JP2004006619A - 高周波用磁性薄膜、複合磁性薄膜およびそれを用いた磁気素子 - Google Patents
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Abstract
【課題】高抵抗、かつ、ＧＨｚの高周波帯域で高い透磁率および性能指数を示す磁性薄膜を提供する。
【解決手段】Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物（例えば、Ｆｅ−Ｃ）層７とを交互に積層して多層膜構造とした高周波用磁性薄膜１。
【選択図】 図１
【解決手段】Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物（例えば、Ｆｅ−Ｃ）層７とを交互に積層して多層膜構造とした高周波用磁性薄膜１。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い飽和磁化を有するとともに、ＧＨｚの高周波帯域で高い透磁率および性能指数Ｑを示す磁性薄膜に関し、特に、薄膜インダクタや薄膜トランスなどの高周波用平面型磁気素子、あるいはモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）に用いられる磁性薄膜およびインダクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気素子の小型化、高性能化に伴い、高い飽和磁化を有し、かつＧＨｚの高周波数帯域における透磁率が高い磁性薄膜材料が求められている。
例えば、ワイヤレス送受信装置や携帯情報端末を中心に需要が高まっているモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどの半導体基板上に、トランジスタなどの能動素子と、線路、抵抗、キャパシタ、インダクタなどの受動素子とを、一括的かつ一体的に作製して構成される高周波集積回路である。
【０００３】
このようなＭＭＩＣにおいては、受動素子、特にインダクタやキャパシタが能動素子に比べ、大きな面積を占めている。このような受動素子の大面積の占有は、結果として、高価な半導体基板の大量消費、すなわち、ＭＭＩＣのコストアップにつながる。従って、チップ面積を縮小し、ＭＭＩＣの製造コストを低減するために、受動素子が占める面積を縮小することが課題となっている。
【０００４】
ＭＭＩＣのインダクタとしては平面型のスパイラルコイルが多く用いられている。そのスパイラルコイルの上下面、或いは片面に軟磁性薄膜を挿入し、インダクタンスを増加させる方法（換言すれば、小さな占有面積でも従来のインダクタンスが得られる方法）がすでに提案されている（例えば、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８５，７９１９（１９９９））。
【０００５】
しかしながら、磁性材料をＭＭＩＣのインダクタへ応用するためには、先ず、ＧＨｚの高周波数帯域における透磁率が高く、かつ損失が少ない薄膜磁性材料を開発することが求められている。さらには渦電流損失を減ずる為に比抵抗が大きいことも求められている。
【０００６】
従来、高い飽和磁化を持つ磁性材料としてＦｅあるいはＦｅＣｏを主成分とする合金が良く知られている。ところが、Ｆｅ系またはＦｅＣｏ系合金からなる磁性薄膜をスパッタなどの成膜技術により作製すると、その膜の飽和磁化は高いものの、保磁力が大きく、また、比抵抗が小さくなってしまい良好な高周波特性を得ることは困難であった。
【０００７】
一方で、軟磁気特性が優れている材料として、Ｃｏ系非結晶質合金が知られている。このＣｏ系非結晶質合金は、Ｃｏを主成分としＹ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａなどから選択される１種または２種以上の元素を含む非結晶質を主体とするものである。ところがゼロ磁歪組成のＣｏ系非結晶質合金の磁性薄膜をスパッタなどの成膜技術により作製すると、その膜の透磁率は大きいものの、飽和磁化が１１ｋＧ（１．１Ｔ）程度であり、Ｆｅ系に比べて小さい。さらに、１００ＭＨｚ程度の周波数およびこれを超えてから損失成分（透磁率の虚数部μ”）が大きくなり、性能指数Ｑ値が１以下となり、ＧＨｚの高周波帯域で使用する磁性材料としては好適とは言えない。
【０００８】
このような適用困難な材料を用いてＧＨｚ帯のインダクタを実現させるために、磁性薄膜をマイクロワイヤ化させ、形状異方性エネルギーを増大させることにより、共鳴周波数を高周波化する試みも行われている（例えば、日本応用磁気学会誌、２４，８７９（２０００））。しかしながら、この方法では工程が複雑となってしまうばかりか、さらに、磁性薄膜の実効透磁率が低下してしまうという問題がある。
【０００９】
このような実情のもとに従来より、軟磁性薄膜の高周波特性を改良するために種々の提案がなされてきた。その改良の基本方針としては、渦電流損失を抑制させたり、あるいは共鳴周波数を上昇させることなどが挙げられる。渦電流損失を抑制させる具体的な方策としては、例えば、磁性層／絶縁層（高抵抗層）との積層による多層化（例えば、特開平７−２４９５１６号公報）や、金属−非金属（酸化物、フッ化物）のグラニュラー化（例えば、Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ７９， ５１３０ （１９９６））などが提案されている。しかしながら、これらの方法では、高抵抗の非磁性相が挿入されているために、飽和磁化が低下するという問題が生じる。また、金属−非金属のグラニュラー膜の場合は、透磁率が２００以下であり、透磁率が低いという問題もある。
【００１０】
一方、軟磁性層と高飽和磁化層を交互に積層した多層膜による高飽和磁化薄膜についての検討も行われている。すなわち、ＣｏＺｒ／Ｆｅ（日本応用磁気学会誌、１６， ２８５ （１９９２））、ＦｅＢＮ／ＦｅＮ（特開平５−１０１９３０号公報）、ＦｅＣｒＢ／Ｆｅ（Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ６７， ５１３１ （１９９０））、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｃ／Ｆｅ（日本応用磁気学会誌、１５， ４０３ （１９９１））など様々な組み合わせの例が報告されている。これらのものはいずれも飽和磁化を高くすることには効果がある。しかしながら、これらのものはいずれも高周波帯域での透磁率が大きくならず、ＧＨｚ周波数帯域への応用は期待できない。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−２４９５１６号公報（第１頁）
【特許文献２】
特開平５−１０１９３０号公報（第１頁）
【非特許文献１】
Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ８５，７９１９（１９９９）
【非特許文献２】
Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ７９， ５１３０ （１９９６）
【非特許文献３】
Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ６７， ５１３１ （１９９０）
【非特許文献４】
日本応用磁気学会誌、２４， ８７９ （２０００）
【非特許文献５】
日本応用磁気学会誌、１６， ２８５ （１９９２）
【非特許文献６】
日本応用磁気学会誌、１５， ４０３ （１９９１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、ＧＨｚ帯域の高周波領域で、高い透磁率を有し、かつ高い飽和磁化を有する高周波用磁性薄膜を提供することにある。また、本発明は、そのような磁性薄膜を用いた磁気素子を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波用磁性薄膜は、数１００ＭＨｚ以上の周波数帯域、特に、１ＧＨｚ以上のＧＨｚ周波数帯域で使用することができる。このような高周波帯域における透磁率（以下、単に「高周波透磁率」と称す）は、試料の様々な物性と複雑に関係する物性である。この透磁率がもっとも関係が密なものとして、異方性磁界と飽和磁化がある。概ね、透磁率と共鳴周波数の積は、異方性磁界の１／２乗および飽和磁化の３／２乗に比例する関係にある。
共鳴周波数は、
ｆｒ＝（γ／２π）［Ｈｋ４πＭｓ］１／２ …式（１）
という関係式（１）で表される。ここで、ｆｒは共鳴周波数を表し、γはジャイロ磁気定数を表し、Ｈｋは異方性磁界を表し、４πＭｓは飽和磁化を表している。
【００１４】
従って、材料の異方性磁界および飽和磁化を大きくすることで共鳴周波数を上げ、使用限界周波数を上げることが可能となる。従来のＣｏ系非結晶質合金薄膜の代表的な一例であるＣｏＺｒＮｂ非結晶質合金薄膜の共鳴周波数を２ＧＨｚまで向上させるために必要な異方性磁界を上記式（１）を用いて計算してみる。すると、４４Ｏｅ（３５０１．５２Ａ／ｍ）以上の異方性磁界を必要とすることが算出される。この算出結果により、通常、１５Ｏｅ（１１９３．７Ａ／ｍ）程度の異方性磁界しか持たない当該膜を、ＧＨｚ周波数帯域へ応用することは困難であることが分かる。ところが、２ＧＨｚの共鳴周波数を実現するために必要とされる異方性磁界は、飽和磁化が、１４ｋＧ（１．４Ｔ）の場合は３６Ｏｅ（２８６４．８８Ａ／ｍ）、１８ｋＧ（１．８Ｔ）の場合は２８Ｏｅ（２２２８．２４Ａ／ｍ）となり、飽和磁化および結晶磁気異方性が大きいＦｅ系合金またはＦｅＣｏ系合金との組み合わせにより必要な飽和磁化および異方性磁界を実現することが期待できる。
【００１５】
従来より、ＦｅあるいはＦｅＣｏを主成分とする合金は高飽和磁化を示す材料として広く知られていた。しかしながら、Ｆｅ系またはＦｅＣｏ系合金の磁性薄膜をスパッタなどの成膜技術により作製すると、飽和磁化は高いものの、保磁力が大きく、また比抵抗が小さくなってしまい良好な高周波特性を得ることが困難であった。その主原因としては、以下のことが考えられていた。すなわち、図２に示すように、スパッタなどで成膜したＦｅ系またはＦｅＣｏ系の薄膜１０１は、基板１００の垂直方向に柱状に成長しており、この柱状構造に起因する垂直磁気異方性の発生が問題とされていた。
【００１６】
しかしながら、本発明者らが鋭意研究したところ、Ｆｅに所定量のＣ（炭素）添加したＦｅ−Ｃ薄膜において以下のことを知見した。
（１）所定厚さを有するＦｅ−Ｃ薄膜も柱状構造をなすが、厚さが７０ｎｍ程度以下であれば、柱状構造のアスペクト比（柱の長さと巾の比、長さ÷巾）が小さいために優れた軟磁気特性が得られる。具体的には、柱状成長しているＦｅ−Ｃの平均巾は約５０ｎｍであり、柱状構造のアスペクト比が１．４以下となる厚さ７０ｎｍ程度までは、柱状構造による軟磁気特性の劣化を抑制できる。このようなアスペクト比のＦｅ−Ｃ薄膜を得るためには、図３に示すように、Ｃｏ系非結晶質合金薄膜１１１をＦｅ−Ｃ薄膜１１２とＦｅ−Ｃ薄膜１１２との間に介在させることが有効である。そうすることによって、Ｆｅ−Ｃ結晶粒の連続的な柱状構造の成長を阻止することができるからである。
（２）Ｆｅ−Ｃ薄膜の成長過程を綿密に調査したところ、厚さ３ｎｍ以下程度までの膜成長初期段階においては、結晶粒径が３ｎｍ以下の微結晶状態になり、さらに、不安定な表面の割合が多くなるため、非結晶質（アモルファス）の特徴が現れる。つまり、図４に示すように、Ｆｅ−Ｃ薄膜１２１は基板１２０上に形成された非結晶質構造部分１２１ａと、非結晶質構造部分１２１ａ上に形成される柱状構造部分１２１ｂとから構成される。非結晶質であることは、Ｘ線回折により、Ｆｅ−Ｃ薄膜の場合にはＦｅのｂｃｃ（１１０）結晶面の回折ピークが現れないことから判断すればよい。このような非結晶質構造の薄膜は、柱状構造にならないことはもちろん、非結晶質構造に起因する高抵抗（１００μΩｃｍ以上）特性が得られる。したがって、Ｃｏ系非結晶質合金薄膜と積層する形態を採択すれば、軟磁気特性はもちろん高抵抗化が実現でき、ＧＨｚ帯域における透磁率が大きいとともに、渦電流損失が抑制され性能指数が大きい磁性薄膜を得ることができる。
（３）以上の（１）、（２）の事項は、Ｆｅ−Ｃ薄膜に限らず、ＦｅＣｏ−Ｃ薄膜、さらにはＣをＢまたはＮで置換した場合でも有効である。
【００１７】
すなわち、本発明は、上述したように軟磁気特性に優れているＣｏ系非結晶合金の薄膜と、高飽和磁化かつ高異方性磁界を持つＦｅ−（Ｃ，Ｂ，Ｎ）またはＦｅＣｏ−（Ｃ，Ｂ，Ｎ）薄膜とを積層させて、ＧＨｚ領域（１ＧＨｚ）で透磁率の実数部（μ’）が２００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が１以上、飽和磁化が１２ｋＧ（１．２Ｔ）以上の特性を容易に得ることができる高周波用の複合磁性薄膜の提供を可能にしたのである。
【００１８】
したがって本発明は、Ｔ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）からなる第１の層と、第１の層のいずれかの面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金からなる第２の層とを含むことを特徴とする高周波用磁性薄膜を提供する。
本発明の高周波用磁性薄膜は、複数の第１の層と複数の第２の層とが積層、望ましくは交互に積層された多層膜構造によって構成されることが望ましい。
【００１９】
本発明の高周波用磁性薄膜は、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が４００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が４以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上の特性を得ることができる。なお、本発明において、これら特性は成膜したままの状態で得ることができる。つまり、成膜完了からの経過時間を問わないが、成膜後に例えば熱処理等の処理を加えていない状態で測定した値によって本発明で規定する特性を具備するか否かの判断を行うことができる。ただし、成膜後に熱処理等の処理を加えた場合であっても、本発明で規定する特性を具備するものは本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。以下も同様である。
この特性は第１の層および第２の層の厚さを規定することによって得ることができる。具体的には、第１の層の厚さをＴ１、第２の層の厚さをＴ２とした場合に、Ｔ１を３〜７０ｎｍの範囲とし、かつＴ１／Ｔ２を０．１５〜３．５０の範囲とすることにより、上記特性を得ることができる。
【００２０】
また本発明の高周波用磁性薄膜によれば、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が５００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が１０以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上の特性を得ることができる。
この特性は第１の層および第２の層の厚さを規定することによって得ることができる。具体的には、第１の層の厚さをＴ１、第２の層の厚さをＴ２とした場合に、第１の層の厚さＴ１を０．５〜３．０ｎｍの範囲とし、かつＴ１／Ｔ２を０．８〜３．０の範囲とすることにより、上記特性を得ることができる。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様として、第２の層を構成するＣｏ系非結晶質合金は、Ｃｏを主成分とし、Ｂ，Ｃ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗから選択される少なくとも１種の添加元素を含んで形成される。
また、本発明の好ましい態様として、Ｃｏ系非結晶質合金は、ＣｏＺｒ，ＣｏＨｆ，ＣｏＮｂ，ＣｏＭｏ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＦｅＺｒ，ＣｏＦｅＮｂ，ＣｏＴｉＮｂ，ＣｏＺｒＭｏ，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒＮｂＭｏ，ＣｏＺｒＭｏＮｉ，ＣｏＦｅＺｒＢ，ＣｏＦｅＳｉＢ，ＣｏＺｒＣｒＭｏから選択されるように構成される。
また、本発明の好ましい態様として、第１の層は、その中に含有されるＬ元素の濃度が２〜２０ａｔ％であるように構成される。
【００２２】
以上の本発明によれば、ＦｅまたはＦｅＣｏを主成分とし、単層膜で飽和磁化が１６ｋＧ（１．６Ｔ）以上の特性を有する第１の層と、Ｃｏを主成分とし、単層膜で透磁率１０００以上（測定周波数：１０ＭＨｚ）、飽和磁化が１０ｋＧ（１．０Ｔ）以上、比抵抗が１００μΩｃｍ以上の特性を有する第２の層とが交互に積層している複合磁性薄膜が提供される。なお、第１の層はアスペクト比が１．４以下の柱状構造を主体とするか、または非結晶質構造から構成されることが望ましい。
【００２３】
本発明の高周波用磁性薄膜は磁気素子の構成要素として用いることができる。この磁気素子を構成する、高周波用磁性薄膜は、Ｔ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）からなる第１の層と、第１の層のいずれかの面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金からなる第２の層とが交互に積層された多層膜であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の磁気素子は、コイルを挟持するように対向配置された高周波用磁性薄膜を有するものとして構成することができる。そして、平面型の磁気素子であって、その磁気素子がインダクタまたはトランスとすることができる。また、モノリシックマイクロ波集積回路に用いられるインダクタへの適用も本発明の望ましい態様として掲げることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高周波用磁性薄膜について詳細に説明する。
本発明の高周波用磁性薄膜１は、図１の模式的断面図に示されるように、Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物層７とが交互に積層された多層膜構造をなす複合磁性薄膜である。図１に示される実施の形態では合計８層からなる多層膜構造が例示されている。
【００２６】
高周波用磁性薄膜１は、Ｔ−Ｌ組成物層７と、Ｔ−Ｌ組成物層７の一方の面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金層３との組み合わせがその基本的な構成となる。
Ｔ−Ｌ組成物層７のＴはＦｅまたはＦｅＣｏであり、ＬはＣ，ＢおよびＮの１種または２種以上である。ＦｅまたはＦｅＣｏを主成分とする合金からなる薄膜は、高い飽和磁化を示すものの、保磁力が大きくかつ非抵抗が小さくなる傾向にあった。そこで本発明は、軟磁気特性を向上することのできるＬ（Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）を含有する。ここで、Ｔ−Ｌ組成物層７は２つの形態を包含する。１つは、Ｔ−Ｌ組成物層７のアスペクト比が１．４以下の柱状構造を有する形態である。この形態をなすことより高飽和磁化および優れた軟磁気特性を得ることができる。また他の１つは、非結晶質構造である。Ｔ−Ｌ組成物層７が非結晶質構造をなすことにより、さらなる軟磁気特性の向上および高電気抵抗が達成できる。高周波特性に効果を見出すためには、Ｔ−Ｌ組成物層７は、単層膜で飽和磁化１．６Ｔ以上の特性を有することが望ましい。なお、Ｔ−Ｌ組成物層７のアスペクト比が１．４以下の柱状構造を有する形態においても、薄膜形成初期段階で非結晶質構造が形成されていることから、本願発明における柱状構造とはこの非結晶質構造部分を含む意味と解釈するものとする。
【００２７】
Ｔ−Ｌ組成物層７は膜厚が厚くなり、アスペクト比が１．４を超えて２．０以上になると、垂直磁気異方性が堅調にあらわれ、軟磁気特性が劣化してしまう。本発明においては、Ｔ−Ｌ組成物層７に存在する全ての結晶粒のアスペクト比が１．４以下であることが最も望ましいが、そのアスペクト比の増加分が３０％以下、さらには１０％以下の結晶粒を部分的に含有することを許容する。したがって、本発明ではＴ−Ｌ組成物層７の厚さ（Ｔ１）は１００ｎｍ以下、望ましくは７０ｎｍ以下とする。前述したように、Ｔ１が３ｎｍ以下になると、Ｔ−Ｌ組成物層７は前述のように非結晶質構造になり、性能的には、例えば、Ｔ１を０．２ｎｍまで薄くしても性能の低下は起こらない。しかし、Ｔ１が薄くなりすぎると積層回数が増えるため、成膜時間が長くなるという製造上の不具合が生じる。従って、Ｔ１は、０．５ｎｍ以上、さらには１．０ｎｍ以上とすることが望ましい。
図５は厚さＴ１が３ｎｍ以下のＦｅ−Ｃ薄膜とＣｏＺｒＮｂ非結晶質合金薄膜とを積層した複合磁性薄膜のＸ線回折結果を示している。図５から分かるように、Ｆｅ−Ｃ薄膜の厚さが３ｎｍ以下の積層膜は、Ｆｅ−Ｃのｂｃｃ（１１０）結晶面の回折ピークは典型的な非結晶質のブロードな形状を示す。
【００２８】
本発明のＴ−Ｌ組成物層７は、その中に含有されるＬ元素（Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）濃度が２〜２０ａｔ％、望ましくは４〜１０ａｔ％とされる。Ｌ元素濃度が２ａｔ％未満であると、ｂｃｃ構造の柱状結晶が基板に対して垂直方向に成長しやすくなり、保磁力が大きくなるとともに、比抵抗が小さくなってしまい、良好な高周波特性を得ることが困難となってしまう。この一方で、このＬ元素濃度が２０ａｔ％を超えると、異方性磁界が減少するために共鳴周波数の低下が生じて、高周波用の薄膜として十分に機能することが困難となってしまう。また、ＴとしてはＦｅのみよりもＦｅＣｏを採用するほうが高い飽和磁化が得られることから望ましい。このときのＣｏの含有量は、８０ａｔ％以下の範囲で適宜定めればよいが、２０〜５０ａｔ％の範囲で含有させることが望ましい。また、Ｆｅ、ＦｅＣｏ以外に本発明に悪影響を与えない範囲で他の元素を含有させることを本願発明は許容する。
【００２９】
本発明において、第２の層としてＣｏ系の非結晶質合金を用いるのは、高透磁率であり、かつ高抵抗（比抵抗が１００〜２００μΩｃｍ）のために高周波域での渦電流損失が抑制できるからである。また、第２の層が結晶質の材料であると、その上に接する第１の層はその結晶の成長が第２の層の結晶構造に影響され連続的な柱状構造になってしまうのに対して、第２の層が非結晶質材料であると、第１の層が柱状構造であっても第２の層によってその成長が分断されるため、連続的な柱状構造にならないからである。Ｃｏ系非結晶質合金層３は、単層膜で透磁率１０００以上（１０ＭＨｚ）、飽和磁化１０ｋＧ（１．０Ｔ）以上、比抵抗１００μΩｃｍ以上の特性を有していることが望ましい。
【００３０】
本発明における第２の層としてのＣｏ系非結晶質合金層３は、Ｃｏを主成分とし、Ｂ，Ｃ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗから選択される少なくとも１種の添加元素を含んで形成されており、このものは非結晶質相を主体として構成されている。添加元素の割合（２種以上の場合は総和量）は、通常、５〜５０ａｔ％、好ましくは、１０〜３０ａｔ％とされる。添加元素の割合が多くなり過ぎると、飽和磁化が小さくなってしまうという不都合が生じ、また、添加元素の割合が少なくなり過ぎると、磁歪の制御が困難となり、有効な軟磁気特性が得られなくなるという不都合が生じる。
【００３１】
Ｃｏ系非結晶質合金層３を構成する好適な組成系の例としては、ＣｏＺｒ，ＣｏＨｆ，ＣｏＮｂ，ＣｏＭｏ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＦｅＺｒ，ＣｏＦｅＮｂ，ＣｏＴｉＮｂ，ＣｏＺｒＭｏ，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒＮｂＭｏ，ＣｏＺｒＭｏＮｉ，ＣｏＦｅＺｒＢ，ＣｏＦｅＳｉＢ，ＣｏＺｒＣｒＭｏなどが挙げられる。
【００３２】
以上のＴ−Ｌ組成物層７およびＣｏ系非結晶質合金層３を交互に積層することにより、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が４００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が４以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上の高周波用磁性薄膜１を得ることができる。なお、ＧＨｚ領域（１ＧＨｚ）で透磁率の実数部（μ’）はできるだけ大きな値をとることが望まれ、特に上限値はない。同様に、飽和磁化についてもできるだけ大きな値をとることが望まれ、特に上限値はない。
【００３３】
以上の特性を得るためには、Ｔ−Ｌ組成物層７の厚さをＴ１、Ｃｏ系非結晶質合金層３の厚さをＴ２とした場合に、Ｔ１を３〜７０ｎｍの範囲とし、かつＴ１／Ｔ２は０．１５〜３．５０、好ましくは０．２５〜２．５０とすることが重要である。この値が、３．５０を超えると、Ｔ−Ｌ組成物層７のアスペクト比が大きくなり、異方性磁界および磁化困難軸方向の保磁力（Ｈｃｈ）が急に増大するなどして垂直磁気異方性が発生するために、特に良好な軟磁性特性を得ることができなくなるという不都合が生じてしまう。また、この値が０．１５未満となると１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上の飽和磁化を得ることができなくなってしまうからである。
【００３４】
また、以上のＴ−Ｌ組成物層７およびＣｏ系非結晶質合金層３を交互に積層することにより、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が５００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が１０以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上の高周波用磁性薄膜１を得ることもできる。
【００３５】
以上の特性を得るためには、Ｔ−Ｌ組成物層７の厚さをＴ１、Ｃｏ系非結晶質合金層３の厚さをＴ２とした場合に、Ｔ１を０．５〜３．０ｎｍの範囲とし、かつＴ１／Ｔ２を０．８〜３．０の範囲にすればよい。
Ｔ１／Ｔ２が、３．０を超えると、ＦｅＣの粒子が大きく成長してしまい、１３０μΩｃｍ以上の高い比抵抗が得られなくなってしまう。また、この値が０．８未満となると、高飽和磁化であるＴ−Ｌ組成物層７の割合が少なくなってしまい、共鳴周波数の高周波数化が困難となってしまう。好ましくは１．０以上２．５以下とされる。上記のＴ１、およびＴ１／Ｔ２を本願発明の範囲内とすることで、比抵抗が１３０μΩｃｍ以上で、かつ１ＧＨｚにおける復素透磁率の実数部（μ’）が５００以上、性能指数（Ｑ＝μ’／μ”）が１０以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上という極めて優れた特性を有する複合薄膜の実現が可能となる。なお、このような特性は、前述したように、熱処理等を施さない成膜ままの状態で測定される。
【００３６】
本発明の高周波用磁性薄膜１において、交互に積層されるＴ−Ｌ組成物層７およびＣｏ系非結晶質合金層３の合計積層回数に関する制限はないが、通常、５〜３０００回、好ましくは１０〜７００回程度とされる。高周波用磁性薄膜１の中で同一種類（Ｔ−Ｌ組成物層７またはＣｏ系非結晶質合金層３）の膜は、通常、同じ膜厚となるように形成される。ただし、稀なケースとして、同一種類の膜であっても、積層箇所によって成膜厚さを他の部分と異ならしめることがあり得る。極端な例として、例えば、中間付近のＴ−Ｌ組成物層７の膜厚を２０ｎｍ、上下のＴ−Ｌ組成物層７の２層の膜厚をそれぞれ５ｎｍとするような仕様も場合によってはあり得る。このような場合、算術平均の厚さ（Ｔｆ）により算出すればよい。上記例では、算術平均値であるＴｆ＝１０ｎｍという数値を採択して、例えばＴｆ／Ｔｃ（ＴｃはＣｏ系非結晶質合金層３の膜厚の算術平均値）を求めるようにすればよい。また、本発明の高周波用磁性薄膜１は、Ｃｏ系非結晶質合金層３およびＴ−Ｌ組成物層７以外の層を配設することを許容する。
【００３７】
このような本発明の高周波用磁性薄膜１の厚さは、１００〜２０００ｎｍ、好ましくは３００〜１０００ｎｍとされる。この値が、１００ｎｍ未満であると、平面型磁気素子に応用する場合、所望のパワーを扱うことが困難になるという不都合が生じ得る。また、後述の図９および図１０に示される磁性薄膜を備える有芯コイルの形態としても、空芯コイルに比べてインダクタンスの増加が１０％未満となる傾向が生じ、磁性薄膜の効果が十分発揮できないという不都合が生じる。また、この値が、２０００ｎｍを超えると、表皮効果による高周波損失が堅調になり、ＧＨｚ帯域の損失が増大するという不都合が生じ得る。
【００３８】
本発明の高周波用磁性薄膜１は、真空薄膜形成方法、特にスパッタ法により形成されることが好ましい。より具体的には、ＲＦスパッタ、ＤＣスパッタ、マグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、誘導結合ＲＦプラズマ支援スパッタ、ＥＣＲスパッタ、対向ターゲット式スパッタなどが用いられる。
【００３９】
Ｃｏ系非結晶質合金層３を形成するためのターゲットとしては、Ｃｏターゲット上に、所望の添加元素のペレットを配置した複合ターゲットを用いたり、所望の添加成分を含有するＣｏ合金のターゲットを用いればよい。
Ｔ−Ｌ組成物層７を形成するためのターゲットとしては、Ｆｅ（またはＦｅＣｏ合金）ターゲットの上にＬ元素のペレットを配置した複合ターゲットを用いるか、Ｆｅ（またはＦｅＣｏ）とＬ元素の合金ターゲットを用いればよい。Ｌ元素の濃度調整は、例えば、Ｌ元素ペレットの量を調整するようにすればよい。
なお、スパッタリングはあくまで本発明の一態様であり、他の薄膜作成プロセスを適用できることは言うまでもない。本発明の高周波用磁性薄膜１の具体的な成膜方法については、後述の実施例を参照されたい。
【００４０】
本発明の高周波用磁性薄膜１が形成される基板２（図１）としては、ガラス基板、セラミック材料基板、半導体基板、樹脂基板等が例示できる。セラミック材料としては、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ステアタイト、ムライト、コージライト、フォルステライト、スピネル、フェライトなどが挙げられる。中でも熱伝導率が大きく、曲げ強度も大きい窒化アルミニウムを用いることが好ましい。
また本発明の高周波用磁性薄膜１は、上述してきたように極めて優れた高周波特性を有するとともに室温で成膜ままの状態でその性能が発揮できる。そのため、ＭＭＩＣのような半導体プロセスで製作される高周波集積回路に最適な材料である。従って、基板１１、基板２１および基板３１（後述の図７、図８および図１０に示される）としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＳｉＧｅなどの半導体基板が例示できる。
【００４１】
平面型の磁気素子をインダクタに応用した一例が図６および図７に示される。図６は、インダクタの平面図を模式的に示したものであり、図７は図６のＡ−Ａ矢視断面を模式的に示した図面である。
【００４２】
これらの図面に示されるインダクタ１０は、基板１１と、この基板１１の両面にスパイラル状に形成された平面コイル１２，１２と、これらの平面コイル１２，１２と基板１１面を覆うように形成された絶縁膜１３，１３と、これの各々の絶縁膜１３，１３の上を覆うように形成された一対の本発明の高周波用磁性薄膜１とを備えている。そして、上記２つの平面コイル１２，１２は、基板１１の略中央部分に形成されたスルーホール１５を介して電気的に接続されている。さらに、基板１１の両面の平面コイル１２，１２からそれぞれ接続のための端子１６が基板１１の外方に引き出されている。このようなインダクタ１０は、一対の高周波用磁性薄膜１によって、絶縁膜１３，１３を介して平面コイル１２，１２を挟むように構成されているので、接続端子１６，１６間にインダクタが形成される。
このように形成されたインダクタは、小型かつ薄型軽量で、特に１ＧＨｚ以上の高周波帯域で優れたインダクタンスを示す。
なお上記説明したインダクタ１０において、平面コイル１２，１２を並列的に複数設けることによりトランスを形成することができる。
【００４３】
本発明の平面型磁気素子をインダクタに応用した他の好適な実施の形態が図８に示される。図８は、インダクタの断面を模式的に示したものである。この図に示されるようにインダクタ２０は、基板２１と、この基板２１の上に必要に応じて形成される酸化膜２２と、この酸化膜２２の上に形成された本発明の高周波用磁性薄膜１ａと、この高周波用磁性薄膜１ａの上に形成された絶縁膜２３を備え、さらにこの絶縁膜２３の上に形成された平面コイル２４と、これらの平面コイル２４と絶縁膜２３を覆うように形成された絶縁膜２５と、この絶縁膜２５の上に形成された本発明の高周波用磁性薄膜１ｂとを有している。このように形成されたインダクタ２０もやはり、小型かつ薄型軽量で、特に１ＧＨｚ以上の高周波帯域で優れたインダクタンスを示す。そしてこのようなインダクタ２０において、平面コイル２４を並列的に複数設けることによりトランスを形成することができる。
【００４４】
ところで、薄膜インダクタなどの平面型磁気素子においては、それぞれの素子の設計仕様に応じた最適な透磁率を提供することが要望される。高周波帯域における透磁率は、異方性磁界と相関が高く、高周波帯域における透磁率は異方性磁界の逆数に比例する。高周波帯域における高透磁率を実現するためには、磁性薄膜面内で一軸異方性を有することが必要である。また、薄膜インダクタなどの平面型磁気素子では、磁性薄膜の飽和磁化が高いほど直流重畳特性が大きくなる事が期待できる。そのため、飽和磁化の大きさは、高周波用磁性薄膜１の設計において重要なパラメータといえる。
【００４５】
本発明の高周波用磁性薄膜１を、ＭＭＩＣ用インダクタとして応用した実施例が図９および図１０に示される。
図９はインダクタの導体層部分を抜き出した平面図を模式的に示したものであり、図９は図１０のＡ−Ａ矢視断面を模式的に示した図面である。
【００４６】
これらの図面で示されているインダクタ３０は、図１０に示されるように基板３１と、この基板３１の上に必要に応じて形成される絶縁酸化膜３２と、その絶縁酸化膜３２の上に形成された本発明の高周波用磁性薄膜１ａと、この高周波用磁性薄膜１ａの上に形成された絶縁膜３３を備え、さらにこの絶縁膜３３の上に形成されたスパイラルコイル３４と、このスパイラルコイル３４と絶縁膜３３を覆うように形成された絶縁膜３５と、この絶縁膜３５の上に形成された本発明の高周波用磁性薄膜１ｂとを有している。
【００４７】
また、スパイラルコイル３４は、図９に示されるように配線３６を介して一対の電極３７に接続されている。そして、スパイラルコイル３４を囲むように設けられた一対のグラウンドパターン３９は、それぞれ一対のグラウンド電極３８に接続され、グラウンド−シグナル−グラウンド（Ｇ−Ｓ−Ｇ）タイプのプローブにより、ウェハ上で周波数特性を評価する形状を有している。
【００４８】
本実施の形状にかかるＭＭＩＣ用インダクタにおいては、磁芯となる高周波用磁性薄膜１ａ、１ｂでもってスパイラルコイル３４が挟み込まれた有芯構造を採用している。そのため、スパイラルコイル３４が同じ形状でありながらも高周波用磁性薄膜１ａ、１ｂが形成されていない空芯構造のインダクタに比べ、インダクタンス値が約５０％向上される。従って、同じインダクタンス値を得るために必要なスパイラルコイル３４の占有面積は小さくてもよいことになり、その結果としてスパイラルコイル３４の小型化が実現できる。
【００４９】
ところで、ＭＭＩＣ用インダクタに適用する磁性薄膜の材料としては、ＧＨｚ帯域の高周波数で高透磁率、かつ高い性能指数Ｑ（低損失）特性を持つことや、半導体製造プロセスによる集積化が可能であることが求められる。
ＧＨｚ帯域の高周波数における高透磁率を実現するためには、共鳴周波数が高く、かつ飽和磁化が大きい材質が有利であり、一軸磁気異方性の制御が必要である。また、高い性能指数Ｑを得るためには、高抵抗化による渦電流損失の抑制が重要である。さらに、集積化プロセスに適用するためには、室温で成膜でき成膜ままの状態で使用できることが望ましい。すでにセッティングされている他のオンチップコンポーネントの性能および作成プロセスに加熱による悪影響を及ぼさないようにするためである。
【００５０】
【実施例】
以下、具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００５１】
〔実施例１〕
以下の成膜手法に従って本発明の高周波用磁性薄膜を作製した。
Ｓｉウェハの上にＳｉＯ２を１００ｎｍの厚さに成膜したものを基板として用いた。
対向ターゲット式スパッタ装置を用いて、下記の要領で基板上に高周波用磁性薄膜を成膜（ｄｅｐｏｓｉｔ）させた。すなわち、対向ターゲット式スパッタ装置内を８×１０−５Ｐａまで予備排気した後、圧力が１０ＰａになるまでＡｒガスを導入した後、１００ＷのＲＦパワーで１０分間、基板表面をスパッタエッチングした。次いで、圧力が０．４ＰａになるようにＡｒガスの流量を調整し、３００ＷのパワーでＣｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８ターゲット、およびＦｅターゲット上にＣ（炭素）ペレットを配置した複合ターゲットを、順次交互に繰り返しスパッタリングして後述する仕様からなる高周波用磁性薄膜としての複合磁性薄膜を成膜（ｄｅｐｏｓｉｔ）させた。
成膜時には基板に−４０〜−８０ＶのＤＣバイアスを印加した。また、ターゲット表面の不純物の影響を防止するためにシャッターを閉めた状態で１０分以上プリスパッタリングを行った。その後、シャッターを開けることにより基板上に成膜を行った。成膜速度（ｒａｔｅ）は、ＣｏＺｒＮｂ層の成膜時で０．３３ｎｍ／秒、Ｆｅ−Ｃ層の成膜時で０．２７ｎｍ／秒とした。シャッターの開閉時間を制御することで交互に積層される各層の膜厚を調整した。基板上の第１層目としてＣｏＺｒＮｂ層を成膜した後、その上にＦｅ−Ｃ層を形成し、以下順次ＣｏＺｒＮｂ層とＦｅ−Ｃ層とを交互に積層した。
【００５２】
このような成膜手法に基づき、厚さ２０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ５ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に２０回ずつ順次積層して総膜厚５００ｎｍ（合計４０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層は前述した非結晶質構造部分とその上に形成される柱状構造部分とから構成され、この柱状構造部分はアスペクト比が１．４以下であることを確認した。また、ＣｏＺｒＮｂ層は非結晶質であることが確認された。
【００５３】
成膜後に測定された磁化曲線を図１１に示した。図１１に示される磁化曲線から明らかなように、積層膜では面内一軸磁気異方性が観察されており、飽和磁化として１４．７ｋＧ（１．４７Ｔ）、異方性磁界として４５Ｏｅ（３５８０．９９Ａ／Ｍ）、磁化容易軸の保磁力として１．１Ｏｅ（８７．５３Ａ／ｍ）が得られた。
さらに、この複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を図１２に示した。図１２に示されるグラフより、共鳴周波数は測定限界の２ＧＨｚを超えており、ＧＨｚ領域で透磁率の実数部（μ’）が４００以上であることが分かる。また性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１ＧＨｚでは１３の値が得られ、２ＧＨｚでは２以上の値が得られていることが分かる。なお、高周波透磁率の測定は薄膜高周波透磁率測定装置（成瀬科学器機、ＰＨＦ―Ｆ１０００）を用い、磁気特性は振動試料型磁力計（理研電子、ＢＨＶ―３５）を用いて測定した。
【００５４】
〔実施例２〕
上記実施例１の成膜手法に基づき、厚さ２０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ２０ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に１３層ずつ順次積層して総膜厚５２０ｎｍ（合計２６層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例２）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層は主に柱状結晶粒から構成され、この柱状構造部分はアスペクト比が１．４以下であることを確認した。また、ＣｏＺｒＮｂ層は非結晶質であることが確認された。また、ＣｏＺｒＮｂ層は非結晶質であることが確認された。
【００５５】
成膜後に測定された磁化曲線を図１３に示した。図１３に示される磁化曲線から明らかなように、積層膜では面内一軸磁気異方性が観察されており、飽和磁化として１６．３ｋＧ（１．６３Ｔ）、異方性磁界として４４Ｏｅ（３５０１．４１Ａ／ｍ）、磁化容易軸の保磁力として１．２Ｏｅ（９５．４９Ａ／ｍ）が得られた。
また、この複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を図１４に示した。図１４に示されるグラフによれば、透磁率の実数部（μ’）が１ＧＨｚでは５４０の値が得られ、１．５ＧＨｚでは６７０の値が得られていることが分かる。また性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１ＧＨｚでは４．７の値が得られており、１．５ＧＨｚでは２以上の値が得られていることが分かる。
【００５６】
〔実施例３〕
上記実施例１の成膜手法に基づき、厚さ２０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ５０ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に７層ずつ順次積層して総膜厚４９０ｎｍ（合計１４層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例３）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層は主に柱状結晶粒から構成され、この柱状構造部分はアスペクト比が１．４以下であることを確認した。また、ＣｏＺｒＮｂ層は非結晶質であることが確認された。
【００５７】
成膜後に測定された磁化曲線を図１５に示した。図１５に示される磁化曲線から明らかなように、積層膜では面内一軸磁気異方性が観察されており、飽和磁化として１６．７ｋＧ（１．６７Ｔ）、異方性磁界として４８Ｏｅ（３８１９．７２Ａ／ｍ）、磁化容易軸の保磁力として１．６Ｏｅ（１２７．３２Ａ／ｍ）が得られた。
また、この複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を図１６に示した。図１６に示されるグラフから、ＧＨｚ領域で透磁率の実数部（μ’）が５００以上であることが分かる。また性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１ＧＨｚでは６以上の値が得られ、２ＧＨｚでは２以上の値が得られていることが分かる。
【００５８】
〔実施例４〕
上記実施例１の成膜手法に基づき、厚さ２０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ２ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に２０層ずつ順次積層して総膜厚４４０ｎｍ（合計４０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例４）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
上記の実施例に準じた方法によって、複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１２．５ｋＧ（１．２５Ｔ）の飽和磁化、２０Ｏｅ（１５９１．５５Ａ／ｍ）の異方性磁界、１．１Ｏｅ（８７．５３Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は９００であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１．３の値が得られた。
【００５９】
〔実施例５〕
上記実施例１の成膜手法に基づき、厚さ２０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ８０ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に７層ずつ順次積層して総膜厚７００ｎｍ（合計１４層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例５）を形成した。
この複合磁性薄膜の透過型電子顕微鏡による断面像を図１７に示すが、Ｆｅ−Ｃ層は主に柱状結晶粒から構成され、この柱状構造部分はアスペクト比が１．４以下であることを確認した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１８．０ｋＧ（１．８０Ｔ）の飽和磁化、９２Ｏｅ（７３２１．１３Ａ／ｍ）の異方性磁界、２．８Ｏｅ（２２２．８２Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は２００であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は８の値が得られた。
【００６０】
〔実施例６〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層の炭素濃度を５ａｔ％から７ａｔ％に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例６）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．７ｋＧ（１．４７Ｔ）の飽和磁化、４２Ｏｅ（３３４２．２５Ａ／ｍ）の異方性磁界、１．０Ｏｅ（７９．５８Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は４１０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１４の値が得られた。
【００６１】
〔実施例７〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層の炭素濃度を５ａｔ％から１０ａｔ％に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例７）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．５ｋＧ（１．４５Ｔ）の飽和磁化、４０Ｏｅ（３１８３．１０Ａ／ｍ）の異方性磁界、１．０Ｏｅ（７９．５８Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は４９０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１１の値が得られた。
【００６２】
〔比較例１〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅ層に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、比較例の複合磁性薄膜（比較例１）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１７．６ｋＧ（１．７６Ｔ）の飽和磁化、２８Ｏｅ（２２２８．２４Ａ／ｍ）の異方性磁界、１８．０Ｏｅ（１４３２．４４Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は１２０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は４の値が得られた。
【００６３】
〔実施例８〕
上記実施例１において、Ｃｏ系非結晶質合金層の組成であるＣｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８を、Ｃｏ８９Ｚｒ６Ｔａ５に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例８）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．９ｋＧ（１．４９Ｔ）の飽和磁化、４４Ｏｅ（３５０１．４４Ａ／ｍ）の異方性磁界、１．１Ｏｅ（８７．５３Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は４５５であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１１の値が得られた。
【００６４】
〔実施例９〕
上記実施例１において、Ｃｏ系非結晶質合金層の組成であるＣｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８を、Ｃｏ８０Ｆｅ９Ｚｒ３Ｂ８に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例９）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．７ｋＧ（１．４７Ｔ）の飽和磁化、４８Ｏｅ（３９１９．７２Ａ／ｍ）の異方性磁界、１．２Ｏｅ（９５．４９Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は４１０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１２の値が得られた。
【００６５】
〔比較例２〕
上記実施例１において、厚さ５００ｎｍの複合磁性薄膜を、厚さ５００ｎｍのＣｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８の単層膜に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、比較例の複合磁性薄膜（比較例２）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１１．５ｋＧ（１．１５Ｔ）の飽和磁化、１５Ｏｅ（１１９３．６６Ａ／ｍ）の異方性磁界、０．８Ｏｅ（６３．６６Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は１０９１であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１の値が得られた。
【００６６】
〔比較例３〕
上記実施例１において、厚さ５００ｎｍの複合磁性薄膜を、厚さ１０００ｎｍのＣｏ８９Ｚｒ６Ｔａ５の単層膜に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、比較例の複合磁性薄膜（比較例３）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１３．０ｋＧ（１．３０Ｔ）の飽和磁化、１６Ｏｅ（１２７３．２４Ａ／ｍ）の異方性磁界、０．９Ｏｅ（７１．６２Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は３２５であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は０．５の値が得られた。
【００６７】
〔比較例４〕
上記実施例１において、厚さ５００ｎｍの複合磁性薄膜を、厚さ１０００ｎｍのＣｏ７９Ｆｅ９Ｚｒ２Ｔａ１０の単層膜に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、比較例の複合磁性薄膜（比較例４）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１１．０ｋＧ（１．１０Ｔ）の飽和磁化、３６Ｏｅ（２８６４．７９Ａ／ｍ）の異方性磁界、１．１Ｏｅ（８７．５３Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は３２７であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１．７の値が得られた。
【００６８】
これらの結果を含めた測定値を表１にまとめて示した。
【００６９】
【表１】
【００７０】
表１に示すように、本発明による各実施例は、１．２Ｔ以上の飽和磁化、１．５ＧＨｚ以上の共鳴周波数、１．０以上のＱ値を得ることが可能である。この中で、Ｔ１が３〜７０ｎｍの範囲、かつＴ１／Ｔ２が０．１５〜３．５０の範囲にある実施例１〜３、６、７、８および９は１．４Ｔ以上の飽和磁化、２．０ＧＨｚ以上の共鳴周波数、４．０以上のＱ値を得ることができる。
【００７１】
〔実施例１０〕
Ｓｉウェハの上にＳｉＯ２の厚さを５００ｎｍの厚さに成膜したものを基板とした以外実施例１と同様にして厚さ１．０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ１．０ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に２５０回ずつ順次積層して総膜厚５００ｎｍ（合計５００層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１０）を形成した。なお、成膜中に基板温度の制御は行っていないが、基板温度は総膜厚が５００ｎｍになるまで成膜する間に３０℃まで上昇した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
【００７２】
成膜後に測定された磁化曲線を図１８に示した。図１８に示される磁化曲線から明らかなように、積層膜では面内一軸磁気異方性が観察されており、飽和磁化は１４．３ｋＧ（１．４３Ｔ）、磁化容易軸方向の保磁力は０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）、磁化困難軸方向の保磁力は０．８Ｏｅ（６３．６６Ａ／ｍ）が得られた。さらに、この実施例の積層膜の高周波透磁率特性を図１９に示した。図１９に示されるグラフより、共鳴周波数は測定限界の２ＧＨｚを超えており、ＧＨｚ領域で透磁率の実数部（μ’）が５００以上であることが分かる。また、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１ＧＨｚでは１５の値が得られ、２ＧＨｚでは７の値が得られていることが分かる。
【００７３】
〔実施例１１〕
上記実施例１０の成膜手法に基づき、厚さ１．５ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ１．５ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に１７０層ずつ順次積層して総膜厚５１０ｎｍ（合計３４０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１１）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
成膜後に測定された磁化曲線を図２０に示した。図２０に示される磁化曲線から求めた磁気特性として、飽和磁化は１５．５ｋＧ（１．５５Ｔ）、磁化容易軸方向の保磁力は０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）、磁化困難軸方向の保磁力は０．８Ｏｅ（６３．６６Ａ／ｍ）であった。また、この実施例の積層膜の高周波透磁率特性を図２１に示した。図２１に示されるグラフより、透磁率の実数部（μ’）の値として、１．０ＧＨｚでは７２０の値が得られ、１．５ＧＨｚでは１０５５の値が得られていることが分かる。また、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）の値として、１．０ＧＨｚでは１３の値が得られ、１．５ＧＨｚでは５の値が得られていることが分かる。
【００７４】
〔実施例１２〕
上記実施例１０の成膜手法に基づき、厚さ１．０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ２．０ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に１７０層ずつ順次積層して総膜厚５１０ｎｍ（合計３４０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１２）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
成膜後に測定された磁化曲線を図２２に示した。図２２に示される磁化曲線から求めた磁気特性として、飽和磁化は１４．８ｋＧ（１．４８Ｔ）、磁化容易軸方向の保磁力は０．７Ｏｅ（５５．７０Ａ／ｍ）、磁化困難軸方向の保磁力は１．０Ｏｅ（７９．５８Ａ／ｍ）であった。
【００７５】
また、この実施例の積層膜の高周波透磁率特性を図２３に示した。図２３に示されるグラフより、共鳴周波数は測定限界の２ＧＨｚを超えており、ＧＨｚ領域で透磁率の実数部（μ’）が５００以上であることが分かる。また、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）の値として、１．０ＧＨｚでは２４の値が得られ、１．５ＧＨｚでは８．５の値が得られ、２ＧＨｚでは３の値が得られていることが分かる。
【００７６】
〔実施例１３〕
上記実施例１０の成膜手法に基づき、厚さ１．０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ２．８ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に１３５層ずつ順次積層して総膜厚５１３ｎｍ（合計２７０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１３）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１５．０ｋＧ（１．５０Ｔ）の飽和磁化、０．８Ｏｅ（６３．６６Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、０．９Ｏｅ（７１．６２Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は５５０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は２２の値が得られた。
【００７７】
〔実施例１４〕
上記実施例１の成膜手法に基づき、厚さ０．８ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ２．８ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に１４０層ずつ順次積層して総膜厚５０４ｎｍ（合計２８０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１４）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１５．８ｋＧ（１．５８Ｔ）の飽和磁化、０．９Ｏｅ（７１．６２Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、１．１Ｏｅ（８７．５４Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は４００であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１６の値が得られた。
【００７８】
〔実施例１５〕
上記実施例１の成膜手法に基づき、厚さ２．０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ１．０ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に１７０層ずつ順次積層して総膜厚５１０ｎｍ（合計３４０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１５）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
【００７９】
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１３．９ｋＧ（１．３９Ｔ）の飽和磁化、０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、０．７Ｏｅ（５５．７０Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は７５５であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は６の値が得られた。
【００８０】
〔比較例５〕
上記実施例１０において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅ層に変えた。それ以外は、上記実施例１０と同様にして、比較例の複合磁性薄膜（比較例５）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、２０．７ｋＧ（２．０７Ｔ）の飽和磁化、４．２Ｏｅの磁化容易軸方向の保磁力（３３４．２３Ａ／ｍ）、１９．０Ｏｅ（１５１１．９７Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は１５０であるが、透磁率の値が小さいためμ”の実測値には信頼性がなく、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は求められなかった。
【００８１】
〔実施例１６〕
上記実施例１０において、Ｆｅ−Ｃ層の炭素濃度を５ａｔ％から７ａｔ％に変えた。それ以外は、上記実施例１０と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１６）を形成した。
【００８２】
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．１ｋＧ（１．４１Ｔ）の飽和磁化、０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、０．７Ｏｅ（５５．７６Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は６００であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１２の値が得られた。
【００８３】
〔実施例１７〕
上記実施例１０において、Ｆｅ−Ｃ層の炭素濃度を５ａｔ％から１０ａｔ％に変えた。それ以外は、上記実施例１０と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１７）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．０ｋＧ（１．４０Ｔ）の飽和磁化、０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、０．７Ｏｅ（５５．７６Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は７５０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１２の値が得られた。
【００８４】
〔実施例１８〕
上記実施例１０において、Ｃｏ系非結晶質合金層の組成であるＣｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８を、Ｃｏ８９Ｚｒ６Ｔａ５に変えた。それ以外は、上記実施例１０と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１８）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．４ｋＧ（１．４４Ｔ）の飽和磁化、０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、０．７Ｏｅ（５５．７６Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は５２０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１５の値が得られた。
【００８５】
〔実施例１９〕
上記実施例１０において、Ｃｏ系非結晶質合金層の組成であるＣｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８を、Ｃｏ８０Ｆｅ９Ｚｒ３Ｂ８に変えた。それ以外は、上記実施例１０と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１９）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１５．０ｋＧ（１．５０Ｔ）の飽和磁化、０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、０．７Ｏｅ（５５．７６Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は５３０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１７の値が得られた。
【００８６】
これらの結果を含めた測定値を表２にまとめて示した。
表２に示すように、本発明による各実施例は、１．４Ｔ以上の飽和磁化、１．５ＧＨｚ以上の共鳴周波数、５．０以上のＱ値を得ることが可能である。この中で、Ｔ１が０．５〜３．０ｎｍの範囲、かつＴ１／Ｔ２が０．８〜３．０の範囲にある実施例１０〜１３、１６、１７、１８および１９は１．４Ｔ以上の飽和磁化、２．０ＧＨｚ以上の共鳴周波数、１０．０以上のＱ値を得ることができる。
【００８７】
【表２】
【００８８】
（実施例２０〜２７）
薄膜形成用のターゲットを以下のものとする以外は実施例１と同様にして、表３に示す磁性薄膜を形成するとともに、その磁気特性等の物性値を測定した。その結果を表３にあわせて示す。
磁性薄膜がＦｅ−Ｃｏ−Ｃ５膜を含むものは、Ｆｅ７０Ｃｏ３０ターゲット上にＣ（炭素）ペレットを配置した複合ターゲットを用いた。また、Ｆｅ−Ｂ５膜を含むものはＦｅ９５Ｂ５合金ターゲットを、また、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ５膜を含むものはＦｅ６５Ｃｏ３０Ｂ５合金ターゲットを用いた。Ｆｅ−Ｃ５―Ｎ５膜を含むものはＦｅターゲット上にＣペレットを配置した複合ターゲットを用いたスパッタリング中にＮ（窒素）ガスを導入し、また、ＦｅＣｏ−Ｃ５−Ｎ５膜を含むものはＦｅ７０Ｃｏ３０ターゲットの上にＣペレットを配置した複合ターゲットを用いたスパッタリング中にＮ（窒素）ガス導入することで作製した。
【００８９】
【表３】
【００９０】
表３の実施例２０に示すように、第１の膜をＦｅ−Ｃｏ−Ｃ５膜とすることにより、Ｆｅ−Ｃ５膜を第１の膜とする実施例１に比べて、飽和磁化および透磁率の実数部が向上することがわかる。
また、表３の実施例２１〜２５から、第１の膜にはＣのみならずＢおよび／またはＮを適用できることがわかる。
さらに、表３の実施例２０、２６および２７を比較すると、特に優れた特性を得るためには、Ｔ１およびＴ１／Ｔ２を規制することが重要であることがわかる。
【００９１】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、Ｃｏ系非結晶質合金層とＴ−Ｌ組成物層とを積層した高周波用磁性薄膜は、高い飽和磁化を有するとともに、ＧＨｚの高周波帯域で高い透磁率および性能指数Ｑを示すという優れた効果が発現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波用磁性薄膜の断面図である。
【図２】Ｆｅ系またはＦｅＣｏ系薄膜の結晶粒の状態を示す断面模式図である。
【図３】Ｆｅ−Ｃ薄膜とＣｏ系非結晶質合金薄膜とを積層したときのＦｅ−Ｃ薄膜の結晶粒の状態を示す断面模式図である。
【図４】図３の部分拡大断面図である。
【図５】厚さＴ１が３ｎｍ以下のＦｅ−Ｃ薄膜とＣｏＺｒＮｂ非結晶質合金薄膜とを積層した複合磁性薄膜のＸ線回折結果を示す図である。
【図６】本発明の高周波用磁性薄膜が適用されたインダクタの一例を示す平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図８】本発明の高周波用磁性薄膜が適用されたインダクタの他の例を示す断面図である。
【図９】本発明の高周波用磁性薄膜が適用されたインダクタの他の例を示す平面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１１】実施例１にて作成した複合磁性薄膜の磁化曲線である。
【図１２】実施例１にて作成した複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を示すグラフである。
【図１３】実施例２にて作成した複合磁性薄膜の磁化曲線である。
【図１４】実施例２にて作成した複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を示すグラフである。
【図１５】実施例３にて作成した複合磁性薄膜の磁化曲線である。
【図１６】実施例３にて作成した複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を示すグラフである。
【図１７】実施例５にて作成した複合磁性薄膜の透過型電子顕微鏡による断面像を示す。
【図１８】実施例１０にて作成した複合磁性薄膜の磁化曲線である。
【図１９】実施例１０にて作成した複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を示すグラフである。
【図２０】実施例１１にて作成した複合磁性薄膜の磁化曲線である。
【図２１】実施例１１にて作成した複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を示すグラフである。
【図２２】実施例１２にて作成した複合磁性薄膜の磁化曲線である。
【図２３】実施例１２にて作成した複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ…高周波用磁性薄膜、２，１１，２１，３１…基板、３…Ｃｏ系非結晶質合金層、７…Ｔ−Ｌ組成物層、１０，２０，３０…インダクタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い飽和磁化を有するとともに、ＧＨｚの高周波帯域で高い透磁率および性能指数Ｑを示す磁性薄膜に関し、特に、薄膜インダクタや薄膜トランスなどの高周波用平面型磁気素子、あるいはモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）に用いられる磁性薄膜およびインダクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気素子の小型化、高性能化に伴い、高い飽和磁化を有し、かつＧＨｚの高周波数帯域における透磁率が高い磁性薄膜材料が求められている。
例えば、ワイヤレス送受信装置や携帯情報端末を中心に需要が高まっているモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどの半導体基板上に、トランジスタなどの能動素子と、線路、抵抗、キャパシタ、インダクタなどの受動素子とを、一括的かつ一体的に作製して構成される高周波集積回路である。
【０００３】
このようなＭＭＩＣにおいては、受動素子、特にインダクタやキャパシタが能動素子に比べ、大きな面積を占めている。このような受動素子の大面積の占有は、結果として、高価な半導体基板の大量消費、すなわち、ＭＭＩＣのコストアップにつながる。従って、チップ面積を縮小し、ＭＭＩＣの製造コストを低減するために、受動素子が占める面積を縮小することが課題となっている。
【０００４】
ＭＭＩＣのインダクタとしては平面型のスパイラルコイルが多く用いられている。そのスパイラルコイルの上下面、或いは片面に軟磁性薄膜を挿入し、インダクタンスを増加させる方法（換言すれば、小さな占有面積でも従来のインダクタンスが得られる方法）がすでに提案されている（例えば、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８５，７９１９（１９９９））。
【０００５】
しかしながら、磁性材料をＭＭＩＣのインダクタへ応用するためには、先ず、ＧＨｚの高周波数帯域における透磁率が高く、かつ損失が少ない薄膜磁性材料を開発することが求められている。さらには渦電流損失を減ずる為に比抵抗が大きいことも求められている。
【０００６】
従来、高い飽和磁化を持つ磁性材料としてＦｅあるいはＦｅＣｏを主成分とする合金が良く知られている。ところが、Ｆｅ系またはＦｅＣｏ系合金からなる磁性薄膜をスパッタなどの成膜技術により作製すると、その膜の飽和磁化は高いものの、保磁力が大きく、また、比抵抗が小さくなってしまい良好な高周波特性を得ることは困難であった。
【０００７】
一方で、軟磁気特性が優れている材料として、Ｃｏ系非結晶質合金が知られている。このＣｏ系非結晶質合金は、Ｃｏを主成分としＹ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａなどから選択される１種または２種以上の元素を含む非結晶質を主体とするものである。ところがゼロ磁歪組成のＣｏ系非結晶質合金の磁性薄膜をスパッタなどの成膜技術により作製すると、その膜の透磁率は大きいものの、飽和磁化が１１ｋＧ（１．１Ｔ）程度であり、Ｆｅ系に比べて小さい。さらに、１００ＭＨｚ程度の周波数およびこれを超えてから損失成分（透磁率の虚数部μ”）が大きくなり、性能指数Ｑ値が１以下となり、ＧＨｚの高周波帯域で使用する磁性材料としては好適とは言えない。
【０００８】
このような適用困難な材料を用いてＧＨｚ帯のインダクタを実現させるために、磁性薄膜をマイクロワイヤ化させ、形状異方性エネルギーを増大させることにより、共鳴周波数を高周波化する試みも行われている（例えば、日本応用磁気学会誌、２４，８７９（２０００））。しかしながら、この方法では工程が複雑となってしまうばかりか、さらに、磁性薄膜の実効透磁率が低下してしまうという問題がある。
【０００９】
このような実情のもとに従来より、軟磁性薄膜の高周波特性を改良するために種々の提案がなされてきた。その改良の基本方針としては、渦電流損失を抑制させたり、あるいは共鳴周波数を上昇させることなどが挙げられる。渦電流損失を抑制させる具体的な方策としては、例えば、磁性層／絶縁層（高抵抗層）との積層による多層化（例えば、特開平７−２４９５１６号公報）や、金属−非金属（酸化物、フッ化物）のグラニュラー化（例えば、Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ７９， ５１３０ （１９９６））などが提案されている。しかしながら、これらの方法では、高抵抗の非磁性相が挿入されているために、飽和磁化が低下するという問題が生じる。また、金属−非金属のグラニュラー膜の場合は、透磁率が２００以下であり、透磁率が低いという問題もある。
【００１０】
一方、軟磁性層と高飽和磁化層を交互に積層した多層膜による高飽和磁化薄膜についての検討も行われている。すなわち、ＣｏＺｒ／Ｆｅ（日本応用磁気学会誌、１６， ２８５ （１９９２））、ＦｅＢＮ／ＦｅＮ（特開平５−１０１９３０号公報）、ＦｅＣｒＢ／Ｆｅ（Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ６７， ５１３１ （１９９０））、Ｆｅ−Ｈｆ−Ｃ／Ｆｅ（日本応用磁気学会誌、１５， ４０３ （１９９１））など様々な組み合わせの例が報告されている。これらのものはいずれも飽和磁化を高くすることには効果がある。しかしながら、これらのものはいずれも高周波帯域での透磁率が大きくならず、ＧＨｚ周波数帯域への応用は期待できない。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−２４９５１６号公報（第１頁）
【特許文献２】
特開平５−１０１９３０号公報（第１頁）
【非特許文献１】
Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ８５，７９１９（１９９９）
【非特許文献２】
Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ７９， ５１３０ （１９９６）
【非特許文献３】
Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． ６７， ５１３１ （１９９０）
【非特許文献４】
日本応用磁気学会誌、２４， ８７９ （２０００）
【非特許文献５】
日本応用磁気学会誌、１６， ２８５ （１９９２）
【非特許文献６】
日本応用磁気学会誌、１５， ４０３ （１９９１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、ＧＨｚ帯域の高周波領域で、高い透磁率を有し、かつ高い飽和磁化を有する高周波用磁性薄膜を提供することにある。また、本発明は、そのような磁性薄膜を用いた磁気素子を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の高周波用磁性薄膜は、数１００ＭＨｚ以上の周波数帯域、特に、１ＧＨｚ以上のＧＨｚ周波数帯域で使用することができる。このような高周波帯域における透磁率（以下、単に「高周波透磁率」と称す）は、試料の様々な物性と複雑に関係する物性である。この透磁率がもっとも関係が密なものとして、異方性磁界と飽和磁化がある。概ね、透磁率と共鳴周波数の積は、異方性磁界の１／２乗および飽和磁化の３／２乗に比例する関係にある。
共鳴周波数は、
ｆｒ＝（γ／２π）［Ｈｋ４πＭｓ］１／２ …式（１）
という関係式（１）で表される。ここで、ｆｒは共鳴周波数を表し、γはジャイロ磁気定数を表し、Ｈｋは異方性磁界を表し、４πＭｓは飽和磁化を表している。
【００１４】
従って、材料の異方性磁界および飽和磁化を大きくすることで共鳴周波数を上げ、使用限界周波数を上げることが可能となる。従来のＣｏ系非結晶質合金薄膜の代表的な一例であるＣｏＺｒＮｂ非結晶質合金薄膜の共鳴周波数を２ＧＨｚまで向上させるために必要な異方性磁界を上記式（１）を用いて計算してみる。すると、４４Ｏｅ（３５０１．５２Ａ／ｍ）以上の異方性磁界を必要とすることが算出される。この算出結果により、通常、１５Ｏｅ（１１９３．７Ａ／ｍ）程度の異方性磁界しか持たない当該膜を、ＧＨｚ周波数帯域へ応用することは困難であることが分かる。ところが、２ＧＨｚの共鳴周波数を実現するために必要とされる異方性磁界は、飽和磁化が、１４ｋＧ（１．４Ｔ）の場合は３６Ｏｅ（２８６４．８８Ａ／ｍ）、１８ｋＧ（１．８Ｔ）の場合は２８Ｏｅ（２２２８．２４Ａ／ｍ）となり、飽和磁化および結晶磁気異方性が大きいＦｅ系合金またはＦｅＣｏ系合金との組み合わせにより必要な飽和磁化および異方性磁界を実現することが期待できる。
【００１５】
従来より、ＦｅあるいはＦｅＣｏを主成分とする合金は高飽和磁化を示す材料として広く知られていた。しかしながら、Ｆｅ系またはＦｅＣｏ系合金の磁性薄膜をスパッタなどの成膜技術により作製すると、飽和磁化は高いものの、保磁力が大きく、また比抵抗が小さくなってしまい良好な高周波特性を得ることが困難であった。その主原因としては、以下のことが考えられていた。すなわち、図２に示すように、スパッタなどで成膜したＦｅ系またはＦｅＣｏ系の薄膜１０１は、基板１００の垂直方向に柱状に成長しており、この柱状構造に起因する垂直磁気異方性の発生が問題とされていた。
【００１６】
しかしながら、本発明者らが鋭意研究したところ、Ｆｅに所定量のＣ（炭素）添加したＦｅ−Ｃ薄膜において以下のことを知見した。
（１）所定厚さを有するＦｅ−Ｃ薄膜も柱状構造をなすが、厚さが７０ｎｍ程度以下であれば、柱状構造のアスペクト比（柱の長さと巾の比、長さ÷巾）が小さいために優れた軟磁気特性が得られる。具体的には、柱状成長しているＦｅ−Ｃの平均巾は約５０ｎｍであり、柱状構造のアスペクト比が１．４以下となる厚さ７０ｎｍ程度までは、柱状構造による軟磁気特性の劣化を抑制できる。このようなアスペクト比のＦｅ−Ｃ薄膜を得るためには、図３に示すように、Ｃｏ系非結晶質合金薄膜１１１をＦｅ−Ｃ薄膜１１２とＦｅ−Ｃ薄膜１１２との間に介在させることが有効である。そうすることによって、Ｆｅ−Ｃ結晶粒の連続的な柱状構造の成長を阻止することができるからである。
（２）Ｆｅ−Ｃ薄膜の成長過程を綿密に調査したところ、厚さ３ｎｍ以下程度までの膜成長初期段階においては、結晶粒径が３ｎｍ以下の微結晶状態になり、さらに、不安定な表面の割合が多くなるため、非結晶質（アモルファス）の特徴が現れる。つまり、図４に示すように、Ｆｅ−Ｃ薄膜１２１は基板１２０上に形成された非結晶質構造部分１２１ａと、非結晶質構造部分１２１ａ上に形成される柱状構造部分１２１ｂとから構成される。非結晶質であることは、Ｘ線回折により、Ｆｅ−Ｃ薄膜の場合にはＦｅのｂｃｃ（１１０）結晶面の回折ピークが現れないことから判断すればよい。このような非結晶質構造の薄膜は、柱状構造にならないことはもちろん、非結晶質構造に起因する高抵抗（１００μΩｃｍ以上）特性が得られる。したがって、Ｃｏ系非結晶質合金薄膜と積層する形態を採択すれば、軟磁気特性はもちろん高抵抗化が実現でき、ＧＨｚ帯域における透磁率が大きいとともに、渦電流損失が抑制され性能指数が大きい磁性薄膜を得ることができる。
（３）以上の（１）、（２）の事項は、Ｆｅ−Ｃ薄膜に限らず、ＦｅＣｏ−Ｃ薄膜、さらにはＣをＢまたはＮで置換した場合でも有効である。
【００１７】
すなわち、本発明は、上述したように軟磁気特性に優れているＣｏ系非結晶合金の薄膜と、高飽和磁化かつ高異方性磁界を持つＦｅ−（Ｃ，Ｂ，Ｎ）またはＦｅＣｏ−（Ｃ，Ｂ，Ｎ）薄膜とを積層させて、ＧＨｚ領域（１ＧＨｚ）で透磁率の実数部（μ’）が２００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が１以上、飽和磁化が１２ｋＧ（１．２Ｔ）以上の特性を容易に得ることができる高周波用の複合磁性薄膜の提供を可能にしたのである。
【００１８】
したがって本発明は、Ｔ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）からなる第１の層と、第１の層のいずれかの面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金からなる第２の層とを含むことを特徴とする高周波用磁性薄膜を提供する。
本発明の高周波用磁性薄膜は、複数の第１の層と複数の第２の層とが積層、望ましくは交互に積層された多層膜構造によって構成されることが望ましい。
【００１９】
本発明の高周波用磁性薄膜は、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が４００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が４以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上の特性を得ることができる。なお、本発明において、これら特性は成膜したままの状態で得ることができる。つまり、成膜完了からの経過時間を問わないが、成膜後に例えば熱処理等の処理を加えていない状態で測定した値によって本発明で規定する特性を具備するか否かの判断を行うことができる。ただし、成膜後に熱処理等の処理を加えた場合であっても、本発明で規定する特性を具備するものは本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。以下も同様である。
この特性は第１の層および第２の層の厚さを規定することによって得ることができる。具体的には、第１の層の厚さをＴ１、第２の層の厚さをＴ２とした場合に、Ｔ１を３〜７０ｎｍの範囲とし、かつＴ１／Ｔ２を０．１５〜３．５０の範囲とすることにより、上記特性を得ることができる。
【００２０】
また本発明の高周波用磁性薄膜によれば、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が５００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が１０以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上の特性を得ることができる。
この特性は第１の層および第２の層の厚さを規定することによって得ることができる。具体的には、第１の層の厚さをＴ１、第２の層の厚さをＴ２とした場合に、第１の層の厚さＴ１を０．５〜３．０ｎｍの範囲とし、かつＴ１／Ｔ２を０．８〜３．０の範囲とすることにより、上記特性を得ることができる。
【００２１】
また、本発明の好ましい態様として、第２の層を構成するＣｏ系非結晶質合金は、Ｃｏを主成分とし、Ｂ，Ｃ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗから選択される少なくとも１種の添加元素を含んで形成される。
また、本発明の好ましい態様として、Ｃｏ系非結晶質合金は、ＣｏＺｒ，ＣｏＨｆ，ＣｏＮｂ，ＣｏＭｏ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＦｅＺｒ，ＣｏＦｅＮｂ，ＣｏＴｉＮｂ，ＣｏＺｒＭｏ，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒＮｂＭｏ，ＣｏＺｒＭｏＮｉ，ＣｏＦｅＺｒＢ，ＣｏＦｅＳｉＢ，ＣｏＺｒＣｒＭｏから選択されるように構成される。
また、本発明の好ましい態様として、第１の層は、その中に含有されるＬ元素の濃度が２〜２０ａｔ％であるように構成される。
【００２２】
以上の本発明によれば、ＦｅまたはＦｅＣｏを主成分とし、単層膜で飽和磁化が１６ｋＧ（１．６Ｔ）以上の特性を有する第１の層と、Ｃｏを主成分とし、単層膜で透磁率１０００以上（測定周波数：１０ＭＨｚ）、飽和磁化が１０ｋＧ（１．０Ｔ）以上、比抵抗が１００μΩｃｍ以上の特性を有する第２の層とが交互に積層している複合磁性薄膜が提供される。なお、第１の層はアスペクト比が１．４以下の柱状構造を主体とするか、または非結晶質構造から構成されることが望ましい。
【００２３】
本発明の高周波用磁性薄膜は磁気素子の構成要素として用いることができる。この磁気素子を構成する、高周波用磁性薄膜は、Ｔ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）からなる第１の層と、第１の層のいずれかの面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金からなる第２の層とが交互に積層された多層膜であることを特徴とする。
【００２４】
本発明の磁気素子は、コイルを挟持するように対向配置された高周波用磁性薄膜を有するものとして構成することができる。そして、平面型の磁気素子であって、その磁気素子がインダクタまたはトランスとすることができる。また、モノリシックマイクロ波集積回路に用いられるインダクタへの適用も本発明の望ましい態様として掲げることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高周波用磁性薄膜について詳細に説明する。
本発明の高周波用磁性薄膜１は、図１の模式的断面図に示されるように、Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物層７とが交互に積層された多層膜構造をなす複合磁性薄膜である。図１に示される実施の形態では合計８層からなる多層膜構造が例示されている。
【００２６】
高周波用磁性薄膜１は、Ｔ−Ｌ組成物層７と、Ｔ−Ｌ組成物層７の一方の面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金層３との組み合わせがその基本的な構成となる。
Ｔ−Ｌ組成物層７のＴはＦｅまたはＦｅＣｏであり、ＬはＣ，ＢおよびＮの１種または２種以上である。ＦｅまたはＦｅＣｏを主成分とする合金からなる薄膜は、高い飽和磁化を示すものの、保磁力が大きくかつ非抵抗が小さくなる傾向にあった。そこで本発明は、軟磁気特性を向上することのできるＬ（Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）を含有する。ここで、Ｔ−Ｌ組成物層７は２つの形態を包含する。１つは、Ｔ−Ｌ組成物層７のアスペクト比が１．４以下の柱状構造を有する形態である。この形態をなすことより高飽和磁化および優れた軟磁気特性を得ることができる。また他の１つは、非結晶質構造である。Ｔ−Ｌ組成物層７が非結晶質構造をなすことにより、さらなる軟磁気特性の向上および高電気抵抗が達成できる。高周波特性に効果を見出すためには、Ｔ−Ｌ組成物層７は、単層膜で飽和磁化１．６Ｔ以上の特性を有することが望ましい。なお、Ｔ−Ｌ組成物層７のアスペクト比が１．４以下の柱状構造を有する形態においても、薄膜形成初期段階で非結晶質構造が形成されていることから、本願発明における柱状構造とはこの非結晶質構造部分を含む意味と解釈するものとする。
【００２７】
Ｔ−Ｌ組成物層７は膜厚が厚くなり、アスペクト比が１．４を超えて２．０以上になると、垂直磁気異方性が堅調にあらわれ、軟磁気特性が劣化してしまう。本発明においては、Ｔ−Ｌ組成物層７に存在する全ての結晶粒のアスペクト比が１．４以下であることが最も望ましいが、そのアスペクト比の増加分が３０％以下、さらには１０％以下の結晶粒を部分的に含有することを許容する。したがって、本発明ではＴ−Ｌ組成物層７の厚さ（Ｔ１）は１００ｎｍ以下、望ましくは７０ｎｍ以下とする。前述したように、Ｔ１が３ｎｍ以下になると、Ｔ−Ｌ組成物層７は前述のように非結晶質構造になり、性能的には、例えば、Ｔ１を０．２ｎｍまで薄くしても性能の低下は起こらない。しかし、Ｔ１が薄くなりすぎると積層回数が増えるため、成膜時間が長くなるという製造上の不具合が生じる。従って、Ｔ１は、０．５ｎｍ以上、さらには１．０ｎｍ以上とすることが望ましい。
図５は厚さＴ１が３ｎｍ以下のＦｅ−Ｃ薄膜とＣｏＺｒＮｂ非結晶質合金薄膜とを積層した複合磁性薄膜のＸ線回折結果を示している。図５から分かるように、Ｆｅ−Ｃ薄膜の厚さが３ｎｍ以下の積層膜は、Ｆｅ−Ｃのｂｃｃ（１１０）結晶面の回折ピークは典型的な非結晶質のブロードな形状を示す。
【００２８】
本発明のＴ−Ｌ組成物層７は、その中に含有されるＬ元素（Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）濃度が２〜２０ａｔ％、望ましくは４〜１０ａｔ％とされる。Ｌ元素濃度が２ａｔ％未満であると、ｂｃｃ構造の柱状結晶が基板に対して垂直方向に成長しやすくなり、保磁力が大きくなるとともに、比抵抗が小さくなってしまい、良好な高周波特性を得ることが困難となってしまう。この一方で、このＬ元素濃度が２０ａｔ％を超えると、異方性磁界が減少するために共鳴周波数の低下が生じて、高周波用の薄膜として十分に機能することが困難となってしまう。また、ＴとしてはＦｅのみよりもＦｅＣｏを採用するほうが高い飽和磁化が得られることから望ましい。このときのＣｏの含有量は、８０ａｔ％以下の範囲で適宜定めればよいが、２０〜５０ａｔ％の範囲で含有させることが望ましい。また、Ｆｅ、ＦｅＣｏ以外に本発明に悪影響を与えない範囲で他の元素を含有させることを本願発明は許容する。
【００２９】
本発明において、第２の層としてＣｏ系の非結晶質合金を用いるのは、高透磁率であり、かつ高抵抗（比抵抗が１００〜２００μΩｃｍ）のために高周波域での渦電流損失が抑制できるからである。また、第２の層が結晶質の材料であると、その上に接する第１の層はその結晶の成長が第２の層の結晶構造に影響され連続的な柱状構造になってしまうのに対して、第２の層が非結晶質材料であると、第１の層が柱状構造であっても第２の層によってその成長が分断されるため、連続的な柱状構造にならないからである。Ｃｏ系非結晶質合金層３は、単層膜で透磁率１０００以上（１０ＭＨｚ）、飽和磁化１０ｋＧ（１．０Ｔ）以上、比抵抗１００μΩｃｍ以上の特性を有していることが望ましい。
【００３０】
本発明における第２の層としてのＣｏ系非結晶質合金層３は、Ｃｏを主成分とし、Ｂ，Ｃ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗから選択される少なくとも１種の添加元素を含んで形成されており、このものは非結晶質相を主体として構成されている。添加元素の割合（２種以上の場合は総和量）は、通常、５〜５０ａｔ％、好ましくは、１０〜３０ａｔ％とされる。添加元素の割合が多くなり過ぎると、飽和磁化が小さくなってしまうという不都合が生じ、また、添加元素の割合が少なくなり過ぎると、磁歪の制御が困難となり、有効な軟磁気特性が得られなくなるという不都合が生じる。
【００３１】
Ｃｏ系非結晶質合金層３を構成する好適な組成系の例としては、ＣｏＺｒ，ＣｏＨｆ，ＣｏＮｂ，ＣｏＭｏ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＦｅＺｒ，ＣｏＦｅＮｂ，ＣｏＴｉＮｂ，ＣｏＺｒＭｏ，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒＮｂＭｏ，ＣｏＺｒＭｏＮｉ，ＣｏＦｅＺｒＢ，ＣｏＦｅＳｉＢ，ＣｏＺｒＣｒＭｏなどが挙げられる。
【００３２】
以上のＴ−Ｌ組成物層７およびＣｏ系非結晶質合金層３を交互に積層することにより、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が４００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が４以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上の高周波用磁性薄膜１を得ることができる。なお、ＧＨｚ領域（１ＧＨｚ）で透磁率の実数部（μ’）はできるだけ大きな値をとることが望まれ、特に上限値はない。同様に、飽和磁化についてもできるだけ大きな値をとることが望まれ、特に上限値はない。
【００３３】
以上の特性を得るためには、Ｔ−Ｌ組成物層７の厚さをＴ１、Ｃｏ系非結晶質合金層３の厚さをＴ２とした場合に、Ｔ１を３〜７０ｎｍの範囲とし、かつＴ１／Ｔ２は０．１５〜３．５０、好ましくは０．２５〜２．５０とすることが重要である。この値が、３．５０を超えると、Ｔ−Ｌ組成物層７のアスペクト比が大きくなり、異方性磁界および磁化困難軸方向の保磁力（Ｈｃｈ）が急に増大するなどして垂直磁気異方性が発生するために、特に良好な軟磁性特性を得ることができなくなるという不都合が生じてしまう。また、この値が０．１５未満となると１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上の飽和磁化を得ることができなくなってしまうからである。
【００３４】
また、以上のＴ−Ｌ組成物層７およびＣｏ系非結晶質合金層３を交互に積層することにより、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が５００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が１０以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上の高周波用磁性薄膜１を得ることもできる。
【００３５】
以上の特性を得るためには、Ｔ−Ｌ組成物層７の厚さをＴ１、Ｃｏ系非結晶質合金層３の厚さをＴ２とした場合に、Ｔ１を０．５〜３．０ｎｍの範囲とし、かつＴ１／Ｔ２を０．８〜３．０の範囲にすればよい。
Ｔ１／Ｔ２が、３．０を超えると、ＦｅＣの粒子が大きく成長してしまい、１３０μΩｃｍ以上の高い比抵抗が得られなくなってしまう。また、この値が０．８未満となると、高飽和磁化であるＴ−Ｌ組成物層７の割合が少なくなってしまい、共鳴周波数の高周波数化が困難となってしまう。好ましくは１．０以上２．５以下とされる。上記のＴ１、およびＴ１／Ｔ２を本願発明の範囲内とすることで、比抵抗が１３０μΩｃｍ以上で、かつ１ＧＨｚにおける復素透磁率の実数部（μ’）が５００以上、性能指数（Ｑ＝μ’／μ”）が１０以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上という極めて優れた特性を有する複合薄膜の実現が可能となる。なお、このような特性は、前述したように、熱処理等を施さない成膜ままの状態で測定される。
【００３６】
本発明の高周波用磁性薄膜１において、交互に積層されるＴ−Ｌ組成物層７およびＣｏ系非結晶質合金層３の合計積層回数に関する制限はないが、通常、５〜３０００回、好ましくは１０〜７００回程度とされる。高周波用磁性薄膜１の中で同一種類（Ｔ−Ｌ組成物層７またはＣｏ系非結晶質合金層３）の膜は、通常、同じ膜厚となるように形成される。ただし、稀なケースとして、同一種類の膜であっても、積層箇所によって成膜厚さを他の部分と異ならしめることがあり得る。極端な例として、例えば、中間付近のＴ−Ｌ組成物層７の膜厚を２０ｎｍ、上下のＴ−Ｌ組成物層７の２層の膜厚をそれぞれ５ｎｍとするような仕様も場合によってはあり得る。このような場合、算術平均の厚さ（Ｔｆ）により算出すればよい。上記例では、算術平均値であるＴｆ＝１０ｎｍという数値を採択して、例えばＴｆ／Ｔｃ（ＴｃはＣｏ系非結晶質合金層３の膜厚の算術平均値）を求めるようにすればよい。また、本発明の高周波用磁性薄膜１は、Ｃｏ系非結晶質合金層３およびＴ−Ｌ組成物層７以外の層を配設することを許容する。
【００３７】
このような本発明の高周波用磁性薄膜１の厚さは、１００〜２０００ｎｍ、好ましくは３００〜１０００ｎｍとされる。この値が、１００ｎｍ未満であると、平面型磁気素子に応用する場合、所望のパワーを扱うことが困難になるという不都合が生じ得る。また、後述の図９および図１０に示される磁性薄膜を備える有芯コイルの形態としても、空芯コイルに比べてインダクタンスの増加が１０％未満となる傾向が生じ、磁性薄膜の効果が十分発揮できないという不都合が生じる。また、この値が、２０００ｎｍを超えると、表皮効果による高周波損失が堅調になり、ＧＨｚ帯域の損失が増大するという不都合が生じ得る。
【００３８】
本発明の高周波用磁性薄膜１は、真空薄膜形成方法、特にスパッタ法により形成されることが好ましい。より具体的には、ＲＦスパッタ、ＤＣスパッタ、マグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、誘導結合ＲＦプラズマ支援スパッタ、ＥＣＲスパッタ、対向ターゲット式スパッタなどが用いられる。
【００３９】
Ｃｏ系非結晶質合金層３を形成するためのターゲットとしては、Ｃｏターゲット上に、所望の添加元素のペレットを配置した複合ターゲットを用いたり、所望の添加成分を含有するＣｏ合金のターゲットを用いればよい。
Ｔ−Ｌ組成物層７を形成するためのターゲットとしては、Ｆｅ（またはＦｅＣｏ合金）ターゲットの上にＬ元素のペレットを配置した複合ターゲットを用いるか、Ｆｅ（またはＦｅＣｏ）とＬ元素の合金ターゲットを用いればよい。Ｌ元素の濃度調整は、例えば、Ｌ元素ペレットの量を調整するようにすればよい。
なお、スパッタリングはあくまで本発明の一態様であり、他の薄膜作成プロセスを適用できることは言うまでもない。本発明の高周波用磁性薄膜１の具体的な成膜方法については、後述の実施例を参照されたい。
【００４０】
本発明の高周波用磁性薄膜１が形成される基板２（図１）としては、ガラス基板、セラミック材料基板、半導体基板、樹脂基板等が例示できる。セラミック材料としては、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ステアタイト、ムライト、コージライト、フォルステライト、スピネル、フェライトなどが挙げられる。中でも熱伝導率が大きく、曲げ強度も大きい窒化アルミニウムを用いることが好ましい。
また本発明の高周波用磁性薄膜１は、上述してきたように極めて優れた高周波特性を有するとともに室温で成膜ままの状態でその性能が発揮できる。そのため、ＭＭＩＣのような半導体プロセスで製作される高周波集積回路に最適な材料である。従って、基板１１、基板２１および基板３１（後述の図７、図８および図１０に示される）としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＳｉＧｅなどの半導体基板が例示できる。
【００４１】
平面型の磁気素子をインダクタに応用した一例が図６および図７に示される。図６は、インダクタの平面図を模式的に示したものであり、図７は図６のＡ−Ａ矢視断面を模式的に示した図面である。
【００４２】
これらの図面に示されるインダクタ１０は、基板１１と、この基板１１の両面にスパイラル状に形成された平面コイル１２，１２と、これらの平面コイル１２，１２と基板１１面を覆うように形成された絶縁膜１３，１３と、これの各々の絶縁膜１３，１３の上を覆うように形成された一対の本発明の高周波用磁性薄膜１とを備えている。そして、上記２つの平面コイル１２，１２は、基板１１の略中央部分に形成されたスルーホール１５を介して電気的に接続されている。さらに、基板１１の両面の平面コイル１２，１２からそれぞれ接続のための端子１６が基板１１の外方に引き出されている。このようなインダクタ１０は、一対の高周波用磁性薄膜１によって、絶縁膜１３，１３を介して平面コイル１２，１２を挟むように構成されているので、接続端子１６，１６間にインダクタが形成される。
このように形成されたインダクタは、小型かつ薄型軽量で、特に１ＧＨｚ以上の高周波帯域で優れたインダクタンスを示す。
なお上記説明したインダクタ１０において、平面コイル１２，１２を並列的に複数設けることによりトランスを形成することができる。
【００４３】
本発明の平面型磁気素子をインダクタに応用した他の好適な実施の形態が図８に示される。図８は、インダクタの断面を模式的に示したものである。この図に示されるようにインダクタ２０は、基板２１と、この基板２１の上に必要に応じて形成される酸化膜２２と、この酸化膜２２の上に形成された本発明の高周波用磁性薄膜１ａと、この高周波用磁性薄膜１ａの上に形成された絶縁膜２３を備え、さらにこの絶縁膜２３の上に形成された平面コイル２４と、これらの平面コイル２４と絶縁膜２３を覆うように形成された絶縁膜２５と、この絶縁膜２５の上に形成された本発明の高周波用磁性薄膜１ｂとを有している。このように形成されたインダクタ２０もやはり、小型かつ薄型軽量で、特に１ＧＨｚ以上の高周波帯域で優れたインダクタンスを示す。そしてこのようなインダクタ２０において、平面コイル２４を並列的に複数設けることによりトランスを形成することができる。
【００４４】
ところで、薄膜インダクタなどの平面型磁気素子においては、それぞれの素子の設計仕様に応じた最適な透磁率を提供することが要望される。高周波帯域における透磁率は、異方性磁界と相関が高く、高周波帯域における透磁率は異方性磁界の逆数に比例する。高周波帯域における高透磁率を実現するためには、磁性薄膜面内で一軸異方性を有することが必要である。また、薄膜インダクタなどの平面型磁気素子では、磁性薄膜の飽和磁化が高いほど直流重畳特性が大きくなる事が期待できる。そのため、飽和磁化の大きさは、高周波用磁性薄膜１の設計において重要なパラメータといえる。
【００４５】
本発明の高周波用磁性薄膜１を、ＭＭＩＣ用インダクタとして応用した実施例が図９および図１０に示される。
図９はインダクタの導体層部分を抜き出した平面図を模式的に示したものであり、図９は図１０のＡ−Ａ矢視断面を模式的に示した図面である。
【００４６】
これらの図面で示されているインダクタ３０は、図１０に示されるように基板３１と、この基板３１の上に必要に応じて形成される絶縁酸化膜３２と、その絶縁酸化膜３２の上に形成された本発明の高周波用磁性薄膜１ａと、この高周波用磁性薄膜１ａの上に形成された絶縁膜３３を備え、さらにこの絶縁膜３３の上に形成されたスパイラルコイル３４と、このスパイラルコイル３４と絶縁膜３３を覆うように形成された絶縁膜３５と、この絶縁膜３５の上に形成された本発明の高周波用磁性薄膜１ｂとを有している。
【００４７】
また、スパイラルコイル３４は、図９に示されるように配線３６を介して一対の電極３７に接続されている。そして、スパイラルコイル３４を囲むように設けられた一対のグラウンドパターン３９は、それぞれ一対のグラウンド電極３８に接続され、グラウンド−シグナル−グラウンド（Ｇ−Ｓ−Ｇ）タイプのプローブにより、ウェハ上で周波数特性を評価する形状を有している。
【００４８】
本実施の形状にかかるＭＭＩＣ用インダクタにおいては、磁芯となる高周波用磁性薄膜１ａ、１ｂでもってスパイラルコイル３４が挟み込まれた有芯構造を採用している。そのため、スパイラルコイル３４が同じ形状でありながらも高周波用磁性薄膜１ａ、１ｂが形成されていない空芯構造のインダクタに比べ、インダクタンス値が約５０％向上される。従って、同じインダクタンス値を得るために必要なスパイラルコイル３４の占有面積は小さくてもよいことになり、その結果としてスパイラルコイル３４の小型化が実現できる。
【００４９】
ところで、ＭＭＩＣ用インダクタに適用する磁性薄膜の材料としては、ＧＨｚ帯域の高周波数で高透磁率、かつ高い性能指数Ｑ（低損失）特性を持つことや、半導体製造プロセスによる集積化が可能であることが求められる。
ＧＨｚ帯域の高周波数における高透磁率を実現するためには、共鳴周波数が高く、かつ飽和磁化が大きい材質が有利であり、一軸磁気異方性の制御が必要である。また、高い性能指数Ｑを得るためには、高抵抗化による渦電流損失の抑制が重要である。さらに、集積化プロセスに適用するためには、室温で成膜でき成膜ままの状態で使用できることが望ましい。すでにセッティングされている他のオンチップコンポーネントの性能および作成プロセスに加熱による悪影響を及ぼさないようにするためである。
【００５０】
【実施例】
以下、具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００５１】
〔実施例１〕
以下の成膜手法に従って本発明の高周波用磁性薄膜を作製した。
Ｓｉウェハの上にＳｉＯ２を１００ｎｍの厚さに成膜したものを基板として用いた。
対向ターゲット式スパッタ装置を用いて、下記の要領で基板上に高周波用磁性薄膜を成膜（ｄｅｐｏｓｉｔ）させた。すなわち、対向ターゲット式スパッタ装置内を８×１０−５Ｐａまで予備排気した後、圧力が１０ＰａになるまでＡｒガスを導入した後、１００ＷのＲＦパワーで１０分間、基板表面をスパッタエッチングした。次いで、圧力が０．４ＰａになるようにＡｒガスの流量を調整し、３００ＷのパワーでＣｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８ターゲット、およびＦｅターゲット上にＣ（炭素）ペレットを配置した複合ターゲットを、順次交互に繰り返しスパッタリングして後述する仕様からなる高周波用磁性薄膜としての複合磁性薄膜を成膜（ｄｅｐｏｓｉｔ）させた。
成膜時には基板に−４０〜−８０ＶのＤＣバイアスを印加した。また、ターゲット表面の不純物の影響を防止するためにシャッターを閉めた状態で１０分以上プリスパッタリングを行った。その後、シャッターを開けることにより基板上に成膜を行った。成膜速度（ｒａｔｅ）は、ＣｏＺｒＮｂ層の成膜時で０．３３ｎｍ／秒、Ｆｅ−Ｃ層の成膜時で０．２７ｎｍ／秒とした。シャッターの開閉時間を制御することで交互に積層される各層の膜厚を調整した。基板上の第１層目としてＣｏＺｒＮｂ層を成膜した後、その上にＦｅ−Ｃ層を形成し、以下順次ＣｏＺｒＮｂ層とＦｅ−Ｃ層とを交互に積層した。
【００５２】
このような成膜手法に基づき、厚さ２０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ５ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に２０回ずつ順次積層して総膜厚５００ｎｍ（合計４０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層は前述した非結晶質構造部分とその上に形成される柱状構造部分とから構成され、この柱状構造部分はアスペクト比が１．４以下であることを確認した。また、ＣｏＺｒＮｂ層は非結晶質であることが確認された。
【００５３】
成膜後に測定された磁化曲線を図１１に示した。図１１に示される磁化曲線から明らかなように、積層膜では面内一軸磁気異方性が観察されており、飽和磁化として１４．７ｋＧ（１．４７Ｔ）、異方性磁界として４５Ｏｅ（３５８０．９９Ａ／Ｍ）、磁化容易軸の保磁力として１．１Ｏｅ（８７．５３Ａ／ｍ）が得られた。
さらに、この複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を図１２に示した。図１２に示されるグラフより、共鳴周波数は測定限界の２ＧＨｚを超えており、ＧＨｚ領域で透磁率の実数部（μ’）が４００以上であることが分かる。また性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１ＧＨｚでは１３の値が得られ、２ＧＨｚでは２以上の値が得られていることが分かる。なお、高周波透磁率の測定は薄膜高周波透磁率測定装置（成瀬科学器機、ＰＨＦ―Ｆ１０００）を用い、磁気特性は振動試料型磁力計（理研電子、ＢＨＶ―３５）を用いて測定した。
【００５４】
〔実施例２〕
上記実施例１の成膜手法に基づき、厚さ２０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ２０ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に１３層ずつ順次積層して総膜厚５２０ｎｍ（合計２６層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例２）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層は主に柱状結晶粒から構成され、この柱状構造部分はアスペクト比が１．４以下であることを確認した。また、ＣｏＺｒＮｂ層は非結晶質であることが確認された。また、ＣｏＺｒＮｂ層は非結晶質であることが確認された。
【００５５】
成膜後に測定された磁化曲線を図１３に示した。図１３に示される磁化曲線から明らかなように、積層膜では面内一軸磁気異方性が観察されており、飽和磁化として１６．３ｋＧ（１．６３Ｔ）、異方性磁界として４４Ｏｅ（３５０１．４１Ａ／ｍ）、磁化容易軸の保磁力として１．２Ｏｅ（９５．４９Ａ／ｍ）が得られた。
また、この複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を図１４に示した。図１４に示されるグラフによれば、透磁率の実数部（μ’）が１ＧＨｚでは５４０の値が得られ、１．５ＧＨｚでは６７０の値が得られていることが分かる。また性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１ＧＨｚでは４．７の値が得られており、１．５ＧＨｚでは２以上の値が得られていることが分かる。
【００５６】
〔実施例３〕
上記実施例１の成膜手法に基づき、厚さ２０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ５０ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に７層ずつ順次積層して総膜厚４９０ｎｍ（合計１４層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例３）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層は主に柱状結晶粒から構成され、この柱状構造部分はアスペクト比が１．４以下であることを確認した。また、ＣｏＺｒＮｂ層は非結晶質であることが確認された。
【００５７】
成膜後に測定された磁化曲線を図１５に示した。図１５に示される磁化曲線から明らかなように、積層膜では面内一軸磁気異方性が観察されており、飽和磁化として１６．７ｋＧ（１．６７Ｔ）、異方性磁界として４８Ｏｅ（３８１９．７２Ａ／ｍ）、磁化容易軸の保磁力として１．６Ｏｅ（１２７．３２Ａ／ｍ）が得られた。
また、この複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を図１６に示した。図１６に示されるグラフから、ＧＨｚ領域で透磁率の実数部（μ’）が５００以上であることが分かる。また性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１ＧＨｚでは６以上の値が得られ、２ＧＨｚでは２以上の値が得られていることが分かる。
【００５８】
〔実施例４〕
上記実施例１の成膜手法に基づき、厚さ２０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ２ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に２０層ずつ順次積層して総膜厚４４０ｎｍ（合計４０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例４）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
上記の実施例に準じた方法によって、複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１２．５ｋＧ（１．２５Ｔ）の飽和磁化、２０Ｏｅ（１５９１．５５Ａ／ｍ）の異方性磁界、１．１Ｏｅ（８７．５３Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は９００であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１．３の値が得られた。
【００５９】
〔実施例５〕
上記実施例１の成膜手法に基づき、厚さ２０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ８０ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に７層ずつ順次積層して総膜厚７００ｎｍ（合計１４層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例５）を形成した。
この複合磁性薄膜の透過型電子顕微鏡による断面像を図１７に示すが、Ｆｅ−Ｃ層は主に柱状結晶粒から構成され、この柱状構造部分はアスペクト比が１．４以下であることを確認した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１８．０ｋＧ（１．８０Ｔ）の飽和磁化、９２Ｏｅ（７３２１．１３Ａ／ｍ）の異方性磁界、２．８Ｏｅ（２２２．８２Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は２００であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は８の値が得られた。
【００６０】
〔実施例６〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層の炭素濃度を５ａｔ％から７ａｔ％に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例６）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．７ｋＧ（１．４７Ｔ）の飽和磁化、４２Ｏｅ（３３４２．２５Ａ／ｍ）の異方性磁界、１．０Ｏｅ（７９．５８Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は４１０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１４の値が得られた。
【００６１】
〔実施例７〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層の炭素濃度を５ａｔ％から１０ａｔ％に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例７）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．５ｋＧ（１．４５Ｔ）の飽和磁化、４０Ｏｅ（３１８３．１０Ａ／ｍ）の異方性磁界、１．０Ｏｅ（７９．５８Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は４９０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１１の値が得られた。
【００６２】
〔比較例１〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅ層に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、比較例の複合磁性薄膜（比較例１）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１７．６ｋＧ（１．７６Ｔ）の飽和磁化、２８Ｏｅ（２２２８．２４Ａ／ｍ）の異方性磁界、１８．０Ｏｅ（１４３２．４４Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は１２０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は４の値が得られた。
【００６３】
〔実施例８〕
上記実施例１において、Ｃｏ系非結晶質合金層の組成であるＣｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８を、Ｃｏ８９Ｚｒ６Ｔａ５に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例８）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．９ｋＧ（１．４９Ｔ）の飽和磁化、４４Ｏｅ（３５０１．４４Ａ／ｍ）の異方性磁界、１．１Ｏｅ（８７．５３Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は４５５であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１１の値が得られた。
【００６４】
〔実施例９〕
上記実施例１において、Ｃｏ系非結晶質合金層の組成であるＣｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８を、Ｃｏ８０Ｆｅ９Ｚｒ３Ｂ８に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例９）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．７ｋＧ（１．４７Ｔ）の飽和磁化、４８Ｏｅ（３９１９．７２Ａ／ｍ）の異方性磁界、１．２Ｏｅ（９５．４９Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は４１０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１２の値が得られた。
【００６５】
〔比較例２〕
上記実施例１において、厚さ５００ｎｍの複合磁性薄膜を、厚さ５００ｎｍのＣｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８の単層膜に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、比較例の複合磁性薄膜（比較例２）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１１．５ｋＧ（１．１５Ｔ）の飽和磁化、１５Ｏｅ（１１９３．６６Ａ／ｍ）の異方性磁界、０．８Ｏｅ（６３．６６Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は１０９１であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１の値が得られた。
【００６６】
〔比較例３〕
上記実施例１において、厚さ５００ｎｍの複合磁性薄膜を、厚さ１０００ｎｍのＣｏ８９Ｚｒ６Ｔａ５の単層膜に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、比較例の複合磁性薄膜（比較例３）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１３．０ｋＧ（１．３０Ｔ）の飽和磁化、１６Ｏｅ（１２７３．２４Ａ／ｍ）の異方性磁界、０．９Ｏｅ（７１．６２Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は３２５であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は０．５の値が得られた。
【００６７】
〔比較例４〕
上記実施例１において、厚さ５００ｎｍの複合磁性薄膜を、厚さ１０００ｎｍのＣｏ７９Ｆｅ９Ｚｒ２Ｔａ１０の単層膜に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、比較例の複合磁性薄膜（比較例４）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１１．０ｋＧ（１．１０Ｔ）の飽和磁化、３６Ｏｅ（２８６４．７９Ａ／ｍ）の異方性磁界、１．１Ｏｅ（８７．５３Ａ／ｍ）の磁化容易軸の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は３２７であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１．７の値が得られた。
【００６８】
これらの結果を含めた測定値を表１にまとめて示した。
【００６９】
【表１】
表１に示すように、本発明による各実施例は、１．２Ｔ以上の飽和磁化、１．５ＧＨｚ以上の共鳴周波数、１．０以上のＱ値を得ることが可能である。この中で、Ｔ１が３〜７０ｎｍの範囲、かつＴ１／Ｔ２が０．１５〜３．５０の範囲にある実施例１〜３、６、７、８および９は１．４Ｔ以上の飽和磁化、２．０ＧＨｚ以上の共鳴周波数、４．０以上のＱ値を得ることができる。
【００７１】
〔実施例１０〕
Ｓｉウェハの上にＳｉＯ２の厚さを５００ｎｍの厚さに成膜したものを基板とした以外実施例１と同様にして厚さ１．０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ１．０ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に２５０回ずつ順次積層して総膜厚５００ｎｍ（合計５００層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１０）を形成した。なお、成膜中に基板温度の制御は行っていないが、基板温度は総膜厚が５００ｎｍになるまで成膜する間に３０℃まで上昇した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
【００７２】
成膜後に測定された磁化曲線を図１８に示した。図１８に示される磁化曲線から明らかなように、積層膜では面内一軸磁気異方性が観察されており、飽和磁化は１４．３ｋＧ（１．４３Ｔ）、磁化容易軸方向の保磁力は０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）、磁化困難軸方向の保磁力は０．８Ｏｅ（６３．６６Ａ／ｍ）が得られた。さらに、この実施例の積層膜の高周波透磁率特性を図１９に示した。図１９に示されるグラフより、共鳴周波数は測定限界の２ＧＨｚを超えており、ＧＨｚ領域で透磁率の実数部（μ’）が５００以上であることが分かる。また、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１ＧＨｚでは１５の値が得られ、２ＧＨｚでは７の値が得られていることが分かる。
【００７３】
〔実施例１１〕
上記実施例１０の成膜手法に基づき、厚さ１．５ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ１．５ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に１７０層ずつ順次積層して総膜厚５１０ｎｍ（合計３４０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１１）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
成膜後に測定された磁化曲線を図２０に示した。図２０に示される磁化曲線から求めた磁気特性として、飽和磁化は１５．５ｋＧ（１．５５Ｔ）、磁化容易軸方向の保磁力は０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）、磁化困難軸方向の保磁力は０．８Ｏｅ（６３．６６Ａ／ｍ）であった。また、この実施例の積層膜の高周波透磁率特性を図２１に示した。図２１に示されるグラフより、透磁率の実数部（μ’）の値として、１．０ＧＨｚでは７２０の値が得られ、１．５ＧＨｚでは１０５５の値が得られていることが分かる。また、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）の値として、１．０ＧＨｚでは１３の値が得られ、１．５ＧＨｚでは５の値が得られていることが分かる。
【００７４】
〔実施例１２〕
上記実施例１０の成膜手法に基づき、厚さ１．０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ２．０ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に１７０層ずつ順次積層して総膜厚５１０ｎｍ（合計３４０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１２）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
成膜後に測定された磁化曲線を図２２に示した。図２２に示される磁化曲線から求めた磁気特性として、飽和磁化は１４．８ｋＧ（１．４８Ｔ）、磁化容易軸方向の保磁力は０．７Ｏｅ（５５．７０Ａ／ｍ）、磁化困難軸方向の保磁力は１．０Ｏｅ（７９．５８Ａ／ｍ）であった。
【００７５】
また、この実施例の積層膜の高周波透磁率特性を図２３に示した。図２３に示されるグラフより、共鳴周波数は測定限界の２ＧＨｚを超えており、ＧＨｚ領域で透磁率の実数部（μ’）が５００以上であることが分かる。また、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）の値として、１．０ＧＨｚでは２４の値が得られ、１．５ＧＨｚでは８．５の値が得られ、２ＧＨｚでは３の値が得られていることが分かる。
【００７６】
〔実施例１３〕
上記実施例１０の成膜手法に基づき、厚さ１．０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ２．８ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に１３５層ずつ順次積層して総膜厚５１３ｎｍ（合計２７０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１３）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１５．０ｋＧ（１．５０Ｔ）の飽和磁化、０．８Ｏｅ（６３．６６Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、０．９Ｏｅ（７１．６２Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は５５０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は２２の値が得られた。
【００７７】
〔実施例１４〕
上記実施例１の成膜手法に基づき、厚さ０．８ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ２．８ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に１４０層ずつ順次積層して総膜厚５０４ｎｍ（合計２８０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１４）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１５．８ｋＧ（１．５８Ｔ）の飽和磁化、０．９Ｏｅ（７１．６２Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、１．１Ｏｅ（８７．５４Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は４００であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１６の値が得られた。
【００７８】
〔実施例１５〕
上記実施例１の成膜手法に基づき、厚さ２．０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層と、厚さ１．０ｎｍのＦｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）とを交互に１７０層ずつ順次積層して総膜厚５１０ｎｍ（合計３４０層）の本発明の複合磁性薄膜（実施例１５）を形成した。
複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層ともに非結晶質であることが確認された。
【００７９】
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１３．９ｋＧ（１．３９Ｔ）の飽和磁化、０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、０．７Ｏｅ（５５．７０Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は７５５であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は６の値が得られた。
【００８０】
〔比較例５〕
上記実施例１０において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅ層に変えた。それ以外は、上記実施例１０と同様にして、比較例の複合磁性薄膜（比較例５）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、２０．７ｋＧ（２．０７Ｔ）の飽和磁化、４．２Ｏｅの磁化容易軸方向の保磁力（３３４．２３Ａ／ｍ）、１９．０Ｏｅ（１５１１．９７Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は１５０であるが、透磁率の値が小さいためμ”の実測値には信頼性がなく、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は求められなかった。
【００８１】
〔実施例１６〕
上記実施例１０において、Ｆｅ−Ｃ層の炭素濃度を５ａｔ％から７ａｔ％に変えた。それ以外は、上記実施例１０と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１６）を形成した。
【００８２】
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．１ｋＧ（１．４１Ｔ）の飽和磁化、０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、０．７Ｏｅ（５５．７６Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は６００であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１２の値が得られた。
【００８３】
〔実施例１７〕
上記実施例１０において、Ｆｅ−Ｃ層の炭素濃度を５ａｔ％から１０ａｔ％に変えた。それ以外は、上記実施例１０と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１７）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．０ｋＧ（１．４０Ｔ）の飽和磁化、０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、０．７Ｏｅ（５５．７６Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は７５０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１２の値が得られた。
【００８４】
〔実施例１８〕
上記実施例１０において、Ｃｏ系非結晶質合金層の組成であるＣｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８を、Ｃｏ８９Ｚｒ６Ｔａ５に変えた。それ以外は、上記実施例１０と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１８）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１４．４ｋＧ（１．４４Ｔ）の飽和磁化、０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、０．７Ｏｅ（５５．７６Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は５２０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１５の値が得られた。
【００８５】
〔実施例１９〕
上記実施例１０において、Ｃｏ系非結晶質合金層の組成であるＣｏ８７Ｚｒ５Ｎｂ８を、Ｃｏ８０Ｆｅ９Ｚｒ３Ｂ８に変えた。それ以外は、上記実施例１０と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１９）を形成した。
上記の実施例に準じた方法によって、当該複合磁性薄膜の物性値を求めたところ、１５．０ｋＧ（１．５０Ｔ）の飽和磁化、０．６Ｏｅ（４７．７５Ａ／ｍ）の磁化容易軸方向の保磁力、０．７Ｏｅ（５５．７６Ａ／ｍ）の磁化困難軸方向の保磁力が、それぞれ、得られた。
また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は５３０であり、１ＧＨｚでの性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１７の値が得られた。
【００８６】
これらの結果を含めた測定値を表２にまとめて示した。
表２に示すように、本発明による各実施例は、１．４Ｔ以上の飽和磁化、１．５ＧＨｚ以上の共鳴周波数、５．０以上のＱ値を得ることが可能である。この中で、Ｔ１が０．５〜３．０ｎｍの範囲、かつＴ１／Ｔ２が０．８〜３．０の範囲にある実施例１０〜１３、１６、１７、１８および１９は１．４Ｔ以上の飽和磁化、２．０ＧＨｚ以上の共鳴周波数、１０．０以上のＱ値を得ることができる。
【００８７】
【表２】
（実施例２０〜２７）
薄膜形成用のターゲットを以下のものとする以外は実施例１と同様にして、表３に示す磁性薄膜を形成するとともに、その磁気特性等の物性値を測定した。その結果を表３にあわせて示す。
磁性薄膜がＦｅ−Ｃｏ−Ｃ５膜を含むものは、Ｆｅ７０Ｃｏ３０ターゲット上にＣ（炭素）ペレットを配置した複合ターゲットを用いた。また、Ｆｅ−Ｂ５膜を含むものはＦｅ９５Ｂ５合金ターゲットを、また、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ５膜を含むものはＦｅ６５Ｃｏ３０Ｂ５合金ターゲットを用いた。Ｆｅ−Ｃ５―Ｎ５膜を含むものはＦｅターゲット上にＣペレットを配置した複合ターゲットを用いたスパッタリング中にＮ（窒素）ガスを導入し、また、ＦｅＣｏ−Ｃ５−Ｎ５膜を含むものはＦｅ７０Ｃｏ３０ターゲットの上にＣペレットを配置した複合ターゲットを用いたスパッタリング中にＮ（窒素）ガス導入することで作製した。
【００８９】
【表３】
表３の実施例２０に示すように、第１の膜をＦｅ−Ｃｏ−Ｃ５膜とすることにより、Ｆｅ−Ｃ５膜を第１の膜とする実施例１に比べて、飽和磁化および透磁率の実数部が向上することがわかる。
また、表３の実施例２１〜２５から、第１の膜にはＣのみならずＢおよび／またはＮを適用できることがわかる。
さらに、表３の実施例２０、２６および２７を比較すると、特に優れた特性を得るためには、Ｔ１およびＴ１／Ｔ２を規制することが重要であることがわかる。
【００９１】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、Ｃｏ系非結晶質合金層とＴ−Ｌ組成物層とを積層した高周波用磁性薄膜は、高い飽和磁化を有するとともに、ＧＨｚの高周波帯域で高い透磁率および性能指数Ｑを示すという優れた効果が発現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波用磁性薄膜の断面図である。
【図２】Ｆｅ系またはＦｅＣｏ系薄膜の結晶粒の状態を示す断面模式図である。
【図３】Ｆｅ−Ｃ薄膜とＣｏ系非結晶質合金薄膜とを積層したときのＦｅ−Ｃ薄膜の結晶粒の状態を示す断面模式図である。
【図４】図３の部分拡大断面図である。
【図５】厚さＴ１が３ｎｍ以下のＦｅ−Ｃ薄膜とＣｏＺｒＮｂ非結晶質合金薄膜とを積層した複合磁性薄膜のＸ線回折結果を示す図である。
【図６】本発明の高周波用磁性薄膜が適用されたインダクタの一例を示す平面図である。
【図７】図６のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図８】本発明の高周波用磁性薄膜が適用されたインダクタの他の例を示す断面図である。
【図９】本発明の高周波用磁性薄膜が適用されたインダクタの他の例を示す平面図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１１】実施例１にて作成した複合磁性薄膜の磁化曲線である。
【図１２】実施例１にて作成した複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を示すグラフである。
【図１３】実施例２にて作成した複合磁性薄膜の磁化曲線である。
【図１４】実施例２にて作成した複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を示すグラフである。
【図１５】実施例３にて作成した複合磁性薄膜の磁化曲線である。
【図１６】実施例３にて作成した複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を示すグラフである。
【図１７】実施例５にて作成した複合磁性薄膜の透過型電子顕微鏡による断面像を示す。
【図１８】実施例１０にて作成した複合磁性薄膜の磁化曲線である。
【図１９】実施例１０にて作成した複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を示すグラフである。
【図２０】実施例１１にて作成した複合磁性薄膜の磁化曲線である。
【図２１】実施例１１にて作成した複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を示すグラフである。
【図２２】実施例１２にて作成した複合磁性薄膜の磁化曲線である。
【図２３】実施例１２にて作成した複合磁性薄膜の高周波透磁率特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ…高周波用磁性薄膜、２，１１，２１，３１…基板、３…Ｃｏ系非結晶質合金層、７…Ｔ−Ｌ組成物層、１０，２０，３０…インダクタ
Claims (14)
- Ｔ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）からなる第１の層と、
前記第１の層のいずれかの面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金からなる第２の層と、を含むことを特徴とする高周波用磁性薄膜。 - 複数の前記第１の層と複数の前記第２の層とが積層されて多層膜構造をなすことを特徴とする請求項１に記載の高周波用磁性薄膜。
- １ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が４００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が４以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波用磁性薄膜。
- 前記第１の層の厚さをＴ１、前記第２の層の厚さをＴ２とした場合に、Ｔ１が３〜７０ｎｍの範囲内あり、かつＴ１／Ｔ２が０．１５〜３．５０の範囲にあることを特徴とする請求項３に記載の高周波用磁性薄膜。
- １ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が５００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が１０以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波用磁性薄膜。
- 前記第１の層の厚さをＴ１、前記第２の層の厚さをＴ２とした場合に、前記第１の層の厚さＴ１が０．５〜３．０ｎｍの範囲にあり、かつＴ１／Ｔ２が０．８〜３．０の範囲にあることを特徴とする請求項５に記載の高周波用磁性薄膜。
- 前記第２の層は、Ｃｏを主成分とし、Ｂ，Ｃ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗから選択される少なくとも１種の添加元素を含むことを特徴とする請求項１〜６に記載の高周波用磁性薄膜。
- 前記第２の層は、ＣｏＺｒ，ＣｏＨｆ，ＣｏＮｂ，ＣｏＭｏ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＦｅＺｒ，ＣｏＦｅＮｂ，ＣｏＴｉＮｂ，ＣｏＺｒＭｏ，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒＮｂＭｏ，ＣｏＺｒＭｏＮｉ，ＣｏＦｅＺｒＢ，ＣｏＦｅＳｉＢ，ＣｏＺｒＣｒＭｏから選択されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の高周波用磁性薄膜。
- 前記第１の層は、その中に含有されるＬ元素の濃度が２〜２０ａｔ％であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の高周波用磁性薄膜。
- ＦｅまたはＦｅＣｏを主成分とし、単層膜で飽和磁化が１６ｋＧ（１．６Ｔ）以上の特性を有し、かつアスペクト比が１．４以下の柱状構造または非結晶質構造からなる第１の層と、
Ｃｏを主成分とし、単層膜で透磁率が１０００以上（測定周波数：１０ＭＨｚ）、飽和磁化が１０ｋＧ（１．０Ｔ）以上、比抵抗が１００μΩｃｍ以上の特性を有する第２の層とが交互に積層していることを特徴とする複合磁性薄膜。 - 高周波用磁性薄膜を有する磁気素子であって、
前記高周波用磁性薄膜は、Ｔ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）からなる第１の層と、前記第１の層のいずれかの面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金からなる第２の層とが交互に積層された多層膜であることを特徴とする磁気素子。 - 前記磁気素子が、コイルを挟持するように対向配置された前記高周波用磁性薄膜を有することを特徴とする請求項１１に記載の磁気素子。
- 前記磁気素子が、インダクタまたはトランスであることを特徴とする請求項１２に記載の磁気素子。
- 前記磁気素子が、モノリシックマイクロ波集積回路に用いられるインダクタであることを特徴とする請求項１２に記載の磁気素子。
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