(57)【要約】【課題】  Ｃｏ−Ｚｒ−Ｔａ系で、高い透磁率を有する磁性膜を製造する。【解決手段】  まず、基板１０上にＣｏ−Ｚｒ−Ｔａ系の磁性膜１４をスパッタリングにより形成する。基板１０は、Ｓｉからなる基体１１と、基体１１の上面に形成されたＳｉ酸化膜１２から構成されている。次に、磁性膜１４を３７５℃以下の温度で加熱する。これにより、加熱前に比べて磁性膜１４の透磁率を確実に上昇させることができる。磁性膜１４を１６０℃以上３５０℃以下の温度で加熱すれば、磁性膜１４の透磁率を加熱前に比べて十分に高めることができる。【選択図】  図１
2007087993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｏ−Ｚｒ−Ｔａ系の磁性体からなる磁性膜をスパッタリングにより形成する第１工程と、
前記磁性膜を３７５℃以下の温度で加熱する第２工程と、
を備える磁性膜の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程は、前記磁性膜を１６０℃以上３５０℃以下の温度で加熱する、請求項１に記載の磁性膜の製造方法。
【請求項３】
コイルと、前記コイルの付近に配置されたＣｏ−Ｚｒ−Ｔａ系の磁性体からなる磁性膜とを備えるインダクタの製造方法であって、
基板上に前記コイルを形成する第１工程と、
前記コイルを形成する前または後に、前記磁性膜をスパッタリングにより前記基板上に形成する第２工程と、
前記磁性膜を３７５℃以下の温度で加熱する第３工程と、
を備えるインダクタの製造方法。
【請求項４】
前記第３工程は、前記磁性膜を１６０℃以上３５０℃以下の温度で加熱する、請求項３に記載のインダクタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁性膜の製造方法、および磁性膜を備えるインダクタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
以前から、アモルファス金属合金からなる磁性膜の磁気特性、特に透磁率を改善するための研究が行われている。例えば、下記の非特許文献１には、高い透磁率を得るためにＣｏＦｅＳｉＢ膜をキュリー温度以上、結晶化温度以下で熱処理することが記載されている。また、下記の非特許文献２には、ＣｏＺｒＮｂ膜について、熱処理温度の上昇に伴い透磁率の増加が飽和することが記載されている（Ｆｉｇ．４を参照のこと）。下記の非特許文献３には、ＣｏＺｒＴａ膜をスパッタリングによって形成した後、その膜を３８０℃の温度でアニールすることが記載されている。
【非特許文献１】藤森啓安、「ソフト磁性材料」、日本応用磁気学会誌、１９９７年、第２１巻、第３号、９９〜１０６頁
【非特許文献２】渡辺由雄、他２名、「ＣｏＺｒＮｂアモルファス膜の異方性磁界の制御方法」、日本応用磁気学会誌、１９８５年、第９巻、第２号、２１１〜２１４頁
【非特許文献３】Ｋ．Ｈａｙａｓｈｉ、他６名、「Ｃｏベースのアモルファス金属膜の磁気特性および他の特性ならびにスパッタリングでの挙動（Magnetic and other properties and sputtering behavior of Co-baseamorphous alloy films）」、J. Appl. Phys.、American Institute of Physics、米国、１９８７年４月１５日、第６１巻、第８号、２９８３〜２９９２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｔａ系の磁性膜の透磁率を高めるために好適な熱処理の温度範囲は未だ明らかにされていない。そこで、本発明は、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｔａ系で、高い透磁率を有する磁性膜を製造すること、およびその磁性膜を用いて高いインダクタンスを有するインダクタを製造することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一つの側面において、本発明は磁性膜を製造する方法に関する。この方法は、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｔａ系の磁性体からなる磁性膜をスパッタリングにより形成する第１工程と、この磁性膜を３７５℃以下の温度で加熱する第２工程とを備えている。
【０００５】
本発明者は、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｔａ系の磁性体からなる磁性膜を、３７５℃を超える温度で加熱すると、加熱前よりもかえって透磁率が減少することを発見した。したがって、３７５℃以下の温度で磁性膜を加熱することにより、磁性膜の透磁率を加熱前に比べて確実に上昇させることができる。
【０００６】
第２工程は磁性膜を１６０℃以上３５０℃以下の温度で加熱してもよい。この場合、磁性膜の透磁率を加熱前に比べて１．５倍以上に高めることができ、好適である。
【０００７】
別の側面において、本発明はインダクタを製造する方法に関する。このインダクタは、コイルと、コイルの付近に配置されたＣｏ−Ｚｒ−Ｔａ系の磁性体からなる磁性膜とを備えている。この製造方法は、基板上に上記のコイルを形成する工程と、このコイルを形成する前または後に、上記の磁性膜をスパッタリングにより基板上に形成する工程と、この磁性膜を３７５℃以下の温度で加熱する工程とを備えている。
【０００８】
上記の加熱によって磁性膜の透磁率が確実に上昇するので、インダクタンスの高いインダクタを得ることができる。また、加熱温度が３７５℃以下に抑えられるので、融点の低いレジストを使用してコイルのパターニングを行うことができる。
【０００９】
第３工程は、磁性膜を１６０℃以上３５０℃以下の温度で加熱してもよい。この場合、磁性膜の透磁率を加熱前に比べて１．５倍以上に高めることができ、それに応じてインダクタのインダクタンスを十分に高めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る磁性膜の製造方法は、磁性膜に適切な温度で熱処理を施すので、熱処理の施されていない磁性膜に比べて高い透磁率を有するＣｏ−Ｚｒ−Ｔａ系の磁性膜を製造することができる。また、本発明に係るインダクタの製造方法は、インダクタ中の磁性膜に適切な温度で熱処理を施して透磁率を高めるので、インダクタンスの高いインダクタを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る磁性膜の製造方法を示す工程図である。まず、基板１０を用意し（図１（ａ））、その基板１０上にスパッタリングによって磁性膜１４を形成する（図１（ｂ））。基板１０は、Ｓｉからなる平板状の基体１１と、基体１１の上面に形成されたＳｉ酸化膜１２から構成されている。この基板１０をマグネトロンスパッタ装置のチャンバに搬入し、スパッタ圧力（チャンバ内の圧力）を０．６６Ｐａに設定してマグネトロンスパッタリングを行う。印加磁場の強さは、３０００Ｏｅ（≒２３７×１０３Ａ／ｍ）に設定する。ターゲットには、ＣｏＺｒＴａ合金を使用する。ＣｏＺｒＴａの組成比は、Ｃｏ：Ｚｒ：Ｔａ＝９３：４：３である。スパッタリングの間、基板１０の温度を２０℃〜３５℃に保持する。こうして、アモルファス（非結晶）の金属合金であるＣｏ０．９３Ｚｒ０．０４Ｔａ０．０３からなる磁性膜１４がＳｉ酸化膜１２の表面上に形成される。スパッタリングは、磁性膜１４の厚さが５００ｎｍになるまで続けられる。
【００１３】
なお、本発明において、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｔａの組成比は９３：４：３に限られない。Ｃｏ−Ｚｒ−Ｔａ系の磁性膜の組成としては、ＣｏｘＺｒｙＴａ１−ｘ−ｙ（０．８≦ｘ≦０．９６、０＜ｙ≦０．１５、０．９≦ｘ＋ｙ＜１）が一般的である。Ｃｏ−Ｚｒ−Ｔａ系のアモルファス層の一般的な組成も同様である。
【００１４】
次に、磁性膜１４の透磁率を高めるために、磁性膜１４に熱処理を施す。磁性体１４の形成された基板１０を加熱炉内の回転ステージ上に載置し、所定の磁場内で基板１０を回転数９０ｒｐｍで回転させながら、炉内の温度を室温から所定の熱処理温度まで上昇させる。その後、基板１０の回転を続けながら、所定の熱処理時間（本実施形態では１時間）にわたって熱処理温度を保持する。熱処理時間が経過したら、炉内の温度を常温まで徐々に下降させる。こうして、磁性膜１４が完成する（図１（ｃ））。
【００１５】
本発明者は、様々な熱処理温度で上記の熱処理を行い、得られる磁性膜１４の透磁率を測定した。また、熱処理前の磁性膜１４についても透磁率を測定した。図２は、磁性膜１４の透磁率の測定結果を示しており、ここで（ａ）は、磁性膜１４の透磁率の熱処理による増加率と熱処理温度との関係を示すグラフであり、（ｂ）は熱処理後の磁性膜１４の透磁率と熱処理温度との関係を示すグラフである。これらのグラフにおいて丸印は、実測のデータを表すプロット点である。
【００１６】
本発明者は、同一条件のもとで３回ずつ磁性膜１４を製造し、各磁性膜１４について熱処理の前後における透磁率を測定した。図２（ｂ）の各プロット点は、同じ熱処理温度のもとで磁性膜１４を３回製造し、得られた３枚の磁性膜１４の各々から測定された透磁率の平均値を示している。また、図２（ａ）の各プロット点は、これら３枚の磁性膜１４から測定された透磁率の増加率の平均値を示している。図２（ａ）の実線は、これらのプロット点から最小二乗法を用いて求めた近似曲線を示している。
【００１７】
これらのグラフに示されるように、熱処理温度が比較的低いときは熱処理温度の上昇とともに透磁率の増加率も上昇する。しかし、熱処理温度が３００℃に達する前に透磁率の増加は止まり、更に高い熱処理温度のもとでは、熱処理温度の上昇とともに透磁率の増加率が低下する。そして、熱処理温度が３７５℃を超えると、透磁率の増加率が１倍未満となり、透磁率が熱処理前よりもかえって減少してしまう。
【００１８】
このような熱処理温度に対する透磁率の挙動は、上述した非特許文献１〜３のいずれにも開示されていない。例えば、ＣｏＺｒＮｂについて、熱処理温度が高いと透磁率が飽和することは非特許文献２のＦｉｇ．４で示唆されているが、熱処理温度の上昇に伴って透磁率が減少することまでは示唆されていない。そして、ＣｏＺｒＴａについては、いずれの文献においても、熱処理温度が高いときの透磁率の挙動は検討されていない。
【００１９】
図２に示される測定結果に鑑みて、本実施形態では、３７５℃以下の温度で磁性膜１４を加熱する。これにより、磁性膜１４の透磁率を加熱前に比べて確実に上昇させることができる。熱処理温度は１６０℃以上３５０℃以下であることが好ましい。図２（ａ）に示されるように、このような温度範囲で磁性膜１４を加熱すると、磁性膜１４の透磁率を加熱前に比べて１．５倍以上に高めることができる。
【００２０】
本実施形態の方法により製造される磁性膜は、インダクタの磁芯として好適に使用することができる。図３は、磁性膜を備えるインダクタを示す概略破断斜視図である。このインダクタ１８は、正方形の基板２０上に順次に積層された下部磁性膜２２、下部絶縁層２４、コイル２７、上部絶縁層２８、および上部磁性膜３０から構成されている。
【００２１】
コイル２７の両端部には、電極パッド２７ａが設けられている。上部絶縁層２８および上部磁性膜３０は、二つの電極パッド２７ａの上方に位置する開口を有している。電極パッド２７ａは、それらの開口を通じて露出するようになっている。電極パッド２７ａを介してコイル２７に電流が流れると、インダクタンスが発生する。このインダクタンスは、コイル２７の付近に配置された下部磁性膜２２および上部磁性膜３０の透磁率の影響を受ける。したがって、下部磁性膜２２および上部磁性膜３０は、インダクタ１８の磁芯として機能する。
【００２２】
図４〜図６は、インダクタ１８の製造工程を示す、図３のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。まず、絶縁性の上面を有する基板２０を用意し（図４（ａ））、その上面に下部磁性膜２２を形成する（図４（ｂ））。この下部磁性膜２２は、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｔａ系の磁性体からなり、上述した磁性膜１４と同様にスパッタリングによって形成される。
【００２３】
次に、下部磁性膜２２をパターニングするためのレジスト層２３を下部磁性膜２２上に形成する（図４（ｃ））。具体的には、下部磁性膜２２の上面に感光性液体フォトレジストをスピンコートし、露光および現像を行う。こうして得られたレジスト層２３をマスクとし、所定のエッチング液を用いてウェットエッチングを行い、その後、レジスト層２３を除去する（図４（ｄ））。
【００２４】
続いて、スパッタリングやＣＶＤなど、一般的な成膜方法によって、下部磁性膜２２を
覆うように下部絶縁層２４を形成する（図４（ｅ））。下部絶縁層２４の材料は、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ等である。
【００２５】
次に、下部絶縁層２４の上面に、めっきシード層２５を形成する（図４（ｆ））。めっきシード層２５は、例えば、Ｔｉ／Ｃｕなどの材料をスパッタリングし、あるいはＣｕを無電界めっきすることにより形成することができる。
【００２６】
この後、コイル２７を形成するために使用されるレジスト層２６を、めっきシード層２５の上に形成する（図４（ｇ））。レジスト層２６は、めっきシード層２５の上面に感光性液体フォトレジストまたはフィルムレジストを塗布し、露光および現像を行うことにより形成される。レジスト層２６は、コイル２７の形状に対応した凹部２６ａを有している。この凹部２６ａを通じて、メッキシード層２５の上面が露出する。
【００２７】
続いて、一般的な電界めっき法によって、レジスト層２６の凹部２６ａを充填するようにＣｕをめっきし、コイル２７を形成する（図５（ｈ））。本例では、コイル２７の厚さは４０μｍであり、コイル２７のターン数は１０である。
【００２８】
次に、レジスト溶解液を用いてレジスト層２６を除去し（図５（ｉ））、続いて、イオンミリングまたは選択的ウェットエッチングによって、めっきシード層２５のうちコイル２７によって覆われずに露出している部分を除去する（図５（ｊ））。
【００２９】
この後、スパッタリングやＣＶＤ／スピンコートなど、一般的な成膜方法によって、コイル２７を覆うように上部絶縁層２８を形成する（図５（ｋ））。このとき、コイル２７の電極パッド２７ａは露出させる。上部絶縁層２８の材料は、例えば、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、ポリイミド等である。
【００３０】
次に、上部絶縁層２８上に上部磁性膜３０を形成する（図６（ｌ））。上部磁性膜３０は、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｔａ系の磁性体からなり、上述した磁性膜１４と同様にスパッタリングによって形成される。このとき、電極パッド２７ａが上部磁性膜３０によって覆われてしまうので、所定のエッチング液を用いたエッチングにより、上部磁性膜３０のうち電極パッド２７ａの周辺に位置する部分を除去して電極パッド２７ａを露出させる（図６（ｍ））。
【００３１】
次に、下部磁性膜２２および上部磁性膜３０に熱処理を施す（図６（ｎ））。具体的には、上述した磁性膜１４と同様に、磁性膜２２、３０が設けられた基板２０を加熱炉内の回転ステージ上に載置し、所定の磁場内で基板２０を回転数９０ｒｐｍで回転させながら、炉内の温度を室温から所定の熱処理温度まで上昇させる。この熱処理温度は、３７５℃以下であり、好ましくは１６０℃以上３５０℃以下である。その後、基板２０の回転を続けながら、１時間にわたって熱処理温度を保持する。熱処理時間が経過したら、炉内の温度を常温まで徐々に下降させる。
【００３２】
この後、ダイシングを行って、基板２０からチップを切り出す。こうして、インダクタ１８が得られる（図６（ｏ））。インダクタ１８のサイズは、５ｍｍ×５ｍｍ×６０μｍである。
【００３３】
既に説明したように、磁性膜２２、３０は、適切な温度で加熱されるので、高い透磁率を有する。このため、インダクタ１８は高いインダクタンスを有する。更に、磁性膜２２、３０の加熱温度を３７５℃以下に抑えるので、レジスト層２６の材料として融点の低いレジストを使用することができる。
【００３４】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。例えば、インダクタの製造において、下部磁性膜、上部磁性膜の形成後のそれぞれに上述の条件と同様の条件で熱処理を施しても良い。また、インダクタの磁性膜を下部磁性膜、上部磁性膜の一方としても良く、特に下部磁性膜のみの場合は、下部磁性膜の形成後に上述の条件と同様の条件で熱処理を施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本実施形態に係る磁性膜の製造工程を示す断面図である。
【図２】熱処理温度と透磁率との関係を示すグラフである。
【図３】磁性膜を磁芯として備えるインダクタを示す概略破断斜視図である。
【図４】インダクタの製造工程を示す断面図である。
【図５】インダクタの製造工程を示す断面図である。
【図６】インダクタの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０…基板、１１…基体、１２…酸化膜、１４…磁性膜、１８…インダクタ、２０…基板、２２…下部磁性膜、２３、２６…レジスト層、２４…下部絶縁層、２７…コイル、２８…上部絶縁層、３０…上部磁性膜。
【図１】
2007087993.tif 000003
【図２】
2007087993.tif 000004
【図３】
2007087993.tif 000005
【図４】
2007087993.tif 000006
【図５】
2007087993.tif 000007
【図６】
2007087993.tif 000008