(57)【要約】【課題】特性の劣化を十分に抑制できる薄膜磁気デバイスを提供すること。【解決手段】基板１と、基板１の一方の主面１ａ側に設けられる絶縁膜７と、基板１の主面１ａ側に設けられる薄膜コイル４と、基板１の主面１ａ側に設けられ、薄膜コイル４によって形成される磁路中に配置される金属磁性層２とを備えており、金属磁性層２が、互いに離間して配置される複数の本体部５と、複数の本体部５のうち隣接する本体部５同士を連結する連結部６とを有する薄膜磁気デバイス１００。【選択図】図１
2008205179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方の主面側に設けられる絶縁膜と、
前記基板の前記主面側に設けられる薄膜コイルと、
前記基板の前記主面側に設けられ、前記薄膜コイルによって形成される磁路中に配置される金属磁性層とを備えており、
前記金属磁性層が、
互いに離間して配置される複数の本体部と、前記複数の本体部のうち隣接する本体部同士を連結する連結部とを有する、薄膜磁気デバイス。
【請求項２】
基板と、
前記基板の一方の主面側に設けられる絶縁膜と、
前記基板の前記主面側に設けられる第１金属磁性層と、
前記基板の前記主面側に設けられるとともに、前記第１金属磁性層と前記基板との間に配置される第２金属磁性層と、
前記第１金属磁性層を取り巻くように巻回される薄膜コイルとを備えており、
前記薄膜コイルが、
前記第１金属磁性層と前記第２金属磁性層との間に設けられる複数の第１導体パターン部と、
前記第１金属磁性層に対し、前記第２金属磁性層と反対側に設けられる複数の第２導体パターン部と、
前記第１導体パターン部と前記第２導体パターン部とを直列に接続する複数の接続導体部とを有し、
前記第１金属磁性層及び前記第２金属磁性層が、
互いに離間して配置される複数の本体部と、前記複数の本体部のうち隣接する本体部同士を連結する連結部とを有する、薄膜磁気デバイス。
【請求項３】
前記複数の第１導体パターン部のうちの最も外側の２つの第１導体パターン部が、前記第１金属磁性層の前記連結部とそれぞれ重なっており、且つ前記複数の第２導体パターン部のうちの最も外側の２つの第２導体パターン部が、前記第２金属磁性層の前記連結部とそれぞれ重なっている、請求項２記載の薄膜磁気デバイス。
【請求項４】
前記第１金属磁性層及び前記第２金属磁性層の前記複数の本体部が矩形状で且つ一定方向に配列されており、
前記第１金属磁性層の前記本体部の長手方向と前記第２金属磁性層の前記本体部の長手方向とが直交している、請求項２に記載の薄膜磁気デバイス。
【請求項５】
前記第１金属磁性層において前記本体部と前記連結部とによってスリットが形成され、
前記第２金属磁性層において前記連結部が複数設けられており、
前記第２金属磁性層における複数の連結部が、前記第１金属磁性層に形成される前記スリットの延び方向に沿って一列に配列されている、請求項４に記載の薄膜磁気デバイス。
【請求項６】
前記薄膜コイルが、前記金属磁性層の一方の主面に対向配置され且つ前記主面に沿って巻回されており、
前記金属磁性層が、前記複数の本体部と前記複数の連結部とによって形成され、前記薄膜コイルの巻回中心から放射状に延びる複数のスリットを有しており、
前記複数のスリットの延び方向が前記薄膜コイルの一部の延び方向と直交する、請求項１記載の薄膜磁気デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜磁気デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータや携帯電話機等の電子機器は、インダクタ等の電子部品を有している。近年、電子部品の小型化、低背化が要求されており、このような要求を満たすため、インダクタ等の薄膜磁気デバイスは、薄膜形成技術を用いて形成されるようになってきている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１では、１つ又は複数の磁性層を取り巻くように１次コイルおよび２次コイルを絶縁して螺旋状に巻回する薄膜トランスが開示されており、磁性層の少なくとも１つの層全部を、長辺が磁路と直交方向である複数個の矩形磁性薄帯で形成し、矩形磁性薄帯を、互いに離間して配置することにより、高周波特性の向上が図られている。
【特許文献１】特許第３１０９８３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前述した特許文献１に記載の薄膜トランスでは、高周波特性の向上が図られるものの、磁性層に反りが発生するという問題があった。そのため、コイルの接合部に歪が発生してコイルの破断が生じたり、磁性層の剥離が生じるという問題があった。その結果、薄膜トランスの特性が劣化するおそれがあった。
【０００５】
従って、本発明は、特性の劣化を十分に抑制できる薄膜磁気デバイスを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは上記課題を解決するため鋭意検討した。即ちまず磁性層に反りが発生する原因について検討した。その結果、本発明者らは、磁性層が互いに離間する複数個の矩形磁性薄帯で形成されたことにより、基板の主面側に設けられる磁性層と、基板の主面側に設けられる絶縁膜や薄膜コイル全体との応力バランスが崩れたことにあるのではないかと考えた。より具体的に述べると、まず薄膜磁気デバイスを製造する過程では例えば、基板の主面側に積層膜が成膜され、積層膜を構成する膜としては、主に絶縁膜、磁性層及び薄膜コイルが挙げられる。このとき、絶縁膜、磁性層や薄膜コイルには、その成膜の過程でそれぞれ応力が蓄積する。このとき、磁性層と、絶縁膜や薄膜コイルとで蓄積する応力が異なり、例えば磁性層では圧縮応力が、絶縁膜や薄膜コイルでは引張り応力が蓄積する。ここで、磁性層が複数個の矩形磁性薄帯に分割されていない場合、即ち複数個の矩形磁性薄帯が一体となって１つの磁性層が構成されている場合、その応力が、絶縁膜や薄膜コイルの応力と全体としてバランスし、そのために反りの発生が抑制されていたと考えられる。しかし、磁性層が金属磁性体から構成される場合、その磁性層のもつ応力が極めて大きいため、磁性層が複数個の矩形磁性薄帯で形成されると、磁性層が複数個の矩形磁性薄帯に分割されていない場合と比べて、磁性層の応力が大幅に減少する。その結果、磁性層と、絶縁膜や薄膜コイルとの応力バランスが崩れ、全体として反りが発生したものと考えられる。そこで、本発明者らはさらに鋭意研究を重ねた結果、磁性層を、互いに離間して配置される複数の本体部と、複数の本体部のうち隣接する本体部同士を連結する連結部とで構成することで、上記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本発明は、基板と、基板の一方の主面側に設けられる絶縁膜と、基板の前記主面側に設けられる薄膜コイルと、基板の前記主面側に設けられ、前記薄膜コイルによって形成される磁路中に配置される金属磁性層とを備えており、前記金属磁性層が、互いに離間して配置される複数の本体部と、前記複数の本体部のうち隣接する本体部同士を連結する連結部とを有する、薄膜磁気デバイスである（以下、必要に応じて、「第１の薄膜磁気デバイス」という）。
【０００８】
この第１の薄膜磁気デバイスによれば、例えば金属磁性層において、複数の本体部のうち隣接する本体部同士が連結部によって連結されているため、連結部を有しない金属磁性層が用いられる場合に比べて、金属磁性層の圧縮応力の減少量を十分に低減させることが可能となる。このため、金属磁性層の応力が、基板の主面側に設けられる絶縁膜や薄膜コイルの応力をキャンセルするのに大きく寄与し、絶縁膜や薄膜コイルの応力に対してバランスするような応力を絶縁膜や薄膜コイルに作用させることが可能となる。このため、基板の主面側にある膜全体として反りが発生することが抑制され、当該膜の反りによって生じる歪みによる薄膜コイルの破断や絶縁膜の基板からの剥離が十分に防止される。よって、第１の薄膜磁気デバイスによれば、特性の劣化を十分に抑制することができる。
【０００９】
また、本発明は、基板と、前記基板の一方の主面側に設けられる絶縁膜と、前記基板の前記主面側に設けられる第１金属磁性層と、前記基板の前記主面側に設けられるとともに、前記第１金属磁性層と前記基板との間に配置される第２金属磁性層と、前記第１金属磁性層を取り巻くように巻回される薄膜コイルとを備えており、前記薄膜コイルが、前記第１金属磁性層と前記第２金属磁性層との間に設けられる複数の第１導体パターン部と、前記第１金属磁性層に対し、前記第２金属磁性層と反対側に設けられる複数の第２導体パターン部と、前記第１導体パターン部と前記第２導体パターン部とを直列に接続する複数の接続導体部とを有し、前記第１金属磁性層及び前記第２金属磁性層が、互いに離間して配置される複数の本体部と、前記複数の本体部のうち隣接する本体部同士を連結する連結部とを有する、薄膜磁気デバイスである（以下、必要に応じて、「第２の薄膜磁気デバイス」という）。
【００１０】
この第２の薄膜磁気デバイスであっても、連結部を有しない金属磁性層が第１金属磁性層として用いられる場合に比べて、第１金属磁性層は、絶縁膜及び薄膜コイルの応力に対してバランスするような応力を絶縁膜及び薄膜コイルに作用させることが可能となる。このため、基板の主面側に設けられる第１金属磁性層、薄膜コイル及び絶縁膜に反りが発生することが抑制され、絶縁膜や薄膜コイルの反りによって生じる歪みによる薄膜コイルの破断や絶縁膜の基板からの剥離が十分に防止される。
【００１１】
上記第２の薄膜磁気デバイスにおいて、前記複数の第１導体パターン部のうちの最も外側の２つの第１導体パターン部が、前記第１金属磁性層の前記連結部とそれぞれ重なっており、且つ前記複数の第２導体パターン部のうちの最も外側の２つの第２導体パターン部が、前記第２金属磁性層の前記連結部とそれぞれ重なっていることが好ましい。
【００１２】
金属磁性層から生じる応力をＦｍａｇ、金属磁性層の中心から連結部までの距離をｒとすると、金属磁性層によって発生する応力のモーメントは、２×Ｆｍａｇ×ｒとなり、ｒが大きいほどより大きなモーメントが発生することとなる。従って、薄膜コイルの複数の導体パターン部のうち最も外側の導体パターン部が金属磁性層の連結部と重なるようにすると、導体パターン部の応力のモーメントを、連結部における応力のモーメントによって効果的に打ち消すことが可能となる。そのため、より効果的に反りの発生を抑制することが可能となる。
【００１３】
また、第２の薄膜磁気デバイスにおいては、前記第１金属磁性層及び前記第２金属磁性層の前記複数の本体部が矩形状で且つ一定方向に配列されており、前記第１金属磁性層の前記本体部の長手方向と前記第２金属磁性層の前記本体部の長手方向とが直交していることが好ましい。
【００１４】
第１金属磁性層及び第２金属磁性層において、本体部の長手方向では応力が大きいのに対して、本体部の長手方向に直交する方向では応力は小さい。このため、第１金属磁性層の本体部の長手方向と第２金属磁性層の本体部の長手方向とが直交していると、第１金属磁性層及び第２金属磁性層全体として、基板の主面に平行な面内において互いに直交する方向の応力を等しくすることが可能となる。このため、絶縁膜や薄膜コイルの反りの発生をより十分に抑制することが可能となる。
【００１５】
さらに、第２の薄膜磁気デバイスにおいては、前記第１金属磁性層において前記本体部と前記連結部とによってスリットが形成され、前記第２金属磁性層において前記連結部が複数設けられており、前記第２金属磁性層における複数の連結部が、前記第１金属磁性層に形成されるスリットの延び方向に沿って一列に配列されていることが好ましい。
【００１６】
第１金属磁性層においてはスリットの延び方向に沿った応力は小さい。これに対し、第２金属磁性層においては複数の連結部が一列に配列されていると、その複数の連結部の配列方向に沿った応力は大きい。従って、第２金属磁性層における複数の連結部が、第１金属磁性層におけるスリットの延び方向に沿って一列に配列されていると、第１金属磁性層における応力の小さい部分と第２金属磁性層における応力の大きい部分とが補完し合う。このため、第１金属磁性層及び第２金属磁性層全体としての応力の低下がより十分に抑制され、絶縁膜や薄膜コイルの反りの発生をより十分に抑制することが可能となる。
【００１７】
さらにまた、上記第１の薄膜磁気デバイスにおいては、前記薄膜コイルが、前記金属磁性層の一方の主面に対向配置され且つ前記主面に沿って巻回されており、前記金属磁性層が、前記複数の本体部と前記複数の連結部とによって形成され、前記薄膜コイルの巻回中心から放射状に延びる複数のスリットを有しており、前記複数のスリットの延び方向が前記薄膜コイルの一部の延び方向と直交することが好ましい。
【００１８】
この場合において、第１金属磁性層及び第２金属磁性層における渦電流損失を低減しつつ、絶縁膜や薄膜コイルの反りをより低減できるという利点がある。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、特性の劣化を十分に抑制できる薄膜磁気デバイスが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は同等の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る薄膜磁気デバイスとしての薄膜インダクタを示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図、図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図１〜図４に示すように、薄膜インダクタ１００は、基板１と、基板１の主面１ａ上に設けられる絶縁膜７と、絶縁膜７中に基板１の主面１ａと平行に設けられる金属磁性層２と、金属磁性層２を取り巻くように巻回されるソレノイドコイル（薄膜コイル）４とを備えている。金属磁性層２は、ソレノイドコイル４によって形成される磁路中に配置されており、ソレノイドコイル４は、絶縁膜７中に設けられている。ここで、絶縁膜７及びソレノイドコイル４はいずれも引張り応力を有し、金属磁性層２は圧縮応力を有している。
【００２２】
基板１は、例えばガラス、シリコン（Ｓｉ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、セラミックス、半導体、又は樹脂などにより構成されている。
【００２３】
ソレノイドコイル４は、例えば銅（Ｃｕ）などの導電性材料により構成されている。
【００２４】
金属磁性層２は、薄膜インダクタ１００のインダクタンスを高めるためのものであり、例えばコバルト系合金、鉄系合金またはニッケル系合金などの金属磁性材料により構成されている。
【００２５】
絶縁膜７は、ソレノイドコイル４を周辺から絶縁するものであり、例えば酸化ケイ素などの絶縁材料により構成されている。
【００２６】
図１〜図４に示すように、ソレノイドコイル４および配線４Ｔ１、４Ｔ２は、基板１の主面１ａ側に設けられており、ソレノイドコイル４は、基板１の主面１ａに平行な方向に巻回されている。
【００２７】
ソレノイドコイル４は、複数の矩形状の下側導体パターン部（第１導体パターン部）４Ａと、複数の矩形状の上側導体パターン部（第２導体パターン部）４Ｂと、両者を電気的に接続する複数の接続導体部４Ｃとで構成されている。ソレノイドコイル４の両端に位置する２つの下側導体パターン部４Ａからは、それぞれ配線４Ｔ１、４Ｔ２が延びている。
【００２８】
下側導体パターン部４Ａは、基板１の主面１ａ上に直接設けられている。これらの下側導体パターン部４Ａは一定の間隔で並設されている。下側導体パターン部４Ａは、絶縁膜７Ｂによって被覆されている。なお、下側導体パターン部４Ａ同士の間隔は一定でなくてもよい。
【００２９】
絶縁膜７Ｂの上面には金属磁性層２が設けられている。また絶縁膜７Ｂの上面には、金属磁性層２を被覆する絶縁膜７Ｃが設けられている。
【００３０】
絶縁膜７Ｃの上面には複数の上側導体パターン部４Ｂが直接形成されている。これら複数の上側導体パターン部４Ｂは一定の間隔で並設されており、下側導体パターン部４Ａと対向配置されている。従って、下側導体パターン部４Ａと上側導体パターン部４Ｂとの間には金属磁性層２が配置されていることになる。絶縁膜７Ｃの上面には更に、上側導体パターン部４Ｂを被覆する絶縁膜７Ｄが設けられている。下側導体パターン部４Ａと上側導体パターン部４Ｂとは、絶縁膜７Ｂおよび絶縁膜７Ｃを貫通する複数の接続導体部４Ｃによって直列に且つ電気的に接続されている。なお、絶縁膜７Ｂ，７Ｃ，７Ｄによって絶縁膜７が構成されている。絶縁膜７Ｂ，７Ｃ，７Ｄは互いに同一の材料により構成されてもよいし、異なる材料により構成されてもよい。また、上記複数の上側導体パターン部４Ｂ同士の間隔は一定でなくてもよい。
【００３１】
図５は、金属磁性層２を示す平面図である。図５に示すように、金属磁性層２は、互いに離間して配置される複数の矩形状の本体部５と、隣接する本体部５同士を連結する複数の連結部６とで構成されている。具体的には、複数の本体部５は一定間隔で並設されており、隣接する本体部５の一端部同士が連結部６によって連結され、他端部同士も連結部６によって連結されている。このため、複数の矩形状本体部５は複数の連結部６によって一体に構成されている。また、見方を変えると、金属磁性層２は、一定間隔で並設された複数のスリット８を有することとなる。また複数のスリット８の延び方向Ａと、上側導体パターン部４Ｂの配列方向Ｂとは一致している。なお、複数の本体部５同士の間隔は一定でなくてもよい。
【００３２】
以上のような構成を有する薄膜インダクタ１００によれば、金属磁性層２において、複数の矩形状本体部５のうち隣接する本体部５同士が２つの連結部６によって連結されているため、連結部６を有しない金属磁性層が用いられる場合に比べて、金属磁性層２の圧縮応力の減少量を十分に小さくすることが可能となる。このため、金属磁性層２の応力が、それを埋め込む絶縁膜７の応力、即ち絶縁膜７Ｂ，７Ｃ，７Ｄの応力及びソレノイドコイル４の持つ応力をキャンセルするのに大きく寄与し、絶縁膜７やソレノイドコイル４の応力に対してバランスするような応力を絶縁膜７やソレノイドコイル４に作用させることが可能となる。本実施形態では、金属磁性層２は圧縮応力を有するのに対し、絶縁膜７及びソレノイドコイル４は引張応力を有する。このため、金属磁性層２の圧縮応力と、絶縁膜７及びソレノイドコイル４の全応力とがキャンセルし合い、絶縁膜７及びソレノイドコイル４全体として反りが発生することが抑制される。従って、絶縁膜７及びソレノイドコイル４の反りによって生じる歪みによるソレノイドコイル４の破断や絶縁膜７の基板１からの剥離が十分に防止される。よって、薄膜インダクタ１００によれば、特性の劣化を十分に抑制することができる。
【００３３】
また、薄膜インダクタ１００では、本体部５同士が互いに離間して配置され、その間にスリット８が形成されていることにより、金属磁性層２における渦電流の発生が十分に抑制され、優れた高周波特性が実現される。
【００３４】
次に、薄膜インダクタ１００の製造方法について説明する。
【００３５】
まず基板１を用意する。次に、基板１の主面１ａ上に下部導体パターン部４Ａを形成する。
【００３６】
下側導体パターン部４Ａは次のようにして形成する。即ち、まず基板１の主面１ａ上にシード層を形成し、その上に下部導体パターン部４Ａと相補的な形状を有するレジストパターンを形成する。続いて、シード層をメッキして下側導体パターン部４Ａを形成する。この後、レジストパターンを除去し、更に下側導体パターン部４Ａ間の間隙から露出するシード層をウェットエッチングにより除去する。こうして、下側導体パターン部４Ａが形成される。このとき、下側導体パターン部４Ａを例えば１２０℃でアニーリングすることにより、抵抗値をも安定させることができるが、引っ張り応力が発生してしまう。
【００３７】
この後、下側導体パターン部４Ａを覆うように絶縁膜７Ｂ、金属磁性層２、絶縁膜７Ｃを順次に形成する。
【００３８】
このとき、絶縁膜７Ｂ及び絶縁膜７Ｃは例えばポリイミドによって形成することができる。このとき、絶縁膜７Ｂ及び絶縁膜７Ｃは熱硬化型樹脂のため、常温に戻ったときに引張応力を生じてしまう。。
【００３９】
また金属磁性層２は、例えばスパッタリング法により形成することができる。また、金属磁性層２が圧縮応力を有するようにするためには、成膜圧力を下げればよい。この場合、磁気特性が上がるとともに、金属磁性層２が圧縮応力を有することとなる。
【００４０】
次に、絶縁膜７Ｂ，７Ｃを貫通するように接続導体部４Ｃを形成する。接続導体部４Ｃが引張り応力を有するようにするためには、具体的には接続導体部４Ｃを、例えば１２０℃でアニーリングすることにより、抵抗値を安定させることができるが、同時に引っ張り応力を生じてしまう。そして、絶縁膜７Ｃ上に、下側導体パターン部４Ａと同様の方法により上側導体パターン部４Ｂを形成する。更に、上側導体パターン部４Ｂを覆うように絶縁膜７Ｄを形成する。絶縁膜７Ｄは絶縁膜７Ｂ、７Ｃと同様にして形成する。こうして、薄膜インダクタ１００が完成する。
【００４１】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る薄膜磁気デバイスの第２実施形態について図６及び図７を参照して説明する。
【００４２】
図６は、本実施形態に係る薄膜磁気デバイスとしての薄膜インダクタを示す断面図である。図６に示すように、本実施形態の薄膜磁気デバイス２００は、以下の点で第１実施形態の薄膜インダクタ１００と相違する。
【００４３】
第１の相違点は、金属磁性層２に代えて金属磁性層２０２が用いられる点である。以下、金属磁性層２０２を「上部金属磁性層２０２」と呼ぶ。上部金属磁性層２０２の詳細については後述する。
【００４４】
第２の相違点は、本実施形態の薄膜インダクタ２００が、金属基板１と、ソレノイドコイル４の下側導体パターン部４Ａとの間に、基板１の主面１ａに平行に配置される金属磁性層２１２をさらに有する点である。以下、金属磁性層２１２を「下部金属磁性層２１２」と呼ぶ。下部金属磁性層２１２は、絶縁膜２０７中に設けられている。下部金属磁性層２１２の詳細については後述する。
【００４５】
第３の相違点は、下部金属磁性層２１２が絶縁膜７Ａによって被覆され、その絶縁膜７Ａの表面上に絶縁膜７Ｂが設けられている点である。なお、本実施形態では、絶縁膜７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄによって絶縁膜２０７が構成されている。ここで、絶縁膜７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄはいずれも引張応力を有する。
【００４６】
上部金属磁性層２及び下部金属磁性層２０２について図７を参照して詳細に説明する。図７に示すように、上部金属磁性層２は、互いに平行に配置された２つの矩形状本体部５を有し、これら矩形状本体部５同士が２つの連結部６によって連結されている。２つの矩形状本体部５は互いに離間して配置されている。２つの連結部６は、矩形状本体部５の間に設けられている。下部金属磁性層２０２も、同様の構成を有する。上部金属磁性層２及び下部金属磁性層２０２は圧縮応力を有する。
【００４７】
そして、ソレノイドコイル４の複数本の上側導体パターン部４Ｂのうち最も外側の２本の上側導体パターン部４Ｂがそれぞれ、上部金属磁性層２の連結部６と、基板１の主面１ａに直交する方向に沿って重なりあっている。同様に、ソレノイドコイル４の複数本の下側導体パターン部４Ａのうち最も外側の２本の下側導体パターン部４Ａはそれぞれ、下部金属磁性層２０２の連結部６と、基板１の主面１ａに直交する方向に沿って重なりあっている。
【００４８】
従って、本実施形態の薄膜インダクタ２００によれば、以下の効果が得られる。即ち、上部金属磁性層２から生じる応力をＦｍａｇ、上部金属磁性層２の中心から連結部６までの距離をｒとすると、上部金属磁性層２によって発生する応力のモーメントは、２×Ｆｍａｇ×ｒとなり、ｒが大きいほどより大きなモーメントが発生することとなる。従って、ソレノイドコイル４の複数の上側導体パターン部４Ｂのうち最も外側の２本の上側導体パターン部４Ｂが上部金属磁性層２の連結部６と重なるようにすると、上側導体パターン部４Ｂの応力のモーメントを、上部金属磁性層２の連結部６における応力のモーメントによって効果的に打ち消すことが可能となる。そのため、より効果的に反りの発生を抑制することが可能となる。このことは、下部金属磁性層２０２の場合でも同様である。よって、薄膜インダクタ２００によれば、絶縁膜２０７やソレノイドコイル４の反りの発生をより十分に抑制することができる。
【００４９】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る薄膜磁気デバイスの第３実施形態について図８及び図９を参照して説明する。
【００５０】
図８は、本実施形態に係る薄膜磁気デバイスとしての薄膜インダクタ３００を示す断面図である。図８に示すように、本実施形態の薄膜インダクタ３００は、以下の点で第２実施形態の薄膜インダクタ２００と相違する。
【００５１】
即ち、相違点は、下部金属磁性層２１２に代えて下部金属磁性層３０２が用いられ、下部金属磁性層３０２が図９に示す構成を有している点である。即ち、図９の（ｂ）に示すように、下部金属磁性層３０２においては、複数の矩形状本体部５において隣り合う矩形状本体部５同士がその中央部で１つの連結部６によって連結されている。そして、上部金属磁性層２０２の本体部５の長手方向Ｄ（図９の（ａ）参照）と、下部金属磁性層３０２の本体部５の長手方向Ｅ（図９の（ｂ）参照）とが直交している。
【００５２】
上部金属磁性層２０２及び下部金属磁性層３０２において、本体部５の長手方向Ｄ，Ｅでは応力が大きいのに対して、本体部５の長手方向に直交する方向Ｆ，Ｇでは応力は小さい。このため、上部金属磁性層２０２の本体部５の長手方向Ｄと下部金属磁性層３０２の本体部５の長手方向Ｅとが直交していると、上部金属磁性層２０２及び下部金属磁性層３０２全体として、基板１の主面１ａに平行な面内において互いに直交する方向の応力を等しくすることが可能となる。このため、絶縁膜３０７やソレノイドコイル４の反りの発生をより十分に抑制することが可能となる。なお、本実施形態において、絶縁膜３０７は、絶縁膜７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄによって構成されている。
【００５３】
ここで、上部金属磁性層２０２において本体部５と連結部６とによってスリット３０８が形成され、下部金属磁性層３０２において連結部６が複数設けられており、下部金属磁性層３０２における複数の連結部６が、上部金属磁性層２０２の本体部５と連結部６とによって形成されるスリット３０８の延び方向に沿って一列に配列されていることが好ましい。
【００５４】
上部金属磁性層２０２においてはスリット３０８の延び方向に沿った応力は小さい。これに対し、下部金属磁性層３０２においては複数の連結部６が一列に配列されていると、その複数の連結部６の配列方向に沿った応力は大きい。従って、下部金属磁性層３０２における複数の連結部６が、上部金属磁性層２０２におけるスリット３０８の延び方向に沿って一列に配列されていると、上部金属磁性層２０２における応力の小さい部分と下部金属磁性層３０２における応力の大きい部分とが補完し合う。このため、上部金属磁性層２０２及び下部金属磁性層３０２全体としての応力の低下がより十分に抑制され、絶縁膜３０７やソレノイドコイル４の反りの発生をより十分に抑制することが可能となる。
【００５５】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る薄膜磁気デバイスの第４実施形態について図１０及び図１１を参照して説明する。
【００５６】
図１０は、本実施形態に係る薄膜インダクタの金属磁性層を示す断面図である。図１０に示すように、本実施形態の薄膜インダクタ４００は、基板１の主面１ａ上に絶縁膜４０７Ａが形成され、絶縁膜４０７Ａ中に薄膜コイルとしてのスパイラルコイル４０４が埋め込まれている。絶縁膜４０７Ａの上面には金属磁性層４０２が設けられ、絶縁膜４０７Ａの上面には金属磁性層４０２を被覆する絶縁膜４０７Ｂが設けられている。本実施形態では、絶縁膜４０７Ａ、４０７Ｂにより絶縁膜４０７が構成されている。
【００５７】
図１１は、本実施形態の金属磁性層４０２を示す平面図である。図１１に示すように、金属磁性層４０２は、マトリクス状に且つ互いに離間して配置された４つの正方形状の本体部５を有している。そして、４つの本体部５は、８つの連結部６によって連結されている。具体的には、本体部５の互いに対向する縁部同士が２つの連結部６によって連結されている。ここで、２つの連結部６は、互いに離間して配置されており、スリット４０８を形成している。従って、金属磁性層２は４本のスリット４０８を有することとなる。また、金属磁性層２には、その中心寄りに配置される４つの連結部６によって、スパイラルコイル４０４の一端部に電気的に接続される引出端子４０９が設けられる貫通孔４０３が形成されている。この貫通孔４０３は、スパイラルコイル４０４の巻回中心となるものであり、４本のスリット８は、貫通孔４０３から放射状に延びている。
【００５８】
一方、スパイラルコイル４０４は、金属磁性層４０２の主面４０２ａに沿って巻回されている。ここで、スパイラルコイル４０４は、その一部が４本のスリット８の延び方向Ｃと直交するように配置されている。
【００５９】
従って、本実施形態の薄膜インダクタ４００によれば、金属磁性層４０２における渦電流損失を低減しつつ、絶縁膜４０７やスパイラルコイル４０４の反りをより低減できる。
【００６０】
また、本実施形態の薄膜インダクタ４００では、４本のスリット８が十字状となるように配置されている。即ち、金属磁性層４０２において、本体部５及び連結部６は、巻回中心に対して点対称に配置されている。このため、絶縁膜４０７及びスパイラルコイル４０４の引張応力を打ち消す圧縮応力の大きさが、各本体部５及び各連結部６でそれぞれほぼ同一となる。このため、４つの本体部５がスパイラルコイル４０４の巻回中心に対して点対称に配置されていない場合に比べて、反りの発生がより十分に抑制される。
【００６１】
本発明は、上記第１〜第４実施形態に限定されるものではない。例えば、上記第１実施形態では、金属磁性層２において、隣接する本体部５同士が２つの連結部６によって連結されているが、隣接する本体部５同士は１つの連結部６で連結されるものであってもよい。即ち、複数の本体部５の同じ側の端部にある連結部６が除去された形態であってもよいし、図１２に示すように、交互に反対側の端部にある連結部６が除去された形態、即ちミアンダ形状（蛇行形状）であってもよい。
【００６２】
また、上記第１〜第３実施形態では、本体部５が矩形状となっており、複数の本体部５が並設されているため、本体部５と連結部６とによってスリットが形成されているが、本体部は矩形状に限られるものではない。例えば本体部５が円弧状であれば、本体部５と連結部６とによって円形状の開口が形成されることとなる。
【００６３】
また、上記第２実施形態では、複数本の上側導体パターン部４Ｂのうち最も外側の２本の上側導体パターン部４Ｂがそれぞれ、上部金属磁性層２０２の連結部６と重なるように配置されているが、必ずしも連結部６と重なって配置される必要はない。このことは、下部金属磁性層２１２と下側導体パターン部４Ａとの関係についても同様である。さらに、上記第２実施形態では、上部金属磁性層２０２と下部金属磁性層２０２とが同様の形状を有しているが、異なる形状を有していてもよい。但し、上部金属磁性層２０２及び下部金属磁性層のいずれも互いに離間する複数の本体部と、本体部同士を連結する連結部とを有することが好ましい。
【００６４】
さらに、上記第４実施形態では、スリット４０８内に、本体部５同士を連結し、他の連結部と離間する位置に設けられる連結部６が１つ以上設けられてもよい。
【００６５】
また、第４実施形態では、本体部５が正方形状を有しているが、本体部５は、金属磁性層２にスリットを形成できる形状であればよく、本体部５は正方形状に限られるものではない。例えば本体部５は長方形であってもよい。
【００６６】
さらに、上記第４実施形態では、貫通孔４０３を形成する４つの連結部６が設けられているが、図１３に示すように、４つの連結部６は設けられていなくてもよい。この場合でも、絶縁膜４０７及びスパイラルコイル４０４の反りを十分に抑制することは可能である。
【００６７】
さらに、上記第１〜第４実施形態では、薄膜磁気デバイスとして、薄膜インダクタが挙げられているが、本発明は、薄膜インダクタに限らず、薄膜トランス等に適用することも可能である。この場合、上記第１〜第４実施形態の薄膜インダクタにさらに同様の薄膜コイルを追加すればよい。
さらにまた、上記第１〜第４実施形態では、金属磁性層２、上部金属磁性層２０２、下部金属磁性層２１２，３０２は圧縮応力を有し、ソレノイドコイル４、スパイラルコイル４０４、絶縁膜７、２０７、３０７、４０７は引張応力を有しているが、金属磁性層２、上部金属磁性層２０２、下部金属磁性層２１２，３０２が引張応力を有し、ソレノイドコイル４、スパイラルコイル４０４、絶縁膜７、２０７、３０７、４０７が圧縮応力を有していてもよい。
さらに上記第１〜第４実施形態では、ソレノイドコイル４又はスパイラルコイル４０４が絶縁膜中に設けられているが、必ずしもその必要はない。具体的に述べると、上記第１〜第３実施形態では、ソレノイドコイル４の上部導体パターン部４Ｂは露出していてもよい。即ち、絶縁膜７Ｄは省略可能である。また上記第４実施形態では、スパイラルコイル４０４は露出していてもよい。即ち、絶縁膜４０７Ｂは省略可能である。
【実施例】
【００６８】
以下、本発明の内容を実施例及び比較例を挙げてより具体的に説明する。
【００６９】
（実施例１）
まず基板１としてシリコンからなる基板を用意した。次に、基板１の主面１ａ上に、厚さ２．５μｍの絶縁膜を形成した。絶縁膜は、ポリイミドにより形成した。
【００７０】
次に、絶縁膜の上面に、銅からなるシード層を形成し、その上に、形成すべきスパイラルコイルと相補的な形状を有するレジストパターンを形成した。このときレジストパターンは、ノボラック系樹脂からなるレジスト樹脂で形成した。続いて、シード層を銅メッキした。この後、レジストパターンを除去し、更にスパイラルコイルの間隙から露出するシード層をウェットエッチングにより除去した。こうしてスパイラルコイルを形成した。このときスパイラルコイルのピッチは２０μｍであり、巻き数は１０回であった。
【００７１】
この後、スパイラルコイルを覆うように絶縁膜を形成し、その後、図１１に示す形状の金属磁性層を形成した。このとき、金属磁性層は、ＣｏＺｒＴａ合金により構成した。金属磁性層は、絶縁膜の上に、ＣｏＺｒＴａ合金からなるシード層を形成し、その上に、形成すべき金属磁性層と相補的な形状を有するレジストパターンを形成した。このときレジストパターンは、ノボラック系樹脂からなるレジスト樹脂で形成した。また金属磁性層における４本のスリットの延び方向が導体パターン部の一部の延び方向と一致するようにした。続いて、シード層をＣｏＺｒＴａ合金でメッキした。この後、レジストパターンを除去し、更に金属磁性層におけるスリットから露出するシード層をウェットエッチングにより除去した。こうして図１１に示す形状の金属磁性層を形成した。このとき本体部は一辺６０００μｍの正方形とし、本体部間の間隔は１００μｍとした。また連結部についてはそれぞれ、スリットの延び方向に沿う長さを１０００μｍとした。こうして薄膜インダクタを得た。
【００７２】
（比較例１）
金属磁性層形成時に連結部を設けなかったこと以外は実施例１と同様にして薄膜インダクタを得た。
【００７３】
実施例１及び比較例１に係る薄膜インダクタについて、インピーダンスアナライザ（アジレントテクノロジー社製ＨＰ４２９４Ａ）を用いてインダクタンスの周波数依存性を測定した。その結果、実施例１及び比較例１ともに、特に高周波領域においてインダクタンスが高くなっており、良好な高周波特性を示すことが確認された。
【００７４】
また、実施例１及び比較例１に係る薄膜インダクタについて、接触式反り測定装置によって反りの量を測定したところ、実施例１の薄膜インダクタは反りが１０μｍ以下であった。これに対し、比較例１の薄膜インダクタでは薄膜インダクタの反り量が９０μｍと非常に大きいものであった。
【００７５】
（実施例２）
以下のようにして、図６に示す構成の薄膜インダクタを作製した。即ち、まず基板１としてガラス基板を用意した。次に、以下のようにして、基板１の主面１ａ上に、図７に示す形状の下部金属磁性層２１２を形成した。即ち、下部金属磁性層２１２は、ＣｏＺｒＴａ合金により構成した。下部金属磁性層２１２は、基板１の主面１ａ上に、ＣｏＺｒＴａ合金からなるシード層を形成し、その上に、形成すべき金属磁性層と相補的な形状を有するレジストパターンを形成した。このときレジストパターンは、ノボラック系樹脂からなるレジスト樹脂で形成した。続いて、シード層をＣｏＺｒＴａ合金でメッキし、最後にレジストパターンを除去した。こうして厚さ１５μｍの下部金属磁性層を得た。このとき、矩形状本体部の寸法は、延び方向の長さを６０００μｍとし、幅を２９００μｍとした。隣り合う本体部５間の間隔は２００μｍとし、連結部６の本体部の延び方向に沿う長さを２５００μｍとした。
【００７６】
次に、下部金属磁性層を覆うようにして厚さ２．５μｍのポリイミドからなる絶縁膜をスピンコート法により形成した。
【００７７】
次に、絶縁膜７Ａの上面に、銅からなるシード層を形成し、その上に、形成すべき導体パターン部と相補的な形状を有するレジストパターンを形成した。このときレジストパターンは、下部金属磁性層の作製に用いたのと同様のレジスト樹脂で形成した。続いて、シード層を銅メッキし、その後、レジストパターンを除去し、更に導体パターン部間の間隙から露出するシード層をウェットエッチングにより除去した。こうして、下側導体パターン部を形成した。このとき、下側導体パターン部の幅は９０μｍとし、下側導体パターン部間の間隔は２０μｍとなるようにした。
【００７８】
この後、下側導体パターン部を覆うように絶縁膜７Ｂ、上部金属磁性層２０２、絶縁膜７Ｃを順次形成した。このとき、上部金属磁性層２０２は、ＣｏＺｒＴａ合金で形成し、厚さは１５μｍとなるようにした。また上部金属磁性層２０２は下部金属磁性層２１２と同様の方法で形成した。このとき、上部金属磁性層２０２については、矩形状本体部の延び方向の長さを６０００μｍとし、幅を２９００μｍとした。隣り合う本体部５間の間隔は２００μｍとし、連結部６の本体部の延び方向に沿う長さを２５００μｍとした。
【００７９】
次に、下部金属磁性層を覆うようにして厚さ１７μｍのポリイミド樹脂からなる絶縁膜をスピンコート法により形成した。
【００８０】
次に、上部金属磁性層２０２を覆うように絶縁膜７Ｃを形成した。そして、絶縁膜７Ｃに、感光性ポリイミド樹脂を用いることにより絶縁膜７Ｂ，７Ｃに貫通孔を形成し、下側導体パターン部を露出させた。そして、めっき法により、貫通孔に銅を埋め込み、接続導体部を得た。そして、下側導体パターン部と同様の方法により、上側導体パターン部を形成した。続いて、上側導体パターン部を覆うように厚さ２．５μｍの絶縁膜７Ｄを形成した。こうして薄膜インダクタを得た。
【００８１】
（比較例２）
上部金属磁性層及び下部金属磁性層の形成時に連結部を設けなかったこと以外は実施例２と同様にして薄膜インダクタを得た。
【００８２】
実施例２及び比較例２の薄膜インダクタについて、インピーダンスアナライザ（アジレントテクノロジー社製ＨＰ９２９４Ａ）を用いてインダクタンスの周波数依存性を測定した。その結果、ＭＨｚ領域おいて、実施例２の薄膜インダクタの方が比較例２の薄膜インダクタよりもインダクタンスが向上することが確認された。
【００８３】
実施例２及び比較例２の薄膜インダクタについて、実施例１と同様にして反りの量を測定したところ、実施例２の薄膜インダクタでは、反りは見られなかった。これに対し、比較例２の薄膜インダクタでは、大きな反りが発生してしまった。
【００８４】
以上の結果より、本発明によれば、反りの発生が十分に抑制され、薄膜磁気デバイスの特性劣化が十分に抑制されることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る薄膜磁気デバイスを示す平面図である。
【図２】図１のII−II線に沿った断面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】図１のIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】図１の金属磁性層を示す平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る薄膜磁気デバイスを示す平面図である。
【図７】図６の上部金属磁性層を示す平面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る薄膜磁気デバイスを示す平面図である。
【図９】図８の上部金属磁性層及び下部金属磁性層を示す平面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る薄膜磁気デバイスを示す断面図である。
【図１１】図１０の薄膜磁気デバイスを示す平面図である。
【図１２】図１の金属磁性層の変形例を示す平面図である。
【図１３】図１１の金属磁性層の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００８６】
２…金属磁性層、上部金属磁性層（第１金属磁性層）、４…ソレノイドコイル（薄膜コイル）、４Ａ…下側導体パターン部（第１導体パターン部）、４Ｂ…上側導体パターン部（第２導体パターン部）、４Ｃ…接続導体部、５…本体部、６…連結部、７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ…絶縁膜、８…スリット、１００，２００，３００，４００…薄膜インダクタ（薄膜磁気デバイス）、２１２，３０２…下部金属磁性層（第２金属磁性層）、Ｃ…スリットの延び方向、Ｄ…上部金属磁性層の本体部の長手方向、Ｅ…下部金属磁性層の本体部の長手方向。
【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】
2008205179.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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