JP2001159668A - Membrane electronic component - Google Patents

Membrane electronic component

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JP2001159668A
JP2001159668A JP34303699A JP34303699A JP2001159668A JP 2001159668 A JP2001159668 A JP 2001159668A JP 34303699 A JP34303699 A JP 34303699A JP 34303699 A JP34303699 A JP 34303699A JP 2001159668 A JP2001159668 A JP 2001159668A
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Japan
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conductor line
conductor
layer
electronic component
line layers
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JP34303699A
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Osamu Shinoura
治 篠浦
Daisuke Miyauchi
大助 宮内
Hidehiko Yamaoka
英彦 山岡
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Original Assignee
TDK Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a highly sensitive compact membrane electronic component, particularly a magnetic sensor. SOLUTION: In this membrane electronic component, a plurality of conductor line layers 11, 12, 13... and insulator layers 21, 22, 23... for electrically insulating the conductor line layers from one another are laminated inside the surface of a substrate substantially in a vertical direction, and the plurality of conductor line layers 11, 12, 13... are electrically connected in series.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタ、蒸着、
めっき等により成膜された膜厚数十μm以下の薄膜であ
る導体ライン層を機能層として用いた小型薄膜電子部
品、特に外部磁界を電気信号に変換する磁界センサに関
する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to sputtering, vapor deposition,
The present invention relates to a small-sized thin-film electronic component using a conductor line layer, which is a thin film having a thickness of several tens of μm or less formed by plating or the like, as a functional layer, and particularly to a magnetic field sensor that converts an external magnetic field into an electric signal.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、インダクターや磁界センサ等の
薄膜電子部品において、電流を通電するための機能層で
ある導体層は、その目的により様々な形状にパターニン
グされて使用されているのが現状である。
2. Description of the Related Art For example, in a thin film electronic component such as an inductor or a magnetic field sensor, a conductor layer, which is a functional layer for supplying a current, is used by being patterned into various shapes for the purpose at present. is there.

【0003】パターニング形態に関し、IEEE Trans.Mag
n. MAG-20, No.5, p1804(1984)には、コイルを形成する
導体層の形状として、スパイラルコイルとミアンダー(m
eander)コイルについての比較検討が報告されている。
[0003] Regarding the patterning form, IEEE Trans.
n. MAG-20, No. 5, p1804 (1984) states that spiral coils and meanders (m
Comparative studies on eander) coils have been reported.

【0004】また、日本応用磁気学会研究会資料、107-
4, p25(1998)には、導体層として磁気抵抗効果を示すパ
ーマロイ(NiFe)薄膜をミアンダー状にパターニン
グした磁界センサ、さらにはライン(短冊)状にパター
ニングし、その端部を別の導体であるアルミニウムで電
気的に直列に接続した構造も開示されている。
[0004] Also, the Japan Society of Applied Magnetism Research Group, 107-
4, p25 (1998), a magnetic field sensor in which a permalloy (NiFe) thin film exhibiting a magnetoresistive effect is patterned in a meander pattern as a conductor layer, and further patterned in a line (strip) shape, and the end portion is made of another conductor. A structure in which some aluminum is electrically connected in series is also disclosed.

【0005】一方、地磁気のような微小磁界を検出する
方法において、特に注目されているものとして特開平1
1ー109006号に開示された技術がある。当該技術
は、基板上に磁性薄膜を成膜し、その長手方向両端に電
極を設けた磁気インピータンス効果(MI効果)素子に
関するものである。
On the other hand, in a method for detecting a minute magnetic field such as terrestrial magnetism, Japanese Patent Laid-Open No.
There is a technique disclosed in Japanese Patent Application No. 1-109006. This technique relates to a magnetic impedance effect (MI effect) element in which a magnetic thin film is formed on a substrate and electrodes are provided at both ends in the longitudinal direction.

【0006】この磁気インピーダンス効果は、毛利佳年
雄先生により提案されたものであり、長方形または線状
の強磁性体の短辺(幅)方向、円周方向に予め磁気異方
性を付与しておくことに特徴がある。このものは、長手
方向からの磁界により、磁性体の磁化ベクトルが回転
し、幅方向の透磁率が上昇し、それにより表皮効果が増
加するために強磁性体のインピーダンスが増加すること
を利用している。
This magneto-impedance effect has been proposed by Prof. Toshio Mori, and is provided with magnetic anisotropy in the short side (width) direction and circumferential direction of a rectangular or linear ferromagnetic material in advance. There is a feature to keep. This uses the fact that the magnetic field from the longitudinal direction rotates the magnetization vector of the magnetic material, increasing the magnetic permeability in the width direction, thereby increasing the skin effect, thereby increasing the impedance of the ferromagnetic material. ing.

【0007】さらに、特開平8ー330744号には、
MI効果を示す磁性薄膜をミアンダー形状にパターニン
グした構造が開示されている。これは、MI効果素子で
は、インピーダンスそのものの絶対値が高いほうが、両
端電圧またはLC発振回路での出力を高くでき、動作を
より安定させるのに有利となるためである。
Further, JP-A-8-330744 discloses that
A structure in which a magnetic thin film exhibiting the MI effect is patterned in a meander shape is disclosed. This is because, in the MI effect element, the higher the absolute value of the impedance itself, the higher the voltage at both ends or the output of the LC oscillation circuit, which is advantageous for more stable operation.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、導体層
を平面上にミアンダー形状にパターニングすると、当然
のことながら、パターン全体が占める面積が大きくなっ
てしまい、1枚のウエハーから作製される素子の個数が
減少する。すなわち、価格が高くなってしまうという問
題点が有る。さらに、ミアンダー形状の導体に巻回する
導体コイルを作製した場合には、この巻回コイルの幅が
広くなり、結果として巻回コイル効率の低下を招いてい
た。また、導体層が磁性体で、この磁性体の磁化により
外部磁界を検出する磁界センサとして用いる場合には、
磁性体が幅方向に広がったことと等価であり、結果とし
て磁界検出の空間分解能が低下するという不都合が生じ
ていた。
However, when the conductor layer is patterned in a meandering shape on a plane, the area occupied by the entire pattern naturally increases, and the number of elements manufactured from one wafer is naturally increased. Decrease. That is, there is a problem that the price becomes high. Further, when a conductor coil wound around a meander-shaped conductor is manufactured, the width of the wound coil is increased, and as a result, the efficiency of the wound coil is reduced. When the conductor layer is a magnetic material and is used as a magnetic field sensor for detecting an external magnetic field by the magnetization of the magnetic material,
This is equivalent to the fact that the magnetic material spreads in the width direction, and as a result, there is a problem that the spatial resolution of the magnetic field detection is reduced.

【0009】このような実状のもとに,本発明は創案さ
れたものであって、その目的は、高感度で小型の薄膜電
子部品、特に磁界センサを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a highly sensitive and small-sized thin film electronic component, particularly a magnetic field sensor.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために本発明は、基体上に、複数の導体ライン層と、
該導体ライン層間の電気的絶縁のための絶縁体層とが、
基体の面内に対して実質的に垂直方向に積層されてお
り、前記複数の導体ライン層が電気的に直列に接続され
ているように構成される。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve such a problem, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of:
An insulator layer for electrical insulation between the conductor line layers,
The plurality of conductor line layers are stacked in a direction substantially perpendicular to the plane of the base, and the plurality of conductor line layers are electrically connected in series.

【0011】また、本発明の好ましい態様として、前記
複数の導体ライン層は、3層以上の導体ライン層から構
成される。
In a preferred aspect of the present invention, the plurality of conductor line layers are composed of three or more conductor line layers.

【0012】また、本発明の好ましい態様として、前記
複数の導体ライン層は、磁性体から構成される。
In a preferred aspect of the present invention, the plurality of conductor line layers are made of a magnetic material.

【0013】また、本発明の好ましい態様として、前記
複数の導体ライン層と前記絶縁体層が順次積層され、実
質的に一体化された積層体構造の外周を巻回するように
導体コイルが形成される。
In a preferred aspect of the present invention, the conductor coil is formed so that the plurality of conductor line layers and the insulator layer are sequentially laminated and wound around the outer periphery of a substantially integrated laminate structure. Is done.

【0014】また、本発明は、その好ましい態様とし
て、前記複数の導体ライン層が、軟磁性薄膜からなり、
導体ライン層長手方向の外部磁界を検出する磁界センサ
として構成される。
In a preferred embodiment of the present invention, the plurality of conductor line layers are formed of a soft magnetic thin film,
It is configured as a magnetic field sensor that detects an external magnetic field in the longitudinal direction of the conductor line layer.

【0015】また、本発明は、その好ましい態様とし
て、前記導体ライン層に高周波電流を印加し、かつ巻回
された構造の導体コイルにも検出のための電流を印加す
ることにより、外部磁界を検出するように作用してなる
よう構成される。
In a preferred embodiment of the present invention, an external magnetic field is generated by applying a high-frequency current to the conductor line layer and applying a current for detection also to a wound conductor coil. It is configured to act to detect.

【0016】また、本発明は、その好ましい態様とし
て、磁気インピーダンス効果を用いた磁界センサとして
構成される。
The present invention is preferably configured as a magnetic field sensor using a magneto-impedance effect.

【0017】本発明の薄膜電子部品によれば、特に、ミ
アンダ−形状の導体層と同じ長さの導体部を有しなが
ら、1枚のウエハーから製造出来る素子の個数を増やす
ことが可能であり、安価な薄膜電子部品を提供すること
ができる。さらに巻回されたコイルの幅が小さいため
に、効率的な励磁を実現でき、高効率化が図られる。さ
らに薄膜電子部品を磁界センサとして用いる場合には、
磁界検出部が小さいために空間分解能が高いセンサが作
製可能となる。
According to the thin-film electronic component of the present invention, it is possible to increase the number of elements that can be manufactured from one wafer while having a conductor portion having the same length as the meander-shaped conductor layer. Inexpensive thin-film electronic components can be provided. Furthermore, since the width of the wound coil is small, efficient excitation can be realized, and high efficiency can be achieved. When using thin-film electronic components as magnetic field sensors,
Since the magnetic field detector is small, a sensor with high spatial resolution can be manufactured.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
について詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail.

【0019】図1(a)は、本発明の薄膜電子部品の好
適な一例である磁界センサ1を概略的に示した平面図
(上面図)であり、図1(b)は図1(a)のα−α方
向の断面矢視図である。ただし、図1(b)の図面は本
発明の構成の理解が容易となるように、上下の厚さ方向
の寸法は実際よりはかなり拡張された形態で描かれてい
る。
FIG. 1A is a plan view (top view) schematically showing a magnetic field sensor 1 which is a preferred example of the thin film electronic component of the present invention, and FIG. 2) is a cross-sectional view in the α-α direction. However, in the drawing of FIG. 1B, the dimensions in the thickness direction in the upper and lower directions are drawn in a form that is considerably expanded from the actual size so that the configuration of the present invention can be easily understood.

【0020】これらの図に示されるように、磁界センサ
1は、基体としての基板40の上に、複数の導体ライン
層11,12,13,14,15と、該導体ライン層間
の電気的絶縁のための絶縁体層22,23,24,25
が基板40面内に対して実質的に垂直方向に(基板40
から上に延びるように)積層されており、しかも前記複
数の導体ライン層11,12,13,14,15が電気
的に直列に接続されているように構成されている。
As shown in these figures, a magnetic field sensor 1 comprises a plurality of conductor line layers 11, 12, 13, 14, 15 and an electrical insulation between the conductor line layers on a substrate 40 as a base. Layers 22, 23, 24, 25 for
Is substantially perpendicular to the plane of the substrate 40 (the substrate 40
, And a plurality of the conductor line layers 11, 12, 13, 14, 15 are electrically connected in series.

【0021】すなわち、図1(b)に示されるように、
基板40上に略長方形の磁性薄膜からなる導体ライン層
11,12,13,14,15が、絶縁体層22,2
3,24,25をはさんで、垂直方向に折り返した構造
のいわゆるミアンダー構造となっている。ここで、導体
ライン層11と導体ライン層12との接続は、導体ライ
ン層12から降下する連結端部12aにより実現され、
導体ライン層12と導体ライン層13との接続は、導体
ライン層13から降下する連結端部13aにより実現さ
れ、導体ライン層13と導体ライン層14との接続は、
導体ライン層14から降下する連結端部14aにより実
現され、導体ライン層14と導体ライン層15との接続
は、導体ライン層15から降下する連結端部15aによ
り実現される。このような各導体ライン層同士の直列接
続は、図1(b)に示されるように絶縁体層22,2
3,24,25の形態を工夫することで容易に実現でき
る。
That is, as shown in FIG.
Conductor line layers 11, 12, 13, 14, 15 made of a substantially rectangular magnetic thin film are formed on a substrate 40 by insulating layers 22, 2.
A so-called meander structure having a structure that is folded back in the vertical direction with 3, 24, and 25 interposed therebetween. Here, the connection between the conductor line layer 11 and the conductor line layer 12 is realized by the connection end portion 12a descending from the conductor line layer 12,
The connection between the conductor line layer 12 and the conductor line layer 13 is realized by a connection end 13a descending from the conductor line layer 13, and the connection between the conductor line layer 13 and the conductor line layer 14 is
The connection end 14a descending from the conductor line layer 14 is realized, and the connection between the conductor line layer 14 and the conductor line layer 15 is realized by the connection end 15a descending from the conductor line layer 15. As shown in FIG. 1B, the series connection of the conductor line layers is performed by the insulator layers 22 and 2 as shown in FIG.
It can be easily realized by devising the configurations of 3, 24 and 25.

【0022】また、最上部に位置する導体ライン層15
の終端部は、基板の位置まで降下して基板40上に形成
された電極パッド52に接続される。最下部に位置する
導体ライン層11の終端部は、基板40上に形成された
電極パッド51に接続される。
The uppermost conductor line layer 15
Is connected to an electrode pad 52 formed on the substrate 40 by descending to the position of the substrate. The terminal end of the conductor line layer 11 located at the bottom is connected to an electrode pad 51 formed on the substrate 40.

【0023】さらに図1(a),(b)に示されるよう
に、前記複数の導体ライン層と前記絶縁体層が順次積層
され、実質的に一体化された積層体構造の外周を巻回す
るように薄膜の導体コイル31,35(これらはコイル
状に一体化されている)が形成されている。より詳細に
は、導体ライン構造を巻回する方向に薄膜コイルが、下
部コイル層31と上部コイル層35(これらはコイル状
に一体化されている)とから構成され、上述のミアンダ
ー構造の導体ライン層とは、上下にそれぞれ配置された
絶縁層21,26により絶縁されている。前述したよう
にミアンダー構造の導体ライン層の両端部にはそれぞ
れ、電極パッド51,52が設けられ、また、薄膜の導
体コイル31,35の両端部の電流導入部にはそれぞれ
電極パッド53,54が設けられている。
Further, as shown in FIGS. 1A and 1B, the plurality of conductor line layers and the insulator layer are sequentially laminated, and are wound around the outer periphery of a substantially integrated laminate structure. In this manner, thin-film conductor coils 31 and 35 (these are integrated into a coil shape) are formed. More specifically, the thin-film coil is composed of a lower coil layer 31 and an upper coil layer 35 (these are integrated in a coil shape) in the direction in which the conductor line structure is wound. The line layer is insulated by insulating layers 21 and 26 disposed above and below, respectively. As described above, the electrode pads 51 and 52 are provided at both ends of the conductor line layer having the meander structure, respectively, and the electrode pads 53 and 54 are provided at the current introduction parts at both ends of the thin-film conductor coils 31 and 35, respectively. Is provided.

【0024】図1に示される構造のものを、MI(磁気
インピーダンス)センサとして用いる場合についてさら
に詳細に説明する。MIセンサは、矩形磁性体の幅方向
(図1(b)の紙面奥行き方向)に磁気異方性を付与
し、長手方向(図1(b)の左右方向)からの磁界によ
り磁化方向が変化することで生じるインピーダンス変化
を検出するものである。このため、導体ライン層11,
12,13,14,15にはスパッタ、またはめっき法
等により作製されたNiFe、NiFeP、CoFe,
CoNiFe、CoFeP、NiFeMo、FeZr
N、FeN等の公知の各種の軟磁性の薄膜を用いる。ま
た、導体ライン層の端部電極である電極パッド51、5
2から高周波電流を通電する。さらに前記強磁性体から
なる導体ライン層に実質的に巻回された導体コイル3
1,35にバイアス電流を、端部電極である電極パッド
53、54から通電し、外部磁界をキャンセルする等の
方法を用いて検出する。
The case where the structure shown in FIG. 1 is used as an MI (magnetic impedance) sensor will be described in further detail. The MI sensor imparts magnetic anisotropy in the width direction of the rectangular magnetic body (the depth direction in FIG. 1B), and the magnetization direction changes due to a magnetic field from the longitudinal direction (the left-right direction in FIG. 1B). This is to detect a change in impedance caused by the operation. Therefore, the conductor line layer 11,
12, 13, 14, and 15 include NiFe, NiFeP, CoFe,
CoNiFe, CoFeP, NiFeMo, FeZr
Various known soft magnetic thin films such as N and FeN are used. Also, electrode pads 51, 5 which are end electrodes of the conductor line layer.
The high-frequency current is supplied from Step 2. Further, the conductor coil 3 substantially wound around the conductor line layer made of the ferromagnetic material
A bias current is supplied to the electrodes 1 and 35 from the electrode pads 53 and 54, which are end electrodes, and detected by a method such as canceling an external magnetic field.

【0025】なお、MIセンサ等の導体ライン層に高周
波電流を流す方式の素子においては、検出のための巻回
された導体コイル層への高周波成分ノイズ混入防止のた
めに、素子基板裏面に導電化処理を行いアース端子と接
続することが有効である。例えば、スパッタ銅膜を裏面
全面に成膜し、素子を固定する基板のアース部分と半田
等で接合することで、アースラインとの電気的接続と同
時に基板への固定強化も図ることが可能である。
In a device such as an MI sensor in which a high-frequency current flows through a conductor line layer, a conductive material is applied to the back surface of the device substrate in order to prevent high-frequency component noise from entering a wound conductor coil layer for detection. It is effective to perform the conversion process and connect to the ground terminal. For example, by forming a sputtered copper film on the entire back surface and bonding it to the ground part of the substrate to which the element is fixed by soldering, etc., it is possible to strengthen the fixing to the substrate simultaneously with the electrical connection to the ground line. is there.

【0026】さらに、高周波ノイズ防止のためには、高
周波電流が流れる全ての導体ライン層(HL)が、検出
のための巻回されたコイル層およびその引き出し線等々
の導体ライン(SL)と直交するように配置することが
好ましい。なおどうしても、HLとSLが平行に近い状
態に配置しなくてはいけない場合には、距離を離すこと
が好ましい。
Further, in order to prevent high-frequency noise, all the conductor line layers (HL) through which a high-frequency current flows are orthogonal to the wound coil layers for detection and the conductor lines (SL) such as their lead wires. It is preferable to arrange them so that If HL and SL must be arranged in a state close to parallel, it is preferable to increase the distance.

【0027】本発明において、導体ライン層の実質的な
幅(W)や、実質的なライン長(L)等に特に制限はな
いが、長さ(L)/幅(W)で表されるアスペクト比
は、20以上が好ましく、特に好ましくは40以上であ
る。アスペクト比が20未満となると、全体の抵抗値が
低く素子の効率が低下してしまう傾向にある。また、磁
界センサとして用いる場合には低磁界での感度が悪くな
ってしまう。アスペクト比の上限は特に制限はないが、
300以上では素子の小型化が困難になったり、製造が
困難となったりする。また、導体ライン層の積層数(図
1では5層が例示)、すなわちミアンダー折返し回数は
2回では本発明の効果が小さいので3回以上、特に、5
〜30回の折り返し回数を設けることが望ましい。3回
以上の回数の上限に特に制限は無いが、30回を超える
と、工程が複雑となり歩留まりが低下してしまう傾向に
ある。
In the present invention, the substantial width (W) and the substantial line length (L) of the conductor line layer are not particularly limited, but are represented by length (L) / width (W). The aspect ratio is preferably 20 or more, and particularly preferably 40 or more. If the aspect ratio is less than 20, the overall resistance tends to be low and the efficiency of the device tends to decrease. When used as a magnetic field sensor, the sensitivity in a low magnetic field is deteriorated. The upper limit of the aspect ratio is not particularly limited,
If it is more than 300, it becomes difficult to reduce the size of the element, or it becomes difficult to manufacture the element. The number of stacked conductor line layers (five layers in FIG. 1), that is, the number of meander turns is two, and the effect of the present invention is small.
It is desirable to provide up to 30 turns. The upper limit of the number of times of three or more is not particularly limited. However, when the number of times is more than 30, the process becomes complicated and the yield tends to be reduced.

【0028】導体ライン層11,12,13,14,1
5の厚さは、0.1〜50μmが好ましい。特に、MI
センサとして用いる場合には1〜10μmが好ましい。
導体ライン層の厚さが、0.1μm未満では抵抗が高く
なってしまい、また、50μmを超えると製造が困難と
なってしまう。
The conductor line layers 11, 12, 13, 14, 1
5 is preferably 0.1 to 50 μm. In particular, MI
When used as a sensor, the thickness is preferably 1 to 10 μm.
When the thickness of the conductor line layer is less than 0.1 μm, the resistance becomes high, and when it exceeds 50 μm, the production becomes difficult.

【0029】また、本発明では積層された導体ライン層
の間に絶縁体層が形成される。本発明のための絶縁体層
としては、導体ライン層を構成する材料よりも抵抗が高
い材料ならばいずれの材料も使用可能である。つまり、
公知の各種の有機膜、例えば熱硬化フォトレジスト(ノ
ボラック系、ポリイミド系)に加えて、さらに公知の無
機膜、例えばSiO2やDLC(ダイヤモンドライクカ
ーボン)膜、誘電体材料を用いることも可能である。
In the present invention, an insulator layer is formed between the stacked conductor line layers. As the insulator layer for the present invention, any material can be used as long as the material has higher resistance than the material constituting the conductor line layer. That is,
In addition to various known organic films, for example, thermosetting photoresists (novolak-based, polyimide-based), known inorganic films, for example, SiO 2 and DLC (diamond-like carbon) films, and dielectric materials can be used. is there.

【0030】MI磁界センサ用絶縁層として熱硬化ノボ
ラック樹脂を用いた場合には、絶縁体層の層厚は、0.
5〜100μm、特に、1〜30μmが望ましい。0.
5μm未満では絶縁が不十分であり、また、100μm
を超えると製造が困難となってしまう。
When a thermosetting novolak resin is used as the insulating layer for the MI magnetic field sensor, the thickness of the insulating layer is 0.1 mm.
5 to 100 μm, particularly preferably 1 to 30 μm is desirable. 0.
If the thickness is less than 5 μm, insulation is insufficient.
If it exceeds, the production becomes difficult.

【0031】本発明の各導体ライン層は、図1に示され
るように、ほぼ矩形で、上述したようにその長軸端部に
おいて上下の導体ライン層と電気的に直列接続されてい
る。この接続部(図1(b)における連結端部12,1
3a,14a,15a)は、導体ライン層と同一材料で
作製するのが一般的であるが、別の導電体材料により構
成してもいっこうに差し支えない。
As shown in FIG. 1, each conductor line layer of the present invention is substantially rectangular, and is electrically connected in series with the upper and lower conductor line layers at its longitudinal end as described above. This connection portion (the connection end portion 12, 1 in FIG. 1B)
3a, 14a, and 15a) are generally made of the same material as the conductor line layer, but may be made of another conductive material.

【0032】ここで、本発明の構造および特徴の理解が
より明確になるように、参考までに従来の素子のミアン
ダー構造について簡単に説明しておく。従来の公知の平
面ミアンダーパターンは、基板の上に複数の導体ライン
層が並列に一定間隔で配置され、かつ、これらの導体ラ
イン層は各端部で電気的に直列に接続されている。従っ
て、従来の平面ミアンダーパターンにおいて、導体パタ
ーン幅W、導体間スペースS、折返し回数Nとすると、
5回折返し(N=5)では、全体の幅は、(5W+4
S)となる。これに対して本発明では、たとえ20回折
り返しても、幅はWのままであり一定であることがわか
る。
The meander structure of the conventional device will be briefly described for reference so that the structure and features of the present invention will be more clearly understood. In a conventional known plane meander pattern, a plurality of conductor line layers are arranged on a substrate in parallel at regular intervals, and these conductor line layers are electrically connected in series at each end. Therefore, in the conventional plane meander pattern, when the conductor pattern width W, the space between conductors S, and the number of times of folding are N,
For five diffraction returns (N = 5), the overall width is (5W + 4
S). On the other hand, in the present invention, it can be seen that the width is still W and constant even if it is turned 20 times.

【0033】以下、MI磁界センサの場合について、本
発明と従来例との比較をも交えて詳細に説明する。導体
ライン層は、NiFe膜とし、その膜厚は5μm、ライ
ン層の幅W=100μm、スペースS=100μm、9
回折返しとする。検出用の導体コイルはCu膜を用い、
膜厚5μmとする。また、絶縁体層は熱硬化フォトレジ
ストを用い、膜厚5μmとする。
Hereinafter, the case of the MI magnetic field sensor will be described in detail with comparison between the present invention and a conventional example. The conductor line layer is a NiFe film having a thickness of 5 μm, a line layer width W = 100 μm, a space S = 100 μm,
Diffraction return. The conductor coil for detection uses Cu film,
The thickness is set to 5 μm. The insulator layer is made of a thermosetting photoresist and has a thickness of 5 μm.

【0034】以上の構成の素子において、従来の平面ミ
アンダーパターンでは、全体幅は1700μmとなるの
に対して、本発明では100μmである。また、基板を
除いた全体厚は従来法では25μm程度であり、本発明
では65μm程度となる。また、巻回されたコイルの断
面積は、従来法では幅が2000μm、上下コイル間が
20μmであるので、40,000μm2となる。これ
に対して、本発明では幅が200μm、上下コイル間が
90μmであるので、18,000μm2となり、上記
従来法の半分以下である。
In the device having the above structure, the conventional flat meander pattern has a total width of 1700 μm, whereas the present invention has a total width of 100 μm. The total thickness excluding the substrate is about 25 μm in the conventional method, and about 65 μm in the present invention. The cross-sectional area of the wound coil is 40,000 μm 2 because the width of the coil is 2000 μm and the distance between the upper and lower coils is 20 μm in the conventional method. On the other hand, in the present invention, since the width is 200 μm and the distance between the upper and lower coils is 90 μm, it is 18,000 μm 2 , which is less than half of the conventional method.

【0035】また、本発明の垂直折返し構造の導体ライ
ン層の一体化物を平面上に複数個並べ、その間を直列、
あるいは並列に接続しても差し支えない。例えば、9回
折返しの本発明の導体ライン層の一体化物を2個並べ
て、その間を直列接続すれば、18回折返しとなる。こ
の場合に、全体の幅は2W+Sとなるが、従来平面パタ
ーンに比べて大きな効果があることは言うまでもない。
Further, a plurality of integrated conductor line layers having a vertically folded structure according to the present invention are arranged on a plane, and
Alternatively, they may be connected in parallel. For example, if two integrated members of the conductor line layer of the present invention having nine turns are arranged and connected in series, 18 turns are obtained. In this case, the entire width is 2W + S, but it goes without saying that there is a great effect as compared with the conventional planar pattern.

【0036】また、本発明におけるMIセンサ以外の応
用については、例えばIEEE Trans.Magn. MAG-20, No.5,
p1804(1984)に開示されている様な小型インダクタ、ト
ランス等の各種の薄膜電子部品に適用可能である。
For applications other than the MI sensor in the present invention, see, for example, IEEE Trans. Magn. MAG-20, No. 5,
It is applicable to various thin-film electronic components such as small inductors and transformers as disclosed in p1804 (1984).

【0037】[0037]

【実施例】以下に具体的実施例を示し、本発明をさらに
詳細に説明する。
The present invention will be described in more detail with reference to specific examples below.

【0038】[実験例1]Experimental Example 1

【0039】MI磁界センサを以下の要領で具体的サン
プルとして作製した。
An MI magnetic field sensor was manufactured as a specific sample in the following manner.

【0040】表面に熱酸化皮膜を有する3インチφシリ
コンウエハー基板40上に、下部コイル31をパターン
電気Cuめっき法により形成した。次いで、熱硬化ノボ
ラック樹脂からなる下部絶縁層21上にNiFeめっき
膜からなる磁性薄膜磁気コア(導電ライン層11)をパ
ターン電気めっき法により成膜した。さらに熱硬化性ノ
ボラック樹脂からなる絶縁層の形成、および磁性薄膜磁
気コア(導電ライン層)の形成を交互に繰り返し、多層
構造のミアンダーパターンからなる直列接続された磁性
導体ライン層を形成した。そして、上部コイル35と最
上部の導体ライン層間の絶縁層を作製後、上部コイル3
5を作製、さらに、電極部としての電極パッド51,5
2,53,54および保護膜を形成しウエハープロセス
を完了した。
A lower coil 31 was formed on a 3-inch φ silicon wafer substrate 40 having a thermal oxide film on the surface by a pattern electric Cu plating method. Next, a magnetic thin film magnetic core (conductive line layer 11) made of a NiFe plating film was formed on the lower insulating layer 21 made of a thermosetting novolak resin by a pattern electroplating method. Further, formation of an insulating layer made of a thermosetting novolak resin and formation of a magnetic thin-film magnetic core (conductive line layer) were alternately repeated to form a series-connected magnetic conductor line layer consisting of a multilayer meander pattern. After the upper coil 35 and the insulating layer between the uppermost conductor line layers are formed, the upper coil 3
5, and further, electrode pads 51 and 5 as electrode portions.
2, 53, 54 and a protective film were formed, and the wafer process was completed.

【0041】個々の素子に切断分離した後に、各素子の
特性評価を行った。また別途、従来公知の平面ミアンダ
ーパターンを用いた比較MIセンサを試作した。
After cutting and separating the individual devices, the characteristics of each device were evaluated. Separately, a comparative MI sensor using a conventionally known plane meander pattern was prototyped.

【0042】なお、双方のMIセンサの感磁部である、
導体ライン部は、磁性体幅100μm、長さ1500μ
m、折返し回数9回と全く同じ寸法とした。
Note that the magnetic sensing portions of both MI sensors are:
Conductor line part is magnetic material width 100μm, length 1500μ
m, the dimensions were exactly the same as the number of turns 9 times.

【0043】まず、1枚のウエハーからの取り数を比較
するに、本発明サンプルでは、1枚のウエハーから作製
される素子の個数は1500個であった。これに対し
て、比較例サンプルでは1枚のウエハーから作製される
素子の個数は300個であった。
First, the number of elements manufactured from one wafer was 1500 in the sample of the present invention. On the other hand, in the comparative example sample, the number of elements manufactured from one wafer was 300.

【0044】次いで、完成した磁界センサの導体ライン
部(磁気コア部)に周波数50MHz高周波電流を印加
し、MI効果が得られる状態とした。そして外部磁界を
検出する手法として、インピーダンス変化が起こらない
ように巻回導体コイルに電流を印加し、外部磁界をキャ
ンセルする負帰還方式で検出実験を行った。
Next, a high frequency current of 50 MHz was applied to the conductor line portion (magnetic core portion) of the completed magnetic field sensor, so that the MI effect was obtained. Then, as a method of detecting an external magnetic field, a detection experiment was performed by applying a current to the wound conductor coil so as to prevent an impedance change and canceling the external magnetic field by a negative feedback method.

【0045】最初に0.03mTの均一磁界での、検出
感度を測定したところ、従来例の比較サンプルでは0.
35V/μTであった。これに対して、本発明の実施例
サンプルでは0.65V/μTと2倍近い値が得られ
た。これは、励磁コイルの効率が極めて高いためであっ
た。
First, the detection sensitivity was measured under a uniform magnetic field of 0.03 mT.
35 V / μT. On the other hand, in the sample of the example of the present invention, a value almost twice as large as 0.65 V / μT was obtained. This was because the efficiency of the exciting coil was extremely high.

【0046】次に、図2に示される要領で、200μm
ピッチにN−S交互に着磁された磁気スケールを用いて
位置検出を行った。磁気スケールの着磁ピッチ(ピッチ
方向は図面の上下方向)に対して、素子の基板面を垂直
とした縦置きと、基板面を水平とした横置きの2種類の
方法で、位置検出を行った。
Next, as shown in FIG.
Position detection was performed using a magnetic scale that was magnetized alternately by NS on the pitch. Position detection is performed by two types of methods: vertical placement with the substrate surface of the element perpendicular to the magnetization pitch of the magnetic scale (the pitch direction is the vertical direction of the drawing), and horizontal placement with the substrate surface horizontal. Was.

【0047】比較例サンプルでは、縦置きではピッチ検
出が出来たが、横置きでは不可能であった。これは磁性
体が幅1700μmにわたって広がっているためであ
る。これに対して本発明の実施例サンプルでは、縦置
き、横置きとも十分なピッチ検出が可能であり、空間分
解能が2軸(横置き方向、および縦置き方向)とも20
0μm以下であることが確認できた。
In the comparative sample, pitch detection was possible in the vertical position, but not in the horizontal position. This is because the magnetic material spreads over a width of 1700 μm. On the other hand, in the sample of the embodiment of the present invention, sufficient pitch detection is possible both in the vertical and horizontal positions, and the spatial resolution is 20 in both axes (horizontal direction and vertical direction).
It was confirmed that the thickness was 0 μm or less.

【0048】[実験例2][Experimental example 2]

【0049】次に、ミアンダーパターンが、磁性体では
なく、通常の導体ライン層(導体コイルとして作用)の
場合の実施例および比較例について、導体コイル層の上
下に配置された磁性体が閉磁路構造で形成されている外
鉄型インダクタを具体的サンプルとして作製した。
Next, in Examples and Comparative Examples in which the meander pattern is not a magnetic material but a normal conductor line layer (acting as a conductor coil), the magnetic material disposed above and below the conductor coil layer is closed. A shell-type inductor formed with a circuit structure was manufactured as a specific sample.

【0050】ミアンダーパターンを構成する複数の導体
ライン層において、各々の導体ライン層は、ライン幅4
0μm、ライン長2000μm、層厚10μmの銅めっ
き膜とした。このような導体ライン層を用い、実施例1
と同様の熱硬化レジスト層10μmを絶縁層として複数
の導体ライン層間に介在させ、8回折り返した垂直折返
しミアンダーコイルを作製した。このミアンダーコイル
を作製する前に、下部磁性層としてNiFe膜を5μm
成膜し、その上に絶縁層を設けた。またミアンダーコイ
ル作製した後にも絶縁層を介して、上部磁性層を下部磁
性層と同様に成膜した。上部磁性層と下部磁性層は、そ
の幅方向の端部で直接接合しており閉磁路構造となって
いる。この外鉄型インダクタサンプルを実施例2サンプ
ルとした。
In the plurality of conductor line layers constituting the meander pattern, each conductor line layer has a line width of 4
A copper plating film having a thickness of 0 μm, a line length of 2000 μm, and a layer thickness of 10 μm was obtained. Example 1 using such a conductor line layer,
The same thermosetting resist layer of 10 μm as above was interposed between a plurality of conductor line layers as an insulating layer to produce a vertically folded meander coil folded eight times. Before manufacturing this meander coil, a NiFe film of 5 μm
A film was formed, and an insulating layer was provided thereon. After the meander coil was manufactured, the upper magnetic layer was formed in the same manner as the lower magnetic layer via the insulating layer. The upper magnetic layer and the lower magnetic layer are directly joined at their widthwise ends to form a closed magnetic circuit structure. This shell-type inductor sample was used as Example 2 sample.

【0051】同様に、1本の導体ライン層パターンが、
ライン幅40μm、ライン長2000μm、層厚20μ
mの銅めっき膜を、20μmの間隔をおいて平面的に折
り返したミアンダーコイルを有する外鉄型インダクタサ
ンプルを作製し、このものを比較例2サンプルとした。
ちなみに、この比較例2サンプルは、IEEE Trans.Magn.
MAG-20, No.5, p1804(1984)に開示されている小型イン
ダクタに相当するものである。
Similarly, one conductor line layer pattern is
Line width 40μm, line length 2000μm, layer thickness 20μ
An outer iron type inductor sample having a meander coil in which a m-th copper plating film was folded in a plane at an interval of 20 μm was prepared, and this was used as a comparative example 2 sample.
Incidentally, this comparative example 2 sample is IEEE Trans.Magn.
This corresponds to a small inductor disclosed in MAG-20, No. 5, p1804 (1984).

【0052】実施例2サンプルのインダクタにおける磁
路長は、約300μmなのに対して、比較例2サンプル
では約1000μmと3倍以上である。この結果、イン
ダクタンスも、実施例2サンプルは、比較例2サンプル
に比べて2倍以上の高い値を示した。
The magnetic path length of the inductor of the sample of the second embodiment is about 300 μm, whereas the magnetic path length of the sample of the second comparative example is about 1000 μm, which is three times or more. As a result, the value of the inductance of the sample of Example 2 was more than twice as high as that of the sample of Comparative Example 2.

【0053】[0053]

【発明の効果】上記の結果より本発明の効果は明らかで
ある。すなわち、本発明の薄膜電子部品は、基体上に、
複数の導体ライン層と、該導体ライン層間の電気的絶縁
のための絶縁体層とが、基体の面内に対して実質的に垂
直方向に積層されており、前記複数の導体ライン層が電
気的に直列に接続されているように構成されているの
で、特に、ミアンダ−形状の導体層と同じ長さの導体部
を有しながら、1枚のウエハーから製造出来る素子の個
数を増やすことが可能であり、安価な薄膜電子部品を提
供することができる。さらに巻回されたコイルの幅が小
さいために、効率的な励磁を実現でき、高効率化が図ら
れる。さらに薄膜電子部品を磁界センサとして用いる場
合には、磁界検出部が小さいために空間分解能が高いセ
ンサが作製可能となる。
The effects of the present invention are clear from the above results. That is, the thin film electronic component of the present invention is
A plurality of conductor line layers and an insulator layer for electrical insulation between the conductor line layers are stacked in a direction substantially perpendicular to the plane of the base, and the plurality of conductor line layers are electrically Especially, it is necessary to increase the number of elements that can be manufactured from one wafer while having a conductor portion of the same length as the meander-shaped conductor layer. It is possible to provide an inexpensive thin-film electronic component. Furthermore, since the width of the wound coil is small, efficient excitation can be realized, and high efficiency can be achieved. Furthermore, when a thin film electronic component is used as a magnetic field sensor, a sensor having a high spatial resolution can be manufactured because the magnetic field detection unit is small.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1(a)は、本発明の薄膜電子部品の好適な
一例である磁界センサを概略的に示した平面図(上面
図)であり、図1(b)は図1(a)のα−α方向の断
面矢視図である。
FIG. 1A is a plan view (top view) schematically showing a magnetic field sensor which is a preferred example of a thin-film electronic component of the present invention, and FIG. 2) is a cross-sectional view in the α-α direction.

【図2】本発明の薄膜電子部品の好適な一例である磁界
センサの使用例の一例を模式的に示した図面である。
FIG. 2 is a drawing schematically showing an example of a usage example of a magnetic field sensor which is a preferred example of the thin-film electronic component of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…薄膜電子部品(磁界センサ) 11,12,13,14,15…導体ライン層 (21),22,23,24,25,(26)…絶縁体
層 31,35…導体コイル 40…基板 51,52,53,54…電極パッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Thin film electronic component (magnetic field sensor) 11, 12, 13, 14, 15 ... Conductor line layer (21), 22, 23, 24, 25, (26) ... Insulator layer 31, 35 ... Conductor coil 40 ... Substrate 51, 52, 53, 54 ... electrode pads

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岡 英彦 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 Fターム(参考) 2G017 AA01 AC02 AD04 AD05 AD51 AD63 AD65 4E351 BB03 BB10 BB11 BB17 BB25 BB26 BB27 BB32 CC01 DD11 DD17 DD19 DD21 DD28 DD37 DD45 DD48 GG20  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Hidehiko Yamaoka 1-13-1, Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo TDC Corporation F term (reference) 2G017 AA01 AC02 AD04 AD05 AD51 AD63 AD65 4E351 BB03 BB10 BB11 BB17 BB25 BB26 BB27 BB32 CC01 DD11 DD17 DD19 DD21 DD28 DD37 DD45 DD48 GG20

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基体上に、複数の導体ライン層と、該導
体ライン層間の電気的絶縁のための絶縁体層とが、基体
の面内に対して実質的に垂直方向に積層されており、 前記複数の導体ライン層が電気的に直列に接続されてい
ることを特徴とする薄膜電子部品。
A plurality of conductor line layers and an insulator layer for electrical insulation between the conductor line layers are laminated on a substrate in a direction substantially perpendicular to the plane of the substrate. A thin-film electronic component, wherein the plurality of conductor line layers are electrically connected in series.
【請求項2】 前記複数の導体ライン層は、3層以上の
導体ライン層から構成される請求項1に記載の薄膜電子
部品。
2. The thin-film electronic component according to claim 1, wherein the plurality of conductor line layers include three or more conductor line layers.
【請求項3】 前記複数の導体ライン層が、磁性体から
構成される請求項1または請求項2に記載の薄膜電子部
品。
3. The thin-film electronic component according to claim 1, wherein the plurality of conductor line layers are made of a magnetic material.
【請求項4】 前記複数の導体ライン層と前記絶縁体層
が順次積層され、実質的に一体化された積層体構造の外
周を巻回するように導体コイルが形成されてなる請求項
1ないし請求項3のいずれかに記載の薄膜電子部品。
4. The conductor coil according to claim 1, wherein said plurality of conductor line layers and said insulator layer are sequentially laminated, and a conductor coil is formed so as to wind around an outer periphery of a substantially integrated laminate structure. The thin-film electronic component according to claim 3.
【請求項5】 前記複数の導体ライン層が、軟磁性薄膜
からなり、導体ライン層長手方向の外部磁界を検出する
磁界センサとして構成される請求項1ないし請求項4の
いずれかに記載の薄膜電子部品。
5. The thin film according to claim 1, wherein the plurality of conductor line layers are formed of a soft magnetic thin film and configured as a magnetic field sensor for detecting an external magnetic field in a longitudinal direction of the conductor line layer. Electronic components.
【請求項6】 前記導体ライン層に高周波電流を印加
し、かつ巻回された構造の導体コイルにも検出のための
電流を印加することにより、外部磁界を検出するように
作用してなる請求項5に記載の薄膜電子部品。
6. A method for detecting an external magnetic field by applying a high-frequency current to the conductor line layer and applying a current for detection also to a wound conductor coil. Item 6. A thin film electronic component according to item 5.
【請求項7】 磁気インピーダンス効果を用いた磁界セ
ンサとして構成される請求項4ないし請求項6のいずれ
かに記載の薄膜電子部品。
7. The thin-film electronic component according to claim 4, which is configured as a magnetic field sensor using a magneto-impedance effect.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005005341A1 (en) * 2003-07-14 2005-01-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic ferrite and magnetic device using same
JP2009135325A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Inductance element and method of manufacturing the same
JP2009135326A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Inductance element and method of manufacturing the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005005341A1 (en) * 2003-07-14 2005-01-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic ferrite and magnetic device using same
US7378930B2 (en) 2003-07-14 2008-05-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic ferrite and magnetic device containing the ferrite
JP2009135325A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Inductance element and method of manufacturing the same
JP2009135326A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Inductance element and method of manufacturing the same

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