JPH03112106A - 多層磁性薄膜およびその製造方法 - Google Patents
多層磁性薄膜およびその製造方法Info
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- JPH03112106A JPH03112106A JP25101589A JP25101589A JPH03112106A JP H03112106 A JPH03112106 A JP H03112106A JP 25101589 A JP25101589 A JP 25101589A JP 25101589 A JP25101589 A JP 25101589A JP H03112106 A JPH03112106 A JP H03112106A
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Classifications
-
- 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
- H01F10/26—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by the substrate or intermediate layers
- H01F10/28—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by the substrate or intermediate layers characterised by the composition of the substrate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は高周波領域で使用されるインダクタ。
トランス等の磁気素子の磁心材料に用いられる高透磁率
磁性材料、特に磁性体および絶縁体を交互に積層した多
層磁性薄膜及びその製造方法に関するものである。
磁性材料、特に磁性体および絶縁体を交互に積層した多
層磁性薄膜及びその製造方法に関するものである。
（従来の技術）
インダクタ等の磁気素子のマイクロ化に伴って、用いら
れる磁心用軟磁性材料のより高い高周波領域での使用要
求が増大してきた。
れる磁心用軟磁性材料のより高い高周波領域での使用要
求が増大してきた。
このためには、材料の厚さを薄くする等の処置があるが
、磁気素子全体としては所定の磁化量を確保することが
必要なため絶縁体を挾んで薄い磁性材料を積層した多層
膜が採用されている。
、磁気素子全体としては所定の磁化量を確保することが
必要なため絶縁体を挾んで薄い磁性材料を積層した多層
膜が採用されている。
この多層膜に用いる絶縁体としては層間絶縁材料が電荷
の蓄積層にならないために誘電率の低いＳｉＯ２が一般
に用いられている。
の蓄積層にならないために誘電率の低いＳｉＯ２が一般
に用いられている。
又、最近、本発明者達は窒化物系セラミックスを絶縁体
として用い、その熱伝導率および熱膨張率がＳ Ｉ Ｏ
２より大きいことを特長とし多層膜として優れた磁気特
性をもち良好な耐剥離性を有し、かつ積層厚の増加が可
能なことを知見している（特願平１−１０７５６７号）
。
として用い、その熱伝導率および熱膨張率がＳ Ｉ Ｏ
２より大きいことを特長とし多層膜として優れた磁気特
性をもち良好な耐剥離性を有し、かつ積層厚の増加が可
能なことを知見している（特願平１−１０７５６７号）
。
窒化物を多層膜の中間層として用いた例としては他に、
５１３Ｎ４ （日本応用磁気学会学術講演会１９８８・
１０）やＢＮ（日本金属学会講演会１９８９・４）があ
るが、Ｓｉ３Ｎ４は熱処理による磁気特性劣化を抑制す
るためで、磁気特性向上への積極的寄与については考慮
されておらず、又、ＢＮは磁性向上についての効果を示
しているがその効果は少ない。
５１３Ｎ４ （日本応用磁気学会学術講演会１９８８・
１０）やＢＮ（日本金属学会講演会１９８９・４）があ
るが、Ｓｉ３Ｎ４は熱処理による磁気特性劣化を抑制す
るためで、磁気特性向上への積極的寄与については考慮
されておらず、又、ＢＮは磁性向上についての効果を示
しているがその効果は少ない。
多層膜はスパッタ法等の蒸着法で作製されるが、成膜の
ままでは得られる磁気特性が充分でなく磁気特性を充分
フルに発揮させるために通常は成膜後に熱処理を施して
いる。
ままでは得られる磁気特性が充分でなく磁気特性を充分
フルに発揮させるために通常は成膜後に熱処理を施して
いる。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、成膜後に
熱処理を施すことなく極めて優れた磁気特性を有し、か
つ高周波数域までこの磁気特性を維持する多層磁性薄膜
およびその製造方法を提供することを目的とする。
熱処理を施すことなく極めて優れた磁気特性を有し、か
つ高周波数域までこの磁気特性を維持する多層磁性薄膜
およびその製造方法を提供することを目的とする。
（課題を解決するための手段と作用）
本発明は強磁性体および絶縁体の組み合わせからなる積
層周期数が１以上の多層磁性薄膜において、絶縁体とし
て１層当りの膜厚が５０Å以上、好ましくは１００人な
いし１０００人であるＡ９Ｎ を
用い、かつＡ４７ Ｎを強磁性体層の上面に成膜するこ
とを特徴とするもの、および絶縁体である／ＩＮを１層
当り所定の電力、所定の時間、所定のガスの条件でスパ
ッタ法で成膜することを特徴とするものであり、絶縁体
にＡｆＩＮを用いることにより、成膜後に熱処理を施す
ことなく極めて優れた磁気特性を有し、かつ高周波数域
までこの磁気特性を維持するものである。
層周期数が１以上の多層磁性薄膜において、絶縁体とし
て１層当りの膜厚が５０Å以上、好ましくは１００人な
いし１０００人であるＡ９Ｎ を
用い、かつＡ４７ Ｎを強磁性体層の上面に成膜するこ
とを特徴とするもの、および絶縁体である／ＩＮを１層
当り所定の電力、所定の時間、所定のガスの条件でスパ
ッタ法で成膜することを特徴とするものであり、絶縁体
にＡｆＩＮを用いることにより、成膜後に熱処理を施す
ことなく極めて優れた磁気特性を有し、かつ高周波数域
までこの磁気特性を維持するものである。
（実施例）
本発明者達は窒化物系セラミックスについて鋭意研究を
進めた結果、窒化物の中でも特にＡＪ２Ｎを絶縁体とし
て用いること により成膜後のままで爾後の熱処理を施すことなく極め
て優れた磁気特性が得られることを新規に知見し本発明
に到達したものである。
進めた結果、窒化物の中でも特にＡＪ２Ｎを絶縁体とし
て用いること により成膜後のままで爾後の熱処理を施すことなく極め
て優れた磁気特性が得られることを新規に知見し本発明
に到達したものである。
以下に、本発明の具体的構成について説明する。
本発明の多層膜はスパッタ法にて作製されるが、磁性膜
としては高周波領域で優れた軟磁性を有する材料である
こ とが必要で、それには高い飽和磁束密度、零に近い
磁歪、更に、高い電気比抵抗をもつ非晶質材料が適して
いる。
としては高周波領域で優れた軟磁性を有する材料である
こ とが必要で、それには高い飽和磁束密度、零に近い
磁歪、更に、高い電気比抵抗をもつ非晶質材料が適して
いる。
非晶質材料としては金属−金属系や金属−半金属系があ
り代表的な組成例としてＣｏ−Ｎｂ：ｒ系や（ｃｏ−Ｆ
ｅ）−（Ｓｌ−Ｂ）系が挙げられる。その他に、本発明
に用いる材料としては複合構造や変調構造を有する材料
でもよく、上記特性を満足するもので高周波特性の優れ
る材料であればいかなる材料を用いてもよい。
り代表的な組成例としてＣｏ−Ｎｂ：ｒ系や（ｃｏ−Ｆ
ｅ）−（Ｓｌ−Ｂ）系が挙げられる。その他に、本発明
に用いる材料としては複合構造や変調構造を有する材料
でもよく、上記特性を満足するもので高周波特性の優れ
る材料であればいかなる材料を用いてもよい。
かかる磁性体と、絶縁体をＡｇＮとした多層膜を作製す
るが、この場合まず磁性体を成膜した後引き続きその上
にＡｆＩＮを成膜することが必須でこの手順により薄膜
の磁気特性が顕著に向上する。
るが、この場合まず磁性体を成膜した後引き続きその上
にＡｆＩＮを成膜することが必須でこの手順により薄膜
の磁気特性が顕著に向上する。
この逆の手順或は磁性体の中間層に挿入した場合は効果
が無いか又は極めて小さい。このＡｊ７Ｎ膜厚は１層当
り５０Å以上が必要で、これ以下の厚さでは磁気特性向
上効果がない。５０Å以上の厚さに成膜することにより
成膜直後の積層膜は磁気特性、殊に保磁力Ｈｃおよび比
初透磁率μｉが優れる。好ましくは１００人〜１０００
人で、この範囲ではμｌが極めて優れるからである。
が無いか又は極めて小さい。このＡｊ７Ｎ膜厚は１層当
り５０Å以上が必要で、これ以下の厚さでは磁気特性向
上効果がない。５０Å以上の厚さに成膜することにより
成膜直後の積層膜は磁気特性、殊に保磁力Ｈｃおよび比
初透磁率μｉが優れる。好ましくは１００人〜１０００
人で、この範囲ではμｌが極めて優れるからである。
１０００人を越えるとμｌ特性が若干劣化すると同時に
実用的にもこれ以上の厚さは必要どしないので、上限は
１０００人とした。ＡｌＮを成膜するスパッタ条件はス
パッタ電源が１〜１５νａｔｔ／Ｃ−の範囲にあり、ス
パッタ時間はスパッタ電力が１〜２ Ｗａｔｔ／ ｃｊ
域では５分〜６０分で、２〜１５Ｗａｔｔ／ｃｍ２域で
は１０秒〜１０分が良い。上記スパッタ条件を外れると
効果を示さない。（磁性体／ＡｆＩＮ）の積層周期（ｎ
）は１以上でその効果を表わす。ｎは磁性体及びＡｆＩ
Ｎのそれぞれの厚さを変化させることで特に上限は無い
が、ｎの増加により磁気特性は若干劣化する傾向がある
。
実用的にもこれ以上の厚さは必要どしないので、上限は
１０００人とした。ＡｌＮを成膜するスパッタ条件はス
パッタ電源が１〜１５νａｔｔ／Ｃ−の範囲にあり、ス
パッタ時間はスパッタ電力が１〜２ Ｗａｔｔ／ ｃｊ
域では５分〜６０分で、２〜１５Ｗａｔｔ／ｃｍ２域で
は１０秒〜１０分が良い。上記スパッタ条件を外れると
効果を示さない。（磁性体／ＡｆＩＮ）の積層周期（ｎ
）は１以上でその効果を表わす。ｎは磁性体及びＡｆＩ
Ｎのそれぞれの厚さを変化させることで特に上限は無い
が、ｎの増加により磁気特性は若干劣化する傾向がある
。
本発明の多層膜に用いる磁性体の１層当りの膜厚は５０
０人〜１μ麿の範囲とした。これは、膜厚が５００人よ
り薄い場合は磁気素子として所定磁化量を得るために積
層周期が増大する結果非磁性層の割合が増し軟磁気特性
を劣化させ、膜厚が１μ糟を越えると高周波数域での磁
気特性が低下するからである。
０人〜１μ麿の範囲とした。これは、膜厚が５００人よ
り薄い場合は磁気素子として所定磁化量を得るために積
層周期が増大する結果非磁性層の割合が増し軟磁気特性
を劣化させ、膜厚が１μ糟を越えると高周波数域での磁
気特性が低下するからである。
以上のごと（、ＡｊｌＮを磁性体膜上に成膜することに
より軟磁気特性の顕著な向上をみた。これは、■一つは
ＡｆＩＮ膜の堆積速度が小さいため所定厚さを得るのに
大きい電力！（ワット・時）を必要としその結果磁性体
膜に自己焼鈍効果をもたらし応力緩和により磁気特性が
向上する、更に、■ＡｐＮの（線）熱膨張率（６０Ｘ１
０−７）が従来のＳｉＯ（１０Ｘ１０−７）よりも大き
いが、同じ窒化物系でも磁性体と同程度の熱膨張率をも
つＴｉＮ （１００ＸＩＯ−７）より小さいので成膜後
の磁性体に適度な張力効果をもたらし磁気特性を向上さ
せる、の２つが考えられる。
より軟磁気特性の顕著な向上をみた。これは、■一つは
ＡｆＩＮ膜の堆積速度が小さいため所定厚さを得るのに
大きい電力！（ワット・時）を必要としその結果磁性体
膜に自己焼鈍効果をもたらし応力緩和により磁気特性が
向上する、更に、■ＡｐＮの（線）熱膨張率（６０Ｘ１
０−７）が従来のＳｉＯ（１０Ｘ１０−７）よりも大き
いが、同じ窒化物系でも磁性体と同程度の熱膨張率をも
つＴｉＮ （１００ＸＩＯ−７）より小さいので成膜後
の磁性体に適度な張力効果をもたらし磁気特性を向上さ
せる、の２つが考えられる。
尚、本発明の多層膜は成膜後に熱処理を施すことなしに
極めて優れた磁気特性をもつものであるが、熱処理を行
ってもその高磁気特性は保たれる。
極めて優れた磁気特性をもつものであるが、熱処理を行
ってもその高磁気特性は保たれる。
以下、本発明の具体的実施例を示す。
具体的実施例−１
Ｒ，Ｆ、スパッタ装置を用い、次の条件で成膜した。
磁性体ターゲット： ＣＯｓｏＮ ｋ） ＋ｏＺ ｒ
ｔ。
ｔ。
絶縁体ターゲット：ＡｆＩ
スパッタ条件ニスバッタ電力 ４．４ ’ｄ／ｃｍ２ス
パッタガス圧 ５園Ｔｏｒｒ （Ａｒ ｏｒ Ｎ２ ） 基板面磁界 ２００ｅ 膜 厚： ＣｏＮｂＺ ｒ ；４５００人Ａ［；
ｏ〜１５００人 まず、ガラス基板上に磁性体をＡｒガスで成膜した後、
引き続きＮ２ガスで絶縁体を成膜し、積層周期（ｎ）−
１の多層膜とした。ＡｇＮ膜厚は６水準で時間を変え作
製した。成膜後のそれぞれの膜の磁化困難方向の比初透
磁率μｍ（５ＭＨｚ。
パッタガス圧 ５園Ｔｏｒｒ （Ａｒ ｏｒ Ｎ２ ） 基板面磁界 ２００ｅ 膜 厚： ＣｏＮｂＺ ｒ ；４５００人Ａ［；
ｏ〜１５００人 まず、ガラス基板上に磁性体をＡｒガスで成膜した後、
引き続きＮ２ガスで絶縁体を成膜し、積層周期（ｎ）−
１の多層膜とした。ＡｇＮ膜厚は６水準で時間を変え作
製した。成膜後のそれぞれの膜の磁化困難方向の比初透
磁率μｍ（５ＭＨｚ。
５ｍ０ｅ）を第１図に示した。図より、磁性体にＡ［Ｎ
膜を成膜することによりμｌが向上し、殊に、ＡｌＮ膜
厚が１００Å以上でμｌ ＞５０００の極めて優れた特
性を得た。又、第２図にはＡＱＮ膜厚１７０人の積層膜
のμｌの周波数変化を示すが、高周波数域間迄極めて優
れたμｌを有することが明らかである。
膜を成膜することによりμｌが向上し、殊に、ＡｌＮ膜
厚が１００Å以上でμｌ ＞５０００の極めて優れた特
性を得た。又、第２図にはＡＱＮ膜厚１７０人の積層膜
のμｌの周波数変化を示すが、高周波数域間迄極めて優
れたμｌを有することが明らかである。
具体的実施例：
本実施例ではスパッタ電力の影響を示した。
供試材、スパッタ条件はスパッタ電力を９水準変化させ
た以外は実施例１と同一条件で行った。
た以外は実施例１と同一条件で行った。
（磁性体膜厚／ＡＩ Ｎ膜厚）×ｎは（９０００人／３
００人）×３とした。結果を第３図に示す。
００人）×３とした。結果を第３図に示す。
同図よりスパッタ電力がＩＶａｔｔ／ｃｍ２以上で既に
μｌ向上の効果があるが、特に顕著な向上は２〜１５ν
ａｔｔ／ｃシの範囲である。
μｌ向上の効果があるが、特に顕著な向上は２〜１５ν
ａｔｔ／ｃシの範囲である。
具体的実施例−３
本実施例では絶縁体の種類による効果の差異をで膜１ゾ
／層は４５００人、ｎ−３とした。
／層は４５００人、ｎ−３とした。
供試絶縁体は本発明のＡｊ７Ｎと、比較例としてＴ ｉ
Ｎ ＊ Ｓ ｉｏ ２を用い、最良磁性の得られる膜
厚を検討した。スパッタ条件は具体的実施例−１と同じ
であるが、Ａｊ７Ｎ、ＴｉＮの場合はＮ２ガス中ｕ ｉ
（５ＭＩＩｚ 、 ５ｍＯｅ）の結果を第１表に
示す。
Ｎ ＊ Ｓ ｉｏ ２を用い、最良磁性の得られる膜
厚を検討した。スパッタ条件は具体的実施例−１と同じ
であるが、Ａｊ７Ｎ、ＴｉＮの場合はＮ２ガス中ｕ ｉ
（５ＭＩＩｚ 、 ５ｍＯｅ）の結果を第１表に
示す。
第１表
表より、明らかにＡ９Ｎ使用により極めて優れた磁性が
得られる。
得られる。
（発明の効果）
以上述べたように本発明によれば、磁性体／絶縁体から
なる多層膜において絶縁体にＡｊｌＮを用いることによ
り、成膜後に爾後の熱処理を施すこことなく極めて優れ
た磁気特性を有し、かつ、高周波数域迄この磁気特性を
維持する軟磁性多層薄膜が得られることが分かり、この
工業的意義、産業界に及ぼす効果は大きい。
なる多層膜において絶縁体にＡｊｌＮを用いることによ
り、成膜後に爾後の熱処理を施すこことなく極めて優れ
た磁気特性を有し、かつ、高周波数域迄この磁気特性を
維持する軟磁性多層薄膜が得られることが分かり、この
工業的意義、産業界に及ぼす効果は大きい。
第１図は本発明に係る１層当りのＡｇＮ膜厚と比初透磁
率μｉの関係の一例を示す特性図、第２図は本発明に係
る比初透磁率μｉの周波数特性の一例を示す特性図、第
３図は本発明に係るスパッタ電力と比初透磁率μｉの関
係の一例を示す特性図である。
率μｉの関係の一例を示す特性図、第２図は本発明に係
る比初透磁率μｉの周波数特性の一例を示す特性図、第
３図は本発明に係るスパッタ電力と比初透磁率μｉの関
係の一例を示す特性図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） 強磁性体および絶縁体の組み合わせからなる積
層周期数が１以上の多層磁性薄膜において、絶縁体とし
て１層当りの膜厚が５０Åないし１０００ÅであるＡｌ
Ｎ（窒化アルミニウム）を用い、かつＡｌＮを強磁性体
層の上面に成膜することを特徴とする多層磁性薄膜。 （２） 強磁性体および絶縁体の組み合わせからなる積
層周期数が１以上の多層磁性薄膜をスパッタ法で作製す
る多層磁性薄膜の製造方法において、絶縁体として、１
層当りの膜厚が５０Ａないし１０００ÅであるＡｌＮを
、強磁性体層の上面に、１層当り次の（１）〜（３）の
条件で成膜することを特徴とする多層磁性薄膜の製造方
法、 （１）スパッタ電力：１〜１５Ｗａｔｔ／ｃｍ＾２，（
２）スパッタ時間：５分〜６０分（スパッタ電力１〜２
Ｗａｔｔ／ｃｍ＾２域），もしくは１０秒〜１０分（ス
パッタ電力：２〜１５Ｗａｔｔ／ｃｍ＾２域）， （３）スパッタガス：Ｎ＿２。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25101589A JPH03112106A (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 多層磁性薄膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25101589A JPH03112106A (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 多層磁性薄膜およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03112106A true JPH03112106A (ja) | 1991-05-13 |
Family
ID=17216367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25101589A Pending JPH03112106A (ja) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | 多層磁性薄膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03112106A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190065415A (ko) * | 2016-10-31 | 2019-06-11 | 베이징 나우라 마이크로일렉트로닉스 이큅먼트 씨오., 엘티디. | 자성 박막 적층 구조의 증착 방법, 자성 박막 적층 구조 및 마이크로 인덕터 소자 |
-
1989
- 1989-09-27 JP JP25101589A patent/JPH03112106A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190065415A (ko) * | 2016-10-31 | 2019-06-11 | 베이징 나우라 마이크로일렉트로닉스 이큅먼트 씨오., 엘티디. | 자성 박막 적층 구조의 증착 방법, 자성 박막 적층 구조 및 마이크로 인덕터 소자 |
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