JP5421742B2

JP5421742B2 - トランス

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Publication number: JP5421742B2
Application number: JP2009266578A
Authority: JP
Inventors: 由明本多
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-11-24
Filing date: 2009-11-24
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2029-11-24
Also published as: JP2011114033A

Description

本発明は、インダクタンス部品の一種であるトランスに関し、特に小型のトランスに関するものである。

従来から、小型のトランスとして、トランスの基体として半導体基板を用い、半導体製造プロセスなどを利用して製造したトランスが各所で研究開発されている（例えば、特許文献１，２参照）。

ところで、上記特許文献１，２に開示されたトランスは、半導体基板からなる基体の一表面側に形成された絶縁層に磁性体膜からなるコアが埋設され、絶縁層における基体側でコアの長さ方向に並設され平面視においてコアに交差する複数の線状の第１配線と、絶縁層における基体側とは反対側でコアの長さ方向に並設され平面視においてコアに交差する複数の線状の第２配線と、第１配線と第２配線とを接続する複数のビアとでコイルが形成されている。しかして、上記特許文献１，２に開示されたトランスでは、２つの平面視スパイラル状のコイルが基体の厚み方向において離間して配置されたトランスに比べて、平面サイズの小型化を図ることができる。

特開２００２−５０５２０号公報特開２００２−１００７３３号公報

しかしながら、上記特許文献１，２に開示されたトランスは、半導体基板からなる基体の上記一表面側に形成された絶縁層にコアが埋設されたものであるから、コアの長さ方向に直交する断面の面積が小さいので、コアが磁気飽和しやすく、効率が低いという問題があった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、小型化を図りながらも効率の向上を図れ、且つ、渦電流損の発生を抑制できるトランスを提供することにある。

請求項１の発明は、シリコン基板を用いて形成されてコアおよび当該コアに巻回された複数のコイルを有するトランスであって、前記コアは、前記シリコン基板からなる基体の一部により構成され前記基体の厚み方向に沿った複数の埋込穴が２次元的に配列されたシリコン領域と、前記シリコン領域の各前記埋込穴それぞれの内側に埋め込まれた複数の磁性材料部と、各前記磁性材料部と各前記埋込穴の内周面との間に介在するシリコン酸化膜とで構成され、前記コイルは、前記基体の一表面側で前記コアの長さ方向に並設され平面視において前記コアに交差する複数の線状の第１配線と、前記基体の他表面側で前記コアの長さ方向に並設され平面視において前記コアに交差する複数の線状の第２配線と、前記基体の厚み方向に貫設され前記第１配線と前記第２配線とを接続する複数の貫通配線とで構成されてなり、前記基体は、前記一表面と各前記磁性材料部との間に第１絶縁膜のみが介在し、前記他表面と各前記磁性材料部との間に第２絶縁膜のみが介在していることを特徴とする。

この発明によれば、コアが、シリコン基板からなる基体の一部により構成され基体の厚み方向に沿った複数の埋込穴が２次元的に配列されたシリコン領域と、シリコン領域の各埋込穴それぞれの内側に埋め込まれた複数の磁性材料部と、各磁性材料部と各埋込穴の内周面との間に介在するシリコン酸化膜とで構成され、且つ、コイルが、基体の一表面側でコアの長さ方向に並設され平面視においてコアに交差する複数の線状の第１配線と、基体の他表面側でコアの長さ方向に並設され平面視においてコアに交差する複数の線状の第２配線と、基体の厚み方向に貫設され第１配線と第２配線とを接続する複数の貫通配線とで構成されているので、シリコン基板からなる基体の厚みを利用してコアの厚みを大きくすることができるから、平面サイズの小型化を図りながらもコアの長さ方向に直交する断面の面積の増大による効率の向上を図れ、しかも、コアの平面視において２次元的に配置される複数の磁性材料部のうち隣り合う磁性材料部間にはシリコン酸化膜が存在するので、コアでの渦電流損の発生を抑制でき、高効率化を図れる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記シリコン領域は、ポーラスシリコン領域であることを特徴とする。

この発明によれば、前記シリコン領域の抵抗を大きくでき、前記コアでの渦電流損をより低減でき、より一層の高効率化を図れる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記コイルは、前記コアに多重に巻回されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記コイルの巻数を多くできるとともに高効率化が可能となる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記基体は、前記シリコン基板を複数備え、前記複数の前記シリコン基板が厚み方向に重ねて配置されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記基体が前記シリコン基板を１つだけ備えている場合に比べて、前記基体の平面サイズを大きくすることなく、前記コアの前記長さ方向に直交する前記断面の面積をより大きくすることができ、より一層の効率の向上を図れる。

請求項５の発明は、シリコン基板を用いて形成されてコアおよび当該コアに巻回された複数のコイルを有するトランスであって、前記コアは、前記シリコン基板からなる基体の一部により構成され前記基体の厚み方向に沿った複数の埋込穴が２次元的に配列されたシリカ領域と、前記シリカ領域の各前記埋込穴それぞれの内側に埋め込まれた複数の磁性材料部とで構成され、前記コイルは、前記基体の一表面側で前記コアの長さ方向に並設され平面視において前記コアに交差する複数の線状の第１配線と、前記基体の他表面側で前記コアの長さ方向に並設され平面視において前記コアに交差する複数の線状の第２配線と、前記基体の厚み方向に貫設され前記第１配線と前記第２配線とを接続する複数の貫通配線とで構成されてなり、前記基体は、前記一表面と各前記磁性材料部との間に前記シリカ領域の一部のみが介在し、前記他表面と各前記磁性材料部との間に前記シリカ領域の他の一部のみが介在していることを特徴とする。

この発明によれば、コアが、シリコン基板からなる基体の一部により構成され基体の厚み方向に沿った複数の埋込穴が２次元的に配列されたシリカ領域と、シリカ領域の各埋込穴それぞれの内側に埋め込まれた複数の磁性材料部とで構成され、且つ、コイルが、基体の一表面側でコアの長さ方向に並設され平面視においてコアに交差する複数の線状の第１配線と、基体の他表面側でコアの長さ方向に並設され平面視においてコアに交差する複数の線状の第２配線と、基体の厚み方向に貫設され第１配線と第２配線とを接続する複数の貫通配線とで構成されているので、シリコン基板からなる基体の厚みを利用してコアの厚みを大きくすることができるから、平面サイズの小型化を図りながらもコアの長さ方向に直交する断面の面積の増大による効率の向上を図れ、しかも、コアの平面視において２次元的に配置される複数の磁性材料部のうち隣り合う磁性材料部間にはシリカ領域の一部が存在するので、コアでの渦電流損の発生を抑制でき、高効率化を図れる。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、前記シリカ領域は、多孔質シリカ領域であることを特徴とする。

この発明によれば、前記シリカ領域の抵抗を大きくでき、前記コアでの渦電流損をより低減でき、より一層の高効率化を図れる。

請求項７の発明は、請求項５または請求項６の発明において、前記基体は、前記シリコン基板を複数備え、前記複数の前記シリコン基板が厚み方向に重ねて配置されてなることを特徴とする。

請求項１，５の発明では、小型化を図りながらも効率の向上を図れ、且つ、渦電流損の発生を抑制できるという効果がある。

実施形態のトランスを示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は要部概略斜視図、（ｃ）は要部概略斜視図、（ｄ）は要部概略平面図、（ｅ）は要部概略断面図である。同上のトランスの製造方法を説明するための主要工程断面図である。同上のトランスの他の構成例を示す要部概略平面図である。実施形態２のトランスの要部概略断面図である。同上のトランスの製造方法を説明するための主要工程断面図である。同上のトランスの製造方法を説明するための主要工程断面図である。実施形態３のトランスの要部概略断面図である。実施形態４のトランスの要部概略断面図である。

（実施形態１）
本実施形態のトランスは、図１に示すように、シリコン基板１を用いて形成されてコア２および当該コア２に巻回された複数（図示例では、３つ）のコイル３（３_１，３_２，３_３)を有している。ここにおいて、シリコン基板１としては、主表面である一表面が（１００）面で高抵抗率（例えば、抵抗率が１００Ωｃｍ以上）の単結晶のｐ形シリコン基板を用いているが、ｐ形シリコン基板に限らず、ｎ形シリコン基板を用いてもよい。

上述のコア２は、シリコン基板１からなる基体１０の一部により構成され基体１０の厚み方向に沿った複数の埋込穴２２が２次元的に配列されたシリコン領域２０と、シリコン領域２０の各埋込穴２２それぞれの内側に埋め込まれた複数の磁性材料部２４と、各磁性材料部２４と各埋込穴２２の内周面との間に介在するシリコン酸化膜２３とで構成されている。

本実施形態では、コア２の平面視形状を円環状の形状としてあるが、これに限らず、環状（閉ループ状）の形状であればよく、例えば、矩形環状の形状としてもよい。要するに、本実施形態のトランスでは、コア２をトロイダルコアとしてあるので、環状の磁気回路が形成され、磁路にギャップがある場合に比べて、漏れ磁束を低減でき、効率を高めることができる。

シリコン領域２０は、シリコン基板１に複数の埋込穴２２を設けることによって形成されており、埋込穴２２の開口形状を矩形状（ここでは、正方形状）としてあるが、埋込穴２２の開口形状は特に限定するものではない。なお、シリコン領域２０は、シリコン基板１において複数の埋込穴２２が設けられた領域であり、平面視において、シリコン基板１とシリコン領域２０との境界は実際には存在しない。

磁性材料部２４の磁性材料としては、例えば、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金（ＮｉとＦｅとからなる合金）、Ｆｅ−Ｃｏ系材料などを採用すればよい。

また、上述のコイル３は、基体１０の一表面側（図１（ｅ）の上面側）でコア２の長さ方向（磁路の長さ方向であり、ここでは、平面視における円環状のコア２の周方向）に並設され平面視においてコア２に交差する複数の線状（本実施形態では、直線状）の第１配線３１と、基体１０の他表面側（図１（ｅ）の下面側）でコア２の長さ方向に並設され平面視においてコア２に交差する複数の線状（本実施形態では、直線状）の第２配線３２と、基体１０の厚み方向に貫設され第１配線３１と第２配線３２とを接続する複数の貫通配線３３とで構成されている。なお、第１配線３１および第２配線３２は、直線状に限らず、例えば、曲線状でもよいし、折れ線状でもよい。

ここで、基体１０の上記一表面側でコア２の長さ方向において隣接する各一対の第１配線３１の一方の一端部（平面視で円環状のコア２の内側に位置する端部）と他方の他端部（平面視で円環状のコア２の外側に位置する端部）とを、上記一端部に重なる貫通配線３３（コア２の内側に位置する貫通配線３３）と上記他端部に重なる貫通配線３３（コア２の外側に位置する貫通配線３３）と、基体１０の上記他表面側で当該２つの貫通配線３３に跨る第２配線３２とで電気的に接続されている。すなわち、基体１０の上記一表面側に設けた１本の第１配線３１が貫通配線３３−第２配線３２−貫通配線３３の経路で隣の第１配線３１に接続されるという接続関係によって、各第１配線３１が順次接続され１回路のコイル３が形成されている。また、コイル３の端末部（末端）３ｂは、基体１０の上記一表面側に形成された引き出し配線３５に接続されており、引き出し配線３５におけるコイル３の端末部３ｂ側とは反対側の端部に設けたパッド（図示せず）を通して外部の回路と接続される。なお、第１配線３１、第２配線３２および引き出し配線３５は、Ｃｕ膜により構成してあるが、これらの材料としては、Ｃｕに限らず、例えば、Ａｌ、Ｎｉ、Ａｕなどを採用してもよい。また、第１配線３１、第２配線３２および引き出し配線３５は、単層膜に限らず、多層膜でもよく、また、第１配線３１と第２配線３２と引き出し配線３５とは、必ずしも同じ材料により形成する必要はない。

ところで、上述の基体１０は、コア２の幅方向の両側それぞれにおいて、貫通配線３３が内側に形成される複数の貫通孔１２が厚み方向に貫設され、各貫通孔１２の内周面にシリコン酸化膜からなる絶縁膜４３が形成されており、貫通配線３３と貫通孔１２の内周面との間に絶縁膜４３が介在している。なお、貫通配線３３の材料としては、Ｃｕを採用しているが、Ｃｕに限らず、例えば、Ｎｉ、Ａｌなどを採用してもよい。

ここで、コイル３とシリコン基板１とは、図１（ｅ）に示すように、シリコン基板１の上記一表面側に形成されて第１配線３１とシリコン基板１との間に介在するシリコン酸化膜１６ａ，１７ａからなる絶縁膜４１と、シリコン基板１の他表面側に形成されて第２配線３２とシリコン基板１との間に介在するシリコン酸化膜１８ｂ，１６ｂからなる絶縁膜４２と、各貫通孔１２それぞれの内周面に形成されたシリコン酸化膜からなる複数の絶縁膜４３とで構成される絶縁部４によって電気的に絶縁されている。

以下、本実施形態のトランスの製造方法について図２を参照しながら説明する。

まず、シリコン基板１の上記他表面側において各貫通孔１２および各埋込穴２２それぞれの形成予定領域の投影領域に、陽極酸化工程で利用する所定膜厚（例えば、１μｍ）の導電性層（例えば、Ａｌ膜、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる陽極（電極）１４を形成する陽極形成工程を行うことによって、図２（ａ）に示す構造を得る。ここにおいて、陽極形成工程では、例えばスパッタ法や蒸着法によってシリコン基板１の上記他表面側の全面に導電性層を成膜した後、Ｎ_２ガスおよびＨ_２ガス雰囲気中で導電性層のシンタ（熱処理）を行うことでシリコン基板１と導電性層との接触がオーミック接触となるようにし、その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して導電性層をパターニングすることで陽極１４を形成する。

上述の陽極形成工程の後、陽極酸化用の電解液中でシリコン基板１の上記一表面側（図２（ａ）の上面側）に対向配置される陰極と陽極１４との間に通電してシリコン基板１の上記一表面側に除去部位となる多孔質シリコンからなる多孔質部１５を形成する陽極酸化工程（陽極酸化処理）を行うことによって、図２（ｂ）に示す構造を得る。ここにおいて、本実施形態では、シリコン基板１として、高抵抗率のｐ形シリコン基板を用いているので、シリコン基板１に光が照射されないように遮光した状態で陽極酸化を行うことにより、多孔質部１５の横方向への拡がりを抑制することができる。なお、シリコン基板１としてｎ形シリコン基板を用いる場合には、シリコン基板１に上記一表面側から光を照射しながら陽極酸化を行うことにより、多孔質部１５の横方向への拡がりを抑制することができる。また、電解液としては、５５ｗｔ％のフッ化水素水溶液とエタノールとを１：１で混合した混合溶液を用いているが、フッ化水素水溶液の濃度やフッ化水素水溶液とエタノールとの混合比は特に限定するものではない。また、フッ化水素水溶液と混合する液体もエタノールに限らず、メタノール、プロパノール、イソプロパノール（ＩＰＡ）などのアルコールなど、陽極酸化反応で発生した気泡を除去できる液体であれば、特に限定するものではない。

ところで、シリコン基板１の一部を陽極酸化工程において多孔質化する際には、ホールをｈ^＋、電子をｅ⁻とすると、以下の反応が起こっていると考えられる。
Ｓｉ＋２ＨＦ＋（２−ｎ）ｈ^＋→ＳｉＦ_２＋２Ｈ^＋＋ｎｅ⁻
ＳｉＦ_２＋２ＨＦ→ＳｉＦ_４＋Ｈ_２
ＳｉＦ_４＋２ＨＦ→ＳｉＨ_２Ｆ_６
すなわち、シリコン基板１の陽極酸化では、Ｆイオンの供給量とホールｈ^＋の供給量との兼ね合いで多孔質化あるいは電解研磨が起こることが知られており、Ｆイオンの供給量の方がホールの供給量よりも多い場合には多孔質化が起こり、ホールｈ^＋の供給量がＦイオンの供給量よりも多い場合には電解研磨が起こる。したがって、本実施形態のようにシリコン基板１として導電形がｐ形のものを用いている場合には、陽極酸化による多孔質化の速度はホールｈ^＋の供給量で決まるから、シリコン基板１中を流れる電流の電流密度で多孔質化の速度が決まり、多孔質部１５の厚みが決まることになる。

上述の陽極酸化工程の終了後、多孔質部１５を除去する多孔質部除去工程を行うことでシリコン基板１において貫通孔１２および埋込穴２２それぞれに対応する部位に垂直孔１２ａおよび垂直孔２２ａを形成することによって、図２（ｃ）に示す構造を得る。ここにおいて、多孔質シリコンからなる多孔質部１５を除去するエッチング液としてアルカリ系溶液（例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＴＭＡＨなどの水溶液）やＨＦ系溶液を用いれば、多孔質部１５を除去する多孔質部除去工程において、Ａｌ膜やＡｌ−Ｓｉ膜により形成されている陽極１４もエッチング除去することができるが、多孔質部除去工程の後に、陽極１４をエッチング除去する陽極除去工程を別途に設けてもよいことは勿論である。なお、本実施形態では、上述の陽極形成工程と陽極酸化工程と多孔質層除去工程とで垂直孔１２ａ，２２ａを形成する垂直孔形成工程を構成しているが、垂直孔形成工程は、これに限らず、例えば、シリコン基板１の上記一表面側に各貫通孔１２および各埋込穴２２それぞれに対応する部位が開口されたシリコン酸化膜などからなるマスク層を形成するマスク層形成工程と、マスク層形成工程の後で、シリコン基板１を上記一表面側からエッチングするエッチング工程とで構成してもよい。この場合のエッチング工程では、例えば、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）型のドライエッチング装置などの垂直深堀が可能なドライエッチング装置を用いる。

上述の垂直孔形成工程の後、シリコン基板１に対して熱酸化を行うことでシリコン基板１の上記一表面側および上記他表面側それぞれにシリコン酸化膜１６ａ，１６ｂを形成する第１の酸化膜形成工程を行うことによって、図２（ｄ）に示す構造を得る。なお、第１の酸化膜形成工程においてシリコン基板１の上記一表面側に形成されたシリコン酸化膜１６ａのうち、貫通孔１２に対応する垂直孔１２ａの内周面に形成された部位が上述の絶縁膜４３を構成し、埋込穴２２に対応する垂直孔２２ａの内周面に形成された部位が上述のシリコン酸化膜２３を構成する。

上述の第１の酸化膜形成工程の後、シリコン基板１の上記一表面側から埋込穴２２に対応する垂直孔２２ａの内側に磁性材料部２４の基礎となる磁性体部２４ａをＣＶＤ法などにより形成する磁性体部形成工程を行い、続いて、シリコン基板１の上記一表面側から貫通孔１２に対応する垂直孔１２ａの内側に貫通配線３３の基礎となる導体部３３ａをＣＶＤ法などにより形成する導体部形成工程を行うことによって、図２（ｅ）に示す構造を得る。ここにおいて、磁性体部形成工程では、シリコン基板１の垂直孔２２ａに磁性体部２４ａをＣＶＤ法などにより埋め込んだ後、シリコン基板１の上記一表面側に突出した磁性体部２４ａの不要部分をＣＭＰ法などにより除去する。また、導体部形成工程では、シリコン基板１の垂直孔１２ａに貫通配線３３の基礎となるとなる導体部３３ａをＣＶＤ法などにより埋め込んだ後、シリコン基板１の上記一表面側に突出した導体部３３ａの不要部分をＣＭＰ法などにより除去する。なお、磁性体部形成工程と導体部形成工程との順序は逆でもよい。

上述の磁性体部形成工程および導体部形成工程を行った後、シリコン基板１の上記他表面側をＣＭＰ法などにより研磨して磁性体部２４ａおよび導体部３３ａを露出させる研磨工程を行うことで磁性材料部２４および貫通配線３３を形成することによって、図２（ｆ）に示す構造を得る。

その後、シリコン基板１の上記一表面側および他表面側それぞれにシリコン酸化膜１７ａ，１７ｂをＣＶＤ法などにより形成する第２の酸化膜形成工程を行い、続いて、シリコン基板１の上記一表面側に第１配線３１および引き出し配線３５（図１（ａ）参照）を形成する表面側配線形成工程を行い、その後、シリコン基板１の上記他表面側に第２配線３２を形成する裏面側配線形成工程を行うことによって、図２（ｇ）に示す構造のトランスを得る。ここで、シリコン基板１の上記一表面側に形成されたシリコン酸化膜１６ａとシリコン酸化膜１７ａとの積層膜が上述の絶縁膜４１を構成し、シリコン基板１の上記他表面側に形成されたシリコン酸化膜１７ｂが上述の絶縁膜４２を構成し、シリコン基板１と絶縁膜４１，４２，４３とで基体１０を構成する。また、表面側配線形成工程では、ＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成技術、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して、第１配線３１と引き出し配線３５とを同時に形成し、裏面側配線形成工程では、ＣＶＤ法やスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成技術、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して第２配線３２を形成している。なお、表面側配線形成工程と裏面側配線形成工程との順序は逆でもよい。

なお、本実施形態のトランスの製造方法では、表面側配線形成工程と裏面側配線形成工程とで構成される配線形成工程が終了するまでをウェハレベルで行ってから、ダイシング工程を行うことで個々のトランスに分割するようにしている。

以上説明した本実施形態のトランスによれば、コア２が、シリコン基板１からなる基体１０の一部により構成され基体１０の厚み方向に沿った複数の埋込穴２２が２次元的に配列されたシリコン領域２０と、シリコン領域２０の各埋込穴２２それぞれの内側に埋め込まれた複数の磁性材料部２４と、各磁性材料部２４と各埋込穴２２の内周面との間に介在するシリコン酸化膜２３とで構成され、且つ、コイル３が、基体１０の上記一表面側でコア２の長さ方向に並設され平面視においてコア２に交差する複数の線状の第１配線３１と、基体１０の上記他表面側でコア２の長さ方向に並設され平面視においてコア２に交差する複数の線状の第２配線３２と、基体１０の厚み方向に貫設され第１配線３１と第２配線３２とを接続する複数の貫通配線３３とで構成されているので、シリコン基板１からなる基体１０の厚みを利用してコア２の厚みを大きくすることができるから、平面サイズの小型化を図りながらもコア２の長さ方向に直交する断面の面積の増大による効率の向上を図れ、しかも、コア２の平面視において２次元的に配置される複数の磁性材料部２４のうち隣り合う磁性材料部２４間にはシリコン酸化膜２３が存在するので、コア２での渦電流損の発生を抑制でき、高効率化を図れる。ここで、本実施形態のトランスでは、コア２の長さ方向に直交する断面の面積が大きくなることにより、コア２の磁気飽和が生じにくくなり、電流容量を大きくとることができる。

また、本実施形態のトランスでは、コイル３がコア２に１重に巻回された形状となっているが、図３に示すように、コイル３が、コア２に多重に巻回された形としてもよく、この場合には、コイル３の巻数を多くできるとともに高効率化が可能となる。

（実施形態２）
本実施形態のトランスの基本構成は実施形態１と略同じであり、図４に示すように、基体１０が、シリコン基板１を複数備え（図示例では、２つ備え）、これら複数のシリコン基板１が厚み方向に重ねて配置されている点が相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のトランスでは、コア２および貫通配線３３が複数のシリコン基板１に跨って形成されている。

以下、本実施形態のトランスの製造方法について図５および図６を参照しながら説明するが、実施形態１において説明した製造方法と同様の工程については説明を適宜省略する。

まず、シリコン基板１の他表面側において各貫通孔１２および各埋込穴２２それぞれの形成予定領域の投影領域に陽極酸化工程で利用する所定膜厚（例えば、１μｍ）の導電性層（例えば、Ａｌ膜、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる陽極（電極）１４を形成する陽極形成工程を行うことによって、図５（ａ）に示す構造を得る。

上述の陽極形成工程の後、陽極酸化用の電解液中でシリコン基板１の上記一表面側（図５（ａ）の上面側）に対向配置される陰極と陽極１４との間に通電してシリコン基板１の上記一表面側に除去部位となる多孔質シリコンからなる多孔質部１５を形成する陽極酸化工程（陽極酸化処理）を行うことによって、図５（ｂ）に示す構造を得る。

上述の陽極酸化工程の終了後、多孔質部１５を除去する多孔質部除去工程を行うことでシリコン基板１において貫通孔１２および埋込穴２２それぞれに対応する部位に垂直孔１２ａおよび垂直孔２２ａを形成することによって、図５（ｃ）に示す構造を得る。ここにおいて、多孔質シリコンからなる多孔質部１５を除去するエッチング液としてアルカリ系溶液（例えば、ＫＯＨ、ＮａＯＨ、ＴＭＡＨなどの水溶液）やＨＦ系溶液を用いれば、多孔質部１５を除去する多孔質部除去工程において、Ａｌ膜やＡｌ−Ｓｉ膜により形成されている陽極１４もエッチング除去することができる。なお、本実施形態では、上述の陽極形成工程と陽極酸化工程と多孔質層除去工程とで垂直孔形成工程を構成しているが、垂直孔形成工程は、これに限らず、例えば、シリコン基板１の上記一表面側に各貫通孔１２および各埋込穴２２それぞれに対応する部位が開口されたシリコン酸化膜などからなるマスク層を形成するマスク層形成工程と、マスク層形成工程の後で、シリコン基板１を上記一表面側からエッチングするエッチング工程とで構成してもよい。

上述の垂直孔形成工程の後、シリコン基板１の露出表面を熱酸化することでシリコン基板１の上記一表面側および上記他表面側それぞれにシリコン酸化膜１６ａ，１６ｂを形成する第１の酸化膜形成工程を行うことによって、図５（ｄ）に示す構造を得る。なお、第１の酸化膜形成工程においてシリコン基板１の上記一表面側に形成されたシリコン酸化膜１６ａのうち、貫通孔１２に対応する垂直孔１２ａの内周面に形成された部位が絶縁膜４３の一部を構成し、埋込穴２２に対応する垂直孔２２ａの内周面に形成された部位がシリコン酸化膜２３の一部を構成する。

上述の第１の酸化膜形成工程の後、シリコン基板１の上記一表面側から埋込穴２２に対応する垂直孔２２ａの内側に磁性材料部２４の基礎となる磁性体部２４ａをＣＶＤ法などにより形成する磁性体部形成工程を行い、続いて、シリコン基板１の上記一表面側から貫通孔１２に対応する垂直孔１２ａの内側に貫通配線３３の基礎となる導体部３３ａをＣＶＤ法などにより形成する導体部形成工程を行うことによって、図５（ｅ）に示す構造を得る。

上述の磁性体部形成工程および導体部形成工程までの工程を行った２つのシリコン基板１の上記一表面側同士を重ねて接合する接合工程を行うことによって、図６（ａ）に示す構造を得る。なお、接合工程では、２つのシリコン基板１，１を重ね合わせて適宜の加熱を行いながら適宜の荷重を印加することで、２つのシリコン基板１，１の上記一表面側同士を接合している。

上述の接合工程の後、各シリコン基板１，１の上記他表面側をＣＭＰ法などにより研磨して磁性体部２４ａおよび導体部３３ａを露出させる研磨工程を行うことで磁性材料部２４および貫通配線３３を形成することによって、図６（ｂ）に示す構造を得る。なお、本実施形態では、シリコン基板１の厚み方向において重なる２つの磁性体部２４ａ，２４ａで１つの磁性材料部２４を構成し、上記厚み方向において重なる２つの導体部３３ａ，３３ａで１つの貫通配線３３を構成している。

上述の研磨工程の後、各シリコン基板１，１の上記他表面側それぞれにシリコン酸化膜１７ａ，１７ｂをＣＶＤ法などにより形成する第２の酸化膜形成工程を行うことによって、図６（ｃ）に示す構造を得る。ここで、図６（ｃ）における上側のシリコン基板１の上記他表面側に形成されたシリコン酸化膜１６ａとシリコン酸化膜１７ａとの積層膜が上述の絶縁膜４１を構成し、図６（ｃ）における下側のシリコン基板１の上記他表面側に形成されたシリコン酸化膜１６ａとシリコン酸化膜１７ｂとの積層膜が上述の絶縁膜４２を構成し、２つのシリコン基板１，１と絶縁膜４１，４２，４３とで基体１０を構成する。

続いて、基体１０の一表面側（図６（ｃ）における上面側）に第１配線３１および引き出し配線３５（図１（ａ）参照）を形成する表面側配線形成工程を行い、その後、基体１０の他表面側（図６（ｃ）における下面側）に第２配線３２を形成する裏面側配線形成工程を行うことによって、図６（ｄ）に示す構造のトランスを得る。なお、表面側配線形成工程と裏面側配線形成工程との順序は逆でもよい。

以上説明した本実施形態のトランスでは、基体１０が、シリコン基板１を複数備え、複数のシリコン基板１が厚み方向に重ねて配置されているので、実施形態１のように基体１０がシリコン基板１を１つだけ備えている場合に比べて、基体１０の平面サイズを大きくすることなく、コア２の長さ方向に直交する断面の面積をより大きくすることができ、より一層の効率の向上を図れる。

なお、基体１０の備えるシリコン基板２の数は、２つに限らず、３つ以上でもよい。

（実施形態３）
図７に示す本実施形態のトランスの基本構成は実施形態２と略同じであり、シリコン領域２０が、各シリコン基板１，１の一部を陽極酸化することにより形成されたポーラスシリコン領域（多孔質シリコン領域）により構成されている点が相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態のトランスの製造にあたっては、例えば、実施形態２で説明した製造方法において、多孔質部除去工程の後で陽極酸化を行うことにより、ポーラスシリコン領域を形成し、第１の酸化膜形成工程で、ポーラスシリコン領域の一部のみを酸化するようにすればよい。

しかして、本実施形態のトランスによれば、シリコン領域２０がポーラスシリコン領域であるので、シリコン領域２０が単結晶シリコンに比べて抵抗の大きなポーラスシリコンにより形成されているので、シリコン領域２０の抵抗を大きくでき、コア２での渦電流損をより低減でき、より一層の高効率化を図れる。

なお、実施形態１のトランスにおいて、シリコン領域２０をポーラスシリコン領域により構成しても、同様の効果が得られる。

（実施形態４）
図８に示す本実施形態のトランスの基本構成は実施形態２と略同じであり、実施形態２にて説明したシリコン領域２０と各シリコン酸化膜２３とで構成されていた部分の代わりに、シリカ領域２１が形成されている点が相違する。なお、実施形態３と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

要するに、本実施形態のトランスは、コア２が、複数のシリコン基板１からなる基体１０の一部により構成され基体１０の厚み方向に沿った複数の埋込穴２２が２次元的に配列されたシリカ領域２１と、シリカ領域２１の各埋込穴２２それぞれの内側に埋め込まれた複数の磁性材料部２４とで構成され、且つ、コイル３が、基体１０の一表面側（図８における上面側）でコア２の長さ方向に並設され平面視においてコア２に交差する複数の線状の第１配線３１と、基体１０の他表面側（図８における下面側）でコア２の長さ方向に並設され平面視においてコア２に交差する複数の線状の第２配線３２と、基体１０の厚み方向に貫設され第１配線３１と第２配線３２とを接続する複数の貫通配線３３とで構成されている。

しかして、本実施形態のトランスにおいても、実施形態２と同様、シリコン基板１，１からなる基体１０の厚みを利用してコア２の厚みを大きくすることができるから、平面サイズの小型化を図りながらもコア２の長さ方向に直交する断面の面積の増大による効率の向上を図れ、しかも、コア２の平面視において２次元的に配置される複数の磁性材料部２４のうち隣り合う磁性材料部２４間にはシリカ領域２１の一部が存在するので、コア２での渦電流損の発生を抑制でき、高効率化を図れる。また、本実施形態のトランスでは、コア２に、実施形態１〜３で説明したシリコン領域２０が存在せず、コア２が複数の磁性材料部２４とシリカ領域２１とでのみ構成されるので、コア２での渦電流損の発生をより抑制できるとともに、湿度などの影響を受けにくくなり、経時安定性が向上する。

ところで、上述のシリカ領域２１を多孔質シリカ領域により構成すれば、シリカ領域２１の抵抗を大きくでき、コア２での渦電流損をより低減でき、より一層の高効率化を図れる。ここにおいて、シリカ領域２１を多孔質シリカ領域により構成する場合には、例えば、実施形態１で説明した製造方法において、多孔質部除去工程の後で多孔質シリカ領域の基礎となる多孔質シリコン領域を陽極酸化により形成し、第１の酸化膜形成工程で、多孔質シリコン領域の全部を酸化することにより、多孔質シリカ領域を形成すればよく、このような製造方法を採用することにより、膜厚の厚いシリカ領域２１を容易に形成することが可能となる。

なお、実施形態１のトランスにおいて、シリコン領域２０と各シリコン酸化膜２３とで構成されていた部分の代わりに、シリカ領域２１を設けてもよい。

ところで、本発明の技術思想は、複数のコイルを有するトランスに限らず、コイルが１つであるインダクタンス部品にも適用可能である。

１シリコン基板
２コア
３コイル
１０基体
２０シリコン領域
２１シリカ領域
２２埋込穴
２３シリコン酸化膜
２４磁性材料部
３１第１配線
３２第２配線
３３貫通配線

Claims

シリコン基板を用いて形成されてコアおよび当該コアに巻回された複数のコイルを有するトランスであって、前記コアは、前記シリコン基板からなる基体の一部により構成され前記基体の厚み方向に沿った複数の埋込穴が２次元的に配列されたシリコン領域と、前記シリコン領域の各前記埋込穴それぞれの内側に埋め込まれた複数の磁性材料部と、各前記磁性材料部と各前記埋込穴の内周面との間に介在するシリコン酸化膜とで構成され、前記コイルは、前記基体の一表面側で前記コアの長さ方向に並設され平面視において前記コアに交差する複数の線状の第１配線と、前記基体の他表面側で前記コアの長さ方向に並設され平面視において前記コアに交差する複数の線状の第２配線と、前記基体の厚み方向に貫設され前記第１配線と前記第２配線とを接続する複数の貫通配線とで構成されてなり、前記基体は、前記一表面と各前記磁性材料部との間に第１絶縁膜のみが介在し、前記他表面と各前記磁性材料部との間に第２絶縁膜のみが介在していることを特徴とするトランス。
前記シリコン領域は、ポーラスシリコン領域であることを特徴とする請求項１記載のトランス。
前記コイルは、前記コアに多重に巻回されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のトランス。
前記基体は、前記シリコン基板を複数備え、前記複数の前記シリコン基板が厚み方向に重ねて配置されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のトランス。
シリコン基板を用いて形成されてコアおよび当該コアに巻回された複数のコイルを有するトランスであって、前記コアは、前記シリコン基板からなる基体の一部により構成され前記基体の厚み方向に沿った複数の埋込穴が２次元的に配列されたシリカ領域と、前記シリカ領域の各前記埋込穴それぞれの内側に埋め込まれた複数の磁性材料部とで構成され、前記コイルは、前記基体の一表面側で前記コアの長さ方向に並設され平面視において前記コアに交差する複数の線状の第１配線と、前記基体の他表面側で前記コアの長さ方向に並設され平面視において前記コアに交差する複数の線状の第２配線と、前記基体の厚み方向に貫設され前記第１配線と前記第２配線とを接続する複数の貫通配線とで構成されてなり、前記基体は、前記一表面と各前記磁性材料部との間に前記シリカ領域の一部のみが介在し、前記他表面と各前記磁性材料部との間に前記シリカ領域の他の一部のみが介在していることを特徴とするトランス。
前記シリカ領域は、多孔質シリカ領域であることを特徴とする請求項５記載のトランス。
前記基体は、前記シリコン基板を複数備え、前記複数の前記シリコン基板が厚み方向に重ねて配置されてなることを特徴とする請求項５または請求項６記載のトランス。