JP2001036017A - Inductor and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アナログ回路にお
けるインダクタの構造及びその製造方法に関する。The present invention relates to a structure of an inductor in an analog circuit and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、高周波回路において、個別にソレ
ノイド型コイルを形成する場合、小さな形状で大きなイ
ンダクタンスが必要とされている。従って、図13に示
すように、コイル51にマグネティックコア52を入れ
たソレノイド型コイル50によるマグネティックコアイ
ンダクタが用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, in the case of individually forming a solenoid type coil in a high frequency circuit, a large inductance is required in a small shape. Therefore, as shown in FIG. 13, a magnetic core inductor using a solenoid type coil 50 in which a magnetic core 52 is inserted into a coil 51 is used.
【0003】このようなソレノイド型コイルは、例えば
鉄粉又はフェライトのようなコアを用いることにより、
エアコアの場合に対して透磁率は大きくなる。このた
め、コイル自体の抵抗Rを変化させることなく、単位巻
き数あたりのインダクタンスを大きくすることができ
る。従って、Q値を大きくすることができる。[0003] Such a solenoid type coil employs a core such as iron powder or ferrite, for example.
The magnetic permeability is higher than in the case of an air core. Therefore, the inductance per unit number of turns can be increased without changing the resistance R of the coil itself. Therefore, the Q value can be increased.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、シリコンウ
エハ上にコイルを形成する場合、図14に示すようなス
パイラル型のコイル60が検討されている。When a coil is formed on a silicon wafer, a spiral coil 60 as shown in FIG. 14 has been studied.
【0005】このスパイラル型のコイル60は、図14
に示すように、例えばp型の半導体基板61の表面にN
型ウェル62が形成され、このN型ウェル62上に第1
の酸化膜(図示せず)が形成される。この第1の酸化膜
上に第1の配線63aが形成され、この第1の配線63
a上に第2の酸化膜(図示せず)が形成される。この第
2の酸化膜内にコンタクト孔(図示せず)が形成され、
第1の配線63aの一端部の表面が露出される。次に、
全面に配線材が形成され、コンタクト孔が埋め込まれる
とともに、エッチングされ、第2の酸化膜上に第2の配
線63bからなるスパイラル型コイル60が形成され
る。[0005] The spiral type coil 60 shown in FIG.
As shown in FIG.
A mold well 62 is formed, and a first
Oxide film (not shown) is formed. A first wiring 63a is formed on the first oxide film, and the first wiring 63a is formed.
A second oxide film (not shown) is formed on a. A contact hole (not shown) is formed in the second oxide film,
The surface of one end of the first wiring 63a is exposed. next,
A wiring material is formed on the entire surface, the contact holes are buried and etched, and a spiral coil 60 including the second wiring 63b is formed on the second oxide film.
【0006】このようなスパイラル型コイル60では、
従来のような高い透磁率を有するコアを形成することが
困難である。そこで、インダクタンスを高めるため全面
に高い透磁率を持つ層を形成した場合、以下のような問
題が生じる。In such a spiral coil 60,
It is difficult to form a core having a high magnetic permeability as in the related art. Therefore, when a layer having a high magnetic permeability is formed on the entire surface to increase the inductance, the following problem occurs.
【0007】つまり、高い透磁率を持つ層が全面に形成
されることによりマグネティックフラックスがシールド
されずに漏れ、他の素子に影響を及ぼす。また、コイル
をなす巻線間の抵抗が小さくなるため、一方の巻線が隣
接する他方の巻線にまで影響を及ぼす。このため、コイ
ルのロスが大きくなる。That is, since the layer having a high magnetic permeability is formed on the entire surface, the magnetic flux leaks without being shielded and affects other elements. Further, since the resistance between the windings forming the coil is reduced, one of the windings affects the other adjacent winding. For this reason, coil loss increases.
【0008】従って、スパイラル型コイル60では、ソ
レノイド型コイル50のように、所望のQ値の向上が十
分に得られないという問題があった。Therefore, the spiral coil 60 has a problem that the desired improvement of the Q value cannot be sufficiently obtained as in the solenoid coil 50.
【0009】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的とするところは、コイルのイン
ダクタンスを増大し、Q値を向上させることができるイ
ンダクタ及びその製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an inductor capable of increasing the inductance of a coil and improving a Q value, and a method of manufacturing the same. It is in.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために以下に示す手段を用いている。The present invention uses the following means to achieve the above object.
【0011】本発明のインダクタは、絶縁膜上に形成さ
れた導電性のコイルと、前記絶縁膜上において前記コイ
ルの中央部に定義されるコア部と、このコア部に形成さ
れた高透磁率材と、前記コイルの配線間であって、前記
コア部以外に形成された、低透磁率材、導体、絶縁体の
いずれかによりなる膜とを有し、前記コイルの配線間隔
をa、前記コア部の内径をb、前記膜の前記コア部にお
ける膜厚をxとするとき、a≦2x≦bの関係を満た
す。An inductor according to the present invention comprises a conductive coil formed on an insulating film, a core defined on the insulating film at the center of the coil, and a high magnetic permeability formed on the core. Material, between the wires of the coil, a film formed of any of a low magnetic permeability material, a conductor, and an insulator, which is formed on the portion other than the core portion. Assuming that the inner diameter of the core portion is b and the thickness of the film at the core portion is x, the relationship a ≦ 2x ≦ b is satisfied.
【0012】また、本発明のインダクタは、絶縁膜中に
ダマシンプロセスにより形成された導電性のコイルと、
前記絶縁膜上において前記コイルの中央部に定義される
コア部と、このコア部に形成された高透磁率材とを有す
る。Further, the inductor of the present invention comprises a conductive coil formed in an insulating film by a damascene process;
A core portion defined on a central portion of the coil on the insulating film; and a high magnetic permeability material formed in the core portion.
【0013】前記高透磁率材は、前記配線から所定の間
隔を隔てて形成されている。The high magnetic permeability material is formed at a predetermined distance from the wiring.
【0014】前記高透磁率材と前記配線の間に、低透磁
率材、導体、絶縁体のいずれかによりなる膜が形成され
ている。A film made of any of a low magnetic permeability material, a conductor, and an insulator is formed between the high magnetic permeability material and the wiring.
【0015】前記高透磁率材料は、樹脂膜に含有された
状態で形成されている。また、前記高透磁率材は、Ni
−Fe合金粉末、又はCo−Ti、Co−Zr、Co−
Hfのいずれかによりなるアモルファス膜、又はフェラ
イト系のMFe2O4膜のいずれかである。The high magnetic permeability material is formed so as to be contained in a resin film. Further, the high magnetic permeability material is Ni
-Fe alloy powder, or Co-Ti, Co-Zr, Co-
Either an amorphous film made of Hf or a ferrite-based MFe 2 O 4 film.
【0016】本発明のインダクタの製造方法は、絶縁膜
上に導電性のコイルを形成する工程と、前記絶縁膜上で
あって、前記コイルの中央部に定義されるコア部に高透
磁率材を形成する工程と、前記絶縁膜上の前記コイルの
配線間であって、前記コア部以外の領域に、低透磁率
材、導体、絶縁体のいずれかによりなる膜を形成する工
程とを含み、前記コイルの配線間隔をa、前記コア部の
内径をb、前記膜の前記コア部における膜厚をxとする
とき、a≦2x≦bの関係を満たすように形成される。According to the method of manufacturing an inductor of the present invention, a step of forming a conductive coil on an insulating film, and a step of forming a high magnetic permeability material on a core portion defined on the insulating film and at the center of the coil. Forming a film made of any of a low-permeability material, a conductor, and an insulator in a region other than the core between the wirings of the coil on the insulating film. When the wiring interval of the coil is a, the inner diameter of the core portion is b, and the film thickness of the film at the core portion is x, the film is formed so as to satisfy the relationship a ≦ 2x ≦ b.
【0017】また、本発明のインダクタの製造方法は、
絶縁膜で構成される凹部上に、この凹部の深さよりも厚
く導電膜を形成する工程と、前記導電膜を選択除去し、
前記凹部に前記導電膜を残存させることによりコイルを
形成する工程と、前記絶縁膜上であって、前記コイルの
中央部に定義されるコア部に高透磁率材を形成する工程
とを含む。Further, a method of manufacturing an inductor according to the present invention comprises:
Forming a conductive film thicker than the depth of the concave portion on the concave portion formed by the insulating film, and selectively removing the conductive film;
Forming a coil by leaving the conductive film in the recess; and forming a high-permeability material on a core portion of the insulating film defined at the center of the coil.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に図面
を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0019】[第1の実施例]本発明の第1の実施例
は、図1に示すように、第2の酸化膜16内に形成され
た第1の配線15と、第2の酸化膜16上に形成された
第2の配線18からなるスパイラルインダクタが設けら
れ、このインダクタの中央部に高透磁率材料からなるコ
ア部20を有する。[First Embodiment] In a first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, a first wiring 15 formed in a second oxide film 16 and a second oxide film A spiral inductor comprising a second wiring 18 formed on 16 is provided, and a central portion of the inductor has a core portion 20 made of a material having high magnetic permeability.
【0020】まず、図2に示すように、例えばP型の半
導体基板11の表面にN型ウェル12が形成され、この
N型ウェル12上に素子分離領域13が形成される。こ
の素子分離領域13上に第1の酸化膜14が形成され、
この第1の酸化膜14上に例えばAl(アルミニウム)
層15aが形成される。このAl層15a上に、パター
ニングされたレジスト膜(図示せず)が形成される。こ
のレジスト膜をマスクとしてAl層15aがエッチング
され、第1の配線15が形成される。First, as shown in FIG. 2, an N-type well 12 is formed on a surface of, for example, a P-type semiconductor substrate 11, and an element isolation region 13 is formed on the N-type well 12. A first oxide film 14 is formed on the element isolation region 13,
On this first oxide film 14, for example, Al (aluminum)
The layer 15a is formed. On this Al layer 15a, a patterned resist film (not shown) is formed. The Al layer 15a is etched using the resist film as a mask, and the first wiring 15 is formed.
【0021】次に、全面に膜厚が例えば2μmの第2の
酸化膜16が形成され、この第2の酸化膜16上にパタ
ーニングされたレジスト膜(図示せず)が形成される。
このレジスト膜をマスクとして第2の酸化膜16がエッ
チングされ、コンタクト孔17が形成される。Next, a second oxide film 16 having a thickness of, for example, 2 μm is formed on the entire surface, and a patterned resist film (not shown) is formed on the second oxide film 16.
Using this resist film as a mask, second oxide film 16 is etched, and contact hole 17 is formed.
【0022】次に、全面に例えばAlの配線材が形成さ
れ、コンタクト孔17が埋め込まれる。この配線材が平
坦化され、第2の酸化膜16の表面が露出される。Next, a wiring material of, for example, Al is formed on the entire surface, and the contact holes 17 are buried. This wiring material is flattened, and the surface of the second oxide film 16 is exposed.
【0023】次に、全面に例えばAl層18aが形成さ
れ、このAl層18a上にパターニングされたレジスト
膜(図示せず)が形成される。このレジスト膜をマスク
として、Al層18aがエッチングされ、第2の配線1
8からなるコイルが形成される。ここで、第2の配線1
8の膜厚は例えば4μm、配線幅は例えば10μm、配
線間隔aは例えば4μmであり、コイルの内径bは例え
ば200μmである。Next, for example, an Al layer 18a is formed on the entire surface, and a patterned resist film (not shown) is formed on the Al layer 18a. Using this resist film as a mask, Al layer 18a is etched, and second wiring 1
8 are formed. Here, the second wiring 1
The film thickness of 8 is, for example, 4 μm, the wiring width is, for example, 10 μm, the wiring interval a is, for example, 4 μm, and the inner diameter b of the coil is, for example, 200 μm.
【0024】次に、図3に示すように、CVD(Chemic
al Vapor Deposition)法により、全面に膜厚が例えば
2μmの第3の酸化膜19が形成される。ここで、第2
の配線18の間隔a、コイルの内径b、第3の酸化膜1
9の膜厚xは、以下に示す式(1)の関係を満たす。Next, as shown in FIG.
The third oxide film 19 having a thickness of, for example, 2 μm is formed on the entire surface by the Al Vapor Deposition method. Here, the second
Of the wiring 18, the inner diameter b of the coil, the third oxide film 1
The film thickness x of 9 satisfies the relationship of the following expression (1).
【0025】a≦2x≦b…(1) 次に、図4に示すように、RIE(Reactive Ion Etchi
ng)により第3の酸化膜19がエッチバックされ、第2
の配線18間が酸化膜19aによって埋め込まれる。ま
た、コイルの内径側の第2の配線18の側壁に配線側壁
19bが形成される。A ≦ 2x ≦ b (1) Next, as shown in FIG. 4, RIE (Reactive Ion Etchi
ng), the third oxide film 19 is etched back,
Are filled with an oxide film 19a. A wiring side wall 19b is formed on the side wall of the second wiring 18 on the inner diameter side of the coil.
【0026】尚、配線側壁19bは酸化膜に限定され
ず、例えば低透磁率材料、導体膜、絶縁膜等により形成
してもよい。また、酸化膜の代わりに配線の側壁に空間
を形成し、配線側壁19bを真空の状態にしてもよい。The wiring side wall 19b is not limited to an oxide film, but may be formed of, for example, a low magnetic permeability material, a conductive film, an insulating film, or the like. Further, a space may be formed on the side wall of the wiring instead of the oxide film, and the wiring side wall 19b may be in a vacuum state.
【0027】次に、図5に示すように、全面に、高い透
磁率をもつ磁性材料(高透磁率材料)20aとして例え
ばNi−Fe合金粉末を含有する樹脂膜が塗布される。
ここで、高透磁率材20aの膜厚は例えば4μmとす
る。尚、高透磁率材20aの形成は塗布に限定されず、
例えばスパッタリング法により行ってもよい。また、高
透磁率材料20aは、金属系の膜ではCo−Ti、Co
−Zr、Co−Hf等のアモルファス膜でもよく、酸化
物薄膜ではフェライト系のMFe2O4膜でもよい。Next, as shown in FIG. 5, a resin film containing, for example, a Ni—Fe alloy powder as a magnetic material 20a having high magnetic permeability (high magnetic permeability material) is applied on the entire surface.
Here, the thickness of the high magnetic permeability material 20a is, for example, 4 μm. Note that the formation of the high magnetic permeability material 20a is not limited to coating,
For example, it may be performed by a sputtering method. The high magnetic permeability material 20a is made of Co—Ti, Co
An amorphous film such as -Zr or Co-Hf may be used, and a ferrite-based MFe 2 O 4 film may be used as the oxide thin film.
【0028】次に、図6に示すように、CMP(Chemic
al Mechanical Polish)法により、高透磁率材20aが
平坦化され、第2の配線18の表面が露出される。これ
によって、コイル内部の第2の酸化膜16上にインダク
タのコア部20が形成される。Next, as shown in FIG.
al Mechanical Polish), the high permeability material 20a is planarized, and the surface of the second wiring 18 is exposed. Thus, the core 20 of the inductor is formed on the second oxide film 16 inside the coil.
【0029】尚、高透磁率材20aの平坦化方法はCM
P法に限定されず、例えばRIEでエッチバックしても
よい。The method of flattening the high magnetic permeability material 20a is CM
The method is not limited to the P method, and may be etched back by RIE, for example.
【0030】また、高透磁率材料20aが不必要な領域
においては、第2の酸化膜16上にダミーの配線層を設
ける等を行い、磁場が形成されないようにすることが可
能である。In a region where the high magnetic permeability material 20a is unnecessary, a dummy wiring layer may be provided on the second oxide film 16 to prevent a magnetic field from being formed.
【0031】上記本発明の第1の実施例によれば、コイ
ル内部に高透磁率材料20aで埋め込まれたコア部20
が形成される。このため、コイル内部に大きな磁場を発
生させることができる。従って、インダクタンスを増大
させることが可能になる。According to the first embodiment of the present invention, the core portion 20 embedded in the coil with the high magnetic permeability material 20a is used.
Is formed. For this reason, a large magnetic field can be generated inside the coil. Therefore, the inductance can be increased.
【0032】また、コイルの配線間は酸化膜19aで埋
め込まれるため、配線間に高透磁率材料20aが形成さ
れない。このため、コイルの配線間を高抵抗とすること
ができる。従って、コイルのロスを抑制できるため、Q
値を向上させることができる。Since the oxide film 19a is buried between the wires of the coil, the high permeability material 20a is not formed between the wires. Therefore, a high resistance can be provided between the wirings of the coil. Accordingly, the loss of the coil can be suppressed.
Value can be improved.
【0033】また、第2の配線18の間隔を、充填させ
る第3の酸化膜19の膜厚以下とすることにより、配線
上に高透磁率材料20aが形成されることを防止でき
る。このため、良好にシールドすることが可能となる。
従って、磁束が漏れることを防止でき、他の素子に影響
を及すことが抑制できる。Further, by setting the distance between the second wirings 18 to be equal to or less than the thickness of the third oxide film 19 to be filled, it is possible to prevent the high permeability material 20a from being formed on the wirings. For this reason, it becomes possible to shield well.
Therefore, the leakage of the magnetic flux can be prevented, and the influence on other elements can be suppressed.
【0034】また、配線側壁19bを形成することによ
り、コア部20が配線に近接して形成されることを回避
することができる。このため、磁場による表皮効果を抑
制することができる。By forming the wiring side wall 19b, it is possible to prevent the core portion 20 from being formed close to the wiring. For this reason, the skin effect by the magnetic field can be suppressed.
【0035】[第2の実施例]次に、本発明の第2の実
施例について説明する。第2の実施例は、本発明を埋め
込み配線に適用したものである。[Second Embodiment] Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the present invention is applied to an embedded wiring.
【0036】本発明の第2の実施例は、図7に示すよう
に、シリコン酸化膜36内に形成された第1の配線35
と、シリコン酸化膜36上に形成された第2の配線38
からなるスパイラルインダクタが設けられ、このインダ
クタの中央部に高透磁率材料からなるコア部40を有す
る。In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, a first wiring 35 formed in a silicon oxide film 36 is formed.
And the second wiring 38 formed on the silicon oxide film 36
Is provided, and has a core portion 40 made of a high magnetic permeability material at the center of the inductor.
【0037】まず、図8に示すように、例えばP型の半
導体基板31の表面にN型ウェル32が形成され、この
N型ウェル32上に素子分離領域33が形成される。こ
の素子分離領域33上に酸化膜34が形成される。First, as shown in FIG. 8, an N-type well 32 is formed on the surface of, for example, a P-type semiconductor substrate 31, and an element isolation region 33 is formed on the N-type well 32. An oxide film 34 is formed on element isolation region 33.
【0038】次に、酸化膜34上にシリコン酸化膜35
aが形成され、このシリコン酸化膜35a上に、パター
ニングされたレジスト膜(図示せず)が形成される。こ
のレジスト膜をマスクとしてシリコン酸化膜35aがエ
ッチングされ、配線溝35bが形成される。次に、全面
にCu層35cが形成され、配線溝35bが埋め込まれ
る。その後、CMP法により、Cu層35cが平坦化さ
れ、第1の配線35が形成される。Next, a silicon oxide film 35 is formed on the oxide film 34.
is formed, and a patterned resist film (not shown) is formed on the silicon oxide film 35a. Using this resist film as a mask, silicon oxide film 35a is etched to form wiring groove 35b. Next, a Cu layer 35c is formed on the entire surface, and the wiring groove 35b is buried. Thereafter, the Cu layer 35c is planarized by the CMP method, and the first wiring 35 is formed.
【0039】次に、図9に示すように、全面にシリコン
酸化膜36が形成され、このシリコン酸化膜36上にパ
ターニングされたレジスト膜(図示せず)が形成され
る。このレジスト膜をマスクとしてシリコン酸化膜36
がエッチングされ、コンタクト孔37が形成される。Next, as shown in FIG. 9, a silicon oxide film 36 is formed on the entire surface, and a patterned resist film (not shown) is formed on the silicon oxide film 36. Using this resist film as a mask, the silicon oxide film 36
Is etched to form a contact hole 37.
【0040】次に、全面に例えばCuの配線材37aが
形成され、コンタクト孔37が埋め込まれる。その後、
この配線材37aが平坦化され、シリコン酸化膜36の
表面が露出される。Next, a wiring material 37a of, for example, Cu is formed on the entire surface, and the contact holes 37 are buried. afterwards,
The wiring member 37a is planarized, and the surface of the silicon oxide film 36 is exposed.
【0041】次に、図10に示すように、全面にシリコ
ン酸化膜38aが形成され、このシリコン酸化膜38a
上に、パターニングされたレジスト膜(図示せず)が形
成される。このレジスト膜をマスクとしてシリコン酸化
膜38aがエッチングされ、配線溝38bが形成され
る。次に、全面にCu層38cが形成され、配線溝38
bが埋め込まれる。その後、CMP法により、Cu層3
8cが平坦化され、第2の配線38が形成されることに
より、コイルが形成される。Next, as shown in FIG. 10, a silicon oxide film 38a is formed on the entire surface.
On top, a patterned resist film (not shown) is formed. Using this resist film as a mask, silicon oxide film 38a is etched to form wiring groove 38b. Next, a Cu layer 38c is formed on the entire surface,
b is embedded. Then, the Cu layer 3 is formed by the CMP method.
8c is flattened and the second wiring 38 is formed, whereby a coil is formed.
【0042】次に、図11に示すように、全面に、パタ
ーニングされたレジスト膜(図示せず)が形成される。
このレジスト膜をマスクとして、シリコン酸化膜38a
が除去され、コイルの中央部に溝39が形成される。こ
の際、溝39と第2の配線38との間にシリコン酸化膜
38aを有するように形成されると最もよい。Next, as shown in FIG. 11, a patterned resist film (not shown) is formed on the entire surface.
Using this resist film as a mask, the silicon oxide film 38a
Is removed, and a groove 39 is formed in the center of the coil. At this time, it is best that the silicon oxide film 38a is formed between the groove 39 and the second wiring 38.
【0043】次に、図12に示すように、全面に、高透
磁率材料40aとして例えばNi−Fe合金粉末を含有
する樹脂膜が塗布され、溝39が埋め込まれる。尚、高
透磁率材40aの形成は塗布に限定されず、例えばスパ
ッタリング法により行ってもよい。また、高透磁率材料
40aは、金属系の膜ではCo−Ti、Co−Zr、C
o−Hf等のアモルファス膜でもよく、酸化物薄膜では
フェライト系のMFe 2O4膜でもよい。Next, as shown in FIG.
For example, a Ni-Fe alloy powder is contained as the magnetic susceptibility material 40a.
The groove 39 is buried. In addition, high
The formation of the magnetic permeability material 40a is not limited to coating,
It may be performed by a cutter method. In addition, high permeability material
40a is Co-Ti, Co-Zr, C
An amorphous film such as o-Hf may be used.
Ferrite MFe TwoOFourIt may be a membrane.
【0044】その後、CMP法により、高透磁率材料4
0aが平坦化され、シリコン酸化膜38a及び第2の配
線38の表面が露出される。これによって、コイル内部
のシリコン酸化膜38a内にインダクタのコア部40が
形成される。Then, the high magnetic permeability material 4 is formed by the CMP method.
Oa is planarized, and the surfaces of the silicon oxide film 38a and the second wiring 38 are exposed. Thus, the core portion 40 of the inductor is formed in the silicon oxide film 38a inside the coil.
【0045】尚、高透磁率材料40aの除去方法はCM
P法に限定されず、例えばRIEでもよい。また、高透
磁率材料40aの形成はコイル形成後に限定されず、コ
イル形成前に行うことも可能である。この場合、配線形
成工程での高透磁率材料の金属汚染を考慮する必要があ
る。The method for removing the high magnetic permeability material 40a is CM
The method is not limited to the P method, and may be, for example, RIE. Further, the formation of the high magnetic permeability material 40a is not limited to after forming the coil, but can be performed before forming the coil. In this case, it is necessary to consider metal contamination of the high magnetic permeability material in the wiring forming step.
【0046】上記本発明の第2の実施例によれば、コイ
ル内部に高透磁率材料40aで埋め込まれたコア部40
が形成される。このため、コイル内部に大きな磁場を発
生させることができる。従って、インダクタンスを増大
させることが可能になる。According to the second embodiment of the present invention, the core 40 embedded in the coil with the high magnetic permeability material 40a is used.
Is formed. For this reason, a large magnetic field can be generated inside the coil. Therefore, the inductance can be increased.
【0047】また、コイル内部のような所望の領域のみ
に高透磁率材料40aによるコア部40を形成すること
ができる。このため、コイルの配線上に高透磁率材料4
0aが形成されることはなく、コイルの配線間を高抵抗
とすることができる。従って、コイルのロスを抑制でき
る。Further, the core portion 40 made of the high magnetic permeability material 40a can be formed only in a desired region such as the inside of the coil. For this reason, the high permeability material 4
0a is not formed, and the resistance between the coil wirings can be made high. Therefore, the loss of the coil can be suppressed.
【0048】また、配線上に高透磁率材料40aが形成
されないため、良好にシールドすることが可能となる。
従って、磁束が漏れることを防止でき、他の素子に影響
を及すことが抑制できる。Further, since the high magnetic permeability material 40a is not formed on the wiring, good shielding can be achieved.
Therefore, the leakage of the magnetic flux can be prevented, and the influence on other elements can be suppressed.
【0049】また、溝39とコイル中央部の第2の配線
38との間にシリコン酸化膜38aを有するように溝3
9を形成することにより、コア部40が配線に近接して
形成されることを回避することができる。このため、磁
場による表皮効果を抑制することができる。The groove 3 has a silicon oxide film 38a between the groove 39 and the second wiring 38 at the center of the coil.
By forming 9, the core portion 40 can be prevented from being formed close to the wiring. For this reason, the skin effect by the magnetic field can be suppressed.
【0050】また、第2の実施例ではダマシンプロセス
によりコイルを形成するため、第2の配線38の膜厚を
厚く形成することが容易である。従って、コイルの低抵
抗化が可能であるため、第1の実施例よりも、さらにQ
値を向上させることができる。In the second embodiment, since the coil is formed by the damascene process, it is easy to form the second wiring 38 with a large thickness. Therefore, since the resistance of the coil can be reduced, Q is further improved as compared with the first embodiment.
Value can be improved.
【0051】また、第1の実施例では、コア部20を形
成するための溝だけでなく、窪みが存在する領域にも高
透磁率材料20aが残存する可能性がある。しかし、第
2の実施例によれば、ダマシンプロセスによりコア部4
0となる溝39を選択的に形成することができ、コア部
形成の自由度が高いため、所望の領域のみに高透磁率材
料40aを残存させることが可能である。In the first embodiment, the high magnetic permeability material 20a may remain not only in the groove for forming the core portion 20 but also in the region where the depression exists. However, according to the second embodiment, the core unit 4
Since the groove 39 that becomes 0 can be selectively formed and the degree of freedom in forming the core portion is high, the high magnetic permeability material 40a can be left only in a desired region.
【0052】さらに、第1の実施例では、コイル自体が
微細化してくるとコイルの配線間の幅が更に狭くなり、
配線間に形成される絶縁膜にボイドが生じてしまう。こ
のボイドは、絶縁膜の温度変化による堆積変動によりコ
イルを基板からはがしたり、またボイドにはエッチング
残りが生じやすく、これにより配線間にリーク電流が生
じてしまう。結果的に、インダクタの低下につながるば
かりでなく、アナログ回路自体が動作しなくなる可能性
がある。これに対し、第2の実施例は、コイルを形成す
る前に、絶縁膜を形成するため、コイルの配線間の幅の
影響を受けずにボイドのない絶縁膜をコイルの配線間に
形成することができる。Further, in the first embodiment, when the coil itself becomes finer, the width between the wirings of the coil becomes further narrower,
Voids occur in the insulating film formed between the wirings. These voids cause the coil to be peeled off from the substrate due to a change in deposition due to a change in the temperature of the insulating film, and the voids are apt to leave etching residues, thereby causing a leak current between the wirings. As a result, not only may the inductor be reduced, but also the analog circuit itself may not operate. On the other hand, in the second embodiment, since the insulating film is formed before the coil is formed, a void-free insulating film is formed between the coil wires without being affected by the width between the coil wires. be able to.
【0053】尚、本発明は、上記第1及び第2の実施例
に限定されるものではない。例えば、第1の配線は第2
の配線の下方に形成したが、第1の配線を第2の配線の
上方に形成してもよい。The present invention is not limited to the first and second embodiments. For example, the first wiring is the second wiring
Although the first wiring is formed below the second wiring, the first wiring may be formed above the second wiring.
【0054】その他、本発明は、その要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することが可能である。In addition, the present invention can be variously modified and implemented without departing from the gist thereof.
【0055】[0055]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、コ
イルのインダクタンスを増大し、Q値を向上させること
ができるインダクタ及びその製造方法を提供できる。As described above, according to the present invention, it is possible to provide an inductor capable of increasing the inductance of a coil and improving the Q value, and a method of manufacturing the same.
【図1】本発明の第1の実施例に係わるインダクタを示
す平面図。FIG. 1 is a plan view showing an inductor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1の実施例に係わるインダクタの製
造工程を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of the inductor according to the first embodiment of the present invention.
【図3】図2に続くインダクタの製造工程を示す断面
図。FIG. 3 is a sectional view showing the manufacturing process of the inductor following FIG. 2;
【図4】図3に続くインダクタの製造工程を示す断面
図。FIG. 4 is a sectional view showing the manufacturing process of the inductor following FIG. 3;
【図5】図4に続くインダクタの製造工程を示す断面
図。FIG. 5 is a sectional view showing the manufacturing process of the inductor following FIG. 4;
【図6】図5に続くインダクタの製造工程を示し、図1
の6−6線に沿った断面図。6 shows a step of manufacturing the inductor following FIG. 5, and FIG.
Sectional drawing along line 6-6 in FIG.
【図7】本発明の第2の実施例に係わるインダクタを示
す平面図。FIG. 7 is a plan view showing an inductor according to a second embodiment of the present invention.
【図8】本発明の第2の実施例に係わるインダクタの製
造工程を示す断面図。FIG. 8 is a sectional view showing a manufacturing process of the inductor according to the second embodiment of the present invention.
【図9】図8に続くインダクタの製造工程を示す断面
図。FIG. 9 is a sectional view showing the manufacturing process of the inductor following FIG. 8;
【図10】図9に続くインダクタの製造工程を示す断面
図。FIG. 10 is a sectional view showing the manufacturing process of the inductor following FIG. 9;
【図11】図10に続くインダクタの製造工程を示す断
面図。FIG. 11 is a sectional view showing the manufacturing process of the inductor, following FIG. 10;
【図12】図11に続くインダクタの製造工程を示す断
面図、かつ図7の12−12線に沿った断面図。FIG. 12 is a sectional view showing a manufacturing step of the inductor following FIG. 11, and a sectional view taken along line 12-12 of FIG. 7;
【図13】ソレノイド型コイルを示す図。FIG. 13 is a view showing a solenoid type coil.
【図14】スパイラル型コイルを示す斜視図。FIG. 14 is a perspective view showing a spiral coil.
11、31…半導体基板、 12、32…N型ウェル、 13、33…素子分離領域、 14、34…第1の酸化膜、 15a、18a…Al層、 15、35…第1の配線、 16…第2の酸化膜、 17、37…コンタクト孔、 18、38…第2の配線、 19…第3の酸化膜、 19a…酸化膜、 19b…配線側壁、 20a、40a…高透磁率材、 20、40…コア部、 35a、36、38a…シリコン酸化膜、 35b、38b…配線溝、 35c、38c…Cu層、 37a…配線材、 39…溝。 11, 31: semiconductor substrate, 12, 32: N-type well, 13, 33: element isolation region, 14, 34: first oxide film, 15a, 18a: Al layer, 15, 35: first wiring, 16 ... Second oxide film, 17, 37 ... Contact hole, 18, 38 ... Second wiring, 19 ... Third oxide film, 19a ... Oxide film, 19b ... Wiring side wall, 20a, 40a ... High permeability material, 20, 40: core portion, 35a, 36, 38a: silicon oxide film, 35b, 38b: wiring groove, 35c, 38c: Cu layer, 37a: wiring material, 39: groove.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 早坂 伸夫 神奈川県横浜市磯子区新杉田町8番地 株 式会社東芝横浜事業所内 Fターム(参考) 5E070 AA01 AB04 AB06 BA20 BB02 BB03 CB12 CB17 CB18 CB20 CC10 5F038 AZ04 CA02 EZ14 EZ15 EZ20 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Nobuo Hayasaka, Inventor No. 8 Shinsugita-cho, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture F-term (reference) 5E070 AA01 AB04 AB06 BA20 BB02 BB03 CB12 CB17 CB18 CB20 CC10 5F038 AZ04 CA02 EZ14 EZ15 EZ20
Claims (8)
と、 前記絶縁膜上において前記コイルの中央部に定義される
コア部と、 このコア部に形成された高透磁率材と、 前記コイルの配線間であって、前記コア部以外に形成さ
れた、低透磁率材、導体、絶縁体のいずれかによりなる
膜とを有し、 前記コイルの配線間隔をa、前記コア部の内径をb、前
記膜の前記コア部における膜厚をxとするとき、a≦2
x≦bの関係を満たすことを特徴とするインダクタ。A conductive coil formed on an insulating film; a core portion defined on a central portion of the coil on the insulating film; a high magnetic permeability material formed on the core portion; A film made of any of a low-permeability material, a conductor, and an insulator, formed between the wirings of the coil and other than the core portion, wherein the wiring interval of the coil is a, and the inner diameter of the core portion is Where b is the thickness of the film at the core portion and x is a
An inductor characterized by satisfying a relationship of x ≦ b.
された導電性のコイルと、 前記絶縁膜上において前記コイルの中央部に定義される
コア部と、 このコア部に形成された高透磁率材とを有することを特
徴とするインダクタ。2. A conductive coil formed in an insulating film by a damascene process, a core defined on the insulating film at a center of the coil, and a high magnetic permeability material formed on the core. And an inductor.
間隔を隔てて形成されていることを特徴とする請求項1
又は2記載のインダクタ。3. The high-permeability material is formed at a predetermined distance from the wiring.
Or the inductor according to 2.
磁率材、導体、絶縁体のいずれかによりなる膜が形成さ
れていることを特徴とする請求項1又は2記載のインダ
クタ。4. The inductor according to claim 1, wherein a film made of any of a low magnetic permeability material, a conductor, and an insulator is formed between the high magnetic permeability material and the wiring. .
状態で形成されていることを特徴とする請求項1乃至4
記載のインダクタ。5. The high-permeability material is formed so as to be contained in a resin film.
The inductor as described.
末、又はCo−Ti、Co−Zr、Co−Hfのいずれ
かによりなるアモルファス膜、又はフェライト系のMF
e2O4膜のいずれかであることを特徴とする請求項1乃
至5記載のインダクタ。6. The high magnetic permeability material is a Ni—Fe alloy powder, an amorphous film made of any of Co—Ti, Co—Zr, Co—Hf, or a ferrite-based MF.
e 2 O 4 according to claim 1 to 5 inductor wherein a is any one of membrane.
程と、 前記絶縁膜上であって、前記コイルの中央部に定義され
るコア部に高透磁率材を形成する工程と、 前記絶縁膜上の前記コイルの配線間であって、前記コア
部以外の領域に、低透磁率材、導体、絶縁体のいずれか
によりなる膜を形成する工程とを含み、 前記コイルの配線間隔をa、前記コア部の内径をb、前
記膜の前記コア部における膜厚をxとするとき、a≦2
x≦bの関係を満たすように形成されることを特徴とす
るインダクタの製造方法。7. A step of forming a conductive coil on an insulating film; a step of forming a high-permeability material on a core portion defined on a center portion of the coil on the insulating film; Forming a film made of any of a low-permeability material, a conductor, and an insulator in a region other than the core portion between wirings of the coil on an insulating film; a, when the inner diameter of the core portion is b and the thickness of the film in the core portion is x, a ≦ 2
A method of manufacturing an inductor, wherein the inductor is formed so as to satisfy a relationship of x ≦ b.
の深さよりも厚く導電膜を形成する工程と、 前記導電膜を選択除去し、前記凹部に前記導電膜を残存
させることによりコイルを形成する工程と、 前記絶縁膜上であって、前記コイルの中央部に定義され
るコア部に高透磁率材を形成する工程とを含むことを特
徴とするインダクタの製造方法。8. A step of forming a conductive film on a concave portion formed of an insulating film so as to be thicker than the depth of the concave portion, selectively removing the conductive film, and leaving the conductive film in the concave portion to form a coil. And a step of forming a high-permeability material on a core portion defined on a center portion of the coil on the insulating film.
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- 1999-07-23 JP JP11209833A patent/JP2001036017A/en active Pending
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