JP2007294882A - Thin-film magnetic device and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin-film magnetic device capable of more efficiently improving a magnetic permeability in a high-frequency area. <P>SOLUTION: A strip-like area sandwiched by a plurality of slits 16 of a magnetic film 14 is configured so that magnetic segments 14De in a longitudinal direction of a widthwise direction (X-magnetic segment direction, magnetization easy axis Me direction) of the strip-like area are aligned along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the strip-like area. With this configuration, in both cases where the magnetization easy axis Me and a coil 13 are substantially in parallel and orthogonal to each other, the magnetic permeability can be somewhat maintained in the high-frequency area. In this case, it is preferable to form the slits 16 in accordance with an area where the magnetization easy axis Me of the magnetic film 14 is substantially orthogonal to the coil 13, and to allow the slits 16 to extend in only the direction (magnetization hard axis Mh direction) orthogonal to the magnetization easy axis Me. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、薄膜コイルと磁性膜とを備えた薄膜磁気デバイスおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a thin film magnetic device including a thin film coil and a magnetic film, and a method for manufacturing the same.

従来より、各種用途の電子機器分野において、集積化受動部品として、薄膜コイルおよび磁性膜を含んで構成される薄膜インダクタや薄膜トランスなどの薄膜磁気デバイスが広く利用されている。   Conventionally, thin film magnetic devices such as thin film inductors and thin film transformers including thin film coils and magnetic films have been widely used as integrated passive components in the field of electronic equipment for various applications.

図２５は、矩形状のスパイラルコイルにより構成された従来の薄膜磁気デバイス（薄膜インダクタ１０１）の一例を表したものであり、図２５（Ａ）は平面構成を、図２５（Ｂ）は図２５（Ａ）に示したＩＩＩ−ＩＩＩ部分の矢視断面構成を、それぞれ表している。この薄膜インダクタ１０１では、基板１１１上に、絶縁膜１１２、端子１１３Ｔ１，１１３Ｔ２を有する矩形状のスパイラルコイル１１３、および中央部分に開口１１５を有する磁性膜１１４がこの順にＺ軸方向に積層された積層構造をなしている。また、磁性膜１１４は、成膜時などにＸ軸方向に所定の磁場が印加されることにより、この磁場印加方向（Ｘ軸方向）に磁場容易軸Ｍｅが形成される一方、これと直交する方向（Ｙ軸方向）に磁場困難軸Ｍｈが形成され、一軸異方性を示すようになっている。   FIG. 25 shows an example of a conventional thin film magnetic device (thin film inductor 101) configured by a rectangular spiral coil. FIG. 25 (A) shows a planar configuration, and FIG. 25 (B) shows FIG. Each cross-sectional structure of the III-III part shown to (A) is each represented. In this thin film inductor 101, a laminated film in which an insulating film 112, a rectangular spiral coil 113 having terminals 113T1 and 113T2, and a magnetic film 114 having an opening 115 at the center are laminated in this order on a substrate 111. It has a structure. In addition, when a predetermined magnetic field is applied to the magnetic film 114 in the X-axis direction at the time of film formation or the like, the magnetic field easy axis Me is formed in the magnetic field application direction (X-axis direction), but is orthogonal thereto. A magnetic field difficult axis Mh is formed in the direction (Y-axis direction), and exhibits uniaxial anisotropy.

ところで、近年ではこのような薄膜磁気デバイスにおいて、ＧＨｚ（ギガ・ヘルツ）帯域等での高周波用途が期待され、高周波特性の良好な磁性膜、具体的には高周波領域において高い透磁率を示す磁性膜が求められている。   By the way, in recent years, in such a thin film magnetic device, a high frequency application in a GHz (gigahertz) band or the like is expected, and a magnetic film having good high frequency characteristics, specifically, a magnetic film exhibiting high permeability in a high frequency region. Is required.

例えば、図２５に示したような従来の薄膜磁気デバイスでは、薄膜コイルが矩形状のスパイラルコイルであるため、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に延在するコイルパターンがそれぞれ存在し、磁化容易軸Ｍｅに沿ったものと、磁化困難軸Ｍｈに沿ったものとが混在している。そのため、コイルによって生成される磁化方向が磁化容易軸Ｍｅと直交するコイルパターン（Ｘ軸方向のもの）については、もともと低周波領域での透磁率が低いものの、高周波領域まである程度の透磁率を維持できる一方、磁化方向が磁化容易軸Ｍｅと平行するコイルパターン（Ｙ軸方向のもの）については、低周波領域での透磁率が高いものの、高周波領域では透磁率が急激に低下してしまうことになる。よって、磁性膜の磁気特性利用効率が悪く（正方形状のスパイラルコイルの場合、約５０％となる）、高周波領域において高い透磁率を示すことが困難であった。   For example, in the conventional thin film magnetic device as shown in FIG. 25, since the thin film coil is a rectangular spiral coil, there are coil patterns extending in the X-axis direction and the Y-axis direction, respectively, and the easy magnetization axis Me. And those along the hard magnetization axis Mh are mixed. For this reason, the coil pattern (in the X-axis direction) in which the magnetization direction generated by the coil is orthogonal to the easy magnetization axis Me originally has a low permeability in the low frequency region, but maintains a certain degree of permeability up to the high frequency region. On the other hand, the coil pattern (in the Y-axis direction) whose magnetization direction is parallel to the easy magnetization axis Me has a high permeability in the low frequency region, but the permeability rapidly decreases in the high frequency region. Become. Therefore, the efficiency of using magnetic characteristics of the magnetic film is poor (about 50% in the case of a square spiral coil), and it is difficult to exhibit high magnetic permeability in a high frequency region.

そこで、例えば特許文献１には、矩形状のスパイラルコイルが構成する２方向のコイルパターンにそれぞれ対応させ、磁性膜の形状磁気異方性を利用して磁性膜の磁化容易軸方向がそれぞれ異なることとなるようにした技術が開示されている。具体的には、２方向のコイルパターンに対応して別個に磁場中で磁性膜を形成することにより、両方向のコイルパターンともに磁化容易軸と直交するようにし、高周波領域での透磁率向上を図ったものである。   Therefore, for example, Patent Document 1 discloses that the easy magnetization axis directions of the magnetic films are different by using the shape magnetic anisotropy of the magnetic film in correspondence with the two-direction coil patterns formed by the rectangular spiral coil. The technique made to become is disclosed. Specifically, by forming a magnetic film separately in a magnetic field corresponding to the coil patterns in two directions, the coil patterns in both directions are perpendicular to the easy axis of magnetization, and the permeability in the high frequency region is improved. It is a thing.

また、例えば特許文献２には、矩形状のスパイラルコイルのコイルパターンに対応して周回する微細なスリットを形成することにより、磁性膜の磁化容易軸方向を回転させるようにした技術が開示されている。これも上記技術と同様に、両方向のコイルパターンを磁化容易軸と直交させることにより、高周波領域での透磁率向上を図ったものである。   Further, for example, Patent Document 2 discloses a technique in which the easy axis of magnetization of a magnetic film is rotated by forming fine slits that circulate corresponding to the coil pattern of a rectangular spiral coil. Yes. Similarly to the above technique, the permeability in the high frequency region is improved by making the coil patterns in both directions orthogonal to the easy magnetization axis.

特開平８−１７２０１５号公報JP-A-8-172015 特開２００１−１４３９２９号公報JP 2001-143929 A

しかしながら、特許文献１，２に示された薄膜磁気デバイスでは、高周波領域での透磁率が実用上十分なレベルまでには至っていなかった。よって、高周波領域での透磁率の更なる向上が望まれる。   However, in the thin film magnetic devices disclosed in Patent Documents 1 and 2, the magnetic permeability in the high frequency region has not reached a practically sufficient level. Therefore, further improvement of the magnetic permeability in the high frequency region is desired.

また、特に特許文献１に示された薄膜磁気デバイスの製造方法では、２方向のコイルパターンに対応して磁性膜を別個に形成する必要があるため、図２５に示したような従来の薄膜磁気デバイスのものと比べて製造工程が複雑化してしまい、簡易に製造するのが困難であった   In particular, in the method of manufacturing a thin film magnetic device disclosed in Patent Document 1, it is necessary to separately form a magnetic film corresponding to a coil pattern in two directions, so that the conventional thin film magnetic device as shown in FIG. The manufacturing process is more complicated than that of the device, making it difficult to manufacture easily.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、高周波領域での透磁率をより効果的に向上させることが可能な薄膜磁気デバイス、およびそのような薄膜磁気デバイスの製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and a first object thereof is a thin film magnetic device capable of more effectively improving the permeability in a high frequency region, and such a thin film magnetic device. It is to provide a manufacturing method.

また、本発明の第２の目的は、高周波領域において高い透磁率を示す薄膜磁気デバイスを簡易に得ることが可能な薄膜磁気デバイスの製造方法を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film magnetic device that can easily obtain a thin film magnetic device exhibiting high magnetic permeability in a high frequency region.

本発明の第１の薄膜磁気デバイスは、薄膜コイルと、この薄膜コイルの延在面上に積層され、積層面内の一方向に延設された複数の帯状磁性膜とを備え、帯状磁性膜がこの帯状磁性膜の長手方向に沿って並んだ複数の磁区を有すると共に、この磁区の長手方向が帯状磁性膜の幅方向と一致するようにしたものである。   A first thin film magnetic device of the present invention includes a thin film coil, and a plurality of strip-like magnetic films laminated on an extending surface of the thin-film coil and extending in one direction in the laminate surface. Has a plurality of magnetic domains arranged along the longitudinal direction of the belt-like magnetic film, and the longitudinal direction of the magnetic domains coincides with the width direction of the belt-like magnetic film.

本発明の第２の薄膜磁気デバイスは、薄膜コイルと、この薄膜コイルの延在面上に積層され、積層面内の一方向に延びる複数のスリットが形成された磁性膜とを備え、この磁性膜のうちの複数のスリット間に挟まれた帯状領域に、複数の磁区が帯状領域の長手方向に沿って並ぶようにすると共に、この磁区の長手方向が帯状領域の幅方向と一致するようにしたものである。なお、「スリット」とは、短冊状や帯状の開口に加え、短冊状や帯状の凹面をも含む意味である。   A second thin film magnetic device of the present invention includes a thin film coil and a magnetic film laminated on the extending surface of the thin film coil and formed with a plurality of slits extending in one direction in the laminated surface. A plurality of magnetic domains are arranged along the longitudinal direction of the band-like region in the band-like region sandwiched between the plurality of slits of the film, and the longitudinal direction of the magnetic domain coincides with the width direction of the band-like region. It is a thing. The term “slit” means a strip-shaped or strip-shaped concave surface as well as a strip-shaped or strip-shaped opening.

本発明の薄膜磁気デバイスでは、複数の磁区が、積層面内の一方向に延びる帯状磁性膜またはスリット間の帯状領域の幅方向を長手方向としつつ帯状磁性膜または帯状領域の長手方向に沿って並んでいるため、帯状磁性膜または磁性膜の磁化容易軸と薄膜コイルとの間の位置関係によらず、すなわち、これらが互いに平行な場合および互いに直交している場合のいずれにおいても、高周波領域である程度の透磁率が維持される。   In the thin film magnetic device of the present invention, a plurality of magnetic domains extend along the longitudinal direction of the strip-shaped magnetic film or the strip-shaped region, with the width direction of the strip-shaped region between the strip-shaped magnetic film or slit extending in one direction in the laminated plane as the longitudinal direction. Because they are lined up, the high frequency region regardless of the positional relationship between the easy magnetization axis of the belt-like magnetic film or magnetic film and the thin film coil, that is, both in the case where they are parallel to each other and perpendicular to each other A certain degree of permeability is maintained.

本発明の薄膜磁気デバイスでは、上記帯状磁性膜またはスリットを、帯状磁性膜または磁性膜の磁化容易軸と薄膜コイルとが直交する領域にのみ対応してこの磁化容易軸と直交する方向を長手方向として形成するのが好ましい。なお、「直交する」とは、文字通り完全に直交する態様だけでなく、略直交する態様をも含むものである。このように構成した場合、磁化容易軸と薄膜コイルとが直交する領域の透磁率が選択的に増加される。   In the thin film magnetic device of the present invention, the band-shaped magnetic film or the slit is formed so that the direction perpendicular to the easy magnetization axis corresponds to the region where the easy magnetization axis of the belt-shaped magnetic film or magnetic film is orthogonal to the thin film coil. It is preferable to form as. Note that “orthogonally” includes not only a literally orthogonal aspect but also an approximately orthogonal aspect. When configured in this manner, the magnetic permeability in the region where the easy axis of magnetization and the thin film coil are orthogonal to each other is selectively increased.

本発明の薄膜磁気デバイスでは、上記薄膜コイルが、磁化容易軸に沿って延在する第１のコイルパターンと磁化容易軸と直交する方向に沿って延在する第２のコイルパターンとを含む場合、上記帯状磁性膜またはスリットをこの第２のコイルパターンに沿って形成するように構成可能である。   In the thin film magnetic device of the present invention, the thin film coil includes a first coil pattern extending along the easy axis and a second coil pattern extending along a direction orthogonal to the easy axis. The band-like magnetic film or the slit can be formed along the second coil pattern.

本発明の薄膜磁気デバイスでは、上記帯状磁性膜または帯状領域の幅を０．１ｍｍ以上かつ５ｍｍ以下にするのが好ましく、０．３ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下にするのがより好ましく、０．３ｍｍ以上かつ１ｍｍ以下にするのがさらに好ましい。   In the thin film magnetic device of the present invention, the width of the band-shaped magnetic film or the band-shaped region is preferably 0.1 mm or more and 5 mm or less, more preferably 0.3 mm or more and 2 mm or less, and 0.3 mm or more and More preferably, it is 1 mm or less.

本発明の薄膜磁気デバイスでは、上記磁区の長手方向の長さに対する磁区の幅方向の長さの比が０．３以下となるようにするのが好ましい。   In the thin film magnetic device of the present invention, the ratio of the length in the width direction of the magnetic domain to the length in the length direction of the magnetic domain is preferably 0.3 or less.

本発明の第１の薄膜磁気デバイスの製造方法は、基板上に薄膜コイルを形成する第１の工程と、この薄膜コイルの延在面上に、積層面内の所定方向に磁化容易軸を有すると共にこの磁化容易軸と薄膜コイルとが直交する領域に対応して磁化容易軸と直交する方向を長手方向とする複数の帯状磁性膜を形成する第２の工程とを含むようにしたものである。   The first thin film magnetic device manufacturing method of the present invention includes a first step of forming a thin film coil on a substrate, and an easy axis of magnetization in a predetermined direction in the laminated surface on the extending surface of the thin film coil. And a second step of forming a plurality of strip-like magnetic films whose longitudinal direction is a direction perpendicular to the easy magnetization axis corresponding to a region where the easy magnetization axis and the thin film coil are orthogonal to each other. .

本発明の第１の薄膜磁気デバイスの製造方法では、第１の工程において、基板上に薄膜コイルが形成される。そして第２の工程において、薄膜コイルの延在面上に、磁化容易軸と直交する方向を長手方向とする複数の帯状磁性膜が形成される。ここで、この帯状磁性膜の磁化容易軸と薄膜コイルとが直交する領域に対応して帯状磁性膜が形成されると共に磁化容易軸と直交する方向に延在することとなるため、磁化容易軸と薄膜コイルとが平行な領域だけでなく直交する領域、すなわち帯状磁性膜が延在する領域においても、高周波領域である程度の透磁率が維持される。また、上記第１および第２の工程により、製造工程が複雑化することはない。   In the first method of manufacturing a thin film magnetic device of the present invention, a thin film coil is formed on a substrate in the first step. In the second step, a plurality of strip-shaped magnetic films having a longitudinal direction in the direction orthogonal to the easy magnetization axis are formed on the extending surface of the thin film coil. Here, since the band-like magnetic film is formed corresponding to the region where the easy axis of magnetization of the belt-like magnetic film and the thin film coil are orthogonal to each other and extends in the direction perpendicular to the easy axis of magnetization, A certain degree of magnetic permeability is maintained in the high-frequency region not only in the region where the thin film coil is parallel but also in the region orthogonal to each other, that is, in the region where the belt-like magnetic film extends. In addition, the manufacturing process is not complicated by the first and second processes.

本発明の第２の薄膜磁気デバイスの製造方法は、基板上に薄膜コイルを形成する第１の工程と、この薄膜コイルの延在面上に、積層面内の所定方向に磁化容易軸を有すると共にこの磁化容易軸と薄膜コイルとが直交する領域に対応して磁化容易軸と直交する方向にスリットが設けられた磁性膜を形成する第２の工程とを含むようにしたものである。   The second thin film magnetic device manufacturing method of the present invention includes a first step of forming a thin film coil on a substrate, and an easy axis of magnetization in a predetermined direction in the laminated surface on the extending surface of the thin film coil. And a second step of forming a magnetic film provided with a slit in a direction orthogonal to the easy magnetization axis corresponding to a region where the easy magnetization axis and the thin film coil are orthogonal to each other.

本発明の第２の薄膜磁気デバイスの製造方法では、第１の工程において、基板上に薄膜コイルが形成される。そして第２の工程において、薄膜コイルの延在面上に、磁化容易軸と直交する方向にスリットが設けられた磁性膜が形成される。ここで、この磁性膜の磁化容易軸と薄膜コイルとが直交する領域に対応してスリットが形成されると共に磁化容易軸と直交する方向に延在することとなるため、磁化容易軸と薄膜コイルとが平行な領域だけでなく直交する領域、すなわちスリットが延在する領域においても、高周波領域である程度の透磁率が維持される。また、上記第１および第２の工程により、製造工程が複雑化することはない。   In the second method of manufacturing a thin film magnetic device of the present invention, a thin film coil is formed on a substrate in the first step. In the second step, a magnetic film provided with slits in the direction orthogonal to the easy axis of magnetization is formed on the extending surface of the thin film coil. Here, since the slit is formed corresponding to the region where the easy axis of the magnetic film and the thin film coil are orthogonal to each other and extends in the direction orthogonal to the easy axis, the easy axis and the thin film coil A certain degree of permeability is maintained in the high-frequency region not only in the region where the two are parallel but also in the region orthogonal to each other, that is, in the region where the slit extends. In addition, the manufacturing process is not complicated by the first and second processes.

本発明の第２の薄膜磁気デバイスの製造方法では、上記第２の工程が、薄膜コイルの延在面上に磁性膜を形成する工程と、この磁性膜の積層面内の所定方向に磁場を印加しつつ熱処理を行う工程と、この磁場の印加方向と薄膜コイルとが直交する領域に対応させて磁場の印加方向と直交する方向にスリットを形成する工程とを含むようにしてもよい。また、薄膜コイルの延在面上に磁性膜を形成する工程と、この磁性膜の積層面内において薄膜コイルの一部分と平行となるようにスリットを形成する工程と、磁性膜の積層面内のスリットと直交する方向に所定方向に磁場を印加しつつ熱処理を行う工程とを含むようにしてもよい。また、薄膜コイルの延在面上に、この延在面内の所定方向に磁場を印加しつつ磁性膜を形成する工程と、この磁場の印加方向と薄膜コイルとが直交する領域に対応させて磁場の印加方向と直交する方向にスリットを形成する工程とを含むようにしてもよい。   In the second method of manufacturing a thin film magnetic device of the present invention, the second step includes a step of forming a magnetic film on the extending surface of the thin film coil, and a magnetic field in a predetermined direction within the laminated surface of the magnetic film. You may make it include the process of heat-processing while applying, and the process of forming a slit in the direction orthogonal to the application direction of a magnetic field corresponding to the area | region where this application direction of a magnetic field and a thin film coil orthogonally cross. Also, a step of forming a magnetic film on the extending surface of the thin film coil, a step of forming a slit so as to be parallel to a part of the thin film coil in the laminated surface of the magnetic film, and a step in the laminated surface of the magnetic film And a step of performing heat treatment while applying a magnetic field in a predetermined direction in a direction perpendicular to the slit. In addition, a step of forming a magnetic film on the extending surface of the thin film coil while applying a magnetic field in a predetermined direction in the extending surface, and a region where the application direction of the magnetic field and the thin film coil are orthogonal to each other. A step of forming a slit in a direction orthogonal to the direction of application of the magnetic field.

本発明の薄膜磁気デバイスの製造方法では、上記第２の工程の後に、帯状磁性膜または磁性膜の積層面内方向に回転する磁場を印加しつつ熱処理を行う工程を含むようにするのが好ましい。このようにした場合、帯状磁性膜または磁性膜の応力が緩和されると共に磁気異方性が低減し、磁化容易軸と直交する磁化困難軸方向の透磁率がより増加する。   The thin film magnetic device manufacturing method of the present invention preferably includes a step of performing a heat treatment while applying a magnetic field rotating in the in-plane direction of the belt-like magnetic film or the magnetic film after the second step. . In this case, the stress of the belt-like magnetic film or the magnetic film is relaxed and the magnetic anisotropy is reduced, and the magnetic permeability in the hard axis direction perpendicular to the easy axis is further increased.

本発明の薄膜磁気デバイスによれば、複数の磁区を、積層面内の一方向に延びる帯状磁性膜またはスリット間の帯状領域の幅方向を長手方向としつつ帯状磁性膜または帯状領域の長手方向に沿って並んでいるようにしたので、帯状磁性膜または磁性膜の磁化容易軸と薄膜コイルとが互いに平行な場合および互いに直交している場合のいずれにおいても、高周波領域である程度の透磁率を維持することができる。よって、高周波領域での透磁率をより効果的に向上させることが可能となる。   According to the thin film magnetic device of the present invention, a plurality of magnetic domains are arranged in the longitudinal direction of the strip-shaped magnetic film or the strip-shaped region while the longitudinal direction is the width direction of the strip-shaped magnetic film extending in one direction in the laminated surface or the strip-shaped region between the slits. Since the striped magnetic film or magnetic film easy magnetization axis and the thin film coil are parallel to each other or orthogonal to each other, a certain degree of permeability is maintained in the high frequency region. can do. Therefore, the magnetic permeability in the high frequency region can be improved more effectively.

特に、帯状磁性膜または磁性膜の磁化容易軸と薄膜コイルとが直交する領域のみに対応して帯状磁性膜またはスリットを形成すると共に磁化容易軸と直交する方向に延在させるようにした場合、磁化容易軸と薄膜コイルとが直交する領域の高周波での透磁率を選択的に増加させることができる。よって、高周波領域での透磁率をさらに効果的に向上させることが可能となる。   In particular, when the band-like magnetic film or slit is formed corresponding to only the region where the easy axis of magnetization of the belt-like magnetic film or magnetic film and the thin-film coil are orthogonal to each other and extended in the direction perpendicular to the easy axis of magnetization, It is possible to selectively increase the magnetic permeability at a high frequency in a region where the easy magnetization axis and the thin film coil are orthogonal to each other. Therefore, the magnetic permeability in the high frequency region can be further effectively improved.

また、本発明の薄膜磁気デバイスの製造方法によれば、帯状磁性膜または磁性膜の磁化容易軸と薄膜コイルとが直交する領域に対応して帯状磁性膜またはスリットを形成すると共に磁化容易軸と直交する方向に延在させるようにしたので、磁化容易軸と薄膜コイルとが平行な領域だけでなく直交する領域、すなわち帯状磁性膜またはスリットが延在する領域においても、高周波領域である程度の透磁率を維持することができる。また、これらの工程によって製造工程が複雑化することはない。よって、上記のように高周波領域において高い透磁率を示す薄膜磁気デバイスを簡易に得ることが可能となる。   In addition, according to the method of manufacturing a thin film magnetic device of the present invention, the band-like magnetic film or slit is formed corresponding to the region where the band-like magnetic film or the easy axis of magnetization of the magnetic film and the thin-film coil are orthogonal to each other, and Since it extends in the orthogonal direction, not only in the region where the easy axis of magnetization and the thin film coil are parallel, but also in the orthogonal region, that is, in the region where the band-shaped magnetic film or slit extends, a certain degree of transparency in the high frequency region. Magnetic susceptibility can be maintained. Further, the manufacturing process is not complicated by these processes. Therefore, it is possible to easily obtain a thin film magnetic device exhibiting high magnetic permeability in the high frequency region as described above.

以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as an embodiment) will be described in detail with reference to the drawings.

図１および図２は、本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気デバイスとしての薄膜インダクタ１の構成を表しており、図１はＸ−Ｙ平面構成を、図２は図１に示したＩＩ−ＩＩ線に沿ったＸ−Ｚ断面構成を表している。この薄膜インダクタ１は、基板１１上に、絶縁膜１２、薄膜状のコイル１３、および磁性膜１４がこの順に形成された積層構造を有している。   1 and 2 show a configuration of a thin film inductor 1 as a thin film magnetic device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows an XY plane configuration, and FIG. 2 shows an II shown in FIG. It represents an XZ cross-sectional configuration along the line -II. The thin film inductor 1 has a laminated structure in which an insulating film 12, a thin film coil 13, and a magnetic film 14 are formed in this order on a substrate 11.

基板１１は、薄膜インダクタ１全体を支持ずる矩形状の基板であり、例えば、ガラス、シリコン（Ｓｉ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3；いわゆるアルミナ）、セラミックス、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、自由に選定可能である。 The substrate 11 is a rectangular substrate that supports the entire thin film inductor 1 and is made of, for example, glass, silicon (Si), aluminum oxide (Al 2 O 3 ; so-called alumina), ceramics, semiconductor, resin, or the like. . Note that the constituent material of the substrate 11 is not necessarily limited to the series of materials described above, and can be freely selected.

絶縁膜１２は、コイル１３を周辺から電気的に絶縁するものであり、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）などの絶縁性材料により構成されている。 The insulating film 12 electrically insulates the coil 13 from the periphery and is made of, for example, an insulating material such as silicon oxide (SiO 2 ).

コイル１３は、一端（１３Ｔ１）と他端（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。このコイル１３は、Ｘ−Ｙ平面内で端子１３Ｔ１，１３Ｔ２がいずれも外部へ導出されるように巻回された矩形状のスパイラル型構造となっており、Ｘ軸方向に沿って延在するコイルパターン（第１のコイルパターン）と、Ｙ軸方向に沿って延在するコイルパターン（第２のコイルパターン）とを有している。また、コイル１３のうちの端子１３Ｔ２に通じる部分は、コイル１３のうちの端子１３Ｔ１に通じる部分を含む巻回部分と接触せずに外部に導かれるように、その巻回部分よりも下層に配置されている。なお、図２では図示内容を簡略化するために、コイル１３のうちの端子１３Ｔ２へ通じる部分の図示を省略している。   The coil 13 constitutes an inductor between one end (13T1) and the other end (13T2), and is made of a conductive material such as copper (Cu). The coil 13 has a rectangular spiral structure wound so that both the terminals 13T1 and 13T2 are led out to the outside in the XY plane, and the coil 13 extends along the X-axis direction. It has a pattern (first coil pattern) and a coil pattern (second coil pattern) extending along the Y-axis direction. In addition, the portion of the coil 13 that leads to the terminal 13T2 is arranged below the winding portion so that the portion that leads to the outside without contacting the winding portion that includes the portion that leads to the terminal 13T1 of the coil 13 is introduced. Has been. In FIG. 2, in order to simplify the illustration, the portion of the coil 13 that leads to the terminal 13T2 is not shown.

磁性膜１４は、薄膜インダクタ１のインダクタンスを高めるためのものであり、中央部に矩形状の開口１５を有している。また、磁性膜１４は、Ｘ軸方向に磁化容易軸Ｍｅを有すると共にＹ軸方向に磁化困難軸Ｍｈを有し、一軸異方性を示している。この磁性膜１４は、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）などの磁性材料により構成されている。このうち、コバルト系合金としては、例えば、薄膜インダクタ１の実用上の観点から、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）系合金などが好ましい。なお、開口１５の形状は矩形状には限らず、任意の形状とすることができる。   The magnetic film 14 is for increasing the inductance of the thin film inductor 1 and has a rectangular opening 15 in the center. The magnetic film 14 has an easy magnetization axis Me in the X-axis direction and a hard magnetization axis Mh in the Y-axis direction, and exhibits uniaxial anisotropy. The magnetic film 14 is made of, for example, a magnetic material such as a cobalt (Co) alloy, an iron (Fe) alloy, or a nickel iron alloy (NiFe; so-called permalloy). Among these, from the practical viewpoint of the thin film inductor 1, for example, a cobalt zirconium tantalum (CoZrTa) alloy or a cobalt zirconium niobium (CoZrNb) alloy is preferable as the cobalt alloy. The shape of the opening 15 is not limited to a rectangular shape, and may be an arbitrary shape.

磁性膜１４には、磁化容易軸Ｍｅとコイル１４とが略直交する領域、すなわちコイル１４のうちのＹ軸方向に延在する第２のコイルパターンに対応する領域に、この第２のコイルパターンと重なるように、磁化容易軸Ｍｅと略直交する方向、すなわちＹ軸方向（磁化困難軸Ｍｈ方向）に延びる短冊状（帯状）の複数のスリット１６が形成されている。また、別の観点から見ると、この磁性膜１４には、コイル１３の延在領域をその巻回方向に沿って分割してなる４つの領域（開口１５の上下左右に位置する４つの領域）のうちの互いに対向する一対の領域（ここでは、開口１５の左右に位置する２つの領域）にのみ、一方向（Ｙ軸方向）に延びる複数のスリット１６が形成されている。これらスリット１６の幅（スリット幅Ｓ）は５μｍ〜２０μｍ程度であり、各スリット１６間の磁性膜１４の幅（パターン幅Ｌ）は、後述するように０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。なお、ここでは各スリット１６は磁性膜１４を貫通するものとなっているが、完全に貫通するものには限られず、短冊状（帯状）の凹面であってもよい。   In the magnetic film 14, the second coil pattern is formed in a region where the easy axis Me and the coil 14 are substantially orthogonal, that is, in a region corresponding to the second coil pattern extending in the Y-axis direction of the coil 14. A plurality of strip-shaped (strip-shaped) slits 16 extending in a direction substantially perpendicular to the easy magnetization axis Me, that is, in the Y-axis direction (hard magnetization axis Mh direction) are formed. From another point of view, the magnetic film 14 has four regions (four regions located above, below, left and right of the opening 15) obtained by dividing the extending region of the coil 13 along the winding direction. A plurality of slits 16 extending in one direction (Y-axis direction) are formed only in a pair of regions facing each other (here, two regions located on the left and right sides of the opening 15). The width of these slits 16 (slit width S) is about 5 μm to 20 μm, and the width of the magnetic film 14 between each slit 16 (pattern width L) is about 0.1 mm to 5 mm as will be described later. Here, each slit 16 penetrates the magnetic film 14, but is not limited to completely penetrate, and may be a strip-shaped (band-shaped) concave surface.

次に、図３〜図７を参照して、薄膜インダクタ１の製造方法の一例について説明する。ここで図３〜図７は、薄膜インダクタ１の製造方法の一例を表したものであり、図３および図５はＸ−Ｚ断面構成を、図４，図６および図７はＸ−Ｙ平面構成を、それぞれ表している。   Next, an example of a method for manufacturing the thin film inductor 1 will be described with reference to FIGS. 3 to 7 show an example of a method for manufacturing the thin-film inductor 1. FIGS. 3 and 5 show an XZ cross-sectional configuration, and FIGS. 4, 6 and 7 show an XY plane. Each configuration is shown.

まず、図３（Ａ）に示したように、前述した材料よりなる基板１１上に、絶縁膜１２およびコイル１３を形成する。絶縁膜１２の形成は、例えばスパッタリング法により行い、コイル１３の形成は、例えばめっき法により行う。また、図のようにコイル１３が絶縁膜１２中に埋設されるようにするため、例えば、絶縁膜１２を分割形成しつつコイル１３を形成する。   First, as shown in FIG. 3A, the insulating film 12 and the coil 13 are formed on the substrate 11 made of the above-described material. The insulating film 12 is formed by, for example, a sputtering method, and the coil 13 is formed by, for example, a plating method. Further, in order to embed the coil 13 in the insulating film 12 as shown in the figure, for example, the coil 13 is formed while the insulating film 12 is dividedly formed.

続いて、図３（Ｂ）に示したように、絶縁膜１２およびコイル１３の上に、前述した材料よりなる磁性膜１４を一様に形成する。この磁性膜１４の形成は、例えばスパッタリング法により行う。   Subsequently, as shown in FIG. 3B, the magnetic film 14 made of the above-described material is uniformly formed on the insulating film 12 and the coil 13. The magnetic film 14 is formed by, for example, a sputtering method.

続いて、図４に示したように、磁性膜１４の積層面（Ｘ−Ｙ平面）内で固定磁場Ｈ１を印加しつつ熱処理を行う。その際、固定磁場Ｈ１の印加方向は、コイル１３が構成する第１および第２のコイルパターンのうちの一方と略平行、すなわちこの場合Ｘ軸方向またはＹ軸方向（図４ではＸ軸方向となっている）となるようにする。また、固定磁場Ｈ１の大きさは例えば３００×１０3／４π［Ａ／ｍ］（＝３００Ｏｅ）程度とし、熱処理温度は例えば３３０℃程度とし、熱処理時間は例えば１時間程度とする。すると図５に示したように、固定磁場Ｈ１の印加方向（Ｘ軸方向）に沿って磁化容易軸Ｍｅが、印加方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に沿って磁化困難軸Ｍｈがそれぞれ生じ、磁性膜１４が一軸異方性を示すようになる。 Subsequently, as shown in FIG. 4, heat treatment is performed while applying a fixed magnetic field H <b> 1 within the laminated surface (XY plane) of the magnetic film 14. At this time, the application direction of the fixed magnetic field H1 is substantially parallel to one of the first and second coil patterns formed by the coil 13, that is, in this case, the X-axis direction or the Y-axis direction (the X-axis direction in FIG. 4). To become). The magnitude of the fixed magnetic field H1 is, for example, about 300 × 10 3 / 4π [A / m] (= 300 Oe), the heat treatment temperature is, for example, about 330 ° C., and the heat treatment time is, for example, about 1 hour. Then, as shown in FIG. 5, the easy magnetization axis Me is generated along the application direction (X-axis direction) of the fixed magnetic field H1, and the hard magnetization axis Mh is generated along the direction (Y-axis direction) orthogonal to the application direction. The magnetic film 14 exhibits uniaxial anisotropy.

続いて、図６（Ａ）に示したように、フォトレジスト法により、磁性膜１４に開口１５およびスリット１６を形成するためのフォトレジストパターン２を形成する。このフォトレジストパターン２の形成領域は、開口１５およびスリット１６の形成領域に対応したものであり、前述のように、磁性膜１４の中央部分を開口１５の形成領域とすると共に、磁化容易軸Ｍｅとコイル１４とが略直交する領域、すなわちコイル１４のうちのＹ軸方向に延在する第２のコイルパターンに対応する領域をスリット１６の形成領域とし、磁化容易軸Ｍｅと略直交する方向、すなわちＹ軸方向（磁化困難軸Ｍｈ方向）に沿って短冊状（帯状）の複数のスリット１６が形成されるようにする。   Subsequently, as shown in FIG. 6A, a photoresist pattern 2 for forming the opening 15 and the slit 16 in the magnetic film 14 is formed by a photoresist method. The formation region of the photoresist pattern 2 corresponds to the formation region of the opening 15 and the slit 16, and as described above, the central portion of the magnetic film 14 is the formation region of the opening 15, and the easy magnetization axis Me. A region where the coil 14 and the coil 14 are substantially orthogonal, that is, a region corresponding to the second coil pattern extending in the Y-axis direction of the coil 14 is a formation region of the slit 16 and a direction substantially orthogonal to the easy magnetization axis Me, That is, a plurality of strip-shaped (strip-shaped) slits 16 are formed along the Y-axis direction (hard magnetization axis Mh direction).

続いて、図６（Ｂ）に示したように、所定のエッチング材料を用いて磁性膜１４のエッチングを行い、開口１５およびスリット１６を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 6B, the magnetic film 14 is etched using a predetermined etching material to form the opening 15 and the slit 16.

最後に、所定のレジスト除去材料を用いてフォトレジストパターン２を除去することにより、図１および図２に示したような薄膜インダクタ１が製造される。   Finally, the thin film inductor 1 as shown in FIGS. 1 and 2 is manufactured by removing the photoresist pattern 2 using a predetermined resist removing material.

なお、例えば図７に示したように、この後に磁性膜１４の積層面（Ｘ−Ｙ平面）内で回転磁場Ｈ２を印加しつつ熱処理を行うようにするのが望ましい。磁性膜１４上の応力が緩和されると共に磁気異方性が低減するため、磁化困難軸Ｍｈ方向の透磁率μｈをより高めることができ、薄膜インダクタ１のインダクタンスをより大きくすることができるからである。なお、回転磁場Ｈ２の大きさは例えば３００×１０3／４π［Ａ／ｍ］（＝３００Ｏｅ）程度とし、回転磁場Ｈ２の回転数は例えば９０[ｒｐｍ]程度とし、熱処理温度は例えば３３０℃程度とし、熱処理時間は例えば１時間程度とする。 For example, as shown in FIG. 7, it is desirable to perform heat treatment while applying a rotating magnetic field H2 in the laminated surface (XY plane) of the magnetic film 14 thereafter. Since the stress on the magnetic film 14 is relaxed and the magnetic anisotropy is reduced, the permeability μh in the hard magnetization axis Mh direction can be further increased, and the inductance of the thin film inductor 1 can be further increased. is there. The magnitude of the rotating magnetic field H2 is, for example, about 300 × 10 3 / 4π [A / m] (= 300 Oe), the rotational speed of the rotating magnetic field H2 is, for example, about 90 [rpm], and the heat treatment temperature is, for example, about 330 ° C. The heat treatment time is about 1 hour, for example.

また、上記した薄膜インダクタ１の製造方法では、固定磁場Ｈ１を印加しつつ熱処理を行い、磁化容易軸Ｍｅおよび磁化困難軸Ｍｈを形成した後にスリット１６を形成するようにしているが、逆にスリット１６（および開口１５）を形成した後に、図４に示したように固定磁場Ｈ１を印加しつつ熱処理を行い、磁化容易軸Ｍｅおよび磁化困難軸Ｍｈを形成するようにしてもよい。具体的には、磁性膜１４の積層面内においてコイル１３の一部分、すなわち第１および第２のコイルパターンのうちの一方と略平行となるようにスリット１６を形成し、磁性膜１４の積層面（Ｘ−Ｙ平面）内でこのスリット１６と直交する方向に固定磁場Ｈ１を印加しつつ熱処理を行うようにする。このように製造した場合にも、上記の場合と同様の薄膜インダクタ１を製造することができる。   In the method of manufacturing the thin film inductor 1, the heat treatment is performed while applying the fixed magnetic field H1, and the slit 16 is formed after forming the easy magnetization axis Me and the hard magnetization axis Mh. After forming 16 (and opening 15), heat treatment may be performed while applying fixed magnetic field H1, as shown in FIG. 4, to form easy axis Me and hard axis Mh. Specifically, a slit 16 is formed in the laminated surface of the magnetic film 14 so as to be substantially parallel to a part of the coil 13, that is, one of the first and second coil patterns. Heat treatment is performed while applying a fixed magnetic field H1 in a direction perpendicular to the slit 16 in the (XY plane). Even when manufactured in this way, the thin film inductor 1 similar to the above case can be manufactured.

さらに、上記した薄膜インダクタ１の製造方法では、磁性膜１４を形成した後に固定磁場Ｈ１を印加しつつ熱処理を行い、磁化容易軸Ｍｅおよび磁化困難軸Ｍｈを形成するようにしているが、例えばＤＣマグネトロンスパッタリング法を用いて固定磁場Ｈ１を印加しつつ磁性膜１４を形成することにより、磁化容易軸Ｍｅおよび磁化困難軸Ｍｈを形成するようにしてもよい。このように製造した場合にも、上記の場合と同様の薄膜インダクタ１を製造することができる。   Furthermore, in the manufacturing method of the thin film inductor 1 described above, after the magnetic film 14 is formed, heat treatment is performed while applying the fixed magnetic field H1, and the easy axis Me and the hard axis Mh are formed. The easy magnetization axis Me and the hard magnetization axis Mh may be formed by forming the magnetic film 14 while applying the fixed magnetic field H1 using the magnetron sputtering method. Even when manufactured in this way, the thin film inductor 1 similar to the above case can be manufactured.

次に、図８〜図１９を参照して、このようにして形成された薄膜インダクタ１の磁気特性について詳細に説明する。ここで、図８〜図１０は、パターン幅Ｌを６ｍｍから０．０２ｍｍまで変化させた場合における透磁率μの周波数依存性の一例を、図１１は透磁率μのパターン幅Ｌ依存性の一例を、図１２は磁化曲線（印加磁場Ｈと磁化Ｍとの関係）の一例を、図１３は透磁率μと共鳴周波数ｆｒとの関係の一例を、それぞれ表している。また、図１４〜図１７は、それぞれパターン幅Ｌ＝０．５ｍｍ，０．２ｍｍ，０．０５ｍｍ，０．０２ｍｍの場合における磁性膜１４の平面形態の一例を拡大して示す磁性コロイドを用いたビッター法による顕微鏡像であり、図１８は顕微鏡写真に示される磁区構造の詳細を模式的に表したものであり、図１９は後述する９０°ドメインの占有率とパターン幅Ｌとの関係の一例を表したものである。なお、各図におけるパターン幅Ｌ＝６ｍｍの場合は、スリット１６が形成されていない従来の場合に対応し、比較例として挙げたものである。   Next, the magnetic characteristics of the thin film inductor 1 formed in this way will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 10 are examples of the frequency dependence of the magnetic permeability μ when the pattern width L is changed from 6 mm to 0.02 mm, and FIG. 11 is an example of the dependence of the magnetic permeability μ on the pattern width L. 12 shows an example of a magnetization curve (relation between applied magnetic field H and magnetization M), and FIG. 13 shows an example of a relationship between magnetic permeability μ and resonance frequency fr. 14 to 17 used magnetic colloids showing enlarged examples of the planar form of the magnetic film 14 when the pattern width L = 0.5 mm, 0.2 mm, 0.05 mm, and 0.02 mm, respectively. FIG. 18 schematically shows details of the magnetic domain structure shown in the micrograph, and FIG. 19 shows an example of the relationship between the 90 ° domain occupancy and the pattern width L described later. It represents. Note that the pattern width L = 6 mm in each figure corresponds to a conventional case in which the slit 16 is not formed, and is given as a comparative example.

なお、各実施例における薄膜インダクタ１の製造条件としては、以下の通りである。まず、磁性膜１４はＤＣマグネトロンスパッタリング法を用いて固定磁場Ｈ１を印加しつつ形成しており、ターゲットはＣｏＺｒＴａを用いている。また、スリット１６を形成する際に、フォトレジストパターン２の形成には半導体用ポジレジストを使用し、エッチング材料（エッチャント）としては、塩化鉄（ＦｅＣｌ3）：Ｈ2Ｏ：フッ化水素（ＨＦ）＝１：２：０．２のものを使用し、レジスト除去剤としてはアセトンを使用している。また、製造した薄膜インダクタ１の評価にはインピーダンスアナライザを使用し、測定方法としてはフェライトヨーク法を用いている。 The manufacturing conditions of the thin film inductor 1 in each example are as follows. First, the magnetic film 14 is formed using a DC magnetron sputtering method while applying a fixed magnetic field H1, and the target is CoZrTa. Further, when forming the slit 16, a positive resist for semiconductor is used to form the photoresist pattern 2, and an etching material (etchant) is iron chloride (FeCl 3 ): H 2 O: hydrogen fluoride (HF). ) = 1: 2: 0.2, and acetone is used as a resist remover. Further, an impedance analyzer is used for evaluating the manufactured thin film inductor 1, and a ferrite yoke method is used as a measuring method.

まず、図８〜図１０に示した透磁率μの周波数依存性によれば、固定磁場Ｈ１の印加方向の垂直方向（磁化困難軸Ｍｈ方向）の透磁率μｈは、パターン幅Ｌ＝６ｍｍ〜０．１ｍｍまでほとんど変化しない一方、固定磁場Ｈ１の印加方向の水平方向（磁化容易軸Ｍｅ方向）の透磁率μｅは、パターン幅Ｌの値が減少するにつれて（Ｌ＝６ｍｍのスリット１６が形成されていない比較例からスリット１６が形成され、パターン幅Ｌが細くなっていくのにつれて）、透磁率μｅが低下すると共に高周波領域まである程度の値を維持するように（Ｌ＝０．２ｍｍの場合で約１０7Ｈｚ＝約１０ＭＨｚ）なり、共鳴周波数ｆｒも増大していることが分かる。 First, according to the frequency dependence of the magnetic permeability μ shown in FIGS. 8 to 10, the magnetic permeability μh in the direction perpendicular to the application direction of the fixed magnetic field H <b> 1 (direction of hard magnetization Mh) is the pattern width L = 6 mm˜0. On the other hand, the permeability μe in the horizontal direction (direction of easy magnetization Me) of the application direction of the fixed magnetic field H1 hardly changes to 1 mm, and the slit 16 having L = 6 mm is formed as the value of the pattern width L decreases. From the comparative example, the slit 16 is formed and the pattern width L becomes narrower), so that the magnetic permeability μe is lowered and a certain value is maintained up to the high frequency region (approximately when L = 0.2 mm). 10 7 Hz = about 10 MHz), and it can be seen that the resonance frequency fr also increases.

これらの透磁率μとパターン幅Ｌとの関係をまとめると、以下の表１のようになる。なお、図１１（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、この表１に示した値をもとにグラフ化したものであり、図１１（Ａ）は周波数ｆ＝１ｋＨｚの場合のものを、図１１（Ｂ）は周波数ｆ＝１ＭＨｚの場合のものを、それぞれ表している。   The relationship between the magnetic permeability μ and the pattern width L is summarized as shown in Table 1 below. FIGS. 11A and 11B are graphs based on the values shown in Table 1. FIG. 11A shows the case where the frequency is f = 1 kHz. 11 (B) represents the case where the frequency is f = 1 MHz.

Figure 2007294882
Figure 2007294882

表１および図１１（Ａ），（Ｂ）によれば、まず垂直方向の透磁率μｈは、周波数ｆ＝１ｋＨｚ，１ＭＨｚの場合とも、パターン幅Ｌによらず値がほとんど変化していないことが分かる。また、水平方向の透磁率μｅは、比較的低周波領域の周波数ｆ＝１ｋＨｚの場合（図１１（Ａ））ではパターン幅Ｌの値が小さくなるのにつれて単調減少している一方、高周波領域の周波数ｆ＝１ＭＨｚの場合（図１１（Ｂ））では、比較例（Ｌ＝６ｍｍ）と比べてパターン幅Ｌの値が小さくなるのにつれていったん増加し、Ｌ＝０．５ｍｍ付近にピーク値を持っていることが分かる。よって、このような高周波領域における透磁率μを増加させるためには、スリット１６を形成すると共に、図１１（Ｂ）から分かるように、複数のスリット間のパターン幅Ｌが０．１ｍｍ以上かつ０．５ｍｍ以下程度であるのが望ましい。また、透磁率μをより増加させるためには、パターン幅Ｌが０．３ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下であるのがより好ましく、０．３ｍｍ以上かつ１ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。   According to Table 1 and FIGS. 11A and 11B, first, the permeability μh in the vertical direction hardly changes regardless of the pattern width L even when the frequencies are f = 1 kHz and 1 MHz. I understand. Further, in the case where the frequency f = 1 kHz in the relatively low frequency region (FIG. 11A), the horizontal magnetic permeability μe monotonously decreases as the value of the pattern width L decreases, whereas in the high frequency region, In the case of the frequency f = 1 MHz (FIG. 11B), it increases once as the value of the pattern width L becomes smaller compared to the comparative example (L = 6 mm), and has a peak value near L = 0.5 mm. I understand that Therefore, in order to increase the magnetic permeability μ in such a high frequency region, the slit 16 is formed, and as can be seen from FIG. 11B, the pattern width L between the plurality of slits is 0.1 mm or more and 0. It is desirable that it is about 5 mm or less. Further, in order to further increase the magnetic permeability μ, the pattern width L is more preferably 0.3 mm or more and 2 mm or less, and further preferably 0.3 mm or more and 1 mm or less.

ここで、図１２（Ａ），（Ｂ）を参照して、スリット１６の形成と高周波領域での透磁率μの増加との関連性について考察すると、以下のようなことが考えられる。なお、図１２（Ａ）はスリット１６が形成されていない比較例（Ｌ＝６ｍｍ）における磁化曲線を、図１２（Ｂ）はスリット１６が形成されている場合（Ｌ＝０．５ｍｍ）の磁化曲線を、それぞれ表している。   Here, with reference to FIGS. 12A and 12B, the following is considered when the relationship between the formation of the slit 16 and the increase in the magnetic permeability μ in the high frequency region is considered. 12A shows the magnetization curve in the comparative example (L = 6 mm) in which the slit 16 is not formed, and FIG. 12B shows the magnetization in the case where the slit 16 is formed (L = 0.5 mm). Each curve is represented.

まず、磁性膜の磁化困難軸Ｍｈ方向においては、異方性磁界Ｈｋと透磁率μまたは共鳴周波数ｆｒとの間に、以下の（１）式および（２）式が成り立つことが知られているが、これら（１）式および（２）式は、磁化容易軸Ｍｅ方向についても同様に成り立つものと考えられる。なお、式中において、Ｂｓは飽和磁束を、Ｍｓは飽和磁化を、μ０は真空中の透磁率を、γは磁気回転比を、それぞれ表している。   First, it is known that the following equations (1) and (2) are established between the anisotropic magnetic field Hk and the magnetic permeability μ or the resonance frequency fr in the hard magnetization axis Mh direction of the magnetic film. However, these equations (1) and (2) are considered to hold in the same manner in the direction of the easy axis Me. In the equation, Bs represents a saturation magnetic flux, Ms represents a saturation magnetization, μ0 represents a magnetic permeability in vacuum, and γ represents a magnetorotation ratio.

Figure 2007294882
Figure 2007294882

ここで磁化容易軸Ｍｅ方向について着目した場合、図１２（Ｂ）に示した磁化曲線では、反磁場Ｈｄの影響により、図１２（Ａ）に示した比較例の磁化曲線と比べてその傾きが緩やかになっており、異方性磁界Ｈｋの値が増大（Ｈｋが（Ｈｋ＋Ｈｄ）に増大）している。よって、（１）式および（２）式により、透磁率μの値自体は減少するが共鳴周波数ｆｒは増加するため、高周波領域まで透磁率μがある程度の値を維持できるようになることが分かる。このようにして、反磁場Ｈｄの影響により異方性磁界Ｈｋの値が増加するため、高周波領域における水平方向の透磁率μｅが増加し、全体としても透磁率μが増加することが分かる。   When focusing on the easy magnetization axis Me direction, the magnetization curve shown in FIG. 12B has an inclination compared to the magnetization curve of the comparative example shown in FIG. 12A due to the influence of the demagnetizing field Hd. The value of the anisotropic magnetic field Hk increases (Hk increases to (Hk + Hd)). Therefore, it can be seen from the equations (1) and (2) that the value of the magnetic permeability μ decreases, but the resonance frequency fr increases, so that the magnetic permeability μ can maintain a certain value up to the high frequency region. . In this way, the value of the anisotropic magnetic field Hk increases due to the influence of the demagnetizing field Hd, so that the horizontal magnetic permeability μe in the high frequency region increases and the magnetic permeability μ increases as a whole.

また、表２は、パターン幅Ｌを６ｍｍから０．０２ｍｍまで変化させた場合における共鳴周波数ｆｒと水平方向の透磁率μｅとの関係をまとめたものである。なお、図１３は、この表２に示した値をもとにグラフ化したものである。   Table 2 summarizes the relationship between the resonance frequency fr and the horizontal magnetic permeability μe when the pattern width L is changed from 6 mm to 0.02 mm. FIG. 13 is a graph based on the values shown in Table 2.

Figure 2007294882
Figure 2007294882

これら表２および図１３からも、スリット１６を形成すると共にパターン幅Ｌの値が小さくなるのにつれて、水平方向の透磁率μｅの値自体は減少するが、共鳴周波数ｆｒは増加していることが分かる。   Also from Table 2 and FIG. 13, as the slit 16 is formed and the value of the pattern width L becomes smaller, the value of the horizontal magnetic permeability μe itself decreases, but the resonance frequency fr increases. I understand.

次に、図１４〜図１７に示した磁性膜１４の顕微鏡写真によれば、各スリット１６の幅方向（Ｘ軸方向）に磁化された複数の磁区が、磁性膜１４のうちのスリット１６に挟まれた帯状領域の長手方向（Ｙ磁区方向）に沿って並んでいることが分かる。また、図１４から図１７までパターン幅Ｌが狭くなっていっても、横長、すなわち上記帯状領域の幅方向（Ｘ軸方向）の磁区構造は横長のままであり、磁化容易軸Ｍｅの９０°回転といった現象は生じていないことが分かる。ただし、パターン幅Ｌが狭くなるのにつれて磁区のアスペクト比（磁区の長軸方向の長さに対する短軸方向の長さの比）が変化し、徐々に正方形に近づく方向に変化（アスペクト比が増加）していることが分かる。なお、この各磁区のアスペクト比は、下記の９０°ドメインの占有率との関係により、０．３以下であることが望ましい。上述したような反磁場Ｈｄの影響によって、透磁率μをより高周波側まで維持できるようになるからである。   Next, according to the micrographs of the magnetic film 14 shown in FIGS. 14 to 17, a plurality of magnetic domains magnetized in the width direction (X-axis direction) of each slit 16 are formed in the slit 16 of the magnetic film 14. It turns out that it is located in a line along the longitudinal direction (Y magnetic domain direction) of the sandwiched band-like region. Further, even if the pattern width L is narrowed from FIG. 14 to FIG. 17, the lateral domain, that is, the magnetic domain structure in the width direction (X-axis direction) of the band-shaped region remains laterally long, and 90 ° of the easy axis Me It can be seen that a phenomenon such as rotation does not occur. However, as the pattern width L becomes narrower, the aspect ratio of the magnetic domain (ratio of the length in the minor axis direction to the length in the major axis direction of the magnetic domain) changes and gradually changes toward the square (the aspect ratio increases). ) The aspect ratio of each magnetic domain is desirably 0.3 or less because of the relationship with the 90 ° domain occupancy described below. This is because the magnetic permeability μ can be maintained to a higher frequency side due to the influence of the demagnetizing field Hd as described above.

さらに、図１４（Ｌ＝０．５ｍｍ）中の符号Ｐ１，Ｐ２で示したようなスパイク構造が図１５〜図１７（Ｌ＝０．２，０．０５，０．０２ｍｍ）では消失し、変わりに符号Ｐ３〜Ｐ５で示したようなスリット１６の長手方向（Ｙ軸方向）を磁化方向とする三角磁区（９０°ドメイン）がこの長手方向に沿って延在するようにして形成され、幅方向（Ｘ軸方向）を磁化方向とする磁区の両端に位置するようになっていることが分かる。   Furthermore, the spike structure as indicated by reference signs P1 and P2 in FIG. 14 (L = 0.5 mm) disappears and changes in FIGS. 15 to 17 (L = 0.2, 0.05, 0.02 mm). Are formed such that triangular domains (90 ° domains) having the longitudinal direction (Y-axis direction) of the slits 16 as indicated by reference numerals P3 to P5 extend along the longitudinal direction. It can be seen that they are located at both ends of the magnetic domain having the magnetization direction (X-axis direction).

図１８は、これらの磁区構造を模式的に表したものであり、スリット１６間に存在するパターン幅Ｌの磁性膜１４に相当するものである。ここでは、上述したように、複数の磁区１４Ｄが形成され、長手方向（Ｙ軸方向、磁化困難軸Ｍｈ方向）に沿って延在している。また、各磁区１４Ｄは、上述した幅方向（Ｘ磁区方向、磁化容易軸Ｍｅ方向）を磁化方向とする一対の磁区１４Ｄｅと、長手方向を磁化方向とすると共に磁区１４Ｄｅの両端に位置する一対の磁区（９０°ドメイン）１４Ｄｈとから構成されている。また、磁区１４Ｄｅ，１４Ｄｈによる磁化方向は閉ループを構成し、隣り合う磁区１４Ｄ同士では閉ループの方向が互いに逆向きとなるようになっている。   FIG. 18 schematically shows these magnetic domain structures and corresponds to the magnetic film 14 having a pattern width L existing between the slits 16. Here, as described above, a plurality of magnetic domains 14D are formed and extend along the longitudinal direction (Y-axis direction, hard magnetization axis Mh direction). Each of the magnetic domains 14D includes a pair of magnetic domains 14De whose magnetization direction is the above-described width direction (X magnetic domain direction, easy magnetization axis Me direction), and a pair of magnetic domains 14De whose longitudinal direction is the magnetization direction and positioned at both ends of the magnetic domain 14De. It is composed of a magnetic domain (90 ° domain) 14Dh. In addition, the magnetization directions by the magnetic domains 14De and 14Dh constitute a closed loop, and the adjacent magnetic domains 14D are opposite to each other in the closed loop direction.

また、図１９に示したパターン幅Ｌと磁区１４における９０°ドメインの占有率との関係によれば、パターン幅Ｌが０．５ｍｍ以上では、９０°ドメインの占有率はほぼ０％であり、磁区１４中にほとんど存在していないが、パターン幅Ｌが０．５ｍｍ未満では、９０°ドメインの占有率が単調増加していることが分かる。また、図１１（Ｂ）に示したように、水平方向（磁化容易軸Ｍｅ方向）の透磁率μｅは、パターン幅Ｌ＝０．５ｍｍ付近でピーク値となることから、９０°ドメインの占有率が増加すると、パターン幅Ｌが幻想するにつれて増加傾向にあった水平方向の透磁率μｅが、減少する傾向にあることも分かる。よってこれらの結果から、高周波領域での透磁率μをより効果的に向上させるためには、９０°ドメインの占有率が１２％以下であるのが望ましい。   Further, according to the relationship between the pattern width L shown in FIG. 19 and the 90 ° domain occupancy in the magnetic domain 14, the 90 ° domain occupancy is almost 0% when the pattern width L is 0.5 mm or more. Although it hardly exists in the magnetic domain 14, when the pattern width L is less than 0.5 mm, it can be seen that the 90 ° domain occupancy increases monotonously. Further, as shown in FIG. 11B, the permeability μe in the horizontal direction (easy magnetization axis Me direction) has a peak value near the pattern width L = 0.5 mm. It can also be seen that the horizontal permeability μe, which tends to increase as the pattern width L illusions, tends to decrease as the pattern width L increases. Therefore, from these results, in order to more effectively improve the magnetic permeability μ in the high frequency region, it is desirable that the 90 ° domain occupancy is 12% or less.

以上のように、本実施の形態では、磁性膜１４のうちの複数のスリット１６に挟まれた帯状領域において、この帯状領域の幅方向（Ｘ磁区方向、磁化容易軸Ｍｅ方向）を長手方向とする磁区１４Ｄｅを、帯状領域の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って並んでいるようにしたので、磁化容易軸Ｍｅとコイル１３とが互いに略平行となっている場合および互いに略直交となっている場合のいずれにおいても、高周波領域である程度の透磁率を維持することができる。よって、高周波領域での透磁率をより効果的に向上させることが可能となる。   As described above, in the present embodiment, in the band-shaped region sandwiched between the plurality of slits 16 in the magnetic film 14, the width direction (X magnetic domain direction, easy axis Me direction) of the band-shaped region is defined as the longitudinal direction. Since the magnetic domains 14De to be aligned are arranged along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the belt-like region, the magnetization easy axis Me and the coil 13 are substantially parallel to each other and substantially orthogonal to each other. In any case, a certain degree of magnetic permeability can be maintained in the high frequency region. Therefore, the magnetic permeability in the high frequency region can be improved more effectively.

特に、本実施の形態では、磁性膜１４の磁化容易軸Ｍｅとコイル１３とが略直交する領域のみに対応してスリット１６を形成すると共にこのスリット１６を磁化容易軸Ｍｅと直交する方向（磁化困難軸Ｍｈ方向）に延在させるようにしたので、磁化容易軸Ｍｅとコイル１３とが略直交する領域（スリット１６が延在する第２のコイルパターンに対応する領域）の高周波での透磁率を選択的に増加させることができる。よって、磁化容易軸Ｍｅとコイル１３とが略平行な領域（第１のコイルパターンに対応する領域）だけでなく略直交する領域においても、高周波領域である程度の透磁率を維持することができ、高周波領域での透磁率をさらに効果的に向上させることが可能となる。   In particular, in the present embodiment, the slit 16 is formed corresponding to only the region where the easy axis Me of the magnetic film 14 and the coil 13 are substantially orthogonal to each other, and the direction in which the slit 16 is orthogonal to the easy axis Me (magnetization). Since it is made to extend in the direction of the difficult axis Mh), the magnetic permeability at high frequency in a region where the easy magnetization axis Me and the coil 13 are substantially orthogonal (region corresponding to the second coil pattern in which the slit 16 extends). Can be selectively increased. Therefore, a certain degree of magnetic permeability can be maintained in the high frequency region not only in the region where the easy axis Me and the coil 13 are substantially parallel (region corresponding to the first coil pattern) but also in the region substantially orthogonal to each other. It becomes possible to further effectively improve the magnetic permeability in the high frequency region.

また、上記帯状領域をコイル１３の第２のコイルパターンと重なるように形成したので、この帯状領域における磁性膜１４と第２のコイルパターンとの距離を短くし、透磁率をさらに向上させることが可能となる。   Further, since the band-shaped region is formed so as to overlap the second coil pattern of the coil 13, the distance between the magnetic film 14 and the second coil pattern in the band-shaped region can be shortened, and the magnetic permeability can be further improved. It becomes possible.

また、上記帯状領域において、磁区１４Ｄｈ（９０°ドメイン）を帯状領域の幅方向（Ｘ軸方向）の両端に対配置させつつ帯状領域の長手方向（Ｙ軸方向）に沿って並んでいるようにしたので、これらの一対の磁区１４Ｄｈに挟まれた磁区１４Ｄｅにおける反磁場Ｈｄに起因した共鳴周波数ｆｒの増加作用を効果的に促進させることができる。よって、高周波領域での透磁率をさらに効果的に向上させることが可能となる。   Further, in the belt-like region, the magnetic domains 14Dh (90 ° domain) are arranged along the longitudinal direction (Y-axis direction) of the belt-like region while being arranged opposite to both ends in the width direction (X-axis direction) of the belt-like region. Therefore, it is possible to effectively promote the increase in the resonance frequency fr caused by the demagnetizing field Hd in the magnetic domain 14De sandwiched between the pair of magnetic domains 14Dh. Therefore, the magnetic permeability in the high frequency region can be further effectively improved.

さらに、本実施の形態の薄膜磁気デバイスとしての薄膜インダクタ１の製造方法によれば、特に製造工程が複雑化することはないので、上記のように高周波領域において高い透磁率を示す薄膜磁気デバイスを簡易に得ることが可能となる。   Furthermore, according to the manufacturing method of the thin film inductor 1 as the thin film magnetic device of the present embodiment, the manufacturing process is not particularly complicated. Therefore, a thin film magnetic device exhibiting high permeability in the high frequency region as described above is provided. It can be easily obtained.

なお、本実施の形態では、磁化容易軸Ｍｅとコイル１３とが略直交する領域だけに対応してスリット１６が形成されている場合で説明したが、これに加えて他の領域、例えば図２０に示した薄膜インダクタ１Ａのように、磁性膜１４Ａ上の開口１５からの対角線上などにも、スリット１６を形成するようにしてもよい。すなわち、積層面内の一方向（この場合、磁化容易軸Ｍｅ方向、Ｘ軸方向）に沿って複数の帯状磁性膜１４Ａが形成されているようにしてもよい。このように構成した場合も、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。   In the present embodiment, the case where the slit 16 is formed corresponding to only the region where the easy axis Me and the coil 13 are substantially orthogonal to each other has been described. However, in addition to this, other regions such as FIG. As in the thin film inductor 1A shown in FIG. 1, the slits 16 may be formed on a diagonal line from the opening 15 on the magnetic film 14A. That is, a plurality of strip-like magnetic films 14A may be formed along one direction (in this case, the easy axis Me direction and the X axis direction) in the laminated surface. Even when configured in this manner, the same effects as in the present embodiment can be obtained.

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。   While the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to this embodiment, and various modifications can be made.

例えば、上記実施の形態では、磁化容易軸Ｍｅとコイル１３とが略直交する領域だけに対応してスリット１６を形成していたが、これに加えて他の領域、例えば図２０に示した薄膜インダクタ１Ａのように、磁性膜１４Ａ上の開口１５からの対角線上などにも、スリット１６を形成するようにしてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the slit 16 is formed corresponding to only a region where the easy axis Me and the coil 13 are substantially orthogonal to each other, but in addition to this, other regions, for example, the thin film shown in FIG. Like the inductor 1A, the slit 16 may be formed on a diagonal line from the opening 15 on the magnetic film 14A.

また、上記実施の形態では、コイル１３が互いに略直交する第１および第２のコイルパターンを有する矩形状のスパイラルコイルから構成されている場合で説明したが、薄膜コイルであるコイル１３の形状は、これには限られない。例えば、図２１（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ示した薄膜インダクタ１Ｃ〜１Ｅのように、磁性膜１４Ｃ〜１４Ｅ等が円形状（楕円形でもよい）であって例えばコイル１３も円形状のスパイラルの場合であってよい。この場合、コイル１３の形状によらず、磁化容易軸Ｍｅと直交する方向（磁化困難軸Ｍｈ方向）に沿ってスリット１６を形成するようにすればよい。また、例えば図２２に示した薄膜インダクタ１Ｆのように、コイル１３が正方形状ではなく長方形状のスパイラルコイルであってもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the coil 13 was comprised from the rectangular spiral coil which has the 1st and 2nd coil pattern substantially orthogonal to each other, the shape of the coil 13 which is a thin film coil is This is not a limitation. For example, like the thin film inductors 1C to 1E shown in FIGS. 21A to 21C, the magnetic films 14C to 14E are circular (may be elliptical), and for example, the coil 13 is also a circular spiral. It may be the case. In this case, the slit 16 may be formed along a direction (hard magnetization axis Mh direction) orthogonal to the easy magnetization axis Me regardless of the shape of the coil 13. Further, for example, as in the thin film inductor 1F shown in FIG. 22, the coil 13 may be a rectangular spiral coil instead of a square shape.

また、例えば図２３に示した薄膜インダクタ１Ｇのように、コイルが矩形状のミアンダコイル１３Ｇであってもよく、また、例えば図２４に示した薄膜インダクタ１Ｈのように、コイルがソレノイドコイル１３Ｈであってもよい。   Further, the coil may be a meander coil 13G having a rectangular shape, for example, like a thin film inductor 1G shown in FIG. 23, and the coil may be a solenoid coil 13H, for example, like the thin film inductor 1H shown in FIG. There may be.

また、上記実施の形態では、薄膜磁気デバイスの一例として薄膜インダクタを挙げて説明したが、本発明はこの他にも薄膜トランスなどに適用することも可能である。すなわち、上記実施の形態で説明した磁性膜と所定の電極とを備えているのであれば、薄膜インダクタには限られず、広く薄膜磁気デバイスとして適用することが可能である。   In the above embodiment, the thin film inductor has been described as an example of the thin film magnetic device, but the present invention can also be applied to a thin film transformer or the like. That is, as long as the magnetic film described in the above embodiment and a predetermined electrode are provided, the present invention is not limited to a thin film inductor, and can be widely applied as a thin film magnetic device.

さらに、上記実施の形態において説明した各層の材料、成膜方法および成膜条件などは限定されるものではなく、他の材料および厚みとしてもよく、また他の成膜方法および成膜条件としてもよい。   Further, the material, film formation method, and film formation conditions of each layer described in the above embodiment are not limited, and other materials and thicknesses may be used, and other film formation methods and film formation conditions may be used. Good.

本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気デバイス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 magnetic device concerning one embodiment of the present invention. 図１に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った薄膜磁気デバイス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 magnetic device along the II-II line | wire shown in FIG. 図１に示した薄膜磁気デバイスの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the thin film magnetic device shown in FIG. 図３に続く薄膜磁気デバイスの製造方法を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the thin film magnetic device following FIG. 図４に続く薄膜磁気デバイスの製造方法を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the thin film magnetic device following FIG. 図５に続く薄膜磁気デバイスの製造方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the thin film magnetic device following FIG. 図６に続く薄膜磁気デバイスの製造方法を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the manufacturing method of the thin film magnetic device following FIG. 図１に示した薄膜磁気デバイスにおける透磁率の周波数依存性の一例を表す特性図である。It is a characteristic view showing an example of the frequency dependence of the magnetic permeability in the thin film magnetic device shown in FIG. 図１に示した薄膜磁気デバイスにおける透磁率の周波数依存性の一例を表す特性図である。It is a characteristic view showing an example of the frequency dependence of the magnetic permeability in the thin film magnetic device shown in FIG. 図１に示した薄膜磁気デバイスにおける透磁率の周波数依存性の一例を表す特性図である。It is a characteristic view showing an example of the frequency dependence of the magnetic permeability in the thin film magnetic device shown in FIG. 図１に示した薄膜磁気デバイスにおける透磁率のパターン幅依存性の一例を表す特性図である。It is a characteristic view showing an example of the pattern width dependence of the magnetic permeability in the thin film magnetic device shown in FIG. 図１に示した薄膜磁気デバイスにおける磁化曲線の一例を比較例のものと共に表す特性図である。It is a characteristic view showing an example of the magnetization curve in the thin film magnetic device shown in FIG. 1 with the thing of a comparative example. 図１に示した薄膜磁気デバイスにおける透磁率と共鳴周波数との関係の一例を表す特性図である。It is a characteristic view showing an example of the relationship between the magnetic permeability and resonance frequency in the thin film magnetic device shown in FIG. 図１に示した磁性膜の平面形態の一例を拡大して示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which expands and shows an example of the plane form of the magnetic film shown in FIG. 図１に示した磁性膜の平面形態の一例を拡大して示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which expands and shows an example of the plane form of the magnetic film shown in FIG. 図１に示した磁性膜の平面形態の一例を拡大して示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which expands and shows an example of the plane form of the magnetic film shown in FIG. 図１に示した磁性膜の平面形態の一例を拡大して示す顕微鏡写真である。It is a microscope picture which expands and shows an example of the plane form of the magnetic film shown in FIG. 図１４〜図１７に示した磁区構造の詳細を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the detail of the magnetic domain structure shown in FIGS. 図１に示した薄膜磁気デバイスにおける９０°ドメインの占有率とパターン幅との関係の一例を表す特性図である。It is a characteristic view showing an example of the relationship between the occupation rate of a 90 degree domain and pattern width in the thin film magnetic device shown in FIG. 本発明の変形例に係る薄膜磁気デバイス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 magnetic device concerning the modification of the present invention. 本発明の変形例に係る薄膜磁気デバイス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 magnetic device concerning the modification of the present invention. 本発明の変形例に係る薄膜磁気デバイス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 magnetic device concerning the modification of the present invention. 本発明の変形例に係る薄膜磁気デバイス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 magnetic device concerning the modification of the present invention. 本発明の変形例に係る薄膜磁気デバイス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 magnetic device concerning the modification of the present invention. 従来の薄膜磁気デバイスの構成を表す平面図および断面図である。It is the top view and sectional drawing showing the structure of the conventional thin film magnetic device.

符号の説明Explanation of symbols

１，１Ａ，１Ｃ〜１Ｈ…薄膜インダクタ、１１…基板、１２…絶縁膜、１３，１３Ｆ〜１３Ｈ…コイル、１３Ｔ１，１３Ｔ２…端子、１４，１４Ａ，１４Ｃ〜１４Ｈ…磁性膜、１４Ｄ，１４Ｄｈ…磁区、１４Ｄｈ…磁区（９０°ドメイン）、１５…開口、１６，１７…スリット、２…フォトレジストパターン、Ｍｅ…磁化容易軸、Ｍｈ…磁化困難軸、Ｌ…パターン幅、Ｓ…スリット幅、Ｈ１…固定磁場、Ｈ２…回転磁場、ｍ…磁化方向。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A, 1C-1H ... Thin film inductor, 11 ... Board | substrate, 12 ... Insulating film, 13, 13F-13H ... Coil, 13T1, 13T2 ... Terminal, 14, 14A, 14C-14H ... Magnetic film, 14D, 14Dh ... Magnetic domain , 14Dh: Magnetic domain (90 ° domain), 15: Opening, 16, 17: Slit, 2: Photoresist pattern, Me: Easy magnetization axis, Mh: Hard magnetization axis, L: Pattern width, S: Slit width, H1 ... Fixed magnetic field, H2 ... rotating magnetic field, m ... magnetization direction.

Claims (14)

薄膜コイルと、
前記薄膜コイルの延在面上に積層され、積層面内の一方向に延設された複数の帯状磁性膜と
を備え、
前記帯状磁性膜は、この帯状磁性膜の長手方向に沿って並んだ複数の磁区を有し、
前記磁区の長手方向が、前記帯状磁性膜の幅方向と一致している
ことを特徴とする薄膜磁気デバイス。 A thin film coil;
A plurality of strip-like magnetic films laminated on the extending surface of the thin film coil and extending in one direction in the laminated surface;
The band-shaped magnetic film has a plurality of magnetic domains arranged along the longitudinal direction of the band-shaped magnetic film,
A thin film magnetic device, wherein a longitudinal direction of the magnetic domain coincides with a width direction of the belt-like magnetic film. 薄膜コイルと、
前記薄膜コイルの延在面上に積層され、積層面内の一方向に延びる複数のスリットが形成された磁性膜と
を備え、
前記磁性膜のうちの前記複数のスリット間に挟まれた帯状領域に、複数の磁区が前記帯状領域の長手方向に沿って並んでおり、
前記磁区の長手方向が、前記帯状領域の幅方向と一致している
ことを特徴とする薄膜磁気デバイス。 A thin film coil;
A magnetic film laminated on the extending surface of the thin film coil, and formed with a plurality of slits extending in one direction in the laminated surface;
A plurality of magnetic domains are arranged along the longitudinal direction of the band-shaped region in the band-shaped region sandwiched between the plurality of slits of the magnetic film,
A thin film magnetic device, wherein a longitudinal direction of the magnetic domain coincides with a width direction of the band-like region. 前記帯状磁性膜または前記スリットは、前記帯状磁性膜または前記磁性膜の磁化容易軸と前記薄膜コイルとが直交する領域にのみ対応して、前記磁化容易軸と直交する方向を長手方向として形成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜磁気デバイス。 The strip-shaped magnetic film or the slit is formed with a direction perpendicular to the easy-magnetization axis as a longitudinal direction corresponding to only a region where the easy-magnetization axis of the strip-shaped magnetic film or the magnetic film is orthogonal to the thin-film coil. The thin film magnetic device according to claim 1, wherein the thin film magnetic device is provided. 前記薄膜コイルは、
前記磁化容易軸に沿って延在する第１のコイルパターンと、
前記磁化容易軸と直交する方向に沿って延在する第２のコイルパターンとを含み、
前記帯状磁性膜または前記スリットは、前記第２のコイルパターンに沿って形成されている
ことを特徴とする請求項３に記載の薄膜磁気デバイス。 The thin film coil is
A first coil pattern extending along the easy axis;
A second coil pattern extending along a direction orthogonal to the easy axis of magnetization,
The thin film magnetic device according to claim 3, wherein the strip-shaped magnetic film or the slit is formed along the second coil pattern. 前記帯状磁性膜または前記帯状領域の幅が、０．１ｍｍ以上かつ５ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の薄膜磁気デバイス。 5. The thin film magnetic device according to claim 1, wherein a width of the belt-like magnetic film or the belt-like region is not less than 0.1 mm and not more than 5 mm. 前記帯状磁性膜または前記帯状領域の幅が、０．３ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項５に記載の薄膜磁気デバイス。 The thin film magnetic device according to claim 5, wherein a width of the band-shaped magnetic film or the band-shaped region is 0.3 mm or more and 2 mm or less. 前記帯状磁性膜または前記帯状領域の幅が、０．３ｍｍ以上かつ１ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項６に記載の薄膜磁気デバイス。 The thin film magnetic device according to claim 6, wherein a width of the band-shaped magnetic film or the band-shaped region is 0.3 mm or more and 1 mm or less. 前記磁区の長手方向の長さに対する前記磁区の幅方向の長さの比が、０．３以下である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の薄膜磁気デバイス。 8. The thin film magnetic device according to claim 1, wherein a ratio of a length in the width direction of the magnetic domain to a length in the longitudinal direction of the magnetic domain is 0.3 or less. . 基板上に薄膜コイルを形成する第１の工程と、
前記薄膜コイルの延在面上に、積層面内の所定方向に磁化容易軸を有すると共にこの磁化容易軸と前記薄膜コイルとが直交する領域に対応して前記磁化容易軸と直交する方向を長手方向とする複数の帯状磁性膜を形成する第２の工程と
を含むことを特徴とする薄膜磁気デバイスの製造方法。 A first step of forming a thin film coil on a substrate;
On the extending surface of the thin film coil, an easy magnetization axis is provided in a predetermined direction in the laminated surface, and a direction perpendicular to the easy magnetization axis is elongated corresponding to a region where the easy magnetization axis and the thin film coil are orthogonal to each other. And a second step of forming a plurality of strip-like magnetic films in the direction. 基板上に薄膜コイルを形成する第１の工程と、
前記薄膜コイルの延在面上に、積層面内の所定方向に磁化容易軸を有すると共にこの磁化容易軸と前記薄膜コイルとが直交する領域に対応して前記磁化容易軸と直交する方向にスリットが設けられた磁性膜を形成する第２の工程と
を含むことを特徴とする薄膜磁気デバイスの製造方法。 A first step of forming a thin film coil on a substrate;
On the extending surface of the thin film coil, there is an easy magnetization axis in a predetermined direction in the laminated surface and a slit in a direction perpendicular to the easy magnetization axis corresponding to a region where the easy magnetization axis and the thin film coil are orthogonal to each other. And a second step of forming a magnetic film provided with a thin film magnetic device manufacturing method. 前記第２の工程は、
前記薄膜コイルの延在面上に磁性膜を形成する工程と、
前記磁性膜の積層面内の所定方向に磁場を印加しつつ熱処理を行う工程と、
前記磁場の印加方向と前記薄膜コイルとが直交する領域に対応させて前記磁場の印加方向と直交する方向にスリットを形成する工程とを含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜磁気デバイスの製造方法。 The second step includes
Forming a magnetic film on the extending surface of the thin film coil;
Performing a heat treatment while applying a magnetic field in a predetermined direction within the laminated surface of the magnetic film;
The thin film magnetic device according to claim 10, further comprising: forming a slit in a direction orthogonal to the magnetic field application direction in correspondence with a region where the magnetic field application direction and the thin film coil are orthogonal to each other. Manufacturing method. 前記第２の工程は、
前記薄膜コイルの延在面上に磁性膜を形成する工程と、
前記磁性膜の積層面内において前記薄膜コイルの一部分と平行となるようにスリットを形成する工程と、
前記磁性膜の積層面内の前記スリットと直交する方向に所定方向に磁場を印加しつつ熱処理を行う工程とを含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜磁気デバイスの製造方法。 The second step includes
Forming a magnetic film on the extending surface of the thin film coil;
Forming a slit so as to be parallel to a part of the thin-film coil in the laminated surface of the magnetic film;
The method of manufacturing a thin film magnetic device according to claim 10, further comprising a step of performing a heat treatment while applying a magnetic field in a predetermined direction in a direction orthogonal to the slit in the laminated surface of the magnetic film. 前記第２の工程は、
前記薄膜コイルの延在面上に、この延在面内の所定方向に磁場を印加しつつ磁性膜を形成する工程と、
前記磁場の印加方向と前記薄膜コイルとが直交する領域に対応させて前記磁場の印加方向と直交する方向にスリットを形成する工程とを含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜磁気デバイスの製造方法。 The second step includes
Forming a magnetic film on the extending surface of the thin film coil while applying a magnetic field in a predetermined direction in the extending surface;
The thin film magnetic device according to claim 10, further comprising: forming a slit in a direction orthogonal to the magnetic field application direction in correspondence with a region where the magnetic field application direction and the thin film coil are orthogonal to each other. Manufacturing method. 前記第２の工程の後に、前記帯状磁性膜または前記磁性膜の積層面内方向に回転する磁場を印加しつつ熱処理を行う工程を含む
ことを特徴とする請求項９ないし請求項１３のいずれか１項に記載の薄膜磁気デバイスの製造方法。 14. The method according to claim 9, further comprising a step of performing a heat treatment while applying a magnetic field rotating in an in-plane direction of the band-shaped magnetic film or the magnetic film after the second step. 2. A method for manufacturing a thin film magnetic device according to item 1.
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