(57)【要約】【課題】積層されたコイルと絶縁層とによりなるコイル層上に磁性層が積層された構成において、高インダクタンスのコイル形成領域を備える半導体装置を実現する。【解決手段】第１磁性層１０の表面１０ａ上に第１凸部１２および第１凸部１２を囲む枠体状の第２凸部１３が形成されるか、もしくは第１磁性層１０の表面１０ａから裏面１０ｂ側へ凹んだ枠体状の凹部１０ｃが形成され、これらを覆うようにコイル層２０、第２磁性層３０がこの順に積層された半導体装置とする。そして、コイル層２０は、絶縁層２１と、積層方向から見て２つの凸部１２、１３の間、もしくは凹部１０ｃに収まるように絶縁層２１内に配置されたコイル２２とにより構成される。これにより、絶縁層２１のうち第２磁性層３０側の一面２１ａの平坦性が向上し、第２磁性層３０のクラック等の欠陥が抑制され、高インダクタンスのコイル形成領域を備える半導体装置となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１磁性層（１０）と、
前記第１磁性層上に形成され、絶縁層（２１）と前記絶縁層内に形成されたコイル（２２）とを備えるコイル層（２０）と、
前記コイル層上に形成された第２磁性層（３０）と、を備え、
前記コイルは、前記第１磁性層側に配置された一次コイル（２２１）と前記第２磁性層側に配置された二次コイル（２２２）とを有してなり、
前記一次コイルおよび前記二次コイルは、前記第１磁性層のうち前記絶縁層側の表面（１０ａ）に対する法線方向から見て、前記法線方向を軸として巻回された形状とされると共に、前記絶縁層の一部を隔てて配置され、
前記第１磁性層のうち前記法線方向から見て前記コイルの最も内側で囲まれた領域をコイル内側領域とし、前記法線方向のうち前記第１磁性層から前記第２磁性層に向かう方向を上方向として、前記コイル内側領域上には、上方向に突き出る形状とされた凸部（１２）が形成されている半導体装置。
【請求項２】
前記凸部を第１凸部として、前記第１磁性層上には前記法線方向から見て前記コイルを囲む枠体状の第２凸部（１３）が形成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１磁性層上には、絶縁材料により構成される下地層（４０）が前記第１磁性層上に形成されており、
前記第１凸部および前記第２凸部は、前記下地層に接して形成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１凸部および前記第２凸部の前記法線方向における高さ（Ｔ１、Ｔ２）は、前記コイルの前記法線方向における合計厚み（Ｔ３）の１／２〜３／２の範囲内とされている請求項２または３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１凸部のうち前記第２凸部と向き合う面を第１壁面（１２ａ）とし、前記第２凸部のうち前記第１凸部と向き合う面を第２壁面（１３ａ）として、前記第１壁面および前記第２壁面は、前記表面に対して傾斜しており、
前記第１壁面と前記表面とのなす角（θ１）および前記第２壁面と前記表面とのなす角（θ２）が４５度以上９０度以下とされている請求項２ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁層のうち前記法線方向から見て前記第１凸部上の領域には、前記第１凸部に達する貫通孔（２１ｂ）が形成されており、
前記貫通孔には、磁性体材料によりなり、前記第１凸部と前記第２磁性層とを繋ぐコア（１４）が形成されている請求項２ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記絶縁層のうち前記法線方向から見て前記第２凸部上には、前記コイルを囲む枠体状の貫通溝（２１ｃ）が形成されており、
前記貫通溝には、磁性体材料によりなり、前記第２凸部と前記第２磁性層とを繋ぐ枠体状のウォール（１５）が形成されている請求項２ないし６のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
第１磁性層（１０）と、
前記第１磁性層上に形成され、絶縁層（２１）と前記絶縁層内に形成されたコイル（２２）とを備えるコイル層（２０）と、
前記コイル層上に形成された第２磁性層（３０）と、を備え、
前記コイルは、前記第１磁性層側に配置された一次コイル（２２１）と前記第２磁性層側に配置された二次コイル（２２２）とを有してなり、
前記一次コイルおよび前記二次コイルは、前記第１磁性層のうち前記絶縁層側の表面（１０ａ）に対する法線方向から見て、前記法線方向を軸として巻回された形状とされると共に、前記絶縁層の一部を隔てて配置され、
前記法線方向のうち前記第１磁性層から前記第２磁性層に向かう方向を上方向とし、前記上方向の反対方向を下方向として、前記第１磁性層のうち前記法線方向から見て前記コイルと重なる領域は、前記表面から下方向に向かって凹みつつ、前記法線方向から見て前記コイルが収まる枠体状の凹部（１０ｃ）とされている半導体装置。
【請求項９】
前記凹部の前記法線方向における深さ（Ｈ１）は、前記コイルの前記法線方向における合計厚み（Ｔ３）の１／２〜３／２の範囲内とされている請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記凹部のうち前記法線方向から見た底面（１０ｃａ）と前記第１磁性層の前記表面とを繋ぐ面を側面（１０ｃｂ）として、前記側面は、前記底面のなす平面に対して傾斜しており、前記側面と前記平面とのなす角が４５度以上９０度以下とされている請求項８または９に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第１磁性層のうち前記凹部が形成された部分の前記法線方向における厚みは、５０μｍ以上である請求項８ないし１０のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記絶縁層のうち前記法線方向から見て前記凹部に囲まれた領域には、前記第１磁性層に達する貫通孔（２１ｂ）が形成されており、
前記貫通孔には、磁性体材料によりなり、前記第１磁性層と前記第２磁性層とを繋ぐコア（１４）が形成されている請求項８ないし１１のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記絶縁層のうち前記法線方向から見て前記凹部の外側の領域には、前記第１磁性層に達すると共に、前記コイルを囲む枠体状の貫通溝（２１ｃ）が形成されており、
前記貫通溝には、磁性体材料によりなり、前記第１磁性層と前記第２磁性層とを繋ぐ枠体状のウォール（１５）が形成されている請求項８ないし１２のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項１４】
表裏の関係にある表面（１０ａ）および裏面（１０ｂ）を有する第１磁性層（１０）を形成することと、
前記表面に対する法線方向のうち前記裏面から前記表面に向かう方向を上方向として、前記表面上に上方向に突き出るように、第１凸部（１２）および前記第１凸部を囲む枠体状の第２凸部（１３）を形成することと、
前記第１凸部、前記第２凸部および前記表面上に絶縁層（２１）の一部を形成した後、前記絶縁層の一部上に、前記法線方向を軸として巻回されるようにコイル（２２）を形成し、前記絶縁層と前記絶縁層内に形成された前記コイルとを備えるコイル層（２０）を形成することと、
前記コイル層上に第２磁性層（３０）を形成することと、を含み、
前記コイル層を形成することにおいては、前記法線方向から見て前記コイルを前記第１凸部および前記第２凸部との間に収まるように形成する半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
表面（１０ａ）を有する第１磁性層（１０）を形成することと、
前記表面上に絶縁層（２１）の一部を形成した後、前記絶縁層の一部上に、前記表面に対する法線方向を軸として巻回されるようにコイル（２２）を形成し、前記絶縁層と前記絶縁層内に形成された前記コイルとを備えるコイル層（２０）を形成することと、
前記コイル層上に第２磁性層（３０）を形成することと、を含み、
前記第１磁性層を形成することにおいては、前記表面に対する法線方向のうち前記第２磁性層から前記第１磁性層に向かう方向を下方向として、前記コイル層を形成する前に、前記表面から下方向に向かって凹む枠体状の凹部（１０ｃ）を形成し、
前記コイル層を形成することにおいては、前記コイルを前記法線方向から見て前記凹部に収まるように形成する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル構造を有するコイル形成領域を備える半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、コイル構造を有するコイル形成領域を備える半導体装置が知られており、例えば特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１に記載の半導体装置は、基板上に第１の磁性層、絶縁層と絶縁層内に形成され、積層方向から見て巻回されたコイルとによりなるコイル層、第２の磁性層がこの順に積層された構成とされている。また、特許文献１に記載の半導体装置は、絶縁層のうち積層方向から見てコイル内側の領域であるコイル内側領域を貫通するように形成され、第１の磁性層と第２の磁性層とを磁気的に接続するコアを備える。
【０００３】
コイルの上下に第１の磁性層と第２の磁性層とを配置することで、コイル内側領域を通過する磁束量を高くすることができる。また、コイル内側領域に設けられたコアが２つの磁性層を磁気的に接続しており、２つの磁性層に入力された磁束がこのコアに集められるため、コイル内側領域を通過する磁束量がさらに大幅に増大する。そのため、特許文献１に記載の半導体装置は、小型化されつつも、高い誘導起電力を得ることができる構造となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８７７１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、この種のコイル形成領域を備える半導体装置を製造する際、絶縁層の形成は、製造コストの観点から、例えば絶縁性材料を含む溶液をスピンコートなどの湿式成膜で成膜することで行われる。そして、コイル層の形成は、例えば、絶縁層の一部を形成した後に、コイルの一部を形成し、その後当該コイルの一部を絶縁性材料で覆い、絶縁層の他の一部を形成し、といった具合に絶縁層の一部の形成とコイルの一部の形成とを交互に繰り返すことで行われる。このとき、下地となる絶縁層の一部の上に形成されたコイルの一部を絶縁性材料で覆う際に、当該コイルの一部による段差が問題となる。
【０００６】
具体的には、下地および下地の上に形成されたコイルの一部を覆うように、絶縁性材料を含む溶液を塗布すると、コイルの一部による段差の影響により当該溶液が液流れし、絶縁層の表面の平坦性が低下してしまう。すなわち、絶縁層は、積層方向から見てコイル間の領域やコイル内側領域が、図５（ａ）に示すように凹んだ形状となってしまう。この絶縁層の平坦性の低下は、コイルの積層数が多い構成となるにつれて顕著となる。
【０００７】
ここで、第２の磁性層の形成は、例えば、磁性体材料をスクリーン印刷で絶縁層上に印刷したり、グリーンシート法により別途形成した磁性層を絶縁層に貼り付けたりすることで行われる。このとき、絶縁層の平坦性の低下は、この第２の磁性層を形成する際に悪影響を及ぼし、コイルが形成される領域（以下「コイル形成領域」という）の磁気特性の低下の原因となる。
【０００８】
具体的には、スクリーン印刷で第２の磁性層を形成する場合、絶縁層の平坦性が低いと、スクリーン印刷に使用するマスクと絶縁層の表面との間の距離がばらついたり、印刷した磁性層の材料が流れたりするなどの不具合が生じる。そのため、図５（ｂ）に示すように、印刷精度が低下し、狙いのパターンが形成できない。
【０００９】
貼り付けにより第２の磁性層を形成する場合、絶縁層の平坦性が低いと、絶縁層のうち凹んだ部分、特にコイル内側領域の部分において、貼り付けの際に磁性層に局所的な変形を引き起こす力がかかってしまう。磁性層を構成する磁性体材料、例えばフェライト系の材料が硬くて脆い性質であるため、磁性層の貼り付けの際に磁性層に局所的な変形を引き起こす力がかかると、図５（ｃ）に示すように磁性層にクラックが生じ、欠陥のある第２の磁性層となってしまう。
【００１０】
そのため、絶縁層の平坦性が低下すると、第２の磁性層における磁束漏れなどが生じ、低インダクタンスとなるため、コイル形成領域における磁気特性が低下してしまう。特許文献１に記載の半導体装置は、このような絶縁層の平坦性の低下について対応できる構造とされていない。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、コイルが積層された構成とされつつも、絶縁層の平坦性の低下が抑制され、磁気特性の高いコイル形成領域を備える半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の半導体装置は、第１磁性層（１０）と、第１磁性層上に形成され、絶縁層（２１）と絶縁層内に形成されたコイル（２２）とを備えるコイル層（２０）と、コイル層上に形成された第２磁性層（３０）と、を備える。このような構成において、コイルは、第１磁性層側に配置された一次コイル（２２１）と第２磁性層側に配置された二次コイル（２２２）とを有してなり、一次コイルおよび二次コイルは、第１磁性層のうち絶縁層側の表面（１０ａ）に対する法線方向から見て、法線方向を軸として巻回された形状とされると共に、絶縁層の一部を隔てて配置され、第１磁性層のうち法線方向から見てコイルの最も内側で囲まれた領域をコイル内側領域とし、法線方向のうち第１磁性層から第２磁性層に向かう方向を上方向として、コイル内側領域上には、上方向に突き出る形状とされた凸部（１２）が形成されている。
【００１３】
これにより、第１磁性層のうちコイル内側領域に位置する部分に、コイルと重なる部分よりも上方向に突き出る凸部が形成された構成とされることで、絶縁層は、特にコイル内側領域における凹みが少ない、すなわち平坦性の高い層となる。また、平坦性の高い絶縁層上に形成される第２磁性層は、クラック発生やパターン形成の精度低下が抑制され、欠陥の少ない構造となる。したがって、コイルが積層された構成とされつつも、欠陥の少ない第２磁性層により高インダクタンスとなる、すなわち磁気特性の高いコイル形成領域を備える半導体装置となる。
【００１４】
請求項８に記載の半導体装置は、第１磁性層（１０）と、第１磁性層上に形成され、絶縁層（２１）と絶縁層内に形成されたコイル（２２）とを備えるコイル層（２０）と、コイル層上に形成された第２磁性層（３０）と、を備える。このような構成において、コイルは、第１磁性層側に配置された一次コイル（２２１）と第２磁性層側に配置された二次コイル（２２２）とを有してなり、一次コイルおよび二次コイルは、第１磁性層のうち絶縁層側の表面（１０ａ）に対する法線方向から見て、法線方向を軸として巻回された形状とされると共に、絶縁層の一部を隔てて配置され、法線方向のうち第１磁性層から第２磁性層に向かう方向を上方向とし、上方向の反対方向を下方向として、第１磁性層のうち法線方向から見てコイルの重なる領域は、表面から下方向に向かって凹みつつ、法線方向から見てコイルが収まる枠体状の凹部（１０ｃ）とされている。
【００１５】
これにより、第１磁性層のうち表面に対する法線方向から見てコイルと重なる領域に、コイルが収まる枠体状の凹部が形成された構成とされることで、絶縁層は、特にコイル内側領域における凹みが少ない、すなわち平坦性の高い層となる。また、平坦性の高い絶縁層上に形成される第２磁性層は、クラック発生やパターン形成の精度低下が抑制され、欠陥の少ない構造となる。したがって、コイルが積層された構成とされつつも、欠陥の少ない第２磁性層により高インダクタンスとなる、すなわち磁気特性の高いコイル形成領域を備える半導体装置となる。
【００１６】
請求項１４に記載の半導体装置の製造方法は、表裏の関係にある表面（１０ａ）および裏面（１０ｂ）を有する第１磁性層（１０）を形成することと、表面に対する法線方向のうち裏面から表面に向かう方向を上方向として、表面上に上方向に突き出るように、第１凸部（１２）および第１凸部を囲む枠体状の第２凸部（１３）を形成することと、第１凸部、第２凸部および表面上に絶縁層（２１）の一部を形成した後、絶縁層の一部上に、法線方向を軸として巻回されるようにコイル（２２）を形成し、絶縁層と絶縁層内に形成されたコイルとを備えるコイル層（２０）を形成することと、コイル層上に第２磁性層（３０）を形成することと、を含む。そして、コイル層を形成することにおいては、法線方向から見てコイルを第１凸部および第２凸部との間に収まるように形成する。  
【００１７】
これにより、第１磁性層のうちコイルと重なる部分が第１磁性層の他の部分よりも凹んだ枠体状とされた溝が形成され、絶縁層の形成において、絶縁層のうち特にコイル内側領域における凹みの発生を抑制することができる。
【００１８】
具体的には、第１磁性層の表面に対する法線方向から見て、第１凸部とこれを囲む枠体状の第２凸部との間の領域にコイルが収まるように形成することで、絶縁層を形成する際に２つの凸部の間である溝に絶縁層の材料が流れ込むこととなる。その結果、絶縁層のうちコイル内側領域に位置する部分が、コイルと重なる領域に位置する部分よりも凹むことを抑制することができ、平坦性の高い絶縁層を形成することができる。
【００１９】
また、平坦性の高い絶縁層上に第２磁性層を形成する際、第２磁性層のクラック発生やパターン形成の精度低下を抑制することができ、欠陥の少ない第２磁性層を形成することができる。
【００２０】
そのため、コイルが積層された構成とされつつも、欠陥の少ない第２磁性層により高インダクタンスとなる、すなわち磁気特性の高いコイル形成領域を備える半導体装置を製造することができる。
【００２１】
請求項１５に記載の半導体装置の製造方法は、表面（１０ａ）を有する第１磁性層（１０）を形成することと、表面上に絶縁層（２１）の一部を形成した後、絶縁層の一部上に、表面に対する法線方向を軸として巻回されるようにコイル（２２）を形成し、絶縁層と絶縁層内に形成されたコイルとを備えるコイル層（２０）を形成することと、コイル層上に第２磁性層（３０）を形成することと、を含む。そして、第１磁性層を形成することにおいては、表面に対する法線方向のうち第２磁性層から第１磁性層に向かう方向を下方向として、コイル層を形成する前に、表面から下方向に向かって凹む枠体状の凹部（１０ｃ）を形成し、コイル層を形成することにおいては、コイルを法線方向から見て凹部に収まるように形成する。
【００２２】
これにより、第１磁性層のうちコイルと重なる部分が第１磁性層の他の部分よりも凹んだ枠体状とされた凹部が形成され、絶縁層の形成において、絶縁層のうち特にコイル内側領域における凹みの発生を抑制することができる。
【００２３】
そのため、請求項１５に記載の半導体装置の製造方法と同様に、コイルが積層された構成とされつつも、欠陥の少ない第２磁性層により高インダクタンスとなる、すなわち磁気特性の高いコイル形成領域を備える半導体装置を製造することができる。
【００２４】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１実施形態の半導体装置のうちコイル形成領域を示す上面レイアウト図である。
【図２】図１中の一点鎖線で示すII−II間の断面図である。
【図３】第１実施形態の半導体装置の製造工程を示す図である。
【図４】図３に続く第１実施形態の半導体装置の製造工程を示す図である。
【図５】従来の半導体装置における絶縁層の表面凹凸およびこれに伴う不具合について示す断面図であり、（ａ）は絶縁層の表面凹凸を示し、（ｂ）は第２磁性層を印刷により形成した場合を示し、（ｃ）は第２磁性層を貼り合せにより形成した場合を示した断面図である。
【図６】図２中の一点鎖線で示す領域Ｒ１を拡大したものであって、第１凸部および第２凸部の厚みとコイルの厚みについて示す概略断面図である。
【図７】図２中の一点鎖線で示す領域Ｒ１を拡大したものであって、第１凸部および第２凸部の傾斜角並びに第１磁性層の厚みについて示した概略断面図である。
【図８】第２実施形態の半導体装置のコイル形成領域の断面を示す断面図である。
【図９】第３実施形態の半導体装置のコイル形成領域の断面を示す断面図である。
【図１０】第４実施形態の半導体装置のコイル形成領域の断面を示す断面図である。
【図１１】第５実施形態の半導体装置のコイル形成領域の断面を示す断面図である。
【図１２】図１１中の一点鎖線で示す領域Ｒ２を拡大したものであって、第１凸部および第２凸部の傾斜角並びに第１磁性層の厚みについて示した概略断面図である。
【図１３】第６実施形態の半導体装置のコイル形成領域の断面を示す断面図である。
【図１４】他の実施形態の半導体装置のコイル形成領域の断面を示す断面図である。
【図１５】他の実施形態の半導体装置のコイル形成領域の断面を示す断面図である。
【図１６】第１磁性層上におけるコイルの他の配置例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００２７】
（第１実施形態）
第１実施形態の半導体装置について、図１〜図７を参照して述べる。本実施形態の半導体装置は、例えばトランスとして機能するコイル構造が形成されたコイル形成領域を備えるものである。
【００２８】
図１は、構成を分かり易くするため、上面視にて後述する第２磁性層に隠れて見えないコイル２２が実線で示され、同様に後述する第１凸部１２の外郭線および第２凸部１３の内郭線が破線で示されている。図６は、構成を分かり易くするため、図２に一点鎖線で示す領域Ｒ１のうち後述する第１磁性層１０、第１凸部１２の一部および第２凸部１３の一部についてのみ示され、他の構成要素が省略されている。図７は、図６と同様に、第１磁性層１０、第１凸部１２の一部、第２凸部１３の一部およびコイル２２の一部についてのみ示しており、他の構成要素が省略されている。
【００２９】
本実施形態の半導体装置は、図１もしくは図２に示すように、表面１０ａを有する第１磁性層１０と、表面１０ａ上に形成された第１凸部１２および第２凸部１３と、これらを覆うコイル層２０と、第２磁性層３０とを有するコイル形成領域を備える。
【００３０】
第１磁性層１０は、例えば、表面１０ａと裏面１０ｂを有する板状とされ、ニッケル、マンガン亜鉛、フェライト系などの磁性体材料により構成されている。第１磁性層１０は、例えば、グリーンシート法などの任意の方法により形成される。第１磁性層１０は、図１もしくは図２に示すように、その表面１０ａ上に第１凸部１２および第１凸部１２から離れてこれを囲む枠体状の第２凸部１３が形成されている。
【００３１】
第１凸部１２は、本実施形態では、絶縁性の樹脂材料により構成されている。表面１０ａに対する法線方向（以下「表面法線方向」という）のうち裏面１０ｂから表面１０ａへ向かう方向を上方向とし、上方向の反対方向を下方向として、第１凸部１２は、図２に示すように、上方向へ突き出る凸形状とされている。
【００３２】
第１凸部１２は、図１に示すように、表面法線方向から見て、後述するコイル２２の最も内側部分に囲まれた領域（以下「コイル内側領域」という）に収まるように配置され、本実施形態では、例えば外郭形状が四角形状とされている。
【００３３】
なお、第１凸部１２は、表面法線から見てコイル内側領域に収まるように配置されていればよく、コイル２２の形状に合わせて適宜その外郭形状が変更されてもよい。
【００３４】
第２凸部１３は、本実施形態では、第１凸部１２と同様に、絶縁性の樹脂材料により構成されている。第２凸部１３は、図２に示すように、第１凸部１２と同様に表面１０ａから上方向へ突き出る凸形状とされている。
【００３５】
第２凸部１３は、図１に示すように、表面法線方向から見て、コイル２２の最も外側部分よりも外側の領域（以下「コイル外側領域」という）に配置され、第１凸部１２を囲む枠体状とされている。第２凸部１３は、本実施形態では、その内郭形状が四角形状とされているが、第１凸部１２と同様にコイル２２の形状に合わせて適宜変更されてもよい。
【００３６】
なお、第１凸部１２および第２凸部１３のうち互いに向き合う面は、表面１０ａに対して傾斜した傾斜面とされている。この詳細については、後ほど説明する。
【００３７】
コイル層２０は、図２に示すように、第１磁性層１０の表面１０ａ、第１凸部１２および第２凸部１３を覆うように形成された絶縁層２１と、絶縁層２１内に設けられたコイル２２とにより構成されている。
【００３８】
絶縁層２１は、例えば、ポリイミドやフェノール樹脂等の樹脂材料により構成され、スピンコート法などの湿式成膜により形成される。絶縁層２１は、図２に示すように、積層されたコイル２２を覆うように形成されており、第１磁性層１０の表面１０ａの反対面である一面２１ａ側に接着層３１を介して第２磁性層３０が積層されている。
【００３９】
コイル２２は、本実施形態では、図２に示すように、表面１０ａ側に形成された一次コイル２２１と、一面２１ａ側に形成された二次コイル２２２とにより構成されている。コイル２２は、例えば、銅、金、アルミニウム等の金属材料で構成され、電解メッキなどにより形成される。なお、コイル２２は、本実施形態では、２層のコイル２２１、２２２で構成されているが、３層以上のコイルで構成されてもよい。
【００４０】
コイル２２は、図２に示すように、絶縁層２１の一部を隔てて表面１０ａから離れて配置されると共に、絶縁層２１に覆われている。
【００４１】
コイル２２は、本実施形態では、図１に示すように、表面法線方向から見て、中心に向けて旋回するにつれて段階的に内径が小さくなる渦巻形状とされているが、渦巻形状とされていればよく、適宜その形状が変更されてもよい。
【００４２】
一次コイル２２１および二次コイル２２２は、本実施形態では、図１に示すように、同じ形状とされ、表面法線方向から見て、重なる位置に配置されている。一次コイル２２１および二次コイル２２２は、本実施形態では、平面コイルとされ、絶縁層２１の一部を隔てて向き合うように配置されている。
【００４３】
なお、一次コイル２２１および二次コイル２２２のうち、表面法線方向から見て最も内側の一端と最も外側の他端は、図示しない配線部材などが接続されている。つまり、本実施形態では、コイル２２は、トランスとして機能するコイル構造とされている。また、一次コイル２２１と二次コイル２２２は、表面法線方向から見て、完全に重なるように配置されてもよいし、コイル形成領域の磁気特性が低下しない程度にずれて配置されていてもよい。
【００４４】
第２磁性層３０は、例えばフェノール系樹脂、ビニル系樹脂、エポキシ系樹脂などの有機系の任意の粘着性材料によりなる接着層３１を介して絶縁層２１の一面２１ａ上に配置されている。
【００４５】
第２磁性層３０は、例えば板状とされ、ニッケル、マンガン亜鉛、フェライト系などの磁性体材料により構成されている。第２磁性層３０は、例えば、グリーンシート法などの任意の方法により形成される。なお、第２磁性層３０は、第１磁性層１０と同じ磁性体材料により構成されてもよいし、異なる磁性体材料により構成されてもよい。
【００４６】
以上が、本実施形態の半導体装置の基本的な構成である。上記の構成とされた本実施形態の半導体装置では、例えば一次コイル２２１に外部から電流を流すと、電流が生じた一次コイル２２１の周りには、当該コイル２２１を軸として周回する磁束が発生し、当該磁束が第１磁性層１０、第２磁性層３０により増幅される。そして、外部からの電流が流されていない二次コイル２２２を増幅された磁束が周回することで電磁誘導により、当該コイル２２２に電流が生じる。本実施形態の半導体装置は、このようにトランスとして機能するコイル形成領域を備える。
【００４７】
なお、本実施形態の半導体装置は、トランスとして機能するコイル形成領域以外の領域に、図示しないトランジスタなどの回路素子や回路配線などが形成されていてもよい。この場合、コイル形成領域と異なる領域の構成については、任意であり、公知の構成を採用できるため、説明を省略する。
【００４８】
次に、本実施形態の半導体装置の製造方法について、図３、図４を参照して説明する。
【００４９】
まず、例えば、フェライト粉末などの磁性体材料とエポキシ樹脂などの樹脂バインダーとの混合物を図示しないグリーンシートに印刷し、図３（ａ）に示す表面１０ａを有する板状の第１磁性層１０を形成する。
【００５０】
続いて、例えば、ノボラック樹脂などの感光性および絶縁性のある樹脂材料を溶かした溶液をスピンコート法などの湿式成膜により、表面１０ａ上に塗布し、乾燥することで、図３（ｂ）に示す絶縁層１１を形成する。
【００５１】
そして、図示しないマスクを用いてフォトリソグラフィ法により、不要な部分を除去することで、第１凸部１２および第１凸部１２から離れてこれを囲む枠体状の第２凸部１３を形成する。これにより、図３（ｃ）に示すように、第１凸部１２および第２凸部１３が表面１０ａ上に形成された第１磁性層１０となる。
【００５２】
なお、第１凸部１２および第２凸部１３は、断面視にて側面が上方向に向かうにつれて断面積が狭くなるように傾斜した順テーパー形状とされる。この順テーパー形状は、例えば、ポジ型の感光性樹脂材料を絶縁層１１の材料として用い、ウェットエッチングの場合にはウェットエッチングの時間を調整することで形成される。また、絶縁層１１に感光性がない材料を用いる場合には、その上に図示しないレジスト層を形成し、フォトリソグラフィ条件、具体的には露光・現像条件を調整することや、ドライエッチングにおける横方向エッチングの条件を調整したりすることで形成される。
【００５３】
その後、例えば、スピンコート法などの湿式成膜により、ポリイミド等の絶縁性の樹脂材料を含む溶液を表面１０ａ側に塗布し、乾燥して溶媒などを揮発させる。これにより、図３（ｄ）に示すように、第１磁性層１０の露出した表面１０ａ、第１凸部１２および第２凸部１３を覆う絶縁層２１の一部２１１（以下、便宜的に「第１絶縁層２１１」という）が形成される。
【００５４】
次に、図３（ｅ）に示すように、一次コイル２２１を、例えば電解メッキ法により表面法線方向から見て第１凸部１２と第２凸部１３との間の領域に収まるように形成する。具体的には、例えば、Ｔｉ／Ｃｕなどによる図示しないシード層をスパッタリングなどにより形成し、シード層上に感光性樹脂材料によりなるレジスト膜を形成する。レジスト膜をフォトリソグラフィ法により所定のパターン形状とし、一次コイル２２１を形成する領域のシード層をレジスト膜から露出させる。そして、メッキ液に浸漬して電界を印加することで、Ｃｕによりなる一次コイル２２１が形成される。その後、レジスト膜をレジスト剥離液により除去し、レジスト膜の除去により露出したシード層をエッチングにより除去することで、図３（ｅ）に示すように、所定のパターン形状とされた一次コイル２２１が形成される。
【００５５】
続いて、図４（ａ）に示すように、第１絶縁層２１１およびその上に形成された一次コイル２２１を覆う絶縁層２１の一部２１２（以下、便宜的に「第２絶縁層２１２」という）を、例えば図３（ｄ）での説明と同様の手順で形成する。
【００５６】
そして、図４（ｂ）に示すように、第２絶縁層２１２上に二次コイル２２２を、例えば図３（ｅ）での説明と同様の手順で形成する。このとき、二次コイル２２２は、例えば、表面法線方向から見て、一次コイル２２１と同じ形状であって、一次コイル２２１と重なる位置に配置されるように形成する。これにより、表面法線方向から見て、第１凸部１２と第２凸部１３との間に収まるコイル２２が形成される。
【００５７】
その後、第２絶縁層２１２およびこの上に形成された二次コイル２２２を覆う絶縁層２１の残部２１３を、例えば図３（ｄ）での説明と同様の手順で形成する。
【００５８】
このように、第１凸部１２および第２凸部１３を形成し、第１磁性層１０の表面１０ａ側に凹凸形状を設けた上で、表面法線方向から見て凹部上にコイル２２が配置され、コイル内側領域に凸部が配置されるようにコイル２２を形成する。これにより、絶縁層２１は、従来のコイル形成領域を備える半導体装置の製造方法に比べて、一面２１ａの平坦性が向上した層となる。この詳細は、後ほど説明する。
【００５９】
次に、絶縁層２１の一面２１ａ上にエポキシ系樹脂などの任意の粘着性材料を含む溶液をスピンコート法などの湿式成膜により塗布し、乾燥して溶媒等を揮発させて接合層３１を形成する。なお、接合層３１は、別のフィルムなどのシート状の部材に形成した後に絶縁層２１の一面２１ａに貼り付けて転写することにより形成されてもよい。
【００６０】
そして、第２磁性層３０を、例えば、フェライト粉末などの磁性体材料とエポキシ樹脂などの樹脂バインダーとの混合物を用いて、第１磁性層１０と同様の手順で形成する。このようにして形成した第２磁性層３０を接着層３１に貼り付けることで、図４（ｄ）に示す状態となる。
【００６１】
なお、第２磁性層３０を絶縁層２１上に形成することについては、上記に限られず、第２磁性層３０を形成した後に第２磁性層３０上に接着層３１を形成し、これを絶縁層２１の一面２１ａに貼り付けることで行ってもよいし、他の任意の方法でもよい。
【００６２】
上記の製造方法により、本実施形態の半導体装置を製造することができる。
【００６３】
次に、第１凸部１２および第２凸部１３を形成することによる絶縁層２１の一面２１ａの平坦性向上について説明する。
【００６４】
図５（ａ）には、凹凸のない板状の第１の磁性層１１０上に、コイル層１４０、第２の磁性層１５０をこの順に形成するコイル形成領域を備える従来の半導体装置（以下、単に「従来の半導体装置」という）を示している。従来の半導体装置は、コイルの厚みに起因する段差による不具合が生じ得る構造である。
【００６５】
具体的には、図５（ａ）に示すように、絶縁層１２０の一部とコイル１３０とを交互に形成することで構成されたコイル層１４０は、その最表面に位置する絶縁層１２０のうちコイル１３０上の部分とこれ以外の部分とでコイル１３０の段差に起因する凹凸が生じる。より具体的には、絶縁層１２０を構成する絶縁性材料を含む溶液で絶縁層１２０の一部およびこの上に形成されたコイル１３０の一部を覆うように塗布する。すると、絶縁層１２０のうち該コイル１３０の一部上に位置する部分の厚みが、該コイル１３０の一部が形成されていない部分の厚みよりも厚くなる。つまり、絶縁層１２０のうちコイル１３０が形成された領域に位置する部分が凸形状となり、他の部分、特にコイル内側領域に位置する部分が凹形状となる。
【００６６】
このように凹凸形状が生じた絶縁層１２０上に第２の磁性層１５０を形成する場合、印刷によって形成するときには、凹凸形状によりマスクと絶縁層１２０との距離のばらつきや印刷後の液流れが生じてしまい、図５（ｂ）に示すような状態となってしまう。一方、接着層１６０を介して第２の磁性層１５０を貼り付けて形成するときには、絶縁層１２０の凹形状の部分、特にコイル内側領域に位置する部分において第２の磁性層１５０に局所的に変形する力が加わる。その結果、図５（ｃ）に示すように、第２の磁性層１５０にクラック１５１が生じてしまう。そのため、第２の磁性層１５０のパターン形状の精度低下やクラック１５１の発生などによる低インダクタンス化を招き、磁気特性が低下するという不具合が生じる。
【００６７】
また、このような凹凸形状を緩和して絶縁層１２０の平坦性を向上するため、ＣＭＰ（化学機械研磨）により削ったり、絶縁層１２０の凹部を金属材料で構成されるダミーパターンで埋めたりするなどの工程が考えられる。しかし、ＣＭＰで削る場合には、製造コストが高くなってしまう。また、ダミーパターンを金属材料で構成する場合には、ダミーパターンで渦電流が生じてしまい、電力の変換効率が低下してしまう。
【００６８】
これに対して、本実施形態の半導体装置は、第１磁性層１０の表面１０ａ上に第１凸部１２および第２凸部１３が形成され、この上にコイル層２０を形成した構成とされている。これにより、本実施形態の半導体装置では、コイル層２０の一面２１ａの平坦性が、従来の半導体装置のコイル層１４０に比べて向上している。
【００６９】
具体的には、本実施形態の半導体装置は、図２で示すように、第１凸部１２および第２凸部１３が形成された第１磁性層１０の上に、コイル層２０が第１凸部１２と第２凸部１３との間の領域にコイル２２が収まるように形成された構成である。言い換えると、表面法線方向から見て、コイル内側領域およびコイル外側領域に位置する下地（第１凸部１２、第２凸部１３）が、コイル２２が形成されるコイル形成領域に位置する下地（第１磁性層１０）よりも上方向に突き出た形状とされている。すなわち、絶縁層２１のうち厚みが薄くなり易いコイル内側領域およびコイル外側領域に位置する下地が、絶縁層２１のうち厚みが厚くなり易いコイル形成領域に位置する下地よりも相対的に突き出た形状とされている。その結果、絶縁層２１は、コイル内側領域およびコイル外側領域では、第１凸部１２および第２凸部１３により底上げされる一方で、コイル形成領域では、それがないため、全体として平坦性が従来の半導体装置における絶縁層１２０よりも向上する。
【００７０】
そのため、従来の半導体装置の絶縁層１２０のように、凹凸形状を緩和して平坦性を向上させる工程が不要となり、平坦性が高く、安定して欠陥の少ない第２磁性層３０を上に形成できる絶縁層２１が得られる。
【００７１】
次に、第１凸部１２および第２凸部１３の厚みとコイル２２の厚みとの好ましい関係について、図６を参照して説明する。図６では、第１凸部１２、第２凸部１３およびコイル２２のそれぞれの厚みを分かり易くするため、コイル２２の一部、第１凸部１２、第２凸部１３および第１磁性層１０以外の構成要素を省略している。なお、ここでいう「厚み」とは、表面法線方向における厚みを意味する。
【００７２】
図６に示すように、第１凸部１２の厚みをＴ１とし、第２凸部１３の厚みをＴ２とし、一次コイル２２１の厚みをｔ１、二次コイル２２２の厚みをｔ２とし、コイル２２の表面法線方向における合計厚みをＴ３（この場合、ｔ１＋ｔ２）とする。この場合、Ｔ１もしくはＴ２は、Ｔ３の１／２〜３／２の範囲内とされることが好ましい。
【００７３】
コイル２２が３層以上積層された場合であっても、上記の関係を満たすように、第１凸部１２および第２凸部１３の厚みを調整することで、絶縁層２１の一面２１ａの平坦性を向上する効果が得られるためである。ただ、３層以上のコイルでコイル２２を構成する場合であっても、Ｔ１もしくはＴ２は、コイル２２の形成プロセスの観点から、Ｔ３の１／２〜３／２の範囲とされつつも、８０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下とされることが好ましい。
【００７４】
なお、Ｔ１もしくはＴ２がＴ３の１／２未満である場合、絶縁層２１のうちコイル内側領域およびコイル外側領域に位置する部分が、絶縁層２１のうちコイル形成領域に位置する部分よりも大きく凹んだ形状となりやすい。Ｔ１もしくはＴ２がＴ３の３／２を超える場合、絶縁層２１のうちコイル内側領域およびコイル外側領域に位置する部分が、絶縁層２１のうちコイル形成領域に位置する部分よりも大きく突き出た形状となりやすい。
【００７５】
次に、順テーパー形状とされた第１凸部１２および第２凸部１３の好ましいテーパー角について、図７を参照して説明する。
【００７６】
図７では、第１凸部１２のうち第２凸部１３と向き合う面を第１壁面１２ａとし、第２凸部１３のうち第１凸部１２と向き合う面を第２壁面１３ａとして、第１壁面１２ａおよび第２壁面１３ａのそれぞれのテーパー角θ１、θ２を示している。なお、図７では、断面を示したものであるが、テーパー角を見やすくするため、第１凸部１２および第２凸部１３のハッチング、並びに第１凸部１２、第２凸部１３および第１磁性層以外の構成要素を省略している。
【００７７】
図７に示すように、第１壁面１２ａおよび第２壁面１３ａは、表面１０ａに対して傾斜している。第１壁面１２ａと表面１０ａとのなす角のうち第１凸部１２側の角度がθ１であり、第２壁面１３ａと表面１０ａとのなす角のうち第２凸部１３側の角度がθ２である。このとき、θ１およびθ２が４５度以上９０度以下とされることが好ましい。絶縁層２１を塗布により形成する際に、絶縁層２１の材料を含む溶液が第１凸部１２および第２凸部１３との間の領域に流れ込みやすい形状となり、絶縁層２１の一面２１ａの平坦性が向上すると共に、ボイドの発生やこれに伴うクラックなどの不具合が生じ難くなるためである。
【００７８】
なお、θ１、θ２が９０度を超える角度とされた場合、第１凸部１２および第２凸部１３が逆テーパー形状となってしまい、第１凸部１２および第２凸部１３のうち表面１０ａ側にボイドが生じ、クラックの原因となるおそれがある。一方、θ１、θ２が４５度未満とされた場合、第１凸部１２および第２凸部１３を大きく形成しなければならなくなり、大面積化し、チップサイズが拡大してしまう。
【００７９】
また、第１凸部１２と第２凸部１３との間の領域における第１磁性層１０の厚みＴ４は、高インダクタンス化する観点から、５０μｍ以上とされることが好ましい。
【００８０】
本実施形態によれば、第１凸部１２および第２凸部１３が第１磁性層１０上に設けられ、コイル２２がこれらの間に収まるようにコイル層２０が形成された構成とされることで、絶縁層２１の一面２１ａの平坦性が、従来の半導体装置の絶縁層よりも向上した構造となる。これにより、第２磁性層３０を形成する際に、印刷精度の低下やクラックの発生が抑制される構造となり、従来の半導体装置よりも磁束漏れが起きにくく、高インダクタンス化された半導体装置となる。
【００８１】
また、あらかじめ第１凸部１２および第２凸部１３を形成し、第１磁性層１０上に凹凸形状を設け、絶縁層２１の厚みが厚くなる部分を凹形状とし、絶縁層２１の厚みが薄くなる部分を凸形状とする。これにより、絶縁層２１の一面２１ａの平坦性を向上させることができ、第２磁性層３０を形成する際の印刷精度の低下や貼り合せの際のクラックを抑制することができる。その結果、従来の半導体装置よりも高インダクタンス化された半導体装置を製造することができる。
【００８２】
（第２実施形態）
第２実施形態の半導体装置について、図８を参照して述べる。図８は、本実施形態の半導体装置の一断面を示したものであり、図２に示す上記第１実施形態の半導体装置における断面と同じ断面に相当する。
【００８３】
本実施形態の半導体装置は、図８に示すように、コイル形成領域において第１磁性層１０の表面１０ａ上に下地層４０が形成され、下地層４０上に第１凸部１２、第２凸部１３、コイル層２０と積層された構成である点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【００８４】
下地層４０は、第１磁性層１０の表面１０ａ上に形成されており、例えばポリイミドなどの絶縁性の樹脂材料やＳｉＯ２などの酸化物により構成される。下地層４０は、例えば、スピンコート法などの湿式成膜法やスパッタリングなどの真空成膜法などにより形成される。
【００８５】
なお、下地層４０は、第１磁性層１０の表面１０ａ上に一様に形成されていればよく、パターニングされる必要もないため、感光性の材料で構成されていなくてもよい。また、下地層４０を形成後の製造工程については、上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００８６】
下地層４０は、磁性層１０の表面１０ａに存在する図示しない凹凸を埋めて形成されるため、その平坦性が第１磁性層１０に比べて高い。そのため、平坦性が向上した下地層４０の上に形成される絶縁層２１の一面２１ａの平坦性は、上記第１実施形態に比べてさらに向上する。よって、平坦性が向上した絶縁層２１上に形成される第２磁性層３０は、上記第１実施形態に比べてさらに欠陥が少なくなる。
【００８７】
本実施形態によれば、上記第１実施形態の効果に加えて、第２磁性層３０の欠陥がさらに少なくなることで、より高インダクタンス化され、磁気特性の高い半導体装置となる。
【００８８】
（第３実施形態）
第３実施形態の半導体装置について、図９を参照して述べる。図９は、本実施形態の半導体装置の一断面を示したものであり、図２に示す上記第１実施形態の半導体装置における断面と同じ断面に相当する。
【００８９】
本実施形態の半導体装置は、図９に示す第１凸部１２および第２凸部１３が磁性体材料により構成されている点で上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【００９０】
第１凸部１２および第２凸部１３は、例えば、ニッケル、マンガン亜鉛、フェライト系などの磁性体材料により構成される。第１凸部１２および第２凸部１３は、スクリーン印刷などの湿式成膜法により成膜された後、焼成されることにより形成される。第１凸部１２および第２凸部１３のテーパー形状は、例えば、溶媒量の調整をするなどの方法によりスクリーン印刷時の磁性体ペーストの粘度を調整することで形成される。
【００９１】
なお、第１凸部１２および第２凸部１３は、第１磁性層１０を構成する磁性体材料と同じ材料で構成されてもよいし、異なる材料で構成されてもよい。また、磁性体材料で構成された第１凸部１２および第２凸部１３を形成する工程以外の工程は、上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９２】
本実施形態によれば、一次コイル２２１もしくは二次コイル２２２に電流を流した場合に当該コイルから生じる磁束が通る位置に、磁性体材料により構成された第１凸部１２および第２凸部１３が配置されているため、この磁束を有効に活用することができる。そのため、上記第１実施形態の効果に加え、さらに高インダクタンス化され、磁気特性の高い半導体装置となる。
【００９３】
（第４実施形態）
第４実施形態の半導体装置について、図１０を参照して述べる。図１０は、本実施形態の半導体装置の一断面を示したものであり、図２に示す上記第１実施形態の半導体装置における断面と同じ断面に相当する。
【００９４】
本実施形態の半導体装置は、図１０に示すように、絶縁層２１のうち第１凸部１２上に貫通孔２１ｂが形成され、貫通孔２１ｂを埋めるように形成されたコア１４を備える。本実施形態の半導体装置は、絶縁層２１のうち第２凸部１３上に枠体状の貫通溝２１ｃが形成され、貫通溝２１ｃを埋めるように形成されたウォール１５を備える。そして、第２磁性層３０は、絶縁層２１の一面２１ａ上に形成されると共に、コア１４およびウォール１５を介して第１凸部１２および第２凸部１３と磁気的に接続されている。本実施形態の半導体装置は、上記の点において上記第３実施形態と相違する。本実施形態では、これらの相違点について主に説明する。
【００９５】
絶縁層２１は、本実施形態では、表面法線方向から見て、コイル内側領域のうち第１凸部１２と重なる部分に貫通孔２１ｂが形成され、コイル外側領域のうち第２凸部１３と重なる部分に枠体状の貫通溝２１ｃが形成されている。
【００９６】
貫通孔２１ｂおよび貫通溝２１ｃは、絶縁層２１を貫通するように設けられており、コイル層２０が形成された後に、例えばフォトリソグラフィ法やドライエッチングなどの方法により形成される。
【００９７】
具体的には、例えば、絶縁層２１の一面２１ａ上に金属材料を真空蒸着で成膜して金属薄膜を形成し、金属薄膜上にレジスト膜をスピンコート法などの湿式成膜法により塗布した後に乾燥して形成する。続けて、フォトリソグラフィ法により貫通孔２１ｂおよび貫通溝２１ｃを形成する位置のレジスト膜を除去し、ドライエッチングにより金属薄膜を除去する。そして、当該金属薄膜をマスクとして用い、フォトリソグラフィ法により絶縁層２１のうち金属薄膜がエッチングにより除去された領域に位置する部分を除去した後、剥離液などを用いて金属薄膜上のレジスト膜を除去する。これにより、貫通孔２１ｂおよび貫通溝２１ｃが形成される。
【００９８】
貫通孔２１ｂおよび貫通溝２１ｃが形成されると、表面法線方向から見て、貫通孔２１ｂの底面においては第１凸部１２の少なくとも一部が絶縁層２１から露出し、貫通溝２１ｃの底面においては第２凸部１３の少なくとも一部が絶縁層２１から露出することとなる。
【００９９】
コア１４は、貫通孔２１ｂを充填するように形成され、第１凸部１２と第２磁性層３０とを磁気的に接続している。ウォール１５は、貫通溝２１ｃを充填するように形成され、第２凸部１３と第２磁性層３０とを磁気的に接続している。
【０１００】
コア１４およびウォール１５は、例えば、ニッケル、マンガン亜鉛、フェライト系などの磁性体材料により構成されており、コイル２２の磁束を増幅させ、コイル形成領域を高インダクタンス化する役割を果たす。
【０１０１】
コア１４およびウォール１５は、貫通孔２１ｂおよび貫通溝２１ｃが形成された後に、例えば、スクリーン印刷などにより第２磁性層３０と共に印刷され、その後、絶縁層２１の耐熱温度以下で焼成されることで形成される。
【０１０２】
なお、絶縁層２１の形成までの製造工程は、上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１０３】
本実施形態によれば、コイル２２から生じる磁束が通過する位置にコア１４およびウォール１５が形成された構成であるため、磁束をさらに増幅することができ、上記第３実施形態に比べてさらに高インダクタンス化され、磁気特性の高い半導体装置となる。
【０１０４】
（第５実施形態）
第５実施形態の半導体装置について、図１１、図１２を参照して述べる。図１１は、本実施形態の半導体装置の一断面を示したものであり、図２に示す上記第１実施形態の半導体装置における断面と同じ断面に相当する。また、図１２は、図１１中の領域Ｒ２を拡大したものであり、後述する凹部１０ｃの側面の角度θ３および深さＨ１を分かり易くするため、第１磁性層１０の一部以外の構成要素が省略され、表面１０ａの延長線が一点鎖線で示されている。
【０１０５】
本実施形態の半導体装置は、第１磁性層１０の表面１０ａ側に、表面法線方向から見て枠体状とされ、下方向に凹んだ凹部１０ｃが形成されている。そして、コイル２２は、表面法線方向から見て、凹部１０ｃ内に収まるように形成されている。本実施形態の半導体装置は、上記の点が上記第１実施形態と相違する。本実施形態では、この相違点について主に説明する。
【０１０６】
凹部１０ｃは、図１１に示すように、第１磁性層１０の表面１０ａ側に設けられ、例えば、ドライエッチングや図示しない金型を用いたグリーンシート法などにより形成される。第１磁性層１０のうち枠体状の凹部１０ｃに囲まれた部分は、コイル２２が表面法線方向から見て凹部１０ｃに収まるように形成された結果、コイル内側領域に配置され、第１磁性層１０のうちコイル形成領域よりも相対的に上方向に突き出る形状となっている。同様に、第１磁性層１０のうち枠体状の凹部１０ｃの外側に位置する部分は、第１磁性層１０のうちコイル形成領域よりも相対的に上に突き出た形状となっている。そのため、本実施形態の半導体装置は、上記第１実施形態における第１凸部１２および第２凸部１３が形成された構造と同じ効果、すなわち絶縁層２１の一面２１ａの平坦性向上の効果が得られる構成とされている。
【０１０７】
凹部１０ｃのうち表面法線方向から見たときの底面を底面１０ｃａとし、側面を側面１０ｃｂとして、図１１に示すように、側面１０ｃｂは底面１０ｃａに対して傾斜している。具体的には、側面１０ｃｂは、図１１の左右方向において互いに向き合う側面１０ｃｂ同士の距離を凹部１０ｃの幅として、断面視にて下方向に向かうにつれて凹部１０ｃの幅が狭くなるように傾斜している。
【０１０８】
図１２に示すように、底面１０ｃａのなす平面と側面１０ｃｂのなす平面とのなす角度であって、第１磁性層１０側の角度をθ３として、θ３は、４５度以上９０度以下の範囲内とされることが好ましい。この理由は、上記第１実施形態の半導体装置におけるθ１、θ２の角度調整と同じく、ボイドの発生やこれに伴う第２磁性層３０のクラックなどの不具合を抑制するためである。また、金型を用いたグリーンシート法により凹部１０ｃを備える第１磁性層１０を形成する場合には、金型から第１磁性層１０を型抜きすることが容易となる。
【０１０９】
なお、凹部１０ｃの側面１０ｃｂは、ドライエッチングで形成する場合には、サイドエッチングの条件（例えばガスの混合比など）を調整することにより形成される。なお、第１磁性層１０に凹部１０ｃを形成した後の工程については、上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１１０】
図１２に示すように、第１磁性層１０のうち凹部１０ｃが形成された部分の厚みをＴ５とすると、高インダクタンス化の観点から、Ｔ５は５０μｍ以上とされることが好ましい。また、図１２に示すように、凹部１０ｃの表面法線方向における深さをＨ１として、Ｈ１は、上記第１実施形態の第１凸部１２および第２凸部１３の高さＴ１、Ｔ２の調整と同じ理由から、コイル２２の合計厚みＴ３の１／２〜３／２の範囲内とされることが好ましい。
【０１１１】
なお、３層以上のコイルでコイル２２を構成する場合であっても、Ｈ１は、コイル２２の形成プロセスの観点から、Ｔ３の１／２〜３／２の範囲とされつつも、８０μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下とされることが好ましい。
【０１１２】
本実施形態によれば、上記第３実施形態と同様の効果が得られる構成となる。
【０１１３】
（第６実施形態）
第６実施形態の半導体装置について、図１３を参照して述べる。図１３は、本実施形態の半導体装置の一断面を示したものであり、図２に示す上記第１実施形態の半導体装置における断面と同じ断面に相当する。
【０１１４】
本実施形態の半導体装置は、上記第５実施形態の構成に加えて、上記第４実施形態と同様に絶縁層２１に貫通孔２１ｂと枠体状の貫通溝２１ｃが形成され、貫通孔２１ｂを充填するコア１４および貫通溝２１ｃを充填するウォール１５が形成された構成とされている。本実施形態では、上記第５実施形態との相違点について主に説明する。
【０１１５】
本実施形態の半導体装置は、図１３に示すように、上記第４実施形態と同様に、絶縁層２１のうちコイル内側領域、かつ、凹部１０ｃに囲まれた領域には、貫通孔２１ｂが形成されている。そして、第１磁性層１０のうち凹部１０ｃに囲まれた領域は、表面１０ａが絶縁層２１から露出すると共に、当該露出する部分の上に貫通孔２１ｂを充填するコア１４が形成されている。
【０１１６】
また、絶縁層２１のうちコイル外側領域、かつ、凹部１０ｃの外側の領域には、表面法線方向から見て枠体状の貫通溝２１ｃが形成されている。第１磁性層１０のうち貫通溝２１ｃが形成された領域は、表面１０ａが絶縁層２１から露出すると共に、当該露出する部分の上に貫通溝２１ｃを充填するコア１４が形成されている。
【０１１７】
そして、コア１４およびウォール１５を介して第１磁性層１０と第２磁性層３０とが磁気的に接続されている。
【０１１８】
なお、貫通孔２１ｂ、貫通溝２１ｃ、コア１４およびウォール１５の形成工程については、上記第４実施形態と同様であり、他の工程については、上記第５実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１１９】
本実施形態によれば、上記第４実施形態と同様の効果が得られる半導体装置となる。
【０１２０】
（他の実施形態）
なお、上記した各実施形態に示した半導体装置は、本発明の一例を示したものであり、上記の各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【０１２１】
（１）例えば、図１４に示すように、第１磁性層１０の表面１０ａ上に第１凸部１２のみが形成された構成、すなわち上記第１実施形態の半導体装置のうち第２凸部１３が形成されていない構成とされてもよい。
【０１２２】
具体的には、上記各実施形態では、第１磁性層１０の表面１０ａ上に第１凸部１２、第２凸部１３を設けるか、もしくは第１磁性層１０の表面１０ａ側に凹部１０ｃを設けることで、コイル層２０の下地のうちコイル形成領域を他の領域よりも相対的に凹ませていた。
【０１２３】
しかし、絶縁層２１のうちコイル内側領域における凹みを抑制するためには、第１磁性層１０の表面１０ａのうちコイル内側領域に位置する部分を相対的に上方向に突き出る形状としていればよい。そのため、第１凸部１２がコイル内側領域に形成された構成とされていれば、コイル形成領域とコイル内側領域における絶縁層２１の平坦性が向上し、これらの領域における第２磁性層３０のクラックなどの不具合が抑制される。その結果、このような構成とされた半導体装置であっても、従来の半導体装置に比べて、高インダクタンス化され、磁気特性の高い半導体装置となる。
【０１２４】
なお、このとき、第１凸部１２は、磁性体材料で構成されてもよいし、絶縁性材料で構成されてもよい。
【０１２５】
（２）上記各実施形態などにおいては、第１磁性層１０が基板としての役割も果たす構成とされていたが、図１５に示すように、基板５０上に接着層５１を介して設けられた第１磁性層１０が用いられた構成とされてもよい。これにより、上記各実施形態における効果に加え、製造工程におけるハンドリング性が向上し、歩留まりの向上などの効果が期待される。
【０１２６】
なお、図１５では、上記第３実施形態の第１磁性層１０の裏面１０ｂ側に接着層５１を介して基板５０が配置された例を示しているが、これに限られず、他の上記各実施形態や他の実施形態に基板５０が用いられた構成とされてもよい。また、基板５０は、支持基板として機能すればよく、例えばガラスやシリコンなどの材料が用いられる。接着層５１は、例えば接着層３１を構成する材料と同様の材料により構成される。
【０１２７】
（３）上記各実施形態では、コイル２２が、第１凸部１２および第２凸部１３の間の領域もしくは凹部１０ｃの領域（以下、これらの領域をまとめて「凹部領域」という）のうち断面視にて最も幅の狭い表面１０ａ側の幅に収まる配置とされていた。しかし、コイル２２は、絶縁層２１のうちコイル形成領域に位置する部分が他の領域よりも厚くなることを抑制する観点から、表面法線方向から見て凹部領域に収まる配置とされていればよい。
【０１２８】
つまり、図１６に示すように、コイル２２の一部が、凹部領域の側面（すなわち第１壁面１２ａ、第２壁面１３ａもしくは側面１０ｃｂ）上に配置された構成とされていてもよい。言い換えると、コイル２２は、表面法線方向から見て凹部領域内に収まる配置、すなわち図１６中の左右方向における凹部領域の最大領域（最も上方向における領域）内に収まる配置とされていればよい。
【０１２９】
なお、図１６では、第１磁性層１０に凹部１０ｃが形成された例について示しているが、上記のコイル２２の配置については、第１凸部１２および第２凸部１３が形成される場合でも同様である。
【０１３０】
（４）上記第４実施形態および上記第６実施形態の半導体装置では、コア１４とウォール１５の両方が形成された例について説明したが、これらのいずれか一方だけが形成された構成とされていてもよい。
【０１３１】
（５）上記各実施形態などでは、コイル形成領域においてコイル２２が分離された複数のコイルにより構成され、当該領域がトランスとして機能する例について説明した。しかし、コイル２２が複数のコイルにより構成されると共に、これらのコイルが任意の箇所で接続された構成とされ、コイル形成領域がインダクタとして機能する構成とされてもよい。
【符号の説明】
【０１３２】
１０    第１磁性層
１０ｃ  凹部
１２    第１凸部
１３    第２凸部
１４    コア
１５    ウォール
２０    コイル層
２１    絶縁層
２２    コイル
３０    第２磁性層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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