(57)【要約】【課題】高い信頼性の薄膜磁気素子を簡易な工程で製造することを可能にする。【解決手段】基体５上に設けられ溝２が形成されるようにパターニングされた導電性膜２０を覆う絶縁層３を形成させる絶縁層形成工程と、絶縁層３上に磁性膜４１を形成させる磁性膜形成工程と、を備える薄膜磁気素子１の製造方法であって、絶縁層形成工程は、硬化性樹脂の硬化体からなり溝２の少なくとも一部を埋める第１の絶縁部３１を、導電性膜２０の基体５と反対側の面Ｓの少なくとも一部が露出するようなパターンで形成させる工程と、第１の絶縁部３１及び導電性膜２０を覆う第２の絶縁部３２を形成させる工程と、を含む、製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に設けられ溝が形成されるようにパターニングされた導電性膜を覆う絶縁層を形成させる絶縁層形成工程と、該絶縁層上に磁性膜を形成させる磁性膜形成工程と、を備える薄膜磁気素子の製造方法であって、
前記絶縁層形成工程は、
硬化性樹脂の硬化体からなり前記溝の少なくとも一部を埋める第１の絶縁部を、前記導電性膜の前記基体と反対側の面の少なくとも一部が露出するようなパターンで形成させる工程と、
前記第１の絶縁部及び前記導電性膜を覆う第２の絶縁部を形成させる工程と、
を含む、製造方法。
【請求項２】
前記第１の絶縁部を、前記基体と反対側の方向に前記導電性膜よりも突出するように形成させる、請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記第１の絶縁部を、前記導電性膜の前記基体と反対側の面上に張り出すように形成させる、請求項１又は２記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性膜及び磁性膜を有する薄膜磁気素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基体上でパターニングされた導電性膜からなる配線と、磁性膜等の機能性膜とを有する素子の製造方法として、配線のリークを防止するために絶縁層を配線を覆い、その上に機能性膜を形成する方法が知られている（例えば、特許文献１。）。一方、薄膜素子の機能性膜を平坦化するために、ＣＭＰ（Chemical  Mechanical  Polishing）等の手法が活用されてきた（例えば、特許文献２、３。）。
【特許文献１】特許第３５６３７０９号公報
【特許文献２】特開平１１−６７８９７号公報
【特許文献３】特開２００１−４４２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
溝が形成されるようにパターニングされた導電性膜を覆う絶縁層を形成させると、多くの場合、溝の上部に位置する絶縁層の表面に凹みが生じる。特に硬化性樹脂の塗布及び硬化によって絶縁層を形成させる場合、硬化収縮等に起因して表面が大きく凹み易い傾向にある。
【０００４】
表面に凹みが形成された絶縁層上に形成された磁性膜は、絶縁層の凹みに沿って溝内部に向かって屈曲した状態となる。磁性膜がこのように屈曲すると、得られる薄膜磁気素子の信頼性が低下するといった問題が生じ得る。例えばインダクタの場合、インダクタンスの向上のためには導電性膜と磁性層との間隔を小さくすることが望ましいが、そのために導電性膜と磁性膜の間の絶縁層の厚さを薄くすると、絶縁層の凹みに由来するインダクタンスの低下、高周波特性の劣化、直流重畳特性の低下等の問題が顕在化する傾向にある。
【０００５】
絶縁層を平坦化する方法としては、十分に厚い絶縁層を形成してからこれをＣＭＰ等によって表面の凹みがなくなる所定の厚さまで研磨する方法が考えられる。しかし、この方法では研磨工程の追加による生産効率の低下や高価な装置の導入による製造コストの上昇を招くという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、高い信頼性の薄膜磁気素子を簡易な工程で製造することを可能にする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】
【０００７】
本発明は、基体上に設けられ溝が形成されるようにパターニングされた導電性膜を覆う絶縁層を形成させる絶縁層形成工程と、該絶縁層上に磁性膜を形成させる磁性膜形成工程と、を備える薄膜磁気素子の製造方法であって、絶縁層形成工程は、硬化性樹脂の硬化体からなり上記溝の少なくとも一部を埋める第１の絶縁部を、導電性膜の基体と反対側の面の少なくとも一部が露出するようなパターンで形成させる工程と、第１の絶縁部及び導電性膜を覆う第２の絶縁部を形成させる工程と、を含むものである。
【０００８】
上記本発明に係る製造方法においては、導電性膜を覆う絶縁層を、溝を埋める第１の絶縁部と、第１の絶縁部とともに導電性膜を覆う第２の絶縁部の２段階に分けて形成させる。磁性膜側に位置する第２の絶縁部を形成させる前に第１の絶縁部によって導電性膜の溝を予め埋めておくことにより、溝上部における絶縁層の表面の凹みが抑制されるか、又は逆に絶縁層の表面が盛り上がった状態となり、絶縁層上に形成される磁性膜が溝内部に向かって屈曲することが防止される。その結果、ＣＭＰ等の手法を用いずとも、高い信頼性の薄膜磁気素子を簡易な工程で製造することが可能となった。
【０００９】
本発明に係る製造方法においては、上記第１の絶縁部を、基体と反対側の方向に導電性膜よりも突出するように形成させることが好ましい。この場合、第２の絶縁部はその表面が溝上部において盛り上がった状態となる。その結果、磁性膜が溝内部に向かって屈曲することがより確実に防止される。
【００１０】
本発明に係る製造方法においては、第１の絶縁部を、導電性膜の基体と反対側の面上に張り出すように形成させることが好ましい。この場合も、磁性膜が溝内部に向かって屈曲することがより確実に防止される。また、導電性膜の基体と反対側の面と溝の壁面とで直角又は鋭角が形成されている場合、この部分を絶縁層で確実に覆って絶縁を維持することが困難になる傾向にあるが、上記のように第１の絶縁部を形成させることにより、このような場合でも絶縁を維持することが容易になる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、高い信頼性の薄膜磁気素子を簡易な工程で製造することが可能である。また、本発明は、第２の絶縁部の厚さを適宜調整することにより、導電性膜と磁性膜の間隔の大きさを制御することが容易であるという利点も有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
図１は、本発明に係る製造方法によって得られる薄膜磁気素子の一実施形態を示す平面図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った概略断面図である。薄膜磁気素子１は、基体５と、基体５上に設けられた導電性膜２０と、導電性膜２０を覆う絶縁層３と、絶縁層３を覆う磁性膜４１とから構成される。薄膜磁気素子１は、コイルパターンを形成している導電性膜２０と、磁性膜４１とを備える薄膜インダクタである。
【００１４】
基体５は、基板１０、下部磁性膜４０及び下部絶縁層３０がこの順で積層された積層体である。基体５の下部絶縁層３０側の面上に導電性膜２０が形成されている。
【００１５】
基板１０としては、例えば、フェライトを主成分として構成されたフェライト基板が用いられる。この場合、フェライト基板は、薄膜磁気素子１全体を支持する基板として機能するとともに、インダクタンスを高めるための磁性層としても機能する。当然なことに、基板１０としては、シリコンやガリウム砒素などの半導体ウェハ、または、アルミナ、ガラス、酸化ケイ素などのセラミックスを用いることが可能である。
【００１６】
下部磁性膜４０は、軟磁性金属磁性体から構成される。軟磁性金属磁性体としては、ＣｏＺｒＴａ系合金、ＣｏＺｒＮｂ系合金、ＣｏＦｅＳｉＢ系合金等のＣｏ系非晶質合金や、ＦｅＳｉ、ＦｅＮｉ、Ｆｅ、ＣｏＦｅを主成分とする合金が挙げられる。これらの中でも、磁歪定数が低く、高透磁率、且つ、高抵抗が得られるため、ＣｏＺｒＮｂ系合金又はＣｏＺｒＴａ系合金が好ましい。更には、インダクタの直流重畳特性を考慮すると、飽和磁化が大きいＣｏＺｒＴａ系合金が特に好ましい。
【００１７】
下部絶縁層３０は、下部磁性膜４０と導電性膜２０との絶縁を保つことを主な目的として設けられている。下部絶縁層３０を構成する絶縁材料は特に限定されず、セラミックや硬化性樹脂の硬化体等により下部絶縁層３０が形成される。
【００１８】
導電性膜２０は基体５上でスパイラル型のコイルパターンを形成している。導電性膜２０のコイルパターンの端部２０Ｔが外部に露出するように、絶縁層３及び磁性膜４１に開口が形成されている（図１）。導電性膜２０の厚さは、典型的には５〜１００μｍ程度である。導電性膜２０はＣｕ等の導電体から構成される。導電性膜２０のコイルパターンの形状、幅、間隔、ターン数等は、要求特性等に応じて適宜変更が可能である。
【００１９】
絶縁層３は、導電性膜２０及び基体５によって形成されている溝２を埋める第１の絶縁部３１と、第１の絶縁部３１及び導電性膜２０を覆う第２の絶縁部３２とから構成されている。絶縁層３が介在することによって、導電性膜２０と磁性膜４１とが電気的に絶縁されている。
【００２０】
第１の絶縁部３１の溝２における厚さは、導電性膜２０の厚さよりも大きくなっている。すなわち、第１の絶縁部３１は基体５と反対側の方向に向かって導電性膜２０よりも突出するように形成されている。また、第１の絶縁部３１は、導電性膜２０の基体と反対側の面Ｓ上に張り出している。第１の絶縁部３１は、熱硬化性樹脂、感光性樹脂等の硬化性樹脂の硬化により形成された硬化体によって形成されている。フォトリソグラフィー法により導電性膜２０の基体５と反対側の面が露出するようにパターニングすることが容易である点等から、第１の絶縁部３１は感光性樹脂の硬化体として形成されることが好ましい。第１の絶縁部３１を形成させるための硬化性樹脂は、アクリルモノマー等の架橋性モノマーやオリゴマー等の他、熱可塑性樹脂や低分子量成分等の他の添加成分を更に含んでいてもよい。
【００２１】
第２の絶縁部３２は、第１の絶縁部３１の突出した部分の形状を反映して、溝２の上部に位置する部分において盛り上がった形状を有している。第２の絶縁部３２は、上記第１の絶縁部３１と同様の硬化性樹脂の硬化体から形成されていてもよいし、セラミック等の他の絶縁性材料から形成されていてもよい。
【００２２】
磁性膜４１は、第２の絶縁部３２の形状を反映して、溝２の上部において、基体５と反対側の方向に屈曲した形状を有している。従来の製造方法の場合、本実施形態とは逆に、磁性膜が溝の内部に向かう方向に屈曲した形状となる傾向が強く、これによりインダクタンスの低下、高周波特性の劣化、直流重畳特性の低下等の信頼性の低下を招いていた。これに対して、本実施形態に係る製造方法によれば、磁性膜４１が溝２の内部に向かう方向へ屈曲することを防止できる。磁性膜４１は、下部磁性膜４０と同一又は異なる組成の軟磁性金属磁性体から形成されている。軟磁性金属磁性体から構成される下部磁性膜の作成方法としては、スパッタリング方法、蒸着方法、めっき方法などがある。軟磁性金属磁性体と非磁性絶縁体を相互に成膜した積層構成を有し渦電流損失を抑制した高周波化磁性体層も採用することができる。磁性膜４１の厚さは、デバイスの仕様によるが、０．５〜１０μｍであることが好ましく、電源用インダクタの場合は５〜１０μｍ、信号系の場合は０．５〜１μｍであることがより好ましい。
【００２３】
図３は、本発明に係る薄膜磁気素子の製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。図３に示す製造方法においては、まず、基体５の下部絶縁層３０側の面上に、コイルパターンが形成されるようにパターニングされた導電性膜２０が形成される（図３の（ａ））。
【００２４】
基体５は、例えば、基板１０上に下部磁性膜４０及び下部絶縁層３０を順次形成させることにより、得られる。基板１０として用いるフェライト基板は、従来公知の方法により得ることが可能である。一般的には、セラミックス焼成方法による焼結体から所定の形状、厚さに切り出されたフェライト基板が使用される。フェライト基板は商業的にも入手可能である。下部磁性膜４０及び下部絶縁層３０はスパッタ法、ペースト法等の通常の方法により形成させることができる。当然なことに、基板１０としては、シリコンやガリウム砒素などの半導体ウェハ、または、アルミナ、ガラス、酸化ケイ素などのセラミックスを用いることが可能である。
【００２５】
導電性膜２０のコイルパターンは、フォトリソグラフィーを利用した方法によって好適に形成させることができる。具体的には、例えば、基体５の一面上にスパッタ法等の薄膜プロセスにより導電体からなるシード層を形成させ、これの所定部分が露出するようにコイルパターンに対応するフォトレジストパターンを形成し、露出しているシード層上にＣｕ等の導電体からなる層をめっき法によって形成してからフォトレジストパターンを除去し、露出したシード層をエッチングにより除去する方法で、導電性膜２０を形成させることができる。
【００２６】
導電性膜２０の形成の後、第１の絶縁部３１を、導電性膜２０の基体５と反対側の面の一部が露出するようなパターンで、基体と反対側の方向に突出するように、且つ、導電性膜２０の基体５と反対側の面Ｓ上に張り出すように形成させる。第１の絶縁部３１は、硬化性樹脂としての感光性樹脂を、溝２が充填されるとともに導電性膜２０全体が覆われるように塗布して硬化性樹脂層（感光性樹脂層）３１ａを形成する工程（図３の（ｂ））と、硬化性樹脂層３１ａの露光及び現像により導電性膜２０の基体５と反対側の面の一部が露出するようにパターニングされた第１の絶縁部３１を形成させる工程（図３の（ｃ））とを経て形成される。
【００２７】
続いて、第２の絶縁部３２を第１の絶縁部３１及び導電性膜２０を覆うように形成させる（図３の（ｄ））。これにより、第１の絶縁部３１及び第２の絶縁部からなる絶縁層３が形成される。第２の絶縁部３２は、硬化性樹脂を用いて形成させる場合、硬化性樹脂を第１の絶縁部３１及び導電性膜２０を覆うように塗付し、これを露光や加熱等により硬化して、形成させることができる。酸化ケイ素等の無機系の絶縁性材料を用いる場合、スパッタ法、ＣＶＤ法等の方法により第２の絶縁部３２を形成させることができる。
【００２８】
第２の絶縁部３２上に磁性膜４１を成膜して、薄膜磁気素子１が得られる。磁性膜４１は、軟磁性金属磁性体を用いて、絶縁層３上にスパッタリング方法、蒸着方法、めっき方法等により形成させることができる。
【００２９】
本発明は、上記実施形態のような薄膜インダクタの製造方法に限られず、導電性膜及び磁性膜と、これらの間に介在する絶縁層とが設けられた構成を含む他の薄膜磁気素子の製造方法としても好適に採用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る製造方法によって得られる薄膜磁気素子の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った概略断面図である。
【図３】本発明に係る薄膜電子素子の製造方法の一実施形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…薄膜磁気素子、２…溝、３…絶縁層、５…基体、１０…基板、２０…導電性膜、３０…下部絶縁層、３１…第１の絶縁部、３２…第２の絶縁部、４０…下部磁性膜、４１…磁性膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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