(57)【要約】非磁性絶縁有機物材料からなるマトリックス３と、マトリックス３中に分散する平均粒径が５０ｎｍ以下の強磁性金属粒子２とを含み、マトリックス３の体積比が５〜５０％であり軟磁気特性を有するグラニュラー物質１を提供する。このグラニュラー物質１は、膜状の形態を有する場合、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が４０以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”，μ”：複素透磁率の虚数部）が１以上、飽和磁化が５ｋＧ以上の特性を有する。
2004061876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性絶縁有機物材料からなるマトリックスと、
前記マトリックス中に分散する平均粒径が５０ｎｍ以下の強磁性金属粒子とを含むグラニュラー物質であって、
前記マトリックスの体積比が５〜５０％であることを特徴とするグラニュラー物質。
【請求項２】
前記強磁性金属粒子は、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素を主体とする金属から構成されることを特徴とする請求項１に記載のグラニュラー物質。
【請求項３】
前記強磁性金属粒子は、ＦｅおよびＣｏを主体とする金属から構成されることを特徴とする請求項１に記載のグラニュラー物質。
【請求項４】
ＦｅおよびＣｏを主体とする前記金属中のＣｏの濃度が１０〜５０ａｔ％であることを特徴とする請求項３に記載のグラニュラー物質。
【請求項５】
前記強磁性金属粒子が互いに交換結合が働く距離だけ離間して存在することを特徴とする請求項１に記載のグラニュラー物質。
【請求項６】
前記マトリックスは、有機ポリマーから構成されることを特徴とする請求項１に記載のグラニュラー物質。
【請求項７】
前記マトリックスの体積比が５〜４０％であることを特徴とする請求項１に記載のグラニュラー物質。
【請求項８】
前記グラニュラー物質は膜状の形態を有し、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が４０以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”，μ”：複素透磁率の虚数部）が１以上、飽和磁化が５ｋＧ以上の特性を有することを特徴とする請求項１に記載のグラニュラー物質。
【請求項９】
１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が５０以上であることを特徴とする請求項８に記載のグラニュラー物質。
【請求項１０】
性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”，μ”：複素透磁率の虚数部）が５以上であることを特徴とする請求項８または９に記載のグラニュラー物質。
【請求項１１】
飽和磁化が６ｋＧ以上の特性を有することを特徴とする請求項８または９に記載のグラニュラー物質。
【請求項１２】
電気抵抗率が１００μΩｃｍ以上の特性を有することを特徴とする請求項１に記載のグラニュラー物質。
【請求項１３】
面内磁気異方性を有し、膜厚が１００〜２０００ｎｍの磁性薄膜であって、
前記磁性薄膜は、
Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素を主体とする平均粒径が５０ｎｍ以下の強磁性金属粒子と有機ポリマーとの混合物からなり、
前記混合物中において前記強磁性金属粒子が互いに交換結合が働く距離だけ離間して存在することを特徴とする磁性薄膜。
【請求項１４】
前記強磁性金属粒子は、ＦｅおよびＣｏを主体とする金属から構成されることを特徴とする請求項１３に記載の磁性薄膜。
【請求項１５】
前記強磁性金属粒子の平均粒径は５〜１５ｎｍであることを特徴とする請求項１３に記載の磁性薄膜。
【請求項１６】
前記有機ポリマーはポリイミドであることを特徴とする請求項１３に記載の磁性薄膜。
【請求項１７】
高周波用磁性薄膜を有する磁気素子であって、
前記高周波用磁性薄膜は、
非磁性絶縁有機物材料からなるマトリックスと、
前記マトリックス中に分散する平均粒径が５０ｎｍ以下の強磁性金属粒子とを含み、
前記マトリックスの体積比が５〜５０％であるグラニュラー物質から構成されることを特徴とする磁気素子。
【請求項１８】
前記強磁性金属粒子の平均粒径は５〜３０ｎｍであることを特徴とする請求項１７に記載の磁気素子。
【請求項１９】
前記強磁性金属粒子は、ＦｅおよびＣｏを主体とする金属から構成されることを特徴とする請求項１７に記載の磁気素子。
【請求項２０】
前記マトリックスは有機ポリマーから構成されることを特徴とする請求項１７に記載の磁気素子。
【請求項２１】
前記有機ポリマーはフルオロカーボン重合物であり、
前記高周波用磁性薄膜の電気抵抗率が３００μΩｃｍ以上であることを特徴とする請求項２０に記載の磁気素子。
【請求項２２】
前記高周波用磁性薄膜は、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が４０以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”，μ”：複素透磁率の虚数部）が１以上、飽和磁化が５ｋＧ以上の特性を有することを特徴とする請求項項１７に記載の磁気素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、非磁性絶縁有機物に強磁性金属微粒子を分散させたグラニュラー物質、特にグラニュラー薄膜に関する。
【背景技術】  磁気素子の小型化、高性能化に伴い、高い飽和磁化を有し、かつＧＨｚの高周波数帯域における透磁率が高い磁性薄膜材料が求められている。
例えば、ワイヤレス送受信装置や携帯情報端末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、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰなどの半導体基板上に、トランジスタなどの能動素子と、線路、抵抗、キャパシタ、インダクタなどの受動素子とを、一括的かつ一体的に作製して構成される高周波集積回路である。
このようなＭＭＩＣにおいては、受動素子、特にインダクタやキャパシタが能動素子に比べ、大きな面積を占めている。このような受動素子の大面積の占有は、結果として、高価な半導体基板の大量消費、すなわち、ＭＭＩＣのコストアップにつながる。従って、チップ面積を縮小し、ＭＭＩＣの製造コストを低減するために、受動素子が占める面積を縮小することが課題となっている。
ＭＭＩＣのインダクティブ素子としては平面型のスパイラルコイルが多く用いられている。そのスパイラルコイルの上下面、或いは片面に軟磁性薄膜を挿入し、インダクタンスを増加させる方法（換言すれば、小さな占有面積でも従来のインダクタンスが得られる方法）がすでに提案されている（例えば、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．８５，７９１９（１９９９））。
しかしながら、磁性材料をＭＭＩＣのインダクティブ素子へ応用するためには、先ず、ＧＨｚの高周波数帯域における透磁率が高く、かつ損失が少ない薄膜磁性材料を開発することが求められている。さらには電気抵抗率が大きいことも求められている。
従来、高い飽和磁化を持つ磁性材料としてＦｅあるいはＦｅを主成分とする微結晶または非結晶質合金が良く知られている。ところが、Ｆｅ系合金の磁性膜をスパッタなどの成膜技術により作製すると、その膜の飽和磁化は高いものの、保磁力が大きく、また、電気抵抗率が小さくなってしまい良好な高周波特性を得ることは困難であった。
軟磁気特性が優れている材料として、Ｃｏ系非結晶質合金が知られている。このＣｏ系非結晶質合金は、Ｃｏを主成分としＹ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｔａなどから選択される少なくとも１種の元素を含む非結晶質を主体とするものである。ところがゼロ磁歪組成のＣｏ系非結晶質合金の磁性膜をスパッタなどの成膜技術により作製すると、その膜の透磁率は大きいものの、飽和磁化が１１ｋＧ（１．１Ｔ）程度であり、Ｆｅ系に比べて小さい。さらに、１００ＭＨｚ程度の周波数およびこれを超えてから損失成分（複素透磁率の虚数部μ”）が大きくなり、性能指数Ｑ値が１以下となり、ＧＨｚの高周波帯域で使用する磁性材料としては好適とは言えない。
このような実情のもとに軟磁性薄膜の高周波特性を改良するために種々の提案がなされてきた。その改良の基本方針としては、渦電流損失を抑制させ、あるいは共鳴周波数を上昇させることなどが挙げられる。渦電流損失を抑制させる具体的な方策としては、グラニュラー薄膜の利用が提案されている（例えば、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７９，５１３０（１９９６））。
グラニュラー構造の薄膜について言及すれば、非磁性物質からなる媒質中に微細な強磁性粒子が分散した構造を有しており、非磁性金属−強磁性金属系および非磁性絶縁物−強磁性金属系が開発されている。
非磁性金属−強磁性金属系は、磁気抵抗効果を利用した磁気ヘッド材料（例えば、特許第２７０１７４３号公報）としての応用が可能である。一方、非磁性絶縁物−強磁性金属系の場合は、非磁性絶縁物の含有量によって磁気ヘッド材料（例えば、特許第３０７５３３２号公報）、高周波用インダクタ材料（例えば、Ｊ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．Ｊａｐａｎ，１１０（５），４３２（２００２））、または、高周波用電波吸収材料（特開２００１−２１０５１８号公報、特開２００２−１５８４８６号公報）としての応用が可能である。
また、従来の磁気記録媒体分野においては、有機材料と強磁性体からなる複合薄膜（例えば、特開昭６１−１７８７３１号公報，特公平３−７７５７５号公報）が開発されているものの、磁気記録媒体への応用に最適化されているため、保磁力が数１００Ｏｅと大きく、高透磁率を必要とする製品には応用できなかった。
また、最近では、磁気記録媒体としてＣｏＰｔまたはＦｅＰｔ合金とフルオロカーボン重合物の複合薄膜が報告されている（例えば、日本応用磁気学会誌ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．４，２００２  第２８０頁〜第２８３頁、日本応用磁気学会誌ｖｏｌ．２７，Ｎｏ．４，２００３  第３３６頁〜第３３９頁）。しかしながら、保磁力が３０００Ｏｅ以上と大きく、高周波用磁性材料としては応用が困難である。また、製造過程中に３００〜６００℃の高温での熱処理を伴うため、基板の材質が限定されてしまうなどの不具合もある。
従来、非磁性絶縁物−強磁性金属系グラニュラー薄膜は、セラミックスの非磁性絶縁物（酸化物、窒化物、フッ化物）と強磁性金属をスパッタ方法などで同時に成膜することで得られている。しかし、従来のグラニュラー薄膜においては、成膜中に強磁性金属微粒子の表面が絶縁物と反応し、磁気特性が劣化するために所望の磁気特性を得ることができないことがあった。また、このような薄膜は構成材料である無機材料が硬質で柔軟性に欠けているためフレキシブルな磁気素子への応用が困難であった。
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、ＧＨｚ帯域の高周波領域で高い透磁率を有し、かつ高い飽和磁化を有する高周波用磁性薄膜として用いることのできるグラニュラー物質および磁性薄膜の提供を目的とする。また、本発明は、そのような磁性薄膜を用いた磁気素子を提供することを目的とする。
【発明の開示】
かかる目的のもと、本発明では、非磁性絶縁有機物材料からなるマトリックスと、マトリックス中に分散する平均粒径が５０ｎｍ以下の強磁性金属粒子とを含むグラニュラー物質であって、マトリックスの体積比が５〜５０体積％であることを特徴とするグラニュラー物質を提供する。
本発明のグラニュラー物質において、強磁性金属粒子は、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素を主体とする合金から構成されることが望ましい。
特に、強磁性金属粒子をＦｅおよびＣｏを主体とする金属から構成することにより、高い飽和磁化を得ることができる。
この場合に、ＦｅおよびＣｏを主体とする前記金属中のＣｏの濃度は１０〜５０ａｔ％であることが望ましい。
本発明のグラニュラー物質では、強磁性金属粒子は互いに交換結合が働く距離だけ離間して存在することができる。
また本発明のグラニュラー物質において、マトリックスは、有機ポリマーから構成されることが望ましい。
グラニュラー物質におけるマトリックスの体積比は５〜４０％であることが望ましい。
本発明のグラニュラー物質は、典型的には膜状の形態を有する。そしてその場合、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が４０以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”，μ”：複素透磁率の虚数部）が１以上、飽和磁化が５ｋＧ（０．５Ｔ）以上の特性を有することができる。
本発明のグラニュラー物質によれば、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）を５０以上、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”，μ”：複素透磁率の虚数部）を５以上、飽和磁化を６ｋＧ以上とすることもできる。
また、本発明のグラニュラー物質は、電気抵抗率が１００μΩｃｍ以上の特性を有することができる。
また本発明によれば、面内磁気異方性を有し、膜厚が１００〜２０００ｎｍの磁性薄膜であって、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素を主体とする平均粒径が５０ｎｍ以下の強磁性金属粒子と有機ポリマーとの混合物からなり、この混合物中において強磁性金属粒子が互いに交換結合が働く距離だけ離間して存在することを特徴とする磁性薄膜が提供される。
本発明の磁性薄膜において、強磁性金属粒子をＦｅおよびＣｏを主体とする金属から構成することが望ましい。
また、強磁性金属粒子の平均粒径は５〜１５ｎｍであることが望ましい。
本発明の磁性薄膜を構成する有機ポリマーとしては、ポリイミドまたは四フッ化エチレン（商品名：テフロン）が好適である。
さらに本発明によれば、高周波用磁性薄膜を有する磁気素子であって、この高周波用磁性薄膜は、非磁性絶縁有機物材料からなるマトリックスと、マトリックス中に分散する平均粒径が５０ｎｍ以下の強磁性金属粒子とを含み、マトリックスの体積比が５〜５０％であるグラニュラー物質から構成されることを特徴とする磁気素子が提供される。
本発明の磁気素子において、強磁性金属粒子の平均粒径は５〜３０ｎｍであることが望ましい。
また本発明の磁気素子において、強磁性金属粒子をＦｅおよびＣｏを主体とする金属から構成することが、高い飽和磁化を得る上で有効である。
本発明の磁気素子において、高周波用磁性薄膜を構成するマトリックスは有機ポリマーから構成することができる。
有機ポリマーとしてフルオロカーボン重合物を採用することで、高周波用磁性薄膜の電気抵抗率を３００μΩｃｍ以上とすることができる。
本発明の磁気素子において、高周波用磁性薄膜は、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）が４０以上で、かつ性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”，μ”：複素透磁率の虚数部）が１以上、飽和磁化が５ｋＧ以上の特性を有することが望ましい。
【図面の簡単な説明】  第１図は本発明によるグラニュラー物質の構造を模式的に示す図、第２図は蒸着重合法およびスパッタリング法を併用したグラニュラー薄膜形成装置（以下、「薄膜形成装置」ということがある）の一例を模式的に示す図、第３図はグラニュラー薄膜に形成される異方性を説明するための図、第４図はスパッタリング法を使用した薄膜形成装置の一例を模式的に示す図、第５図はプラズマ重合法およびスパッタリング法を併用した薄膜形成装置の一例を模式的に示す図、第６図は集積化インダクタの一例を示す平面図、第７図は第６図のＡ−Ａ線断面図、第８図は第５実施例で得られた試料Ｎｏ．１〜５の磁気特性等を示す図表、第９図は第５実施例で得られた試料Ｎｏ．１〜４のＸ線回折パターン、第１０図（ａ）は試料Ｎｏ．２のＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：透過型電子顕微鏡）写真、第１０図（ｂ）は試料Ｎｏ．４のＴＥＭ写真、第１１図は試料Ｎｏ．２の電子線回折パターンである。
【発明を実施するための最良の形態】  以下に本発明の実施の形態について説明する。
第１図は、本実施の形態におけるグラニュラー物質１の構造を模式的に示す図である。グラニュラー物質１は、強磁性金属粒子２が非磁性絶縁有機物材料から構成されるマトリックス３に分散された構造を有している。このような構造を有しているグラニュラー物質１は、典型的には薄膜として実用される。そしてこの薄膜は、軟磁気特性を有していること、および優れた高周波特性を有していることが本発明の目的を達成する上で重要である。
軟磁気特性を得るために、強磁性金属粒子２は、平均粒径が５０ｎｍ以下になっており各強磁性金属粒子２のスピンがランダムな向きをしていること、さらに強磁性金属粒子２同士の距離が交換結合が働く程度の距離になっていることが重要である。
強磁性金属粒子２としてＦｅ、ＣｏおよびＮｉから選択される少なくとも１種の元素を主体とする金属を採用する。これにより、グラニュラー物質１の保磁力および飽和磁化を調整することができる。具体的には、純Ｆｅ、純Ｃｏ、純Ｎｉのほか、ＦｅＣｏ系合金、ＦｅＮｉ系合金、ＣｏＮｉ系合金、ＦｅＣｏＮｉ系合金を用いることができる。なかでも、ＦｅＣｏ系合金が強磁性金属粒子２として望ましい。ＦｅＣｏ系合金の方がＦｅよりも高い飽和磁化が得られるからである。ＦｅＣｏ系合金中、Ｃｏの含有量は、８０ａｔ％以下の範囲で適宜定めればよいが、１０〜５０ａｔ％の範囲で含有させることが望ましい。
また、本発明の目的を害さない範囲で、Ｆｅ、ＣｏおよびＮｉ以外の金属元素または非金属元素を含有することを許容する。
ここで、強磁性金属粒子２の粒径が１００ｎｍ以下の範囲において、保磁力は強磁性金属粒子２の粒径の６乗に比例する。つまり、強磁性金属粒子２の粒径を小さくすることにより、保磁力を低い値に規制することができる。そこで本発明のグラニュラー物質１は、強磁性金属粒子２の平均粒径を５０ｎｍ以下に規制する。望ましい強磁性金属粒子２の平均粒径は３０ｎｍ以下、より望ましくは５〜３０ｎｍである。
軟磁気特性を得るために、強磁性金属粒子２同士の距離が交換結合が働く程度の距離になっていることが重要であることは上述の通りである。本発明では、強磁性金属粒子２同士の距離を、マトリックス３の体積比で調整することができる。マトリックス３の体積比が５０％を超えると強磁性金属粒子２同士の距離が離れすぎて強磁性金属粒子２間の交換結合力が失われてしまう。そこで、本発明では、非磁性絶縁有機物材料から構成されるマトリックス３の体積比を５０％以下とする。一方、マトリックス３の量が少ないと、後述する方法で得られたグラニュラー物質１において強磁性金属粒子２の粒径を小さくすることができなくなる。強磁性金属粒子２の平均粒径を本発明の範囲、つまり５０ｎｍ以下とするためには、マトリックス３の体積比を５％以上とすることが望ましい。望ましいマトリックス３の体積比は５〜４０％、より望ましくは１０〜４０％である。
マトリックス３を構成する非磁性絶縁有機物材料としては、公知の有機ポリマーを用いることができる。有機ポリマーとしては、合成樹脂重合体の他、これらの重合体を重合により生成する重合性のモノマー、オリゴマーを含む。例えば、ヒドロキシエチルアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンケルグリコールジアクリレート、メチル−α−クロロアクリレート、トリメチロールプロパントアクリレート、ジペンタオールヘキサアクリレート、トリメチロールプロパントリジエチレングリコールアクリレート、ウレタンアクリレートなどのアクリル系モノマー或いはオリゴマーなど紫外線、電子線硬化型樹脂を用いることができる。また、マトリックス３を構成する有機ポリマーとして、ポリイミド、ポリテトラフロロエチレン（四フッ化エチレン）、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリパラキシレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、トリフロロクロロエチレン、アリルトリフロロアセチレン、アジピン酸−ヘキサメチレンジアミンオリゴマー、シリコーン油を用いることができる。
有機ポリマーに代表される非磁性絶縁有機物材料によってマトリックス３を構成することにより、本発明のグラニュラー物質１は、無機材料をマトリックスとする従来のグラニュラー物質に比べて柔軟性に富み、機械的な応力が付与された場合でも割れ、欠け等の破損が生じにくいという耐応力性に優れることになる。
本発明によるグラニュラー物質１の典型的な形態として薄膜が掲げられることは上述の通りである。この薄膜は良好な高周波特性を有することが可能である。すなわち、グラニュラー物質１が上述したような軟磁気特性を有すること、後述する方法によって得た薄膜には面内磁気異方性を付与することができることに加えて、マトリックス３を非磁性絶縁有機物材料から構成することにより高電気抵抗を実現して渦電流損失を軽減できるため良好な高周波特性を得ることを前提とすると、当該グラニュラー物質１の電気抵抗にもよるが、その厚さを５０〜２０００ｎｍの範囲とすることが望ましい。より望ましい膜厚は１００〜５００ｎｍである。
本発明によるグラニュラー物質１を用いた薄膜は、１ＧＨｚにおける複素透磁率の実数部（μ’）を４０以上、望ましくは５０以上、より望ましくは１００以上、より一層望ましくは２００以上とすることができる。そして、この薄膜の性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）を１以上、望ましくは５以上、より望ましくは１０以上とすることができる。なお、本発明において、これら特性は成膜したままの状態で得ることができる。つまり、成膜完了からの経過時間を問わないが、成膜後に例えば熱処理等の処理を加えていない状態で測定した値によって本発明で規定する特性を具備するか否かの判断を行うことができる。ただし、成膜後に熱処理等の処理を加えた場合であっても、本発明で規定する特性を具備するものは本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。以下も同様である。
また本発明によるグラニュラー物質１を用いた薄膜は、飽和磁化が５ｋＧ（０．５Ｔ）以上、望ましくは６ｋＧ（０．６Ｔ）以上、より望ましくは１０ｋＧ（１．０Ｔ）以上、さらに望ましくは１５ｋＧ（１．５Ｔ）以上とすることができる。
さらに本発明によるグラニュラー物質１を用いた薄膜は、異方性磁界を２０Ｏｅ（１５９１Ａ／ｍ）以上、望ましくは５０Ｏｅ（３９７８Ａ／ｍ）以上、さらに望ましくは７０Ｏｅ（５５７０Ａ／ｍ）以上の特性を得ることができる。
さらにまた本発明によるグラニュラー物質１を用いた薄膜は、電気抵抗率を１００μΩｃｍ以上、望ましくは１５０μΩｃｍ以上、さらに望ましくは２００μΩｃｍ以上とすることができる。特に、マトリックス３を構成する非磁性絶縁有機物材料としてフルオロカーボン重合物を用いた場合には、電気抵抗率を３００μΩｃｍ以上、望ましくは５００μΩｃｍ以上、さらに望ましくは１０００μΩｃｍ以上とすることができる。
次に、本発明によるグラニュラー薄膜の製造に好適な方法について説明する。
本発明のグラニュラー薄膜は、マトリックス３を構成する非磁性絶縁有機物材料と強磁性金属粒子２とを、同じ系内で同時に成膜処理することにより得ることができる。
非磁性絶縁有機物材料からなるマトリックス３の形成には従来公知の薄膜形成プロセスを適用することができる。例えば、蒸着重合法、プラズマ重合法、スパッタリング法およびレーザアブレーション法を適用することができる。
蒸着重合法は、ポリマーを構成するモノマーを各々加熱して蒸発させ、所定の基板上にポリマーを蒸着重合させる方法である。プラズマ重合法は、モノマーをガス化してプラズマ放電により重合させる方法である。スパッタリング法は板状の非磁性絶縁有機物材料（例えばポリマー）をターゲット材としてスパッタリングにより薄膜を形成する方法である。レーザアブレーション法は、非磁性絶縁有機物材料にレーザ光を照射してアブレーションを生じさせて基板上に当該非磁性絶縁有機物材料を成膜する方法である。なお、アブレーションとは、局所的に発生する高温プラズマ状態からターゲット物質が飛散する現象をいう。
強磁性金属粒子２の形成についても従来公知の薄膜形成プロセスを適用することができる。例えば、ＰＶＤ（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：物理的蒸着法、例えば、蒸着法、スパッタリング法、レーザアブレーション法など）、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学的蒸着法）を適用することができる。
非磁性絶縁有機物材料からなるマトリックス３、強磁性金属粒子２の各々については、上述の成膜形成プロセスを適用するが、本発明では各々のプロセスを同時に行うことにより、上述のようなグラニュラー薄膜を形成する。その例を第２図〜第５図に基づいて説明する。
第２図は、本発明によるグラニュラー薄膜を形成するための装置の構成概要を示している。この装置は、非磁性絶縁有機物材料から構成されるマトリックス３は蒸着重合により得ることができ、強磁性金属粒子２はスパッタリングにより得ることができるものである。
第２図において、薄膜形成装置は、真空容器１０内の下部に有機物蒸発用セル１１、１２を備えている。有機物蒸発用セル１１、１２は、上部が開口したカップ状の形状をしており、薄膜形成時にはこの有機物蒸発用セル１１、１２内に重合原料であるモノマーが収容される。有機物蒸発用セル１１、１２には、収容されたモノマーを所定の蒸発温度まで加熱するヒータ（図示せず）を付設している。
有機物蒸発用セル１１、１２の上部にはシャッタ１３、１４が各々配設されている。このシャッタ１３、１４は、有機物蒸発用セル１１、１２の開口部を覆う位置（閉じる）と開放する位置（開く）との間を往復動する。第２図は、シャッタ１３、１４を閉じた状態を示している。有機物蒸発用セル１１、１２内に収容されたモノマーが蒸発しているときに、その蒸発物を飛散させたくない場合にはシャッタ１３、１４を閉じ、飛散させたいときにはシャッタ１３、１４を開く。
有機物蒸発用セル１１、１２の間には、ターゲット載置台１５が配設されており、このターゲット載置台１５上にターゲット１６が載置される。このターゲット１６は、強磁性金属粒子２を形成するためのものである。ターゲット１６にＤＣ／ＲＦ電源（図示せず）から所定の電力を印加することにより、ターゲット１６に対して高速でイオンを衝突させる。高速でイオンが衝突したターゲット１６の表面からターゲット１６を構成する元素の分子または原子がたたき出される。ターゲット１６は、強磁性金属粒子２と実質的に同一組成の合金ターゲット、強磁性金属粒子２を構成する元素からなる単一組成ターゲット、単一組成ターゲットの組み合わせ、単一組成ターゲットと合金ターゲットとの組み合わせ等種々の形態を適用することができる。ターゲット載置台１５の上部（ターゲット１６の上部）にはシャッタ１８が配設されている。シャッタ１８の動作はシャッタ１３、１４と同様である。
真空容器１０の上部には、基板１９、基板１９を所定の温度に加熱するヒータ２０が配設されている。基板１９の図中下面側が膜形成面である。つまり、有機物蒸発用セル１１、１２内から蒸発したモノマーは基板１９の膜形成面に堆積しつつポリマーに重合され、かつターゲット１６からたたき出された金属原子が基板１９の膜形成面に堆積する。スパッタリング、およびモノマーの蒸発を同時に行うことにより、ポリマーをマトリックス３とし、このマトリックス３中に分散する微細な強磁性金属粒子２とを含むグラニュラー薄膜を形成することができる。
基板１９に形成されるグラニュラー薄膜に磁気的な異方性を付与するために、基板１９の周囲には一対の永久磁石２１、２２が配設されている。永久磁石２１のＮ極から永久磁石２２のＳ極へと磁束が流れるため、基板１９の下面側（膜形成面）に形成されるグラニュラー薄膜に磁気的な異方性を付与することができる。
第３図は、グラニュラー薄膜に形成される磁気的な異方性を説明するための平面図である。第３図中、ｘ方向に磁化容易軸が形成され、ｘ方向と直行するｙ方向に磁化困難軸が形成される。なお、第２図に示した矢印は、磁化容易軸となる方向を示している。
第４図は、非磁性絶縁有機物材料からなるマトリックス３および強磁性金属粒子２の両者をスパッタリングにより得ることのできる薄膜形成装置の構成概要を示している。
第４図の薄膜形成装置は、真空容器３０内の下部にターゲット載置台３１、３２が所定間隔隔てて配設されている。このターゲット載置台３１、３２上には各々ターゲット３３、３４が載置される。２つのターゲット３３、３４のうち、一方が非磁性絶縁有機物材料からなるマトリックス３を形成するためのもの、他方が強磁性金属粒子２を形成するためのものである。このターゲット３３，３４に対してＤＣ／ＲＦ電源（図示せず）から所定の電力を印加することにより、ターゲット３３，３４に対して高速でイオンを衝突させる。高速でイオンが衝突したターゲット３３，３４の表面からターゲット３３，３４を構成する元素の分子または原子がたたき出される。ここで、非磁性絶縁有機材料用のターゲットへはＲＦ電力を供給することが望ましい。マトリックス３形成用のターゲット３３（３４）の形態には特に制限はなく、例えば板状に形成されたポリマーからなる形態、粉状のポリマーを板状基板上に圧延展開させた形態等を採用することができる。強磁性金属粒子２形成用のターゲット３３（３４）は、前述した通りである。なお、シャッタ３７、３８は、上述したシャッタ１３、１４と同様に機能する。また、永久磁石２１ａ、２２ａは、上述した永久磁石２１、２２と同様に、基板３９の表面（膜形成面）に形成されるグラニュラー薄膜に磁気的な異方性を付与するために機能する。
第４図の薄膜形成装置において、シャッタ３７、３８を開けた状態でターゲット３３，３４に所定の電力を印加することによりマトリックス３を形成する非磁性絶縁有機物材料がスパッタリングされると同時に強磁性金属粒子２を形成する強磁性金属がスパッタリングされる。スパッタリングされた非磁性絶縁有機物材料および強磁性金属が、ヒータ４０により所定温度に加熱された基板３９の膜形成面に堆積されることにより、薄膜状のグラニュラー物質１を形成する。
第５図は、非磁性絶縁有機物材料からなるマトリックス３をプラズマ重合法により得ることができ、強磁性金属粒子２をスパッタリングにより得ることのできる薄膜形成装置の構成概要を示している。
第５図の薄膜形成装置は、真空容器５０内の側部に電極５１、５２が所定距離隔てて対向するようにして配設されている。電極５１上にはターゲット５５を備えた永久磁石５３が、電極５２上にはターゲット５６を備えた永久磁石５４が、それぞれ載置される。この永久磁石５３、５４の存在により、基板５９上に形成されるグラニュラー薄膜に磁気的な異方性が付与される。ターゲット５５、５６はいずれも強磁性金属粒子２を形成するためのものである。このターゲット５５，５６に対してＤＣ／ＲＦ電源（図示せず）から所定の電力を印加することにより、ターゲット５５，５６に対して高速でイオンを衝突させる。高速でイオンが衝突したターゲット５５，５６の表面からターゲット５５，５６を構成する元素の分子または原子がたたき出される。なお、強磁性金属粒子２形成用のターゲット５５、５６の形態等は前述した通りである。
真空容器５０の上部には基板５９、ならびに基板５９を所定の温度に加熱するヒータ６０が配設されている。基板５９の図中下面側が膜形成面である。
さて、第５図に示す薄膜形成装置では、スパッタリングガスと共にフルオロカーボン系ガスをフローさせることにより、ターゲットのスパッタリング現象およびプラズマ重合反応を同時に利用することが可能である。すなわち、ガス導入部６１からＡｒ等のスパッタリングガスおよびフルオロカーボン系ガスが同時に導入され、発生されたプラズマ７０の中にはターゲット５５、５６からたたき出された金属粒子とフルオロカーボン系プラズマ重合物が混在する状態をつくり、基板５９の膜形成面に集積させる。このように、フルオロカーボン系ガスを導入しながらスパッタリングを行うことにより、プラズマ重合物をマトリックス３とし、このマトリックス３中に分散する微細な強磁性金属粒子２とを含むグラニュラー薄膜を形成することができる。なお、フルオロカーボン系ガスの分圧を制御することで、グラニュラー薄膜中に生成されるマトリックス３の量を制御することができる。
フルオロカーボン系ガスとしては、Ｃ２Ｆ４およびＣ４Ｆ８からなる群より選択された一元気体源を使用することができる。または、Ｆ／Ｃ比の高いフルオロカーボン系ガスの一種（例えば、Ｃ２Ｆ６、ＣＦ４）と、Ｆ／Ｃ比を低下させるガスとを含む二元気体源を使用することができる。なお、プラズマ７０に、Ｈ２、Ｏ２又はＮ２を導入することにより、グラニュラー薄膜に所望の機械的特性及び物理的特性を付与することもできる。
プラズマ重合反応により、フルオロカーボン系ガスはフルオロカーボン重合物となる。フルオロカーボン重合物の代表的な重合物としては四フッ化エチレンが挙げられる。
なお、第５図の薄膜形成装置では、基板５９の下方にシャッタ６２が配設されている。このシャッタ６２は、基板５９の膜形成面を覆う位置（閉じる）と開放する位置（開く）との間を往復動する。第５図は、シャッタ６２を閉じた状態を示している。ターゲット５５，５６の表面からターゲット５５，５６を構成する元素の分子または原子がたたき出されているときに、その分子または原子を基板５９の膜形成面に被着させたくない場合にはシャッタ６２を閉じ、被着させたいときにはシャッタ６２を開く。シャッタ６２の動作を制御することで、グラニュラー薄膜の厚さを制御することができる。
また、第５図には対向ターゲット式装置を基本とした薄膜形成装置を示したが、他の形式のスパッタ装置を改良してグラニュラー薄膜を得ることも可能である。例えば第２図に示した薄膜形成装置で、蒸着重合法に代えてプラズマ重合法を適用することができる。つまり、第２図に示した薄膜形成装置にてモノマーガスをフローさせつつ同時にスパッタリングを行うことにより、プラズマ重合物をマトリックス３とし、このマトリックス３中に分散する微細な強磁性金属粒子２とを含むグラニュラー薄膜を形成することもできる。
本発明のグラニュラー薄膜は、モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）のような半導体プロセスで製作される高周波集積回路に最適な材料である。したがって、本発明のグラニュラー薄膜が形成される基板としては、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＳｉＧｅなどの半導体基板が例示できる。また、本発明のグラニュラー薄膜は様々なセラミックス材料や樹脂基板上に成膜することも可能である。
ＭＭＩＣ用インダクティブ素子として応用した例を第６図および第７図に示す。第６図はインダクタの導体層部分を抜き出した平面図を模式的に示したものであり、第７図は第６図のＡ−Ａ線断面を模式的に示した図面である。
これらの図面で示しているインダクタ１１０は、第７図に示されるように基板１１１と、この基板１１１の上に必要に応じて形成される酸化絶縁膜１１２と、この酸化絶縁膜１１２の上に形成された本発明によるグラニュラー薄膜１０１ａと、このグラニュラー薄膜１０１ａの上に形成された絶縁膜１１３を備え、さらにこの絶縁膜１１３の上に形成されたスパイラルコイル１１４と、このスパイラルコイル１１４と絶縁膜１１３を覆うように形成された絶縁膜１１５と、この絶縁膜１１５の上に形成された本発明によるグラニュラー薄膜１０１ｂとを有している。
また、スパイラルコイル１１４は、第６図に示されるように、配線１１６を介して一対の電極１１７に接続されている。そして、スパイラルコイル１１４を囲むように設けられたグラウンドパターン１１９は、それぞれ一対のグラウンド電極１１８に接続され、グラウンド−シグナル−グラウンド（Ｇ−Ｓ−Ｇ）タイプのプローブにより、ウェハ上で周波数特性を評価する形状を有する。
本実施の形状にかかるＭＭＩＣ用インダクティブ素子（インダクタ１１０）においては、磁芯となるグラニュラー薄膜１０１ａ、１０１ｂによってスパイラルコイル１１４が挟み込まれた有芯構造を採用しているため、スパイラルコイル１１４が同じ形状でありながらもグラニュラー薄膜１０１ａ、１０１ｂが形成されていない空芯構造のインダクティブ素子に比べ、インダクタンス値が約５０％向上される。したがって、同じインダクタンス値を得るために必要なスパイラルコイル１１４の占有面積は小さくてもよいことになり、その結果としてスパイラルコイル１１４の小型化が実現される。
ところで、ＭＭＩＣ用インダクティブ素子に適用するグラニュラー薄膜の材料としては、ＧＨｚ帯域の高周波数で高透磁率、かつ高い性能指数Ｑ（低損失）特性を持つことや、半導体製造プロセスによる集積化が可能であることが求められる。
ＧＨｚ帯域の高周波数における高透磁率を実現するためには、共鳴周波数が高く、かつ飽和磁化が大きい材質が有利であり、一軸磁気異方性の制御が必要である。また、高い性能指数Ｑを得るためには、高抵抗化による渦電流損失の抑制が重要である。さらに、集積化プロセスに適用するためには、室温で成膜でき、成膜ままの状態（熱処理等の処理を加えていない状態）で使用できることが望ましい。すでにセッティングされている他のオンチップコンポーネントの性能および作製プロセスに影響を及ぼさないようにするためである。
【実施例】次に、具体的な実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
＜第１実施例＞
第２図に示した薄膜形成装置を用いてグラニュラー薄膜の形成を行った。
非磁性絶縁有機物材料からなるマトリックスとしてポリイミドを形成するため、原料モノマーとして、無水ピロメリト酸（以下、ＰＭＤＡ）と、４，４’−ジアミノジフェニルメタン（以下、ＯＤＡ）を用いた。なお、ＰＭＤＡを有機物蒸発用セル１１に、またＯＤＡを有機物蒸発用セル１２に収容した。
また、強磁性金属としてはＦｅ６９Ｃｏ３１（ａｔ％）合金を採用した。そのためにＦｅ６９Ｃｏ３１（ａｔ％）合金ターゲットを作製し、このターゲット１６をターゲット載置台１５上に配置した。
グラニュラー薄膜を形成する基板１９としては、Ｓｉ（１００）ウェハの上にＳｉＯ２を５００ｎｍの厚さに成膜した基板１９を用いた。なお、ＳｉＯ２膜が形成された面が薄膜形成面となる。
先ず、真空容器１０を８×１０−５Ｐａまで予備排気後、真空容器１０内の圧力が０．２ＰａになるようにＡｒガスを流入した。シャッタ１８を閉じた状態で、ＤＣ電極を介して２００ＷのＤＣパワーをＦｅ６９Ｃｏ３１（ａｔ％）合金からなるターゲット１６に印加してスパッタリングを行った。同様にシャッタ１３、１４を閉じた状態で、ＰＭＤＡが収容された有機物蒸発用セル１１を１３０℃、ＯＤＡが収容された有機物蒸発用セル１２を１２０℃になるように加熱した。基板１９の周囲には一対の永久磁石２１、２２を配置し、基板１９の中心に１００Ｏｅ以上の磁界を印加し、基板１９の温度を１５０℃に保持した。
所定時間経過後にシャッタ１３，１４および１８を同時に開くことでＰＭＤＡ、ＯＤＡの蒸発物およびターゲット１６から放出されたスパッタリング粒子が基板１９に向けて進行する。なお、強磁性金属粒子を構成するＦｅ６９Ｃｏ３１は、単層膜を形成したとするときの成膜速度が１．２ｎｍ（１２Å）／ｓｅｃとなるようにスパッタリングした。また、ＰＭＤＡ、ＯＤＡについては、ポリイミドの単層膜を形成したとするときの成膜速度が０．３ｎｍ（３Å）／ｓｅｃとなるように有機物蒸発用セル１１、１２の加熱温度等を制御した。この条件下で、グラニュラー薄膜の厚さが４５０ｎｍになるように５分間成膜を行った。
得られたグラニュラー薄膜は、成膜速度から換算すると強磁性金属粒子の体積比は８０％、マトリックスの体積比は２０％である。また、Ｘ線回折パターンからは平均粒径７ｎｍのｂｃｃ構造の微細な強磁性金属粒子が形成されていることを確認した。
得られたグラニュラー薄膜について磁気的な特性を測定したところ、面内一軸磁気異方性が観察された。また、飽和磁化として１３．３ｋＧ（１．３３Ｔ）、保磁力として３．５Ｏｅ（２７８Ａ／ｍ）、異方性磁界として７５Ｏｅ（５９６８Ａ／ｍ）の値が得られた。共鳴周波数は測定限界の２ＧＨｚを超えており、ＧＨｚ領域で透磁率の実数部（μ’）が２００以上、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１ＧＨｚで１０の値が得られた。また、電気抵抗率は２６０μΩｃｍであった。
＜第２実施例＞
強磁性金属をＦｅに変えた以外は第１実施例と同様にしてグラニュラー薄膜を得た。第１実施例と同様に磁気的特性を測定したところ、飽和磁化として１２．１ｋＧ（１．２１Ｔ）、保磁力として４．０Ｏｅ（３１８Ａ／ｍ）、異方性磁界として７０Ｏｅ（５５７０４Ａ／ｍ）の値が得られた。共鳴周波数は測定限界の２ＧＨｚを超えており、ＧＨｚ領域で透磁率の実数部（μ’）が２００以上、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１ＧＨｚでは１２の値が得られた。また、電気抵抗率は２５０μΩｃｍであった。
＜第３実施例＞
モノマーとして、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナートとベンゼンテトラカルボン酸二無水物を使用し、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナートを投入した有機物蒸発用セル１１を７０℃、ベンゼンテトラカルボン酸二無水物を投入した有機物蒸発用セル１２を１４０℃になるように加熱し、基板１９を加熱しない以外は、第１実施例と同様にしてグラニュラー薄膜を作製した。なお、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアナートおよびベンゼンテトラカルボン酸二無水物については、ポリイミドの単層膜を形成したとするときの成膜速度が０．１２５ｎｍ／ｓｅｃ（１．２５Å／ｓｅｃ）となるように有機物蒸発用セル１１、１２の加熱温度等を制御した。
得られたグラニュラー薄膜における強磁性金属粒子の体積比は９０％、マトリックスの体積比は１０％である。Ｘ線回折パターンから、平均粒径１０ｎｍのｂｃｃ構造の微細な強磁性金属粒子が形成されていることを確認した。得られたグラニュラー薄膜では面内一軸磁気異方性が観察されており、飽和磁化として１７．５ｋＧ（１．７５Ｔ）、保磁力として２．５Ｏｅ（１９８Ａ／ｍ）、異方性磁界として７０Ｏｅ（５５７０４Ａ／ｍ）の値が得られた。共鳴周波数は測定限界の２ＧＨｚを超えており、ＧＨｚ領域で透磁率の実数部（μ’）が２５０以上、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１ＧＨｚでは１５の値が得られた。また、電気抵抗率は１１０μΩｃｍであった。
＜第４実施例＞
第４図に示した薄膜形成装置を用いてグラニュラー薄膜の形成を行った。
非磁性絶縁有機物材料からなるマトリックスとして四フッ化エチレン（商品名：テフロン、以下ＰＴＦＥ）を用いた。そのためのターゲットして直径１００ｍｍ、厚さ２ｍｍのＰＴＦＥ板を用意した。強磁性金属は第１実施例と同様であり、ＦｅＣｏ合金ターゲットを用意した。ＰＴＦＥターゲットおよびＦｅ−Ｃｏ合金ターゲットをターゲット載置台３１、３２上に配置した。なお、基板３９としては第１実施例と同様にＳｉ（１００）ウェハの上にＳｉＯ２を５００ｎｍの厚さに成膜した基板３９を用いた。
真空容器３０を８×１０−５Ｐａまで予備排気後、真空容器３０内の圧力が０．４ＰａになるようにＡｒガスを流入した。シャッタ３７、３８を閉めた状態でＤＣ／ＲＦ電源を介して３００ＷのＲＦパワーをＰＴＦＥターゲットおよびＦｅ−Ｃｏ合金ターゲットに印加し、５分間の予備スパッタリングを行った。予備スパッタリング終了後、シャッタ３７、３８を同時に開け、基板３９にＰＴＦＥとＦｅＣｏ合金を同時に集積させることによりグラニュラー構造の薄膜を形成した。なお、ＦｅＣｏ合金の単層膜を形成したとするときの成膜速度は０．０８ｎｍ／ｓｅｃ（０．８Å／ｓｅｃ）であり、ＰＴＦＥの単層膜を形成したとするときの成膜速度は０．０１ｎｍ／ｓｅｃ（０．１Å／ｓｅｃ）である。この条件下で、グラニュラー薄膜の厚さが４３０ｎｍになるように８０分間成膜を行った。
得られたグラニュラー薄膜は、成膜速度から換算した強磁性金属粒子の体積比は８８％、マトリックスの体積比は１２％である。また、Ｘ線回折パターンからは平均粒径９ｎｍのｂｃｃ構造の微細な強磁性金属粒子が形成されていることを確認した。
得られたグラニュラー薄膜について磁気的な特性を測定したところ、面内一軸磁気異方性が観察された。また、飽和磁化として１７．３ｋＧ（１．７３Ｔ）、保磁力として５．８Ｏｅ（４６１Ａ／ｍ）、異方性磁界として７５Ｏｅ（５９６８Ａ／ｍ）の値が得られた。共鳴周波数は測定限界の２ＧＨｚを超えており、ＧＨｚ領域で透磁率の実数部（μ’）が２００以上、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１ＧＨｚでは１５の値が得られた。また、電気抵抗率は１００μΩｃｍである。
＜第５実施例＞
第５図に示した薄膜形成装置を用いてグラニュラー薄膜の形成を行った。
非磁性絶縁有機物材料からなるマトリックスを形成するためのフルオロカーボン系ガスとしてＣ４Ｆ８ガスを用いた。また、キャリアガスとしてＡｒガスを用いた。強磁性金属は第１実施例と同様であり、ＦｅＣｏ合金ターゲットを用意した。Ｆｅ−Ｃｏ合金ターゲットをターゲット載置台５１、５２上に配置した。なお、基板５９としては第１実施例と同様にＳｉ（１００）ウェハの上にＳｉＯ２を５００ｎｍの厚さに成膜した基板５９を用いた。
真空容器５０を８×１０−５Ｐａまで予備排気後、ガス導入部６１からＣ４Ｆ８ガスとキャリアガス（Ａｒガス）とを導入し、全体のガス圧が８ｍＴｏｒｒになるように調整した。その際、Ｃ４Ｆ８ガス分圧は０〜１．０ｍＴｏｒｒの範囲で変化させた。
電極５１、５２を介して３００ＷのＲＦパワーをＦｅ−Ｃｏ合金からなるターゲット５３、５４に印加し、５分間の予備スパッタリングを行った。この予備スパッタリングはシャッタ６２を閉めた状態で行った。
次にシャッタ６２を開け、基板５９にフルオロカーボン重合物とＦｅＣｏ合金を同時に集積させることによりグラニュラー構造の薄膜を形成した。なお、ＦｅＣｏ合金の単層膜を形成したとするときの成膜速度は０．１５ｎｍ／ｓｅｃ（１．５Å／ｓｅｃ）であり、ＦｅＣｏ合金とフルオロカーボン重合物からなるグラニュラー薄膜を形成したとするときの成膜速度は０．２５ｎｍ／ｓｅｃ（２．５Å／ｓｅｃ）である。この条件で、グラニュラー薄膜の厚さが３００ｎｍになるように２０分間成膜を行い、第８図に示す５種類の薄膜（試料Ｎｏ．１〜５）を得た。得られた薄膜について磁気的な特性を測定した。その結果を第８図に示す。
第８図から、Ｃ４Ｆ８ガス分圧を変化させることで、飽和磁化（Ｂｓ）および電気抵抗（ρ）が変動することがわかる。Ｃ４Ｆ８ガス分圧が０ｍＴｏｒｒ（試料Ｎｏ．１）では飽和磁化（Ｂｓ）は高いが、１００μΩｃｍ以上という高い電気抵抗率（ρ）を得ることはできない。一方、Ｃ４Ｆ８ガス分圧を０．４〜１．０ｍＴｏｒｒとした本発明の試料Ｎｏ．２〜５によれば、０．５Ｔ（５．０ｋＧ）以上の飽和磁化（Ｂｓ）および４００μΩｃｍ以上の電気抵抗率（ρ）を兼備することができる。また本発明の試料Ｎｏ．２〜５は、保磁力（Ｈｃｅ：磁化容易軸方向の保磁力）として１４．３〜２２．６Ｏｅ（１１３８〜１８００Ａ／ｍ）、保磁力（Ｈｃｈ：磁化困難軸方向の保磁力）として７．１〜１４．５Ｏｅ（５６５〜１１５４Ａ／ｍ）という良好な特性も示した。共鳴周波数は２ＧＨｚを超えており、ＧＨｚ領域で透磁率の実数部（μ’）は５０以上、性能指数Ｑ（Ｑ＝μ’／μ”）は１ＧＨｚでは１以上の値が得られた。また、本発明の試料Ｎｏ．２〜５は面内一軸磁気異方性が観察された。
なお、第８図にはマトリックス体積比も示した。このマトリックス体積比は、飽和磁化（Ｂｓ）の値に基づき、有機物（フルオロカーボン重合物）の体積比（ｖｏｌ％）を算出したものである。
第９図は、試料Ｎｏ．１〜４のＸ線回折パターンを示している。第９図に示す
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料Ｎｏ．１）には、ＣｏＦｅのシャープなピークが観察された。一方、Ｃ４Ｆ８ガス分圧が０．４ｍＴｏｒｒ（試料Ｎｏ．２）になるとＣｏＦｅのシャープなピークが消失する。Ｃ４Ｆ８ガス分圧が０．６ｍＴｏｒｒの場合（試料Ｎｏ．３）、Ｃ４Ｆ８ガス分圧が０．８ｍＴｏｒｒの場合（試料Ｎｏ．４）にはＣｏＦｅのピークはほとんど観察されなかった。
第１０図（ａ）は試料Ｎｏ．２（Ｃ４Ｆ８ガス分圧：０．４ｍＴｏｒｒ）のＴＥＭ写真、第１０図（ｂ）は試料Ｎｏ．４（Ｃ４Ｆ８ガス分圧：０．８ｍＴｏｒｒ）のＴＥＭ写真である。第１０図（ａ）と第１０図（ｂ）との比較から、Ｃ４Ｆ８ガス分圧が０．８ｍＴｏｒｒである試料Ｎｏ．４の方が、試料Ｎｏ．２（Ｃ４Ｆ８ガス分圧：０．４ｍＴｏｒｒ）よりも、微結晶化が一層進んでいることが確認できた。試料Ｎｏ．２の平均結晶粒径は１９ｎｍ、試料Ｎｏ．４の平均結晶粒径は８ｎｍであり、実測値でも試料Ｎｏ．４の方が試料Ｎｏ．２よりも微結晶であることが確認できた。
また後述する電子線回折パターン（第１１図）から、第１０図（ａ）、第１０図（ｂ）中、粒子間の白い部分はマトリックスを構成する有機ポリマーを示し、それ以外の部分は強磁性金属粒子を示していることが確認できた。粒子と粒子との間に形成されるフルオロカーボン重合物の幅は、試料Ｎｏ．２において約２ｎｍであり、試料Ｎｏ．３においては２〜５ｎｍである。
第１１図に試料Ｎｏ．２の電子線回折パターンを示す。第１１図に示すように、（１１０）、（２００）、（２１１）、（２２０）に対応する個所に、くっきりとした回折線が観察された。これはＣｏＦｅからの回折を示している。
また、（１１０）、（２００）、（２１１）、（２２０）に対応する以外の個所からも、回折線が観察された。Ｘ線回折カードＪＣＰＤＳ（Ｊｏｉｎｔ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｆ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ）を用いた評価の結果、その回折線はＸ線回折カードＪＣＰＤＳ  ２７−１８３７の回折パターンと合致しており、フルオロカーボン重合物からの回折であることがわかった。つまり、ＦｅＣｏからの回折ならびにフルオロカーボン重合物からの回折が同時に観察されたことから、試料Ｎｏ．２においてＦｅＣｏとフルオロカーボン重合物との混合状態が形成されていることが明らかとなった。これにより、第１０図（ａ）および第１０図（ｂ）に示した構造、すなわち、有機ポリマー中に強磁性金属粒子が分散されている構造がグラニュラー構造であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】  本発明によれば、ＧＨｚ帯域の高周波領域で高い透磁率を有し、かつ高い飽和磁化を有する高周波用磁性薄膜として用いることのできるグラニュラー物質およびグラニュラー薄膜が提供される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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