DE10163507A1 - Schichtfolge für ein magnetisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung der Schichtfolge - Google Patents

Abstract

Eine Schichtfolge für ein magnetisches Bauelement umfaßt eine erste Schicht (10a, 10b, 10c) aus einem magnetischen Material mit einer ersten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung und eine auf der ersten Schicht (10a, 10b, 10c) angeordnete zweite Schicht (20a, 20b, 20c) aus einem magnetischen Material mit einer zweiten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung, wobei ein Winkel zwischen der ersten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung und der zweiten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung größer als Null ist.

Description

• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Schichtfolgen aus magnetischen Schichten und insbesondere auf Schichtfolgen für ein magnetisches Bauelement sowie auf ein Verfahren zur Herstellung einer Schichtfolge aus magnetischen Schichten.
• In vielen elektronischen Geräten der Hochfrequenz-Technik, beispielsweise im Mobilfunk, werden miniaturisierte HF- Bauelemente benötigt. Dazu zählen unter anderem Mikroinduktivitäten. Um immer kleinere und leistungsfähigere Geräte und Module aufbauen zu können, sollten diese induktiven Bauelemente weiter miniaturisiert werden, in Si-Schaltungen integrierbar sein und zur Vermeidung von Fehlfunktionen benachbarter elektronischer Bauelemente möglichst geringe Störungen (Streufelder) in ihrer Umgebung erzeugen.
• Mikroinduktivitäten, die in Planartechnik hergestellt werden, können prinzipiell mit einem magnetischen Kern ausgestattet werden, wie es beispielsweise in dem U.S.-Patent 5,998,048 beschrieben ist. Die hierfür geeigneten Materialien mit hoher magnetischer Permeabilität werden üblicherweise aus dünnen Schichten oder Schichtstapeln aus weichmagnetischem metallischem Material aufgebaut, die beispielsweise in Sputtertechnologie erzeugt werden. Um Streuverluste zu vermeiden, wird die Geometrie des Kerns der Induktivität, wie in Fig. 5 gezeigt, ähnlich wie in klassischen Anwendungen (beispielsweise Transformatoren) möglichst in Form eines Ringes (Fig. 5A), Rechteckes (Fig. 5B, C) oder Topfes (Fig. 5D) gewählt, so daß sich ein geschlossener magnetischer Kreis ergibt.
• Innerhalb des Kernes sollten Feldüberhöhungen vermieden werden bzw. der magnetische Fluß φ konstant gehalten werden. Der magnetische Fluß φ hängt mit der magnetischen Induktion B, der magnetischen Feldstärke H, der Querschnittsfläche A des Kerns, der magnetischen Feldkonstante µ₀ und der Permeabilitätszahl µ_r wie folgt zusammen:
  
  φ = B.A = µ₀.µ_r.H.A (Gleichung 1)
  
  Gleichung 1 ist zu entnehmen, daß der magnetische Fluß φ bei einer gegebenen magnetischen Feldstärke H konstant ist, wenn das Produkt µ_r.A konstant ist. Da die vom Fluß durchsetzte Fläche bzw. Querschnittsfläche A nur in geringen Grenzen variierbar ist und für das Design von planaren Induktivitäten eine einfache Geometrie des Kerns (gleiche Schichtdicke und Strukturbreite) gewünscht wird, sollte auch die Permeabilitätszahl µ_r innerhalb des Kerns bzw. des magnetischen Kreises konstant sein und in der Schicht isotrop (über 360°) einstellbar sein. Für die bekannten magnetischen Materialien mit einer sehr hohen Permeabilitätszahl µ_r > 1000 ist dies jedoch praktisch nicht möglich. Die Permeabilität ist aufgrund kristallographischer oder unvermeidbarer bei der Herstellung induzierter Anisotropien und der damit zusammenhängenden Domänenkonfiguration stark richtungsabhängig und kann insbesondere im Hochfrequenzbereich richtungsabhängige Unterschiede von bis zu einem Faktor 10⁴ aufweisen.
• Aus den beschriebenen ausgeprägt anisotropen magnetischen Eigenschaften bekannter magnetischer Materialien mit sehr hoher Permeabilität folgen Nachteile für mit diesen Materialien gefertigte Mikroinduktivitäten, die dazu führen, daß im Bereich der Mikroinduktivitäten das Integrationsniveau in HF-Schaltungen noch relativ gering ist. Insbesondere zeigen in Planartechnik hergestellte Luftspulen und mit magnetisch nicht geschlossenem Kern versehene Spulen die oben genannten Nachteile bei einem vergleichsweise hohen Platzbedarf und einem nicht optimierten Streufluß. Deshalb werden derzeit noch überwiegend hybrid aufgebaute (SMD) Induktivitäten mit Kernen aus oxidischem (isotropem) Ferritmaterial aufgebaut, die nicht auf Silizium integrierbar sind.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine verbesserte Schichtfolge für ein magnetisches Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung einer verbesserten Schichtfolge zu schaffen.
• Diese Aufgabe wird durch eine Schichtfolge nach Anspruch 1 und ein Verfahren nach Anspruch 15 gelöst.
• Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein magnetisches Bauelement mit der erfindungsgemäßen Schichtfolge.
• Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein elektronisches Bauelement mit einem magnetischen Bauelement, das die erfindungsgemäße Schichtfolge aufweist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Schichtfolge für ein magnetisches Bauelement eine erste Schicht aus einem magnetischen Material mit einer ersten Magnetisierungs- Vorzugsrichtung und eine auf der ersten Schicht angeordnete zweite Schicht aus einem magnetischen Material mit einer zweiten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung, wobei ein Winkel zwischen der ersten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung und der zweiten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung größer als Null ist.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zum Herstellen einer Schichtfolge für ein magnetisches Bauelement einen Schritt des Erzeugens einer ersten Schicht, die ein magnetisches Material mit einer ersten Magnetisierungs- Vorzugsrichtung aufweist, und einen Schritt des Erzeugens einer zweiten Schicht, die ein magnetisches Material mit einer zweiten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung aufweist, auf der ersten Schicht derart, daß ein Winkel zwischen der ersten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung und der zweiten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung größer als Null ist.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch ein Anordnen von Schichten aus magnetischem Material mit voneinander verschiedenen Magnetisierungs-Vorzugsrichtungen eine Permeabilität erzeugt werden kann, die (in einem breiten Frequenzband) quasi-isotrop bzw. dem Design eines magnetischen Kernes oder einem erwünschten Magnetkreis angepaßt ist, indem die intrinsischen Eigenschaften und Wirkungen der Einzelschichten kombiniert werden.
• Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß auf einfache Art und Weise längs eines (geschlossenen) Magnetflußpfades eine von der Richtung des Flußpfades unabhängige (hohe) Permeabilität erzeugt werden kann. Dies geschieht durch sukzessive Änderung der Anisotropierichtung von einzelnen oder mehreren Schichten des Gesamt-Schichtstapels. Eine einzelne Schicht oder Schichtfolge ist in dem erfindungsgemäßen Aufbau nur dann magnetisch aktiv, wenn sie eine bestimmte Vorzugsrichtung bezüglich der Richtung des magnetischen Flusses aufweist. Da die einzelnen Schichten magnetisch nur durch eine dünne Isolierschicht voneinander getrennt sind, kann der magnetische Fluß beispielsweise an Ecken eines Kernes, an dem der Flußpfad die Richtung wechselt, leicht von Schicht zu Schicht überspringen, so daß die Flußführung gewährleistet ist.
• Die Erzeugung der Anisotropierichtung in der Einzelschicht erfolgt vorteilhaft direkt während der Abscheidung der Schicht, beispielsweise durch Sputtern. Beim Sputtern kann z. B. eine wachstumsinduzierte oder magnetfeldinduzierte Anisotropie genutzt werden. Nach der Abscheidung der ersten Schicht oder des ersten Schichtstapels wird das zu beschichtende Substrat (der Wafer) bezüglich der Drehrichtung beim Sputtern oder eines während der Abscheidung angelegten Magnetfeldes um einen Drehwinkel α gedreht. Dadurch wird beim Abscheiden der nächsten Schicht oder dem nächsten Schichtpaket in dieser bzw. in diesem eine Anisotropierichtung erzeugt, die mit der vorhergehenden den Winkel α einschließt.
• Die erfindungsgemäße Einführung einer quasi-isotropen Anisotropie führt zu einer deutlichen Erweiterung des Einsatzbereiches und zu einer deutlichen Erhöhung des Integrationsgrades induktiver Bauelemente, speziell von Mikroinduktivitäten oder induktiven Sensoren.
• Bevorzugte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung werden in den Unteransprüchen definiert.
• Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
• Fig. 1A und 1B schematische Darstellungen einer erfindungsgemäßen Schichtfolge während der Herstellung derselben;
• Fig. 2A und 2B eine schematische Darstellung einer Mikroinduktivität mit einem Rechteck-Kern gemäß der vorliegenden Erfindung;
• Fig. 3A bis 3D schematische Darstellungen von Ergebnissen von Magnetisierungsmessungen;
• Fig. 4 die Frequenzabhängigkeiten von Permeabilitätszahlen von Schichtfolgen gemäß der vorliegenden Erfindung und gemäß dem Stand der Technik; und
• Fig. 5 eine schematische Darstellung verschiedener magnetischer Bauelemente, die als Kerne in induktiven Bauelementen verwendbar sind.
• Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Schichtfolge gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in zwei Zuständen während der Herstellung derselben. Zur Herstellung der Schichtfolge wird zunächst ein erster Schichtstapel 10 mit drei Schichten 10a, 10b, 10c erzeugt, die ein weichmagnetisches Material aufweisen und in Fig. 1A dargestellt sind. Das weichmagnetische Material weist richtungsabhängige magnetische Eigenschaften, insbesondere eine richtungsabhängige Permeabilitätszahl auf. Diese Richtungsabhängigkeit der magnetischen Eigenschaften wird durch eine erste Anisotropierichtung beschrieben, die durch Pfeile 12 an den Schichten 10a, 10b, 10c des ersten Schichtstapels 10 dargestellt ist. Der Kreis 14 stellt schematisch eine Draufsicht des ersten Schichtstapels 10 mit der ersten Anisotropierichtung 12 dar. Die Kreisform spiegelt die Tatsache wieder, daß die erste Anisotropierichtung 12 von einer lateralen Form des Schichtstapels 10 unabhängig ist.
• Wie in Fig. 1B dargestellt ist, wird anschließend ein zweiter Schichtstapel 20 mit drei Schichten 20a, 20b, 20c erzeugt, die ebenfalls ein weichmagnetisches Material mit anisotropen magnetischen Eigenschaften und einer durch die Pfeile 22 dargestellten zweiten Anisotropierichtung aufweisen. Die erste Anisotropierichtung 12 des ersten Schichtstapels 10 und die zweite Anisotropierichtung 22 des zweiten Schichtstapels 20 sind nicht parallel sondern schließen einen Winkel α ein. Der Winkel α beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 90°, d. h. die Anisotropierichtungen 12, 22 des ersten und des zweiten Schichtstapels 10, 20 stehen zueinander senkrecht. Der Kreis 24 stellt wiederum schematisch eine Draufsicht der Schichtstapel 10, 20 mit den Anisotropierichtungen 12, 22 dar. Die Kreisform spiegelt die Tatsache wieder, daß auch die zweite Anisotropierichtung 22 von einer lateralen Form des Schichtstapels 20 unabhängig ist.
• In jedem der Materialien der weichmagnetischen Schichten 10a-10c, 20a-20c ist die Permeabilitätszahl für Magnetfelder senkrecht zur Anisotropierichtung bei hohen Frequenzen wesentlich größer als für Magnetfelder parallel zur Anisotropierichtung. Ausschließlich für niedrige Frequenzen stellt die Anisotropierichtung die leichte Richtung dar, da bei diesen Wandverschiebungen zwischen Domänen auftreten. Bei hohen Frequenzen und bei einem Magnetfeld eines gegebenen Betrags ist deshalb eine in einer Schicht 10a-10c, 20a-20c durch das Magnetfeld erzeugte Magnetisierung maximal, wenn die Richtung des Magnetfeldes und die Anisotropierichtung der Schicht 10a-10c, 20a-20c senkrecht zueinander sind.
• Fig. 2A ist eine schematische Darstellung einer Mikroinduktivität 30, die ein Beispiel eines induktiven elektronischen Bauelementes mit einem Kern bzw. mit einem magnetischen Bauelement gemäß der vorliegenden Erfindung ist. Fig. 2B ist eine Ausschnittsvergrößerung einer Ecke des Kerns. Das magnetische Bauelement ist ein Kern 40 mit zwei einander parallel gegenüberliegenden bewickelten Schenkeln 42 und zwei zu den bewickelten Schenkeln 42 senkrecht angeordneten, einander ebenfalls parallel gegenüberliegenden unbewickelten Schenkeln 44, welche die Enden der bewickelten Schenkel 42 derart miteinander verbinden, daß die Rechteckform des Kerns 40 entsteht. Die unbewickelten Schenkel 44 ermöglichen den magnetischen Rückschluß bzw. einen Magnetflußkreis 50, der vollständig in dem Kern 40 geschlossen ist. Eine Leiterbahn 60 ist derart an dem Kern 40 angeordnet, daß jeweils ein spiralförmiger Abschnitt 62 jeweils einen bewickelten Schenkel 42 des Kernes 40 umschließt.
• Wie der Ausschnittsvergrößerung in Fig. 2B zu entnehmen ist, weist der Kern 40 eine dem anhand der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ähnliche Schichtfolge auf. Drei Schichten 10a, 10b, 10c eines ersten Schichtstapels 10 weisen ein weichmagnetisches Material mit einer ersten Anisotropierichtung 12 auf. Drei Schichten 20a, 20b, 20c eines zweiten Schichtstapels 20 weisen ein weichmagnetisches Material mit einer zweiten Anisotropierichtung 22 auf. Die erste Anisotropierichtung 12 des ersten Schichtstapels 10 steht senkrecht zu den unbewickelten Schenkeln 44 des Kernes 40, die zweite Anisotropierichtung 22 des zweiten Schichtstapels 20 steht senkrecht zu den bewickelten Schenkeln 42. Der Magnetfluß in dem Kern 40 verläuft deshalb in jedem Schenkel 42, 44 jeweils in den Schichten, in denen die Anisotropierichtung 12, 22 senkrecht zu dem Schenkel 42, 44 steht. Anders ausgedrückt verläuft der Magnetfluß jeweils in der Schicht, in der er zu der Magnetisierungs-Vorzugsrichtung der Schicht parallel ist. Folglich ist der Magnetfluß in den bewickelten Schenkeln 42 im wesentlichen in den Schichten 20a, 20b, 20c des zweiten Schichtstapels 20 konzentriert, während er in den unbewickelten Schenkeln 44 im wesentlichen in den Schichten 10a, 10b, 10c des ersten Schichtstapels 10 lokalisiert ist. In den Bereichen der Ecken 70 des Kerns 40, an denen die zueinander senkrecht stehenden bewickelten und unbewickelten Schenkel 42, 44 aneinander grenzen, erfolgt ein Übergang des Magnetflusses zwischen dem ersten Schichtstapel 10 und dem zweiten Schichtstapel 20 bzw. umgekehrt.
• Zur Verdeutlichung der Vorteile der erfindungsgemäßen Schichtfolge werden im Folgenden kurz die Eigenschaften einer herkömmlichen Mikroinduktivität beschrieben, die die gleiche Geometrie wie die in Fig. 2 dargestellte Mikroinduktivität mit der erfindungsgemäßen Schichtfolge aufweist. Die herkömmliche Induktivität umfaßt einen Kern, dessen Schichten nur eine Anisotropierichtung aufweisen. Diese eine Anisotropierichtung kann zu den bewickelten Schenkeln oder zu den unbewickelten Schenkeln senkrecht angeordnet sein. Entsprechend weist der herkömmliche Kern entweder in den bewickelten Schenkeln oder in den unbewickelten Schenkeln eine hohe Permeabilitätszahl für das jeweilige Magnetfeld auf. In den jeweils anderen beiden Schenkeln weist der Kern eine niedrige Permeabilitätszahl für das dort vorliegende Magnetfeld auf. Wenn sowohl die bewickelten als auch die unbewickelten Schenkel die gleiche Querschnittsfläche A aufweisen, bedeutet dies, wie bereits eingangs beschrieben, daß das Produkt µ_r.A entlang des Magnetflußkreises in dem Kern nicht konstant ist. Daraus folgen unter anderem erhöhte Streuverluste.
• Im Gegensatz dazu ist bei der erfindungsgemäßen Schichtfolge aufgrund der zwei zueinander senkrechten Anisotropierichtungen 12, 22 der beiden Schichtstapel 10, 20 das Produkt µ_r.A bei gleicher Querschnittsfläche für alle Schenkel 42, 44 entlang des Magnetflußkreises konstant.
• In Fig. 3 sind die Ergebnisse von Magnetisierungsmessungen an einer erfindungsgemäßen Schichtfolge gezeigt (Fig. 3A, 3B) und mit dem herkömmlichen Fall verglichen, bei dem die Anisotropie einheitlich in eine Richtung weist (Fig. 3C, 3D). Dargestellt sind jeweils Messungen mit Magnetfeldern in einer Richtung (Teilfiguren 3A bzw. 3C) und in einer dazu senkrechten Richtung (Teilfiguren 3B buw. 3D).
• Man erkennt an den geneigten Kurven-Ästen bzw. Kurvenabschnitten 78a bzw. 78b in den Fig. 3A, 3B, daß bei der erfindungsgemäßen Schichtfolge in beiden zueinander orthogonalen Richtungen die gleiche Permeabilität µ' = dM/dR vorliegt. Dies bedeutet, daß die mittlere Permeabilität des Schichtstapels in beiden Richtungen, d. h. für das Magnetfeld in den bewickelten Schenkeln 42 und für das Magnetfeld in den unbewickelten Schenkeln 44 gleich groß ist. Anders ausgedrückt ist die eingangs diskutierte Bedingung µ_r.A = konstant entlang des gesamten Magnetflußkreises erfüllt, wenn sowohl die bewickelten Schenkel 42 als auch die unbewickelten Schenkel 44 die gleiche Querschnittsfläche A aufweisen.
• Zum Vergleich sind in den Fig. 3C, 3D Ergebnisse entsprechender Messungen der Magnetisierung einer herkömmlichen Schichtfolge durch äußere Magnetfelder senkrecht bzw. parallel zu der Anisotropierichtung der Schichten der herkömmlichen Schichtfolge gezeigt. An den Kurvenabschnitten 78c bzw. 78d Es ist erkennbar, daß für ein Magnetfeld H in einer Richtung senkrecht zur Anisotropierichtung der Schichten (Fig. 3C) die Permeabilität sehr große Werte annimmt, während sie für ein äußeres Magnetfeld H in Richtung parallel zu der Anisotropierichtung (Fig. 3D) kleine Werte annimmt. In dem in Fig. 3C dargestellten Fall spricht man von einer leichten Magnetisierbarkeit bzw. einer leichten Richtung, da bereits ein schwaches Magnetfeld H in dieser Richtung eine sehr große Magnetisierung M erzeugt. Bei dem in Fig. 3D dargestellten Fall spricht man von einer schweren Magnetisierbarkeit bzw. einer schweren Richtung, da zur Erzeugung einer Magnetisierung M eines bestimmten Betrages ein wesentlich stärkeres Magnetfeld H in dieser Richtung erforderlich ist als in der leichten Richtung. Bei hohen Frequenzen ist jedoch nur die schwere Richtung nutzbar, da der Magnetisierungsprozeß der leichten Richtung zusammenbricht.
• Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der Frequenzabhängigkeiten der Permeabilität der erfindungsgemäßen Schichtfolge und einer herkömmlichen Schichtfolge für ein oszillierendes Magnetfeld H in zwei zueinander senkrechten Richtungen. An der logarithmisch geteilten Abszisse ist die Frequenz f des oszillierenden Magnetfeldes H im Bereich von f = 10⁷ Hz = 10 MHz bis f = 10⁹ Hz = 1 GHz aufgetragen. An der linear geteilten Ordinate ist der Realteil der Permeabilitätszahl µ_r aufgetragen. Die Kurven 82, 84 stellen die Frequenzabhängigkeit der mittleren Permeabilitätszahl µ_r einer erfindungsgemäßen Schichtfolge für Magnetfelder H in zwei zueinander senkrechten Richtungen dar. Es ist erkennbar, daß die Permeabilitätszahl µ_r im Bereich um f = 10 MHz für beide Richtungen exakt gleich, d. h. richtungsunabhängig ist. Ab etwa 100 MHz unterscheiden sich die gemessenen Permeabilitätszahlen für beide Richtungen. Die Kurve 82 verläuft noch bis weit über 100 MHz weitestgehend flach bevor sie relativ abrupt nach unten zu kleinen Permeabilitätszahlen hin abbricht. Die Kurve 84 unterscheidet sich bereits bei f = 100 MHz von der Kurve 82 und nimmt kontinuierlich ab bevor sie ähnlich wie die Kurve 82 nach unten abbiegt. Die erfindungsgemäße Schichtfolge weist somit mindestens im Bereich um 10 MHz quasi-isotrope Eigenschaften auf. Dieser Bereich läßt sich aber zu höheren Frequenzen hin ausdehnen.
• Zum Vergleich zeigen die Kurven 92, 94 Ergebnisse von Messungen an einer herkömmlichen Schichtfolge. Die Kurve 92 zeigt die Frequenzabhängigkeit der Permeabilitätszahl µ_r für ein äußeres Magnetfeld senkrecht zur Anisotropierichtung, d. h. parallel zur Magnetisierungs-Vorzugsrichtung. Die Permeabilitätszahl µ_r weist im Bereich von 10 MHz bis ca. 100 MHz einen im wesentlichen konstanten hohen Wert auf, der im Bereich oberhalb von 100 MHz zunächst langsam und dann immer schneller abnimmt. Für ein Magnetfeld parallel zur Anisotropierichtung, d. h. senkrecht zur Magnetisierungs-Vorzugsrichtung, ist eine qualitativ ähnliche Frequenzabhängigkeit der Permeabilitätszahl µ_r zu erkennen, wobei jedoch der Absolutwert der Permeabilitätszahl µ_r wesentlich kleiner ist.
• Die Messungen, deren Ergebnisse in Fig. 4 gezeigt sind, wurden an einem Rechteckkern, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, vorgenommen. Die erzielten Ergebnisse sind jedoch auf andere Kernformen übertragbar.
• Zur Verbesserung des Überganges des Magnetflusses an den Ecken eines Kerns von den Schichten 10a, 10b, 10c mit der ersten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung zu den Schichten 20a, 20b, 20c mit der zweiten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung kann es vorteilhaft sein, mehr als die in den Fig. 1 und 2 dargestellten zwei Schichtstapel 10, 20 mit zueinander orthogonaler Anisotropie zu überlagern. Ein Beispiel ist die Schichtfolge ababababab. . ., wobei a und b alternierend übereinander angeordnete Schichten mit zueinander orthogonaler Anisotropie sind. Vorzugsweise ergibt dabei die Gesamtzahl der Schichten eine gerade Zahl. Ferner ist es möglich, daß eine Schichtfolge mehr als zwei verschiedene Anisoptropierichtungen bzw. Magnetisierungs-Vorzugsrichtungen aufweist. Vorteilhafterweise werden die Magnetisierungs-Vorzugsrichtungen so gewählt, daß zu jedem Schenkel bzw. Abschnitt eines magnetischen Bauelements eine Schicht oder eine Gruppe von Schichten existiert, deren Magnetisierungs-Vorzugsrichtung zu dem Abschnitt parallel ist.
• Die erfindungsgemäße Schichtfolge ist auf alle Arten von magnetischen Bauelementen anwendbar, die zur Leitung bzw. Führung eines Magnetflusses vorgesehen sind. Besonders vorteilhaft ist eine Anwendung der erfindungsgemäßen Schichtfolge überall dort, wo die Richtung des Magnetflusses ortsabhängig ist. Die magnetischen Bauelemente können alle Arten von Kernen sein. Insbesondere können sie wie die in Fig. 5A-5C dargestellten im weiteren Sinne ringförmig sein, d. h. beispielsweise die Form eines Toroids oder eines beliebigen kreisförmigen oder geschlossenen rahmenartig rechteckförmigen Körpers aufweisen.
• Diese magnetischen Bauelemente können Bestandteil von verschiedensten elektronischen Bauelementen sein, beispielsweise von induktiven Bauelementen wie Spulen, Drosseln, Transformatoren oder auch magnetoelektrischen bzw. induktiven Sensoren, etc. Die Schichten können dabei gleiche oder auch verschiedene Materialien aufweisen, die für viele Anwendungen vorzugsweise weichmagnetisch sind, jedoch auch andere magnetische Eigenschaften aufweisen können. Zur Verminderung von Wirbelstromverlusten können zwischen den magnetischen Schichten weitere dünne Schichten aus einem elektrisch isolierenden Material angeordnet sein. Bezugszeichenliste 10 erster Schichtstapel
  10a, 10b, 10c Schicht des ersten Schichtstapels 10
  12 erste Anisotropierichtung
  20 zweiter Schichtstapel
  20a, 20b, 20c Schicht des zweiten Schichtstapels 20
  22 zweite Anisotropierichtung
  30 Mikroinduktivität
  40 Kern
  42 bewickelter Schenkel
  44 unbewickelter Schenkel
  50 Magnetflußkreis
  60 Leiterbahn
  62 spiralförmiger Abschnitt der Leiterbahn 60
  70 Ecke des Kerns 40
  78a, . . ., 78d Kurvenabschnitt
  82, 84 Kurve
  92, 94 Kurve
  

Claims (16)

1. Schichtfolge für ein magnetisches Bauelement, mit:
einer ersten Schicht (10a, 10b, 10c) aus einem magnetischen Material mit einer ersten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung; und
einer auf der ersten Schicht (10a, 10b, 10c) angeordneten zweiten Schicht (20a, 20b, 20c) aus einem magnetischen Material mit einer zweiten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung,
wobei ein Winkel zwischen der ersten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung und der zweiten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung größer als Null ist.

2. Schichtfolge nach Anspruch 1, wobei das magnetische Bauelement ein Kern (40) einer Mikroinduktivität (30) oder eines induktiven Sensors ist.

3. Schichtfolge nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Winkel im wesentlichen 90° beträgt.

4. Schichtfolge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner mit einer Isolierschicht, die zwischen der ersten Schicht (10a, 10b, 10c) und der zweiten Schicht (20a, 20b, 20c) angeordnet ist.

5. Schichtfolge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die erste Schicht (10a, 10b, 10c) und/oder die zweite Schicht (20a, 20b, 20c) Permeabilitätszahlen µ_r größer oder gleich 100 aufweisen.

6. Schichtfolge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der das magnetische Material der ersten Schicht (10a, 10b, 10c) und das magnetische Material der zweiten Schicht (20a, 20b, 20c) abgesehen von der Magnetisierungs-Vorzugsrichtung gleich sind.

7. Schichtfolge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner mit einer auf der zweiten Schicht (20a, 20b, 20c) angeordneten dritten Schicht, die ein magnetisches Material mit einer dritten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung aufweist.

8. Schichtfolge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der mindestens eines der magnetischen Materialien ein weichmagnetisches Material ist.

9. Magnetisches Bauelement (40) mit einer Schichtfolge nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

10. Magnetisches Bauelement (40) nach Anspruch 9, wobei das magnetische Bauelement im wesentlichen ringförmig ist.

11. Magnetisches Bauelement (40) nach Anspruch 9 oder 10, wobei das magnetische Bauelement im wesentlichen rechteckförmig ist.

12. Elektronisches Bauelement (30) mit einem magnetischen Bauelement (40) nach einem der Ansprüche 9 bis 11.

13. Elektronisches Bauelement (30) nach Anspruch 12, wobei das elektronische Bauelement (30) ein Hochfrequenz-Bauelement ist.

14. Elektronisches Bauelement (30) nach Anspruch 12 oder 13, wobei das elektronische Bauelement ein SMD-Bauelement ist.

15. Verfahren zum Herstellen einer Schichtfolge für ein magnetisches Bauelement (40), mit folgenden Schritten:
Erzeugen einer ersten Schicht (10a, 10b, 10c), die ein magnetisches Material mit einer ersten Magnetisierungs- Vorzugsrichtung aufweist; und
Erzeugen einer zweiten Schicht (20a, 20b, 20c), die ein magnetisches Material mit einer zweiten Magnetisierungs- Vorzugsrichtung aufweist, auf der ersten Schicht (10a, 10b, 10c) derart, daß ein Winkel zwischen der ersten Magnetisierungs-Vorzugsrichtung und der zweiten Magnetisierungs- Vorzugsrichtung größer als Null ist.

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem:
die erste Schicht (10a, 10b, 10c) durch Abscheiden des magnetischen Materials der ersten Schicht (10a, 10b, 10c) auf einem Substrat erfolgt;
nach dem Erzeugen der ersten Schicht (10a, 10b, 10c) das Substrat um einen Winkel gedreht wird; und anschließend
die zweite Schicht (20a, 20b, 20c) durch Abscheiden des magnetischen Materials der zweiten Schicht (20a, 20b, 20c) auf der ersten Schicht (10a, 10b, 10c) erzeugt wird.