(57)【要約】【課題】  低損失微小の高周波コイルの加工工程を簡素化してコスト低減を図るとともに、全体の厚さを薄くする。【解決手段】  凹部１０１を持つシリコン基板１００と、凹部１０１の表面にそれぞれ略並行に設けられた複数の第１の金の線２０１〜２０５と、開口面にそれぞれ略並行に架設された複数の第２の金の線３０１〜３０４と、第１及び第２の金の線の端部を接続することにより連続したらせん状の高周波コイルとする。【選択図】        図１
2005191089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部を持つ基板と、前記凹部の表面にそれぞれ略並行に設けられた複数の第１の導体線路と、前記凹部の開口面にそれぞれ略並行に架設された複数の第２の導体線路と、前記第１の導体線路の一端を前記第２の導体線路の一端に接続する第１の接続部と、前記第１の導体線路の他端を一端が接続された前記第２の導体線路の隣の第２の導体線路の一端に接続する第２の接続部と、を備えたらせん状の高周波コイル。
【請求項２】
凹部を持つ基板と、前記凹部の表面にそれぞれ略並行に設けられた複数の第１の導体線路と、前記凹部の開口面に設けられた絶縁体と、前記絶縁体の上面にそれぞれ略並行に架設された複数の第２の導体線路と、前記第１の導体線路の一端を前記第２の導体線路の一端に接続する第１の接続部と、前記第１の導体線路の他端を一端が接続された前記第２の導体線路の隣の第２の導体線路の一端に接続する第２の接続部と、を備えたらせん状の高周波コイル。
【請求項３】
凹部を持つ基板と、前記凹部の表面にそれぞれ略並行に設けられた複数の第１及び第３の導体線路と、前記凹部の開口面にそれぞれ略並行に架設された複数の第２の及び第４の導体線路と、前記第１の導体線路の一端を前記第２の導体線路の一端に接続する第１の接続部と、前記第１の導体線路の他端を一端が接続された前記第２の導体線路の隣の第２の導体線路の一端に接続する第２の接続部と、前記第３の導体線路の一端を前記第４の導体線路の一端に接続する第３の接続部と、前記第３の導体線路の他端を一端が接続する第４の導体線路の隣の第４の導体線路の一端に接続する第４の接続部と、を備えたらせん状の高周波コイル。
【請求項４】
凹部を持つ基板と、前記凹部の表面にそれぞれ略並行に設けられた複数の第１及び第３の導体線路と、前記凹部の開口面に設けられた二層の絶縁体と、前記二層の絶縁体の間にそれぞれ略並行に架設された複数の第２の及び第４の導体線路と、前記第１の導体線路の一端を前記第２の導体線路の一端に接続する第１の接続部と、前記第１の導体線路の他端を一端が接続された前記第２の導体線路の隣の第２の導体線路の一端に接続する第２の接続部と、前記第３の導体線路の一端を前記第４の導体線路の一端に接続する第３の接続部と、前記第３の導体線路の他端を一端が接続された前記第４の導体線路の隣の第４の導体線路の一端に接続する第４の接続部と、を備えたらせん状の高周波コイル。
【請求項５】
二層の絶縁体に磁性体からなる中空体を支持させ、かつ複数の第２及び第４の導体線路を前記中空体に非接触状態で挿通させたことを特徴とする請求項４記載の高周波コイル。
【請求項６】
基板に凹部を設けるステップと、前記凹部の表面にそれぞれ略並行に複数の第１の導体線路を設けるステップと、前記凹部内に犠牲層を充填するステップと、前記犠牲層の上面にそれぞれ略並行に複数の第２の導体線路を設けるステップと、前記第１の導体線路の一端を前記第２の導体線路の一端に接続するステップと、前記第１の導体線路の他端を一端が接続された前記第２の導体線路の隣の第２の導体線路の一端に接続するステップと、前記犠牲層を除去するステップと、を有するらせん状の高周波コイルの製造方法。
【請求項７】
基板に凹部を設けるステップと、前記凹部の表面にそれぞれ略並行に複数の第１の導体線路を設けるステップと、前記凹部内に犠牲層を充填するステップと、前記犠牲層の上面に絶縁層を設けるステップと、前記第１の絶縁層の上面にそれぞれ略並行に複数の第２の導体線路を設けるステップと、前記第１の導体線路の一端を前記第２の導体線路の一端に接続するステップと、前記第１の導体線路の他端を一端が接続された前記第２の導体線路の隣の第２の導体線路の一端に接続するステップと、前記犠牲層を除去するステップと、を有するらせん状の高周波コイルの製造方法。
【請求項８】
基板に凹部を設けるステップと、前記凹部の表面にそれぞれ略並行に複数の第１及び第３の導体線路を設けるステップと、前記凹部内に犠牲層を充填するステップと、前記犠牲層の上面にそれぞれ略並行に複数の第２及び第４の導体線路を設けるステップと、前記第１の導体線路の一端を前記第２の導体線路の一端に接続するステップと、前記第１の導体線路の他端を一端が接続された前記第２の導体線路の隣の第２の導体線路の一端に接続するステップと、前記第３の導体線路の一端を前記第４の導体線路の一端に接続するステップと、前記第３の導体線路の他端を一端が接続された前記第４の導体線路の隣の第４の導体線路の一端に接続するステップと、前記犠牲層を除去するステップと、を有するらせん状の高周波コイルの製造方法。
【請求項９】
基板に凹部を設けるステップと、前記凹部の表面にそれぞれ略並行に複数の第１及び第３の導体線路を設けるステップと、前記凹部内に犠牲層を充填するステップと、前記犠牲層の上面に第１の磁性体を設けるステップと、前記犠牲層及び前記第１の磁性体の上面に第１の絶縁層を設けるステップと、前記第１の絶縁層の上面にそれぞれ略並行に複数の第２及び第４の導体線路を設けるステップと、前記第１の絶縁層と前記第２の導体線路との上面に第２の絶縁層を設けるステップと、前記第１の磁性体の上面に設けられた第１及び第２の絶縁層の一部を除去し２つの溝を設けるステップと、前記２つの溝に第３及び第４の磁性体を設けるステップと、前記第３及び第４の磁性体と接続される第２の磁性体を前記第２の絶縁層の上に設けるステップと、前記第１の導体線路の一端を前記第２の導体線路の一端に接続するステップと、前記第１の導体線路の他端を一端が接続された前記第２の導体線路の隣の第２の導体線路の一端に接続するステップと、前記第３の導体線路の一端を前記第４の導体線路の一端に接続するステップと、前記第３の導体線路の他端を一端が接続された前記第４の導体線路の隣の第４の導体線路の一端に接続するステップと、前記犠牲層を除去するステップと、を有するらせん状の高周波コイルの製造方法。
【請求項１０】
シリコンウェハ製の基板に、エッチングないし機械加工により凹部を形成することを特徴とする請求項６から請求項９記載のうちのいずれか１項記載の高周波コイルの製造方法。
【請求項１１】
ガラス製の基板に、エッチング、サンドブラストないし機械加工により凹部を形成することを特徴とする請求項６から請求項９記載のうちのいずれか１項記載の高周波コイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は微細加工技術による高周波コイルとその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の高周波コイルでは、高周波コイルは複数のループ状線路を軸線が共通になるように配列したらせん状に形成されている。そのらせん状体の両端部は軸方向に屈曲されて入力部と出力部に形成されていて、これら入出力部が基板に保持されている。
次に動作について説明する。
信号の入力部から入力された高周波信号はループ状線路へと伝送され、信号の出力部から出力される。このとき、１つのループ状線路の周囲に発生する磁界の向きはその他のループ状線路の発生する磁界の向きと同じであり、ループ状線路全体では電流の変化を妨げる向きに電位が発生し、インダクタとして働く。また、電磁界はループ状線路の内側に集中するので基板の影響を受けにくいため、基板の誘電正接による損失は少なく、低損失なコイルとして働く。
次に従来の高周波コイルの加工方法について説明する。
アルミナ基板の上に厚さ３０μｍのポリイミド膜を積層した後、アルミニウムをマスクとしたエッチングにより溝を形成して銅メッキを行うことにより、入出力部を形成する。さらにポリイミド膜を積層し、アルミニウムをマスクとしたエッチングにより溝を形成して銅メッキを行うことによりループ状線路の下方部を形成する。次いでポリイミド膜を積層し、アルミニウムをマスクとしたエッチングにより溝を形成して銅メッキを行うことによりループ状線路の垂直部を作成する。最後に、ポリイミド膜を積層し、アルミニウムをマスクとしたエッチングにより溝を形成して銅メッキを行うことによりループ状線路の上方部を形成する（例えば、非特許文献１、特にＦｉｇ９ａ〜ｅ参照）。
他の従来の高周波コイルでは、グランド導体の上にシリコンが堆積されたシリコン基板を設け、シリコン基板の上に薄い誘電体膜を形成し、誘電体膜の上にスパイラルコイル、スパイラルコイルの入出力部およびスパイラルコイルの終端部分と入出力部を結ぶエアブリッジが設けられ、かつスパイラルコイルよりも下方のシリコンはエッチングにより除去されて空孔に形成されている。
次に動作について説明する。
入力部から入力された信号はスパイラルコイルに導かれ、さらに信号はエアブリッジを介して出力部へ導かれる。スパイラルシリコンの下方は空孔に形成されているため、シリコンの誘電体損やシリコンの導体損が生ぜず、このため小型で低損失なコイルが実現できる（例えば、非特許文献２、特にＦｉｇ２参照）。
【０００３】
【非特許文献１】刊行物「コンポーネント、パッケージングおよびマニファクチャリング  テクノロジーに関するＩＥＥＥトランザクション」、１９９８年１月ＰＡＲＴ  Ｃ，ＶＯＬ．２１，ＮＯ．１に記載のヨンージュン  キムおよびマーク  ジー．アレン共著による題名「高周波用表面微細加工によるソレノイドインダクタ」
【非特許文献２】刊行物「マイクロウエーブ理論および技術に関するＩＥＥＥトランザクション」、１９９５年４月ＶＯＬ．４３，ＮＯ．４に記載のチェンーユー  チおよびガブリエル  エム．レバイツ共著による題名「微細加工技術を用いたマイクロウエーブおよびミリメータ波用のエレメントおよび結合線フィルタ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に記載の技術では、微細加工技術を用いて基板上にポリイミド膜を何層にも積み上げて高周波コイルを下方部から順次形成するので、加工工程が複雑でコストがかかるという課題があった。
また、非特許文献２に記載の技術では、複数枚のウェハを張り合わせて加工するので、部品の厚みが厚くなるという課題があった。
【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、加工工程が簡易でコスト低減が図れ、かつ部品の薄型化が実現可能な高周波コイルとその製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る高周波コイルは、凹部を持つ基板と、凹部の表面にそれぞれ略並行に設けられた複数の第１の導体線路と、凹部の開口面にそれぞれ略並行に架設された複数の第２の導体線路と、第１の導体線路の一端を第２の導体線路の一端に接続する第１の接続部と、第１の導体線路の他端を一端が接続された第２の導体線路の隣の第２の導体線路の一端に接続する第２の接続部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、らせん状導体線路の半分以上は基板の凹部内面に設けられ、しかも他の部分の導体線路は凹部の開口面に架設されているので、らせん状導体のほぼ全体が基板に保持されていることになり、したがって、らせん状導体自体の強度や剛性が多少低くても高周波コイルを形成することが可能であり、よって、らせん状導体線路をより薄くかつ細く形成することができるため小型化が可能となるとともに、高周波コイル全体の厚さは基板の高さにほぼ等しく、したがって、全体の厚さを薄くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高周波コイルの斜視図、図２および図３は製造工程の途中を示す斜視図である。シリコン基板１００にはエッチングにより微小な凹部１０１が形成されていて、この凹部の内面には、それぞれ略並行に設けられた複数の第１の導体線路である複数の第１の金の線２０１〜２０５が配置されている。
また、凹部１０１の開口面には、それぞれ略並行に架設された複数の第２の導体線路である複数の第２の金の線及び入出力部となる金の線３０１〜３０６から形成されている。そして第１の金の線２０１〜２０５の一端を第２の金の線３０１〜３０６の一端に接続する第１の接続部４０１と、第１の金の線の他端を一端が接続される第２の金の線の隣の第２の金の線の一端に接続する第２の接続部４０２を複数設けることにより、隣り合う第１の金の線同士が第２の金の線により電気的に接続される。第１の接続部及び第２の接続部は、接続が容易となるように凹部の上段上面に設けられている。複数の第１の金の線及び複数の第２の金の線が一本の導体となり、金の線はらせん状のコイルに形成される。金の線で形成されたらせん状のコイルのコア部は中空に構成されている。
【０００９】
次に上記構成に係る高周波コイルの製造方法について説明する。
まず、図２に示すようにシリコン基板１００にウェットエッチングを施して深さ３０μｍほどの凹部１０１を設ける。次に図３に示すようにこの凹部１０１の内面から基板１００の上面にかけて金をスパッタし、フォトエッチングにより１μｍほどの厚みの複数の第１の金の線２０１〜２０５を残す。このとき、各々の第１の金の線２０１〜２０５の両端がシリコン基板１００の凹部の上段上面にわずかに残るようにしておく。
【００１０】
次に、犠牲層としてたとえばフォトレジストを凹部１０１に充填してシリコン基板１００の凹部の上面と同じ面で平坦化する。このとき、第１の金の線２０１〜２０５の各々の両端部が犠牲層から露出するようにする。続いて犠牲層の上に金をスパッタし、フォトエッチングにより１μｍほどの厚みの第２の金の線及び入出力部となる金の線３０１〜３０６を残す。その際、第２の金の線及び入出力部となる金の線３０１〜３０６の各々の両端部が第１の金の線２０１〜２０５の各々の両端部に接合させるための第１及び第２の接続部４０１，４０２を形成する。上述したように第１及び第２の接続部４０１，４０２を形成することにより、隣り合う第１の金の線同士が第２の金の線により電気的に接続される。
【００１１】
最後に犠牲層として凹部１０１に充填されているフォトレジストをウェットエッチングで取り除くことで第１及び第２の金の線３０５，２０１，３０１，２０２，３０２，２０３，３０３，２０４，３０４，２０５，３０６は連続する一本のらせん状導体となり、全体としてらせん状導体の内部が中空となるコイルが得られる。
凹部内に犠牲層を充填し、犠牲層上に第２の金の線を形成した後、凹部に充填された犠牲層を除去するので、工程の簡略化が図れてコスト低減が可能となるとともに、全体の厚さを薄くすることができる。
【００１２】
次に動作について説明する。
らせん状導体の入力端子となる金の線３０５から高周波信号が入力されると、この高周波信号は金の線を２０１，３０５，２０１，３０１，２０２，３０２，２０３，３０３，２０４，３０４，２０５の順で伝達され、金の線３０６から出力される。このように電流がらせん状に流れるため、第２の金の線３０１〜３０４に流れる電流の向きは等しく、また、第１の金の線２０１〜２０５に流れる電流の向きも等しくなる。これにより凹部１０１の中に磁界が閉じ込められるように発生するが、この部分は中空になっているため損失がほとんどない。このためこの微小ならせん状導体は低損失となる。
【００１３】
基板１００としてはシリコンに限定されることなく、ガラスなど微細な加工が可能な材料であれば利用できる。また、金の線は金に限定されることなく、例えばフォトリソグラフィー技術によりパターンが作成できるものなら利用できる。金の線の厚みは用いられる金属の導電率及び利用する周波数を考慮し表皮深さ以上であることが望ましい。
【００１４】
なお、上記では犠牲層の上に第２の金の線及び入出力部となる金の線３０１〜３０６を形成しているが、これに限らず第２の金の線及び入出力部となる金の線３０１〜３０６を形成する前に犠牲層の上に１μｍほどのうすい絶縁体、たとえば窒化シリコンなどをスパッタで作成し、次いで前工程で形成した第１の金の線２０１〜２０５の両端部が絶縁体から露出するようにエッチングし、同時に犠牲層を取り除くための穴を絶縁体にあけておくことにより、第２の金の線及び入出力部となる金の線３０１〜３０６を絶縁体の膜で支持した状態で凹部１０１の開口面に設けることができる。このようにすることにより凹部１０１の開口面積が大であっても第２の金の線及び入出力部となる金の線３０１〜３０６が緊張状態で固定されるためらせん状導体の作製がより容易になる。
【００１５】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２による高周波コイルの斜視図である。シリコン基板１００にはエッチングにより微小な凹部１０１が形成されていて、この凹部の内面には、それぞれ略並行に設けられた複数の第１の導体線路である複数の第１の金の線５０１，５０３，５０５と、それぞれ略並行に設けられた複数の第３の導体線路である複数の第３の金の線５０２，５０４，５０６が、交互に配置されている。
また、凹部１０１の開口面には、それぞれ略並行に架設された複数の第２の導体線路である、複数の第２の金の線６０３，６０５と、それぞれ略並行に架設された複数の第４の導体線路である、複数の第４の金の線６０４，６０６とが交互に配置されている。
そして第１の金の線の一端を第２の金の線の一端に接続する第１の接続部４０３と、第１の金の線の他端を一端が接続する第２の金の線の隣の第２の金の線の一端に接続する第２の接続部４０４を複数設けることにより、隣り合う第１の金の線が第２の金の線により接続される。また、第３の金の線の一端を第４の金の線の一端に接続する第３の接続部４０５と、第３の金の線の他端を一端が接続する第４の金の線の隣の第４の金の線の一端に接続する第４の接続部４０６を複数設けることにより、隣り合う第３の金の線が第４の金の線により接続される。
第１〜４の接続部は、接続が容易となるように凹部の上段上面に設けられている。そして、複数の第１の金の線及び複数の第２の金の線が一本の導体となり、第１のらせん状のコイルに形成される。また、複数の第３の金の線及び複数の第４の金の線が一本の導体となり、第２のらせん状のコイルに形成される。そして、金の線で形成されたら第１及び第２のらせん状のコイルのコア部は中空に構成されている。
【００１６】
次に上記構成に係る高周波コイルの製造方法について説明する。
まず、シリコン基板１００にウェットエッチングを施して深さ３０μｍほどの凹部１０１を設ける。次にこの凹部１０１の内面から基板１００の上面にかけて金をスパッタし、フォトエッチングにより１μｍほどの厚みの複数の第１及び第３の金の線５０１〜５０６を残す。このとき、各々の第１及び第３の金の線５０１〜５０６の両端がシリコン基板１００の凹部の上段上面にわずかに残るようにしておく。
【００１７】
次に、犠牲層としてたとえばフォトレジストを凹部１０１に充填してシリコン基板１００の上面と同じ面で平坦化する。このとき、それぞれ交互に設けられた第１及び第３の金の線５０１〜５０６の各々の両端部が犠牲層から露出するようにする。続いて犠牲層の上に金をスパッタし、フォトエッチングにより１μｍほどの厚みのそれぞれ交互に設けられた第２及び第４の金の線及び入出力部となる金の線６０１〜６０８を残す。
その際、第２の金の線６０３，６０５の各々の両端部が第１の金の線５０１，５０３，５０５の各々の両端部に接合させるための第１及び第２の接合部を設ける。また、第４の金の線６０４，６０６の各々の両端部が第３の金の線５０２，５０４，５０６の各々の両端部に接合させるための第３及び第４の接合部を設ける。上述したように第１〜４の接合部を形成することにより、隣り合う第１の金の線同士が第２の金の線により、隣り合う第３の金の線同士が第４の金の線により、それぞれ電気的に接続される。
【００１８】
最後に犠牲層として凹部１０１に充填されているフォトレジストをウェットエッチングで取り除くことで、金の線が６０１，５０１，６０３，５０３，６０５，５０５，６０７と連続する一本のらせん状導体と、金の線が６０２，５０２，６０４，５０４，６０６，５０６，６０８と連続するもう一本のらせん状導体とが得られる。
凹部内に犠牲層を充填し、犠牲層上に第２及び第４の金の線を形成した後、凹部に充填された犠牲層を除去するので、工程の簡略化が図れてコスト低減が可能となるとともに、全体の厚さを薄くすることができる。
【００１９】
次に動作について説明する。
らせん状導体の入力端子となる金の線６０１から高周波信号が入力されると、高周波信号は金の線５０１，６０３，５０３，６０５，５０５の順で信号が伝達され、金の線６０７から出力される。このように電流がらせん状に流れるため、金の線６０３，６０５に流れる電流の向きは等しく、また、金の線５０１，５０３，５０５に流れる電流の向きも等しくなる。これにより凹部１０１の中に磁界が閉じ込められるように発生するが、この部分は中空になっているため損失がほとんどない。このためこの微小ならせん状導体は低損失となる。
【００２０】
また、別のらせん状導体の入力端子となる金の線６０２から高周波信号が入力されると、高周波信号は金の線５０２，６０４，５０４，６０６，５０６の順で信号が伝達され、金の線６０８から出力される。このように電流がらせん状に流れるため、金の線６０４，６０６に流れる電流の向きは等しく、また、金の線５０２，５０４，５０６に流れる電流の向きも等しくなる。これにより凹部の中に磁界が閉じ込められるように発生するが、この部分は中空になっているため損失がほとんどない。このためこの別の微小ならせん状導体は低損失となる。
【００２１】
さらに、第２及び第４の金の線６０３〜６０６はほぼ同じ向きに並んでおり、第１及び第３の金の線５０１〜５０６はほぼ同じ向きに並んでいるので、２つのらせん状導体は電磁界的に結合しており、一つのらせん状導体に電流を流すと、もう一つのらせん状導体にも電流が誘起され、したがって図４に示す高周波コイルは結合器として機能する。
【００２２】
実施の形態１と同様に基板１００の材質としてはシリコンに限定されることなく、ガラスなど微細な加工が可能な材料であれば利用できる。また、金の線は例えばフォトリソグラフィー技術によりパターンが作成できるものなら利用できる。金の線の厚みは用いられる金属の導電率及び利用する周波数を考慮し表皮深さ以上であることが望ましい。
【００２３】
また、実施の形態１と同様に、犠牲層の上に第２及び第４の金の線及び入出力部となる金の線６０１〜６０８を形成しているが、これに限らずこれら第２及び第４の金の線を形成する前に犠牲層の上に１μｍほどのうすい絶縁体、たとえば窒化シリコンなどをスパッタで作成し、次いで前工程で形成した金の線５０１〜５０６の両端部が絶縁体から露出するようにエッチングし、同時に犠牲層を取り除くための穴を絶縁体にあけておくことにより、第２及び第４の金の線及び入出力部となる金の線６０１〜６０８を絶縁体の膜で支持した状態で凹部１０１の開口面に設けることができる。このようにすることにより凹部１０１の開口面積が大であっても第２及び第４の金の線及び入出力部となる金の線６０１〜６０８が緊張状態で固定されるためらせん状導体の作製がより容易になる。
また、本実施の形態２において、２つのコイルができるものについて説明したが、第５、第６の金の線を設け、３つのコイルとなるようにしてもよいし、更に金の線を設け、所望のコイル数となるようにしてもよい。
【００２４】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による高周波コイルの斜視図で、図６は図５の断面図である。シリコン基板１００にはエッチングにより微小な凹部１０１が形成されていて、この凹部の内面には、それぞれ略並行に設けられた複数の第１の導体線路である複数の第１の金の線７０１，７０３，７０５と、それぞれ略並行に設けられた複数の第３の導体線路である複数の第３の金の線７０２，７０４，７０６が、交互に配置されている。
また、凹部１０１の開口面には、二層の第１及び第２の絶縁体９０５，９０６が設けられており、第１及び第２の絶縁体９０５，９０６の間にそれぞれ略並行に架設された複数の第２の導体線路である、複数の第２の金の線８０３，８０５と、それぞれ略並行に架設された複数の第４の導体線路である、複数の第４の金の線８０４，８０６と、が交互に配置されている。
そして第１の金の線の一端を第２の金の線の一端に接続する第１の接続部４０３と、第１の金の線の他端を一端が接続する第２の金の線の隣の第２の金の線の一端に接続する第２の接続部４０４を複数設けることにより、隣り合う第１の金の線同士が第２の金の線により接続される。また、第３の金の線の一端を第４の金の線の一端に接続する第３の接続部４０５と、第３の金の線の他端を一端が接続する第４の金の線の隣の第４の金の線の一端に接続する第４の接続部４０６を複数設けることにより、隣り合う第３の金の線同士が第４の金の線により接続される。
第１〜４の接続部４０３〜４０６は、接続が容易となるように凹部の上段上面に設けられている。そして、複数の第１の金の線及び複数の第２の金の線が一本の導体となり、第１のらせん状のコイルに形成される。また、複数の第３の金の線及び複数の第４の金の線が一本の導体となり、第２のらせん状のコイルに形成される。そして、金の線で形成された第１及び第２のらせん状のコイルのコア部は中空に構成されている。
第１の絶縁体９０５の下面に第１の磁性体９０２が、第１の絶縁体９０５の上面に設けられている第２の絶縁体９０６の上面に第２の磁性体９０１がそれぞれ設けられており、また第１及び第２の絶縁体９０５，９０６を貫通する第３及び第４の磁性体９０３，９０４が第１及び第２の磁性体９０１，９０２の端部を接続し、二層の第１及び第２の絶縁体９０５，９０６に第１〜４の磁性体９０１〜９０４からなる中空体を支持させ、かつ複数の第２及び第４の金の線８０３〜８０６の一部を中空体に非接触状態で挿通させた形状となっている。
【００２５】
次に上記構成に係る高周波コイルの作成方法について説明する。
シリコン基板１００にウェットエッチングを施し、深さ３０μｍほどの凹部１０１を設ける。次いで金をスパッタし、フォトエッチングにより１μｍほどの厚みの第１及び第３の金の線７０１〜７０６を残す。このとき、各々の線の両端がシリコン基板１００の凹部の段差上面にわずかに残るようにしておく。
【００２６】
次に、犠牲層としてたとえばフォトレジストを凹部１０１に充填し、シリコン基板１００の上面と同じ面で平坦化する。このとき、第１及び第３の金の線７１〜７０６の各々の線の両端の部分が犠牲層から露出するようにする。次に第１の磁性体９０２を犠牲層の上にスパッタし、フォトエッチングにより凹部１０１の中央部に位置するようにパターニングする。
【００２７】
次いで窒化シリコンの薄膜からなる第１の絶縁体の膜９０５をスパッタし、フォトエッチングにより凹部１０１の開口面よりも少し大きくパターニングする。次に第１の絶縁体の膜９０５の上に金をスパッタし、フォトエッチングにより１μｍほどの厚みの第２及び第４の金の線及び入出力部となる金の線８０１〜８０８をパターニングする。
【００２８】
続いて第２及び第４の金の線及び入出力部となる金の線８０１〜８０８の上に窒化シリコンの薄膜からなる第２の絶縁体の膜９０６をスパッタし、フォトエッチングにより凹部１０１の開口面よりも少し大きくパターニングする。次いで第１及び第２の絶縁体の膜９０５、９０６に、第１の磁性体９０２の両端部に連なる溝をドライエッチングにより形成して、これら溝に第３及び第４の磁性体９０３，９０４を設ける。
【００２９】
その後、第２の絶縁体の膜９０６の上に第２の磁性体９０１をスパッタし、フォトエッチングにより第３及び第４の磁性体９０３，９０４間に位置するようにパターニングして、４つの第１〜４の磁性体９０１〜９０４により直方体の内部に直方体をくりぬいた形状の中空体９００が形成される。最後に犠牲層として凹部１０１に充填されているフォトレジストをウェットエッチングで取り除くことで第１及び第２の金の線が８０１，７０１，８０３，７０３，８０５，７０５，８０７と連続する一本のらせん状導体と、第３及び第４の金の線が８０２，７０２，８０４，７０４，８０６，７０６，８０８と連続するもう一本のらせん状導体とが得られる。
凹部内に犠牲層を充填し、犠牲層上に第２及び第４の金の線を形成した後、凹部に充填された犠牲層を除去するので、工程の簡略化が図れてコスト低減が可能となるとともに、全体の厚さを薄くすることができる。
【００３０】
次に動作について説明する。
らせん状導体の入力端子となる金の線８０１から高周波信号が入力されると、高周波信号は金の線７０１，８０３，７０３，８０５，７０５の順で信号が伝達され、金の線８０７から出力される。このように電流がらせん状に流れるため、金の線８０３，８０５に流れる電流の向きは等しく、また、金の線７０１，７０３，７０５に流れる電流の向きも等しくなる。
【００３１】
これにより凹部１０１の中に磁界が閉じ込められるように発生するが、この部分は中空になっているため損失がほとんどない。このためこの微小なコイルは低損失となる。また、別のらせん状導体の入力端子となる金の線路８０２から高周波信号が入力されると、高周波信号は金の線７０２，８０４，７０４，８０６，７０６の順で信号が伝達され、金の線８０８から出力される。
【００３２】
このように電流がらせん状に流れるため、金の線８０４，８０６に流れる電流の向きは等しく、また、第２の金の線７０２，７０４，７０６に流れる電流の向きも等しくなる。これにより凹部１０１の中に磁界が閉じ込められるように発生するが、この部分は中空になっているため損失がほとんどない。このためこの別の微小ならせん状導体は低損失となる。
【００３３】
さらに、第２及び第４の金の線８０４〜８０６はほぼ同じ向きに並んでおり、また、第１及び第３の金の線７０１〜７０６はほぼ同じ向きに並んでいるので、２つのらせん状導体は電磁界的に結合しており、一つのらせん状導体に電流を流すと、もう一つのらせん状導体にも電流が誘起され、結合器として機能する。
【００３４】
さらに、第１〜４の磁性体９０１〜９０４からなる中空体９００が設けられているため、磁界の結合は強められ、この結果インダクタンスが大きく結合の強いらせん状導体が得られる。
【００３５】
第１の実施の形態と同様に基板１００の材質はシリコンに限定されることなく、ガラスなど微細な加工が可能な材料であれば利用できる。また、金の線は金に限定されることなく、例えばフォトリソグラフィー技術によりパターンが作成できるものなら利用できる。金の線の厚みは用いられる金属の導電率及び利用する周波数を考慮し表皮深さ以上であることが望ましい。
また、実施の形態２と同様にコイルの数が複数となるように、更に金の線を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の実施の形態１の高周波コイルの斜視図である。
【図２】同じく、実施の形態１の高周波コイルの凹部を加工した直後を示す斜視図である。
【図３】同じく、実施の形態１の高周波コイルの下方部を加工した直後を示す斜視図である。
【図４】この発明の実施の形態２の高周波コイルを示す斜視図である。
【図５】この発明の実施の形態３の高周波コイルを示す斜視図である。
【図６】図５の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００  シリコン基板、１０１  凹部、２０１，２０２，２０３，２０４，２０５  第１の金の線、３０１，３０２，３０３，３０４  第２の金の線、３０５，３０６  入出力部となる金の線、５０１，５０３，５０５  第１の金の線、５０２，５０４，５０６  第３の金の線、６０１，６０２，６０７，６０８  入出力部となる金の線、６０３，６０５  第２の金の線、６０４，６０６  第４の金の線、７０１，７０３，７０５  第１の金の線、７０２，７０４，７０６  第３の金の線、８０１，８０２，８０７，８０８  入出力部となる金の線、８０３，８０５  第２の金の線、８０４，８０６  第４の金の線、９００  中空体、９０１，９０２，９０３，９０４  磁性体。
【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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