JPH05308018A - 軟磁性薄膜 - Google Patents
軟磁性薄膜Info
- Publication number
- JPH05308018A JPH05308018A JP21507291A JP21507291A JPH05308018A JP H05308018 A JPH05308018 A JP H05308018A JP 21507291 A JP21507291 A JP 21507291A JP 21507291 A JP21507291 A JP 21507291A JP H05308018 A JPH05308018 A JP H05308018A
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- Japan
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- magnetic
- magnetic layer
- thickness
- film
- thin film
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- Pending
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Classifications
-
- 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
-
- 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
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、１００ＭＨｚ以上の帯域での透磁率
の減衰が小さく高周波特性に優れ、この領域で使用する
インダクタやトランス用材料として好適する軟磁性薄膜
を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、Ｆｅと窒素より成る磁性層と窒化物
非磁性層が交互に順次積層し、該磁性層は５０オングス
トローム以下の膜厚であり、磁性層の前記非磁性層に対
する膜厚の比が１〜５の範囲で構成する。
の減衰が小さく高周波特性に優れ、この領域で使用する
インダクタやトランス用材料として好適する軟磁性薄膜
を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、Ｆｅと窒素より成る磁性層と窒化物
非磁性層が交互に順次積層し、該磁性層は５０オングス
トローム以下の膜厚であり、磁性層の前記非磁性層に対
する膜厚の比が１〜５の範囲で構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は軟磁気特性を示す磁性薄
膜、とりわけ１００ＭＨｚ以上の高周波領域において利
用されるインダクタ、トランスなどの材料としての軟磁
性薄膜に関するものである。
膜、とりわけ１００ＭＨｚ以上の高周波領域において利
用されるインダクタ、トランスなどの材料としての軟磁
性薄膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子機器部品の軽量化・高集積化が進む
なかインダクタ、トランスの小型化が要求されている。
このような趨勢に対しては従来フェライトチップを利用
してきた。しかし、フェライトでは材料自体の飽和磁束
密度が低くそのため高周波領域で共振現象を起こし、今
後更なる小型化を進めるための高周波化に対処できない
不具合がある。そのため、より飽和磁束密度の高いアモ
ルファス金属極細線を用いたインダクタやトランスが提
案されている（特開昭６３−２２０５２１号公報）。
なかインダクタ、トランスの小型化が要求されている。
このような趨勢に対しては従来フェライトチップを利用
してきた。しかし、フェライトでは材料自体の飽和磁束
密度が低くそのため高周波領域で共振現象を起こし、今
後更なる小型化を進めるための高周波化に対処できない
不具合がある。そのため、より飽和磁束密度の高いアモ
ルファス金属極細線を用いたインダクタやトランスが提
案されている（特開昭６３−２２０５２１号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年ＦｅＣ／Ｆ
ｅを数〜数十オングストローム積層し高飽和磁束密度で
軟磁気特性に優れた金属磁性薄膜も提案されており、主
に磁気記録用に用いられている。ところで、このような
軟磁性薄膜は５０ＭＨｚ以上では透磁率が急激に減衰
し、１００ＭＨｚ以上の高周波領域で動作するインダク
タなどの磁気デバイスには供しえない。
ｅを数〜数十オングストローム積層し高飽和磁束密度で
軟磁気特性に優れた金属磁性薄膜も提案されており、主
に磁気記録用に用いられている。ところで、このような
軟磁性薄膜は５０ＭＨｚ以上では透磁率が急激に減衰
し、１００ＭＨｚ以上の高周波領域で動作するインダク
タなどの磁気デバイスには供しえない。
【０００４】ところで、最近結晶質のＦｅ窒化物に関す
る研究が活発になっている。Ｆｅ窒化物薄膜はスパッタ
リングなどの成膜時に窒素ガスを導入することで形成さ
れ、２．１Ｔ以上の高飽和磁束密度で２Ｏｅの低保磁力
も報告されている（IEEE Trans.Magn.MAG-20,1451(198
4) ）。そして、該Ｆｅ窒化物とＳｉＯ2 などの非磁性
酸化物を交互に５０オングストローム以上の膜厚で積層
した磁性体も提案されているが（第１４回応用磁気学会
学術講演概要集281(1990) ）、該発明は５ＭＨｚの周波
数において透磁率が４００〜６００と低く高周波での用
途には適さない。
る研究が活発になっている。Ｆｅ窒化物薄膜はスパッタ
リングなどの成膜時に窒素ガスを導入することで形成さ
れ、２．１Ｔ以上の高飽和磁束密度で２Ｏｅの低保磁力
も報告されている（IEEE Trans.Magn.MAG-20,1451(198
4) ）。そして、該Ｆｅ窒化物とＳｉＯ2 などの非磁性
酸化物を交互に５０オングストローム以上の膜厚で積層
した磁性体も提案されているが（第１４回応用磁気学会
学術講演概要集281(1990) ）、該発明は５ＭＨｚの周波
数において透磁率が４００〜６００と低く高周波での用
途には適さない。
【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、１００ＭＨｚ以上の帯域での透磁率の減衰が小さく
高周波特性に優れ、この領域で使用されるインダクタや
トランス用材料として好適する軟磁性薄膜を提供するこ
とを目的とする。
で、１００ＭＨｚ以上の帯域での透磁率の減衰が小さく
高周波特性に優れ、この領域で使用されるインダクタや
トランス用材料として好適する軟磁性薄膜を提供するこ
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、Ｆｅと窒素より成る磁性層と窒化物非磁性
層が交互に順次積層され、該磁性層は５０オングストロ
ーム以下の膜厚であり、磁性層の前記非磁性層に対する
膜厚の比が１〜５の範囲で構成されて成ることを特徴と
するものである。
するために、Ｆｅと窒素より成る磁性層と窒化物非磁性
層が交互に順次積層され、該磁性層は５０オングストロ
ーム以下の膜厚であり、磁性層の前記非磁性層に対する
膜厚の比が１〜５の範囲で構成されて成ることを特徴と
するものである。
【０００７】
【作用】上記手段のように構成することにより、１００
ＭＨｚ以上の帯域での透磁率の減衰が小さく高周波特性
に優れ、この領域で使用されるインダクタやトランス用
材料として好適する。
ＭＨｚ以上の帯域での透磁率の減衰が小さく高周波特性
に優れ、この領域で使用されるインダクタやトランス用
材料として好適する。
【０００８】
【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。
【０００９】従来技術であるＦｅ窒化物とＳｉＯ2 の積
層体は１００オングストローム以下の膜厚では急激に磁
気特性とりわけ透磁率が劣化する。これは、非磁性層が
酸化物であるため酸素の磁性層への拡散、または結晶構
造に何ら類似性がないことに起因する。そこで、本発明
者らは鋭意研究を重ねた結果、図１に示した如く非磁性
層を非磁性金属窒化物とした場合でも、Ｆｅ窒化物層の
膜厚が１００オングストロームでは確かに透磁率が急激
に劣化するものの、５０オングストローム以下の膜厚に
おいては透磁率に優れる領域が存在することを見い出し
た。
層体は１００オングストローム以下の膜厚では急激に磁
気特性とりわけ透磁率が劣化する。これは、非磁性層が
酸化物であるため酸素の磁性層への拡散、または結晶構
造に何ら類似性がないことに起因する。そこで、本発明
者らは鋭意研究を重ねた結果、図１に示した如く非磁性
層を非磁性金属窒化物とした場合でも、Ｆｅ窒化物層の
膜厚が１００オングストロームでは確かに透磁率が急激
に劣化するものの、５０オングストローム以下の膜厚に
おいては透磁率に優れる領域が存在することを見い出し
た。
【００１０】Ｆｅ窒化膜と非磁性金属窒化膜を５０オン
グストローム以下の膜厚で交互に積層した磁性体は、Ｆ
ｅ窒化膜自身の飽和磁束密度が５０オングストローム以
上の膜厚の場合に比べてやや低下するものの、１００Ｍ
Ｈｚ以上の高周波領域において透磁率の減衰が小さい優
れた特性が得られる。このためには、Ｆｅ窒化層よりな
る磁性層の非磁性金属窒化層よりなる非磁性層に対する
膜厚の比は１〜５の範囲で構成されて成る。磁性層の膜
厚が５０オングストロームを越える場合は、膜全体とし
ての飽和磁束密度Ｂｓは大きいものの、前述したように
透磁率の減衰が大きく、５オングストローム以下の膜厚
では急激に飽和磁束密度Ｂｓが低下する。前記膜厚比は
１以下の場合は磁性層の相互作用のために保磁力が増加
し、また、積層磁性体としての飽和磁束密度Ｂｓが低下
して実用に供し得ない。５以上の場合は非磁性金属窒化
層が少ないため抵抗率が低く、高周波での透磁率の減衰
が大きく本発明の目的には適しない。なお、本発明にお
いてＦｅ基窒化膜はｂ．ｃ．ｃ．構造を基本とするが、
窒素がＦｅ格子中に取り込まれた結果歪んだ構造となっ
ている。非磁性金属窒化膜は、電気抵抗１０10μΩｃｍ
以上であることが望ましく、たとえばアルミニウムやシ
リコンなどの半金属窒化膜が好ましい。以下に具体的実
施例に従って本発明を説明する。 （本発明）
グストローム以下の膜厚で交互に積層した磁性体は、Ｆ
ｅ窒化膜自身の飽和磁束密度が５０オングストローム以
上の膜厚の場合に比べてやや低下するものの、１００Ｍ
Ｈｚ以上の高周波領域において透磁率の減衰が小さい優
れた特性が得られる。このためには、Ｆｅ窒化層よりな
る磁性層の非磁性金属窒化層よりなる非磁性層に対する
膜厚の比は１〜５の範囲で構成されて成る。磁性層の膜
厚が５０オングストロームを越える場合は、膜全体とし
ての飽和磁束密度Ｂｓは大きいものの、前述したように
透磁率の減衰が大きく、５オングストローム以下の膜厚
では急激に飽和磁束密度Ｂｓが低下する。前記膜厚比は
１以下の場合は磁性層の相互作用のために保磁力が増加
し、また、積層磁性体としての飽和磁束密度Ｂｓが低下
して実用に供し得ない。５以上の場合は非磁性金属窒化
層が少ないため抵抗率が低く、高周波での透磁率の減衰
が大きく本発明の目的には適しない。なお、本発明にお
いてＦｅ基窒化膜はｂ．ｃ．ｃ．構造を基本とするが、
窒素がＦｅ格子中に取り込まれた結果歪んだ構造となっ
ている。非磁性金属窒化膜は、電気抵抗１０10μΩｃｍ
以上であることが望ましく、たとえばアルミニウムやシ
リコンなどの半金属窒化膜が好ましい。以下に具体的実
施例に従って本発明を説明する。 （本発明）
【００１１】プレーナ型高周波マグネトロンスパッタ装
置を用いて、投入電力５Ｗ／ｃｍ2 、全圧力３ｍＴｏｒ
ｒ、窒素分圧３％、基板温度３０℃の条件下、ガラス基
板にＦｅ膜を５〜５０オングストローム形成する。次に
投入電力２５Ｗ／ｃｍ2 、全圧力３ｍＴｏｒｒ、窒素分
圧２０％、基板温度３０℃の条件下ＡｌＮ膜（非磁性
膜）を、磁性膜（ＦｅＮ膜）厚のＡｌＮ膜厚に対する比
が１〜５となるように形成し、順次これを繰り返し、総
膜厚が約２μｍとなるようにする。このときの膜構成お
よび磁気特性を図２に示す。また、８の字コイルに電磁
誘導された電圧を測定する方式によって計測した代表的
な膜の透磁率の高周波特性を図３のＡに示す。 （比較例）
置を用いて、投入電力５Ｗ／ｃｍ2 、全圧力３ｍＴｏｒ
ｒ、窒素分圧３％、基板温度３０℃の条件下、ガラス基
板にＦｅ膜を５〜５０オングストローム形成する。次に
投入電力２５Ｗ／ｃｍ2 、全圧力３ｍＴｏｒｒ、窒素分
圧２０％、基板温度３０℃の条件下ＡｌＮ膜（非磁性
膜）を、磁性膜（ＦｅＮ膜）厚のＡｌＮ膜厚に対する比
が１〜５となるように形成し、順次これを繰り返し、総
膜厚が約２μｍとなるようにする。このときの膜構成お
よび磁気特性を図２に示す。また、８の字コイルに電磁
誘導された電圧を測定する方式によって計測した代表的
な膜の透磁率の高周波特性を図３のＡに示す。 （比較例）
【００１２】Ｆｅ窒素中スパッタ膜の膜厚が１００オン
グストローム以上、また、磁性膜（ＦｅＮ膜）のＡｌＮ
膜に対する膜厚の比が１以下および５以上とする以外は
具体的実施例と同様な条件で磁性薄膜を形成する。この
ときの膜構成および磁気特性を図２に示す。また、具体
的実施例と同様な方法で求めた透磁率の周波数特性の例
を図３のＢおよびＣに示す。
グストローム以上、また、磁性膜（ＦｅＮ膜）のＡｌＮ
膜に対する膜厚の比が１以下および５以上とする以外は
具体的実施例と同様な条件で磁性薄膜を形成する。この
ときの膜構成および磁気特性を図２に示す。また、具体
的実施例と同様な方法で求めた透磁率の周波数特性の例
を図３のＢおよびＣに示す。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、１０
０ＭＨｚ以上の帯域での透磁率の減衰が小さく高周波特
性に優れており、今後この領域で使用されるインダクタ
やトランス用材料として好適する。
０ＭＨｚ以上の帯域での透磁率の減衰が小さく高周波特
性に優れており、今後この領域で使用されるインダクタ
やトランス用材料として好適する。
【００１４】なお、上記実施例ではＦｅＮ磁性膜とした
が、耐蝕性を向上するために著しく磁気特性を劣化させ
ない程度のＰｔ、Ｒｕなどの貴金属を含んでいてもよい
ことは勿論である。
が、耐蝕性を向上するために著しく磁気特性を劣化させ
ない程度のＰｔ、Ｒｕなどの貴金属を含んでいてもよい
ことは勿論である。
【図１】一層のＦｅＮ膜厚と印加磁場１０ｍＯｅのもと
周波数１００ＭＨｚで測定された透磁率の関係を示す特
性図である。
周波数１００ＭＨｚで測定された透磁率の関係を示す特
性図である。
【図２】本発明の具体的実施例と比較例の膜構成および
磁気特性の一例を示す説明図である。
磁気特性の一例を示す説明図である。
【図３】図２中の実施例Ｎｏ．５および比較例Ｎｏ．１
５，１６の膜の印加磁場１０ｍＯｅでの透磁率の周波数
特性を示す特性図である。
５，１６の膜の印加磁場１０ｍＯｅでの透磁率の周波数
特性を示す特性図である。
Ａ…本発明の具体的実施例についての透磁率の周波数特
性、Ｂ，Ｃ…比較例についての透磁率の周波数特性。
性、Ｂ，Ｃ…比較例についての透磁率の周波数特性。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 重男 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 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
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｆｅと窒素より成る磁性層と窒化物非磁
性層が順次積層されてなる磁性薄膜において、該磁性層
は５オングストローム以上５０オングストローム以下の
膜厚を有し、磁性層の前記非磁性層に対する膜厚の比が
１〜５の範囲で構成されて成ることを特徴とする軟磁性
薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21507291A JPH05308018A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 軟磁性薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21507291A JPH05308018A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 軟磁性薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05308018A true JPH05308018A (ja) | 1993-11-19 |
Family
ID=16666293
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21507291A Pending JPH05308018A (ja) | 1991-08-27 | 1991-08-27 | 軟磁性薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05308018A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019527476A (ja) * | 2016-07-14 | 2019-09-26 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | インダクタ構造体およびインダクタ構造体を形成する方法 |
-
1991
- 1991-08-27 JP JP21507291A patent/JPH05308018A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019527476A (ja) * | 2016-07-14 | 2019-09-26 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | インダクタ構造体およびインダクタ構造体を形成する方法 |
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