JPH0199203A

JPH0199203A - 軟磁性積層膜

Info

Publication number: JPH0199203A
Application number: JP25628987A
Authority: JP
Inventors: Kenji Katori; 健二香取; Masatoshi Hayakawa; 正俊早川; Kazuhiko Hayashi; 和彦林; Koichi Aso; 阿蘇　興一
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1987-10-13
Filing date: 1987-10-13
Publication date: 1989-04-18
Anticipated expiration: 2012-12-17
Also published as: JP2692088B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、軟磁性積層膜に関するものであり、特に高密
度記録に好適な性能を発揮する磁気ヘッド等の材料とし
て使用される軟磁性積層膜に関するもである。

〔発明の概要〕

本発明は、磁気ヘッド等の材料として使用される軟磁性
積層膜において、Ｎ、　Ｏ，Ｃの少なくとも１種を０．
１〜５原子％（但し、Ｃの場合０．１〜１５原子％）含
んだ鉄を主体とする磁性金属層と非体心立方構造を有す
る非磁性金属層とを積層することにより、高飽和磁束密
度、低保磁力、高透磁率を満足する軟磁性積層膜を提供
しようとするものである。

［従来の技術〕従来、オーディオやビジュアルの分野において、記録信
号の高密度化や高品質化が要求されている。

この要求を満足するために、例えば鉄等の強磁性金属粉
末を磁性粉とする。所謂メタルテープや、強磁性金属材
料を真空薄膜形成技術によりベースフィルム上に直接被
着した。所謂蒸着テープ等、高保磁力を有する磁気記録
媒体が実用化されている。

ところで、上述のような高保磁力を有する磁気記録媒体
の特性を十分に活かして良好な記録再生を行うためには
、記録再生装置の磁気ヘッドのコア材料の特性として、
高飽和磁束密度と低保磁力さらに高透磁率を有すること
が必要である。

しかしながら、従来用いられていた磁気ヘッド材料とし
ては、例えばパーマロイやフェライト等があるが、これ
ら磁気ヘッド材料では磁束密度があまり高くないため、
高保磁力を有する磁気記録媒体の記録再生を十分に行う
ことができなかった。

そこで、より一層飽和磁束密度等の軟磁気特性を高めた
軟磁性材料として、例えばＦ　ｅ　／　Ｃｕを積層した
材料（電子通信学会技術研究報告８６−２４：日立製作
所　日立研究所）やＦｅ−３ｉ／非晶質合金もしくはＦ
ｅ−３ｉ−Ａｊ！を積層した材料（特公昭６２−１．７
０００８号公報）が提案されている。

また、窒化鉄等の微量にガスを含んだ鉄系の材料は、高
飽和磁束密度を達成することのできる材料として有望で
あり、これとセラミックスを積層した積層膜は高飽和磁
束密度、高保磁力、耐熱性を有する優れた軟磁性積層膜
として注目されてい〔発明が解決しようとする問題点〕ところが、上述したＦ　ｅ　／　Ｃｕ積層膜やＦｅ−３
ｉ／非晶質合金もしくはＦｅ−３ｉ−Ａｊ！積層膜は、
高飽和磁束密度、低保磁力さらに高透磁率をすべて満足
することはできず、所望される記録再生特性を満足する
材料としては充分とは言えない。

また、微量にガスを含んだ鉄系の材料とセラミックスと
の積層膜からなる軟磁性材料は、磁気ヘッド作製の際に
行われるエツチングによるパターン形成の際に、セラミ
ックスを中間層として積層しているためエツチング特性
に欠けてしまい実用的でない。

そこで、本発明は上述の問題点を解決するために提案さ
れたものであって、高飽和磁束密度、低保磁力、高透磁
率を同時に満足し、加工適性にも優れた軟磁性積層膜を
提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る軟磁性積層膜は、上述の目的を達成するた
めに提案されたものであり、Ｎ、Ｏ，Ｃの少なくとも１
種を０．１〜５原子％（但し、Ｃの場合０．１〜１５原
子％）含んだ鉄を主体とする磁性金属層と非体心立方構
造（以下非ｂｃｃ構造と称する。）を有する非磁性金属
層とを積層したことを特徴とするものである。

なお、上述の組成範囲は軟磁気特性の観点から設定され
たものであり、この組成範囲外では軟磁気特性が劣化し
てしまう。

上記磁性金属層を構成する鉄に添加したＮ、Ｏ。

Ｃの少なくとも１種は、鉄の保磁力を低下させるために
添加したものである。また、さらに鉄の保磁力を低下さ
せる目的でＯ〜７．５原子％の範囲内でＳｉ、八ｌ、　
Ｔａ、　Ｂ、　Ｍｇ、　Ｃａ、　Ｓｒ、　Ｂａ。

Ｍｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｖ、Ｗ、Ｈｆ。

Ｇａ、Ｇａ、　　Ｏｒ、Ｃｏ、Ｎｉ等の安定な窒化物、
酸化物、炭化物を生成する元素を軟磁性積層膜を構成す
る材料として添加してもよい。

上記鉄を主体とする磁性金属層と積層する非磁性金属層
はその結晶が非ｂｃｃ構造を有するものであることが必
要である。なお、上記非ｂｃｃ構造とは、すなわち面心
立方構造（ｆｃｃ構造）。

六方最密充填構造（ｈｃｐ構造）、アモルファス等を示
している。磁性金属層と積層する非磁性金属層を非ｂｃ
ｃ構造としたのは、磁性金属層として積層される鉄の結
晶がｂｃｃ構造であるため、両者を積層した際に互いの
界面が混ざりあってしまうことを防止することからであ
り、非ｂｅｅとｂｃｃとを積層することによって良好な
界面が維持されることを考慮している。

上述のように鉄からなる磁性金属層と非ｂｃｃ構造の非
磁性金属層とを積層する際の層厚は各々５０人〜１μｍ
及び３人〜５００人の間である。

このように磁性金属層側の層厚を厚（するのは高飽和磁
束密度を達成する観点からである。すなわち、飽和密度
は磁性金属層の占める体積によって支配されるものであ
るため、飽和磁束密度に影響を与える磁性金属層の厚み
を厚くするのである。

上記非ｂｃｃ構造の非磁性金属層材料としては、Ｃｕ、
Ａｇ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉ　ｒ等が挙げ
られる。

これらの軟磁性薄膜を作製するためには、通常スパッタ
リングが行われ、高周波マグネトロン・スパッタリング
、直流スパッタリング、対向ターゲット・スパッタリン
グ、イオンビーム・スパッタリング等の種々の方式が適
用可能であり、通常の条件で行うことができる。なお、
Ｎ、Ｏ，Ｃを鉄に添加する場合にはＮ及びＯは各々窒素
ガス及び酸素ガス雰囲気中でスパッタ操作を行えばよく
、またＣはメタンガス雰囲気中でスパッタ操作を行うこ
とによって鉄中に導入することができる。

また、上述の保磁力低下元素を添加する場合には、添加
する元素と鉄との合金をターゲットとして使用するか、
または鉄ターゲツト上に添加する元素のチップを置いて
スパッタリングを行えばよい。

〔作用〕

Ｎ、Ｏ，Ｃの少なくとも１種を微量に含有した鉄と非ｂ
ｃｃ構造を有する金属とを積層することにより高飽和磁
束密度、低保磁力、高透磁率を実現することが可能であ
る。

また、微量の添加元素を含有した鉄と、積層する非ｂｃ
ｃ構造の金属とを積層するので、両者の界面が混ざり合
うことがなく優れた磁気特性が得られる。

さらに、本発明の軟磁性積層膜は、セラミックのような
耐熱性を有した材料を用いていないため耐熱性には劣る
もののエツチング性に優れているため加工性に優れる。

〔実施例〕

以下、本発明の好適な実施例について図面を参考にして
説明する。

１旌炎上本実施例は、鉄中に添加元素としてアルミニウムを使用
しこれを窒素ガスで窒化した合金と、非ｂｅｅ構造の金
属として銅を用い、これらを積層した軟磁性積層膜の例
である。

先ず、銅ターゲツトとＦｅ、、ＡＩｌ、合金ターゲット
を調整した。これを窒素濃度２．５モル％のアルゴン＋
窒素ガスからなるスパッタガス雰囲気中で、ガス圧３　
ｍＴｏｒｒ、出力３００Ｗのスパッタ条件下で高周波マ
グネトロン・スパッタリングを行い、第１図に示すよう
に、非ｂｃｃ構造を有する非磁性金属層（１）（この例
では銅膜）と鉄を主体とする磁性金属層（２）〔この例
ではアルミニウム含有窒化鉄膜：　Ｆ　ｅｑｂ、ｓＡ　
ｌｚＮ＋、ｓｃ数値は原子％）〕よりなる軟磁性積層膜
を作製した。なお、上記銅膜の膜厚は８人、アルミニウ
ム含有窒化鉄膜の膜厚は１００人で積層膜の総厚は１．
１μｍである。

ここで、本実施例で採用した高周波マグネトロンスパッ
タリングの条件は、上述の条件に制限されるものではな
く、例えば窒素含量を０．１〜５重量％の範囲で、また
ガス圧を１．０〜５ｍＴｏｒｒの範囲で変化させても差
支えない、これらの条件は得られる窒化鉄の組成に影響
を及ぼすので、所望の軟磁気特性に応じて適宜選択すれ
ばよい。

また、スパッタリング方法も上記高周波マグネトロン・
スパッタリングに限定されるものではない。例えば、直
流スパッタリング、対向ターゲット・スパッタリング、
イオンビーム・スパッタリング等も使用可能であり、や
はり窒素−アルゴン雰囲気中で窒素含有量０．１〜５原
子％の条件で行われる。このときのガス圧を例示すると
、直流スパッタリングの場合１．０〜５　ｍＴｏｒｒ、
対向ターゲット・スパッタリングの場合０．２〜５　ｍ
Ｔｏｒｒｓイオンビーム・スパッタリングの場合０．１
〜１．０ｍＴｏｒｒ程度である。

大施班１本実施例は、鉄中に添加元素としてアルミニウムを使用
しこれを窒素ガスで窒化した合金と、非ｂｃｃ構造の金
属として銀を用い、これらを積層した軟磁性積層膜の例
である。

先ず、銀ターゲットとＦｅｑｓＡ５２合金ターゲットを
調整した。これを窒素濃度２．５モル％のアルゴン＋窒
素ガスからなるスパッタガス雰囲気中で、ガス圧３　ｍ
Ｔｏｒｒｂ出力３００Ｗのスパッタ条件下で高周波マグ
ネトロン・スパッタリングを行い、第１図に示す軟磁性
積層膜と同様の積層構造を有し、銀膜とアルミニウム含
有窒化鉄膜（Ｆｅｗｉ、５Ａ１ｘ　Ｎ＋、ｓ　　（数値
は原子％）〕よりなる軟磁性積層膜を作製した。なお、
上記銀膜の膜厚は８人、アルミニウム含有窒化鉄膜の膜
厚は１００人で積層膜の総厚は１．１μｍである。

大隻拠１本実施例は、鉄を窒素ガスで窒化したものと、非ｂｃｃ
構造の金属として銅を積層した軟磁性積層膜の例である
。

本実施例は、鉄中に添加元素として窒素を使用し、積層
する非ｂｃｃ構造の金属として銅を使用した軟磁性積層
膜の例である。

先ず、銅ターゲツトとＦｓターゲットを調整した。これ
を窒素濃度２．５モル％のアルゴン＋窒素ガスからなる
スパッタガス雰囲気中で、ガス圧３ｍ　Ｔｏｒｒ、出力
３００Ｗのスパッタ条件下で高周波マグネトロン・スパ
ンクリングを行い、第１図に示す軟磁性積層膜と同様の
積層構造を有し、銅膜とアルミニウム含有窒化鉄膜ＣＦ
ｅｑ。、、Ｎ、、、数値は原子％）〕よりなる軟磁性積
層膜を作製した。

なお、上記銅膜の膜厚は８人、窒化鉄膜の膜厚は１００
人で積層膜の総厚は１．１μｍである。

上較拠土本比較例は、鉄中に添加元素としてアルミニウムを使用
しこれを窒素ガスで窒化した合金からなる軟磁性薄膜の
例である。

先ず、ＦｅＱ８Ａβ２合金ターゲットを調整した。

これを窒素濃度２．５モル％のアルゴン＋チッソガスか
らなるスパッタガス雰囲気中で、ガス圧３ｍＴｏｒｒ、
出力３００Ｗのスパッタ条件下で高周波マグネトロン・
スパッタリングを行い、アルミニウム含有窒化鉄膜（Ｆ
　ｅｑｈ、５Ａ１ｚ　Ｎ＋、ｓ　　（数値は原子％）〕
のサンプル軟磁性薄膜を作製した。なお、上記アルミニ
ウム含有窒化鉄膜の膜厚は１００人で積層膜の総厚は１
μｍである。

上述のように作製した各サンプル軟磁性積層膜を５５０
℃で１時間アニールを行った後、保磁力と飽和磁束密度
を測定した。その結果を第１表に示す。

第１表第１表より明らかなように、実施例で示す鉄に添加元素
を含有したものは低保磁力を達成することができた。ま
た、所定の添加金属を鉄に添加して合金とすることによ
りさらに保磁力は低下し、非常に良好な保磁力となった
。これに対して比較例で示す軟磁性積層膜は飽和磁束密
度は高いものの保磁力が高く所望する軟磁気特性は得ら
れなかった。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の軟磁性積層膜
は、添加元素を微量含んだ鉄と非ｂｃｃ構造の金属とを
積層しているので、高飽和磁束密度、低保磁力、高透磁
率が達成できる。

また、セラミック等の材料を積層していないため、耐熱
性には劣るがエツチング性は非常に良好で加工性に優れ
た軟磁性積層膜となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した軟磁性積層膜の一構成例を示
す要部拡大断面図である。１・・・非ｂｅｅ構造を有する非磁性金属層２・・・鉄
を主体とする磁性金属層特許出願人　　　ソニー株式会社代理人　　弁理士　　小泡　　晃同　　　山村　栗− 同　　　　佐Ｈ勝

Claims

【特許請求の範囲】

　Ｎ，Ｏ，Ｃの少なくとも１種を０．１〜５原子％（但
し、Ｃの場合０．１〜１５原子％）含んだ鉄を主体とす
る磁性金属層と非体心立方構造を有する非磁性金属層と
を積層したことを特徴とする軟磁性積層膜。