JP3290828B2 - Thin film inductance element and method of manufacturing the same - Google Patents

Thin film inductance element and method of manufacturing the same

Info

Publication number
JP3290828B2
JP3290828B2 JP22141394A JP22141394A JP3290828B2 JP 3290828 B2 JP3290828 B2 JP 3290828B2 JP 22141394 A JP22141394 A JP 22141394A JP 22141394 A JP22141394 A JP 22141394A JP 3290828 B2 JP3290828 B2 JP 3290828B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
film
magnetic field
magnetic film
field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP22141394A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0888119A (en
Inventor
宏 富田
敏郎 佐藤
徹彦 溝口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP22141394A priority Critical patent/JP3290828B2/en
Publication of JPH0888119A publication Critical patent/JPH0888119A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3290828B2 publication Critical patent/JP3290828B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Manufacturing Cores, Coils, And Magnets (AREA)
  • Coils Or Transformers For Communication (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、平面インダクタや平面
トランス等の薄膜インダクタンス素子およびその製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin-film inductance element such as a planar inductor and a planar transformer, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、各種電子機器の小形化が盛んに進
められているが、電子機器の電源部の小形化はそれに比
較して遅れている。このため、電源部が機器全体に占め
る容積比率は増大する一方である。電子機器の小形化
は、各種回路のLSI化によるところが大であるが、電
源部に必須のインダクタやトランス等の磁気部品につい
ては、このような小形化や集積化が遅れており、これが
電源部が占める容積比率の増大の主因となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, the miniaturization of various electronic devices has been actively promoted, but the miniaturization of the power supply section of the electronic devices has been delayed in comparison. For this reason, the volume ratio of the power supply unit to the entire device is increasing. The miniaturization of electronic devices largely depends on the use of LSIs in various circuits. However, magnetic components such as inductors and transformers, which are indispensable for the power supply unit, have been delayed in such miniaturization and integration. Is the main cause of the increase in volume ratio.

【0003】このような問題を解決するために、平面コ
イルと磁性膜とを組合せた平面型の磁気素子が提案さ
れ、その高性能化の検討が進められている。これらに用
いられる磁性膜には、1MHz以上の高周波数領域におい
て、高透磁率かつ低損失であることが要求される。高周
波数領域で高透磁率かつ低損失を実現するためには、磁
化過程を主に回転磁化過程によって賄う必要がある。ま
た、周波数特性が平坦な理想的回転磁化過程を得るに
は、一様な面内一軸磁気異方性の下での磁化困難軸励磁
が必要であり、一軸磁気異方性の大きさについても、イ
ンダクタンス素子に要求される高周波透磁率および飽和
磁化の値を満たすために、適度な値に設定する必要があ
る。
[0003] In order to solve such a problem, a planar magnetic element in which a planar coil and a magnetic film are combined has been proposed, and studies for improving its performance have been made. The magnetic films used for these are required to have high magnetic permeability and low loss in a high frequency region of 1 MHz or more. In order to realize high permeability and low loss in a high frequency region, it is necessary to cover the magnetization process mainly by a rotational magnetization process. In addition, in order to obtain an ideal rotational magnetization process with flat frequency characteristics, it is necessary to perform hard axis excitation under uniform in-plane uniaxial magnetic anisotropy. In order to satisfy the values of the high-frequency magnetic permeability and the saturation magnetization required for the inductance element, it is necessary to set appropriate values.

【0004】従来から、薄膜インダクタンス素子の磁性
膜への磁気異方性の付与・制御のために、直流磁場中熱
処理や回転磁場中熱処理、歪みの異方性化を意図した磁
性膜パターニング等、種々の方法が試みられている。ま
た、異方性化とは別に、等方化によって薄膜インダクタ
ンス素子の実現を試みようとする研究例もあり、例えば
磁化容易軸方向の異なる磁性膜を複数積層する手法等も
検討されている。しかし、実際に薄膜インダクタンス素
子を大量生産する際には、簡便で制御性に優れた方法が
必要であり、適当な軟磁性膜に直流磁場中熱処理を施
し、一軸磁気異方性を誘導する方法が最も適していると
考えられている。
Conventionally, in order to impart and control magnetic anisotropy to a magnetic film of a thin-film inductance element, heat treatment in a DC magnetic field, heat treatment in a rotating magnetic field, magnetic film patterning for anisotropy of strain, and the like have been proposed. Various methods have been tried. In addition to the anisotropy, there is a research example in which a thin film inductance element is attempted to be realized by isotropic treatment. For example, a method of laminating a plurality of magnetic films having different easy magnetization axis directions is being studied. However, when mass-producing thin-film inductance elements in practice, a simple and excellent controllability method is required. A method of inducing uniaxial magnetic anisotropy by applying heat treatment in a DC magnetic field to an appropriate soft magnetic film. Is considered the most suitable.

【0005】上述した直流磁場中熱処理は、一般的には
磁性膜面に対して平行に一定の直流磁場を印加しつつ所
定の温度に保つことにより行われる。熱処理温度や熱処
理時間と、磁性膜に誘導される磁気異方性との関係は、
熱処理前の試料の物性によって様々であるが、異方性誘
導の主因が比較的一般的な方向性規則配列機構、あるい
は方向性規則配列機構に準じた機構による場合には、通
常、熱処理中の磁化ベクトル方向に平行に磁化容易軸が
誘導される。
The above-mentioned heat treatment in a DC magnetic field is generally performed by maintaining a predetermined temperature while applying a constant DC magnetic field in parallel to the magnetic film surface. The relationship between the heat treatment temperature and heat treatment time and the magnetic anisotropy induced in the magnetic film is as follows:
Although it varies depending on the physical properties of the sample before the heat treatment, when the main cause of the anisotropy induction is a relatively general directional regular arrangement mechanism or a mechanism similar to the directional regular arrangement mechanism, usually, during the heat treatment, An easy axis is induced parallel to the magnetization vector direction.

【0006】一般的に、薄膜インダクタンス素子に用い
られるコイル層には、円形や短形等のスパイラル構造が
採用されているが、円形コイルは一軸異方性を有する磁
性膜の利点が生かしにくいため、正方形や長方形の短形
スパイラル構造コイルと一軸磁気異方性磁性膜との組合
せが高周波用薄膜インタクタンス素子として優れてい
る。コイルの導線により発生する磁場は、導線の横断面
を中心に周回するため、上述した磁化困難軸励磁を実現
するためには、導線に平行な方向に磁化容易軸があり、
導線と直交する方向に磁化困難軸が存在する配置が理想
的である。
In general, a coil layer used in a thin film inductance element has a spiral structure such as a circular or rectangular shape. However, a circular coil is difficult to take advantage of a magnetic film having uniaxial anisotropy. A combination of a square or rectangular rectangular spiral structure coil and a uniaxial magnetic anisotropic magnetic film is excellent as a high-frequency thin-film inductance element. The magnetic field generated by the conductor of the coil circulates around the cross section of the conductor, and in order to realize the above-described hard axis excitation, there is an easy axis of magnetization in a direction parallel to the conductor.
An arrangement in which a hard magnetization axis exists in a direction perpendicular to the conductor is ideal.

【0007】ところで、上述した直流磁場中熱処理にお
いて、ある 1個のインダクタンス素子に注目した場合、
その素子は一般的には一様な、すなわちほぼ同じ大きさ
と方向の外部磁場中で熱処理される。このため、 1素子
内の磁性膜には場所によらず、一様な一軸磁気異方性が
付与される。しかし、図8および図9に示すように、一
様な一軸磁気異方性を有する磁性膜1、2を用い、かつ
スパイラル構造のコイル3を用いた場合には、 1素子の
全域でコイル3の導体の方向に磁化容易軸を持つような
構造は実現できず、磁化容易軸励磁も一部で発生する。
すなわち、磁性膜1、2の領域Aでは磁化困難軸励磁と
なるが、領域Bは磁化容易軸励磁となる。このため、磁
化容易軸励磁の影響を除去または低減するために、容易
軸励磁になる箇所に磁性膜が存在しないようなパターン
ニングや、図10に示すような短形スパイラル状コイル
3の極端な長方形化等の方策が必要になる。なお、図1
0中矢印Mは磁化容易軸を示している。これらの容易軸
励磁の影響の除去・低減策は、コイルから発生する磁束
の有効利用を妨げたり、プロセスの複雑化を招くもので
ある。
By the way, in the heat treatment in a DC magnetic field described above, when attention is paid to a certain inductance element,
The device is generally heat treated in an external magnetic field of uniform, ie, approximately the same magnitude and direction. For this reason, a uniform uniaxial magnetic anisotropy is imparted to the magnetic film in one element regardless of the location. However, as shown in FIGS. 8 and 9, when the magnetic films 1 and 2 having uniform uniaxial magnetic anisotropy are used and the coil 3 having a spiral structure is used, the coil 3 is formed over the entire area of one element. A structure having an easy axis of magnetization in the direction of the conductor cannot be realized, and the easy axis excitation is partially generated.
That is, in the region A of the magnetic films 1 and 2, hard axis excitation is performed, but in the region B, easy axis excitation is performed. For this reason, in order to eliminate or reduce the influence of easy axis excitation, patterning such that a magnetic film does not exist at a location where easy axis excitation occurs, or extreme use of the short spiral coil 3 as shown in FIG. Measures such as rectangularization are required. FIG.
Arrow M in FIG. 0 indicates the axis of easy magnetization. These measures for eliminating or reducing the influence of the easy axis excitation hinder the effective use of the magnetic flux generated from the coil and cause the process to be complicated.

【0008】さらに、今後、電源部の集積化が進み、薄
膜インダクタンス素子を含む 1チップ化電源素子等の集
積化素子をウエハ上に形成するようになると、 1電源素
子の回路のうちに 2個以上のインダクタンス素子が必要
になる場合がある。このような場合に、インダクタンス
素子の磁気的結合を低減するためには、インダクタンス
素子のウエハ面内の方位を互いに直交させることが好ま
しい。よって、インダクタンス素子の配置方向がウエハ
全体で 1通りではなく、 2通りまたはそれ以上になるこ
とが十分考えられる。この際には、 1素子単位では磁性
膜の一様な一軸磁気異方性を有効利用し易いコイルパタ
ーンの長方形短形コイルを採用したとしても、 1ウエハ
全体を一様な外部磁場中で熱処理したのはでは、ウエハ
中の一部のインダクタンス素子しか優れた高周波特性を
実現することができない。
Further, in the future, the integration of the power supply unit will advance, and integrated devices such as a one-chip power supply device including a thin-film inductance device will be formed on a wafer. The above inductance element may be required. In such a case, in order to reduce the magnetic coupling of the inductance elements, it is preferable that the directions of the inductance elements in the wafer plane are orthogonal to each other. Therefore, it is fully conceivable that the arrangement direction of the inductance elements is not one in the whole wafer but two or more. In this case, even if a rectangular rectangular coil with a coil pattern that facilitates effective use of the uniform uniaxial magnetic anisotropy of the magnetic film is adopted for each element, the entire wafer is heat-treated in a uniform external magnetic field. However, only a part of the inductance elements in the wafer can realize excellent high-frequency characteristics.

【0009】これを回避するには、磁場中熱処理前にウ
エハを分割し、インダンタンス素子の方向の同じ部分を
単位として磁場中熱処理する方法が考えられるが、プロ
セスが複雑化し、生産性の低下と生産コストの上昇を招
くことになる。
To avoid this, a method of dividing the wafer before the heat treatment in the magnetic field and performing the heat treatment in the magnetic field by using the same part in the direction of the inducance element as a unit can be considered, but the process becomes complicated and the productivity is reduced. And increase production costs.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、スパ
イラル構造のコイルを採用する場合やウエハ上に薄膜イ
ンダクタンス素子を含む 1チップ化電源素子等を形成す
る場合に、従来の一方向に磁場を印加しつつ行う磁場中
熱処理では、磁性膜中の一部もしくは多数の素子中の一
部にしかコイル導体の方向に磁化容易軸を持つような構
造が実現できず、全ての方向もしくは素子に優れた高周
波特性を付与することができないという問題を招いてし
まう。
As described above, when a coil having a spiral structure is employed or a one-chip power supply element including a thin-film inductance element is formed on a wafer, a conventional magnetic field is applied in one direction. In a heat treatment in a magnetic field performed while applying a voltage, a structure having an easy axis of magnetization in the direction of the coil conductor can be realized only in a part of the magnetic film or a part of many elements, and is excellent in all directions or elements. This causes a problem that high frequency characteristics cannot be imparted.

【0011】このようなことから、薄膜インダクタンス
素子の磁性膜への一軸磁気異方性の付与・制御の手法と
して、全方位もしくは多数の素子に対して直近のコイル
導体方向と平行に磁化容易軸を簡便に生成させる方法が
望まれていると共に、そのような磁化容易軸を生成させ
やすい磁性膜構造が切望されている。
For this reason, as a method of imparting and controlling uniaxial magnetic anisotropy to the magnetic film of a thin-film inductance element, an axis of easy magnetization is set in all directions or in parallel with the nearest coil conductor direction for many elements. In addition, there is a demand for a method for easily generating, and a magnetic film structure that can easily generate such an easy axis of magnetization has been desired.

【0012】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、複数のコイル導体方向に対してそれ
ぞれ平行な方向に磁化容易軸を有することが可能な磁性
膜を具備する薄膜インダクタンス素子およびその製造方
法を提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address such a problem, and a thin film inductance having a magnetic film capable of having an easy axis of magnetization in a direction parallel to a plurality of coil conductor directions. An object is to provide an element and a method for manufacturing the same.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段と作用】本発明の薄膜イン
ダクタンス素子は、磁性膜と、前記磁性膜に沿って配置
されたコイルとを具備する薄膜インダクタンス素子にお
いて、前記磁性膜は、その膜面に平行で、かつ前記コイ
ルの少なくとも一つの電流方向に対して略直交する方向
の平均反磁場が、前記磁性膜自体の異方性磁場以上であ
ると共に、前記平均反磁場の方向と略直交する方向に磁
化容易軸を有することを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a thin-film inductance element comprising a magnetic film and a coil disposed along the magnetic film, wherein the magnetic film has a film surface. And an average demagnetizing field in a direction substantially orthogonal to at least one current direction of the coil is equal to or greater than the anisotropic magnetic field of the magnetic film itself, and is substantially orthogonal to the direction of the average demagnetizing field. It is characterized by having an easy axis of magnetization in the direction.

【0014】また、本発明の薄膜インダクタンス素子の
製造方法は、磁性膜と、前記磁性膜に沿って配置された
コイルとを具備する薄膜インダクタンス素子の前記磁性
膜の膜面に平行に外部磁場を印加しつつ、前記磁性膜を
熱処理する工程を有する薄膜インダクタンス素子の製造
方法であって、膜面に平行でかつ前記コイルの少なくと
も一つの電流方向に対して略直交する方向の平均反磁場
が、熱処理温度における異方性磁場以上である磁性膜を
用いると共に、前記外部磁場を前記平均反磁場以下に設
定しつつ、前記磁性膜を熱処理することを特徴としてい
る。さらに、上記薄膜インダクタンス素子の製造方法に
おいて、前記外部磁場を前記異方性磁場以上前記平均反
磁場以下に設定しつつ、前記磁性膜を熱処理することを
特徴としている。
Further, according to a method of manufacturing a thin-film inductance element of the present invention, a thin-film inductance element including a magnetic film and a coil disposed along the magnetic film is provided with an external magnetic field parallel to a film surface of the magnetic film. A method of manufacturing a thin-film inductance element having a step of heat-treating the magnetic film while applying, wherein an average demagnetizing field in a direction parallel to the film surface and in a direction substantially perpendicular to at least one current direction of the coil, A magnetic film having an anisotropic magnetic field at a heat treatment temperature or higher is used, and the magnetic film is heat-treated while the external magnetic field is set to be equal to or lower than the average demagnetizing field. Further, in the method for manufacturing a thin-film inductance element, the magnetic film is heat-treated while the external magnetic field is set to be equal to or more than the anisotropic magnetic field and equal to or less than the average demagnetizing field.

【0015】以下、本発明について詳述する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

【0016】本発明の薄膜インダクタンス素子において
は、膜面に平行でかつ直近のコイルの電流方向に対して
略直交する少なくとも一つの方向の平均反磁場が異方性
磁場以上である磁性膜を有している。
The thin-film inductance element according to the present invention has a magnetic film having an average demagnetizing field in at least one direction parallel to the film surface and substantially perpendicular to the current direction of the nearest coil, which is equal to or larger than the anisotropic magnetic field. are doing.

【0017】ここで、本発明で言う平均反磁場Hd
は、注目している磁性膜部位の直近のコイルの電流方向
に略直交する仮想的な断面内で、磁性膜内の反磁場を平
均した値を指すものである。これは、一般に直方体や直
方体に類似した形状を採る薄膜インダクタンス素子用の
磁性膜では球や回転楕円体等とは異なり、磁性膜内部で
の反磁場は場所の関数であって、一様ではないためであ
る。
[0017] Here, the average and demagnetization field H d is referred to in the present invention, in a virtual cross-section which is substantially perpendicular to the current direction of the nearest coil of the magnetic film portion of interest, the demagnetizing field in the magnetic film It indicates the average value. This is different from a sphere or a spheroid in a magnetic film for a thin-film inductance element generally adopting a shape similar to a rectangular parallelepiped or a rectangular parallelepiped, and the demagnetizing field inside the magnetic film is a function of a place and is not uniform. That's why.

【0018】図1に、薄膜インダクタンス素子の内部で
実現される磁性膜11とコイル導体12との関係を模式
的に示す。図1においては、面内X方向がコイル導体1
2の電流方向xと平行な方向である。ここで、磁性膜1
1の各辺の長さa、b、tがa>b>>tを満たす場
合、面内ではY方向、すなわち直近のコイル導体層12
の電流方向xと略直交する方向で最も平均反磁場が大き
くなると期待される。よって、Y方向と平行に磁性膜1
1を飽和磁化値まで磁化させたときに生じるY方向に平
行な平均反磁場Hd が面内の最大の平均反磁場(Hd
max となる。すなわち、本発明で規定する平均反磁場H
d (直近のコイルの電流方向に略直交する方向の平均反
磁場)は、面内の最大の平均反磁場(Hd max であ
る。なお、上述した平均反磁場Hd は、熱処理時の熱処
理温度における磁場の値を意味するものであり、例えば
熱処理温度が仮に700Kとすれば、(Hd max は試料が
700Kのときの磁化が発生させる反磁場である。
FIG. 1 schematically shows the relationship between the magnetic film 11 and the coil conductor 12 realized inside the thin-film inductance element. In FIG. 1, the in-plane X direction corresponds to the coil conductor 1.
2 is a direction parallel to the current direction x. Here, the magnetic film 1
If the lengths a, b, and t of each side satisfy a> b >> t, the in-plane Y direction, that is, the nearest coil conductor layer 12
The average demagnetizing field is expected to be largest in a direction substantially orthogonal to the current direction x. Therefore, the magnetic film 1 is parallel to the Y direction.
Maximum average demagnetization average parallel to the Y direction generated when magnetizes 1 until saturation magnetization demagnetization field H d is the plane (H d)
max . That is, the average demagnetizing field H defined in the present invention
d (the average demagnetizing field in a direction substantially orthogonal to the current direction of the nearest coil) is the maximum in-plane average demagnetizing field (H d ) max . The above-described average demagnetizing field H d means the value of the magnetic field at the heat treatment temperature during the heat treatment. For example, if the heat treatment temperature is 700 K, (H d ) max is
Demagnetizing field generated by magnetization at 700K.

【0019】なお、図1では磁性膜11は実際に有限の
a×b×tの大きさを持つものとして図示しているが、
コイル導体12は概念的な図であり、コイルを流れる電
流の方向を表現するためのものであって、コイル導体1
2の本数や長さは図1に限定されるものではない。
In FIG. 1, the magnetic film 11 is actually shown as having a finite size of a × b × t.
The coil conductor 12 is a conceptual diagram for expressing the direction of the current flowing through the coil.
The number and length of 2 are not limited to FIG.

【0020】また、本発明で規定する磁性膜の本質的な
異方性磁場Hk は、少なくとも熱処理温度温度において
上記した平均反磁場Hd 以下であればよい。すなわち、
上記異方性磁場Hk は、熱処理温度が仮に700Kとすれ
ば、少なくとも試料が700Kのときに示す異方性磁場を指
すものである。言い換えると、上述した平均反磁場Hd
が異方性磁場Hk 以上となる熱処理温度を適宜設定する
ことが好ましい。ただし、一軸磁気異方性を熱処理によ
り効果的に誘導すること等を考慮すると、平均反磁場H
d が553K以上の温度における本質的な異方性磁場Hk
上であることが好ましい。ここで、一般の磁性材料の異
方性磁場Hk は、例えば553K以上の熱処理温度時に比較
して室温でより大となる。従って、平均反磁場Hd が室
温における異方性磁場Hk 以上であれば、通常本発明の
基本的構成を満足する。さらに、上記平均反磁場Hd
異方性磁場Hk との関係を室温においても満足する磁性
膜を用いることによって、熱処理の開始から終了まで磁
気モーメントの方向を安定させることができるために最
も効果的である。
Further, intrinsic anisotropy field H k of the magnetic film as defined in the present invention may be any average less demagnetization field H d described above in at least the heat treatment temperature. That is,
The above-mentioned anisotropic magnetic field H k indicates an anisotropic magnetic field at least when the sample is at 700 K, if the heat treatment temperature is 700 K. In other words, the above-described average demagnetizing field H d
It is preferable to appropriately set the heat treatment temperature at which is equal to or higher than the anisotropic magnetic field H k . However, considering that the uniaxial magnetic anisotropy is effectively induced by heat treatment, the average demagnetizing field H
d it is preferred that the intrinsic anisotropy field H k or more at temperatures above 553 K. Here, the anisotropy field H k of a general magnetic material becomes larger at room temperature as compared for example when more than the heat treatment temperature 553 K. Therefore, the average demagnetization field H d is equal to the anisotropy field H k or more at room temperature, satisfying the basic structure of the normal present invention. Further, by using the magnetic film also satisfies at room temperature the average relationship between the demagnetizing field H d and the anisotropy field H k, most in order to be able to stabilize the direction of the magnetic moment from the start to the end of the heat treatment It is effective.

【0021】なお、本発明における磁性膜は、少なくと
も室温において800A/m以上の異方性磁場値を有するもの
であり、等方性の磁性膜とは区別されるものである。
The magnetic film of the present invention has an anisotropic magnetic field value of 800 A / m or more at least at room temperature, and is distinguished from an isotropic magnetic film.

【0022】本発明の薄膜インダクタンス素子における
磁性膜としては、一軸磁気異方性を磁場中熱処理で誘導
可能な材料、例えば複相非晶質Fe-Co-B-C により構成さ
れる非晶質磁性膜が用いられる。この複相非晶質Fe-Co-
B-C 系磁性材料は、良好な軟磁性が得られる既知の材料
である。ただし、磁性膜材料は複相非晶質Fe-Co-B-C系
磁性材料に限られるものではなく、他に非晶質Co-Zr-Nb
系磁性材料等も好ましく用いられる。
The magnetic film in the thin-film inductance element of the present invention is a material capable of inducing uniaxial magnetic anisotropy by heat treatment in a magnetic field, for example, an amorphous magnetic film composed of a multi-phase amorphous Fe-Co-BC. Is used. This multi-phase amorphous Fe-Co-
BC-based magnetic materials are known materials from which good soft magnetism can be obtained. However, the magnetic film material is not limited to the multi-phase amorphous Fe-Co-BC-based magnetic material.
A system magnetic material is also preferably used.

【0023】本発明においては、まず誘導したい本質的
な一軸磁気異方性の大きさに対応した熱処理温度Ta
決定する。なお、最終的に室温でインダクタンス素子と
して駆動される際に磁性膜の感じる異方性磁場は、本質
的な誘導一軸磁気異方性と磁性膜の形状異方性の和であ
ることは言うまでもなく、熱処理温度Ta の決定の際に
はインダクタンス素子を構成する磁性膜として要求され
る異方性磁場を決定した後に、形状異方性による磁場の
影響を考慮し、必要となる本質的な一軸磁気異方性の大
きさを評価すればよい。
[0023] In the present invention, to determine the heat treatment temperature T a which corresponds to the magnitude of the intrinsic uniaxial anisotropy to be induced first. Needless to say, the anisotropic magnetic field felt by the magnetic film when finally driven as an inductance element at room temperature is the sum of the intrinsic induced uniaxial magnetic anisotropy and the shape anisotropy of the magnetic film. after determining the anisotropy field during the determination of the heat treatment temperature T a is required as the magnetic film constituting the inductance element, in consideration of the influence of the magnetic field due to the shape anisotropy, essential uniaxial required What is necessary is just to evaluate the magnitude of magnetic anisotropy.

【0024】熱処理温度Ta を定めると、熱処理時に誘
導される本質的な異方性磁場Hk が磁性膜の物性値とし
て定まる。そこで、磁性膜面内の最大の平均反磁場(H
d max が本質的な異方性磁場Hk より小さくならない
磁性膜形状を決定し、パターニングを行う。直近のコイ
ルとの方位関係は、膜内面で(Hd max が得られる方
向がコイル導体を流れる電流方向に略直交するようにパ
ターンニングする。
[0024] determining the heat treatment temperature T a, the essential anisotropy field H k induced during the heat treatment is determined as the physical properties of the magnetic film. Therefore, the maximum average demagnetizing field (H
d) max determines the magnetic film shape not less than intrinsic anisotropy field H k, and patterned. The azimuth relationship with the nearest coil is patterned such that the direction in which (H d ) max is obtained on the inner surface of the film is substantially perpendicular to the direction of the current flowing through the coil conductor.

【0025】例えば図1を例にとると、磁性膜11の形
状が直方体であり、各辺の長さa、b、tのうちa>b
の不等式を満たすように、磁性膜11をパターニングす
ることで、方向Yが膜面内で(Hd max が得られる方
向となり、コイル導体12を流れる電流方向と略直交す
る。(Hd max ≧Hk の関係を満足させるためには、
磁性膜11の厚さtと膜面に平行な磁性膜の各辺a、b
との比を調整すればよい。
For example, taking FIG. 1 as an example, the shape of the magnetic film 11 is a rectangular parallelepiped, and a> b among the lengths a, b, and t of each side.
By patterning the magnetic film 11 so as to satisfy the following inequality, the direction Y becomes a direction in which (H d ) max is obtained in the film plane, and is substantially orthogonal to the direction of the current flowing through the coil conductor 12. In order to satisfy the relationship of (H d ) max ≧ H k ,
Each side a, b of the magnetic film parallel to the thickness t of the magnetic film 11 and the film surface
The ratio may be adjusted.

【0026】ここで、図1に示したように、飽和磁化I
s の磁性膜11がa×b×tの直方体形状を有する場
合、Y方向における最大の平均反磁場(Hd max は下
記の(1)式で偏平楕円板に近似させて計算することがで
き、本発明の平均反磁場は(1)式で計算された値を指す
ものとする。
Here, as shown in FIG. 1, the saturation magnetization I
When the magnetic film 11 of s has a rectangular parallelepiped shape of a × b × t, the maximum average demagnetizing field (H d ) max in the Y direction can be calculated by approximating a flat elliptic plate by the following equation (1). The average demagnetizing field of the present invention indicates the value calculated by the equation (1).

【0027】[0027]

【数1】 よって、磁性膜形状を直方体に限れば、 (1)式で得られ
る(Hd max がHkより小さくならないように、磁性
膜11の各辺a、b、tの長さを定めれば、本発明の条
件を満たすことになる。
(Equation 1) Therefore, if the shape of the magnetic film is limited to a rectangular parallelepiped, if the lengths of the sides a, b, and t of the magnetic film 11 are determined so that (H d ) max obtained by the expression (1) does not become smaller than H k. This satisfies the conditions of the present invention.

【0028】本発明の薄膜インダクタンス素子は、磁性
膜が上述した(Hd max とHk との関係((Hd
max ≧Hk )を満足すると共に、(Hd max を定めた
方向と略直交する方向、すなわち図1を例とすると、直
近のコイル導体12の電流方向xと略平行な方向Xに磁
化容易軸(図中、矢印Mで示す)を有するものである。
言い換えると、(Hd max ≧Hk の関係を満足させる
ことによって、直近のコイルの電流方向と略平行な方向
に磁化容易軸を容易に付与することができる。
In the thin-film inductance element according to the present invention, the magnetic film has the above-mentioned relationship ((H d )) between (H d ) max and H k.
max ≧ H k ) and magnetization in a direction substantially perpendicular to the direction in which (H d ) max is determined, that is, in the example of FIG. 1, in a direction X substantially parallel to the current direction x of the nearest coil conductor 12. It has an easy axis (indicated by an arrow M in the figure).
In other words, by satisfying the relationship of (H d ) max ≧ H k , the easy axis of magnetization can be easily provided in a direction substantially parallel to the current direction of the nearest coil.

【0029】本発明の磁性膜における(Hd max とH
k との関係は、磁性膜に沿って配置されるコイルの電流
方向のうち少なくとも一つの方向に対して略直交する方
向の平均反磁場(Hd max が満たしていれば本発明の
構成を満足し、同様に磁化容易軸についても、上記平均
反磁場(Hd max を規定した方向を基準として、コイ
ルの電流方向のうち少なくとも一つの方向に対して平行
に付与されていれば本発明の構成を満足するものである
が、例えば矩形スパイラル状のコイルを使用する場合に
は、その全ての電流方向に対して略直交する方向の平均
反磁場(Hd max が(Hd max ≧Hk の関係を満足
することが好ましく、これにより直近のコイルの電流方
向と略平行な全ての方向に磁化容易軸を容易に付与する
ことができる。
(H d ) max and H in the magnetic film of the present invention
The relationship with k is such that if the average demagnetizing field (H d ) max in a direction substantially perpendicular to at least one of the current directions of the coils arranged along the magnetic film is satisfied, the configuration of the present invention is satisfied. Similarly, if the easy axis is provided in parallel to at least one of the coil current directions with respect to the direction in which the average demagnetizing field (H d ) max is defined, the present invention is also applicable. However, when a rectangular spiral coil is used, for example, the average demagnetizing field (H d ) max in a direction substantially perpendicular to all the current directions is (H d ) max It is preferable to satisfy the relationship of ≧ H k , whereby the axis of easy magnetization can be easily provided in all directions substantially parallel to the current direction of the nearest coil.

【0030】すなわち、本発明の薄膜インダクタンス素
子のより好ましい形態は、磁性膜はその膜面に平行で、
かつコイルの 2つ以上の電流方向(さらに好ましくは全
ての電流方向)に対してそれぞれ略直交する方向の平均
反磁場(Hd max が、磁性膜自体の異方性磁場Hk
上であると共に、上記平均反磁場の方向と略直交する2
つ以上の方向(さらに好ましくは全ての方向)に磁化容
易軸を有することであると言える。
That is, in a more preferred form of the thin film inductance element of the present invention, the magnetic film is parallel to the film surface,
An average demagnetizing field (H d ) max in a direction substantially orthogonal to two or more current directions (more preferably, all current directions) of the coil is equal to or more than the anisotropic magnetic field H k of the magnetic film itself. Along with the direction of the average demagnetizing field 2
It can be said that it has an axis of easy magnetization in one or more directions (more preferably, all directions).

【0031】次に、具体的な一軸磁気異方性の付与方法
について述べる。
Next, a specific method for imparting uniaxial magnetic anisotropy will be described.

【0032】まず、上述した(Hd max とHk との関
係を満足する磁性膜(薄膜インダクタンス素子構造とさ
れているものを含む)の温度を前述した熱処理温度Ta
に保ちつつ、磁性膜の膜面に平行に外部磁場Hexを印加
する。外部磁場Hexは、コイル導体の電流方向が複数あ
る場合にはそれぞれの方向に応じて逐次印加する。この
際、複数の磁場印加は同時ではなく、必ず 1方向に対し
て磁場を印加して所定時間経過させた後、改めて次の方
向の磁場を印加するものとする。処理時間は、磁性膜の
物性である異方性磁場誘導の反応速度を考慮して決定す
る。印加する外部磁場Hexの大きさは必ずしも限定され
るものではないが、後述するように、(Hd max ≧H
exを満たすことが好ましく、さらには(Hd max ≧H
ex≧Hk を満たすことが最も効果的である。外部磁場H
exの大きさは方向によって異ってもよく、また第1の方
向への磁場中熱処理と第2の方向への磁場中熱処理との
間に、試料温度を室温に戻して再び昇温する等の温度変
化を伴ってもよい。
First, the temperature of the magnetic film (including the one having a thin-film inductance element structure) that satisfies the relationship between (H d ) max and H k is set to the above-described heat treatment temperature T a.
, An external magnetic field Hex is applied in parallel to the film surface of the magnetic film. When there are a plurality of current directions of the coil conductor, the external magnetic field Hex is sequentially applied according to each direction. At this time, the application of a plurality of magnetic fields is not simultaneous, and the magnetic field in the next direction is applied again after a predetermined time has elapsed after applying the magnetic field in one direction. The processing time is determined in consideration of the reaction speed of anisotropic magnetic field induction, which is a physical property of the magnetic film. The magnitude of the applied external magnetic field H ex is not necessarily limited, but as will be described later, (H d ) max ≧ H
ex is preferably satisfied, and (H d ) max ≧ H
it is most effective to meet the ex ≧ H k. External magnetic field H
The magnitude of ex may vary depending on the direction, and between the heat treatment in the magnetic field in the first direction and the heat treatment in the magnetic field in the second direction, the sample temperature is returned to room temperature, and the temperature is raised again. May be accompanied by a temperature change.

【0033】上記複数方向への磁場印加を伴う磁場中熱
処理について、図2および図3を参照して説明する。図
2は薄膜インダクタンス素子の構成を示す断面図であ
り、図3(a)は第1の磁性膜21を、図3(b)は矩
形スパイラル状のコイル導体22を、図3(c)は第2
の磁性膜23を模式的に示す図である。図3に示すよう
に、矩形スパイラル状のコイル導体22を用いた場合に
は、電流の流れる方向が場所によって異なり、方向cと
方向dのそれぞれに平行に流れる領域Cと領域Fが存在
する。
The heat treatment in a magnetic field involving the application of a magnetic field in a plurality of directions will be described with reference to FIGS. 2A and 2B are sectional views showing the configuration of the thin-film inductance element. FIG. 3A shows the first magnetic film 21, FIG. 3B shows a rectangular spiral coil conductor 22, and FIG. Second
FIG. 4 is a view schematically showing a magnetic film 23 of FIG. As shown in FIG. 3, when the rectangular spiral coil conductor 22 is used, the direction in which the current flows differs depending on the location, and there are a region C and a region F which flow in parallel in the directions c and d.

【0034】そこで、まず第1の磁場中熱処理として、
方向cに平行な外部磁場を印加して磁場中熱処理を行
う。この第1の磁場中熱処理によって、磁性膜21、2
3の領域Cに直近のコイル導体22の電流方向と略平行
な磁化容易軸が形成される。なぜならば、本質的な磁気
異方性の磁化容易軸方向が熱処理前に方向cに対してい
ずれの方向にあっても、Hk が(Hd max よりも大き
くはないので、本質的な異方性磁場の方向cと平行では
ない成分は(Hd max により相殺されるため、磁場中
熱処理時の磁化ベクトルが方向cと直交することはあり
得ず、領域Cの磁化ベクトルの方向は方向cに略平行に
なる。特に、外部磁場HexがHex≧Hk を満たすなら
ば、領域Cの磁化ベクトルの方向と方向cの平行性が向
上する。
Therefore, first, as a first heat treatment in a magnetic field,
Heat treatment in a magnetic field is performed by applying an external magnetic field parallel to the direction c. This first magnetic field heat treatment allows the magnetic films 21 and 2
An easy axis of magnetization substantially parallel to the current direction of the coil conductor 22 closest to the third region C is formed. This is because, in any direction relative to the intrinsic anisotropy of the magnetization easy axis is a direction c before the heat treatment, since the H k is (H d) is not greater than the max, essential Since the component that is not parallel to the direction c of the anisotropic magnetic field is offset by (H d ) max , the magnetization vector during the heat treatment in the magnetic field cannot be orthogonal to the direction c, and the direction of the magnetization vector in the region C Becomes substantially parallel to the direction c. In particular, the external magnetic field H ex is if satisfy H ex ≧ H k, parallelism of direction and direction c of the magnetization vector in the region C is improved.

【0035】一方、第1の磁場中熱処理時において、磁
性膜21、23の領域Dでは、直近のコイル導体22の
電流方向に対して直角に磁場が印加される。しかし、H
k が(Hd max よりも大きくはないので、少なくとも
k の方向cに平行な成分とHexの和が(Hd max
りも大きくならない限り、方向cと平行な方向に領域D
の磁化ベクトルが向くことはない。従って、第1の磁場
中熱処理前の本質的な異方性磁場の方向の微視的な分散
を考慮すると、多くの場合方向d、すなわち直近のコイ
ル導体22の電流方向に対してほぼ平行な方向に磁化ベ
クトルは向く。よって、方向dにほぼ平行な磁化容易軸
が付与される。この効果は印加磁場Hexが(Hd max
≧Hexの関係を満たす場合に顕著である。よって、印加
磁場Hexの大きさは、本質的な異方性磁場Hk と最大の
平均反磁場(Hd max に対して、(Hd max ≧Hex
≧Hk の関係を満足させることが好ましい。
On the other hand, at the time of the first heat treatment in the magnetic field, a magnetic field is applied to the region D of the magnetic films 21 and 23 at right angles to the current direction of the coil conductor 22 closest thereto. But H
Since k is (H d) is not greater than the max, the sum of at least H k component parallel to the direction c of the H ex is (H d) unless larger than max, area in a direction parallel to the direction c D
Is not oriented. Therefore, in consideration of the microscopic dispersion of the direction of the intrinsic anisotropic magnetic field before the heat treatment in the first magnetic field, the direction d is almost parallel to the current direction of the coil conductor 22 in most cases. The magnetization vector is oriented in the direction. Therefore, an easy axis of magnetization substantially parallel to the direction d is provided. This effect is obtained when the applied magnetic field Hex is ( Hd ) max.
This is remarkable when the relationship of ≧ H ex is satisfied. Therefore, the magnitude of the applied magnetic field H ex is (H d ) max ≧ H ex with respect to the intrinsic anisotropic magnetic field H k and the maximum average demagnetizing field (H d ) max .
It is preferable to satisfy the relationship of ≧ H k .

【0036】第2の磁場中熱処理では、方向dに平行な
外部磁場を印加して熱処理を行う。よって、領域Cで起
こる現象と領域Dで起こる現象の概略は、第1の磁場中
熱処理とは逆になる。異なるのは、第2の磁場中熱処理
前の本質的な磁化容易軸方向であり、領域C、Dそれぞ
れが直近のコイル導体22の電流方向とほぼ平行な方向
に本質的な磁化容易軸方向を持っている。よって、領域
Cでは(Hd max 以上のHexを印加しても、磁化ベク
トルの方向dに平行な成分は生じにくい。領域Dでは、
最初から方向dにほぼ平行な本質的な異方性の磁化容易
軸が生じているため、方向dに平行な外部磁場によっ
て、本質的な異方性の磁化容易軸と方向dとの平行度が
より向上する。第1の磁場中熱処理と同じ理由で、第2
の磁場中熱処理においても、(Hd max ≧Hex≧Hk
の関係を満たす外部磁場Hexを印加することが最も好ま
しい。
In the second heat treatment in a magnetic field, the heat treatment is performed by applying an external magnetic field parallel to the direction d. Therefore, the outline of the phenomenon occurring in the region C and the outline of the phenomenon occurring in the region D are opposite to those of the first heat treatment in a magnetic field. What is different is the essential easy axis direction before the heat treatment in the second magnetic field. Each of the regions C and D sets the essential easy axis direction in a direction substantially parallel to the current direction of the nearest coil conductor 22. have. Therefore, in the region C, even if Hex equal to or more than ( Hd ) max is applied, a component parallel to the direction d of the magnetization vector hardly occurs. In area D,
Since an intrinsic anisotropic easy axis substantially parallel to the direction d is generated from the beginning, the parallelism between the intrinsic anisotropic easy axis and the direction d by an external magnetic field parallel to the direction d. Is more improved. For the same reason as the first heat treatment in a magnetic field, the second
(H d ) max ≧ H ex ≧ H k
It is most preferred to apply an external magnetic field H ex satisfying a relationship.

【0037】上述した第1および第2の磁場中熱処理を
経た試料は、磁性膜21、23の領域Cおよび領域D共
に、直近のコイル導体22の電流方向にほぼ平行な方向
に本質的な磁化容易軸が付与される。さらに必要に応じ
て、磁場中熱処理前の面内一軸磁気異方性の低減化や、
本発明による磁場中熱処理をさらに繰り返すことによっ
て、実用上種々の方向において直近のコイル導体の電流
方向と平行な磁化容易軸を有する磁性膜が得られる。
The sample subjected to the above-described first and second heat treatments in a magnetic field has an intrinsic magnetization in a direction substantially parallel to the current direction of the coil conductor 22 in the vicinity of both the regions C and D of the magnetic films 21 and 23. An easy axis is provided. Furthermore, if necessary, reduction of in-plane uniaxial magnetic anisotropy before heat treatment in a magnetic field,
By further repeating the heat treatment in a magnetic field according to the present invention, a magnetic film having an easy axis of magnetization parallel to the current direction of the nearest coil conductor in various directions in practice is obtained.

【0038】以上のように、本発明の薄膜インダクタン
ス素子は、コイルに対して直接または絶縁体層等を介し
て間接に接する磁性膜の膜面に平行でかつ直近のコイル
の少なくとも一つの電流方向に対して略直交する方向の
平均反磁場(Hd max 、より好ましくは全ての電流方
向に対して略直交する方向の平均反磁場(Hd max
本質的な異方性磁場Hk 以上である磁性膜を用いてお
り、このような磁性膜は磁場中熱処理により直近のコイ
ル導体の電流方向に対して平行な磁化容易軸を付与する
のに適しているため、高周波透磁率に優れ、磁性膜の回
転磁化過程を最大限に利用した薄膜インダクタンス素子
を低コストで簡単な磁場中熱処理により実現することが
可能となる。
As described above, the thin-film inductance element according to the present invention is provided with at least one current direction of the coil which is parallel to the film surface of the magnetic film which is in direct contact with the coil or indirectly via the insulator layer or the like. The average demagnetizing field (H d ) max in a direction substantially perpendicular to the current, more preferably the average demagnetizing field (H d ) max in a direction substantially perpendicular to all the current directions is an essential anisotropic magnetic field H k The magnetic film described above is used. Since such a magnetic film is suitable for giving an easy axis of magnetization parallel to the current direction of the nearest coil conductor by heat treatment in a magnetic field, it has excellent high-frequency magnetic permeability. In addition, a thin-film inductance element utilizing the rotational magnetization process of the magnetic film to the maximum extent can be realized at low cost by simple heat treatment in a magnetic field.

【0039】[0039]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0040】実施例 表1に示す条件で Fe-Co-B-C系複相非晶質磁性膜を成膜
した。 Fe-Co-B-C系複相非晶質磁性膜上には、その成膜
後直ちに SiO2 からなる上部保護膜を成膜した。この上
部保護膜を成膜した後、主たるエッチャントとして燐酸
を用いたウェットプロセスによるリフト・オフ法により
磁性膜のパターニングを行った。なお、Fe-Co-B-C系複
相非晶質磁性膜の成膜直前に、ターゲットプリスパッタ
リングと基板エッチングを行った。
Example Under the conditions shown in Table 1, an Fe-Co-BC-based multi-phase amorphous magnetic film was formed. An upper protective film made of SiO 2 was formed on the Fe-Co-BC-based multiphase amorphous magnetic film immediately after the film formation. After forming the upper protective film, the magnetic film was patterned by a lift-off method using a wet process using phosphoric acid as a main etchant. Immediately before the formation of the Fe-Co-BC-based multi-phase amorphous magnetic film, target pre-sputtering and substrate etching were performed.

【0041】[0041]

【表1】 上述したパターンニング磁性膜の作製前に予備実験を行
い、 Fe-Co-B-C系複相非晶質磁性膜の飽和磁化Is の温
度依存性と本質的な一軸磁気異方性の温度変化のデータ
を収集した。磁場中熱処理温度は593Kに設定した。図4
に示すように、上記磁性膜は室温での飽和磁化は1.6Tで
あったが、593Kでは1.3Tであった。本質的な一軸磁気異
方性の異方性磁場Hk は、図5に示すように、593Kの直
流磁場中熱処理で980A/mであった。ただし、この異方性
磁場Hk は593Kで熱処理した後に、室温で観測した値な
ので、実際に593Kのときの異方性磁場は980A/mよりも減
少する。図4に示した温度上昇に対する飽和磁化の減少
はこの推定を支持している。 そこで、熱処理時の印加
磁場Hexの値を 1000A/mに設定した。この設定はHex
k を満たすものである。さらに、(Hd max ≧Hex
を満たすように、前述した (1)式を参照して、磁性膜の
厚さ 2μm に対して磁性膜のパターン幅、すなわち図1
のbに相当する長さを 400μm に設定した。なお、図1
のaに相当する長さは5000μm とした。この形状におけ
る熱処理時の(Hd max は、 (1)式から 1060A/mとな
る。これら各長さを基準として、図6に示すように、 F
e-Co-B-C系複相非晶質磁性膜(厚さ 2μm)を、パターン
幅bが 400μm で、一辺の長さaが5000μm のロ字状に
パターンニングした。このようにして、本発明の条件を
満足する磁性膜31を得た。
[Table 1] A preliminary experiment before making the above-described patterned magnetic film, Fe-Co-BC system saturation magnetization I s temperature dependence and the temperature change of the intrinsic uniaxial anisotropy of the multi-phase amorphous magnetic film Data collected. The heat treatment temperature in the magnetic field was set to 593K. FIG.
As shown in the figure, the saturation magnetization of the magnetic film at room temperature was 1.6 T, but was 1.3 T at 593K. The anisotropic magnetic field H k of the essential uniaxial magnetic anisotropy was 980 A / m by heat treatment in a DC magnetic field of 593 K as shown in FIG. However, since the anisotropic magnetic field H k is a value measured at room temperature after heat treatment at 593 K , the anisotropic magnetic field at 593 K actually decreases below 980 A / m. The decrease in saturation magnetization with increasing temperature shown in FIG. 4 supports this estimate. Therefore, the value of the applied magnetic field Hex during the heat treatment was set to 1000 A / m. This setting is H ex
Hk is satisfied. Further, (H d ) max ≧ H ex
In order to satisfy the above, referring to the above-mentioned equation (1), the pattern width of the magnetic film, ie, FIG.
The length corresponding to (b) was set to 400 μm. FIG.
The length corresponding to a was 5000 μm. (H d ) max during the heat treatment in this shape is 1060 A / m from the equation (1). Based on each of these lengths, as shown in FIG.
The e-Co-BC-based multi-phase amorphous magnetic film (thickness: 2 μm) was patterned in a square shape with a pattern width b of 400 μm and a side length a of 5000 μm. Thus, a magnetic film 31 satisfying the conditions of the present invention was obtained.

【0042】一方、本発明との比較例として、図7に示
すパターン形状を有する磁性膜32を上記実施例と同一
のプロセスで作製した。比較例による磁性膜32は、膜
厚は2μm であるが、図1のbに相当する長さが3000μm
であり、面内の最大の平均反磁場(Hd max (=556A/
m)が本質的な異方性磁場Hk より小さく、本発明の条
件を満たさないものである。
On the other hand, as a comparative example with the present invention, a magnetic film 32 having a pattern shape shown in FIG. 7 was manufactured by the same process as in the above embodiment. The magnetic film 32 according to the comparative example has a thickness of 2 μm, but a length corresponding to FIG.
And the maximum average demagnetizing field (H d ) max (= 556A /
m) is smaller than the intrinsic anisotropic magnetic field H k and does not satisfy the conditions of the present invention.

【0043】上述した実施例および比較例による各パタ
ーニング磁性膜に、それぞれ真空中で直流磁場中熱処理
を施した。到達真空度は 6.3×10-5Paであった。第1の
磁場中熱処理は、図6および図7に示す方向eに対して
平行に、 1000A/mの直流磁場を印加しつつ、593Kの温度
に7200秒間保持することにより行った。続いて、第2の
磁場中熱処理として、図6および図7に示す方向fに対
して平行に、 1000A/mの直流磁場を印加しつつ、593Kの
温度に7200秒間保持した。
Each of the patterned magnetic films according to the above-described Examples and Comparative Examples was subjected to a heat treatment in a DC magnetic field in a vacuum. The ultimate vacuum was 6.3 × 10 −5 Pa. The first heat treatment in a magnetic field was performed by maintaining a temperature of 593 K for 7200 seconds while applying a DC magnetic field of 1000 A / m in parallel to the direction e shown in FIGS. Subsequently, as a second heat treatment in a magnetic field, a DC magnetic field of 1000 A / m was applied in parallel to the direction f shown in FIGS.

【0044】上記直流磁場中熱処理後の各パターニング
磁性膜31、32の磁化曲線を、マイクロ・カー効果測
定装置を用いて、各磁性膜の領域Eと領域Fの各辺の表
面反射の偏光から決定した。被測定表面の直径は約 3μ
m である。その結果、実施例による磁性膜31の領域E
では方向eに平行に、領域Fでは方向fに平行に磁化容
易軸が生じていることが確認された。実施例による磁性
膜31の領域Eと領域Fの異方性磁場は測定精度の範囲
で一致し、約 2000A/mであった。なお、上記異方性磁場
は、パターニング磁性膜の形状異方性と磁性膜の本質的
な異方性磁場の双方の効果によるものである。
The magnetization curves of the patterned magnetic films 31 and 32 after the heat treatment in the DC magnetic field were calculated from the polarization of the surface reflection at each side of the regions E and F of each magnetic film using a micro-Kerr effect measuring device. Were determined. The diameter of the surface to be measured is about 3μ
m. As a result, the region E of the magnetic film 31 according to the example is
It was confirmed that an easy axis of magnetization was generated parallel to the direction e and parallel to the direction f in the region F. The anisotropic magnetic field in the region E and the region F of the magnetic film 31 according to the example matched within the range of the measurement accuracy, and was about 2000 A / m. The anisotropic magnetic field is due to both the shape anisotropy of the patterned magnetic film and the intrinsic anisotropic magnetic field of the magnetic film.

【0045】一方、比較例による磁性膜32では、領域
Eおよび領域F共に、方向fに平行に磁化容易軸が生じ
ていることが確認された。領域Eの異方性磁場は約600A
/mであり、領域Fの異方性磁場は約 1300A/mであった。
On the other hand, in the magnetic film 32 according to the comparative example, it was confirmed that both the regions E and F had an easy axis of magnetization parallel to the direction f. Anisotropic magnetic field of area E is about 600A
/ m, and the anisotropic magnetic field in the region F was about 1300 A / m.

【0046】上述したように、実施例による磁性膜31
では、所定の直流磁場中熱処理後に磁性膜パターンの各
辺に平行な磁化容易軸が付与され、短形スパイラル状コ
イルの発生磁場による磁化困難軸励磁が磁性膜31の全
領域で利用可能な一軸磁気異方性構造が得られることを
確認した。一方、比較例による磁性膜32においては、
熱処理後の磁化容易軸方向が領域により磁性膜パターン
の辺に対して平行な場所と直交する場所が存在し、短形
スパイラル状コイルによる磁性膜全体の磁化困難軸励磁
が実現できない一軸磁気異方性構造が生じることが分か
った。
As described above, the magnetic film 31 according to the embodiment
In the above, after the heat treatment in a predetermined DC magnetic field, an easy axis of magnetization parallel to each side of the magnetic film pattern is given, and the magnetization of the hard axis by the magnetic field generated by the short spiral coil can be used for the entire axis of the magnetic film 31. It was confirmed that a magnetic anisotropic structure was obtained. On the other hand, in the magnetic film 32 according to the comparative example,
Uniaxial magnetic anisotropy in which the direction of the axis of easy magnetization after heat treatment is perpendicular to the direction parallel to the side of the magnetic film pattern depending on the region, and the magnetization of the entire magnetic film cannot be achieved with a short spiral coil. It was found that a sexual structure occurred.

【0047】次に、上述した実施例による磁性膜31を
用いて、図2に構造を示した薄膜インダクタを作製し
た。また同様に、比較例による磁性膜32を用いて薄膜
インダクタを作製した。これら各薄膜インダクタのイン
ダクタンス値の周波数特性を測定、評価したところ、実
施例による薄膜インダクタでは 13MHzにおけるインダク
タンス値が1MHzに比較して 1dB以内で、かつ品質係数が
13MHzまで10以上であったのに対し、比較例による薄膜
インダクタでは 13MHzにおけるインダクタンス値が1MHz
に比較して-6dB以上減少し、かつ品質係数が 13MHzで 5
以下であった。
Next, a thin film inductor having the structure shown in FIG. 2 was manufactured using the magnetic film 31 according to the above-described embodiment. Similarly, a thin film inductor was manufactured using the magnetic film 32 according to the comparative example. When the frequency characteristics of the inductance value of each of these thin film inductors were measured and evaluated, the thin film inductor according to the example showed that the inductance value at 13 MHz was within 1 dB compared to 1 MHz, and the quality factor was lower.
In contrast to 10 or more up to 13MHz, the thin film inductor of the comparative example has an inductance value of 1MHz at 13MHz.
-6dB or more, and the quality factor is 5 at 13MHz.
It was below.

【0048】このように、短形スパイラル状コイルの発
生磁場による磁化困難軸励磁が全領域で利用可能な一軸
磁気異方性構造を有する磁性膜を用いることによって、
簡便な熱処理法により優れた周波数特性と低損失を示す
薄膜インダクタンス素子の実現が可能となる。
As described above, by using the magnetic film having the uniaxial magnetic anisotropic structure in which the hard axis excitation by the magnetic field generated by the short spiral coil can be used in all regions,
A simple heat treatment makes it possible to realize a thin-film inductance element exhibiting excellent frequency characteristics and low loss.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
磁性膜に複数のコイル導体方向に対してそれぞれ平行な
方向に磁化容易軸を簡単なプロセスで付与することが可
能であるため、磁性膜の回転磁化過程を生かした高周波
特性に優れた薄膜インダクタンス素子を提供することが
できる。
As described above, according to the present invention,
A thin film inductance element with excellent high-frequency characteristics that makes use of the rotational magnetization process of the magnetic film because it is possible to provide an easy axis of magnetization to the magnetic film in a direction parallel to the directions of the coil conductors by a simple process. Can be provided.

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

【図1】 本発明における磁性膜の構造と磁性膜の本質
的な異方性磁場との関係を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing a relationship between a structure of a magnetic film and an essential anisotropic magnetic field of the magnetic film in the present invention.

【図2】 本発明の薄膜インダクタンス素子の一構成例
を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating one configuration example of the thin-film inductance element of the present invention.

【図3】 本発明の薄膜インダクタンス素子における印
加磁場方向と磁化容易軸方向を説明するための図であ
る。
FIG. 3 is a diagram for explaining a direction of an applied magnetic field and a direction of an easy axis of magnetization in the thin-film inductance element of the present invention.

【図4】 本発明の実施例による磁性膜の飽和磁化の温
度依存性を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing temperature dependence of saturation magnetization of a magnetic film according to an example of the present invention.

【図5】 本発明の実施例による磁性膜の本質的一軸磁
気異方性の異方性磁場の温度依存性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the temperature dependence of the anisotropic magnetic field of the intrinsic uniaxial magnetic anisotropy of the magnetic film according to the embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の実施例による磁性膜のパターン形状
を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a pattern shape of a magnetic film according to an embodiment of the present invention.

【図7】 比較例による磁性膜のパターン形状を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing a pattern shape of a magnetic film according to a comparative example.

【図8】 従来の薄膜インダクタンス素子の一構成例を
示す断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing one configuration example of a conventional thin-film inductance element.

【図9】 従来の薄膜インダクタンス素子における印加
磁場方向と磁化容易軸方向を説明するための図である。
FIG. 9 is a diagram for explaining a direction of an applied magnetic field and a direction of an easy axis of magnetization in a conventional thin-film inductance element.

【図10】 長方形スパイラルコイルを採用した薄膜イ
ンダクタの一構成例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a thin-film inductor employing a rectangular spiral coil.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11、21、23……磁性膜 12、22……コイル導体 31……パターニング磁性膜 11, 21, 23: Magnetic film 12, 22: Coil conductor 31: Patterned magnetic film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−326260(JP,A) 特開 平4−372104(JP,A) 特開 平4−221812(JP,A) 特開 平6−13256(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01F 17/00 - 17/08 H01F 41/00 - 41/10 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-326260 (JP, A) JP-A-4-372104 (JP, A) JP-A-4-221812 (JP, A) 13256 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H01F 17/00-17/08 H01F 41/00-41/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 磁性膜と、前記磁性膜に沿って配置され
たコイルとを具備する薄膜インダクタンス素子におい
て、 前記磁性膜は、その膜面に平行で、かつ前記コイルの少
なくとも一つの電流方向に対して略直交する方向の平均
反磁場が、前記磁性膜自体の異方性磁場以上であると共
に、前記平均反磁場の方向と略直交する方向に磁化容易
軸を有することを特徴とする薄膜インダクタンス素子。
1. A thin-film inductance element comprising a magnetic film and a coil arranged along the magnetic film, wherein the magnetic film is parallel to the film surface and in at least one current direction of the coil. The thin film inductance, wherein an average demagnetizing field in a direction substantially perpendicular to the magnetic film is equal to or more than the anisotropic magnetic field of the magnetic film itself, and has an easy axis of magnetization in a direction substantially perpendicular to the direction of the average demagnetizing field. element.
【請求項2】 磁性膜と、前記磁性膜に沿って配置され
たコイルとを具備する薄膜インダクタンス素子の前記磁
性膜の膜面に平行に外部磁場を印加しつつ、前記磁性膜
を熱処理する工程を有する薄膜インダクタンス素子の製
造方法であって、 膜面に平行でかつ前記コイルの少なくとも一つの電流方
向に対して略直交する方向の平均反磁場が、熱処理温度
における異方性磁場以上である磁性膜を用いると共に、
前記外部磁場を前記平均反磁場以下に設定しつつ、前記
磁性膜を熱処理することを特徴とする薄膜インダクタン
ス素子の製造方法。
2. A step of heat-treating the magnetic film while applying an external magnetic field in parallel to the film surface of the magnetic film of a thin-film inductance element having a magnetic film and a coil arranged along the magnetic film. Wherein the average demagnetizing field in a direction parallel to the film surface and substantially perpendicular to at least one current direction of the coil is not less than an anisotropic magnetic field at a heat treatment temperature. Using a membrane,
A method for manufacturing a thin-film inductance element, comprising: performing a heat treatment on the magnetic film while setting the external magnetic field to be equal to or less than the average demagnetizing field.
【請求項3】 前記外部磁場を前記異方性磁場以上前記
平均反磁場以下に設定しつつ、前記磁性膜を熱処理する
ことを特徴とする、請求項2記載の薄膜インダクタンス
素子の製造方法。
3. The method according to claim 2, wherein the magnetic film is heat-treated while setting the external magnetic field to be equal to or higher than the anisotropic magnetic field and equal to or lower than the average demagnetizing field.
JP22141394A 1994-09-16 1994-09-16 Thin film inductance element and method of manufacturing the same Expired - Fee Related JP3290828B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22141394A JP3290828B2 (en) 1994-09-16 1994-09-16 Thin film inductance element and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22141394A JP3290828B2 (en) 1994-09-16 1994-09-16 Thin film inductance element and method of manufacturing the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0888119A JPH0888119A (en) 1996-04-02
JP3290828B2 true JP3290828B2 (en) 2002-06-10

Family

ID=16766354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22141394A Expired - Fee Related JP3290828B2 (en) 1994-09-16 1994-09-16 Thin film inductance element and method of manufacturing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3290828B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005015745A1 (en) * 2005-04-06 2006-10-12 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Ferro- or ferrimagnetic layer, process for their preparation and their use
JP4893366B2 (en) * 2006-03-31 2012-03-07 Tdk株式会社 Thin film magnetic device
JP6215518B2 (en) 2011-08-26 2017-10-18 ローム株式会社 Magnetic metal substrate and inductance element

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3109839B2 (en) * 1990-12-21 2000-11-20 日本電信電話株式会社 High frequency thin film transformer
JPH04372104A (en) * 1991-06-21 1992-12-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> High frequency inductor
JP3195106B2 (en) * 1992-03-04 2001-08-06 株式会社東芝 Manufacturing method of planar magnetic element
JPH05326260A (en) * 1992-05-26 1993-12-10 Amorphous Denshi Device Kenkyusho:Kk Thin film magnetic element

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0888119A (en) 1996-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3688732B2 (en) Planar magnetic element and amorphous magnetic thin film
JP2002158112A (en) Fine element of type such as minute inductor and minute transformer
JP2008192645A (en) Thin-film magnetic device and its fabrication process
JP2007251111A (en) High-frequency magnetic thin film and high-frequency electronic device
JP7107285B2 (en) Magnetic structure and method of manufacturing magnetic structure
JP3290828B2 (en) Thin film inductance element and method of manufacturing the same
JP3441328B2 (en) Planar inductance element
EP1662519A2 (en) Magnetic thin film and method of forming the same, magnetic device and inductor, and method of manufacturing magnetic device
JP4998292B2 (en) Magnetic thin film and thin film magnetic device
JPWO2005086184A1 (en) Electromagnetic noise suppression thin film
JPH0955316A (en) Planar magnetic element and production thereof
EP0766272B1 (en) Magnetic thin films and their use in thin film magnetic elements
JPH0963844A (en) Multilayered magnetic film and thin film magnetic element employing it
JPH0529146A (en) Thin film inductance element utilizing rectangular magnetic core
JP2694114B2 (en) Thin film magnetic element and manufacturing method thereof
JP2005109246A (en) High frequency magnetic thin film and its manufacturing method, and magnetic element
JP4645178B2 (en) Magnetic element and inductor
JP2898129B2 (en) Amorphous soft magnetic multilayer thin film and manufacturing method thereof
Crawford et al. Fabrication and comparison of broad-band inductors with one and two Co-based amorphous ground planes
JP2001143929A (en) Thin film magnetic device and method for manufacturing the same
JP4893367B2 (en) Thin film magnetic device
JPH05326262A (en) Magnetic multilayer film
JPH07335442A (en) Filter
JP4308963B2 (en) Magnetic element
JPH1187125A (en) Anisotropic ferrite magnetic body and manufacture thereof, and planar magnetic element using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20020305

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080322

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090322

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100322

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees