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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- 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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- Power Engineering (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
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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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