專利名稱：磁性薄膜及其形成方法、磁性元件以及電感器和磁性元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在GHz頻帶的高頻特性良好的磁性薄膜及其形成方法、具有這種磁性薄膜的磁性元件以及電感器和磁性元件的制造方法。
背景技術(shù)：
近年，作為集成受動(dòng)部件，需要薄膜電感器或薄膜變壓器等平面型磁性元件在高頻應(yīng)用，隨之就需要在GHz頻帶中高頻特性良好的磁性薄膜。
作為提高磁性薄膜的高頻特性的方針，可以列舉提高共振頻率或抑制高頻電流損失等途徑。其中，為了提高磁性薄膜的共振頻率，根據(jù)下述公式(1)，需要增大各向異性磁場Hk以及飽和磁化強(qiáng)度4πMs的值。
數(shù)1fr=γ2π4πHK·Ms···(1)]]>(fr共振頻率，γ旋磁常數(shù)，Hk各向異性磁場，Ms飽和磁化強(qiáng)度)作為向磁性薄膜提供該各向異性磁場Hk的技術(shù)，以前一直以來都是利用在磁場中對(duì)磁性薄膜進(jìn)行熱處理的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)1)，最近，還利用在磁場中對(duì)磁性層進(jìn)行成膜的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。
另外，當(dāng)把這樣的磁性薄膜實(shí)際應(yīng)用于磁性元件時(shí)，重要的是不僅各向異性磁場Hk的值要大，而且能夠根據(jù)使用目的或用途隨意地控制該值。
例如，在非專利文獻(xiàn)1中，公開了在(Co1-xFex)-Al-O磁性薄膜中，通過變化鈷(Co)和鐵(Fe)的組成而控制各向異性磁場Hk的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1特開平5-114530號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2特開2002-20864號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1大沼等二人，“具有高電阻率的(Co1-xFex)-Al-O粒狀薄膜的磁致伸縮和軟磁性質(zhì)”，Journal of Applied Physics，American Institute ofPhysics，1999年4月15日，第85卷，第8號(hào)，第4574-4576頁。

發(fā)明內(nèi)容然而，在上述專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，能夠提供的各向異性磁場Hk最大為約15×103/4π[A/m](＝19Oe)，并不能提供更大的各向異性磁場Hk和提高共振頻率fr。另外，在上述專利文獻(xiàn)2的技術(shù)中，雖然能夠提供各向異性磁場Hk，但是并不能隨意地控制該值。
此外，在上述非專利文獻(xiàn)1的技術(shù)中，雖然能夠隨意地控制各向異性磁場Hk，但是，如該文獻(xiàn)的圖1(c)、(d)所示，如果利用Co和Fe的組成而改變各向異性磁場Hk(圖1(d))，隨之還會(huì)改變飽和磁通密度Bs(與飽和磁化強(qiáng)度4πMs意義相同)(圖1(c))。即，隨著各向異性磁場Hk增加，飽和磁通密度Bs降低，最終根據(jù)上述式(1)，共振頻率fr幾乎沒有變化，并不能提高該值。
像這樣，通過上述那樣的技術(shù)使磁性薄膜的各向異性磁場變化的現(xiàn)有技術(shù)難以獲得具有高共振頻率、高頻特性優(yōu)異的磁性薄膜。因此，難以獲得高頻特性優(yōu)異的磁性元件。
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其第1個(gè)目的是提供具有高共振頻率、高頻特性優(yōu)異的磁性薄膜及其形成方法。
另外，本發(fā)明的第2個(gè)目的是提供高頻特性優(yōu)異的磁性元件以及電感器和磁性元件的制造方法。
使本發(fā)明的磁性薄膜成為如下所述的膜具有含有絕緣材料和通過混入該絕緣材料而軟磁化的磁性材料，形成于襯底上，且相對(duì)于疊層面沿著傾斜方向晶體生長成柱狀的傾斜生長磁性層。
在這里，所謂“軟磁化”是指不論絕緣材料混入前的磁特性，即不論磁性材料顯示軟磁性還是硬磁性，通過混入絕緣材料而使其變得與混入前相比顯示出軟磁性傾向，并且不論其程度。另外，所謂“疊層面”是指疊層多層膜而得到的面，通常與襯底面平行。此外，所謂“柱狀”并不限于文字上所述的柱的形狀，而是表示具有長軸和短軸的形狀。
本發(fā)明的磁性元件具備線圈和設(shè)置在該線圈單側(cè)的磁性薄膜，該磁性薄膜具有含有絕緣材料和通過混入該絕緣材料而軟磁化的磁性材料，并且相對(duì)于疊層面沿著傾斜方向晶體生長成柱狀的傾斜生長磁性層。
本發(fā)明的電感器具有上述結(jié)構(gòu)的磁性元件。
在本發(fā)明的磁性薄膜、磁性元件以及電感器中，傾斜生長磁性層相對(duì)于疊層面沿著傾斜方向晶體生長成柱狀，從而根據(jù)其方向控制面內(nèi)磁各向異性。即，在與垂直于疊層面的方向之間具有角度，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的面內(nèi)磁各向異性。另外，在傾斜生長磁性層中，為了軟磁化向磁性材料中混入絕緣材料，從而促進(jìn)磁性材料的微晶化，增強(qiáng)面內(nèi)結(jié)晶磁各向異性，并且提高磁性薄膜的電阻率，抑制磁性薄膜中的電流損失。
可以使本發(fā)明的磁性薄膜進(jìn)一步具有含有上述絕緣材料以及上述磁性材料，并且相對(duì)于疊層面沿垂直方向晶體生長成柱狀的垂直生長磁性層。在該情況下，可以在這些傾斜生長磁性層和垂直生長磁性層的層之間具有絕緣層。另外，可以具有多層傾斜生長磁性層，在這些多層的傾斜生長磁性層的層之間具有絕緣層。
在本發(fā)明的磁性元件中，可以使磁性薄膜的至少一方進(jìn)一步具有含有上述絕緣材料以及上述磁材料，并且相對(duì)于疊層面沿垂直方向晶體生長成柱狀的垂直生長磁性層。另外，還可以使磁性薄膜的至少一方在傾斜生長磁性層和垂直生長磁性層的至少一層間或者當(dāng)具有多層傾斜磁性層時(shí)在這些多層傾斜生長磁性層之間具有絕緣層。
當(dāng)如上述那樣具有垂直生長磁性層及絕緣層而構(gòu)成的情況下，通過絕緣層能夠阻斷高頻電流，抑制過電流損失。此外，通過磁性層間的靜磁結(jié)合，能夠抑制閉合磁疇(或者三角磁疇)的產(chǎn)生，提高軟磁特性。最終能夠提高高頻下的磁導(dǎo)率或性能指數(shù)(Q＝μ′(磁導(dǎo)率的實(shí)部)/μ″(磁導(dǎo)率的虛部))。
在本發(fā)明的磁性薄膜中，具有多層傾斜生長磁性層，還可以使至少一對(duì)傾斜生長磁性層的晶體生長方向與疊層面平行的分量相互大致正交。另外，在這些相鄰的一對(duì)傾斜生長磁性層中，優(yōu)選使一方傾斜生長磁性層中的晶體生長方向與疊層面形成的角度，從疊層面的這一端到另一端緩慢增大，并且，使另一方的傾斜生長磁性層中的晶體生長方向與疊層面形成的角度，從疊層面的另一端到這一端緩慢增大。像上述那樣，當(dāng)從疊層面的一端到另一端，使相鄰的一對(duì)傾斜生長磁性層中的晶體生長方向與疊層面形成的角度相互發(fā)生相反的變化而構(gòu)成時(shí)，能夠減少這些角度相對(duì)于疊層面上的位置的偏差。
在本發(fā)明的磁性元件中，優(yōu)選使磁性薄膜設(shè)置在線圈的兩側(cè)，并夾著這些線圈。此時(shí)，在分別對(duì)應(yīng)于設(shè)置在線圈兩側(cè)的一對(duì)磁性薄膜的一對(duì)傾斜生長磁性層中，還可以使晶體生長方向平行于疊層面的分量相互大致垂直。另外，還可以使分別對(duì)應(yīng)于設(shè)置在線圈兩側(cè)的一對(duì)磁性薄膜的一對(duì)傾斜生長磁性層，以垂直于疊層面的截面上的線圈中心面為基準(zhǔn)，相互形成面對(duì)稱。另外，在這些相鄰的一對(duì)傾斜生長磁性層中，優(yōu)選構(gòu)成如下形態(tài)使一方傾斜生長磁性層中的晶體生長方向與疊層面形成的角度，從疊層面的這一端到另一端緩慢增大，并且，使另一方的傾斜生長磁性層中的晶體生長方向與疊層面形成的角度，從疊層面的另一端到這一端緩慢增大。由此使一對(duì)傾斜生長磁性層中的晶體生長方向與疊層面形成的角度從疊層面的一端向另一端相互發(fā)生相反的變化而構(gòu)成時(shí)，能夠減少這些角度相對(duì)于疊層面上的位置的偏差。
在本發(fā)明的磁性薄膜以及磁性元件中，優(yōu)選上述磁性材料含有鐵(Fe)或鈷鐵(CoFe)而構(gòu)成。
本發(fā)明的磁性薄膜的形成方法包括如下第1疊層工序在襯底上方，使其含有絕緣材料和通過混入該絕緣材料而軟磁化的磁性材料，相對(duì)于疊層面沿著傾斜方向使之結(jié)晶生長成柱狀，疊層第1傾斜生長磁性層。
本發(fā)明的磁性元件的制造方法包括如下2個(gè)疊層工序在襯底的一側(cè)，使其含有絕緣材料和通過混入該絕緣材料而軟磁化的磁性材料，相對(duì)于疊層面沿著傾斜方向使之結(jié)晶生長成柱狀，形成第1傾斜生長磁性薄膜的第1疊層工序，和在該第1傾斜生長磁性薄膜的與襯底相反一側(cè)，使其含有上述絕緣材料和上述磁性材料，相對(duì)于疊層面沿著傾斜方向使之結(jié)晶生長成柱狀，形成第2傾斜生長磁性薄膜的第2疊層工序。
在本發(fā)明的磁性薄膜的形成方法中，優(yōu)選包含在第1傾斜生長磁性層的上方，使其含有上述絕緣材料和上述磁性材料，相對(duì)于疊層面沿著傾斜方向使之結(jié)晶生長成柱狀，疊層第2傾斜生長磁性層的第2疊層工序，并且在上述第1疊層工序和上述第2疊層工序之間，含有使襯底沿面內(nèi)方向旋轉(zhuǎn)180°的工序。
在這里所謂“沿面內(nèi)方向旋轉(zhuǎn)180°”不但指使襯底沿面內(nèi)方向自轉(zhuǎn)的情況，還表示使襯底沿面內(nèi)方向公轉(zhuǎn)的情況。
在本發(fā)明的磁性元件的制造方法中，優(yōu)選在上述第1疊層工序和上述第2疊層工序之間，包含使襯底沿面內(nèi)方向旋轉(zhuǎn)180°的工序。
當(dāng)在第1疊層工序和第2疊層工序之間包括這樣的工序時(shí)，在第1傾斜生長磁性層以及第2傾斜生長磁性層中，晶體生長方向相對(duì)于襯底表面或第1傾斜生長磁性層的表面所形成的角度，從襯底的一端向另一端形成彼此相反的變化，從而能夠減少這些角度相對(duì)于襯底上的位置的偏差。
發(fā)明效果利用本發(fā)明的磁性薄膜或者磁性薄膜的形成方法，相對(duì)于疊層面沿傾斜方向使傾斜生長磁性層晶體生長成柱狀，并且在該傾斜生長磁性層中的磁性材料中混入絕緣材料，從而能夠使得傾斜生長磁性層顯示出面內(nèi)結(jié)晶磁各向異性，同時(shí)能夠增強(qiáng)該面內(nèi)結(jié)晶磁各向異性，并能夠增加各向異性磁場。因此，能夠不改變磁性薄膜的組成，只通過傾斜生長磁性層的晶體生長方向來改變各向異性磁場，從而能夠增加各向異性磁場而不減少飽和磁化強(qiáng)度，并能夠提高磁性薄膜的共振頻率。因此，能夠獲得高頻特性優(yōu)異的磁性薄膜。
另外，利用本發(fā)明的磁性元件、電感器、或磁性元件的制造方法，使磁性薄膜的傾斜生長磁性層相對(duì)于疊層面沿傾斜方向晶體生長成柱狀，同時(shí)在該傾斜生長磁性層的磁性材料中混入絕緣材料，從而能夠使得傾斜生長磁性層顯示出面內(nèi)結(jié)晶磁各向異性，同時(shí)能夠增強(qiáng)該面內(nèi)結(jié)晶磁各向異性，并能夠增加各向異性磁場。因此，能夠不改變磁性薄膜的組成，只通過傾斜生長磁性層的晶體生長方向來改變各向異性磁場，從而能夠增加各向異性磁場而不減少飽和磁化強(qiáng)度，并能夠提高磁性薄膜的共振頻率。因此，能夠獲得高頻特性優(yōu)異的磁性薄膜，并能夠制成高頻特性優(yōu)異的磁性元件或電感器。
另外，利用本發(fā)明的磁性薄膜、磁性薄膜的形成方法、磁性元件、電感器或者磁性元件的制造方法，通過向磁性材料混入絕緣材料而提高磁性薄膜的電阻率，能夠抑制磁性薄膜中的過電流損失，進(jìn)一步提高高頻特性(性能指數(shù))。
特別地，當(dāng)本發(fā)明的磁性薄膜具有垂直生長磁性層或絕緣層而進(jìn)行構(gòu)成的情況下，通過控制傾斜生長磁性層的膜厚，能夠控制各向異性磁場的強(qiáng)度。
另外，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的磁性元件或電感器，在磁性薄膜具有垂直生長磁性層或絕緣層而進(jìn)行構(gòu)成的情況下，通過磁性層間的靜磁結(jié)合而抑制閉合磁疇(或者三角磁疇)的產(chǎn)生，從而提高軟磁特性。最終能夠提高高頻下的磁導(dǎo)率或性能指數(shù)(Q＝μ′(磁導(dǎo)率的實(shí)部)/μ″(磁導(dǎo)率的虛部))。
另外，尤其當(dāng)通過本發(fā)明的磁性薄膜或磁性薄膜的形成方法，從疊層面的一端到另一端，使相鄰一對(duì)的傾斜生長磁性層中的晶體生長方向與疊層面形成的角度相互發(fā)生相反的變化而構(gòu)成時(shí)，能夠減少這些角度相對(duì)于疊層面上的位置的偏差，從而能夠提高制造時(shí)的成品率，降低生產(chǎn)成本。
此外，尤其通過本發(fā)明的磁性元件、電感器或磁性元件的制造方法，在線圈的兩側(cè)設(shè)置一對(duì)磁性薄膜，在分別對(duì)應(yīng)于這一對(duì)磁性薄膜的一對(duì)傾斜生長磁性層中，當(dāng)從線圈延伸面的一端到另一端，使晶體生長方向與線圈延伸面形成的角度相互發(fā)生相反的變化而構(gòu)成時(shí)，能夠減少這些角度相對(duì)線圈延伸面上的位置的偏差，從而能夠提高制造時(shí)的成品率，降低生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施方式以下，參照附圖，對(duì)實(shí)施發(fā)明的最佳方式(以下簡稱實(shí)施方式)進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1模式化地描述作為本發(fā)明實(shí)施方式1的磁性元件的電感器10的結(jié)構(gòu)，(A)表示俯視圖，(B)模式化地表示(A)中A-A部分的向視剖面圖。該電感器10具有襯底2、在該襯底2上形成的絕緣層3A以及磁性薄膜1及在磁性薄膜1上形成螺旋形的平面線圈4和在磁性薄膜1上覆蓋平面線圈4而形成的絕緣層3B。
襯底2是由例如玻璃襯底、陶瓷材料襯底、半導(dǎo)體襯底或者樹脂襯底等構(gòu)成。作為陶瓷材料，列舉例如氧化鋁、氧化鋯、炭化硅、氮化硅、氮化鋁、塊滑石、莫來石、堇青石、鎂橄欖石、尖晶石以及鐵氧體等。另外，絕緣層3A、3B例如由氧化硅(SiO2)等絕緣性陶瓷材料、感光聚酰亞胺、感光環(huán)氧化物或者BCB(苯并環(huán)丁烷)等構(gòu)成。平面線圈4例如通過鍍銅或?yàn)R射等構(gòu)成。另外，從該平面線圈4的兩端，分別將連接用端子J1，J2引向襯底2的外部。
磁性薄膜1如后面所述由相對(duì)于襯底2的表面(以及平面線圈4延伸存在的線圈延伸面，以下同)沿著傾斜方向生長成柱狀的傾斜生長磁性層11構(gòu)成，從而顯示出較高的面內(nèi)結(jié)晶磁各向異性。而且，通過使磁性薄膜1具有這樣的結(jié)構(gòu)，如后面所述使得其具有高共振頻率，從而在GHz頻帶具有優(yōu)異的高頻特性。
如此，在電感器10中，在襯底2上設(shè)置平面線圈4，并且通過絕緣層3而設(shè)置磁性薄膜1，從而在連接端子J1，J2之間形成電感器。而且，通過在該電感器10中并列設(shè)置多個(gè)平面線圈4，可以形成變壓器。
圖2模式化地描述磁性薄膜1的剖面結(jié)構(gòu)。該磁性薄膜1成為在襯底2上疊層傾斜生長磁性層11而形成的結(jié)構(gòu)。
傾斜生長磁性層11由傾斜生長磁性體12及絕緣體13組成，如圖2所示，是在傾斜生長磁性體12中混入絕緣體13而構(gòu)成的。
傾斜生長磁性體12是由通過混入絕緣體13而軟磁化的磁性材料而構(gòu)成，其中，優(yōu)選為強(qiáng)磁性材料鐵(Fe)或鈷鐵(CoFe)。這是因?yàn)檫@些強(qiáng)磁性材料具有高飽和磁化強(qiáng)度，因此，無論怎么軟磁化，仍然保持高飽和磁化強(qiáng)度，從而獲得更高的共振頻率fr。
另外，如圖3所示，該傾斜生長磁性體12相對(duì)于襯底2的表面沿著傾斜方向(如果取圖3中的xy平面為與襯底2的表面平行的線圈延伸面，則與該xy面形成一定的角度θ)生長成柱狀。該傾斜生長磁性體12的柱狀結(jié)晶的大小例如在短軸方向約15nm左右、在長軸方向約500nm左右。通過傾斜生長磁性體12的這種晶體生長，使得如后面所述通過傾斜生長磁性層11而表現(xiàn)出面內(nèi)結(jié)晶磁各向異性。而且，通過改變?cè)趦A斜生長磁性體12中的晶體生長方向與線圈延伸面所形成的角度(圖3的角度θ)，還能夠控制該面內(nèi)結(jié)晶磁各向異性的大小。
絕緣體13例如由氧化鋁(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氧化鋯(ZrO2)、氧化釔(Y2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化鉿(HfO2)、氧化鈰(CeO2)等氧化物、氟化鎂(MgF2)、氟化鈣(CaF2)、氟化鋇(BaF2)等氟化物、氮化鋁(AlN)、氮化硼(BN)、氮化硅(Si3N4)等氮化物等構(gòu)成。該絕緣體13起到像上述那樣對(duì)傾斜生長磁性體12進(jìn)行軟磁化，同時(shí)提高磁性薄膜1的電阻率的作用。具體地講，起到像后述那樣促進(jìn)傾斜生長磁性體12的微晶化、提高軟磁特性，并且抑制在磁性薄膜1中的高頻電流損失的作用。
由于這樣的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施方式的磁性薄膜1中，傾斜生長磁性層11相對(duì)于襯底2的表面沿著傾斜方向晶體生長成柱狀(由傾斜生長磁性體12構(gòu)成)，因此，在該方向上和在線圈延伸面內(nèi)與之垂直的方向上的磁特性不同。
并且，可以認(rèn)為這種結(jié)構(gòu)的傾斜生長磁性層11表現(xiàn)出面內(nèi)結(jié)晶磁各向異性的原因在于傾斜生長磁性體12的形狀磁各向異性或應(yīng)力各向異性等。
另外，在傾斜生長磁性層11中，通過向傾斜生長磁性體12混入絕緣體13，把傾斜生長磁性體12軟磁化，并且提高磁性薄膜1的電阻率。即，由于含有晶界存在的絕緣體13，使傾斜生長磁性層11的結(jié)晶細(xì)碎化，促進(jìn)傾斜生長磁性體12的微晶化，并且提高電阻率，抑制磁性薄膜1中的電流損失。因此，抑制由于通過傾斜生長磁性層11增強(qiáng)面內(nèi)結(jié)晶磁各向異性(各向異性磁場增加)而引起的共振頻率的高頻化以及由高頻電流引起的損失。
在本實(shí)施方式的磁性薄膜1中，如圖4所示，除了含有傾斜生長磁性體12的傾斜生長磁性層11，還可以具有包含相對(duì)于與襯底2平行的線圈延伸面沿垂直方向生長成柱狀的垂直生長磁性體15的垂直生長磁性層14而進(jìn)行構(gòu)成。通過設(shè)置這樣的垂直生長磁性層14，阻止在傾斜生長磁性層11中傾斜生長磁性體12沿傾斜方向生長結(jié)晶，從而進(jìn)一步增加各向異性磁場。如果沿傾斜方向晶體生長過度，就會(huì)促進(jìn)傾斜生長磁性體12的單晶化，而減少了各向異性磁場。另外，通過改變傾斜生長磁性層11的膜厚(圖4中的膜厚d1)和垂直生長磁性層14的膜厚(圖4中的膜厚d2)的比例，可以隨意地控制各向異性磁場的大小。而且，未必需要向該垂直生長磁性層14混入絕緣體13。這是因?yàn)榕c傾斜生長磁性層11的情況不同，沒有必要促進(jìn)垂直生長磁性體15的微晶化。
接著，參照?qǐng)D5，以磁性薄膜1的形成方法為核心，描述具有這種結(jié)構(gòu)的磁性薄膜1的電感器10的制造方法的一個(gè)例子(當(dāng)磁性薄膜是(Co30Fe70)0.983Al0.107O時(shí))。圖5模式化地表示磁性薄膜1的形成方法的一個(gè)例子。
本實(shí)施方式的磁性薄膜1通過真空薄膜形成方法形成，容易對(duì)氧化物等進(jìn)行成膜，因此，特別優(yōu)選通過濺射法形成。更具體地講，可以利用RF測射、DC測射、磁控測射、離子束測射、感應(yīng)耦合RF等離子體輔助測射、ECR測射、對(duì)向靶式測射等。而且，在以下的說明中，對(duì)通過濺射法形成磁性薄膜1的情況進(jìn)行描述，濺射法是本實(shí)施方式的一個(gè)具體例子，還能夠應(yīng)用其他真空薄膜形成方法(例如，蒸鍍法等)。
首先，在襯底2上形成磁性薄膜1。為此，固定由上述材料形成的襯底2，按照箭頭T所示那樣，沿傾斜方向(角度θ；例如30°～60°左右)將傾斜生長磁性層11的材料(即，傾斜生長磁性體12的材料(此時(shí)為Co30Fe70)及絕緣體13的材料(此時(shí)為Al2O3))入射至襯底2。此時(shí)，通過磁鐵M1，M2(分別顯示N極以及S極)施加恒定的外加磁場Happl(例如，100×103/4π[A/m](＝100Oe)以上)，并同時(shí)進(jìn)行成膜。沿著外加磁場Happl產(chǎn)生易磁化軸AXe，與其正交形成難磁化軸AXh，由該外加磁場Happl產(chǎn)生的各向異性磁場Hk的大小為約50Oe以下(此時(shí)為44Oe以下)。另外，沿著易磁化軸AXe方向，生長傾斜生長磁性層11的傾斜生長磁性體121。另外，使該傾斜生長磁性層11的膜厚d1例如為1μm以下。
作為利用濺射法對(duì)該傾斜生長磁性層11進(jìn)行成膜的方法，可以列舉如下方法使用由傾斜生長磁性體12以及絕緣體13各自材料構(gòu)成的靶，同時(shí)進(jìn)行濺射，或者使用由事先以傾斜生長磁性層11的組成(此時(shí)為(Co30Fe70)0.983Al0.107O)混合而成的材料構(gòu)成的靶，進(jìn)行濺射。
另外，作為濺射時(shí)的條件，使基準(zhǔn)真空度例如不足133×10-7Pa(1×10-7Torr)，使測射壓力例如為0.5×133×10-3Pa(0.5mTorr)～133×10-2Pa(10mTorr)左右。
另外，為了形成上述的垂直生長磁性層14，如圖5中的箭頭r1，r2所示，可以使襯底2旋轉(zhuǎn)，并同時(shí)進(jìn)行測射，不依賴于外加磁場Happl的方向，沿相對(duì)于襯底2的表面垂直方向生長垂直生長磁性體晶體61。因此，當(dāng)在襯底2上對(duì)磁性層進(jìn)行成膜時(shí)，通過調(diào)節(jié)固定襯底2的時(shí)間和使之旋轉(zhuǎn)的時(shí)間，能夠任意地設(shè)定傾斜生長磁性層11的膜厚d1和垂直生長磁性層14的膜厚d2的比例。
接著，在上述這樣形成的磁性薄膜1上形成各自由上述材料構(gòu)成的平面線圈4以及絕緣層3A，3B，3C。平面線圈4的形成例如通過電鍍銅法進(jìn)行。另外，把平面線圈4的L/S匝數(shù)設(shè)定為例如10～500μm/10～50μm左右，把匝數(shù)設(shè)定為例如5～20左右。絕緣層3A、3B、3C的形成是通過例如光刻法進(jìn)行的。這樣就形成了如圖1～圖4所示結(jié)構(gòu)的電感器10。
下面，參照?qǐng)D6～圖14，對(duì)這樣形成的磁性薄膜1的磁特性進(jìn)行描述。在這里，圖6～圖8表示只形成傾斜生長磁性層11而作為磁性層情況下的磁特性，圖9～圖11表示混合存在傾斜生長磁性層11和垂直生長磁性層14作為磁性層情況下的磁特性。另外，圖12～圖14表示作為比較例，只形成垂直生長磁性層14而作為磁性層情況下的磁特性。另外，圖6、圖9、圖12模式化地表示在各自情況下形成磁性薄膜1的狀態(tài)，圖7、圖10、圖13是顯示各自情況下磁性薄膜1的剖面形態(tài)的透射型電子顯微鏡(TEM)像，圖8、圖11、圖14表示各自情況下的磁性薄膜1的磁化曲線。另外，由垂直生長磁性層14以及傾斜生長磁性層11構(gòu)成的磁性層的總體膜厚在任何情況下都是設(shè)定成相同。
當(dāng)磁性層只是傾斜生長磁性層11的情況下，該傾斜生長磁性層11是如上所述固定襯底2而進(jìn)行成膜的，并且沿著外加磁場Happl的方向而生長傾斜生長磁性體12(圖6)。另外，如果觀察在傾斜生長磁性層11中沿著易磁化軸AXe或者沿著難磁化軸AXh的方向的剖面(圖6中的符號(hào)P1A、P1B部分)的TEM像(分別為圖7(A)、(B))，可以知道實(shí)際上沿著易磁化軸AXh的方向生長傾斜生長磁性體12(圖7(A))，另一方面，沿著難磁化軸AXh的方向上磁性體沿著垂直方向生長(圖7(B))。此外，還可以明白對(duì)于磁化曲線，沿著易磁化軸AXe方向的(圖8中的磁化曲線E1)與沿著難磁化軸AXh方向的(圖7的磁化曲線H1)在形態(tài)(斜率)上也有很大不同，而且顯示出各向異性磁場Hk＝174×103/4π[A/m](＝174Oe)這樣高的值。該各向異性磁場Hk利用沿著難磁化軸AXh方向的磁化曲線H1的切線與沿著易磁化軸AXe方向的磁化曲線E1的飽和磁化強(qiáng)度的交點(diǎn)處的磁場H的值計(jì)算得到。
當(dāng)磁性層是傾斜生長磁性層11和垂直生長磁性層14混合存在時(shí)，這些傾斜生長磁性層11以及垂直生長磁性層14是分別如上所述通過固定或旋轉(zhuǎn)襯底2(圖9中的箭頭r1，r2)而進(jìn)行成膜的?？芍?，在垂直生長磁性層14中，對(duì)于沿著易磁化軸AXe以及難磁化軸AXh的方向任一方向，相對(duì)于襯底2沿著垂直方向生長垂直生長磁性體15，在傾斜生長磁性層11中沿著易磁化軸AXe生長傾斜生長磁性體12(圖9，圖10(A)，(B))。另外，還可知沿著易磁化軸AXe的方向的磁化曲線E2與沿著難磁化軸AXh方向的磁化曲線H2的斜率產(chǎn)生差別，比上述情況有所減小，形成各向異性磁場Hk＝140×103/4π[A/m](＝140Oe)(圖11)。
另一方面，當(dāng)磁性層只是垂直生長磁性層14的情況下，可以知道該垂直生長磁性層14是如上所述旋轉(zhuǎn)襯底2(圖12中的箭頭r1，r2)而成膜的，相對(duì)于襯底2沿著垂直方向生長垂直生長磁性體15(圖12，圖13(A)，(B))。另外，還知道沿著易磁化軸AXe方向的磁化曲線E3與沿著難磁化軸AXh方向的磁化曲線H3的斜率差別小于設(shè)置傾斜生長磁性層11作為磁性層的上述2種情況，各向異性磁場Hk也會(huì)降低(44×103/4π[A/m](＝44Oe))(圖14)。
圖15包含這些3種情況而表示磁性薄膜1的共振頻率fr以及各向異性磁場Hk與傾斜生長磁性層11的膜厚的比例(＝F/(F+R))的關(guān)系。在這里，作為傾斜生長磁性層11的膜厚比例的F/(F+R)，表示由傾斜生長磁性層11以及垂直生長磁性層14構(gòu)成的磁性層總體膜厚中傾斜生長磁性層11的膜厚所占比例，并且如上所述是由磁性層進(jìn)行成膜時(shí)固定(Fix)襯底2的時(shí)間和使之旋轉(zhuǎn)(Rotation)的時(shí)間的比例而確定的。當(dāng)該F/(F+R)的值較大時(shí)，表示傾斜生長磁性層11的膜厚比例大，相反，當(dāng)該值較小時(shí)，表示垂直生長磁性層14的膜厚比例大。另外，共振頻率fr是根據(jù)各向異性磁場Hk，并通過上述式(1)計(jì)算得到的。
像這樣根據(jù)圖15，可以看出隨著F/(F+R)值增大，即隨著傾斜生長磁性層11膜厚比例增加，各向異性磁場Hk以及共振頻率fr的值都增加。因此，可以知道，通過改變傾斜生長磁性層11的膜厚比例，可以提高這些值，并且提高磁性薄膜1的高頻特性。另外，還知道通過調(diào)節(jié)對(duì)磁性層進(jìn)行成膜時(shí)固定襯底2的時(shí)間與旋轉(zhuǎn)襯底2的時(shí)間，可以隨意地控制這些值，還可以控制磁性薄膜1的高頻特性。
另外，上述共振頻率fr是根據(jù)(1)式計(jì)算得到的，但是通過如圖16所示的磁性薄膜中的磁導(dǎo)率的頻率特性，也可以實(shí)測共振頻率fr。在這里，圖16的橫軸表示頻率[GHz]，縱軸表示磁性薄膜的磁導(dǎo)率(實(shí)部μ′，虛部μ″)。另外，圖中實(shí)心點(diǎn)表示磁導(dǎo)率的實(shí)部μ′，空心點(diǎn)表示磁導(dǎo)率的虛部μ″。此時(shí)，將共振頻率fr規(guī)定為磁導(dǎo)率的虛部μ″為峰值時(shí)的頻率。
像這樣根據(jù)圖16，可以看出一部分磁導(dǎo)率的虛部μ″的峰值超過了測定范圍——3GHz，隨著F/(F+R)的值增大，即隨著傾斜生長磁性層11膜厚比例增加，磁導(dǎo)率的虛部μ″的峰值逐漸轉(zhuǎn)移至高頻側(cè)，共振頻率fr也有增加的趨勢(shì)。因此，可以知道，獲得與圖15所示情況相同的結(jié)果。
像上述那樣，在本實(shí)施方式中，通過在襯底2上設(shè)置平面線圈4以及磁性薄膜1而在連接端子J1，J2之間形成電感器，相對(duì)于襯底2的表面沿著傾斜方向使在磁性薄膜1中的傾斜生長磁性層11晶體生長成柱狀(傾斜生長磁性體12)，并且在該傾斜生長磁性層11中，為了使傾斜生長磁性體12軟磁化而向該傾斜生長磁性體12混入絕緣體13，從而能夠使得傾斜生長磁性層11顯示出面內(nèi)晶體磁各向異性，并且提高該面內(nèi)晶體磁各向異性，增加各向異性磁場。因此，能夠只通過傾斜生長磁性層11的晶體生長方向來改變各向異性磁場而不改變磁性薄膜1的組成，從而能夠增加各向異性磁場而不降低飽和磁化強(qiáng)度，并能夠提高磁性薄膜1的共振頻率。因此，能夠獲得高頻特性優(yōu)異的磁性薄膜，因而能夠制得高頻特性優(yōu)異的電感器。
另外，由于能夠增加磁性薄膜1的各向異性磁場，因此，例如在如圖17所示那樣的流向平面線圈4的電流與電感器10的電感L的關(guān)系中，與使用只由垂直生長磁性層14構(gòu)成的磁性薄膜而形成電感器的情況(圖17中的L1)相比，使用具有傾斜生長磁性層11的磁性薄膜1而形成電感器的本實(shí)施方式的情況(圖17中的L2)能夠如箭頭X所示那樣抑制大電流區(qū)域內(nèi)的電感L降低。因此，能夠提高電感器的直流疊加特性，并能夠如符號(hào)W1，W2所示那樣通過更多的電流。
另外，通過向傾斜生長磁性體12混入絕緣體13而提高傾斜生長磁性層11的電阻率，從而能夠抑制電流損失，提高磁性薄膜1的高頻特性。
另外，當(dāng)設(shè)置垂直生長磁性層14的情況下，當(dāng)對(duì)磁性層進(jìn)行成膜時(shí)，能夠抑制傾斜生長磁性體12的單晶化，進(jìn)一步增加各向異性磁場，并且進(jìn)一步提高磁性薄膜1的高頻特性。
另外，利用對(duì)磁性層進(jìn)行成膜時(shí)固定或旋轉(zhuǎn)襯底2的時(shí)間，能夠隨意地設(shè)定傾斜生長磁性層11的膜厚d1與垂直生長磁性層14的膜厚d2的比例，從而能夠通過這些膜厚的比例隨意地控制各向異性磁場的大小或者共振頻率的大小。
此外，這種傾斜生長磁性層11中面內(nèi)磁各向異性的增大和控制效果是在剛成膜后的as-depo.狀態(tài)下獲得的，因此，沒有必要像一般情況那樣成膜后在磁場中進(jìn)行熱處理，即使對(duì)于不能實(shí)施熱處理那樣的應(yīng)用，也能夠應(yīng)用該電感器10。
另外，對(duì)于本實(shí)施方式的電感器10，如圖1所示，通過在襯底2和平面線圈4之間設(shè)置磁性薄膜1的情況進(jìn)行說明，但是，還可以在從平面線圈4觀察的反面?zhèn)?，即絕緣層3C上設(shè)置磁性層1。也就是說，可以在平面線圈4的任意一面設(shè)置磁性薄膜1，都能夠獲得與本實(shí)施方式相同的效果。下面，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式2進(jìn)行描述。
圖18是表示作為本實(shí)施方式的磁性元件的電感器20的剖面結(jié)構(gòu)的圖。在該圖中，對(duì)于與上述實(shí)施方式1的電感器10(圖1)相同的結(jié)構(gòu)要素給予相同符號(hào)，適當(dāng)?shù)厥÷哉f明。
本實(shí)施方式的電感器20是在實(shí)施方式1的電感器10中，在絕緣層3C上進(jìn)一步形成磁性薄膜而得到的。即，該電感器20具有如下結(jié)構(gòu)一對(duì)磁性薄膜1A，1B介由絕緣層3而夾著平面線圈4。其他結(jié)構(gòu)以及其制造方法與實(shí)施方式1的電感器10基本相同。通過這樣的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施方式的電感器20除了具有實(shí)施方式1的電感器10的效果之外，還能夠增加磁性薄膜1的有效面積，能夠獲得更大的電感。
在本實(shí)施方式的電感器20中，例如，如圖19所示，這一對(duì)傾斜生長磁性層11A，11B能夠以垂直于疊層面(以及線圈延伸面，以下相同)的剖面中的線圈中心面為基準(zhǔn)，相互成面對(duì)稱而構(gòu)成。這樣的構(gòu)成，使得傾斜生長磁性層11A中的晶體生長方向形成特定的方向，并能夠增加各向異性磁場Hk。
另外，例如如圖20所示，在這一對(duì)傾斜生長磁性層11A，11B中，優(yōu)選這種構(gòu)成使傾斜生長磁性層11A中的晶體生長方向與疊層面形成的角度，從襯底2的這一端到另一端(例如，圖19中的箭頭XA方向)緩慢增大，另一方面，使在傾斜生長磁性層11B中的晶體生長方向與疊層面形成的角度，與傾斜生長磁性層11B的情況相反，從襯底2的另一端到這一端(例如，圖19中的箭頭XB方向)緩慢增大。如上述那樣，為了從襯底2的這一端到另一端，使一對(duì)傾斜生長磁性層11A，11B中的晶體生長方向與疊層面形成的角度相互發(fā)生相反的變化而構(gòu)成，例如，可以對(duì)傾斜生長磁性層11A成膜后，使襯底2沿面內(nèi)方向旋轉(zhuǎn)180°(包括襯底2本身自轉(zhuǎn)的情況以及使襯底2公轉(zhuǎn)的情況)，然后對(duì)傾斜生長磁性層11B進(jìn)行成膜。這是由于在對(duì)這些傾斜生長磁性層11進(jìn)行成膜時(shí)，如上所述從相對(duì)于襯底2的傾斜方向T射入磁性材料的緣故。這樣的結(jié)構(gòu)能夠減少這些角度相對(duì)于襯底2上(以及線圈延伸面上)的位置的偏差，從而能夠提高制造時(shí)的成品率，降低生產(chǎn)成本。
另外，例如，如圖21所示，還可以把電感器20形成為矩形，同時(shí)控制一對(duì)傾斜生長磁性層11A，11B中的晶體生長方向的疊層面內(nèi)分量，使各自的易磁化軸(分別為圖中的箭頭AXeA，AXeB)相互在長軸方向一致而構(gòu)成。這樣的結(jié)構(gòu)能夠增加高頻區(qū)域內(nèi)的磁性層的有效面積，即使在制造時(shí)外加弱磁場，也能夠形成易磁化軸AXe以及難磁化軸AXh。
此外，例如，如圖22所示，還可以使一對(duì)傾斜生長磁性層11A，11B中的晶體生長方向的疊層面內(nèi)分量(分別為圖中的箭頭EA，EB)相互大致正交而構(gòu)成。采取這種構(gòu)成，通過抵消傾斜生長磁性層11之間的面內(nèi)晶體磁各向異性，從而能夠減少磁各向異性磁場，并可以獲得能在低頻區(qū)域使用的磁性薄膜。另外，由于減少了各向異性磁場，從而還能夠增加磁性薄膜的磁導(dǎo)率μ(與各向異性磁場Hk成反比)。
以上通過列舉第1以及第2實(shí)施方式而說明本發(fā)明，但是，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施方式，并可以進(jìn)行各種變形。
例如，在上述實(shí)施方式中，針對(duì)磁性薄膜1中的磁性層只是傾斜生長磁性層11的一層的情況(圖2，圖6)或者傾斜生長磁性層11以及垂直生長磁性層14一層一層混合存在(圖4，圖9)的情況進(jìn)行描述，但例如如圖23所示，還可以使這些傾斜生長磁性層11以及垂直生長磁性層14多層化(傾斜生長磁性層11A，11B，……，以及垂直生長磁性層14A，14B，……)而構(gòu)成。另外，如實(shí)施方式2(圖18)所述，當(dāng)通過一對(duì)磁性薄膜1A，1B構(gòu)成磁性薄膜的情況下，還可以使這一對(duì)磁性薄膜1A，1B中的至少一方為多層而構(gòu)成。即使這樣的結(jié)構(gòu)，也能夠獲得與上述實(shí)施方式相同的效果。
另外，上述實(shí)施方式對(duì)在磁性薄膜1中只設(shè)置磁性層的情況進(jìn)行說明，但是，例如，分別如圖24以及圖25所示，還可以在多個(gè)傾斜生長磁性層11A，11B，……的層間(圖24)或者傾斜生長磁性層11與垂直生長磁性層14的層間(圖25)設(shè)置例如由Al2O3等絕緣體構(gòu)成的絕緣層16A，16B，16C，16D，……而構(gòu)成。通過這樣的結(jié)構(gòu)，除了上述實(shí)施方式中的效果之外，能夠與設(shè)置垂直生長磁性層14的情況的效果同樣，抑制傾斜生長磁性體12的單晶化，進(jìn)一步增加各向異性磁場，并且可進(jìn)一步提高磁性薄膜1的電阻率，進(jìn)一步抑制電流損失。另外，當(dāng)如上述那樣通過一對(duì)磁性薄膜1A，1B構(gòu)成磁性薄膜的情況下，還可以在這一對(duì)磁性薄膜1A，1B中的至少一方設(shè)置絕緣層16而構(gòu)成。
另外，當(dāng)如圖23～圖25那樣設(shè)置多層傾斜生長磁性層11時(shí)，例如，如圖26所示，還可以使至少相鄰的傾斜生長磁性層11A，11B中的晶體生長方向的疊層面內(nèi)的分量(分別為圖中的箭頭EC，ED)相互大致正交而構(gòu)成。這樣的結(jié)構(gòu)抵消了傾斜生長磁性層11之間的面內(nèi)晶體磁各向異性，從而能夠降低各向異性磁場，能夠獲得在低頻區(qū)域使用的磁性薄膜。另外，由于減少了各向異性磁場，從而能夠增加磁性薄膜的磁導(dǎo)率μ(與各向異性磁場Hk成反比)。另外，在圖26中，在相鄰的傾斜生長磁性層11A，11B之間設(shè)置絕緣層16，但是，還可以設(shè)置垂直生長磁性層14，上述情況也能夠獲得同樣的效果。
另外，當(dāng)與上述同樣地設(shè)置多層傾斜生長磁性層11的情況下，例如，如圖27所示，優(yōu)選這種構(gòu)成在相鄰的一對(duì)傾斜生長磁性層11A，11B中，使傾斜生長磁性層11A中的晶體生長方向與疊層面形成的角度，從襯底2的這一端到另一端(例如，圖27中的箭頭XC方向)緩慢增大，另一方面，使在傾斜生長磁性層11B中的晶體生長方向與疊層面形成的角度，與傾斜生長磁性層11A的情況相反，從襯底2的另一端到這一端(例如，圖27中的箭頭XD方向)緩慢增大。如上述那樣，為了從襯底2的這一端到另一端，使相鄰的一對(duì)傾斜生長磁性層11中的晶體生長方向與疊層面形成的角度相互發(fā)生相反的變化而構(gòu)成，例如，可以對(duì)傾斜生長磁性層11A成膜后，使襯底2沿面內(nèi)方向旋轉(zhuǎn)180°(包括襯底2自身的自轉(zhuǎn)的情況以及使襯底2公轉(zhuǎn)的情況)，然后對(duì)傾斜生長磁性層11B進(jìn)行成膜。這是由于單對(duì)這些傾斜生長磁性層11進(jìn)行成膜時(shí)，如上所述，從相對(duì)于襯底2而言傾斜方向T射入磁性材料的緣故。這樣的結(jié)構(gòu)能夠減少這些角度相對(duì)于襯底2上的位置的偏差，從而能夠提高制造時(shí)的成品率，降低生產(chǎn)成本。而且，在圖27中，在相鄰的一對(duì)傾斜生長磁性層11A，11B之間設(shè)置絕緣層16，但是還可以設(shè)置垂直生長磁性層14，上述情況也能夠獲得同樣的效果。
另外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)在襯底2的單面上設(shè)置磁性薄膜1或平面線圈4、絕緣層3的情況(電感器10，20)進(jìn)行了描述，例如，如圖28((A)示意地表示俯視圖，(B)模式化地表示(A)中B-B部分的向視剖面圖)所示，還可以在襯底6的兩面設(shè)置磁性薄膜1A，1B，平面線圈4，絕緣層7而進(jìn)行構(gòu)成(電感器30)。此時(shí)，分別設(shè)置于襯底6的表面?zhèn)纫约氨趁鎮(zhèn)鹊穆菪隣畹钠矫婢€圈4之間，通過通孔5相互電連接。這樣的結(jié)構(gòu)也能夠在連接用端子J3，J4之間形成電感器，并獲得與上述實(shí)施方式的情況相同的效果。
此外，在上述實(shí)施方式中描述的各層的材料、成膜方法以及成膜條件等都沒有限制，還可以是其他材料以及厚度，另外，還可以是其他的成膜方法以及成膜條件。

圖1表示本發(fā)明實(shí)施方式1涉及的磁性元件的結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖2表示圖1所示的磁性薄膜的剖面結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖3說明傾斜生長磁性體形態(tài)的模式圖。
圖4說明設(shè)置垂直生長磁性層情況下的剖面結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖5說明磁性薄膜形成方法的模式圖。
圖6說明通過圖5所示的形成方法的磁性薄膜的一個(gè)例子的模式圖。
圖7表示圖6所示的磁性薄膜的剖面形態(tài)的TEM照片。
圖8圖6所示的磁性薄膜的磁化曲線。
圖9說明通過圖5所示的形成方法的磁性薄膜的另一例子的模式圖。
圖10表示圖9所示的磁性薄膜的剖面形態(tài)的TEM照片。
圖11圖9所示的磁性薄膜的磁化曲線。
圖12說明通過圖5所示的形成方法的磁性薄膜的另一例子的模式圖。
圖13表示圖12所示的磁性薄膜的剖面形態(tài)的TEM照片。
圖14圖12所示的磁性薄膜的磁化曲線。
圖15表示通過圖5所示的形成方法的磁性薄膜的共振頻率及各向異性磁場與傾斜生長磁性層的膜厚比例之間的關(guān)系的特性圖。
圖16表示通過圖5所示的形成方法的磁性薄膜的磁導(dǎo)率的頻率特性的特性圖。
圖17說明流過平面線圈的電流與電感之間的關(guān)系的模式圖。
圖18表示本發(fā)明實(shí)施方式2涉及的磁性元件的截面結(jié)構(gòu)的模式圖。
圖19說明晶體生長方向的關(guān)系的一個(gè)例子的模式圖。
圖20說明晶體生長方向的關(guān)系的一個(gè)例子的模式圖。
圖21說明晶體生長方向的疊層面內(nèi)分量的關(guān)系的一個(gè)例子的模式圖。
圖22說明晶體生長方向的疊層面內(nèi)分量的關(guān)系的另一例子的模式圖。
圖23表示使傾斜生長磁性層以及垂直生長磁性層多層化的情況下的剖面結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的模式圖。
圖24表示如圖22所示的在磁性薄膜中設(shè)置絕緣層的情況下的剖面結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的模式圖。
圖25表示如圖23所示的在磁性薄膜中設(shè)置絕緣層的情況下的剖面結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的模式圖。
圖26說明相鄰的傾斜生長磁性層中的晶體生長方向的疊層面內(nèi)分量的關(guān)系的一個(gè)例子的模式圖。
圖27說明相鄰的傾斜生長磁性層中的晶體生長方向的關(guān)系的一個(gè)例子的模式圖。
圖28表示本發(fā)明涉及的磁性元件的另一個(gè)構(gòu)成例的模式圖。
符號(hào)說明10，20，30……電感器、1……磁性薄膜、11……傾斜生長磁性層、12……傾斜生長磁性體、13……絕緣體、14……垂直生長磁性層、15……垂直生長磁性體、16……絕緣層、2，6……襯底、3，7……絕緣層、4……平面線圈、5……通孔、J1～J4……連接用端子、d1，d2……磁性層的膜厚、M1，M2……磁鐵、T……磁性體的射入方向、AXe……易磁化軸、AXh……難磁化軸、E1～E3……易磁化軸方向的磁化曲線、H1～H3……難磁化軸方向的磁化曲線、EA，EB，EC，ED……傾斜生長磁性層中的晶體生長方向的疊層面內(nèi)分量。
權(quán)利要求
1.一種磁性薄膜，其特征在于具有含有絕緣材料和通過混入該絕緣材料而軟磁化的磁性材料，形成于襯底上，且相對(duì)于疊層面沿著傾斜方向晶體生長成柱狀的傾斜生長磁性層。
2.如權(quán)利要求1所述的磁性薄膜，其特征在于進(jìn)一步具有含有上述絕緣材料以及上述磁性材料，并且相對(duì)于疊層面沿著垂直方向晶體生長成柱狀的垂直生長磁性層。
3.如權(quán)利要求2所述的磁性薄膜，其特征在于在上述傾斜生長磁性層和上述垂直生長磁性層的至少一個(gè)層間具有絕緣層。
4.如權(quán)利要求1所述的磁性薄膜，其特征在于具有多個(gè)上述傾斜生長磁性層，在這些多個(gè)傾斜生長磁性層的層間具有絕緣層。
5.如權(quán)利要求1所述的磁性薄膜，其特征在于具有多個(gè)上述傾斜生長磁性層，至少一對(duì)傾斜生長磁性層中的晶體生長方向與疊層面平行的分量相互大致正交。
6.如權(quán)利要求2所述的磁性薄膜，其特征在于在相鄰的一對(duì)傾斜生長磁性層中，使一方傾斜生長磁性層中的晶體生長方向與疊層面形成的角度，從疊層面的這一端到另一端緩慢增大，并且，使另一方的傾斜生長磁性層中的晶體生長方向與上述疊層面形成的角度，從上述疊層面的另一端到這一端緩慢增大。
7.如權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的磁性薄膜，其特征在于上述磁性材料含有鐵(Fe)或鈷鐵(CoFe)。
8.一種磁性薄膜的形成方法，其特征在于包括如下第1疊層工序在襯底上方，使其含有絕緣材料和通過混入該絕緣材料而軟磁化的磁性材料，相對(duì)于疊層面沿著傾斜方向使之結(jié)晶生長成柱狀，疊層第1傾斜生長磁性層。
9.如權(quán)利要求8所述的磁性薄膜的形成方法，其特征在于包括在上述第1傾斜生長磁性層的上方，使其含有上述絕緣材料以及上述磁性材料，相對(duì)于疊層面沿著傾斜方向使之晶體生長成柱狀，而疊層第2傾斜生長磁性層的第2疊層工序，并且包括在上述第1疊層工序和上述第2疊層工序之間，沿面內(nèi)方向使上述襯底旋轉(zhuǎn)180°的工序。
10.一種磁性元件，其特征在于具備線圈和設(shè)置在該線圈單側(cè)的磁性薄膜，上述磁性薄膜具有含有絕緣材料和通過混入該絕緣材料而軟磁化的磁性材料，并且相對(duì)于疊層面沿著傾斜方向晶體生長成柱狀的傾斜生長磁性層。
11.如權(quán)利要求10所述的磁性元件，其特征在于將上述磁性薄膜設(shè)置于上述線圈的兩側(cè)，并夾著上述線圈。
12.如權(quán)利要求10所述的磁性元件，其特征在于分別對(duì)應(yīng)于設(shè)置在上述線圈兩側(cè)的一對(duì)磁性薄膜的一對(duì)傾斜生長磁性層中，晶體生長方向平行于疊層面的分量相互大致垂直。
13.如權(quán)利要求11所述的磁性元件，其特征在于在分別對(duì)應(yīng)于設(shè)置在上述線圈兩側(cè)的一對(duì)磁性薄膜的一對(duì)傾斜生長磁性層，以垂直于疊層面的截面上的上述線圈的中心面為基準(zhǔn)，相互形成面對(duì)稱。
14.如權(quán)利要求11所述的磁性元件，其特征在于在分別對(duì)應(yīng)于設(shè)置在上述線圈兩側(cè)的一對(duì)磁性薄膜的一對(duì)傾斜生長磁性層中，一方的傾斜生長磁性層中的晶體生長方向與上述疊層面形成的角度，從疊層面的這一端到另一端緩慢增大，并且另一方的傾斜生長磁性層中的晶體生長方向與上述疊層面形成的角度，從疊層面的另一端到這一端緩慢增大。
15.如權(quán)利要求11所述的磁性元件，其特征在于上述磁性薄膜的至少一方進(jìn)一步具有含有上述絕緣材料以及上述磁性材料，并且相對(duì)于疊層面沿垂直方向晶體生長成柱狀的垂直生長磁性層。
16.如權(quán)利要求15所述的磁性元件，其特征在于上述磁性薄膜的至少一方在上述傾斜生長磁性層和上述垂直生長磁性層的至少一個(gè)層間具有絕緣層。
17.如權(quán)利要求11所述的磁性元件，其特征在于上述磁性薄膜的至少一方具有多個(gè)上述傾斜生長磁性層，在這些多個(gè)傾斜生長磁性層的層間具有絕緣層。
18.如權(quán)利要求10～17任一項(xiàng)所述的磁性元件，其特征在于上述磁性材料含有鐵(Fe)或鈷鐵(CoFe)。
19.一種電感器，其特征在于具備權(quán)利要求10～18任一項(xiàng)所述的磁性元件。
20.一種磁性元件的制造方法，其特征在于包括如下2個(gè)疊層工序在襯底的一側(cè)，使其含有絕緣材料和通過混入該絕緣材料而軟磁化的磁性材料，相對(duì)于疊層面沿著傾斜方向使之結(jié)晶生長成柱狀，形成第1傾斜生長磁性薄膜的第1疊層工序，和在該第1傾斜生長磁性薄膜的與上述襯底相反一側(cè)，使其含有上述絕緣材料和上述磁性材料，相對(duì)于疊層面沿著傾斜方向使之結(jié)晶生長成柱狀，形成第2傾斜生長磁性薄膜的第2疊層工序。
21.如權(quán)利要求20所述的磁性元件的制造方法，其特征在于在上述第1疊層工序和上述第2疊層工序之間包括使上述襯底沿面內(nèi)方向旋轉(zhuǎn)180°的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供具有高共振頻率，高頻特性優(yōu)異的磁性薄膜以及高頻特性優(yōu)異的磁性元件以及電感器。在襯底2上設(shè)置平面線圈4以及磁性薄膜1，在連接用端子J1，J2之間形成電感器。相對(duì)于襯底2的表面，沿著傾斜方向使磁性薄膜1中的傾斜生長磁性層11晶體生長成柱狀(傾斜生長磁性體12)。在該傾斜生長磁性層11中，為了使傾斜生長磁性體12軟磁化，向傾斜生長磁性體12混入絕緣體13。使得傾斜生長磁性層11顯示出面內(nèi)晶體磁各向異性，同時(shí)提高該面內(nèi)晶體磁各向異性，增加各向異性磁場。能夠只通過傾斜生長磁性層11的晶體生長方向來改變各向異性磁場Hk，從而增加各向異性磁場Hk，提高磁性薄膜1的共振頻率fr而不降低飽和磁化強(qiáng)度4πMs。
文檔編號(hào)G11B5/31GK1801410SQ200510104698
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者崔京九 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社