JPH10289821A

JPH10289821A - 高周波帯域用磁気デバイス

Info

Publication number: JPH10289821A
Application number: JP9097486A
Authority: JP
Inventors: Kumio Nako; 久美男名古
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-04-15
Filing date: 1997-04-15
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】１００ＭＨｚ以上の動作周波数で使用される
トランス、インダクタ、磁気ヘッド、ノイズフィルタ素
子などの磁気デバイスに、フェライト系磁性体よりも飽
和磁束密度および透磁率の観点から優れた特性を有する
材料を磁気コアに用いることにより、高周波帯域で使用
し得る小型磁気デバイスを提供する。【解決手段】本質的に（Ｆｅ_1-xＭ_x）_1-yＮ_yの組
成を有する軟磁性膜を磁気コアに含む高周波帯域用磁気
デバイスとした。ただし、Ｍは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂおよ
びＴａから選ばれる少なくとも一つの元素であり、０≦
ｘ≦０．１６、０．０１≦ｙ≦０．１７である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波帯域用磁気
デバイスに関するものであり、さらに詳しくは、１００
ＭＨｚ以上の高周波帯域に好適に用い得るノイズフィル
タ、薄膜トランス、薄膜インダクタ、薄膜磁気ヘッドな
どの高周波帯域用磁気デバイスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、インダクタ、トランス、磁気ヘッ
ド、ノイズを削除するインピーダンス素子などの磁気デ
バイスの小型化・高周波化の要請に伴い、数百ＭＨｚか
ら数ＧＨｚの高周波帯域において使用可能な磁性材料が
要求されている。これらの磁気デバイスに使用される磁
気コア材料としては、高飽和磁束密度と高透磁率が要求
される。

【０００３】ここで、透磁率μは、μ’を実数部分、
μ”を虚数部分として、 μ＝μ’−ｉ・μ” と表される。ただし、ｉ＝（−１）^1/2である。μ’は
実効的な透磁率、μ”は損失に対応するため、高周波帯
域において使用可能な磁気コア材料としては、高周波帯
域までμ’が高く、μ”が低いことが要求される。

【０００４】また、ここで、渦電流によるμ’、μ”は
それぞれ μ’＝（ｓｉｎｈθ＋ｓｉｎθ）・μ／（ｃｏｓｈθ−
ｃｏｓθ）・θ μ”＝（ｓｉｎｈθ−ｓｉｎθ）・μ／（ｃｏｓｈθ＋
ｃｏｓθ）・θ θ＝２πδ（μｆ／ρ）^1/2 と表される。ただし、δは磁性体の厚み、ρは電気抵抗
率、ｆは周波数である。

【０００５】これらの式は、電気抵抗率が大きいほど高
周波帯域における透磁率の低下が小さく、磁性体の厚み
が厚いほど高周波帯域における透磁率の減衰が大きくな
ることを意味している。これは、磁性体が厚くなると磁
性体全体に占める表皮深さ（ｓ＝δ／θ）の割合が減少
し、厚み全体が磁気回路として有効に動作しなくなるた
めである。

【０００６】従来、高周波磁気デバイス用の磁気コア材
料としては、１００ＭＨｚ以下の周波数帯域において
は、電気抵抗率が高く渦電流損失が問題とならない、Ｎ
ｉ−Ｚｎフェライト、フェロクスプレーナフェライトな
どのフェライト系磁性体が使用されてきた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フェラ
イト系磁性体は、初透磁率が低く、１００ＭＨｚ以上で
はμ’は数十以下であり、また、１００ＭＨｚ以上で
は、μ”の増加が急激に起こるため、１００ＭＨｚ以上
の動作周波数で使用する小型・高周波磁気デバイスの実
現が困難となっていた。

【０００８】また、フェライト系磁性体は、飽和磁束密
度が約０．５Ｔと低いため、磁気ヘッド材料に用いた場
合は、高保磁力媒体に書き込むことが困難であった。特
に、ハードディスク装置などに使用される薄膜磁気ヘッ
ドは、大容量化のために１μｍ程度の狭トラック化が要
求されており、高周波帯域で駆動させるためには、還流
磁区の発生による透磁率の減少を回避する必要があっ
た。

【０００９】また、ノイズフィルタ素子にフェライト系
磁性体を用いた場合、インピーダンスが低く、そのため
に材料の容積が大きくなり、ＩＣ基板などへの自動挿着
が困難であるなど大きさから派生する制約があった。

【００１０】本発明は、かかる事情に鑑み、特に１００
ＭＨｚ以上の動作周波数で好適に使用し得る高周波帯域
用磁気デバイスを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の高周波帯域用磁気デバイスは、本質的に
（Ｆｅ_1-xＭ_x）_1-yＮ_yの組成を有する軟磁性膜を磁
気コアに含むことを特徴とする。ただし、Ｍは、Ｚｒ、
Ｈｆ、ＮｂおよびＴａから選ばれる少なくとも一つの元
素であり、０≦ｘ≦０．１６、０．０１≦ｙ≦０．１７
である。

【００１２】ｘ、ｙの範囲は、各々、０≦ｘ≦０．１
４、０．０２≦ｙ≦０．１５であることがさらに好まし
い。

【００１３】この軟磁性膜は、１００ＭＨｚ以上の高周
波帯域においても高透磁率、高飽和磁束密度を示すた
め、この軟磁性膜を磁気コアに含む磁気デバイスは、数
百ＭＨｚ以上の高周波帯域においても好適に使用するこ
とができ、小型化の要請に応え得るものとすることがで
きる。

【００１４】前記高周波帯域用磁気デバイスにおいて
は、磁気コアが前記軟磁性膜と非磁性膜とを交互に積層
してなることが好ましい。渦電流損失が低減されるこ
と、軟磁性膜が非磁性膜を介して静磁的に結合すること
などにより、高周波特性がさらに向上するからである。

【００１５】また、前記高周波帯域用磁気デバイスにお
いては、デバイスが、ノイズフィルタ、薄膜トランス、
薄膜インダクタおよび薄膜磁気ヘッドから選ばれるいず
れか一つであることが好ましい。前記軟磁性膜は、特に
これらデバイスの小型化、高性能化のために好適に使用
し得るからである。

【００１６】また、前記高周波帯域用磁気デバイスは、
１００ＭＨｚ以上の高周波帯域で使用されることが好ま
しい。このような高周波帯域においても透磁率が高いな
どの前記軟磁性膜の特性が生かされるからである。

【００１７】また、前記高周波帯域用磁気デバイスにお
いては、前記軟磁性膜が、α−Ｆｅ相とＦｅ−Ｎ相とを
含むことが好ましく、また、前記軟磁性膜が前記金属Ｍ
を含む場合には、α−Ｆｅ相とＭ−Ｎ相とを含むことが
好ましい。これら各層の存在は、Ｘ線回折分析により確
認することができる。

【００１８】また、前記高周波帯域用磁気デバイスにお
いては、前記非磁性膜が０．５〜３００ｎｍの膜厚を有
することが好ましい。非磁性膜の膜厚が０．５ｎｍ未満
の場合は、磁性層間が靜磁的に結合せず、非磁性膜が膜
厚が３００ｎｍを超える場合は、多層膜全体に占める磁
性膜の割合が減少し、軟磁性多層膜の飽和磁束密度が低
下するからである。

【００１９】さらに、前記高周波帯域用磁気デバイス
は、０．５〜５０ｎｍの膜厚を有する非磁性膜と、５０
〜３００ｎｍの膜厚を有する非磁性膜とを含むことが好
ましい。０．５〜５０ｎｍ程度の薄い膜厚の非磁性膜
は、高い飽和磁束密度と高い透磁率を稼ぐとともに磁性
層間の靜磁結合を強める働きをし、５０〜３００ｎｍ程
度の厚い膜厚の非磁性膜は、磁性層間の電気的絶縁を確
保して渦電流損失を抑制する役割を果たす。したがっ
て、非磁性膜をこの２種の膜厚を含むものとすることに
より、各非磁性膜の効果の兼ね合いで高飽和磁束密度と
高透磁率を維持した状態で渦電流損失を低減することが
でき、高周波特性を改善することができる。

【００２０】また、前記高周波帯域用磁気デバイスは、
非磁性膜を介して隣接する少なくとも一対の軟磁性膜の
膜面内における高透磁率を示す方向が相違することが好
ましい。このような構成にすることにより、磁気異方性
を最適化することができるからである。この非磁性膜を
介して隣接する一対の軟磁性膜においては、高透磁率を
示す方向が略直交することが好ましい。

【００２１】また、前記高周波帯域用磁気デバイスは、
前記軟磁性膜が、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓ
ｉ、ＲｕおよびＲｈから選ばれる少なくとも１つの元素
を０．５〜５原子％含むこととしてもよい。また、この
他の元素が微量含まれていても本発明の目的に反しない
程度であれば差し支えない。

【００２２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の高周波帯域用磁
気デバイスの磁気コアに用いる軟磁性多層膜の一実施態
様を示す断面図である。この軟磁性多層膜１は、基本的
に、非磁性基体２の表面上に軟磁性膜３と非磁性膜４と
が交互に積層されて構成されている。膜の積層数、各膜
の膜厚は、特に制限されるものではなく、適用されるデ
バイスおよびそのデバイスに要求される特性に応じて適
宜設定される。

【００２３】軟磁性多層膜は、図２〜図４に示すよう
に、磁性膜３および／または非磁性膜４の膜厚を異厚に
して構成してもよい。図２は、非磁性膜が，０．５〜５
０ｎｍの膜厚を有する非磁性膜４ａと、５０〜３００ｎ
ｍの膜厚を有する非磁性膜４ｂとの２種の膜厚を有する
態様を示したものである。また、図３は、磁性膜の膜厚
が異なる態様を示したものであり、図４は、磁性膜と非
磁性膜の双方がそれぞれ異なる膜厚のものを含む態様を
示したものである。なお、図２〜図４において、ａ、ｂ
およびｃの符号は、これが付された膜の膜厚が同一であ
ることを示すものである。また、これらの態様におい
て、磁性膜の好ましい膜厚は、１０〜３０００ｎｍであ
る。

【００２４】前記組成を有する磁性膜３は、特に制限さ
れるものではないが、窒素を含む雰囲気におけるスパッ
タリング法により形成することができる。具体的には、
アルゴンなどの不活性ガスと窒素とを含む雰囲気下にお
いて、ＦｅターゲットまたはＦｅと前記Ｍとの合金から
なるターゲットを用いた高周波スパッタリング法（ＲＦ
スパッタリング法）により形成することができる。磁性
膜３に含まれる窒素は、雰囲気中の窒素の分圧を調整す
ることにより、磁性膜に含まれる前記Ｍは合金組成を調
整することにより、所望の範囲となるように適正化され
得る。一般に、窒素分圧は、５％以下とすることが好ま
しく、４％以下とすることがさらに好ましく、特に、
１．５〜４％の範囲とすることが好ましい。

【００２５】ここで、非磁性膜４としては、ＳｉＯ₂ 、
Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＮ、ＢＮ、ＴｉＮ、ＳｉＣ、Ｃｕ、Ｓ
ｉ、ＣもしくはＴｉ、またはＴａ、Ｎｂ、Ｚｒもしくは
Ｈｆの窒化物、酸化物、炭化物などを使用することがで
きる。非磁性膜４は、磁性膜３と同様の高周波スパッタ
リング法などにより、磁性膜３と連続的に形成、積層す
ることが好ましい。

【００２６】次に、前述の軟磁性膜または軟磁性多層膜
を用いた本発明の高周波帯域用磁気デバイスの実施態様
を図を用いて説明する。

【００２７】図５は、高周波帯域において好適に用い得
るノイズフィルタの一実施態様を示したものである。こ
のノイズフィルタ１０においては、Ｃｕ、Ａｌなどの導
体により形成されている複数の棒状導体膜１４が、互い
にほぼ等間隔を保つように、ＳｉＯ₂ などの絶縁体１３
中に縦横に配列されて複合体を形成しており、この複合
体が、非磁性基体１１の表面に形成され、絶縁体１３の
下層面に接する下部軟磁性体膜１２ａと、絶縁体１３の
上面と両側面とに接する上部軟磁性体膜１２ｂとによっ
て囲まれている。下部軟磁性体膜１２ａと上部軟磁性体
膜１２ｂとは、単層の軟磁性膜であっても軟磁性膜と非
磁性膜とが積層されてなる軟磁性多層膜膜であってもよ
い。

【００２８】図６〜図９は、ノイズフィルタの別の実施
態様を示したものである。図６は、一本の導体２４を含
むノイズフィルタ２０を示したものである。図７〜図９
に示されたノイズフィルタも導体は一本とされている
が、図７のノイズフィルタ３０は、さらに上部軟磁性体
膜３２ｂが絶縁体３３の上面に接するように形成されて
いて側方は絶縁体３３が露出している。同様に、図８の
ノイズフィルタ４０は、上部軟磁性体膜４２ｂが絶縁体
４３の側方にも設けられているが棒状導体膜４４の延伸
方向に垂直な方向に分断されていて分断された部分では
絶縁体４３の上面および側面が露出している。図９のノ
イズフィルタ５０は、図７に示したノイズフィルタ３０
が図８のノイズフィルタ４０のように上部軟磁性体膜５
２ｂが分断された形態を示すものである。

【００２９】このように、本発明の一実施態様であるノ
イズフィルタは、棒状の導体膜と、この導体を被覆する
絶縁体と、この絶縁体を挟持するように絶縁体表面の一
部または全部を囲むように配置された軟磁性膜を含み、
この軟磁性膜は、本質的に（Ｆｅ_1-xＭ_x）_1-yＮ_yの
組成を有することが好ましい。

【００３０】この軟磁性膜は、ノイズフィルタの磁気コ
アを形成するものであって、前述のように、単層であっ
ても積層構造を有していてもよい。また、Ｍ、ｘおよび
ｙについては、前記と同様である。

【００３１】このノイズフィルタには、フェライト系磁
性体を軟磁性体膜として用いた場合よりも低容積化でき
るという利点がある。

【００３２】なお、このノイズフィルタは、図１０に示
すように、複数個を縦横に配列した態様で用いてもよ
い。

【００３３】図１１は、高周波帯域において好適に用い
得る薄膜トランスの一実施態様を示したものである。こ
の薄膜トランス６０は、ガラス、Ｓｉウェハーなどの非
磁性基体６１の表面の一部に、順に、下部軟磁性体膜６
２、絶縁体膜６３、二次コイル６４、絶縁体膜６３、一
次コイル６５、絶縁体膜６３、導体６６、絶縁体膜６
３、上部軟磁性体膜６８が形成された積層構造を有して
いる。この積層構造は、上部軟磁性体膜６８によりほぼ
被覆されており、上部軟磁性体膜６８と非磁性体基板６
１との間からは、端子６７が外に延伸している。なお、
二次コイル６４、一次コイル６５および導体６６はＣｕ
などからなり、絶縁体膜６３はＳｉＯ₂ などからなる。
また、図１１に簡略化して示したように、一次コイル６
５と二次コイル６４とは、水平方向（積層面と平行方
向）に捲回するように構成されており、その捲回比は所
定の比率となるように設定されている。

【００３４】このように、本発明の一実施態様である薄
膜トランスは、絶縁体膜を介して積層された積層面方向
に捲回する一次コイルおよび二次コイルと、これらコイ
ルを絶縁体薄膜を介して挟持するように配置された軟磁
性膜とを有し、この軟磁性膜は、本質的に（Ｆｅ_1-xＭ
_x）_1-yＮ_yの組成を有することが好ましい。

【００３５】この軟磁性膜は、薄膜トランスの磁気コア
を形成するものであって、前述のように、単層であって
も積層構造を有していてもよい。また、Ｍ、ｘおよびｙ
については、前記と同様である。

【００３６】図１２および図１３は、高周波帯域におい
て好適に用い得る薄膜インダクタの一実施態様を示した
ものである。この薄膜インダクタ７０は、Ｓｉチップ搭
載型マイクロリアクトルにおけるＳｉチップ上の薄膜イ
ンダクタであって、図１２はその平面図であり、図１３
は図１２の薄膜インダクタのａ−ａ’の断面を示した図
である。この薄膜インダクタ７０は、ＩＣパッケージ７
１上のＳｉチップ７５の上に、順に、ＳｉＯ₂ 膜７６、
下部軟磁性体膜７２、ＳｉＯ₂ などの絶縁体膜７３、Ｃ
ｕまたはＡｌなどの積層面方向に捲回したパターンを有
する導体膜７４、上部軟磁性体膜７８が形成された積層
構造を有している。

【００３７】このように、本発明の一実施態様である薄
膜インダクタは、積層面方向に捲回する薄膜コイルと、
これを挟持するように配置された軟磁性膜とを含む積層
構造を有し、この軟磁性膜は、本質的に（Ｆｅ
_1-xＭ_x）_1-yＮ_yの組成を有することが好ましい。

【００３８】この軟磁性膜は、薄膜インダクタの磁気コ
アを形成するものであって、前述のように、単層であっ
ても積層構造を有していてもよい。また、Ｍ、ｘおよび
ｙについては、前記と同様である。

【００３９】図１４および図１５は、高周波帯域におい
て好適に用い得る薄膜磁気ヘッドの一実施態様を示した
ものであって、図１４はその平面図であり、図１５は、
図１４に示した薄膜磁気ヘッドのａ−ａ’の断面を示す
図である。この薄膜磁気ヘッド８０は、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｔｉ
Ｃなどの絶縁基板８１の表面に、順に、下部軟磁性体膜
８２、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂ などからなるギャップ層８
５、ＳｉＯ₂ などの絶縁体層８３、銅などからなるコイ
ル層８４、上部軟磁性体膜８８、Ａｌ₂Ｏ₃などからなる
保護層８６を形成したものである。

【００４０】また、図１６は、薄膜磁気ヘッドの別の実
施態様を示したものである。この薄膜磁気ヘッド９０
は、下部軟磁性体膜９２と磁気シールドコア層９７との
間に、絶縁体層を挟み込み、この絶縁体層の一部に磁気
抵抗効果素子９９が挟持されている点において、図１５
に示した薄膜磁気ヘッド８０と相違する。この薄膜磁気
ヘッド９０は、シールド型の磁気抵抗効果型ヘッド（以
下、「ＭＲヘッド」という。）を再生専用ヘッドとして
搭載した実施態様であって、下部軟磁性体膜９２と磁気
シールドコア９７とによって、磁気抵抗効果素子３９を
磁気シールドすることとしている。磁気抵抗効果素子３
９は、パーマロイ薄膜や、ＣｏＯ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ／Ｎ
ｉＦｅなどの巨大磁気抵抗素子からなる。なお、ここで
は、シールド型のＭＲヘッドについて説明したが、ヨー
ク型のＭＲヘッドであってもよい。

【００４１】このように、本発明の一実施態様である薄
膜磁気ヘッドは、積層面方向に捲回する薄膜コイルと、
絶縁体層を介してこの薄膜コイルを挟持するように配置
された軟磁性膜とを有し、この軟磁性膜は、本質的に
（Ｆｅ_1-xＭ_x）_1-yＮ_yの組成を有することが好まし
い。

【００４２】この軟磁性膜は、薄膜磁気ヘッドの磁気コ
アを形成するものであって、前述のように、単層であっ
ても積層構造を有していてもよい。また、Ｍ、ｘおよび
ｙについては、前記と同様である。

【００４３】

【実施例】

（実施例１）ＲＦ２極スパッタ装置を用いて、純鉄をタ
ーゲットにして、Ａｒガス中にＮ₂ガスを導入した反応
性スパッタリング法により、非磁性セラミックス基板上
に、窒素分圧比（窒素分圧対全圧比）を変化させ、膜厚
２μｍのＦｅ−Ｎ系軟磁性膜を作製した。作製した膜
は、真空中で３００℃の温度で１時間の熱処理を行っ
た。

【００４４】図１７に窒素分圧比を０〜５％の範囲で変
化させて作製したＦｅ−Ｎ系薄膜の熱処理後のＸ線回折
図を示す。図１７に示すように、窒素分圧比が０％（窒
素無添加）で作製された純鉄はα−Ｆｅの単相である
が、ＡｒとＮ₂ の混合ガス中で作製されたＦｅ−Ｎ系薄
膜はα−Ｆｅ相とＦｅ−Ｎ相の共存状態であることがわ
かる。また、窒素分圧比が増加して膜中窒素含有量が増
加するとともに、γ’−Ｆｅ₄ＮのＸ線回折強度が強く
なり、α−ＦｅのＸ線回折強度が弱くなっていることが
わかる。

【００４５】図１８に窒素分圧比を０〜５％の範囲で変
化させて作製したＦｅ−Ｎ系薄膜の熱処理後のＦｅ−Ｎ
系薄膜の窒素分圧比と飽和磁束密度との関係を示す。図
１８に示すように、窒素分圧比が３．３％以下で作製さ
れたＦｅ−Ｎ系薄膜は飽和磁束密度が約２Ｔ以上と大き
な値を示すが、窒素分圧比が３．３％よりも大きくなる
と、飽和磁束密度の値が減少していることが分かる。

【００４６】図１９に窒素分圧比を０〜５％の範囲で変
化させて作製したＦｅ−Ｎ系薄膜の３００℃、１時間熱
処理後のＦｅ−Ｎ系薄膜の窒素分圧比と保磁力との関係
を示す。図１９に示すように、窒素分圧比が０％（窒素
無添加）で作製された純鉄、および窒素分圧比が５％程
度の条件で作製されたＦｅ−Ｎ系薄膜は保磁力が大きく
軟磁性が損なわれれているが、窒素分圧比が１．５〜４
％程度の条件で作製されたＦｅ−Ｎ系薄膜は保磁力が１
００Ａ／ｍ以下の良好な軟磁気特性を示すことがわか
る。

【００４７】図２０に窒素分圧比を２．５％として作製
したＦｅ−Ｎ系薄膜（Ｆｅ９６．５原子％、Ｎ３．５原
子％）の１０ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの高周波帯域で測定
した磁化困難軸方向の透磁率の周波数特性を示す。この
測定は、１ターンコイル法により行った。また、このＦ
ｅ−Ｎ系薄膜の飽和磁束密度は２Ｔで保持力は３５Ａ／
ｍであった。図１０に示すように、α−Ｆｅ相とＦｅ−
Ｎ相の共存状態にあるこのＦｅ−Ｎ系薄膜は、膜厚を２
μｍと厚くしても、１００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの高周
波帯域で１００以上のμ’を示すことがわかる。

【００４８】（実施例２）純鉄に代えてＦｅ−Ｈｆ（Ｆ
ｅ８８原子％、Ｈｆ１２原子％）の合金ターゲットを用
いたことを除いては実施例１と同様にして、厚さ２μｍ
のＦｅ−Ｈｆ−Ｎ系薄膜を作製した。このときの窒素分
圧比は２．５％とした。作製した膜は、実施例１と同
様、真空中、３００℃で１時間の熱処理を行った。膜の
組成は、Ｈｆが８．８原子％、Ｎが１３．５原子％、残
余がＦｅであり、α−Ｆｅ相とＨｆ−Ｎ相の共存状態に
ある薄膜で、飽和磁束密度は１.５Ｔであった。

【００４９】図２１に、このＦｅ−Ｈｆ−Ｎ系薄膜の１
０ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの高周波帯域において、磁化困
難軸方向で測定した透磁率の周波数特性を示す。図２１
に示すように、α−Ｆｅ相とＨｆ−Ｎ相の共存状態にあ
るこのＦｅ−Ｈｆ−Ｎ系薄膜は、膜厚を２μｍと厚くし
ても、１００ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの高周波帯域で１０
０以上のμ’を示すことがわかる。

【００５０】なお、本実施例においては、Ｆｅ−Ｎ系軟
磁性膜およびＦｅ−Ｈｆ−Ｎ系軟磁性膜の場合について
説明したが、Ｆｅ−Ｍ−Ｎ系軟磁性膜（ただし、Ｍは、
Ｚｒ、ＮｂおよびＴａから選ばれる少なくとも１種以上
の元素）においても、同様に高周波帯域で優れた高透磁
率が得られる。

【００５１】また、本実施例で説明した、Ｆｅ−Ｎ系軟
磁性膜またはＦｅ−Ｍ−Ｎ系軟磁性膜に、Ｔｉ、Ｖ、Ｍ
ｏ、Ｗ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｉ、ＲｕおよびＲｈから選ばれ
る少なくとも１種の元素を、０．５〜５原子％の範囲で
添加した軟磁性膜としてもよい。

【００５２】（実施例３）基板にＲＦバイアスを印加し
ながら成膜できる方式のＲＦスパッタ装置を用いて、Ｆ
ｅ−Ｔａ（Ｆｅ８７原子％、Ｔａ１３原子％）の合金タ
ーゲットとＳｉＯ ₂ のターゲットを用い、非磁性基板上
に、反応性スパッタリング法により、図１に示した構成
と同様の膜構成となるように、軟磁性膜３としてＦｅ−
Ｔａ−Ｎ系軟磁性膜層（膜厚：０．４μｍ）を、非磁性
膜４としてＳｉＯ₂ 薄膜層（膜厚：５ｎｍ）を交互に６
層ずつ積層することにより、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ／ＳｉＯ₂
軟磁性多層膜を作製した。作製した膜は、真空中、５５
０℃で１時間の熱処理を行った。Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ系軟磁
性膜の組成は、Ｔａが１０．５原子％、Ｎが１４原子
％、残余がＦｅであり、α−Ｆｅ相とＴａ−Ｎ相とが共
存している薄膜で、飽和磁束密度は１.６Ｔであった。

【００５３】図２２に無バイアスで作製した上述のＦｅ
−Ｔａ−Ｎ／ＳｉＯ₂軟磁性多層膜について、１０ＭＨ
ｚ〜５００ＭＨｚの高周波帯域において磁化困難軸方向
および磁化容易軸方向で測定した透磁率の周波数特性を
示す。図２２に示すように無バイアスで作製したＦｅ−
Ｔａ−Ｎ／ＳｉＯ₂ 軟磁性多層膜は一軸異方性を有する
が、磁化困難軸方向では２００ＭＨｚの高周波帯域で１
００以上のμ’が得られることがわかる。

【００５４】（実施例４）基板にＲＦバイアスを印加し
ながらＦｅ−Ｔａ−Ｎ系軟磁性膜を作製することによ
り、一軸異方性の方向と大きさを変化させることが可能
であり、その一軸異方性の方向と大きさは、基板に印加
するＲＦバイアスの大きさで変化させることができる。

【００５５】実施例３において作製したＦｅ−Ｔａ−Ｎ
／ＳｉＯ₂ 軟磁性多層膜において、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ系軟
磁性膜として、無バイアスで作製したＦｅ−Ｔａ−Ｎ系
軟磁性薄膜と、一軸異方性の方向を９０°回転させる大
きさのＲＦバイアスを印加して作製したＦｅ−Ｔａ−Ｎ
系軟磁性薄膜とを交互に用いることとした以外は、実施
例３と同様にして、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ／ＳｉＯ₂ 軟磁性多
層膜を作製した。作製した膜は、実施例３と同様、真空
中、５５０℃で１時間の熱処理を行った。Ｆｅ−Ｔａ−
Ｎ系軟磁性膜の組成は、Ｔａが１０．５原子％、Ｎが１
４原子％、残余がＦｅであり、α−Ｆｅ相とＴａ−Ｎ相
とが共存している薄膜で、飽和磁束密度は１.６Ｔであ
った。

【００５６】図２３にこのＦｅ−Ｔａ−Ｎ／ＳｉＯ₂ 軟
磁性多層膜について、１０ＭＨｚ〜５００ＭＨｚの高周
波帯域において磁化困難軸方向および磁化容易軸方向で
測定した透磁率の周波数特性を示す。図２３に示すよう
に、このＦｅ−Ｔａ−Ｎ／ＳｉＯ₂ 軟磁性多層膜は、等
方的な高透磁率を示し、磁化困難軸方向、磁化容易軸方
向ともに、２００ＭＨｚの高周波帯域で１００以上の
μ’が得られることがわかる。

【００５７】このように、非磁性膜を介して隣り合う軟
磁性膜を作製する際に異なった大きさのバイアス（無バ
イアスも含む）を印加することにより、少なくとも一対
の非磁性膜を介して隣接する軟磁性膜の膜面内における
高透磁率を示す方向が相違する軟磁性多層膜とすること
ができる。この軟磁性多層膜は、各種高周波帯域用磁気
デバイスの磁気コアに要求される磁気異方性を最適なも
のに調整することができる。

【００５８】なお、本実施例では、磁性膜の高透磁率を
示す方向を変化させる手段として基板へのバイアス印加
を行ったが、これに代えて、斜め蒸着などの方法を用い
て同様の効果を得ることとしてもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高周波帯域用磁気デバイスにおいて、本質的に、（Ｆｅ
_1-xＭ_x）_1-yＮ_y（ただし、Ｍは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ
およびＴａから選ばれる少なくとも一つの元素であり、
０≦ｘ≦０．１６、０．０１≦ｙ≦０．１７である。）
の組成を有する軟磁性膜を磁気コアに含むこととするこ
とにより、この軟磁性膜が有する高周波帯域における磁
気特性を生かした優れた高周波帯域用磁気デバイスを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】軟磁性多層膜の一実施態様（第１の実施態
様）を示す断面図である。

【図２】軟磁性多層膜の別の実施態様（第２の実施態
様）を示す断面図である。

【図３】軟磁性多層膜の別の実施態様（第３の実施態
様）を示す断面図である。

【図４】軟磁性多層膜の別の実施態様（第４の実施態
様）を示す断面図である。

【図５】ノイズフィルタの一実施態様（第１の実施態
様）を示す斜視図である。

【図６】ノイズフィルタの別の実施態様（第２の実施
態様）を示す斜視図である。

【図７】ノイズフィルタの別の実施態様（第３の実施
態様）を示す斜視図である。

【図８】ノイズフィルタの別の実施態様（第４の実施
態様）を示す斜視図である。

【図９】ノイズフィルタの別の実施態様（第５の実施
態様）を示す斜視図である。

【図１０】図５に示したノイズフィルタの使用状態の
一例を示す斜視図である。

【図１１】薄膜トランスの一実施態様を示す斜視図で
ある。

【図１２】薄膜インダクタの一実施態様を示す斜視図
である。

【図１３】図１２に示した薄膜インダクタの部分断面
図である。

【図１４】薄膜磁気ヘッドの一実施態様を示す平面図
である。

【図１５】図１４に示した薄膜磁気ヘッドの部分断面
図である。

【図１６】薄膜磁気ヘッドの別の実施態様の部分断面
図である。

【図１７】本発明の実施例で窒素分圧比を変化させて
作製したＦｅ−Ｎ系軟磁性膜のＸ線回折図である。

【図１８】本発明の実施例で作製したＦｅ−Ｎ系軟磁
性膜の窒素分圧比と飽和磁束密度の関係を示す図であ
る。

【図１９】本発明の実施例で作製したＦｅ−Ｎ系軟磁
性膜の窒素分圧比と保磁力の関係を示す図である。

【図２０】本発明の実施例で窒素分圧比を２．５％と
して作製したＦｅ−Ｎ系軟磁性膜の透磁率の高周波帯域
における周波数特性を示す図である。

【図２１】本発明の実施例で窒素分圧比を２．５％と
して作製したＦｅ−Ｈｆ−Ｎ系軟磁性膜の高周波帯域に
おける透磁率の周波数特性を示す図である。

【図２２】本発明の実施例で無バイアスで成膜したＦ
ｅ−Ｔａ−Ｎ系軟磁性膜とＳｉＯ₂非磁性膜とを交互に
積層して作製した軟磁性多層膜の高周波帯域における磁
化困難軸方向の透磁率の周波数特性を示す図である。

【図２３】本発明の実施例で無バイアスで成膜したＦ
ｅ−Ｔａ−Ｎ系軟磁性膜とＳｉＯ₂非磁性膜とを交互に
積層して作製した軟磁性多層膜の高周波帯域における磁
化容易軸方向の透磁率の周波数特性を示す図である。

【図２４】本発明の実施例でＲＦバイアスを印加しな
がら成膜したＦｅ−Ｔａ−Ｎ系軟磁性膜とＳｉＯ₂非磁
性膜とを交互に積層して作製した軟磁性多層膜の高周波
帯域における磁化困難軸方向の透磁率の周波数特性を示
す図である。

【図２５】本発明の実施例でＲＦバイアスを印加しな
がら成膜したＦｅ−Ｔａ−Ｎ系軟磁性膜とＳｉＯ₂非磁
性膜とを交互に積層して作製した軟磁性多層膜の高周波
帯域における磁化容易軸方向の透磁率の周波数特性を示
す図である。

【符号の説明】

１、６、７、８軟磁性多層膜２、１１非磁性体基板３軟磁性膜４非磁性膜１０、２０、３０、４０、５０ノイズフィ
ルタ１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ下部軟磁性
体膜１２ｂ、２２ｂ、３２ｂ、４２ｂ、５２ｂ上部軟磁性
体膜１４、２４、３４、４４、５４棒状導体膜６０薄膜トランス６２下部軟磁性体膜６４一次コイル６５二次コイル６８上部軟磁性体膜７０薄膜インダクタ７２下部軟磁性体膜７４薄膜コイル７８上部軟磁性体膜８０、９０薄膜磁気ヘッド８２、９２下部軟磁性体膜８４、９４薄膜コイル８５ギャップ層８８、９８上部軟磁性体膜９７磁気シールドコア層９９磁気抵抗効果素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本質的に（Ｆｅ_1-xＭ_x）_1-yＮ_yの組
成を有する軟磁性膜を磁気コアに含む高周波帯域用磁気
デバイス。ただし、Ｍは、Ｚｒ、Ｈｆ、ＮｂおよびＴａ
から選ばれる少なくとも一つの元素であり、０≦ｘ≦
０．１６、０．０１≦ｙ≦０．１７である。
【請求項２】磁気コアが前記軟磁性膜と非磁性膜とを
交互に積層してなる請求項１に記載の高周波帯域用磁気
デバイス。
【請求項３】デバイスが、ノイズフィルタ、薄膜トラ
ンス、薄膜インダクタおよび薄膜磁気ヘッドから選ばれ
るいずれか一つである請求項１または２に記載の高周波
帯域用磁気デバイス。
【請求項４】１００ＭＨｚ以上の高周波帯域で使用さ
れる請求項１〜３のいずれかに記載の高周波帯域用磁気
デバイス。
【請求項５】前記軟磁性膜が、α−Ｆｅ相とＦｅ−Ｎ
相とを含む請求項１〜４のいずれかに記載の高周波帯域
用磁気デバイス。
【請求項６】前記軟磁性膜が、α−Ｆｅ相とＭ−Ｎ相
とを含む請求項１〜４のいずれかに記載の高周波帯域用
磁気デバイス。
【請求項７】前記非磁性膜が０．５〜３００ｎｍの膜
厚を有する請求項２〜６のいずれかに記載の高周波帯域
用磁気デバイス。
【請求項８】０．５〜５０ｎｍの膜厚を有する非磁性
膜と、５０〜３００ｎｍの膜厚を有する非磁性膜とを含
む請求項７に記載の高周波帯域用磁気デバイス。
【請求項９】非磁性膜を介して隣接する少なくとも一
対の軟磁性膜の膜面内における高透磁率を示す方向が相
違する請求項２〜８のいずれかに記載の高周波帯域用磁
気デバイス。
【請求項１０】前記軟磁性膜が、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｓｉ、ＲｕおよびＲｈから選ばれる少
なくとも１つの元素を０．５〜５原子％含む請求項１〜
９のいずれかに記載の高周波帯域用磁気デバイス。