JPH0955316A - Planar magnetic element and production thereof - Google Patents
Planar magnetic element and production thereofInfo
- Publication number
- JPH0955316A JPH0955316A JP20968095A JP20968095A JPH0955316A JP H0955316 A JPH0955316 A JP H0955316A JP 20968095 A JP20968095 A JP 20968095A JP 20968095 A JP20968095 A JP 20968095A JP H0955316 A JPH0955316 A JP H0955316A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- layer
- planar
- film
- nitride
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/02—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets
- H01F41/04—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for manufacturing cores, coils, or magnets for manufacturing coils
- H01F41/041—Printed circuit coils
- H01F41/046—Printed circuit coils structurally combined with ferromagnetic material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Coils Or Transformers For Communication (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜インダクタ、
薄膜トランス等として使用できる平面型磁気素子および
その製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thin film inductor,
The present invention relates to a flat magnetic element that can be used as a thin film transformer and the like, and a manufacturing method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、各種電子機器の小型化、軽量化が
進められている。これに伴ない、電子機器に搭載される
スイッチング電源に対しても小型化の要求が高まってい
る。2. Description of the Related Art Recently, various electronic devices have been reduced in size and weight. Along with this, there is an increasing demand for miniaturization of switching power supplies mounted in electronic devices.
【０００３】従来、この様なスイッチング電源に使用さ
れている磁気素子、即ちチョークコイルやトランスに
は、フェライトを用いて形成されたＥＩコアやＰＱドラ
ムなどの各種形状のもの、或いはアモルファス磁性合金
薄帯を巻き回したコアを用いたものなどが使用されてい
た。Conventionally, magnetic elements used in such switching power supplies, that is, choke coils and transformers, have various shapes such as EI cores and PQ drums made of ferrite, or amorphous magnetic alloy thin films. The thing using the core which wound the belt was used.
【０００４】従来のバルクフェライトを用いた磁気素子
に対して、近年、特に小型化、軽量化、薄型化の要求に
答えるべく、薄膜プロセスを利用した平面型磁気素子が
開発されてきている。これらの平面型磁気素子は、コイ
ルの形態やコイルと磁性体層との相対関係等に関する構
造、および磁性体層の材料および成膜技術、更に、異方
性制御技術の開発により、高周波使用においてバルクイ
ンダクタに対する優位性が得られている。したがって、
この特長を生かし、磁性材料で生じる高周波使用時の損
失をいかに低減できるかが平面型磁気素子を開発する際
の一つの重要な課題となっている。また、以上述べた特
性面に加え、磁性体層や絶縁体層の加工性は素子の構造
設計やプロセスを制約する大きな要因である。そのため
磁気素子としての出来上りの特性のみだけでなく、加工
性にも優れた磁性体層や絶縁体層が強く求められてい
る。In contrast to the conventional magnetic element using bulk ferrite, in recent years, a flat type magnetic element utilizing a thin film process has been developed in order to meet the demands for downsizing, weight reduction and thinning. These planar magnetic elements can be used in high frequency applications by developing the structure of the coil and the relationship between the coil and the magnetic material layer, the material of the magnetic material layer and the film formation technology, and the anisotropy control technology. Superiority over bulk inductors is gained. Therefore,
One of the important issues in developing a planar magnetic element is how to make use of this feature and reduce the loss that occurs in a magnetic material during high frequency use. In addition to the characteristics described above, the workability of the magnetic layer and the insulating layer is a major factor that restricts the structural design and process of the device. Therefore, there is a strong demand for a magnetic layer and an insulating layer which are excellent not only in the finished characteristics as a magnetic element but also in workability.
【０００５】従来の平面型磁気素子の例として平面型イ
ンダクタの断面模式図を図３に示す。本従来例は、コイ
ル導体部３ａを上下各 4層の磁性体層１でサンドイッチ
した構造である。磁性体層の下地としてＡｌ2 Ｏ3 （ア
ルミナ）基板４を、磁性体層１の層間絶縁にはＳｉＯ2
（酸化ケイ素）層５を、そして磁性体層１とコイル導体
部３の絶縁にはポリイミド層６を用いている。FIG. 3 shows a schematic sectional view of a planar inductor as an example of a conventional planar magnetic element. This conventional example has a structure in which the coil conductor portion 3a is sandwiched between the upper and lower four magnetic layers 1. An Al 2 O 3 (alumina) substrate 4 is used as a base of the magnetic material layer, and SiO 2 is used for interlayer insulation of the magnetic material layer 1.
A (silicon oxide) layer 5 is used, and a polyimide layer 6 is used for insulating the magnetic layer 1 and the coil conductor portion 3.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した様
な薄膜インダクタや薄膜トランスにおいては、磁性体層
を成膜する基板、或いは磁性体層とコイル間の絶縁体層
により、保磁力や飽和磁化等の磁性体層の磁気特性が大
きく左右されるという問題がある。In the thin film inductor and the thin film transformer as described above, the coercive force and the saturation magnetization are dependent on the substrate on which the magnetic layer is formed or the insulating layer between the magnetic layer and the coil. However, there is a problem that the magnetic characteristics of the magnetic layer are greatly affected.
【０００７】この様な、磁性体層と接する絶縁体層の影
響は、磁性体層成膜時や磁性体層上への絶縁体層成膜
時、加熱処理を伴うプロセス中、磁性体層の磁気異方性
のための熱処理工程等で生じる。特に、Ｆｅ（鉄）を主
成分とする磁性体層材料は、隣接する絶縁体層からの影
響を受け易い。この特徴は、酸素との化合力が大きいと
いうＦｅ自体の特性に因る所が大きいと考えられる。一
般に、Ｆｅを主成分として含む磁性体層は、低保磁力や
高飽和磁化といった軟磁性材料としての優れたポテンシ
ャルを有する。しかしその半面、平面型磁気素子への応
用に際しては、前述の様な特性劣化の影響で、本来有す
る特性を充分に生かすことが難しいという問題がある。The influence of the insulating layer in contact with the magnetic layer is due to the influence of the magnetic layer during the formation of the magnetic layer, the formation of the insulating layer on the magnetic layer, and the heating process. It occurs in a heat treatment process or the like for magnetic anisotropy. In particular, the magnetic layer material containing Fe (iron) as a main component is easily affected by the adjacent insulating layer. It is considered that this characteristic is largely due to the property of Fe itself that the compounding force with oxygen is large. In general, a magnetic layer containing Fe as a main component has an excellent potential as a soft magnetic material such as low coercive force and high saturation magnetization. However, on the other hand, when applied to a planar magnetic element, there is a problem that it is difficult to make full use of the inherent characteristics due to the influence of the characteristic deterioration as described above.
【０００８】ところで、磁気素子を高周波領域で動作さ
せる場合には渦電流による損失が大きな問題となる。こ
の様な渦電流損失を低減する為に、磁性体層を薄層に分
離し、層間絶縁体層を介した積層構造とする方法が一般
的に知られ、よく用いられる。この様な積層多層膜構造
の場合には、磁性体層の層間絶縁体層によっても、先に
のべたと同様の磁性体層に対する悪影響が生じる。By the way, when a magnetic element is operated in a high frequency region, loss due to eddy current becomes a serious problem. In order to reduce such eddy current loss, a method of separating the magnetic layer into thin layers and forming a laminated structure with an interlayer insulating layer interposed between them is generally known and often used. In the case of such a laminated multilayer film structure, the same adverse effect on the magnetic layer as described above is also caused by the interlayer insulating layer of the magnetic layer.
【０００９】更に、磁性層と絶縁層を交互に積層した場
合でも、リフトオフ法や一括エッチング法によって加工
したパターン端部において各磁性層が電気的にショート
すると、渦電流が端部で各磁性層に渡って流れ、損失増
大の大きな原因となる。Further, even when the magnetic layers and the insulating layers are alternately laminated, when each magnetic layer is electrically short-circuited at the end portion of the pattern processed by the lift-off method or the batch etching method, an eddy current is generated at each end portion of each magnetic layer. Flow over a large area, which is a major cause of increased loss.
【００１０】平面型磁気素子の製造に関しては、素子の
構造設計やプロセスの自由度に対し、磁性体層と絶縁体
層の加工性が大きな制約となる。Ｆｅを主成分とする磁
性体層は、酸によって容易にウェットエッチングが可能
である。一方、これまで用いられている絶縁体層材料
は、酸等によるエッチングが一般に困難である。したが
って、特にＦｅ系磁性体層との組み合わせで用いられる
絶縁体層についてはウェットエッチング性も強く望まれ
ている。Regarding the manufacture of a planar magnetic element, the workability of the magnetic layer and the insulating layer is a major constraint on the degree of freedom in the structural design and process of the element. The magnetic layer containing Fe as a main component can be easily wet-etched with an acid. On the other hand, the insulating layer materials used so far are generally difficult to etch with an acid or the like. Therefore, the wet etching property is strongly desired especially for the insulating layer used in combination with the Fe magnetic layer.
【００１１】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、請求項１ないし請求項７、請求項１
０および請求項１１の発明は、保磁力特性や飽和磁化特
性などの磁気特性に優れた平面型磁気素子および高周波
領域での渦電流損失を抑えるこのできる平面型磁気素子
を提供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve such problems, and claims 1 to 7 and 1 are provided.
It is an object of the present invention to provide a planar magnetic element excellent in magnetic characteristics such as coercive force characteristics and saturation magnetization characteristics, and a planar magnetic element capable of suppressing eddy current loss in a high frequency region. To do.
【００１２】請求項８および請求項９の発明は、磁気特
性に優れた平面型磁気素子の製造にあたって、磁性膜へ
の垂直磁束による渦電流損低減のためのウェット加工な
どのパターニングに好適な製造方法を、加えて請求項９
の発明は、加工性に優れ、設計の自由度がおおきく、か
つ安価に製造できる平面型磁気素子の製造方法を提供す
ることを目的とする。The inventions of claim 8 and claim 9 are suitable for patterning such as wet processing for reducing eddy current loss due to vertical magnetic flux to a magnetic film when manufacturing a planar magnetic element having excellent magnetic characteristics. A method, in addition,
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a planar magnetic element which is excellent in workability, has a large degree of freedom in design, and can be manufactured at low cost.
【００１３】請求項１２の発明は、上述の請求項１ない
し請求項７、請求項１０および請求項１１の平面型磁気
素子に用いることのできる積層構造体を提供することを
目的とする。An object of the invention of claim 12 is to provide a laminated structure which can be used for the planar magnetic element of any one of claims 1 to 7, claim 10 and claim 11 described above.
【００１４】請求項１３の発明は、上述の請求項１ない
し請求項７、請求項１０および請求項１１の平面型磁気
素子を用いたＤＣ／ＤＣコンバータを提供することを目
的とする。An object of the invention of claim 13 is to provide a DC / DC converter using the planar magnetic element of any one of claims 1 to 7, claim 10 and claim 11 described above.
【００１５】[0015]
【課題を解決するための手段】請求項１の平面型磁気素
子は、Ｆｅ（鉄）を含む磁性体層と、この磁性体より比
抵抗の大きい材料からなる絶縁体層との積層膜と、磁性
体層に磁界を印加するコイル導体部とを具備してなる平
面型磁気素子において、絶縁体層は、陽性元素の窒化物
からなることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a planar magnetic element having a laminated film including a magnetic layer containing Fe (iron) and an insulating layer made of a material having a specific resistance higher than that of the magnetic layer. In the planar magnetic element having a coil conductor portion for applying a magnetic field to the magnetic layer, the insulator layer is made of a nitride of a positive element.
【００１６】請求項２の平面型磁気素子は、請求項１の
平面型磁気素子において、陽性元素の窒化物は、実質的
に酸素を含まない窒化物であることを特徴とする。A flat magnetic element according to a second aspect is the flat magnetic element according to the first aspect, wherein the nitride of the positive element is a nitride containing substantially no oxygen.
【００１７】請求項３の平面型磁気素子は、請求項１ま
たは請求項２の平面型磁気素子において、陽性元素の窒
化物はＡｌ（アルミニウム）を主要元素とする窒化物で
あることを特徴とする。A flat magnetic element according to a third aspect is the flat magnetic element according to the first or second aspect, wherein the positive element nitride is a nitride containing Al (aluminum) as a main element. To do.
【００１８】請求項４の平面型磁気素子は、請求項１の
平面型磁気素子において、積層膜は複数の磁性体層と窒
化物の層間絶縁体層とを積層してなる構造であることを
特徴とし、かつ積層膜を構成する絶縁体層の層厚が 0.3
μm から 3.0μm の範囲にあることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the flat magnetic element according to the first aspect, the laminated film has a structure in which a plurality of magnetic layers and an interlayer insulating layer of nitride are laminated. Characteristic and the layer thickness of the insulator layer that constitutes the laminated film is 0.3
It is characterized by being in the range of μm to 3.0 μm.
【００１９】請求項５の平面型磁気素子は、請求項１な
いし請求項４のいずれか１つの平面型磁気素子におい
て、窒化物を構成する陽性元素をＭ、窒素をＮで表した
とき、その元素組成比Ｍ／Ｎが、実質的な化学量論組成
比から 2.0の範囲にあることを特徴とする。A planar magnetic element according to a fifth aspect is the planar magnetic element according to any one of the first to fourth aspects, wherein when the positive element constituting the nitride is represented by M and the nitrogen is represented by N, The elemental composition ratio M / N is characterized by being in the range of substantially stoichiometric composition ratio to 2.0.
【００２０】請求項６の平面型磁気素子は、請求項１な
いし請求項４のいずれか１つの平面型磁気素子におい
て、窒化物を構成する陽性元素をＭ、窒素をＮで表した
とき、その元素組成比Ｍ／Ｎが、実質的な化学量論組成
比から 1.2の範囲にあることを特徴とする。A flat magnetic element according to a sixth aspect of the present invention is the flat magnetic element according to any one of the first to fourth aspects, wherein when the positive element forming the nitride is represented by M and the nitrogen is represented by N, The elemental composition ratio M / N is characterized by being in the range of substantially stoichiometric composition ratio to 1.2.
【００２１】請求項７の平面型磁気素子は、請求項１な
いし請求項４のいずれか１つの平面型磁気素子におい
て、元素組成比Ｍ／Ｎが、 1.2を超えて3.0 の範囲にあ
ることを特徴とする。The planar magnetic element according to claim 7 is the planar magnetic element according to any one of claims 1 to 4, wherein the element composition ratio M / N is in the range of more than 1.2 and 3.0. Characterize.
【００２２】請求項８の平面型磁気素子の製造方法は、
基板と、この基板上にＦｅを含む磁性体層と、この磁性
体より比抵抗の大きい材料からなる絶縁体層との積層膜
を形成する工程と、積層膜の所定のパターン部分を除去
する工程と、磁性体層に磁界を印加するコイル導体部を
形成する工程とを具備する平面型磁気素子の製造方法に
おいて、絶縁体層は、陽性元素をＭ、窒素をＮで表した
とき、0.95≦Ｍ／Ｎ≦1.2 の範囲にある元素組成比を有
する陽性元素の窒化物から形成され、積層膜の所定のパ
ターン部分の除去はリフトオフ法を用いることを特徴と
する。A method of manufacturing a flat magnetic element according to claim 8 is
A step of forming a laminated film of a substrate, a magnetic layer containing Fe on the substrate, and an insulating layer made of a material having a larger specific resistance than the magnetic material, and a step of removing a predetermined pattern portion of the laminated film. And a step of forming a coil conductor portion for applying a magnetic field to the magnetic layer, the insulating layer has a positive element of M and a nitrogen of N of 0.95 ≦ It is formed of a nitride of a positive element having an element composition ratio in the range of M / N ≦ 1.2, and is characterized by using a lift-off method for removing a predetermined pattern portion of the laminated film.
【００２３】請求項９の平面型磁気素子の製造方法は、
基板と、この基板上にＦｅを含む磁性体層と、この磁性
体より比抵抗の大きい材料からなる絶縁体層との積層膜
を形成する工程と、積層膜の所定のパターン部分を除去
する工程と、磁性体層に磁界を印加するコイル導体部を
形成する工程とを具備する平面型磁気素子の製造方法に
おいて、絶縁体層は、陽性元素をＭ、窒素をＮで表した
とき、1.2 ＜Ｍ／Ｎ≦3.0 の範囲にある元素組成比を有
する陽性元素の窒化物から形成され、積層膜の所定のパ
ターン部分の除去は酸による積層膜の一括エッチング法
を用いることを特徴とする。A method of manufacturing a planar magnetic element according to claim 9 is
A step of forming a laminated film of a substrate, a magnetic layer containing Fe on the substrate, and an insulating layer made of a material having a larger specific resistance than the magnetic material, and a step of removing a predetermined pattern portion of the laminated film. And a step of forming a coil conductor portion that applies a magnetic field to the magnetic layer, the insulating layer has a positive element of M and a nitrogen of N, 1.2 < It is formed of a nitride of a positive element having an element composition ratio in the range of M / N ≦ 3.0, and is characterized by using a batch etching method of a laminated film with an acid to remove a predetermined pattern portion of the laminated film.
【００２４】請求項１０の平面型磁気素子は、Ｆｅを含
む磁性体層と、陽性元素の窒化物からなる前記磁性体よ
り比抵抗の大きい絶縁体層との積層膜と、磁性体層に磁
界を印加するコイル導体部とを具備してなる平面型磁気
素子であって、平面型磁気素子は請求項８または請求項
９の平面型磁気素子の製造方法により製造され、磁性体
層と絶縁体層との積層膜の加工後のパターン端部は、磁
性体層に対して各絶縁体層が突出する構造であることを
特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, in the planar magnetic element, a laminated film of a magnetic layer containing Fe and an insulating layer made of a nitride of a positive element and having a specific resistance larger than that of the magnetic layer, and a magnetic field in the magnetic layer A planar magnetic element comprising a coil conductor portion for applying a magnetic field, wherein the planar magnetic element is manufactured by the method for manufacturing a planar magnetic element according to claim 8 or 9, The pattern end portion after the processing of the laminated film with the layer has a structure in which each insulating layer protrudes from the magnetic layer.
【００２５】請求項１１の平面型磁気素子は、請求項１
ないし請求項７、および請求項１０のいずれか１つの平
面型磁気素子において、Ｆｅを含む磁性体層は、主成分
としてＦｅ、またはＦｅ−Ｃｏ（鉄−コバルト）、また
はＦｅ−Ｃｏ−Ｂ（鉄−コバルト−硼素）と４Ｂ族元素
からなる系のヘテロアモルファス膜であることを特徴と
する。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a planar magnetic element according to the first aspect.
In the planar magnetic element according to any one of claims 7 to 10, the magnetic layer containing Fe is Fe, Fe-Co (iron-cobalt), or Fe-Co-B (as a main component. It is characterized in that it is a heteroamorphous film of a system composed of iron-cobalt-boron) and a Group 4B element.
【００２６】請求項１２の積層構造体は、Ｆｅを含む磁
性体層と、陽性元素の窒化物からなる磁性体より比抵抗
の大きい絶縁体層との積層構造体であって、積層構造体
は、磁性体層に磁界を印加するコイル導体部を具備して
平面型磁気素子形成し、Ｆｅを含む磁性体層は、主成分
としてＦｅ、またはＦｅ−Ｃｏ、またはＦｅ−Ｃｏ−Ｂ
と４Ｂ族元素からなる系のヘテロアモルファス膜である
ことを特徴とする。The laminated structure of claim 12 is a laminated structure of a magnetic layer containing Fe and an insulating layer having a specific resistance higher than that of a magnetic substance made of a nitride of a positive element, and the laminated structure is The planar magnetic element is formed by including a coil conductor portion for applying a magnetic field to the magnetic layer, and the magnetic layer containing Fe has Fe, Fe-Co, or Fe-Co-B as a main component.
And a heteroamorphous film of a group consisting of 4B group elements.
【００２７】請求項１３のＤＣ／ＤＣコンバータは、チ
ョークコイルとして動作する薄膜インダクタを回路上に
有するＤＣ／ＤＣコンバータにおいて、薄膜インダクタ
は、請求項１ないし請求項７、請求項１０および請求項
１１のいずれか１つの平面型磁気素子であることを特徴
とする。According to a thirteenth aspect of the present invention, in the DC / DC converter having a thin film inductor which operates as a choke coil on a circuit, the thin film inductors are the first to seventh, tenth and eleventh aspects. It is characterized in that it is any one of the planar magnetic elements.
【００２８】請求項１の平面型磁気素子に関して以下に
説明する。Ｆｅを含む磁性体層は、軟磁性かつ高飽和磁
化のポテンシャルを有する。本発明にあっては、Ｆｅを
含む磁性体層は、とくにＦｅを主要元素として含むこと
が好ましい。一方、薄膜の平面型磁気素子に適用する場
合には、成膜時や加熱を伴う工程、および異方性制御の
為の熱処理の際に、この磁性体層と接する膜からの影響
（膜成長に対する下地の影響、成膜時の界面でのＭｉｘ
ｉｎｇ、加熱工程での固相拡散、膜応力による歪み）を
受けて、保磁力の増大や飽和磁化の低下といった軟磁性
体層としての特性劣化を生じ易い。その結果、磁気素子
の性能低下を招く。しかし、磁性体層と接する下地、層
間絶縁体層、または保護膜に陽性元素の窒化物を用いた
場合には、磁性体層の特性劣化が極めて小さい事が実験
で確認され、本発明はこれを応用したものである。これ
ら磁性体層と接する膜材料の磁気特性への影響は種々の
メカニズムにより生じるものと考えられるが、例えば、
磁性体層の微細構造変化による磁区構造の変化、もしく
は膜中の磁性元素の結合形態変化や原子配列のずれによ
る磁気モーメントの変化に係る現象と考えられる。The planar magnetic element according to claim 1 will be described below. The magnetic layer containing Fe has a potential of soft magnetism and high saturation magnetization. In the present invention, the magnetic layer containing Fe preferably contains Fe as a main element. On the other hand, when applied to a thin film planar magnetic element, the influence of the film in contact with the magnetic layer during film formation, steps involving heating, and heat treatment for controlling anisotropy (film growth Of substrate on film, Mix at interface during film formation
ing, solid phase diffusion in the heating step, distortion due to film stress) and deterioration of characteristics as the soft magnetic layer such as increase in coercive force and decrease in saturation magnetization are likely to occur. As a result, the performance of the magnetic element is degraded. However, when a nitride of a positive element is used for the underlayer in contact with the magnetic layer, the interlayer insulating layer, or the protective film, it is confirmed by experiments that the characteristic deterioration of the magnetic layer is extremely small. Is applied. The influence on the magnetic properties of the film material in contact with these magnetic layers is considered to occur due to various mechanisms.
It is considered to be a phenomenon related to a change in the magnetic domain structure due to a change in the fine structure of the magnetic layer, or a change in the magnetic moment due to a change in the bonding morphology of the magnetic elements in the film and a shift in the atomic arrangement.
【００２９】本発明に係る陽性元素の窒化物は、Ｆｅを
主成分とする磁性体材料との固相反応を生じ難いか、又
は反応した場合のＦｅ等の磁性元素の磁気モーメントへ
の影響が小さいものと考えられる。逆磁歪効果に関係す
る応力については、成膜条件により、他の薄膜材料と同
レベルかそれ以上の制御性を有すると考えられる。The positive element nitride according to the present invention is unlikely to cause a solid-phase reaction with a magnetic material containing Fe as a main component, or has an effect on the magnetic moment of a magnetic element such as Fe when reacted. It is considered small. The stress related to the inverse magnetostriction effect is considered to have the same level of controllability as other thin film materials or higher depending on the film forming conditions.
【００３０】ここで陽性元素の窒化物とは、化合物を作
る元素のうち、陽イオンとなり得る元素の窒化物をい
う。具体的にはＡｌ（アルミニウム）、Ｓｉ（シリコ
ン）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ
（ジルコニウム）、Ｂ（硼素）など、またはこれらを組
合わせた陽性元素と窒素との化合物をいう。以上の通
り、本発明によれば、ヒステリシス損失が小さく、磁気
飽和に関する特性にも優れた平面型磁気素子を提供する
事ができる。Here, the nitride of the positive element means a nitride of an element which can be a cation among the elements forming the compound. Specifically, Al (aluminum), Si (silicon), Mg (magnesium), Ti (titanium), Zr
(Zirconium), B (boron), etc., or a compound of a positive element and nitrogen in combination of these. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a planar magnetic element having a small hysteresis loss and excellent characteristics relating to magnetic saturation.
【００３１】請求項２の平面型磁気素子に関して以下に
説明する。陽性元素の窒化物を実質的に酸素を含まない
窒化物とすることにより、Ｆｅを主成分とする磁性体材
料との固相反応を生じ難いか、又は反応した場合のＦｅ
等の磁性元素の磁気モーメントへの影響を小さくでき
る。ここで実質的に酸素を含まないとは、酸素量が 0で
あることを意味しない。反応性スパッタリング法やＲＦ
マグネトロンスパッタリング法などによって薄膜を成膜
すると、通常若干量の酸素や炭素を含むことになるが、
実質的に平面型磁気素子の磁気特性に影響を与えない。
また、意図的に数原子％レベルの酸素や炭素を含有させ
た場合には磁気特性の低下がみられるが、ヒステリシス
損失が小さく、磁気飽和に関する特性にも優れていると
の本発明の効果は維持されていた。したがって、本発明
の効果を維持し得る範囲内で数原子％レベル以内の酸素
を含有することは、実質的に酸素を含まないことと言え
る。The planar magnetic element according to claim 2 will be described below. By making the nitride of the positive element a nitride containing substantially no oxygen, it is difficult to cause a solid-phase reaction with the magnetic material containing Fe as a main component, or Fe in the case of reaction
It is possible to reduce the influence of magnetic elements such as the above on the magnetic moment. Here, the term "substantially free of oxygen" does not mean that the amount of oxygen is zero. Reactive sputtering method and RF
When a thin film is formed by a magnetron sputtering method, etc., it usually contains a small amount of oxygen and carbon,
It does not substantially affect the magnetic characteristics of the planar magnetic element.
Further, when oxygen or carbon is intentionally contained at a level of several atom%, the magnetic characteristics are deteriorated, but the hysteresis loss is small, and the effect of the present invention that the characteristics relating to magnetic saturation are also excellent. It was maintained. Therefore, it can be said that containing oxygen within the level of several atomic% within the range where the effect of the present invention can be maintained is substantially free of oxygen.
【００３２】請求項３の平面型磁気素子に関して以下に
説明する。陽性元素の窒化物がＡｌを主要元素とする窒
化物である場合に、前述の磁気特性の劣化がとくに小さ
い。その微視的メカニズムは明確ではないが、磁性体層
中でのＦｅと、Ａｌとの反応性の低さに関係し、Ｆｅの
磁気モーメントへの影響が小さいためと推定される。The planar magnetic element according to claim 3 will be described below. When the nitride of the positive element is a nitride containing Al as a main element, the above-mentioned deterioration of magnetic properties is particularly small. Although the microscopic mechanism is not clear, it is presumed that it is related to the low reactivity between Fe and Al in the magnetic layer and the influence of Fe on the magnetic moment is small.
【００３３】ここで、Ａｌを主要元素とする窒化物と
は、陽性元素に占めるＡｌの割合が 50 原子％以上で、
陰性元素が実質的に窒素からなるセラミックスいう。具
体例としては、Ａｌ−Ｓｉ−Ｎ、Ａｌ−Ｍｇ−Ｎ、Ａｌ
−Ｚｒ−Ｎ、Ａｌ−Ｔｉ−Ｎ、Ａｌ−Ｂ−Ｎあるいはこ
れらの複合体のＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ−Ｎ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｚ
ｒ−Ｎ等を挙げることができる。Here, a nitride containing Al as the main element means that the proportion of Al in the positive element is 50 atomic% or more,
Ceramics whose negative element consists essentially of nitrogen. As a specific example, Al-Si-N, Al-Mg-N, Al
Al-Si-Mg-N, Al-Si-Z of -Zr-N, Al-Ti-N, Al-B-N or their composites
r-N etc. can be mentioned.
【００３４】請求項４の平面型磁気素子に関して以下に
説明する。平面型磁気素子を高周波で動作させる場合に
は、渦電流による損失が問題となる。この渦電流損失
は、とりわけ問題となる磁性体層の面内方向の磁束変化
による損失として、概ね層厚の 2乗に比例して増大す
る。したがって、この渦電流損失を低減する為には磁性
体層を薄層化する事が必要である。しかし、磁性体層の
層厚低減は素子の磁気飽和に関する特性を低下させるこ
とから、磁性体層を薄層に分離し、層間絶縁体層を介し
て積層構造とする方法が一般的に用いられている。この
様な方式では、積層数増大に伴って、磁性体層に接する
絶縁体層の影響は当然増大する。したがって、Ｆｅ系磁
性体層に対して陽性元素の窒化物系の層間絶縁体層を用
いた本発明は、磁性体層を積層して用いる請求項３の発
明の場合に特に有効となる。The planar magnetic element according to claim 4 will be described below. When the planar magnetic element is operated at high frequency, loss due to eddy current becomes a problem. The eddy current loss increases as a problematic loss due to the change of the magnetic flux in the in-plane direction of the magnetic layer, which generally increases in proportion to the square of the layer thickness. Therefore, in order to reduce this eddy current loss, it is necessary to thin the magnetic layer. However, reducing the layer thickness of the magnetic layer lowers the characteristics related to the magnetic saturation of the element. Therefore, a method of separating the magnetic layer into thin layers and forming a laminated structure with an interlayer insulating layer interposed is generally used. ing. In such a system, the influence of the insulating layer in contact with the magnetic layer naturally increases as the number of stacked layers increases. Therefore, the present invention in which the nitride-based interlayer insulating layer of a positive element is used for the Fe-based magnetic material layer is particularly effective in the case of the invention of claim 3 in which the magnetic material layers are stacked.
【００３５】本発明においては、磁性体層間に挿入する
層間絶縁体層の層厚が薄い程、層間絶縁体層に起因する
磁気抵抗上昇を抑え、磁性体層に加わるトータルの磁束
の低下を抑制できる。したがって、平面型磁気素子とし
てのインダクタンスを有効に確保できる。一方、層間絶
縁体層の層厚が薄過ぎる場合は、渦電流損失を抑える効
果が低減する。比抵抗値にもよるが、以上の兼ね合い
で、概ね 0.3から 3.0μm の層間絶縁体層と磁性体層と
の積層磁性体構造において実質的な効果が両立される。In the present invention, the thinner the interlayer insulating layer inserted between the magnetic layers is, the more the increase in magnetic resistance due to the interlayer insulating layer is suppressed, and the reduction in the total magnetic flux applied to the magnetic layer is suppressed. it can. Therefore, the inductance as the planar magnetic element can be effectively secured. On the other hand, when the layer thickness of the interlayer insulating layer is too thin, the effect of suppressing the eddy current loss is reduced. Although depending on the specific resistance value, due to the above-mentioned trade-offs, substantial effects can be achieved in a laminated magnetic body structure of an interlayer insulating layer and a magnetic layer having a thickness of approximately 0.3 to 3.0 μm.
【００３６】請求項５の平面型磁気素子に関して以下に
説明する。窒化物を構成する陽性元素をＭ、窒素をＮで
表したとき、その元素組成比を、Ｍ／Ｎ≦2.0 の範囲と
すると、磁性体層に対する絶縁体層として効果的な比抵
抗を有し、かつ比抵抗によっては、この層にも生じ得る
渦電流損失を抑え込んだ平面型磁気素子を得ることがで
きる。Ｍ／Ｎの下限は陽性元素と窒素との化学量論組成
比により決まる。しかし陰性元素の窒素が厳格に化学量
論組成比以上には入り込めないとも言い切れず、アモル
ファス膜故に化学量論組成比より若干多めの窒素が膜中
に取り込まれることもあり得る。したがって、「実質的
な化学量論組成比から 2.0の範囲にある」における「実
質的な」の意味は、そのような範囲も包含することを意
味する。The planar magnetic element according to claim 5 will be described below. When the positive element that constitutes the nitride is represented by M and the nitrogen is represented by N, and the element composition ratio is within the range of M / N ≦ 2.0, it has a specific resistance effective as an insulator layer with respect to the magnetic layer. Moreover, depending on the specific resistance, it is possible to obtain a planar magnetic element in which the eddy current loss that may occur in this layer is suppressed. The lower limit of M / N is determined by the stoichiometric composition ratio between the positive element and nitrogen. However, it cannot be said that nitrogen, which is a negative element, cannot strictly enter the stoichiometric composition ratio or more, and it is possible that a little more nitrogen than the stoichiometric composition ratio is taken into the film because of the amorphous film. Therefore, the meaning of “substantially” in “in the range of substantially stoichiometric composition ratio to 2.0” is meant to include such a range.
【００３７】請求項６の平面型磁気素子において、実質
的な化学量論組成比≦Ｍ／Ｎ≦1.2の範囲とすると、陽
性元素の窒化膜、例えばＡｌ−Ｎ系薄膜は、Ｆｅを主成
分とした磁性体層に対し比抵抗が 3桁以上大きな絶縁性
を有する。したがって、積層磁性膜構造の場合に、高周
波使用での渦電流損失を特に効果的に抑制できる。In the planar magnetic element according to claim 6, when the substantial stoichiometric composition ratio ≦ M / N ≦ 1.2 is satisfied, the positive element nitride film, for example, an Al—N-based thin film, contains Fe as a main component. It has an insulating property with a specific resistance of three orders of magnitude or more higher than that of the magnetic layer. Therefore, in the case of the laminated magnetic film structure, the eddy current loss in high frequency use can be suppressed particularly effectively.
【００３８】また、請求項７の平面型磁気素子におい
て、 1.2＜Ｍ／Ｎ≦3.0 の範囲とすると、以下の利点を
有する。Ｆｅを主元素とする磁性体層は、磁性体層とし
てのポテンシャルを有することに加え、酸を用いて容易
にウェットエッチング可能である。一方、請求項６の発
明で限定した組成範囲、即ち化学量論的組成かこれに近
い膜組成を有する陽性元素の窒化膜、例えばＡｌ−Ｎ系
薄膜は、酸で容易にエッチングすることができない。
一方、 1.2＜Ｍ／Ｎ≦3.0 の範囲のＡｌ−Ｎ系薄膜は、
請求項６の発明の場合に比較して比抵抗は小さく、した
がって層間絶縁機能を持たせる為の層厚に関しては大き
めとなるが、相当の層厚が有れば、層間絶縁体層として
の機能を有する。さらにこの組成範囲のＡｌ−Ｎ系薄膜
は、十分に実用レベルの、酸によるウェットエッチング
性を有する。したがって、磁性体層と絶縁体層の積層膜
状態での一括エッチングが可能となる等、加工性におい
て大きな特長を有する。窒素含有率が限定範囲にも満た
ないＡｌ−Ｎでは、Ａｌ−Ａｌ間結合の割合がＡｌ−Ｎ
間結合の割合を上回る為に金属結合的な電気伝導性が強
く、絶縁体層として最低限必要なレベルの比抵抗を確保
できない。請求項７の発明によれば、加工性に優れ設計
の自由度が大きく、かつ安価な平面型磁気素子を得るこ
とができる。Further, in the flat type magnetic element of claim 7, the following advantages are obtained when the range of 1.2 <M / N ≦ 3.0 is satisfied. The magnetic layer containing Fe as a main element has a potential as a magnetic layer and can be easily wet-etched with an acid. On the other hand, a positive element nitride film having a composition range limited by the invention of claim 6, that is, a stoichiometric composition or a film composition close to this, for example, an Al-N-based thin film, cannot be easily etched with an acid. .
On the other hand, the Al-N type thin film in the range of 1.2 <M / N ≦ 3.0 is
Compared with the case of the invention of claim 6, the specific resistance is small, and therefore the layer thickness for providing the interlayer insulating function is large, but if there is a considerable layer thickness, the function as the interlayer insulating layer is obtained. Have. Further, the Al-N type thin film having this composition range has a sufficiently practical level of wet etching property with acid. Therefore, it has a great feature in workability such that batch etching can be performed in a laminated film state of a magnetic layer and an insulating layer. In Al-N having a nitrogen content less than the limited range, the ratio of Al-Al bonds is Al-N.
Since the ratio of inter-coupling exceeds the ratio, the electric conductivity like metal bonding is strong, and it is impossible to secure the minimum specific resistance required for the insulating layer. According to the invention of claim 7, it is possible to obtain an inexpensive planar magnetic element which is excellent in workability, has a large degree of freedom in design.
【００３９】請求項６および請求項７の発明に関係する
Ａｌ−Ｎ系薄膜の比抵抗とウェットエッチング性につい
てさらに説明する。これらの特性は、膜のＡｌ：Ｎ組成
比により概ね支配されると考える。その理由は、これら
の特性が、Ａｌ−Ａｌ結合とＡｌ−Ｎ結合の存在比率に
依存するものと考えられるためである。他では、膜の欠
陥や微細構造が比抵抗やウェットエッチング性に影響す
るが、通常のスパッタ成膜条件（パワーや基板温度、ガ
ス圧）の範囲では支配的でないと考えられる。The resistivity and wet etching property of the Al-N type thin film relating to the inventions of claims 6 and 7 will be further described. It is considered that these characteristics are generally controlled by the Al: N composition ratio of the film. The reason is that these properties are considered to depend on the abundance ratios of Al—Al bonds and Al—N bonds. In other cases, film defects and fine structures affect the specific resistance and wet etching properties, but it is considered that they are not dominant under the range of normal sputtering film formation conditions (power, substrate temperature, gas pressure).
【００４０】請求項８の発明に関して以下に説明する。
先に述べた請求項６の発明に係る組成のＡｌ−Ｎ系薄膜
は、混酸等の一般的なエッチャントでは現実的なエッチ
ングレイトを確保する事が困難である。一方、これと積
層するＦｅ系の磁性体層は、混酸等のエッチャントによ
り容易にエッチングされる。これらの積層膜を一括でエ
ッチングした場合は、エッチングレートの差により、極
端なオーバーハングを生じてしまう。また、一層毎にＰ
ＥＰ工程と、夫々別のエッチング手段を用いる場合は工
程が長く、特に磁性体層の積層数を増やした場合には工
数の増加と歩留まりの低下により、生産性の低下が著し
い。絶縁体層としてここで限定した組成範囲のＡｌ−Ｎ
膜を採用する場合、リフトオフを用いて積層膜の所定の
パターン部分を除去する方法を用いることにより、請求
項６の発明に係る平面型磁気素子を効率良く生産でき
る。The invention of claim 8 will be described below.
It is difficult for the Al—N-based thin film having the composition according to the sixth aspect of the invention described above to secure a realistic etching rate with a general etchant such as mixed acid. On the other hand, the Fe-based magnetic layer laminated with this is easily etched by an etchant such as mixed acid. When these laminated films are collectively etched, an extreme overhang may occur due to the difference in etching rate. Also, P for each layer
When the EP step and the etching means different from each other are used, the steps are long, and particularly when the number of laminated magnetic layers is increased, the productivity is significantly reduced due to the increase in the number of steps and the yield. Al-N having a composition range limited here as an insulator layer
When the film is adopted, the planar magnetic element according to the invention of claim 6 can be efficiently produced by using a method of removing a predetermined pattern portion of the laminated film by using lift-off.
【００４１】請求項９の発明に関して以下に説明する。
先に述べた請求項７の発明に係る組成のＡｌ−Ｎ系薄膜
は、混酸等の一般的なエッチャントにより現実的なエッ
チングレイトを確保する事ができる。また、これと積層
するＦｅ系の磁性体層も、混酸等のエッチャントにより
容易にエッチングされる。絶縁体層としてここで限定し
た組成範囲のＡｌ−Ｎ膜を採用する場合、これらの膜の
加工性を最大限に利用し、積層膜の所定のパターン部分
を一括エッチングで除去する方法を用いる事により、特
に優れた生産性が得られる。The invention of claim 9 will be described below.
The Al—N thin film having the composition according to the seventh aspect of the invention described above can ensure a realistic etching rate by a general etchant such as mixed acid. Further, the Fe-based magnetic layer laminated with this is also easily etched by an etchant such as mixed acid. When the Al-N film having the composition range limited here is adopted as the insulator layer, the processability of these films should be used to the maximum extent and a method of removing a predetermined pattern portion of the laminated film by batch etching should be used. According to this, particularly excellent productivity can be obtained.
【００４２】請求項１０の発明の構造に関して以下に説
明する。絶縁層を介して磁性層を積層構造とする事によ
り、高周波動作での渦電流損失を低減できる事は先に述
べた通りである。しかしこの際、積層構造を加工したパ
ターン端部が電気的にショートしていると、渦電流がパ
ターン端部で各磁性層に渡って流れ、積層構造とした効
果が低減する。層間絶縁層の層厚は厚くても高々数ミク
ロンオーダーであり、一般的なパターン端部の断面構
造、即ち隣接膜どうしが特段の出っ張りや引っ込みを有
しない構造、若しくは磁性層が出っ張る構造では、パタ
ーン端部で磁性層の電気的ショートを生じ易い。それに
対して本発明の構造では、上記の問題点は極めて発生し
難い。当該断面構造の形成方法の一例について説明す
る。積層膜の一括エッチングによりパターン形成する場
合は、Ｆｅ系磁性体層のエッチングレートがＡｌ−Ｎ系
層間絶縁体層のエッチングレートに比較して大きめとな
るエッチャントを用いる事により、本発明に係る断面構
造が得られる。また、リフトオフにより積層構造を加工
しパターン形成する場合は、リフトオフ後に、一括エッ
チングの場合と同様のエッチャントに当該部分を浸漬す
る事により、本発明に係る断面構造が得られる。The structure of the invention of claim 10 will be described below. As described above, the eddy current loss during high frequency operation can be reduced by forming the magnetic layer into a laminated structure with the insulating layer interposed therebetween. However, at this time, if the pattern end portion obtained by processing the laminated structure is electrically short-circuited, an eddy current flows across each magnetic layer at the pattern end portion, and the effect of forming the laminated structure is reduced. The layer thickness of the interlayer insulating layer is at most several micron order even if it is thick, and in the general cross-sectional structure of the pattern end portion, that is, in the structure in which the adjacent films have no particular protrusion or recess, or the structure in which the magnetic layer protrudes Electrical shorts of the magnetic layer are likely to occur at the end of the pattern. On the other hand, with the structure of the present invention, the above problems are extremely unlikely to occur. An example of a method of forming the cross-sectional structure will be described. In the case of pattern formation by batch etching of the laminated film, the cross section according to the present invention can be obtained by using an etchant in which the etching rate of the Fe-based magnetic layer is larger than the etching rate of the Al-N-based interlayer insulating layer. The structure is obtained. When the laminated structure is processed by lift-off to form a pattern, the sectional structure according to the present invention can be obtained by immersing the portion after the lift-off in the same etchant as in the case of collective etching.
【００４３】請求項１１の平面型磁気素子と請求項１２
の積層構造体について以下に説明する。先に述べた請求
項１ないし請求項７、および請求項１０の平面型磁気素
子は、Ｆｅ系磁性体層の軟磁性に関する特性が、Ａｌ−
Ｎ系絶縁層との積層構造により劣化し難い事を応用した
ものである。一方、磁性層に関しては、Ｆｅ系、中でも
Ｆｅ−Ｃｏ系、更に中でも特にＦｅ−Ｃｏ−Ｂと４Ｂ族
元素から成るヘテロアモルファス構造の磁性体層におい
て、特に良好な軟磁気特性が得られる事が確認されてい
る。Ａｌ−Ｎ系絶縁層は、前述のヘテロアモルファス構
造を有する磁性層への悪影響も小さい。したがって、請
求項１ないし請求項７、および請求項１０の平面型磁気
素子に係る磁性体層の絶縁体層との積層構造体に対して
は、ここに挙げた磁性体層を適用した場合に最も効果的
な、即ち低損失でかつ磁気飽和に関する特性に優れた積
層構造体が得られる。したがって、低損失でかつ磁気飽
和に関する特性に優れた平面型磁気素子が得られる。A flat magnetic element according to claim 11 and claim 12.
The laminated structure of will be described below. In the flat type magnetic element according to any one of claims 1 to 7 and claim 10 described above, the characteristics regarding the soft magnetism of the Fe-based magnetic layer are Al-
This is an application of the fact that it is difficult to deteriorate due to the laminated structure with the N-based insulating layer. On the other hand, regarding the magnetic layer, particularly good soft magnetic characteristics can be obtained in a Fe-based magnetic layer, particularly Fe-Co-based magnetic layer, and more particularly in a hetero-amorphous magnetic layer composed of Fe-Co-B and 4B group elements. It has been confirmed. The Al-N-based insulating layer has a small adverse effect on the magnetic layer having the above-mentioned heteroamorphous structure. Therefore, in the case where the magnetic layer described here is applied to the laminated structure of the magnetic layer according to any one of claims 1 to 7 and claim 10 with the insulating layer, The most effective laminated structure is obtained, that is, the loss is low and the magnetic saturation is excellent. Therefore, it is possible to obtain a planar magnetic element having a low loss and excellent characteristics relating to magnetic saturation.
【００４４】請求項１３のＤＣ／ＤＣコンバータは、請
求項１ないし請求項７、請求項１０および請求項１１の
平面型磁気素子を用いることにより、従来の巻線型イン
ダクタに比較して薄型にでき、また従来の平面型インダ
ンタに比較して効率が向上する。The DC / DC converter of claim 13 can be made thinner than the conventional wire-wound inductor by using the flat type magnetic element of claims 1 to 7, 10 and 11. Moreover, the efficiency is improved as compared with the conventional flat-type inductor.
【００４５】[0045]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を述べる。 実施例１ まず、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｃ系磁性体層とＡｌ−Ｎ系絶縁
体層単体、又はこれらを用いた積層膜構造体としての特
性評価について説明する。Ａｌ−Ｎ系絶縁体層は、Ａｌ
とＮとの組成比を変えて 6種類試作した。比較用の従来
例としては、Ａｌ−Ｎの代わりにＳｉＯ2 、Ａｌ
2 ０3 、Ｔａ、ポリイミド膜を用いた。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below. Example 1 First, the evaluation of the characteristics of a Fe—Co—B—C based magnetic layer and an Al—N based insulating layer alone or a laminated film structure using these will be described. The Al-N insulator layer is made of Al.
Six prototypes were made by changing the composition ratio of N and N. As a conventional example for comparison, SiO 2 , Al instead of Al-N
2 0 3, Ta, using a polyimide film.
【００４６】評価は、磁気特性と加工性に関し実施し
た。磁気特性は、飽和磁化、保磁力と動作周波数での複
素透過率を評価した。加工性に関しては、混酸によるエ
ッチングレートを評価した。評価に用いた積層膜の構造
を図４に示す。積層膜の構造は、（Ａ）基板４上に比較
しようとする膜材料の下地膜となる絶縁層２を 1層形成
し、その上に磁性体層１を成膜した場合（図４
（ａ））、（Ｂ）図４（ａ）に示す磁性体層の上層に、
下地膜と同様の膜を更に 1層成膜した場合（図４
（ｂ））、（Ｃ）図４（ｂ）に示す下地膜と同様の膜の
上層に更に磁性体層を成膜した場合（図４（ｃ））の 3
通りとし、夫々の評価項目により使い分けた。The evaluation was carried out with respect to magnetic properties and workability. For the magnetic properties, the saturation magnetization, the coercive force, and the complex transmittance at the operating frequency were evaluated. Regarding workability, the etching rate by mixed acid was evaluated. The structure of the laminated film used for evaluation is shown in FIG. The laminated film has a structure in which (A) one layer of an insulating layer 2 serving as a base film of a film material to be compared is formed on a substrate 4 and a magnetic layer 1 is formed thereon (see FIG. 4).
(A)), (B) In the upper layer of the magnetic layer shown in FIG.
When another layer similar to the base film is formed (Fig. 4
(B)), (C) When a magnetic layer is further formed on the same film as the underlayer film shown in FIG. 4B (FIG. 4C),
They were used according to the evaluation items.
【００４７】Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｃ系磁性体層の成膜に
は、強磁性体材料成膜用のＲＦマグネトロンスパッタリ
ング装置を用い、ターゲットへの入力パワー； 5 kw/cm
2 、Ａｒ圧力；0.5Pa 、基板温度； 100℃以下等に関す
る成膜条件は全ての成膜で同一とした。Ａｌ−Ｎ、Ｓｉ
Ｏ2 、Ａｌ2 ０3 、Ｔａの成膜には、ＲＦマグネトロン
スパッタリング装置を用いた。磁性体層の層厚は全て
1.5μm とし、下地膜、層間膜、保護膜の層厚は全て 0.
3μm とした。The Fe-Co-B-C based magnetic layer is formed by using an RF magnetron sputtering device for forming a ferromagnetic material, and the input power to the target is 5 kw / cm.
2 , film forming conditions such as Ar pressure; 0.5 Pa, substrate temperature; 100 ° C. or lower were the same for all film formings. Al-N, Si
An RF magnetron sputtering apparatus was used for forming O 2 , Al 2 O 3 , and Ta. All magnetic layer thicknesses
The thickness of the base film, the interlayer film, and the protective film is all 0.
It was 3 μm.
【００４８】Ａｌ−Ｎ膜は、Ａｒ＋Ｎ2 雰囲気中での反
応性スパッタリングで成膜した。その際、ＡｌとＮの組
成比は、スパッタリングガス中のＮ2 分圧により制御し
た。まず、共通条件として、成膜方式はＲＦマグネトロ
ンスパッタリング、基板温度は室温、背圧は 4×10-4Pa
以下、基板エッチングは 0.2W/cm2 、0.5Pa-Ar、10分の
各条件を設定した。次に個別条件として、Ｎ2 分圧を、
条件１は 30mPa、条件２は 35mPa、条件３は 40mPa、条
件４は 44mPa、条件５は 47mPaおよび条件６は50mPaに
設定した。なお、個別条件における入力パワーは 11 W/
cm2 、全圧は300mPa、層厚は 0.3μm にそれぞれ設定し
た。ＳｉＯ2 、Ａｌ2 ０3 、Ｔａの成膜には、Ａｒをス
パッタリングガスとして用いた。ポリイミド膜の形成
は、前駆体であるポリアミック酸のワニスをスピンコー
トし、所定の条件で焼成する方法で行った。The Al-N film was formed by reactive sputtering in an Ar + N 2 atmosphere. At that time, the composition ratio of Al and N was controlled by the partial pressure of N 2 in the sputtering gas. First, as common conditions, the film formation method is RF magnetron sputtering, the substrate temperature is room temperature, and the back pressure is 4 × 10 -4 Pa.
Hereinafter, substrate etching was performed under the conditions of 0.2 W / cm 2 , 0.5 Pa-Ar, and 10 minutes. Next, as an individual condition, N 2 partial pressure,
Condition 1 was 30 mPa, condition 2 was 35 mPa, condition 3 was 40 mPa, condition 4 was 44 mPa, condition 5 was 47 mPa, and condition 6 was 50 mPa. The input power under individual conditions is 11 W /
cm 2 , total pressure was set to 300 mPa, and layer thickness was set to 0.3 μm. Ar was used as a sputtering gas for the film formation of SiO 2 , Al 2 O 3 and Ta. The polyimide film was formed by a method in which a varnish of polyamic acid as a precursor was spin-coated and baked under predetermined conditions.
【００４９】以上述べた様に、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｃ系磁
性体層と各種Ａｌ−Ｎ系層間絶縁体層を用いて積層膜構
造体を作成し、評価した結果の一例を以下に述べる。評
価は、積層膜構造体を真空中 300℃で磁界中熱処理した
後に実施した。評価項目は、保磁力Ｈｃと 5ＭＨｚ動作
時のＱ値である。また本実施例に用いたＦｅ−Ｃｏ−Ｂ
−Ｃ系磁性体層と各成膜条件のＡｌ−Ｎ膜に関しては、
比抵抗とエッチングレートを評価した。エッチングレー
トは、 50 ℃の混酸（ 75 重量％燐酸＋ 15 重量％酢酸
＋ 5％重量硝酸＋水）を用いた場合につき測定した。As described above, an example of the evaluation results of a laminated film structure prepared by using the Fe—Co—B—C system magnetic layer and various Al—N system interlayer insulator layers will be described below. . The evaluation was performed after the laminated film structure was heat-treated in a magnetic field at 300 ° C. in vacuum. The evaluation items are coercive force Hc and Q value at 5 MHz operation. In addition, Fe-Co-B used in this example
Regarding the -C magnetic material layer and the Al-N film under each film forming condition,
The specific resistance and etching rate were evaluated. The etching rate was measured using a mixed acid (75 wt% phosphoric acid + 15 wt% acetic acid + 5% wt nitric acid + water) at 50 ° C.
【００５０】上記の特性評価に先立ち、まず、成膜条件
とＡｌ−Ｎ膜組成（ＡｌとＮのモル比）との関係を求め
た。図５に結果を示す。膜中のＡｌとＮは、できた膜を
硫酸で溶解した後、Ａｌに関しては誘導結合型プラズマ
（ＩＣＰ）発光分析機器で、Ｎに関してはＮＨ3 のイオ
ンクロマトグラフィ分析機器により定量した。スパッタ
成膜時のＮ2 分圧により、Ａｌ／Ｎ組成比が変化するこ
とがわかる。Prior to the above characteristic evaluation, first, the relationship between the film forming conditions and the Al—N film composition (molar ratio of Al and N) was obtained. FIG. 5 shows the results. Al and N in the film were quantified by dissolving the resulting film with sulfuric acid, and then quantifying Al with an inductively coupled plasma (ICP) emission analyzer and N with an NH 3 ion chromatography analyzer. It can be seen that the Al / N composition ratio changes depending on the N 2 partial pressure during sputtering film formation.
【００５１】また図６に、上で得られたＡｌ−Ｎ膜のＡ
ｌ／Ｎ組成比と膜の比抵抗との関係を示す。比抵抗は、
Ａｌ−Ｎ膜を金属電極でサンドイッチし、絶縁抵抗計に
より測定した結果から求めた。Further, FIG. 6 shows A of the Al--N film obtained above.
The relationship between the 1 / N composition ratio and the specific resistance of the film is shown. The specific resistance is
The Al-N film was sandwiched between metal electrodes and determined from the results measured by an insulation resistance meter.
【００５２】次に、積層構造体での磁気特性評価結果に
ついて述べる。表２より、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｃ系磁性体
層の下地膜および保護膜としてＡｌ−Ｎを用いた場合
に、他の材料を用いた場合に比較して保磁力が小さいこ
とがわかる。また、第７図に例示する様に、今回成膜し
た範囲のＡｌ−Ｎを用いた場合、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｃ系
磁性体層の保磁力には大差無く、いずれも良好な軟磁性
を示す事が確認された。また、積層構造体の飽和磁化に
関しても、本発明に係る構造体の場合は、他の絶縁体層
を用いた構造体に較べて同等、若しくは良好な値を示し
た。Next, the magnetic characteristic evaluation results of the laminated structure will be described. It can be seen from Table 2 that the coercive force is smaller when Al-N is used as the base film and the protective film of the Fe-Co-B-C based magnetic layer than when other materials are used. Further, as illustrated in FIG. 7, when Al—N in the range of the film formed this time is used, there is no great difference in the coercive force of the Fe—Co—B—C-based magnetic layer, and good soft magnetic properties are obtained in each case. Was confirmed. Also, regarding the saturation magnetization of the laminated structure, the structure according to the present invention showed the same or good value as compared with the structure using other insulating layers.
【００５３】[0053]
【表１】 次に、図４（ｃ）の積層構造体で複素透過率を評価し
た。測定方法としては、インダクタンス法を用いた。5
ＭＨｚ動作時の複素透過率から求めた損失（Ｑ値の逆
数）とＡｌ−Ｎ膜組成（Ａｌ／Ｎ比）との関係を図８に
示す。図８より、Ａｌの比率が大きくなると損失が増大
する。これは、Ａｌ−Ｎ膜の比抵抗の低下による渦電流
損失の増加が原因と考えられる。比較対象として、磁性
体層の層間絶縁体層Ａｌ−Ｎを挟まない場合も同様に評
価した。その結果、請求項５の組成範囲のＡｌ−Ｎにお
いては、比較対象に比べて十分小さい損失（良好なＱ
値）を示す事が確認された。特に請求項６の組成範囲の
Ａｌ−Ｎを層間絶縁体層として用いた場合に効果が顕著
であった。これは、当該の組成範囲のＡｌ−Ｎの場合、
Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｃ系磁性体層より 3桁程度かそれ以上
大きな比抵抗を有する事によるものと考えられる。[Table 1] Next, the complex transmittance of the laminated structure shown in FIG. 4C was evaluated. The inductance method was used as the measurement method. Five
FIG. 8 shows the relationship between the loss (reciprocal of Q value) and the Al—N film composition (Al / N ratio) obtained from the complex transmittance during MHz operation. From FIG. 8, the loss increases as the Al ratio increases. It is considered that this is because the eddy current loss increases due to the decrease in the specific resistance of the Al-N film. For comparison, the same evaluation was performed when the interlayer insulating layer Al-N of the magnetic layer was not sandwiched. As a result, in the case of Al-N having the composition range of claim 5, the loss (satisfactory Q
It was confirmed that the value was shown. In particular, the effect was remarkable when Al—N having the composition range of claim 6 was used as the interlayer insulating layer. In the case of Al-N having the composition range of interest,
It is considered that this is because the specific resistance is about three orders of magnitude or more higher than that of the Fe-Co-BC magnetic layer.
【００５４】次に、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｃ系磁性体層と各
Ａｌ−Ｎ膜の、混酸によるエッチングレート測定結果を
図９に示す。Ａｌ−Ｎ膜のエッチングレートは、Ａｌの
比率が大きくなる膜組成側で増大する。請求項４のＡｌ
−Ｎ膜の場合、混酸によるエッチングレイトが、現実の
製造プロセス上でも十分使用可能なものと言える。Next, FIG. 9 shows the etching rate measurement results of the Fe—Co—B—C type magnetic layer and each Al—N film by mixed acid. The etching rate of the Al-N film increases on the film composition side where the ratio of Al increases. Al of claim 4
In the case of the -N film, it can be said that the etching rate by the mixed acid can be sufficiently used in the actual manufacturing process.
【００５５】また、請求項７のＡｌ−Ｎ膜の場合、Ｆｅ
−Ｃｏ−Ｂ−Ｃ系磁性体層のエッチングレイトに近く、
渦電流損失低減の為に積層多層膜構造とした場合でも、
エッチングレイト差により生じる膜のオーバーハングが
小さい。In the case of the Al--N film of claim 7, Fe
Close to the etching rate of the -Co-BC magnetic layer,
Even when using a laminated multilayer film structure to reduce eddy current loss,
The film overhang caused by the etching rate difference is small.
【００５６】以上説明した、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｃ系磁性
体層と各Ａｌ−Ｎ膜の単体、及び積層構造体の評価結果
を基にしてプレーナインダクタを作製した。図１に概略
構造を、図２（ａ）、（ｂ）に主要部の断面図を示す。
図１に示すように、このプレーナインダクタは、平面コ
イル部分３がＡｌ−Ｎ絶縁層２を介してＦｅ−Ｃｏ−Ｂ
−Ｃ系磁性体層１でサンドイッチ状にされている構造と
なっている。図２（ａ）は、基板４上に形成された平面
型磁気素子断面を示す。図２（ｂ）は、磁性体層と層間
絶縁層の積層膜加工部を含む実施例の断面模式図である
が、請求項１０の発明の説明で述べた方法により、パタ
ーン端部で、磁性体層に対して各絶縁体層が突出する構
造となっている。図２（ｃ）は本実施例の平面型磁気素
子断面に於ける磁束の流れを模式的に示す。A planar inductor was produced on the basis of the evaluation results of the Fe-Co-B-C based magnetic layer and the individual Al-N films and the laminated structure described above. FIG. 1 shows a schematic structure, and FIGS. 2 (a) and 2 (b) are cross-sectional views of a main part.
As shown in FIG. 1, in this planar inductor, the planar coil portion 3 is made of Fe—Co—B via the Al—N insulating layer 2.
The structure is such that the -C-based magnetic layer 1 is sandwiched. FIG. 2A shows a cross section of the planar magnetic element formed on the substrate 4. FIG. 2 (b) is a schematic cross-sectional view of an embodiment including a laminated film processed portion of a magnetic layer and an interlayer insulating layer. According to the method described in the description of the invention of claim 10, the pattern end portion is magnetic. The structure is such that each insulator layer projects with respect to the body layer. FIG. 2C schematically shows the flow of magnetic flux in the cross section of the planar magnetic element of this embodiment.
【００５７】次に、本発明実施例の平面型磁気素子作製
工程を以下に説明する。まず、Ｓｉ（１００）基板表層
に熱酸化膜を 700nm程度形成した。次の工程として、コ
イル下部の、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｃ磁性体層とＡｌ−Ｎ絶
縁体層との積層成膜、及び素子間の分割溝部分、及び磁
性体層面内のスリット溝の加工を行った。積層膜は 4層
の磁性体層と、その上下及び層間絶縁体層の構造とし
た。積層膜の加工には、成膜したＡｌ−ＮのＡｌ／Ｎ組
成比により、リフトオフとエッチングを使い分けた。Ｆ
ｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｃ磁性体層は、複合ターゲットを用い
て、ＲＦマグネトロンスパッタリングにより成膜した。
Ａｌ−Ｎ膜は、Ａｌ／Ｎ組成比が約 1.0、約 1.2、約
1.3、約 3.0の 4通りで成膜した。層厚は、夫々の組成
のＡｌ／Ｎで、 0.05 μm から 5μm の範囲で試作し
た。積層膜部分の加工は、Ａｌ／Ｎ組成比が約 1.0、及
び約 1.2の場合にはリフトオフで、Ａｌ／Ｎ組成比が約
1.3、及び約 3.0の場合には混酸による直接エッチング
で行った。Next, the steps of manufacturing the planar magnetic element according to the embodiment of the present invention will be described below. First, a thermal oxide film of about 700 nm was formed on the surface layer of a Si (100) substrate. As the next step, a laminated film of a Fe—Co—B—C magnetic layer and an Al—N insulating layer is formed under the coil, and a division groove portion between elements and a slit groove in the surface of the magnetic layer are processed. I went. The laminated film has a structure of four magnetic layers, and upper and lower layers and an interlayer insulating layer. Lift-off and etching were selectively used for processing the laminated film depending on the Al / N composition ratio of the formed Al—N. F
The e-Co-B-C magnetic layer was formed by RF magnetron sputtering using a composite target.
The Al-N film has an Al / N composition ratio of about 1.0, about 1.2, about
The film was formed in four ways of 1.3 and about 3.0. The layer thickness of each composition was Al / N, and trial production was performed in the range of 0.05 μm to 5 μm. When the Al / N composition ratio is about 1.0 and 1.2, the laminated film is processed by lift-off and the Al / N composition ratio is about
In the case of 1.3 and about 3.0, direct etching with mixed acid was performed.
【００５８】引き続き、コイル下部積層磁性体層とコイ
ルとのギャップのＳｉＯ2 絶縁層形成、Ｃｕコイル形
成、コイル保護膜ボンディングパッド部電極膜のＭｏと
Ａｌの成膜、コイル溝部へのポリイミド樹脂埋め込み、
エッチバックＣＤＥによるポリイミド樹脂平坦化、コイ
ル上部の絶縁層形成を行った。次に磁性体層、ボンディ
ングパッド部露出化の工程を行った。続いて、ダイシン
グ加工により、ウエハーから各素子単位に分離した。更
に、磁性体層への一軸異方性付与の為の磁界中熱処理を
経て、本発明の実施例となるプレーナインダクタが完成
した。Subsequently, an SiO 2 insulating layer is formed in the gap between the coil lower laminated magnetic layer and the coil, a Cu coil is formed, Mo and Al of the coil protective film bonding pad electrode film are formed, and a polyimide resin is embedded in the coil groove. ,
The polyimide resin was flattened by etchback CDE, and an insulating layer was formed on the coil. Next, a step of exposing the magnetic layer and the bonding pad portion was performed. Then, the wafer was separated into individual elements by dicing. Further, through a heat treatment in a magnetic field for imparting uniaxial anisotropy to the magnetic layer, a planar inductor which is an example of the present invention was completed.
【００５９】比較用の従来例としては、磁性体層の下地
及び層間絶縁体層として、ＳｉＯ2、Ａｌ2 ０3 、Ｔ
ａ、ポリイミド膜を夫々用いた。絶縁体層材料以外、素
子の構造やディメンジョンに関しては、本発明実施例と
同一した。As a conventional example for comparison, SiO 2 , Al 2 O 3 and T are used as the base of the magnetic layer and the interlayer insulating layer.
a and a polyimide film were used respectively. Other than the insulator layer material, the structure and dimensions of the device were the same as those of the example of the present invention.
【００６０】本発明のプレーナインダクタは、低周波数
からＭＨｚ領域の高周波数まで、従来例に比較して良好
なＱ値を示した。The planar inductor of the present invention showed a good Q value from the low frequency to the high frequency in the MHz region as compared with the conventional example.
【００６１】また、Ａｌ／Ｎ組成比が概ね 1.2以下、層
厚が概ね 0.3μm から 3.0μm の範囲で、高周波数領域
のＱ値が特に優れていた。また、Ａｌ／Ｎ組成比が概ね
1.2から 3.0の範囲で、層厚が概ね 0.3μm から3.0μm
の範囲の場合、積層膜の一括エッチングが容易に行
え、磁気素子の製造プロセス上、十分適用できる事が確
認できた。更に、磁性体層の磁気飽和に関係する直流重
畳特性も、従来例に比較して遜色無いか若しくは優れて
いた。Further, in the Al / N composition ratio of about 1.2 or less and the layer thickness of about 0.3 μm to 3.0 μm, the Q value in the high frequency region was particularly excellent. Also, the Al / N composition ratio is almost
Layer thickness is approximately 0.3 μm to 3.0 μm in the range 1.2 to 3.0
It was confirmed that, in the case of the range, batch-etching of the laminated film can be easily performed, and it can be sufficiently applied in the manufacturing process of the magnetic element. Further, the direct current superposition characteristics related to the magnetic saturation of the magnetic layer were comparable or superior to those of the conventional example.
【００６２】実施例２ Ｆｅを主成分とする、Ｆｅ−Ｂ−Ｃ等の他の磁性体層材
料を用いた場合も、Ａｌ−Ｎ系絶縁体層との組み合わせ
により、実施例１と同様、特性及び加工性に優れたプレ
ーナインダクタが得られた。また、Ａｌ−Ｎ系の絶縁体
層材料に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｍｇ、Ｚｒ、Ｙ（イットリウ
ム）等の陽性元素を添加した場合も、Ａｌが主要元素で
ある範囲においては、本発明の特長が得られた。また、
Ａｌとこれら陽性元素の合計をＭとした場合、窒素Ｎと
の組成比が請求項５の範囲においては、夫々、Ａｌ−Ｎ
の場合と同様の特長を有する磁気素子が得られた。Example 2 Even when another magnetic layer material containing Fe as a main component, such as Fe-B-C, is used, the combination with the Al-N type insulating layer is similar to that of Example 1. A planar inductor having excellent characteristics and processability was obtained. Further, even when a positive element such as Si, Ti, Mg, Zr, and Y (yttrium) is added to the Al—N-based insulator layer material, the features of the present invention are obtained as long as Al is the main element. Was obtained. Also,
When the total of Al and these positive elements is M, the composition ratio of nitrogen N is Al-N in the range of claim 5, respectively.
A magnetic element having the same characteristics as in the above case was obtained.
【００６３】実施例３ 図１０に昇圧チョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータ７の回
路図を示す。ここで平面型インダクタ８は入力チョーク
として用いられており、ＭＯＳＦＥＴ９のチョッピング
により生じる誘起電圧を直流電圧に加えて昇圧を行うも
のである。ここでは、パルスジェネレータ１０による矩
形波電圧をゲートに印加することでＭＯＳＦＥＴ９のス
イッチングを行っている。実際の種々のＤＣ／ＤＣコン
バータにおいては制御ＩＣによりＭＯＳＦＥＴのスイッ
チングを行えばよい。Embodiment 3 FIG. 10 shows a circuit diagram of a step-up chopper type DC / DC converter 7. Here, the planar inductor 8 is used as an input choke, and the induced voltage generated by the chopping of the MOSFET 9 is added to the DC voltage to boost the voltage. Here, the switching of the MOSFET 9 is performed by applying a rectangular wave voltage from the pulse generator 10 to the gate. In various actual DC / DC converters, MOSFET switching may be performed by the control IC.
【００６４】[0064]
【発明の効果】請求項１および請求項２の発明は、Ｆｅ
を含む磁性体層と陽性元素の窒化物からなる絶縁体層と
の積層膜を用いるので、Ｆｅを含む磁性体層の軟磁性材
料としてのポテンシャルを十分に生かし、低保磁力でヒ
ステリシス損失が小さく、磁気飽和に関する特性にも優
れた平面型磁気素子を得ることができる。According to the inventions of claims 1 and 2, Fe
Since a laminated film of a magnetic layer containing Fe and an insulator layer containing a nitride of a positive element is used, the potential of the magnetic layer containing Fe as a soft magnetic material can be fully utilized, and the hysteresis loss is small with a low coercive force. Thus, it is possible to obtain a planar magnetic element having excellent characteristics regarding magnetic saturation.
【００６５】請求項３の発明は、磁性体層がＡｌを主要
元素とする窒化物からなり、これと接する磁性体層の保
磁力とヒステリシス損失に及ぼす悪影響がとくに小さ
い。したがって、請求項１および請求項２の発明の特長
がとくに著しい平面型磁気素子を得ることができる。According to the third aspect of the invention, the magnetic layer is made of a nitride containing Al as a main element, and the adverse effect on the coercive force and the hysteresis loss of the magnetic layer in contact with the magnetic layer is particularly small. Therefore, it is possible to obtain a planar magnetic element in which the features of the inventions of claims 1 and 2 are particularly remarkable.
【００６６】請求項４の発明は、磁性体層と層間絶縁体
層が積層され、絶縁体層の層厚が 0.3μm から 3.0μm
の範囲にあるので、層間絶縁体層に起因する磁気抵抗を
抑制して、かつ磁性体層の面内方向の磁束変化による渦
電流損失を低減することができる。したがって、高効率
で、かつ平面型磁気素子としてのインダクタンスを有効
に確保できる。According to a fourth aspect of the present invention, the magnetic layer and the interlayer insulating layer are laminated, and the layer thickness of the insulating layer is 0.3 μm to 3.0 μm.
Within the range, it is possible to suppress the magnetic resistance caused by the interlayer insulating layer and reduce the eddy current loss due to the change of the magnetic flux in the in-plane direction of the magnetic layer. Therefore, it is possible to effectively secure the inductance as a planar magnetic element with high efficiency.
【００６７】請求項５の発明は、絶縁体層の元素組成比
Ｍ／Ｎが、実質的な化学量論組成比から2.0 の範囲にあ
るので、絶縁体層として十分大きな比抵抗を有し、比抵
抗によってはこの層にも生じ得る渦電流損失を抑え込ん
だ平面型磁気素子を得ることができる。According to the invention of claim 5, the elemental composition ratio M / N of the insulator layer is within the range of substantially stoichiometric composition ratio to 2.0, so that the insulator layer has a sufficiently large specific resistance. It is possible to obtain a planar magnetic element in which the eddy current loss that may occur in this layer is suppressed depending on the specific resistance.
【００６８】請求項６の発明は、絶縁体層の元素組成比
Ｍ／Ｎが、実質的な化学量論組成比から1.2 の範囲にあ
るので、とくに層間絶縁体層の比抵抗をＦｅ系磁性体層
の比抵抗に対して十分大きくできる。したがって、積層
磁性膜構造をとる請求項４の発明において、渦電流損失
をとくに効果的に低減した平面型磁気素子を得ることが
できる。According to the sixth aspect of the present invention, the elemental composition ratio M / N of the insulator layer is within the range of 1.2 from the substantial stoichiometric composition ratio. It can be made sufficiently higher than the specific resistance of the body layer. Therefore, in the fourth aspect of the invention having the laminated magnetic film structure, it is possible to obtain the planar magnetic element in which the eddy current loss is particularly effectively reduced.
【００６９】請求項７の発明は、絶縁体層の元素組成比
が、 1.2＜Ｍ／Ｎ≦3.0 の範囲にあるので、積層磁性膜
構造をとる請求項４の発明において、磁性体層と絶縁体
層の一括エッチングが可能となる。したがって、加工性
に優れ、設計の自由度の大きい平面型磁気素子を得るこ
とができる。According to the invention of claim 7, the element composition ratio of the insulator layer is in the range of 1.2 <M / N ≦ 3.0. Therefore, in the invention of claim 4, the insulator layer is insulated from the magnetic layer. The body layer can be collectively etched. Therefore, it is possible to obtain a planar magnetic element which is excellent in workability and has a high degree of freedom in design.
【００７０】請求項８の発明は、実質的な化学量論組成
比≦Ｍ／Ｎ≦1.2 の範囲にある元素組成比を有する陽性
元素の窒化物から形成され、積層膜の所定のパターン部
分の除去はリフトオフ法を用いるので、各々１回のＰＥ
Ｐとエッチングにより、積層磁性体層の所定のパターン
部分を除去できる。したがって、請求項６の平面型磁気
素子を安価に得ることができる。The invention of claim 8 is formed from a nitride of a positive element having an elemental composition ratio in the range of substantially stoichiometric composition ≤ M / N ≤ 1.2, and a predetermined pattern portion of a laminated film is formed. Since the lift-off method is used to remove PE,
A predetermined pattern portion of the laminated magnetic layer can be removed by P and etching. Therefore, the flat magnetic element according to claim 6 can be obtained at low cost.
【００７１】請求項９の発明は、1.2 ＜Ｍ／Ｎ≦3.0 の
範囲にある元素組成比を有する陽性元素の窒化物から形
成され、積層膜の所定のパターン部分の除去は酸による
積層膜の一括エッチング法を用いるので、積層磁性体層
の所定のパターン部分を、リフトオフにも頼らずに容易
に除去できる。したがって、請求項７の平面型磁気素子
を容易に生産し、安価に得ることができる。The invention of claim 9 is formed from a nitride of a positive element having an element composition ratio in the range of 1.2 <M / N ≦ 3.0, and a predetermined pattern portion of the laminated film is removed by acid. Since the batch etching method is used, a predetermined pattern portion of the laminated magnetic layer can be easily removed without relying on lift-off. Therefore, the planar magnetic element according to claim 7 can be easily produced and obtained at low cost.
【００７２】請求項１０の発明は、パターン端部が、磁
性体層に対して各絶縁体層が突出する構造なので、パタ
ーン端部で磁性体層の電気的ショートの発生を抑えるこ
とができる。したがって、高周波動作での渦電流損失を
低減できる効果をより確実にした平面型磁気素子を得る
ことができる。According to the tenth aspect of the invention, since the pattern end portion has a structure in which the respective insulator layers project from the magnetic material layer, it is possible to suppress the occurrence of an electrical short circuit of the magnetic material layer at the pattern end portion. Therefore, it is possible to obtain a planar magnetic element with a more reliable effect of reducing eddy current loss during high frequency operation.
【００７３】請求項１１および請求項１２の発明は、主
成分として、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｃｏ、またはＦｅ−Ｃｏ−Ｂ
と４Ｂ族元素からなる系のヘテロアモルファス膜を磁性
体層とするので、低損失でかつ磁気飽和に関する特性に
優れた積層構造体、または平面型磁気素子を得ることが
できる。According to the eleventh and twelfth aspects of the present invention, Fe, Fe-Co, or Fe-Co-B is used as the main component.
Since the hetero-amorphous film of the group 4B group element is used as the magnetic layer, it is possible to obtain a laminated structure or a flat magnetic element having low loss and excellent characteristics relating to magnetic saturation.
【００７４】請求項１３の発明は、請求項１ないし請求
項７、請求項１０および請求項１１の平面型磁気素子を
用いるので、薄型にでき、また従来に比較して効率が向
上したＤＣ／ＤＣコンバータを得ることができる。According to the thirteenth aspect of the present invention, since the flat type magnetic element of the first to seventh aspects, the tenth aspect and the eleventh aspect is used, it is possible to reduce the thickness and improve the efficiency of DC / DC. A DC converter can be obtained.
【図１】本発明実施例の平面型インダクタ概略構造図で
ある。FIG. 1 is a schematic structural diagram of a planar inductor according to an embodiment of the present invention.
【図２】（ａ）は、本発明実施例の平面型インダクタ断
面図である。（ｂ）は、本発明実施例の平面型インダク
タ断面の磁性体層加工部を示す図である。（ｃ）は、本
発明の実施例の平面型インダクタ断面の磁束を示す図で
ある。FIG. 2A is a sectional view of a planar inductor according to an embodiment of the present invention. (B) is a diagram showing a magnetic layer processed portion of the cross section of the planar inductor of the example of the present invention. FIG. 3C is a diagram showing magnetic flux in the cross section of the planar inductor according to the embodiment of the present invention.
【図３】従来の平面型インダクタ断面模式図FIG. 3 is a schematic sectional view of a conventional planar inductor.
【図４】Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ−Ｃ系磁性体層とＡｌ−Ｎ絶縁
体層の積層構造体の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a laminated structure of a Fe—Co—B—C based magnetic layer and an Al—N insulating layer.
【図５】スパッタガス中の窒素分圧とＡｌ−Ｎ膜の組成
比との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a partial pressure of nitrogen in a sputtering gas and a composition ratio of an Al—N film.
【図６】層間絶縁Ａｌ−Ｎ膜組成比と比抵抗との関係を
示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between an interlayer insulating Al—N film composition ratio and a specific resistance.
【図７】層間絶縁Ａｌ−Ｎ膜組成比とＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−
Ｃ系磁性体層の保磁力との関係を示す図である。FIG. 7 is an inter-layer insulating Al-N film composition ratio and Fe-Co-B-
It is a figure which shows the relationship with the coercive force of a C type | system | group magnetic body layer.
【図８】層間絶縁Ａｌ−Ｎ膜組成比とＦｅ−Ｃｏ−Ｂ−
Ｃ系磁性体層の損失との関係を示す図である。FIG. 8 is an inter-layer insulating Al-N film composition ratio and Fe-Co-B-
It is a figure which shows the relationship with the loss of a C type | system | group magnetic body layer.
【図９】Ａｌ−Ｎ膜組成比と混酸によるエッチングレー
トとの関係を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an Al—N film composition ratio and an etching rate due to mixed acid.
【図１０】昇圧チョッパ型のＤＣ／ＤＣコンバータの回
路図である。FIG. 10 is a circuit diagram of a step-up chopper type DC / DC converter.
１……磁性体層、２……Ａｌ−Ｎ絶縁層、３……平面コ
イル部分、３ａ……コイル導体部、４……基板、５……
絶縁層、６……ポリイミド層、７……ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ、８……平面型インダクタ、９……ＭＯＳＦＥＴ、
１０……パルスジェネレータ。1 ... Magnetic layer, 2 ... Al-N insulating layer, 3 ... Planar coil portion, 3a ... Coil conductor portion, 4 ... Substrate, 5 ...
Insulating layer, 6 ... Polyimide layer, 7 ... DC / DC converter, 8 ... Planar inductor, 9 ... MOSFET,
10 ... Pulse generator.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 首藤 直樹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Naoki Suto 1 Komukai Toshiba-cho, Kouki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Incorporated Toshiba Research and Development Center
Claims (13)
比抵抗の大きい材料からなる絶縁体層との積層膜と、前
記磁性体層に磁界を印加するコイル導体部とを具備して
なる平面型磁気素子において、 前記絶縁体層は、陽性元素の窒化物からなることを特徴
とする平面型磁気素子。1. A laminated film comprising a magnetic material layer containing Fe, an insulating material layer made of a material having a larger specific resistance than the magnetic material, and a coil conductor portion for applying a magnetic field to the magnetic material layer. In the planar magnetic element, the insulating layer is made of a nitride of a positive element.
て、 前記陽性元素の窒化物は、実質的に酸素を含まない窒化
物であることを特徴とする平面型磁気素子。2. The flat magnetic element according to claim 1, wherein the nitride of the positive element is a nitride containing substantially no oxygen.
気素子において、 前記陽性元素の窒化物はＡｌを主要元素とする窒化物で
あることを特徴とする平面型磁気素子。3. The planar magnetic element according to claim 1, wherein the positive element nitride is a nitride containing Al as a main element.
て、 前記積層膜は複数の前記磁性体層と前記窒化物の層間絶
縁体層とを積層してなる構造であることを特徴とし、か
つ前記積層膜を構成する絶縁体層の層厚が 0.3μm から
3.0μm の範囲にあることを特徴とする平面型磁気素
子。4. The planar magnetic element according to claim 1, wherein the laminated film has a structure in which a plurality of the magnetic layers and the nitride interlayer insulating layer are laminated. The thickness of the insulating layer that constitutes the laminated film is 0.3 μm
A planar magnetic element characterized by being in the range of 3.0 μm.
記載の平面型磁気素子において、 前記窒化物を構成する陽性元素をＭ、窒素をＮで表した
とき、その元素組成比Ｍ／Ｎが、実質的な化学量論組成
比から 2.0の範囲にあることを特徴とする平面型磁気素
子。5. The planar magnetic element according to claim 1, wherein when the positive element constituting the nitride is represented by M and the nitrogen is represented by N, the element composition ratio M / A planar magnetic element, wherein N is in the range of substantially stoichiometric composition ratio to 2.0.
記載の平面型磁気素子において、 前記元素組成比Ｍ／Ｎが、実質的な化学量論組成比から
1.2の範囲にあることを特徴とする平面型磁気素子。6. The planar magnetic element according to claim 1, wherein the element composition ratio M / N is from a substantial stoichiometric composition ratio.
A planar magnetic element characterized by being in the range of 1.2.
記載の平面型磁気素子において、 前記元素組成比Ｍ／Ｎが、 1.2を超えて3.0 の範囲にあ
ることを特徴とする平面型磁気素子。7. The flat type magnetic element according to claim 1, wherein the element composition ratio M / N is in the range of more than 1.2 and 3.0. Magnetic element.
層と、この磁性体より比抵抗の大きい材料からなる絶縁
体層との積層膜を形成する工程と、前記積層膜の所定の
パターン部分を除去する工程と、前記磁性体層に磁界を
印加するコイル導体部を形成する工程とを具備する平面
型磁気素子の製造方法において、 前記絶縁体層は、陽性元素をＭ、窒素をＮで表したと
き、0.95≦Ｍ／Ｎ≦1.2の範囲にある元素組成比を有す
る陽性元素の窒化物から形成され、前記積層膜の所定の
パターン部分の除去はリフトオフ法を用いることを特徴
とする平面型磁気素子の製造方法。8. A step of forming a laminated film of a substrate, a magnetic layer containing Fe on the substrate, and an insulating layer made of a material having a larger specific resistance than the magnetic body, and a predetermined process of forming the laminated film. In a method of manufacturing a flat magnetic element, comprising: a step of removing a pattern portion; and a step of forming a coil conductor portion that applies a magnetic field to the magnetic layer, the insulator layer contains M as a positive element and nitrogen as a positive element. When expressed by N, it is formed from a nitride of a positive element having an element composition ratio in the range of 0.95 ≦ M / N ≦ 1.2, and a lift-off method is used to remove a predetermined pattern portion of the laminated film. Method for manufacturing flat magnetic element.
層と、この磁性体より比抵抗の大きい材料からなる絶縁
体層との積層膜を形成する工程と、前記積層膜の所定の
パターン部分を除去する工程と、前記磁性体層に磁界を
印加するコイル導体部を形成する工程とを具備する平面
型磁気素子の製造方法において、 前記絶縁体層は、陽性元素をＭ、窒素をＮで表したと
き、1.2 ＜Ｍ／Ｎ≦3.0の範囲にある元素組成比を有す
る陽性元素の窒化物から形成され、前記積層膜の所定の
パターン部分の除去は酸による積層膜の一括エッチング
法を用いることを特徴とする平面型磁気素子の製造方
法。9. A step of forming a laminated film of a substrate, a magnetic layer containing Fe on the substrate, and an insulating layer made of a material having a specific resistance higher than that of the magnetic material, and a predetermined process of forming the laminated film. In a method of manufacturing a flat magnetic element, comprising: a step of removing a pattern portion; and a step of forming a coil conductor portion that applies a magnetic field to the magnetic layer, the insulator layer contains M as a positive element and nitrogen as a positive element. When expressed by N, it is formed from a nitride of a positive element having an element composition ratio in the range of 1.2 <M / N ≦ 3.0, and a predetermined pattern portion of the laminated film is removed by a batch etching method of the laminated film with acid. A method of manufacturing a planar magnetic element, characterized by using.
化物からなる前記磁性体より比抵抗の大きい絶縁体層と
の積層膜と、前記磁性体層に磁界を印加するコイル導体
部とを具備してなる平面型磁気素子であって、 前記平面型磁気素子は請求項８または請求項９記載の平
面型磁気素子の製造方法により製造され、 前記磁性体層と前記絶縁体層との積層膜の加工後のパタ
ーン端部は、磁性体層に対して各絶縁体層が突出する構
造であることを特徴とする平面型磁気素子。10. A laminated film of a magnetic material layer containing Fe, an insulator layer made of a nitride of a positive element and having a specific resistance higher than that of the magnetic material, and a coil conductor portion for applying a magnetic field to the magnetic material layer. A planar magnetic element comprising: the planar magnetic element manufactured by the method for manufacturing a planar magnetic element according to claim 8 or 9, wherein the magnetic layer and the insulating layer are A planar magnetic element having a structure in which each insulating layer protrudes from a magnetic layer at the end of the pattern after processing the laminated film.
項１０のいずれか１項記載の平面型磁気素子において、 前記Ｆｅを含む磁性体層は、主成分として、Ｆｅ、Ｆｅ
−Ｃｏ、またはＦｅ−Ｃｏ−Ｂと４Ｂ族元素からなる系
のヘテロアモルファス膜であることを特徴とする平面型
磁気素子。11. The planar magnetic element according to claim 1, wherein the magnetic layer containing Fe has Fe and Fe as main components.
A planar magnetic element, which is a hetero-amorphous film of a group consisting of —Co or Fe—Co—B and a 4B group element.
化物からなる前記磁性体より比抵抗の大きい絶縁体層と
の積層構造体であって、 前記積層構造体は、前記磁性体層に磁界を印加するコイ
ル導体部を具備して平面型磁気素子形成し、前記Ｆｅを
含む磁性体層は、主成分としてＦｅ、Ｆｅ−Ｃｏ、また
はＦｅ−Ｃｏ−Ｂと４Ｂ族元素からなる系のヘテロアモ
ルファス膜であることを特徴とする積層構造体。12. A laminated structure of a magnetic layer containing Fe and an insulator layer made of a nitride of a positive element and having a larger specific resistance than the magnetic body, wherein the laminated structure is the magnetic layer. A planar magnetic element is formed by including a coil conductor part for applying a magnetic field to the magnetic layer containing Fe, Fe-Co, or Fe-Co-B and a group 4B group element as a main component. 2. A laminated structure characterized by being a hetero-amorphous film of.
ンダクタを回路上に有するＤＣ／ＤＣコンバータにおい
て、 前記薄膜インダクタは、請求項１ないし請求項７、請求
項１０および請求項１１のいずれか１項記載の平面型磁
気素子であることを特徴とするＤＣ／ＤＣコンバータ。13. A DC / DC converter having a thin film inductor operating as a choke coil on a circuit, wherein the thin film inductor is any one of claims 1 to 7, claim 10 and claim 11. A DC / DC converter characterized by being a planar magnetic element.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20968095A JPH0955316A (en) | 1995-08-17 | 1995-08-17 | Planar magnetic element and production thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20968095A JPH0955316A (en) | 1995-08-17 | 1995-08-17 | Planar magnetic element and production thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0955316A true JPH0955316A (en) | 1997-02-25 |
Family
ID=16576846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20968095A Withdrawn JPH0955316A (en) | 1995-08-17 | 1995-08-17 | Planar magnetic element and production thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0955316A (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007119426A1 (en) * | 2006-03-24 | 2007-10-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Inductance component |
| JP2007287905A (en) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Inductance component |
| JP2007287904A (en) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Inductance component |
| JP2007305824A (en) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Inductance component |
| JP2014175406A (en) * | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Ibiden Co Ltd | Inductor part, manufacturing method of inductor part, and printed wiring board |
| EP3364427A4 (en) * | 2015-10-16 | 2019-06-19 | Moda-Innochips Co., Ltd. | Power inductor |
| JP2019527476A (en) * | 2016-07-14 | 2019-09-26 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | Inductor structure and method of forming inductor structure |
| WO2022209463A1 (en) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | Tdk株式会社 | Coil component and method for manufacturing same |
-
1995
- 1995-08-17 JP JP20968095A patent/JPH0955316A/en not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007119426A1 (en) * | 2006-03-24 | 2007-10-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Inductance component |
| US8248200B2 (en) | 2006-03-24 | 2012-08-21 | Panasonic Corporation | Inductance component |
| JP2007287905A (en) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Inductance component |
| JP2007287904A (en) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Inductance component |
| JP2007305824A (en) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Inductance component |
| JP2014175406A (en) * | 2013-03-07 | 2014-09-22 | Ibiden Co Ltd | Inductor part, manufacturing method of inductor part, and printed wiring board |
| EP3364427A4 (en) * | 2015-10-16 | 2019-06-19 | Moda-Innochips Co., Ltd. | Power inductor |
| US10943722B2 (en) | 2015-10-16 | 2021-03-09 | Moda-Innochips Co., Ltd. | Power inductor |
| JP2019527476A (en) * | 2016-07-14 | 2019-09-26 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｍａｃｈｉｎｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ | Inductor structure and method of forming inductor structure |
| WO2022209463A1 (en) * | 2021-03-29 | 2022-10-06 | Tdk株式会社 | Coil component and method for manufacturing same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100255485B1 (en) | Thin magnetic element and transformer | |
| US5738931A (en) | Electronic device and magnetic device | |
| JP2006191041A (en) | Magnetic laminated structure and method of manufacturing the same | |
| JP2004006619A (en) | High-frequency magnetic thin film, compound magnetic thin film, and magnetic element using the same | |
| JPH07220922A (en) | Flat magnetic element and amorphous magnetic thin film | |
| US20210012942A1 (en) | Magnetic laminate, magnetic structure including same, electronic component including magnetic laminate or magnetic structure, and method for producing magnetic laminate | |
| JPH0955316A (en) | Planar magnetic element and production thereof | |
| JPH1074626A (en) | Thin magnetic element, its manufacture, and transformer | |
| JP3540733B2 (en) | Planar magnetic element and semiconductor device using the same | |
| JP2000114047A (en) | Thin-film transformer and manufacture thereof | |
| JP2007081349A (en) | Inductor | |
| JP3109839B2 (en) | High frequency thin film transformer | |
| KR100742555B1 (en) | Magnetic thin film for high frequency and its production method, and magnetic element | |
| JP2004207651A (en) | High frequency magnetic thin film, composite magnetic thin film, and magnetic element using the composite magnetic thin film | |
| JPH0963844A (en) | Multilayered magnetic film and thin film magnetic element employing it | |
| JPH10223438A (en) | Planar inductance element | |
| JPWO2005027154A1 (en) | Magnetic thin film for high frequency, its manufacturing method and magnetic element | |
| JP2001102235A (en) | Flat magnetic element and its manufacturing method | |
| JP2000252121A (en) | HIGH-FREQUENCY Co-BASED METALLIC AMORPHOUS MAGNETIC FILM, AND MAGNETIC ELEMENT, INDUCTOR AND TRANSFORMER USING THE SAME | |
| JPH05109557A (en) | High frequency thin film transformer and high frequency thin film inductor | |
| JPH06120027A (en) | Magnetic artificial lattice film | |
| JPH0997715A (en) | Magnetic thin film and thin film magnetic element using the same | |
| JPH0677055A (en) | Plane magnetic element | |
| CN113192720A (en) | Nanoparticle composite magnetic core film and preparation method thereof | |
| JP3195106B2 (en) | Manufacturing method of planar magnetic element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |