいサイズのインダクタは、高価なIC領域を非常に大量に用いるだけでなく、寄生リアクタンス、および、インダクタに隣接するか、その上に重ねられるか、またはその下にある素子との意図されない相互インダクタンスを生成してしまう。
【0003】
また、IC集積インダクタは、受動的な素子である。即ち、従来のインダクタは、ICにおいて一旦形成されると、そのインダクタンス値を変更することができない。したがって、インダクタを周波数チューニングに用いることはできない。周波数チューニング用のインダクタは、例えば、フィルタ、アンテナ、および発振器などの各種回路の製造において所望されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のIC集積インダクタでは、より大きいインダクタンス値を持ちかつサイズを小さくすることは困難である。また、IC集積インダクタのインダクタンス値を変動させることにより、インダクタを周波数チューニングに用いることはできない。
【0005】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、より大きいインダクタンス値を有する状態でサイズをより小さくすることができるソリッドステートインダクタおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
また、本発明は、上記従来の問題を解決するもので、IC回路においてインダクタンス値を変動させることにより容易にチューニングすることができるソリッドステートインダクタおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明のソリッドステートインダクタの製造方法は、底部電極を形成する工程と、該底部電極上に重ねて超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を形成する工程と、該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜上に重ねて上部電極を形成する工程と、該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜に対する電界処理を行い、該電界処理に応じて、該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜インダクタに変換する工程とを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【0008】
また、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタの製造方法において、前記上部電極と底部電極間にバイアス電圧を印加し、該印加バイアス電圧に応じて、該上部電極と該底部電極間にインダクタンスを作成する工程をさらに含む。
【0009】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタの製造方法において、前記印加バイアス電圧を変動させる工程と、該印加バイアス電圧の変動に応じて前記インダクタンスを変動させる工程とをさらに含む。
【0010】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタの製造方法において、前記底部電極上に重ねられて超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を形成する工程は、超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜材料として、Pr0.3Ca0.7MnO(PCMO)、La0.7Ca0.3MnO(LCMO)、Y1−xCaMnO(YCMO)および高温超伝導体(HTSC)材料を含む群から選択される材料を用いる工程を含む。
【0011】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタの製造方法において、前記底部電極上に重ねられて超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を形成する工程は、約2000Åの厚さの超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を形成する工程を含む。
【0012】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタの製造方法において、前記底部電極上に重ねられて超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を形成する工程は、約670Åの厚さの第1の層をスピンコーティングする工程と、該第1の層を摂氏約650度で約30分間、アニールする工程と、該第1の層上に重ねられて約670Åの厚さの第2の層をスピンコーティングする工程と、該第2の層を摂氏約550度で約30分間、アニールする工程と、該第2の層上に重ねられて約670Åの厚さの第3の層をスピンコーティングする工程と、該第3の層を摂氏約550度で約30分間、アニールする工程とを含む。
【0013】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタの製造方法において、前記底部電極を形成する工程は、Al、Au、Ti、Ta、Pt、Al、Cu、W、Ir、AlSiおよび他の貴金属を含む群から選択される材料から該底部電極を形成する工程を含む。
【0014】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタの製造方法において、前記上部電極を形成する工程は、Al、Au、Ti、Ta、Pt、Al、Cu、W、Ir、AlSiおよび他の貴金属を含む群から選択される材料から該上部電極を形成する工程を含む。
【0015】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタの製造方法において、前記超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜に対して電界処理を行う工程は、パルス幅が100ナノセカンド(ns)〜1ミリセカンド(ms)の範囲で、1センチメートルにつき0.4〜1メガボルト(MV/cm)の範囲の電界を印加する工程を含む。
【0016】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタの製造方法において、前記上部電極と底部電極間にバイアス電圧を印加する工程で、該バイアス電圧は、DC0.5〜5ボルトの範囲内の電圧と、DC−0.5〜−5ボルトの範囲内の電圧とを含む群から選択される。
【0017】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタの製造方法における上部電極と底部電極間にインダクタンスを作成する工程が、0.01マイクロヘンリー(μH)より大きい値から1μH未満の値の範囲内のインダクタンスを作成する工程を含む。
【0018】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタの製造方法において、印加バイアス電圧の変動に応じて、前記上部電極と底部電極との間のインダクタンスを変動させる工程は、DC+1ボルトおよびDC−1ボルトを含む群から選択されるバイアス電圧で、最大インダクタンスを作成する工程を含む。
【0019】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタの製造方法において、超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜に対して電界処理を行う工程は、該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜をアニールしながら同時に電界を印加する工程を含む。
【0020】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタの製造方法は、底部電極を形成する工程と、該底部電極上に重ねられて超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を形成する工程と、該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜上に重ねられて上部電極を形成する工程と、該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜に対して、パルス幅が100ナノセカンド(ns)〜1ミリセカンド(ms)の範囲内で、1センチメートルにつき0.4〜1メガボルト(MV/cm)の範囲の電界処理を行い、該電界処理に応じて該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜インダクタに変換する工程と、該上部電極と底部電極間にバイアス電圧を印加する工程と、該印加バイアス電圧に応じて該上部電極と底部電極間にインダクタンスを作成する工程と、該印加バイアス電圧を変動させ、該バイアス電圧の変動に応じて該インダクタンスを変動させる工程とを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【0021】
本発明のソリッドステートインダクタは、底部電極と、該底部電極の上に重ねられた電界処理超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜と、該電界処理超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜上に重ねられた上部電極とを備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【0022】
また、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタにおける上部電極と底部電極間にバイアス電圧を印加する電圧印加手段をさらに備えたソリッドステートインダクタであって、該印加バイアス電圧に応じて該上部電極と底部電極間にインダクタンスが作成されている。
【0023】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタにおける電圧印加手段は、前記印加バイアス電圧を変動させ、該印加バイアス電圧の変動に応じて、前記上部電極と底部電極間のインダクタンスを変動させる。
【0024】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタにおける超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜が、Pr0.3Ca0.7MnO(PCMO)、La0.7Ca0.3MnO(LCMO)、Y1−xCaMnO(YCMO)および高温超伝導体(HTSC)材料のうち少なくとも何れかを含む。
【0025】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタにおける超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜の厚さが約2000Åである。
【0026】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタにおける底部電極は、Al、Au、Ti、Ta、Pt、Al、Cu、W、Ir、AlSiおよび他の貴金属を含む群から選択される材料を含む。
【0027】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタにおける上部電極は、Al、Au、Ti、Ta、Pt、Al、Cu、W、Ir、AlSiおよび他の貴金属を含む群から選択される材料から形成されている。
【0028】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタにおける電界処理超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜は、パルス幅が100ナノセカンド(ns)〜1ミリセカンド(ms)の範囲で、0.4〜1MV/cmの範囲の電界にさらされたものである。
【0029】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタにおける電圧印加手段は、前記上部電極と底部電極間にバイアス電圧を印加し、該バイアス電圧が、DC0.5〜5ボルトの範囲内の電圧と、DC−0.5〜−5ボルトの範囲内の電圧とを含む群から選択されている。
【0030】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタにおける上部電極と底部電極間のインダクタンス値が、0.01マイクロヘンリー(μH)より大きい値から1μH未満の値の範囲内の値である。
【0031】
さらに、好ましくは、本発明のソリッドステートインダクタにおける上部電極と底部電極間のインダクタンスは、DC+1ボルトおよびDC−1ボルトを含む群から選択された印加バイアス電圧に応じた最大値である。
【0032】
上記構成により、比較的大きいインダクタンス値を有し、必要とするチップ面積が非常に小さく、従来の集積回路(シリコン上または化合物半導体基板上に製造されるCMOS回路であってもよいしバイポーラ回路であってもよい)への一体化に適したソリッドステートインダクタおよびその製造方法を得ることが可能となる。また、IC回路においてインダクタンス値を変動させることが可能となるので、容易にチューニングすることも可能となる。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のソリッドステートインダクタ(以下、単にインダクタという)およびその製造方法の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0034】
図1は、本発明のインダクタの概略構成を模式的に示す図である。
【0035】
図1において、インダクタ100は、底部電極102と、この底部電極102上に重ねられた電界処理超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜104と、このCMR薄膜104上に重ねられた上部電極106とを有している。
【0036】
CMR薄膜104は、Pr0.3Ca0.7MnO(PCMO)、La0.7Ca0.3MnO(LCMO)、Y1−xCaMnO(YCMO)、または、高温超伝導体(HTSC)材料などの材料から製造される。なお、要件に応じて、この他の均等な材料を用いてもよい。CMR薄膜104の厚さt1は、約2000Åである。
【0037】
ここで、より詳細に説明すると、CMR薄膜104は、パルス幅が100ナノセカンド(ns)〜1ミリセカンド(ms)の範囲で、1センチメートルにつき0.4〜1メガボルト(MV/cm)の範囲の電界にさらされる。これは、例示的な処理に過ぎない。他の処理手段も用いられ、CMR材料、間にある材料および所望のインダクタンス値に依存する。
【0038】
インダクタ100の底部電極102は、Al、Au、Ti、Ta、Pt、Al、Cu、W、Ir、AlSiまたは他の貴金属などの材料群から選択される材料にて製造される。なお、IC製造分野において周知である他の導電体材料が用いられてもよい。これと同様に、上部電極106も、典型的には、Al、Au、Ti、Ta、Pt、Al、Cu、W、Ir、AlSiまたは他の貴金属を含む材料群から選択される材料にて製造される。
【0039】
また、インダクタ100の上部電極106と底部電極102間にバイアス電圧を印加する電圧印加手段112が設けられている。典型的には、インダクタ100は、より大きくかつ複雑な回路の一部を有しており、電圧印加手段112からのバイアス電圧とそのバイアス電圧に対して相対的なグランドゼロ電位とは、図示していない他の部材、例えばトランジスタ回路を介して接続されている。インダクタ100のインダクタンスまたはインダクタンス値L(114)は、電圧印加手段112からの印加バイアス電圧に応じて上部電極106と底部電極102間のCMR薄膜104に作成される。
【0040】
いくつかの局面において、電圧印加手段112は、インダクタ100に印加するバイアス電圧を変動させ得る。印加されるバイアス電圧の変動に応答して、上部電極106と底部電極102との間のインダクタンス値L(114)が変動する。いくつかの実用的なバイアス電圧範囲が、その一例として開発されてきた。いくつかの局面において、電圧印加手段112は、上部電極106と底部電極102間に、DC0.5〜5ボルトまたはDC−0.5〜−5ボルトのいずれかの範囲内の電圧を印加する。なお、特定の回路適用例においては、AC電圧が用いられてもよい。さらに、異なる種々のCMR材料、CMR容量、および電界処理用に、他のDC電圧範囲が用いられてもよい。
【0041】
上記のバイアス電圧値を用いることによって、上部電極106と底部電極102との間のインダクタンス114は、バイアス電圧、CMR材料、およびCMR薄膜104のジオメトリ(容量、直径108、および厚さt1)に依存して、0.01マイクロヘンリー(μH)より大きい値から1μH未満の値の範囲内になり得る。典型的には、上部電極106と底部電極102との間のインダクタンス値L(114)は、+1dcボルトまたは−1dcボルトのいずれかの印加された電圧に応じた最大値である。しかし、また、最大インダクタンス値とバイアス電圧との間の関係も、CMR材料およびCMRジオメトリに依存する。
【0042】
図2は、本発明の二つのインダクタ100を実際のIC集積回路に適用した場合のデバイス構造の断面図である。
【0043】
図2に示すように、本発明のインダクタ100は、二つの端子を有する柱状構造体である。インダクタ100は、底部電極102がpn接合またはローカル相互接続金属線上にある一つのバイアホール内に製造されている。また、インダクタ100は、処理の先頭部分が完了した後にICに一体化され得る。デバイスA200において、インダクタ100はドレイン接合部202に一体化されている。デバイスB204において、別のインダクタ100は、ゲート電極206に一体化されている。これらのインダクタ(単数または複数)100は、従来の堆積方法、例えば、スピンコーティング、スパッタリング、およびCVDプロセスなどを用いて、半導体基板上に堆積され得る。また、インダクタ100は、バイアス電圧制御を用いることによって、2オーダー(2ケタ)よりも大きく変動し得る非常に高いインダクタンスを有する。インダクタ100がその一部を構成する任意のLC回路のチューニングは、インダクタ100にかけられるバイアス電圧を調節することによって達成することができる。
【0044】
例えば本発明のインダクタ100は、スピンコーティングプロセスを用いて製造された超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜レジスタを用いて製造され得る。CMR材料は、例えばPCMO(Pr0.3Ca0.7MnO)であり得る。CMR薄膜は、全体の厚さが約200nmになるまで、白金基板上に、3回コーティングされる。CMR薄膜は、1回目のコーティング後、650℃で30分間アニールされ、2回目および3回目のコーティング後、550℃で30分間アニールされる。上部電極106は白金であるが、他の金属、例えば、Al、Cu、W、Ir、AlSiまたは他の貴金属などが用いられてもよい。製造直後または製造されたままのCMR薄膜104のインピーダンスは、抵抗素子による抵抗Rおよびキャパシタンス素子による容量Cを持っていると判断される。
【0045】
図3は、例示的なCMR薄膜の電界処理前のリアクタンスを示す図である。
【0046】
図3の全ての測定値は、インダクタンス値と直列の抵抗値についての測定値である。測定周波数は1MHzである。測定されたインダクタンス値は負であり、よって、これは容量性である。
【0047】
また、図3では、このCMR薄膜のキャパシタンス値および抵抗値が、実際には、ある測定値範囲において、バイアス電圧値から独立していることも示している。
【0048】
図4は、例示的なCMR薄膜の電界処理後のリアクタンスを示す図である。
【0049】
図4に示すように、インピーダンス特性は、0.4MV/cm〜1MV/cmの電界が上部電極106および底部電極102を介してCMR薄膜104に印加された後、大幅に変化する。CMR薄膜104の抵抗は、約275オームから20オーム未満へと低減する。CMR薄膜104は、−5V〜−0.5Vまたは0.5V〜5Vのバイアス電圧に応じて誘導性を持っている。これらの範囲外のバイアス電圧では、CMR薄膜104のリアクタンスは、キャパシタンスである。最大インダクタンスは1μHより高い。
【0050】
PCMOソリッドステートインダクタ100のインダクタンス値は、素子に印加されるバイアス電圧を変更することによって、2オーダー(2ケタ)より大きく変動し得る。材料の性質上、超巨大磁気抵抗(CMR)および高温超伝導(HTSC)材料が、電気的チューニングが可能なソリッドステートインダクタ100の製造において実用的であると期待される。電気的チューニング可能なインダクタ100は、任意の集積回路のフィルタおよびアンテナ用の組み込み素子として適切である。
【0051】
図5は、本発明のソリッドステートインダクタ100の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【0052】
図5に示すように、このインダクタ100の製造方法においては、説明を明瞭化するために番号を付けた工程を連続的に示しているが、明示しない限り、これらの番号から順序が推測されるべきではない。これらの工程のうちのいくつかは飛ばされてもよいし、平行して行われてもよいし、連続的な順序を厳密に守って行われる必要もない。
【0053】
図5に示すように、工程500でソリッドステートインダクタ100の製造を開始する。
【0054】
工程502において、底部電極102が形成される。
【0055】
工程504において、底部電極102上に重ねられて超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜104が形成される。
【0056】
工程506において、CMR薄膜104上に重ねられて上部電極が形成される。
【0057】
工程508において、CMR薄膜104に対する電界処理が行われる。または、工程508において、CMR薄膜104のアニールと同時に電界が印加される。
【0058】
工程510において、電界処理に応答して、CMR薄膜104がCMR薄膜インダクタ100に変換される。
【0059】
ここで、以上のインダクタ100の製造方法について更に詳細に説明する。いくつかの局面には、更なる工程が含まれる。工程510の次に行う工程512において、上部電極106と底部電極102間にバイアス電圧が印加される。
【0060】
工程514において、印加バイアス電圧に応じて、上部電極106と底部電極102間にインダクタンスが作成される。
【0061】
他の局面においては、工程516で印加バイアス電圧を変動させる。
【0062】
工程518において、印加バイアス電圧における変動に応じてインダクタンスが変動する。
【0063】
次に、工程504に戻って、底部電極102上に重ねられてCMR薄膜104を形成する工程は、Pr0.3Ca0.7MnO(PCMO)、La0.7Ca0.3MnO(LCMO)、Y1−xCaMnO(YCMO)、または、高温超伝導体(HTSC)材料などの材料を用いる工程を含む。いくつかの局面において、CMR薄膜104は、上記変動に依存して、約2000Åの厚さまで形成される。
【0064】
いくつかの局面において、工程504において、底部電極102上に重ねられてCMR薄膜を形成する工程は、工程504a〜工程504fの各サブステップを含んでいる。
【0065】
まず、工程504aにおいて、約670Åの厚さの第1の層がスピンコーティングされる。
【0066】
次に、工程504bにおいて、第1の層が、摂氏約650度の温度で、約30分間アニールされる。
【0067】
さらに、工程504cにおいて、第1の層上に重ねられた約670Åの厚さの第2の層がスピンコーティングされる。
【0068】
さらに、工程504dにおいて、第2の層が、摂氏約550度の温度で、約30分間アニールされる。
【0069】
さらに、工程504eにおいて、第2の層の上に重ねられた約670Åの厚さの第3の層がスピンコーティングされる。
【0070】
最終に、工程504fにおいて、第3の層が、摂氏約550度の温度で、約30分間アニールされる。
【0071】
本発明のいくつかの局面において、工程502の底部電極502を形成する工程は、Al、Au、Ti、Ta、Pt、Al、Cu、W、Ir、AlSiまたは他の貴金属などの材料から底部電極を形成する工程を含む。これと同様に、工程506における上部電極106を形成する工程は、Al、Au、Ti、Ta、Pt、Al、Cu、W、Ir、AlSiまたは他の貴金属などの材料から上部電極106を形成する工程を含む。
【0072】
また、いくつかの局面において、工程508のCMR薄膜104に対する電界処理を行う工程は、パルス幅が100ns〜1msで、1センチメートルにつき0.4〜1メガボルト(MV/cm)の範囲の電界を印加する工程を含む。
【0073】
また、いくつかの局面において、工程512における上部電極106と底部電極102間にバイアス電圧を印加する工程は、上部電極106と底部電極102間に、0.5〜5ボルトの範囲内のDC電圧、または、−0.5〜−5ボルト範囲内のDC電圧のいずれかのバイアス電圧を印加する工程を含む。また、工程514において上部電極106と底部電極102間にインダクタンスを作成する工程は、0.01マイクロヘンリー(μH)より大きい値から1μH未満の値の範囲のインダクタンスを作成する工程が含まれる。
【0074】
また、いくつかの局面において、工程518における印加バイアス電圧の変動に応じて上部電極106と底部電極102間のインダクタンスを変動させる工程は、DC約+1ボルト、またはDC約−1ボルトのいずれかのバイアス電圧での最大インダクタンスを作成する工程を含む。
【0075】
以上により、本発明の実施形態によれば、底部電極102を形成する工程と、底部電極102上に重ねられて超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜104を形成する工程と、CMR薄膜104上に重ねられて上部電極106を形成する工程と、CMR薄膜104に対して、パルス幅が100ナノセカンド(ns)〜1ミリセカンド(ms)の範囲で、1センチメートルにつき0.4〜1メガボルト(MV/cm)の範囲の電界処理を行う工程と、電界処理に応じて、CMR薄膜104をCMR薄膜インダクタに変換する工程と、上部電極106と底部電極102間にバイアス電圧を印加する工程と、印加バイアス電圧に応じて、上部電極106と底部電極102間にインダクタンスを作成する工程とを含んでいる。印加されたバイアス電圧が変動する場合、インダクタンス値もそれに応じて変動する。よって、より大きいインダクタンス値を有する状態でサイズをより小さくすることができ、かつIC回路においてインダクタンス値を変動させることにより容易にチューニングすることができる。
【0076】
なお、本発明によるインダクタ100は、これらの例だけではなく、より幅広い用途を有する。同様に、例示的な製造プロセスが示されているが、固体インダクタは、均等な処理および材料を用いて製造され得る。当業者であれば、本発明の他の変形例および実施形態に想到する。
【0077】
【発明の効果】
以上により、本発明によれば、より大きいインダクタンス値を有する状態でサイズをより小さくすることができ、かつIC回路においてインダクタンス値を変動させることにより容易にチューニングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のインダクタの概略構成を模式的に示す図である。
【図2】本発明の二つのインダクタを実際のIC集積回路に適用した場合のデバイス構造の断面図である。
【図3】例示的なCMR膜の電界処理前のリアクタンスを示す図である。
【図4】例示的なCMR薄膜の電界処理後のリアクタンスを示す図である。
【図5】本発明のインダクタの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
100 インダクタ
102 底部電極
104 電界処理超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜
106 上部電極
112 電圧印加手段
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid state inductor and a method for manufacturing the same, and more specifically, to an inductor such as a solid state inductor for an analog integrated circuit (IC) and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventional solid-state inductors (IC-integrated solid-state inductors are referred to as IC-integrated inductors) are formed from metal lines, are designed in a spiral shape, and are stacked on a thick layer of insulator on a silicon substrate. Since the inductance value of the inductor thus formed is very low, the silicon area required for forming the actual inductor is large. The large size inductor not only uses very large amounts of expensive IC area, but also has parasitic reactances and unintended interaction with elements adjacent to, overlaid on, or below the inductor. It generates inductance.
[0003]
Further, the IC integrated inductor is a passive element. That is, once formed in an IC, the conventional inductor cannot change its inductance value. Therefore, inductors cannot be used for frequency tuning. Inductors for frequency tuning are desired in the manufacture of various circuits such as filters, antennas, and oscillators.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned conventional IC integrated inductor, it is difficult to have a larger inductance value and to reduce the size. Also, by changing the inductance value of the IC integrated inductor, the inductor cannot be used for frequency tuning.
[0005]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide a solid-state inductor that can be reduced in size with a large inductance value and a method of manufacturing the same.
[0006]
Another object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems and to provide a solid-state inductor that can be easily tuned by changing an inductance value in an IC circuit, and a method of manufacturing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a solid state inductor according to the present invention includes a step of forming a bottom electrode, a step of forming a super giant magnetoresistive (CMR) thin film on the bottom electrode, Forming an upper electrode by superimposing on the substrate, and performing an electric field treatment on the giant magnetoresistive (CMR) thin film. And a step of converting to a thin film inductor, whereby the above object is achieved.
[0008]
Preferably, in the method for manufacturing a solid state inductor of the present invention, a bias voltage is applied between the upper electrode and the bottom electrode, and an inductance is created between the upper electrode and the bottom electrode according to the applied bias voltage. Further comprising the step of:
[0009]
Still preferably, in a method for manufacturing a solid-state inductor according to the present invention, the method further includes a step of varying the applied bias voltage, and a step of varying the inductance in accordance with the variation of the applied bias voltage.
[0010]
Further, preferably, in the method of manufacturing a solid state inductor of the present invention, the step of forming a giant magnetoresistive (CMR) thin film overlying the bottom electrode includes: 0.3 Ca 0.7 MnO 3 (PCMO), La 0.7 Ca 0.3 MnO 3 (LCMO), Y 1-x Ca x MnO 3 (YCMO) and using a material selected from the group comprising high temperature superconductor (HTSC) materials.
[0011]
Further, preferably, in the method of manufacturing a solid state inductor of the present invention, the step of forming a super giant magnetoresistive (CMR) thin film overlying the bottom electrode includes forming a super giant magnetoresistive (CMR) thin film having a thickness of about 2000 mm. And b) forming a thin film.
[0012]
More preferably, in the method of manufacturing a solid state inductor of the present invention, the step of forming a giant magnetoresistive (CMR) thin film overlying the bottom electrode comprises spinning the first layer having a thickness of about 670 °. Coating, annealing the first layer at about 650 degrees Celsius for about 30 minutes, and spin coating a second layer of about 670 degrees thick over the first layer. Annealing the second layer at about 550 degrees Celsius for about 30 minutes; spin-coating a third layer of about 670 degrees thick over the second layer; Annealing the third layer at about 550 degrees Celsius for about 30 minutes.
[0013]
More preferably, in the method for manufacturing a solid state inductor of the present invention, the step of forming the bottom electrode includes Al, Au, Ti, Ta, Pt, Al, Cu, W, Ir, AlSi and another noble metal. Forming the bottom electrode from a material selected from the group.
[0014]
More preferably, in the method for manufacturing a solid state inductor of the present invention, the step of forming the upper electrode includes Al, Au, Ti, Ta, Pt, Al, Cu, W, Ir, AlSi and another noble metal. Forming the upper electrode from a material selected from the group.
[0015]
More preferably, in the method for manufacturing a solid-state inductor of the present invention, the step of performing an electric field treatment on the giant magnetoresistive (CMR) thin film includes a pulse width of 100 nanoseconds (ns) to 1 millisecond (ms). ) And applying an electric field in the range of 0.4 to 1 megavolt per centimeter (MV / cm).
[0016]
Still preferably, in a method for manufacturing a solid state inductor according to the present invention, a step of applying a bias voltage between the top electrode and the bottom electrode includes the step of: applying a bias voltage in a range of 0.5 to 5 volts DC. DC -0.5 to -5 volts.
[0017]
Still preferably, in a method of manufacturing a solid state inductor according to the present invention, the step of forming an inductance between the top electrode and the bottom electrode includes an inductance in a range from a value greater than 0.01 microhenry (μH) to a value less than 1 μH. Including the step of creating
[0018]
Further preferably, in the method for manufacturing a solid state inductor of the present invention, the step of changing the inductance between the top electrode and the bottom electrode in accordance with the change in the applied bias voltage includes changing DC + 1 volt and DC-1 volt. Creating a maximum inductance with a bias voltage selected from the group including.
[0019]
More preferably, in the method for manufacturing a solid state inductor of the present invention, the step of performing an electric field treatment on the giant magnetoresistive (CMR) thin film includes simultaneously applying an electric field while annealing the giant magnetoresistive (CMR) thin film. Including the step of applying.
[0020]
Still preferably, in a method for manufacturing a solid-state inductor according to the present invention, a step of forming a bottom electrode, a step of forming a giant magnetoresistive (CMR) thin film overlying the bottom electrode, Forming an upper electrode overlying the resistive (CMR) thin film, and a pulse width of 100 nanoseconds (ns) to 1 millisecond (ms) for the giant magnetoresistive (CMR) thin film. And performs an electric field treatment in the range of 0.4 to 1 megavolt per centimeter (MV / cm), and converts the giant magnetoresistive (CMR) thin film to a giant magnetoresistive (CMR) thin film inductor according to the electric field treatment. And applying a bias voltage between the top electrode and the bottom electrode, and creating an inductance between the top electrode and the bottom electrode according to the applied bias voltage. Indicia varying the pressure bias voltage, which comprises the step of varying the inductance in accordance with a variation in the bias voltage, the object can be achieved.
[0021]
The solid state inductor of the present invention comprises a bottom electrode, an electric field treated giant magnetoresistive (CMR) thin film overlaid on the bottom electrode, and a top electrode overlaid on the electric field treated giant magnetoresistive (CMR) thin film. And an electrode, whereby the above object is achieved.
[0022]
Preferably, the solid-state inductor according to the present invention further includes a voltage applying means for applying a bias voltage between the upper electrode and the lower electrode, wherein the upper electrode and the lower electrode correspond to the applied bias voltage. An inductance is created between the electrodes.
[0023]
Still preferably, in a solid state inductor according to the present invention, the voltage application unit varies the applied bias voltage, and varies the inductance between the upper electrode and the bottom electrode according to the variation of the applied bias voltage.
[0024]
Further, preferably, the giant magnetoresistive (CMR) thin film in the solid state inductor of the present invention is Pr Pr 0.3 Ca 0.7 MnO 3 (PCMO), La 0.7 Ca 0.3 MnO 3 (LCMO), Y 1-x Ca x MnO 3 (YCMO) and / or high temperature superconductor (HTSC) material.
[0025]
More preferably, the thickness of the giant magnetoresistive (CMR) thin film in the solid state inductor of the present invention is about 2000 °.
[0026]
More preferably, the bottom electrode in the solid state inductor of the present invention comprises a material selected from the group comprising Al, Au, Ti, Ta, Pt, Al, Cu, W, Ir, AlSi and other noble metals.
[0027]
More preferably, the upper electrode in the solid state inductor of the present invention is formed from a material selected from the group including Al, Au, Ti, Ta, Pt, Al, Cu, W, Ir, AlSi and other noble metals. ing.
[0028]
Further, preferably, the electric field treated giant magnetoresistance (CMR) thin film in the solid state inductor of the present invention has a pulse width in the range of 100 nanoseconds (ns) to 1 millisecond (ms) and 0.4 to 1 MV /. It was exposed to an electric field in the range of cm.
[0029]
Still preferably, in a solid state inductor according to the present invention, the voltage applying means applies a bias voltage between the top electrode and the bottom electrode, and the bias voltage is a voltage in a range of 0.5 to 5 VDC and a DC voltage. And a voltage in the range of -0.5 to -5 volts.
[0030]
More preferably, the inductance value between the top electrode and the bottom electrode in the solid state inductor of the present invention is a value within a range from a value greater than 0.01 microhenry (μH) to a value less than 1 μH.
[0031]
Further, preferably, the inductance between the top electrode and the bottom electrode in the solid state inductor of the present invention is a maximum value corresponding to an applied bias voltage selected from a group including DC + 1 volt and DC-1 volt.
[0032]
With the above configuration, a relatively large inductance value, a very small chip area is required, and a conventional integrated circuit (a CMOS circuit manufactured on silicon or a compound semiconductor substrate or a bipolar circuit) Solid state inductor suitable for integration into a solid state inductor and a method for manufacturing the same. In addition, since the inductance value can be changed in the IC circuit, tuning can be easily performed.
[0033]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a solid state inductor (hereinafter, simply referred to as an inductor) and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0034]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of the inductor of the present invention.
[0035]
In FIG. 1, an inductor 100 has a bottom electrode 102, an electric field treated giant magnetoresistive (CMR) thin film 104 overlaid on the bottom electrode 102, and an upper electrode 106 overlaid on the CMR thin film 104. are doing.
[0036]
The CMR thin film 104 is made of Pr 0.3 Ca 0.7 MnO 3 (PCMO), La 0.7 Ca 0.3 MnO 3 (LCMO), Y 1-x Ca x MnO 3 (YCMO) or high temperature superconductor (HTSC) materials. Note that other equivalent materials may be used according to requirements. The thickness t1 of the CMR thin film 104 is about 2000 °.
[0037]
More specifically, the CMR thin film 104 has a pulse width in the range of 100 nanoseconds (ns) to 1 millisecond (ms) and a pulse width of 0.4 to 1 megavolt (MV / cm) per centimeter. Exposure to a range of electric fields. This is only an exemplary process. Other processing means may also be used, depending on the CMR material, the intervening material and the desired inductance value.
[0038]
The bottom electrode 102 of the inductor 100 is made of a material selected from a group of materials such as Al, Au, Ti, Ta, Pt, Al, Cu, W, Ir, AlSi or other noble metals. Note that other conductive materials well known in the IC manufacturing field may be used. Similarly, the upper electrode 106 is also typically made of a material selected from a group of materials including Al, Au, Ti, Ta, Pt, Al, Cu, W, Ir, AlSi or other noble metals. Is done.
[0039]
Further, a voltage applying means 112 for applying a bias voltage between the upper electrode 106 and the bottom electrode 102 of the inductor 100 is provided. Typically, the inductor 100 has part of a larger and more complex circuit, and the bias voltage from the voltage application means 112 and the ground zero potential relative to the bias voltage are shown in FIG. Not connected, for example, via a transistor circuit. The inductance of the inductor 100 or the inductance value L (114) is formed on the CMR thin film 104 between the upper electrode 106 and the bottom electrode 102 according to the applied bias voltage from the voltage applying means 112.
[0040]
In some aspects, the voltage application unit 112 can vary the bias voltage applied to the inductor 100. In response to the change in the applied bias voltage, the inductance value L (114) between the top electrode 106 and the bottom electrode 102 changes. Several practical bias voltage ranges have been developed as examples. In some aspects, the voltage applying means 112 applies a voltage between the top electrode 106 and the bottom electrode 102 in any range of 0.5 to 5 volts DC or -0.5 to -5 volts DC. In a specific circuit application example, an AC voltage may be used. In addition, other DC voltage ranges may be used for different CMR materials, CMR capacitances, and electric field processing.
[0041]
By using the above bias voltage values, the inductance 114 between the top electrode 106 and the bottom electrode 102 depends on the bias voltage, the CMR material, and the geometry (capacity, diameter 108, and thickness t1) of the CMR thin film 104. Thus, it can range from a value greater than 0.01 microhenry (μH) to a value less than 1 μH. Typically, the inductance value L (114) between the top electrode 106 and the bottom electrode 102 is a maximum value depending on the applied voltage of either +1 dc volts or -1 dc volts. However, the relationship between the maximum inductance value and the bias voltage also depends on the CMR material and the CMR geometry.
[0042]
FIG. 2 is a sectional view of a device structure when two inductors 100 of the present invention are applied to an actual IC integrated circuit.
[0043]
As shown in FIG. 2, the inductor 100 of the present invention is a columnar structure having two terminals. The inductor 100 is fabricated in a single via hole with the bottom electrode 102 on a pn junction or local interconnect metal line. Also, the inductor 100 may be integrated into the IC after the beginning of the process has been completed. In the device A200, the inductor 100 is integrated with the drain junction 202. In the device B204, another inductor 100 is integrated with the gate electrode 206. These inductor (s) 100 may be deposited on a semiconductor substrate using conventional deposition methods, such as, for example, spin coating, sputtering, and CVD processes. Also, the inductor 100 has a very high inductance that can vary more than two orders (two digits) by using bias voltage control. Tuning of any LC circuit of which the inductor 100 is a part may be accomplished by adjusting the bias voltage applied to the inductor 100.
[0044]
For example, the inductor 100 of the present invention can be manufactured using a giant magnetoresistive (CMR) thin film resistor manufactured using a spin coating process. The CMR material is, for example, PCMO (Pr 0.3 Ca 0.7 MnO 3 ). The CMR thin film is coated three times on a platinum substrate until the total thickness is about 200 nm. The CMR thin film is annealed at 650 ° C. for 30 minutes after the first coating, and annealed at 550 ° C. for 30 minutes after the second and third coatings. The upper electrode 106 is platinum, but other metals, for example, Al, Cu, W, Ir, AlSi, or other noble metals may be used. It is determined that the impedance of the CMR thin film 104 immediately after or as manufactured has a resistance R by a resistance element and a capacitance C by a capacitance element.
[0045]
FIG. 3 is a diagram illustrating reactance of an exemplary CMR thin film before electric field treatment.
[0046]
All measurements in FIG. 3 are measurements of the resistance in series with the inductance. The measurement frequency is 1 MHz. The measured inductance value is negative, so it is capacitive.
[0047]
FIG. 3 also shows that the capacitance value and the resistance value of the CMR thin film are actually independent of the bias voltage value in a certain measurement value range.
[0048]
FIG. 4 is a diagram illustrating reactance of an exemplary CMR thin film after electric field treatment.
[0049]
As shown in FIG. 4, the impedance characteristic changes significantly after an electric field of 0.4 MV / cm to 1 MV / cm is applied to the CMR thin film 104 via the upper electrode 106 and the bottom electrode 102. The resistance of the CMR thin film 104 decreases from about 275 ohms to less than 20 ohms. The CMR thin film 104 has inductive properties according to a bias voltage of -5V to -0.5V or 0.5V to 5V. At bias voltages outside these ranges, the reactance of the CMR thin film 104 is capacitance. The maximum inductance is higher than 1 μH.
[0050]
The inductance value of the PCMO solid state inductor 100 can vary more than two orders (two digits) by changing the bias voltage applied to the device. Due to the nature of the material, giant magnetoresistive (CMR) and high temperature superconducting (HTSC) materials are expected to be practical in the manufacture of electrically tunable solid state inductors 100. Electrically tunable inductor 100 is suitable as a built-in element for filters and antennas of any integrated circuit.
[0051]
FIG. 5 is a flowchart showing one embodiment of a method for manufacturing the solid state inductor 100 of the present invention.
[0052]
As shown in FIG. 5, in the method of manufacturing inductor 100, numbered steps are continuously shown for clarity of description, but unless otherwise specified, the order is inferred from these numbers. Should not be. Some of these steps may be skipped, performed in parallel, and need not be performed in a strict sequential order.
[0053]
As shown in FIG. 5, in step 500, manufacturing of the solid state inductor 100 is started.
[0054]
In step 502, a bottom electrode 102 is formed.
[0055]
Step 504 forms a giant magnetoresistive (CMR) thin film 104 overlying the bottom electrode 102.
[0056]
Step 506 forms an upper electrode overlying the CMR thin film 104.
[0057]
In step 508, electric field processing is performed on the CMR thin film 104. Alternatively, in step 508, an electric field is applied simultaneously with annealing of the CMR thin film 104.
[0058]
At step 510, the CMR thin film 104 is converted to the CMR thin film inductor 100 in response to the electric field treatment.
[0059]
Here, a method for manufacturing the inductor 100 will be described in more detail. Some aspects include additional steps. In step 512 following step 510, a bias voltage is applied between the top electrode 106 and the bottom electrode 102.
[0060]
In step 514, an inductance is created between the top electrode 106 and the bottom electrode 102 in response to the applied bias voltage.
[0061]
In another aspect, step 516 varies the applied bias voltage.
[0062]
In step 518, the inductance changes in response to the change in the applied bias voltage.
[0063]
Next, returning to step 504, the step of forming the CMR thin film 104 overlaid on the bottom electrode 102 includes Pr 0.3 Ca 0.7 MnO 3 (PCMO), La 0.7 Ca 0.3 MnO 3 (LCMO), Y 1-x Ca x MnO 3 (YCMO) or using a material such as a high-temperature superconductor (HTSC) material. In some aspects, the CMR thin film 104 is formed to a thickness of about 2000 degrees, depending on the variation.
[0064]
In some aspects, forming the CMR thin film overlying the bottom electrode 102 in Step 504 includes the sub-steps of Steps 504a through 504f.
[0065]
First, in step 504a, a first layer having a thickness of about 670 ° is spin coated.
[0066]
Next, in step 504b, the first layer is annealed at a temperature of about 650 degrees Celsius for about 30 minutes.
[0067]
Further, in step 504c, a second layer of about 670 ° thickness overlying the first layer is spin coated.
[0068]
Further, in step 504d, the second layer is annealed at a temperature of about 550 degrees Celsius for about 30 minutes.
[0069]
Further, in step 504e, a third layer of about 670 ° thickness overlying the second layer is spin coated.
[0070]
Finally, in step 504f, the third layer is annealed at a temperature of about 550 degrees Celsius for about 30 minutes.
[0071]
In some aspects of the invention, forming the bottom electrode 502 of Step 502 comprises forming the bottom electrode from a material such as Al, Au, Ti, Ta, Pt, Al, Cu, W, Ir, AlSi or other noble metal. Is formed. Similarly, forming the upper electrode 106 in step 506 includes forming the upper electrode 106 from a material such as Al, Au, Ti, Ta, Pt, Al, Cu, W, Ir, AlSi or other noble metal. Process.
[0072]
In some aspects, the step of applying an electric field to the CMR thin film 104 in step 508 includes applying an electric field in the range of 0.4-1 megavolts per centimeter (MV / cm) with a pulse width of 100 ns to 1 ms. Including the step of applying.
[0073]
Also, in some aspects, the step of applying a bias voltage between the top electrode 106 and the bottom electrode 102 in Step 512 comprises applying a DC voltage between 0.5 and 5 volts between the top electrode 106 and the bottom electrode 102. Or applying a bias voltage of any DC voltage in the range of -0.5 to -5 volts. Also, the step of creating an inductance between the top electrode 106 and the bottom electrode 102 in step 514 includes creating an inductance ranging from a value greater than 0.01 microhenry (μH) to less than 1 μH.
[0074]
Also, in some aspects, varying the inductance between the top electrode 106 and the bottom electrode 102 in response to a variation in the applied bias voltage in Step 518 includes either about +1 volts DC or about −1 volts DC. Creating a maximum inductance at the bias voltage.
[0075]
As described above, according to the embodiment of the present invention, the step of forming the bottom electrode 102, the step of forming the super giant magnetoresistive (CMR) thin film 104 on the bottom electrode 102, and the step of forming And forming a top electrode 106 and applying a pulse width in the range of 100 nanoseconds (ns) to 1 millisecond (ms) to the CMR thin film 104 at 0.4 to 1 megavolt per centimeter (MV). / Cm), a step of converting the CMR thin film 104 into a CMR thin film inductor according to the electric field treatment, a step of applying a bias voltage between the top electrode 106 and the bottom electrode 102, Creating an inductance between the top electrode 106 and the bottom electrode 102 in response to the bias voltage. When the applied bias voltage changes, the inductance value also changes accordingly. Therefore, the size can be reduced in a state having a larger inductance value, and tuning can be easily performed by changing the inductance value in the IC circuit.
[0076]
It should be noted that the inductor 100 according to the present invention has not only these examples but also wider applications. Similarly, while an exemplary manufacturing process is shown, the solid state inductor may be manufactured using equivalent processing and materials. One of ordinary skill in the art will appreciate other variations and embodiments of the invention.
[0077]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the size can be further reduced in a state having a larger inductance value, and tuning can be easily performed by changing the inductance value in the IC circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an inductor of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a device structure when two inductors of the present invention are applied to an actual IC integrated circuit.
FIG. 3 shows the reactance of an exemplary CMR film before electric field treatment.
FIG. 4 illustrates reactance of an exemplary CMR thin film after electric field treatment.
FIG. 5 is a flowchart showing one embodiment of a method for manufacturing an inductor of the present invention.
[Explanation of symbols]
100 inductor
102 bottom electrode
104 Electric field treated giant magnetoresistive (CMR) thin film
106 Upper electrode
112 Voltage application means

Claims (25)

底部電極を形成する工程と、
該底部電極上に重ねて超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を形成する工程と、
該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜上に重ねて上部電極を形成する工程と、
該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜に対する電界処理を行い、該電界処理に応じて、該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜インダクタに変換する工程とを含むソリッドステートインダクタの製造方法。
Forming a bottom electrode;
Forming a giant magnetoresistive (CMR) thin film overlying the bottom electrode;
Forming an upper electrode overlying the giant magnetoresistive (CMR) thin film;
Performing an electric field treatment on the giant magnetoresistive (CMR) thin film, and converting the giant magnetoresistive (CMR) thin film into a giant magnetoresistive (CMR) thin film inductor in response to the electric field treatment. Manufacturing method of inductor.
前記上部電極と底部電極間にバイアス電圧を印加し、該印加バイアス電圧に応じて、該上部電極と該底部電極間にインダクタンスを作成する工程をさらに含む請求項1に記載のソリッドステートインダクタの製造方法。The method of claim 1, further comprising: applying a bias voltage between the top and bottom electrodes and creating an inductance between the top and bottom electrodes in response to the applied bias voltage. Method. 前記印加バイアス電圧を変動させる工程と、
該印加バイアス電圧の変動に応じて前記インダクタンスを変動させる工程とをさらに含む請求項2に記載のソリッドステートインダクタの製造方法。
Varying the applied bias voltage;
3. The method of manufacturing a solid state inductor according to claim 2, further comprising: changing the inductance according to the change in the applied bias voltage.
前記底部電極上に重ねられて超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を形成する工程は、超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜材料として、Pr0.3Ca0.7MnO(PCMO)、La0.7Ca0.3MnO(LCMO)、Y1−xCaMnO(YCMO)および高温超伝導体(HTSC)材料を含む群から選択される材料を用いる工程を含む請求項1または2に記載のソリッドステートインダクタの製造方法。The step of forming a giant magnetoresistive (CMR) thin film on the bottom electrode is performed by using Pr 0.3 Ca 0.7 MnO 3 (PCMO), LaO . 3. The method according to claim 1, further comprising using a material selected from the group including 7 Ca 0.3 MnO 3 (LCMO), Y 1-x Ca x MnO 3 (YCMO), and a high-temperature superconductor (HTSC) material. A method for manufacturing the solid state inductor according to the above. 前記底部電極上に重ねられて超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を形成する工程は、約2000Åの厚さの超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を形成する工程を含む請求項1または2に記載のソリッドステートインダクタの製造方法。3. The method of claim 1 or 2, wherein forming a giant magnetoresistive (CMR) thin film overlying the bottom electrode comprises forming a giant magnetoresistive (CMR) thin film having a thickness of about 2000 degrees. Manufacturing method of solid state inductor. 前記底部電極上に重ねられて超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を形成する工程は、
約670Åの厚さの第1の層をスピンコーティングする工程と、
該第1の層を摂氏約650度で約30分間、アニールする工程と、
該第1の層上に重ねられて約670Åの厚さの第2の層をスピンコーティングする工程と、
該第2の層を摂氏約550度で約30分間、アニールする工程と、
該第2の層上に重ねられて約670Åの厚さの第3の層をスピンコーティングする工程と、
該第3の層を摂氏約550度で約30分間、アニールする工程とを含む請求項1または4に記載のソリッドステートインダクタの製造方法。
Forming a giant magnetoresistive (CMR) thin film overlying the bottom electrode,
Spin coating a first layer about 670 ° thick;
Annealing the first layer at about 650 degrees Celsius for about 30 minutes;
Spin coating a second layer overlying the first layer and having a thickness of about 670 °;
Annealing the second layer at about 550 degrees Celsius for about 30 minutes;
Spin coating a third layer overlying the second layer and having a thickness of about 670 °;
Annealing the third layer at about 550 degrees Celsius for about 30 minutes.
前記底部電極を形成する工程は、Al、Au、Ti、Ta、Pt、Al、Cu、W、Ir、AlSiおよび他の貴金属を含む群から選択される材料から該底部電極を形成する工程を含む請求項2に記載のソリッドステートインダクタの製造方法。Forming the bottom electrode includes forming the bottom electrode from a material selected from the group including Al, Au, Ti, Ta, Pt, Al, Cu, W, Ir, AlSi and other noble metals. A method for manufacturing the solid state inductor according to claim 2. 前記上部電極を形成する工程は、Al、Au、Ti、Ta、Pt、Al、Cu、W、Ir、AlSiおよび他の貴金属を含む群から選択される材料から該上部電極を形成する工程を含む請求項1または2に記載のソリッドステートインダクタの製造方法。The step of forming the upper electrode includes a step of forming the upper electrode from a material selected from the group including Al, Au, Ti, Ta, Pt, Al, Cu, W, Ir, AlSi, and other noble metals. A method for manufacturing the solid state inductor according to claim 1. 前記超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜に対して電界処理を行う工程は、パルス幅が100ナノセカンド(ns)〜1ミリセカンド(ms)の範囲で、1センチメートルにつき0.4〜1メガボルト(MV/cm)の範囲の電界を印加する工程を含む請求項1または2に記載のソリッドステートインダクタの製造方法。The step of performing an electric field treatment on the giant magnetoresistive (CMR) thin film is performed at a pulse width in a range of 100 nanoseconds (ns) to 1 millisecond (ms) and 0.4 to 1 megavolt per centimeter (cm). The method for manufacturing a solid state inductor according to claim 1, further comprising a step of applying an electric field in a range of MV / cm). 前記上部電極と底部電極間にバイアス電圧を印加する工程において、該バイアス電圧は、
DC0.5〜5ボルトの範囲内の電圧と、
DC−0.5〜−5ボルトの範囲内の電圧とを含む群から選択される請求項3に記載のソリッドステートインダクタの製造方法。
In the step of applying a bias voltage between the top electrode and the bottom electrode, the bias voltage is:
A voltage in the range of 0.5-5 VDC,
The method of claim 3, wherein the method is selected from the group consisting of: DC-0.5 to -5 volts.
前記上部電極と底部電極間にインダクタンスを作成する工程が、0.01マイクロヘンリー(μH)より大きい値から1μH未満の値の範囲内のインダクタンスを作成する工程を含む請求項2に記載のソリッドステートインダクタの製造方法。3. The solid state of claim 2, wherein creating an inductance between the top electrode and the bottom electrode includes creating an inductance in a range from greater than 0.01 microhenry (μH) to less than 1 μH. Manufacturing method of inductor. 前記印加バイアス電圧の変動に応じて、前記上部電極と底部電極との間のインダクタンスを変動させる工程は、DC+1ボルトおよびDC−1ボルトを含む群から選択されるバイアス電圧で、最大インダクタンスを作成する工程を含む請求項10に記載のソリッドステートインダクタの製造方法。Varying the inductance between the top and bottom electrodes in response to the variation in the applied bias voltage comprises creating a maximum inductance with a bias voltage selected from the group comprising DC + 1 volts and DC-1 volts. The method for manufacturing a solid state inductor according to claim 10, comprising a step. 前記超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜に対して電界処理を行う工程は、該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜をアニールしながら同時に電界を印加する工程を含む請求項1に記載のソリッドステートインダクタの製造方法。2. The solid state inductor according to claim 1, wherein the step of performing an electric field treatment on the giant magnetoresistive (CMR) thin film includes simultaneously applying an electric field while annealing the giant magnetoresistive (CMR) thin film. Production method. 底部電極を形成する工程と、
該底部電極上に重ねられて超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を形成する工程と、
該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜上に重ねられて上部電極を形成する工程と、
該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜に対して、パルス幅が100ナノセカンド(ns)〜1ミリセカンド(ms)の範囲内で、1センチメートルにつき0.4〜1メガボルト(MV/cm)の範囲の電界処理を行い、該電界処理に応じて該超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜を超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜インダクタに変換する工程と、
該上部電極と底部電極間にバイアス電圧を印加する工程と、
該印加バイアス電圧に応じて該上部電極と底部電極間にインダクタンスを作成する工程と、
該印加バイアス電圧を変動させ、該バイアス電圧の変動に応じて該インダクタンスを変動させる工程とを含むソリッドステートインダクタの製造方法。
Forming a bottom electrode;
Forming a giant magnetoresistive (CMR) thin film overlying the bottom electrode;
Forming an upper electrode overlying the giant magnetoresistive (CMR) thin film;
For the giant magnetoresistive (CMR) thin film, a pulse width of 0.4-1 megavolts per centimeter (MV / cm) within a range of 100 nanoseconds (ns) to 1 millisecond (ms). Performing a range of electric field treatments and converting the giant magnetoresistive (CMR) thin film into a giant magnetoresistive (CMR) thin film inductor in response to the electric field treatment;
Applying a bias voltage between the top electrode and the bottom electrode;
Creating an inductance between the top and bottom electrodes in response to the applied bias voltage;
Fluctuating the applied bias voltage, and fluctuating the inductance in accordance with the fluctuation of the bias voltage.
底部電極と、
該底部電極の上に重ねられた電界処理超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜と、
該電界処理超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜上に重ねられた上部電極とを備えたソリッドステートインダクタ。
A bottom electrode;
An electric field treated giant magnetoresistance (CMR) thin film overlaid on the bottom electrode;
A solid state inductor comprising an upper electrode overlying the electric field treated giant magnetoresistance (CMR) thin film.
前記上部電極と底部電極間にバイアス電圧を印加する電圧印加手段をさらに備えたソリッドステートインダクタであって、
該印加バイアス電圧に応じて該上部電極と底部電極間にインダクタンスが作成されている請求項15に記載のソリッドステートインダクタ。
A solid state inductor further comprising voltage applying means for applying a bias voltage between the top electrode and the bottom electrode,
16. The solid state inductor according to claim 15, wherein an inductance is created between the top electrode and the bottom electrode according to the applied bias voltage.
前記電圧印加手段は、前記印加バイアス電圧を変動させ、該印加バイアス電圧の変動に応じて、前記上部電極と底部電極間のインダクタンスを変動させる請求項16に記載のソリッドステートインダクタ。17. The solid-state inductor according to claim 16, wherein the voltage application unit varies the applied bias voltage, and varies the inductance between the top electrode and the bottom electrode according to the variation of the applied bias voltage. 前記超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜が、Pr0.3Ca0.7MnO(PCMO)、La0.7Ca0.3MnO(LCMO)、Y1−xCaMnO(YCMO)および高温超伝導体(HTSC)材料のうち少なくとも何れかを含む請求項15〜17の何れかに記載のソリッドステートインダクタ。The colossal magnetoresistance (CMR) film is, Pr 0.3 Ca 0.7 MnO 3 ( PCMO), La 0.7 Ca 0.3 MnO 3 (LCMO), Y 1-x Ca x MnO 3 (YCMO) The solid-state inductor according to any one of claims 15 to 17, comprising at least one of a material selected from the group consisting of a high-temperature superconductor (HTSC) material and a high-temperature superconductor (HTSC) material. 前記超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜の厚さが約2000Åである請求項17に記載のソリッドステートインダクタ。20. The solid state inductor of claim 17, wherein the giant magnetoresistive (CMR) thin film has a thickness of about 2000 degrees. 前記底部電極は、Al、Au、Ti、Ta、Pt、Al、Cu、W、Ir、AlSiおよび他の貴金属を含む群から選択される材料を含む請求項15または16に記載のソリッドステートインダクタ。17. The solid state inductor according to claim 15 or 16, wherein the bottom electrode comprises a material selected from the group comprising Al, Au, Ti, Ta, Pt, Al, Cu, W, Ir, AlSi and other noble metals. 前記上部電極は、Al、Au、Ti、Ta、Pt、Al、Cu、W、Ir、AlSiおよび他の貴金属を含む群から選択される材料から形成されている請求項15または16に記載のソリッドステートインダクタ。17. The solid according to claim 15, wherein the upper electrode is formed of a material selected from a group including Al, Au, Ti, Ta, Pt, Al, Cu, W, Ir, AlSi, and other noble metals. State inductor. 前記電界処理超巨大磁気抵抗(CMR)薄膜は、パルス幅が100ナノセカンド(ns)〜1ミリセカンド(ms)の範囲で、0.4〜1MV/cmの範囲の電界にさらされた請求項15または16に記載のソリッドステートインダクタ。The electric field treated giant magnetoresistive (CMR) thin film has a pulse width in the range of 100 nanoseconds (ns) to 1 millisecond (ms) and is exposed to an electric field in the range of 0.4 to 1 MV / cm. 17. The solid state inductor according to 15 or 16. 前記電圧印加手段は、前記上部電極と底部電極間にバイアス電圧を印加し、該バイアス電圧が、
DC0.5〜5ボルトの範囲内の電圧と、
DC−0.5〜−5ボルトの範囲内の電圧とを含む群から選択されている請求項17に記載のソリッドステートインダクタ。
The voltage applying unit applies a bias voltage between the top electrode and the bottom electrode, and the bias voltage is
A voltage in the range of 0.5-5 VDC,
18. The solid state inductor of claim 17, wherein the solid state inductor is selected from the group comprising: -0.5 to -5 volts DC.
前記上部電極と底部電極間のインダクタンス値が、0.01マイクロヘンリー(μH)より大きい値から1μH未満の値の範囲内の値である請求項17に記載のソリッドステートインダクタ。18. The solid-state inductor according to claim 17, wherein an inductance value between the top electrode and the bottom electrode ranges from a value greater than 0.01 microhenry (μH) to a value less than 1 μH. 前記上部電極と底部電極間のインダクタンスは、DC+1ボルトおよびDC−1ボルトを含む群から選択された印加バイアス電圧に応じた最大値である請求項23に記載のソリッドステートインダクタ。24. The solid state inductor according to claim 23, wherein the inductance between the top electrode and the bottom electrode is a maximum value according to an applied bias voltage selected from a group including DC + 1 volt and DC-1 volt.
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