CN101142494B - 磁传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种小型磁传感器，其在一块半导体基板上配置多个巨大磁阻元件来检测三轴方向的磁场强度。在半导体基板上形成厚膜，在其平坦面上设置构成X轴传感器和Y轴传感器的巨大磁阻元件，另一方面，利用在厚膜上形成的多个槽的斜面来形成构成Z轴传感器的巨大磁阻元件。至于槽的形成，可以采用反应性离子蚀刻或高密度等离子CVD法。且也可以在厚膜与钝化膜之间形成绝缘膜，把它作为阻蚀层利用。也可以把各槽的斜面由第一斜面和第二斜面构成，把感磁部形成在倾斜角大的第二斜面上。为了使各槽的斜面形状和倾斜正确化，也可以形成与巨大磁阻元件的形成没有直接关系的虚拟斜面。

Description

磁传感器及其制造方法

技术领域

本发明涉及磁传感器及其制造方法，特别是涉及在一个基板上配置三个以上巨大磁阻元件来检测三轴方向磁场强度的小型磁传感器及其制造方法。

本申请根据七件日本国专利申请，即，特愿2005-77010号(申请日：2005年3月17日)、特愿2005-91616号(申请日：2005年3月28日)、特愿2005-88828号(申请日：2005年3月25日)、特愿2005-131857号(申请日：2005年4月28日)、特愿2005-350487号(申请日：2005年12月5日)、特愿2005-91617号(申请日：2005年3月28日)、特愿2005-98498号(申请日：2005年3月30日)而主张优先权，其内容在此被引用。

背景技术

现在，各种磁传感器被开发，例如特开2004-6752号公报公开了在一个基板上配置三个以上巨大磁阻元件来检测三轴方向磁场强度的磁传感器。

上述公报公开的磁传感器在硅基板上形成槽，在该槽的斜面上配置Z轴用巨大磁阻元件，在硅基板的平坦面上配置X轴用巨大磁阻元件和Y轴用巨大磁阻元件，这样来谋求小型化。

也已知一种三轴磁传感器，在硅基板上形成由氧化硅构成的山形部，在该山形部的斜面上配置Z轴用巨大磁阻元件，在硅基板的平坦面上配置X轴用巨大磁阻元件和Y轴用巨大磁阻元件的。

专利文献1：(日本)特开2004-6752号公报

发明内容

本发明的目的在于对在一个基板上配置三个以上巨大磁阻元件、来检测三轴方向磁场强度的磁传感器更加谋求小型化的同时提高检测精度。

本发明的第一要点在于，对形成在半导体衬底上的厚膜进行处理而并列形成有多个槽，由设于所述槽的斜面上的感磁部和串联电连接所述感磁部的偏磁铁构成的多个巨大磁阻元件构成的Z轴传感器；由配置在所述厚膜的平坦面的规定位置上的多个巨大磁阻元件构成的X轴传感器以及Y轴传感器，构成磁传感器。

根据上述磁传感器的制造方法，形成把半导体基板的配线层覆盖并进行平坦化的平坦化层、在平坦化层上形成钝化膜、在钝化膜上形成厚膜、在厚膜上形成抗蚀剂膜、把抗蚀剂膜的一部分除去、对抗蚀剂膜实施加热处理而使其侧面倾斜、把抗蚀剂膜和厚膜在蚀刻选择比1比1的条件下进行蚀刻而在厚膜上形成多个槽、在厚膜的平坦面和槽的斜面、底部、顶部上形成构成巨大磁阻元件的磁体磁铁、形成巨大磁阻元件、形成巨大磁阻元件膜、把形成有巨大磁阻元件膜的半导体基板与磁体阵列接近配置并实施热处理、把巨大磁阻元件膜的一部分通过蚀刻除去以在厚膜的平坦面和槽的斜面上形成构成巨大磁阻元件的感磁部、形成保护膜。

上述中也可以在上层和下层构成钝化膜。这时，把平坦化层的一部分除去而使通路和焊盘露出、从通路和焊盘把钝化膜的上层除去、把抗蚀剂膜蚀刻后把存在于通路中央部的厚膜和钝化膜的下层除去、把通路的导体部露出、在形成偏置磁铁后形成把偏置磁铁与通路导体部连接的配线膜、在形成保护膜后把覆盖焊盘的厚膜和钝化膜的下层除去、把焊盘的导体部露出。

本发明的第二要点在于，形成所述抗蚀剂膜后，将模按压在所述抗蚀剂膜上，以形成多个槽，该模设置有与形成在所述厚膜上的多个槽的形状对应的多个突起。或在形成所述抗蚀剂膜后，与所述抗蚀剂膜相对配置具有微细图案的光掩模，所述微细图案单位面积的数量从形成于所述厚膜的槽的中央部朝向两端部逐渐增加；通过对所述抗蚀剂膜曝光并显影，在所述抗蚀剂膜上形成所述槽。

本发明的第三要点在于，在对所述抗蚀剂膜加热处理后，在高离子性蚀刻条件下对所述抗蚀剂膜和所述厚膜实施反应性离子蚀刻法，由此，在所述厚膜上形成多个槽。且也可以在所述厚膜上通过高密度等离子体CVD法堆积氧化硅而形成绝缘膜，并且，对所述绝缘膜的局部形成具有直线状棱线的多个突起部；然后以高离子性蚀刻条件对具有所述多个突起部的所述绝缘膜和所述厚膜蚀刻，在所述厚膜上形成多个槽，并且使通路以及焊盘上残留的厚膜的厚度减少。

这样，在厚膜上形成锯齿状连续的多个槽的同时，能使各槽斜面的平坦度提高。

本发明的第四要点在于，通过容易控制蚀刻而在槽的斜面上付与一定的倾斜角度，以形成具有良好特性的巨大磁阻元件。

即磁传感器在厚膜与半导体基板之间形成阻蚀膜。详细说就是在厚膜与钝化膜之间形成绝缘膜，把它作为阻蚀层利用来实行蚀刻。

这样，能把抗蚀剂膜和厚膜的蚀刻选择比设定大，且能通过蚀刻使厚膜向阻蚀膜凹入地来形成槽。

本发明的第五要点在于，改善厚膜上形成的槽斜面倾斜角度的偏差，特别是改善由斜面上侧与下侧倾斜角度的偏差而引起的磁传感器感知精度的偏差。即，各槽的斜面由上侧的第一斜面和下侧的第二斜面构成，第二斜面的倾斜角度比第一斜面的倾斜角度大，另外，所述感磁部设置在第二斜面上。这样，提高感磁部表面的平坦度，以此使Z轴方向巨大磁阻元件的感知方向一致，且能实现灵敏度高的磁传感器。

本发明的第六要点在于，鉴于由均匀实行等离子蚀刻的难度而引起的槽的周边部形状不确定性、和在槽的周边部和中央部得到希望的平坦度和倾斜角度困难的情况，仅对于具有规定形状的槽形成巨大磁阻元件。

即在多个槽内，至少对于一个形成第一虚拟斜面，在第一虚拟斜面上不形成巨大磁阻元件。且接近多个槽长度方向的端部形成第二虚拟斜面。

本发明的第七要点在于，通过使半导体基板上的厚膜上形成的槽斜面的端部具有圆角而把斜面形状和倾斜角度均匀化。

本发明在一块半导体基板上配置检测X轴、Y轴和Z轴方向磁场强度的巨大磁阻元件，因此，实现了小型的三轴磁传感器。对半导体基板上形成的厚膜进行处理而形成槽，通过在槽斜面具有良好平坦性的部分形成巨大磁阻元件的感磁部而能实现性能好的磁传感器。由于在通路凹部的边缘部由磁体膜构成的配线上层积有巨大磁阻元件，所以能防止台阶部角部的配线断线。能实现具有强磁场稳定性的巨大磁阻元件。

根据上述的磁传感器制造方法，能把形成槽和在槽斜面上形成巨大磁阻元件以一连串的处理来实行。进而，对于通路和焊盘也能够以一连串的处理来形成，这样，能有效地制造磁传感器。

通过在半导体基板上的抗蚀剂膜上预先形成多个槽，而能在蚀刻时容易地在厚膜上形成规定形状的槽，且能提高槽斜面的平坦度。这样，能形成具有规定感知方向的灵敏度好的Z轴传感器。

附图说明

图1是表示配置在本发明第一实施例磁传感器半导体基板上、成为X轴传感器、Y轴传感器、Z轴传感器的巨大磁阻元件的平面图；

图2是表示巨大磁阻元件内部结构一例的平面图；

图3是表示构成Z轴传感器的巨大磁阻元件结构的平面图；

图4是表示构成Z轴传感器的巨大磁阻元件形成方法的剖面图；

图5是表示构成Z轴传感器的巨大磁阻元件配置例的立体图；

图6是表示构成Z轴传感器的巨大磁阻元件其他配置例的立体图；

图7是表示X轴传感器、Y轴传感器、Z轴传感器中巨大磁阻元件结线方法的结线图；

图8是表示第一实施例磁传感器中通路结构的剖面图；

图9是表示第一实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图10是接着图9表示第一实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图11是接着图10表示第一实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图12是接着图11表示第一实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图13是表示在第一实施例磁传感器制造方法的强化处理中所使用的磁体阵列磁铁极性与半导体基板上巨大磁阻元件关系的平面图和剖面图；

图14是表示在图13(b)所示的强化处理中对巨大磁阻元件作用的磁力线方向的剖面图；

图15是表示构成第二实施例Z轴传感器的巨大磁阻元件结构的平面图；

图16是表示图15所示Z轴传感器的巨大磁阻元件形成方法的剖面图；

图17是表示第二实施例磁传感器制造方法的剖面图，相当于第一实施例的图10；

图18是表示如图17(c)所示那样通过压模法在槽形成部形成锯齿状上的突起和槽的处理的剖面图；

图19是接着图17表示第二实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图20是接着图19表示第二实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图21是表示在半导体基板上的抗蚀剂膜上形成槽时使用的、具有多个微细图形的光掩模的概念图和表示图形率的曲线；

图22是表示图形率与曝光后抗蚀剂厚度关系的曲线；

图23是示意表示通过光掩模形成的槽的形状的剖面图；

图24是表示在本发明第三实施例中，通过高密度等离子CVD法在槽形成部的绝缘膜上形成具有多个斜面的突起的方法的剖面图；

图25是表示本发明第四实施例中构成Z轴的巨大磁阻元件形成方法的剖面图；

图26是本发明第四实施例磁传感器制造方法的剖面图，表示接着图9实行的处理；

图27是接着图26表示第四实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图28是接着图27表示第四实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图29是接着图28表示第四实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图30是接着图29表示第四实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图31是表示本发明第五实施例磁传感器上安装的构成Z轴传感器的巨大磁阻元件的平面图；

图32是图31的IV-IV剖面图；

图33是图32中被虚线包围部分的放大剖面图；

图34是表示第五实施例磁传感器制造方法的剖面图，接着图10实行；

图35是接着图34表示第五实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图36是表示本发明第六实施例磁传感器上安装的构成Z轴传感器的巨大磁阻元件的平面图；

图37是图36的IV-IV剖面图；

图38是表示第六实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图39是接着图38表示第六实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图40是接着图39表示第六实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图41是接着图40表示第六实施例磁传感器制造方法的剖面图；

图42是表示本发明第七实施例磁传感器上安装的构成Z轴传感器的巨大磁阻元件的平面图；

图43是表示构成第七实施例Z轴传感器的巨大磁阻元件配置例的立体图；

图44是表示构成第七实施例Z轴传感器的巨大磁阻元件其他配置例的立体图；

图45是表示在第七实施例磁传感器的制造方法中，与厚膜上形成的槽斜面的端部连接而具有圆角的概念图。

符号说明

A 通路    B 焊盘    C 槽形成部    1 半导体基板

2a、2b、2c、2d构成X轴传感器的巨大磁阻元件

3e、3f、3g、3h构成Y轴传感器的巨大磁阻元件

4i、4j、4k、4l构成Z轴传感器的巨大磁阻元件

5 感磁部    6 偏置磁铁    7 配线层    8 槽

8A、8E、8G、8K、8M、8Q、8S、8W第一斜面

8B、8D、8H、8J、8N、8P、8T、8V第二斜面

21a 通路A的导体部    21b 焊盘B的导体部

27 钝化膜    28 保护膜    31 平坦化膜    32 钝化膜

33 氧化硅膜    34 氮化硅膜    35 厚膜    36 抗蚀剂膜

37 色缘膜    38 抗蚀剂膜    40 光掩模    41 微细图形

50 斜面

具体实施方式

本发明使用谋求小型化和提高了检测精度的巨大磁阻元件来实现磁传感器，根据各种实施例与附图一起进行说明。

(第一实施例)

图1示意表示本发明第一实施例的磁传感器，表示在半导体基板上配置的多个巨大磁阻元件的布局。

图1中符号1表示由硅构成的半导体基板，在此，磁传感器的驱动电路、信号处理电路等半导体集成电路和配线层被预先形成，在其上顺次层积平坦化膜、钝化膜、氧化硅膜(未图示)而形成厚膜。

在半导体基板1的厚膜上设置有X轴传感器2、Y轴传感器3和Z轴传感器4来检测三轴方向的外部磁场强度。在图1所示的坐标轴中，X轴传感器2具有X轴方向的灵敏度、Y轴传感器3具有Y轴方向的灵敏度、Z轴传感器4具有Z轴方向的灵敏度。

详细叙述则是，X轴传感器2由四个巨大磁阻元件2a、2b、2c、2d构成、Y轴传感器3由四个巨大磁阻元件3e、3f、3g、3h构成、Z轴传感器4由四个巨大磁阻元件4i、4j、4k、41构成。

X轴传感器2和Y轴传感器3被设置在半导体基板1厚膜的平坦面上，Z轴传感器4被设置在厚膜上形成的槽的斜面上。详细情况后述。

构成X轴传感器2的四个巨大磁阻元件内，巨大磁阻元件2a、2b在半导体基板1的大致中央部邻接配置，巨大磁阻元件2c、2d在半导体基板1的端部邻接配置。即巨大磁阻元件2c、2d与巨大磁阻元件2a、2b隔开距离且相对配置。

构成Y轴传感器3的四个巨大磁阻元件内，巨大磁阻元件3e、3f在半导体基板1的一端部邻接配置，巨大磁阻元件3g、3h在半导体基板1的另一端部邻接配置。即巨大磁阻元件3e、3f与巨大磁阻元件3g、3h隔开距离且相对配置。

构成Z轴传感器4的四个巨大磁阻元件内，巨大磁阻元件4k、4l与巨大磁阻元件3e、3f接近配置，巨大磁阻元件4i、4j与巨大磁阻元件2a、2b稍微离开地邻接配置。

上述X轴传感器2、Y轴传感器3、Z轴传感器4中巨大磁阻元件的配置根据以下的规则来决定。

图1中虚线LA、LB、LC是把半导体基板1在其长度方向上四等分的假想线，虚线LD是把半导体基板1在其宽度方向上二等分的假想线。把虚线LA与LD的交点设定为SA，把虚线LB与LD的交点设定为SB。

即X轴传感器2把巨大磁阻元件2a、2b与巨大磁阻元件2c、2d对于交点SA对称配置。Y轴传感器3把巨大磁阻元件3e、3f与巨大磁阻元件3g、3h对于交点SA对称配置。Z轴传感器4把巨大磁阻元件4i、4j与巨大磁阻元件4k、4l对于交点SB对称配置。

上述的巨大磁阻元件与现有的巨大磁阻元件是同样的结构，例如如图2所示，各巨大磁阻元件由四个感磁部5和把它们串联电连接的三个偏置磁铁6所构成。

感磁部5构成巨大磁阻元件的本体，具有细长带状的平面形状。感磁部5平行地配置在半导体基板1形成的槽的长度方向上。

感磁部5具备：磁化方向固定的钉扎层(ピンド

)和磁化方向根据外部磁场变化的游离层(フリ一

)，详细说就是在游离层上顺次层积导电性隔离层、钉扎层和顶层，是由这样的多层金属薄膜层积物所构成。

例如，游离层具有由钴-锆-铌非晶体磁性层和镍-铁磁性层和钴-铁磁性层构成的三层结构。隔离层由铜构成，钉扎层具有由钴-铁强磁性层和铂-锰反磁性层构成的两层结构，顶层由钽构成。

偏置磁铁6把四个感磁部5串联电连接，且为了调整感磁部5的磁特性而向感磁部5施加偏置磁场。偏置磁铁6例如由具有钴-铂-铬层和铬层构成两层结构的薄膜金属层积物所构成。

构成设置在半导体基板1平坦面上X轴传感器2和Y轴传感器3的巨大磁阻元件2a、2b、2c、2d、3e、3f、3g、3h分别如图2所示那样，由四个感磁部5和三个偏置磁铁6所构成，外侧的两个感磁部5不与偏置磁铁6连接，其端部分别与配线层7连接，该配线部7与通路(未图示)连接。

图3～图5表示在构成Z轴传感器4的四个巨大磁阻元件中巨大磁阻元件4i、4j的详细结构。其他巨大磁阻元件4k、4l的详细结构也是同样的，所以省略其说明。

图3是表示巨大磁阻元件4i、4j的平面图，图4是图3的IV-IV剖面图。图5是示意表示巨大磁阻元件4i、4j所含有的感磁部5和偏置磁铁6配置的立体图。

图4中符号11表示半导体基板1上堆积的由氧化硅构成的厚膜。把厚膜11局部削去而平行形成四个V字状的槽8。

各槽8是具有规定尺寸的细长凹部，深度是3～8μm，长度是200～400μm，斜面的宽度是3～16μm。斜面与厚膜11表面的角度被设定成30～80°，最好被设定成70°左右。

图4中平坦地描绘了槽8的斜面，但在实际的制造处理中斜面向外侧(即半导体基板1的上侧)稍微鼓出地弯曲。

图4表示四个槽8，在相互邻接的八个斜面上沿其长度方向且在斜面中央部的平坦位置处设置有八个巨大磁阻元件的感磁部5。巨大磁阻元件4j中从槽8的一个斜面上形成的感磁部5经过底部到另一个斜面上形成的感磁部5而形成有偏置磁铁6，在槽8内邻接的感磁部5被电连接。且巨大磁阻元件4i中从槽8斜面上形成的感磁部5经过顶部到邻接的槽8斜面上形成的感磁部5而形成有偏置磁铁6，邻接的槽8内的感磁部5被电连接。

如上述那样，各巨大磁阻元件中四个感磁部5被三个偏置磁铁6电连接。

如前所述，与设置在厚膜11平坦面上而构成X轴传感器2和Y轴传感器3的巨大磁阻元件同样地，构成Z轴传感器4的各巨大磁阻元件中外侧的两个感磁部5不与偏置磁铁6连接，而与配线层7连接，配线部7与通路(未图示)连接。配线部7由构成巨大磁阻元件偏置磁铁6的磁体膜所形成。这样，各巨大磁阻元件能把偏置磁铁6和配线层7同时制作。

构成X轴传感器2和Y轴传感器3的巨大磁阻元件分别如图2所示那样，被设定成感知方向与感磁部5的长度方向正交，且与半导体基板1的表面平行。感磁部5的强化(ピニング)方向和偏置磁铁6的偏置磁场充磁方向相对感磁部5的长度方向倾斜30～60°，最好倾斜45°，且与半导体基板1的表面平行。

如图5所示，Z轴传感器4所含有的巨大磁阻元件4i、4j被设定成感知方向与感磁部5的长度方向正交、与槽8的斜面平行，且向上。感磁部5的强化方向和偏置磁铁6的充磁方向相对感磁部5的长度方向倾斜30～60°，最好倾斜45°，与槽8的斜面平行且向上。

如图6所示，Z轴传感器4所含有的巨大磁阻元件4k、41被设定成感知方向与感磁部5的长度方向正交、与槽8的斜面平行，且向下。感磁部5的强化方向和偏置磁铁6的偏置磁场充磁方向相对感磁部5的长度方向倾斜30～60°，最好倾斜45°，与槽8的斜面平行且向下。

为了实现上述那样的感知方向，在使磁体阵列从半导体基板上侧接近的状态下把该半导体基板以260～290℃的温度进行加热处理3～5小时。该方法与现有的强化处理相同。

通常，巨大磁阻元件的感知方向和强化方向都被设定成与感磁部5的长度方向正交而与半导体基板的表面平行，但本实施例使感知方向与强化方向不同，这样来提高强磁场稳定性。

图7表示构成X轴传感器2的四个巨大磁阻元件2a、2b、2c、2d和构成Y轴传感器3的四个巨大磁阻元件3e、3f、3g、3h和构成Z轴传感器4的四个巨大磁阻元件4i、4j、4k、4l各自的结线方法，各传感器所含有的四个巨大磁阻元件被桥式连接。

通过上述的桥式连接，当向图1所示坐标轴的X轴、Y轴、Z轴的正方向施加磁场时，则X轴传感器2、Y轴传感器3、Z轴传感器4的各输出增加，当向坐标轴的X轴、Y轴、Z轴的反方向施加磁场时，则X轴传感器2、Y轴传感器3、Z轴传感器4的各输出减少。

图1到图6中虽然没表示，但含有构成X轴传感器2、Y轴传感器3、Z轴传感器4的所有巨大磁阻元件的半导体基板1整个面上，被由氮化硅膜构成的钝化膜和由聚酰亚胺构成的保护膜所覆盖，保护不受外部环境影响。

图8表示半导体基板1上形成的通路的结构，符号21a表示构成通路的由铝构成的导体部。导体部21a与下层形成的配线层电连接。

导体部21a表面的周边部被平坦化膜22、第一钝化膜23和厚膜11所覆盖。厚膜11的端面是倾斜面。

导体部21a表面的中央部被配线膜25覆盖。配线膜25与所述巨大磁阻元件的配线层7连接。与配线层7同样地配线膜25也由构成偏置磁铁6的磁体膜所形成。因此，配线膜25能与偏置磁铁6同时制作。

在厚膜11端部近边的配线膜25上形成有台阶部，在该台阶部的角部由制造处理而引起配线膜25的厚度变薄，有断线的可能。因此，层积保护导体膜26以把台阶部和中央部覆盖。

本实施例把构成所述感磁部5的巨大磁阻元件膜作为保护导体膜26使用。这样，能在形成感磁部5的同时把保护导体膜26层积在配线膜25上，于是能避免配线膜25的断线。

具有上述结构的通路被由氮化硅膜构成的钝化膜27和由聚酰亚胺构成的保护膜28所覆盖，从外部环境中保护起来。

本实施例的磁传感器在一块半导体基板1上配置X轴传感器2、Y轴传感器3、Z轴传感器4而有小型三轴磁传感器的功能。且由于在槽8斜面平坦性良好的部分形成巨大磁阻元件的感磁部5，所以能制造具有良好感知度的磁传感器。

通路的开口边缘部，在由偏置磁铁膜构成的配线膜25上层积由巨大磁阻元件膜构成的保护导体膜26，于是避免了台阶部的角部配线膜25的断线。

通过把感磁部5的强化方向相对其长度方向倾斜30～60°，能制作具有强磁场稳定性的巨大磁阻元件。

下面说明本实施例磁传感器的制造方法。

以下，以槽8斜面上形成的构成Z轴传感器4的巨大磁阻元件、通路和焊盘的制造方法为主进行说明。

图9、图10、图11和图12分别表示本实施例磁传感器制造方法中通路A、焊盘B和槽形成部C的剖面图。

首先准备半导体基板1。即在由硅构成的半导体基板1上预先形成磁传感器的驱动电路、信号处理电路等半导体集成电路和配线层。

如图9(a)所示，在半导体基板1上形成构成其最上层即配线层一部分的通路A和焊盘B，在通路A上形成由铝构成的导体部21a，在焊盘B上形成由铝构成的导体部21b。

在上述半导体基板1上形成平坦化膜31。平坦化膜31如下形成：例如将通过等离子CVD法(plasma chemica vapor depositiom)形成的厚度300nm的氧化硅膜、厚度600nm的SOG膜和由三乙氧基硅烷构成的厚度50nm的氧化硅膜顺次层积而形成平坦绝缘膜。

然后如图9(b)所示，通过蚀刻从通路A的导体部21a和焊盘B的导体部21b上把平坦化膜31除去，于是导体部21a和21b被露出。然后如图9(c)所示，在半导体基板1的整个面上形成第一钝化膜32(与图8所示的第一钝化膜23对应)。第一钝化膜32例如通过等离子CVD法把厚度250nm的氧化硅膜33和通过等离子CVD法把厚度600nm的氮化硅膜34顺次层积而形成。

然后如图9(d)所示，通过蚀刻把通路A的导体部21a和焊盘B的导体部21b上堆积的氮化硅膜34除去。这时，氧化硅膜33被保留，把氮化硅膜34的除去范围设定成比平坦化膜31的开口宽度小。这样，在通路A和焊盘B的开口部把平坦化膜31的端部露出，且防止了水分向配线层和半导体集成电路侵入。

然后如图10(a)所示，通过等离子CVD法形成由氧化硅构成的厚度5μm程度的厚膜35。该厚膜35与图4和图8所示的厚膜11相当，形成有槽8。

然后如图10(b)所示，在厚膜35的整个面上形成厚度3μm左右的抗蚀剂膜36。然后把抗蚀剂膜36的一部分通过蚀刻除去而形成规定的抗蚀剂图形。这样，使通路A、焊盘B和槽形成部C中的槽区域露出。

然后如图10(c)所示，对于残存的抗蚀剂膜36实施温度150℃、时间10分钟左右的加热处理，使该抗蚀剂膜36熔化。以由该加热处理的抗蚀剂熔化而产生的熔化液表面张力为起因，抗蚀剂膜36的上面鼓起且同时端面倾斜。特别是槽形成部C的抗蚀剂膜36变形成具有多个直线状棱线的突起部，该剖面形状的高度约5μm。

然后在抗蚀剂与氧化硅的蚀刻选择比大致是1对1的条件下，对抗蚀剂膜36和厚膜35进行干蚀刻。干蚀刻以下面的条件实行。

蚀刻气体：CF₄/CHF₃/N₂/O₂的混合气体，其混合比被设定成是60/180/10/100sccm。

处理压力：400m托(53.2Pa)

RF功率：750W

电极温度：15℃

容器温度：15℃

如图11(a)所示，干蚀刻被设定成使通路A和焊盘B凹部的扩展度不大于钝化膜32凹部的扩展度。然后把厚膜35上残存的抗蚀剂膜36除去。

这样就如图11(a)所示那样，在槽形成部C的厚膜35上形成有多个槽8。然后如图11(b)所示，把覆盖通路A导体部21a的厚膜35和氧化硅膜33除去，于是导体部21a被露出。

然后在半导体基板1的整个面上通过喷溅法形成成为巨大磁阻元件的偏置磁铁6的磁体膜，然后通过抗蚀剂作业和蚀刻把不需要部分除去。如图11(c)所示，沿槽8的斜面形成偏置磁铁6，同时在通路A的导体部21a上形成配线膜25，且形成连接该配线膜25与巨大磁阻元件的偏置磁铁6的配线层7。

如前所述，磁体膜例如作为由Co-Cr-Pt构成的多层金属薄膜形成。这时在厚膜35的平坦面上也形成了与构成X轴传感器2和Y轴传感器3的巨大磁阻元件的偏置磁铁6对应的配线层7。

在形成偏置磁铁6的抗蚀剂作业时，为了在槽8的斜面上适当进行磁体膜的蚀刻，最好对于形成有规定图形的抗蚀剂膜实施加热处理以使抗蚀剂膜的端面倾斜。

然后在半导体基板1的整个面上通过喷溅法形成成为巨大磁阻元件感磁部5的巨大磁阻元件膜。如前所述，巨大磁阻元件膜作为多层金属薄膜形成。

然后把半导体基板1设置在磁体阵列上，实行温度260～290℃、时间3～5小时的热处理，且对巨大磁阻元件膜实施强化处理。强化处理的详细情况后述。

然后对巨大磁阻元件膜进行抗蚀剂作业和蚀刻，把不需要的部分除去。这样就如图12(a)所示，在槽8的斜面上形成了感磁部5，巨大磁阻元件的形成成。即Z轴传感器4的制作完成。

同时，在通路A的导体部21a上预先形成的由磁体膜构成的配线膜25上残存有巨大磁阻元件膜，把它设定为保护导体膜26。这样，就得到图8所示那样的通路A结构。同时在厚膜35的平坦面上也形成感磁部5而制作巨大磁阻元件。这样就完成X轴传感器2和Y轴传感器3的制作。

然后如图12(b)所示，通过等离子CVD法形成由厚度1μm程度的氮化硅膜构成的钝化膜27，且形成由聚酰亚胺构成的保护膜28。把焊盘B的保护膜28和钝化膜27部分除去则形成凹部。

然后如图12(c)所示，把保护膜28作为掩模进行蚀刻，把覆盖焊盘B导体部21b的钝化膜32和厚膜35除去，由此，导体部21b被露出。这样本实施例的磁传感器制作完成。

参照图13和图14说明所述强化处理。图13表示磁体阵列内磁铁的配置。磁体阵列被配置在半导体基板1上形成有巨大磁阻元件的表面上方。

图13(a)表示半导体基板1表面的巨大磁阻元件与磁体阵列内磁铁的位置关系，S、N表示磁铁相对半导体基板1表面的极性。图13(b)表示图13(a)的虚线Q剖面中极性与磁铁的配置。图13(c)表示图13(a)的虚线R剖面中极性与磁铁的配置。图14是图13(b)的放大图，表示向一个巨大磁阻元件作用的磁力线方向。

根据本实施例磁传感器的制造方法，能在一块半导体基板1上形成X轴传感器2、Y轴传感器3和Z轴传感器4，且能同时制作通路A和焊盘B，因此，通过一连串连续的处理能迅速制造小型的三轴磁传感器。

(第二实施例)

下面说明本发明的第二实施例。

第二实施例与第一实施例同样地使用在半导体基板1上形成的多个巨大磁阻元件来形成X轴传感器2、Y轴传感器3和Z轴传感器4，因此，使用与第一实施例同样的符号而省略重复部分的说明。

第二实施例也采用图1和图2所示的结构。参照图15和图16说明第一实施例与第二实施例在结构上的不同。即与图3和图4同样地，图15和图16表示Z轴传感器4的巨大磁阻元件4i、4j，且在邻接的槽8斜面、底部和顶部分别付与符号。

如图16所示，各槽8是具有规定尺寸的细长凹部，深度是3～7μm，长度是250～300μm，斜面的宽度是3～8μm。斜面与厚膜11表面的角度被设定成30～80°，最好被设定成70°左右。

图16中平坦地描绘了槽8的斜面，但在实际的制造处理中斜面向外侧(即半导体基板1的上侧)稍微鼓出地弯曲。

在图15和图16所示的巨大磁阻元件4i中，斜面8a上通过偏置磁铁6形成有感磁部5。经过底部8b与斜面8a邻接的斜面8c上形成的感磁部5通过偏置磁铁6与经过顶部8d而与斜面8c邻接的斜面8e上形成的感磁部5电连接。且在经过底部8f而与斜面8e邻接的斜面8g上通过偏置磁铁6形成有感磁部5。

第二实施例磁传感器的详细结构与图5到图8所示的第一实施例相同。

下面说明第二实施例磁传感器的制造方法。

对于所述第一实施例图9所示的制造处理，第二实施例也相同，因此省略其说明。

在经过图9(a)～图9(d)所示的处理后，如图17(a)所示，通过等离子CVD法形成由氧化硅构成的厚度5μm左右的厚膜35。在后面的处理中利用厚膜35来形成多个槽8。

然后如图17(b)所示，在厚膜35的整个面上形成厚度5μm左右的抗蚀剂膜36。然后如图17(c)所示把抗蚀剂膜36的一部分通过蚀刻除去而露出通路A和焊盘B。且通过压模法(スタンパ法)把槽形成部C的抗蚀剂膜36一部分成型而形成连续的锯齿形状。即形成多个突起和槽，各突起的剖面形状是大致三角形，其顶部尖。

参照图18说明通过上述压模法在槽形成部C的抗蚀剂膜36上形成多个槽的处理。

使用压模法时，在半导体基板1的最上层形成有配线层时，预先在半导体基板1的两端部设置至少一对定位用的定位标记。

首先如图18(a)所示，在厚膜35的整个面上涂布抗蚀剂以形成抗蚀剂膜36。然后对抗蚀剂膜36实施温度120℃、5分钟的加热处理。这样来提高厚膜35与抗蚀剂膜36的贴紧性，以能在后工序中把与抗蚀剂膜36接触配置的模具容易地从抗蚀剂膜36剥离。

然后如图18(b)所示，把模具137安装在接触对准器(未图示)上之后，把形成有抗蚀剂膜36的半导体基板1配置在接触对准器的规定位置处，且把模具137与半导体基板1上形成的抗蚀剂膜36相对配置。这时，把付与半导体基板1上的定位标记与模具137上与半导体基板1相对位置处付与的定位标记进行位置对准，以把半导体基板1与模具137进行正确的定位。

模具137由石英构成，如上所述在与半导体基板1相对位置处付与了定位标记。在模具137上与厚膜35的槽形成部C对应的位置处形成有锯齿状连续的多个突起137a(其剖面是具有顶点的锐角三角形)。

然后如图18(c)所示，把模具137按压在半导体基板1上形成的抗蚀剂膜36上。为了在后工序中使抗蚀剂膜36与模具137容易离开，最好在模具137的与抗蚀剂膜接触的面(特别是设置有突起137a的下面)上覆盖氟树脂，或实施规定的表面处理(或硅处理)。

然后对于抗蚀剂膜36实施温度150℃、10分钟左右的加热处理，以使该抗蚀剂膜36熔化。这样，通路A和焊盘B的端面倾斜，在槽形成部C形成与突起137a相当的槽。

抗蚀剂膜36在温度从室温逐渐上升到150℃时软化，当温度进一步超过200℃时被烧结。即抗蚀剂膜36在150℃温度下并不固化。本实施例在抗蚀剂膜36软化的状态下把模具137进行按压，这样使槽形成部C根据突起137a的形状来变形。然后把模具137按压在半导体基板1上的抗蚀剂膜36上不动来冷却该抗蚀剂膜36，然后使模具137离开，抗蚀剂膜36使形成的槽形状不变化地进行硬化。从加热温度超过了100℃的时刻溶剂开始挥发，半导体基板1与抗蚀剂膜36的贴紧性被提高。

然后如图18(d)所示，使模具137从抗蚀剂膜36离开。这样，与模具137的突起137a形状相当的槽36a就被形成在半导体基板1上的抗蚀剂膜36上。也可以把上述的模具137与光掩模设置成一体，把抗蚀剂膜36的形成图形与槽36a的形成同时进行。

然后如图19(a)所示，在抗蚀剂与氧化硅的蚀刻选择比是1比1的条件下，对抗蚀剂膜36和厚膜35进行干蚀刻，以在厚膜35上形成多个槽8，同时在通路A和焊盘B上残留变薄的厚膜35。

上述的干蚀刻以下面的条件实行。

蚀刻气体：CF₄/CHF₃/N₂/O₂，混合比是60/180/10/100sccm。

处理压力：400mTorr

RF Power：750W

电极温度：15℃

容器温度：15℃

在上述干蚀刻时，如图19(a)所示，被设定成使通路A和焊盘B的凹部宽度不大于钝化膜32的凹部宽度。然后把厚膜35上残存的抗蚀剂膜36除去。

这样就如图19(a)所示那样，在厚膜35的槽形成部C上形成多个槽8。然后如图19(b)所示，把覆盖通路A的厚膜36和氧化硅膜33通过抗蚀剂作业和蚀刻除去，于是通路A的导体部21a被露出。

然后在半导体基板1的整个面上通过喷溅法形成用于形成巨大磁阻元件的偏置磁铁6的磁体膜。然后通过抗蚀剂作业和蚀刻把磁体膜的不需要部分除去。如图19(c)所示，在多个槽8的斜面上形成偏置磁铁6，同时在通路A的导体部21a上形成配线膜25。且形成连接配线膜25与巨大磁阻元件的偏置磁铁6的配线层7。

如前所述，作为磁体膜使用多层金属薄膜。

这时在厚膜35的平坦面上形成构成X轴传感器2和Y轴传感器3的巨大磁阻元件的偏置磁铁6与其配线层7。

在形成偏置磁铁6的抗蚀剂作业时，为了在槽8的斜面上适当进行磁体膜的蚀刻，对于形成规定图形后的抗蚀剂膜进行加热处理以使其端面倾斜。

然后在半导体基板1的整个面上通过喷溅法形成用于形成巨大磁阻元件感磁部5的巨大磁阻元件膜。作为巨大磁阻元件膜使用先前叙述的多层金属薄膜。

然后把半导体基板1设置在磁体阵列上，实行温度260～290℃、3～5小时的热处理，且对巨大磁阻元件膜实施强化处理。

然后对巨大磁阻元件膜进行抗蚀剂作业和蚀刻，把不需要的部分除去。这样就如图20(a)所示，在槽8的斜面上形成感磁部5，制作巨大磁阻元件。这样Z轴传感器4的制作完成。

上述中，在通路A的导体部21a上形成的由磁体膜构成的配线膜25上残存有巨大磁阻元件膜，把它设定为保护导体膜26。这样，能形成图8所示那样结构的通路A。

同时在厚膜35的平坦面上也形成感磁部5，于是构成X轴传感器2和Y轴传感器3的巨大磁阻元件的制作完成。

然后如图20(b)所示，通过等离子CVD法形成由厚度1μm的氮化硅膜构成的钝化膜27，而且形成由聚酰亚胺构成的保护膜28。然后把焊盘B的保护膜28和钝化膜27部分除去，使焊盘B露出。

然后如图20(c)所示，把保护膜28作为掩模进行蚀刻，把覆盖焊盘B导体部21b的氧化硅膜33和厚膜35除去，使焊盘B露出。这样本实施例的磁传感器制作完成。

根据本实施例磁传感器的制造方法，在一块半导体基板1上配置X轴传感器2、Y轴传感器3和Z轴传感器4，且能同时形成通路A和焊盘B，因此，通过一连串连续的处理能容易地制造小型的三轴磁传感器。且由于把设置了与厚膜35上形成的多个槽8形状相当的多个突起137a的模具137、向半导体基板1上形成的抗蚀剂膜36按压来形成该槽8，所以在厚膜35的蚀刻中能容易形成槽8。这样能提高槽8斜面的平坦度。通过在这样槽8的斜面上形成构成巨大磁阻元件的感磁部，则能形成具有一定感知方向且灵敏度高的Z轴传感器。

本实施例磁传感器的制造方法能把半导体基板1上形成的抗蚀剂膜36的槽形成部C中形成多个槽8的处理进行以下的变更。

即使用图21(a)所示由灰掩模构成的光掩模40。光掩模40形成有比构成抗蚀剂膜36的抗蚀剂的解像度具有更微细解像度的多个图形41。如图21(b)所示，光掩模40中从抗蚀剂膜36上形成的槽8的中央部向该槽8的两端部每单位面积微细图形41的数量(以下叫做“图形率”)逐渐增加。图形率能根据槽8的形状或槽8斜面的倾斜适当进行调整。

当使用上述光掩模40把抗蚀剂膜36进行曝光时，图形率越高的区域越容易曝光，而图形率低的区域则难于曝光。即如图22所示，曝光后抗蚀剂的厚度根据图形率而变化。其结果如图23所示，在抗蚀剂膜36上形成从中央部向两端部厚度逐渐增加的槽36a。

然后通过蚀刻在厚膜上形成槽，制造希望的磁传感器。

上述变形例在使用光掩模40而对于抗蚀剂膜36形成槽36a中使用了正型抗蚀剂，但也可以把该光掩模40图形率的变化率设定成与图22相反来形成负型抗蚀剂，这样在抗蚀剂膜36上形成希望的槽。

根据本实施例磁传感器的制造方法，能在一块半导体基板1上形成X轴传感器2、Y轴传感器3和Z轴传感器4，且能同时形成通路A和焊盘B。这样，通过一连串连续的处理能迅速制造小型的三轴磁传感器。

在形成槽时，能使用把从槽的中央部向两端部每单位面积数量逐渐增加的微细图形41设置为多个的光掩模40。把光掩模40与抗蚀剂膜36相对配置，把抗蚀剂膜36进行曝光和显影来形成希望的槽36a。这样，在厚膜35的蚀刻中容易形成规定形状的槽，且能提高槽斜面的平坦度。即在平坦度提高了的槽的斜面上设置巨大磁阻元件的感磁部，能形成具有一定感知方向的灵敏度高的Z轴传感器。

(第三实施例)

第三实施例的磁传感器尽管与第一和第二实施例的磁传感器相同，但其制造方法有一部分不同。即在实行了第一实施例说明过的图9和图10的处理后，按照高离子性蚀刻条件的反应性离子蚀刻(RIE：reactive ionetching)法对抗蚀剂膜36和厚膜35进行干蚀刻，在厚膜35上形成多个槽8，同时使通路A和焊盘B的厚膜35变薄。

反应性离子蚀刻的高离子性蚀刻条件如下。

蚀刻气体：CF₄/CHF₃/N₂/O₂/Ar，混合比是30/90/50～100/50～200sccm。

处理压力：100～400mTorr

RF Power：750～1200W

通过上述高离子性蚀刻条件来实现第二实施例使用的图19(a)所示的形状。然后如第二实施例说明的那样实行图19(b)、图19(c)和图20(a)、图20(b)、图20(c)的处理。

根据第三实施例，能在一块半导体基板1上形成X轴传感器2、Y轴传感器3和Z轴传感器4，且能同时形成通路A和焊盘B，这样，通过一连串连续的处理能迅速制造小型的三轴磁传感器。通过按照高离子性蚀刻条件的反应性离子蚀刻法来进行干蚀刻，能把槽形成部C的厚膜35上形成的多个槽8的剖面形状在锯齿的基础上连续进行，能提高槽8斜面的平坦度。

也可以在实行图9(a)～(d)所示的处理后实行图24(a)、图24(b)所示的处理。

即如图24(a)所示那样，通过等离子CVD法形成厚度5μm左右由氧化硅构成的厚膜35。在此，仅对槽形成部C形成具有矩形上剖面的多个突起部35a。

然后如图24(b)所示那样，通过高密度等离子CVD法在厚膜35上堆积氧化硅，形成厚度3～5μm左右的绝缘膜37。在此，对于通路A和焊盘B形成具有平坦面的绝缘膜37，对于槽形成部C形成具有斜面的突起部37a。

高密度等离子CVD法是通过高密度等离子(例如电子密度1×10⁹～1×10¹⁰/cm³)来合成并堆积氧化硅，同时把堆积的氧化硅的一部分进行等离子蚀刻。

通过上述的高密度等离子CVD法把由氧化硅构成的绝缘膜37堆积在厚膜35的突起部35a上，且比其周边部向上方突出。在槽形成部C绝缘膜37把其上部的角部削掉，这样就形成具有斜面的突起部37a。

高密度等离子CVD法的条件如下。

硅烷流量：50～150sccm

氧流量：100～200sccm

压力：1～10Pa

温度：250～450℃

高频输出：2～5kW

频率：10～20MHz

然后通过反应性离子蚀刻法、等离子干蚀刻法、离子束铣法把厚膜35和绝缘膜37整体进行背蚀刻，在厚膜35上形成具有斜面的突起(参照图19所示的槽形成部C)。这样来形成多个槽。然后仅对于通路A和焊盘B把具有开口图形的抗蚀剂膜36作为掩模使用来对厚膜35进行干蚀刻，并使通路A和焊盘B上残存的厚膜35的厚度减少。

形成多个槽8时实行的反应性离子蚀刻法所适用的蚀刻条件如下。

蚀刻气体：CF₄/CHF₃/N₂/O₂/Ar，混合比是30/90/50～100/50～200sccm。

处理压力：100～400mTorr

RF Power：750～1200W

且形成多个槽8时实行的等离子蚀刻法所适用的蚀刻条件如下。

蚀刻气体：Ar，100sccm。

RF Power：1200W

压力：100mTorr

电极温度100℃

且形成多个槽8时实行的离子束铣法所适用的条件如下。

Ar气体：4～10sccm。

压力：1×10^-4～1×10^-3mTorr

加速电压：50～1000W

电流：150～350mA

电极角度(即加速粒子的行进方向与晶片法线所成的角度)：0±45°在上述的处理后，实行第二实施例说明的图19和图20所示的处理。

(第四实施例)

第四实施例的磁传感器尽管与第一实施例和第二实施例的磁传感器相同，但其制造方法有一部分不同。且与图4和图16所示的结构不同，第四实施例如图25所示那样在半导体基板1与厚膜11之间插入了由钝化膜或绝缘膜构成的阻蚀层12。

下面说明第四实施例磁传感器的制造方法。

与第一实施例同样地进行了图9和图10所示的处理后，在图11(a)中把构成钝化膜32上层的氮化硅膜34作为阻蚀层利用，对抗蚀剂膜36和厚膜35进行干蚀刻，在厚膜35上形成多个槽8，同时使通路A和焊盘B上残存的厚膜35的厚度减少。

通过把氮化硅膜34作为阻蚀层利用，则在槽形成部C氮化硅膜34露出的时刻终止干蚀刻。

即按以下的条件进行反应性离子蚀刻(RIE)。

蚀刻气体：C₄F₈/Ar/CH₂F₂，混合比是7/500/4sccm。

气体压力：50mTorr

RF功率：1500W

通过按上述条件实行干蚀刻，则能把构成抗蚀剂膜36的抗蚀剂与构成厚膜35的氧化硅的蚀刻选择比设定大，因此能把氮化硅膜34作为阻蚀层利用。这样如图11(a)所示，在厚膜35上形成的槽8被形成得向氮化硅膜34凹入。蚀刻选择比例如能设定成“6”。

然后与第一实施例同样地实行图11(b)、(c)和图12(a)、(b)、(c)所示的处理。

下面说明第四实施例磁传感器的制造方法。

首先与第一实施例同样地实行图9(a)～图9(d)所示的处理。然后如图26(a)所示那样，通过喷溅法形成厚度0.2μm左右的绝缘膜37。绝缘膜37例如由氧化铝(Al₂O₃)，氮化硼(BN)、金刚石状碳所构成。

然后如图26(b)所示，在绝缘膜37的整个面上形成厚度3μm左右的抗蚀剂膜38。然后如图26(c)所示，通过蚀刻把抗蚀剂膜38的一部分除去而形成规定的抗蚀剂图形。抗蚀剂图形仅在相当于是通路A和焊盘B的区域开口，这样，绝缘膜37被露出。

然后如图27(a)所示那样，把相当于是通路A和焊盘B区域的绝缘膜37通过离子束铣法除去，使氧化硅膜33露出。然后如图27(b)所示那样把抗蚀剂膜38除去。

然后如图28(a)所示那样，通过等离子CVD法形成厚度5μm程度由氧化硅构成的厚膜35。此后，在厚膜35上形成多个槽8。

然后如图28(b)所示那样，在厚膜35的整个面上形成厚度3μm左右的抗蚀剂膜36。然后把抗蚀剂膜36的一部分通过蚀刻除去而形成规定的抗蚀剂图形。抗蚀剂图形仅在相当于是槽形成部C上形成的槽8的区域和相当于是通路A和焊盘B的区域开口。

然后如图28(c)所示，对于残存的抗蚀剂膜36实施温度150℃、时间10分钟左右的加热处理，使抗蚀剂膜36熔化。以由加热处理的抗蚀剂熔化结果而产生的熔化液表面张力为起因，抗蚀剂膜36的上面鼓起且其端面倾斜。特别是槽形成部C的抗蚀剂膜36形成多个具有直线状棱线的突起部，其高度约5μm程度。

然后如图29(a)所示那样，把绝缘膜37作为阻蚀层利用而在抗蚀剂与氧化硅的蚀刻选择比是1比1的条件下，对抗蚀剂膜36和厚膜35进行干蚀刻。在厚膜35上形成多个槽8的同时使通路A和焊盘B上残存的厚膜35的厚度减少。

即按以下的条件进行叶片式反应性离子蚀刻(RIE)。

蚀刻气体：CF₄/CHF₃/N₂，混合比是30/90/5sccm。

气体压力：200m Torr

RF功率：750W

由于通过上述的干蚀刻条件能把构成抗蚀剂膜36的抗蚀剂与构成厚膜35的氧化硅的蚀刻选择比设定成1比1，所以能把绝缘膜37作为阻蚀层利用。这样如图29(a)所示那样，使槽8朝向绝缘膜37地把厚膜35形成得凹入。

在上述干蚀刻时如图29(a)所示那样，使通路A和焊盘B凹部的宽度不大于钝化膜32凹部的宽度。然后把厚膜35上残存的抗蚀剂膜36除去。

这样就如图29(a)所示那样，在槽形成部C的厚膜35m上形成有多个槽8。然后如图29(b)所示，把覆盖通路A导体部21a的厚膜35和氧化硅膜33通过蚀刻除去，于是导体部21a被露出。

然后在半导体基板1的整个面上通过喷溅法形成成为巨大磁阻元件偏置磁铁6的磁体膜，并通过抗蚀剂作业和蚀刻把不需要部分除去。如图29(c)所示，在多个槽8的斜面上形成偏置磁铁6，同时在通路A的导体部21a上形成配线膜25，且形成连接该配线膜25与巨大磁阻元件的偏置磁铁6的配线层7。

磁体膜使用多层金属薄膜。

且把构成X轴传感器2和Y轴传感器3的巨大磁阻元件的偏置磁铁6及其配线层7形成在厚膜35的平坦面上。

在形成偏置磁铁6的抗蚀剂作业时，为了在槽8的斜面上适当进行磁体膜的蚀刻，对于形成有规定抗蚀剂图形的抗蚀剂膜36实施加热处理以使抗蚀剂膜36的端面倾斜。

然后在整个面上通过喷溅法形成成为巨大磁阻元件感磁部5的巨大磁阻元件膜。作为巨大磁阻元件膜使用多层金属薄膜。

把形成有上述巨大磁阻元件膜的半导体基板1设置在磁体阵列上，进行温度260～290℃、3～5小时的热处理，对巨大磁阻元件膜实施强化处理。

然后对巨大磁阻元件膜进行抗蚀剂作业和蚀刻，把不需要的部分除去，如图30(a)所示，在多个槽8的斜面上分别形成感磁部5，完成巨大磁阻元件的制作。这样Z轴传感器4的制作完成。

同时，在通路A的导体部21a上预先形成的由磁体膜构成的配线膜25上残存有巨大磁阻元件膜的一部分，把它设定为保护导体膜26。这样，就得到图8所示那样的通路A结构。

同时在厚膜35的平坦面上也形成感磁部5而形成巨大磁阻元件。这样就完成X轴传感器2和Y轴传感器3的制作。

然后如图30(b)所示，通过等离子CVD法形成由厚度1μm的氮化硅膜构成的钝化膜27，且形成由聚酰亚胺构成的保护膜28。然后在相当于是焊盘B的区域把保护膜28和钝化膜27除去，使焊盘B露出。

最后如图30(c)所示，把保护膜28作为掩模进行蚀刻，把覆盖焊盘B导体部21b的氧化硅膜33和厚膜35除去，焊盘B的导体部21b被露出。这样完成第四实施例的磁传感器制作。

根据第四实施例磁传感器的制造方法，能在一块半导体基板1上形成X轴传感器2、Y轴传感器3和Z轴传感器4，且能同时形成通路A和焊盘B，通过一连串的处理能迅速制造小型的三轴磁传感器。通过把在钝化膜32上形成的绝缘膜37作为阻蚀层利用来对抗蚀剂膜36和厚膜35进行蚀刻而能使厚膜35向绝缘膜37凹入地形成多个槽8。这样，在厚膜35上形成规定角度的斜面，能使用把对于半导体基板1表面的垂直方向灵敏度具体化的巨大磁阻元件来制作磁传感器。作为第四实施例的特点是在钝化膜32上形成绝缘膜37，使深度方向形成槽的控制变容易。

(第五实施例)

本发明第五实施例的磁传感器与所述第一实施例具有相同的结构，关于其不同点参照图31到图33进行说明。

图31是巨大磁阻元件4i、4j的平面图，图32是图31的IV-IV剖面图，图33是图32中被虚线包围部分的放大剖面图。

图32中由氧化硅构成的厚膜11形成在半导体基板1上，把厚膜11局部削去而平行地形成四个V字状的槽8。

槽8成为具有规定尺寸的细长凹部，深度是3～8μm、长度是200～400μm、斜面的宽度是3～16μm。

槽8的斜面由上侧的第一斜面8A、8E、8G等和下侧第二斜面8B、8D、8H等构成，各自具有不同的倾斜角度，但与厚膜11表面的角度都是60～80°，第二斜面的比第一斜面的倾斜角度大。

图32描绘了由平坦的第一和第二斜面形成各槽8的情况，但在实际的制造处理中各槽8的斜面成为向外侧稍微弯曲的形状。

如图33所示，各槽8的斜面当把第二斜面8D与氮化硅膜34(或半导体基板1)的角度设定成是θ₁(0°＜θ₁＜90°，把第一斜面8E与氮化硅膜34(或半导体基板1)的角度设定成是θ₂(0°＜θ₂＜90°时，形成为满足θ₁＞θ₂的关系。

在具有大倾斜角度θ₁的第二斜面8D上形成巨大磁阻元件的感磁部5。

通过这样在具有大倾斜角度θ₁的第二斜面8D上设置巨大磁阻元件的感磁部5，则能使Z轴传感器4的感知方向一致且能提高灵敏度。

如上所述，在图32所示四个槽8相互邻接的八个斜面上分别沿下侧第二斜面其长度方向且在良好平坦度的中央部设置巨大磁阻元件的感磁部5。

巨大磁阻元件4i中在第二斜面8D上形成的感磁部5，经过第一斜面8E、顶部8F和邻接的第一斜面8G通过偏置磁铁6而与第二斜面8H上形成的感磁部5电连接。

另一方面，巨大磁阻元件4j中在第二斜面8N上形成的感磁部5，经过底部8O通过偏置磁铁6而与邻接第二斜面8P上形成的感磁部5电连接。

下面说明第五实施例磁传感器的制造方法。

与所述第一实施例同样地实行图9(a)～(d)和图10(a)～(c)所示的处理。

然后如图34(a)所示那样，在槽形成部C的厚膜35上形成多个槽8。通过所述干蚀刻使各槽8的斜面在中途弯折，成为氮化硅膜34侧的第二斜面与顶部侧的第一斜面连续的形状。

即，当把第二斜面与氮化硅膜34(或半导体基板1)的角度设定成是θ₁(0°＜θ₁＜90°)，把第一斜面与氮化硅膜34(或半导体基板1)的角度设定成是θ₂(0°＜θ₂＜90°)时，各槽8的斜面形成为满足θ₁＞θ₂的关系。

本实施例相对半导体基板1在具有大倾斜角度θ₁的第二斜面上形成巨大磁阻元件的感磁部5。虽然在形成槽8时根据蚀刻条件而使角度θ₁和θ₂有变动，但使角度θ₁尽可能地大，最好是接近90°。

然后如图34(b)所示，把覆盖通路A的导体部21a的厚膜35和氧化硅膜33通过蚀刻除去，以此导体部21a被露出。

然后在半导体基板1的整个面上通过喷溅法形成成为巨大磁阻元件的偏置磁铁6的磁体膜，然后通过抗蚀剂作业和蚀刻把不需要部分除去。其结果是如图34(c)所示，在多个槽8的第二斜面上各自形成偏置磁铁6，同时在通路A的导体部21a上形成配线膜25，形成连接该配线膜25与巨大磁阻元件的偏置磁铁6的配线层7。磁体膜使用多层金属薄膜。

且还把构成X轴传感器2和Y轴传感器3的巨大磁阻元件的偏置磁铁6及其配线层7形成在厚膜35的平坦面上。

在形成偏置磁铁6的抗蚀剂作业时，为了在槽8的第二斜面上适当进行磁体膜的蚀刻，对于形成有规定抗蚀剂图形的抗蚀剂膜实施加热处理，使抗蚀剂膜36的端面倾斜。

然后在整个面上通过喷溅法形成成为巨大磁阻元件感磁部5的巨大磁阻元件膜。巨大磁阻元件膜使用多层金属薄膜。

然后把半导体基板1设置在磁体阵列上，实施温度260～290℃、3～5小时的热处理，对巨大磁阻元件膜实施强化处理。

然后对巨大磁阻元件膜进行抗蚀剂作业和蚀刻，把不需要的部分除去，如图35(a)所示，在多个槽8的第二斜面上形成感磁部5，制作巨大磁阻元件。这样完成Z轴传感器4的制作。

把在通路A的导体部21a上预先形成由磁体膜构成的配线膜25上残存的巨大磁阻元件膜设定为保护导体膜26。这样，就得到图8所示那样的通路A结构。同时在厚膜35的平坦面上也形成感磁部5而制作巨大磁阻元件。这样就完成X轴传感器2和Y轴传感器3的制作。

然后如图35(b)所示，通过等离子CVD法形成由厚度1μm的氮化硅膜构成的钝化膜27，且形成由聚酰亚胺构成的保护膜28。在保护膜28和钝化膜27中把相当于是焊盘B的区域除去，使焊盘B露出。

然后如图35(c)所示，把保护膜28作为掩模进行蚀刻，把覆盖焊盘B导体部21b的氧化硅膜33和厚膜35除去，把焊盘B完全露出。这样完成本实施例的磁传感器制作。

(第六实施例)

下面说明本发明的第六实施例，对于与所述第一实施例相同的结构元件则省略其说明。

即第六实施例与第一实施例同样地在半导体基板1上配置多个巨大磁阻元件而形成X轴传感器2、Y轴传感器3和Z轴传感器4，但构成Z轴传感器4的巨大磁阻元件不同。

图36是构成Z轴传感器4的巨大磁阻元件4i、4j的平面图，图37是图36的IV-IV剖面图。

图37中在半导体基板1上形成由氧化硅构成的厚膜11。把厚膜11局部削去而平行形成六个V字状的槽8。各槽8是具有规定尺寸的细长凹部，深度是3～7μm，长度是250～300μm，斜面的宽度是3～8μm。斜面与厚膜11表面的角度是60～80°，最好是70°左右。且在实际的制造处理中槽8的斜面不平坦，而是稍微地向外侧弯曲。

图37邻接的六个槽8中，位于中央的四个槽8相互邻接的八个斜面上沿其长度方向且在具有良好平坦度的中央部处设置有构成巨大磁阻元件的八个感磁部5。

巨大磁阻元件4i中槽8斜面上形成的感磁部5通过偏置磁铁6而与经过顶部在邻接的槽8斜面上形成的感磁部5电连接。且巨大磁阻元件4j中在槽8一个斜面上形成的感磁部5通过偏置磁铁6而与经过底部在另一个斜面上形成的感磁部5电连接。

如图36和图37所示，本实施例利用在形成巨大磁阻元件的四个槽8外侧设置的两个槽8而形成合计四个第一虚拟斜面91。且把六个槽8上形成的合计12个斜面长度方向的两端延长，并通过间隙形成合计24个第二虚拟斜面92。

第一虚拟斜面91具有与其他斜面同样的形状，在俯视图中虽然是矩形，但倾斜角度设定得小。如图36所示，第二虚拟斜面92在俯视图中是梯形，向各槽8的两端侧成为前端细，且倾斜角度设定得小。

在第一虚拟斜面91和第二虚拟斜面92上没设置构成巨大磁阻元件的感磁部5和偏置磁铁6。第一虚拟斜面91和第二虚拟斜面92在形成槽8时被同时形成。详细情况后述。

本实施例通过形成第一虚拟斜面91和第二虚拟斜面92，则即使由形成槽8而引起周边部的形状和斜面的倾斜角度产生偏差，也由于在该区域不需要设置巨大磁阻元件而能避免巨大磁阻元件性能的偏差，能制作具有良好磁检测特性的巨大磁阻元件。这样能得到良好检测性能的Z轴传感器4。

且通过把感磁部5的强化方向设定成相对其长度方向成30～60°，能提高巨大磁阻元件对强磁场的稳定度。

下面说明本实施例磁传感器的制造方法。

首先如图38(a)所示，在半导体基板1上形成平坦化膜31。平坦化膜31通过等离子CVD法把厚度300nm的氧化硅膜、厚度600nm的SOG膜和由三乙氧基硅烷构成的厚度50nm的氧化硅膜顺次层积而形成。

然后如图38(b)所示，在半导体基板1的整个面上形成钝化膜32。钝化膜32是通过等离子CVD法把厚度250nm的氧化硅膜33和通过等离子CVD法把厚度600nm的氮化硅膜34层积而形成。

然后如图39(a)所示，通过等离子CVD法形成由氧化硅构成的厚度5μm左右的厚膜35。该厚膜35上在后工序形成有多个槽8。

然后如图39(b)所示，在厚膜35的整个面上形成厚度3μm左右的抗蚀剂膜36。然后把抗蚀剂膜36的一部分通过蚀刻除去而形成规定的抗蚀剂图形。抗蚀剂图形在与槽形成部的各槽对应的区域被开口。且本实施例的抗蚀剂图形为了把第一虚拟斜面91和第二虚拟斜面92也同时形成，所以对于与它们对应的区域也被适当处置。

然后如图39(c)所示，对于残存的抗蚀剂膜36实施温度150℃、时间10分钟左右的加热处理，使抗蚀剂膜36熔化。以由加热处理的抗蚀剂熔化而产生的熔化液表面张力为起因，抗蚀剂膜36的上面鼓起且同时端面倾斜。这样形成具有多个直线状棱线的突起部，该其高度约5μm左右。

然后在抗蚀剂与氧化硅的蚀刻选择比是1比1的条件下，对抗蚀剂膜36和厚膜35进行干蚀刻。干蚀刻的条件如下。

蚀刻气体：CF₄/CHF₃/N₂/O₂，混合比是60/180/10/100sccm。

压力：400mTorr(53.2Pa)

RF功率：750W

电极温度：15℃

容器温度：15℃

然后把厚膜35上残存的抗蚀剂膜36除去。

这样就如图40(a)所示，在厚膜35的槽形成部上形成多个槽8。

然后在半导体基板1的整个面上通过喷溅法形成成为巨大磁阻元件的偏置磁铁6的磁体膜，然后通过抗蚀剂作业和蚀刻把不需要的部分除去。这样就如图40(b)所示那样，除了第一虚拟斜面91和第二虚拟斜面92之外而在多个槽8的斜面上适当地形成了偏置磁铁6及其配线膜。

磁体膜使用多层金属薄膜。

且在厚膜35的平坦面上也形成构成X轴传感器2和Y轴传感器3的巨大磁阻元件的偏置磁铁6及其配线层7。

在形成偏置磁铁6的抗蚀剂作业时，为了在槽8的斜面上适当进行磁体膜的蚀刻，在形成规定图形后对抗蚀剂膜36实施加热处理，使其端面倾斜。

然后在半导体基板1的整个面上通过喷溅法形成成为巨大磁阻元件感磁部5的巨大磁阻元件膜。巨大磁阻元件膜使用多层金属薄膜。

把上述半导体基板1设置在磁体阵列上，进行温度260～290℃、3～5小时的热处理，以对巨大磁阻元件膜实施强化处理。

然后对巨大磁阻元件膜进行抗蚀剂作业和蚀刻，把不需要的部分除去。这样就如图41(a)所示，除了第一虚拟斜面91和第二虚拟斜面92之外而在槽8的斜面上形成了感磁部5，形成巨大磁阻元件。这样完成Z轴传感器4的制作。

同时在厚膜35的平坦面上也形成感磁部5而形成巨大磁阻元件。这样完成X轴传感器2和Y轴传感器3的制作。

然后如图41(b)所示，通过等离子CVD法形成由厚度1μm左右的氮化硅膜构成的钝化膜27，且形成由聚酰亚胺构成的保护膜28。这样完成本实施例的磁传感器制作。

本实施例在厚膜上形成多个槽8，且同样形成通过槽形状实现的第一虚拟斜面91和第二虚拟斜面92，但也不一定需要形成槽形状，例如也可以在半导体基板1上形成多个堤状的突起部，利用该突起部的斜面。

上述突起部的形成与槽8的形成能以同样的方法进行。即在图39(c)中对于抗蚀剂膜36实施构图，且实施加热处理，进而在抗蚀剂与氧化硅的蚀刻选择比是1比1的条件下，对抗蚀剂膜36和厚膜35进行等离子蚀刻。

在等离子蚀刻时，除了形成槽8的区域之外而使厚膜35表面变平坦地进行蚀刻，通过把其大部分的厚膜35除去而形成多个堤状的突起部。

在形成突起部时为了得到实现第一虚拟斜面91和第二虚拟斜面92的突起部，预先在抗蚀剂膜36上付与规定的抗蚀剂图形。

(第七实施例)

本发明第七实施例的磁传感器与第一实施例的相同，因此省略重复的记述而把不同点在下面叙述。

图42是构成Z轴传感器4的巨大磁阻元件4i、4j的平面图。图42的IV-IV剖面图与图4相同。图43是表示巨大磁阻元件4i、4j配置例的立体图，图44是表示巨大磁阻元件4k、4l配置例的立体图。

本实施例把各槽8长度方向的端部设定成半圆形状的弯曲斜面。在通过蚀刻形成槽8时，使抗蚀剂膜与槽8形状一致地进行构图并加热成型，但这时通过把抗蚀剂图形中槽斜面长度方向的端部设定成半圆形状而能防止加热成型后斜面端部的宽度变狭窄。槽斜面端部的形状不需要限定成是半圆形状，只要是具有规定圆角，则也可以是其他形状。

本实施例磁传感器的制造方法由于与第一实施例和第六实施例是相同的，所以省略其说明。但形成槽时，在加热处理后斜面50变成图45所示那样。即斜面50从其中央部到长度方向的端部被形成为同样的宽度，以此实现均匀的平面形状和倾斜角度。斜面50长度方向的端部成为连续的弯曲斜面，且邻接相对的斜面被连接，槽8的端部成为半圆形状。

本发明把半导体基板上形成的厚膜削去而形成槽或直线上具有棱线的突起，由于在其斜面上配置构成Z轴传感器的巨大磁阻元件，所以适用于在一块半导体基板上设置三轴传感器的小型磁传感器。

本发明能适用于在手机等各种携带型电子机器上安装的电子罗盘。

Claims (14)

1.一种磁传感器，其特征在于，厚膜形成在半导体衬底上，该半导体衬底形成有配线层，且其中，处理厚膜而在所述厚膜中并列形成有带斜面的多个槽，所述磁传感器具有：

形成在所述槽的斜面上的感磁部；

由多个巨大磁阻元件构成的Z轴传感器，每个巨大磁阻元件用偏磁铁形成，该偏磁铁建立与所述感磁部的串联电连接；和

X轴传感器以及Y轴传感器，它们每一个由配置在所述厚膜的平坦面的规定位置上的多个巨大磁阻元件构成。

2.如权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：

在所述厚膜和所述半导体衬底之间形成有阻蚀膜。

3.如权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：

各槽的斜面由上侧的第一斜面和下侧的第二斜面构成，第二斜面的倾斜角度比第一斜面的倾斜角度大，另外，所述感磁部设置在第二斜面上。

4.如权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：

所述多个槽内，至少对于一个形成有虚拟斜面，在该虚拟斜面上不形成所述巨大磁阻元件。

5.如权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：

接近所述多个槽的长度方向的端部形成有第二虚拟斜面。

6.如权利要求1所述的磁传感器，其特征在于：

所述多个槽的长度方向的端部具有圆角。

7.一种磁传感器的制造方法，其特征在于：

形成覆盖半导体衬底的配线层且平坦化的平坦化层；

在所述平坦化层上形成钝化膜；

在所述钝化膜上形成厚膜；

在所述厚膜上形成抗蚀剂膜；

除去所述抗蚀剂膜的局部；

对所述抗蚀剂膜进行加热处理使其侧面倾斜；

以1比1的蚀刻选择比对所述抗蚀剂膜和所述厚膜进行蚀刻，在所述厚膜上形成多个槽；

在所述厚膜的平坦面、所述槽的斜面、顶部以及底部形成构成巨大磁阻元件的磁铁；

形成巨大磁阻元件膜；

将形成有所述巨大磁阻元件膜的所述半导体衬底靠近磁铁阵列并实施热处理；

通过蚀刻除去所述巨大磁阻元件膜的局部，在所述厚膜的平坦面以及所述槽的斜面上形成构成所述巨大磁阻元件的感磁部；

形成保护膜。

8.如权利要求7所述的磁传感器的制造方法，其特征在于：

除去所述平坦化层的局部并露出通路以及焊盘；

从所述通路以及所述焊盘将所述钝化膜的上层除去；

蚀刻所述抗蚀剂膜后，将存在于所述通路的中央部的所述厚膜以及所述钝化膜的下层除去，露出所述通路的导体部；

形成所述偏磁铁后，形成连接所述偏磁铁和所述通路的导体部的配线膜；

形成所述保护膜后，除去覆盖所述焊盘的所述厚膜和所述钝化膜的下层，露出所述焊盘的导体部。

9.如权利要求7所述的磁传感器的制造方法，其特征在于：

形成所述抗蚀剂膜后，将模按压在所述抗蚀剂膜上，以形成多个槽，该模设置有与形成在所述厚膜上的多个槽的形状对应的多个突起。

10.如权利要求7所述的磁传感器的制造方法，其特征在于：

形成所述抗蚀剂膜后，与所述抗蚀剂膜相对配置具有微细图案的光掩模，所述微细图案单位面积的数量从形成于所述厚膜的槽的中央部朝向两端部逐渐增加；

通过对所述抗蚀剂膜曝光并显影，在所述抗蚀剂膜上形成所述槽。

11.如权利要求7所述的磁传感器的制造方法，其特征在于：

在对所述抗蚀剂膜加热处理后，在高离子性蚀刻条件下对所述抗蚀剂膜和所述厚膜实施反应性离子蚀刻法，由此，在所述厚膜上形成多个槽。

12.如权利要求7所述的磁传感器的制造方法，其特征在于：

在所述厚膜上通过高密度等离子体CVD法堆积氧化硅而形成绝缘膜，并且，对所述绝缘膜的局部形成具有直线状棱线的多个突起部；

以高离子性蚀刻条件对具有所述多个突起部的所述绝缘膜和所述厚膜蚀刻，在所述厚膜上形成多个槽，并且使通路以及焊盘上残留的厚膜的厚度减少。

13.如权利要求7所述的磁传感器的制造方法，其特征在于：

在所述厚膜和所述钝化膜之间形成绝缘膜，将其作为阻蚀膜而利用以实行所述蚀刻。

14.如权利要求7所述的磁传感器的制造方法，其特征在于：

通过所述蚀刻形成的各槽的斜面由上侧的第一斜面和下侧的第二斜面构成，第二斜面的倾斜角度比第一斜面的倾斜角度大，另外，使所述感磁部形成在所述第二斜面上。

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