叠层磁性薄膜及其制造方法技术

本发明专利技术利用粒状膜同时实现叠层磁性薄膜的高电阻率化和高频频带中的优良软磁特性。叠层磁性薄膜１０具有在基板１２上使绝缘层１４和粒状层１６交替多次成膜而形成的叠层结构。绝缘层１４由ＳｉＯ↓［２］膜形成。粒状层１６由ＦｅＮｉＳｉＯ膜形成，绝缘体１８存在于晶界之间以包覆磁性粒子２０。成膜时对基板１２进行加热，从而可以提高绝缘层１４及绝缘体１８的绝缘性而增高电阻率。另外，通过改变绝缘层１４及粒状磁性层１６的厚度、或磁性粒子２０相对于绝缘体１８的比率而使组成在规定范围内的磁性粒子２０的粒径均衡化，可以抑制高电阻率化引起的磁特性劣化，同时实现高磁特性和高电阻率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用磁性粒子散布在绝缘体中形成的粒状膜而得到的叠层磁性膜及其制造方法，更具体而言，涉及实现高电阻率、和抑制高频频带中软磁特性的劣化。
技术介绍
信息通信技术的发展促进了信息通信量的飞速增加，从而需要高性能的信息终端。由于强烈要求所述信息终端具有较高的通信速度、以及较高的便利性，因此，对电子产品小型化、低耗电化的要求也日益增强。在上述趋势中，近年的半导体技术通过应用目前未曾使用过的不同种材料来适应小型化等要求，而且也开始研究磁性材料的应用。然而，目前的移动电话、无线LAN等通信器械以GHz的高频频带为工作频率，因此如果不是在GHz频带内工作的磁性材料，则难以应用于上述设备中。一般而言，为了提高磁性薄膜的工作频率，需要提高共振频率。共振频率与饱和磁化和各向异性磁场的乘积的1/2次幂成比例，因此正在积极开发增加了上述值的材料。现在使用的主要磁性体可以分为金属磁性体、无定形金属磁性体、氧化物磁性体等。其中，金属磁性体由于电阻率较低，当频率增高时涡流损失急剧增加，因此难以在高频频带中使用。无定形金属磁性体的电阻率比金属大10倍或10倍以上，可以在一定程度的高频率下使用，但是在GHz频带时涡流损失较大，因而不能使用。铁素体等氧化物磁性体的电阻率非常高，因此涡流损失几乎可以忽略不计，但是与金属类磁性体相比，其饱和磁化变为半量或半量以下，因此导磁率的值的变得极低而缺乏实用性。如上所述，将磁性体用于高频频带时存在较多问题，近年来，开始着眼于将粒状结构的磁性薄膜用作高频用磁性体，并进行了研究和开发，(例如，以下的专利文献1)。粒状结构是指将nm(10-9m)大小的磁性粒子包埋在作为绝缘体的金属氧化物中形成的结构，可以获得由磁性粒子微细化带来的高软磁特性和由氧化物的晶界带来的高电阻率。粒状结构的磁性薄膜通常具有10-5～10-2Ωcm、达到金属磁性体的100～1000倍左右的较高电阻率，因此涡流损失的影响较小，即使在GHz频带等高频下也具有充分的磁特性。专利文献1特开2002-299111号公报
技术实现思路
但是上述电阻率的值虽然与金属磁性体相比较高，但是没有绝缘体高，因此当应用于实际的设备中时与其它金属部位之间产生寄生容量成分。该寄生容量的值非常小，通常几乎不会产生不良影响，但是在如GHz区域那样的高频频带中，寄生容量的阻抗变得不容忽视，具有使设备特性严重劣化的缺点。为了降低寄生容量，需要进一步增加电阻率。但是在通常的粒状结构中，当为了增加电阻率而使绝缘体比例增加时，磁性粒子间利用传导电子的交换相互作用降低，磁性粒子失去强磁性而成为超常磁性状态。因此，存在磁特性严重劣化的问题。本专利技术着眼于上述问题，目的为提供一种利用粒状膜、电阻率高且在高频频带具有优良的软磁特性的。为了实现上述目的，本专利技术提供一种利用将磁性粒子包埋在绝缘体中形成的粒状膜的叠层磁性薄膜的制造方法，其特征为，在基板上将绝缘层和由前述粒状膜形成的磁性层交替多次成膜进行叠层时，对前述基板进行加热。本专利技术的主要方案之一的特征为，所述磁性粒子为Fe-Ni合金、所述绝缘体及绝缘层为SiO2。其它方案的特征为，在所述磁性层和绝缘层成膜时，使基板温度为150℃或150℃以上、优选为160℃～180℃。其它方案的特征为，(1)使所述磁性粒子中Ni的组成为20～40atm％，(2)使所述绝缘层的厚度为1.5～3.0nm，(3)使所述磁性层的厚度为3.5～7.0nm，(4)使所述磁性层中磁性粒子相对于绝缘体的体积比率为1.3～1.7。本专利技术的叠层磁性薄膜的特征为，该薄膜是采用上述任一种制造方法制成的。本专利技术的前述目的及其它目的、特征、优点可望通过下面的详细说明以及附图而得以阐明。本专利技术将nm大小的微细磁性粒子用绝缘体包覆而形成的粒状结构的磁性层和绝缘层以nm级叠层而得到叠层结构，在成膜时将基板加热，从而可以提高所述绝缘层及绝缘体双方的绝缘性、提高电阻率。另外，通过改变绝缘层及磁性层的厚度、磁性粒子相对于绝缘体的比率，使组成在规定范围内的磁性金属粒子的粒径均衡化，从而能够抑制起因于高电阻率化的磁特性劣化现象，能够同时实现高磁特性和高电阻率。附图说明图1示出本专利技术的实施例1，(A)为示出叠层结构的主要剖面图，(B)为示出粒状层结构的模式图。图2为示出前述实施例1的导磁率及电阻率与成膜时基板温度的关系的曲线图。图3为示出前述实施例1的饱和磁化及顽磁力与成膜时基板温度的关系的曲线图。图4为示出前述实施例1的导磁率及电阻率与磁性粒子中Ni组成的关系的曲线5为示出前述实施例1的饱和磁化及顽磁力与磁性粒子中Ni组成的关系的曲线图。图6为示出前述实施例1的导磁率及电阻率与绝缘层厚度的关系的曲线图。图7为示出前述实施例1的饱和磁化及顽磁力与绝缘层厚度的关系的曲线图。图8为示出前述实施例1的导磁率及电阻率与粒状层厚度的关系的曲线图。图9为示出前述实施例1的饱和磁化及顽磁力与粒状层厚度的关系的曲线图。图10为示出前述实施例1的导磁率及电阻率与粒状层中磁性金属粒子相对于绝缘体的比率的关系的曲线图。图11为示出前述实施例1的饱和磁化及顽磁力与粒状层中磁性金属粒子相对于绝缘体的比率的关系的曲线图。附图标记10叠层磁性薄膜(叠层粒状膜)12基板14绝缘层16粒状磁性层18绝缘体20磁性粒子具体实施方式以下基于实施例详细地说明实施本专利技术的最佳方案。实施例1首先参照图1～图11说明本专利技术的实施例1。图1(A)为本实施例中叠层磁性薄膜(或叠层粒状膜)10的主要剖面图，图1(B)为从上面观察粒状磁性层16(以下记为“粒状层”)的形态时的模式图。如图1所示，叠层磁性薄膜10具有在基板12上将绝缘层14和粒状层16交替多次成膜而形成的叠层结构。所述基板12例如可以使用Si基板、绝缘层14例如可以由SiO2膜形成。另外，粒状层16例如可以由Fe-Ni合金和SiO2形成的FeNiSiO膜形成，如图1(B)所示，绝缘体18和金属等磁性粒子20形成为分离·共存的粒状薄膜。即，形成绝缘体18存在于晶界中以包覆磁性粒子20的结构。需要说明的是，磁性粒子20除了使用Fe-Ni合金外，也可以使用Ni或Fe等，但本专利技术使用Fe-Ni合金，尤其可以得到品质较高的膜。就制造方法之一例而言，使用电感耦合型RF阴极真空喷镀装置，在(1)环境气体为Ar、(2)成膜压力为420mPa、(3)背压为1.0×10-5Pa或1.0×10-5Pa以下、(4)膜厚为500nm、(5)靶为Fe、Ni、SiO2的制作条件下，在基板12上将具有理想的nm级厚度的FeNiSiO薄膜(粒状层16)和SiO2薄膜(绝缘层14)反复成膜，形成叠层磁性薄膜10。本实施例中，以所述叠层磁性薄膜10成膜时的基板温度、FeNi合金(磁性粒子20)中的Ni组成、绝缘层14的厚度WI、粒状层16的厚度WM、粒状层16中磁性粒子20相对于绝缘层18的比率为参数，研究叠层磁性薄膜10的电阻率和磁特性适合实用的范围。<基板温度>···首先参照图2及图3研究成膜时基板12的温度。图2示出在频率为100MHz(0.1GHz)时本实施例的叠层磁性薄膜10的导磁率及电阻率与成膜时基板温度的关系曲线图，横轴为基板温度(℃)、纵轴分别表示导磁率及电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种叠层磁性薄膜的制造方法，是利用将磁性粒子包埋在绝缘体中形成的粒状膜的叠层磁性薄膜的制造方法，其特征为，使绝缘层和由所述粒状膜形成的磁性层在基板上交替多次成膜而进行叠层时，对所述基板进行加热。

【技术特征摘要】
JP 2004-9-17 271303/20041.一种叠层磁性薄膜的制造方法，是利用将磁性粒子包埋在绝缘体中形成的粒状膜的叠层磁性薄膜的制造方法，其特征为，使绝缘层和由所述粒状膜形成的磁性层在基板上交替多次成膜而进行叠层时，对所述基板进行加热。2.如权利要求1所述的叠层磁性薄膜的制造方法，其特征为，所述磁性粒子为Fe-Ni合金，所述绝缘体及绝缘层为SiO2。3.如权利要求1所述的叠层磁性薄膜的制造方法，其特征为，将所述磁性层和绝缘层成膜时的基板温度设定为150℃或150℃以上。4.如权利要求3所述的叠层磁性薄膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：池田贤司，小林和义，
申请(专利权)人：太阳诱电株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]