CN1841580A - 薄膜器件 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够尽可能减少寄生电容的薄膜器件。在下部磁性膜(12)以及上部磁性膜(17)之间设置与它们绝缘的线圈(16)的情况下，构成线圈(16)使得剖面(16M)在最靠近所述的下部磁性膜(12)以及上部磁性膜(17)的端缘具有最小宽度。在线圈(16)和下部磁性膜(12)以及上部磁性膜(17)之间产生的寄生电容减小，同时，在该线圈(16)的各绕线之间产生的寄生电容也一并减少。

Description

薄膜器件
技术领域
本发明涉及具备线圈的薄膜器件。
背景技术
近年，在各种用途的电子设备领域，广泛使用在具有导电性的基体上与该基体绝缘地设有线圈的薄膜器件。作为这种薄膜器件的一个示例，列举下述薄膜电感器，即：作为所述具有导电性的基体，具备磁体(磁性膜)，并且具有沿着该磁性膜表面卷绕线圈的结构。该薄膜电感器是具有电感的电路元件。
关于以该薄膜电感器为代表的薄膜器件，随着装载该薄膜器件的电子设备的小型化，要求低高度化。为了实现该薄膜器件的低高度化，虽然只要缩短线圈和磁性膜之间的间隔即可，然而，若缩短该间隔，则由于线圈以及磁性膜相互接近，所述线圈和磁性膜之间产生的寄生电容变得容易增加。若该寄生电容增加，则由于谐振频率下降，能够作为薄膜器件的工作频率使用的频带下降。
又，作为导致所述频带下降的寄生电容，除了在线圈和磁性膜之间产生的寄生电容之外，也还可以列举在相邻的线圈的绕线之间产生的寄生电容。关于这种寄生电容，为了减少该寄生电容，在保持线圈的圈数的同时拉开绕线间的间隔，即若减小线圈的横截面积，则虽然绕线间产生的寄生电容减少，但线圈的电阻会增加。
作为改善所述寄生电容引起的薄膜器件的问题的技术，已经提出了若干技术方案。
具体地，关于夹着线圈且在上下配置磁性膜的薄膜器件，已知下述技术，为了减少在线圈和各磁性膜之间产生的寄生电容，在各磁性膜上设置并分割缝隙(例如，参照对比文献1～3)。然而，这种薄膜器件在寄生电容减少的同时，电感也一并降低。
〔专利文献1〕特开平06-132131号公报(日本国专利公开公报)
〔专利文献2〕特开平06-084644号公报(日本国专利公开公报)
〔专利文献3〕特开平08-172015号公报(日本国专利公开公报)
又，关于代替导电性基体而具备绝缘性基体(绝缘性衬底)的薄膜器件，已知下述技术，为了减少在相邻的线圈的绕线之间产生的寄生电容，在该线圈上设置分接头(tap)(例如，参照专利文献4)。
〔专利文献4〕特开2004-342864号公报(日本国专利公开公报)
然而，为了提高薄膜器件的性能，必须尽可能减少寄生电容。特别地，将薄膜器件适用于高频用途的薄膜电感器等的情况下，为了将该薄膜电感器的工作频率设定得较高，极其重要的是，通过减少寄生电容来提高谐振频率。然而，在现有的薄膜器件中，由于在减少寄生电容的观点方面，还不能够说是足够的，因此，存在改善的余地。
发明内容
本发明是鉴于所述问题点而提出的，其目的在于提供一种能够尽可能减少寄生电容的薄膜器件。
本发明的薄膜器件是，在具有导电性的基体上与该基体绝缘地设置线圈，线圈的剖面在最靠近基体的端缘具有最小宽度。
本发明的薄膜器件在具有导电性的基体上与该基体绝缘地设置线圈的情况下，线圈构成为在最靠近该具有导电性的基体的端缘剖面具有最小宽度。这种情况下，与线圈不构成为在最靠近该具有导电性的基体的端缘剖面具有最小宽度的情况相比，线圈与基体之间产生的寄生电容减少，同时，在该线圈的各绕线之间产生的寄生电容也一并减少。
本发明的薄膜器件也可以在线圈的一侧配置1个基体。这种情况下，线圈的剖面最好具有包含梯形以及组合了梯形和矩形的六角形的组中的任意一种形状。
又，本发明的薄膜器件也可以在线圈的一侧以及另一侧配置2个基体。这种情况下，线圈的剖面最好具有包含六角形以及十字形的组中的任意一种形状。
又，本发明的薄膜器件中，基体也可以是磁体。
根据本发明的薄膜器件，在具有导电性的基体上与该基体绝缘地设置线圈的情况下，根据该线圈的剖面在最靠近基体的端缘具有最小宽度的结构特征，在线圈和基体之间产生的寄生电容减少，同时，在线圈的各绕线之间产生的寄生电容也一并减少，因此，能够尽可能减少寄生电容。
附图说明
图1是表示本发明第一实施方式的薄膜器件的平面结构的平面图。
图2是表示沿图1所示的II-II线的薄膜器件的剖面结构的剖视图。
图3是将图2所示的薄膜器件中的线圈的剖面结构放大进行表示的剖视图。
图4是表示作为本发明的第一实施方式的薄膜器件的比较例的薄膜器件的剖面结构的剖视图。
图5是将图4所示的薄膜器件中的线圈的剖面结构放大进行表示的剖视图。
图6是表示与本发明第一实施方式的薄膜器件中的线圈的结构相关的变形例的剖视图。
图7是表示与本发明第一实施方式的薄膜器件中的线圈的结构相关的其他变形例的剖视图。
图8是表示与本发明第一实施方式的薄膜器件中的线圈的结构相关的再一其他变形例的剖视图。
图9是表示本发明第二实施方式的薄膜器件的平面结构的平面图。
图10是表示沿图9所示的X-X线的薄膜器件的剖面结构的剖视图。
图11是将图9所示的薄膜器件中的线圈的剖面结构放大进行表示的剖视图。
图12是表示作为本发明第二实施方式的薄膜器件的比较例的薄膜器件的剖面结构的剖视图。
图13是表示与本发明第二实施方式的薄膜器件中的线圈的结构相关的变形例的剖视图。
图14是表示与本发明第二实施方式的薄膜器件中的线圈的结构相关的其他变形例的剖视图。
图15是表示本发明第三实施方式的薄膜器件的平面结构的平面图。
图16是表示沿图15所示的XVI-XVI线的薄膜器件的剖面结构的剖视图。
图17是表示作为本发明第三实施方式的薄膜器件的比较例的薄膜器件的剖面结构的剖视图。
图18是表示实施例1以及比较例1的薄膜电感器的频率特性的图。
图19是表示实施例2以及比较例2的薄膜电感器的频率特性的图。
图20是表示实施例3以及比较例3的薄膜电感器的频率特性的图。
符号说明
10，20，30...薄膜电感器    11...衬底          12...下部磁性膜
13...下部绝缘膜            14...中间绝缘膜    15...上部绝缘膜
16，26...线圈      16M、16MA、16MB、16MC、26M、26MA、26MB...剖面
16T1、16T2、26T1、26T2...端子                 31...半导体衬底
C11、C12、C13、C21、C23、C31、C33...寄生电容          D...间隔
E11、E21...下端缘                             E12、E22...上端缘
E13R、E13L、E14R、E14L、E23R、E23L......侧端缘
H11、H21......高度
L11、L12、L13R、L13L、L1R、L14L、L21、L22、L23R、L23L......长度
W13、W14、W15、W23......宽度
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
〔第一实施方式〕
图1～图3表示作为本发明第一实施方式的薄膜器件的薄膜电感器10的结构，图1表示平面结构，图2表示沿图1所示的II-II线的剖面结构，图3是将图2所示的主要部分(线圈16)的剖面结构放大进行表示。
该薄膜电感器10具有这样的结构：在具有导电性的基体上与该基体绝缘地设置线圈，例如，即如图1以及图2所示在下部磁性膜12以及上部磁性膜17上，设置由下部绝缘膜13、中间绝缘膜14以及上部绝缘膜15埋设的线圈16。更具体地，薄膜电感器10具有下述叠层结构，在基板11上依次叠层：下部磁性膜12；由下部绝缘膜13、中间绝缘膜14以及上部绝缘膜15埋设的线圈16；以及上部磁性膜17。
衬底11支撑薄膜电感器10的全体，由例如玻璃、硅(Si)、氧化铝(Al2O3：所谓的矾土)、陶瓷、半导体或树脂等构成。又，衬底11的结构材料并不一定限定于所述一系列的材料，能够自由进行选择。
下部磁性膜12以及上部磁性膜17都是具有导电性的基体(磁体)，并且是用于提高薄膜电感器10的电感。特别地，下部磁性膜12以及上部磁性膜17夹着线圈16相互对置配置，即，下部磁性膜12配置在线圈16的一侧(下侧)，上部磁性膜17配置在线圈16的另一侧(上侧)。所述的下部磁性膜12以及上部磁性膜17例如都由钴(Co)系合金、铁(Fe)系合金或者镍铁合金(NiFe：所谓的坡莫合金，permalloy)等的导电性材料构成。其中，作为钴系合金，例如，从薄膜电感器10的实用上的观点出发，最好是钴锆钽(CoZrTa)系合金或钴锆铌(CoZrNb)系合金等。
下部绝缘膜13、中间绝缘膜14以及上部绝缘膜15将线圈16同周边电气分离，并且例如都是由氧化硅(SiO2)等的绝缘性材料构成。又，这里，埋设线圈16的绝缘膜由3个部分(下部绝缘膜13、中间绝缘膜14、上部绝缘膜15)分割地构成，然而，并不一定限定于此，能够自由设定绝缘膜的结构。又，这里，下部绝缘膜13、中间绝缘膜14以及上部绝缘膜15都是由相同的材料构成，然而，并不一定限定于此，也可以个别地自由选定所述的下部绝缘膜13、中间绝缘膜14以及上部绝缘膜15的构成材料。若举出一个示例，下部绝缘膜13也可以由铁素体等的具有磁性的绝缘性材料来替代氧化硅而构成。
线圈16用于在一端(端子16T1)和另一端(端子16T2)之间构成电感器，并且例如由铜(Cu)等的导电性材料构成。该线圈16具有例如卷绕成沿着下部磁性膜12以及上部磁性膜17的各表面端子16T1、16T2都向外部导出的螺旋型结构。又，在图2中，为了简化图示内容，省略通过线圈16中的端子16T2的部分的图示。若仅供确认地进行说明，则通过线圈16中的端子16T2的部分，例如配置在包含通过线圈16中的端子16T1的部分的卷绕部分的更下侧层以使得不与该卷绕部分接触地导向外部。
特别地，线圈16的剖面16M如图2以及图3所示在最接近下部磁性膜12以及上部磁性膜17的端缘具有最小宽度。更具体地，例如用位于最靠近下部磁性膜12侧的下端缘E11(长度L11)、位于最靠近上部磁性膜17侧的上端缘E12(长度L12)、与下端缘E11的两端(右端、左端)相接的2个侧端缘E13R(长度L13R)和E13L(长度L13L)、以及与上端缘E12的两端(右端、左端)相接并且同时与侧端缘E13R、E13L相接的2个侧端缘E14R(长度L14R)、E14L(长度L14L)来划定剖面16M，即具有由6个端缘(下端缘E11、上端缘E12、侧端缘E13R、E13L、E14R、E14L)来划定的六角形。又，图3中，仅仅摘录图2所示的多个剖面16M中的、相互相邻的2个剖面16M进行表示。能够自由设定该2个剖面16M之间的间隔(线圈16中的相互相邻的2个绕线间的间隔)D。
这里，例如，(1)下端缘E11、上端缘E12以及侧端缘E13R、E13L、E14R、E14L都为直线状(不弯曲)，(2)由侧端缘E13R、E13L规定的剖面16M的宽度W13随着靠近下端缘E11而变窄。(3)由于用侧端缘E14R、E14L规定的剖面16M的宽度W14随着靠近上端缘E12而变窄，剖面16M具有例如上下对称且左右对称的六角形。又，能够自由设定剖面16M的宽度(最大宽度)W15以及高度(最大高度)H11。
又，关于剖面16M的结构，所述的“在最靠近下部磁性膜12的端缘具有最小宽度”是指，仅在剖面16M中的下半部分(将表示宽度W15的线段为边界时的下半部分)的剖面16MA，着眼于宽度W13的情况下，该宽度W13在下端缘E11为最小(宽度W13＝长度L11)。又，“在最靠近上部磁性膜17的端缘具有最小宽度”是指，仅在剖面16M中的上半部分(以表示宽度W15的线段为分界时的上半部分)的剖面16MB，着眼于宽度W14的情况下，该宽度W14在上端缘E12为最小(宽度W14＝长度L12)。即，关于剖面16M的宽度W13、W14，只要成立所述的2个情形，所谓“在最靠近下部磁性膜12以及上部磁性膜17的端缘具有最小宽度”并不一定限定于下端缘E11的长度L11和上端缘E12的长度L12彼此相等的情况(L11＝L12)，也包含下端缘E11的长度L11和上端缘E12的长度L12相互不同的情况(L11≠L12)的情形。
在本实施方式的薄膜器件中，在下部磁性膜12以及上部磁性膜17之间绝缘地设置线圈16的情况下，由于该线圈16的剖面16M具有上下对称并且左右对称的六角形，即，构成薄膜电感器10以使得剖面16M在最靠近下部磁性膜12以及上部磁性膜17的端缘具有最小宽度，因此，根据以下的理由，能够尽可能减少寄生电容。
图4以及图5表示作为本实施方式的薄膜电感器10的比较例的薄膜电感器110的结构，分别对应于图2以及图3。该比较例的薄膜电感器110具备线圈116而代替线圈16，除此之外，具有与本实施方式的薄膜电感器10(参照图1～图3)相同的结构。该线圈116的剖面116M如图4以及图5所示，具有一定宽度。即，由位于最靠近下部磁性膜12的一侧的下端缘E111(长度L111)、位于最靠近上部磁性膜17的一侧的上端缘E112(长度L112)、与所述的下端缘E111以及上端缘E112的两端(右端、左端)相接的2个侧端缘E113R(长度L113R)、E113L(长度L113L)进行划定，即，具有由4个端缘(下端缘E111、上端缘E112、侧端缘E113R、E113L)划定的四角形。更具体地，(1)下端缘E111、上端缘E112以及侧端缘E113R、E113L都为直线状(不弯曲)，(2)由于侧端缘E113R、E113L规定的剖面116M的宽度W113为一定，剖面116M具有上下对称且左右对称的四角形(矩形)。又，剖面116M的宽度W113以及高度H111分别对应于本实施方式的薄膜电感器10(线圈16的剖面16M)中的宽度W15以及高度H11(W113＝W15，H111＝H11)。
在比较例的薄膜电感器110(参照图4以及图5)中，由于线圈116的剖面116M具有上下对称且左右对称的四角形，因此，下端缘E111的长度L111以及上端缘E112的长度L112都与剖面116M的宽度W113相等(L111，L112＝W113)。这种情况下，为了减小线圈116的电阻而将剖面116M的宽度W113设定得较大时，则根据该宽度W113的设定，长度L111、L112变大，因此，在线圈116和下部磁性膜12之间产生的寄生电容C111以及在线圈116和上部磁性膜17之间产生的寄生电容C112都会增加。这是由于，寄生电容C111的大小依赖于根据长度L111决定的线圈116和下部磁性膜12之间的对置面积，另一方面，寄生电容C112的大小依赖于根据长度L112决定的线圈116和上部磁性膜17之间的对置面积，由此，所述的对置面积越大，寄生电容C111、C112越增加。
而且，当线圈116的剖面116M具有上下对称且左右对称的四角形时，则侧端缘E113R、E113L的长度L113R、L113L都与剖面116M的高度H111相等(L113R、L113L＝H111)，同时，在各绕线间相互相邻的2个侧端缘E113R、E113L为相互平行。这种情况下，为了减小线圈116的电阻而将剖面116M的高度H111设定为较大时，由于随着该高度H111的设定，长度L113R、L113L变大，因此，在各绕线之间产生的寄生电容C113会增加。这是由于，寄生电容C113的大小依赖于由长度L113R、L113L决定的各绕线间的对置面积，因此，该对置面积越大，寄生电容C113就越增加。
由此，在比较例的薄膜电感器110中，在线圈116和下部磁性膜12及上部磁性膜17之间产生的寄生电容C111、C112增加的同时，产生在该线圈116的各绕线间产生的寄生电容C113也一并增加，很难尽可能地减少全体的寄生电容。
与此相对，本实施方式的薄膜电感器10(参照图1～图3)，由于线圈16的剖面16M具有上下对称且左右对称的六角形，因此，下端缘E11的长度L11以及上端缘E12的长度L12都比剖面16M的宽度W15小(W11、W12＜W15)。这种情况下，即使为了减小线圈16的电阻而将剖面16M的宽度W15设定得较大，相应于该宽度W15的设定，长度L11、L12也不会变大，即，由于与宽度W15的设定无关另外地将长度L11、L12设定为较小，因此，线圈16和下部磁性膜12之间产生的寄生电容C11以及线圈16和上部磁性膜17之间产生的寄生电容C12都减小。
而且，当线圈16的剖面16M具有上下对称且左右对称的六角形时，在各绕线间相互相邻的2组侧端缘群(侧端缘E13R、E14R以及侧端缘E13L、E14L)相互不平行。这种情况下，即使为了减小线圈16的电阻而将剖面16M的高度H11设定得较大，所述的2组侧端缘组对在各绕线间产生的寄生电容C13也不会作出贡献，因此，该寄生电容C13减少。
因此，在本实施方式的薄膜电感器10中，线圈16和下部磁性膜12以及上部磁性膜17之间产生的寄生电容C11、C12减少，同时，在该线圈16的各绕线间产生的寄生电容C13也一并减少，因此，能够尽可能减少全体的寄生电容。
特别地，在本实施方式中，在具备下部磁性膜12以及上部磁性膜17的情况下，由于如上所述寄生电容减少，因此，也能够利用所述的下部磁性膜12以及上部磁性膜17提高薄膜电感器10的电感并且减少寄生电容。
然而，这种情况下，当下部磁性膜12和线圈16之间的距离(这里，例如下部绝缘膜13的厚度)以及上部磁性膜17和线圈16之间的距离(这里，例如上部绝缘膜15的厚度)变小时，由于电感器接近于闭合磁路，电感显著增加，而寄生电容增加，因此，谐振频率下降。另一方面，下部磁性膜12和线圈16之间的距离以及上部磁性膜17和线圈16之间的距离变大时，由于寄生电容减小，谐振频率上升，而电感下降。从这一点出发，由于电感和基于寄生电容的谐振频率为相互折衷的关系，因此，在设定下部磁性膜12和线圈16之间的距离以及上部磁性膜17和线圈16之间的距离的情况下，最好，在考虑到电感和基于寄生电容的谐振频率之间的平衡的同时进行设定。
又，在这种情况下，可能会依赖于流过线圈16的电流的大小而直流叠加特性发生劣化，我们担心这一点在实用上会有问题。该“直流叠加特性的劣化”是指，一般地，当流过线圈的电流量小的情况下，电感增加，而其电流量大的情况下，由于在磁性膜产生磁饱和，因此，产生电感下降的现象。关于这一点，在本实施方式中，由于在线圈16的一侧(下侧)以及另一侧(上侧)具备2个磁性膜(下部磁性膜12以及上部磁性膜17)，与在线圈16的一侧或另一侧仅具有1个磁性膜的情况相比，从线圈16产生的磁通量的收容量(在磁性膜中能够收容磁通量的量)增加。由此，被磁性膜收容的磁通量的收容状态(磁通量的分布状态)发生变化，即在磁性膜中不容易产生磁饱和，因此，能够改善直流叠加特性。
又，在本实施方式中，如上所述，通过使得线圈16的剖面16M在最靠近下部磁性膜12以及上部磁性膜17的端缘具有最小宽度，由此，能够尽可能减少寄生电容，因此，能够对该薄膜电感器10的薄型化作出贡献。具体地，随着近年相关于薄膜器件的薄型化的要求，也要求薄膜电感器10的薄型化。关于该薄膜电感器10的薄型化，例如，随着背景灯技术以及薄型低失真衬底的制造技术的进步，在能够使衬底11的厚度极其薄的同时，通过控制成膜厚度，能够使线圈16及绝缘膜(这里，例如，下部绝缘膜13、中间绝缘膜14以及上部绝缘膜15)的厚度极其薄。这种情况下，例如，当减小下部绝缘膜13以及上部绝缘膜15的厚度时，由于线圈16与下部磁性膜12以及上部磁性膜17接近，因此，线圈16和下部磁性膜12之间产生的寄生电容以及线圈16和上部磁性膜17之间产生的寄生电容容易增加。关于这一点，在本实施方式中，通过构成线圈16以使剖面16M在最靠近下部磁性膜12以及上部磁性膜17的端缘具有最小宽度，由此使寄生电容减小，因此，与构成线圈16以使得剖面16M在最靠近下部磁性膜12以及上部磁性膜17的端缘不具有最小宽度的情形相比，即使在减小下部绝缘膜13以及上部绝缘膜15的厚度的情况下，寄生电容也变小。因此，在本实施方式中，能够在减少寄生电容的同时实现薄膜电感器10的薄型化。
又，在本实施方式中，虽然如图3所示使线圈16的剖面16M具有上下对称且左右对称的六角形，然而，并不限定于此，只要剖面16M具有六角形，也可以是上下对称且左右非对称，或者，上下非对称且左右对称，或者上下非对称且左右非对称。这些情况下，也能够获得与所述实施方式相同的效果。
又，在本实施方式中，虽然如参照图3进行说明地那样使得下端缘E11、上端缘E12以及侧端缘E13R、E13L、E14R、E14L都为直线，然而并不限定于此，也可以是使所述下端缘E11、上端缘E12以及侧端缘E13R、E13L、E14R、E14L的一部分或全部弯曲。这种情况下，也能够获得与所述实施方式相同的效果。
又，在本实施方式中，虽然如图3所示使得线圈16的剖面16M具有六角形，然而并不限定于此，只要线圈16的剖面16M在最靠近下部磁性膜12以及上部磁性膜17的端缘具有最小宽度，就能够自由设定该剖面16M的形状。具体地，若列举一个示例，如对应于图3的图6～图8所示，也可以是，剖面16M是组合了窄宽度的矩形的剖面16MA、宽宽度的矩形的剖面16MB以及窄宽度的矩形的剖面16MC的十字形(参照图6)，也可以是剖面16M为菱形(参照图7)或者大致椭圆状(矩形的角部为带状圆形的形状)(参照图8)。当然，在图6～图8所示的情况下，关于剖面16M的形状，能够自由设定对称性(上下对称性以及左右对称性)以及各端缘的状态(直线状或者弯曲状)。这些情况下，也能够获得与所述实施方式相同的效果。若仅作为参考进行说明，则在设定线圈16的剖面16M的形状的情况下，需要考虑所述寄生电容C11～C13和线圈16的电阻之间的平衡来决定形状。
〔第二实施方式〕
接着，对于本发明的第二实施方式进行说明。
图9～图11是表示本发明第二实施方式的薄膜器件的薄膜电感器20的结构，图9表示平面结构，图10表示沿图9所示的X-X线的剖面结构，图11是将图10所示的主要部分(线圈26)的剖面结构放大地进行表示。所述的图9～图11分别对应于所述第一实施方式所示的图1～图3。又，在图9～图11中，对于与所述第一实施方式中已说明的结构要素相同的结构要素，赋予相同的符号。
该薄膜电感器20具备线圈26替代线圈16，同时，不具备上部磁性膜17而仅具备下部磁性膜12，除此之外，与所述第一实施方式已说明的薄膜电感器10具有相同的结构。即，薄膜电感器20例如如图9以及图10所示具有在衬底11上依次叠层下部磁性膜12、和被下部绝缘膜13、中间绝缘膜14以及上部绝缘膜15埋设的线圈26的叠层结构。
线圈26具有例如沿下部磁性膜12的表面进行卷绕以使得一端(端子26T1)以及另一端(26T2)都向外部导出的螺旋型结构。该线圈26的构成材料与线圈16的构成材料相同。
特别地，线圈26的剖面26M如图9以及图10所示在最靠近下部磁性膜12的端缘具有最小宽度。更加具体地，例如由位于最靠近下部磁性膜12一侧的下端缘E21(长度L21)、位于最远离下部磁性膜12一侧的上端缘E22(长度L22)、与这些下端缘E21以及上端缘E22的两端(右端、左端)相接的2个侧端缘E23R(长度L23R)、E23L(长度L23L)划定剖面26M，即，具有由4个端缘(下端缘E21、上端缘E22、侧端缘E23R、E23L)划定的梯形(倒梯形)。
这里，例如，(1)下端缘E21、上端缘E22以及侧端缘E23R、E23L都为直线状(不弯曲)，(2)由侧端缘E23R、E23L规定的剖面26M的长度W23随着靠近下端缘E21而逐渐变窄，由此剖面26M例如具有左右对称的梯形。特别地，作为线圈26的剖面26M和线圈16的剖面16M之间的关系，例如，下端缘E21的长度L21对应于下端缘E11的长度L11以及上端缘E12的长度L12(L21＝L11，L12)，上端缘E22的长度L22对应于宽度W15(L22＝W15)。又，能够自由设定剖面26M的高度(最大高度)H21。
在本实施方式的薄膜器件中，与下部磁性膜12绝缘地设置线圈26的情况下，由于该线圈26的剖面26M具有左右对称的梯形，即，构成薄膜电感器20以使得剖面26M在最靠近下部磁性膜12的端缘具有最小宽度，因此，基于下述理由，能够尽可能减少寄生电容。
图12表示作为本实施方式的薄膜电感器20的比较例的薄膜电感器120的结构，图12对应于图10。该比较例的薄膜电感器120替代线圈26而具备在所述第一实施方式中作为比较例已进行说明的线圈116(参照图5)，除此之外，与本实施方式的薄膜电感器20(参照图9～图11)具有相同结构。
在比较例的薄膜电感器120(参照图5以及图12)中，由于线圈116的剖面116M为上下对称且左右对称四角形，如在所述第一实施方式中关于薄膜晶体管110已作说明的那样，为了减小线圈116的电阻，即使将剖面116M的宽度W113设定得较大，该线圈116和下部磁性膜12之间产生的寄生电容C121也减少，同时，即使为了减小线圈116的电阻而将剖面116M的高度H111设定得较大，在各绕线间产生的寄生电容C123也会一并增加。
与此相对，在本实施方式的薄膜电感器20(参照图9～图11)中，线圈26的剖面26M具有左右对称的梯形，因此，如在所述第一实施方式中关于薄膜电感器10已进行说明得那样，即使为了减小线圈26的电阻而将剖面26M的宽度W23设定得足够大，同时，同样地即使为了减小线圈26的电阻而将剖面26M的高度H21设定为较大，产生于各绕线间的寄生电容C23减少。因此，本实施方式的薄膜晶体管20中，由于寄生电容C21、C23都减少，故能够尽可能地减少全体的寄生电容。
又，在本实施方式中，虽然如图11所示使得线圈26的剖面26M为左右对称的梯形，然而，也可以不限定于此，只要剖面26M为梯形，也可以是左右非对称。这种情况下，也能够获得与所述实施方式相同的效果。
这里，对于线圈26的剖面26M为左右非对称的梯形情况下的本发明的薄膜器件的结构特征进行补充。即，如在所述的“背景技术”中已说明的那样，在线圈上设置锥形的技术中，通过仅在线圈一侧设置锥形，该线圈的剖面具有左右非对称的梯形。然而，在该技术中，由于在具有绝缘性的基体(与线圈之间不产生寄生电容的绝缘性衬底)上设置线圈，因此，与在具有导电性的基体(与线圈26之间产生寄生电容的下部磁性膜12)上设置线圈26的本发明的薄膜器件在结构上显然不同。而且，在所述的技术中，即使假设基体具有导电性，由于线圈的剖面在最靠近基体的端缘具有最大宽度，因此，与线圈26的剖面26M在最靠近下部磁性膜12的端缘具有最小宽度的本发明的薄膜器件显然在结构上也不同。
又，在本实施方式中，虽然图11所示线圈26的剖面26M为梯形，然而，也并不一定限定于此，只要线圈26的剖面26M在最靠近下部磁性膜12的端缘具有最小宽度，就能够自由设定该剖面26M的形状。具体地，若列举一个示例，如对应于图11的图13以及图14所示那样，剖面26M也可以具有由梯形(倒梯形)的剖面26MA和矩形状的剖面26MB组合形成的六角形(参照图13)，或者也可以具有由窄宽度的矩形状的剖面26MA和宽宽度的矩形状的剖面26MB组合形成的凸形状(参照图14)。当然，在图13以及图14所示的情况下，关于剖面26M的形状，也能够自由设定对称性(上下对称性以及左右对称性)以及各端缘的状态(直线状或弯曲状)。在这些情况下，也能够获得与所述实施方式相同的效果。
又，相关于本实施方式的薄膜电感器20的所述以外的结构、作用、效果以及变形，与所述第一实施方式中已说明的薄膜电感器10相同。
〔第三实施方式〕
接着，对于本发明的第三实施方式进行说明。
图15以及图16表示作为本发明第三实施方式的薄膜器件的薄膜电感器30的结构，图15表示平面结构，图16表示沿图15所示的XVI-XVI线的剖面结构。所述的图15以及图16分别对应于所述第二实施方式中所示的图9以及图10。又，在图15以及图16中，对于与所述第二实施方式中已说明的结构要素相同的结构要素，赋予相同的符号。
该薄膜电感器30替代衬底11以及下部磁性膜12而具有半导体衬底31，除此之外，具有与所述第二实施方式中已说明的薄膜电感器20相同的结构。即，薄膜电感器30例如如图15以及图16所示具有在半导体衬底31上设置由下部绝缘膜13、中间绝缘膜14以及上部绝缘膜15埋设的线圈26的结构。
半导体衬底31是具有导电性的基体，用于支撑薄膜电感器30的全体。该半导体衬底31例如由硅(Si)等的半导体材料构成。仅作为参考，由硅构成半导体衬底31的情况下，与该半导体衬底31相邻的下部绝缘膜13也可以是例如通过将硅的表面热氧化而形成的热氧化膜(SiO2)。又，半导体衬底31的结构材料也不一定限于所述的硅，能够自由进行选择。
在本实施方式的薄膜器件中，与半导体衬底31绝缘地设置线圈26的情况下，由于构成为薄膜电感器30以使得该线圈26的剖面26M具有左右对称的梯形，即，使得剖面26M在最靠近半导体衬底31的端缘具有最小宽度，因此，基于下述理由，能够尽可能地减少寄生电容。
图17表示作为本实施方式的薄膜电感器30的比较例的薄膜电感器130的结构，它对应于图16。该比较例的薄膜电感器130替代线圈26而具备在所述第一实施方式中作为比较例已进行说明的线圈116(参照图5)，除此之外，具有与本实施方式的薄膜电感器30(参照图15以及图16)相同的结构。
在比较例的薄膜电感器130(参照图5以及图17)，由于线圈116的剖面116M具有上下对称且左右对称的四角形，因此，如在所述第一实施方式中关于比较例的薄膜电感器110已进行说明的那样，若为了减小线圈116的电阻而将剖面116M的宽度W13设定得较大，则在该线圈116和半导体衬底31之间产生的寄生电容C131增加，同时，若为了减少线圈116的电阻而将剖面116M的高度H111设定得较大，则在各绕线间产生的寄生电容C133也一并增加。
与此相对，本实施方式的薄膜电感器30(参照图11、图15以及图16)，由于线圈26的剖面26M具有左右对称的梯形，因此，如在所述第二实施方式中关于薄膜电感器20已进行说明的那样，即使为了减小线圈26的电阻而将剖面26M的宽度W23设定得较大，该线圈26和半导体衬底31之间产生的寄生电容C31减少的同时，同样地，即使为了减小线圈26的电阻而将剖面26M的高度H21设定得较大，在各线圈间产生的寄生电容C33减少。因此，在本实施方式的薄膜电感器30中，由于寄生电容C31、C33都减少，因此，能够尽可能减少全体的寄生电容。
特别地，在本实施方式中，即使在具备半导体衬底31的情况下，如上所述由于寄生电容减少，利用该半导体衬底31，薄膜电感器30能够防止从周围受到电气上的不良影响，同时能够减少寄生电容。作为所述的电气上的不良影响，例如，能够使得薄膜晶体管30不容易受到噪声影响，同时，能够使得在薄膜电感器30中不容易产生电磁感应。
又，相关于本实施方式的薄膜电感器30的所述以外的结构、作用、效果以及变形，与所述第一以及第二实施方式已进行说明的薄膜电感器10、20相同。
实施例
接着，对于本发明的实施例进行说明。
首先，作为薄膜器件，制造了所述各实施方式中已说明的一系列的薄膜电感器。
(实施例1)
通过以下的步骤，制造了所述第一实施方式中已说明的薄膜电感器。即，作为衬底准备了硅衬底之后，首先，通过使用溅射法将钴锆铌合金(CoZrNb)成膜，在衬底上形成下部磁性膜(比磁导率μ＝1000)使其厚度为10μm。接着，通过利用化学蒸镀(CVD；Chemica1 VaporDeposition，化学气相沉积)法将氧化硅(SiO2)成膜，在下部磁性膜上形成下部绝缘膜(介电常数ε＝4)使其厚度为1μm之后，通过利用溅射法将钛(Ti)成膜，在下部绝缘膜上形成种子膜使其厚度为300nm。接着，在种子膜的表面上涂布正型光致抗蚀剂形成光致抗蚀剂膜之后，使用光刻蚀法处理之后，将光致抗蚀剂膜形成图案(曝光、现像)，由此，在种子膜上形成光致抗蚀剂图案使其厚度为30μm。在形成该光抗蚀剂图案时，通过调整曝光范围以及曝光量，设置了具有对应于线圈的剖面形状的开口形状的开口。更具体地，在光刻蚀处理中，使用设有遮光部和透光部的光掩模，所述遮光部具有对应于线圈的平面形状(螺旋型结构)的图案形状并且使曝光用的光不能透过，所述透光部配置在该遮光部的周围并且使曝光用的光透过，特别地，使用在遮光部中在接近对应于线圈中心的位置的一侧以及远离(离开)它的一侧设有光量调整部的光掩模，所述的光量调整部使得向着所述的接近的一侧以及远离的一侧光透过量逐渐减少。接着，通过使用光致抗蚀剂图案将种子膜作为电极膜使铜(Cu)的镀金膜成长，在该种子膜上厚度为20μm地形成线圈。形成该线圈时，使得具有螺旋型结构(圈数＝21卷)并且同时剖面具有上下对称且左右对称的六角形(L11、L12＝20μm，W15＝60μm、H11＝20μm)(参照图3)。接着，去除使用完的光抗蚀剂图案以使种子膜部分地露出之后，使用蚀刻液对种子膜进行湿蚀刻，由此，部分地去除该种子膜中的露出部分。接着，通过使用CVD法将氧化硅成膜来形成中间绝缘膜(介电常数ε＝4)使其覆盖线圈以及其周围的下部绝缘膜，此后，接着使用CVD法将氧化硅成膜，由此在中间绝缘膜上形成上部绝缘膜(介电常数ε＝4)使其厚度为1μm。最后，使用溅射法将钴锆铌合金(CoZrNb)成膜，由此，在上部绝缘膜上形成上部磁性膜(比磁导率μ＝000)其厚度为10μm。由此，完成了在所述第一实施方式中已说明的薄膜电感器(参照图1～图3)。
(实施例2)
在形成线圈时，使剖面具有左右对称的梯形(L21＝20μm、L22＝60μm，H21＝20μm)(参照图11)，同时不在上部绝缘膜上形成上部磁性膜，除此之外，利用与实施例1的制造步骤相同的步骤，制造出在所述第二实施方式中已说明的薄膜电感器(参照图9～图11)。
(实施例3)
替代衬底以及下部磁性膜，作为半导体衬底使用硅衬底并且在该半导体衬底上形成下部绝缘膜，除此之外，利用与实施例2的制造步骤相同的步骤，制造出在所述第三实施方式中已说明的薄膜电感器(参照图11、图15以及图16)。
(比较例1)
在形成线圈时，使得剖面具有上下对称且左右对称的四角形，除此之外，通过与实施例1的制造步骤相同的步骤，制造在所述第一实施方式中作为比较例已说明的薄膜电感器(参照图4以及图5)。又，在形成线圈时，为了使得与实施例1电阻相同(使得线圈的剖面面积一致)，将线圈的剖面尺寸设定为L111、L112＝40μm、H111＝20μm。
(比较例2)
形成线圈时，使得剖面具有上下对称且左右对称的四角形，除此之外，通过采用与实施例2的制造步骤相同的步骤，制造出在所述第二实施方式中已作为比较例进行了说明的薄膜电感器(参照图5以及图12)。又，形成线圈时，为了使得与实施例2电阻相同，设定线圈的剖面尺寸，以使得L111、L112＝40μm、H111＝20μm。
(比较例3)
在形成线圈时，使得剖面具有上下对称且左右对称的四角形，除此之外，通过与实施例3的制造步骤相同的步骤，制造出在所述第三实施方式中作为比较例已作说明的薄膜电感器(参照图5以及图17)。又，在形成线圈时，与比较例2同样地设定线圈的剖面尺寸。
通过研究所述实施例1～3以及比较例1～3的薄膜电感器的动作特性，获得以下一系列的结果。
首先，研究实施例1以及比较例1的薄膜电感器的频率特性，得到图18所示的结果。图18表示实施例1以及比较例1的薄膜电感器的频率特性，“横轴”表示频率F(MHz)，“纵轴”表示电感L(μH)。图18中的“18A(实线)”表示实施例1的薄膜电感，“图18B(虚线)”表示比较例1的薄膜电感器。
根据图18所示的结果可以判断，实施例1的薄膜电感器(18A)的谐振频率比比较例1的薄膜电感器(18B)的谐振频率高。从该点可以确认，本发明的薄膜电感器在下部磁性膜以及上部磁性膜之间与它们绝缘地设置线圈的情况下，通过将该线圈的剖面作成上下对称且左右对称的六角形，能够使谐振频率升高。
这里，具体研究实施例1以及比较例1的薄膜电感器的各特性，得到表1所示的结果。表1中，表示实施例1以及比较例1的薄膜电感器的各特性，作为各特性，表示有“电感Ls(μH)”、“寄生电容Cp(pF)”以及“谐振频率Fr(MHz)”。又，在研究薄膜电感器的各特性时，使用利用有限要素法的电磁场解析来计算电感Ls以及寄生电容Cp，同时，利用这些电感Ls以及寄生电容Cp和谐振频率Fr之间的关系式(Fr＝(1/2π)(Ls·Cp)-1/2)计算谐振频率Fr。
〔表1〕
    电感Ls(μH)     寄生电容Cp(pF)     谐振频率Fr(MHz)
  实施例1     8.26     38.1     8.98
  比较例1     8.26     65.1     6.87
根据表1所示的结果可以判断，实施例1的薄膜电感器的电感Ls＝8.26μH、寄生电容Cp＝38.1pF、谐振频率Fr＝8.98MHz，与此相对，比较例1的薄膜电感器的电感Ls＝8.26μH、寄生电容Cp＝65.1pF、谐振频率Fr＝6.87MHz。这表现为，实施例1的薄膜电感器与比较例1的薄膜电感器相比较，虽然电感Ls相同，然而根据线圈的剖面形状(上下对称且左右对称的六角形)寄生电容Cp减少，故谐振频率Fr上升。根据该点可以确认，本发明的薄膜电感，通过减少寄生电容并提高谐振频率，能够将可作为工作频率使用的频带设定得较高。
接着，研究实施例2以及比较例2的薄膜电感器的频率特性，得到图9所示的结果。图19表示实施例2以及比较例2的薄膜电感器的频率特性，它对应于图18所示的频率特性。图19中的“19A(实线)”表示实施例2的薄膜电感器，“19B(虚线)”表示比较例2的薄膜电感器。
根据图19所示的结果可以判断，实施例2的薄膜电感器(19A)的谐振频率比比较例2的薄膜电感器(19B)的谐振频率高。根据该点可以确认，本发明的薄膜电感器在下部磁性膜设置与其绝缘的线圈的情况下，通过将该线圈的剖面作成左右对称的梯形，能够提高谐振频率。
这里，具体研究实施例2以及比较例2的薄膜电感器的各特性，得到表2所示的结果。表2表示实施例2以及比较例2的薄膜电感器的各特性，它对应于表1所示的各特性。
    电感Ls(μH)     寄生电容Cp(pF)     谐振频率Fr(MHz)
  实施例2     2.36     17.7     24.6
  比较例2     2.36     32.8     18.1
根据表2所示结果可以判断，实施例2的薄膜电感器的电感Ls＝2.36μH、寄生电容Cp＝17.7pF、谐振频率Fr＝24.6MHz，与此相对，比较例2的薄膜电感器的电感Ls＝2.36μH、寄生电容Cp＝32.8pF、谐振频率Fr＝18.1MHz。这表现为，实施例2的薄膜电感器与比较例1的薄膜电感器相比较，虽然电感Ls相同，然而根据线圈的剖面的形状(左右对称的梯形)寄生电容Cp减少，故谐振频率Fr上升。根据该点可以确认，本发明的薄膜电感器同样地通过减少寄生电容以提高谐振频率，能够将可作为工作频率使用的频带设定得较高。
最后，研究实施例3以及比较例3的薄膜电感器的频率特性，获得图20所示的结果。图20表示实施例3以及比较例3的薄膜电感器的频率特性，它对应于图18所示的频率特性。图20中的“20A(实线)”表示实施例3的薄膜电感器，“20B(虚线)”表示比较例3的薄膜电感器。
根据图20所示的结果可以判断，实施例3的薄膜电感器(20A)的谐振频率比比较例3的薄膜电感器(20B)的谐振频率高。从这一点可以确认，本发明的薄膜电感器在半导体衬底上设置与其绝缘的线圈的情况下，通过将该线圈的剖面作成为左右对称的梯形，能够使谐振频率升高。
这里，具体地研究实施例3以及比较例3的薄膜电感器的各特性，获得表3所示的结果。表3表示实施例3以及比较例3的薄膜电感器的各特性，它对应于表1所示的各特性。
〔表3〕
    电感Ls(μH)     寄生电容Cp(pF)     谐振频率Fr(MHz)
  实施例3     1.58     17.7     30.1
  比较例3     1.58     32.8     22.1
根据表3所示结果可以判断，实施例3的薄膜电感器的电感Ls＝1.58μH、寄生电容Cp＝17.7pF、谐振频率Fr＝30.1MHz，与此相对，比较例3的薄膜电感器的电感Ls＝1.58μH、寄生电容Cp＝32.8pF、谐振频率Fr＝22.1MHz。这表现为，实施例3的薄膜电感器与比较例3的薄膜电感器相比较，虽然电感Ls相同，然而根据线圈的剖面的形状(左右对称的梯形)寄生电容Cp减少，故谐振频率Fr上升。根据该点可以确认，本发明的薄膜电感器果然能够通过减少寄生电容以提高谐振频率，由此将可作为工作频率使用的频带设定得较高。这种情况下，特别地，由于谐振频率Fr超过30MHz，能够将薄膜电感器的工作频率设定得极高。
以下，虽然已经列举若干个实施方式以及实施例说明了本发明，然而，本发明并不限定于所述各实施方式以及实施例，也能够进行种种变形。具体地，例如，在所述各实施方式以及实施例中，作为线圈的剖面形状，关于在下部磁性膜以及上部磁性膜之间与其绝缘地设置线圈的情况下，对于六角形、十字形、菱形形状以及大致椭圆形状进行了说明，同时，关于在下部磁性膜或半导体衬底绝缘地设置线圈的情况，对于梯形、组合了梯形和矩形的六角形以及凸形进行了说明，然而并不一定限定于此。即，线圈的剖面形状只要是在最靠近下部磁性膜、上部磁性膜或者半导体衬底等的具有导电性的基体的端缘具有最小宽度，就能够进行自由设定。当然，具有导电性的基体也是同样地不一定限于下部磁性膜、上部磁性膜或者半导体衬底，只要具有导电性，就能够自由设定。
又，在所述各实施方式以及实施例中，虽然使线圈具有螺旋型结构，然而，也并不限定于此，线圈也可以具有螺旋型结构以外的其他结构。作为该“其他结构”，可以列举例如曲折型结构、螺旋线(helical)型结构或者螺线管型结构等。在所述的任何一种情况下，都能够获得与所述各实施方式以及实施例相同的效果。
又，在所述各实施方式以及实施例中，对于将本发明的薄膜器件适用于薄膜电感器的情况进行了说明，然而也不限定于此，例如，也可以将本发明的薄膜器件适用到薄膜电感以外的其他器件。作为该“其他器件”，可以列举例如薄膜变压器或者MEMS(micro electromechanical systems：微电子机械系统)，包含薄膜电感、薄膜晶体管或者MEMS的滤波器或者模块等。将本发明的薄膜器件适用于所述的其他器件的情况下，也能够获得与所述各实施方式以及实施例相同的效果。
本发明的薄膜器件能够适用于例如薄膜电感器、薄膜变压器或者MEMS、或者包含它们的滤波器或者模块等。

Claims (6)

1.一种薄膜器件，其特征在于，
在具有导电性的基体上与该基体绝缘地设置线圈，
所述线圈的剖面在最靠近所述基体的端缘具有最小宽度。
2.如权利要求1所述的薄膜器件，其特征在于，
在所述线圈的一侧配置1个所述基体。
3.如权利要求2所述的薄膜器件，其特征在于，
所述线圈的剖面具有包含梯形以及组合了梯形和矩形的六角形的组中的任意一种形状。
4.如权利要求1所述的薄膜器件，其特征在于，
在所述线圈的一侧以及另一侧设置2个所述基体。
5.如权利要求4所述的薄膜器件，其特征在于，
所述线圈的剖面具有包含六角形以及十字形的组中的任意一种形状。
6.如权利要求1～5中的任意一项所述的薄膜器件，其特征在于，
所述基体是磁体。
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