JPH08335514A - Ferrite lamination thin film and its manufacturing method - Google Patents
Ferrite lamination thin film and its manufacturing methodInfo
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- JPH08335514A JPH08335514A JP14199795A JP14199795A JPH08335514A JP H08335514 A JPH08335514 A JP H08335514A JP 14199795 A JP14199795 A JP 14199795A JP 14199795 A JP14199795 A JP 14199795A JP H08335514 A JPH08335514 A JP H08335514A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、１００ＭＨｚ以上の高
周波領域において使用される薄膜インダクタや薄膜トラ
ンスなどの磁心材料に適したフェライト積層薄膜及びそ
の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferrite laminated thin film suitable for a magnetic core material such as a thin film inductor and a thin film transformer used in a high frequency region of 100 MHz or more, and a manufacturing method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】Ｎｉ−Ｚｎ系軟磁性フェライト材料は、
金属系軟磁性材料と比較して高い抵抗を有するため、高
周波領域における軟磁気特性に優れ、磁気損失も少ない
ことから、トランスやインダクタの磁心材料として用い
られている。また、良好な耐摩耗性をも併せ持つことか
ら、上記用途に加えて磁気記録用のヘッド材料としても
用いられている。2. Description of the Related Art Ni-Zn soft magnetic ferrite materials are
Since it has a higher resistance than a metal-based soft magnetic material, it has excellent soft magnetic characteristics in a high frequency region and has a small magnetic loss, so that it is used as a magnetic core material of a transformer or an inductor. Further, since it also has good wear resistance, it is used as a head material for magnetic recording in addition to the above-mentioned applications.
【０００３】近年、電子機器の小型化、軽量化の動きが
強まる中で、高周波領域において優れた特性を有する薄
膜トランスや薄膜インダクタが要望されている。例え
ば、移動体通信分野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、数百ＭＨｚ
以上の高周波領域で使用されるため、集積化されている
インダクタの磁心材料には数百ＭＨｚ以上で良好な磁気
特性を有することが要求される。高周波領域で使用され
る軟磁性材料としては、渦電流損失を小さくするため
に、比抵抗の大きな材料が望まれる。Ｎｉ−Ｚｎ系軟磁
性フェライトなどの軟磁性フェライト材料は、金属材料
と比較して大きな比抵抗を有することから、高周波領域
で使用される軟磁性材料として有望な材料である。この
ため、これらの材料の薄膜化の研究が、真空蒸着法、Ｍ
ＯＣＶＤ法、メッキ法など、様々な成膜方法によって盛
んに行われている（平塚信之ほか、粉体および粉末冶金
３９（１９９２）１５２、伊藤秀章ほか、窯業協会誌９
５（１９８７）６０、阿部正紀ほか：金属表面技術３８
（１９８７）４１６）。In recent years, with the trend toward smaller and lighter electronic devices, thin film transformers and thin film inductors having excellent characteristics in a high frequency region have been demanded. For example, a monolithic microwave integrated circuit (MMIC), which is in high demand mainly in the mobile communication field, has a frequency of several hundred MHz.
Since it is used in the above high frequency range, the magnetic core material of the integrated inductor is required to have good magnetic characteristics at several hundred MHz or more. As a soft magnetic material used in a high frequency region, a material having a large specific resistance is desired in order to reduce eddy current loss. A soft magnetic ferrite material such as Ni—Zn soft magnetic ferrite has a large specific resistance as compared with a metal material, and thus is a promising material as a soft magnetic material used in a high frequency region. For this reason, research into thinning these materials is carried out by the vacuum deposition method, M
Various film forming methods such as the OCVD method and the plating method are actively used (Nobuyuki Hiratsuka et al., Powder and powder metallurgy 39 (1992) 152, Hideaki Ito et al., Ceramic Society Journal 9
5 (1987) 60, Masanori Abe et al .: Metal surface technology 38
(1987) 416).
【０００４】一般に、軟磁性材料において周波数を増加
させて行くと、ある周波数で自然共鳴を起こし、その軟
磁性材料は透磁率が低下して使用することができなくな
る。この場合、透磁率が大きい材料ほど低周波で自然共
鳴を起し、また、透磁率が小さい材料ほど高周波で自然
共鳴を起こすといったスヌーク（Ｓｎｏｅｋ）の限界線
が存在する。また、大きな比抵抗を有するバルクのＮｉ
−Ｚｎ系フェライトにおいても、そのほとんどのものが
１００ＭＨｚ以下で透磁率が低下し、数百ＭＨｚ以上の
領域における使用は困難である。従って、数百ＭＨｚ以
上の高周波領域において使用される薄膜インダクタや薄
膜トランスなどの磁心材料に適した軟磁性材料として、
このスヌークの限界線を超えるものが必要となる。スヌ
ークの限界線を超える材料としては、フェロクス・プレ
ーナーと呼ばれるマグネトプラムバイト型酸化物があ
る。この材料は、Ｆｅ3+イオンと２価の金属イオンＭ2+
（＝Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｇなど）
のほかにＢａ2+やＳｒ2+などのＯ2-と同程度のイオン半
径を有するイオンを含むフェライトであり、Ｍ2+とＦｅ
3+とからなるスピネル構造を有する層と（１１１）面で
境を接するように層状に並び、六方晶を形成している。
マグネトプラムバイト型酸化物においては、一軸異方性
定数Ｋｕが負で、飽和磁化Ｍｓはｃ面内で安定である。
ｃ面内の磁気異方性は比較的小さく、飽和磁化Ｍｓはｃ
面内でかなり自由に回転することができるため、透磁率
は比較的高い。そして、歳差運動の際には、ｃ面から逸
れると非常に強い異方性が作用するため、自然共鳴が起
きる周波数も大きくなり、スヌークの限界線を超えるこ
とができる。Generally, when the frequency is increased in a soft magnetic material, natural resonance occurs at a certain frequency, and the magnetic permeability of the soft magnetic material is lowered, so that it cannot be used. In this case, there is a Snoke limit line in which a material having a higher magnetic permeability causes a natural resonance at a lower frequency, and a material having a lower magnetic permeability causes a natural resonance at a higher frequency. Also, bulk Ni having a large specific resistance is used.
Most of the -Zn-based ferrites have a low magnetic permeability at 100 MHz or less, and it is difficult to use them in the region of several hundred MHz or more. Therefore, as a soft magnetic material suitable for magnetic core materials such as thin film inductors and thin film transformers used in the high frequency region of several hundred MHz or more,
What exceeds the limit line of this snook is necessary. As a material that exceeds the limit of Snook, there is a magnetoplumbite-type oxide called ferox planer. This material is Fe 3+ ion and divalent metal ion M 2+
(= Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mg, etc.)
Is a ferrite containing ions having the same ionic radius as O 2− such as Ba 2+ and Sr 2+ , and M 2+ and Fe.
The layers having a spinel structure composed of 3+ and the (111) plane are arranged in layers so as to be in contact with each other to form a hexagonal crystal.
In the magnetoplumbite type oxide, the uniaxial anisotropy constant Ku is negative and the saturation magnetization Ms is stable in the c-plane.
The magnetic anisotropy in the c-plane is relatively small, and the saturation magnetization Ms is c
Permeability is relatively high because it can rotate quite freely in the plane. During precession, a very strong anisotropy acts when deviating from the c-plane, so that the frequency at which natural resonance occurs also increases, and the snook limit line can be exceeded.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、マグネトプラ
ムバイト型酸化物は、比抵抗を十分大きくすることが困
難であり、渦電流損失が大きくなるといった問題点があ
る。さらに、結晶性の良好なマグネトプラムバイト型酸
化物を得るには基板温度５５０℃以上に加熱する必要が
あり、下地基板材料に制約を受けることとなる（星陽一
他：電気通信学会論文誌Ｊ６６−Ｃ（１９８３）９）。However, the magnetoplumbite type oxide has a problem that it is difficult to sufficiently increase the specific resistance and the eddy current loss increases. Furthermore, in order to obtain a magnetoplumbite-type oxide having good crystallinity, it is necessary to heat the substrate at a temperature of 550 ° C. or higher, and the underlying substrate material is restricted (Yoichi Hoshi et al .: The Institute of Electrical Communication, J66. -C (1983) 9).
【０００６】本発明は、従来技術における前記課題を解
決するため、１００ＭＨｚ以上の高周波領域において優
れた軟磁気特性を示すフェライト積層薄膜を提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、このようなフェライ
ト積層薄膜を低温で効率良く形成することができるフェ
ライト積層薄膜の製造方法を提供することを目的とす
る。In order to solve the above problems in the prior art, it is an object of the present invention to provide a ferrite laminated thin film which exhibits excellent soft magnetic characteristics in a high frequency region of 100 MHz or higher. Another object of the present invention is to provide a method for producing a ferrite laminated thin film, which can efficiently form such a ferrite laminated thin film at a low temperature.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るフェライト積層薄膜の構成は、スピネ
ル型の結晶構造を有する垂直磁気異方性フェライト層と
軟磁性フェライト層とが交互に積層された構造を備える
ようにしたものである。In order to achieve the above object, the structure of the ferrite laminated thin film according to the present invention is such that a perpendicular magnetic anisotropic ferrite layer having a spinel type crystal structure and a soft magnetic ferrite layer are alternately formed. It has a laminated structure.
【０００８】また、前記本発明のフェライト積層薄膜の
構成においては、垂直磁気異方性フェライト層が、（１
００）面に優先配向したＣｏフェライト層であるのが好
ましい。Further, in the structure of the ferrite laminated thin film according to the present invention, the perpendicular magnetic anisotropic ferrite layer is (1
It is preferably a Co ferrite layer preferentially oriented to the (00) plane.
【０００９】また、前記本発明のフェライト積層薄膜の
構成においては、軟磁性フェライト層が、（１００）面
に優先配向したＮｉ−Ｚｎフェライト層であるのが好ま
しい。Further, in the structure of the ferrite laminated thin film of the present invention, it is preferable that the soft magnetic ferrite layer is a Ni—Zn ferrite layer preferentially oriented in the (100) plane.
【００１０】また、前記本発明のフェライト積層薄膜の
構成においては、垂直磁気異方性フェライト層及び軟磁
性フェライト層の膜厚が、それぞれ０．０５μｍ〜１０
μｍであるのが好ましい。Further, in the structure of the ferrite laminated thin film of the present invention, the thickness of the perpendicular magnetic anisotropic ferrite layer and the thickness of the soft magnetic ferrite layer are each 0.05 μm to 10 μm.
It is preferably μm.
【００１１】また、本発明に係るフェライト積層薄膜の
製造方法の構成は、排気手段を有する反応チャンバー内
に原料ガスを導入し、前記反応チャンバー内に設けた基
板ホルダーと電極との間に電力を供給して前記原料ガス
をプラズマ化し、前記基板ホルダーに保持した所定温度
の基板上にフェライト積層薄膜を形成するフェライト積
層薄膜の製造方法であって、鉄（Ｆｅ）のβ−ジケトン
錯体ガス、コバルト（Ｃｏ）のβ−ジケトン錯体ガス、
キャリアガス及び酸素ガスからなる原料ガスを導入して
Ｃｏフェライト層を形成する工程と、鉄（Ｆｅ）のβ−
ジケトン錯体ガス、ニッケル（Ｎｉ）のβ−ジケトン錯
体ガス、亜鉛（Ｚｎ）のβ−ジケトン錯体ガス、キャリ
アガス及び酸素ガスからなる原料ガスを導入してＮｉ−
Ｚｎフェライト層を形成する工程とを交互に行うことを
特徴とする。Further, in the structure of the method for producing a laminated ferrite thin film according to the present invention, a source gas is introduced into a reaction chamber having an exhaust means, and electric power is supplied between a substrate holder and an electrode provided in the reaction chamber. A method for producing a ferrite laminated thin film, comprising supplying the raw material gas into plasma, and forming a ferrite laminated thin film on a substrate at a predetermined temperature held in the substrate holder, comprising: iron (Fe) β-diketone complex gas, cobalt (Co) β-diketone complex gas,
A step of forming a Co ferrite layer by introducing a raw material gas consisting of a carrier gas and an oxygen gas, and β- of iron (Fe)
A raw material gas consisting of a diketone complex gas, a β-diketone complex gas of nickel (Ni), a β-diketone complex gas of zinc (Zn), a carrier gas, and an oxygen gas is introduced to introduce Ni—
The step of forming a Zn ferrite layer is alternately performed.
【００１２】また、前記本発明のフェライト積層薄膜の
製造方法の構成においては、プラズマ源として電子サイ
クロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマを用いるのが好まし
い。Further, in the structure of the method for producing a laminated ferrite thin film of the present invention, it is preferable to use electron cyclotron resonance (ECR) plasma as the plasma source.
【００１３】[0013]
【作用】前記本発明のフェライト積層薄膜の構成によれ
ば、スピネル型の結晶構造を有する垂直磁気異方性フェ
ライト層と軟磁性フェライト層とが交互に積層された構
造を備えるようにしたものであるため、一方向（この場
合、基板と垂直方向）に大きな磁気異方性を有し、か
つ、その方向と垂直な面内においては比較的小さな磁気
異方性を有するフェライト積層薄膜が実現され、大きな
自然共鳴周波数と大きな比抵抗を併せ持つフェライト積
層薄膜が得られる。その結果、１００ＭＨｚ以上の高周
波領域において優れた軟磁気特性を示す薄膜インダクタ
などの磁心材料として有用なフェライト積層薄膜を提供
することができる。According to the structure of the ferrite laminated thin film of the present invention, the perpendicular magnetic anisotropic ferrite layer having the spinel type crystal structure and the soft magnetic ferrite layer are alternately laminated. Therefore, a ferrite laminated thin film having a large magnetic anisotropy in one direction (in this case, a direction perpendicular to the substrate) and a relatively small magnetic anisotropy in a plane perpendicular to the direction is realized. A ferrite laminated thin film having a large natural resonance frequency and a large specific resistance can be obtained. As a result, it is possible to provide a ferrite laminated thin film useful as a magnetic core material such as a thin film inductor exhibiting excellent soft magnetic characteristics in a high frequency region of 100 MHz or higher.
【００１４】また、前記本発明のフェライト積層薄膜の
構成において、垂直磁気異方性フェライト層が、（１０
０）面に優先配向したＣｏフェライト層であるという好
ましい例によれば、良好な垂直磁気異方性フェライト層
が得られる。In the structure of the ferrite laminated thin film of the present invention, the perpendicular magnetic anisotropy ferrite layer is (10
According to the preferable example of the Co ferrite layer preferentially oriented to the (0) plane, a good perpendicular magnetic anisotropic ferrite layer can be obtained.
【００１５】また、前記本発明のフェライト積層薄膜の
構成においては、軟磁性フェライト層が、（１００）面
に優先配向したＮｉ−Ｚｎフェライト層であるという好
ましい例によれば、この軟磁性フェライト層を垂直磁気
異方性Ｃｏフェライト層に積層させた場合にも、垂直磁
気異方性Ｃｏフェライト層の垂直磁気異方性が失われる
ことはない。Further, in the above-mentioned structure of the ferrite laminated thin film of the present invention, according to a preferable example in which the soft magnetic ferrite layer is a Ni--Zn ferrite layer preferentially oriented in the (100) plane, this soft magnetic ferrite layer is preferred. Even when is laminated on the perpendicular magnetic anisotropy Co ferrite layer, the perpendicular magnetic anisotropy of the perpendicular magnetic anisotropy Co ferrite layer is not lost.
【００１６】また、前記本発明のフェライト積層薄膜の
製造方法の構成によれば、排気手段を有する反応チャン
バー内に原料ガスを導入し、前記反応チャンバー内に設
けた基板ホルダーと電極との間に電力を供給して前記原
料ガスをプラズマ化し、前記基板ホルダーに保持した所
定温度の基板上にフェライト積層薄膜を形成するフェラ
イト積層薄膜の製造方法であって、鉄（Ｆｅ）のβ−ジ
ケトン錯体ガス、コバルト（Ｃｏ）のβ−ジケトン錯体
ガス、キャリアガス及び酸素ガスからなる原料ガスを導
入してＣｏフェライト層を形成する工程と、鉄（Ｆｅ）
のβ−ジケトン錯体ガス、ニッケル（Ｎｉ）のβ−ジケ
トン錯体ガス、亜鉛（Ｚｎ）のβ−ジケトン錯体ガス、
キャリアガス及び酸素ガスからなる原料ガスを導入して
Ｎｉ−Ｚｎフェライト層を形成する工程とを交互に行う
ことを特徴とするため、スピネル型の結晶構造を有する
垂直磁気異方性Ｃｏフェライト層と軟磁性Ｎｉ−Ｚｎフ
ェライト層とが交互に積層された構造を備えたフェライ
ト積層薄膜を効率良く作製することができる。また、プ
ラズマＭＯＣＶＤ法を用いてＣｏフェライト層及びＮｉ
−Ｚｎフェライト層を形成するものであるため、原料ガ
スの供給を制御することにより、組成の異なるＮｉ−Ｚ
ｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜が得られる。従っ
て、Ｎｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜の組
成を調整することにより、１００ＭＨｚ以上の高周波領
域において優れた軟磁気特性を示す薄膜インダクタなど
の磁心材料を提供することができる。また、プラズマＭ
ＯＣＶＤ法を用いれば、比較的低温でＮｉ−Ｚｎフェラ
イト／Ｃｏフェライト積層膜を作製することができるの
で、下地基板材料の制約が緩和される。また、プラズマ
ＭＯＣＶＤ装置において、原料ガス及びキャリアガスの
供給バルブに電磁弁を用い、この電磁弁の開閉をキャリ
アガスの流量と共にコンピュータ制御すれば、高周波領
域において優れた特性を示すＮｉ−Ｚｎフェライト／Ｃ
ｏフェライト積層膜を容易に形成することができる。Further, according to the structure of the method for producing a ferrite laminated thin film of the present invention, the source gas is introduced into the reaction chamber having the exhaust means, and the gas is introduced between the substrate holder and the electrode provided in the reaction chamber. A method for producing a ferrite laminated thin film, comprising supplying electric power to turn the raw material gas into plasma, and forming a ferrite laminated thin film on a substrate held at a predetermined temperature in a substrate holder, which is a β-diketone complex gas of iron (Fe). Forming a Co ferrite layer by introducing a raw material gas consisting of a β-diketone complex gas of cobalt (Co), a carrier gas and an oxygen gas, and iron (Fe)
Β-diketone complex gas, nickel (Ni) β-diketone complex gas, zinc (Zn) β-diketone complex gas,
A perpendicular magnetic anisotropy Co ferrite layer having a spinel-type crystal structure and a step of forming a Ni—Zn ferrite layer by introducing a source gas including a carrier gas and an oxygen gas are alternately performed. A ferrite laminated thin film having a structure in which soft magnetic Ni—Zn ferrite layers are alternately laminated can be efficiently produced. In addition, a Co ferrite layer and Ni are formed by using the plasma MOCVD method.
Since it forms a -Zn ferrite layer, the composition of Ni-Z having different compositions can be controlled by controlling the supply of the raw material gas.
An n-ferrite / Co ferrite laminated film is obtained. Therefore, by adjusting the composition of the Ni-Zn ferrite / Co ferrite laminated film, it is possible to provide a magnetic core material such as a thin film inductor exhibiting excellent soft magnetic characteristics in a high frequency region of 100 MHz or more. Also, the plasma M
If the OCVD method is used, the Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film can be formed at a relatively low temperature, so that the restriction on the material of the base substrate is relaxed. Further, in a plasma MOCVD apparatus, when a solenoid valve is used as a feed valve for a source gas and a carrier gas and the opening and closing of the solenoid valve is computer controlled together with the flow rate of the carrier gas, Ni-Zn ferrite / C
o The ferrite laminated film can be easily formed.
【００１７】また、前記本発明のフェライト積層薄膜の
製造方法の構成において、プラズマ源として電子サイク
ロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマを用いるという好まし
い例によれば、約１５０℃の基板温度でも優れた特性を
示すＮｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜が得
られる。その結果、下地基板材料に対する制約がさらに
緩和される。According to a preferred example of using the electron cyclotron resonance (ECR) plasma as a plasma source in the structure of the method for producing a laminated ferrite thin film of the present invention, excellent characteristics are exhibited even at a substrate temperature of about 150 ° C. A Ni-Zn ferrite / Co ferrite laminated film is obtained. As a result, the restrictions on the underlying substrate material are further relaxed.
【００１８】[0018]
【実施例】以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。 ＜第１の実施例＞図１は本発明に係るフェライト積層薄
膜を用いた薄膜インダクタを示す断面図である。図１に
示すように、半絶縁性ＧａＡｓ基板１０１の上には、第
１のＳｉ 3 Ｎ4 絶縁膜１０２が形成されている。第１の
Ｓｉ3 Ｎ4 絶縁膜１０２の上には、所定の領域にＴｉ／
Ａｕからなる第１層配線金属１０４が形成されている。
第１のＳｉ3 Ｎ4 絶縁膜１０２の上には、第１層配線金
属１０４を含む全面に第２のＳｉ3 Ｎ4 絶縁膜１０３が
形成されている。第２のＳｉ3 Ｎ4 絶縁膜１０３には、
所定の領域に第１層配線金属１０４と第２層配線金属１
０５とを接続するためのコンタクトホール１０７が開口
されており、このコンタクトホール１０７にはＴｉ／Ａ
ｕが埋め込まれている。第２のＳｉ3 Ｎ4 膜１０３の上
には、第１層配線金属１０４に接続されたコンタクトホ
ール１０７内のＴｉ／Ａｕを起点としてＴｉ／Ａｕから
なる第２配線金属１０５がスパイラル状に形成されてい
る（図３参照）。また、第２配線金属１０５の上には、
フェライト積層薄膜１０６が形成されている。以上によ
り、薄膜インダクタが構成されている。EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to the following examples.
Explained. <First Embodiment> FIG. 1 shows a ferrite laminated thin film according to the present invention.
It is sectional drawing which shows the thin film inductor using a film. In Figure 1
As shown, on the semi-insulating GaAs substrate 101,
Si of 1 3NFourThe insulating film 102 is formed. First
Si3NFourOn the insulating film 102, Ti /
A first layer wiring metal 104 made of Au is formed.
First Si3NFourThe first-layer wiring gold is formed on the insulating film 102.
Second Si on the entire surface including the genus 1043NFourInsulating film 103
Has been formed. Second Si3NFourThe insulating film 103 has
The first layer wiring metal 104 and the second layer wiring metal 1 are provided in a predetermined area.
The contact hole 107 for connecting with 05 is opened.
In this contact hole 107, Ti / A
u is embedded. Second Si3NFourOn the membrane 103
Includes a contact hole connected to the first-layer wiring metal 104.
Starting from Ti / Au in tool 107
The second wiring metal 105 is formed in a spiral shape.
(See FIG. 3). In addition, on the second wiring metal 105,
The ferrite laminated thin film 106 is formed. Based on the above
A thin film inductor.
【００１９】図２は本発明に係るフェライト積層薄膜の
一実施例を作製するためのプラズマＭＯＣＶＤ装置の概
略構成図である。図２に示すように、反応チャンバー１
内には、基板ホルダー３が回転自在に設けられている。
基板ホルダー３には、基板加熱用ヒーター２が内蔵され
ていると共に、その下面に下地基板（例えば、ソーダラ
イムガラス基板）４を保持することができるようにされ
ている。ここで、基板ホルダー３は接地され、電極を兼
ねている。また、反応チャンバー１内には、基板ホルダ
ー３に対向して電極５が設けられており、電極５は高周
波電源（１３．５６ＭＨｚ）１０に接続されている。ま
た、反応チャンバー１の側壁には、反応チャンバー１内
を減圧状態に保持するための排気手段６が設けられてい
る。尚、図２中、９は基板ホルダー３を回転させるため
の回転機構である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a plasma MOCVD apparatus for producing an embodiment of a ferrite laminated thin film according to the present invention. As shown in FIG. 2, the reaction chamber 1
A substrate holder 3 is rotatably provided therein.
The substrate holder 3 has a built-in heater 2 for heating the substrate, and a base substrate (for example, a soda lime glass substrate) 4 can be held on the lower surface of the heater. Here, the substrate holder 3 is grounded and also serves as an electrode. An electrode 5 is provided inside the reaction chamber 1 so as to face the substrate holder 3, and the electrode 5 is connected to a high frequency power source (13.56 MHz) 10. Further, the side wall of the reaction chamber 1 is provided with an exhaust means 6 for keeping the inside of the reaction chamber 1 in a reduced pressure state. In addition, in FIG. 2, 9 is a rotation mechanism for rotating the substrate holder 3.
【００２０】基板ホルダー３に保持された下地基板４と
電極５との間に形成されるプラズマ放電領域７内には、
基板ホルダー３に対して所定の傾斜角を持たせた状態で
原料ガス供給手段８が設けられている。原料の入った気
化器１１、１２、１３、１４は、それぞれバルブ１５、
１６、１７、１８を介して原料ガス供給手段８に接続さ
れている。気化器１１、１２、１３、１４のそれぞれに
導入されたパイプ２６、２７、２８、２９は、それぞれ
バルブ１９、２０、２１、２２を介して窒素ガス（キャ
リアガス）ボンベ２４に接続されている。そして、バル
ブ１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２を
開閉することにより、原料ガスと窒素ガス（キャリアガ
ス）の反応チャンバー１内への導入が制御される。ま
た、原料ガス供給手段８には、バルブ２３を介して酸素
ガスボンベ２５が接続されている。In the plasma discharge region 7 formed between the base substrate 4 held by the substrate holder 3 and the electrode 5,
The raw material gas supply means 8 is provided with a predetermined inclination angle with respect to the substrate holder 3. The vaporizers 11, 12, 13, 14 containing the raw materials are respectively provided with a valve 15,
It is connected to the source gas supply means 8 via 16, 17, and 18. Pipes 26, 27, 28, 29 introduced into the vaporizers 11, 12, 13, 14 are connected to a nitrogen gas (carrier gas) cylinder 24 via valves 19, 20, 21, 22 respectively. . Then, by opening and closing the valves 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, and 22, introduction of the source gas and the nitrogen gas (carrier gas) into the reaction chamber 1 is controlled. An oxygen gas cylinder 25 is connected to the raw material gas supply means 8 via a valve 23.
【００２１】以下に、本発明に係るフェライト積層薄膜
及びそれを用いた薄膜インダクタの製造方法の一実施例
について説明する。まず、図１を参照しながら、下地基
板の製造方法について説明する。半絶縁性ＧａＡｓ基板
１０１の上に、プラズマＣＶＤ法などを用いて第１のＳ
ｉ3 Ｎ4 絶縁膜１０２を全面に形成した。次いで、第１
のＳｉ3 Ｎ4 絶縁膜１０２の所定の領域に、イオンミリ
ング法などを用いてＴｉ／Ａｕからなる第１層配線金属
１０４を形成した。次いで、第１のＳｉ3 Ｎ4 絶縁膜１
０２の上の第１層配線金属１０４を含む全面に、層間絶
縁膜となる第２のＳｉ3 Ｎ4 絶縁膜１０３を形成した。
次いで、第２のＳｉ3 Ｎ4 絶縁膜１０３の所定の領域
に、ドライエッチング法などを用いて第１層配線金属１
０４と第２層配線金属１０５とを接続するためのコンタ
クトホール１０７を開口した。次いで、リフトオフ法な
どを用いてコンタクトホール１０７にＴｉ／Ａｕを埋め
込んだ後、真空蒸着法によって全面にＴｉ／Ａｕを形成
した。これにより、下地基板４が得られた。An embodiment of a method for manufacturing a ferrite laminated thin film and a thin film inductor using the same according to the present invention will be described below. First, a method of manufacturing a base substrate will be described with reference to FIG. The first S is formed on the semi-insulating GaAs substrate 101 by using the plasma CVD method or the like.
The i 3 N 4 insulating film 102 was formed on the entire surface. Then the first
A first layer wiring metal 104 made of Ti / Au was formed in a predetermined region of the Si 3 N 4 insulating film 102 by using an ion milling method or the like. Then, the first Si 3 N 4 insulating film 1
A second Si 3 N 4 insulating film 103 serving as an interlayer insulating film was formed on the entire surface including the first-layer wiring metal 104 above 02.
Then, the first layer wiring metal 1 is formed on a predetermined region of the second Si 3 N 4 insulating film 103 by a dry etching method or the like.
04 and the second-layer wiring metal 105 are connected to each other by forming a contact hole 107. Next, after Ti / Au was embedded in the contact hole 107 by using a lift-off method or the like, Ti / Au was formed on the entire surface by a vacuum evaporation method. As a result, the base substrate 4 was obtained.
【００２２】次に、上記のように構成されたプラズマＭ
ＯＣＶＤ装置（図２）を用いてフェライト積層薄膜を製
造する方法について説明する。出発原料としてβ−ジケ
トン金属錯体の１つである鉄アセチルアセトナート｛Ｆ
ｅ（Ｃ5 Ｈ7 Ｏ2 ）3 ｝、コバルトアセチルアセトナー
ト｛Ｃｏ（Ｃ5 Ｈ7 Ｏ 2 ）2 ・２Ｈ2 Ｏ｝、ニッケルア
セチルアセトナート｛Ｃｏ（Ｃ5 Ｈ7 Ｏ2 ）2・２Ｈ2
Ｏ｝、亜鉛アセチルアセトナート｛Ｚｎ（Ｃ5 Ｈ
7 Ｏ2 ）2 ・Ｈ2 Ｏ｝を用いた。気化器１１に鉄アセチ
ルアセトナートを入れ、１３５℃に加熱保持した。ま
た、気化器１２、１３、１４のそれぞれに、真空中（１
Ｔｏｒｒ）、９０℃で脱水処理を施したコバルトアセチ
ルアセトナート、ニッケルアセチルアセトナート、亜鉛
アセチルアセトナートを入れ、それぞれ１２０℃、１６
０℃、７０℃に加熱保持した。Next, the plasma M constructed as described above.
Manufacture ferrite thin film using OCVD equipment (Fig. 2)
A method of manufacturing will be described. Β-dike as starting material
Tone metal complex, iron acetylacetonate {F
e (CFiveH7O2)3}, Cobalt acetylacetoner
To {Co (CFiveH7O 2)2・ 2H2O}, nickel
Cetyl acetonate {Co (CFiveH7O2)2・ 2H2
O}, zinc acetylacetonate {Zn (CFiveH
7O2)2・ H2O} was used. Iron acetylene in the vaporizer 11
Luacetonate was added, and the mixture was heated and kept at 135 ° C. Well
In addition, in each of the vaporizers 12, 13, and 14 (1
Torr), cobalt acetyl that has been dehydrated at 90 ° C
Luacetonate, nickel acetylacetonate, zinc
Add acetylacetonate, 120 ℃, 16
It was heated and maintained at 0 ° C and 70 ° C.
【００２３】まず、図２の基板ホルダー３の下面に、上
記のようにして作製した下地基板４を保持した。次い
で、反応チャンバー１内を排気手段６によって排気し、
反応チャンバー１内を減圧状態（０．１Ｔｏｒｒ）に保
持した。次いで、基板加熱用ヒーター２によって下地基
板４を３００℃に加熱し、基板ホルダー３を回転させた
（１２０回転／ｍｉｎ）。次いで、バルブ１５、１６、
１９、２０及び２３を手動で開き、鉄アセチルアセトナ
ートの蒸気、コバルトアセチルアセトナートの蒸気及び
窒素ガス（気化器１１、１２にそれぞれ流量２０ｓｃｃ
ｍ、１０ｓｃｃｍ）と共に反応性ガスとしての酸素ガス
（流量１５ｓｃｃｍ）を反応チャンバー１内に導入し
た。この状態で基板ホルダー３と電極５との間に電力を
供給したところ、下地基板４と電極５との間にプラズマ
が発生した（電力１．４Ｗ／ｃｍ3 ）。４分間反応させ
た結果、下地基板４の上にＣｏフェライト膜が形成され
た。以上のようにして下地基板４の上にＣｏフェライト
膜を形成した後、バルブ１６、２０を閉じた。Ｃｏフェ
ライト膜の膜厚は０．０５μｍ〜１０μｍであるのが好
ましい。First, the base substrate 4 produced as described above was held on the lower surface of the substrate holder 3 shown in FIG. Then, the reaction chamber 1 is evacuated by the exhaust means 6,
The inside of the reaction chamber 1 was kept under reduced pressure (0.1 Torr). Next, the base substrate 4 was heated to 300 ° C. by the substrate heating heater 2 and the substrate holder 3 was rotated (120 rotations / min). Then the valves 15, 16,
19, 20 and 23 are opened manually, and steam of iron acetylacetonate, steam of cobalt acetylacetonate and nitrogen gas (flow rate 20 scc for vaporizers 11 and 12 respectively)
m and 10 sccm) and oxygen gas (flow rate 15 sccm) as a reactive gas were introduced into the reaction chamber 1. When power was supplied between the substrate holder 3 and the electrode 5 in this state, plasma was generated between the base substrate 4 and the electrode 5 (power 1.4 W / cm 3 ). As a result of reacting for 4 minutes, a Co ferrite film was formed on the base substrate 4. After forming the Co ferrite film on the base substrate 4 as described above, the valves 16 and 20 were closed. The thickness of the Co ferrite film is preferably 0.05 μm to 10 μm.
【００２４】次いで、真空を破らずに、バルブ１７、１
８、２１、２２を開き、鉄アセチルアセトナートの蒸
気、ニッケルアセチルアセトナートの蒸気、亜鉛アセチ
ルアセトナートの蒸気及び窒素ガス（気化器１１、１
３、１４にそれぞれ流量２０ｓｃｃｍ、１０ｓｃｃｍ、
５ｓｃｃｍ）と共に反応性ガスとしての酸素ガス（流量
１５ｓｃｃｍ）を反応チャンバー１内に導入した。そし
て、プラズマ中（電力１．４Ｗ／ｃｍ3 ）で１０分間反
応させた結果、下地基板４の上に形成されたＣｏフェラ
イト膜の上に、Ｎｉ−Ｚｎフェライト薄膜が形成され
た。Ｎｉ−Ｚｎフェライト薄膜の膜厚は０．０５μｍ〜
１０μｍであるのが好ましい。Then, without breaking the vacuum, the valves 17, 1
Open 8, 21, 22 and iron acetylacetonate vapor, nickel acetylacetonate vapor, zinc acetylacetonate vapor and nitrogen gas (vaporizers 11, 1
Flow rate 20sccm, 10sccm,
Oxygen gas (flow rate 15 sccm) as a reactive gas was introduced into the reaction chamber 1 together with 5 sccm. Then, as a result of reacting for 10 minutes in plasma (power 1.4 W / cm 3 ), a Ni—Zn ferrite thin film was formed on the Co ferrite film formed on the base substrate 4. The thickness of the Ni-Zn ferrite thin film is 0.05 μm
It is preferably 10 μm.
【００２５】次いで、上記操作を４回繰り返した後、さ
らに表面にＣｏフェライト膜を形成し、Ｎｉ−Ｚｎフェ
ライト／Ｃｏフェライト積層膜（試料膜Ａ）を作製し
た。また、比較のために、上記成膜条件と同じ条件の下
で、Ｎｉ−Ｚｎフェライト単層膜（試料膜Ｂ）及びＣｏ
フェライト単層膜（試料膜Ｃ）を作製した。Next, after repeating the above operation four times, a Co ferrite film was further formed on the surface to prepare a Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film (sample film A). For comparison, the Ni-Zn ferrite single layer film (sample film B) and Co under the same conditions as the above film forming conditions.
A ferrite single layer film (sample film C) was prepared.
【００２６】試料膜Ａ、Ｂ、ＣについてＸ線回折による
解析を行い、試料膜Ａ、Ｂ、Ｃの結晶構造と配向性を調
べた。その結果、いずれの試料膜もスピネル型結晶構造
を有し、結晶性が良好で、（１００）面に高い結晶配向
性を示すことが分かった。また、化学分析によって試料
膜Ｂ、Ｃの膜組成を調べた。その結果、試料膜Ｂ（Ｎｉ
−Ｚｎフェライト単層膜）がＮｉ0.9 Ｚｎ0.1 Ｆｅ2 Ｏ
4 、試料膜Ｃ（Ｃｏフェライト単層膜）がＣｏ1.0 Ｆｅ
2.0 Ｏ4 であった。また、試料膜Ｂの比抵抗は１０5 Ω
・ｃｍであった。The sample films A, B and C were analyzed by X-ray diffraction to examine the crystal structures and orientations of the sample films A, B and C. As a result, it was found that all the sample films had a spinel type crystal structure, good crystallinity, and high crystal orientation on the (100) plane. Further, the film composition of the sample films B and C was examined by chemical analysis. As a result, the sample film B (Ni
-Zn ferrite single layer film) is Ni 0.9 Zn 0.1 Fe 2 O
4. Sample film C (Co ferrite single layer film) is Co 1.0 Fe
It was 2.0 O 4 . Further, the specific resistance of the sample film B is 10 5 Ω
・ It was cm.
【００２７】磁気特性を内部電子転換型メスバウワー効
果（ＣＥＭＳ）によって調べた。その結果、試料膜Ａ及
び試料膜Ｂ共に６本のピークが見られた。ＣＥＭＳスペ
クトルにおいて、試料膜の６本のピーク強度比が３：
２：１：１：２：３の場合、膜の磁気スピンはランダム
方向を向いており、試料膜の６本のピーク強度比が３：
０：１：１：０：３の場合、膜の磁気スピンは垂直方向
を向いていることが知られている。試料膜Ｂ（Ｃｏフェ
ライト単層膜）の６本のピーク強度比を測定したとこ
ろ、３：０．２：１：１：０．２：３であった。これに
より、試料膜Ｂ（Ｃｏフェライト単層膜）は良好な垂直
磁気異方性を有していることが分かった。また、試料膜
Ａ（Ｎｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜）の
６本のピーク強度比を測定したところ、３：０．６：
１：１：０．６：３であった。これにより、試料膜Ａ
（Ｎｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜）中の
Ｃｏフェライト層も垂直磁気異方性を有していることが
分かった。The magnetic properties were examined by the internal electron conversion Mossbauer effect (CEMS). As a result, 6 peaks were seen in both sample film A and sample film B. In the CEMS spectrum, the peak intensity ratio of the six sample films is 3:
In the case of 2: 1: 1: 2: 3, the magnetic spins of the film are oriented in random directions, and the peak intensity ratio of the six samples in the sample film is 3 :.
In the case of 0: 1: 1: 0: 3, it is known that the magnetic spins of the film are oriented in the vertical direction. When the peak intensity ratios of the six samples of the sample film B (Co ferrite single layer film) were measured, it was 3: 0.2: 1: 1: 0.2: 3. From this, it was found that the sample film B (Co ferrite single layer film) had good perpendicular magnetic anisotropy. Further, when the peak intensity ratio of the six sample films A (Ni-Zn ferrite / Co ferrite laminated film) was measured, it was 3: 0.6:
It was 1: 1: 0.6: 3. As a result, the sample film A
It was found that the Co ferrite layer in (Ni-Zn ferrite / Co ferrite laminated film) also has perpendicular magnetic anisotropy.
【００２８】また、ベクトルインピーダンスメーターに
よって求めた１ＭＨｚにおける初透磁率は、試料膜Ａ
（Ｎｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜）が１
４、試料膜Ｂ（Ｎｉ−Ｚｎフェライト単層膜）が２０で
あった。Further, the initial permeability at 1 MHz obtained by the vector impedance meter is the sample film A
(Ni-Zn ferrite / Co ferrite laminated film) is 1
4, the sample film B (Ni-Zn ferrite single layer film) was 20.
【００２９】次に、上記成膜条件と同じ条件の下で、Ｎ
ｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜を形成し、
フォトレジスト膜をマスクとして、Ａｒイオンミリング
法を用いて第２配線金属１０５とＮｉ−Ｚｎフェライト
／Ｃｏフェライト積層膜１０６とからなるスパイラルイ
ンダクタ（インダクタＩ）を作製した。具体的には、コ
ンタクトホール１０７内のＴｉ／Ａｕを起点とし、第２
配線金属１０５（導体層）の上にＮｉ−Ｚｎフェライト
／Ｃｏフェライト積層膜１０６（磁性薄膜）を積層した
構造のスパイラルインダクタを作製した（図３参照）。
また、比較のために、Ｎｉ−Ｚｎフェライト単層膜を用
いて、同様にスパイラルインダクタ（インダクタＩＩ）
を作製した。Next, under the same film forming conditions as described above, N
forming an i-Zn ferrite / Co ferrite laminated film,
Using the photoresist film as a mask, a spiral inductor (inductor I) composed of the second wiring metal 105 and the Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106 was manufactured by using the Ar ion milling method. Specifically, starting from Ti / Au in the contact hole 107, the second
A spiral inductor having a structure in which a Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106 (magnetic thin film) was laminated on the wiring metal 105 (conductor layer) was produced (see FIG. 3).
Also, for comparison, a spiral inductor (inductor II) is similarly formed by using a Ni-Zn ferrite single layer film.
Was produced.
【００３０】作製したインダクタのディメンジョンを、
高分解能走査型顕微鏡とレーザー顕微鏡によって調べ
た。その結果、インダクタＩ及びインダクタＩＩ共に、
導体層（第２配線金属１０５）は内径５０μｍ、配線幅
６μｍ、配線間隔４μｍ、配線厚２μｍ、ターン数５で
あった。また、磁性薄膜の厚みは、Ｎｉ−Ｚｎフェライ
ト／Ｃｏフェライト積層膜が２．４μｍ、Ｎｉ−Ｚｎフ
ェライト単層膜が１．５μｍであった。The dimensions of the manufactured inductor are
It was examined by high resolution scanning microscope and laser microscope. As a result, both inductor I and inductor II
The conductor layer (second wiring metal 105) had an inner diameter of 50 μm, a wiring width of 6 μm, a wiring interval of 4 μm, a wiring thickness of 2 μm, and a number of turns of 5. The thickness of the magnetic thin film was 2.4 μm for the Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film and 1.5 μm for the Ni—Zn ferrite single layer film.
【００３１】図４に、作製したインダクタの１０ＭＨｚ
〜５ＧＨｚにおける周波数特性を示す。図４に示すよう
に、磁性薄膜としてＮｉ−Ｚｎフェライト単層膜を用い
たインダクタＩＩでは、１００ＭＨｚ付近で透磁率が低
下しているが、磁性薄膜としてＮｉ−Ｚｎフェライト／
Ｃｏフェライト積層膜１０６を用いた場合には透磁率の
低下も見られず、高周波領域（５ＧＨｚ）まで使用可能
であることが分かる。FIG. 4 shows the manufactured inductor at 10 MHz.
The frequency characteristic in 5 GHz is shown. As shown in FIG. 4, in the inductor II using the Ni-Zn ferrite single layer film as the magnetic thin film, the magnetic permeability was lowered at around 100 MHz, but the magnetic thin film was Ni-Zn ferrite /
When the Co ferrite laminated film 106 is used, no decrease in magnetic permeability is observed, and it can be seen that it can be used up to a high frequency region (5 GHz).
【００３２】上記のようにＣｏフェライト層とＮｉ−Ｚ
ｎフェライト層をプラズマＭＯＣＶＤ法を用いて形成す
れば、原料ガスの供給を制御することにより、組成の異
なるスピネル型のＮｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライ
ト積層膜１０６が得られる。従って、Ｎｉ−Ｚｎフェラ
イト／Ｃｏフェライト積層膜１０６の組成を調整するこ
とにより、１００ＭＨｚ以上の高周波領域において優れ
た軟磁気特性を示す薄膜インダクタなどの磁心材料を提
供することができる。As described above, the Co ferrite layer and the Ni--Z
If the n ferrite layer is formed by the plasma MOCVD method, the spinel type Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106 having different compositions can be obtained by controlling the supply of the source gas. Therefore, by adjusting the composition of the Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106, it is possible to provide a magnetic core material such as a thin film inductor exhibiting excellent soft magnetic characteristics in a high frequency region of 100 MHz or higher.
【００３３】尚、上記実施例においては、原料ガス及び
窒素ガス（キャリアガス）の供給バルブの開閉や窒素ガ
ス（キャリアガス）の流量の調整を手動で行っている
が、必ずしもこの構成に限定されるものではない。原料
ガス及び窒素ガス（キャリアガス）の供給バルブに電磁
弁を用い、この電磁弁の開閉を窒素ガス（キャリアガ
ス）の流量と共にコンピュータ制御することも可能であ
る。従って、本発明のフェライト積層薄膜の製造方法に
プラズマＭＯＣＶＤ法を用いれば、高周波領域において
優れた特性を示すＮｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライ
ト積層膜１０６を形成することが可能となるだけでな
く、その形成が非常に容易になる。In the above embodiment, the opening and closing of the supply valve for the raw material gas and the nitrogen gas (carrier gas) and the adjustment of the flow rate of the nitrogen gas (carrier gas) are performed manually, but the configuration is not necessarily limited to this. Not something. It is also possible to use a solenoid valve as a supply valve for the source gas and the nitrogen gas (carrier gas), and to open / close the solenoid valve together with the flow rate of the nitrogen gas (carrier gas) by computer control. Therefore, when the plasma MOCVD method is used in the method for producing a ferrite laminated thin film of the present invention, not only it becomes possible to form the Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106 that exhibits excellent characteristics in the high frequency region, but also Very easy to form.
【００３４】また、上記実施例においては、第２層配線
金属１０５となる導体層を形成した後、その上にＮｉ−
Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜１０６を堆積し
ているが、必ずしもこの構成に限定されるものではな
く、Ｎｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜１０
６を形成した後、その上に第２層配線金属１０５となる
導体層を堆積してもよい。また、導体層（第２層配線金
属１０５）のみのスパイラルパターンにエッチング加工
し、Ｎｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜１０
６を導体層の上又は下に配置した構造としてもよい。導
体層（第２層配線金属１０５）の上にＮｉ−Ｚｎフェラ
イト／Ｃｏフェライト積層膜１０６を配置する場合に
は、導体層間にＳｉＯ2 などの絶縁層を埋め込んだ構造
にするのが望ましい。このような構造にすれば、導体層
（第２層配線金属１０５）の側面にＮｉ−Ｚｎフェライ
ト／Ｃｏフェライト積層膜が付着することはない。Further, in the above-mentioned embodiment, after the conductor layer which becomes the second layer wiring metal 105 is formed, the Ni-- layer is formed thereon.
Although the Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106 is deposited, it is not necessarily limited to this structure, and the Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film 10 is formed.
After forming 6, the conductor layer to be the second layer wiring metal 105 may be deposited thereon. In addition, the Ni-Zn ferrite / Co ferrite laminated film 10 is etched into a spiral pattern of only the conductor layer (second-layer wiring metal 105).
The structure in which 6 is arranged above or below the conductor layer may be adopted. When the Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106 is arranged on the conductor layer (second-layer wiring metal 105), it is desirable to have a structure in which an insulating layer such as SiO 2 is embedded between the conductor layers. With such a structure, the Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film does not adhere to the side surface of the conductor layer (second-layer wiring metal 105).
【００３５】さらに、第２層配線金属（導体層）１０５
の上下をＮｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜
１０６で挟んだサンドイッチ構造としたところ、磁性薄
膜（Ｎｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜１０
６）が片側だけに存在する場合と比較して、同じスパイ
ラル形状で約２倍のインダクタンス値が得られた。Further, the second layer wiring metal (conductor layer) 105
When a sandwich structure is formed by sandwiching the upper and lower sides of the Ni-Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106, a magnetic thin film (Ni-Zn ferrite / Co ferrite laminated film 10
Compared with the case where 6) is present on only one side, approximately twice the inductance value was obtained with the same spiral shape.
【００３６】本発明によるＮｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏ
フェライト積層膜１０６は、プラズマＭＯＣＶＤ法によ
り３００℃以下の低温で製造することができることか
ら、ＧａＡｓ基板上に形成した金属−半導体接触電解効
果型トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）や、ヘテロ接合型Ｆ
ＥＴ、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）な
どの能動素子とキャパシタやインダクタなどの受動素子
を集積化したモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩ
Ｃ）におけるインダクタ用の磁心材料への応用も可能で
ある。Ni-Zn ferrite / Co according to the invention
Since the ferrite laminated film 106 can be manufactured by a plasma MOCVD method at a low temperature of 300 ° C. or lower, a metal-semiconductor contact field effect transistor (MESFET) formed on a GaAs substrate or a heterojunction F type.
Monolithic microwave integrated circuit (MMI) that integrates active elements such as ET and heterojunction bipolar transistors (HBT) and passive elements such as capacitors and inductors.
Application to the magnetic core material for the inductor in C) is also possible.
【００３７】また、上記実施例においては、高周波（１
３．５６ＭＨｚ）プラズマを用い、基板温度３００℃で
成膜したが、必ずしもこの基板温度に限定されるもので
はなく、２５０℃〜６５０℃の範囲の基板温度であれ
ば、高周波領域で優れた特性を示すＮｉ−Ｚｎフェライ
ト／Ｃｏフェライト積層膜１０６が得られた。プラズマ
源としてマイクロ波プラズマ又は電子サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）によって発生させたプラズマを用いても、
同様に優れた特性を示すＮｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフ
ェライト積層膜１０６が得られた。特に、プラズマ源と
してＥＣＲプラズマを用いた場合には、約１５０℃の低
温でも優れた特性を示すＮｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフ
ェライト積層膜１０６が得られた。従って、プラズマ源
としてＥＣＲプラズマを用いる場合には、成膜時の基板
温度は１５０℃〜６５０℃の範囲にあればよい。また、
上記実施例においては、Ｎｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフ
ェライト積層膜１０６を、半絶縁性ＧａＡｓ基板１０１
の上に形成し、その特性をＮｉ−Ｚｎフェライト単相膜
と比較したが、ソーダライムや石英などのガラス基板、
アルミナなどのセラミック基板、シリコン基板、ニッケ
ルなどの金属基板などを下地基板として用いた場合に
も、同様に高周波領域において優れた特性を示すＮｉ−
Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜１０６が得られ
た。すなわち、プラズマＭＯＣＶＤ法を用いれば、比較
的低温でＮｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜
１０６を作製することができるので、下地に用いる基板
材料の制約なしに、優れた特性を示すＮｉ−Ｚｎフェラ
イト／Ｃｏフェライト積層膜１０６が得られる。In the above embodiment, the high frequency (1
(3.56 MHz) Plasma was used to form a film at a substrate temperature of 300 ° C. However, the substrate temperature is not necessarily limited to this, and a substrate temperature in the range of 250 ° C. to 650 ° C. has excellent characteristics in the high frequency region. The obtained Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106 was obtained. Using microwave plasma or plasma generated by electron cyclotron resonance (ECR) as the plasma source,
A Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106 having similarly excellent characteristics was obtained. In particular, when ECR plasma was used as the plasma source, the Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106 showing excellent characteristics even at a low temperature of about 150 ° C. was obtained. Therefore, when ECR plasma is used as the plasma source, the substrate temperature during film formation may be in the range of 150 ° C to 650 ° C. Also,
In the above embodiment, the Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106 is formed on the semi-insulating GaAs substrate 101.
Was formed on top of the above, and its characteristics were compared with a Ni-Zn ferrite single-phase film, but a glass substrate such as soda lime or quartz,
Even when a ceramic substrate such as alumina, a silicon substrate, or a metal substrate such as nickel is used as a base substrate, the Ni-similarly shows excellent characteristics in a high frequency region.
A Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106 was obtained. That is, since the Ni—Zn ferrite / Co ferrite laminated film 106 can be formed at a relatively low temperature by using the plasma MOCVD method, the Ni—Zn ferrite showing excellent characteristics is not limited by the substrate material used as the underlayer. A / Co ferrite laminated film 106 is obtained.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るフェ
ライト積層膜によれば、一方向に大きな磁気異方性を有
し、かつ、その方向と垂直な面内においては比較的小さ
な磁気異方性を有するフェライト積層薄膜が実現され、
大きな自然共鳴周波数と大きな比抵抗を併せ持つフェラ
イト積層薄膜が得られる。その結果、１００ＭＨｚ以上
の高周波領域において優れた軟磁気特性を示す薄膜イン
ダクタなどの磁心材料として有用なフェライト積層薄膜
を提供することができる。As described above, the ferrite laminated film according to the present invention has a large magnetic anisotropy in one direction and a relatively small magnetic anisotropy in a plane perpendicular to the direction. A ferrite laminated thin film with directionality is realized,
A ferrite laminated thin film having a large natural resonance frequency and a large specific resistance can be obtained. As a result, it is possible to provide a ferrite laminated thin film useful as a magnetic core material such as a thin film inductor exhibiting excellent soft magnetic characteristics in a high frequency region of 100 MHz or higher.
【００３９】また、本発明に係るフェライト積層膜の製
造方法によれば、スピネル型の結晶構造を有する垂直磁
気異方性Ｃｏフェライト層と軟磁性Ｎｉ−Ｚｎフェライ
ト層とが交互に積層された構造を備えたフェライト積層
薄膜を効率良く作製することができる。また、プラズマ
ＭＯＣＶＤ法を用いてＣｏフェライト層及びＮｉ−Ｚｎ
フェライト層を形成するものであるため、原料ガスの供
給を制御することにより、組成の異なるＮｉ−Ｚｎフェ
ライト／Ｃｏフェライト積層膜が得られる。従って、Ｎ
ｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜の組成を調
整することにより、１００ＭＨｚ以上の高周波領域にお
いて優れた軟磁気特性を示す薄膜インダクタなどの磁心
材料を提供することができる。また、プラズマＭＯＣＶ
Ｄ法を用いれば、比較的低温でＮｉ−Ｚｎフェライト／
Ｃｏフェライト積層膜を作製することができるので、下
地基板材料の制約が緩和される。また、プラズマＭＯＣ
ＶＤ装置において、原料ガス及びキャリアガスの供給バ
ルブに電磁弁を用い、この電磁弁の開閉をキャリアガス
の流量と共にコンピュータ制御すれば、高周波領域にお
いて優れた特性を示すＮｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェ
ライト積層膜を容易に形成することができる。Further, according to the method for producing a ferrite laminated film of the present invention, a structure in which perpendicular magnetic anisotropic Co ferrite layers having a spinel type crystal structure and soft magnetic Ni—Zn ferrite layers are alternately laminated. It is possible to efficiently manufacture a ferrite laminated thin film having In addition, a Co ferrite layer and a Ni-Zn layer are formed using the plasma MOCVD method.
Since the ferrite layer is formed, a Ni-Zn ferrite / Co ferrite laminated film having a different composition can be obtained by controlling the supply of the raw material gas. Therefore, N
By adjusting the composition of the i-Zn ferrite / Co ferrite laminated film, it is possible to provide a magnetic core material such as a thin film inductor exhibiting excellent soft magnetic characteristics in a high frequency region of 100 MHz or more. In addition, plasma MOCV
If the D method is used, Ni / Zn ferrite /
Since the Co ferrite laminated film can be produced, the restriction on the material of the base substrate is relaxed. In addition, plasma MOC
In a VD device, a solenoid valve is used as a feed valve for a raw material gas and a carrier gas, and if the opening and closing of this solenoid valve is controlled by a computer together with the flow rate of the carrier gas, a Ni-Zn ferrite / Co ferrite laminate showing excellent characteristics in a high frequency region The film can be easily formed.
【図１】本発明に係るフェライト積層薄膜を用いた薄膜
インダクタを示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a thin film inductor using a ferrite laminated thin film according to the present invention.
【図２】本発明に係るフェライト積層薄膜の一実施例を
作製するためのプラズマＭＯＣＶＤ装置の概略構成図で
ある。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a plasma MOCVD apparatus for producing an embodiment of a ferrite laminated thin film according to the present invention.
【図３】本発明の実施例におけるスパイラルインダクタ
の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a spiral inductor according to an embodiment of the present invention.
【図４】本発明の実施例における薄膜インダクタの周波
数特性図である。FIG. 4 is a frequency characteristic diagram of a thin film inductor according to an example of the present invention.
１ 反応チャンバー ２ 基板加熱用ヒーター ３ 基板ホルダー ４ 下地基板 ５ 電極 ６ 排気手段 ７ プラズマ放電領域 ８ 原料ガス供給手段 ９ 基板回転機構 １０ 高周波（１３．５６ＭＨｚ）電源 １１、１２、１３、１４ 気化器 １５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２
３ バルブ ２４ キャリアガス（窒素ガス）ボンベ ２５ 酸素ボンベ ２６、２７、２８、２９ パイプ １０１ 半絶縁性ＧａＡｓ基板 １０２ 第１のＳｉ3 Ｎ4 絶縁膜 １０３ 第２のＳｉ3 Ｎ4 絶縁膜 １０４ 第１層配線金属 １０５ 第２層配線金属 １０６ Ｎｉ−Ｚｎフェライト／Ｃｏフェライト積層膜1 Reaction Chamber 2 Substrate Heating Heater 3 Substrate Holder 4 Base Substrate 5 Electrode 6 Exhaust Means 7 Plasma Discharge Area 8 Raw Material Gas Supply Means 9 Substrate Rotation Mechanism 10 High Frequency (13.56 MHz) Power Supply 11, 12, 13, 14 Vaporizer 15 , 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 2
3 valve 24 carrier gas (nitrogen gas) cylinder 25 oxygen cylinder 26, 27, 28, 29 pipe 101 semi-insulating GaAs substrate 102 first Si 3 N 4 insulating film 103 second Si 3 N 4 insulating film 104 first Layer wiring metal 105 Second layer wiring metal 106 Ni-Zn ferrite / Co ferrite laminated film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 彰良 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akiyoshi Tamura 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (6)
異方性フェライト層と軟磁性フェライト層とが交互に積
層された構造を備えたフェライト積層薄膜。1. A ferrite laminated thin film having a structure in which perpendicular magnetic anisotropic ferrite layers having a spinel type crystal structure and soft magnetic ferrite layers are alternately laminated.
０）面に優先配向したＣｏフェライト層である請求項１
に記載のフェライト積層薄膜。2. The perpendicular magnetic anisotropic ferrite layer comprises (10
The Co ferrite layer preferentially oriented to the (0) plane.
The laminated ferrite thin film according to.
優先配向したＮｉ−Ｚｎフェライト層である請求項１に
記載のフェライト多層薄膜。3. The ferrite multilayer thin film according to claim 1, wherein the soft magnetic ferrite layer is a Ni—Zn ferrite layer preferentially oriented in the (100) plane.
フェライト層の膜厚が、それぞれ０．０５μｍ〜１０μ
ｍである請求項１に記載のフェライト多層薄膜。4. The perpendicular magnetic anisotropic ferrite layer and the soft magnetic ferrite layer each have a thickness of 0.05 μm to 10 μm.
The ferrite multilayer thin film according to claim 1, wherein m is m.
料ガスを導入し、前記反応チャンバー内に設けた基板ホ
ルダーと電極との間に電力を供給して前記原料ガスをプ
ラズマ化し、前記基板ホルダーに保持した所定温度の基
板上にフェライト積層薄膜を形成するフェライト積層薄
膜の製造方法であって、鉄（Ｆｅ）のβ−ジケトン錯体
ガス、コバルト（Ｃｏ）のβ−ジケトン錯体ガス、キャ
リアガス及び酸素ガスからなる原料ガスを導入してＣｏ
フェライト層を形成する工程と、鉄（Ｆｅ）のβ−ジケ
トン錯体ガス、ニッケル（Ｎｉ）のβ−ジケトン錯体ガ
ス、亜鉛（Ｚｎ）のβ−ジケトン錯体ガス、キャリアガ
ス及び酸素ガスからなる原料ガスを導入してＮｉ−Ｚｎ
フェライト層を形成する工程とを交互に行うことを特徴
とするフェライト積層薄膜の製造方法。5. A raw material gas is introduced into a reaction chamber having an evacuation means, and electric power is supplied between a substrate holder and an electrode provided in the reaction chamber to turn the raw material gas into a plasma, and to the substrate holder. A method for manufacturing a ferrite laminated thin film, comprising forming a ferrite laminated thin film on a substrate having a predetermined temperature, which comprises a β-diketone complex gas of iron (Fe), a β-diketone complex gas of cobalt (Co), a carrier gas and oxygen. Introduce raw material gas consisting of gas
Step of forming ferrite layer, and raw material gas consisting of iron (Fe) β-diketone complex gas, nickel (Ni) β-diketone complex gas, zinc (Zn) β-diketone complex gas, carrier gas and oxygen gas To introduce Ni-Zn
A method for manufacturing a ferrite laminated thin film, which comprises alternately performing the step of forming a ferrite layer.
鳴（ＥＣＲ）プラズマを用いる請求項５に記載のフェラ
イト積層薄膜の製造方法。6. The method for producing a laminated ferrite thin film according to claim 5, wherein electron cyclotron resonance (ECR) plasma is used as the plasma source.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14199795A JPH08335514A (en) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | Ferrite lamination thin film and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14199795A JPH08335514A (en) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | Ferrite lamination thin film and its manufacturing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08335514A true JPH08335514A (en) | 1996-12-17 |
Family
ID=15304994
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14199795A Pending JPH08335514A (en) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | Ferrite lamination thin film and its manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08335514A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6030454A (en) * | 1997-03-28 | 2000-02-29 | Advanced Technology Materials, Inc. | Composition and method for forming thin film ferrite layers on a substrate |
| US6632473B2 (en) | 2001-03-30 | 2003-10-14 | Minebea Co. Ltd. | Method of producing ferrite thin film |
| JP2005191098A (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Nec Tokin Corp | Ferrite thin-film and its manufacturing method |
| JP2006108557A (en) * | 2004-10-08 | 2006-04-20 | Nec Tokin Corp | Ferrite thin film and manufacturing method thereof |
-
1995
- 1995-06-08 JP JP14199795A patent/JPH08335514A/en active Pending
Cited By (5)
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| JP4697928B2 (en) * | 2004-10-08 | 2011-06-08 | Ｎｅｃトーキン株式会社 | Ferrite thin film for electromagnetic interference suppressor |
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