JP2898129B2 - 非晶質軟磁性多層薄膜及びその製造方法 - Google Patents
非晶質軟磁性多層薄膜及びその製造方法Info
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- JP2898129B2 JP2898129B2 JP3206807A JP20680791A JP2898129B2 JP 2898129 B2 JP2898129 B2 JP 2898129B2 JP 3206807 A JP3206807 A JP 3206807A JP 20680791 A JP20680791 A JP 20680791A JP 2898129 B2 JP2898129 B2 JP 2898129B2
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/3204—Exchange coupling of amorphous multilayers
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- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高周波帯域で使用される
インダクタ、トランスなどの磁心材料に用いられる非晶
質軟磁性多層薄膜及びその製造方法に関するものであ
る。
インダクタ、トランスなどの磁心材料に用いられる非晶
質軟磁性多層薄膜及びその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器の小型化、高性能化の観
点から高周波帯域使用のインダクタ、トランスの要請が
高まり、これに伴って磁心材料としても高周波域で優れ
た軟磁気特性を持つ材料が望まれている。この様な磁心
用軟磁性材料としてはフェライト、非晶質合金などが用
いられてきた。
点から高周波帯域使用のインダクタ、トランスの要請が
高まり、これに伴って磁心材料としても高周波域で優れ
た軟磁気特性を持つ材料が望まれている。この様な磁心
用軟磁性材料としてはフェライト、非晶質合金などが用
いられてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】高周波帯域で用いる場
合、必然的に材料の薄膜化が考えられる。フェライトは
比抵抗ρが極めて高いが飽和磁束密度Ｂｓが低く、さら
に薄膜では軟磁性に必要なスピネル構造が成膜されてい
ない。一方、非晶質合金は比抵抗ρがフェライトに比し
劣るものの結晶質合金に比べ一桁大きく、飽和磁束密度
Ｂｓがフェライトよりかなり大きいので、薄膜化には適
している。
合、必然的に材料の薄膜化が考えられる。フェライトは
比抵抗ρが極めて高いが飽和磁束密度Ｂｓが低く、さら
に薄膜では軟磁性に必要なスピネル構造が成膜されてい
ない。一方、非晶質合金は比抵抗ρがフェライトに比し
劣るものの結晶質合金に比べ一桁大きく、飽和磁束密度
Ｂｓがフェライトよりかなり大きいので、薄膜化には適
している。
【０００４】この非晶質合金を用い高周波帯域で使用す
る磁心薄膜を成膜する場合、通常は一軸磁界中成膜を行
い、更にセラミックスのような非磁性絶縁層を磁性層と
交互に積層した一軸磁気異方性をもつ多層膜とする。か
かる多層膜を磁化困難軸方向に磁界を加えて用いるのが
高周波帯域適用の場合の一般の方法である。これによっ
て通常は共鳴周波数まで特性が保たれるが必ずしも満足
するものではなかった。
る磁心薄膜を成膜する場合、通常は一軸磁界中成膜を行
い、更にセラミックスのような非磁性絶縁層を磁性層と
交互に積層した一軸磁気異方性をもつ多層膜とする。か
かる多層膜を磁化困難軸方向に磁界を加えて用いるのが
高周波帯域適用の場合の一般の方法である。これによっ
て通常は共鳴周波数まで特性が保たれるが必ずしも満足
するものではなかった。
【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、透磁率或いはインダクタンスの高周波特性並びに耐
バイアス磁界特性の極めて優れた非晶質軟磁性多層薄膜
及びその製造方法を提供することを目的とする。
で、透磁率或いはインダクタンスの高周波特性並びに耐
バイアス磁界特性の極めて優れた非晶質軟磁性多層薄膜
及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、非晶質磁性層と絶縁層を交互に積層させた
多層膜を作製する際に、各磁性層の容易磁化方向が磁性
層の成膜ごとに膜面内で角度をずらして付与されること
を特徴とするものである。
するために、非晶質磁性層と絶縁層を交互に積層させた
多層膜を作製する際に、各磁性層の容易磁化方向が磁性
層の成膜ごとに膜面内で角度をずらして付与されること
を特徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明は上記手段により、自然共鳴周波数の極
めて高い、例えば１００ＭＨｚを越える高周波帯域使用
の磁心として優れた非晶質軟磁性多層薄膜である。
めて高い、例えば１００ＭＨｚを越える高周波帯域使用
の磁心として優れた非晶質軟磁性多層薄膜である。
【０００８】即ち、本発明は非晶質磁性層と絶縁層を交
互に積層させた多層膜を作製する際に、各磁性層の容易
磁化方向を磁性層の成膜ごとに膜面内で角度をずらして
付与し成膜する事によって、透磁率μ或いはインダクタ
ンスＬの高周波特性並びに耐バイアス磁界特性の極めて
優れた非晶質軟磁性多層薄膜を得ることができる。
互に積層させた多層膜を作製する際に、各磁性層の容易
磁化方向を磁性層の成膜ごとに膜面内で角度をずらして
付与し成膜する事によって、透磁率μ或いはインダクタ
ンスＬの高周波特性並びに耐バイアス磁界特性の極めて
優れた非晶質軟磁性多層薄膜を得ることができる。
【０００９】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
説明する。
【００１０】本発明の多層薄膜はスパッタ法等によって
非晶質合金磁性層と酸化物或いは窒化物等の絶縁層を交
互に積層して作製されるが、非晶質合金の組成等の限定
は特にはなく、高周波領域で優れた軟磁気特性を有し高
飽和磁束密度、ゼロに近い磁歪、更に高電気比抵抗を持
つ材料が適している。絶縁層の厚みに関しては通常用い
られる範囲内であれば特に限定するものではない。磁性
層はその成膜時に一軸磁気異方性を付与するため、必ず
一軸磁界中にて成膜する。本発明の特徴はこの磁性層の
積層条件にある。即ち、それぞれの磁性層の容易磁化方
向が絶縁層を挾んだすぐ上或いは下の磁性層とは膜面内
で任意角度ずれていることが必須条件である。この様な
本発明の方法によって得た多層薄膜磁心はＧＨｚに近い
領域までその透磁率μ或いはインダクタンスＬの恒等性
が極めて優れる。以下に本発明の具体的実施例を示す。 具体的実施例−１ 高周波スパッタ装置を用い次の条件で多層薄膜を成膜作
製した。 ターゲット ：磁性体：Ｃｏ86Ｎｂ9 Ｚｒ5 （原子％） 絶縁体：ＳｉＯ2 スパッタ条件：雰囲気ガス：Ａｒ 基板面磁界：８０Ｏｅ 膜厚 ：ＣｏＮｂＺｒ：0.25μｍ／層 ＳｉＯ2 ：0.17μｍ／層 積層周期 ：４（各４層とした） 積層条件 ：第１磁性層の容易磁化方向を０°とす
る。 第２磁性層の容易磁化方向：第１層に対し＋４５° 第３磁性層の容易磁化方向：第１層に対し＋９０° 第４磁性層の容易磁化方向：第１層に対し−４５° 尚、容易磁化方向の付与は磁性層成膜時にその都度基板
面磁界方向を適宜ずらして行った。
非晶質合金磁性層と酸化物或いは窒化物等の絶縁層を交
互に積層して作製されるが、非晶質合金の組成等の限定
は特にはなく、高周波領域で優れた軟磁気特性を有し高
飽和磁束密度、ゼロに近い磁歪、更に高電気比抵抗を持
つ材料が適している。絶縁層の厚みに関しては通常用い
られる範囲内であれば特に限定するものではない。磁性
層はその成膜時に一軸磁気異方性を付与するため、必ず
一軸磁界中にて成膜する。本発明の特徴はこの磁性層の
積層条件にある。即ち、それぞれの磁性層の容易磁化方
向が絶縁層を挾んだすぐ上或いは下の磁性層とは膜面内
で任意角度ずれていることが必須条件である。この様な
本発明の方法によって得た多層薄膜磁心はＧＨｚに近い
領域までその透磁率μ或いはインダクタンスＬの恒等性
が極めて優れる。以下に本発明の具体的実施例を示す。 具体的実施例−１ 高周波スパッタ装置を用い次の条件で多層薄膜を成膜作
製した。 ターゲット ：磁性体：Ｃｏ86Ｎｂ9 Ｚｒ5 （原子％） 絶縁体：ＳｉＯ2 スパッタ条件：雰囲気ガス：Ａｒ 基板面磁界：８０Ｏｅ 膜厚 ：ＣｏＮｂＺｒ：0.25μｍ／層 ＳｉＯ2 ：0.17μｍ／層 積層周期 ：４（各４層とした） 積層条件 ：第１磁性層の容易磁化方向を０°とす
る。 第２磁性層の容易磁化方向：第１層に対し＋４５° 第３磁性層の容易磁化方向：第１層に対し＋９０° 第４磁性層の容易磁化方向：第１層に対し−４５° 尚、容易磁化方向の付与は磁性層成膜時にその都度基板
面磁界方向を適宜ずらして行った。
【００１１】比較のために、積層条件以外は本発明と全
く同一条件で一軸磁気異方性多層膜を作製した。透磁率
μ及びインダクタンスＬ測定は幅１０ｍｍ×長さ１０ｍ
ｍ寸法の試料で行った。励磁磁界は比較試料の容易磁化
方向に直角に印加した。その結果を図１に示す。
く同一条件で一軸磁気異方性多層膜を作製した。透磁率
μ及びインダクタンスＬ測定は幅１０ｍｍ×長さ１０ｍ
ｍ寸法の試料で行った。励磁磁界は比較試料の容易磁化
方向に直角に印加した。その結果を図１に示す。
【００１２】即ち、比較試料は低周波域では透磁率μ、
インダクタンスＬともに高い値を示すが、明らかにその
周波数安定性が本発明試料に比べ劣り、ほぼ２０ＭＨｚ
以上で直線性から離脱が始まり急激低下が生じている。
これに対し、本発明試料は透磁率μにしてほぼ２０００
程度を保ちその恒等性が５００〜６００ＭＨｚまで維持
されており、周波数に対する安定性が極めて高い試料で
あることが判る。具体的実施例−２
インダクタンスＬともに高い値を示すが、明らかにその
周波数安定性が本発明試料に比べ劣り、ほぼ２０ＭＨｚ
以上で直線性から離脱が始まり急激低下が生じている。
これに対し、本発明試料は透磁率μにしてほぼ２０００
程度を保ちその恒等性が５００〜６００ＭＨｚまで維持
されており、周波数に対する安定性が極めて高い試料で
あることが判る。具体的実施例−２
【００１３】具体的実施例−１と同一条件で作製した本
発明試料の薄膜並びに比較試料の一軸異方性試料薄膜に
ついて、図３に示すような被測定薄膜Ｓに、高周波磁界
（ｆ＝１０ＭＨｚ）に直角方向に直流磁界（Ｈｄｃ）を
１０Ｏｅまで加え、バイアス磁界に対する影響を見た。
発明試料の薄膜並びに比較試料の一軸異方性試料薄膜に
ついて、図３に示すような被測定薄膜Ｓに、高周波磁界
（ｆ＝１０ＭＨｚ）に直角方向に直流磁界（Ｈｄｃ）を
１０Ｏｅまで加え、バイアス磁界に対する影響を見た。
【００１４】その結果を図２に示す。図２（ａ）は比較
試料の場合で、Ａ１は磁化容易軸（Ｅａｓｙ ａｘｉ
ｓ）方向に磁界を加えた場合、Ａ２は磁化困難軸（Ｈａ
ｒｄａｘｉｓ）方向に磁界を加えた場合、Ａ３は空白
（ｂｌａｎｋ）の場合である。図２（ｂ）は本発明試料
の場合で、Ｂ１は容易磁化方向（Ｅａｓｙ ｄｉｒｅｃ
ｔｉｏｎ）に磁界を加えた場合、Ｂ２は困難磁化方向
（Ｈａｒｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に磁界を加えた場
合、Ｂ３は空白（ｂｌａｎｋ）の場合である。即ち、図
２のとおり、本発明試料は数Ｏｅの外部磁界（バイアス
磁界Ｈｄｃ）に対し安定していることが明白である。
試料の場合で、Ａ１は磁化容易軸（Ｅａｓｙ ａｘｉ
ｓ）方向に磁界を加えた場合、Ａ２は磁化困難軸（Ｈａ
ｒｄａｘｉｓ）方向に磁界を加えた場合、Ａ３は空白
（ｂｌａｎｋ）の場合である。図２（ｂ）は本発明試料
の場合で、Ｂ１は容易磁化方向（Ｅａｓｙ ｄｉｒｅｃ
ｔｉｏｎ）に磁界を加えた場合、Ｂ２は困難磁化方向
（Ｈａｒｄ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に磁界を加えた場
合、Ｂ３は空白（ｂｌａｎｋ）の場合である。即ち、図
２のとおり、本発明試料は数Ｏｅの外部磁界（バイアス
磁界Ｈｄｃ）に対し安定していることが明白である。
【００１５】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、非晶
質磁性層と絶縁層を交互に積層させた多層膜を作製する
際に、各磁性層の容易磁化方向を磁性層の成膜ごとに膜
面内で角度をずらして付与することにより透磁率或いは
インダクタンスの高周波特性並びに耐バイアス磁界特性
の極めて優れた非晶質軟磁性多層薄膜が得られることが
判り、この工業的意義、産業界に及ぼす効果は大きい。
質磁性層と絶縁層を交互に積層させた多層膜を作製する
際に、各磁性層の容易磁化方向を磁性層の成膜ごとに膜
面内で角度をずらして付与することにより透磁率或いは
インダクタンスの高周波特性並びに耐バイアス磁界特性
の極めて優れた非晶質軟磁性多層薄膜が得られることが
判り、この工業的意義、産業界に及ぼす効果は大きい。
【図１】本発明試料に関わる非晶質軟磁性多層薄膜と、
比較試料として通常の一軸磁気異方性非晶質多層磁性薄
膜の透磁率並びにインダクタンスの周波数依存の一例を
示す特性図である。
比較試料として通常の一軸磁気異方性非晶質多層磁性薄
膜の透磁率並びにインダクタンスの周波数依存の一例を
示す特性図である。
【図２】本発明試料に関わる非晶質軟磁性多層薄膜と比
較して通常の一軸磁気異方性非晶質多層磁性薄膜のバイ
アス磁界特性の一例を示す特性図である。
較して通常の一軸磁気異方性非晶質多層磁性薄膜のバイ
アス磁界特性の一例を示す特性図である。
【図３】本発明に係る被測定薄膜と磁界との関係の一例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
Ｓ…被測定薄膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 文夫 宮城県仙台市青葉区芋沢字権現森山112 番地の１ 株式会社アモルファス・電子 デバイス研究所内 (72)発明者 藤森 啓安 宮城県仙台市青葉区吉成２−20−３ (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市青葉区上杉３−８−22 (56)参考文献 特開 昭62−128109（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 膜厚０．２５μｍ／層の非晶質磁性層と
膜厚０．１７μｍ／層の絶縁層を交互に積層させた非晶
質軟磁性多層薄膜において、各磁性層の容易磁化方向が
磁性層の成膜ごとに膜面内で任意角度ずれていることを
特徴とする非晶質軟磁性多層薄膜。 - 【請求項２】 膜厚０．２５μｍ／層の非晶質磁性層と
膜厚０．１７μｍ／層の絶縁層を交互に積層させた多層
膜を作製する非晶質軟磁性多層薄膜の製造方法におい
て、各磁性層の容易磁化方向が磁性層の成膜ごとに膜面
内で角度をずらして付与することを特徴とする非晶質軟
磁性多層薄膜の製造方法。 - 【請求項３】 請求項２記載の非晶質軟磁性多層薄膜の
製造方法において、各磁性層の容易磁化方向が磁性層の
成膜ごとに膜面内で角度をずらして成膜する際、シフト
角度を４５°とすることを特徴とする非晶質軟磁性多層
薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3206807A JP2898129B2 (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | 非晶質軟磁性多層薄膜及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3206807A JP2898129B2 (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | 非晶質軟磁性多層薄膜及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0547555A JPH0547555A (ja) | 1993-02-26 |
| JP2898129B2 true JP2898129B2 (ja) | 1999-05-31 |
Family
ID=16529419
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3206807A Expired - Lifetime JP2898129B2 (ja) | 1991-08-19 | 1991-08-19 | 非晶質軟磁性多層薄膜及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2898129B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2813987B1 (fr) * | 2000-09-12 | 2003-01-10 | Memscap | Microcomposant du type micro-inductance ou micro-transformateur |
| JP2005109246A (ja) * | 2003-09-30 | 2005-04-21 | Tdk Corp | 高周波用磁性薄膜、その作製方法及び磁気素子 |
| KR101232222B1 (ko) * | 2011-10-26 | 2013-02-12 | 한국기계연구원 | 전자파 흡수용 복합막 및 이의 제조방법 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62128109A (ja) * | 1985-11-29 | 1987-06-10 | Akai Electric Co Ltd | 高透磁率積層膜の製造方法 |
-
1991
- 1991-08-19 JP JP3206807A patent/JP2898129B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0547555A (ja) | 1993-02-26 |
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