JP2004207651A - 高周波用磁性薄膜、複合磁性薄膜およびそれを用いた磁気素子 - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＨｚ帯域の高周波領域で、高い透磁率を有し、かつ高い飽和磁化を有するとともに、高い比抵抗を備えた高周波用磁性薄膜等を提供する。
【解決手段】Ｔ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）からなるＴ−Ｌ組成物層５と、このＴ−Ｌ組成物層５のいずれかの面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金層３とを組み合わせることにより、高い透磁率および高い飽和磁化を兼備する高周波用磁性薄膜１が得られる。そして、Ｔ−Ｌ組成物層５およびＣｏ系非結晶質合金層３に加えて、Ｔ−Ｌ組成物層５およびＣｏ系非結晶質合金層３よりも高い電気抵抗を示す高抵抗層７をさらに備えることで、高い透磁率および高い飽和磁化を兼備するとともに、高い比抵抗を示す高周波用磁性薄膜１が得られるようにした。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高い飽和磁化および比抵抗を有するとともに、ＧＨｚの高周波帯域で高い透磁率および性能指数Ｑを示す磁性薄膜に関する。特に、薄膜インダクタや薄膜トランスなどの高周波用平面型磁気素子、あるいはモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）に用いられる磁性薄膜およびインダクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気素子の小型化、高性能化に伴い、高い飽和磁化を有し、かつＧＨｚの高周波数帯域における透磁率が高い磁性薄膜材料が求められている。
例えば、ワイヤレス送受信装置や携帯情報端末を中心に需要が高まっているモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）は、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどの半導体基板上に、トランジスタなどの能動素子と、線路、抵抗、キャパシタ、インダクタなどの受動素子とを、一括的かつ一体的に作製して構成される高周波集積回路である。
【０００３】
このようなＭＭＩＣにおいては、受動素子、特にインダクタやキャパシタが能動素子に比べ、大きな面積を占めている。このような受動素子の大面積の占有は、結果として、高価な半導体基板の大量消費、すなわち、ＭＭＩＣのコストアップにつながる。従って、チップ面積を縮小し、ＭＭＩＣの製造コストを低減するために、受動素子が占める面積を縮小することが課題となっている。
【０００４】
ＭＭＩＣのインダクタとしては平面型のスパイラルコイルが多く用いられている。そのスパイラルコイルの上下面、或いは片面に軟磁性薄膜を挿入し、インダクタンスを増加させる方法（換言すれば、小さな占有面積でも従来のインダクタンスが得られる方法）がすでに提案されている（例えば、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８５，７９１９（１９９９））。
【０００５】
しかしながら、磁性材料をＭＭＩＣのインダクタへ応用するためには、先ず、ＧＨｚの高周波数帯域における透磁率が高く、かつ損失が少ない薄膜磁性材料を開発することが求められている。さらには渦電流損失を減ずるために、比抵抗が大きいことが求められている。
【０００６】
従来、高い飽和磁化を持つ磁性材料としてＦｅあるいはＦｅＣｏを主成分とする合金が良く知られている。ところが、Ｆｅ系またはＦｅＣｏ系合金からなる磁性薄膜をスパッタなどの成膜技術により作製すると、その膜の飽和磁化は高いものの、保磁力が大きく、また、比抵抗が小さくなってしまい良好な高周波特性を得ることは困難であった。
【０００７】
一方で、軟磁気特性が優れている材料として、Ｃｏ系非結晶質合金が知られている。このＣｏ系非結晶質合金は、Ｃｏを主成分としＹ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａなどから選択される１種または２種以上の元素を含む非結晶質を主体とするものである。ところがゼロ磁歪組成のＣｏ系非結晶質合金の磁性薄膜をスパッタなどの成膜技術により作製すると、その膜の透磁率は大きいものの、飽和磁化が１１ｋＧ（１．１Ｔ）程度であり、Ｆｅ系に比べて小さい。さらに、１００ＭＨｚ程度の周波数およびこれを超えてから損失成分（透磁率の虚数部μ”）が大きくなり、性能指数Ｑ値が１以下となり、ＧＨｚの高周波帯域で使用する磁性材料としては好適とは言えない。
【０００８】
このような適用困難な材料を用いてＧＨｚ帯のインダクタを実現させるために、磁性薄膜をマイクロワイヤ化させ、形状異方性エネルギーを増大させることにより、共鳴周波数を高周波化する試みも行われている（例えば、日本応用磁気学会誌、２４，８７９（２０００））。しかしながら、この方法では工程が複雑となってしまうばかりか、さらに、磁性薄膜の実効透磁率が低下してしまうという問題がある。
【０００９】
このような実情のもとに、軟磁性層と高飽和磁化層を交互に積層した多層膜による高飽和磁化薄膜についての検討が行われている。すなわち、ＣｏＺｒ／Ｆｅ（日本応用磁気学会誌、１６, ２８５ （１９９２））、ＦｅＢＮ／ＦｅＮ（特開平５−１０１９３０号公報）、ＦｅＣｒＢ／Ｆｅ(Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６７，５１３１（１９９０）)、Ｆｅ-Ｈｆ-Ｃ／Ｆｅ（日本応用磁気学会誌、１５，４０３（１９９１））など様々な組み合わせの例が報告されている。これらのものはいずれも飽和磁化を高くすることには効果がある。しかしながら、いずれも高周波帯域での透磁率が大きくならず、ＧＨｚ周波数帯域への応用は期待できない。しかも、比抵抗が１００μΩｃｍ以下と不十分なために、表皮効果による高周波損失が大きくなってしまい、高周波用インダクタへの適用が困難である。
【００１０】
【特許文献１】
特開平５−１０１９３０号公報（第１頁）
【非特許文献１】
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．６７，５１３１（１９９０）
【非特許文献２】
日本応用磁気学会誌、１５，４０３（１９９１）
【非特許文献３】
日本応用磁気学会誌、１６，２８５（１９９２）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、ＧＨｚ帯域の高周波領域で、高い透磁率を有し、かつ高い飽和磁化を有するとともに、高い比抵抗を備えた高周波用磁性薄膜を提供することにある。また、本発明は、そのような磁性薄膜を用いた磁気素子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
ＧＨｚ帯域の高周波領域で、高い透磁率を有し、かつ高い飽和磁化を有するとともに、高い比抵抗を備えた高周波用磁性薄膜を得るために、本発明者は様々な検討を行った。その結果、Ｔ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）からなる第１の層と、この第１の層のいずれかの面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金からなる第２の層とを組み合わせることにより、高い透磁率および高い飽和磁化を兼備する高周波用磁性薄膜が得られることを知見した。そして、第１の層および第２の層に加えて、第１の層および第２の層よりも高い電気抵抗を示す第３の層をさらに備えることで、高い透磁率および高い飽和磁化を兼備するとともに、高い比抵抗を示す高周波用磁性薄膜が得られることを知見した。すなわち、本発明は、Ｔ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）からなる第１の層と、第１の層のいずれかの面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金からなる第２の層と、記第１の層または第２の層のいずれかの側に配置され、第１の層および第２の層よりも高い電気抵抗を示す第３の層と、を含み、複数の第１の層と複数の第２の層と複数の第３の層とが積層されて多層膜構造をなすことを特徴とする高周波用磁性薄膜を提供する。なお、Ｔ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）およびＣｏ系非結晶質合金を用いることが好ましい理由は、後述の実施の形態で詳述する。
【００１３】
以上の構成を備えた本発明の高周波用磁性薄膜において、第３の層は、主に表皮効果による高周波損失を低減するために寄与する。表皮効果による高周波損失を効果的に抑制するには、第１の層および第２の層の積層が所定の数だけ繰り返される毎に、第３の層が配置されることが望ましい。ここで、所定の数は、例えば１〜５に設定することができる。例えば、所定の数を２に設定した場合には、第１の層および第２の層がそれぞれ２層ずつ積層されたときに、第３の層が１層積層されることとなる。
【００１４】
本発明の高周波用磁性薄膜において、第３の層を、グラニュラー構造膜、酸化物膜、窒化物膜および弗化物膜の少なくとも１つで構成することができる。本発明の高周波用磁性薄膜によれば、第１の層と第２の層と第３の層とが積層された状態で、飽和磁化が１４ｋＧ（１.４Ｔ）以上かつ比抵抗が２００μΩｃｍ以上という優れた特性が得られる。しかも、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）を３００以上、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）を１０以上とすることも可能である。なお、本発明において、これら特性は成膜したままの状態で得ることができる。つまり、成膜完了からの経過時間を問わないが、成膜後に例えば熱処理等の処理を加えていない状態で測定した値によって本発明で規定する特性を具備するか否かの判断を行うことができる。ただし、成膜後に熱処理等の処理を加えた場合であっても、本発明で規定する特性を具備するものが本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。以下も同様である。
【００１５】
上述したように、第１の層をＴ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）とし、第２の層をＣｏ系非結晶質合金とすることにより、高透磁率および高飽和磁化が達成される。そして、本発明者の検討によると、第１の層の膜厚および第２の層の膜厚を制御することが、所望の透磁率および飽和磁化を得る上で極めて有効である。そこで、本発明は、第１の層の厚さをＴ１、第２の層の厚さをＴ２とした場合に、Ｔ１が０．５〜３．０ｎｍの範囲にあり、かつＴ１／Ｔ２を０．８〜３．０の範囲に設定することを推奨する。また、Ｔ１が３〜７０ｎｍの範囲にあるときには、Ｔ１／Ｔ２を０．１５〜３．５０の範囲とすることが有効である。
【００１６】
さらに本発明は、ＦｅまたはＦｅＣｏを主成分とし、単層膜で飽和磁化が１６ｋＧ（１．６Ｔ）以上の特性を有し、かつアスペクト比が１．４以下の柱状構造または非結晶質構造からなる第１の層と、Ｃｏを主成分とし、単層膜で透磁率が１０００以上（測定周波数：１０ＭＨｚ）、飽和磁化が１０ｋＧ（１．０Ｔ）以上、比抵抗が１００μΩｃｍ以上の特性を有する第２の層と、これら第１の層および第２の層が積層された積層体の表面および／または内部に、第２の層よりも高い電気抵抗を示す第３の層が配置されていることを特徴とする複合磁性薄膜を提供する。ここで、第３の層として磁性体を用いることによって、高い磁気特性と高い電気抵抗を兼備した複合磁性薄膜を得ることができる。磁性体としては、例えばグラニュラー構造のものが好ましい。また、複合磁性薄膜の総厚さは２００〜３０００ｎｍとすることが望ましい。
第３の層の存在により、高い電気抵抗を得ることが可能となるが、複合磁性薄膜に対する占有率が４０ｖｏｌ％を超えると、第１の層および第２の層の占める割合が少なくなり、飽和磁化および透磁率の実数部の値が低下する傾向がある。よって、本発明において、第３の層の複合磁性薄膜に対する占有率は４０ｖｏｌ％以下とする。
【００１７】
さらにまた、本発明はＧＨｚ帯域の高周波で好適に用いられるインダクタまたはトランス等の磁気素子を提供する。すなわち、本発明は、高周波用磁性薄膜を有する磁気素子であって、高周波用磁性薄膜が、Ｔ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）からなる第１の層と、第１の層のいずれかの面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金からなる第２の層と、第１の層または第２の層のいずれかの側に配置され、第１の層および第２の層よりも高い電気抵抗を示す第３の層と、を含み、複数の第１の層と複数の第２の層と複数の第３の層とが積層されて多層膜構造をなすことを特徴とする磁気素子を提供する。ここで、第３の層が、グラニュラー構造膜から構成されていることが、好ましい。本発明の磁気素子としては、インダクタ、トランス等、より具体的には、コイルを挟持するように対向配置された高周波用磁性薄膜を有する磁気素子、モノリシックマイクロ波集積回路に用いられるインダクタ等が挙げられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態における高周波用磁性薄膜について詳細に説明する。
本実施の形態における高周波用磁性薄膜（複合磁性薄膜）１は、図１の模式的断面図に示されるように、複数のＣｏ系非結晶質合金層（第２の層）３と、複数のＴ−Ｌ組成物層（第１の層）５と、複数の高抵抗層（第３の層）７とが積層された多層膜構造をなす複合磁性薄膜である。図１に示される実施の形態では、Ｃｏ系非結晶質合金層３が４層、Ｔ−Ｌ組成物層５が４層、高抵抗層７が２層、合計１０層からなる多層膜構造が例示されている。図１に示すように、Ｔ−Ｌ組成物層５は、Ｃｏ系非結晶質合金層３の一方の面側に配置される。また、高抵抗層７は、Ｃｏ系非結晶質合金層３またはＴ−Ｌ組成物層５のいずれかの側に配置される。
【００１９】
はじめに、Ｔ−Ｌ組成物層５について説明する。
Ｔ−Ｌ組成物層５のＴはＦｅまたはＦｅＣｏであり、ＬはＣ，ＢおよびＮの１種または２種以上である。ＦｅまたはＦｅＣｏを主成分とする合金からなる薄膜は、高い飽和磁化を示すものの、保磁力が大きくかつ非抵抗が小さくなる傾向にあった。そこで本発明は、軟磁気特性を向上することのできるＬ（Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）を含有する。ここで、Ｔ−Ｌ組成物層５は２つの形態を包含する。１つは、Ｔ−Ｌ組成物層５のアスペクト比が１．４以下の柱状構造を有する形態である。この形態をなすことより高飽和磁化および優れた軟磁気特性を得ることができる。また他の１つは、非結晶質構造である。Ｔ−Ｌ組成物層５が非結晶質構造をなすことにより、さらなる軟磁気特性の向上および高電気抵抗が達成できる。高周波特性に効果を見出すためには、Ｔ−Ｌ組成物層５は、単層膜で飽和磁化が１６ｋＧ（１．６Ｔ）以上の特性を有することが望ましい。なお、Ｔ−Ｌ組成物層５のアスペクト比が１．４以下の柱状構造を有する形態においても、後述するように薄膜形成初期段階で非結晶質構造が形成されていることから、本願発明における柱状構造とはこの非結晶質構造部分を含む意味と解釈するものとする。
【００２０】
Ｔ−Ｌ組成物層５は膜厚が厚くなり、アスペクト比が１．４を超えて２．０以上になると、垂直磁気異方性が顕著にあらわれ、軟磁気特性が劣化してしまう。本発明においては、Ｔ−Ｌ組成物層５に存在する全ての結晶粒のアスペクト比が１．４以下であることが最も望ましいが、そのアスペクト比の増加分が３０％以下、さらには１０％以下の結晶粒を部分的に含有することを許容する。したがって、本発明ではＴ−Ｌ組成物層５の厚さ（Ｔ１）は１００ｎｍ以下、望ましくは７０ｎｍ以下とする。ここで、Ｔ１が３ｎｍ以下になると、Ｔ−Ｌ組成物層５は後述するように非結晶質構造になる。性能的には、例えば、Ｔ１を０．２ｎｍまで薄くしても性能の低下は起こらないが、Ｔ１が薄くなりすぎると積層回数が増えるため、成膜時間が長くなるという製造上の不具合が生じる。従って、Ｔ１は、０．５ｎｍ以上、さらには１．０ｎｍ以上とすることが望ましい。
【００２１】
ここで、厚さＴ１が３ｎｍ以下のＦｅ−Ｃ薄膜とＣｏＺｒＮｂ非結晶質合金薄膜とを積層した複合磁性薄膜のＸ線回折結果を図２に示す。図２から分かるように、Ｆｅ−Ｃ薄膜の厚さが３ｎｍ以下の積層膜は、Ｆｅ−Ｃのｂｃｃ（１１０）結晶面の回折ピークは典型的な非結晶質のブロードな形状を示す。
【００２２】
本発明のＴ−Ｌ組成物層５は、その中に含有されるＬ元素（Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）濃度が２〜２０ａｔ％、望ましくは４〜１０ａｔ％とされる。Ｌ元素濃度が２ａｔ％未満であると、ｂｃｃ構造の柱状結晶が基板に対して垂直方向に成長しやすくなり、保磁力が大きくなるとともに、比抵抗が小さくなってしまい、良好な高周波特性を得ることが困難となってしまう。この一方で、このＬ元素濃度が２０ａｔ％を超えると、異方性磁界が減少するために共鳴周波数の低下が生じて、高周波用の薄膜として十分に機能することが困難となってしまう。また、ＴとしてはＦｅＣｏを採用することが望ましい。ＴとしてＦｅＣｏを採用することにより、Ｆｅ単独の場合よりも高い飽和磁化を得ることができる。このときのＣｏの含有量は、８０ａｔ％以下の範囲で適宜定めればよいが、２０〜５０ａｔ％の範囲で含有させることが望ましい。また、Ｆｅ、ＦｅＣｏ以外に本発明に悪影響を与えない範囲で他の元素を含有させることを本願発明は許容する。
【００２３】
次に、Ｃｏ系非結晶質合金層３について説明する。
Ｃｏ系の非結晶質合金は、高透磁率かつ高抵抗（比抵抗が１００〜１５０μΩｃｍ）であるという特徴があるため、高周波域での渦電流損失を抑制する上で有効である。このため、本発明では、第１の層であるＴ−Ｌ組成物層５に接する第２の層として、Ｃｏ系の非結晶質合金を採用する。また、第２の層が非結晶質材料であると、第１の層が柱状構造であっても第２の層によってその成長が分断されるため、連続的な柱状構造にならない。仮に、第２の層として結晶質の材料を用いた場合には、第２の層のいずれかの面に接する第１の層はその結晶の成長が第２の層の結晶構造に影響され連続的な柱状構造になってしまうため、好ましくない。
Ｃｏ系非結晶質合金層３は、単層膜で透磁率が１０００以上（測定周波数：１０ＭＨｚ）、飽和磁化が１０ｋＧ（１．０Ｔ）以上、比抵抗１００μΩｃｍ以上の特性を有していることが望ましい。
【００２４】
本発明における第２の層としてのＣｏ系非結晶質合金層３は、Ｃｏを主成分とし、Ｂ，Ｃ，Ｓｉ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗから選択される少なくとも１種の添加元素を含んで形成されており、このものは非結晶質相を主体として構成されている。添加元素の割合（２種以上の場合は総和量）は、通常、５〜５０ａｔ％、好ましくは、１０〜３０ａｔ％とされる。添加元素の割合が多くなり過ぎると、飽和磁化が小さくなってしまうという不都合が生じ、また、添加元素の割合が少なくなり過ぎると、磁歪の制御が困難となり、有効な軟磁気特性が得られなくなるという不都合が生じる。
【００２５】
Ｃｏ系非結晶質合金層３を構成する好適な組成系の例としては、ＣｏＺｒ，ＣｏＨｆ，ＣｏＮｂ，ＣｏＭｏ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＦｅＺｒ，ＣｏＦｅＮｂ，ＣｏＴｉＮｂ，ＣｏＺｒＭｏ，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒＮｂＭｏ，ＣｏＺｒＭｏＮｉ，ＣｏＦｅＺｒＢ，ＣｏＦｅＳｉＢ，ＣｏＺｒＣｒＭｏなどが挙げられる。
【００２６】
次に、上述したＴ−Ｌ組成物層５と、Ｔ−Ｌ組成物層５のいずれかの面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金層３とを組み合わせることにより、高い透磁率および高い飽和磁化を兼備する高周波用磁性薄膜１が得られる理由について述べる。本発明の高周波用磁性薄膜１は、数１００ＭＨｚ以上の周波数帯域、特に、１ＧＨｚ以上のＧＨｚ周波数帯域で好適に使用される。このような高周波帯域における透磁率（以下、単に「高周波透磁率」と称す）は、試料の様々な物性と複雑に関係する物性である。この透磁率ともっとも関係が密なものとして、異方性磁界と飽和磁化がある。概ね、透磁率と共鳴周波数の積は、異方性磁界の１／２乗および飽和磁化の３／２乗に比例する関係にある。ここで、共鳴周波数は、
【式１】
ｆ_r＝（γ／２π）[Ｈ_k４πＭ_s]^1/2 …式（１）
という関係式（１）で表される。式（１）中で、ｆ_rは共鳴周波数を表し、γはジャイロ磁気定数を表し、Ｈ_kは異方性磁界を表し、４πＭ_sは飽和磁化を表している。
【００２７】
従って、材料の異方性磁界および飽和磁化を大きくすることで共鳴周波数を上げ、使用限界周波数を上げることが可能となる。従来のＣｏ系非結晶質合金薄膜の代表的な一例であるＣｏＺｒＮｂ非結晶質合金薄膜の共鳴周波数を２ＧＨｚまで向上させるために必要な異方性磁界を上記式（１）を用いて計算してみる。すると、４４Ｏｅ（３５０１．５２Ａ／ｍ）以上の異方性磁界を必要とすることが算出される。この算出結果により、通常、１５Ｏｅ（１１９３．７Ａ／ｍ）程度の異方性磁界しか持たない当該膜を、ＧＨｚ周波数帯域へ応用することは困難であることが分かる。ところが、２ＧＨｚの共鳴周波数を実現するために必要とされる異方性磁界は、飽和磁化が、１４ｋＧ（１．４Ｔ）の場合は３６Ｏｅ（２８６４．８８Ａ／ｍ）、１８ｋＧ（１．８Ｔ）の場合は２８Ｏｅ（２２２８．２４Ａ／ｍ）となり、飽和磁化および結晶磁気異方性が大きいＦｅ系合金またはＦｅＣｏ系合金との組み合わせにより必要な飽和磁化および異方性磁界を実現することが期待できる。
【００２８】
従来より、ＦｅあるいはＦｅＣｏを主成分とする合金は高飽和磁化を示す材料として広く知られていた。しかしながら、Ｆｅ系またはＦｅＣｏ系合金の磁性薄膜をスパッタなどの成膜技術により作製すると、飽和磁化は高いものの、保磁力が大きく、また比抵抗が小さくなってしまい良好な高周波特性を得ることが困難であった。その主原因としては、以下のことが考えられていた。すなわち、図３に示すように、スパッタなどで成膜したＦｅ系またはＦｅＣｏ系の薄膜１０１は、基板１００の垂直方向に柱状に成長しており、この柱状構造に起因する垂直磁気異方性の発生が問題とされていた。
【００２９】
しかしながら、本発明者らが鋭意研究したところ、Ｆｅに所定量のＣ（炭素）添加したＦｅ−Ｃ薄膜において以下のことを知見した。
（１）所定厚さを有するＦｅ−Ｃ薄膜も柱状構造をなすが、厚さが７０ｎｍ程度以下であれば、柱状構造のアスペクト比（柱の長さと巾の比、長さ÷巾）が小さいために優れた軟磁気特性が得られる。具体的には、柱状成長しているＦｅ−Ｃの平均巾は約５０ｎｍであり、柱状構造のアスペクト比が１．４以下となる厚さ７０ｎｍ程度までは、柱状構造による軟磁気特性の劣化を抑制できる。このようなアスペクト比のＦｅ−Ｃ薄膜を得るためには、図４に示すように、Ｃｏ系非結晶質合金薄膜１１１をＦｅ−Ｃ薄膜１１２とＦｅ−Ｃ薄膜１１２との間に介在させることが有効である。そうすることによって、Ｆｅ−Ｃ結晶粒の連続的な柱状構造の成長を阻止することができるからである。
（２）Ｆｅ−Ｃ薄膜の成長過程を綿密に調査したところ、厚さ３ｎｍ以下程度までの膜成長初期段階においては、結晶粒径が３ｎｍ以下の微結晶状態になり、さらに、不安定な表面の割合が多くなるため、非結晶質（アモルファス）の特徴が現れる。つまり、図５に示すように、Ｆｅ−Ｃ薄膜１２１は基板１２０上に形成された非結晶質構造部分１２１ａと、非結晶質構造部分１２１ａ上に形成される柱状構造部分１２１ｂとから構成される。非結晶質であることは、Ｘ線回折により、Ｆｅ−Ｃ薄膜の場合にはＦｅのｂｃｃ（１１０）結晶面の回折ピークが現れないことから判断すればよい。このような非結晶質構造の薄膜は、柱状構造にならないことはもちろん、非結晶質構造に起因する高抵抗（１００μΩｃｍ以上）特性が得られる。したがって、Ｆｅ−Ｃ薄膜とＣｏ系非結晶質合金薄膜と積層する形態を採択すれば、軟磁気特性はもちろん高抵抗化が実現でき、ＧＨｚ帯域における透磁率が大きいとともに、渦電流損失が抑制され性能指数が大きい磁性薄膜を得ることができる。
（３）以上の（１）、（２）の事項は、Ｆｅ−Ｃ薄膜に限らず、ＦｅＣｏ−Ｃ薄膜、さらにはＣをＢまたはＮで置換した場合でも有効である。
【００３０】
以上の理由から、軟磁気特性に優れているＣｏ系非結晶質合金層３を、高飽和磁化かつ高異方性磁界を持つＴ−Ｌ組成物層５のいずれかの面側に配置することによって、高い透磁率および高い飽和磁化を兼備する高周波用磁性薄膜１が得られる。具体的には、Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物層５を積層した積層体は、ＧＨｚ領域（１ＧＨｚ）で透磁率の実数部（μ’）が２００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が１以上、飽和磁化が１２ｋＧ（１.２Ｔ）以上の特性を示す。
【００３１】
続いて、図１に示したように、Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物層５を積層した積層体の表面および／または内部に配置される、高抵抗層７について説明する。
本発明において、第３の層として高抵抗層７を設けるのは、以下の理由に基づく。まず、比抵抗とインダクタの性能は密接に関連しており、高周波用磁性薄膜１の比抵抗を上げることで、表皮効果による影響を低減し、高周波用磁性薄膜１をインダクタに応用した際のインダクタ性能を向上させることができる。
高抵抗層７としては、上述したＴ−Ｌ組成物層５およびＣｏ系非結晶質合金層３よりも電気抵抗が高いものであれば、磁性体、非磁性体のいずれをも用いることができる。具体的には、高抵抗層７は単層膜で比抵抗３００μΩｃｍ以上の特性を有していることが望ましい。
ここで、高抵抗層７を磁性体で構成する場合には、例えばグラニュラー構造膜を用いることができる。高抵抗層７を磁性体で構成することにより、高い飽和磁化を維持しつつ、比抵抗を向上させることができる。そして、比抵抗が向上することによって、高周波域での渦電流損失も抑制される。
一方、高抵抗層７を非磁性体で構成する場合には、例えば酸化物膜、窒化物膜、弗化物膜等を用いることができる。高抵抗層７を非磁性体で構成することにより、より一層高い比抵抗を得ることが可能となる。なお、酸化物膜は、意図的に形成した膜の他に、例えばＣｏ系非結晶質合金層３、Ｔ−Ｌ組成物層５が酸素と接触することによって自然に形成された酸化物膜であってもよい。以後、このようにして形成された酸化物膜を、自然酸化膜と呼ぶ。
【００３２】
上述したように、比抵抗を向上させるために高抵抗層７を設けることが有効であるが、高周波用磁性薄膜１における高抵抗層７が占める割合が大きくなりすぎると、軟磁気特性が劣化する傾向がある。よって、高抵抗層７が占める割合は、高周波用磁性薄膜１に対する体積比率で３〜４０ｖｏｌ％、望ましくは２０ｖｏｌ％以下、さらに望ましくは１５ｖｏｌ％以下とする。ここで、上述の通り、高抵抗層７は磁性体または非磁性体で構成することができるが、高抵抗層７が非磁性体で構成されている場合には、高抵抗層７が占める割合を、高周波用磁性薄膜１に対する体積比率で１０ｖｏｌ％以下とすることが望ましい。軟磁気特性の劣化を防ぐためである。一方、高抵抗層７がグラニュラー構造等の磁性体で構成されている場合には、高抵抗層７の占める割合が２０ｖｏｌ％程度と大きくなっても、軟磁気特性の劣化は生じない。
【００３３】
高抵抗層７をグラニュラー構造とする場合の組成系の例としては、Ｍ−Ｘ−Ｚ（ここで、ＭはＦｅ，ＣｏおよびＮｉの１種または２種以上、ＸはＭｇ，Ｃａ，Ｙ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｉのいずれか、またはそれらの混在物、ＺはＦ，Ｎ，Ｏのいずれか、もしくはそれらの混在物）が挙げられる。なお、ＭはＣまたは／およびＢを含有していてもよい。高抵抗層７をグラニュラー構造とする場合の具体的な組成としては、ＦｅＣｏＡｌＯ，ＦｅＡｌＯ，ＦｅＣｏＳｉＯ，ＦｅＣｏＣＺｒＯ，ＦｅＮｉＡｌＯ，ＣｏＭｇＦ，ＦｅＭｇＦ，ＦｅＣｏＣａＦ，ＣｏＡｌＮなどが挙げられる。
【００３４】
高抵抗層７を酸化物膜で構成する場合にはＡｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂などの酸化物膜、高抵抗層７を窒化物膜で構成する場合にはＡｌＮ，Ｓｉ₃Ｎ₄などの窒化物膜、高抵抗層７を弗化物膜で構成する場合にはＭｇＦ₂，ＣａＦ₂など弗化物膜を採用することができる。
【００３５】
本発明では高抵抗層７の厚さ（Ｔ３）は２０ｎｍ以下、望ましくは１５ｎｍ以下、さらに望ましくは１０ｎｍ以下とする。高周波用磁性薄膜１における高抵抗層７が占める割合が上述の範囲内であれば、高い比抵抗を得ることができるが、その一方で、Ｔ３の値が０．５ｎｍ未満となると積層回数が増えるため成膜時間が長くなるという製造上の不都合が生じる。したがって、Ｔ３は０．５ｎｍ以上、さらには１．０ｎｍ以上とするのが望ましい。
基本的には、所望する特性に応じて高抵抗層７の種類を選択するとともに、高抵抗層７の占める割合、厚さ（Ｔ３）を決定すればよい。
【００３６】
以上のＴ−Ｌ組成物層５、Ｃｏ系非結晶質合金層３および高抵抗層７とで高周波用磁性薄膜１を構成することで、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が４００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が２０以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１.４Ｔ）以上の高周波用磁性薄膜を得ることができる。しかも、このような高い磁気特性を維持した状態で、２００μΩｃｍという高い比抵抗をも得ることができる。なお、ＧＨｚ領域（１ＧＨｚ）で透磁率の実数部（μ’）はできるだけ大きな値をとることが望まれ、特に上限値はない。同様に、飽和磁化についてもできるだけ大きな値をとることが望まれ、特に上限値はない。また、比抵抗についても特に上限値はないが、高抵抗が占める割合が大きくなりすぎると軟磁気特性および高飽和磁化特性を失う観点から、上限を１０００μΩｃｍ以下程度とすることが望ましい。
【００３７】
次に、Ｔ−Ｌ組成物層５およびＣｏ系非結晶質合金層３の望ましい厚さについて述べる。Ｔ−Ｌ組成物層５の厚さをＴ１、Ｃｏ系非結晶質合金層３の厚さをＴ２とした場合に、Ｔ１を３〜７０ｎｍの範囲とし、かつＴ１／Ｔ２は０．１５〜３．５０、好ましくは０．２５〜２．５０とすることが有効である。この値が、３．５０を超えると、Ｔ−Ｌ組成物層５の成膜時に柱状構造が現れ、異方性磁界および磁化困難軸方向の保磁力（Ｈｃｈ）が急に増大するなどして垂直磁気異方性が発生する。このため、良好な軟磁性特性を得ることができなくなるという不都合が生じてしまう。また、この値が０．１５未満となると１４ｋＧ（１.４Ｔ）以上の飽和磁化を得ることができなくなってしまう。よって、Ｔ−Ｌ組成物層５の厚さＴ１が３〜７０ｎｍの範囲の場合には、Ｔ１／Ｔ２を０．１５〜３．５０とすることが好ましい。
【００３８】
また、Ｔ−Ｌ組成物層５の厚さをＴ１、Ｃｏ系非結晶質合金層３の厚さをＴ２とした場合に、Ｔ１を０．５〜３．０ｎｍの範囲とし、かつＴ１／Ｔ２を０．８〜３．０の範囲にすることも有効である。
Ｔ１／Ｔ２が、３．０を超えると、ＦｅＣの粒子が大きく成長してしまい、高抵抗層７の存在を考慮しても２００μΩｃｍ以上の高い比抵抗が得ることが困難となる。また、この値が０．８未満となると、高飽和磁化であるＴ−Ｌ組成物層５の割合が少なくなってしまい、共鳴周波数を高周波側にすることが困難となってしまう。Ｔ１／Ｔ２の好ましい値は１．０以上２．５以下とされる。
【００３９】
上記のＴ１、およびＴ１／Ｔ２を本願発明の範囲内とし、かつ高抵抗層７の占める比率を上述した範囲内で制御することによって、比抵抗が２００μΩｃｍ以上で、かつ１ＧＨｚにおける復素透磁率の実数部（μ’）が３００以上、性能指数（Ｑ＝μ’/μ”）が１０以上、飽和磁化が１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上という極めて優れた特性を有する複合薄膜の実現が可能となる。なお、このような特性の測定は、前述したように、熱処理等を施さない成膜したままの状態で測定される。
【００４０】
本発明の高周波用磁性薄膜１において、Ｔ−Ｌ組成物層５、Ｃｏ系非結晶質合金層３および高抵抗層７の合計積層回数に関する制限はないが、通常、５〜３０００回、好ましくは１０〜７００回程度とされる。高周波用磁性薄膜１の中で同一種類（Ｔ−Ｌ組成物層５、Ｃｏ系非結晶質合金層３または高抵抗層７）の膜は、通常、同じ膜厚となるように形成される。ただし、稀なケースとして、同一種類の膜であっても、積層箇所によって成膜厚さを他の部分と異ならしめることがあり得る。極端な例として、例えば、中間付近のＴ−Ｌ組成物層５の膜厚を２０ｎｍ、上下のＴ−Ｌ組成物層５の２層の膜厚をそれぞれ５ｎｍとするような仕様も場合によってはあり得る。このような場合、本願におけるＴ−Ｌ組成物層５の膜厚は算術平均の厚さ（Ｔf）により算出すればよい。上記例では、算術平均値であるＴf＝１０ｎｍという数値を採択して、例えばＴf／Ｔc（ＴｃはＣｏ系非結晶質合金層３の膜厚の算術平均値）を求めるようにすればよい。また、本発明の高周波用磁性薄膜１は、Ｃｏ系非結晶質合金層３、Ｔ−Ｌ組成物層５および高抵抗層７以外の層を配設することを許容する。
【００４１】
このような本発明の高周波用磁性薄膜１の厚さは、２００〜３０００ｎｍ、好ましくは３００〜２０００ｎｍとされる。この値が、２００ｎｍ未満であると、平面型磁気素子に応用する場合、所望のパワーを担うことが困難になるという不都合が生じ得る。また、後述の図１０および図１１に示される磁性薄膜を備える有芯コイルの形態としても、空芯コイルに比べてインダクタンスの増加が１０％未満となる傾向が生じ、磁性薄膜の効果が十分発揮できないという不都合が生じる。また、この値が、３０００ｎｍを超えると、表皮効果による高周波損失が顕著になり、ＧＨｚ帯域の損失が増大するという不都合が生じ得る。
【００４２】
本発明の高周波用磁性薄膜１は、真空薄膜形成方法、特にスパッタ法により形成されることが好ましい。より具体的には、ＲＦスパッタ、ＤＣスパッタ、マグネトロンスパッタ、イオンビームスパッタ、誘導結合ＲＦプラズマ支援スパッタ、ＥＣＲスパッタ、対向ターゲット式スパッタ、多元同時スパッタなどが用いられる。
【００４３】
Ｃｏ系非結晶質合金層３を形成するためのターゲットとしては、Ｃｏターゲット上に、所望の添加元素のペレットを配置した複合ターゲットを用いたり、所望の添加成分を含有するＣｏ合金のターゲットを用いればよい。
Ｔ−Ｌ組成物層５を形成するためのターゲットとしては、Ｆｅ（またはＦｅＣｏ合金）ターゲットの上にＬ元素のペレットを配置した複合ターゲットを用いるか、Ｆｅ（またはＦｅＣｏ）とＬ元素の合金ターゲットを用いればよい。Ｌ元素の濃度調整は、例えば、Ｌ元素ペレットの量を調整するようにすればよい。
グラニュラー構造の高抵抗層７を形成するためのターゲットとしては、Ｆｅ（またはＮｉ，Ｃｏ，ＦｅＣｏ合金等）ターゲットの上にＸ元素およびＹ元素のペレットを配置した複合ターゲットを用いるか、Ｘ元素，Ｙ元素およびＦｅ（またはＮｉ，Ｃｏ，ＦｅＣｏ合金等）の合金ターゲットを用いればよい。
なお、スパッタリングはあくまで本発明の一態様であり、他の薄膜作成プロセスを適用できることは言うまでもない。本発明の高周波用磁性薄膜１の具体的な成膜方法については、後述の実施例を参照されたい。
【００４４】
以上、図１等を用いて、複数のＣｏ系非結晶質合金層３と、複数のＴ−Ｌ組成物層５と、複数の高抵抗層７とが積層された多層膜構造をなす本発明の高周波用磁性薄膜１の構成および特徴を示した。図１では、Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物層５がそれぞれ２層ずつ積層された後に、高抵抗層７が１層配置されるという積層形態（積層周期）を示したが、積層形態はこれに限定されるものではない。つまり、Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物層５の積層が所定の数だけ繰り返される毎に、高抵抗層７が配置されるようにすればよいのである。ここで、所定の数が例えば１であれば、図６に示すように、Ｃｏ系非結晶質合金層３、Ｔ−Ｌ組成物層５、高抵抗層７が順次積層されることとなる。一方、所定の数が例えば３であれば、Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物層５の積層が３回ずつ繰り返され、計６層となったときに、高抵抗層７が１層配置されることとなる。
【００４５】
以上の積層周期を、式（２）として示す。
【式２】
［｛（Ｔ２／Ｔ１）×ｎ｝／Ｔ３］×ｍ…式（２）
ここで、上述したように、Ｔ２はＣｏ系非結晶質合金層３の厚さ、Ｔ１はＴ−Ｌ組成物層５の厚さ、Ｔ３は高抵抗層７の厚さをそれぞれ示す。式（２）中、「／」は分数を意味するものではない。つまり、「Ｔ２／Ｔ１」は、Ｔ２の値をＴ１の値で割るということを意味するものでなく、Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物層５を接触させて積層することを意味するものである。
また、ｎは本発明でいうところの「所定の数」を示す。本発明では、ｎ＝１〜５とすることを推奨する。ｎが５を超えると、Ｔ２およびＴ１の値を小さくしたとしても、表皮効果による高周波損失を低減することが困難となる。
ｍは、高周波用磁性薄膜１の総厚さが２００〜２０００ｎｍになるように任意に設定される係数である。
【００４６】
したがって、ｎ＝２の場合には、図１に示したように、Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物層５がそれぞれ２層積層された後に、高抵抗層７が１層積層されることとなる。ここで、Ｔ−Ｌ組成物層５の厚さＴ１、Ｃｏ系非結晶質合金層３の厚さＴ２、高抵抗層７の厚さＴ３がそれぞれ１．０ｎｍであると仮定する。この場合に、Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物層５がそれぞれ２層積層された後に、高抵抗層７が１層積層されるという１つのサイクルを経ることで、５．０ｎｍの厚さになる。よって、高周波用磁性薄膜１の総厚さを２００〜２０００ｎｍにするために、ｍは４０〜４００に設定される。
Ｃｏ系非結晶質合金層３、Ｔ−Ｌ組成物層５、高抵抗層７を含む高周波用磁性薄膜１において、式（２）に示した積層周期を採用することによって、１ＧＨｚにおける表皮深さ（skin depth）を１．０μｍ以上に設定することが可能となる。ここで、表皮深さは、
【式３】

という関係式（３）で表される。式（３）中で、δは表皮深さを表し、ωは角周波数を表し、μは透磁率を表し、σは電導率を表している。
【００４７】
以上、式（２）を参照して、積層周期について述べたが、これはあくまで一例であって、他の積層形態を排除するものではない。例えば、以下に例示する第１サイクル（ｎ＝２）と第２サイクル（ｎ＝３）とを交互に繰り返すようにして、ｎを任意に変動させることもできる。
（例）
第１サイクル（ｎ＝２）
Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物層５が交互に２層ずつ積層された後に、高抵抗層７を１層積層
第２サイクル（ｎ＝３）
Ｃｏ系非結晶質合金層３とＴ−Ｌ組成物層５が交互に３層ずつ積層された後に、高抵抗層７を１層積層
【００４８】
Ｃｏ系非結晶質合金層３を(3)、Ｔ−Ｌ組成物層５を(5)、高抵抗層７を(7)として表し、第１サイクル（ｎ＝２）と第２サイクル（ｎ＝３）とを交互に２回ずつ繰り返した場合の積層形態を以下に示す。
(3)(5)(3)(5)(7)(3)(5)(3)(5)(3)(5)(7)(3)(5)(3)(5)(7)(3)(5)(3)(5)(3)(5)(7)
【００４９】
次に、本発明の高周波用磁性薄膜１が形成される基板２について説明する。
本発明の高周波用磁性薄膜１が形成される基板２（図１）としては、ガラス基板、セラミック材料基板、半導体基板、樹脂基板等が例示できる。セラミック材料としては、アルミナ、ジルコニア、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、ステアタイト、ムライト、コージライト、フォルステライト、スピネル、フェライトなどが挙げられる。中でも熱伝導率が大きく、曲げ強度も大きい窒化アルミニウムを用いることが好ましい。
また本発明の高周波用磁性薄膜１は、上述してきたように極めて優れた高周波特性を有するとともに室温で成膜したままの状態でその性能が発揮できる。そのため、ＭＭＩＣのような半導体プロセスで製作される高周波集積回路に最適な材料である。従って、基板１１、基板２１および基板３１（後述の図８、図９および図１１に示される）としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＳｉＧｅなどの半導体基板が例示できる。また、本発明の高周波用磁性薄膜１は、様々なセラミックス材料や樹脂基板上に成膜することも勿論可能である。
【００５０】
続いて、本発明の高周波用磁性薄膜１を適用した磁気素子の具体例を示す。
平面型の磁気素子をインダクタに応用した一例を図７および図８に示す。図７は、インダクタの平面図を模式的に示したものであり、図８は図７のＡ−Ａ矢視断面を模式的に示した図面である。
【００５１】
これらの図面に示されるインダクタ１０は、基板１１と、この基板１１の両面にスパイラル状に形成された平面コイル１２，１２と、これらの平面コイル１２，１２と基板１１面を覆うように形成された絶縁膜１３,１３と、これの各々の絶縁膜１３，１３の上を覆うように形成された一対の本発明の高周波用磁性薄膜１とを備えている。そして、上記２つの平面コイル１２，１２は、基板１１の略中央部分に形成されたスルーホール１５を介して電気的に接続されている。さらに、基板１１の両面の平面コイル１２，１２からそれぞれ接続のための端子１６が基板１１の外方に引き出されている。このようなインダクタ１０は、一対の高周波用磁性薄膜１によって、絶縁膜１３,１３を介して平面コイル１２，１２を挟むように構成されているので、接続端子１６，１６間にインダクタが形成される。
このように形成されたインダクタは、小型かつ薄型軽量で、特に１ＧＨｚ以上の高周波帯域で優れたインダクタンスを示す。
なお、上記説明したインダクタ１０において、平面コイル１２を並列的に複数設けることによりトランスを形成することができる。
【００５２】
本発明の平面型磁気素子をインダクタに応用した他の好適な実施の形態を図９に示す。図９は、インダクタの断面を模式的に示したものである。この図に示されるようにインダクタ２０は、基板２１と、この基板２１の上に必要に応じて形成される酸化膜２２と、この酸化膜２２の上に形成された本発明の磁性薄膜１ａと、この磁性薄膜１ａの上に形成された絶縁膜２３を備え、さらにこの絶縁膜２３の上に形成された平面コイル２４と、これらの平面コイル２４と絶縁膜２３を覆うように形成された絶縁膜２５と、この絶縁膜２５の上に形成された本発明の高周波用磁性薄膜１ｂとを有している。このように形成されたインダクタ２０もやはり、小型かつ薄型軽量で、特に１ＧＨｚ以上の高周波帯域で優れたインダクタンスを示す。そしてこのようなインダクタ２０において、平面コイル２４を並列的に複数設けることによりトランスを形成することができる。
【００５３】
ところで、薄膜インダクタなどの平面型磁気素子においては、それぞれの素子の設計仕様に応じた最適な透磁率を提供することが要望される。高周波帯域における透磁率は、異方性磁界と相関が高く、高周波帯域における透磁率は異方性磁界の逆数に比例する。高周波帯域における高透磁率を実現するためには、磁性薄膜面内で一軸異方性を有することが必要である。また、薄膜インダクタなどの平面型磁気素子では、磁性薄膜の飽和磁化が高いほど直流重畳特性の向上が期待できる。そのため、飽和磁化の大きさは、高周波用磁性薄膜１の設計において重要なパラメータといえる。
【００５４】
本発明の高周波用磁性薄膜１を、ＭＭＩＣ用インダクタとして応用した例を図１０および図１１に示す。
図１０はインダクタの導体層部分を抜き出した平面図を模式的に示したものであり、図１１は図１０のＡ−Ａ矢視断面を模式的に示した図面である。
【００５５】
これらの図面で示されているインダクタ３０は、図１１に示されるように基板３１と、この基板３１の上に必要に応じて形成される絶縁酸化膜３２と、その絶縁酸化膜３２の上に形成された本発明の高周波用磁性薄膜１ａと、この高周波用磁性薄膜１ａの上に形成された絶縁膜３３を備え、さらにこの絶縁膜３３の上に形成されたスパイラルコイル３４と、このスパイラルコイル３４と絶縁膜３３を覆うように形成された絶縁膜３５と、この絶縁膜３５の上に形成された本発明の高周波用磁性薄膜１ｂとを有している。
【００５６】
また、スパイラルコイル３４は、図１０に示されるように配線３６を介して一対の電極３７に接続されている。そして、スパイラルコイル３４を囲むように設けられた一対のグラウンドパターン３９は、それぞれ一対のグラウンド電極３８に接続され、グラウンド−シグナル−グラウンド（Ｇ−Ｓ−Ｇ）タイプのプローブにより、ウェハ上で周波数特性を評価する形状を有している。
【００５７】
本実施の形状にかかるＭＭＩＣ用インダクタにおいては、磁芯となる高周波用磁性薄膜１ａ、１ｂでもってスパイラルコイル３４が挟み込まれた有芯構造を採用している。そのため、スパイラルコイル３４が同じ形状でありながらも高周波用磁性薄膜１ａ、１ｂが形成されていない空芯構造のインダクタに比べ、インダクタンス値が約５０％向上する。従って、同じインダクタンス値を得るために必要なスパイラルコイル３４の占有面積は小さくてもよいことになり、その結果としてスパイラルコイル３４の小型化が実現できる。
【００５８】
ところで、ＭＭＩＣ用インダクタに適用する磁性薄膜の材料としては、ＧＨｚ帯域の高周波数で高透磁率、かつ高い性能指数Ｑ（低損失）特性を持つことや、半導体製造プロセスによる集積化が可能であることが求められる。
ＧＨｚ帯域の高周波数における高透磁率を実現するためには、共鳴周波数が高く、かつ飽和磁化が大きい材質が有利であり、一軸磁気異方性の制御が必要である。また、高い性能指数Ｑを得るためには、高抵抗化による渦電流損失の抑制が重要である。さらに、集積化プロセスに適用するためには、室温で成膜でき、成膜したままの状態で使用できることが望ましい。すでにセッティングされている他のオンチップコンポーネントの性能および作製プロセスに加熱による悪影響を及ぼさないようにするためである。
【００５９】
【実施例】
以下、具体的実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。
【００６０】
〔実施例１〕
以下の成膜手法に従って本発明の高周波用磁性薄膜を作製した。
（成膜手順）
Ｓｉウェハの上にＳｉＯ₂を１００ｎｍの厚さに成膜したものを基板として用いた。
多元同時スパッタリング装置を用いて、下記の要領で基板上に高周波用磁性薄膜を成膜(deposit)させた。すなわち、多元同時スパッタリング装置内を８×１０^-5Ｐａまで予備排気した後、圧力が１０ＰａになるまでＡｒガスを導入し、１００ＷのＲＦパワーで１０分間、基板表面をスパッタエッチングした。
次いで、圧力が０．４ＰａになるようにＡｒガスの流量を調整し、３００ＷのパワーでＣｏ₈₇Ｚｒ₅Ｎｂ₈ターゲット、Ｆｅターゲット上にＣ（炭素）ペレットを配置した複合ターゲット、およびＦｅＣｏターゲットの上にＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）を配置した複合ターゲットを繰り返しスパッタリングして後述する仕様からなる高周波用磁性薄膜としての複合磁性薄膜を成膜(deposit)させた。
成膜時には基板に０〜−８０ＶのＤＣバイアスを印加した。また、ターゲット表面の不純物の影響を防止するためにシャッターを閉めた状態で１０分以上プリスパッタリングを行った。その後、シャッターを開けることにより基板上に成膜を行った。成膜速度（rate）は、ＣｏＺｒＮｂ層の成膜時で０．３３ｎｍ／秒、Ｆｅ−Ｃ層（炭素濃度：５ａｔ％）の成膜時で０．２７ｎｍ／秒、ＦｅＣｏＡｌＯ（Ｆｅ５５．２−Ｃｏ２４．８−Ａｌ２０−ａｔ％）層の成膜時で０．１２ｎｍ／秒、とした。シャッターの開閉時間を制御することで各層の膜厚を調整した。
【００６１】
（成膜サイクル）
まず、基板上の第１層目として厚さ１．０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層を成膜した後、その上に第２層目として厚さ１．０ｎｍのＦｅ−Ｃ層を形成する成膜サイクルを２回繰り返した。次いで、第４層目の上に厚さ１．０ｎｍのＦｅＣｏＡｌＯ層を成膜した。以上のように、ＣｏＺｒＮｂ層とＦｅ−Ｃ層が交互に２層ずつ積層されたときにＦｅＣｏＡｌＯ層を１層成膜するという１サイクルの成膜処理を、１００サイクル行い、表１に示す磁性薄膜構成を有する複合磁性薄膜（実施例１）を得た（総厚さ：５００ｎｍ）。なお、Ｆｅ−Ｃ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＣｏＡｌＯの単層膜での比抵抗を以下に示しておく。
Ｆｅ−Ｃ：４０μΩｃｍ（炭素濃度：５ａｔ％）〜
７０μΩｃｍ（炭素濃度：７ａｔ％）
ＣｏＺｒＮｂ：１２０μΩｃｍ
（Ｆｅ_55.2Ｃｏ_24.8Ａｌ₂₀）Ｏ：６００μΩｃｍ
【００６２】
【表１】

【００６３】
〔実施例２〕
（成膜サイクル）
基板上の第１層目として厚さ１．５ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層を成膜した後、その上に第２層目として厚さ１．５ｎｍのＦｅ−Ｃ層を形成する成膜サイクルを３回繰り返した。次いで、第６層目の上にＦｅＣｏＡｌＯ層を１．０ｎｍ成膜した。以上のように、ＣｏＺｒＮｂ層とＦｅ−Ｃ層が交互に３層ずつ積層されたときにＦｅＣｏＡｌＯ層を１層成膜するという１サイクルの成膜処理を、５０サイクル行い、表１に示す磁性薄膜構成を有する複合磁性薄膜（実施例２）を得た（総厚さ：５００ｎｍ）。なお、成膜手順は上述した実施例１と同様である。
【００６４】
〔実施例３〕
（成膜サイクル）
基板上の第１層目として厚さ２０．０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層を成膜した後、その上に第２層目として厚さ５．０ｎｍのＦｅ−Ｃ層を形成した。そして、Ｆｅ−Ｃ層の上にＦｅＣｏＡｌＯ層を２．０ｎｍ成膜した。以上のように、ＣｏＺｒＮｂ層、Ｆｅ−Ｃ層およびＦｅＣｏＡｌＯ層を交互に１層成膜するという１サイクルの成膜処理を、１８サイクル行い、表１に示す磁性薄膜構成を有する複合磁性薄膜（実施例３）を得た（総厚さ：４８６ｎｍ）。なお、成膜手順は上述した実施例１と同様である。
【００６５】
〔実施例４〕
（成膜サイクル）
基板上の第１層目として厚さ２０．０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層を成膜した後、その上に第２層目として厚さ５０．０ｎｍのＦｅ−Ｃ層を形成した。そして、Ｆｅ−Ｃ層の上にＦｅＣｏＡｌＯ層を５．０ｎｍ成膜した。以上のように、ＣｏＺｒＮｂ層、Ｆｅ−Ｃ層およびＦｅＣｏＡｌＯ層を交互に１層成膜するという１サイクルの成膜処理を、７サイクル行い、表１に示す磁性薄膜構成を有する複合磁性薄膜（実施例４）を得た（総厚さ：５２５ｎｍ）。なお、成膜手順は上述した実施例１と同様である。
【００６６】
〔実施例５〕
以上の実施例１〜４は、いずれも高抵抗層７としてＦｅＣｏＡｌＯ層を用いるものであったが、実施例５ではＦｅＣｏＡｌＯ層に変えて、高抵抗層７としてＳｉＯ₂を用いた。
高抵抗層７としてＳｉＯ₂を用いた点および高抵抗層７を形成するためのターゲットとしてＳｉＯ₂ターゲットを用いた以外は、実施例１と同様の成膜手順および同様の成膜サイクルを経て、表１に示す磁性薄膜構成を有する複合磁性薄膜（実施例５）を得た（総厚さ：５００ｎｍ）。なお、ＳｉＯ₂の単層膜での比抵抗を以下に示しておく。
ＳｉＯ₂：〜１０¹²Ωｃｍ
【００６７】
〔実施例６〕
実施例５と同様に、ＦｅＣｏＡｌＯ層に変えて、高抵抗層７としてＳｉＯ₂を用いた。
（成膜サイクル）
基板上の第１層目として厚さ１．０ｎｍのＣｏＺｒＮｂ層を成膜した後、その上に第２層目として厚さ１．０ｎｍのＦｅ−Ｃ層を形成した。そして、Ｆｅ−Ｃ層の上にＳｉＯ₂層を１．０ｎｍ成膜した。以上のように、ＣｏＺｒＮｂ層、Ｆｅ−Ｃ層およびＳｉＯ₂層を交互に１層ずつ成膜するという１サイクルの成膜処理を、１００サイクル行い、表１に示す磁性薄膜構成を有する複合磁性薄膜（実施例６）を得た（総厚さ：３００ｎｍ）。
【００６８】
〔実施例７〕
実施例５と同様に、ＦｅＣｏＡｌＯ層に代えて、高抵抗層７としてＳｉＯ₂を用いた。
（成膜サイクル）
高抵抗層７としてＳｉＯ₂を用いた点および高抵抗層７を形成するためのターゲットとしてＳｉＯ₂ターゲットを用いた以外は、実施例４と同様の成膜手順および同様の成膜サイクルを経て、表１に示す磁性薄膜構成を有する複合磁性薄膜（実施例７）を得た（総厚さ：５２５ｎｍ）。
【００６９】
〔実施例８〕
ＦｅＣｏＡｌＯ層（実施例１〜４）およびＳｉＯ₂層（実施例５〜７）に変えて、高抵抗層７として自然酸化膜を用いた。なお、以下の手順にしたがって、自然酸化膜を形成した。
（自然酸化膜の形成手順）
自然酸化膜は、各金属層を成膜した後、スパッタ装置内部に２０ｓｃｃｍのＯ₂ガスを２０秒間導入し金属層の表面を酸化させることで形成した。自然酸化膜を形成してから、スパッタ装置を１０^-4Ｐａ台まで排気した。その後の積層工程は実施例１と同じ条件で行った。
【００７０】
高抵抗層７として自然酸化膜を用いた点、高抵抗層７を形成するためのターゲットを要しない点以外は、実施例１と同様の成膜手順および同様の成膜サイクルを経て、表１に示す磁性薄膜構成を有する複合磁性薄膜（実施例８）を得た（総厚さ：５００ｎｍ）。
【００７１】
〔比較例１〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅ層に変えた。また、ＦｅＣｏＡｌＯ層を設けずに、ＣｏＺｒＮｂ層とＦｅ−Ｃ層とを交互に積層することによって比較例の複合磁性薄膜（比較例１）を形成した。なお、実施例１の総厚さ（５００ｎｍ）と同じになるように、ＣｏＺｒＮｂ層とＦｅ層の積層回数はそれぞれ２５０回とした。
【００７２】
実施例１〜８、比較例１で得られた複合磁性薄膜の磁気特性、高周波透磁率特性および比抵抗をそれぞれ測定した。その結果を表２に示す。なお、高周波透磁率の測定は薄膜高周波透磁率測定装置（成瀬科学器機、ＰＨＦ―Ｆ１０００）を用い、磁気特性は振動試料型磁力計（理研電子、ＢＨＶ―３５）を用いて測定した。比抵抗は、４短針抵抗器（マイクロスイス、４短針プローブヘッド付き、エヌピイエス、Σ−５）を用いて測定した。また、実施例１〜８については、複合磁性薄膜における高抵抗層７の占有率（ｖｏｌ％）も表２に併せて示す。
【００７３】
【表２】

【００７４】
表２に示すように、本発明による各実施例は、１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上の飽和磁化、２．０ＧＨｚ以上の共鳴周波数、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）が４００以上、２０以上のＱ値、そして比抵抗が２００μΩｃｍ以上という特性を備えることができる。したがって、本発明による各実施例で用いたＦｅＣｏＡｌＯ層、ＳｉＯ₂層および自然酸化膜は、磁気特性および高周波透磁率特性を損なうことなく、比抵抗を向上させる上で有効なものであることがわかった。ここで、実施例１〜８の中で、Ｔ１が０．５〜３ｎｍの範囲、かつＴ１／Ｔ２が０．８〜３．０の範囲にある実施例１、２、５、６、８は１４ｋＧ（１．４Ｔ）以上の飽和磁化、２５以上のＱ値を得ていることが注目される。また、グラニュラー構造膜の一種であるＦｅＣｏＡｌＯで高抵抗層７を形成した実施例１〜４は、２００μΩｃｍ以上の比抵抗を示しつつ、いずれも飽和磁化が１４．５ｋＧ（１．４５Ｔ）以上、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）が４００以上と、良好な磁気特性および高周波透磁率特性を示した。
一方、高抵抗層７を形成していない比較例１については、７０μΩｃｍという不十分な比抵抗を示した。また、１ＧＨｚにおける透磁率の実数部（μ’）は１５０であるが、透磁率の値が小さいためμ”の実測値には信頼性がなく、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は求められなかった。
【００７５】
なお、実施例１〜８で得られた複合磁性薄膜の構造を確認したところ、以下のことが判明した。
（実施例１、２、５、６、８について）
実施例１、２、５、６、８は、Ｆｅ−Ｃ層の厚さが１．０〜１．５ｎｍである。Ｘ線回折から、これらの複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層およびＣｏＺｒＮｂ層はいずれも非結晶質であることが確認された。
（実施例４、７について）
実施例４および７は、Ｆｅ−Ｃ層の厚さが５０．０ｎｍである。これらの複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層は主に柱状結晶粒から構成され、この柱状構造部分はアスペクト比が１．４以下であることを確認した。また、ＣｏＺｒＮｂ層については非結晶質であることが確認された。実施例４で得られた複合磁性薄膜の断面模式図を図１２に示しておく。
（実施例３について）
実施例３は、Ｆｅ−Ｃ層の厚さが５．０ｎｍである。この複合磁性薄膜の構造を確認したところ、Ｆｅ−Ｃ層は前述した非結晶質構造部分とその上に形成される柱状構造部分とから構成され、この柱状構造部分はアスペクト比が１．４以下であることを確認した。また、ＣｏＺｒＮｂ層は非結晶質であることが確認された。
【００７６】
〔実施例９〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅ−Ｂ層に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例９）を形成した。
〔実施例１０〕
上記実施例３において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅ−Ｂ層に変えた。それ以外は、上記実施例３と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１０）を形成した。
〔実施例１１〕
上記実施例５において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅ−Ｂ層に変えた。それ以外は、上記実施例５と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１１）を形成した。
〔実施例１２〕
上記実施例７において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅ−Ｂ層に変えた。それ以外は、上記実施例７と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１２）を形成した。
なお、実施例９〜実施例１２では、Ｆｅ₉₅Ｂ₅合金ターゲットを用いることにより、Ｆｅ−Ｂ層を形成した。
【００７７】
〔実施例１３〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅ−Ｂ−Ｎ層に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１３）を形成した。なお、Ｆｅ₉₅Ｂ₅合金ターゲットを用いるとともに、スパッタリング中にＮガスをスパッタ装置のチャンバ内に導入することにより、Ｆｅ−Ｂ−Ｎ層を形成した。
【００７８】
〔実施例１４〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅ−Ｂ−Ｃ層に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１４）を形成した。なお、Ｆｅ₉₅Ｂ₅合金ターゲットを用いることにより、Ｆｅ−Ｂ−Ｃ層を形成した。
【００７９】
〔実施例１５〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅ−Ｃ−Ｎ層に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１５）を形成した。なお、スパッタリング中にＮガスをスパッタ装置のチャンバ内に導入することにより、Ｆｅ−Ｃ−Ｎ層を形成した。
【００８０】
実施例９〜１５で得られた複合磁性薄膜の磁気特性、高周波透磁率特性および比抵抗をそれぞれ測定した。その結果を表３にまとめて示す。なお、磁気特性、高周波透磁率特性および比抵抗の測定条件は、上述の場合と同様である。
【００８１】
【表３】

【００８２】
表３の実施例９〜１５から、Ｔ−Ｌ組成物層５を構成する膜にはＣのみならずＢおよび／またはＮを適用できることがわかる。
【００８３】
〔実施例１６〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅＣｏ−Ｃ層に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１６）を形成した。なお、Ｆｅ₇₀Ｃｏ₃₀ターゲット上にＣ（炭素）ペレットを配置した複合ターゲットを用いることにより、ＦｅＣｏ−Ｃ層を形成した。
【００８４】
〔実施例１７〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅＣｏ−Ｂ層に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１７）を形成した。なお、Ｆｅ₆₅Ｃｏ₃₀Ｂ₅合金ターゲットを用いることにより、ＦｅＣｏ−Ｂ層を形成した。
【００８５】
〔実施例１８〕
上記実施例３において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅＣｏ−Ｃ層に変えた。それ以外は、上記実施例３と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１８）を形成した。なお、Ｆｅ₇₀Ｃｏ₃₀ターゲット上にＣ（炭素）ペレットを配置した複合ターゲットを用いることにより、ＦｅＣｏ−Ｃ層を形成した。
【００８６】
〔実施例１９〕
上記実施例３において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅＣｏ−Ｂ層に変えた。それ以外は、上記実施例３と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例１９）を形成した。なお、Ｆｅ₆₅Ｃｏ₃₀Ｂ₅合金ターゲットを用いることにより、ＦｅＣｏ−Ｂ層を形成した。
【００８７】
〔実施例２０〕
上記実施例５において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅＣｏ−Ｃ層に変えた。それ以外は、上記実施例５と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例２０）を形成した。なお、Ｆｅ₇₀Ｃｏ₃₀ターゲット上にＣ（炭素）ペレットを配置した複合ターゲットを用いることにより、ＦｅＣｏ−Ｃ層を形成した。
【００８８】
〔実施例２１〕
上記実施例５において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅＣｏ−Ｂ層に変えた。それ以外は、上記実施例５と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例２１）を形成した。なお、Ｆｅ₆₅Ｃｏ₃₀Ｂ₅合金ターゲットを用いることにより、ＦｅＣｏ−Ｂ層を形成した。
【００８９】
〔実施例２２〕
上記実施例７において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅＣｏ−Ｃ層に変えた。それ以外は、上記実施例７と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例２２）を形成した。なお、Ｆｅ₇₀Ｃｏ₃₀ターゲット上にＣ（炭素）ペレットを配置した複合ターゲットを用いることにより、ＦｅＣｏ−Ｃ層を形成した。
【００９０】
〔実施例２３〕
上記実施例７において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅＣｏ−Ｂ層に変えた。それ以外は、上記実施例７と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例２３）を形成した。なお、Ｆｅ₆₅Ｃｏ₃₀Ｂ₅合金ターゲットを用いることにより、ＦｅＣｏ−Ｂ層を形成した。
【００９１】
〔実施例２４〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅＣｏ−Ｂ−Ｎ層に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例２４）を形成した。なお、Ｆｅ₆₅Ｃｏ₃₀Ｂ₅合金ターゲットを用いるとともに、スパッタリング中にＮガスをスパッタ装置のチャンバ内に導入することにより、ＦｅＣｏ−Ｂ−Ｎ層を形成した。
【００９２】
〔実施例２５〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅＣｏ−Ｂ−Ｃ層に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例２５）を形成した。なお、Ｆｅ₆₅Ｃｏ₃₀Ｂ₅合金ターゲット上にＣ（炭素）ペレットを配置した複合ターゲットを用いることにより、ＦｅＣｏ−Ｂ−Ｃ層を形成した。
【００９３】
〔実施例２６〕
上記実施例１において、Ｆｅ−Ｃ層をＦｅＣｏ−Ｃ−Ｎ層に変えた。それ以外は、上記実施例１と同様にして、本発明の複合磁性薄膜（実施例２６）を形成した。なお、Ｆｅ₇₀Ｃｏ₃₀ターゲット上にＣ（炭素）ペレットを配置した複合ターゲットを用いるとともに、スパッタリング中にＮガスをスパッタ装置のチャンバ内に導入することにより、ＦｅＣｏ−Ｃ−Ｎ層を形成した。
【００９４】
実施例１６〜２６で得られた複合磁性薄膜の磁気特性、高周波透磁率特性および比抵抗をそれぞれ測定した。その結果を表４にまとめて示す。なお、磁気特性、高周波透磁率特性および比抵抗の測定条件は、上述の場合と同様である。
【００９５】
【表４】

【００９６】
表４の実施例１６〜２６から、Ｔ−Ｌ組成物層５のＴの部分を、ＦｅＣｏとすることも有効であることがわかる。ここで、実施例１６〜２６はいずれも１６ｋＧ（１．６Ｔ）以上の飽和磁化を示していることが注目される。よって、Ｔ−Ｌ組成物層５のＴの部分を、ＦｅＣｏとすることは、飽和磁化の向上に特に有効であることがわかった。
【００９７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ＧＨｚ帯域の高周波領域で、高い透磁率を有し、かつ高い飽和磁化を有するとともに、高い比抵抗を備えた高周波用磁性薄膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の高周波用磁性薄膜の断面図である。
【図２】厚さＴ１が３ｎｍ以下のＦｅ−Ｃ薄膜とＣｏＺｒＮｂ非結晶質合金薄膜とを積層した複合磁性薄膜のＸ線回折結果を示す図である。
【図３】Ｆｅ系またはＦｅＣｏ系薄膜の結晶粒の状態を示す断面模式図である。
【図４】Ｆｅ−Ｃ薄膜とＣｏ系非結晶質合金薄膜とを積層したときのＦｅ−Ｃ薄膜の結晶粒の状態を示す断面模式図である。
【図５】図４の部分拡大断面図である。
【図６】図１とは積層周期が異なる、本実施の形態の高周波用磁性薄膜の断面図である。
【図７】本実施の形態の高周波用磁性薄膜が適用されたインダクタの一例を示す平面図である。
【図８】図７のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図９】本発明の高周波用磁性薄膜が適用されたインダクタの他の例を示す断面図である。
【図１０】本実施の形態の高周波用磁性薄膜が適用されたインダクタの他の例を示す平面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図１２】実施例４で作製した複合磁性薄膜の断面模式図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ…高周波用磁性薄膜（複合磁性薄膜）、２，１１，２１，３１…基板、３…Ｃｏ系非結晶質合金層（第２の層）、５…Ｔ−Ｌ組成物層（第１の層）、７…高抵抗層（第３の層）、１０，２０，３０…インダクタ

Claims (15)

1. Ｔ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）からなる第１の層と、
   前記第１の層のいずれかの面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金からなる第２の層と、
   前記第１の層または前記第２の層のいずれかの側に配置され、前記第１の層および前記第２の層よりも高い電気抵抗を示す第３の層と、を含み、
   複数の前記第１の層と複数の前記第２の層と複数の前記第３の層とが積層されて多層膜構造をなすことを特徴とする高周波用磁性薄膜。
2. 前記第１の層および前記第２の層の積層が所定の数だけ繰り返される毎に、前記第３の層が配置されることを特徴とする請求項１に記載の高周波用磁性薄膜。
3. 前記所定の数は、１〜５であることを特徴とする請求項２に記載の高周波用磁性薄膜。
4. 前記第３の層は、グラニュラー構造膜、酸化物膜、窒化物膜および弗化物膜の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高周波用磁性薄膜。
5. 前記第１の層と前記第２の層と前記第３の層とが積層された状態で、飽和磁化が１４ｋＧ（１.４Ｔ）以上かつ比抵抗が２００μΩｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高周波用磁性薄膜。
6. １ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が３００以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）が１０以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の高周波用磁性薄膜。
7. 前記第１の層の厚さをＴ１、前記第２の層の厚さをＴ２とした場合に、Ｔ１が０．５〜３．０ｎｍの範囲にあり、かつＴ１／Ｔ２が０．８〜３．０の範囲にあることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の高周波用磁性薄膜。
8. 前記第１の層の厚さをＴ１、前記第２の層の厚さをＴ２とした場合に、前記第１の層の厚さをＴ１、前記第２の層の厚さをＴ２とした場合に、Ｔ１が３〜７０ｎｍの範囲にあり、かつＴ１／Ｔ２が０．１５〜３．５０の範囲あることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の高周波用磁性薄膜。
9. ＦｅまたはＦｅＣｏを主成分とし、単層膜で飽和磁化が１６ｋＧ（１．６Ｔ）以上の特性を有し、かつアスペクト比が１．４以下の柱状構造または非結晶質構造からなる第１の層と、
   Ｃｏを主成分とし、単層膜で透磁率が１０００以上（測定周波数：１０ＭＨｚ）、飽和磁化が１０ｋＧ（１．０Ｔ）以上、比抵抗が１００μΩｃｍ以上の特性を有する第２の層と、
   前記第１の層および前記第２の層が積層された積層体であって、
   前記積層体の表面および／または内部に、前記第２の層よりも高い電気抵抗を示す第３の層が配置されていることを特徴とする複合磁性薄膜。
10. 前記第３の層は磁性体であることを特徴とする請求項９に記載の複合磁性薄膜。
11. 前記複合磁性薄膜の総厚さは２００〜３０００ｎｍであることを特徴とする請求項９または１０に記載の複合磁性薄膜。
12. 前記第３の層は、前記複合磁性薄膜に対する占有率が４０ｖｏｌ％以下であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の複合磁性薄膜。
13. 高周波用磁性薄膜を有する磁気素子であって、
    前記高周波用磁性薄膜は、Ｔ−Ｌ組成物（ただし、Ｔ＝ＦｅまたはＦｅＣｏ、Ｌ＝Ｃ，ＢおよびＮの１種または２種以上）からなる第１の層と、
    前記第１の層のいずれかの面側に配置されたＣｏ系非結晶質合金からなる第２の層と、
    前記第１の層または前記第２の層のいずれかの側に配置され、前記第１の層および前記第２の層よりも高い電気抵抗を示す第３の層と、を含み、
    複数の前記第１の層と複数の前記第２の層と複数の前記第３の層とが積層されて多層膜構造をなすことを特徴とする磁気素子。
14. 前記第３の層は、グラニュラー構造膜から構成されることを特徴とする請求項１３に記載の磁気素子。
15. 前記磁気素子がインダクタまたはトランスであることを特徴とする請求項１３または１４に記載の磁気素子。

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