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WO2005096007A1 - 磁界センサ - Google Patents

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Publication number
WO2005096007A1
WO2005096007A1 PCT/JP2005/006073 JP2005006073W WO2005096007A1 WO 2005096007 A1 WO2005096007 A1 WO 2005096007A1 JP 2005006073 W JP2005006073 W JP 2005006073W WO 2005096007 A1 WO2005096007 A1 WO 2005096007A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coil
magnetic field
field sensor
interlayer insulating
insulating film
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.)
Ceased
Application number
PCT/JP2005/006073
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Noriaki Ando
Norio Masuda
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC 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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to US10/599,365 priority Critical patent/US7362098B2/en
Priority to JP2006511727A priority patent/JPWO2005096007A1/ja
Publication of WO2005096007A1 publication Critical patent/WO2005096007A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0878—Sensors; antennas; probes; detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/302—Contactless testing
    • G01R31/315—Contactless testing by inductive methods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/028—Electrodynamic magnetometers

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic field sensor, and more particularly, to a magnetic field sensor capable of detecting a high-frequency magnetic field by detecting an electromagnetically induced electromotive force.
  • One of the causes of strong electromagnetic wave radiation is an unnecessary high-frequency current flowing through a circuit, particularly a high-frequency noise current flowing through a power supply wiring of a semiconductor device. It is desired to suppress high frequency noise current.
  • the path of the high-frequency noise current can be identified by non-contact inspection, so that it is possible to verify the effect of suppressing high-frequency noise current at an early stage of design or manufacturing.
  • the following are known as sensors of the type that measures the electromotive force induced in a coil to detect a magnetic field.
  • the magnetic field sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-82845 overlaps a pair of dielectric wiring boards each formed in a C-shape with the dielectric wiring board in plan view. It has a structure in which a ground conductor having a shape and size is provided, and a strip conductor of a predetermined shape is sandwiched between the pair of dielectric substrates, so that an induction between the starting position of the strip conductor and each ground conductor is provided. The voltage is used as a magnetic field detection output.
  • Each dielectric substrate in the magnetic field sensor is disposed so as to face each other with the ground conductor facing the outer surface, and the strip conductor and each ground conductor are electrically connected at the end position of the strip conductor. Have been. Each ground conductor serves to shield the strip conductor from external electric field forces.
  • the end position of the strip conductor is It is located at one of the two ends facing each other across the part (notch for forming a C-shape).
  • This strip conductor also has a terminal position force extending along one half of the C-shaped half of the dielectric substrate across the gap portion, and a predetermined position of the half of the half is set as a start position.
  • the magnetic field sensor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-171535 insulates a first layer, a second layer, and a third layer, each having a conductor pattern of a predetermined shape, from each other.
  • the conductor pattern of the second layer is laminated with the layers interposed and the conductor pattern of the second layer connected to the conductor patterns of the first and third layers.
  • the shape of each conductor pattern is selected so as to form a one-turn loop coil when viewed from above.
  • the first and third layer conductive patterns respectively function to shield the second layer conductive pattern also from external electric field forces.
  • the pen-type near-magnetic field probe described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-121712 includes a printed circuit board (support) on which a micro loop coil, a transmission line, and a connection portion for a high-frequency cable are formed. ) Is connected to the tip of the holding portion.
  • the close-fixed type near-magnetic field probe described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-147034 is provided with a one-turn loop coil, a coplanar transmission line, and a high-frequency connector on a sheet-like substrate.
  • a peelable adhesive surface on the back surface of the substrate, or by providing an engaging portion capable of engaging with the wire on the substrate, the substrate can be bonded and peeled from the object to be measured.
  • the near-magnetic field probe described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-207531 has a structure in which a one-turn loop coil and a transmission circuit connected to the loop coil are provided on a dielectric. In addition, a decrease in output voltage is suppressed by gradually changing the impedance of the transmission circuit in the transmission direction.
  • semiconductor integrated circuits are miniaturized year by year.
  • any of the sensors described in Documents 1 to 5 detects a magnetic field based on an electromotive force induced in a one-turn loop coil.
  • the magnetic flux passing through the loop coil also decreases, and the detection sensitivity decreases.
  • a loop coil having this structure it is difficult to achieve miniaturization while maintaining detection sensitivity sufficient for practical use, and as a result, it is difficult to increase the spatial resolution of the sensor.
  • the line width of each of the ground conductors for shielding the strip conductor against external electric field forces must be wider than the line width of the strip conductor.
  • the minimum distance from the inspection target when specifying the place where electromagnetic waves are generated should be shorter than the minimum distance between the end position of the strip conductor when the ground conductor is viewed in plan and the outer peripheral surface of the ground conductor. Can not. This point force also makes it difficult to improve the spatial resolution with the magnetic field sensor described in Reference 1. The same is true for the magnetic field sensor described in Document 2.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a magnetic field sensor that can easily achieve high spatial resolution.
  • a magnetic field sensor of the present invention includes a substrate, a laminated coil formed on the substrate, and a strip line formed on the substrate so as to be continuous with the laminated coil
  • the laminated coil includes a coil-forming element formed by at least two conductive layers on the substrate, and a coil-forming element formed on the interlayer insulating film interposed between the conductive layers and above and below the interlayer insulating film.
  • the strip line has a structure in which a lower ground layer, a lower interlayer insulating film, a strip conductor, an upper interlayer insulating film, and an upper ground layer are stacked on a substrate in this order.
  • the number of turns of the laminated coil is larger than 1.
  • One end of the laminated coil is connected to one of the lower ground layer and the upper ground layer, and the other end of the laminated coil is connected to the ground. Characterized in that it continues to the lip conductor.
  • the number of turns of the laminated coil is larger than one.
  • the magnetic flux penetrating through the coil increases, and a relatively large electromotive force can be induced. Therefore, even if the laminated coil is miniaturized, the detection sensitivity can be kept high.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view schematically showing a magnetic field sensor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view schematically showing the magnetic field sensor shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a cross section taken along line III-III shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing a coil main body in the laminated coil of the magnetic field sensor shown in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing a positional relationship between a strip conductor and a lower ground layer on the laminated coil side in the magnetic field sensor shown in FIG. 1.
  • FIG. 6 is a schematic view of a section taken along line VI-VI shown in FIG. 2.
  • FIG. 7A is a plan view schematically showing a first coil forming element and a strip conductor connected to the first coil forming element in the magnetic field sensor of the second embodiment.
  • FIG. 7B is a plan view schematically showing a second coil forming element and an upper ground layer connected to the first coil forming element in the magnetic field sensor of the second embodiment.
  • FIG. 7C is a plan view schematically showing a coil main body in the laminated coil of the magnetic field sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically showing a magnetic field sensor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9A is a plan view schematically showing a coil portion first interlayer insulating film, a first coil forming element, a line portion first interlayer insulating film, and a strip conductor in the magnetic field sensor shown in FIG. is there.
  • FIG. 9B is a view showing a second interlayer insulating film and a second coil of the coil portion in the magnetic field sensor shown in FIG.
  • FIG. 4 is a plan view schematically showing a screw forming element, a line section second interlayer insulating film, and an upper ground layer.
  • FIG. 9C is a plan view schematically showing a coil body in the laminated coil of the magnetic field sensor shown in FIG.
  • FIG. 10 is a perspective view schematically showing a magnetic field sensor according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11A is a plan view schematically showing a coil unit first interlayer insulating film, a first coil forming element, a line unit first interlayer insulating film, and a strip conductor in the magnetic field sensor shown in FIG. 10 .
  • FIG. 11B is a plan view schematically showing a coil unit second interlayer insulating film, a second coil forming element, and a line unit second interlayer insulating film in the magnetic field sensor shown in FIG. 10.
  • FIG. 11C is a plan view schematically showing a coil portion third interlayer insulating film, a third coil forming element, a line portion third interlayer insulating film, and an upper ground layer in the magnetic field sensor shown in FIG. is there.
  • FIG. 11D is a plan view schematically showing a coil main body in the laminated coil of the magnetic field sensor shown in FIG. 10.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a strip line in the magnetic field sensor shown in FIG.
  • FIG. 13 is a perspective view schematically showing a magnetic field sensor according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14A is a plan view schematically showing a coil portion first interlayer insulating film, a first coil forming element, and a line portion first interlayer insulating film in the magnetic field sensor shown in FIG.
  • FIG. 14B is a plan view schematically showing a coil portion second interlayer insulating film, a second coil forming element, a lead portion, a line portion second interlayer insulating film, and a strip conductor in the magnetic field sensor shown in FIG. FIG.
  • FIG. 14C is a plan view schematically showing a coil part third interlayer insulating film, a third coil forming element, and a line part third interlayer insulating film in the magnetic field sensor shown in FIG. 13.
  • FIG. 14D is a view showing a fourth interlayer insulating film of the coil portion in the magnetic field sensor shown in FIG.
  • FIG. 6 is a plan view schematically showing a coil forming element, a line portion fourth interlayer insulating film, and an upper ground layer.
  • FIG. 14E is a plan view schematically showing a coil body of the laminated coil of the magnetic field sensor shown in FIG. 13.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a strip line in the magnetic field sensor shown in FIG.
  • FIG. 16 is a perspective view schematically showing an example of a usage form of the magnetic field sensor shown in FIG. 1.
  • a magnetic field sensor 30 As shown in FIG. 1, a magnetic field sensor 30 according to a first embodiment of the present invention includes a substrate 1, a laminated coil 10 formed on the substrate 1, and a It has a strip line 20.
  • the laminated coil 10 has a coil part first interlayer insulating film 11, a first coil forming element 12, a coil part second interlayer insulating film 13, and a second coil forming element 14 laminated on the substrate 1 in this order. It has a structure.
  • a contact plug (contact means) 19 for making the first coil forming element 12 and the second coil forming element 14 in via contact with each other is formed in the coil portion second interlayer insulating film 13.
  • the strip line 20 has a lower ground layer 21, a line portion first interlayer insulating film 22, a strip conductor 23, a line portion second interlayer insulating film 24, and an upper ground layer 27 laminated on the substrate 1 in this order. It has the following structure.
  • an electrically insulating substrate such as a glass substrate or a sapphire substrate can be used, and its thickness can be appropriately selected within a range of about 1 ⁇ m or less. Further, when performing measurement on a chip of a semiconductor integrated circuit in which the knockage is opened, for example, from the viewpoint of minimizing a situation where the magnetic field sensor 30 hits an obstacle such as a bonding wire, etc. It is preferable to make the substrate 1 as thin as possible.
  • the laminated coil 10 includes the coil portion first interlayer insulating film 11, the first coil forming element 1
  • the coil first interlayer insulating film 11 is formed on the substrate 1 to form a flat surface on which the first coil forming element 12 is provided, and has a rectangular planar shape. Further, the coil portion second interlayer insulating film 13 is formed on the first coil forming element 12 to form a flat surface on which the second coil forming element 14 is provided. The shape is also rectangular.
  • the coil section second interlayer insulating film 13 covers the first coil forming element 12.
  • the coil portion first interlayer insulating film 11 and the coil portion second interlayer insulating film 13 overlap with each other in plan view.
  • the coil part first interlayer insulating film 11 and the coil part second interlayer insulating film 13 are formed by a method such as spin coating and sputtering using a photoresist, silicon oxide, or the like as a material. It can be manufactured by forming a larger electric insulating film and patterning the electric insulating film into a predetermined shape using a method such as etching.
  • the thickness of each of the coil portion first interlayer insulating film 11 and the coil portion second interlayer insulating film 13 can be appropriately selected within a range of about 0.5 to 3111.
  • a via hole (connection hole) is provided in the coil portion second interlayer insulating film 13, and the via hole is made of, for example, copper. It is produced by filling with a conductive material such as aluminum or aluminum. In order to keep the conductor resistance of the magnetic field sensor 30 low, it is preferable to form the contact plug 19 with a highly conductive material. By connecting the first coil forming element 12 and the second coil forming element 14 by the contact plug 19, these coil forming elements 12, 14 can be in via contact with each other.
  • the first coil forming element 12 and the second coil forming element 14 are connected to each other by a contact plug 19 to form a coil having a number of turns slightly smaller than three.
  • the first coil forming element 12 corresponds to the lowermost coil forming element
  • the second coil forming element 14 corresponds to the uppermost layer coil forming element.
  • the number of turns of the first coil forming element 12 is slightly smaller than two
  • the number of turns of the second coil forming element 14 is slightly larger than one.
  • These coil forming elements 12 and 14 were formed by using a conductive material such as copper or aluminum, for example, by plating, physical vapor deposition (PVD), or chemical vapor deposition (CVD).
  • the conductor layer can be manufactured by patterning the conductor layer into a predetermined shape by a method such as etching.
  • a method such as etching.
  • the coil forming elements 12, 14 be made of a highly conductive material such as copper or aluminum.
  • each of the coil forming elements 12 and 14 can be appropriately selected within the range of about 0.5 to 4 / zm, and the line width thereof is within the range of about 1 to 4 / ⁇ . is there. From the viewpoint of enhancing the spatial resolution of the magnetic field sensor 30, it is preferable to select the line width of each of the coil forming elements 12 and 14 within a range of about 1 to 2.5 ⁇ m.
  • the contour shape of the laminated coil 10 in a plan view be a rectangle whose short sides are parallel to the longitudinal axis of the strip line 20.
  • the size and shape of the contour of the laminated coil 10 in plan view are such that the length of the short side is about 10 to 40 ⁇ m and the length of the long side is It is particularly preferable to have a rectangular shape having a size of about 20 to 500 ⁇ m.
  • the "planar outline shape of the laminated coil” refers to a planar view of a coil body formed by each coil forming element and a contact plug for electrically connecting the coil forming elements. Mean the contour shape exhibited by the winding portion.
  • the first coil forming element 12 and the second coil forming element 14 partially overlap each other, and as shown in FIG.
  • the coil body C1 has a rectangular shape.
  • the members shown in FIG. 1 among the members shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals as those used in FIG.
  • the strip line 20 includes the lower ground layer 21, the line portion first interlayer insulating film 22, It is a laminate of a strip conductor 23, a line section second interlayer insulating film 24, and an upper ground layer 27.
  • the lower ground layer 21 has a rectangular area 21b in which the line width at the end on the side of the laminated coil 10 is wider than the line width in the other area 21a.
  • the conductive layer has a T-shape in plan view.
  • the lower ground layer 21 is formed by patterning a conductive layer formed by a method such as plating, PVD, or CVD using a conductive material such as copper or aluminum into a predetermined shape using a method such as etching. By doing so, it can be manufactured. Further, it can also be formed by depositing the above-mentioned conductive material on the substrate 1 by PVD or CVD using a mask having a predetermined shape.
  • the thickness of the lower ground layer 21 can be appropriately selected within a range of about 1 to 5 m according to the conductivity of the material.
  • the length of the short side (meaning the side extending in parallel with the longitudinal axis of the strip line 20) when the rectangular area 21b is viewed in a plan view is determined by the electric field generated by the rectangular area 21b and a rectangular area 27b described later. From the viewpoint of enhancing the shielding effect as much as possible, it is preferable that the width be at least about four times the line width of the strip conductor 23. Further, from the viewpoint of obtaining the magnetic field sensor 30 having a high spatial resolution, it is preferable that the length of the short side is not more than about eight times the line width of the strip conductor 23.
  • the length of a long side (which means a side extending in a direction orthogonal to the longitudinal axis of the strip line 20 in plan view) of the rectangular area 21b in plan view depends on the size of the laminated coil 10. Therefore, it can be appropriately selected within the range of about 25 to 550 / ⁇ .
  • the line portion first interlayer insulating film 22 forms a rectangular region 22b in which the line width at the end on the side of the laminated coil 10 is wider than the line width in the other region 22a. It has a T-shape in plan view.
  • the line width of the region 22a is smaller than the line width of the region 21a in the lower ground layer 21.
  • the rectangular region 22b is larger than the rectangular region 21b in the lower ground layer 21.
  • the upper surface of the line portion first interlayer insulating film 22 is a flat surface.
  • the line portion first interlayer insulating film 22 covers the rectangular region 21b to prevent a short circuit between the rectangular region 21b and the strip conductor 23, and The short circuit between the strip conductor 23 and the region 21a is prevented on 21a.
  • the thickness of the line portion first interlayer insulating film 22 on the lower ground layer 21 can be appropriately selected within a range of about 1 to 10 m. Noh.
  • the line portion first interlayer insulating film 22 corresponds to a lower interlayer insulating film.
  • the above-described coil unit first interlayer insulating film 11 is continuous with the rectangular region 22b of the line unit first interlayer insulating film 22 (see FIGS. 1 to 3).
  • the line portion first interlayer insulating film 22 and the coil portion first interlayer insulating film 11 can be formed separately from each other, for example, but they can be formed by patterning a large electrical insulating layer into a predetermined shape. It is easier to form them at one time.
  • the boundary between the laminated coil 10 and the strip line 20 is the boundary between the line portion first interlayer insulating film 22 and the coil portion first interlayer insulating film 11.
  • the boundary between the laminated coil 10 and the strip line 20 is a vertical plane VF including the end face on the side of the laminated coil 10 in each of the lower ground layer 21 and the rectangular area 22b. Included in stripline 20.
  • the strip conductor 23 is a conductor for connecting the laminated coil 10 to a measuring device (not shown) for measuring an electromotive force induced by electromagnetic waves.
  • a high-frequency cable is connected.
  • a transmission line having the same characteristic impedance as the high-frequency cable may be interposed between the strip conductor 23 and the high-frequency cable, and the transmission line may relay the strip conductor 23 and the high-frequency cable.
  • One end of the high-frequency cable is connected to the above measuring equipment.
  • the line width of the strip conductor 23 can be appropriately selected within a range of about 1 to 4 / ⁇ .
  • the line width is preferably constant in order to easily form the strip line 20 having a desired characteristic impedance.
  • the film thickness of the strip conductor 23 can be appropriately selected within a range of about 0.5 to 2 m.
  • the planar shape of the strip conductor 23 is linear on the region 22 a of the line portion first interlayer insulating film 22, and the rectangular region 22 b of the line portion first interlayer insulating film 22 is formed.
  • a shape that is bent in a crank shape is a shape that is bent in a crank shape.
  • the strip conductor 23 on the rectangular area 22b is located at the midpoint of the long side L1 on the base side (meaning the area 21a side) of the rectangular area 21b of the lower ground layer 21 in plan view.
  • the end of the strip conductor 23 on the side of the laminated coil 10 and the lower ground layer It is preferable that the distance between the short side S1 closest to the end and the short side of the short side of the 21 rectangular region 21b in plan view be twice or more the line width of the strip conductor 23.
  • One end of the strip conductor 23 is connected to one end of the laminated coil 10 (one end of the first coil forming element 12) (see FIG. 1 or FIG. 3). It is more convenient to form the strip conductor 23 and the first coil forming element 12 at a time by patterning a large-sized conductor layer that can be formed separately from each other into a predetermined shape, for example. It is.
  • the line portion second interlayer insulating film 24 has a rectangular shape similar to the line portion first interlayer insulating film 22 because the line width at the end on the laminated coil 10 side is wider than the line width in the other region 24a.
  • This is an electric insulating film that forms the region 24b, and has a T-shaped planar shape (see FIG. 1).
  • the planar shape and size of the line portion second interlayer insulating film region 24 are the same as the planar shape and size of the line portion first interlayer insulating film 22 described above, and these two line portion interlayer insulating films are planar. Visually, they overlap each other.
  • the upper surface of the line portion second interlayer insulating film is a flat surface.
  • the line portion second interlayer insulating film 24 having such a shape covers the strip conductor 23 and short-circuits the strip conductor 23 and the upper ground layer 27. Is prevented.
  • the thickness of the line portion second interlayer insulating film 24 on the strip conductor 23 can be appropriately selected within a range of about 1 to 10 / ⁇ .
  • the characteristic impedance of the strip line 20 can be easily adjusted to a desired value. From the viewpoint of controllability, it is preferable that the film thickness is substantially the same as the film thickness of the line portion first interlayer insulating film 22 on the lower ground layer 21.
  • the line section second interlayer insulating film 24 corresponds to an upper interlayer insulating film.
  • the above-described coil portion second interlayer insulating film 13 is continuous with the rectangular region 24b of the line portion second interlayer insulating film 24 (see FIGS. 1 to 3).
  • the line section second interlayer insulating film 24 and the coil section second interlayer insulating film 13 can be formed separately from each other, for example. It is simpler to form both at once by patterning the insulating layer into a predetermined shape.
  • the upper ground layer 27 is a conductor layer in which the line width at the end on the side of the laminated coil 10 is wider than the line width in the other region 27a to form a rectangular region 27b.
  • the planar shape is T-shaped.
  • the rectangular region 27b and the above-described rectangular region 21b of the lower ground layer overlap each other in plan view.
  • the region 27a in the upper ground layer 27 forms the outer peripheral surface of the strip line 20 together with the region 21a in the lower ground layer 21 except for the end on the rectangular region 27b side. are doing.
  • the outer peripheral surface of the strip line 20 formed by the regions 21a and 27a is a shielded strip line region 20S.
  • the strip conductor 23 formed on the line portion first interlayer insulating film 22 is covered with the line portion second interlayer insulating film 24. Is covered by the lower ground layer 21 and the upper ground layer 27, it is easy to reliably shield the strip conductor 23 also from the external electric field force. As a result, it is easy to increase the SZN ratio of the magnetic field sensor 30. Since all the members shown in FIG. 6 are shown in FIG. 1 or FIG. 2, the same reference numerals as those used in FIG. 1 or FIG. 2 are assigned to the respective members.
  • the rectangular region 27b of the upper ground layer 27 overlaps the two rectangular regions 21b and 27b of the strip conductor 23 in plan view in cooperation with the rectangular region 21b of the lower ground layer 21 described above.
  • the area is also shielded from external electric field forces.
  • One end of the above-described laminated coil 10 one end of the second coil forming element 14 is connected to the rectangular area 27b (see FIG. 1 or FIG. 3). It is simpler to form the upper ground layer 27 and the second coil forming element 14 at a time by patterning a large-sized conductor layer that can be formed separately from each other into a predetermined shape. is there.
  • the thickness of the upper ground layer 27 can be appropriately selected within a range of about 1 to 5 ⁇ m according to the conductivity of the material.
  • the characteristic impedance of the strip line 20 constituted by the above-described members is determined by a high-frequency cable used to connect the strip line 20 to a measuring device for measuring the electromotive force induced in the laminated coil 10. Should be the same value as the characteristic impedance of Good. By thus selecting the characteristic impedance of the strip line 20, it becomes easy to reduce the transmission loss.
  • the characteristic impedance of the strip line 20 is adjusted by appropriately selecting the film thickness and dielectric constant of each of the line portion first interlayer insulating film 22 and the line portion second interlayer insulating film 24, and the film thickness and line width of the strip conductor 23. can do.
  • the magnetic field sensor 30 having the above-described structure can form the laminated coil 10 and the strip line 20 by a well-known microfabrication technique, so that the size can be easily reduced.
  • the number of turns of the laminated coil 10 is larger than 1, a relatively large electromotive force is induced even if the magnetic flux penetrating each coil forming element of the laminated coil 10 is smaller than a loop coil having a number of turns of 1 or less. It is possible to do.
  • the laminated coil 10 can easily be designed to have a shape and a size that allow the laminated coil 10 to be close to an object to be measured.
  • the magnetic flux penetrating through the laminated coil 10 can be reduced even when the laminated coil 10 is downsized, as compared with the case where the outline shape is circular. Can be increased. Therefore, in the magnetic field sensor 30 of the present embodiment, it is easy to achieve high spatial resolution by downsizing.
  • the strip line 20 is the shielded strip line region 20S, it is easy to shield the strip conductor 23 from external electric field force and to increase the SZN ratio.
  • the structure of the magnetic field sensor of the second embodiment according to the present invention is the same as the structure of the magnetic field sensor 30 of the first embodiment except for the shapes of the first coil forming element 112 and the second coil forming element 114.
  • the illustration of the whole image, the exploded perspective view of each member, or the sectional structure is omitted.
  • the first coil forming element 112 is a coil having a number of turns slightly larger than 2.5, and one end thereof is connected to the strip conductor 123. Since the number of turns of the first coil forming element 112 is larger than that of the magnetic field sensor 30 of the first embodiment described above, the line width of the first coil forming element 112 is smaller than that of the magnetic field sensor 30 of the first embodiment. 1st coil formation in It is narrower than the line width of element 12.
  • the line width of the strip conductor 123 is, for example, the same as the line width of the strip conductor 23 in the magnetic field sensor 30 of the first embodiment.
  • the line width of the second coil forming element 114 is smaller than the line width of the second coil forming element 14 in the magnetic field sensor 30 of the first embodiment.
  • One end of the second coil forming element 114 is connected to the upper ground layer 127.
  • the size and shape of the upper ground layer 127 are the same as, for example, the size or shape of the upper ground layer 27 in the magnetic field sensor 30 of the first embodiment.
  • the number of turns of each of the first coil forming element 112 and the second coil forming element 114 is selected as described above, the number of turns of the coil body C2 is greater than four as shown in FIG. 7C. It is getting bigger. That is, in the magnetic field sensor of the present embodiment, the number of turns of the laminated coil is larger than that in the magnetic field sensor 30 of the first embodiment. For this reason, according to the magnetic field sensor of the present embodiment, it is easier to increase the detection sensitivity and achieve high spatial resolution.
  • the entire outer peripheral surface of the strip line 220 is formed by the lower ground layer 221 and the upper ground layer 227.
  • the whole is a shielded strip line region, and is significantly different from the magnetic field sensor 30 of the first embodiment in terms of the length, time, and point.
  • the other configuration is the same as the configuration of the magnetic field sensor 30 of the first embodiment. Therefore, the members that are functionally common to the components of the magnetic field sensor 30 are denoted by the reference numerals used in FIGS. ”Are added, and the description is omitted.
  • the planar shape of the strip conductor 223 has been changed to a linear shape with the entire strip line 220 being a shielded strip line region.
  • Figure 9 As shown in A or FIG. 9B, the planar shape of each of the line portion first interlayer insulating film 222, the line portion second interlayer insulating film 224, and the upper ground layer 227 is changed to a band shape.
  • the planar shape of the lower ground layer 221 (see FIG. 8) is also changed to a band shape. The lower ground layer 221 and the upper ground layer 227 overlap each other when viewed in plan.
  • the number of turns of the first coil forming element 212 having one end connected to the strip conductor 223 due to the linearity of the strip conductor 223 is increased by the magnetic field sensor 30 of the first embodiment. Slightly increased compared to the first coil forming element 12 in the first embodiment.
  • the number of turns of the second coil forming element 214 is slightly increased as compared with the second coil forming element 14 in the magnetic field sensor of the first embodiment, as shown in FIG. 9B.
  • One end of the second coil forming element 214 is connected to the center of one end of the upper ground layer 227.
  • the first coil forming element 212 and the second coil forming element 214 are in via contact with each other by a contact plug (not shown) formed in the coil portion second interlayer insulating film 213.
  • the number of turns of the coil body C3 in the laminated coil 210 is 3.
  • 9A to 9C for convenience, a plane in which the coil section interlayer insulating films 211 and 213 and the line section interlayer insulating films 222 and 224 connected to the coil section interlayer insulating films 211 and 213 are combined.
  • Each visual outline is drawn by a two-dot chain line.
  • the magnetic field sensor 230 of the present embodiment having the above-described structure has the same technical effects as the magnetic field sensor 30 of the first embodiment. Furthermore, in the magnetic field sensor 230 of the present embodiment, since the number of turns of the laminated coil 2 10 (coil body C3) is as large as 3, the detection sensitivity can be easily increased as compared with the magnetic field sensor 30 of the first embodiment. Even if the coil 210 is miniaturized, practical detection sensitivity can be easily obtained, so that it is easier to achieve high spatial resolution by miniaturization. Further, since the entire strip line 220 is a shielded strip line region, the entire strip conductor 223 can be shielded also from an external electric field to further increase the SZN ratio.
  • a magnetic field sensor 330 As shown in FIG. 10, in a magnetic field sensor 330 according to a fourth embodiment of the present invention, a laminated coil 310 and a strip line 320 connected to the laminated coil 310 are formed on a substrate 301.
  • This magnetic field sensor 330 is significantly different from the magnetic field sensor 230 of the third embodiment in that the coil body of the laminated coil 310 is formed using three coil components. If the entire stripline 320 is a shielded stripline region, the point is the same as that of the magnetic field sensor 230 of the third embodiment.
  • the coil body is formed by using the three coil forming elements, the coil portion first interlayer insulating film, the first coil forming element, and the coil portion second interlayer insulation are provided.
  • the film, the second coil-forming element, the coil portion third interlayer insulating film, and the third coil-forming element are laminated on the substrate 301 in this order.
  • the first coil forming element and the second coil forming element are via-contacted with each other by the contact plug formed on the coil portion second interlayer insulating film, and the second coil is formed by the contact plug formed on the coil portion third interlayer insulating film.
  • the laminated coil 310 is formed by making the element and the third coil forming element via-contact each other.
  • the strip line 320 includes a lower ground layer, a line portion first interlayer insulating film, a strip conductor, a line portion second interlayer insulating film, a line portion third interlayer insulating film, and an upper ground layer on the substrate 301 in this order. It has a laminated structure.
  • the laminated coil 310 in the magnetic field sensor 330 according to the present embodiment is the third coil described above.
  • a coil section second interlayer insulating film 313 shown in FIG. 11B and a second coil formation are formed between the first coil forming element 212 and the coil section second interlayer insulating film 213 in the laminated coil 210 of the magnetic field sensor 230 of the embodiment. It has a structure in which the element 314 is inserted.
  • the first coil forming element 312 of the three coil forming elements 312, 314, and 316 corresponds to the lowermost coil forming element
  • the third coil forming element 316 is the uppermost layer coil forming.
  • the strip line 320 of the magnetic field sensor 330 of the present embodiment is different from the strip conductor 223 of the strip line 220 of the magnetic field sensor 230 of the third embodiment and the line portion second interlayer insulation.
  • the structure has a structure in which a line portion second interlayer insulating film 324 shown in FIG.
  • the second coil forming element 314 formed on the coil portion second interlayer insulating film 313 is a coil having a slightly larger number of turns than one.
  • the second coil forming element 314 is in via contact with the first coil forming element 312 by a contact plug (not shown) formed in the coil section second interlayer insulating film 313, and
  • the third coil forming element 316 is in via contact with the third coil forming element 316 by a contact plug (not shown) formed in the third interlayer insulating film 315.
  • the number of turns of the coil body C4 is greater than the number of turns of the coil body C3 in the magnetic field sensor 230 of the third embodiment, and becomes four.
  • each coil portion interlayer insulating film 311, 313, 315 and a line portion layer connected to the coil portion interlayer insulating film 311, 313, or 315 is drawn by two-dot chain lines.
  • the strip conductor 323 is formed on the line portion first interlayer insulating film 322, and the strip conductor 323 is covered with the line portion second interlayer insulating film 324. Further, on the line portion second interlayer insulating film 324, a line portion third interlayer insulating film 325 is laminated.
  • the line portion first interlayer insulating film 322 corresponds to the lower interlayer insulating film
  • the line portion second interlayer insulating film 324 and the line portion third interlayer insulating film 325 correspond to the upper interlayer insulating film UI. I do.
  • the film thickness of the line portion first interlayer insulating film 322 as the lower interlayer insulating film and the film thickness of the upper interlayer insulating film UI are substantially changed. It is preferable that the same value be used.
  • the magnetic field sensor 330 of the present embodiment having the above-described structure has the same technical effects as the magnetic field sensor 230 of the third embodiment. Further, since the number of turns of the laminated coil 310 (coil body C4) in the magnetic field sensor 330 is as large as 4, it is easy to increase the detection sensitivity as compared with the magnetic field sensor 230 of the third embodiment, and Even if the size is reduced, practical detection sensitivity can be easily obtained, so that it is easier to achieve high spatial resolution by downsizing.
  • a magnetic field sensor 430 As shown in FIG. 13, in a magnetic field sensor 430 according to a fifth embodiment of the present invention, a laminated coil 410 and a strip line 420 connected to the laminated coil 410 are formed on a substrate 401.
  • This magnetic field sensor 430 is greatly different from the magnetic field sensor 230 of the third embodiment in that it is formed by using the coil components of the coil body of the laminated coil 410. If the entire stripline 420 is a shielded stripline region, this point is the same as the magnetic field sensor 230 of the third embodiment.
  • the coil portion first interlayer insulating film, the first coil forming element, and the coil portion second interlayer The insulating film, the second coil forming element and the lead part, the coil part third interlayer insulating film, the third coil forming element, the coil part fourth interlayer insulating film, and the fourth coil forming element are arranged on the substrate in this order.
  • the two coil forming elements that are stacked on top of each other and that are adjacent to each other with the coil unit interlayer insulating film interposed therebetween are via-contacted with each other by contact plugs formed in the coil unit interlayer insulating film.
  • a coil 410 is formed.
  • the strip line 420 includes a lower ground layer, a line portion first interlayer insulating film, a line portion second interlayer insulating film, a strip conductor, a line portion third interlayer insulating film, a line portion fourth interlayer insulating film, and an upper ground layer. Are laminated on the substrate 401 in this order.
  • the number of turns of the first coil forming element 412 formed on the coil portion first interlayer insulating film 411 is larger than 1.5.
  • the coil section first interlayer insulating film 411 is connected to a line section first interlayer insulating film 422 having a band-like planar shape.
  • the number of turns of the second coil forming element 414 formed on the coil section second interlayer insulating film 413 is larger than 1.5.
  • the lead portion 414R is formed on the second interlayer insulating film 413 in close proximity to the S coil portion.
  • One end of the second coil forming element 414 is connected to a capacitor formed on the coil portion second interlayer insulating film 413.
  • One end of the first coil forming element 412 is in via contact with a tact plug (not shown), and the other end of the first coil forming element 412 is formed on the coil section second interlayer insulating film 413. Via contact is made with one end of the lead portion 414R by another contact plug (not shown). The other end of the lead portion 414R is connected to one end of a strip conductor 424 formed on the line portion second interlayer insulating film 423.
  • the number of turns of the third coil forming element 416 formed on the coil portion third interlayer insulating film 415 is larger than 1.5.
  • One end of the third coil forming element 416 is in via contact with one end of the second coil forming element 414 by a contact plug (not shown) formed in the coil portion third interlayer insulating film 415.
  • the number of turns of the fourth coil forming element 418 formed on the coil portion fourth interlayer insulating film 417 is larger than 1.5.
  • One end of the fourth coil forming element 418 is in via contact with one end of the third coil forming element 416 by a contact plug (not shown) formed in the coil portion fourth interlayer insulating film 417, Is connected to the upper ground layer 427.
  • the coil body C5 of the laminated coil 410 in the magnetic field sensor 430 of the present embodiment is a coil having seven turns.
  • each coil forming element 412, 414, 416, 418 has an area overlapping each other in plan view, the first coil forming element 412 appears in FIG.
  • the fourth coil forming element 418 of the four coil forming elements 412, 414, 416, and 418 corresponds to the uppermost coil forming element, and the second coil forming element 414 of the remaining three coil forming elements 412, 414, and 416.
  • the line portion first interlayer insulating film 422 and the line portion second interlayer insulating film 423 are laminated on the lower ground layer 421 in this order.
  • a strip conductor 424 is formed.
  • the strip conductor 424 is covered with a line portion third interlayer insulating film 425, on which a line portion fourth interlayer insulating film 426 is laminated.
  • the unit ground layer 421 and the upper ground layer 427 cooperate with each other to form the entire outer peripheral surface of the strip line 420.
  • the line portion first interlayer film 422 and the line portion second interlayer insulating film 423 form a lower interlayer insulating film LI
  • the fourth interlayer insulating film 426 forms the upper interlayer insulating film UI.
  • the film thickness of the lower interlayer insulating film LI and the film thickness of the upper interlayer insulating film UI be substantially the same. .
  • the magnetic field sensor 430 of the present embodiment having the above-described structure has the same technical effects as the magnetic field sensor 330 of the fourth embodiment. Furthermore, since the number of turns of the laminated coil 410 (coil body C5) in the magnetic field sensor 430 is as large as 7, the detection sensitivity can be easily increased as compared with the magnetic field sensor 330 of the fourth embodiment, and the laminated coil 410 can be reduced in size. Even if the size is reduced, practical detection sensitivity can be easily obtained, so that it is easier to achieve high spatial resolution by downsizing.
  • the magnetic field sensor of the present invention is not limited to the magnetic field sensors of the first to fifth embodiments.
  • the shape and the number of turns of each coil forming element can be set to a desired value in accordance with the size, spatial resolution, and the like required for the magnetic field sensor to be manufactured, as long as the entire laminated coil is wound in the same direction.
  • the shape and number of turns (including the case where the number of turns is less than 1) can be used.
  • the number of turns of each coil forming element should be at least one, in other words, the number of turns of the laminated coil should be at least the total number of coil forming elements. Is preferred.
  • the total number of coil forming elements constituting the laminated coil can be appropriately selected according to the size, spatial resolution, and the like required for the magnetic field sensor to be manufactured.
  • the thickness of the laminated coil is is (Excluding the substrate) is preferably about 2.5 to 20 m, so that the shape and number of turns of each coil forming element and the number of coils are adjusted so that the thickness of the laminated coil falls within the desired thickness.
  • the total number of forming elements is appropriately selected.
  • the extension 414R As in the magnetic field sensor 430 of the fifth embodiment, pulling is performed in the vicinity of one coil forming element.
  • the extension 414R (see FIG. 14B) is provided, the extension 414R may be regarded as one of the coil forming elements or as a part of the strip conductor.
  • One end of the laminated coil is connected to the upper ground layer in any of the magnetic field sensors of the first to fifth embodiments described above, but is connected to the lower ground layer instead of the upper ground layer. It is also possible.
  • the arrangement pattern of the coil forming elements (the magnetic field sensor 430 of the fifth embodiment includes the lead portion 414R) in each magnetic field sensor is rotated, for example, by 180 ° in the thickness direction of the substrate.
  • the entire strip line is a shielded strip line region.
  • the laminated coil side is not used. It is also preferable from the viewpoint of increasing the productivity of the magnetic field sensor that the remaining region except for the end of the magnetic field sensor is a shielded strip line region.
  • the number of the line portion interlayer insulating films in the strip line is equal to the number of the coil portion interlayer insulating films in the laminated coil. If there is an interlayer insulating film corresponding to the interlayer insulating film and an interlayer insulating film corresponding to the upper interlayer insulating film, the number of interlayer insulating films in the line section can be made smaller than the number of interlayer insulating films in the coil section. is there. As in the case of the laminated coil 410 in the magnetic field sensor 430 of the fifth embodiment described with reference to FIGS. 13 to 15, when a contact plug and a lead portion are interposed between the coil forming element of the lowermost layer and the strip conductor.
  • the substrate has electrical insulation properties. At least one of the interlayer insulating films may be omitted.
  • This passivation film can be formed by depositing, for example, alumina or the like to a thickness of about 10 to 30 m on the outer surface of each of the laminated coil and the strip line by, for example, PVD or CVD.
  • the magnetic field sensor of the present invention can be used for magnetic field measurement, measurement of high-frequency noise current for measures against electromagnetic interference (EMI), identification of the path of high-frequency noise current, etc. test It can also be used as a small magnetic field generator used for the purpose. Since the magnetic field sensor of the present invention can easily achieve high spatial resolution, by increasing the spatial resolution, the magnetic field measurement is performed in the vicinity of each wiring in the electronic circuit, and the current value flowing through the wiring is measured. Can be easily obtained for each wiring. If the current value can be obtained for each wiring, the current value can be evaluated for the electronic circuit, so that the electronic circuit can be optimized from an early stage of development, including measures against electromagnetic interference (EMI). It will be easier.
  • EMI electromagnetic interference
  • the near magnetic field when specifying the path of high-frequency noise current in semiconductor integrated circuit substrate 500 with the package opened is described. The measurement will be described.
  • a high-frequency cable 41 is connected to one end of the strip line 20 of the magnetic field sensor 30.
  • the high-frequency cable 41 has a measuring device (not shown) for measuring the electromagnetically induced electromotive force. .) Is connected.
  • a connector (transmission line) 42 may be interposed between the strip line 20 and the high-frequency cable 41. At this time, by setting the characteristic impedance of the strip line 20 to the same value as the characteristic impedance of the high-frequency cable 41 or the connector 42, transmission loss can be reduced.
  • the magnetic field sensor 30 is brought close to the semiconductor integrated circuit board 500, which has been exposed by opening the node / cage, and the magnetic field sensor 30 is scanned back and forth and left and right to form a detailed magnetic field distribution structure. It becomes possible to detect.
  • the magnetic field H generated by the current I flowing through the wiring 505 can be measured.
  • the magnetic field is measured by making the upper surface of the laminated coil 10 in the magnetic field sensor 30 parallel to the wiring 505, and further measuring the magnetic field by making the upper surface of the laminated coil 10 perpendicular to the wiring 505.
  • the magnitude of the magnetic field component in the horizontal direction can be measured.
  • the magnetic field sensor 30 can be easily miniaturized.
  • the laminated coil 10 can be brought close to desired wiring in the semiconductor integrated circuit board 500.
  • a high spatial resolution can be obtained.
  • the magnetic field sensor according to the present invention is not limited to the magnetic field sensor 30 according to the first embodiment, but can perform similar near-field measurement. Note that reference numeral 510 in FIG. 16 indicates a bonding wire. ⁇ Effects of Example>
  • the magnetic flux penetrating the laminated coil increases, so that a relatively large electromotive force can be induced. Therefore, even if the laminated coil is miniaturized, the detection sensitivity can be kept high. Further, it is easy to design the shape and size of the laminated coil to a shape and size that are easy to approach the measurement object. Therefore, according to the above-described embodiment, it is easy to achieve high spatial resolution.
  • the detection sensitivity can be easily increased, and even if the laminated coil is downsized, practical detection sensitivity can be easily obtained.
  • the miniaturization makes it easy to efficiently obtain a magnetic field sensor with high spatial resolution.
  • the laminated coil is brought closer to the measurement object as compared with, for example, a case where the outline shape of the laminated coil in a plan view is made circular. In this case, it is possible to increase the magnetic flux penetrating the laminated coil. As a result, it is easier to increase the sensitivity.
  • one conductive film is patterned to form one coil forming element and one ground layer, and another conductive film is patterned to form another coil forming element and a strip conductor. Can be formed, so that its manufacture is facilitated.
  • the total number of coil-forming elements is 4, one of the coil-forming elements corresponding to the lowermost layer and the coil-forming element corresponding to the uppermost layer of the coil-forming elements with respect to the substrate, Is connected to one of the ground layers, and a bow I exposed part is formed near the coil forming element located in the middle of the remaining three coil forming elements and connected to the strip conductor, and the coil forming element corresponding to the bottom layer
  • the structure in which the other of the coil forming elements corresponding to the uppermost layer is in via contact with the lead portion makes it easy to shield the strip conductor from the external electric field.
  • the characteristic impedance of the strip line is controlled to a desired value by making the thicknesses of the upper interlayer insulating film and the lower interlayer insulating film above and below the strip conductor substantially the same. Becomes easier.
  • the strip line since the strip line includes the shielded strip line region, it becomes easy to shield the strip conductor with an external electric field force. As a result, it is easy to increase the SZN ratio.
  • the characteristic impedance of the strip line is set to the same value as the characteristic impedance of the high-frequency cable connected to one end of the strip line or the transmission line that relays the strip line and the high-frequency cable. This makes it easier to suppress transmission loss between the laminated coil and a measuring device that measures the electromotive force induced in the laminated coil.
  • a high-frequency cable is usually connected to the transmission line, and the characteristic impedance of the high-frequency cable and the characteristic impedance of the transmission line are often adjusted to the same value.

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Abstract

　導電体層により形成された２つのコイル形成要素（１２，１４）と、導電体層の間に介在する層間絶縁膜（１３）に形成されかつ上下のコイル形成要素をヴィアコンタクトさせるコンタクト手段（１９）とから、積層コイル（１０）を構成する。積層コイルの一端を、ストリップ線路（２０）の上部グランド層（２７）に接続し、積層コイルの他端をストリップ線路のストリップ導体（２３）に接続する。積層コイルのターン数は１よりも大きい。したがって、積層コイルを貫く磁束が大きくなり、比較的大きな起電力を誘導させることができるので、高空間分解能化を図ることが容易になる。

Description

磁界センサ 技術分野
[0001] 本発明は、磁界センサに関し、更に詳しくは、電磁誘導された起電力を検出するこ とによって高周波の磁界を検知することができる磁界センサに関する。
背景技術
[0002] 今日では、電子機器の高性能化、高機能化が急速に進んでおり、これに伴って、 個々の電子機器又は電子回路カゝら放射される電磁波も強まっている。電子機器又は 電子回路から強い電磁波が放射されると、この電磁波によって周囲の電子機器又は 電子回路が誤動作することがある。
[0003] 強い電磁波が放射される原因の 1つとして、回路を流れる不要な高周波電流、特に 半導体装置の電源供給配線を流れる高周波ノイズ電流が知られており、設計ある 、 は製造の早期からこの高周波ノイズ電流を抑制することが望まれている。
[0004] 近傍磁界強度を計測することにより、高周波ノイズ電流の経路を非接触の検査で特 定することができるので、設計あるいは製造の早期力 高周波ノイズ電流の抑制効果 を検証することが可能となり、結果として電磁波対策を講じることが可能になる。コィ ルに誘導される起電力を測定して磁界を検知するタイプのセンサとしては、例えば以 下のものが知られている。
[0005] 特開平 10— 82845号公報 (文献 1)に記載された磁界センサは、各々が C字状に 成形された 1対の誘電体配線基板それぞれに、誘電体配線基板と平面視上重なる 形状及び大きさを有する接地導体を設け、かつ、これら 1対の誘電体基板によって所 定形状のストリップ導体を挟持した構造を有し、ストリップ導体の始端位置と各接地導 体との間の誘起電圧を磁界検出出力とするものである。
[0006] この磁界センサにおける各誘電体基板は、接地導体が外表面となるようにして互い に対向配置されており、ストリップ導体と各接地導体とは、ストリップ導体の終端位置 で電気的に接続されている。各接地導体は、ストリップ導体を外部電界力 シールド する機能を果たす。ストリップ導体の終端位置は、誘電体配線基板においてギャップ 部（C字状をなすための切り欠き部）を挟んで互いに対向する 2つの端部の一方にあ る。このストリップ導体は、終端位置力もギャップ部を渡って誘電体基板における C字 状の一方の半周部に沿って延び、この半周部の所定位置を始端位置としている。
[0007] 特開 2000— 171535号公報 (文献 2)に記載された磁界センサは、各々が所定形 状の導体パターンを有する第 1層、第 2層、及び第 3層を各層の間に絶縁層を介在さ せた状態で、かつ、第 2層の導体パターンを第 1層及び第 3層それぞれの導体バタ ーンと接続させた状態で積層した構造を有し、第 2層の導体パターンと第 1層及び第 3層それぞれの導体パターンの間に接続された負荷に発生した電圧を検出して磁界 出力とするものである。この磁界センサでは、各導体パターンの形状が、これらを平 面視したときに 1ターンのループコイルを形成するように選定されている。第 1層及び 第 3層の導体パターンは、それぞれ、第 2層の導体パターンを外部電界力もシールド する機能を果たす。
[0008] 特開 2000— 121712号公報 (文献 3)に記載されたペン型近磁界プローブは、微 小ループコイル、伝送線路、及び高周波ケーブル用接続部がそれぞれ形成された プリント配線基板 (支持体)を保持部の先端に接続した構造を有するものである。
[0009] 特開 2000— 147034号公報 (文献 4)に記載された密着固定型近磁界プローブは 、シート状の基板上に 1ターンのループコイル、コプレナ伝送線路、及び高周波コネ クタを設け、この基板の裏面に剥離可能な接着面を設けることにより、又は、上記の 基板に線材に係合可能な係合部を設けることにより、測定対象に対し接着、剥離可 能にしたものである。
[0010] 特開 2003— 207531号公報（文献 5)に記載された近磁界プローブは、 1ターンの ループコイルと、このループコイルに接続された伝送回路とを誘電体に設けた構造を 有し、前記伝送回路のインピーダンスを伝送方向に漸次変化させることによって出力 電圧の低下を抑制したものである。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0011] 例えば半導体集積回路は、年々、微細化されており、微細な電子回路に流れる高 周波ノイズ電流の経路の特定や、個々の配線に流れる電流値の評価を行うためには 、磁界センサの空間分解能を高めることが必要である。
[0012] しかしながら、文献 1〜5に記載されたいずれのセンサも、 1ターンのループコイル に誘導される起電力に基づ 、て磁界を検知するものであるので、ループコイルを微 細化すると当該ループコイルを貫く磁束も減少して検出感度が低下する。この構造の ループコイルでは、実用に耐える検出感度を維持しつつ微細化を図ることが困難で あり、結果として、センサの空間分解能を高めることが困難である。
[0013] また、文献 1に記載された磁界センサでは、ストリップ導体を外部電界力もシールド するための接地導体それぞれの線幅をストリップ導体の線幅よりも広くしなければな らないので、この磁界センサでは、電磁波の発生場所を特定する際の検査対象物と の最短距離を、接地導体を平面視したときのストリップ導体の終端位置と当該接地導 体の外周面との最短距離よりも縮めることができない。この点力もも、文献 1に記載さ れた磁界センサでは、空間分解能を向上させ難い。同様のことが、文献 2に記載され た磁界センサにつ ヽても 、える。
[0014] 本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高空間分解能 化を図ることが容易な磁界センサを提供することにある。
課題を解決するための手段
[0015] 上記の目的を達成するために、本発明の磁界センサは、基板と、基板上に形成さ れた積層コイルと、積層コイルに連なって基板上に形成されたストリップ線路とを備え 、積層コイルは、基板上の少なくとも 2層の導電体層のそれぞれにより形成されたコィ ル形成要素と、導電体層の間に介在する層間絶縁膜に形成されかつ層間絶縁膜の 上下のコイル形成要素をヴィァコンタクトさせるコンタクト手段とを備え、ストリップ線路 は、下部グランド層、下部層間絶縁膜、ストリップ導体、上部層間絶縁膜、及び上部 グランド層がこの順番で基板上に積層された構造を有し、積層コイルのターン数は、 1よりも大きぐ積層コイルの一端は、下部グランド層及び上部グランド層のいずれか 一方のグランド層に連なり、積層コイルの他端は、ストリップ導体に連なっていることを 特徴とする。
発明の効果
[0016] 本発明の磁界センサでは、積層コイルのターン数が 1よりも大きいので、この積層コ ィルを貫く磁束が大きくなり、比較的大きな起電力を誘導させることができる。したが つて、積層コイルを小型化しても、検出感度を高く保つことが可能である。また、積層 コイルの形状及び大きさを、測定対象物に近接させ易い形状及び大きさに設計する ことが容易である。したがって、本発明の磁界センサによれば、高空間分解能化を図 ることが容易になる。その結果、例えば微細な電子回路に流れる高周波ノイズ電流を 測定することが容易になり、電子機器や電子回路の設計あるいは製造の早期力 電 磁波対策を講じることが容易になる。
図面の簡単な説明
[図 1]図 1は、本発明に係る第 1実施例の磁界センサを概略的に示す分解斜視図で ある。
[図 2]図 2は、図 1に示した磁界センサを概略的に示す斜視図である。
[図 3]図 3は、図 2に示した III— III線断面の概略図である。
[図 4]図 4は、図 1に示した磁界センサの積層コイルにおけるコイル本体を概略的に示 す平面図である。
[図 5]図 5は、図 1に示した磁界センサにおける積層コイル側でのストリップ導体と下部 グランド層との位置関係を概略的に示す平面図である。
[図 6]図 6は、図 2に示した VI— VI線断面の概略図である。
[図 7A]図 7Aは、第 2実施例の磁界センサにおける第 1コイル形成要素と、この第 1コ ィル形成要素に連なるストリップ導体とを概略的に示す平面図である。
[図 7B]図 7Bは、第 2実施例の磁界センサにおける第 2コイル形成要素と、この第 1コ ィル形成要素に連なる上部グランド層とを概略的に示す平面図である。
[図 7C]図 7Cは、第 2実施例の磁界センサの積層コイルにおけるコイル本体を概略的 に示す平面図である。
[図 8]図 8は、本発明に係る第 3実施例の磁界センサを概略的に示す斜視図である。
[図 9A]図 9Aは、図 8に示した磁界センサにおけるコイル部第 1層間絶縁膜、第 1コィ ル形成要素、線路部第 1層間絶縁膜、及びストリップ導体を概略的に示す平面図で ある。
[図 9B]図 9Bは、図 8に示した磁界センサにおけるコイル部第 2層間絶縁膜、第 2コィ ル形成要素、線路部第 2層間絶縁膜、及び上部グランド層を概略的に示す平面図で ある。
[図 9C]図 9Cは、図 8に示した磁界センサの積層コイルにおけるコイル本体を概略的 に示す平面図である。
[図 10]図 10は、本発明に係る第 4実施例の磁界センサを概略的に示す斜視図であ る。
[図 11A]図 11Aは、図 10に示した磁界センサにおけるコイル部第 1層間絶縁膜、第 1 コイル形成要素、線路部第 1層間絶縁膜、及びストリップ導体を概略的に示す平面 図である。
[図 11B]図 11Bは、図 10に示した磁界センサにおけるコイル部第 2層間絶縁膜、第 2 コイル形成要素、及び線路部第 2層間絶縁膜を概略的に示す平面図である。
[図 11C]図 11Cは、図 10に示した磁界センサにおけるコイル部第 3層間絶縁膜、第 3 コイル形成要素、線路部第 3層間絶縁膜、及び上部グランド層を概略的に示す平面 図である。
[図 11D]図 11Dは、図 10に示した磁界センサの積層コイルにおけるコイル本体を概 略的に示す平面図である。
[図 12]図 12は、図 10に示した磁界センサにおけるストリップ線路の断面構造を示す 概略図である。
[図 13]図 13は、本発明に係る第 5実施例の磁界センサを概略的に示す斜視図であ る。
圆 14A]図 14Aは、図 13に示した磁界センサにおけるコイル部第 1層間絶縁膜、第 1 コイル形成要素、及び線路部第 1層間絶縁膜を概略的に示す平面図である。
[図 14B]図 14Bは、図 13に示した磁界センサにおけるコイル部第 2層間絶縁膜、第 2 コイル形成要素、引き出し部、線路部第 2層間絶縁膜、及びストリップ導体を概略的 に示す平面図である。
[図 14C]図 14Cは、図 13に示した磁界センサにおけるコイル部第 3層間絶縁膜、第 3 コイル形成要素、及び線路部第 3層間絶縁膜を概略的に示す平面図である。
[図 14D]図 14Dは、図 13に示した磁界センサにおけるコイル部第 4層間絶縁膜、第 4 コイル形成要素、線路部第 4層間絶縁膜、及び上部グランド層を概略的に示す平面 図である。
[図 14E]図 14Eは、図 13に示した磁界センサの積層コイルにおけるコイル本体を概 略的に示す平面図である。
[図 15]図 15は、図 13に示した磁界センサにおけるストリップ線路の断面構造を示す 概略図である。
[図 16]図 16は、図 1に示した磁界センサの使用形態の一例を概略的に示す斜視図 である。
発明を実施するための最良の形態
[0018] <第 1実施例 >
図 1に示すように、本発明に係る第 1実施例の磁界センサ 30は、基板 1と、基板 1上 に形成された積層コイル 10と、積層コイル 10に連なって基板 1上に形成されたストリ ップ線路 20とを有している。
[0019] 積層コイル 10は、基板 1上にコイル部第 1層間絶縁膜 11、第 1コイル形成要素 12、 コイル部第 2層間絶縁膜 13、及び第 2コイル形成要素 14をこの順番で積層した構造 を有している。コイル部第 2層間絶縁膜 13には、第 1コイル形成要素 12と第 2コイル 形成要素 14とを互いにヴィァコンタクトさせるコンタクトプラグ (コンタクト手段） 19が形 成されている。
[0020] ストリップ線路 20は、基板 1上に下部グランド層 21、線路部第 1層間絶縁膜 22、スト リップ導体 23、線路部第 2層間絶縁膜 24、及び上部グランド層 27をこの順番で積層 した構造を有している。
[0021] 以下、基板 積層コイル 10、及びストリップ線路 20それぞれについて、図 1及び後 掲の図 2〜図 6を参照して詳述する。
[0022] (1)基板；
基板 1としては、例えばガラス基板、サファイア基板等の電気絶縁性基板を用いるこ とができ、その厚は 1 μ m程度以下の範囲内で適宜選定可能である。また、ノッケー ジが開封された半導体集積回路のチップ上で測定を行う場合に、例えばボンディン グワイヤ等の障害物に磁界センサ 30が当たる状況をなるベく防ぐという観点からは、 基板 1をできるだけ薄肉にすることが好ま 、。
[0023] (2)積層コイル；
積層コイル 10は、上述のように、コイル部第 1層間絶縁膜 11、第 1コイル形成要素 1
2、コイル部第 2層間絶縁膜 13、及び第 2コイル形成要素 14の積層体である。
[0024] コイル第 1層間絶縁膜 11は、基板 1上に形成されて第 1コイル形成要素 12を設ける ための平坦面を形成しており、その平面形状は矩形である。また、コイル部第 2層間 絶縁膜 13は、第 1コイル形成要素 12上に形成されて第 2コイル形成要素 14を設ける ための平坦面を形成しており、この第 2コイル形成要素 14の平面形状も矩形である。
[0025] 図 2及び図 3に示すように、コイル部第 2層間絶縁膜 13は第 1コイル形成要素 12を 被覆している。コイル部第 1層間絶縁膜 11とコイル部第 2層間絶縁膜 13とは、平面視 上、互いに重なり合う。
[0026] このようなコイル部第 1層間絶縁膜 11及びコイル部第 2層間絶縁膜 13は、例えば、 フォトレジスト、ケィ素酸ィ匕物等を材料として用いてスピンコート、スパッタ等の方法に より大形の電気絶縁膜を成膜し、この電気絶縁膜をエッチング等の方法を利用して 所定形状にパターユングすることによって作製することができる。コイル部第 1層間絶 縁膜 11及びコイル部第 2層間絶縁膜 13それぞれの膜厚は、いずれも、 0. 5〜3 111 程度の範囲内で適宜選定可能である。
[0027] また、コイル部第 2層間絶縁膜 13に形成されているコンタクトプラグ 19 (図 1参照） は、コイル部第 2層間絶縁膜 13にヴィァホール (接続孔）を設け、このヴィァホールを 例えば銅やアルミニウム等の導電性材料により埋めることで作製される。磁界センサ 30の導体抵抗を低く抑えるうえからは、導電性の高い材料によりコンタクトプラグ 19 を形成することが好まし 、。コンタクトプラグ 19によって第 1コイル形成要素 12と第 2コ ィル形成要素 14とを接続することにより、これらのコイル形成要素 12、 14を互いにヴ ィァコンタクトさせることができる。
[0028] 第 1コイル形成要素 12及び第 2コイル形成用要素 14は、コンタクトプラグ 19により 互いに接続されて、ターン数が 3よりもやや小さいコイルを形成している。基板 1を基 準にすると、第 1コイル形成要素 12が最下層のコイル形成要素に相当し、第 2コイル 形成要素 14が最上層のコイル形成要素に相当する。 [0029] 第 1コイル形成要素 12のターン数は 2よりもやや小さぐ第 2コイル形成要素 14のタ 一ン数は 1よりもやや大きい。これらのコイル形成要素 12、 14は、例えば、銅、アルミ ニゥム等の導電性材料を用いてめっき、物理的気相蒸着法 (PVD)、化学的気相蒸 着法 (CVD)等により形成した導電体層を、エッチング等の方法により所定形状にパ ターニングすることによって作製することができる。積層コイル 10を小型化して磁界セ ンサ 30の空間分解能を高めるうえからは、銅やアルミニウムのように導電性の高い材 料により各コイル形成要素 12、 14を作製することが好ましい。
[0030] 各コイル形成要素 12、 14の膜厚は 0. 5〜4 /z m程度の範囲内で、また、その線幅 は 1〜4 /ζ πι程度の範囲内で、それぞれ適宜選定可能である。磁界センサ 30の空間 分解能を高めるという観点からは、これらのコイル形成要素 12、 14の線幅を、それぞ れ 1〜2. 5 μ m程度の範囲内で選定することが好ましい。
[0031] 同様の観点から、積層コイル 10の平面視上の輪郭形状は、各短辺がストリップ線路 20の長手軸と平行な矩形とすることが好ましい。積層コイル 10の形状をこのように選 定することにより、その平面視上の輪郭形状を例えば円形にした場合に比べて、積 層コイル 10を測定対象物に近接させた際に当該積層コイル 10を貫く磁束を増加さ せることが可能になる。その結果として、積層コイル 10を小型化しても磁界センサ 30 の検出感度を高く保ち易くなる。空間分解能が高い磁界センサ 30を得ようとする場 合、積層コイル 10の輪郭の平面視上の大きさ及び形状は、上記短辺の長さが 10〜 40 μ m程度で、長辺の長さが 20〜500 μ m程度の矩形とすることが特に好ましい。
[0032] なお、本発明で ヽぅ「積層コイルの平面視上の輪郭形状」とは、各コイル形成要素と これらを電気的に接続するコンタクトプラグとによって形成されたコイル本体を平面視 したときに、卷回部分が呈する輪郭形状を意味する。本実施例の磁界センサ 30では 、第 1コイル形成要素 12と第 2コイル形成用要素 14とが部分的に互いに重なり合つ て、図 4に示すように、卷回部分の平面視上の輪郭形状が矩形であるコイル本体 C1 を形成している。図 4に示した部材のうちで図 1に示されているものについては、図 1 で用いた参照符号と同じ参照符号を付してある。
[0033] (3)ストリップ線路；
ストリップ線路 20は、前述のように、下部グランド層 21、線路部第 1層間絶縁膜 22、 ストリップ導体 23、線路部第 2層間絶縁膜 24、及び上部グランド層 27の積層体であ る。
[0034] 下部グランド層 21は、図 1又は図 2に示すように、積層コイル 10側の端部での線幅 が他の領域 21aでの線幅よりも広がって矩形領域 21bを形成している導電体層であ り、その平面形状は T字状である。この下部グランド層 21は、例えば銅、アルミニウム 等の導電性材料を用いて、めっき、 PVD、 CVD等の方法により形成した導電体層を 、エッチング等の方法を利用して所定形状にパター-ングすることによって作製する ことができる。また、所定形状のマスクを用いた PVD又は CVDにより上述の導電性 材料を基板 1上に堆積させることによつても形成可能である。
[0035] 下部グランド層 21の膜厚は、その材料の導電性に応じて、 1〜5 m程度の範囲内 で適宜選定可能である。また、矩形領域 21bを平面視したときの短辺 (ストリップ線路 20の長手軸と平行に延びている辺を意味する。）の長さは、この矩形領域 21bと後述 する矩形領域 27bとによる電界シールド効果をできるだけ高めるという観点から、スト リップ導体 23の線幅の 4倍程度以上とすることが好ましい。また、空間分解能が高い 磁界センサ 30を得るという観点からは、上記の短辺の長さを、ストリップ導体 23の線 幅の 8倍程度以下とすることが好ましい。矩形領域 21bを平面視したときの長辺 (スト リップ線路 20の長手軸と平面視上直交する方向に延びて 、る辺を意味する。 )の長 さは、積層コイル 10の大きさに応じて、 25〜550 /ζ πι程度の範囲内で適宜選定可能 である。
[0036] 線路部第 1層間絶縁膜 22は、図 1に示すように、積層コイル 10側の端部での線幅 が他の領域 22aでの線幅よりも広がって矩形領域 22bを形成している電気絶縁膜で あり、その平面形状は T字状である。領域 22aの線幅は、下部グランド層 21での領域 21aの線幅よりも狭ぐ矩形領域 22bは下部グランド層 21での矩形領域 21bよりも大 形である。線路部第 1層間絶縁膜 22の上面は平坦面となっている。
[0037] この線路部第 1層間絶縁膜 22は、図 1〜図 3に示すように、矩形領域 21bを被覆し て当該矩形領域 21bとストリップ導体 23との短絡を防止していると共に、領域 21a上 においてストリップ導体 23と領域 21aとの短絡を防止している。下部グランド層 21上 での線路部第 1層間絶縁膜 22の膜厚は、 1〜10 m程度の範囲内で適宜選定可 能である。ストリップ線路 20においては、線路部第 1層間絶縁膜 22が下部層間絶縁 膜に相当する。
[0038] 線路部第 1層間絶縁膜 22の矩形領域 22bには、前述したコイル部第 1層間絶縁膜 11が連なっている（図 1〜図 3参照)。このような線路部第 1層間絶縁膜 22及びコイル 部第 1層間絶縁膜 11は、例えば互いに別個に形成することもできるが、大形の電気 絶縁層を所定形状にパターユングすることによって両者を一時に形成した方が簡便 である。この場合、積層コイル 10とストリップ線路 20との境界が線路部第 1層間絶縁 膜 22とコイル部第 1層間絶縁膜 11との境界となる。積層コイル 10とストリップ線路 20 との境界は、図 3に示すように、下部グランド層 21及び矩形領域 22bそれぞれにおけ る積層コイル 10側の端面を含む垂直面 VFであり、前記の各端面はストリップ線路 20 に含まれる。
[0039] ストリップ導体 23は、電磁誘導された起電力を測定するための計測機器（図示せず 。；)に積層コイル 10を接続するための導体であり、このストリップ導体 23の一端には 例えば高周波ケーブルが接続される。高周波ケーブルと同じ値の特性インピーダン スを有する伝送線路をストリップ導体 23と高周波ケーブルとの間に介在させ、この伝 送線路によってストリップ導体 23と高周波ケーブルとを中継してもよい。高周波ケー ブルの一端は上記の計測機器に接続される。ストリップ導体 23の線幅は、 1〜4 /ζ πι 程度の範囲内で適宜選定可能である。この線幅は、所望の特性インピーダンスを有 するストリップ線路 20を容易に形成するうえから、一定であることが好ましい。ストリツ プ導体 23の膜厚は、 0. 5〜2 m程度の範囲内で適宜選定可能である。
[0040] ストリップ導体 23の平面形状は、図 1に示すように、線路部第 1層間絶縁膜 22の領 域 22a上においては直線状であり、線路部第 1層間絶縁膜 22の矩形領域 22b上に おいてはクランク状に折れ曲がった形状である。図 5に示すように、矩形領域 22b上 でのストリップ導体 23は、平面視上、下部グランド層 21の矩形領域 21bにおける基 部側 (領域 21a側を意味する。 )の長辺 L1の中点 P1及び矩形領域 21bの中心点 O を通り、かつ、中心点 Oで方向を 90° 変えて矩形領域 21bでの短辺 S1の中点 P2を 通る中心線 CLに沿って延び、短辺 S1に達する前に積層コイル 10に向力う方向へと 再び 90° 方向を変えて、矩形領域 21bでの積層コイル 10側の長辺 L2に達する形 状を有している。下部グランド層 21の矩形領域 21bと後述する上部グランド層の矩形 領域 27bとによってストリップ導体 23を外部電界力もできるだけシールドするという観 点から、ストリップ導体 23における積層コイル 10側の端と、下部グランド層 21の矩形 領域 21bの短辺のうちで前記の端に最寄りの短辺 S1との平面視上の間隔を、ストリツ プ導体 23の線幅の 2倍以上とすることが好ましい。ストリップ導体 23の平面形状を上 述のような形状にすることにより、ストリップ導体 23を外部電界力もシールドすることが 容易になる。
[0041] このストリップ導体 23の一端には、前述した積層コイル 10の一端 (第 1コイル形成要 素 12の一端)が連なっている（図 1又は図 3参照)。このようなストリップ導体 23と第 1 コイル形成要素 12とは、例えば互いに別個に形成することもできる力 大形の導電 体層を所定形状にパターユングすることによって両者を一時に形成した方が簡便で ある。
[0042] 線路部第 2層間絶縁膜 24は、線路部第 1層間絶縁膜 22と同様に、積層コイル 10 側の端部での線幅が他の領域 24aでの線幅よりも広がって矩形領域 24bを形成して いる電気絶縁膜であり、その平面形状は T字状である（図 1参照)。この線路部第 2層 間絶縁膜領域 24の平面形状及び大きさは前述した線路部第 1層間絶縁膜 22の平 面形状及び大きさと同じであり、これら 2つの線路部層間絶縁膜は、平面視上、互い に重なり合う。線路部第 2層間絶縁膜の上面は平坦面となっている。
[0043] このような形状を有する線路部第 2層間絶縁膜 24は、図 1〜図 3に示すように、スト リップ導体 23を被覆して、当該ストリップ導体 23と上部グランド層 27との短絡を防止 している。ストリップ導体 23上での線路部第 2層間絶縁膜 24の膜厚は、 1〜10 /ζ πι 程度の範囲内で適宜選定可能である力 ストリップ線路 20の特性インピーダンスを所 望の値に容易に制御可能であるいう観点から、下部グランド層 21上での線路部第 1 層間絶縁膜 22の膜厚と実質的に同じ膜厚にすることが好ましい。ストリップ線路 20に お！、ては、線路部第 2層間絶縁膜 24が上部層間絶縁膜に相当する。
[0044] 線路部第 2層間絶縁膜 24の矩形領域 24bには、前述したコイル部第 2層間絶縁膜 13が連なっている（図 1〜図 3参照)。このような線路部第 2層間絶縁膜 24及びコイル 部第 2層間絶縁膜 13は、例えば互いに別個に形成することもできるが、大形の電気 絶縁層を所定形状にパターユングすることによって両者を一時に形成した方が簡便 である。
[0045] 上部グランド層 27は、積層コイル 10側の端部での線幅が他の領域 27aでの線幅よ りも広がって矩形領域 27bを形成して 、る導電体層であり、その平面形状は T字状で ある。矩形領域 27bと前述した下部グランド層の矩形領域 21bとは、平面視上、互い に重なり合う。
[0046] 図 1又は図 2に示すように、上部グランド層 27における領域 27aは、矩形領域 27b 側の端部を除いて、下部グランド層 21における領域 21aと共にストリップ線路 20の外 周面を形成している。ストリップ線路 20のうちで領域 21a、 27aによって外周面が形成 されて 、る領域は、シールド型ストリップ線路領域 20Sとなって 、る。
[0047] 図 6に示すように、ストリップ線路領域 20Sにおいては、線路部第 1層間絶縁膜 22 上に形成されたストリップ導体 23が線路部第 2層間絶縁膜 24によって被覆され、さら に、これらが下部グランド層 21及び上部グランド層 27により被覆されているので、スト リップ導体 23を外部電界力も確実にシールドすることが容易である。結果として、磁 界センサ 30の SZN比を高めることが容易になる。なお、図 6に示した部材は全て図 1又は図 2に示されているので、各部材には図 1又は図 2で用いた参照符号と同じ参 照符号を付してある。
[0048] 一方、上部グランド層 27の矩形領域 27bは、前述した下部グランド層 21の矩形領 域 21bと共同して、ストリップ導体 23のうちでこれら 2つの矩形領域 21b、 27bと平面 視上重なる領域を外部電界力もシールドしている。この矩形領域 27bには、前述した 積層コイル 10の一端 (第 2コイル形成要素 14の一端）が連なっている（図 1又は図 3 参照)。上部グランド層 27と第 2コイル形成要素 14とは、例えば互いに別個に形成す ることもできる力 大形の導電体層を所定形状にパターユングすることによって両者を 一時に形成した方が簡便である。上部グランド層 27の膜厚は、その材料の導電性に 応じて、 1〜5 μ m程度の範囲内で適宜選定可能である。
[0049] 上述した各部材によって構成されるストリップ線路 20の特性インピーダンスは、積 層コイル 10に誘導された起電力を計測するための計測機器にストリップ線路 20を接 続するのに用いられる高周波ケーブルの特性インピーダンスと同じ値にすることが好 ましい。このようにストリップ線路 20の特性インピーダンスを選定することにより、伝送 損失を低減させることが容易になる。ストリップ線路 20の特性インピーダンスは、線路 部第 1層間絶縁膜 22及び線路部第 2層間絶縁膜 24それぞれの膜厚及び誘電率、 並びにストリップ導体 23の膜厚及び線幅を適宜選定することによって調整することが できる。
[0050] 以上説明した構造を有する磁界センサ 30は、周知の微細加工技術により積層コィ ル 10及びストリップ線路 20を形成することができるので、その小型化を容易に図るこ とができる。また、積層コイル 10のターン数が 1よりも大きいので、ターン数が 1以下の ループコイルに比べて、積層コイル 10の各コイル形成要素を貫く磁束が少なくても比 較的大きな起電力を誘導させることが可能である。さらに、積層コイル 10は、その構 造上、当該積層コイル 10を測定対象物に近接させ易い形状及び大きさに設計する ことが容易なものである。例えば積層コイル 10の平面視上の輪郭形状を前述のよう に矩形にすれば、輪郭形状を円形にした場合に比べて、この積層コイル 10を小型化 したときでも当該積層コイル 10を貫く磁束を増加させることができる。したがって、本 実施例の磁界センサ 30では、小型化による高空間分解能化を図ることが容易である
[0051] また、ストリップ線路 20の大部分がシールド型ストリップ線路領域 20Sとなっている ので、ストリップ導体 23を外部電界力もシールドして SZN比を高めることが容易であ る。
[0052] <第 2実施例 >
本発明に係る第 2実施例の磁界センサの構造は、第 1コイル形成要素 112及び第 2 コイル形成要素 114それぞれの形状を除き、第 1実施例の磁界センサ 30の構造と同 様であるので、その全体像や各部材の分解斜視像、あるいは断面構造の図示を省 略する。
[0053] 図 7Aに示すように、第 1コイル形成要素 112は、ターン数が 2. 5よりもやや大きいコ ィルであり、その一端はストリップ導体 123に連なっている。上述した第 1実施例の磁 界センサ 30に比べて第 1コイル形成要素 112のターン数が増加しているため、この 第 1コイル形成要素 112の線幅は、第 1実施例の磁界センサ 30での第 1コイル形成 要素 12の線幅よりも狭くなつている。ストリップ導体 123の線幅は、例えば第 1実施例 の磁界センサ 30でのストリップ導体 23の線幅と同じである。
[0054] 同様に、図 7Bに示した第 2コイル形成要素 114のターン数も、第 1実施例の磁界セ ンサ 30での第 2コイル形成要素 14のターン数よりも増加しているため、第 2コイル形 成要素 114の線幅は、第 1実施例の磁界センサ 30での第 2コイル形成要素 14の線 幅よりも狭くなつている。第 2コイル形成要素 114の一端は、上部グランド層 127に連 なっている。上部グランド層 127の大きさ及び形状は、例えば第 1実施例の磁界セン サ 30での上部グランド層 27の大きさ又は形状と同じである。
[0055] 第 1コイル形成要素 112及び第 2コイル形成要素 114それぞれのターン数が上述 のように選定されていることから、図 7Cに示すように、コイル本体 C2のターン数は 4よ りも大きくなつている。すなわち、本実施例の磁界センサでは、積層コイルのターン数 が第 1実施例の磁界センサ 30での積層コイル 10のターン数よりも増加している。この ため、本実施例の磁界センサによれば、検出感度を高めて高空間分解能化を図るこ とが更に容易になる。
[0056] <第 3実施例 >
図 8に示すように、本発明に係る第 3実施例の磁界センサ 230は、ストリップ線路 22 0の外周面全体が下部グランド層 221と上部グランド層 227とによって形成されて、当 該ストリップ線路 220全体がシールド型ストリップ線路領域となって 、る、 t 、う点で第 1実施例の磁界センサ 30と大きく異なる。他の構成は第 1実施例の磁界センサ 30の 構成と同様であるので、磁界センサ 30の構成部材と機能上共通する部材には図 1〜 図 2で用いた参照符号の数値部分に「200」を加えた参照符号を付して、その説明を 省略する。
[0057] この磁界センサ 230では、ストリップ線路 220全体をシールド型ストリップ線路領域 にしたことに伴って、基板 201、コイル部第 1層間絶縁膜 211、及びコイル部第 2層間 絶縁膜 213をそれぞれ除いた各部材の形状が、図 9A〜図 9Cに示すように変更され ている。
[0058] 図 9Aに示すように、ストリップ線路 220全体をシールド型ストリップ線路領域にした ことに伴って、ストリップ導体 223の平面形状は直線状に変更されている。また、図 9 A又は図 9Bに示すように、線路部第 1層間絶縁膜 222、線路部第 2層間絶縁膜 224 、及び上部グランド層 227それぞれの平面形状は帯状に変更されている。図示を省 略しているが、下部グランド層 221 (図 8参照）の平面形状も帯状に変更されている。 下部グランド層 221と上部グランド層 227とは、平面視したときに互 、に重なり合う。
[0059] 図 9Aに示すように、ストリップ導体 223を直線状にしたことに伴って、このストリップ 導体 223に一端が連なる第 1コイル形成要素 212のターン数は、第 1実施例の磁界 センサ 30での第 1コイル形成要素 12に比べて僅かに増加している。同様に、第 2コィ ル形成要素 214のターン数も、図 9Bに示すように、第 1実施例の磁界センサでの第 2コイル形成要素 14に比べて僅かに増加している。第 2コイル形成要素 214の一端 は、上部グランド層 227の一端の中央部に連なっている。これら第 1コイル形成要素 2 12と第 2コイル形成要素 214とは、コイル部第 2層間絶縁膜 213に形成されたコンタ タトプラグ（図示せず。 )により互いにヴィァコンタクトしている。
[0060] これらの結果として、図 9Cに示すように、積層コイル 210におけるコイル本体 C3の ターン数は 3になっている。第 1コイル形成要素 212においてストリップ導体 223に連 なっている一端と、第 2コイル形成要素 214において上部グランド層 227に連なって いる一端とは、平面視上、互いに重なり合う。なお、図 9A〜図 9Cにおいては、便宜 上、各コイル部層間絶縁膜 211、 213と、このコイル部層間絶縁膜 211又は 213に連 なる線路部層間絶縁膜 222、又は 224とを合わせた平面視上の輪郭形状を、それぞ れニ点鎖線で描いている。
[0061] 上述した構造を有する本実施例の磁界センサ 230は、第 1実施例の磁界センサ 30 と同様の技術的効果を奏する。さらに、本実施例の磁界センサ 230では積層コイル 2 10 (コイル本体 C3)のターン数が 3と大きいので、第 1実施例の磁界センサ 30に比べ て検出感度を容易に高めることができ、積層コイル 210を小型化しても実用的な検出 感度を得易いため、小型化による高空間分解能化を図ることが一段と容易になる。ま た、ストリップ線路 220全体がシールド型ストリップ線路領域になっているので、ストリ ップ導体 223全体を外部電界力もシールドして SZN比を更に高めることが可能であ る。
[0062] <第 4実施例 > 図 10に示すように、本発明に係る第 4実施例の磁界センサ 330では、積層コイル 3 10と、この積層コイル 310に連なるストリップ線路 320とが基板 301上に形成されて いる。この磁界センサ 330は、積層コイル 310におけるコイル本体が 3つのコイル形 成要素を用いて形成されて 、ると 、う点で、第 3実施例の磁界センサ 230と大きく異 なる。ストリップ線路 320全体がシールド型ストリップ線路領域となって 、ると 、う点で は第 3実施例の磁界センサ 230と同様である。
[0063] 磁界センサ 330の構成部材のうち、第 3実施例の磁界センサ 230の構成部材と機 能上共通する部材には図 8又は図 9A〜図 9Cで用いた参照符号の数値部分に「10 0」を加えた参照符号を付して、その説明を省略する。
[0064] 本実施例の磁界センサ 330では、 3つのコイル形成要素を用いてコイル本体を形 成するために、コイル部第 1層間絶縁膜、第 1コイル形成要素、コイル部第 2層間絶 縁膜、第 2コイル形成要素、コイル部第 3層間絶縁膜、及び第 3コイル形成要素がこ の順番で基板 301上に積層されている。そして、コイル部第 2層間絶縁膜に形成した コンタクトプラグにより第 1コイル形成要素と第 2コイル形成要素とを互いにヴィアコン タクトさせ、コイル部第 3層間絶縁膜に形成したコンタクトプラグにより第 2コイル形成 要素と第 3コイル形成要素とを互いにヴィァコンタクトさせることによって、積層コイル 3 10が形成されている。また、ストリップ線路 320は、下部グランド層、線路部第 1層間 絶縁膜、ストリップ導体、線路部第 2層間絶縁膜、線路部第 3層間絶縁膜、及び上部 グランド層をこの順番で基板 301上に積層した構造を有して 、る。
[0065] 本実施例に係る図 11A〜図 11Dと先に説明した図 9A〜図 9Cとの対比から明らか なように、本実施例の磁界センサ 330における積層コイル 310は、既に説明した第 3 実施例の磁界センサ 230の積層コイル 210における第 1コイル形成要素 212とコイル 部第 2層間絶縁膜 213との間に、図 11Bに示すコイル部第 2層間絶縁膜 313と第 2コ ィル形成要素 314とを挿入した構造を有している。基板 301を基準にしたとき、 3つの コイル形成要素 312、 314、 316のうちの第 1コイル形成要素 312が最下層のコイル 形成要素に相当し、第 3コイル形成要素 316が最上層のコイル形成要素に相当する 。また、本実施例の磁界センサ 330におけるストリップ線路 320は、第 3実施例の磁 界センサ 230のストリップ線路 220におけるストリップ導体 223と線路部第 2層間絶縁 膜 224との間に、図 11Bに示す線路部第 2層間絶縁膜 324を挿入した構造を有して いる。
[0066] 図 11Bに示すように、コイル部第 2層間絶縁膜 313上に形成されている第 2コイル 形成要素 314は、ターン数が 1よりも僅か〖こ大きいコイルである。この第 2コイル形成 要素 314は、コイル部第 2層間絶縁膜 313に形成されたコンタクトプラグ（図示せず。 )により第 1コイル形成要素 312と互いにヴィァコンタクトしており、かつ、コイル部第 3 層間絶縁膜 315に形成されたコンタクトプラグ（図示せず。 )により第 3コイル形成要 素 316と互いにヴィァコンタクトしている。その結果として、図 11Dに示すように、コィ ル本体 C4のターン数は、第 3実施例の磁界センサ 230におけるコイル本体 C3のタ ーン数よりも増加して、 4となっている。
[0067] なお、図 11A、図 11B、又は図 11Cにおいては、便宜上、各コイル部層間絶縁膜 3 11、 313、 315と、このコイル部層間絶縁膜 311、 313、又は 315に連なる線路部層 間絶縁膜 322、 324、又は 325とを合わせた平面視上の輪郭形状を、それぞれ二点 鎖線で描いている。
[0068] 図 12に示すように、ストリップ導体 323は線路部第 1層間絶縁膜 322上に形成され ており、このストリップ導体 323は線路部第 2層間絶縁膜 324により被覆されている。 また、線路部第 2層間絶縁膜 324上には線路部第 3層間絶縁膜 325が積層されてい る。このストリップ線路 320においては、線路部第 1層間絶縁膜 322が下部層間絶縁 膜に相当し、線路部第 2層間絶縁膜 324と線路部第 3層間絶縁膜 325とが上部層間 絶縁膜 UIに相当する。ストリップ線路 320の特性インピーダンスを所望の値に容易に 制御可能であるという観点から、下部層間絶縁膜である線路部第 1層間絶縁膜 322 の膜厚と上部層間絶縁膜 UIの膜厚を実質的に同じ値にすることが好ましい。
[0069] 上述した構造を有する本実施例の磁界センサ 330は、第 3実施例の磁界センサ 23 0と同様の技術的効果を奏する。さらに、磁界センサ 330での積層コイル 310 (コイル 本体 C4)のターン数が 4と大き 、ので、第 3実施例の磁界センサ 230に比べて検出 感度を高めることが容易であり、積層コイル 310を小型化しても実用的な検出感度を 得易いため、小型化による高空間分解能化を図ることが一段と容易になる。
[0070] <第 5実施例 > 図 13に示すように、本発明に係る第 5実施例の磁界センサ 430では、積層コイル 4 10と、この積層コイル 410に連なるストリップ線路 420とが基板 401上に形成されて いる。この磁界センサ 430は、積層コイル 410におけるコイル本体力 つのコイル形 成要素を用いて形成されて 、ると 、う点で、第 3実施例の磁界センサ 230と大きく異 なる。ストリップ線路 420全体がシールド型ストリップ線路領域となって 、ると 、う点で は、第 3実施例の磁界センサ 230と同様である。
[0071] 磁界センサ 430の構成部材のうち、第 3実施例の磁界センサ 230の構成部材と機 能上共通する部材には図 8又は図 9A〜図 9Cで用いた参照符号の数値部分に「20 0」を加えた参照符号を付して、その説明を省略する。ただし、線路部第 2層間絶縁 膜につ!、ては新たな参照符号「423」を付し、ストリップ導体につ 、ては新たな参照 符号「424」を付してある。
[0072] 本実施例の磁界センサ 430では、 4つのコイル形成要素を用いてコイル本体を形 成するために、コイル部第 1層間絶縁膜と、第 1コイル形成要素と、コイル部第 2層間 絶縁膜と、第 2コイル形成要素及びリード部と、コイル部第 3層間絶縁膜と、第 3コイル 形成要素と、コイル部第 4層間絶縁膜と、第 4コイル形成要素とをこの順番で基板 40 1上に積層し、かつ、コイル部層間絶縁膜を介して互いに隣り合う 2つのコイル形成 要素を当該コイル部層間絶縁膜に形成したコンタクトプラグにより互 、にヴィアコンタ タトさせること〖こよって、積層コイル 410が形成されている。また、ストリップ線路 420は 、下部グランド層、線路部第 1層間絶縁膜、線路部第 2層間絶縁膜、ストリップ導体、 線路部第 3層間絶縁膜、線路部第 4層間絶縁膜、及び上部グランド層をこの順番で 基板 401上に積層した構造を有して 、る。
[0073] 図 14Aに示すように、コイル部第 1層間絶縁膜 411上に形成されている第 1コイル 形成要素 412のターン数は、 1. 5よりも大きい。コイル部第 1層間絶縁膜 411には、 平面形状が帯状の線路部第 1層間絶縁膜 422が連なっている。
[0074] 図 14Bに示すように、コイル部第 2層間絶縁膜 413上に形成されている第 2コイル 形成要素 414のターン数は、 1. 5よりも大きぐこの第 2コイル形成要素 414に近接し て、引き出し部 414R力 Sコイル部第 2層間絶縁膜 413上に形成されている。
[0075] 第 2コイル形成要素 414の一端は、コイル部第 2層間絶縁膜 413に形成されたコン タクトプラグ（図示せず。 )により第 1コイル形成要素 412の一端とヴィァコンタクトして おり、この第 1コイル形成要素 412の他端は、コイル部第 2層間絶縁膜 413に形成さ れた他のコンタクトプラグ（図示せず。 )により引き出し部 414Rの一端とヴィアコンタク トしている。引き出し部 414Rの他端は、線路部第 2層間絶縁膜 423上に形成された ストリップ導体 424の一端に連なって!/、る。
[0076] 図 14Cに示すように、コイル部第 3層間絶縁膜 415上に形成されている第 3コイル 形成要素 416のターン数は、 1. 5よりも大きい。この第 3コイル形成要素 416の一端 は、コイル部第 3層間絶縁膜 415に形成されたコンタクトプラグ（図示せず。 )により、 第 2コイル形成要素 414の一端とヴィァコンタクトしている。
[0077] 図 14Dに示すように、コイル部第 4層間絶縁膜 417上に形成されている第 4コイル 形成要素 418のターン数は、 1. 5よりも大きい。この第 4コイル形成要素 418の一端 は、コイル部第 4層間絶縁膜 417に形成されたコンタクトプラグ（図示せず。 )により第 3コイル形成要素 416の一端とヴィァコンタクトしており、他端は上部グランド層 427に 連なっている。
[0078] 図 14Eに示すように、本実施例の磁界センサ 430における積層コイル 410のコイル 本体 C5はターン数が 7のコイルである。ただし、各コイル形成要素 412、 414、 416、 418が平面視上互いに重なり合う領域を有していることから、同図においては第 1コィ ノレ形成要素 412力現れて! /、な!/ヽ。 4つのコィノレ形成要素 412、 414、 416、 418のう ちの第 4コイル形成要素 418が最上層のコイル形成要素に相当し、残り 3つのコイル 形成要素 412、 414、 416では第 2コイル形成要素 414が真中のコイル形成要素に 相当する。
[0079] なお、図 14A、図 14B、図 14C、又は図 14Dにおいては、便宜上、各コイル部層間 絶縁膜 411、 413、 415、 417とこれに連なる線路部層間絶縁膜 422、 423、 425、 又は 426とを合わせた平面視上の輪郭形状を、それぞれ二点鎖線で描 、て!/、る。
[0080] 図 15に示すように、ストリップ線路 420では、下部グランド層 421上に線路部第 1層 間絶縁膜 422と線路部第 2層間絶縁膜 423とがこの順番で積層され、その上にストリ ップ導体 424が形成されて 、る。このストリップ導体 424は線路部第 3層間絶縁膜 42 5により被覆されており、その上に線路部第 4層間絶縁膜 426が積層されている。下 部グランド層 421と上部グランド層 427とは、互いに共同して、ストリップ線路 420の外 周面全体を形成している。
[0081] ストリップ線路 420においては、線路部第 1層間膜 422と線路部第 2層間絶縁膜 42 3とが下部層間絶縁膜 LIを形成しており、線路部第 3層間絶縁膜 425と線路部第 4層 間絶縁膜 426とが上部層間絶縁膜 UIを形成している。ストリップ線路 420の特性イン ピーダンスを所望の値に容易に制御可能であるという観点から、下部層間絶縁膜 LI の膜厚と上部層間絶縁膜 UIの膜厚を実質的に同じ値にすることが好ましい。
[0082] 上述した構造を有する本実施例の磁界センサ 430は、第 4実施例の磁界センサ 33 0と同様の技術的効果を奏する。さらに、磁界センサ 430での積層コイル 410 (コイル 本体 C5)のターン数が 7と大きいので、第 4実施例の磁界センサ 330に比べて検出 感度を高めることが容易であり、積層コイル 410を小型化しても実用的な検出感度を 得易いため、小型化による高空間分解能化を図ることが一段と容易になる。
[0083] <変形例>
本発明の磁界センサは、上述した第 1〜5実施例の各磁界センサに限定されるもの ではない。例えば、個々のコイル形成要素の形状及びターン数は、積層コイル全体 として同じ向きに卷回されていさえすれば、作製しょうとする磁界センサに求められる 大きさ、空間分解能等に応じて、所望の形状及びターン数 (ターン数が 1未満である 場合を含む。）とすることができる。ターン数の大きい積層コイルを効率よく得るうえか らは、個々のコイル形成要素のターン数を 1以上にすること、換言すれば、積層コィ ルのターン数をコイル形成要素の総数以上にすることが好ましい。また、積層コイル を構成するコイル形成要素の総数も、作製しょうとする磁界センサに求められる大き さ、空間分解能等に応じて適宜選定可能である。
[0084] 例えば半導体集積回路力も発せられるメガヘルツ (MHz)帯力もギガへルツ (GHz )帯の電磁波の発生場所を特定するためには本発明の磁界センサを用いる場合に は、積層コイルの厚さ（基板を除く。）を 2. 5〜20 m程度とすることが好ましいので、 積層コイルの厚さが所望の厚さに収まるように、個々のコイル形成要素の形状及びタ ーン数並びにコイル形成要素の総数が適宜選定される。
[0085] 第 5実施例の磁界センサ 430におけるように 1つのコイル形成要素に近接して引き 出し部 414R (図 14B参照）を設ける場合、この引き出し部 414Rはコイル形成要素の 1つとみなしてもよ 、し、ストリップ導体の一部とみなしてもよ 、。
[0086] 積層コイルの一端は、上述した第 1〜5実施例のいずれの磁界センサにおいても上 部グランド層に連なって!/、るが、上部グランド層に代えて下部グランド層に連ならせる ことも可能である。この場合には、各磁界センサでのコイル形成要素（第 5実施例の 磁界センサ 430においては、引き出し部 414Rを含める。）の配置パターンを、例えば 基板の厚方向に 180° 回転させる。
[0087] ストリップ導体を外部電界力 シールドするという観点からは、ストリップ線路全体を シールド型ストリップ線路領域とすることが好ましいが、第 1実施例又は第 2実施例の 磁界センサのように積層コイル側の端部を除 、た残りの領域をシールド型ストリップ 線路領域にすることも、磁界センサの生産性を高めるという観点からは好ましい。
[0088] また、磁界センサの生産性を高めるうえからは、ストリップ線路における線路部層間 絶縁膜の層数を積層コイルにおけるコイル部層間絶縁膜の層数と同数にすることが 好ま 、が、下部層間絶縁膜に相当する層間絶縁膜と上部層間絶縁膜に相当する 層間絶縁膜とがあれば、線路部層間絶縁膜の層数をコイル部層間絶縁膜の層数より も少なくすることも可能である。図 13〜図 15を用いて説明した第 5実施例の磁界セン サ 430における積層コイル 410のように、最下層のコイル形成要素とストリップ導体と の間にコンタクトプラグ及び引き出し部を介在させる場合には、基板が電気絶縁性を 有して 、るので、図 13又は図 14に示したコイル部第 1層間絶縁膜 411に相当する層 間絶縁膜及び線路部第 1層間絶縁膜 422に相当する層間絶縁膜の少なくとも一方 を省略することも可能である。
[0089] 耐久性の高い磁界センサを得るという観点からは、ノ ッシベーシヨン膜により積層コ ィル及びストリップ線路を被覆することが好ましい。このパッシベーシヨン膜は、積層コ ィル及びストリップ線路それぞれの外表面に、例えば PVD、 CVDによりアルミナ等を 膜厚 10〜30 m程度の範囲内で堆積させることにより、形成することができる。
[0090] その他、種々の変形、修飾、組み合わせ等が可能である。なお、本発明の磁界セ ンサは、磁界計測、電磁妨害 (EMI)対策のための高周波ノイズ電流の計測、高周波 ノイズ電流の経路の特定等に利用することができる他、微細領域での電磁耐性試験 のために使用される微小な磁界発生器として利用することも可能である。本発明の磁 界センサは高空間分解能化を図ることが容易なものであるので、高空間分解能化す ることにより、電子回路における個々の配線近傍で磁界計測を行って当該配線に流 れる電流値を配線毎に求めることも容易になる。電流値を配線毎に求めることができ れば、その電流値力も電子回路を評価することができるので、電磁妨害 (EMI)対策 も含めて、開発の早期から電子回路の最適化を図ることが容易になる。
[0091] 図 16を参照し、前述した第 1実施例の磁界センサ 30の使用形態の一例として、パ ッケージを開封した半導体集積回路基板 500での高周波ノイズ電流の経路を特定 する際の近傍磁界計測について説明する。
[0092] 図 16において、磁界センサ 30のストリップ線路 20の一端には、高周波ケーブル 41 が接続され、この高周波ケーブル 41には、電磁誘導された起電力を測定するための 計測機器（図示せず。）が接続されている。ストリップ線路 20と高周波ケーブル 41と の間にコネクタ (伝送線路) 42が介在していてもよい。このとき、ストリップ線路 20の特 性インピーダンスと、高周波ケーブル 41もしくはコネクタ 42の特性インピーダンスとを 同じ値にすることにより、伝送損失を低減させることができる。
[0093] ノ¾ /ケージを開封することにより剥き出しの状態になった半導体集積回路基板 500 に磁界センサ 30を近づけ、この磁界センサ 30を前後左右に走査させることにより、詳 細な磁界分布構造を検知することが可能となる。磁界センサ 30における積層コイル 1 0の上面を半導体集積回路基板 500の所望の配線 505の側面と平行にすると、配線 505に電流 Iが流れることによって発生する磁界 Hを測定することができる。また、同じ 測定地点において、磁界センサ 30における積層コイル 10の上面を配線 505と平行 にして磁界を計測し、さらに、積層コイル 10の上面を配線 505と直角にして磁界を計 測することにより、水平方向の磁界成分の大きさを計測することができる。磁界センサ 30は、既に説明したように小型化が容易なものであり、この磁界センサ 30を小型化 すると半導体集積回路基板 500中の所望の配線に積層コイル 10を近接させることが 可能になるため、高い空間分解能を得ることができる。本発明の磁界センサであれば 、第 1実施例の磁界センサ 30に限らず、同様の近傍磁界計測が可能である。なお、 図 16中の参照符号 510は、ボンディングワイヤを示している。 [0094] <実施例の効果 >
上述した実施例において、積層コイルのターン数を 1よりも大きくすることにより、こ の積層コイルを貫く磁束が大きくなるため、比較的大きな起電力を誘導させることが 可能である。したがって、積層コイルを小型化しても検出感度を高く保つことが可能 である。また、積層コイルの形状及び大きさを、測定対象物に近接させ易い形状及び 大きさに設計することが容易である。したがって、上述した実施例によれば、高空間 分解能化を図ることが容易になる。
[0095] また、積層コイルのターン数をコイル形成要素の総数以上とすることにより、検出感 度を容易に高めることができ、積層コイルを小型化しても実用的な検出感度を得易い ため、小型化により高空間分解能の磁界センサを効率よく得ることが容易になる。
[0096] また、積層コイルの平面視上の輪郭形状を矩形にすることにより、例えば積層コィ ルの平面視上の輪郭形状を円形にした場合に比べて、積層コイルを測定対象物に 近接させた際に当該積層コイルを貫く磁束を増加させることが可能である。その結果 として、高感度化を図ることが更に容易になる。
[0097] また、コイル形成要素の総数が 2又は 3のとき、コイル形成要素のうちで基板を基準 にしたときに最下層に相当するコイル形成要素及び最上層に相当するコイル形成要 素のいずれか一方が一方のグランド層に連なり、他方がストリップ導体に連なる構造 とすることにより、ストリップ導体を外部電界力もシールドすることが容易になる。
[0098] また、 1つの導電膜をパターユングして 1つのコイル形成要素と 1つのグランド層とを 形成し、他の 1つの導電膜をパターユングして他の 1つのコイル形成要素とストリップ 導体とを形成することが可能であるので、その製造が容易になる。
[0099] また、コイル形成要素の総数が 4のとき、コイル形成要素のうちで基板を基準にした ときに最下層に相当するコイル形成要素及び最上層に相当するコイル形成要素の 、 ずれか一方が一方のグランド層に連なり、残り 3つのコイル形成要素のうちの真中に 位置するコイル形成要素に近接して、ストリップ導体に連なる弓 Iき出し部が形成され、 最下層に相当するコイル形成要素及び最上層に相当するコイル形成要素のうちの 他方が引き出し部とヴィァコンタクトする構造とすることにより、ストリップ導体を外部電 界力 シールドすることが容易になる。 [0100] また、ストリップ導体の上下で上部層間絶縁膜の膜厚と下部層間絶縁膜の膜厚とを 実質的に同じにすることにより、ストリップ線路の特性インピーダンスを所望の値に制 御することが容易になる。
[0101] また、ストリップ線路がシールド型ストリップ線路領域を含むことにより、ストリップ導 体を外部電界力 シールドすることが容易になる。その結果、 SZN比を高めることが 容易になる。
[0102] また、ストリップ線路の特性インピーダンスを、このストリップ線路の一端に接続され る高周波ケーブルの特性インピーダンス、もしくは、このストリップ線路と高周波ケー ブルとを中継する伝送線路の特性インピーダンスと同じ値にすることにより、積層コィ ルと当該積層コイルに誘導された起電力を計測する計測機器との間での伝送損失を 抑えることが容易になる。なお、上記の伝送線路には、通常、高周波ケーブルが接続 され、この高周波ケーブルの特性インピーダンスと前記伝送線路の特性インピーダン スとは、多くの場合、同じ値に調整される。

Claims

請求の範囲
[1] 基板と、前記基板上に形成された積層コイルと、前記積層コイルに連なって前記基 板上に形成されたストリップ線路とを備え、
前記積層コイルは、前記基板上の少なくとも 2層の導電体層のそれぞれにより形成 されたコイル形成要素と、前記導電体層の間に介在する層間絶縁膜に形成されかつ 前記層間絶縁膜の上下のコイル形成要素をヴィァコンタクトさせるコンタクト手段とを 備え、
前記ストリップ線路は、下部グランド層、下部層間絶縁膜、ストリップ導体、上部層間 絶縁膜、及び上部グランド層がこの順番で前記基板上に積層された構造を有し、 前記積層コイルのターン数は、 1よりも大きく、
前記積層コイルの一端は、前記下部グランド層及び前記上部グランド層の 、ずれ か一方のグランド層に連なり、
前記積層コイルの他端は、前記ストリップ導体に連なって 、ることを特徴とする磁界 センサ。
[2] 前記積層コイルのターン数は、前記コイル形成要素の総数以上であることを特徴と する請求項 1に記載の磁界センサ。
[3] 前記積層コイルの平面視上の輪郭形状は、矩形であることを特徴とする請求項 1に 記載の磁界センサ。
[4] 前記コイル形成要素の総数は、 2及び 3のいずれか一方であることを特徴とする請 求項 1に記載の磁界センサ。
[5] 前記コイル形成要素のうちで前記基板を基準にしたときに最下層に相当するコイル 形成要素及び最上層に相当するコイル形成要素の ヽずれか一方が前記一方のダラ ンド層に連なり、他方が前記ストリップ導体に連なって ヽることを特徴とする請求項 4 に記載の磁界センサ。
[6] 前記一方のグランド層と前記一方のグランド層に連なるコイル形成要素とは、 1つの 導電体層により形成され、
前記ストリップ導体と前記ストリップ導体に連なるコイル形成要素とは、他の 1つの導 電体層により形成されていることを特徴とする請求項 4に記載の磁界センサ。
[7] 前記コイル形成要素の総数は、 4であることを特徴とする請求項 1に記載の磁界セ ンサ。
[8] 前記コイル形成要素のうちで前記基板を基準にしたときに最下層に相当するコイル 形成要素及び最上層に相当するコイル形成要素の ヽずれか一方が前記一方のダラ ンド層に連なり、
残り 3つのコイル形成要素のうちの真中に位置するコイル形成要素に近接して、前 記ストリップ導体に連なる引き出し手段が形成され、
前記最下層に相当するコイル形成要素及び前記最上層に相当するコイル形成要 素のうちの他方が前記引き出し手段とヴィァコンタクトしていることを特徴とする請求 項 7に記載の磁界センサ。
[9] 前記下部グランド層及び前記上部グランド層のそれぞれの平面形状は、前記積層 コイル側の端部での線幅が他の領域での線幅よりも広がって矩形領域を形成した T 字状であることを特徴とする請求項 1に記載の磁界センサ。
[10] 前記ストリップ導体は、前記矩形領域の基部側の長辺の中点及び前記矩形領域の 中心点を通り、かつ、前記中心点で方向を 90° 変えて前記矩形領域の短辺の中点 を通る中心線に沿って延び、前記短辺に達する前に前記積層コイルに向力う方向へ と再び 90° 方向を変えて前記矩形領域での積層コイル側の長辺に達して ヽることを 特徴とする請求項 9に記載の磁界センサ。
[11] 前記ストリップ導体の線幅は、一定であり、
前記矩形領域の短辺の長さは、前記ストリップ導体の線幅の 4〜8倍であること特徴 とする請求項 9に記載の磁界センサ。
[12] 前記ストリップ導体の前記積層コイル側の端と、前記矩形領域の短辺のうちで前記 端に最寄りの短辺との間隔は、前記ストリップ導体の線幅の 2倍以上であることを特 徴とする請求項 11に記載の磁界センサ。
[13] 前記下部グランド層及び前記上部グランド層のそれぞれの平面形状は、帯状であ ることを特徴とする請求項 1に記載の磁界センサ。
[14] 前記ストリップ導体上における前記上部層間絶縁膜の膜厚は、前記ストリップ導体 下における前記下部層間絶縁膜の膜厚と実質的に同じであることを特徴とする請求 項 1に記載の磁界センサ。
[15] 前記ストリップ線路は、前記下部グランド層と前記上部グランド層とによって外周面 が形成されたシールド型ストリップ線路領域を備えることを特徴とする請求項 1に記載 の磁界センサ。
[16] 前記ストリップ線路の特性インピーダンスは、前記ストリップ線路の一端に接続され る高周波ケーブルの特性インピーダンスと同じ値であることを特徴とする請求項 1に 記載の磁界センサ。
[17] 前記ストリップ線路の特性インピーダンスは、前記ストリップ線路と高周波ケーブルと を中継する伝送線路の特性インピーダンスと同じ値であることを特徴とする請求項 1 に記載の磁界センサ。
[18] 前記コイル形成要素は、すべて同じ方向に卷回されていることを特徴とする請求項 1に記載の磁界センサ。
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