JPH0729732A - 薄膜磁気素子 - Google Patents
薄膜磁気素子Info
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- JPH0729732A JPH0729732A JP5169898A JP16989893A JPH0729732A JP H0729732 A JPH0729732 A JP H0729732A JP 5169898 A JP5169898 A JP 5169898A JP 16989893 A JP16989893 A JP 16989893A JP H0729732 A JPH0729732 A JP H0729732A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 絶縁性基板上に薄膜形成技術によって形成さ
れ、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの小容量（数ワット程
度）の電源部品として用いられる薄膜磁気素子に関し、
製造上の困難さを伴わずにＱ値を向上することができる
薄膜磁気素子の提供する。 【構成】 絶縁性基板上に、コイル導体４としての機能
を有する帯状の導電性金属層と、該導電性金属層の上下
の層間絶縁膜５を介して該導電性金属層を挟むように形
成された磁心としての機能を有する磁性層６ａ，６ｂと
を有し、特定の周波数の信号を前記導電性金属層に印加
することにより使用される薄膜磁気素子であって、前記
磁性層６ａ，６ｂの膜厚が３〜５μｍであり、前記導電
性金属層の膜厚が前記磁性層６ａ，６ｂの膜厚の１０〜
２０倍であり、かつ前記周波数は０．１〜５ＭＨｚであ
ることを含み構成する。
れ、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの小容量（数ワット程
度）の電源部品として用いられる薄膜磁気素子に関し、
製造上の困難さを伴わずにＱ値を向上することができる
薄膜磁気素子の提供する。 【構成】 絶縁性基板上に、コイル導体４としての機能
を有する帯状の導電性金属層と、該導電性金属層の上下
の層間絶縁膜５を介して該導電性金属層を挟むように形
成された磁心としての機能を有する磁性層６ａ，６ｂと
を有し、特定の周波数の信号を前記導電性金属層に印加
することにより使用される薄膜磁気素子であって、前記
磁性層６ａ，６ｂの膜厚が３〜５μｍであり、前記導電
性金属層の膜厚が前記磁性層６ａ，６ｂの膜厚の１０〜
２０倍であり、かつ前記周波数は０．１〜５ＭＨｚであ
ることを含み構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜磁気素子に関し、
より詳しくは、絶縁性基板上に薄膜形成技術によって形
成され、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの小容量（数ワット
程度）の電源部品として用いられる薄膜磁気素子に関す
る。
より詳しくは、絶縁性基板上に薄膜形成技術によって形
成され、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの小容量（数ワット
程度）の電源部品として用いられる薄膜磁気素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】上記の薄膜磁気素子は、小容量（数ワッ
ト程度）の電源部品として用いられるため、使用される
スイッチング周波数が０．５〜５ＭＨｚ、占有面積が４
〜２５ｍｍ2 程度という制限が課されており、このよう
な範囲で、Ｑ値（＝ωＬ／Ｒ：ω（＝２πｆ）は使用角
周波数，ｆは使用周波数）の大きいものが望まれてい
る。
ト程度）の電源部品として用いられるため、使用される
スイッチング周波数が０．５〜５ＭＨｚ、占有面積が４
〜２５ｍｍ2 程度という制限が課されており、このよう
な範囲で、Ｑ値（＝ωＬ／Ｒ：ω（＝２πｆ）は使用角
周波数，ｆは使用周波数）の大きいものが望まれてい
る。
【０００３】従来の薄膜磁気素子は、図４（ａ）及び図
５（ａ）のような平面形状がジグザク形状の、或いは図
５（ｂ）のようなスパイラル形状の導電性金属膜からな
るコイル導体を上下の層間絶縁膜を介して磁性膜で挟む
ようにして絶縁性基板上に形成されている。なお、図４
（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
５（ａ）のような平面形状がジグザク形状の、或いは図
５（ｂ）のようなスパイラル形状の導電性金属膜からな
るコイル導体を上下の層間絶縁膜を介して磁性膜で挟む
ようにして絶縁性基板上に形成されている。なお、図４
（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【０００４】このような薄膜磁気素子は磁心をソレノイ
ドコイルで巻いた従来からある構造のインダクタを平面
的な構造としたものと同等な機能を有する。即ち、コイ
ル導体がソレノイドコイルに相当し、磁性層が磁心に相
当する。そして、Ｑ値の大きいものが得られるように、
通常、単位面積当たりのインダクタンスＬを大きくし、
コイル導体の抵抗Ｒを小さくするようにしている。ま
た、磁心として用いる磁性層については、保磁力ＨC が
小さく、比透磁率μ及び飽和磁束密度ＢS が大きい材料
が好ましい。例えば、ＨC が０．５（Ｏe ）以下、μ＝
5000，ＢS ＝１（Ｔ）程度の特性を有する磁性材料が好
ましい。これにより、磁気飽和を起こすことなく、大き
な磁束変化を引き起こすことができる。また、渦電流を
抑制するためには、抵抗率は大きい方が好ましいが、反
面、透磁率や飽和磁束数密度が小さくなるため、実用上
は適度な抵抗率を有する材料を用いている。
ドコイルで巻いた従来からある構造のインダクタを平面
的な構造としたものと同等な機能を有する。即ち、コイ
ル導体がソレノイドコイルに相当し、磁性層が磁心に相
当する。そして、Ｑ値の大きいものが得られるように、
通常、単位面積当たりのインダクタンスＬを大きくし、
コイル導体の抵抗Ｒを小さくするようにしている。ま
た、磁心として用いる磁性層については、保磁力ＨC が
小さく、比透磁率μ及び飽和磁束密度ＢS が大きい材料
が好ましい。例えば、ＨC が０．５（Ｏe ）以下、μ＝
5000，ＢS ＝１（Ｔ）程度の特性を有する磁性材料が好
ましい。これにより、磁気飽和を起こすことなく、大き
な磁束変化を引き起こすことができる。また、渦電流を
抑制するためには、抵抗率は大きい方が好ましいが、反
面、透磁率や飽和磁束数密度が小さくなるため、実用上
は適度な抵抗率を有する材料を用いている。
【０００５】図４（ａ），（ｂ）に示す薄膜磁気素子を
作成するには、まず、シリコン基板２１上に形成された
下地絶縁膜２２の上に、一層目のコイル導体23ａをパタ
ーニングにより形成した後、下層の層間絶縁膜２２で被
覆する。続いて、層間絶縁膜２２上に膜厚数μｍの磁性
層２６をパターニングにより形成した後、磁性層２６を
上層の層間絶縁膜２５で被覆する。次いで、２層目のコ
イル導体23ｂをパターニングにより形成する。これによ
り、磁性層２６が磁性層２６上下の層間絶縁膜２５を介
してコイル導体23ａ，23ｂで挟まれた薄膜磁気素子が作
成される。なお、２７はパッド、２８はビアホール（コ
ンタクト部）である。
作成するには、まず、シリコン基板２１上に形成された
下地絶縁膜２２の上に、一層目のコイル導体23ａをパタ
ーニングにより形成した後、下層の層間絶縁膜２２で被
覆する。続いて、層間絶縁膜２２上に膜厚数μｍの磁性
層２６をパターニングにより形成した後、磁性層２６を
上層の層間絶縁膜２５で被覆する。次いで、２層目のコ
イル導体23ｂをパターニングにより形成する。これによ
り、磁性層２６が磁性層２６上下の層間絶縁膜２５を介
してコイル導体23ａ，23ｂで挟まれた薄膜磁気素子が作
成される。なお、２７はパッド、２８はビアホール（コ
ンタクト部）である。
【０００６】また、図５（ａ），（ｂ）に示す薄膜磁気
素子を形成するには、まず、半導体基板上に形成された
下地絶縁膜の上に下層の磁性層を形成した後、該磁性層
上に下層の層間絶縁膜を形成する。続いて、層間絶縁膜
上に導電性金属層を形成し、これをパターニングしてコ
イル導体３１，３５を形成した後、上層の層間絶縁膜で
被覆する。次いで、層間絶縁膜上に上層の磁性層３２，
３６を形成する。これにより、コイル導体３１，３５が
コイル導体３１，３５上下の層間絶縁膜を介して磁性層
で挟まれた薄膜磁気素子が作成される。
素子を形成するには、まず、半導体基板上に形成された
下地絶縁膜の上に下層の磁性層を形成した後、該磁性層
上に下層の層間絶縁膜を形成する。続いて、層間絶縁膜
上に導電性金属層を形成し、これをパターニングしてコ
イル導体３１，３５を形成した後、上層の層間絶縁膜で
被覆する。次いで、層間絶縁膜上に上層の磁性層３２，
３６を形成する。これにより、コイル導体３１，３５が
コイル導体３１，３５上下の層間絶縁膜を介して磁性層
で挟まれた薄膜磁気素子が作成される。
【０００７】上記のようにして作成された薄膜磁気素子
のうち、図５（ｂ）に示すスパイラル形状のコイル導体
３５が磁性回路と鎖交する磁束数を最も多くすることが
できる。即ち、単位面積当たりのインダクタンスＬを最
も高くすることができるといえる。
のうち、図５（ｂ）に示すスパイラル形状のコイル導体
３５が磁性回路と鎖交する磁束数を最も多くすることが
できる。即ち、単位面積当たりのインダクタンスＬを最
も高くすることができるといえる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の薄膜磁
気素子では、構造上の問題から、従来の立体的なコイル
と比較してＱ値の大きな薄膜磁気素子を作成することは
難しい。
気素子では、構造上の問題から、従来の立体的なコイル
と比較してＱ値の大きな薄膜磁気素子を作成することは
難しい。
【０００９】即ち、コイル導体23ａ，23ｂ，３１，３５
の断面積を大きくすると抵抗値を小さくすることができ
るが、コイル導体23ａ，23ｂ，３１，３５として導電性
金属層の薄膜を用いているため、製造上、導電性金属層
の断面積を大きくすべく膜厚を十分に厚くすることが難
しいという問題がある。
の断面積を大きくすると抵抗値を小さくすることができ
るが、コイル導体23ａ，23ｂ，３１，３５として導電性
金属層の薄膜を用いているため、製造上、導電性金属層
の断面積を大きくすべく膜厚を十分に厚くすることが難
しいという問題がある。
【００１０】また、たとえ導電性金属層の膜厚を限界近
くまで厚くできたとしても、抵抗値は小さくなるが、導
電性金属層の膜厚の増加にともなってＬ値も小さくな
り、Ｑ値の向上にはつながり難い。この問題を解決する
ため、使用周波数を上げて低いＬ値を補おうとすると、
コイル導体23ａ，23ｂ，３１，３５の膜厚が厚いため渦
電流損失による抵抗の増加を招く。
くまで厚くできたとしても、抵抗値は小さくなるが、導
電性金属層の膜厚の増加にともなってＬ値も小さくな
り、Ｑ値の向上にはつながり難い。この問題を解決する
ため、使用周波数を上げて低いＬ値を補おうとすると、
コイル導体23ａ，23ｂ，３１，３５の膜厚が厚いため渦
電流損失による抵抗の増加を招く。
【００１１】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
て創作されたものであり、製造上の困難さを伴わずにＱ
値を向上することができる薄膜磁気素子の提供を目的と
する。
て創作されたものであり、製造上の困難さを伴わずにＱ
値を向上することができる薄膜磁気素子の提供を目的と
する。
【００１２】
【課題を解決するための手段】絶縁性基板上に、コイル
導体としての機能を有する帯状の導電性金属層と、該導
電性金属層の上下の層間絶縁膜を介して該導電性金属層
を挟むように形成された磁心としての機能を有する磁性
層とを有し、特定の周波数の信号を前記導電性金属層に
印加することにより使用される薄膜磁気素子において、
上記課題を解決するための本発明の第１の手段として
は、前記磁性層の膜厚を３〜５μｍとすると共に、前記
導電性金属層の膜厚を前記磁性層の膜厚の１０〜２０倍
とし、かつ前記周波数を０．１〜５ＭＨｚに設定してな
ることを特徴とする。
導体としての機能を有する帯状の導電性金属層と、該導
電性金属層の上下の層間絶縁膜を介して該導電性金属層
を挟むように形成された磁心としての機能を有する磁性
層とを有し、特定の周波数の信号を前記導電性金属層に
印加することにより使用される薄膜磁気素子において、
上記課題を解決するための本発明の第１の手段として
は、前記磁性層の膜厚を３〜５μｍとすると共に、前記
導電性金属層の膜厚を前記磁性層の膜厚の１０〜２０倍
とし、かつ前記周波数を０．１〜５ＭＨｚに設定してな
ることを特徴とする。
【００１３】また本発明の第２の手段としては、前記磁
性層を、絶縁膜により互いに絶縁分離されて積層された
多層の磁性膜としたことを特徴とする。ここで、前記磁
性層は少なくとも１００層の磁性膜からなることが望ま
しい。
性層を、絶縁膜により互いに絶縁分離されて積層された
多層の磁性膜としたことを特徴とする。ここで、前記磁
性層は少なくとも１００層の磁性膜からなることが望ま
しい。
【００１４】
【作用】上記の従来例の課題での検討結果から、製造上
の困難さを伴わずに高いＱ値が得られるような薄膜磁気
素子を作成するには、使用周波数に応じて最適な構造を
決定することが必要になる。
の困難さを伴わずに高いＱ値が得られるような薄膜磁気
素子を作成するには、使用周波数に応じて最適な構造を
決定することが必要になる。
【００１５】本願発明者は、使用周波数として通常の使
用周波数０．１〜５ＭＨｚを用いた場合に、薄膜磁気素
子として製造上の困難さを伴わずに高いＱ値が得られる
ような磁性層の膜厚及び導電性金属層の膜厚の適正な値
を実験により見いだした。即ち、本発明の薄膜磁気素子
においては、そのような適正な値として、磁性層の膜厚
を３〜５μｍとし、導電性金属層の膜厚を磁性層の膜厚
の１０〜２０倍としている。これにより、製造上の困難
さを伴わずにＱ値を向上することができる。
用周波数０．１〜５ＭＨｚを用いた場合に、薄膜磁気素
子として製造上の困難さを伴わずに高いＱ値が得られる
ような磁性層の膜厚及び導電性金属層の膜厚の適正な値
を実験により見いだした。即ち、本発明の薄膜磁気素子
においては、そのような適正な値として、磁性層の膜厚
を３〜５μｍとし、導電性金属層の膜厚を磁性層の膜厚
の１０〜２０倍としている。これにより、製造上の困難
さを伴わずにＱ値を向上することができる。
【００１６】また、本発明の他の薄膜磁気素子において
は、磁性層は、絶縁膜により互いに絶縁分離されて積層
された少なくとも１００層の磁性膜からなる。従って、
絶縁分離されたそれぞれの磁性膜の膜厚は薄いので、見
かけ上の抵抗率が大きくなり、これにより、渦電流を抑
制することができる。しかも、磁性層全体で見た場合に
は、１００層以上の磁性膜が積層されているので、磁性
層の実質上の断面積は大きい。このため、十分な鎖交磁
束数が得られるので、製造上の困難さを伴わずにＱ値を
向上することができる。
は、磁性層は、絶縁膜により互いに絶縁分離されて積層
された少なくとも１００層の磁性膜からなる。従って、
絶縁分離されたそれぞれの磁性膜の膜厚は薄いので、見
かけ上の抵抗率が大きくなり、これにより、渦電流を抑
制することができる。しかも、磁性層全体で見た場合に
は、１００層以上の磁性膜が積層されているので、磁性
層の実質上の断面積は大きい。このため、十分な鎖交磁
束数が得られるので、製造上の困難さを伴わずにＱ値を
向上することができる。
【００１７】
【実施例】次に、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。
ついて説明する。
【００１８】（１）本発明の第１の実施例 図１（ａ）は本発明の第１の実施例に係る薄膜磁気素子
について説明する断面図、図１（ｂ）は薄膜磁気素子の
平面図で、平面形状がスパイラル状のコイル導体を有す
る。なお、図１（ａ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面を示
す。
について説明する断面図、図１（ｂ）は薄膜磁気素子の
平面図で、平面形状がスパイラル状のコイル導体を有す
る。なお、図１（ａ）は図１（ｂ）のＢ−Ｂ線断面を示
す。
【００１９】図１において、１はシリコン基板、２はシ
リコン基板１を熱酸化して形成されたシリコン酸化膜と
該シリコン酸化膜上にスパッタにより形成されたシリコ
ン窒化膜とからなる下地絶縁膜である。これらが絶縁性
基板を構成する。３は薄膜トランス及び薄膜インダクタ
として使用される薄膜磁気素子であって、下地絶縁膜２
上に形成されている。薄膜磁気素子３は帯状のアルミニ
ウム膜又は銅膜からなるコイル導体４と、コイル導体４
を互いに絶縁し、かつ該コイル導体４と該コイル導体４
を挟んで形成される軟磁性膜６ａ，６ｂとを絶縁する層
間絶縁膜５と、該層間絶縁膜５を介して該コイル導体４
を上下両側から挟んで形成されている軟磁性膜６ａ，６
ｂからなる。ここで、軟磁性膜６ａ，６ｂは、比透磁率
μS 〜5000，保磁力ＨC 〜０．２（Ｏe ），抵抗率ρ〜
６０（μΩｃｍ）を有する材料、例えば、CoFeBSiOやCo
HfTa等が用いられる。また、製造上の困難さを伴わずに
Ｑ値を高くすることができるように、軟磁性膜６ａ，６
ｂの膜厚は３〜５μｍとされ、コイル導体４の膜厚は軟
磁性膜６ａ，６ｂの膜厚の１０〜２０倍とされている。
７，８はコイル導体の両端部に形成されたパッドであ
る。
リコン基板１を熱酸化して形成されたシリコン酸化膜と
該シリコン酸化膜上にスパッタにより形成されたシリコ
ン窒化膜とからなる下地絶縁膜である。これらが絶縁性
基板を構成する。３は薄膜トランス及び薄膜インダクタ
として使用される薄膜磁気素子であって、下地絶縁膜２
上に形成されている。薄膜磁気素子３は帯状のアルミニ
ウム膜又は銅膜からなるコイル導体４と、コイル導体４
を互いに絶縁し、かつ該コイル導体４と該コイル導体４
を挟んで形成される軟磁性膜６ａ，６ｂとを絶縁する層
間絶縁膜５と、該層間絶縁膜５を介して該コイル導体４
を上下両側から挟んで形成されている軟磁性膜６ａ，６
ｂからなる。ここで、軟磁性膜６ａ，６ｂは、比透磁率
μS 〜5000，保磁力ＨC 〜０．２（Ｏe ），抵抗率ρ〜
６０（μΩｃｍ）を有する材料、例えば、CoFeBSiOやCo
HfTa等が用いられる。また、製造上の困難さを伴わずに
Ｑ値を高くすることができるように、軟磁性膜６ａ，６
ｂの膜厚は３〜５μｍとされ、コイル導体４の膜厚は軟
磁性膜６ａ，６ｂの膜厚の１０〜２０倍とされている。
７，８はコイル導体の両端部に形成されたパッドであ
る。
【００２０】なお、上記では平面形状がスパイラル状の
コイル導体４を用いているが、平面形状がジクザク状、
その他の形状のコイル導体を用いることができる。
コイル導体４を用いているが、平面形状がジクザク状、
その他の形状のコイル導体を用いることができる。
【００２１】次に、上記の薄膜磁気素子の製造方法につ
いて図１を参照しながら説明する。
いて図１を参照しながら説明する。
【００２２】まず、シリコン基板１上に熱酸化によりシ
リコン酸化膜を形成した後、シリコン酸化膜上にスパッ
タによりシリコン窒化膜を形成し、２層の下地絶縁膜２
を形成する。
リコン酸化膜を形成した後、シリコン酸化膜上にスパッ
タによりシリコン窒化膜を形成し、２層の下地絶縁膜２
を形成する。
【００２３】続いて、下地絶縁膜２上に膜厚３〜５μｍ
の軟磁性層６ａをスパッタにより形成する。次いで、ポ
リイミドをスピンコーティングし、焼成して軟磁性層６
ａ上に下層の層間絶縁膜５を形成した後、該絶縁膜５上
に軟磁性層６ａの膜厚の１０〜２０倍に当たる膜厚３０
〜１００μｍのアルミニウム膜又は銅膜を形成し、更に
パターニングしてコイル導体４を形成する。
の軟磁性層６ａをスパッタにより形成する。次いで、ポ
リイミドをスピンコーティングし、焼成して軟磁性層６
ａ上に下層の層間絶縁膜５を形成した後、該絶縁膜５上
に軟磁性層６ａの膜厚の１０〜２０倍に当たる膜厚３０
〜１００μｍのアルミニウム膜又は銅膜を形成し、更に
パターニングしてコイル導体４を形成する。
【００２４】次に、ポリイミドをスピンコーティングし
て焼成することにより、コイル導体４を被覆して平坦な
上層の層間絶縁膜５を形成する。続いて、該層間絶縁膜
５上に膜厚３〜５μｍの軟磁性層６ｂをスパッタにより
形成すると、薄膜磁気素子が完成する。
て焼成することにより、コイル導体４を被覆して平坦な
上層の層間絶縁膜５を形成する。続いて、該層間絶縁膜
５上に膜厚３〜５μｍの軟磁性層６ｂをスパッタにより
形成すると、薄膜磁気素子が完成する。
【００２５】次に、上記軟磁性層６ａ，６ｂの膜厚及び
コイル導体４の膜厚の適正な値を見いだすために行った
実験について説明する。
コイル導体４の膜厚の適正な値を見いだすために行った
実験について説明する。
【００２６】帯状のコイル導体４の膜厚を変えた種々の
薄膜磁気素子を作成した後、薄膜磁気素子のＬ，Ｒ，Ｑ
を測定した。
薄膜磁気素子を作成した後、薄膜磁気素子のＬ，Ｒ，Ｑ
を測定した。
【００２７】各薄膜磁気素子は平面形状がスパイラル状
のコイル導体を有し、上記した作成方法と同様な方法に
より作成された。即ち、コイル導体４は幅１７０μｍの
帯状のアルミニウム膜が互いの間隔１０μｍを保持して
１０回巻かれ、４×４ｍｍ2の占有面積を有する。Ｌ，
Ｒ，Ｑの膜厚依存性を調査するため、アルミニウム膜の
膜厚は種々変えている。また、軟磁性層６ａ，６ｂは膜
厚５μｍを有し、コイル導体との上下の間隔をそれぞれ
約１０μｍに保持して形成されている。更に、この薄膜
磁気素子のＬ，Ｒ，Ｑの測定は測定周波数１ＭＨｚで行
われた。
のコイル導体を有し、上記した作成方法と同様な方法に
より作成された。即ち、コイル導体４は幅１７０μｍの
帯状のアルミニウム膜が互いの間隔１０μｍを保持して
１０回巻かれ、４×４ｍｍ2の占有面積を有する。Ｌ，
Ｒ，Ｑの膜厚依存性を調査するため、アルミニウム膜の
膜厚は種々変えている。また、軟磁性層６ａ，６ｂは膜
厚５μｍを有し、コイル導体との上下の間隔をそれぞれ
約１０μｍに保持して形成されている。更に、この薄膜
磁気素子のＬ，Ｒ，Ｑの測定は測定周波数１ＭＨｚで行
われた。
【００２８】Ｌ，Ｒ，Ｑの測定結果をそれぞれ図３
（ａ）〜（ｃ）に示す。それによれば、図３（ａ）よ
り、Ｌ値はアルミニウム膜の膜厚の増加に伴い、単調に
減少する。
（ａ）〜（ｃ）に示す。それによれば、図３（ａ）よ
り、Ｌ値はアルミニウム膜の膜厚の増加に伴い、単調に
減少する。
【００２９】また、図３（ｂ）により、Ｒ値はアルミニ
ウム膜の膜厚の増加に伴い、急激に減少する。しかし、
アルミニウム膜の膜厚が４０μｍ以上でほぼ０．３Ω付
近に落ちつく。更に、図３（ｃ）により、Ｑ値はアルミ
ニウム膜の膜厚の増加に伴い、単調に増加し、膜厚が５
０μｍのところでＱ値は最大値となる。アルミニウム膜
の膜厚をそれ以上増やすと、逆に緩やかに減少してい
く。図３（ｃ）によれば、アルミニウム膜の膜厚が３０
〜１００μｍの範囲で２０以上のＱ値が得られる。
ウム膜の膜厚の増加に伴い、急激に減少する。しかし、
アルミニウム膜の膜厚が４０μｍ以上でほぼ０．３Ω付
近に落ちつく。更に、図３（ｃ）により、Ｑ値はアルミ
ニウム膜の膜厚の増加に伴い、単調に増加し、膜厚が５
０μｍのところでＱ値は最大値となる。アルミニウム膜
の膜厚をそれ以上増やすと、逆に緩やかに減少してい
く。図３（ｃ）によれば、アルミニウム膜の膜厚が３０
〜１００μｍの範囲で２０以上のＱ値が得られる。
【００３０】このとき、アルミニウム膜の膜厚は磁性層
の膜厚の１０〜２０倍となっている。
の膜厚の１０〜２０倍となっている。
【００３１】従って、使用周波数０．１〜５ＭＨｚを用
い、磁性層の膜厚を３〜５μｍとし、導電性金属層の膜
厚を磁性層の膜厚の１０〜２０倍とすることにより、製
造上の困難さを伴わずに高いＱ値が得られる。
い、磁性層の膜厚を３〜５μｍとし、導電性金属層の膜
厚を磁性層の膜厚の１０〜２０倍とすることにより、製
造上の困難さを伴わずに高いＱ値が得られる。
【００３２】以上のように、本発明の第１の実施例によ
れば、使用周波数として０．１〜５ＭＨｚを用い、軟磁
性層６ａ，６ｂの膜厚を３〜５μｍとし、コイル導体４
の膜厚を軟磁性層６ａ，６ｂの膜厚の１０〜２０倍とし
ている。このように、使用周波数に応じた軟磁性層６
ａ，６ｂの膜厚及びコイル導体４の膜厚の適正な値を実
験により見いだし、適用しているので、製造上の困難さ
を伴わずにＱ値を向上することができる。
れば、使用周波数として０．１〜５ＭＨｚを用い、軟磁
性層６ａ，６ｂの膜厚を３〜５μｍとし、コイル導体４
の膜厚を軟磁性層６ａ，６ｂの膜厚の１０〜２０倍とし
ている。このように、使用周波数に応じた軟磁性層６
ａ，６ｂの膜厚及びコイル導体４の膜厚の適正な値を実
験により見いだし、適用しているので、製造上の困難さ
を伴わずにＱ値を向上することができる。
【００３３】（２）本発明の第２の実施例 図２は本発明の第２の実施例に係る薄膜磁気素子につい
て説明する側面図である。
て説明する側面図である。
【００３４】図２において、１はシリコン基板、２はシ
リコン基板を熱酸化して形成されたシリコン酸化膜と該
シリコン酸化膜上にスパッタにより形成されたシリコン
窒化膜とからなる下地絶縁膜である。これらが絶縁性基
板を構成する。９は薄膜トランス及び薄膜インダクタと
して使用される薄膜磁気素子であって、下地絶縁膜２上
に形成されている。薄膜磁気素子９は帯状のアルミニウ
ム膜又は銅膜からなるコイル導体１０と、層間絶縁膜１
１を介して該コイル導体１０を上下両側から挟んで形成
された軟磁性層12ａ，12ｂからなる。ここで、軟磁性層
12ａ，12ｂはそれぞれ膜厚５０Å以下の絶縁膜１３によ
り互いに分離された１００層以上の薄い軟磁性膜１４か
らなる。軟磁性層12ａ，12ｂの全体の膜厚が３〜５μｍ
となるように、一層当たりの軟磁性膜１４の膜厚は５０
０Å以下とされる。また、コイル導体１０の膜厚は軟磁
性層12ａ，12ｂの膜厚の１０〜２０倍とされている。更
に、軟磁性膜１４として、第１の実施例と同様に、CoFe
BSiOやCoHfTa等が用いられる。なお、CoFeBSiO膜の場
合、絶縁膜１３としてシリコン酸化膜を用いるのが好ま
しく、CoHfTa膜の場合には絶縁膜１３としてシリコン窒
化膜を用いるのが好ましい。
リコン基板を熱酸化して形成されたシリコン酸化膜と該
シリコン酸化膜上にスパッタにより形成されたシリコン
窒化膜とからなる下地絶縁膜である。これらが絶縁性基
板を構成する。９は薄膜トランス及び薄膜インダクタと
して使用される薄膜磁気素子であって、下地絶縁膜２上
に形成されている。薄膜磁気素子９は帯状のアルミニウ
ム膜又は銅膜からなるコイル導体１０と、層間絶縁膜１
１を介して該コイル導体１０を上下両側から挟んで形成
された軟磁性層12ａ，12ｂからなる。ここで、軟磁性層
12ａ，12ｂはそれぞれ膜厚５０Å以下の絶縁膜１３によ
り互いに分離された１００層以上の薄い軟磁性膜１４か
らなる。軟磁性層12ａ，12ｂの全体の膜厚が３〜５μｍ
となるように、一層当たりの軟磁性膜１４の膜厚は５０
０Å以下とされる。また、コイル導体１０の膜厚は軟磁
性層12ａ，12ｂの膜厚の１０〜２０倍とされている。更
に、軟磁性膜１４として、第１の実施例と同様に、CoFe
BSiOやCoHfTa等が用いられる。なお、CoFeBSiO膜の場
合、絶縁膜１３としてシリコン酸化膜を用いるのが好ま
しく、CoHfTa膜の場合には絶縁膜１３としてシリコン窒
化膜を用いるのが好ましい。
【００３５】次に、上記の薄膜磁気素子の製造方法につ
いて図２を参照しながら説明する。
いて図２を参照しながら説明する。
【００３６】まず、シリコン基板１上に熱酸化によりシ
リコン酸化膜を形成した後、シリコン酸化膜上にスパッ
タによりシリコン窒化膜を形成し、２層の下地絶縁膜２
を形成する。
リコン酸化膜を形成した後、シリコン酸化膜上にスパッ
タによりシリコン窒化膜を形成し、２層の下地絶縁膜２
を形成する。
【００３７】続いて、下地絶縁膜２上に膜厚５００Å以
下の軟磁性膜１４と膜厚５０Å以下の絶縁膜１３とを交
互に積層し、互いに絶縁分離された１００層以上の軟磁
性膜１４からなる軟磁性層12ａを形成する。軟磁性膜１
４及び絶縁膜１３はともにスパッタにより形成される。
下の軟磁性膜１４と膜厚５０Å以下の絶縁膜１３とを交
互に積層し、互いに絶縁分離された１００層以上の軟磁
性膜１４からなる軟磁性層12ａを形成する。軟磁性膜１
４及び絶縁膜１３はともにスパッタにより形成される。
【００３８】次いで、軟磁性層12ａ上に第１の実施例と
同様な方法により下層の層間絶縁膜１１を形成した後、
層間絶縁膜１１上に軟磁性層12ａの膜厚の１０〜２０倍
に当たる膜厚３０〜１００μｍのアルミニウム膜又は銅
膜をスパッタにより形成し、更にパターニングしてコイ
ル導体１０を形成する。
同様な方法により下層の層間絶縁膜１１を形成した後、
層間絶縁膜１１上に軟磁性層12ａの膜厚の１０〜２０倍
に当たる膜厚３０〜１００μｍのアルミニウム膜又は銅
膜をスパッタにより形成し、更にパターニングしてコイ
ル導体１０を形成する。
【００３９】次に、コイル導体１０を被覆して第１の実
施例と同様な方法により平坦な上層の層間絶縁膜１１を
形成した後、該層間絶縁膜１１上に軟磁性層12ａの形成
方法と同様な方法により軟磁性層12ａと同様な構造の軟
磁性層12ｂを形成すると、薄膜磁気素子９が完成する。
施例と同様な方法により平坦な上層の層間絶縁膜１１を
形成した後、該層間絶縁膜１１上に軟磁性層12ａの形成
方法と同様な方法により軟磁性層12ａと同様な構造の軟
磁性層12ｂを形成すると、薄膜磁気素子９が完成する。
【００４０】以上のように、本発明の第２の実施例によ
れば、軟磁性層12ａ，12ｂは、絶縁膜１３により互いに
絶縁分離された１００層以上の軟磁性膜１４からなる。
従って、絶縁分離されたそれぞれの軟磁性膜１４の膜厚
は薄いので、見かけ上の抵抗値が大きくなる。これによ
り、渦電流を抑制することができる。しかも、軟磁性層
12ａ，12ｂ全体で見た場合には、１００層以上の軟磁性
膜１４が積層されているので、軟磁性層12ａ，12ｂの実
質上の断面積が大きい。これにより、十分な鎖交磁束数
が得られるので、製造上の困難さを伴わずに薄膜磁気素
子９のＱ値を向上することができる。
れば、軟磁性層12ａ，12ｂは、絶縁膜１３により互いに
絶縁分離された１００層以上の軟磁性膜１４からなる。
従って、絶縁分離されたそれぞれの軟磁性膜１４の膜厚
は薄いので、見かけ上の抵抗値が大きくなる。これによ
り、渦電流を抑制することができる。しかも、軟磁性層
12ａ，12ｂ全体で見た場合には、１００層以上の軟磁性
膜１４が積層されているので、軟磁性層12ａ，12ｂの実
質上の断面積が大きい。これにより、十分な鎖交磁束数
が得られるので、製造上の困難さを伴わずに薄膜磁気素
子９のＱ値を向上することができる。
【００４１】
【発明の効果】以上のように、本発明の薄膜磁気素子に
よれば、使用周波数として０．１〜５ＭＨｚを用い、磁
性層の膜厚を３〜５μｍとし、コイル導体の膜厚を磁性
層の膜厚の１０〜２０倍としている。このように、使用
周波数に応じた磁性層の膜厚及びコイル導体の膜厚の適
正な値を実験により見いだし、適用しているので、製造
上の困難さを伴わずにＱ値を向上することができる。
よれば、使用周波数として０．１〜５ＭＨｚを用い、磁
性層の膜厚を３〜５μｍとし、コイル導体の膜厚を磁性
層の膜厚の１０〜２０倍としている。このように、使用
周波数に応じた磁性層の膜厚及びコイル導体の膜厚の適
正な値を実験により見いだし、適用しているので、製造
上の困難さを伴わずにＱ値を向上することができる。
【００４２】また、磁性層は、絶縁分離された多層（例
えば少なくとも１００層）の磁性膜からなる。従って、
絶縁分離されたそれぞれの磁性膜の膜厚は薄いので、見
かけ上の抵抗率が大きくなり、これにより、渦電流を抑
制することができる。しかも、磁性層全体で見た場合に
は、磁性層の実質上の断面積は大きく、これにより、十
分な鎖交磁束数が得られるので、製造上の困難さを伴わ
ずに薄膜磁気素子のＱ値を向上することができる。
えば少なくとも１００層）の磁性膜からなる。従って、
絶縁分離されたそれぞれの磁性膜の膜厚は薄いので、見
かけ上の抵抗率が大きくなり、これにより、渦電流を抑
制することができる。しかも、磁性層全体で見た場合に
は、磁性層の実質上の断面積は大きく、これにより、十
分な鎖交磁束数が得られるので、製造上の困難さを伴わ
ずに薄膜磁気素子のＱ値を向上することができる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る薄膜磁気素子の構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る薄膜磁気素子の構
成図である。
成図である。
【図３】本発明に係る薄膜磁気素子の特性図である。
【図４】従来例に係る薄膜磁気素子の構成図である。
【図５】従来例に係る薄膜磁気素子の平面図である。
１…シリコン基板 ２…下地絶縁膜 ３，９…薄膜磁気素子 ４，１０…コイル導体 ５，１１…層間絶縁膜 ６ａ，６ｂ，12ａ，12ｂ…軟磁性層 ７，８ パッド １３…絶縁膜 １４…軟磁性膜
Claims (3)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に、コイル導体としての機
能を有する帯状の導電性金属層と、該導電性金属層の上
下の層間絶縁膜を介して該導電性金属層を挟むように形
成された磁心としての機能を有する磁性層とを有し、特
定の周波数の信号を前記導電性金属層に印加することに
より使用される薄膜磁気素子であって、 前記磁性層の膜厚が３〜５μｍであり、前記導電性金属
層の膜厚が前記磁性層の膜厚の１０〜２０倍であり、か
つ前記周波数は０．１〜５ＭＨｚであることを特徴とす
る薄膜磁気素子。 - 【請求項２】 絶縁性基板上に、コイル導体としての機
能を有する帯状の導電性金属層と、該導電性金属層の上
下の層間絶縁膜を介して該導電性金属層を挟むように形
成された磁心としての機能を有する磁性層とを有し、特
定の周波数の信号を前記導電性金属層に印加することに
より使用される薄膜磁気素子であって、 前記磁性層は、絶縁膜により互いに絶縁分離されて積層
された多層の磁性膜からなることを特徴とする薄膜磁気
素子。 - 【請求項３】 請求項２に記載の薄膜磁気素子におい
て、前記磁性層は少なくとも１００層の前記磁性膜から
なることを特徴とする薄膜磁気素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5169898A JPH0729732A (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 薄膜磁気素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5169898A JPH0729732A (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 薄膜磁気素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729732A true JPH0729732A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=15895017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5169898A Pending JPH0729732A (ja) | 1993-07-09 | 1993-07-09 | 薄膜磁気素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729732A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003060933A1 (fr) * | 2002-01-16 | 2003-07-24 | Tdk Corporation | Film mince magnetique haute frequence, film mince magnetique composite et dispositif magnetique l'utilisant |
| JP2007512696A (ja) * | 2003-11-28 | 2007-05-17 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | 高周波薄膜電子回路素子 |
| JP2009043777A (ja) * | 2007-08-06 | 2009-02-26 | Shinko Electric Ind Co Ltd | インダクタ素子及びその製造方法 |
| JP2013131597A (ja) * | 2011-12-21 | 2013-07-04 | Mitsubishi Electric Corp | アイソレータおよび半導体装置 |
| JP2014168099A (ja) * | 2009-03-04 | 2014-09-11 | Qualcomm Inc | 磁気膜強化インダクタ |
| JP2016152343A (ja) * | 2015-02-18 | 2016-08-22 | サンケン電気株式会社 | 半導体装置 |
| WO2018173522A1 (ja) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | 株式会社村田製作所 | 薄膜ｅｓｄ保護デバイス |
| CN110444364A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-12 | 电子科技大学 | 一种叠层磁性薄膜及其制备方法 |
| WO2019220862A1 (ja) * | 2018-05-18 | 2019-11-21 | 株式会社村田製作所 | インダクタおよびその製造方法 |
-
1993
- 1993-07-09 JP JP5169898A patent/JPH0729732A/ja active Pending
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2018173522A1 (ja) * | 2017-03-22 | 2018-09-27 | 株式会社村田製作所 | 薄膜ｅｓｄ保護デバイス |
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| US11469593B2 (en) | 2017-03-22 | 2022-10-11 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Thin-film ESD protection device with compact size |
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| CN110444364A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-11-12 | 电子科技大学 | 一种叠层磁性薄膜及其制备方法 |
| CN110444364B (zh) * | 2019-08-28 | 2021-03-30 | 电子科技大学 | 一种叠层磁性薄膜及其制备方法 |
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