JP6891585B2 - 強磁性多層薄膜および薄膜インダクタ - Google Patents
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下地層および強磁性体層を含む強磁性多層薄膜であって、
前記強磁性体層が、ナノ結晶層およびアモルファス層からなり、
前記ナノ結晶層はナノサイズの微結晶を含み、
前記アモルファス層はナノサイズの微結晶を含まず、
前記ナノ結晶層と前記アモルファス層とが前記強磁性体層内で膜厚方向に分離していることを特徴とする。
前記強磁性体層が、Fe,α1およびα2を含み、
前記α1がCu,AgおよびAuから選択される1種以上であり、
前記α2がTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,MoおよびWから選択される1種以上であってもよい。
まず、酸化膜付きシリコン基板を6mm×6mmのサイズに切断し、試験用基板として準備した。
表1の実施例1、実施例2、比較例1および比較例2について、アニール処理の条件を変化させて実施した。具体的には、実施例1および実施例2は450℃で15分間、500℃で15分間、550℃で15分間、600℃で15分間、500℃で60分間の各条件で実施した。比較例1および比較例2は500℃で15分間、550℃で15分間、600℃で15分間の各条件で実施した。また、実験例1と同様に各強磁性多層薄膜の結晶粒径を求めた。結果を表3および表4に示す。また、表3および表4の結果をグラフ化したものが図9および図10である。
強磁性体層の組成をFe(残部)−Zr(8原子%)−B(4原子%)−Cu(1原子%)に変更し、アニール温度を変更した点以外は実施例1,実施例2,比較例1および比較例2と同条件で各強磁性多層薄膜を作製した。結果を表5および表6に示す。なお、比較例5および比較例6については、微結晶の平均結晶粒径、ナノ結晶層の厚みおよびアモルファス層の厚みを測定しなかった。
実施例1の強磁性多層薄膜12に対して、後述する各種測定を行うために、スパッタリングを用いてPt保護膜18を形成した。
10…インダクタ絶縁層
10a…コイル
11…薄膜インダクタ基板
12a…下部磁性層
12b…上部磁性層
12…強磁性多層薄膜
11a…基板
14…下地層
16…強磁性体層
16a…ナノ結晶層
16a´…微結晶
16b…アモルファス層
16b´…アモルファス
18…Pt保護層
20…中間層
20a…中間層絶縁層
20b…金属層
Claims (18)
- 下地層および強磁性体層を含む強磁性多層薄膜であって、
前記強磁性体層が、ナノ結晶層およびアモルファス層からなり、
前記ナノ結晶層はナノサイズの微結晶を含み、
前記アモルファス層はナノサイズの微結晶を含まず、
前記ナノ結晶層と前記アモルファス層とが前記強磁性体層内で膜厚方向に分離しており、
前記強磁性体層が、Fe,α1およびα2を含み、
前記α1がCu,AgおよびAuから選択される1種以上であり、
前記α2がTi,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,MoおよびWから選択される1種以上であることを特徴とする強磁性多層薄膜。 - 前記ナノ結晶層にはナノサイズの微結晶およびアモルファスが混在している請求項1に記載の強磁性多層薄膜。
- 前記下地層、前記ナノ結晶層および前記アモルファス層が、膜厚方向に沿って下地層、ナノ結晶層、アモルファス層の順番に並んでいる請求項1または2に記載の強磁性多層薄膜。
- 前記微結晶が前記下地層に沿うように並んで配列されており、前記ナノ結晶層の厚さが前記微結晶の平均粒径の2倍以下である請求項1〜3のいずれかに記載の強磁性多層薄膜。
- 前記微結晶は、Feを主成分とし粒径が3nm〜30nmである請求項1〜4のいずれかに記載の強磁性多層薄膜。
- 前記下地層の厚さが0.2nm〜50nm、前記ナノ結晶層の厚さが3nm〜50nm、前記アモルファス層の厚さが前記ナノ結晶層の厚さの60%以上であり、前記強磁性体層の厚さが30nm〜500nmである請求項1〜5のいずれかに記載の強磁性多層薄膜。
- Feの濃度を前記強磁性体層内の膜厚方向に沿って測定した場合に、前記Feの濃度が変化する請求項1から6のいずれかに記載の強磁性多層薄膜。
- Feの濃度を前記強磁性体層内の膜厚方向に沿って測定した場合に、前記Feの濃度のピークが前記ナノ結晶層に存在する請求項1から7のいずれかに記載の強磁性多層薄膜。
- 前記強磁性体層が、CoおよびNiから選択される1種以上を含む請求項1〜8のいずれかに記載の強磁性多層薄膜。
- 前記α1の濃度を前記強磁性体層内の膜厚方向に沿って測定した場合に、前記α1の濃度が変化する請求項1〜9のいずれかに記載の強磁性多層薄膜。
- 前記α1の濃度のピークが前記下地層から前記ナノ結晶層と前記アモルファス層との界面までの間に存在する請求項10に記載の強磁性多層薄膜。
- 前記α2の濃度を前記強磁性体層内の膜厚方向に沿って測定した場合に、前記α2の濃度が変化する請求項1〜11のいずれかに記載の強磁性多層薄膜。
- 前記α2の濃度が最大となる点が前記アモルファス層に存在する請求項12に記載の強磁性多層薄膜
- 前記下地層が、Al,Ga,In,Tl,Ge,SnおよびPbから選択される1種以上を含む請求項1〜13のいずれかに記載の強磁性多層薄膜。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の強磁性多層薄膜を少なくとも2層含む構造を有する強磁性多層薄膜。
- 請求項1〜14のいずれかに記載の強磁性多層薄膜を少なくとも2層含み、隣接する任意の2層の前記強磁性多層薄膜の間に中間層を含む構造を有する強磁性多層薄膜。
- 前記中間層が絶縁層を含む請求項16に記載の強磁性多層薄膜。
- 請求項1〜17のいずれかに記載の強磁性多層薄膜を含む薄膜インダクタ。
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