(57)【要約】      （修正有）【課題】構造が簡単で小型化され、微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能で性能も安定化可能かつ製造方法も容易なスパイラルインダクタ、スパイラルインダクタの製造方法およびトランスを提供する。【解決手段】スパイラルインダクタは、ＳｉＣ層１０と、ＳｉＣ層１０表面に螺旋状に配置された凸部１０Ｐと、凸部１０Ｐの外壁に形成されたファセット面と、ファセット面上に配置され、ＳｉＣ層１０上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）、１２（ＧＵ２）とを備える。【選択図】図１２
2016051842.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に螺旋状に配置されたグラフェンと
を備えることを特徴とするスパイラルインダクタ。
【請求項２】
前記基板はＳｉＣ層を備え、前記グラフェンはグラフェンナノリボンを備えることを特徴とする請求項１に記載のスパイラルインダクタ。
【請求項３】
前記ＳｉＣ層表面に螺旋状に配置された段差部と、
前記段差部に形成されたファセット面と
を備え、
前記グラフェンナノリボンは、前記ファセット面上に配置され、前記ＳｉＣ層表面に螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のスパイラルインダクタ。
【請求項４】
ＳｉＣ層と、
前記ＳｉＣ層表面に螺旋状に配置された凸部と、
前記凸部の外壁に形成されたファセット面と、
前記ファセット面上に配置され、前記ＳｉＣ層上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンと
を備えるスパイラルインダクタ。
【請求項５】
ＳｉＣ層と、
前記ＳｉＣ層表面に螺旋状に配置された凹部と、
前記凹部の内壁に形成されたファセット面と、
前記ファセット面上に配置され、前記ＳｉＣ層上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンと
を備えるスパイラルインダクタ。
【請求項６】
前記グラフェンナノリボンは、偶数個並列に配置され、並列接続されていることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載のスパイラルインダクタ。
【請求項７】
前記グラフェンナノリボンは、前記凸部の２つの平行な前記外壁を一対として、偶数個並列に配置され、並列接続されていることを特徴とする請求項４に記載のスパイラルインダクタ。
【請求項８】
前記グラフェンナノリボンは、前記凹部の２つの平行な前記内壁を一対として、偶数個並列に配置され、並列接続されていることを特徴とする請求項５に記載のスパイラルインダクタ。
【請求項９】
前記凸部の前記外壁は、前記ＳｉＣ層表面に対して傾斜面を備えることを特徴とする請求項４に記載のスパイラルインダクタ。
【請求項１０】
前記凹部の前記内壁は、前記ＳｉＣ層表面に対して傾斜面を備えることを特徴とする請求項５に記載のスパイラルインダクタ。
【請求項１１】
前記ファセット面は、前記ＳｉＣ層表面に対して傾斜面を備えることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項にに記載のスパイラルインダクタ。
【請求項１２】
前記ＳｉＣ層表面のファセット面を除く面に絶縁層を備えることを特徴とする請求項１１に記載のスパイラルインダクタ。
【請求項１３】
前記ＳｉＣ層表面は（０００１）面を備え、前記ファセット面は（１−１００）面若しくは(１１−２０)面と並行な面を備えることを特徴とする請求項３〜１２のいずれか１項に記載のスパイラルインダクタ。
【請求項１４】
前記スパイラルインダクタは、前記ＳｉＣ層上に矩形状巻線の螺旋状に配置されたことを特徴とする請求項１３に記載のスパイラルインダクタ。
【請求項１５】
前記ＳｉＣ層表面は（０００１）面を備え、前記ファセット面は（１−１００）面若しくは(１１−２０)面のいずれかのみに並行な面を備えることを特徴とする請求項３〜１２のいずれか１項に記載のスパイラルインダクタ。
【請求項１６】
前記スパイラルインダクタは、前記ＳｉＣ層上に６角形状巻線の螺旋状に配置されたことを特徴とする請求項１５に記載のスパイラルインダクタ。
【請求項１７】
前記グラフェンナノリボンを被覆し、前記ＳｉＣ層上に配置された磁性膜を備えることを特徴とする請求項２〜１６のいずれか１項にに記載のスパイラルインダクタ。
【請求項１８】
前記スパイラルインダクタは、前記ＳｉＣ層の表面と裏面の両面に配置されたことを特徴とする請求項２〜１７のいずれか１項にに記載のスパイラルインダクタ。
【請求項１９】
Ｓｉ基板を備え、前記ＳｉＣ層は、前記Ｓｉ基板上に配置されたことを特徴とする請求項２〜１７のいずれか１項に記載のスパイラルインダクタ。
【請求項２０】
ＳｉＣ層表面にリソグラフィーとエッチングにより、螺旋状に凸部を形成する工程と、
熱処理により前記凸部の外壁にファセット面を形成する工程と、
ＳｉＣの熱分解により、前記ファセット面上にグラフェンナノリボンを形成する工程と
を有することを特徴とするスパイラルインダクタの製造方法。
【請求項２１】
ＳｉＣ層表面にリソグラフィーとエッチングにより、螺旋状に凹部を形成する工程と、
熱処理により前記凹部の内壁にファセット面を形成する工程と、
ＳｉＣの熱分解により、前記ファセット面上にグラフェンナノリボンを形成する工程と
を有することを特徴とするスパイラルインダクタの製造方法。
【請求項２２】
請求項１〜１９のいずれかに記載のスパイラルインダクタを備えることを特徴とするトランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、スパイラルインダクタ、スパイラルインダクタの製造方法およびトランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートフォンをはじめとするモバイル機器の小型化、高性能化、多機能化、マルチバンド化に伴い、より小型で高性能な受動素子への市場要求が高まっている。スイッチング電源を例に挙げても、電気エネルギーを蓄積するインダクタや入出力部のコンデンサといった受動部品がスペースの多くを占めるため、それらのデバイスの小型化・高性能化の産業界へのインパクトは多岐に及ぶことは言うまでもない。
【０００３】
それらの要求へ向けた開発の例として、積層インダクタと呼ばれるインダクタの開発が行われている。積層インダクタとしては、コイル導体パターンを複数回積層することによって作製されたインダクタの構造が開示されている。
【０００４】
また、スパイラルインダクタと呼ばれるインダクタの開発が行われている。スパイラルインダクタとしては、シリコン（Ｓｉ）基板上に螺旋状に電極パターンが作製されたインダクタの構造が開示されている。
【０００５】
しかしながら、一般的にインダクタにおいては、小型化・インダクタンス・スイッチング周波数はトレードオフの関係にあり、全ての特性を満足することは困難である。そのトレードオフを解消するためには、新規のインダクタ構造や、革新的な電極材料、磁性体材料の開発が必要となる。
【０００６】
特に電極材料に目を向けてみると、近年、炭素原子の六員環が平面上に規則配列した、グラフェンと呼ばれる材料が次世代の電子デバイス用材料として脚光を浴びている。理想的なグラフェンの室温での移動度の理論的特性限界は約２００，０００ｃｍ2Ｖ-1・ｓ-1と報告されている。これは全ての物質の中で最も高い値であり、その超高速電子をトランジスタや配線等に利用する研究・開発が行われている。
【０００７】
しかしながら、グラフェンは高移動度が予測されているものの、実験的にはまだ理論通りの高移動度が得られていないのが現状である。グラフェンの作製方法がその原因の一つとして挙げられる。現状の技術ではグラフェンをデバイスとして利用するためには、何らかの手法によりグラフェンを作製した後に、他の基板への転写を必要とすることが一般的である。その過程により、グラフェンへの欠陥の発生、不純物の影響、シワや段差の影響、基板によるフォノン散乱等が発生するためである。例えば、ＳｉＯ2上へ転写されたグラフェンの移動度は約１０，０００ｃｍ2Ｖ-1・ｓ-1と報告されている。また、ＢＮ上へ転写されたグラフェンの移動度は約１００，０００ｃｍ2Ｖ-1・ｓ-1と報告されている。いずれの実験の報告でも、理論的予測通りの移動度は得られていない。
【０００８】
一方、２次元膜のグラフェンに対し、グラフェンが一次元方向に帯状の形状となった、グラフェンナノリボンと呼ばれる材料にも注目が集まっている。グラフェンの特性は欠陥に敏感であるために、リソグラフィー等により作製された従来のナノリボンの移動度は１００−１０，０００ｃｍ2Ｖ-1・ｓ-1程度の値しか得られていなかったが、最近、シリコンカーバイド（ＳｉＣ：Silicon Carbide）のファセット面上に形成されたナノリボンにおいて、約７，０００，０００ｃｍ2Ｖ-1・ｓ-1という２次元膜の理論を３５倍程度も上回る移動度が得られることが報告されている。ＳｉＣ層に対してフォトリソグラフィーとドライエッチングを行うことにより段差を形成し、その後に超高真空でアニールすることで段差の側壁にグラフェンナノリボンを形成する、という手法が開示されている。
【０００９】
グラフェンのインダクタの応用については、基板上に金属を螺旋状に形成し、触媒法により金属上に選択的にグラフェンを作製する手法が開示されている。しかしながら、触媒法ではグラフェンの下地に導電性の金属が存在するために、インダクタとして応用するためには他の絶縁性基板への転写を要する。前述のように転写されたグラフェン膜では優れた電気的特性が得られていないのが現状である。また、螺旋形状を保ったまま転写を行うことは技術的に困難である。また、リフトオフ法によってグラフェンを螺旋状にパターニングするという方法も開示されているが、上述のように同手法ではプロセスにより電気的特性が悪化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１１−９１２６９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２４２５０号公報
【特許文献３】特開２０１２−１４４４１５号公報
【特許文献４】特開２０１２−１４４４１９号公報
【特許文献５】特開２０１２−１４４４２０号公報
【特許文献６】特開２０１２−１４４４２１号公報
【特許文献７】米国特許公開公報２０１４／００２３９７４号明細書
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】J.H.Chen, C.Jang, S.Xiao, M.Ishigami, and M.S. Fuhrer, “Intrinsic and Extrinsic Performance Limits of Graphene Devices on SiO2”, Nature Nanotechnology 3, 206 (2008).
【非特許文献２】A.S.Mayorov, R.V.Gorbachev, S.V.Morozov, L.Britnell, R.Jalil, L.A.Ponomarenko, P.Blake, K.S.Novoselov, K.Watanabe, T.Taniguchi, and A.K.Geim, “Micrometer-Scale Ballistic Transport in Encapsulated Graphene at Room Temperature”, American Chemical Society, Nano Letters 11, 2396 (2011).
【非特許文献３】J.Baringhaus, M.Ruan, F.Edler, A.Tejeda, M.Sicot, A.T.Iblahimi, A.P.Li, Z.Jiang, E.H.Conrad, C.Berger, C.Tegenkamp, and W.A.de Heer, “Exceptional ballistic transport in epitaxial graphene nanoribbons”,Nature 506, 349 (2014).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本実施の形態は、構造が簡単で小型化され、微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能で製造方法も容易なスパイラルインダクタ、スパイラルインダクタの製造方法およびこのスパイラルインダクタを適用したトランスを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本実施の形態の一態様によれば、基板と、前記基板上に螺旋状に配置されたグラフェンとを備えるスパイラルインダクタが提供される。
【００１４】
本実施の形態の他の態様によれば、ＳｉＣ層と、前記ＳｉＣ層表面に螺旋状に配置された凸部と、前記凸部の外壁に形成されたファセット面と、前記ファセット面上に配置され、前記ＳｉＣ層上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンとを備えるスパイラルインダクタが提供される。
【００１５】
本実施の形態の他の態様によれば、ＳｉＣ層と、前記ＳｉＣ層表面に螺旋状に配置された凹部と、前記凹部の内壁に形成されたファセット面と、前記ファセット面上に配置され、前記ＳｉＣ層上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンとを備えるスパイラルインダクタが提供される。
【００１６】
本実施の形態の他の態様によれば、ＳｉＣ層表面にリソグラフィーとエッチングにより、螺旋状に凸部を形成する工程と、熱処理により前記凸部の外壁にファセット面を形成する工程と、ＳｉＣの熱分解により、前記ファセット面上にグラフェンナノリボンを形成する工程とを有するスパイラルインダクタの製造方法が提供される。
【００１７】
本実施の形態の他の態様によれば、ＳｉＣ層表面にリソグラフィーとエッチングにより、螺旋状に凹部を形成する工程と、熱処理により前記凹部の内壁にファセット面を形成する工程と、ＳｉＣの熱分解により、前記ファセット面上にグラフェンナノリボンを形成する工程とを有するスパイラルインダクタの製造方法が提供される。
【００１８】
本実施の形態の他の態様によれば、上記のスパイラルインダクタを備えるトランスが提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本実施形態によれば、構造が簡単で小型化され、微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能で製造方法も容易なスパイラルインダクタ、スパイラルインダクタの製造方法およびこのスパイラルインダクタを適用したトランスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（ａ）グラファイト結晶の模式的鳥瞰構成図、（ｂ）図１（ａ）に示すグラファイト結晶をｃ軸方向の真上から観察した模式的平面構成図。
【図２】図１（ａ）に示すグラファイト結晶において、六員環が並ぶシートを１層抜き出して構成したグラフェンの模式的鳥瞰構成図、（ｂ）図２（ａ）に示すグラフェンをｃ軸方向の真上から観察した模式的平面構成図。
【図３】第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタに適用可能な六方結晶系ＳｉＣの結晶構造を（０００１）面の真上から見た模式的構成図。
【図４】第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタに適用可能な六方結晶系ＳｉＣの結晶構造の模式的鳥瞰構成図。
【図５】(ａ)第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタの模式的鳥瞰構成図、（ｂ）図５（ａ）のＡ部分のグラフェンナノリボンの拡大された模式的鳥瞰構成図。
【図６】様々な製造方法により形成されたグラフェンナノリボンの特性であって、移動度、抵抗率、シート抵抗とグラフェンナノリボンの幅ＳＬとの関係を示す図。
【図７】第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタの製造方法に適用可能なグラフェンナノリボンの製造方法の一工程を説明する模式的鳥瞰構成図（その１）。
【図８】第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタの製造方法に適用可能なグラフェンナノリボンの製造方法の一工程を説明する模式的鳥瞰構成図（その２）。
【図９】第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタの製造方法に適用可能なグラフェンナノリボンの製造方法の一工程を説明する模式的鳥瞰構成図（その３）。
【図１０】（ａ）図７のＩ−Ｉ線の沿う模式的断面構造図、（ｂ）図８のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造図、（ｃ）図９のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造図。
【図１１】第１の実施の形態の変形例に係るスパイラルインダクタの模式的鳥瞰構成図。
【図１２】第１の実施の形態の変形例１に係るスパイラルインダクタであって、図１１のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造図（凸部の外壁にグラフェンナノリボンを形成した例）。
【図１３】図１２において、グラフェンナノリボンの延伸方向を説明する図。
【図１４】第１の実施の形態の変形例２に係るスパイラルインダクタであって、図１１のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造図（凹部の内壁にグラフェンナノリボンを形成した例）。
【図１５】図１４において、グラフェンナノリボンの延伸方向を説明する図。
【図１６】第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタの模式的平面構成図。
【図１７】第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタであって、図１６のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造図（凸部の外壁にグラフェンナノリボンを形成した例）。
【図１８】第２の実施の形態の変形例に係るスパイラルインダクタであって、図１６のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造図（凹部の内壁にグラフェンナノリボンを形成した例）。
【図１９】（ａ）第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタを適用して構成されたトランスの模式的平面構成図、（ｂ）図１９（ａ）に対応するトランスの回路表示例。
【図２０】第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタを適用して構成されたトランスにおいて、端子電極を取り出すためのグローバルパッド電極の構成例。
【図２１】（ａ）第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタを適用して構成されたトランスの各端子を説明する模式的平面構成図、（ｂ）図２１（ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿う模式的断面構造図（凸部の外壁にグラフェンナノリボンを形成した例）、（ｃ）図２１（ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿う模式的断面構造図（凹部の内壁にグラフェンナノリボンを形成した例）。
【図２２】第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタを適用して構成されたトランスの回路表示例であって、（ａ）１次側インダクタンスＬ１・２次側インダクタンスＬ２をグラフェンナノリボンＧＵ１・ＧＵ２により構成した例、（ｂ）１次側インダクタンスＬ１・２次側インダクタンスＬ２をグラフェンナノリボンＧＤ１・ＧＤ２により構成した例、（ｃ）１次側インダクタンスＬ１・２次側インダクタンスＬ２をグラフェンナノリボンＧＵ３・ＧＵ４により構成した例、（ｂ）１次側インダクタンスＬ１・２次側インダクタンスＬ２をグラフェンナノリボンＧＤ３・ＧＤ４により構成した例。
【図２３】第３の実施の形態に係るスパイラルインダクタの模式的平面構成図（矩形状巻線例）。
【図２４】第４の実施の形態に係るスパイラルインダクタの模式的平面構成図（６角形状巻線例）。
【図２５】第５の実施の形態に係るスパイラルインダクタの模式的断面構造図。
【図２６】第６の実施の形態に係るスパイラルインダクタの模式的断面構造図。
【図２７】（ａ）実施の形態に係るスパイラルインダクタの製造方法に用いるＳｉＣ層の模式的断面構造図、（ｂ）ＳｉＣ層のシリコン（Ｓｉ）面（（０００１）面）側に形成されたグラフェンＧＵを備えるＳｉＣ層の模式的断面構造図、（ｃ）ＳｉＣ層のカーボン（Ｃ）面（（０００−１）面）側に形成されたグラフェンＧＤを備えるＳｉＣ層の模式的断面構造図。
【図２８】実施の形態に係るスパイラルインダクタの製造方法の一例であって、（ａ）ＳｉＣ層を準備する工程の模式的断面構造図、（ｂ）ＳｉＣ層上に絶縁層を形成する工程の模式的断面構造図、（ｃ）絶縁層およびＳｉＣ層をエッチングして、段差を形成する工程の模式的断面構造図、（ｄ）熱処理により、段差面の側壁部にグラフェンを形成する工程の模式的断面構造図。
【図２９】実施の形態に係るスパイラルインダクタの製造方法の他の例であって、（ａ）ＳｉＣ層を準備する工程の模式的断面構造図、（ｂ）ＳｉＣ層上に第１絶縁層を形成する工程の模式的断面構造図、（ｃ）第１絶縁層およびＳｉＣ層をエッチングして、段差を形成する工程の模式的断面構造図、（ｄ）第１絶縁層を除去後、第２絶縁層を形成する工程の模式的断面構造図、（ｅ）熱処理により、段差面の側壁部にグラフェンを形成する工程の模式的断面構造図。
【図３０】（ａ）第７の実施の形態に係るスパイラルインダクタの模式的断面構造図、（ｂ）磁性膜を備えない場合のスパイラルインダクタの回路表示例、（ｃ）磁性膜を備える第７の実施の形態に係るスパイラルインダクタの回路表示例。
【図３１】実施の形態に係るスパイラルインダクタの製造方法においてグラフェン成長速度の面方位依存性の説明であって、（ａ）傾斜面を有するＳｉＣ層の模式的断面構造図、（ｂ）ｃ面部分に形成されたグラフェンＧＵの模式的断面構造図、（ｃ）傾斜面に形成されたグラフェンＧＵの模式的断面構造図。
【図３２】凸型螺旋・２個並列接続構造を有する実施例１に係るスパイラルインダクタの製造方法であって、（ａ）凸型螺旋状レジストパターンを形成する工程の模式的断面構造図、（ｂ）ＳｉＣ層のドライエッチング後、レジストを剥離する工程の模式的断面構造図、（ｃ）凸型螺旋状パターンの側壁にグラフェンを形成する工程の模式的断面構造図。
【図３３】凹型螺旋・２個並列接続構造を有する実施例２に係るスパイラルインダクタの製造方法であって、（ａ）凹型螺旋状レジストパターンを形成する工程の模式的断面構造図、（ｂ）ＳｉＣ層のドライエッチング後、レジストを剥離する工程の模式的断面構造図、（ｃ）凹型螺旋状パターンの側壁にグラフェンを形成する工程の模式的断面構造図。
【図３４】凸型螺旋・並列接続・保護膜構造を有する実施例４に係るスパイラルインダクタの製造方法であって、（ａ）ＳｉＣ層を準備する工程の模式的断面構造図、（ｂ）ＳｉＣ層上に絶縁層を形成する工程の模式的断面構造図、（ｃ）絶縁層上にＮ個の凸型螺旋状レジストパターンを形成する工程の模式的断面構造図、（ｄ）レジストをマスクとして絶縁層およびＳｉＣ層をドライエッチングする工程の模式的断面構造図、（ｅ）Ｎ個の凸型螺旋状パターンの側壁にグラフェンを形成する工程の模式的断面構造図。
【図３５】凹型螺旋・並列接続・保護膜構造を有する実施例５に係るスパイラルインダクタの製造方法であって、（ａ）ＳｉＣ層を準備する工程の模式的断面構造図、（ｂ）ＳｉＣ層上に絶縁層を形成する工程の模式的断面構造図、（ｃ）絶縁層上にＮ個の凹型螺旋状レジストパターンを形成する工程の模式的断面構造図、（ｄ）レジストをマスクとして絶縁層およびＳｉＣ層をドライエッチングする工程の模式的断面構造図、（ｅ）Ｎ個の凹型螺旋状パターンの側壁にグラフェンを形成する工程の模式的断面構造図。
【図３６】凸型若しくは凹型螺旋・並列接続・保護膜・Ｓｉ基板構造を有する実施例８に係るスパイラルインダクタの製造方法であって、（ａ）Ｓｉ基板を準備する工程の模式的断面構造図、（ｂ）Ｓｉ基板上にＳｉＣ層を形成する工程の模式的断面構造図、（ｃ）Ｎ個の凸型螺旋状パターンの側壁にグラフェンを形成する工程の模式的断面構造図、（ｄ）Ｎ個の凹型螺旋状パターンの側壁にグラフェンを形成する工程の模式的断面構造図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、図面を参照して、本実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００２２】
又、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。実施の形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００２３】
尚、以下の説明においては、説明の簡単化のために、「グラフェンナノリボン」を単に「グラフェン」と呼称することもある。
【００２４】
（第１の実施の形態）
（結晶構造）
グラファイト結晶の模式的鳥瞰構成は、図１（ａ）に示すように表される。ＳＨ１・ＳＨ２・ＳＨ３・…は、六員環が並ぶシートを表す。図１（ａ）に示すグラファイト結晶をｃ軸方向の真上から観察した模式的平面構成は、図１（ｂ）に示すように表される。図１（ａ）において、Ｃは炭素原子を表し、ａ、ｂ、ｃは各軸方向のベクトルを表す。図１（ｂ）に示すように、六員環の炭素原子Ｃの間隔は、１．４２オングストロームである。
【００２５】
また、図１（ａ）に示すグラファイト結晶において、六員環が並ぶシートを１層抜き出して構成したグラフェンの模式的鳥瞰構成は、図２（ａ）に示すように表される。このように１層の場合は、単層グラフェンと呼ばれる。六員環が並ぶシートを複数層構成したグラフェンの場合は、多層グラフェンと呼ばれる。
【００２６】
図２（ａ）に示すグラフェンをｃ軸方向の真上から観察した模式的平面構成は、図２（ｂ）に示すように表される。図２（ｂ）に示すように、六員環の炭素原子Ｃの間隔は、１．４２オングストロームである。
【００２７】
第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタに適用可能な六方結晶系ＳｉＣの結晶構造を（０００１）面の真上から見た模式的構成は、図３に示すように表される。また、第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタに適用可能な六方結晶系ＳｉＣの結晶構造の模式的鳥瞰構成は、図４に示すように表される。
【００２８】
図３〜図４に示すように、ＳｉＣの結晶構造は、六方晶系で近似することができ、１つのＳｉ原子に対して４つのＣ原子が結合している。４つのＣ原子は、Ｓｉ原子を中央に配置した正四面体の４つの頂点に位置している。これらの４つのＣ原子は、１つのＳｉ原子がＣ原子に対して［０００１］軸方向に位置し、他の３つのＣ原子がＳｉ原子に対して［０００−１］軸側に位置している。
【００２９】
［０００１］軸および［０００−１］軸は六角柱の軸方向に沿い、この［０００１］軸を法線とする面（六角柱の頂面）が（０００１）面（シリコン（Ｓｉ）面）である。一方、［０００−１］軸を法線とする面（六角柱の下面）が（０００−１）面（カーボン（Ｃ）面）である。
【００３０】
また、［０００１］軸に垂直であり、かつ（０００１）面の真上から見た場合において六角柱の互いに隣り合わない頂点を通る方向がそれぞれ、ａ１軸［２−１−１０］、ａ２軸［−１２−１０］およびａ３軸［−１−１２０］である。
【００３１】
図４に示すように、ａ１軸とａ２軸との間の頂点を通る方向が［１１−２０］軸であり、ａ２軸とａ３軸との間の頂点を通る方向が［−２１１０］軸であり、ａ３軸とａ１軸との間の頂点を通る方向が［１−２１０］軸である。
【００３２】
六角柱の各頂点を通る上記６本の軸の各間において、その両側の各軸に対して３０°の角度で傾斜していて、六角柱の各側面の法線となる軸がそれぞれ、ａ１軸と［１１−２０］軸との間から時計回りに順に、［１０−１０］軸、［１−１００］軸、［０−１１０］軸、［−１０１０］軸、［−１１００］軸および［０１−１０］軸である。これらの軸を法線とする各面（六角柱の側面）は、（０００１）面および（０００−１）面に対して直角な結晶面である。
【００３３】
第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタの模式的鳥瞰構成は、図５（ａ）に示すように表され、図５（ａ）のＡ部分の拡大された模式的鳥瞰構成は、図５（ｂ）に示すように表される。
【００３４】
第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、ＳｉＣ層１０と、ＳｉＣ層１０表面に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２とを備える。ここで、グラフェンナノリボン１２は、ＳｉＣ層１０表面上の段差部のファセット面に配置される。ＳｉＣ層１０上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２によって、第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４が構成される。
【００３５】
第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４は、グラフェンナノリボン１２における超高速輸送現象を利用する。すなわち、第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４に適用可能なグラフェンナノリボン１２は、移動度としては、例えば、約７，０００，０００ｃｍ2Ｖ-1・ｓ-1、抵抗率としては、例えば、約３×１０-8Ω・ｃｍという値を有する。また、グラフェンナノリボン１２の幅ＳＬは、例えば、約１μｍ以下であり、望ましくは約数ｎｍ〜約１０００ｎｍ程度である。
【００３６】
グラフェンナノリボン１２の形成においては、ＳｉＣ層１０の表面にリソグラフィーによってスパイラル状の凹凸構造を設けた後、熱処理を行うことでその側壁にグラフェン膜を形成する。スパイラル状の側壁に沿ってグラフェン膜が配線されることによりスパイラルインダクタ１４としての機能が実現する。
【００３７】
グラフェンナノリボン１２の形成においては、微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能である。
【００３８】
（グラフェンナノリボンの特性）
様々な製造方法により形成されたグラフェンナノリボンの特性であって、移動度、抵抗率、シート抵抗とグラフェンナノリボンの幅ＳＬとの関係は、図６に示すように表される。図６において、領域Ｐは、リソグラフィー加工によって形成されたグラフェンナノリボンの２次元膜の特性である。実線Ｒは、ＳｉＯ2膜上のグラフェンナノリボンの２次元膜、破線Ｓは、ＢＮ膜上のグラフェンナノリボンの２次元膜の実験値である。実線Ｔは、絶縁層上に形成されたグラフェンナノリボンの２次元膜の理論値を表す。実線Ｔの理論値では、移動度は、例えば、約２００，０００ｃｍ2Ｖ-1・ｓ-1、抵抗率は、例えば、約２×１０-6Ω・ｃｍという値を示す。
【００３９】
一方、領域Ｑは、ＳｉＣ層上のファセット面に形成されたグラフェンナノリボンの特性である。実線Ｕは、ＳｉＣ層上のファセット面に形成されたグラフェンナノリボンの実験値を表す。ここで、ＳｉＣ層上のファセット面に形成されたグラフェンナノリボンの幅ＳＬは、例えば、約４０ｎｍ程度である。実線Ｕの実験値では、移動度は、例えば、約７０００，０００ｃｍ2Ｖ-1・ｓ-1、抵抗率は、例えば、約３×１０-8Ω・ｃｍという値を示す。グラフェンナノリボンの２次元膜の理論値に比較して、ＳｉＣ層上のファセット面に形成されたグラフェンナノリボンの実験値では、移動度の値として約３５倍、抵抗率の値としては、約１／５０倍の値が得られている。
【００４０】
ＳｉＣ層上のファセット面に形成されたグラフェンナノリボンにおいては、絶縁層上のグラフェンナノリボンの２次元膜に比べて、移動度が高い。特に、グラフェンナノリボンを細線化したとき効果を発揮し、移動度が高く、かつ抵抗が小さいという性能を発揮する。
【００４１】
ＳｉＣ層上のファセット面に形成されたグラフェンナノリボンにおいては、グラフェン本来の有する高電流密度、高電子移動度、室温で最も長い電荷平均自由行程を備えるなどの特性を発揮することができる。
【００４２】
(グラフェンナノリボンの製造方法)
第１の実施の形態に係るスパイラルインダクタの製造方法に適用可能なグラフェンナノリボンの製造方法の一工程を説明する模式的鳥瞰構成は、図７〜図９に示すように表される。また、図７のＩ−Ｉ線の沿う模式的断面構造は、図１０（ａ）に示すように表され、図８のＩＩ−ＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図１０（ｂ）に示すように表され、図９のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う模式的断面構造は、図１０（ｃ）に示すように表される。
(ａ)まず、図７および図１０（ａ）に示すように、ＳｉＣ層１０上にメサ構造を作製する。すなわち、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）技術も用いて、側壁面がｍ面、平坦面がｃ面となるように、深さＤが例えば、約２０ｎｍの段差部を形成する。ＳｉＣ層１０は、例えば、半絶縁性のＳｉＣを用いる。ＲＩＥのガス系は、例えば、ＳＦ6およびＯ2を用い、混合比は例えば、約２０：７である。
（ｂ）次に、図８および図１０（ｂ）に示すように、ファセット面を形成する。すなわち、Ａｒ雰囲気中で、例えば、約１１５０℃でアニールすることによって、段差部にファセット面（ＦＣ面）が形成される。ここで、Ａｒの分圧は、例えば、約４ｍＰａである。図８の例では、ＦＣ面は、（２−２０７）面が形成される。
（ｃ）次に、図９および図１０（ｃ）に示すように、グラフェンナノリボン１２を形成する。すなわち、Ａｒ雰囲気中で、例えば、約１３００℃でアニールすることによって、ＦＣ面上にグラフェンナノリボン１２を形成する。ここで、Ａｒの分圧は、例えば、約４ｍＰａである。ここで、形成されたグラフェンナノリボン１２の幅ＳＬは、例えば、約４０ｎｍである。
【００４３】
ＳｉＣの熱分解法によりグラフェンを形成する際に、凹凸の側壁にグラフェンが形成される現象を利用する。すなわち、グラフェンの成長速度の面方位依存性を利用して、ＦＣ面上に選択的にグラフェンナノリボン１２が形成可能である。例えば、図１０（ｃ）に示すように、ＦＣ面上に選択的に複数層のグラフェンナノリボン１２Ｎを形成することもできる。ＲＩＥのエッチング深さ（段差部の深さＤ）およびＳｉＣ層表面（ｃ面）に対するファセット面（ＦＣ面）の角度を調整することによって、ＦＣ面上に選択的に複数層のグラフェンナノリボン１２Ｎの厚さおよび幅ＳＬを制御可能である。
【００４４】
（変形例１：凸部の外壁にグラフェンナノリボンを形成した例）
第１の実施の形態の変形例に係るスパイラルインダクタ１４の模式的鳥瞰構成は、図１１に示すように表される。
【００４５】
第１の実施の形態の変形例１に係るスパイラルインダクタ１４であって、図１１のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造は、図１２に示すように表され、図１２において、グラフェンナノリボンの延伸方向の説明は、図１３に示すように表される。
【００４６】
第１の実施の形態の変形例１に係るスパイラルインダクタ１４は、図１１〜図１３に示すように、ＳｉＣ層１０と、ＳｉＣ層１０表面に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）・１２（ＧＵ２）とを備える。ここで、グラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）・１２（ＧＵ２）は、ＳｉＣ層１０表面上の凸部１０Ｐの外壁のファセット面に配置される。ＳｉＣ層１０上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）・１２（ＧＵ２）によって、第１の実施の形態の変形例１に係るスパイラルインダクタ１４が構成される。
【００４７】
グラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）・１２（ＧＵ２）の形成においては、ＳｉＣ層１０の表面にリソグラフィーによってスパイラル状の凸部１０Ｐを設けた後、熱処理を行うことでその外壁のファセット面にグラフェン膜を形成する。スパイラル状の外壁のファセット面に沿ってグラフェン膜が配線されることによりスパイラルインダクタ１４としての機能が実現する。
【００４８】
第１の実施の形態の変形例１に係るスパイラルインダクタ１４においては、螺旋状グラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）・１２（ＧＵ２）が偶数個並列接続されている。グラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）・１２（ＧＵ２）を偶数個並列接続することで、抵抗の減少と入力電流の増加が可能である。
【００４９】
第１の実施の形態の変形例１に係るスパイラルインダクタ１４においては、グラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）・１２（ＧＵ２）の微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能である。
【００５０】
(変形例１のスパイラルインダクタの製造方法)
第１の実施の形態の変形例１に係るスパイラルインダクタ１４の製造方法は、グラフェンナノリボンの製造方法と同様であり、製造条件なども同様に適用可能である。
(ａ)まず、図７および図１０（ａ）と同様に、ＳｉＣ層１０上にメサ構造を作製する。すなわち、フォトリソグラフィーとＲＩＥ技術も用いて、側壁面がｍ面、平坦面がｃ面となるように、深さＤの段差部を形成する。ＳｉＣ層１０の表面にリソグラフィーによってスパイラル状の凸部１０Ｐを設けている。ここで、スパイラル状の凸部１０Ｐが深さＤの段差部を備える。
（ｂ）次に、図８および図１０（ｂ）と同様に、ファセット面を形成する。すなわち、Ａｒ雰囲気中で、アニールすることによって、スパイラル状の凸部１０Ｐの外壁にファセット面（ＦＣ面）が形成される。
（ｃ）次に、図１２および図１３に示すように、グラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）・１２（ＧＵ２）を形成する。すなわち、Ａｒ雰囲気中で、アニールすることによって、ＦＣ面上にグラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）・１２（ＧＵ２）を形成する。図１２および図１３に示す例では、グラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）・１２（ＧＵ２）は、複数層グラフェンを備える。
【００５１】
グラフェンの成長速度の面方位依存性を利用して、ＦＣ面上に選択的にグラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）・１２（ＧＵ２）が形成可能である。図１２および図１３に示すように、ＦＣ面上に選択的に複数層のグラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）・１２（ＧＵ２）を形成することもできる。ＲＩＥのエッチング深さ（段差部の深さＤ）およびＳｉＣ層表面（ｃ面）に対するファセット面（ＦＣ面）の角度を調整することによって、ＦＣ面上に選択的に複数層のグラフェンナノリボン１２（ＧＵ１）・１２（ＧＵ２）の厚さおよび幅ＳＬを制御可能である。
【００５２】
（変形例２：凹部の内壁にグラフェンナノリボンを形成した例）
第１の実施の形態の変形例２に係るスパイラルインダクタであって、図１１のＩＶ−ＩＶ線に沿う模式的断面構造（凹部の内壁にグラフェンナノリボンを形成した例）は、図１４に示すように表され、図１４において、グラフェンナノリボンの延伸方向の説明は、図１５に示すように表される。
【００５３】
第１の実施の形態の変形例２に係るスパイラルインダクタ１４は、図１１および図１４〜図１５に示すように、ＳｉＣ層１０と、ＳｉＣ層１０表面に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２（ＧＤ１）・１２（ＧＤ２）とを備える。ここで、グラフェンナノリボン１２（ＧＤ１）・１２（ＧＤ２）は、ＳｉＣ層１０表面上の凹部１０Ｒの内壁のファセット面に配置される。ＳｉＣ層１０上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２（ＧＤ１）・１２（ＧＤ２）によって、第１の実施の形態の変形例２に係るスパイラルインダクタ１４が構成される。
【００５４】
グラフェンナノリボン１２（ＧＤ１）・１２（ＧＤ２）の形成においては、ＳｉＣ層１０の表面にリソグラフィーによってスパイラル状の凹部１０Ｒを設けた後、熱処理を行うことでその内壁のファセット面にグラフェン膜を形成する。スパイラル状の内壁のファセット面に沿ってグラフェン膜が配線されることによりスパイラルインダクタ１４としての機能が実現する。
【００５５】
第１の実施の形態の変形例２に係るスパイラルインダクタ１４においては、螺旋状グラフェンナノリボン１２（ＧＤ１）・１２（ＧＤ２）が偶数個並列接続されている。グラフェンナノリボン１２（ＧＤ１）・１２（ＧＤ２）を偶数個並列接続することで、抵抗の減少と入力電流の増加が可能である。
【００５６】
第１の実施の形態の変形例２に係るスパイラルインダクタ１４においては、グラフェンナノリボン１２（ＧＤ１）・１２（ＧＤ２）の微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能である。
【００５７】
(変形例２のスパイラルインダクタの製造方法)
第１の実施の形態の変形例２に係るスパイラルインダクタ１４の製造方法は、グラフェンナノリボンの製造方法と同様であり、製造条件なども同様に適用可能である。
(ａ)まず、図７および図１０（ａ）と同様に、ＳｉＣ層１０上にメサ構造を作製する。すなわち、フォトリソグラフィーとＲＩＥ技術も用いて、側壁面がｍ面、平坦面がｃ面となるように、深さＤの段差部を形成する。ＳｉＣ層１０の表面にリソグラフィーによってスパイラル状の凹部１０Ｒを設けている。ここで、スパイラル状の凹部１０Ｒが深さＤの段差部を備える。
（ｂ）次に、図８および図１０（ｂ）と同様に、ファセット面を形成する。すなわち、Ａｒ雰囲気中で、アニールすることによって、スパイラル状の凹部１０Ｒの内壁にファセット面（ＦＣ面）が形成される。
（ｃ）次に、図１４および図１５に示すように、グラフェンナノリボン１２（ＧＤ１）・１２（ＧＤ２）を形成する。すなわち、Ａｒ雰囲気中で、アニールすることによって、ＦＣ面上にグラフェンナノリボン１２（ＧＤ１）・１２（ＧＤ２）を形成する。図１４および図１５に示す例では、グラフェンナノリボン１２（ＧＤ１）・１２（ＧＤ２）は、複数層グラフェンを備える。
【００５８】
グラフェンの成長速度の面方位依存性を利用して、ＦＣ面上に選択的にグラフェンナノリボン１２（ＧＤ１）・１２（ＧＤ２）が形成可能である。図１４および図１５に示すように、ＦＣ面上に選択的に複数層のグラフェンナノリボン１２（ＧＤ１）・１２（ＧＤ２）を形成することもできる。ＲＩＥのエッチング深さ（段差部の深さＤ）およびＳｉＣ層表面（ｃ面）に対するファセット面（ＦＣ面）の角度を調整することによって、ＦＣ面上に選択的に複数層のグラフェンナノリボン１２（ＧＤ１）・１２（ＧＤ２）の厚さおよび幅ＳＬを制御可能である。
【００５９】
第１の実施形態およびその変形例１・２によれば、構造が簡単で小型化され、微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能で製造方法も容易なスパイラルインダクタ、およびスパイラルインダクタの製造方法を提供することができる。
【００６０】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６の模式的平面構成は、図１６に示すように表される。第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６は、グラフェンナノリボン１２１・１２２の並列接続化構成を備える。
【００６１】
（凸部の外壁にグラフェンナノリボンを形成した例）
第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６であって、図１６のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造は、図１７に示すように表される。
【００６２】
第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６は、図１６および図１７に示すように、ＳｉＣ層１０と、ＳｉＣ層１０表面に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２１（ＧＵ１）・１２１（ＧＵ２）・１２２（ＧＵ３）・１２２（ＧＵ４）とを備える。ここで、グラフェンナノリボン１２１（ＧＵ１）・１２１（ＧＵ２）は、ＳｉＣ層１０表面上の凸部１０Ｐ1の外壁のファセット面に配置され、グラフェンナノリボン１２２（ＧＵ３）・１２２（ＧＵ４）は、ＳｉＣ層１０表面上の凸部１０Ｐ2の外壁のファセット面に配置される。
【００６３】
ＳｉＣ層１０上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２１（ＧＵ１）・１２１（ＧＵ２）・１２２（ＧＵ３）・１２２（ＧＵ４）によって、グラフェンナノリボンを４本有する並列接続化構成のスパイラルインダクタ１６が構成される。
【００６４】
グラフェンナノリボン１２１（ＧＵ１）・１２１（ＧＵ２）・１２２（ＧＵ３）・１２２（ＧＵ４）の形成においては、ＳｉＣ層１０の表面にリソグラフィーによってスパイラル状の凸部１０Ｐ1・１０Ｐ2を設けた後、熱処理を行うことで凸部１０Ｐ1・１０Ｐ2の外壁のファセット面にグラフェン膜を形成する。スパイラル状の外壁のファセット面に沿ってグラフェン膜が配線されることによりグラフェンナノリボンを４本有する並列接続化構成のスパイラルインダクタ１６としての機能が実現する。
【００６５】
第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６においては、凹凸形状の、凸部の２つの平行な外壁を1セットとして、グラフェンが偶数個並んでいる。グラフェンを複数個並べることにより抵抗の減少と入力電流の増加が可能となる。すなわち、第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６においては、螺旋状グラフェンナノリボン１２１（ＧＵ１）・１２１（ＧＵ２）・１２２（ＧＵ３）・１２２（ＧＵ４）が偶数個並列接続されている。グラフェンナノリボンを偶数個並列接続することで、抵抗の減少と入力電流の増加が可能である。
【００６６】
（凹部の内壁にグラフェンナノリボンを形成した例）
また、第２の実施の形態の変形例に係るスパイラルインダクタ１６であって、図１６のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造は、図１８に示すように表される。
【００６７】
第２の実施の形態の変形例に係るスパイラルインダクタ１６は、図１６および図１８に示すように、ＳｉＣ層１０と、ＳｉＣ層１０表面に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２１（ＧＤ１）・１２１（ＧＤ２）・１２２（ＧＤ３）・１２２（ＧＤ４）とを備える。ここで、グラフェンナノリボン１２１（ＧＤ１）・１２１（ＧＤ２）は、ＳｉＣ層１０表面上の凹部１０Ｒ1の内壁のファセット面に配置され、グラフェンナノリボン１２２（ＧＤ３）・１２２（ＧＤ４）は、ＳｉＣ層１０表面上の凹部１０Ｒ2の内壁のファセット面に配置される。
【００６８】
ＳｉＣ層１０上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２１（ＧＤ１）・１２１（ＧＤ２）・１２２（ＧＤ３）・１２２（ＧＤ４）によって、グラフェンナノリボンを４本有する並列接続化構成のスパイラルインダクタ１６が構成される。
【００６９】
グラフェンナノリボン１２１（ＧＤ１）・１２１（ＧＤ２）・１２２（ＧＤ３）・１２２（ＧＤ４）の形成においては、ＳｉＣ層１０の表面にリソグラフィーによってスパイラル状の凹部１０Ｒ1・１０Ｒ2を設けた後、熱処理を行うことで凹部１０Ｒ1・１０Ｒ2の内壁のファセット面にグラフェン膜を形成する。スパイラル状の内壁のファセット面に沿ってグラフェン膜が配線されることによりグラフェンナノリボンを４本有する並列接続化構成のスパイラルインダクタ１６としての機能が実現する。
【００７０】
第２の実施の形態の変形例に係るスパイラルインダクタ１６においては、凹凸形状の、凹部の２つの平行な内壁を1セットとして、グラフェンが偶数個並んでいる。グラフェンを複数個並べることにより抵抗の減少と入力電流の増加が可能となる。すなわち、第２の実施の形態の変形例に係るスパイラルインダクタ１６においては、螺旋状グラフェンナノリボン１２１（ＧＤ１）・１２１（ＧＤ２）・１２２（ＧＤ３）・１２２（ＧＤ４）が偶数個並列接続されている。グラフェンナノリボンを偶数個並列接続することで、抵抗の減少と入力電流の増加が可能である。
【００７１】
（トランスへの応用例）
―並列接続トランス―
第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタを適用して構成された並列接続トランス１５の模式的平面構成は、図１９（ａ）に示すように表され、図１９（ａ）に対応するトランスの回路表示例は、図１９（ｂ）に示すように表される。
【００７２】
第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタを適用して構成された並列接続トランス１５は、図１９（ａ）および図１９（ｂ）に示すように、入力端子Ｐ１・Ｐ２を備えるグラフェンナノリボン１２１によって構成される１次側インダクタンスＬ１と、出力端子Ｐ３・Ｐ４を備えるグラフェンナノリボン１２２によって構成される２次側インダクタンスＬ２とを備える。１次側インダクタンスＬ１と２次側インダクタンスＬ２との間の相互インダクタンスＭの値は、ＳｉＣ層１０上に配置されるグラフェンナノリボン１２１・１２２間の磁気結合により決定される。すなわち、相互インダクタンスＭの値は、グラフェンナノリボン１２１・１２２間の距離、グラフェンナノリボン１２１・１２２に導通する電流密度などによってさまざまな値に設定可能である。
【００７３】
第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタを適用して構成された並列接続トランス１５において、端子電極を取り出すためのグローバルパッド電極ＧＰ１・ＧＰ３の構成例は、図２０に示すように表される。図２０に示すように、グローバルパッド電極ＧＰ１・ＧＰ３は、グラフェンナノリボン１２１・１２２が形成されるＳｉＣ層１０の表面側に配置されている。図２０において、グローバルパッド電極ＧＰ１は、グラフェンナノリボン１２１の入力端子Ｐ１のための端子電極に対応し、グローバルパッド電極ＧＰ３は、グラフェンナノリボン１２２の出力端子Ｐ３のための端子電極に対応する。
【００７４】
図示は省略されているが、グラフェンナノリボン１２１の入力端子Ｐ２のための端子電極に対応するグローバルパッド電極ＧＰ２およびグラフェンナノリボン１２２の出力端子Ｐ４のための端子電極に対応するグローバルパッド電極ＧＰ４は、例えば、ＳｉＣ層１０の裏面側に配置されていても良い。
―グラフェンナノリボントランス―
第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタを適用して構成されたグラフェンナノリボントランスの各端子を説明する模式的平面構成は、図２１（ａ）に示すように表される。
【００７５】
また、凸部の外壁にグラフェンナノリボンＧＵ１（１２１1）・ＧＵ２（１２１2）およびＧＵ３（１２２1）・ＧＵ４（１２２2）を形成した例であって、図２１（ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿う模式的断面構造は、図２１（ｂ）に示すように表される。
【００７６】
また、凹部の内壁にグラフェンナノリボンＧＤ１（１２１1）・ＧＤ２（１２１2）およびＧＤ３（１２２1）・ＧＤ４（１２２2）を形成した例であって、、図２１（ａ）のＶＩ−ＶＩ線に沿う模式的断面構造は、図２１（ｃ）に示すように表される。
【００７７】
第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタを適用して構成されたグラフェンナノリボントランス１５Ｎの回路表示例であって、１次側インダクタンスＬ１・２次側インダクタンスＬ２をグラフェンナノリボンＧＵ１（１２１1）・ＧＵ２（１２１2）により構成した例は、図２２（ａ）に示すように表され、１次側インダクタンスＬ１・２次側インダクタンスＬ２をグラフェンナノリボンＧＤ１（１２１1）・ＧＤ２（１２１2）により構成した例は、図２２（ｂ）に示すように表され、１次側インダクタンスＬ１・２次側インダクタンスＬ２をグラフェンナノリボンＧＵ３（１２２1）・ＧＵ４（１２２2）により構成した例は、図２２（ｃ）に示すように表され、１次側インダクタンスＬ１・２次側インダクタンスＬ２をグラフェンナノリボンＧＤ３（１２２1）・ＧＤ４（１２２2）により構成した例は、図２２（ｄ）に示すように表される。
【００７８】
第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタを適用して構成されたグラフェンナノリボントランス１５Ｎは、図２１（ａ）・図２１（ｂ）および図２２（ａ）に示すように、入力端子ＵＰ１１・ＵＰ２１を備えるグラフェンナノリボンＧＵ１（１２１1）によって構成される１次側インダクタンスＬ１と、出力端子ＵＰ１２・ＵＰ２２を備えるスパイラルインダクタＧＵ２（１２１2）によって構成される２次側インダクタンスＬ２とを備えていても良い。
【００７９】
また、第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタを適用して構成されたグラフェンナノリボントランス１５Ｎは、図２１（ａ）・図２１（ｃ）および図２２（ｂ）に示すように、入力端子ＤＰ１１・ＤＰ２１を備えるグラフェンナノリボンＧＤ１（１２１1）によって構成される１次側インダクタンスＬ１と、出力端子ＤＰ１２・ＤＰ２２を備えるグラフェンナノリボンＧＤ２（１２１2）によって構成される２次側インダクタンスＬ２とを備えていても良い。
【００８０】
また、第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタを適用して構成されたグラフェンナノリボントランス１５Ｎは、図２２（ａ）・図２２（ｂ）および図２２（ｃ）に示すように、入力端子ＵＰ３１・ＵＰ４１を備えるグラフェンナノリボンＧＵ３（１２２1）によって構成される１次側インダクタンスＬ１と、出力端子ＵＰ３２・ＵＰ４２を備えるグラフェンナノリボンＧＵ４（１２２2）によって構成される２次側インダクタンスＬ２とを備えていても良い。
【００８１】
また、第２の実施の形態に係るスパイラルインダクタを適用して構成されたグラフェンナノリボントランス１５Ｎは、図２１（ａ）・図２１（ｃ）および図２２（ｄ）に示すように、入力端子ＤＰ３１・ＤＰ４１を備えるグラフェンナノリボンＧＤ３（１２２1）によって構成される１次側インダクタンスＬ１と、出力端子ＤＰ３２・ＤＰ４２を備えるグラフェンナノリボンＧＤ４（１２２2）によって構成される２次側インダクタンスＬ２とを備えていても良い。
【００８２】
第２の実施形態およびその変形例によれば、構造が簡単で小型化され、微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能で製造方法も容易なスパイラルインダクタ、スパイラルインダクタの製造方法およびこのスパイラルインダクタを適用したトランスを提供することができる。
【００８３】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４の模式的平面構成は、図２３に示すように表される。第３の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４は、ＳｉＣ層１０上に矩形状巻線の螺旋状に配置される。
【００８４】
第３の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４は、図２３に示すように、ＳｉＣ層１０と、ＳｉＣ層１０表面に矩形状巻線の螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２とを備える。グラフェンナノリボン１２は、入力端子Ｐ１・Ｐ２に接続されていても良い。ここで、グラフェンナノリボン１２は、ＳｉＣ層１０表面上の凸部の外壁のファセット面に配置されていても良い。また、グラフェンナノリボン１２は、ＳｉＣ層１０表面上の凹部の内壁のファセット面に配置されていても良い。
【００８５】
第３の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４においては、ＳｉＣ層１０の表面はｃ面で構成されており、矩形状巻線は＜１−１００＞軸方向と＜１１−２０＞軸方向を備える。例えば、矩形状巻線の一方向は、ｍ軸[１−１００]方向若しくはａ軸[１１−２０]方向を備え、矩形状巻線の一方向に垂直な他方向は、ａ軸[１１−２０]方向若しくはｍ軸[１−１００]方向を備えていても良い。
【００８６】
また、第３の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４においては、ＳｉＣ層１０は（０００１）面を備え、ファセット面は（１−１００）面若しくは(１１−２０)面と並行な面を備えていても良い。
【００８７】
グラフェンナノリボン１２を伝導する電子の移動度は、ｍ軸[１−１００]方向が高いことから、第３の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４においては、矩形状巻線は少なくとも＜１−１００＞軸方向を備えることが望ましい。
【００８８】
第３の実施形態によれば、構造が簡単で小型化され、微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能で製造方法も容易な矩形状巻線のスパイラルインダクタを提供することができる。
【００８９】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６の模式的平面構成は、図２４に示すように表される。第４の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６は、ＳｉＣ層１０上に６角形状巻線の螺旋状に配置される。
【００９０】
第４の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４は、図２４に示すように、ＳｉＣ層１０と、ＳｉＣ層１０表面に６角形状巻線の螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２とを備える。グラフェンナノリボン１２は、入力端子Ｐ１・Ｐ２に接続されていても良い。ここで、グラフェンナノリボン１２は、ＳｉＣ層１０表面上の凸部の外壁のファセット面に配置されていても良い。また、グラフェンナノリボン１２は、ＳｉＣ層１０表面上の凹部の内壁のファセット面に配置されていても良い。
【００９１】
第４の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４においては、ＳｉＣ層１０の表面はｃ面で構成されており、６角形状巻線は＜１−１００＞軸方向若しくは＜１１−２０＞軸方向を備えていても良い。
【００９２】
また、第４の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４においては、ＳｉＣ層表面は（０００１）面を備え、ファセット面は（１−１００）面若しくは(１１−２０)面のいずれかのみに並行な面を備えていても良い。
【００９３】
第４の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４においては、巻き方を６角形状にすることで、巻線方向を＜１−１００＞軸方向若しくは＜１１−２０＞軸方向に限定可能である。
【００９４】
第４の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４においては、六角形状に螺旋構造を作製することで、側壁を(１−１００)面もしくは(１１−２０)面のいずれかの面のみに並行とすることができる。
【００９５】
グラフェンナノリボン１２を伝導する電子の移動度は、＜１−１００＞軸方向が高いことから、第４の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１４においては、６角形状巻線は少なくとも＜１−１００＞軸方向を備えることが望ましい。
【００９６】
第４の実施形態によれば、構造が簡単で小型化され、微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能で製造方法も容易な６角形状巻線のスパイラルインダクタを提供することができる。
【００９７】
（第５の実施の形態）
第５の実施の形態に係るスパイラルインダクタの模式的断面構造は、図２５に示すように表される。
【００９８】
第５の実施の形態に係るスパイラルインダクタは、図２５に示すように、ＳｉＣ層１０と、ＳｉＣ層１０の表面に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンＧＵ１・ＧＵ２・ＧＵ３・ＧＵ４と、ＳｉＣ層１０の裏面に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンＢＧＵ１・ＢＧＵ２・ＢＧＵ３・ＢＧＵ４とを備える。ここで、グラフェンナノリボンＧＵ１・ＧＵ２は、ＳｉＣ層１０表面上の凸部１０Ｐ1の外壁のファセット面に配置され、グラフェンナノリボンＧＵ３・ＧＵ４は、ＳｉＣ層１０表面上の凸部１０Ｐ2の外壁のファセット面に配置される。同様に、グラフェンナノリボンＢＧＵ１・ＢＧＵ２は、ＳｉＣ層１０の裏面上の凸部１０Ｐ3の外壁のファセット面に配置され、グラフェンナノリボンＢＧＵ３・ＢＧＵ４は、ＳｉＣ層１０の裏面上の凸部１０Ｐ4の外壁のファセット面に配置される。
【００９９】
第５の実施の形態によれば、ＳｉＣ層１０の表面上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンＧＵ１・ＧＵ２・ＧＵ３・ＧＵ４と、ＳｉＣ層１０の裏面上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンＢＧＵ１・ＢＧＵ２・ＢＧＵ３・ＢＧＵ４によって、グラフェンナノリボンが８本の並列接続化構成のスパイラルインダクタが構成される。
【０１００】
第５の実施形態によれば、構造が簡単で小型化され、微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能で製造方法も容易なスパイラルインダクタを提供することができる。
【０１０１】
尚、第５の実施形態に係るスパイラルインダクタは、トランスに適用可能である。すなわち、ＳｉＣ層１０の表面上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンＧＵ１・ＧＵ２・ＧＵ３・ＧＵ４の並列接続化構成によりトランスの１次側インダクタンスＬ１を構成し、ＳｉＣ層１０の裏面上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンＢＧＵ１・ＢＧＵ２・ＢＧＵ３・ＢＧＵ４の並列接続化構成によりトランスの２次側インダクタンスＬ２を構成しても良い。
【０１０２】
（第６の実施の形態）
第６の実施の形態に係るスパイラルインダクタの模式的断面構造は、図２６に示すように表される。
【０１０３】
第６の実施の形態に係るスパイラルインダクタは、図２６に示すように、ＳｉＣ層１０と、ＳｉＣ層１０の表面に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンＧＤ１・ＧＤ２・ＧＤ３・ＧＤ４と、ＳｉＣ層１０の裏面に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンＢＧＤ１・ＢＧＤ２・ＢＧＤ３・ＢＧＤ４とを備える。ここで、グラフェンナノリボンＧＤ１・ＧＤ２は、ＳｉＣ層１０表面上の凹部１０Ｒ1の内壁のファセット面に配置され、グラフェンナノリボンＧＤ３・ＧＤ４は、ＳｉＣ層１０表面上の凹部１０Ｒ2の内壁のファセット面に配置される。同様に、グラフェンナノリボンＢＧＤ１・ＢＧＤ２は、ＳｉＣ層１０の裏面上の凹部１０Ｒ3の内壁のファセット面に配置され、グラフェンナノリボンＢＧＤ３・ＢＧＤ４は、ＳｉＣ層１０の裏面上の凹部１０Ｒ4の内壁のファセット面に配置される。
【０１０４】
第６の実施の形態によれば、ＳｉＣ層１０の表面上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンＧＤ１・ＧＤ２・ＧＤ３・ＧＤ４と、ＳｉＣ層１０の裏面上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン・ＢＧＤ１・ＢＧＤ２・ＢＧＤ３・ＢＧＤ４によって、グラフェンナノリボンが８本の並列接続化構成のスパイラルインダクタが構成される。
【０１０５】
第６の実施形態によれば、構造が簡単で小型化され、微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能で製造方法も容易なスパイラルインダクタを提供することができる。
【０１０６】
尚、第６の実施形態に係るスパイラルインダクタは、トランスに適用可能である。すなわち、ＳｉＣ層１０の表面上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンＧＤ１・ＧＤ２・ＧＤ３・ＧＤ４の並列接続化構成によりトランスの１次側インダクタンスＬ１を構成し、ＳｉＣ層１０の裏面上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボンＢＧＤ１・ＢＧＤ２・ＢＧＤ３・ＢＧＤ４の並列接続化構成によりトランスの２次側インダクタンスＬ２を構成しても良い。
【０１０７】
（成長速度のＳｉＣ層面方位依存性）
実施の形態に係るスパイラルインダクタの製造方法に用いるＳｉＣ層１０の模式的断面構造は、図２７（ａ）に示すように表され、ＳｉＣ層１０のＳｉ面（（０００１）面）側に形成されたグラフェンナノリボンＧＵを備えるＳｉＣ層１０の模式的断面構造は、図２７（ｂ）に示すように表され、ＳｉＣ層１０のＣ面（（０００−１）面）側に形成されたグラフェンナノリボンＧＤを備えるＳｉＣ層１０の模式的断面構造は、図２７（ｃ）に示すように表される。
【０１０８】
ＳｉＣ層１０のＳｉ面（（０００１）面）側のグラフェンナノリボンＧＵの成長速度とＳｉＣ層１０のＣ面（（０００−１）面）側に形成されたグラフェンナノリボンＧＤの成長速度を比較すると、グラフェンナノリボンＧＤの成長速度の方が早い。このため、第５の実施形態および第６の実施形態に係るスパイラルインダクタを形成する場合、成長条件を調整する必要がある。すなわち、グラフェンナノリボンをＳｉＣ層１０の表面・裏面の両面に形成する場合には、成長条件を調整して、成長膜厚などを調整することが望ましい。
【０１０９】
（スパイラルインダクタの製造方法）
実施の形態に係るスパイラルインダクタの製造方法の一例であって、ＳｉＣ層１０を準備する工程の模式的断面構造は、図２８（ａ）に示すように表され、ＳｉＣ層１０上に絶縁層１８を形成する工程の模式的断面構造は、図２８（ｂ）に示すように表され、絶縁層１８およびＳｉＣ層１０をエッチングして、段差を形成する工程の模式的断面構造は、図２８（ｃ）に示すように表され、熱処理により、段差面の側壁部にグラフェンナノリボン１２1・１２2を形成する工程の模式的断面構造は、図２８（ｄ）に示すように表される。図２８（ｄ）に示すように、形成条件によっては、段差底部（幅Ｗ）においても２〜３層程度のグラフェン１３が形成されることがある。
【０１１０】
実施の形態に係るスパイラルインダクタの製造方法の別の例であって、ＳｉＣ層１０を準備する工程の模式的断面構造は、図２９（ａ）に示すように表され、ＳｉＣ層１０上に絶縁層１８を形成する工程の模式的断面構造は、図２９（ｂ）に示すように表され、第１絶縁層１８およびＳｉＣ層１０をエッチングして、段差を形成する工程の模式的断面構造は、図２９（ｃ）に示すように表され、第１絶縁層１８を除去後、第２絶縁層１９Ｓ・１９Ｂを形成する工程の模式的断面構造は、図２９（ｄ）に示すように表され、熱処理により、段差面の側壁部にグラフェンナノリボン１２1・１２2を選択的に形成する工程の模式的断面構造は、図２９（ｅ）に示すように表される。図２９（ｅ）に示すように、第２絶縁層１９Ｓ・１９Ｂを形成する工程によって、段差底部には、第２絶縁層１９Ｂを備えるため、グラフェンナノリボンが形成されず、段差面の側壁部にグラフェンナノリボン１２1・１２2を選択的に形成することができる。
【０１１１】
（第７の実施の形態）
第７の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６Ｍの模式的断面構造は、図３０（ａ）に示すように表される。
【０１１２】
第７の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６Ｍは、図１６に示された第２の実施の形態の変形例に係るスパイラルインダクタ１６と同様の模式的平面パターン構成を備える。また、図３０（ａ）は、図１６のＶ−Ｖ線に沿う模式的断面構造と同様の構成に対応している。
【０１１３】
第７の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６Ｍは、凹部の内壁にグラフェンナノリボンを形成した例であって、図３０および図１６に示すように、ＳｉＣ層１０と、ＳｉＣ層１０表面に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２１（ＧＤ１）・１２１（ＧＤ２）・１２２（ＧＤ３）・１２２（ＧＤ４）と、ＳｉＣ層１０およびグラフェンナノリボン１２１（ＧＤ１）・１２１（ＧＤ２）・１２２（ＧＤ３）・１２２（ＧＤ４）上に配置された絶縁層２０と、絶縁層２０上に配置された磁性膜２２とを備える。
【０１１４】
グラフェンナノリボン１２１（ＧＤ１）・１２１（ＧＤ２）は、ＳｉＣ層１０表面上の凹部１０Ｒ1の内壁のファセット面に配置され、グラフェンナノリボン１２２（ＧＤ３）・１２２（ＧＤ４）は、ＳｉＣ層１０表面上の凹部１０Ｒ2の内壁のファセット面に配置される。
【０１１５】
また、磁性膜２２は、隣接するグラフェンナノリボン１２１（ＧＤ１）とグラフェンナノリボン１２１（ＧＤ２）との間および隣接するグラフェンナノリボン１２２（ＧＤ３）とグラフェンナノリボン１２２（ＧＤ４）との間において、凹部１０Ｒ1・１０Ｒ2の底部近傍まで配置可能である。磁性膜２２をフェライトなどの絶縁性の磁性体で形成する場合には、絶縁層２０を省略可能である。
【０１１６】
磁性膜２２を備えない場合のスパイラルインダクタの回路表示例は、図３０(ｂ)に示すように表される。この場合は、図１６および図１８に示された第２の実施の形態の変形例に係るスパイラルインダクタ１６の回路表示例に対応している。一方、第７の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６Ｍの回路表示例は、図３０(ｃ)に示すように表される。第７の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６Ｍは、磁性膜２２を備えることから、インダクタンスＬの中に磁性体２２Ａを挿入した状態になる。第７の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６Ｍは、磁性膜２２を備えることから、第２の実施の形態の変形例に係るスパイラルインダクタ１６に比べてインダクタンスの値を増大可能である。
【０１１７】
第７の実施の形態においては、ＳｉＣ層１０上に螺旋状に配置されたグラフェンナノリボン１２１（ＧＤ１）・１２１（ＧＤ２）・１２２（ＧＤ３）・１２２（ＧＤ４）によって、グラフェンナノリボンを４本有する並列接続化構成のスパイラルインダクタ１６Ｍが構成される。
【０１１８】
グラフェンナノリボン１２１（ＧＤ１）・１２１（ＧＤ２）・１２２（ＧＤ３）・１２２（ＧＤ４）の形成においては、ＳｉＣ層１０の表面にリソグラフィーによってスパイラル状の凹部１０Ｒ1・１０Ｒ2を設けた後、熱処理を行うことで凹部１０Ｒ1・１０Ｒ2の内壁のファセット面にグラフェン膜を形成する。スパイラル状の内壁のファセット面に沿ってグラフェン膜が配線されることによりグラフェンナノリボンを４本有する並列接続化構成のスパイラルインダクタ１６Ｍとしての機能が実現する。
【０１１９】
第７の実施の形態に係るスパイラルインダクタ１６Ｍにおいては、螺旋状グラフェンナノリボン１２１（ＧＤ１）・１２１（ＧＤ２）・１２２（ＧＤ３）・１２２（ＧＤ４）が偶数個並列接続されている。グラフェンナノリボンを偶数個並列接続することで、抵抗の減少と入力電流の増加が可能である。
【０１２０】
第７の実施形態によれば、インダクタンスの値を増大可能で、構造が簡単で小型化され、微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能で製造方法も容易なスパイラルインダクタを提供することができる。
【０１２１】
（グラフェン成長速度の面方位依存性）
実施の形態に係るスパイラルインダクタの製造方法においてグラフェン成長速度の面方位依存性の説明であって、傾斜面を有するＳｉＣ層１０の模式的断面構造は、図３１（ａ）に示すように表され、ｃ面部分に形成されたグラフェンＧＵの模式的断面構造は、図３１（ｂ）に示すように表され、傾斜面に形成されたグラフェンＧＵの模式的断面構造は、図３１（ｃ）に示すように表される。図３１（ａ）および図３１（ｂ）に示すように、（０００１）Ｓｉ面上では、２層〜３層程度のグラフェンＧＵが形成される。一方、傾斜面（ファセット面）上では、６層以上のグラフェンＧＵが形成される。
【０１２２】
図３１（ａ）および図３１（ｃ）に示す例では、傾斜面（ファセット面）は（１−１０８）面に対応し、傾斜面（ファセット面）とｃ面との角度θは２４°である。
【０１２３】
グラフェン成長時の圧力、成長時間、熱処理温度などを制御することによって、ＳｉＣ層１０のｍ軸方向に延伸し、かつ傾斜面（ファセット面）のみにグラフェンを選択的に成長可能である。
【０１２４】
ＳｉＣの熱分解法によりグラフェンを形成する際に、傾斜面の方がグラフェンの形成速度が速いことを利用し、傾斜面のみに選択的に厚くグラフェンを形成することにより、抵抗の減少が可能となる。
【０１２５】
（実施例１)
凸型螺旋・２個並列接続構造を有する実施例１に係るグラフェンを用いたスパイラルインダクタの製造方法であって、ＳｉＣ層１０上に凸型螺旋状レジストパターンを形成する工程の模式的断面構造は、図３２（ａ）に示すように表され、ＳｉＣ層１０のドライエッチング後、レジスト３０を剥離する工程の模式的断面構造は、図３２（ｂ）に示すように表され、凸型螺旋状パターンの側壁にグラフェンＧＵ１・ＧＵ２・ＧＵ３・ＧＵ４を形成する工程の模式的断面構造は、図３２（ｃ）に示すように表される。
（ａ）まず、図３２（ａ）に示すように、リソグラフィー法により、ＳｉＣ層１０上にレジスト３０を凸型螺旋状パターンに形成した。
（ｂ）次に、図３２（ｂ）に示すように、レジスト３０をマスクとしてＳｉＣ層１０のドライエッチングを行い、レジスト３０を剥離し、ＳｉＣ層１０面上に凸部１０Ｐを形成した。グラフェンの細線化による電気特性の向上を利用する場合は、ＳｉＣ層１０に転写された螺旋状のパターン（凸部１０Ｐ）の段差は約１μｍ以下であることが好ましい。
（ｃ）次に、真空下での熱処理を行った。熱処理の条件はＡｒ雰囲気、２０ｋＰａ以下、１８００℃以下で行った。
【０１２６】
凸型螺旋状パターン（凸部１０Ｐ）の側壁に沿ってグラフェンＧＵ１・ＧＵ２・ＧＵ３・ＧＵ４が形成されていることをラマン分光マッピングや静電気力顕微鏡により確認した。
（ｄ）その後、一般的なリソグラフィー法により電極を作製した。凸型螺旋形状の両側の側壁にグラフェンが形成されているため、２つの螺旋状グラフェンを並列接続した構造となっている。
【０１２７】
（実施例２)
凹型螺旋・２個並列接続構造を有する実施例２に係るグラフェンを用いたスパイラルインダクタの製造方法であって、凹型螺旋状レジストパターンを形成する工程の模式的断面構造は、図３３（ａ）に示すように表され、ＳｉＣ層のドライエッチング後、レジストを剥離する工程の模式的断面構造は、図３３（ｂ）に示すように表され、凹型螺旋状パターンの側壁にグラフェンを形成する工程の模式的断面構造は、図３３（ｃ）に示すように表される。
（ａ）まず、図３３（ａ）に示すように、リソグラフィー法により、ＳｉＣ層１０上にレジスト３２を凹型螺旋状パターンに形成した。
（ｂ）次に、図３３（ｂ）に示すように、レジスト３２をマスクとしてＳｉＣ層１０のドライエッチングを行い、レジスト３２を剥離し、ＳｉＣ層１０面上に凹部１０Ｒを形成した。グラフェンの細線化による電気特性の向上を利用する場合は、ＳｉＣ層１０に転写された螺旋状のパターン（凹部１０Ｒ）の段差は約１μｍ以下であることが好ましい。
（ｃ）次に、真空下での熱処理を行った。熱処理の条件はＡｒ雰囲気、２０ｋＰａ以下、１８００℃以下で行った。
【０１２８】
凹型螺旋状パターン（凹部１０Ｒ）の側壁に沿ってグラフェンが形成されていることをラマン分光マッピングや静電気力顕微鏡により確認した。
（ｄ）その後、一般的なリソグラフィー法により電極を作製した。凹型螺旋形状の両側の側壁にグラフェンが形成されているため、２つの螺旋状グラフェンを並列接続した構造となっている。
【０１２９】
（実施例３)
凸型螺旋・複数個並列接続構造を有する実施例３に係るグラフェンを用いたスパイラルインダクタの製造方法は、実施例１・２の２個並列接続構造と同様に表されるため、図示は省略する。
（ａ）まず、リソグラフィー法により、ＳｉＣ層上に複数個(Ｎ個: Ｎは整数)の凸型もしくは凹型の螺旋状のレジストパターンを形成した。
（ｂ）次に、レジストをマスクとしてＳｉＣ層のドライエッチングを行い、レジストを剥離した。グラフェンの細線化による電気特性の向上を利用する場合は、ＳｉＣ層に転写された螺旋状のパターンの段差は１μｍ以下であることが好ましい。
（ｃ）次に、真空下での熱処理を行った。熱処理の条件はＡｒ雰囲気、２０ｋＰａ以下、１８００℃以下で行った。Ｎ個の凸型もしくは凹型の螺旋状パターンの側壁に沿ってグラフェンが形成されていることをラマン分光マッピングや静電気力顕微鏡により確認した。
（ｄ）次に、一般的なリソグラフィー法により電極を作製した。Ｎ個の凸型もしくは凹型の螺旋形状の両側の側壁にグラフェンが形成されているため、２Ｎ個の螺旋状グラフェンを並列接続した構造となっている。
【０１３０】
（実施例４)
凸型螺旋・並列接続・保護膜構造を有する実施例４に係るスパイラルインダクタの製造方法であって、ＳｉＣ層を準備する工程の模式的断面構造は、図３４（ａ）に示すように表され、ＳｉＣ層上に絶縁層を形成する工程の模式的断面構造は、図３４（ｂ）に示すように表され、絶縁層上にＮ個の凸型螺旋状レジストパターンを形成する工程の模式的断面構造は、図３４（ｃ）に示すように表され、レジストをマスクとして絶縁層およびＳｉＣ層をドライエッチングする工程の模式的断面構造は、図３４（ｄ）に示すように表され、Ｎ個の凸型螺旋状パターンの側壁にグラフェンを形成する工程の模式的断面構造は、図３４（ｅ）に示すように表される。
（ａ）まず、図３４（ｂ）に示すように、ＳｉＣ層１０上に全面に絶縁層３４を形成した。絶縁層３４の種類は後のグラフェン形成時の熱処理に耐え得る材料を選択する必要がある。実施例４では、Ａｌ2Ｏ3を用いた。
(ｂ)次に、図３４（ｃ）に示すように、リソグラフィー法により、絶縁層３４上にＮ個の凸型の螺旋状のレジスト３０のパターンを形成した。
（ｃ）次に、図３４（ｄ）に示すように、レジスト３０をマスクとして絶縁層３４とＳｉＣ層１０のドライエッチングを行い、レジスト３０を剥離した。グラフェンの細線化による電気特性の向上を利用する場合は、ＳｉＣ層１０に転写された螺旋状のパターンの段差は１μｍ以下であることが好ましい。
（ｄ）次に、図３４（ｅ）に示すように、真空下での熱処理を行った。熱処理の条件はＡｒ雰囲気、２０ｋＰａ以下、１８００℃以下で行った。Ｎ個の凸型の螺旋状パターンの側壁に沿ってグラフェンＧＵ１・ＧＵ２・ＧＵ３・ＧＵ４が形成されていることをラマン分光マッピングや静電気力顕微鏡により確認した。
（ｅ）その後、一般的なリソグラフィー法により電極を作製した。Ｎ個の凸型の螺旋形状の両側の外壁にグラフェンが形成されているため、２Ｎ個の螺旋状グラフェンを並列接続した構造となっている。
【０１３１】
（実施例５)
凹型螺旋・並列接続・保護膜構造を有する実施例５に係るスパイラルインダクタの製造方法であって、ＳｉＣ層を準備する工程の模式的断面構造は、図３５（ａ）に示すように表され、ＳｉＣ層上に絶縁層を形成する工程の模式的断面構造は、図３５（ｂ）に示すように表され、絶縁層上にＮ個の凹型螺旋状レジストパターンを形成する工程の模式的断面構造は、図３５（ｃ）に示すように表され、レジストをマスクとして絶縁層およびＳｉＣ層をドライエッチングする工程の模式的断面構造は、図３５（ｄ）に示すように表され、Ｎ個の凹型螺旋状パターンの側壁にグラフェンを形成する工程の模式的断面構造は、図３５（ｅ）に示すように表される。
（ａ）まず、図３５（ｂ）に示すように、ＳｉＣ層１０上に全面に絶縁層３４を形成した。絶縁層の種類は後のグラフェン形成時の熱処理に耐え得る材料を選択する必要がある。実施例５では、Ａｌ2Ｏ3を用いた。
(ｂ)次に、図３５（ｃ）に示すように、リソグラフィー法により、絶縁層３４上にＮ個の凹型の螺旋状のレジスト３２のパターンを形成した。
（ｃ）次に、図３５（ｄ）に示すように、レジスト３２をマスクとして絶縁層３４とＳｉＣ層１０のドライエッチングを行い、レジスト３２を剥離した。グラフェンの細線化による電気特性の向上を利用する場合は、ＳｉＣ層１０に転写された螺旋状のパターンの段差は１μｍ以下であることが好ましい。
（ｄ）次に、図３５（ｅ）に示すように、真空下での熱処理を行った。熱処理の条件はＡｒ雰囲気、２０ｋＰａ以下、１８００℃以下で行った。Ｎ個の凹型の螺旋状パターンの側壁に沿ってグラフェンＧＤ１・ＧＤ２・ＧＤ３・ＧＤ４・ＧＤ５・ＧＤ６が形成されていることをラマン分光マッピングや静電気力顕微鏡により確認した。
（ｅ）その後、一般的なリソグラフィー法により電極を作製した。Ｎ個の凹型の螺旋形状の両側の内壁にグラフェンが形成されているため、２Ｎ個の螺旋状グラフェンを並列接続した構造となっている。
【０１３２】
（実施例６)
凸型若しくは凹型螺旋・並列接続・保護膜・四角形型構造を有する実施例６に係るスパイラルインダクタの製造方法は以下の通りである。図示は省略する。
（ａ）まず、（０００１）面ＳｉＣ層上に全面に絶縁層を形成した。絶縁層の種類は後のグラフェン形成時の熱処理に耐え得る材料を選択する必要がある。実施例６では、Ａｌ2Ｏ3を用いた。
(ｂ)次に、リソグラフィー法により、（０００１）面ＳｉＣ層上にＮ個の凸型もしくは凹型の螺旋状のレジストパターンを形成した。レジストパターンの方向は＜１−１００＞と＜１１−２０＞に平行になるよう四角形型に形成した。
（ｃ）次に、レジストをマスクとしてＡｌ2Ｏ3とＳｉＣ層のドライエッチングを行い、レジストを剥離した。グラフェンの細線化による電気特性の向上を利用する場合は、ＳｉＣ層に転写された螺旋状のパターンの段差は１μｍ以下であることが好ましい。
（ｄ）次に、真空下での熱処理を行った。熱処理の条件はＡｒ雰囲気、２０ｋＰａ以下、１８００℃以下で行った。Ｎ個の凸型もしくは凹型の四角形型の螺旋状パターンの側壁に沿ってグラフェンが形成されていることをラマン分光マッピングや静電気力顕微鏡により確認した。
（ｅ）次に、一般的なリソグラフィー法により電極を作製した。Ｎ個の凸型もしくは凹型の螺旋形状の両側の側壁にグラフェンが形成されているため、２Ｎ個の螺旋状グラフェンを並列接続した構造となっている。
【０１３３】
（実施例７)
凸型若しくは凹型螺旋・並列接続・保護膜・六角形型構造を有する実施例７に係るスパイラルインダクタの製造方法は以下の通りである。図示は省略する。
（ａ）まず、（０００１）面ＳｉＣ層上に全面に絶縁層を形成した。絶縁層の種類は後のグラフェン形成時の熱処理に耐え得る材料を選択する必要がある。実施例７では、Ａｌ2Ｏ3を用いた。
（ｂ）次に、リソグラフィー法により、（０００１）面ＳｉＣ層上にＮ個の凸型もしくは凹型の螺旋状のレジストパターンを形成した。レジストパターンの方向は＜１−１００＞もしくは＜１１−２０＞のみに平行になるよう六角形型に形成した。
（ｃ）次に、レジストをマスクとしてＡｌ2Ｏ3とＳｉＣ層のドライエッチングを行い、レジストを剥離した。グラフェンの細線化による電気特性の向上を利用する場合は、ＳｉＣ層に転写された螺旋状のパターンの段差は１μｍ以下であることが好ましい。
（ｄ）次に、真空下での熱処理を行った。熱処理の条件はＡｒ雰囲気、２０ｋＰａ以下、１８００℃以下で行った。Ｎ個の凸型もしくは凹型の六角形型の螺旋状パターンの側壁に沿ってグラフェンが形成されていることをラマン分光マッピングや静電気力顕微鏡により確認した。
（ｅ）次に、一般的なリソグラフィー法により電極を作製した。Ｎ個の凸型もしくは凹型の螺旋形状の両側の側壁にグラフェンが形成されているため、２Ｎ個の螺旋状グラフェンを並列接続した構造となっている。
【０１３４】
（実施例８)
凸型若しくは凹型螺旋・並列接続・保護膜・Ｓｉ基板構造を有する実施例８に係るスパイラルインダクタの製造方法であって、Ｓｉ基板８を準備する工程の模式的断面構造は、図３６（ａ）に示すように表わされ、Ｓｉ基板８上にＳｉＣ層１０Ｅを形成する工程の模式的断面構造は、図３６（ｂ）に示すように表わされ、Ｎ個の凹型螺旋状パターンの内壁にグラフェンＧＤ０・ＧＤ１・ＧＤ２・ＧＤ３・ＧＤ４・ＧＤ５を形成する工程の模式的断面構造は、図３６（ｃ）に示すように表され、Ｎ個の凸型螺旋状パターンの外壁にグラフェンＧＵ０・ＧＯ１・ＧＵ２・ＧＵ３・ＧＵ４・ＧＵ５を形成する工程の模式的断面構造は、図３６（ｄ）に示すように表される。
（ａ）まず、図３６（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板８上に３Ｃ−ＳｉＣからなるＳｉＣ層１０Ｅを製膜した。製膜法は分子線エピタキシー法を用いた。
（ｂ）次に、ＳｉＣ層１０Ｅ上に全面に絶縁層を形成した。絶縁層の種類は後のグラフェン形成時の熱処理に耐え得る材料を選択する必要がある。実施例８では、Ａｌ2Ｏ3を用いた。
（ｃ）次に、リソグラフィー法により、ＳｉＣ層１０Ｅ上にＮ個の凸型もしくは凹型の螺旋状のレジストパターンを形成した。
（ｄ）次に、レジストをマスクとしてＡｌ2Ｏ3とＳｉＣ層１０Ｅのドライエッチングを行い、レジストを剥離した。グラフェンの細線化による電気特性の向上を利用する場合は、ＳｉＣ層１０Ｅに転写された螺旋状のパターンの段差は１μｍ以下であることが好ましい。
（ｅ）次に、図３６（ｃ）に示すように、真空下での熱処理を行った。熱処理の条件はＡｒ雰囲気、２０ｋＰａ以下、１８００℃以下で行った。Ｎ個の凹型の六角形型の螺旋状パターンの内壁に沿ってグラフェンＧＤ０・ＧＤ１・ＧＤ２・ＧＤ３・ＧＤ４・ＧＤ５が形成されていることをラマン分光マッピングや静電気力顕微鏡により確認した。
（ｆ）また、図３６（ｄ）に示すように、真空下での熱処理を行った。熱処理の条件はＡｒ雰囲気、２０ｋＰａ以下、１８００℃以下で行った。Ｎ個の凸型の六角形型の螺旋状パターンの外壁に沿ってグラフェンＧＵ０・ＧＯ１・ＧＵ２・ＧＵ３・ＧＵ４・ＧＵ５が形成されていることをラマン分光マッピングや静電気力顕微鏡により確認した。
（ｇ）次に、一般的なリソグラフィー法により電極を作製した。Ｎ個の凸型もしくは凹型の螺旋形状の両側の側壁にグラフェンが形成されているため、２Ｎ個の螺旋状グラフェンを並列接続した構造となっている。
【０１３５】
以上、第１〜第７の実施の形態および実施例１〜８に記載したＳｉＣ層の抵抗率は高抵抗である方が好ましいが、限定されるものではない。例えば、１０6Ω×ｃｍ以上の抵抗率であることが好ましい。ＳｉＣ層にはポリタイプとして、３Ｃ、４Ｈ、６Ｈ等が存在するが、ポリタイプを限定しない。また、オフ角度については小さい方が好ましいが、限定されるものではない。また、第７の実施の形態に示したように、グラフェンを用いたスパイラルインダクタの近傍に、コア材として磁性体が配置されていても良い。また、本実施の形態には、ＳｉＣ層の表面と裏面の片側だけでなく、両面側にグラフェンを配置したインダクタも含まれる。
【０１３６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、構造が簡単で小型化され、微細加工が不要であり、線幅の減少・巻数の増加が可能で製造方法も容易なスパイラルインダクタ、スパイラルインダクタの製造方法およびこのスパイラルインダクタを適用したトランスを提供することができる。
【０１３７】
[その他の実施の形態]
上記のように、本実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、この実施の形態を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【０１３８】
このように、本実施の形態はここでは記載していない様々な実施の形態などを含む。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本実施の形態のスパイラルインダクタは、スマートフォンをはじめとするモバイル機器、小型で高性能な受動素子、スイッチング電源のインダクタの省スペース化などに適用可能である。
【符号の説明】
【０１４０】
８…Ｓｉ基板
１０、１０Ｅ…ＳｉＣ層
１０Ｐ、１０Ｐ1、１０Ｐ2、１０Ｐ3、１０Ｐ4…凸部
１０Ｒ、１０Ｒ1、１０Ｒ2、１０Ｒ3、１０Ｒ4…凹部
１２、１２1、１２2、１２Ｎ、１３、１２１、１２２、１２１1、１２１2、１２２1、１２２2、ＧＵ、ＧＤ、ＧＵ１、ＧＵ２、ＧＵ３、ＧＵ４、ＧＤ１、ＧＤ２、ＧＤ３、ＧＤ４、ＢＧＵ１、ＢＧＵ２、ＢＧＵ３、ＢＧＵ４、ＢＧＤ１、ＢＧＤ２、ＢＧＤ３、ＢＧＤ４…グラフェンナノリボン（グラフェン）
１４、１６、１６Ｍ…スパイラルインダクタ
１５、１５Ｎ…トランス
１８、１９Ｓ、１９Ｂ、２０、３４…絶縁層
２２…磁性膜
２２Ａ…磁性体
３０、３２…レジスト
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ３１、Ｐ３２、Ｐ４１、Ｐ４２、ＵＰ１１、ＵＰ１２、ＵＰ２１、ＵＰ２２、ＵＰ３１、ＵＰ３２、ＵＰ４１、ＵＰ４２、ＤＰ１１、ＤＰ１２、ＤＰ２１、ＤＰ２２、ＤＰ３１、ＤＰ３２、ＤＰ４１、ＤＰ４２…端子
ＧＰ１、ＧＰ３…接続用グローバル端子
Ｌ１…１次側インダクタンス
Ｌ２…２次側インダクタンス
Ｍ…相互インダクタンス
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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