JPH0620835A - 非晶質磁性薄膜 - Google Patents
非晶質磁性薄膜Info
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- JPH0620835A JPH0620835A JP31441591A JP31441591A JPH0620835A JP H0620835 A JPH0620835 A JP H0620835A JP 31441591 A JP31441591 A JP 31441591A JP 31441591 A JP31441591 A JP 31441591A JP H0620835 A JPH0620835 A JP H0620835A
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- film
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-
- 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
- H01F10/08—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers
- H01F10/10—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
- H01F10/12—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
- H01F10/13—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
- H01F10/131—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing iron or nickel
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明は、高い比抵抗と低い保磁力ならびに優
れた透磁率をもち、なおかつ透磁率の高周波特性の極め
て優れた非晶質磁性薄膜を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、Fe,BおよびN元素から成り、金相
学的に複数の相を構成し、厚さが500 オングストローム
より小さい磁性薄膜を膜厚が磁性薄膜の膜厚の60%を越
えない中間非磁性膜を挟んで積層して構成する。
れた透磁率をもち、なおかつ透磁率の高周波特性の極め
て優れた非晶質磁性薄膜を提供することを目的とする。 【構成】本発明は、Fe,BおよびN元素から成り、金相
学的に複数の相を構成し、厚さが500 オングストローム
より小さい磁性薄膜を膜厚が磁性薄膜の膜厚の60%を越
えない中間非磁性膜を挟んで積層して構成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高周波帯域で用いられる
インダクタやトランスなどの磁心材料に適した非晶質磁
性薄膜に関するものである。
インダクタやトランスなどの磁心材料に適した非晶質磁
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。
このようなインダクタ、トランスの磁心材料としては従
来からMn-ZnフェライトやNi-Zn フェライトが用いら
れ、近年の小型化への対応にもその範囲での努力が成さ
れている。しかし、特に 100MHz 程度以上の周波数域で
用いるにはフェライトでは飽和磁束密度が低く、透磁率
も極めて小さいので、電気・磁性特性を満たすための磁
性材料の体積を大きくする必要があり、小型化には限界
がある。
なかインダクタ、トランスの小型化が要求されている。
このようなインダクタ、トランスの磁心材料としては従
来からMn-ZnフェライトやNi-Zn フェライトが用いら
れ、近年の小型化への対応にもその範囲での努力が成さ
れている。しかし、特に 100MHz 程度以上の周波数域で
用いるにはフェライトでは飽和磁束密度が低く、透磁率
も極めて小さいので、電気・磁性特性を満たすための磁
性材料の体積を大きくする必要があり、小型化には限界
がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】高周波帯域で用いる場
合、必然的に材料の薄膜化が考えられる。フェライトは
上記したように問題があり、さらに、薄膜化を行なった
場合、軟磁性に必要な構造が得られない。一方、非晶質
合金は比抵抗ρがフェライトに比し劣るものの結晶質合
金に比し一桁大きく、飽和磁束密度Bsがフライトよりか
なり大きいので薄膜化には適している。
合、必然的に材料の薄膜化が考えられる。フェライトは
上記したように問題があり、さらに、薄膜化を行なった
場合、軟磁性に必要な構造が得られない。一方、非晶質
合金は比抵抗ρがフェライトに比し劣るものの結晶質合
金に比し一桁大きく、飽和磁束密度Bsがフライトよりか
なり大きいので薄膜化には適している。
【0004】このような非晶質磁性合金薄膜に関しては
これまでに多くの成分系についての文献などが開陳され
ており、特に高い比抵抗ρをもつ非晶質合金薄膜につい
ては特開昭 54-94428 号公報および特開昭 60-152651号
公報で遷移金属元素 (Co,Fe) および半金属元素Bなら
びに窒素Nより成る合金膜について言及している。しか
しながら、特開昭 54-94428 号公報においては専ら比抵
抗ρ向上効果、飽和磁束密度Bsの変化および垂直異方性
磁界 Hk の増加について触れられており、ρの向上はあ
るものの異方性の垂直方向の増加は本発明の軟磁性材料
とは必然的に相容れない特性をもたらすもので、この成
分系であれば全てを包含するというものでなく、おのず
と異なった材料を指向していることが分かる。また、特
開昭 60-152651号公報に於ても同様に比抵抗ρの向上お
よび飽和磁束密度Bsについては言及しているものの、極
めて大きい保磁力 Hc をもち、本発明の意図する軟磁性
材料ではない。
これまでに多くの成分系についての文献などが開陳され
ており、特に高い比抵抗ρをもつ非晶質合金薄膜につい
ては特開昭 54-94428 号公報および特開昭 60-152651号
公報で遷移金属元素 (Co,Fe) および半金属元素Bなら
びに窒素Nより成る合金膜について言及している。しか
しながら、特開昭 54-94428 号公報においては専ら比抵
抗ρ向上効果、飽和磁束密度Bsの変化および垂直異方性
磁界 Hk の増加について触れられており、ρの向上はあ
るものの異方性の垂直方向の増加は本発明の軟磁性材料
とは必然的に相容れない特性をもたらすもので、この成
分系であれば全てを包含するというものでなく、おのず
と異なった材料を指向していることが分かる。また、特
開昭 60-152651号公報に於ても同様に比抵抗ρの向上お
よび飽和磁束密度Bsについては言及しているものの、極
めて大きい保磁力 Hc をもち、本発明の意図する軟磁性
材料ではない。
【0005】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、高い比抵抗と低い保磁力ならびに優れた透磁率をも
ち、なおかつ透磁率の高周波特性の極めて優れた非晶質
磁性薄膜を提供することを目的とする。
で、高い比抵抗と低い保磁力ならびに優れた透磁率をも
ち、なおかつ透磁率の高周波特性の極めて優れた非晶質
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、BおよびNの3元素からなる成分系に
おいて、金相学的に複数の相で構成された(非晶質複合
分散膜)、厚さが 500オングストロームより小さい磁性
薄膜を膜厚が磁性薄膜のそれの60%を越えない中間非磁
性膜を挟んで積層することを特徴とするものである。
するために、Fe、BおよびNの3元素からなる成分系に
おいて、金相学的に複数の相で構成された(非晶質複合
分散膜)、厚さが 500オングストロームより小さい磁性
薄膜を膜厚が磁性薄膜のそれの60%を越えない中間非磁
性膜を挟んで積層することを特徴とするものである。
【0007】
【作用】本発明は上記手段により、高い比抵抗と低い保
磁力ならびに優れた透磁率をもち、なおかつ透磁率の高
周波特性の極めて優れた多層非晶質磁性薄膜を得るもの
で、周波数が 100MHz 程度或いはそれ以上で優れた軟磁
性と透磁率をもつ高周波用マイクロインダクタやトラン
ス用磁心として好適な軟磁性薄膜を得るものである。
磁力ならびに優れた透磁率をもち、なおかつ透磁率の高
周波特性の極めて優れた多層非晶質磁性薄膜を得るもの
で、周波数が 100MHz 程度或いはそれ以上で優れた軟磁
性と透磁率をもつ高周波用マイクロインダクタやトラン
ス用磁心として好適な軟磁性薄膜を得るものである。
【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】本発明の薄膜はスパッタ法により作成する
が、磁性薄膜は飽和磁束密度の高いFe ターゲット上に
窒化ほう素BNを配置させた複合ターゲットをAr+N2 の混
合ガス雰囲気中にてスパッタすることで非晶質複合分散
膜を作成し、中間非磁性絶縁膜は窒化物系などのセラミ
ックスにより作成する。磁性薄膜のFeおよびBNの組成割
合についての限定は特にはないが、Fe/BN <1の場合は
比抵抗ρは高いものの飽和磁束密度が低下するため望ま
しくなく、また、BNリッチな非磁性相と Fe リッチな磁
性相が良好な状態で分散していることが望ましい。図1
に Fe/BN=1なる含有比のFe-B-N薄膜の場合の生成単層
薄膜のヒステリシス曲線を示すが、単層膜では高比抵抗
をもつもののこのように軟磁性を示さない。図2は図1
の磁性膜に中間絶縁層として AIN膜を挟んだ多層膜、即
ち、Fe/BN=1なる含有比のFe-B-N薄膜に中間絶縁層と
してAIN 薄膜を一層当たりの夫々の膜厚が1000オングス
トローム/200 オングストローム、積層周期が20の多層
膜のヒステリシス曲線であるが、このように磁性膜の厚
さが1000オングストロームでは垂直磁気異方性成分が未
だ存在し軟磁性は得られていない。本発明者らはこの磁
性膜の厚さについて検討を重ね、磁性膜の厚さを 500オ
ングストロームより薄くすることにより図3に示したよ
うに優れた軟磁性をもち、かつ高比抵抗の薄膜を得るこ
とに成功した。即ち、図3はFe/BN=1なる含有比のFe
-B-N薄膜に中間絶縁層としてAIN 薄膜を一層当たりの夫
々の膜厚が120 オングストローム/30オングストロー
ム、積層周期が200 の多層膜のヒステリシス曲線を示す
特性図である。図3中、Hは磁化困難軸方向(hard
axis)であり、Eは磁化容易軸方向(easy
axis)に測定磁界を印加したことを示している。図
4はFe/BN=1なる含有比のFe-B-N薄膜に中間絶縁層と
してAIN 薄膜を一層当たりの夫々の膜厚が120 オングス
トローム/30オングストローム、積層周期が200 の多層
膜の透磁率の周波数特性を示す図である。
が、磁性薄膜は飽和磁束密度の高いFe ターゲット上に
窒化ほう素BNを配置させた複合ターゲットをAr+N2 の混
合ガス雰囲気中にてスパッタすることで非晶質複合分散
膜を作成し、中間非磁性絶縁膜は窒化物系などのセラミ
ックスにより作成する。磁性薄膜のFeおよびBNの組成割
合についての限定は特にはないが、Fe/BN <1の場合は
比抵抗ρは高いものの飽和磁束密度が低下するため望ま
しくなく、また、BNリッチな非磁性相と Fe リッチな磁
性相が良好な状態で分散していることが望ましい。図1
に Fe/BN=1なる含有比のFe-B-N薄膜の場合の生成単層
薄膜のヒステリシス曲線を示すが、単層膜では高比抵抗
をもつもののこのように軟磁性を示さない。図2は図1
の磁性膜に中間絶縁層として AIN膜を挟んだ多層膜、即
ち、Fe/BN=1なる含有比のFe-B-N薄膜に中間絶縁層と
してAIN 薄膜を一層当たりの夫々の膜厚が1000オングス
トローム/200 オングストローム、積層周期が20の多層
膜のヒステリシス曲線であるが、このように磁性膜の厚
さが1000オングストロームでは垂直磁気異方性成分が未
だ存在し軟磁性は得られていない。本発明者らはこの磁
性膜の厚さについて検討を重ね、磁性膜の厚さを 500オ
ングストロームより薄くすることにより図3に示したよ
うに優れた軟磁性をもち、かつ高比抵抗の薄膜を得るこ
とに成功した。即ち、図3はFe/BN=1なる含有比のFe
-B-N薄膜に中間絶縁層としてAIN 薄膜を一層当たりの夫
々の膜厚が120 オングストローム/30オングストロー
ム、積層周期が200 の多層膜のヒステリシス曲線を示す
特性図である。図3中、Hは磁化困難軸方向(hard
axis)であり、Eは磁化容易軸方向(easy
axis)に測定磁界を印加したことを示している。図
4はFe/BN=1なる含有比のFe-B-N薄膜に中間絶縁層と
してAIN 薄膜を一層当たりの夫々の膜厚が120 オングス
トローム/30オングストローム、積層周期が200 の多層
膜の透磁率の周波数特性を示す図である。
【0010】磁性膜/ AIN膜の厚さの比は5/3を越え
ない、即ち、 AIN膜厚が磁性膜の 60 %を越えないこと
が必要で、AIN 膜厚がそれ以上では所望の大きさの飽和
磁束密度 Bs が得られない。中間絶縁層は AINに限定さ
れないが、磁気特性の面から非磁性金属窒化膜が望まし
く、例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。以下に本発明の具体的実施例を示す。 具体的実施例−1 高周波スパッタ装置を用いて次の条件で多層薄膜を作成
した。 ターゲット:磁性体:Feターゲット上に焼結 BN チップを並べ Fe/BNの面積 比が1/1となるよう均一に配置した。 絶縁体:AIN スパッタ条件:雰囲気ガス:Ar+N2 基板温度 :100 ℃ 膜 厚 :Fe−B−N:120 オングストローム/層 AIN : 30 オングストローム/層 積層周期 :200 全膜厚 :3μm 得られた膜は高い比抵抗と図3のように低い保磁力をも
ち、さらに、図4に示すように透磁率とその周波数特性
が優れることが明白である。 具体的実施例−2
ない、即ち、 AIN膜厚が磁性膜の 60 %を越えないこと
が必要で、AIN 膜厚がそれ以上では所望の大きさの飽和
磁束密度 Bs が得られない。中間絶縁層は AINに限定さ
れないが、磁気特性の面から非磁性金属窒化膜が望まし
く、例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。以下に本発明の具体的実施例を示す。 具体的実施例−1 高周波スパッタ装置を用いて次の条件で多層薄膜を作成
した。 ターゲット:磁性体:Feターゲット上に焼結 BN チップを並べ Fe/BNの面積 比が1/1となるよう均一に配置した。 絶縁体:AIN スパッタ条件:雰囲気ガス:Ar+N2 基板温度 :100 ℃ 膜 厚 :Fe−B−N:120 オングストローム/層 AIN : 30 オングストローム/層 積層周期 :200 全膜厚 :3μm 得られた膜は高い比抵抗と図3のように低い保磁力をも
ち、さらに、図4に示すように透磁率とその周波数特性
が優れることが明白である。 具体的実施例−2
【0011】具体的実施例−1とターゲットならびに雰
囲気ガス、基板温度のスパッタ条件は同一にして、Fe−
B−NとAINの一層当たりの膜厚を次のようにし、膜
厚比は5/1と一定にして、全膜厚を3.0 〜3.8 μmと
した:Fe−B−N(オングストローム)/AIN(オン
グストローム):500/100,200/40,100/20,50/10,20/4。
囲気ガス、基板温度のスパッタ条件は同一にして、Fe−
B−NとAINの一層当たりの膜厚を次のようにし、膜
厚比は5/1と一定にして、全膜厚を3.0 〜3.8 μmと
した:Fe−B−N(オングストローム)/AIN(オン
グストローム):500/100,200/40,100/20,50/10,20/4。
【0012】周波数が5MHz および50MHz における
透磁率の比μ (50MHz ) /μ(5MHz ) と一層当たり
のFe−B−N膜厚との関係を図5に示す。これから周波
数に対する安定性はFe−B−N膜厚が500 〜100 オング
ストロームの範囲が特に優れることが分かる。尚、周波
数が5MHz における透磁率は900(500 オングストロー
ム)〜1500(20 オングストローム)であった。
透磁率の比μ (50MHz ) /μ(5MHz ) と一層当たり
のFe−B−N膜厚との関係を図5に示す。これから周波
数に対する安定性はFe−B−N膜厚が500 〜100 オング
ストロームの範囲が特に優れることが分かる。尚、周波
数が5MHz における透磁率は900(500 オングストロー
ム)〜1500(20 オングストローム)であった。
【0013】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、成分
がFe−B−Nから成り、厚さが500 オングストロームよ
り小さい非晶質合金磁性薄膜を膜厚が磁性薄膜のそれの
60 %を越えない中間非磁性膜を挟んで積層することに
よって高い比抵抗と低い保磁力ならびに優れた透磁率を
もち、かつ透磁率の高周波特性の極めて優れた多層非晶
質磁性薄膜が得られることが分かり、この工業的意義、
産業界に及ぼす効果は大きい。
がFe−B−Nから成り、厚さが500 オングストロームよ
り小さい非晶質合金磁性薄膜を膜厚が磁性薄膜のそれの
60 %を越えない中間非磁性膜を挟んで積層することに
よって高い比抵抗と低い保磁力ならびに優れた透磁率を
もち、かつ透磁率の高周波特性の極めて優れた多層非晶
質磁性薄膜が得られることが分かり、この工業的意義、
産業界に及ぼす効果は大きい。
【図1】Fe/BN=1なる含有比の場合の単層薄膜のヒス
テリシス曲線を示す特性図である。
テリシス曲線を示す特性図である。
【図2】Fe/BN=1なる含有比のFe-B-N薄膜に中間絶縁
層としてAIN 薄膜を一層当たりの夫々の膜厚が1000オン
グストローム/200 オングストローム、積層周期が20の
多層膜のヒステリシス曲線を示す特性図である。
層としてAIN 薄膜を一層当たりの夫々の膜厚が1000オン
グストローム/200 オングストローム、積層周期が20の
多層膜のヒステリシス曲線を示す特性図である。
【図3】本発明試料に係わる多層非晶質磁性薄膜のヒス
テリシス曲線を示す特性図である。
テリシス曲線を示す特性図である。
【図4】本発明試料に係わる多層非晶質磁性薄膜の透磁
率の周波数を示す特性図である。
率の周波数を示す特性図である。
【図5】本発明試料に係わる多層非晶質磁性薄膜の周波
数が5MHz および50MHz の場合の夫々の透磁率の比
μ(50)/μ(5) とFe-B-N膜の一層当たりの膜厚との関係
を示す特性図である。
数が5MHz および50MHz の場合の夫々の透磁率の比
μ(50)/μ(5) とFe-B-N膜の一層当たりの膜厚との関係
を示す特性図である。
H…磁化困難軸方向、E…磁化容易軸方向。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 伸治 宮城県仙台市青葉区南吉成六丁目6番地の 3 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南吉成六丁目6番地の 3 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,BおよびN元素から成り、金相学的
に複数の相を構成し、厚さが500 オングストロームより
小さい磁性薄膜を膜厚が磁性薄膜の膜厚の60%を越えな
い中間非磁性膜を挟んで積層することを特徴とする非晶
質磁性薄膜。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3314415A JPH07114165B2 (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | 非晶質磁性薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3314415A JPH07114165B2 (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | 非晶質磁性薄膜 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0620835A true JPH0620835A (ja) | 1994-01-28 |
JPH07114165B2 JPH07114165B2 (ja) | 1995-12-06 |
Family
ID=18053074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3314415A Expired - Lifetime JPH07114165B2 (ja) | 1991-11-28 | 1991-11-28 | 非晶質磁性薄膜 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07114165B2 (ja) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5494428A (en) * | 1977-12-30 | 1979-07-26 | Ibm | Amorphous metal layer |
JPS60152651A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-10 | Res Dev Corp Of Japan | 窒素を含む非晶質合金およびその製造方法 |
JPH0282601A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-23 | Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd | 多層磁性膜 |
JPH02268407A (ja) * | 1989-04-10 | 1990-11-02 | Tdk Corp | 多層状強磁性体 |
JPH02288209A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-28 | Amorufuasu Denshi Device Kenkyusho:Kk | 多層磁性薄膜 |
JPH03124005A (ja) * | 1989-10-06 | 1991-05-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超構造窒化合金膜 |
-
1991
- 1991-11-28 JP JP3314415A patent/JPH07114165B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5494428A (en) * | 1977-12-30 | 1979-07-26 | Ibm | Amorphous metal layer |
JPS60152651A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-10 | Res Dev Corp Of Japan | 窒素を含む非晶質合金およびその製造方法 |
JPH0282601A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-23 | Mitsubishi Mining & Cement Co Ltd | 多層磁性膜 |
JPH02268407A (ja) * | 1989-04-10 | 1990-11-02 | Tdk Corp | 多層状強磁性体 |
JPH02288209A (ja) * | 1989-04-28 | 1990-11-28 | Amorufuasu Denshi Device Kenkyusho:Kk | 多層磁性薄膜 |
JPH03124005A (ja) * | 1989-10-06 | 1991-05-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 超構造窒化合金膜 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07114165B2 (ja) | 1995-12-06 |
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