传统的固态电感器(IC集成的固态电感，被称为IC集成电感器) 由以螺旋形式设计的金属线形成，同时在硅衬底上覆盖一层厚的电 感。如此形成的电感器的电感系数值非常低，所以，要制成实用的电 感器就需有较大的硅层面积。除了要使用大量有价值的IC区域之外， 大尺寸的电感器会产生寄生电抗，并在与电感器的上面或下面相邻的 部件无意间还产生互感。
另外，这种IC集成电感器是一种无源部件，这意味着一旦在IC 中形成它，则这种电感值不能改变。因此，这种电感器不能用于频率 调谐。在比如滤波器、天线和振荡器的电路结构中都需要频率调谐的 电感器。
在上述现有技术中，难以使大电感值的电感器得以减小其尺寸。 另外，要通过改变IC集成电感器的电感值以用于频率调谐电感这是 不可能的。

本发明的一个方案提供一种制作固态电感器的方法，所述方法包 括以下步骤：形成底部电极；形成覆盖底部电极的超巨磁电阻(CMR) 薄膜；形成覆盖所述CMR薄膜的顶部电极；对CRM薄膜进行电场处理， 响应所述电场处理，将CMR薄膜转变成CMR薄膜电感。
按照本发明的一种实施例，制作固态电感器的方法还包括在顶部 电极与底部电极之间加给偏压；响应所加偏压，在顶部电极与底部电 极之间形成电感。
按照本发明的一种实施例，制作固态电感器的方法还包括：改变 所加偏压；响应所加偏压的变化改变所述电感。
按照本发明的一种实施例，形成覆盖所述底部电极的超巨磁电阻 (CMR)薄膜包括使用选自一组Pr0.3Ca0.7MnO3(PCMO)、 La0.7Ca0.3MnO3(LCMO)、Y1-xCaxMnO3(YCMO)及高温超导(HTSC)材料中的材 料作为超巨磁电阻(CMR-colossal magnetoresistance)薄膜材料。
按照本发明的一种实施例，形成覆盖所述底部电极的超巨磁电阻 (CMR)薄膜包括形成厚度约2000的超巨磁电阻(CMR)薄膜。
按照本发明的一种实施例，形成覆盖所述底部电极的超巨磁电阻 (CMR)薄膜包括：旋转涂布厚度约670的第一层；在约650℃的温度 下对第一层退火约30分钟；旋转涂布覆盖所述第一层的厚度约为670 的第二层；在约550℃的温度下对第二层退火约30分钟；旋转涂布覆 盖所述第二层的厚度约为670的第三层；在约550℃的温度下对第 三层退火约30分钟。
按照本发明的一种实施例，其中形成所述底部电极包括由选自一 组Al、Au、Ti、Ta、Pt、Cu、W、Ir、AlSi和其它贵金属的材料形成 所述底部电极。
按照本发明的一种实施例，形成所述顶部电极包括由选自一组 Al、Au、Ti、Ta、Pt、Cu、W、Ir、AlSi和其它贵金属的材料形成所 述顶部电极。
按照本发明的一种实施例，给CMR薄膜所加的电场处理包括以100 纳秒(ns)至1毫秒(ms)宽度的脉冲加给0.4至1兆伏/厘米(MV/cm)的 电场。
按照本发明的一种实施例，在底部电极与顶部电极之间所加偏压 包括加给选自0.5至5伏的直流电压和-0.5至-5伏的直流电压的偏 压。
按照本发明的一种实施例，在顶部电极与底部电极之间形成电感 包括产生在大于0.01微亨(μH)至小于1μH范围的电感。
按照本发明的一种实施例，响应所加给偏压改变所述顶部电极与 底部电极之间的电感包括在选自+1伏特(直流)和-1伏特(直流)的偏压 下产生最大电感。
按照本发明的一种实施例，向CMR薄膜加给电场处理包括加给电 场，同时对所述CMR薄膜退火。
本发明的另一方案提供一种制作固态电感器的方法，所述方法包 括以下步骤：形成底部电极；形成覆盖底部电极的超巨磁电阻(CMR) 薄膜；形成覆盖所述CMR薄膜的顶部电极；以100纳秒(ns)至1毫秒 (ms)宽度的脉冲向CMR薄膜加给0.4至1兆伏/厘米(MV/cm)的电场处 理，并响应所述电场处理，将CMR薄膜转变成CMR薄膜电感；在所述 顶部电极与底部电极间加给偏压；响应所加偏压，在顶部电极与底部 电极之间形成电感；并改变所加偏压，响应于改变偏压而改变电感。
本发明再一方案提供一种固态电感器，所述电感器包括：底部电 极；覆盖所述底部电极且经过电场处理的超巨磁电阻(CMR)薄膜；以 及覆盖所述CMR薄膜的顶部电极。
按照本发明的一种实施例，所述固态电感器还包括：用以在所述 顶部电极与底部电极间加给偏压的装置；并响应所加偏压在顶部电极 与底部电极间形成电感。
按照本发明的一种实施例，所述电压加给装置改变所加给的偏压； 并且响应所加偏压的变化而改变所述顶部电极与底部电极间的电感。
按照本发明的一种实施例，所述超巨磁电阻(CMR)薄膜包括选自一 组Pr0.3Ca0.7MnO3(PCMO)、La0.7Ca0.3MnO3(LCMO)、Y1-xCaxMnO3(YCMO)及高 温超导(HTSC)材料。
按照本发明的一种实施例，所述超巨磁电阻(CMR)薄膜的厚度约为 2000。
按照本发明的一种实施例，所述底部电极由选自一组Al、Au、Ti、 Ta、Pt、Cu、W、Ir、AlSi和其它贵金属材料形成。
按照本发明的一种实施例，所述顶部电极由选自一组Al、Au、Ti、 Ta、Pt、Cu、W、Ir、AlSi和其它贵金属材料形成。
按照本发明的一种实施例，经电场处理的CMR薄膜经受以100纳 秒(ns)至1毫秒(ms)宽度的脉冲所加给的0.4至1兆伏/厘米(MV/cm) 的电场。
按照本发明的一种实施例，所述偏压加给装置在所述底部电极与 顶部电极间施加选自一组包括0.5至5伏直流电压和-0.5至-5伏直 流电压的偏压。
按照本发明的一种实施例，所述顶部电极与底部电极间的电感值 在大于0.01微亨利(μH)到小于1μH的范围。
按照本发明的一种实施例，所述顶部电极与底部电极间的电感响 应所加给选自一组+1伏(直流)和-1伏(直流)偏压具有最大数值。
采用上述结构，提供一种固态电感器，这种电感器具有较高的电 感值，同时需要非常小的芯片面积，并且适于集成在传统的集成电路 (可为在硅上或在化合物半导体衬底上制成的CMOS或双极电路)中， 并且提供一种制作所述电感器的方法。另外，由于电感值可以在IC 电路中变化，所以可以更易于进行调谐。
于是，这里所述的本发明可有以下优点：(1)给出具有大电感值的 固态电感器，以减小其尺寸，还给出用于制作这种电感器的方法；(2) 给出一种固态电感器，这种电感器很容易通过改变IC电路中的电感 值而用以进行调谐，还提供用于制作这种电感器的方法。
当以阅读并理解下参照附图的详细说明时，对于本领域普通技术 人员而言，将使本发明的这些以及其它优点愈为清晰。

图1为表示本发明电感器总体结构的示意图；
图2为一种器件结构的剖视图，其中将两个本发明的电感器应用 于实际的IC集成电路中；
图3示出在电场处理之前的示例性CMR薄膜的电抗；
图4示出在电场处理之后的示例性CMR薄膜的电抗；
图5为本发明固态电感器制作方法的一种实施例的流程图。

以下参照附图说明本发明固态电感器(下称电感器)及其制作方 法。
图1为本发明电感器总体结构的示意图。
图1中的电感器100包括底部电极102、覆盖底部电极102且经 电场处理的超巨磁电阻(CMR)薄膜104，以及覆盖所述CMR薄膜104的 顶部电极106。
所述CMR薄膜104由选自一组比如Pr0.3Ca0.7MnO3(PCMO)、 La0.7Ca0.3MnO3(LCMO)、Y1-xCaxMnO3(YCMO)或高温超导(HTSC)材料制成。 但是根据要求，也可使用其它等同的材料。所述CMR薄膜104的厚度 t1约为2000。
有如现在所详细说明的一样，所述CMR薄膜104被暴露于以100 纳秒(ns)至1毫秒(ms)宽度的脉冲所加给的0.4至1兆伏/厘米(MV/cm) 的电场。这仅仅是一种示例性的处理。按照所述CMR的材料、插入的 材料以及所要的电感，也可以采用其它处理方法。
所述电感器100的底部电极102由选自一组Al、Au、Ti、Ta、Pt、 Cu、W、Ir、AlSi或其它贵金属材料制成。但也可以采用在IC制造中 公知的其它导电材料。同样，顶部电极106通常由选自一组Al、Au、 Ti、Ta、Pt、Cu、W、Ir、AlSi或其它贵金属材料制成。
设置电压加给装置112，用以在电感器100的顶部电极106与底 部电极102之间加给偏压。通常，电感器100包括一部分更大且更复 杂的电路，并通过其它部件例如晶体管(未示出)连接所述偏压和相对 接地的零电位。响应电压加给装置112所加的偏压，在位于顶部电极 106与底部电极102之间的CMR薄膜104处形成电感器100的电感系 数或电感值L(114)。
按照某些方案，所述电压加给装置112可以改变加在电感器100 上的电压。响应所加偏压的变化而改变顶部电极106与底部电极102 之间的电感值L(114)。作为举例，已经发现一些实际的偏压范围。按 照某些方案，所述电压加给装置112在顶部电极106与底部电极102 之间加给的电压在0.5至5伏(直流)或-0.5至-5伏(直流)范围内。但 是，对于特定的电路应用而言，也可以采用交流电压。另外，对于不 同的CMR材料选择、CMR体积和电场处理，可以采用其它的直流电压 范围。
采用上述偏压数值，根据偏压、CMR材料和所述CMR薄膜104的 几何形状(体积、直径108和厚度t1)，在顶部电极106与底部电极102 之间产生的电感器114可以在大于0.01微亨(μH)到小于1μH的范围 内。通常，响应于所施加的+1伏(直流)或-1伏(直流)电压，所述顶部 电极106与底部电极102之间的电感值L(114)为最大值。另外，最大 电感与偏压间的关系与CMR材料和CMR几何形状有关。
图2为一种器件结构的剖视图，其中将两个本发明的电感器100 应用于实际IC集成电路上。
有如图2中所示者，本发明的电感器100为双端柱状结构。可将 这种电感器100制作成单个通孔，并且底部电极形成在pn结上，或 者在局部相连金属线上。可以在完成处理的前端之后使所述电感器100 集成在IC上。在器件A200中，电感器100集成在漏结202上。在器 件B204中，将另一电感器100集成在栅极206上。可以采用传统的 沉积方法，如旋转涂布、溅射以及CVD工艺，将这些电感器100沉积 到半导体衬底上。另外，电感器100具有非常高的电感，在使用偏压 控制时，这个电感值可以改变两个数量级以上。通过调节电感器100 的偏压，可以实现包含所述电感器100的任何LC电路的调谐。
例如，可以采用旋转涂布工艺利用超巨磁电阻(CMR)薄膜晶体管制 成本发明的电感器100。所述CMR材料可以是PCMO(Pr0.3Ca0.7MnO3)。 将所述CMR薄膜涂布三次，以便在铂衬底上形成约200nm的总厚度。 第一次涂布后，在650℃下使CMR薄膜退火30分钟，并在第二和第三 次涂布之后，于550℃下退火30分钟。顶部电极106也为铂，但也可 以是一些其它金属，如Al、Cu、W、Ir、AlSi或其它贵金属。测量在 刚制成后或者在制造中的CMR薄膜104的阻抗，其中电阻分量为R， 电容分量为C。
图3示出在电场处理之前的示例性CMR薄膜的电抗。
图3中所示的全部测量都是与电感值相连(in series)的电阻。测 量频率为1MHz。所示测得的电感是负的，因此是容性的。
图3还示出，在给定的测量区域内，这种CMR薄膜的电阻值和电 容值与偏压值无关。
图4示出在电场处理之后的示例性CMR薄膜的电抗。
如图4所示，在通过顶部电极106和底部电极102将0.4MV/cm至 1MV/cm的电场加于CMR薄膜104上之后，阻抗特性变化很大。CMR薄 膜104的电阻从大约275欧姆降到低于20欧姆。响应-5V至-0.5V或0.5V 至5V的偏压，所述CMR薄膜104变成电感性的。CMR薄膜104的阻抗是 容性的。最大电感大于1μH。
通过改变加在器件上的偏压，可以使PCMO固态电感器100的电感 值改变两个数量级以上。从材料的特性可知，人们期望超巨磁电阻(CMR) 材料和高温超导(HTSC)材料可用于制造电可调固态电感器。器件的面 积确定电感的大小。电可调电感器100适于作为任何集成电路的滤波 器和天线的内置元件。
图5为说明本发明固态电感器100一种制作方法实施例的流程图。
如图5所示，为了描述清楚，虽然将电感器的制作方法描述成一系 列标号的步骤，但除非明确地说明，不应由这种编号方式推断出次序。 应能理解，这些步骤中的一些可以跳过、同时进行或者无需保持严格 的顺序去实施。
如图5所示，固态电感器100的制作从步骤500开始。
步骤502形成底部电极102。
步骤504形成覆盖底部电极102的超巨磁电阻(CMR)薄膜104。
步骤506形成覆盖CMR薄膜104的顶部电极106。
步骤508对CMR薄膜104加给电场处理。或者在步骤508加给电场的 同时对CMR薄膜104退火。
步骤510响应所述电场处理，使CMR薄膜104转变成CMR薄膜电感 器100。
以下，更为详细地描述电感器100的上述制作方法。有些方案还包 括一些步骤。在步骤510之后的步骤512，偏压加在顶部电极与底部电 极之间。
步骤514响应所加偏压，在顶部电极106与底部电极102之间形 成电感。
在一些其它的方案中，步骤516时改变所加的偏压。
步骤518响应所加偏压的变化而使电感改变。
再回到步骤504，形成覆盖底部电极102的CMR薄膜104包括采 用比如Pr0.3Ca0.7MnO3(PCMO)、La0.7Ca0.3MnO3(LCMO)、Y1-xCaxMnO3(YCMO) 以及高温超导(HTSC)材料。在有些方案中，根据上述变化，可以将CMR 薄膜104制成约为2000的厚度。
在有些方案中，在步骤504中形成覆盖底部电极102的CMR薄膜 包括子步骤504a-504f。
首先，步骤504a旋转涂布厚度约为670的第一层。
接下来，步骤504b在大约650℃的温度下对第一层退火约30分 钟。
然后，步骤504c旋转涂布覆盖所述第一层的第二层，厚度约为670 。
之后，步骤504d在大约550℃的温度下对第二层退火约30分钟。
继而，步骤504e旋转涂布覆盖所述第二层的第三层，厚度约为670 。
最后，步骤504f在大约550℃的温度下对第三层退火约30分钟。
按照本发明的某些方案，步骤502形成所述底部电极包括用选自 一组如Al、Au、Ti、Ta、Pt、Cu、W、Ir、AlSi或其它贵金属材料形 成所述底部电极。类似地，步骤506形成所述顶部电极包括用选自一 组如Al、Au、Ti、Ta、Pt、Cu、W、Ir、AlSi或其它贵金属材料形成 所述顶部电极。
另外，在有些方案中，步骤508给CMR薄膜104加以电场处理包 括以100纳秒(ns)至1毫秒(ms)宽度的脉冲加给0.4至1兆伏/厘米 (MV/cm)的电场。
另外，在有些方案中，步骤512在顶部电极106与底部电极102 之间加给偏压包括在顶部电极106与底部电极102之间加给在0.5至 5伏范围内的直流电压或在-0.5至-5伏范围内的直流电压。步骤514 在顶部电极106与底部电极102之间形成电感包括形成大于0.01微 亨(μH)至小于1μH的电感。
在有些方案中，步骤518响应所加偏压的变化改变顶部电极与底 部电极间的电感包括在在大约+1伏(直流)或电压-1伏(直流)的偏压 下形成最大电感。
如上所述，本发明的一种实施例包括以下步骤：形成底部电极102 的步骤；形成覆盖底部电极102的超巨磁电阻(CMR)薄膜的步骤；用100 纳秒(ns)至1毫秒(ms)宽度的脉冲向CMR薄膜104加以0.4至1兆伏 /厘米(MV/cm)的电场处理步骤；响应所述电场处理，将CMR薄膜104 转变成CMR薄膜电感的步骤；在顶部电极106与底部电极102之间加 给偏压的步骤；以及响应所加偏压在顶部电极106与底部电极102之 间形成电感的步骤。当所加的偏压改变时，响应这种变化，使电感改 变。因此，可使电感器的尺寸减小，同时具有较大的电感值。另外， 在IC电路中改变电感值，使得能够更为容易地进行调谐。
本发明的电感器100具有比仅仅是这些实施例更为广泛的应用。 同样，已经给出了示例性的制造工艺，但是可以采用等同的工艺和材 料制造这种固态电感器。对于本领域普通技术人员而言，将能理解本 发明的其它改型和实施例。
如上所述，按照本发明，可以减小电感器的尺寸同时得到较大的 电感值。另外，在IC电路中改变电感值，使得能够更易于进行调谐。
在不脱离本发明范围和精神的情况下，本领域普通技术人员可以 很容易作出各种其它改型。相应地，所附权利要求的范围并非要限制 这里给出的说明，而可作广义的解释。