JPH0644544B2 - 磁性薄膜の製造方法 - Google Patents
磁性薄膜の製造方法Info
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- JPH0644544B2 JPH0644544B2 JP26501890A JP26501890A JPH0644544B2 JP H0644544 B2 JPH0644544 B2 JP H0644544B2 JP 26501890 A JP26501890 A JP 26501890A JP 26501890 A JP26501890 A JP 26501890A JP H0644544 B2 JPH0644544 B2 JP H0644544B2
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
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磁気素子用磁芯に用い
られる軟磁性薄膜材料の磁性を改善した磁性薄膜の製造
方法に関する。
られる軟磁性薄膜材料の磁性を改善した磁性薄膜の製造
方法に関する。
［従来の技術］ 従来、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の強磁性金属を主成分とする
非晶質合金は軟磁気特性、化学的安定性、機械的強度に
優れており磁性・電子材料として開発が進められてい
る。特に近年注目されているマイクロ磁気素子用の薄膜
軟磁性材料で、高い周波数領域（５０ＭHz以上）で用い
られる場合には、渦電流による損失を小さくするために
材料の比抵抗（ρ）の大きいことが特に要求される。非
晶質材料は通常の結晶質金属よりも一桁近くρが大き
く、これらの要求を満たすためにも都合が良い。中で
も、特開昭５４−９４４２８号公報や特開昭６０−１５
２６５１号公報には複合分散膜と呼ばれる、磁性元素と
セラミックスからかる比抵抗の大きな非晶質軟磁性材料
が示されている。従来の非晶質軟磁性材料では比抵抗は
１５０μΩcm程度であったが、これらの複合分散膜は従
来材料よりもさらに大きなρを得ている。
非晶質合金は軟磁気特性、化学的安定性、機械的強度に
優れており磁性・電子材料として開発が進められてい
る。特に近年注目されているマイクロ磁気素子用の薄膜
軟磁性材料で、高い周波数領域（５０ＭHz以上）で用い
られる場合には、渦電流による損失を小さくするために
材料の比抵抗（ρ）の大きいことが特に要求される。非
晶質材料は通常の結晶質金属よりも一桁近くρが大き
く、これらの要求を満たすためにも都合が良い。中で
も、特開昭５４−９４４２８号公報や特開昭６０−１５
２６５１号公報には複合分散膜と呼ばれる、磁性元素と
セラミックスからかる比抵抗の大きな非晶質軟磁性材料
が示されている。従来の非晶質軟磁性材料では比抵抗は
１５０μΩcm程度であったが、これらの複合分散膜は従
来材料よりもさらに大きなρを得ている。
［発明が解決しようとする課題］ マイクロ磁気素子として磁性薄膜を数μｍの大きさに加
工・積層するためには応力に対する磁気特性の変化を小
さくすることが必要である。このためには磁性材料の飽
和磁歪（λｓ）が小さくなければならない。一般にＦｅ
系の非晶質磁性材料では、λｓは符号が正で値が大きい
場合が多く、その値を零付近に制御する事は困難とされ
ている。
工・積層するためには応力に対する磁気特性の変化を小
さくすることが必要である。このためには磁性材料の飽
和磁歪（λｓ）が小さくなければならない。一般にＦｅ
系の非晶質磁性材料では、λｓは符号が正で値が大きい
場合が多く、その値を零付近に制御する事は困難とされ
ている。
一方、Ｃｏ系の非晶質材料ではＣｏと共存する他の元素
によりλｓが変化することが知られている。零λｓアモ
ルファス軟磁性材料として知られるＣｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−
ＢではＣｏにＦｅを加えることによりλｓの値が負から
正へと変化し、Ｃｏ−Ｆｅの組成比として９４−６付近
でほぼ零のλｓが得られている。
によりλｓが変化することが知られている。零λｓアモ
ルファス軟磁性材料として知られるＣｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−
ＢではＣｏにＦｅを加えることによりλｓの値が負から
正へと変化し、Ｃｏ−Ｆｅの組成比として９４−６付近
でほぼ零のλｓが得られている。
しかしながら、複合分散膜のλｓについて必ずしも十分
に制御されているわけではない。複合分散膜で（Ｃｏ−
Ｆｅ）合金と窒化物からなる組成系ではＦｅがＣｏより
多い領域で保磁力（Ｈｃ）が小さく軟磁気特性が得られ
る。しかし、第３図に示したようにこれらの領域ではλ
ｓは符号が正で値が大きい。また、λｓの小さいＣｏの
多い領域では磁化の飽和に要する磁界が大きく、軟磁気
特性は得られなかった。
に制御されているわけではない。複合分散膜で（Ｃｏ−
Ｆｅ）合金と窒化物からなる組成系ではＦｅがＣｏより
多い領域で保磁力（Ｈｃ）が小さく軟磁気特性が得られ
る。しかし、第３図に示したようにこれらの領域ではλ
ｓは符号が正で値が大きい。また、λｓの小さいＣｏの
多い領域では磁化の飽和に要する磁界が大きく、軟磁気
特性は得られなかった。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、比抵抗ρ
が大きくかつ飽和磁歪λｓの小さい、軟磁気特性に優れ
た磁性薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
が大きくかつ飽和磁歪λｓの小さい、軟磁気特性に優れ
た磁性薄膜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及び作用］ 本発明は上記課題を解決するために、強磁性元素として
Ｃｏを主成分とした合金Ｃｏ100-XＭX、但しＭはＦｅも
しくはＭｎで、Ｘ≦１０を用い、非磁性化合物として窒
化物、炭化物、酸化物よりなるセラミックスを用い、金
属：セラミックス＝８５：１５の割合よりセラミックス
を多く含む非晶質Ｃｏ−基セラミックス分散薄膜よりな
る磁性薄膜の製造方法において、膜厚を０．１μｍ以下
とする単層膜もしくは膜厚が０．１μｍ以下の磁性層と
絶縁層を交互に積層した多層膜を製造することを特徴と
するもので、高周波領域で使用される磁気素子用磁芯に
用いられる軟磁性薄膜材料の磁性を改善したものであ
る。
Ｃｏを主成分とした合金Ｃｏ100-XＭX、但しＭはＦｅも
しくはＭｎで、Ｘ≦１０を用い、非磁性化合物として窒
化物、炭化物、酸化物よりなるセラミックスを用い、金
属：セラミックス＝８５：１５の割合よりセラミックス
を多く含む非晶質Ｃｏ−基セラミックス分散薄膜よりな
る磁性薄膜の製造方法において、膜厚を０．１μｍ以下
とする単層膜もしくは膜厚が０．１μｍ以下の磁性層と
絶縁層を交互に積層した多層膜を製造することを特徴と
するもので、高周波領域で使用される磁気素子用磁芯に
用いられる軟磁性薄膜材料の磁性を改善したものであ
る。
［実施例］ 本発明者は、Ｃｏを多く含むλｓの小さい組成の磁性薄
膜について、鋭意検討を重ね、以下の知見を得た。すな
わちＣｏを多く含む複合分散膜では第１図に示すように
膜厚を０．１μｍ以下とすることによって磁化の飽和に
要する磁界が減少し、同時にＨｃも減少した。（Ｃｏ
100-XＭX）にセラミックスを分散させた場合、Ｍとして
Ｆｅ又はＭｎの場合はλｓ＜１０-6とするためにはＸ≦
１０を必要とし、（Ｃｏ100-XＭX）100-Y：（セラミッ
クス）Ｙのセラミックスの割合Ｙが１５に満たない場合
には軟磁気特性が得られないので１５以上とした。セラ
ミックスとしては特に限定しないが窒化物ではＢＮ，Ｓ
ｉ3Ｎ4，Ａ１Ｎなどが適し、炭化物ではＢＣ，ＳｉＣな
ど、酸化物ではＳｉＯ2，Ｂ2Ｏ3などが望ましい。さら
に、実用上十分な磁束を扱うためには絶縁膜を挟んで多
数の磁性膜を積層した多層膜にすることが有効で有る
が、この場合も軟磁気特性を得ることができた。
膜について、鋭意検討を重ね、以下の知見を得た。すな
わちＣｏを多く含む複合分散膜では第１図に示すように
膜厚を０．１μｍ以下とすることによって磁化の飽和に
要する磁界が減少し、同時にＨｃも減少した。（Ｃｏ
100-XＭX）にセラミックスを分散させた場合、Ｍとして
Ｆｅ又はＭｎの場合はλｓ＜１０-6とするためにはＸ≦
１０を必要とし、（Ｃｏ100-XＭX）100-Y：（セラミッ
クス）Ｙのセラミックスの割合Ｙが１５に満たない場合
には軟磁気特性が得られないので１５以上とした。セラ
ミックスとしては特に限定しないが窒化物ではＢＮ，Ｓ
ｉ3Ｎ4，Ａ１Ｎなどが適し、炭化物ではＢＣ，ＳｉＣな
ど、酸化物ではＳｉＯ2，Ｂ2Ｏ3などが望ましい。さら
に、実用上十分な磁束を扱うためには絶縁膜を挟んで多
数の磁性膜を積層した多層膜にすることが有効で有る
が、この場合も軟磁気特性を得ることができた。
磁性膜の膜厚の下限としては、薄膜中への不純物の混入
や作製上の効率から１０ｎｍ以上であることが望まし
い。多層膜の場合、中間膜の膜厚としては中間膜の材質
によって大きな違いは見られず１００ｎｍで効果が見ら
れた。多層膜全体としての飽和磁束密度を大きく保つた
めにはこの中間膜は、薄いほうが望ましいが連続した薄
膜として作製が容易な１ｎｍ程度が膜厚の下限となる。
や作製上の効率から１０ｎｍ以上であることが望まし
い。多層膜の場合、中間膜の膜厚としては中間膜の材質
によって大きな違いは見られず１００ｎｍで効果が見ら
れた。多層膜全体としての飽和磁束密度を大きく保つた
めにはこの中間膜は、薄いほうが望ましいが連続した薄
膜として作製が容易な１ｎｍ程度が膜厚の下限となる。
以下本発明の具体的実施例を示す。
（具体的実施例１） （Ｃｏ94Ｆｅ6）＋ＢＮ分散膜を作製した。作製条件を
以下に示す。
以下に示す。
ターゲット：Ｃｏ94Ｆｅ6合金（直径８０mm）に焼結Ｂ
Ｎを並べＢＮの面積がターゲットの４６％を占めるよう
均一に配置した。
Ｎを並べＢＮの面積がターゲットの４６％を占めるよう
均一に配置した。
基板：硼硅酸ガラス、水冷。
入力電力：１５０Ｗ 基板間距離：４０mm 初期到達圧力：２×１０-7 スパッタガラス圧力：３０ｍ Ｔｏｒｒ 膜厚：０．１μｍ このようにして得られた膜では、ρは３２０μΩcm，Ｈ
ｃ２０ｅ，の特性が得られ、λｓは＋０．２×１０-6と
極めて小さい。また、第２図に示したように、優れた透
磁率の周波数特性が得られた。
ｃ２０ｅ，の特性が得られ、λｓは＋０．２×１０-6と
極めて小さい。また、第２図に示したように、優れた透
磁率の周波数特性が得られた。
（具体的実施例２） （Ｃｏ94Ｆｅ6）＋ＢＮ複合分散膜を中間層としてＢＮ
膜の多層膜をＲＦスパッタ法にて作製した。それぞれの
層の厚さは０．１μｍとし複合分散膜を４層、ＢＮ膜を
３層交互に積層した。ターゲットは複合分散膜について
は具体的実施例１と同じものを用い、ＢＮは直径１００
mmの焼結ＢＮを用いた。その他の作製条件は具体的実施
例１と同じで行なった。多層膜とした場合も具体的実施
例１と同様に低λｓ，低Ｈｃが得られ第２図に示したよ
うに透磁率及びその周波数特性としても良好な結果が得
られた。
膜の多層膜をＲＦスパッタ法にて作製した。それぞれの
層の厚さは０．１μｍとし複合分散膜を４層、ＢＮ膜を
３層交互に積層した。ターゲットは複合分散膜について
は具体的実施例１と同じものを用い、ＢＮは直径１００
mmの焼結ＢＮを用いた。その他の作製条件は具体的実施
例１と同じで行なった。多層膜とした場合も具体的実施
例１と同様に低λｓ，低Ｈｃが得られ第２図に示したよ
うに透磁率及びその周波数特性としても良好な結果が得
られた。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、飽和磁歪λｓが零に
近いＣｏ系の複合分散膜を、一定以下の膜厚とすること
により、優れた軟磁気特性の磁性薄膜を得ることがで
き、これらの工学的意義は大きい。
近いＣｏ系の複合分散膜を、一定以下の膜厚とすること
により、優れた軟磁気特性の磁性薄膜を得ることがで
き、これらの工学的意義は大きい。
第１図は本発明に係る（Ｃｏ94Ｆｅ6）＋ＢＮ複合分散
膜の膜厚と、磁束の飽和に要する磁界の関係、および膜
厚と保磁力（Ｈｃ）の関係を示す特性図、第２図は本発
明に係る（Ｃｏ94Ｆｅ6）＋ＢＮ複合分散膜の透磁率の
周波数特性を示す特性図、第３図は（Ｃｏ−Ｍ）＋ＢＮ
複合分散膜でＣｏ−Ｍの組成比を変えた場合のλｓの値
の変化を示す特性図（ターゲットでのＢＮの面積率は４
６％）である。
膜の膜厚と、磁束の飽和に要する磁界の関係、および膜
厚と保磁力（Ｈｃ）の関係を示す特性図、第２図は本発
明に係る（Ｃｏ94Ｆｅ6）＋ＢＮ複合分散膜の透磁率の
周波数特性を示す特性図、第３図は（Ｃｏ−Ｍ）＋ＢＮ
複合分散膜でＣｏ−Ｍの組成比を変えた場合のλｓの値
の変化を示す特性図（ターゲットでのＢＮの面積率は４
６％）である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 文夫 宮城県仙台市太白区八木山南２丁目１番１ 号 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 宮城県仙台市太白区八木山南２丁目１番１ 号 株式会社アモルファス・電子デバイス 研究所内 (72)発明者 増本 健 宮城県仙台市太白区八木山南２丁目１番１ 号 株式会社アモルファス・電子デバイス 研究所内 (56)参考文献 特開 平３−261107（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−276606（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−149707（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−59899（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】強磁性元素としてＣｏを主成分とした合金
Ｃｏ100-XＭX、但しＭはＦｅもしくはＭｎで、Ｘ≦１０
を用い、非磁性化合物として窒化物、炭化物、酸化物よ
りなるセラミックスを用い、金属：セラミックス＝８
５：１５の割合よりセラミックスを多く含む非晶質Ｃｏ
−基セラミックス分散薄膜よりなる磁性薄膜の製造方法
において、 膜厚を０．１μｍ以下とする単層膜もしくは膜厚が０．
１μｍ以下の磁性層と絶縁層を交互に積層した多層膜を
製造することを特徴とした磁性薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26501890A JPH0644544B2 (ja) | 1990-10-04 | 1990-10-04 | 磁性薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26501890A JPH0644544B2 (ja) | 1990-10-04 | 1990-10-04 | 磁性薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04142710A JPH04142710A (ja) | 1992-05-15 |
| JPH0644544B2 true JPH0644544B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=17411438
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26501890A Expired - Fee Related JPH0644544B2 (ja) | 1990-10-04 | 1990-10-04 | 磁性薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0644544B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-04 JP JP26501890A patent/JPH0644544B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04142710A (ja) | 1992-05-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |