JP2007273802A - Thin-film device - Google Patents

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俊康 藤原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin-film device capable of improving the inductance, when the device is provided with a thin-film coil wound around a magnetic film. <P>SOLUTION: In the thin-film coil 13 wound around the magnetic film 12, a thickness TA of a lower coil 13A is smaller than a thickness TB of the upper coil 13B. Since the thickness TA of the lower coil 13A is not too large, unlike the case where the thicknesses TA and TB are made equal, while the total sum of the thicknesses TA and TB becomes fixed, unevenness of the base of the magnetic film 12 is small. Thus, since the planarity of the magnetic film 12 can be improved, the magnetic characteristics (permeability) is less likely to be deteriorated. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、磁性膜に巻き付けられた薄膜コイルを備えた薄膜デバイスに関する。   The present invention relates to a thin film device including a thin film coil wound around a magnetic film.

近年、各種用途の電子機器分野において、薄膜コイルを備えた薄膜デバイスが広く利用されている。この薄膜デバイスの一例としては、インダクタンスを有する回路素子である薄膜インダクタが挙げられる。   In recent years, thin film devices including a thin film coil have been widely used in the field of electronic equipment for various applications. An example of this thin film device is a thin film inductor that is a circuit element having inductance.

薄膜デバイスに搭載される薄膜コイルの形状としては、小型化および低背化の要求に応じてスパイラル型が採用されているが、小型化および低背化だけでなく性能向上も併せて要求される用途ではソレノイド型が採用されている（例えば、特許文献１参照。）。このソレノイド型の薄膜コイルを備えた薄膜デバイスでは、薄膜磁性体（磁心）の周囲を囲むように薄膜コイルが設けられており、スパイラル型の薄膜コイルを備える場合よりもインダクタンスを高くすることが可能である。
特開平０５−０２９１４６号公報 As the shape of the thin-film coil mounted on the thin-film device, a spiral type is adopted according to the demand for miniaturization and low profile, but not only miniaturization and low profile but also performance improvement is required. A solenoid type is adopted for use (see, for example, Patent Document 1). In this thin film device equipped with a solenoid type thin film coil, the thin film coil is provided so as to surround the thin film magnetic body (magnetic core), so that the inductance can be made higher than when a spiral type thin film coil is provided. It is.
JP 05-029146 A

このソレノイド型の薄膜コイルとしては、複数のパーツに分割された構造を有するものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。この薄膜コイルは、磁性絶縁基板の一面および他面にそれぞれ形成された第１および第２コイル導体と、その磁性絶縁基板を貫通する貫通孔に形成された接続導体とを接続してなるものである。第１および第２コイル導体の厚さは、薄膜コイルの全体に渡って直流抵抗を均一化するために互いに等しくなっている。
特開２００４−２９６８１６号公報 As this solenoid type thin film coil, one having a structure divided into a plurality of parts is known (for example, see Patent Document 2). This thin film coil is formed by connecting first and second coil conductors formed on one surface and the other surface of a magnetic insulating substrate, respectively, and a connection conductor formed in a through hole penetrating the magnetic insulating substrate. is there. The thicknesses of the first and second coil conductors are equal to each other in order to make the DC resistance uniform throughout the thin film coil.
JP 2004-296816 A

ソレノイド型の薄膜コイルを備えた従来の薄膜デバイスでは、小型化および低背化の観点において要求を満たしている一方で、性能向上に関する要求が益々高まっている動向を考慮すると、さらなるインダクタンス向上の観点において未だ要求を満たしているとは言えない。   Conventional thin-film devices equipped with solenoid-type thin-film coils satisfy the requirements in terms of miniaturization and low profile, but considering the trend of increasing demands for performance improvement, the viewpoint of further inductance improvement Is still not meeting the requirements.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁性膜に巻き付けられた薄膜コイルを備える場合においてインダクタンスを向上させることが可能な薄膜デバイスを提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a thin film device capable of improving inductance in the case of including a thin film coil wound around a magnetic film.

本発明の薄膜デバイスは、基体と、基体上に配置された磁性膜と、磁性膜に巻き付けられた薄膜コイルとを備え、薄膜コイルが、基体に近い階層に配列された複数の第１のコイル部分と、基体から遠い階層に配列された複数の第２のコイル部分と、第１および第２のコイル部分を直列に接続する複数の第３のコイル部分とを含み、第１のコイル部分の厚さが第２のコイル部分の厚さよりも小さいものである。この薄膜デバイスでは、第１および第２のコイル部分の厚さの総和を一定としてそれらの厚さを互いに等しくした場合とは異なり、第１のコイル部分の厚さが大きすぎないため、磁性膜の下地の起伏が小さくなる。これにより、磁性膜の平坦性が良くなるため、磁気特性（透磁率）が劣化しにくくなる。本発明の薄膜デバイスでは、さらに、磁性膜および薄膜コイルを挟むように配置された少なくとも２つの追加磁性膜を備えるようにしてもよい。また、複数の第２のコイル部分が複数の第１のコイル部分の一端または他端と重なるように配置されており、第３のコイル部分が第１および第２のコイル部分が互いに重なる位置に配置されているようにしてもよい。   A thin film device of the present invention includes a base, a magnetic film disposed on the base, and a thin film coil wound around the magnetic film, and the plurality of first coils in which the thin film coils are arranged in a hierarchy close to the base A plurality of second coil portions arranged in a layer far from the base, and a plurality of third coil portions connecting the first and second coil portions in series. The thickness is smaller than the thickness of the second coil portion. In this thin film device, unlike the case where the sum of the thicknesses of the first and second coil portions is constant and the thicknesses are equal to each other, the thickness of the first coil portion is not too large. The undulation of the ground of the substrate becomes small. Thereby, since the flatness of the magnetic film is improved, the magnetic characteristics (permeability) are hardly deteriorated. The thin film device of the present invention may further include at least two additional magnetic films arranged so as to sandwich the magnetic film and the thin film coil. The plurality of second coil portions are arranged so as to overlap one end or the other end of the plurality of first coil portions, and the third coil portion is located at a position where the first and second coil portions overlap each other. It may be arranged.

本発明の薄膜デバイスによれば、磁性膜に巻き付けられた薄膜コイルを備え、基体に近い階層に配列された第１のコイル部分の厚さが基体から遠い階層に配列された第２のコイル部分の厚さよりも小さくなるようにしたので、インダクタンスを向上させることができる。   According to the thin film device of the present invention, the second coil portion is provided with the thin film coil wound around the magnetic film, and the thickness of the first coil portion arranged in the layer close to the substrate is arranged in the layer far from the substrate. Therefore, the inductance can be improved.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１〜図４は、本発明の一実施の形態に係る薄膜デバイスの一応用例としての薄膜インダクタ１０の構成を表しており、図１は平面構成および図２〜図４は断面構成をそれぞれ示している。ここで、図２〜図４は、それぞれ図１に示したＩＩ−ＩＩ線、ＩＩＩ−ＩＩＩ線およびＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を示している。なお、以下の説明では、基板１１に近い側を「下」、基板１１から遠い側を「上」とそれぞれ呼称する。   1 to 4 show a configuration of a thin film inductor 10 as an application example of a thin film device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a planar configuration and FIGS. ing. 2 to 4 show cross sections taken along lines II-II, III-III and IV-IV shown in FIG. 1, respectively. In the following description, the side closer to the substrate 11 is referred to as “lower”, and the side farther from the substrate 11 is referred to as “upper”.

この薄膜インダクタ１０は、図１〜図４に示したように、基板１１と、その基板１１上に配置された磁性膜１２と、その磁性膜１２に巻き付けられたソレノイド型の薄膜コイル１３とを備えている。これらの磁性膜１２および薄膜コイル１３は、絶縁膜１４により埋設されている。   As shown in FIGS. 1 to 4, the thin film inductor 10 includes a substrate 11, a magnetic film 12 disposed on the substrate 11, and a solenoid type thin film coil 13 wound around the magnetic film 12. I have. The magnetic film 12 and the thin film coil 13 are embedded with an insulating film 14.

基板１１は、磁性膜１２および薄膜コイル１３を支持する基体であり、例えば、ガラス、シリコン（Ｓｉ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ；いわゆるアルミナ）、セラミックス、フェライト、半導体または樹脂などにより構成されている。なお、基板１１の構成材料は、必ずしも上記した一連の材料に限らず、他の材料により構成されていてもよい。 The substrate 11 is a base that supports the magnetic film 12 and the thin film coil 13 and is made of, for example, glass, silicon (Si), aluminum oxide (Al 2 O 3 ; so-called alumina), ceramics, ferrite, semiconductor, or resin. ing. The constituent material of the substrate 11 is not necessarily limited to the series of materials described above, and may be composed of other materials.

磁性膜１２は、インダクタンスを高めるものであり、例えば、コバルト（Ｃｏ）系合金、鉄（Ｆｅ）系合金またはニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ；いわゆるパーマロイ）などの導電性磁性材料により構成されている。このコバルト系合金としては、例えば、コバルトジルコニウムタンタル（ＣｏＺｒＴａ）系合金またはコバルトジルコニウムニオブ（ＣｏＺｒＮｂ）系合金などが挙げられる。   The magnetic film 12 increases inductance and is made of, for example, a conductive magnetic material such as a cobalt (Co) alloy, an iron (Fe) alloy, or a nickel iron alloy (NiFe; so-called permalloy). Examples of the cobalt alloy include cobalt zirconium tantalum (CoZrTa) alloy and cobalt zirconium niobium (CoZrNb) alloy.

薄膜コイル１３は、一端（端子１３Ｔ１）と他端（端子１３Ｔ２）との間にインダクタを構成するものであり、例えば、銅（Ｃｕ）などの導電性材料により構成されている。この薄膜コイル１３は、基板１１に近い階層（下階層）に配列された複数の短冊状の下部コイル部分１３Ａ（第１のコイル部分）と、基板１１から遠い階層（上階層）に配列された複数の短冊状の上部コイル部分１３Ｂ（第２のコイル部分）と、それらの下階層と上階層との間の階層に配置され、下部コイル部分１３Ａおよび上部コイル部分１３Ｂを直列に接続する複数の柱状の中間コイル部分１３Ｃ（第３のコイル部分）とを含んでいる。ここでは、例えば、複数の上部コイル部分１３Ｂが複数の下部コイル部分１３Ａの一端または他端と重なるように配置されており、それらの下部コイル部分１３Ａおよび上部コイル部分１３Ｂが互いに重なる位置に中間コイル部分１３Ｃが配置されている。下部コイル部分１３Ａの厚さＴＡは、上部コイル部分１３Ｂの厚さＴＢよりも小さくなっている。なお、下部コイル部分１３Ａおよび上部コイル部分１３Ｂは、例えば、互いに等しい幅Ｗを有している。   The thin film coil 13 constitutes an inductor between one end (terminal 13T1) and the other end (terminal 13T2), and is made of, for example, a conductive material such as copper (Cu). The thin film coil 13 is arranged in a plurality of strip-like lower coil portions 13A (first coil portions) arranged in a layer (lower layer) close to the substrate 11 and in a layer (upper layer) far from the substrate 11. A plurality of strip-shaped upper coil portions 13B (second coil portions) and a plurality of strip-shaped upper coil portions 13B arranged in a hierarchy between the lower layer and the upper layer, and connecting the lower coil portion 13A and the upper coil portion 13B in series. It includes a columnar intermediate coil portion 13C (third coil portion). Here, for example, the plurality of upper coil portions 13B are arranged so as to overlap one end or the other end of the plurality of lower coil portions 13A, and the intermediate coil is located at a position where the lower coil portion 13A and the upper coil portion 13B overlap each other. A portion 13C is arranged. The thickness TA of the lower coil portion 13A is smaller than the thickness TB of the upper coil portion 13B. The lower coil portion 13A and the upper coil portion 13B have, for example, the same width W.

絶縁膜１４は、薄膜コイル１３を磁性膜１２および周辺からから電気的に分離するものであり、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）などの絶縁性非磁性材料や、ポリイミドまたはレジストなどの絶縁性樹脂材料により構成されている。この絶縁膜１４は、例えば、基板１１上に設けられた下部絶縁膜１４Ａと、下部コイル部分１３Ａを埋設するように下部絶縁膜１４Ａ上に設けられた下部コイル絶縁膜１４Ｂと、磁性膜１２を埋設するように下部コイル絶縁膜１４Ｂ上に設けられた上部絶縁膜１４Ｃと、上部コイル部分１３Ｂを埋設するように上部絶縁膜１４Ｃ上に設けられた上部コイル絶縁膜１４Ｄとを含んでいる。これらの下部コイル絶縁膜１４Ｂおよび上部絶縁膜１４Ｃでは、下部コイル部分１３Ａおよび上部コイル部分１３Ｂが互いに重なる位置ごとにコンタクトホール１４Ｈが設けられており、各コンタクトホール１４Ｈに中間コイル部分１３Ｃが埋め込まれている。なお、一連の絶縁膜１４Ａ〜１４Ｄの構成材料は、必ずしも同一に限らず、個別に設定可能である。 The insulating film 14 electrically isolates the thin film coil 13 from the magnetic film 12 and the periphery. For example, an insulating nonmagnetic material such as silicon oxide (SiO 2 ) or an insulating resin such as polyimide or resist is used. It is composed of materials. The insulating film 14 includes, for example, a lower insulating film 14A provided on the substrate 11, a lower coil insulating film 14B provided on the lower insulating film 14A so as to bury the lower coil portion 13A, and the magnetic film 12. An upper insulating film 14C provided on the lower coil insulating film 14B so as to be buried, and an upper coil insulating film 14D provided on the upper insulating film 14C so as to bury the upper coil portion 13B are included. In these lower coil insulating film 14B and upper insulating film 14C, a contact hole 14H is provided at each position where the lower coil portion 13A and the upper coil portion 13B overlap each other, and the intermediate coil portion 13C is embedded in each contact hole 14H. ing. The constituent materials of the series of insulating films 14A to 14D are not necessarily the same, and can be set individually.

次に、図１〜図４を参照して、薄膜インダクタ１０の製造方法について説明する。なお、以下では、一連の構成要素の材質については既に説明したので、その説明を省略する。   Next, a manufacturing method of the thin film inductor 10 will be described with reference to FIGS. In the following, since the material of the series of components has already been described, the description thereof is omitted.

すなわち、まず、スパッタリング法またはスピンコート法などを使用して、基板１１上に下部絶縁膜１４Ａを形成する。続いて、めっき法またはスパッタリング法などを使用して、下部絶縁膜１２Ａ上に複数の下部コイル部分１３Ａをパターン形成したのち、スパッタリング法またはスピンコート法などを使用して、下部コイル部分１３Ａを埋設するように下部コイル絶縁膜１４Ｂを形成する。続いて、めっき法またはスパッタリング法などを使用して、下部コイル絶縁膜１４Ｂ上に磁性膜１２をパターン形成したのち、スパッタリング法またはスピンコート法などを使用して、磁性膜１２を埋設するように上部絶縁膜１４Ｃを形成する。続いて、フォトリソグラフィ法およびエッチング法（例えばイオンミリング法）などを使用して、上部絶縁膜１４Ｃおよび下部コイル絶縁膜１４Ｂを選択的にエッチングすることにより複数のコンタクトホール１４Ｈを形成したのち、めっき法などを使用して、下部コイル部分１３Ａと接続されるように各コンタクトホール１４Ｈに中間コイル部分１３Ｃを形成する。最後に、めっき法またはスパッタリング法などを使用して、中間コイル部分１３Ｃと接続されるように上部絶縁膜１４Ｃ上に複数の上部コイル部分１３Ｂをパターン形成したのち、スパッタリング法またはスピンコート法などを使用して、上部コイル部分１３Ｂを埋設するように上部コイル絶縁膜１４Ｄを形成する。これにより、ソレノイド型の薄膜コイル１３および絶縁膜１４が形成されるため、薄膜インダクタ１０が完成する。   That is, first, the lower insulating film 14A is formed on the substrate 11 by using a sputtering method, a spin coating method, or the like. Subsequently, after patterning a plurality of lower coil portions 13A on the lower insulating film 12A using a plating method or a sputtering method, the lower coil portions 13A are embedded using a sputtering method or a spin coating method. Thus, the lower coil insulating film 14B is formed. Subsequently, after patterning the magnetic film 12 on the lower coil insulating film 14B using a plating method or a sputtering method, the magnetic film 12 is embedded using a sputtering method or a spin coating method. An upper insulating film 14C is formed. Subsequently, a plurality of contact holes 14H are formed by selectively etching the upper insulating film 14C and the lower coil insulating film 14B by using a photolithography method and an etching method (for example, ion milling method), and then plating. The intermediate coil portion 13C is formed in each contact hole 14H so as to be connected to the lower coil portion 13A using a method or the like. Finally, a plurality of upper coil portions 13B are patterned on the upper insulating film 14C so as to be connected to the intermediate coil portion 13C using a plating method or a sputtering method, and then a sputtering method or a spin coating method is performed. In use, the upper coil insulating film 14D is formed so as to embed the upper coil portion 13B. As a result, the solenoid-type thin film coil 13 and the insulating film 14 are formed, so that the thin film inductor 10 is completed.

本実施の形態に係る薄膜デバイスとしての薄膜インダクタ１０では、磁性膜１２に巻き付けられたソレノイド型の薄膜コイル１３において、下部コイル部分１３Ａの厚さＴＡが上部コイル部分１３Ｂの厚さＴＢよりも小さくなっているので、以下の理由により、インダクタンスを向上させることができる。   In the thin film inductor 10 as the thin film device according to the present embodiment, in the solenoid type thin film coil 13 wound around the magnetic film 12, the thickness TA of the lower coil portion 13A is smaller than the thickness TB of the upper coil portion 13B. Therefore, the inductance can be improved for the following reason.

図５は、薄膜インダクタ１０に対する比較例としての薄膜インダクタ１００の構成を表しており、図２に対応する断面構成を示している。薄膜インダクタ１００は、薄膜コイル１３に代えて薄膜コイル１１３（下部コイル部分１１３Ａ，上部コイル部分１１３Ｂ）を備える点を除き、薄膜インダクタ１０と同様の構成を有している。この薄膜コイル１１３は、下部コイル部分１１３Ａの厚さＴＡが上部コイル部分１１３Ｂの厚さＴＢに等しくなっている点を除き、薄膜コイル１３と同様の構成を有している。なお、厚さＴＡ，ＴＢの総和は、薄膜インダクタ１０，１００において一定である。   FIG. 5 shows a configuration of a thin film inductor 100 as a comparative example with respect to the thin film inductor 10, and shows a cross-sectional configuration corresponding to FIG. The thin film inductor 100 has the same configuration as that of the thin film inductor 10 except that a thin film coil 113 (a lower coil portion 113A and an upper coil portion 113B) is provided instead of the thin film coil 13. The thin film coil 113 has the same configuration as the thin film coil 13 except that the thickness TA of the lower coil portion 113A is equal to the thickness TB of the upper coil portion 113B. Note that the sum of the thicknesses TA and TB is constant in the thin film inductors 10 and 100.

比較例の薄膜インダクタ１００では、厚さＴＡ，ＴＢが互いに等しいことに伴い、その厚さＴＡが大きすぎるため、下部絶縁膜１４Ａ上に下部コイル部分１１３Ａを形成すると、下部コイル絶縁膜１４Ｂおよび磁性膜１２の形成前に大きな起伏（高低差）が生じる。この場合には、下部コイル絶縁膜１４Ｂおよび磁性膜１２を形成すると、下地の起伏を反映して磁性膜１２に大きな起伏が生じ、その磁性膜１２の平坦性が悪くなるため、磁気特性が劣化しやすくなる。より具体的には、起伏の影響を受けて磁性膜１２中の磁区構造が大きく乱れるため、インダクタンスに寄与する透磁率が低下する。これにより、比較例では、ソレノイド型の薄膜コイル１１３を備える場合においてインダクタンスを向上させることが困難である。   In the thin film inductor 100 of the comparative example, since the thickness TA and TB are equal to each other, the thickness TA is too large. Therefore, when the lower coil portion 113A is formed on the lower insulating film 14A, the lower coil insulating film 14B and the magnetic properties are reduced. A large undulation (level difference) occurs before the film 12 is formed. In this case, when the lower coil insulating film 14B and the magnetic film 12 are formed, a large undulation is generated in the magnetic film 12 reflecting the undulation of the base, and the flatness of the magnetic film 12 is deteriorated. It becomes easy to do. More specifically, the magnetic domain structure in the magnetic film 12 is greatly disturbed by the influence of undulations, so that the magnetic permeability contributing to the inductance is reduced. Accordingly, in the comparative example, it is difficult to improve the inductance when the solenoid type thin film coil 113 is provided.

これに対して、本実施の形態の薄膜インダクタ１０では、厚さＴＡが厚さＴＢよりも小さいことに伴い、その厚さＴＡが大きすぎないため、下部絶縁膜１４Ａ上に下部コイル部分１３Ａを形成した場合に生じる起伏が比較例の場合よりも小さくなる。この場合には、磁性膜１２に生じる起伏も小さくなり、その磁性膜１２の平坦性が良くなるため、磁気特性（透磁率）が劣化しにくくなる。したがって、本実施の形態では、ソレノイド型の薄膜コイル１３を備える場合においてインダクタンスを向上させることができるのである。   On the other hand, in the thin film inductor 10 of the present embodiment, since the thickness TA is not too large due to the thickness TA being smaller than the thickness TB, the lower coil portion 13A is formed on the lower insulating film 14A. The undulations that occur when formed are smaller than in the comparative example. In this case, the undulations generated in the magnetic film 12 are reduced, and the flatness of the magnetic film 12 is improved, so that the magnetic characteristics (permeability) are not easily deteriorated. Therefore, in the present embodiment, the inductance can be improved when the solenoid-type thin film coil 13 is provided.

なお、確認までに説明しておくと、図２〜図４では、図示内容を簡略化するために、下部コイル絶縁膜１４Ｂおよび磁性膜１２等を平坦に示している。   2 to 4, the lower coil insulating film 14B, the magnetic film 12 and the like are shown flat in order to simplify the contents shown in the drawings.

特に、本実施の形態では、磁性膜１２の平坦性が良くなることに伴い、その磁性膜１２上に形成される上部絶縁膜１４Ｃの平坦性も良くなるため、上部コイル部分１３Ｂを高精度に形成することができる。なぜなら、めっき法を使用して上部コイル部分１３Ｂを形成する場合において上部絶縁膜１４Ｃの平坦性が良いと、その平坦性が悪い場合よりも、フォトリソグラフィ工程における露光精度が高くなるからである。   In particular, according to the present embodiment, as the flatness of the magnetic film 12 is improved, the flatness of the upper insulating film 14C formed on the magnetic film 12 is also improved. Can be formed. This is because, when the upper coil portion 13B is formed using the plating method, if the flatness of the upper insulating film 14C is good, the exposure accuracy in the photolithography process is higher than when the flatness is bad.

また、本実施の形態では、厚さＴＡ，ＴＢの総和を一定とした場合において、厚さＴＡを小さくした分だけ厚さＴＢを大きくすることにより、薄膜コイル１３の全体の直流抵抗が増加することを防止することができる。   In the present embodiment, when the sum of the thicknesses TA and TB is constant, the overall DC resistance of the thin film coil 13 is increased by increasing the thickness TB by an amount corresponding to the decrease in the thickness TA. This can be prevented.

なお、本実施の形態では、図２に示したように、インダクタンスを高めるために、薄膜コイル１３が巻き付けられた磁性膜１２のみを備えるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、図２に対応する図６に示したように、さらに、磁性膜１２および薄膜コイル１３を挟むように配置された追加下部磁性膜１５および追加上部磁性膜１６を備えるようにしてもよい。ここでは、追加下部磁性膜１５が基板１１と下部絶縁膜１４Ａとの間に配置されており、追加上部磁性膜１６が上部コイル絶縁膜１４Ｄ上に配置されている。なお、追加下部磁性膜１５および追加上部磁性膜１６の構成材料は、磁性膜１２と同一であってもよいし、あるいは異なってもよい。また、追加下部磁性膜１５および追加上部磁性膜１６は、それぞれ単数（単層構造）であってもよいし、あるいは複数（積層構造）であってもよい。この場合には、磁性膜１２のみを備える場合よりもインダクタンスを向上させることができる。しかも、磁性膜１２と同様に追加上部磁性膜１６の平坦性も高くなるため、その追加上部磁性膜１６の磁気特性の観点からもインダクタンスの向上に寄与することができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, only the magnetic film 12 around which the thin film coil 13 is wound is provided in order to increase the inductance. However, the present invention is not necessarily limited thereto. For example, as shown in FIG. 6 corresponding to FIG. 2, an additional lower magnetic film 15 and an additional upper magnetic film 16 arranged so as to sandwich the magnetic film 12 and the thin film coil 13 may be further provided. Here, the additional lower magnetic film 15 is disposed between the substrate 11 and the lower insulating film 14A, and the additional upper magnetic film 16 is disposed on the upper coil insulating film 14D. The constituent materials of the additional lower magnetic film 15 and the additional upper magnetic film 16 may be the same as or different from those of the magnetic film 12. Each of the additional lower magnetic film 15 and the additional upper magnetic film 16 may be singular (single layer structure) or plural (laminated structure). In this case, the inductance can be improved as compared with the case where only the magnetic film 12 is provided. In addition, since the flatness of the additional upper magnetic film 16 is increased similarly to the magnetic film 12, it is possible to contribute to the improvement of inductance from the viewpoint of the magnetic characteristics of the additional upper magnetic film 16.

また、本実施の形態では、薄膜コイル１３の構成を図１〜図４に示しているが、コイルのターン数、下部コイル部分１３Ａと上部コイル部分１３Ｂとの間の相対的位置関係（重なりの範囲）または端子１３Ｔ１，１３Ｔ２の引き出し方向などは、必ずしも図１〜図４に示した場合に限られず、任意に設定可能である。   Moreover, in this Embodiment, although the structure of the thin film coil 13 is shown in FIGS. 1-4, the number of turns of a coil and the relative positional relationship (overlapping) between the lower coil part 13A and the upper coil part 13B are shown. Range) or the direction in which the terminals 13T1 and 13T2 are drawn out is not necessarily limited to the case shown in FIGS. 1 to 4, and can be arbitrarily set.

特に、追加下部磁性膜１５および追加上部磁性膜１６を備える場合には、図６に対応する図７に示したように、それぞれの一端部および他端部を延長して磁性膜１２に接続させるようにしてもよい。この場合には、磁路構造が閉磁路になるため、インダクタンスをさらに向上させることができる。なお、図７では、追加下部磁性膜１５および追加上部磁性膜１６の双方を磁性膜１２に接続させるようにしたが、いずれか一方のみを接続させるようにしてもよい。   In particular, when the additional lower magnetic film 15 and the additional upper magnetic film 16 are provided, as shown in FIG. 7 corresponding to FIG. 6, each one end and the other end are extended and connected to the magnetic film 12. You may do it. In this case, since the magnetic path structure is a closed magnetic path, the inductance can be further improved. In FIG. 7, both the additional lower magnetic film 15 and the additional upper magnetic film 16 are connected to the magnetic film 12, but only one of them may be connected.

次に、本発明に関する実施例について説明する。   Next, examples relating to the present invention will be described.

本発明の薄膜インダクタの性能を調べるために、図１〜図４に示した薄膜インダクタを製造した。この場合には、基板、磁性膜、薄膜コイルおよび絶縁膜の形成材料をそれぞれシリコン、コバルト系アモルファス合金、銅および酸化ケイ素としたと共に、下部コイル部分の厚さＴＡおよび上部コイル部分の厚さＴＢをそれぞれ４０μｍおよび１６０μｍ（厚さＴＡ，ＴＢの総和＝２００μｍ）とした。   In order to investigate the performance of the thin film inductor of the present invention, the thin film inductor shown in FIGS. In this case, the substrate, magnetic film, thin film coil, and insulating film are made of silicon, cobalt-based amorphous alloy, copper, and silicon oxide, respectively, and the lower coil portion thickness TA and upper coil portion thickness TB are used. Were 40 μm and 160 μm (total thickness TA, TB = 200 μm), respectively.

また、本発明の薄膜インダクタの性能を比較評価するために、図５に示した比較例の薄膜インダクタも製造した。この場合には、厚さＴＡ，ＴＢをいずれも１００μｍとした点を除き、本発明の薄膜インダクタと同様の製造条件とした。   In addition, in order to compare and evaluate the performance of the thin film inductor of the present invention, the thin film inductor of the comparative example shown in FIG. 5 was also manufactured. In this case, the manufacturing conditions were the same as those of the thin film inductor of the present invention except that the thicknesses TA and TB were both 100 μm.

これらの本発明および比較例の薄膜インダクタの性能を調べたところ、表１に示した結果が得られた。表１は、薄膜コイルの構成と性能との間の相関を表しており、下部コイル部分の厚さＴＡ（μｍ）、上部コイル部分の厚さＴＢ（μｍ）、磁性膜の透磁率μ（−）およびインダクタンスＬ（μＨ）を示している。   When the performances of these thin film inductors of the present invention and comparative examples were examined, the results shown in Table 1 were obtained. Table 1 shows the correlation between the configuration and performance of the thin film coil. The thickness TA (μm) of the lower coil portion, the thickness TB (μm) of the upper coil portion, and the magnetic permeability μ (− ) And inductance L (μH).

Figure 2007273802
Figure 2007273802

表１に示した結果から判るように、薄膜インダクタの性能は、比較例よりも本発明において向上した。具体的には、厚さＴＡ，ＴＢが互いに等しい比較例では、透磁率μが１０００に留まったため、インダクタンスＬが０．４２２μＨであった。これに対して、厚さＴＡが厚さＴＢよりも小さい本発明では、透磁率μが２０００に増加し、比較例の倍になったため、インダクタンスＬが０．４５５μＨとなり、比較例よりも約７．８％向上した。このことから、本発明の薄膜インダクタでは、ソレノイド型の薄膜コイルを備える場合において、下部コイル部分の厚さを上部コイル部分の厚さよりも小さくすることにより、インダクタンスを向上させることが可能であることが確認された。   As can be seen from the results shown in Table 1, the performance of the thin film inductor was improved in the present invention compared to the comparative example. Specifically, in the comparative example in which the thicknesses TA and TB are equal to each other, since the magnetic permeability μ remains at 1000, the inductance L is 0.422 μH. On the other hand, in the present invention in which the thickness TA is smaller than the thickness TB, the magnetic permeability μ increases to 2000 and doubles that of the comparative example, so that the inductance L becomes 0.455 μH, which is about 7 times that of the comparative example. 8% improvement. Therefore, in the thin film inductor of the present invention, when a solenoid type thin film coil is provided, the inductance can be improved by making the thickness of the lower coil portion smaller than the thickness of the upper coil portion. Was confirmed.

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例で説明した態様に限定されず、種々の変形が可能である。具体的には、例えば、上記実施の形態および実施例では、本発明の薄膜デバイスを薄膜インダクタに応用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、薄膜インダクタ以外の他のデバイスに応用してもよい。この「他のデバイス」としては、例えば、薄膜トランス、薄膜磁気センサまたはＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）や、薄膜インダクタ、薄膜トランス、薄膜磁気センサまたはＭＥＭＳを含んだフィルタまたはモジュールなどが挙げられる。これらの他のデバイスに応用した場合においても、上記実施の形態および実施例と同様の効果を得ることができる。   The present invention has been described with reference to the embodiments and examples. However, the present invention is not limited to the modes described in the above embodiments and examples, and various modifications can be made. Specifically, for example, in the above-described embodiment and examples, the case where the thin film device of the present invention is applied to a thin film inductor has been described. However, the present invention is not necessarily limited to this, and other devices other than the thin film inductor can be used. You may apply. Examples of the “other device” include a thin film transformer, a thin film magnetic sensor, or a micro electro mechanical systems (MEMS), a filter or a module including a thin film inductor, a thin film transformer, a thin film magnetic sensor, or a MEMS. Even when applied to these other devices, the same effects as those of the above-described embodiments and examples can be obtained.

本発明に係る薄膜デバイスは、例えば薄膜インダクタ、薄膜トランス、薄膜磁気センサまたはＭＥＭＳや、それらを含んだフィルタまたはモジュールなどに応用することが可能である。   The thin film device according to the present invention can be applied to, for example, a thin film inductor, a thin film transformer, a thin film magnetic sensor, a MEMS, a filter or a module including them.

本発明の一実施の形態に係る薄膜デバイスの一応用例としての薄膜インダクタの平面構成を表す平面図である。It is a top view showing the plane composition of the thin film inductor as one example of application of the thin film device concerning one embodiment of the present invention. 図１に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った薄膜インダクタの断面構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the cross-sectional structure of the thin film inductor along the II-II line | wire shown in FIG. 図１に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った薄膜インダクタの断面構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the cross-sectional structure of the thin film inductor along the III-III line | wire shown in FIG. 図１に示したＩＶ−ＩＶ線に沿った薄膜インダクタの断面構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the cross-sectional structure of the thin film inductor along the IV-IV line shown in FIG. 本発明の薄膜インダクタに対する比較例としての薄膜インダクタの断面構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the cross-sectional structure of the thin film inductor as a comparative example with respect to the thin film inductor of this invention. 薄膜インダクタの構成に関する変形例を表す断面図である。It is sectional drawing showing the modification regarding the structure of a thin film inductor. 薄膜インダクタの構成に関する他の変形例を表す断面図である。It is sectional drawing showing the other modification regarding the structure of a thin film inductor.

符号の説明Explanation of symbols

１０…薄膜インダクタ、１１…基板、１２…磁性膜、１３…薄膜コイル、１３Ａ…下部コイル部分、１３Ｂ…上部コイル部分、１３Ｃ…中間コイル部分、１３Ｔ１，１３Ｔ２…端子、１４…絶縁膜、１４Ａ…下部絶縁膜、１４Ｂ…下部コイル絶縁膜、１４Ｃ…上部絶縁膜、１４Ｄ…上部コイル絶縁膜、１４Ｈ…コンタクトホール、１５…追加下部磁性膜、１６…追加上部磁性膜、ＴＡ，ＴＢ…厚さ、Ｗ…幅。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Thin film inductor, 11 ... Board | substrate, 12 ... Magnetic film, 13 ... Thin film coil, 13A ... Lower coil part, 13B ... Upper coil part, 13C ... Intermediate coil part, 13T1, 13T2 ... Terminal, 14 ... Insulating film, 14A ... Lower insulating film, 14B ... Lower coil insulating film, 14C ... Upper insulating film, 14D ... Upper coil insulating film, 14H ... Contact hole, 15 ... Additional lower magnetic film, 16 ... Additional upper magnetic film, TA, TB ... Thickness, W ... Width.

Claims (3)

基体と、
前記基体上に配置された磁性膜と、
前記磁性膜に巻き付けられた薄膜コイルと
を備え、
前記薄膜コイルが、前記基体に近い階層に配列された複数の第１のコイル部分と、前記基体から遠い階層に配列された複数の第２のコイル部分と、前記第１および第２のコイル部分を直列に接続する複数の第３のコイル部分とを含み、
前記第１のコイル部分の厚さが前記第２のコイル部分の厚さよりも小さい
ことを特徴とする薄膜デバイス。 A substrate;
A magnetic film disposed on the substrate;
A thin film coil wound around the magnetic film,
A plurality of first coil portions arranged in a layer close to the substrate; a plurality of second coil portions arranged in a layer far from the substrate; and the first and second coil portions. A plurality of third coil portions connected in series,
A thickness of the first coil portion is smaller than a thickness of the second coil portion. さらに、前記磁性膜および前記薄膜コイルを挟むように配置された少なくとも２つの追加磁性膜を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜デバイス。 The thin film device according to claim 1, further comprising at least two additional magnetic films arranged so as to sandwich the magnetic film and the thin film coil. 前記複数の第２のコイル部分が、前記複数の第１のコイル部分の一端または他端と重なるように配置されており、
前記第３のコイル部分が、前記第１および第２のコイル部分が互いに重なる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜デバイス。 The plurality of second coil portions are arranged so as to overlap one end or the other end of the plurality of first coil portions,
3. The thin film device according to claim 1, wherein the third coil portion is disposed at a position where the first and second coil portions overlap each other.
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