(57)【要約】【課題】ソレノイド型の薄膜コイルを備える場合においても、寄生容量を低減させると共にＱ値を向上させることにより動作特性を確保することが可能な薄膜デバイスを提供する。【解決手段】ソレノイド型の薄膜コイル１４において、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂの断面が六角形状を有している。下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂのコイルターン間に生じる寄生容量Ｃ１が低減すると共に、下部コイル部分１４Ａと上部コイル部分１４Ｂとの間に生じる寄生容量Ｃ２が低減する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイド型の薄膜コイルを備え、
その薄膜コイルの断面の幅が、厚さ方向において変化している
ことを特徴とする薄膜デバイス。
【請求項２】
前記断面の幅が、厚さ方向の一端または両端において狭まっている
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜デバイス。
【請求項３】
さらに、前記薄膜コイルを支持する支持基体を備え、
前記薄膜コイルが、前記支持基体に近い階層に配列された複数の第１のコイル部分と、前記支持基体から遠い階層に配列された複数の第２のコイル部分と、それらの第１および第２のコイル部分を直列に接続する複数の第３のコイル部分とを含み、
前記第１および第２のコイル部分のうちの少なくとも一方の断面の幅が、互いに向き合う側の一端において狭まっている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜デバイス。
【請求項４】
前記複数の第２のコイル部分が、前記複数の第１のコイル部分の一端または他端と重なるように配置されており、
前記第３のコイル部分が、前記第１および第２のコイル部分が互いに重なる位置に配置されている
ことを特徴とする請求項３記載の薄膜デバイス。
【請求項５】
さらに、
前記薄膜コイルを支持する支持基体と、
前記薄膜コイルにより巻かれた第１の磁性膜、前記薄膜コイルよりも前記支持基体に近い側に配置された第２の磁性膜および前記薄膜コイルよりも前記支持基体から遠い側に配置された第３の磁性膜のうちの少なくとも１つと
を備え、
前記断面の幅が、前記第１ないし第３の磁性膜のうちの少なくとも１つに近い側の一端において狭まっている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の薄膜デバイス。
【請求項６】
さらに、前記薄膜コイルを支持する支持基体を備え、
前記薄膜コイルが、前記支持基体に近い階層に配列された複数の第１のコイル部分と、前記支持基体から遠い階層に配列された複数の第２のコイル部分と、それらの第１および第２のコイル部分を直列に接続する複数の第３のコイル部分とを含み、
前記第１および第２のコイル部分のうちの少なくとも一方が、前記支持基体から遠い部分よりも前記支持基体に近い部分において狭い幅を有する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜デバイス。
【請求項７】
前記第１のコイル部分が、一定幅を有し、
前記第２のコイル部分が、前記支持基体から遠い部分よりも前記支持基体に近い部分において、前記第１のコイル部分よりも狭い幅を有する
ことを特徴とする請求項６記載の薄膜デバイス。
【請求項８】
前記第１および第２のコイル部分のうちの少なくとも一方の断面が、きのこ型形状を有している
ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の薄膜デバイス。
【請求項９】
さらに、前記薄膜コイルにより巻かれた第１の磁性膜および前記薄膜コイルよりも前記支持基体に近い側に配置された第２の磁性膜のうちの少なくとも１つを備えた
ことを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の薄膜デバイス。
【請求項１０】
ソレノイド型の薄膜コイルを備え、
その薄膜コイルのコイルターン間の間隔が、厚さ方向において変化している
ことを特徴とする薄膜デバイス。
【請求項１１】
前記間隔が、厚さ方向の一端または両端において広がっている
ことを特徴とする請求項１０記載の薄膜デバイス。
【請求項１２】
ソレノイド型の薄膜コイルを備え、
その薄膜コイルの断面は、コイルターン間において隣り合う端縁同士が平行にならないような形状を有している
ことを特徴とする薄膜デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイド型の薄膜コイルを備えた薄膜デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種用途の電子機器分野において、ソレノイド型の薄膜コイルを備えた薄膜デバイスが広く利用されている。この薄膜デバイスの一例としては、インダクタンスを有する回路素子である薄膜インダクタが挙げられる（例えば、特許文献１，２参照。）。この薄膜インダクタでは、スパイラル型の薄膜コイルを備える場合と比較して、インダクタンスを高めることが可能な点において利点が得られる。
【特許文献１】特開平０５−０２９１４６号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６８１６号公報
【０００３】
この薄膜インダクタに代表される薄膜デバイスでは、動作周波数として使用可能な周波数帯域を高く設定するために、薄膜コイルに生じる寄生容量を低減させる必要がある。なぜなら、寄生容量が大きくなると、共振周波数が低下すると共に、Ｑ値が低下してしまうからである。この「Ｑ値」とは、共振回路などに搭載されるコイルの性能の良さを定量的に表す数値であり、一般に、Ｑ＝ωＬ／Ｒという定義式で表される。ここで、ω、ＬおよびＲは、それぞれ測定周波数における角速度、インダクタンスおよび抵抗である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ソレノイド型の薄膜コイルを備えた従来の薄膜デバイスでは、インダクタンスなどの電気特性の観点において利点が得られる一方で、寄生容量の大きさによっては動作周波数およびＱ値などの動作特性の観点において問題が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、ソレノイド型の薄膜コイルを備える場合においても、寄生容量を低減させると共にＱ値を向上させることにより動作特性を確保することが可能な薄膜デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の薄膜デバイスは、ソレノイド型の薄膜コイルを備え、その薄膜コイルの断面の幅が厚さ方向において変化しているものである。また、本発明の第２の薄膜デバイスは、ソレノイド型の薄膜コイルを備え、その薄膜コイルのコイルターン間の間隔が厚さ方向において変化しているものである。さらに、本発明の第３の薄膜デバイスは、ソレノイド型の薄膜コイルを備え、その薄膜コイルの断面がコイルターン間において隣り合う端縁同士が平行にならないような形状を有しているものである。これらの薄膜デバイスでは、薄膜コイルの断面の幅またはコイルターン間の間隔が厚さ方向において一定である場合と比較して、コイルターン間に生じる寄生容量が低減すると共に、Ｑ値が向上する。
【０００７】
本発明の第１の薄膜デバイスでは、断面の幅が厚さ方向の一端または両端において狭まっているのが好ましい。
【０００８】
また、本発明の第１の薄膜デバイスでは、さらに、薄膜コイルを支持する支持基体を備え、薄膜コイルが、支持基体に近い階層に配列された複数の第１のコイル部分と、支持基体から遠い階層に配列された複数の第２のコイル部分と、それらの第１および第２のコイル部分を直列に接続する複数の第３のコイル部分とを含み、第１および第２のコイル部分のうちの少なくとも一方の断面の幅が互いに向き合う側の一端において狭まっているのが好ましい。この薄膜デバイスでは、第１および第２のコイル部分の間に生じる寄生容量が低減する。この場合には、複数の第２のコイル部分が複数の第１のコイル部分の一端または他端と重なるように配置されており、第３のコイル部分が第１および第２のコイル部分が互いに重なる位置に配置されているのが好ましい。
【０００９】
また、本発明の第１の薄膜デバイスでは、さらに、薄膜コイルを支持する支持基体と、薄膜コイルにより巻かれた第１の磁性膜、薄膜コイルよりも支持基体に近い側に配置された第２の磁性膜および薄膜コイルよりも支持基体から遠い側に配置された第３の磁性膜のうちの少なくとも１つを備え、断面の幅が、第１ないし第３の磁性膜のうちの少なくとも１つに近い側の一端において狭まっているのが好ましい。この薄膜デバイスでは、第１ないし第３の磁性膜を備えた場合においても、薄膜コイルと各磁性膜との間に生じる寄生容量（各磁性膜を介して電磁気結合した容量）が低減する。
【００１０】
また、本発明の第１の薄膜デバイスでは、さらに、薄膜コイルを支持する支持基体を備え、薄膜コイルが、支持基体に近い階層に配列された複数の第１のコイル部分と、支持基体から遠い階層に配列された複数の第２のコイル部分と、それらの第１および第２のコイル部分を直列に接続する複数の第３のコイル部分とを含み、第１および第２のコイル部分のうちの少なくとも一方が、支持基体から遠い部分よりも支持基体に近い部分において狭い幅を有するようにしてもよい。この薄膜デバイスでは、第１および第２のコイル部分のうちの少なくとも一方のコイルターン間において、狭幅を有する部分同士が遠ざかるため、第１および第２のコイル部分の幅が一定である場合と比較して、コイルターン間に生じる寄生容量が低減する。この場合には、第１のコイル部分が一定幅を有し、第２のコイル部分が支持基体から遠い部分よりも支持基体に近い部分において第１のコイル部分よりも狭い幅を有するのが好ましい。特に、第１および第２のコイル部分のうちの少なくとも一方の断面がきのこ型形状を有しているのが好ましい。さらに、薄膜コイルにより巻かれた第１の磁性膜および薄膜コイルよりも支持基体に近い側に配置された第２の磁性膜のうちの少なくとも１つを備えるようにしてもよい。この薄膜デバイスでは、第１および第２の磁性膜を備えた場合においても、薄膜コイルと各磁性膜との間に生じる寄生容量が低減する。なお、「きのこ型形状」とは、支持基体から遠い部分が一定幅を有し、かつ、支持基体に近い部分がその一定幅よりも狭い一定幅を有する形状（略Ｔ字形状）を意味する。また、「一定幅」とは、必ずしも厳密に幅が一定である場合に限らず、若干の誤差を含む場合（略一定）をも含み意味である。
【００１１】
本発明の第２の薄膜デバイスでは、間隔が厚さ方向の一端または両端において広がっているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の第１ないし第３の薄膜デバイスによれば、ソレノイド型の薄膜コイルを備え、その薄膜コイルの断面の幅が厚さ方向において変化し、コイルターン間の間隔が厚さ方向において変化し、あるいは断面がコイルターン間において隣り合う端縁同士が平行にならないような形状を有しているので、コイルターン間に生じる寄生容量が低減する。したがって、ソレノイド型の薄膜コイルを備える場合においても、寄生容量が低減することにより共振周波数が上昇すると共に、高周波領域においてＱ値が向上するため、動作特性を確保することができる。
【００１３】
特に、本発明の第１の薄膜デバイスでは、薄膜コイルが支持基体に近い階層に配列された複数の第１のコイル部分および支持基体から遠い階層に配列された複数の第２のコイル部分を含み、第１および第２のコイル部分のうちの少なくとも一方の断面の幅が互いに向き合う側の一端において狭まるようにすれば、第１および第２のコイル部分の間に生じる寄生容量を低減させることができる。また、薄膜コイルにより巻かれた第１の磁性膜、薄膜コイルよりも支持基体に近い側に配置された第２の磁性膜および薄膜コイルよりも支持基体から遠い側に配置された第３の磁性膜のうちの少なくとも１つを備え、薄膜コイルの断面の幅が第１ないし第３の磁性膜のうちの少なくとも１つに近い側の一端において狭まるようにすれば、薄膜コイルと各磁性膜との間に生じる寄生容量を低減させることができる。さらに、薄膜コイルが支持基体に近い階層に配列された複数の第１のコイル部分および支持基体から遠い階層に配列された複数の第２のコイル部分を含み、第１および第２のコイル部分のうちの少なくとも一方が支持基体から遠い部分よりも支持基体に近い部分において狭い幅を有するようにすれば、第１および第２のコイル部分のうちの少なくとも一方のコイルターン間に生じる寄生容量を低減させることができる。この場合には、薄膜コイルにより巻かれた第１の磁性膜および薄膜コイルよりも支持基体に近い側に配置された第２の磁性膜のうちの少なくとも１つを備えるようにすれば、薄膜コイルと各磁性膜との間に生じる寄生容量を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１〜図５は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜デバイスの一応用例としての薄膜インダクタ１０の構成を表しており、図１は平面構成および図２〜図５は断面構成をそれぞれ示している。ここで、図２〜図４はそれぞれ図１に示したＩＩ−ＩＩ線、ＩＩＩ−ＩＩＩ線およびＩＶ−ＩＶ線に沿った断面を示し、図５は図２に示した薄膜コイル１４のうちの一部（２つのコイルターン）を拡大して示している。
【００１６】
なお、以下の説明では、図１に示した基板１１に近い側を「下」、基板１１から遠い側を「上」とそれぞれ呼称する。
【００１７】
この薄膜インダクタ１０は、図１〜図４に示したように、基板１１上に、下部磁性膜１２と、絶縁膜１３により埋設されたソレノイド型の薄膜コイル１４および中間磁性膜１５と、上部磁性膜１６とがこの順に積層されたものである。
【００１８】
基板１１は、薄膜コイル１４等を支持する支持基体であり、例えば、ガラス、シリコン（Ｓｉ）、酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ；いわゆるアルミナ）、セラミックス、フェライト、半導体または樹脂などにより構成されている。なお、基板１１の構成材料は、必ずしも上記した一連の材料に限らず、任意に選択可能である。
【００１９】
下部磁性膜１２（第２の磁性膜）、中間磁性膜１５（第１の磁性膜）および上部磁性膜１６（第３の磁性膜）は、インダクタンスを高めるためのものであり、例えば、いずれもコバルト（Ｃｏ）系合金、鉄（Ｆｅ）系合金またはニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの導電性磁性材料や、フェライトなどの絶縁性磁性材料により構成されている。このコバルト系合金としては、例えば、コバルトジルコニウムタンタル（ＣｏＺｒＴａ）系合金またはコバルトジルコニウムニオブ（ＣｏＺｒＮｂ）系合金などが挙げられる。なお、一連の磁性膜１２，１５，１６の構成材料は、必ずしも同一に限られず、個別に設定可能である。
【００２０】
薄膜コイル１４は、一端（端子１４Ｔ１）と他端（端子１４Ｔ２）との間にインダクタを構成するものであり、例えば、銅（Ｃｕ）などの導電性材料により構成されている。この薄膜コイル１４は、中間磁性膜１５を巻くように設けられており、例えば、基板１１に近い階層（下階層）に配列された複数の短冊状の下部コイル部分１４Ａ（第１のコイル部分）と、基板１１から遠い階層（上階層）に配列された複数の上部コイル部分１４Ｂ（第２のコイル部分）と、それらの下階層と上階層との間の階層に下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂを直列に接続するように配置された複数の柱状の中間コイル部分１４Ｃ（第３のコイル部分）とを含んでいる。ここでは、例えば、複数の上部コイル部分１４Ｂが複数の下部コイル部分１４Ａの一端または他端と重なるように配置されており、それらの下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂが互いに重なる位置に中間コイル部分１４Ｃが配置されている。なお、図１では、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂが互いに重なっている領域に網掛けを施している。
【００２１】
図５に示したように、薄膜コイル１４の断面の幅Ｗは、厚さ方向（上下方向）において変化している。この場合には、薄膜コイル１４のコイルターン間の間隔Ｓが厚さ方向において変化していることにより、その薄膜コイル１４の断面がコイルターン間において隣り合う側端縁Ｅ同士が平行にならないような形状を有しているのが好ましい。特に、断面の幅Ｗは、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂのうちの少なくとも一方において互いに向き合う側の一端で狭まっていると共に、下部磁性膜１２、中間磁性膜１５および上部磁性膜１６のうちの少なくとも１つに近い側において狭まっているのが好ましい。
【００２２】
ここでは、例えば、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂの断面がいずれも六角形状（高さＨ）を有している。これに伴い、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル１４Ｂの断面の幅Ｗは、厚さ方向の両端（下端および上端）において狭まっている。すなわち、断面の幅Ｗは、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂが互いに向き合う側の一端（下部コイル部分１４Ａの上端および上部コイル部分１４Ｂの下端）において狭まっていると共に、下部磁性膜１２、中央磁性膜１５および上部磁性膜１６に近い一端（下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂのそれぞれの下端および上端）において狭まっている。また、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂの間隔Ｓは、厚さ方向の両端において広がっている。
【００２３】
なお、図５に示した場合において、中間コイル部分１４Ｃの断面の形状は、任意に設定可能である。図１では、例えば、中間コイル部分１４Ｃの断面が矩形状を有している場合を示しているが、その断面の形状は、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂの断面の形状と同様であってもよい。
【００２４】
図２では、薄膜インダクタ１０の全体の寄生容量に寄与する各部の寄生容量を示している。「Ｃ１」は薄膜コイル１４（下部コイル部分１４Ａ，上部コイル部分１４Ｂ）のコイルターン間、「Ｃ２」は下部コイル部分１４Ａと上部コイル部分１４Ｂとの間、「Ｃ３」は薄膜コイル１４と中間磁性膜１５との間、「Ｃ４」は薄膜コイル１４（下部コイル部分１４Ａ）と下部磁性膜１２との間、「Ｃ５」は薄膜コイル１４（上部コイル部分１４Ｂ）と上部磁性膜１６との間にそれぞれ生じる寄生容量である。
【００２５】
絶縁膜１３は、薄膜コイル１４を下部磁性膜１２、中間磁性膜１５および上部磁性膜１６から電気的に分離するものであり、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）などの絶縁性非磁性材料や、ポリイミドまたはレジストなどの絶縁性樹脂材料により構成されている。この絶縁膜１３は、例えば、下部磁性膜１２上に設けられた下部絶縁膜１３Ａと、下部コイル部分１４Ａを埋設するように下部絶縁膜１３Ａ上に設けられた下部コイル絶縁膜１３Ｂと、中間磁性膜１５を埋設するように下部コイル絶縁膜１３Ｂ上に設けられた上部絶縁膜１３Ｃと、上部コイル部分１４Ｂを埋設するように上部絶縁膜１３Ｃ上に設けられた上部コイル絶縁膜１３Ｄとを含んでいる。これらの下部コイル絶縁膜１３Ｂおよび上部絶縁膜１３Ｃでは、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂが互いに重なる位置ごとにコンタクトホール１３Ｈが設けられており、各コンタクトホール１３Ｈに中間コイル部分１４Ｃが埋め込まれている。なお、一連の絶縁膜１３Ａ〜１３Ｄの構成材料は、必ずしも同一に限られず、個別に設定可能である。
【００２６】
次に、図１〜図５を参照して、薄膜インダクタ１０の製造方法について説明する。なお、以下では、一連の構成要素の材質については既に説明したので、その説明を省略する。
【００２７】
すなわち、まず、めっき法またはスパッタリング法などを使用して、基板１１上に下部磁性膜１２を形成したのち、スパッタリング法またはスピンコート法などを使用して、下部磁性膜１２上に下部絶縁膜１３Ａを形成する。続いて、めっき法またはスパッタリング法などを使用して、下部絶縁膜１３Ａ上に複数の下部コイル部分１４Ａをパターン形成したのち、スパッタリング法またはスピンコート法などを使用して、下部コイル部分１４Ａを埋設するように下部コイル絶縁膜１３Ｂを形成する。続いて、めっき法またはスパッタリング法などを使用して、下部コイル絶縁膜１３Ｂ上に中間磁性膜１５をパターン形成したのち、スパッタリング法またはスピンコート法などを使用して、中間磁性膜１５を埋設するように上部絶縁膜１３Ｃを形成する。続いて、フォトリソグラフィ法およびエッチング法（例えばイオンミリング法）などを使用して、上部絶縁膜１３Ｃおよび下部コイル絶縁膜１３Ｂを選択的にエッチングすることにより複数のコンタクトホール１３Ｈを形成したのち、めっき法などを使用して、下部コイル部分１４Ａと接続されるように各コンタクトホール１３Ｈに中間コイル部分１４Ｃを形成する。続いて、めっき法またはスパッタリング法などを使用して、中間コイル部分１４Ｃと接続されるように上部絶縁膜１３Ｃ上に複数の上部コイル部分１４Ｂをパターン形成したのち、スパッタリング法またはスピンコート法などを使用して、上部コイル部分１４Ｂを埋設するように上部コイル絶縁膜１３Ｄを形成する。最後に、めっき法またはスパッタリング法などを使用して、上部コイル絶縁膜１３Ｄ上に上部磁性膜１６を形成する。これにより、ソレノイド型の薄膜コイル１４および絶縁膜１３が形成されるため、薄膜インダクタ１０が完成する。
【００２８】
本実施の形態に係る薄膜デバイスでは、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂの断面が六角形状を有しているので、以下の理由により、ソレノイド型の薄膜コイル１４を備える場合においても、寄生容量を低減させると共にＱ値を向上させることにより動作特性を確保することができる。
【００２９】
図６および図７は、薄膜インダクタ１０に対する比較例としての薄膜インダクタ１００の構成を表しており、それぞれ図２および図５に対応する断面構成を示している。この薄膜インダクタ１００は、薄膜コイル１４に代えて薄膜コイル１１４を備える点を除き、薄膜インダクタ１０と同様の構成を有している。この薄膜コイル１１４は、図６および図７に示したように、下部コイル部分１１４Ａおよび上部コイル部分１１４Ｂの断面がいずれも矩形状を有しており、幅Ｗおよび間隔Ｓが厚さ方向において一定になっている点を除き、薄膜コイル１４と同様の構成を有している。
【００３０】
比較例の薄膜インダクタ１００（図６および図７参照）では、下部コイル部分１１４Ａおよび上部コイル部分１１４Ｂの断面形状に起因して、全体の寄生容量に寄与する各部の寄生容量が増大しすぎてしまう。具体的には、第１に、下部コイル部分１１４Ａおよび上部コイル部分１１４Ｂのコイルターン間において隣り合う側端縁Ｅ同士が全域に渡って平行になり、そのコイルターン間の対向面積が最大になるため、寄生容量Ｃ１が最大になる。第２に、薄膜コイル１１４の直流抵抗を低下させるために幅Ｗを十分に大きくすると、下部コイル部分１１４Ａと上部コイル部分１１４Ｂとの間の対向面積が最大になるため、寄生容量Ｃ２が最大になる。第３に、上記したように幅Ｗを十分に大きくすると、薄膜コイル１１４と中間磁性膜１５との間の対向面積が最大になるため、寄生容量Ｃ３が最大になる。この場合には、薄膜コイル１１４と下部磁性膜１２および上部磁性膜１６との間の対向面積も最大になるため、寄生容量Ｃ４，Ｃ５も最大になる。これにより、比較例では、ソレノイド型の薄膜コイル１１４を備える場合において、全体の寄生容量が増大しすぎることにより共振周波数が低下すると共に、高周波領域においてＱ値が低下するため、動作特性を確保することが困難になる。
【００３１】
これに対して、本実施の形態の薄膜インダクタ１０（図１〜図５参照）では、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂの断面形状に基づき、比較例の場合と比較して、全体の寄生容量に寄与する各部の寄生容量が低減する。具体的には、第１に、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂのコイルターン間において隣り合う側端縁Ｅ同士が全域に渡って平行にならないため、寄生容量Ｃ１が低減する。第２に、薄膜コイル１４の直流抵抗を低下させるために幅Ｗを十分に大きくした場合においても、下部コイル部分１４Ａと上部コイル部分１４Ｂとの間の対向面積が小さくなるため、寄生容量Ｃ２が低減する。第３に、上記したように幅Ｗを十分に大きくした場合においても、薄膜コイル１４と下部磁性膜１２、中間磁性膜１５および上部磁性膜１６との間の対向面積が小さくなるため、寄生容量Ｃ３〜Ｃ５が低減する。したがって、本実施の形態では、ソレノイド型の薄膜コイル１４を備える場合においても、全体の寄生容量が低減することにより共振周波数が上昇すると共に、高周波領域においてＱ値が向上するため、動作特性を確保することができるのである。
【００３２】
また、本実施の形態では、上記したように、薄膜コイル１４に下部磁性膜１２、中間磁性膜１５および上部磁性膜１６を付設した場合においても寄生容量Ｃ３〜Ｃ５が低減するため、全体の寄生容量を低減させつつ、インダクタンスを向上させることができる。この場合には、さらに、寄生容量Ｃ４，Ｃ５が低減することにより、薄膜コイル１４と下部磁性膜１２および上部磁性膜１６との間の間隔を狭めることが可能なため、全体の寄生容量が増大しすぎることを防止しつつ、薄膜インダクタ１０を低背化することができる。
【００３３】
ただし、下部磁性膜１２と薄膜コイル１４との間の間隔および薄膜コイル１４と上部磁性膜１６との間の間隔が狭まると、薄膜インダクタ１０の磁路構造が閉磁路に近づくためにインダクタンスが高くなるが、寄生容量の増大に起因して共振周波数が低下する傾向にある。一方、上記した２つの間隔が広がると、寄生容量の低減に基づいて共振周波数が上昇するが、インダクタンスが低下する傾向にある。これらのことから、インダクタンスと共振周波数とは互いにトレードオフの関係にあるため、２つの間隔を設定する場合には、インダクタンスと共振周波数との間のバランスを考慮しながら設定するのが好ましい。
【００３４】
また、本実施の形態では、上記したように、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂの幅Ｗを十分に大きくした場合においても寄生容量Ｃ２が低減するため、全体の寄生容量を低減させつつ、薄膜コイル１４の直流抵抗を低下させることができる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、図５に示したように、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂの断面の幅Ｗが厚さ方向の両端において狭まるようにする場合に、その断面が六角形状を有するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではない。一例を挙げれば、図５に対応する図８に示したように、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂの断面が菱形状を有するようにしてもよい。この場合には、寄生容量Ｃ１〜Ｃ５の全てが著しく低減するため、全体の寄生容量をより低減させることができると共に、Ｑ値をより向上させることができる。
【００３６】
また、本実施の形態では、図５に示したように、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂの断面の幅Ｗが厚さ方向の両端において狭まるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、厚さ方向の一端において狭まるようにしてもよい。一例を挙げれば、図５に対応する図９および図１０に示したように、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂの断面が、下端において狭まる（下端幅が上端幅よりも小さい）台形状を有するようにしてもよいし（図９参照）、あるいは上端において狭まる（上端幅が下端幅よりも小さい）台形状を有するようにしてもよい（図１０参照）。図９に示した場合には、比較例の場合と比較して寄生容量Ｃ１〜Ｃ４が低減し、一方、図１０に示した場合には、比較例の場合と比較して寄生容量Ｃ１〜Ｃ３，Ｃ５が低減するため、いずれの場合においても全体の寄生容量を低減させることができると共に、Ｑ値を向上させることができる。
【００３７】
また、本実施の形態では、図２に示したように、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂの断面が互いに同一の形状を有するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、互いに異なる形状を有するようにしてもよい。一例を挙げれば、図２に対応する図１１および図１２に示したように、下部コイル部分１４Ａの断面が図１０に示した台形状を有すると共に、上部コイル部分１４Ｂが図９に示した台形状を有するようにしてもよいし（図１１参照）、あるいは下部コイル部分１４Ａの断面が図９に示した台形状を有すると共に、上部コイル部分１４Ｂが図１０に示した台形状を有するようにしてもよい（図１２参照）。図１１に示した場合には、比較例の場合と比較して寄生容量Ｃ１〜Ｃ３が低減し、一方、図１２に示した場合には、比較例の場合と比較して寄生容量Ｃ１，Ｃ４，Ｃ５が低減するため、いずれの場合においても全体の寄生容量を低減させることができると共に、Ｑ値を向上させることができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、図２に示したように、下部磁性膜１２および上部磁性膜１６の双方を備えるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではない。具体的には、例えば、図２にそれぞれ対応する図１３〜図１５に示したように、上部磁性膜１６を備えずに下部磁性膜１２のみを備えるようにしてもよいし（図１３参照）、下部磁性膜１２を備えずに上部磁性膜１６のみを備えるようにしてもよいし（図１４参照）、あるいは下部磁性膜１２および上部磁性膜１６の双方を備えないようにしてもよい（図１５参照）。いずれの場合においても、全体の寄生容量を低減させることができると共に、Ｑ値を向上させることができる。
【００３９】
また、本実施の形態では、図２に示したように、中間磁性膜１５を備えるようにしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、その中間磁性膜１５を備えないようにしてもよい。この場合には、中間磁性膜１５が設けられていた領域に導電性非磁性材料を埋め込むようにしてもよいし、あるいは図２に対応する図１６に示したように、中間磁性膜１５が設けられていた領域に上部絶縁膜１３Ｃ（絶縁性非磁性材料）を埋め込むようにしてもよい。この場合においても、全体の寄生容量を低減させることができると共に、Ｑ値を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施の形態では、図２に示したように、薄膜コイル１４により囲まれる空間に中間磁性膜１５および上部絶縁膜１３Ｃを埋め込むようにしたが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、薄膜コイル１４により囲まれる空間から中間磁性膜１５および上部絶縁膜１３Ｃを除去し、その空間を中空にすることにより、薄膜コイル１４がいわゆる中空コイルとなるようにしてもよい。この種の中空コイルは、例えば、薄膜コイル１４により囲まれる空間に、所定の溶媒等に溶解可能な犠牲層をあらかじめ形成しておき、薄膜コイル１４の形成後に犠牲層を溶解除去することにより形成可能である。この場合においても、全体の寄生容量を低減させることができると共に、Ｑ値を向上させることができる。
【００４１】
また、本実施の形態では、図５に示したように、下部コイル部分１４Ａおよび上部コイル部分１４Ｂの断面が互いに等しい高さＨを有するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、下部コイル部分１４Ａまたは上部コイル部分１４Ｂの断面積を大きくすることにより薄膜コイル１４の直流抵抗を低下させたい場合には、高さＨが互いに異なるようにしてもよい。この場合には、高さＨが下部コイル部分１４Ａよりも上部コイル部分１４Ｂにおいて大きくなるようにしてもよいし、あるいはその逆であってもよい。この場合には、寄生容量を低減させつつ、薄膜コイル１４の直流抵抗をより低下させることができる。
【００４２】
ただし、下部コイル部分１４Ａと上部コイル部分１４Ｂとの間において高さＨを互いに異ならせる場合には、例えば、インダクタンスを向上させるために、下部コイル部分１４Ａよりも上部コイル部分１４Ｂにおいて高さＨを大きくするのが好ましい。なぜなら、下部コイル部分１４Ａの高さＨが相対的に小さいと、その高さＨが相対的に大きくなる場合と比較して、下部コイル絶縁膜１３Ｂの平坦性が高くなることに伴い、インダクタンスに最も寄与する中間磁性膜１５の平坦性が高くなるため、その磁性膜１５の磁気特性（透磁率）が劣化しにくくなるからである。
【００４３】
また、本実施の形態では、薄膜コイル１４の構成を図１〜図４に示しているが、コイルの巻数、下部コイル部分１４Ａと上部コイル部分１４Ｂとの間の相対的位置関係（重なりの範囲）または端子１４Ｔ１，１４Ｔ２の引き出し方向などは、必ずしも図１〜図４に示した場合に限られず、任意に設定可能である。
【００４４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。
【００４５】
図１７および図１８は、第２の実施の形態に係る薄膜デバイスの一応用例としての薄膜インダクタ２０の構成を表しており、それぞれ図２および図５に対応する断面構成を示している。なお、図１７および図１８では、図２および図５に示した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。
【００４６】
この薄膜インダクタ２０は、図１７および図１８に示したように、薄膜コイル１４に代えて薄膜コイル２４を備えると共に、上部磁性膜１６を備えない点を除き、上記第１の実施の形態において説明した薄膜インダクタ１０と同様の構成を有している。
【００４７】
この薄膜コイル２４では、例えば、図１８に示したように、下部コイル部分２４Ａおよび上部コイル部分２４Ｂのうちの少なくとも一方の断面の幅Ｗが、厚さ方向において変化している。ここでは、例えば、下部コイル部分２４Ａの断面が矩形状を有しており、その断面の幅Ｗが厚さ方向において一定であると共に、上部コイル部分２４Ｂの断面がきのこ型形状であり、その断面の幅Ｗが厚さ方向において変化している。なお、中間コイル部分２４Ｃの構成は、例えば、中間コイル部分１４Ｃの構成と同様である。
【００４８】
下部コイル部分２４Ａは、例えば、フィルムレジストを使用してフレームを形成してから選択的に成長されためっき膜からなるものであり、その断面の高さＨは約５０μｍ以下である。この下部コイル部分２４Ａの幅は、例えば、上部コイル部分２４Ｂのうちの後述するめっき膜２４Ｂ２の幅Ｗ２に等しくなっている。
【００４９】
上部コイル部分２４Ｂは、基板１１から遠い部分（上側部分）よりも基板１１に近い部分（下側部分）において狭い幅を有している。この上部コイル部分２４Ｂは、例えば、基板１１に近い側から順に、幅Ｗ１を有するシード膜２４Ｂ１と、下側部分においてシード膜２４Ｂ１と等しい幅Ｗ１を有すると共に上側部分において幅Ｗ１よりも大きな幅Ｗ２を有するめっき膜２４Ｂ２とが積層されたものである。この上部コイル部分２４Ｂの断面の高さＨは、約５０μｍ以上である。なお、めっき膜２４Ｂ２のうちの上側部分の幅Ｗ２は、そのめっき膜２４Ｂ２の成長過程によっては、上端近傍において部分的に狭まる場合がある。このめっき膜２４Ｂ２は、後述するように、フィルムレジストを使用して、そのフィルムレジストよりも大きな厚さとなるように成長された高アスペクト比のめっき膜であり、いわゆるハップ（ＨＡＰ：high aspect plating ）コイルと呼ばれているものである。
【００５０】
この上部コイル部分２４Ｂは、例えば、図１９〜図２２に示した形成手順を経ることにより形成可能である。図１９〜図２２は、上部コイル部分２４Ｂの形成工程を説明するためのものであり、図１７に示した断面構成のうちの一部を抜粋して示している。
【００５１】
上部コイル部分２４Ｂを形成する際には、中間磁性膜１５を埋設するように上部絶縁膜１３Ｃを形成したのち、まず、図１９に示したように、例えば無電解めっき法またはスパッタリング法などを使用して、上部絶縁膜１３Ｃの表面を覆うようにシード膜２４Ｂ１を形成する。このシード膜２４Ｂ１の形成材料は、めっき膜２４Ｂ２の形成材料と同一であってもよいし、あるいは異なってもよい。続いて、シード膜２４Ｂ１の表面にフィルムレジスト３０を配置したのち、フォトリソグラフィ法を使用してフィルムレジスト３０をパターニングすることにより、めっき膜２４Ｂ２を選択的に成長させるための複数の開口部３０Ｋを設ける。この場合には、開口部３０Ｋの開口幅Ｗ３がめっき膜２４Ｂ２（下側部分）の幅Ｗ１よりも狭くなるようにする。続いて、電解めっき法を使用して、開口部３０Ｋにおけるシード膜２４Ｂ１上にめっき膜２４Ｂ２を選択的に成長させる。この場合には、めっき膜２４Ｂ２の厚さがフィルムレジスト３０の厚さよりも大きくなり、そのめっき膜２４Ｂ２のうちの一部が開口部３０Ｋの周囲のフィルムレジスト３０上に乗り上げるまでめっき反応を進行させる。
【００５２】
続いて、図２０に示したように、フィルムレジスト３０を除去したのち、例えばイオンミリング法やウェットエッチング法などを使用して、めっき膜２４Ｂ２をマスクとしてシード膜２４Ｂ１を選択的にエッチングすることにより、図２１に示したように、めっき膜２４Ｂ２の周辺のシード膜２４Ｂ１を除去する。
【００５３】
最後に、再び電解めっき法を使用して、めっき膜２４Ｂ２をさらに成長させる。このめっき膜２４Ｂ２の成長工程では、幅方向よりも厚さ方向において成長速度が速くなるため、図２２に示したように、アスペクト比（厚さ／幅）が大きくなるようにめっき膜２４Ｂ２が短時間で成長する。この場合には、めっき反応の進行過程においてシード膜２４Ｂ１も幅方向に成長し、そのシード膜２４Ｂ１の幅が広がるため、めっき膜２４Ｂ２のうちの下側部分の幅も同様に広がる。また、めっき膜２４Ｂ２の厚さ方向の成長速度は、中央部から幅方向に離れるにしたがって遅くなる傾向にあるため、そのめっき膜２４Ｂ２の幅は、上端近傍において部分的に狭まる。これにより、シード膜２４Ｂ１およびめっき膜２４Ｂ２を含む上部コイル部分２４Ｂが完成する。
【００５４】
本実施の形態に係る薄膜デバイスでは、上部コイル部分２４Ｂがいわゆるハップコイル（めっき膜２４Ｂ２）を含んでいるので、図６および図７に示した比較例の場合と比較と比較して、全体の寄生容量に寄与する各部の寄生容量が低減する。具体的には、第１に、上部コイル部分２４Ｂのコイルターン間において下側部分同士が遠ざかるため、寄生容量Ｃ１が低減する。第２に、薄膜コイル２４の直流抵抗を低下させるために上部コイル部分２４Ｂ（めっき膜２４Ｂ２）の幅Ｗ２を十分に大きくした場合においても、下部コイル部分２４Ａと上部コイル部分２４Ｂとの間の対向面積が小さくなるため、寄生容量Ｃ２が低減する。第３に、上記したように幅Ｗ２を十分に大きくした場合においても、薄膜コイル２４と中間磁性膜１５との間の対向面積が小さくなるため、寄生容量Ｃ３が低減する。したがって、本実施の形態では、ソレノイド型の薄膜コイル２４を備える場合においても、全体の寄生容量が低減することにより共振周波数が上昇すると共に、高周波領域においてＱ値が向上するため、動作特性を確保することができる。
【００５５】
特に、本実施の形態では、上部コイル部分２４Ｂのうちのめっき膜２４Ｂ２が高アスペクト比を有することにより、その上部コイル部分２４Ｂの断面積が大きくなるため、薄膜コイル２４の直流抵抗を低下させることができる。
【００５６】
このめっき膜２４Ｂ２の高アスペクト比に基づいて薄膜コイル２４の直流抵抗が低下する意義は、以下の点にある。すなわち、一般に、薄膜コイルのアスペクト比を大きくすることにより直流抵抗を低下させたい場合、フィルムレジストを使用して通常のめっき工程を行ったのでは、めっき膜の成長厚さがフィルムレジストの厚さ以下に制限される。この場合には、複数枚のフィルムレジストを使用したとしても、薄膜コイルの厚さを約５０μｍ以上にすることが困難である。この点に関して、本実施の形態では、図１９〜図２２に示した形成手順を経てめっき膜２４Ｂ２を形成することにより、一般に約５０μｍ以下の厚さを有する１枚のフィルムレジストを使用して、それよりも大きな約５０μｍ以上の厚さとなるようにめっき膜２４Ｂ２を形成可能であるため、そのめっき膜２４Ｂ２のアスペクト比が十分に大きくなる。したがって、フィルムレジストを使用した場合においても、薄膜コイル２４の直流抵抗を十分に低下させることができる。
【００５７】
この場合には、特に、プロセスコストが安いフィルムレジストを使用して高アスペクト比のめっき膜２４Ｂ２を形成可能であるため、プロセスコストが高い液体レジストを使用する場合と比較して、上部コイル部分２４Ｂを低コストで形成することができる。なお、液体レジストを使用した場合にプロセスコストが高い理由としては、（１）レジスト自体が高価であること、（２）スピンコートやスプレーコートを行う場合にめっき液の交換を要すること、（３）厚膜のめっき膜を形成するために高粘度でなければならず、しかもフォトリソグラフィ法を使用して厚膜のレジストを露光するために高感度でなければならないこと、（４）感度を高めるために高反応性のレジストを使用した場合に、劣化しやすいことからめっき液の管理が非常に難しいことなどが挙げられる。
【００５８】
また、本実施の形態では、下部コイル部分２４Ａの断面の高さＨが上部コイル部分２４Ｂの断面の高さＨよりも小さければ、上記したように、下部コイル部分２４Ａの断面の高さＨが上部コイル部分２４Ｂの断面の高さＨよりも大きい場合と比較して、中間磁性膜１５の平坦性が高くなるため、インダクタンスを向上させることができる。しかも、薄膜インダクタ２０の製造工程において、中間磁性膜１５の平坦性を高めるために下地の下部コイル絶縁膜１３Ｂを研磨する必要がないと共に、下部コイル部分２４Ａのコイルターン間のスペースに下部コイル絶縁膜１３Ｂを埋め込みやすいため、薄膜インダクタ２０を簡単に製造することができる。この場合には、特に、上記したように、図１９〜図２２を参照して説明した手順を使用することによりめっき速度が速くなり、高アスペクト比のめっき膜２４Ｂ２を短時間で形成可能なため、この点においても薄膜インダクタ２０の製造簡略化に寄与することができる。
【００５９】
なお、本実施の形態では、図１７に示したように、上部コイル部分２４Ｂがハップコイルを含むようにしたが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、図１７に対応する図２３および図２４に示したように、上部コイル部分２４Ｂに代えて下部コイル部分２４Ａがハップコイルを含むようにしてもよいし（図２３参照）、あるいは下部コイル部分２４Ａおよび上部コイル部分２４Ｂの双方がハップコイルを含むようにしてもよい（図２４参照）。図２３および図２４に示した場合には、比較例の場合と比較して寄生容量Ｃ１〜Ｃ４が低減するため、いずれの場合においても全体の寄生容量を低減させることができると共に、Ｑ値を向上させることができる。
【００６０】
なお、本実施の形態の薄膜デバイスに関する上記以外の構成、製造方法、作用、効果および変形例は、上記第１の実施の形態と同様である。確認までに説明しておくと、第１の実施の形態において図１４〜図１６を参照して説明したように、本実施の形態においても下部磁性膜１２および中間磁性膜１５の有無は任意に設定可能である。すなわち、下部磁性膜１２および中間磁性膜１５のうちのいずれか一方のみを備えるようにしてもよいし、あるいはいずれも備えないようにしてもよい。
【００６１】
以上、いくつかの実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。具体的には、例えば、上記各実施の形態では、本発明の薄膜デバイスを薄膜インダクタに応用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、薄膜インダクタ以外の他のデバイスに応用してもよい。この「他のデバイス」としては、例えば、薄膜トランス、薄膜磁気センサまたはＭＥＭＳ（micro electro mechanical systems）や、薄膜インダクタ、薄膜磁気センサ、薄膜トランスまたはＭＥＭＳを含んだフィルタまたはモジュールなどが挙げられる。これらの他のデバイスに応用した場合においても、上記各実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明に係る薄膜デバイスは、例えば薄膜インダクタ、薄膜トランスまたはＭＥＭＳやそれらを含んだフィルタまたはモジュールなどに応用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜デバイスの一応用例としての薄膜インダクタの平面構成を表す平面図である。
【図２】図１に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った薄膜インダクタの断面構成を表す断面図である。
【図３】図１に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った薄膜インダクタの断面構成を表す断面図である。
【図４】図１に示したＩＶ−ＩＶ線に沿った薄膜インダクタの断面構成を表す断面図である。
【図５】図２に示した薄膜コイルのうちの一部の断面構成を拡大して表す断面図である。
【図６】本発明の薄膜インダクタに対する比較例としての薄膜インダクタの断面構成を表す断面図である。
【図７】図６に示した薄膜コイルのうちの一部の断面構成を拡大して表す断面図である。
【図８】薄膜インダクタの構成に関する第１の変形例を表す断面図である。
【図９】薄膜インダクタの構成に関する第２の変形例を表す断面図である。
【図１０】薄膜インダクタの構成に関する第３の変形例を表す断面図である。
【図１１】薄膜インダクタの構成に関する第４の変形例を表す断面図である。
【図１２】薄膜インダクタの構成に関する第５の変形例を表す断面図である。
【図１３】薄膜インダクタの構成に関する第６の変形例を表す断面図である。
【図１４】薄膜インダクタの構成に関する第７の変形例を表す断面図である。
【図１５】薄膜インダクタの構成に関する第８の変形例を表す断面図である。
【図１６】薄膜インダクタの構成に関する第９の変形例を表す断面図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態に係る薄膜デバイスの一応用例としての薄膜インダクタの断面構成を表す断面図である。
【図１８】図１７に示した薄膜コイルのうちの一部の断面構成を拡大して表す断面図である。
【図１９】薄膜コイルの形成工程のうちの一工程を説明するための断面図である。
【図２０】図１９に続く工程を説明するための断面図である。
【図２１】図２０に続く工程を説明するための断面図である。
【図２２】図２１に続く工程を説明するための断面図である。
【図２３】薄膜インダクタの構成に関する第１の変形例を表す断面図である。
【図２４】薄膜インダクタの構成に関する第２の変形例を表す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０，２０…薄膜インダクタ、１１…基板、１２…下部磁性膜、１３…絶縁膜、１３Ａ…下部絶縁膜、１３Ｂ…下部コイル絶縁膜、１３Ｃ…上部絶縁膜、１３Ｄ…上部コイル絶縁膜、１４，２４…薄膜コイル、１４Ａ，２４Ａ…下部コイル部分、１４Ｂ，２４Ｂ…上部コイル部分、１４Ｃ，２４Ｃ…中間コイル部分、１４Ｔ１，１４Ｔ２…端子、１５…中間磁性膜、１６…上部磁性膜、２４Ｂ１…シード膜、２４Ｂ２…めっき膜、３０…フィルムレジスト、３０Ｋ…開口部、Ｃ１〜Ｃ５…寄生容量、Ｅ…側端縁、Ｈ…高さ、Ｗ，Ｗ１〜Ｗ３…幅、Ｓ…間隔。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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