JP2002333468A - 磁気センサとその製法 - Google Patents
磁気センサとその製法Info
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気センサチップをリードフレーム等の支持
部材に加熱接着層を介して固着する際にチップにクラッ
クが発生するのを防ぐ。 【解決手段】 シリコン等の基板１０の絶縁性表面に
は、各々１又は複数直列の磁気トンネル効果素子からな
る磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を形成する。素子Ｒ１，Ｒ２
は、絶縁膜３０を介して基板表面に形成した配線層３２
により直列接続する。素子Ｒ１，Ｒ２及び配線層３２を
覆ってパッシベーション用絶縁膜３４を形成する。絶縁
膜３４の上には、ポリイミド等の熱応力緩和用有機膜３
６を介して素子Ｒ２を覆うようにＮｉ−Ｆｅ合金等の磁
気シールド層４２を形成する。素子Ｒ１，Ｒ２等を含む
磁気センサチップ１０をウエハから分離した後、熱処理
によりチップ１０をＡｇペースト層を介してリードフレ
ームに固着する。磁気シールド層４２として、Ｎｉ含有
率が６９％以下のＮｉ−Ｆｅ合金層を用いるとよい。
部材に加熱接着層を介して固着する際にチップにクラッ
クが発生するのを防ぐ。 【解決手段】 シリコン等の基板１０の絶縁性表面に
は、各々１又は複数直列の磁気トンネル効果素子からな
る磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を形成する。素子Ｒ１，Ｒ２
は、絶縁膜３０を介して基板表面に形成した配線層３２
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６を介して素子Ｒ２を覆うようにＮｉ−Ｆｅ合金等の磁
気シールド層４２を形成する。素子Ｒ１，Ｒ２等を含む
磁気センサチップ１０をウエハから分離した後、熱処理
によりチップ１０をＡｇペースト層を介してリードフレ
ームに固着する。磁気シールド層４２として、Ｎｉ含有
率が６９％以下のＮｉ−Ｆｅ合金層を用いるとよい。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、磁気抵抗素子と
して磁気トンネル接合素子を用いた磁気センサ及びその
製法に関するものである。
して磁気トンネル接合素子を用いた磁気センサ及びその
製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の磁気センサとしては、図
１（Ｂ）に示すように基板１０上に２つの磁気抵抗素子
Ｒ１，Ｒ２を直列接続状態となるように形成すると共に
各磁気抵抗素子を１又は複数直列の磁気トンネル接合素
子（以下、磁気トンネル接合素子を「ＴＭＲ素子」と略
記する）で構成し、いずれか一方の磁気抵抗素子（例え
ばＲ２）に磁気シールドを施したものが提案されてい
る。
１（Ｂ）に示すように基板１０上に２つの磁気抵抗素子
Ｒ１，Ｒ２を直列接続状態となるように形成すると共に
各磁気抵抗素子を１又は複数直列の磁気トンネル接合素
子（以下、磁気トンネル接合素子を「ＴＭＲ素子」と略
記する）で構成し、いずれか一方の磁気抵抗素子（例え
ばＲ２）に磁気シールドを施したものが提案されてい
る。
【０００３】このような磁気センサによれば、磁気抵抗
素子Ｒ１，Ｒ２の温度特性を実質的に同一とすることが
できる。このため、磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の直列路の
一端及び他端の電気端子Ｐａ，Ｐｂ間に所定の電圧を印
加し且つ基板１０の平面内に外部磁界を印加しない状態
では、磁気抵抗素子Ｒ２（又はＲ１）の両端の電気端子
Ｐｃ，Ｐｂ（又はＰａ，Ｐｃ）間に、温度によらず一定
の出力電圧（例えばＰａ−Ｐｂ間の電圧をＶｉｎとすれ
ばＶｉｎ／２の出力電圧）が得られる。
素子Ｒ１，Ｒ２の温度特性を実質的に同一とすることが
できる。このため、磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の直列路の
一端及び他端の電気端子Ｐａ，Ｐｂ間に所定の電圧を印
加し且つ基板１０の平面内に外部磁界を印加しない状態
では、磁気抵抗素子Ｒ２（又はＲ１）の両端の電気端子
Ｐｃ，Ｐｂ（又はＰａ，Ｐｃ）間に、温度によらず一定
の出力電圧（例えばＰａ−Ｐｂ間の電圧をＶｉｎとすれ
ばＶｉｎ／２の出力電圧）が得られる。
【０００４】また、基板１０の平面内に外部磁界を印加
すると、磁気抵抗素子Ｒ１の電気抵抗が磁界の向きと強
さに応じて変化するので、Ｐｃ−Ｐｂ（又はＰａ−Ｐ
ｃ）間の出力電圧は、抵抗変化に対応して変化する。磁
気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を構成するＴＭＲ素子は、外部磁
界を印加した状態で環境温度が変化したときの抵抗変化
量が少ない。従って、図１（Ｂ）の磁気センサでは、良
好な温度特性が得られる。
すると、磁気抵抗素子Ｒ１の電気抵抗が磁界の向きと強
さに応じて変化するので、Ｐｃ−Ｐｂ（又はＰａ−Ｐ
ｃ）間の出力電圧は、抵抗変化に対応して変化する。磁
気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を構成するＴＭＲ素子は、外部磁
界を印加した状態で環境温度が変化したときの抵抗変化
量が少ない。従って、図１（Ｂ）の磁気センサでは、良
好な温度特性が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本願の発明者は、上記
した従来技術を応用した磁気センサとして、次のような
磁気センサを製作した。すなわち、基板１０として、シ
リコン基板の表面にシリコン酸化膜を形成して絶縁性を
持たせたものを用意し、この基板上に磁気抵抗素子
Ｒ１，Ｒ２を形成した。各磁気抵抗素子は、複数直列の
ＴＭＲ素子からなるものとし、素子Ｒ１，Ｒ２を直列接
続し且つＴＭＲ素子を直列接続するように配線を形成し
た。ＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジション）法に
より基板１０上に素子Ｒ１，Ｒ２を覆ってシリコン酸化
膜を形成した後、このシリコン酸化膜を介して素子Ｒ２
を覆うようにＮｉ−Ｆｅ合金製の磁気シールド層４２を
選択メッキ処理により形成した。素子Ｒ１，Ｒ２、磁気
シールド層４２等を含む磁気センサチップ１０をウエハ
から分離した後、熱処理によりチップ１０をＡｇペース
ト層を介してＣｕ製のリードフレームに固着した。
した従来技術を応用した磁気センサとして、次のような
磁気センサを製作した。すなわち、基板１０として、シ
リコン基板の表面にシリコン酸化膜を形成して絶縁性を
持たせたものを用意し、この基板上に磁気抵抗素子
Ｒ１，Ｒ２を形成した。各磁気抵抗素子は、複数直列の
ＴＭＲ素子からなるものとし、素子Ｒ１，Ｒ２を直列接
続し且つＴＭＲ素子を直列接続するように配線を形成し
た。ＣＶＤ（ケミカル・ベーパー・デポジション）法に
より基板１０上に素子Ｒ１，Ｒ２を覆ってシリコン酸化
膜を形成した後、このシリコン酸化膜を介して素子Ｒ２
を覆うようにＮｉ−Ｆｅ合金製の磁気シールド層４２を
選択メッキ処理により形成した。素子Ｒ１，Ｒ２、磁気
シールド層４２等を含む磁気センサチップ１０をウエハ
から分離した後、熱処理によりチップ１０をＡｇペース
ト層を介してＣｕ製のリードフレームに固着した。
【０００６】発明者の研究によれば、チップ１０をリー
ドフレームに固着する際に、温度が熱処理温度から室温
に戻る過程でチップ１０において磁気シールド層４２の
配置個所にクラックが発生することが判明した。
ドフレームに固着する際に、温度が熱処理温度から室温
に戻る過程でチップ１０において磁気シールド層４２の
配置個所にクラックが発生することが判明した。
【０００７】この発明の目的は、このようなクラックの
発生を防止することができる新規な磁気センサ及びその
製法を提供することにある。
発生を防止することができる新規な磁気センサ及びその
製法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係る第１の磁
気センサは、少なくとも一方の主面が絶縁性を有する基
板と、前記一方の主面に形成され、直列接続された少な
くとも２つの磁気抵抗素子であって、各磁気抵抗素子が
１又は複数直列の磁気トンネル接合素子からなるもの
と、前記２つの磁気抵抗素子のうちの少なくとも１つの
磁気抵抗素子をパッシベーション用の絶縁膜を介して覆
うように形成された熱応力緩和用の有機膜と、前記有機
膜及び前記絶縁膜を介して前記２つの磁気抵抗素子のう
ちの１つの磁気抵抗素子を覆うように形成された磁気シ
ールド層とを備えたものである。
気センサは、少なくとも一方の主面が絶縁性を有する基
板と、前記一方の主面に形成され、直列接続された少な
くとも２つの磁気抵抗素子であって、各磁気抵抗素子が
１又は複数直列の磁気トンネル接合素子からなるもの
と、前記２つの磁気抵抗素子のうちの少なくとも１つの
磁気抵抗素子をパッシベーション用の絶縁膜を介して覆
うように形成された熱応力緩和用の有機膜と、前記有機
膜及び前記絶縁膜を介して前記２つの磁気抵抗素子のう
ちの１つの磁気抵抗素子を覆うように形成された磁気シ
ールド層とを備えたものである。
【０００９】第１の磁気センサによれば、従来技術に関
して前述したと同様に良好な温度特性が得られる。ま
た、磁気抵抗素子と、絶縁膜と、有機膜と、磁気シール
ド層とを基板の一方の主面に形成した状態で基板の他方
の主面を加熱接着層を介してリードフレーム等の支持部
材に固着する際には、磁気シールド層の下に形成した有
機膜が熱応力を緩和するように作用するので、基板にお
いて磁気シールド層の配置個所にクラックが発生するの
を防止することができる。
して前述したと同様に良好な温度特性が得られる。ま
た、磁気抵抗素子と、絶縁膜と、有機膜と、磁気シール
ド層とを基板の一方の主面に形成した状態で基板の他方
の主面を加熱接着層を介してリードフレーム等の支持部
材に固着する際には、磁気シールド層の下に形成した有
機膜が熱応力を緩和するように作用するので、基板にお
いて磁気シールド層の配置個所にクラックが発生するの
を防止することができる。
【００１０】第１の磁気センサにあっては、有機膜の上
に磁気シールド層を覆って他の有機膜を形成してもよ
い。このようにすると、樹脂モールド処理等において、
熱膨張・収縮により磁気シールド層が剥がれるのを防止
することができる。
に磁気シールド層を覆って他の有機膜を形成してもよ
い。このようにすると、樹脂モールド処理等において、
熱膨張・収縮により磁気シールド層が剥がれるのを防止
することができる。
【００１１】この発明に係る第２の磁気センサは、少な
くとも一方の主面が絶縁性を有する基板と、前記一方の
主面に形成され、直列接続された少なくとも２つの磁気
抵抗素子であって、各磁気抵抗素子が１又は複数直列の
磁気トンネル接合素子からなるものと、前記２つの磁気
抵抗素子のうちの１つの磁気抵抗素子をパッシベーショ
ン用の絶縁膜を介して覆うように形成された磁気シール
ド層であって、Ｎｉ（ニッケル）含有率が６９％以下で
あるＮｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金からなるものとを
備えたものである。
くとも一方の主面が絶縁性を有する基板と、前記一方の
主面に形成され、直列接続された少なくとも２つの磁気
抵抗素子であって、各磁気抵抗素子が１又は複数直列の
磁気トンネル接合素子からなるものと、前記２つの磁気
抵抗素子のうちの１つの磁気抵抗素子をパッシベーショ
ン用の絶縁膜を介して覆うように形成された磁気シール
ド層であって、Ｎｉ（ニッケル）含有率が６９％以下で
あるＮｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金からなるものとを
備えたものである。
【００１２】第２の磁気センサによれば、図２５に関し
て後述するように磁気シールド層を構成するＮｉ−Ｆｅ
合金の熱膨張係数が小さいため、加熱接着層を介して基
板を支持部材に固着する際に基板に発生する熱応力が低
減され、クラック発生を防止することができる。
て後述するように磁気シールド層を構成するＮｉ−Ｆｅ
合金の熱膨張係数が小さいため、加熱接着層を介して基
板を支持部材に固着する際に基板に発生する熱応力が低
減され、クラック発生を防止することができる。
【００１３】第２の磁気センサにあっては、パッシベー
ション用の絶縁膜の上に熱応力緩和用の有機膜を介して
磁気シールド層を形成してもよい。このようにすると、
クラック発生防止効果が一層向上する。また、第１又は
第２の磁気センサにあっては、磁気シールド層として、
側壁下部に沿ってえぐれのない形状を有するものを用い
てもよい。このようにすると、クラック発生防止効果が
一層向上する。
ション用の絶縁膜の上に熱応力緩和用の有機膜を介して
磁気シールド層を形成してもよい。このようにすると、
クラック発生防止効果が一層向上する。また、第１又は
第２の磁気センサにあっては、磁気シールド層として、
側壁下部に沿ってえぐれのない形状を有するものを用い
てもよい。このようにすると、クラック発生防止効果が
一層向上する。
【００１４】この発明に係る第１の磁気センサの製法
は、少なくとも一方の主面が絶縁性を有する基板を用意
する工程と、前記一方の主面に少なくとも２つの磁気抵
抗素子を直列接続状態となるように形成する工程であっ
て、各磁気抵抗素子としては、１又は複数直列の磁気ト
ンネル接合素子を形成するものと、前記２つの磁気抵抗
素子を覆ってパッシベーション用の絶縁膜を形成する工
程と、前記２つの磁気抵抗素子のうちの少なくとも１つ
の磁気抵抗素子を前記絶縁膜を介して覆うように熱応力
緩和用の有機膜を形成する工程と、前記有機膜及び前記
絶縁膜を介して前記２つの磁気抵抗素子のうちの１つの
磁気抵抗素子を覆うように磁気シールド層を形成する工
程と、前記２つの磁気抵抗素子と、前記絶縁膜と、前記
有機膜と、前記磁気シールド層とを前記基板の一方の主
面側に形成した状態で熱処理により前記基板の他方の主
面を加熱接着層を介して支持部材に固着する工程とを含
むものである。
は、少なくとも一方の主面が絶縁性を有する基板を用意
する工程と、前記一方の主面に少なくとも２つの磁気抵
抗素子を直列接続状態となるように形成する工程であっ
て、各磁気抵抗素子としては、１又は複数直列の磁気ト
ンネル接合素子を形成するものと、前記２つの磁気抵抗
素子を覆ってパッシベーション用の絶縁膜を形成する工
程と、前記２つの磁気抵抗素子のうちの少なくとも１つ
の磁気抵抗素子を前記絶縁膜を介して覆うように熱応力
緩和用の有機膜を形成する工程と、前記有機膜及び前記
絶縁膜を介して前記２つの磁気抵抗素子のうちの１つの
磁気抵抗素子を覆うように磁気シールド層を形成する工
程と、前記２つの磁気抵抗素子と、前記絶縁膜と、前記
有機膜と、前記磁気シールド層とを前記基板の一方の主
面側に形成した状態で熱処理により前記基板の他方の主
面を加熱接着層を介して支持部材に固着する工程とを含
むものである。
【００１５】第１の磁気センサの製法によれば、この発
明の磁気センサを製造することができ、基板を支持部材
に固着する際に前述したと同様に基板にクラックが発生
するのを防止することができる。また、２つの磁気抵抗
素子を覆ってパッシベーション用の絶縁膜を形成した
後、有機膜及び磁気シールド層を形成するので、２つの
磁気抵抗素子が有機膜及び磁気シールド層の形成工程に
おいて絶縁膜により保護される。従って、製造歩留りが
向上する。
明の磁気センサを製造することができ、基板を支持部材
に固着する際に前述したと同様に基板にクラックが発生
するのを防止することができる。また、２つの磁気抵抗
素子を覆ってパッシベーション用の絶縁膜を形成した
後、有機膜及び磁気シールド層を形成するので、２つの
磁気抵抗素子が有機膜及び磁気シールド層の形成工程に
おいて絶縁膜により保護される。従って、製造歩留りが
向上する。
【００１６】この発明に係る第２の磁気センサの製法
は、少なくとも一方の主面が絶縁性を有する基板を用意
する工程と、前記一方の主面に少なくとも２つの磁気抵
抗素子を直列接続状態となるように形成する工程であっ
て、各磁気抵抗素子としては、１又は複数直列の磁気ト
ンネル接合素子を形成するものと、前記２つの磁気抵抗
素子を覆ってパッシベーション用の絶縁膜を形成する工
程と、前記絶縁膜を介して前記２つの磁気抵抗素子を覆
うように熱応力緩和用の有機膜を形成する工程と、前記
２つの磁気抵抗素子の直列路の一端及び他端の第１及び
第２の電気端子と前記２つの磁気抵抗素子の相互接続部
の第３の電気端子とにそれぞれ対応する３つの接続孔を
前記有機膜に形成する工程と、前記３つの接続孔を形成
した後、熱処理により前記有機膜を硬化させる工程と、
前記２つの磁気抵抗素子のうちの１つの磁気抵抗素子を
前記熱処理で硬化した有機膜を介して覆うように磁気シ
ールド層を形成する工程と、前記磁気シールド層を形成
した後、前記有機膜をマスクとする選択的除去処理によ
り前記第１〜第３の電気端子にそれぞれ対応して前記有
機膜の３つの接続孔に連続する３つの接続孔を前記絶縁
膜に形成する工程と、前記２つの磁気抵抗素子と、前記
絶縁膜と、前記有機膜と、前記磁気シールド層とを前記
基板の一方の主面側に形成した状態で熱処理により前記
基板の他方の主面を加熱接着層を介して支持部材に固着
する工程とを含むものである。
は、少なくとも一方の主面が絶縁性を有する基板を用意
する工程と、前記一方の主面に少なくとも２つの磁気抵
抗素子を直列接続状態となるように形成する工程であっ
て、各磁気抵抗素子としては、１又は複数直列の磁気ト
ンネル接合素子を形成するものと、前記２つの磁気抵抗
素子を覆ってパッシベーション用の絶縁膜を形成する工
程と、前記絶縁膜を介して前記２つの磁気抵抗素子を覆
うように熱応力緩和用の有機膜を形成する工程と、前記
２つの磁気抵抗素子の直列路の一端及び他端の第１及び
第２の電気端子と前記２つの磁気抵抗素子の相互接続部
の第３の電気端子とにそれぞれ対応する３つの接続孔を
前記有機膜に形成する工程と、前記３つの接続孔を形成
した後、熱処理により前記有機膜を硬化させる工程と、
前記２つの磁気抵抗素子のうちの１つの磁気抵抗素子を
前記熱処理で硬化した有機膜を介して覆うように磁気シ
ールド層を形成する工程と、前記磁気シールド層を形成
した後、前記有機膜をマスクとする選択的除去処理によ
り前記第１〜第３の電気端子にそれぞれ対応して前記有
機膜の３つの接続孔に連続する３つの接続孔を前記絶縁
膜に形成する工程と、前記２つの磁気抵抗素子と、前記
絶縁膜と、前記有機膜と、前記磁気シールド層とを前記
基板の一方の主面側に形成した状態で熱処理により前記
基板の他方の主面を加熱接着層を介して支持部材に固着
する工程とを含むものである。
【００１７】第２の磁気センサの製法によれば、第１の
磁気センサの製法と同様の作用効果が得られる。また、
有機膜を硬化させる前に有機膜に接続孔を形成するの
で、例えばレジスト現像液等により簡単に接続孔を形成
可能である。その上、磁気シールド層を形成した後、絶
縁膜に接続孔を形成するので、２つの磁気抵抗素子が有
機膜及び磁気シールド層の形成工程において絶縁膜によ
り保護される。従って、製造歩留りが向上する。第２の
磁気センサの製法において、有機膜を形成する工程で
は、有機膜として、ポリイミド膜、レジスト膜及びベン
ゾシクロブテン膜のうちの１種類の膜を形成するのが望
ましい。この１種類の膜は、有機膜を硬化させる工程に
おいて、３００℃より低温の熱処理で硬化させることが
できる。このため、ＴＭＲ素子の特性劣化を抑制するこ
とができ、製造歩留りが向上する。
磁気センサの製法と同様の作用効果が得られる。また、
有機膜を硬化させる前に有機膜に接続孔を形成するの
で、例えばレジスト現像液等により簡単に接続孔を形成
可能である。その上、磁気シールド層を形成した後、絶
縁膜に接続孔を形成するので、２つの磁気抵抗素子が有
機膜及び磁気シールド層の形成工程において絶縁膜によ
り保護される。従って、製造歩留りが向上する。第２の
磁気センサの製法において、有機膜を形成する工程で
は、有機膜として、ポリイミド膜、レジスト膜及びベン
ゾシクロブテン膜のうちの１種類の膜を形成するのが望
ましい。この１種類の膜は、有機膜を硬化させる工程に
おいて、３００℃より低温の熱処理で硬化させることが
できる。このため、ＴＭＲ素子の特性劣化を抑制するこ
とができ、製造歩留りが向上する。
【００１８】第２の磁気センサの製法において、前記磁
気シールド層を形成した後、前記有機膜及び前記磁気シ
ールド層を覆って他の有機膜を形成する工程と、前記第
１〜第３の電気端子にそれぞれ対応して前記有機膜の３
つの接続孔に連続する３つの接続孔を前記他の有機膜に
形成する工程と、前記他の有機膜の３つの接続孔を形成
した後、熱処理により前記他の有機膜を硬化させる工程
とを更に実行し、前記絶縁膜の３つの接続孔を形成する
工程では、前記有機膜及び前記他の有機膜をマスクとし
て前記選択的除去処理を行ない、前記基板の他方の主面
を前記加熱接着層を介して前記支持部材に固着する工程
では、前記２つの磁気抵抗素子と、前記絶縁膜と、前記
有機膜と、前記磁気シールド層と、前記他の有機膜とを
前記基板の一方の主面側に形成した状態で固着のための
熱処理を行なうようにしてもよい。このようにすると、
他の有機膜を硬化させる前に他の有機膜に接続孔を形成
するので、例えばレジスト現像液等により簡単に接続孔
を形成可能である。その上、磁気シールド層を形成した
後、有機膜及び他の有機膜をマスクとして絶縁膜に接続
孔を形成するので、２つの磁気抵抗素子が有機膜、磁気
シールド層及び他の有機膜の形成工程において絶縁膜に
より保護される。従って、製造歩留りが向上する。
気シールド層を形成した後、前記有機膜及び前記磁気シ
ールド層を覆って他の有機膜を形成する工程と、前記第
１〜第３の電気端子にそれぞれ対応して前記有機膜の３
つの接続孔に連続する３つの接続孔を前記他の有機膜に
形成する工程と、前記他の有機膜の３つの接続孔を形成
した後、熱処理により前記他の有機膜を硬化させる工程
とを更に実行し、前記絶縁膜の３つの接続孔を形成する
工程では、前記有機膜及び前記他の有機膜をマスクとし
て前記選択的除去処理を行ない、前記基板の他方の主面
を前記加熱接着層を介して前記支持部材に固着する工程
では、前記２つの磁気抵抗素子と、前記絶縁膜と、前記
有機膜と、前記磁気シールド層と、前記他の有機膜とを
前記基板の一方の主面側に形成した状態で固着のための
熱処理を行なうようにしてもよい。このようにすると、
他の有機膜を硬化させる前に他の有機膜に接続孔を形成
するので、例えばレジスト現像液等により簡単に接続孔
を形成可能である。その上、磁気シールド層を形成した
後、有機膜及び他の有機膜をマスクとして絶縁膜に接続
孔を形成するので、２つの磁気抵抗素子が有機膜、磁気
シールド層及び他の有機膜の形成工程において絶縁膜に
より保護される。従って、製造歩留りが向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施形態に
係る磁気センサを示すものである。
係る磁気センサを示すものである。
【００２０】図１（Ａ）に示す磁気センサは、基板１０
の絶縁性表面に磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を図１（Ｂ）に
示すように直列状態となるように形成したものである。
各磁気抵抗素子は、複数直列のＴＭＲ素子で構成されて
いる。Ｔ１〜Ｔ６は、いずれもＴＭＲ素子対であり、各
素子対は、Ｔ１について代表的に示すように下部電極層
１２により直列接続された一対のＴＭＲ素子からなって
いる。素子対Ｔ１〜Ｔ ６において、ＴＭＲ素子の構成は
実質的に同一であり、ＴＭＲ素子の製法については、図
８〜１０等を参照して後述する。なお、各磁気抵抗素子
は、１つのＴＭＲ素子で構成することもできる。
の絶縁性表面に磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２を図１（Ｂ）に
示すように直列状態となるように形成したものである。
各磁気抵抗素子は、複数直列のＴＭＲ素子で構成されて
いる。Ｔ１〜Ｔ６は、いずれもＴＭＲ素子対であり、各
素子対は、Ｔ１について代表的に示すように下部電極層
１２により直列接続された一対のＴＭＲ素子からなって
いる。素子対Ｔ１〜Ｔ ６において、ＴＭＲ素子の構成は
実質的に同一であり、ＴＭＲ素子の製法については、図
８〜１０等を参照して後述する。なお、各磁気抵抗素子
は、１つのＴＭＲ素子で構成することもできる。
【００２１】基板１０の表面には、ＴＭＲ素子対Ｔ１〜
Ｔ６を覆ってシリコンオキサイド膜等の層間絶縁膜３０
が形成され、絶縁膜３０の上には、Ａｌ層Ｗａ〜Ｗｃ，
Ｗ１〜Ｗ４を含む配線層３２が形成されている。Ａｌ層
Ｗａは、素子対Ｔ１の一方のＴＭＲ素子から導出された
もので、Ａｌ層Ｗａの一部が図１（Ｂ）に示す電気端子
（ボンディングパッド）Ｐａとなっている。Ａｌ層Ｗ１
は、素子対Ｔ１の他方のＴＭＲ素子と素子対Ｔ２の一方
のＴＭＲ素子とを相互接続し、Ａｌ層Ｗ２は、素子対Ｔ
２の他方のＴＭＲ素子と素子対Ｔ３の一方のＴＭＲ素子
とを相互接続する。Ａｌ層Ｗｃは、素子対Ｔ３の他方の
ＴＭＲ素子から導出されたもので、Ａｌ層Ｗｃの一部が
図１（Ｂ）に示す電気端子（ボンディングパッド）Ｐｃ
となっている。従って、電気端子Ｐａ，Ｐｃ間の磁気抵
抗素子Ｒ１は、直列接続されたＴＭＲ素子対Ｔ１〜Ｔ３
によって構成される。
Ｔ６を覆ってシリコンオキサイド膜等の層間絶縁膜３０
が形成され、絶縁膜３０の上には、Ａｌ層Ｗａ〜Ｗｃ，
Ｗ１〜Ｗ４を含む配線層３２が形成されている。Ａｌ層
Ｗａは、素子対Ｔ１の一方のＴＭＲ素子から導出された
もので、Ａｌ層Ｗａの一部が図１（Ｂ）に示す電気端子
（ボンディングパッド）Ｐａとなっている。Ａｌ層Ｗ１
は、素子対Ｔ１の他方のＴＭＲ素子と素子対Ｔ２の一方
のＴＭＲ素子とを相互接続し、Ａｌ層Ｗ２は、素子対Ｔ
２の他方のＴＭＲ素子と素子対Ｔ３の一方のＴＭＲ素子
とを相互接続する。Ａｌ層Ｗｃは、素子対Ｔ３の他方の
ＴＭＲ素子から導出されたもので、Ａｌ層Ｗｃの一部が
図１（Ｂ）に示す電気端子（ボンディングパッド）Ｐｃ
となっている。従って、電気端子Ｐａ，Ｐｃ間の磁気抵
抗素子Ｒ１は、直列接続されたＴＭＲ素子対Ｔ１〜Ｔ３
によって構成される。
【００２２】Ａｌ層Ｗｃは、素子対Ｔ３の他方のＴＭＲ
素子と素子対Ｔ４の一方のＴＭＲ素子とを相互接続し、
Ａｌ層Ｗ３は素子対Ｔ４の他方のＴＭＲ素子と素子対Ｔ
５の一方のＴＭＲ素子とを相互接続する。Ａｌ層Ｗ
４は、素子対Ｔ５の他方のＴＭＲ素子と素子対Ｔ６の一
方のＴＭＲ素子とを相互接続する。Ａｌ層Ｗｂは、素子
対Ｔ６の他方のＴＭＲ素子から導出されたもので、Ａｌ
層Ｗｂの一部が図１（Ｂ）に示す電気端子（ボンディン
グパッド）Ｐｂとなっている。従って、電気端子Ｐｃ，
Ｐｂ間の磁気抵抗素子Ｒ２は、直列接続されたＴＭＲ素
子対Ｔ４〜Ｔ６によって構成される。また、電気端子Ｐ
ｃは、磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の相互接続部から導出さ
れる。
素子と素子対Ｔ４の一方のＴＭＲ素子とを相互接続し、
Ａｌ層Ｗ３は素子対Ｔ４の他方のＴＭＲ素子と素子対Ｔ
５の一方のＴＭＲ素子とを相互接続する。Ａｌ層Ｗ
４は、素子対Ｔ５の他方のＴＭＲ素子と素子対Ｔ６の一
方のＴＭＲ素子とを相互接続する。Ａｌ層Ｗｂは、素子
対Ｔ６の他方のＴＭＲ素子から導出されたもので、Ａｌ
層Ｗｂの一部が図１（Ｂ）に示す電気端子（ボンディン
グパッド）Ｐｂとなっている。従って、電気端子Ｐｃ，
Ｐｂ間の磁気抵抗素子Ｒ２は、直列接続されたＴＭＲ素
子対Ｔ４〜Ｔ６によって構成される。また、電気端子Ｐ
ｃは、磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２の相互接続部から導出さ
れる。
【００２３】基板１０の表面には、絶縁膜３０及び配線
層３２を覆ってパッシベーション用の絶縁膜３４が形成
されている。絶縁膜３４は、例えばシリコンオキサイド
膜、シリコンナイトライド膜又はこれらの膜の積層膜等
によって構成される。絶縁膜３４には，配線層Ｗａ，Ｗ
ｂ，Ｗｃの電気端子部をそれぞれ露呈するように接続孔
３４ａ，３４ｂ，３４ｃが形成されている。
層３２を覆ってパッシベーション用の絶縁膜３４が形成
されている。絶縁膜３４は、例えばシリコンオキサイド
膜、シリコンナイトライド膜又はこれらの膜の積層膜等
によって構成される。絶縁膜３４には，配線層Ｗａ，Ｗ
ｂ，Ｗｃの電気端子部をそれぞれ露呈するように接続孔
３４ａ，３４ｂ，３４ｃが形成されている。
【００２４】絶縁膜３４の上には、熱応力緩和用の有機
膜３６が形成されている。有機膜３６は、例えばポリイ
ミド膜、レジスト膜又はベンゾシクロブテン膜等によっ
て構成されるもので、例えば、０．５〜１μｍ程度の厚
さを有する。有機膜３６には、絶縁膜３４の接続孔３４
ａ，３４ｂ，３４ｃにそれぞれ連続するように接続孔３
６ａ，３６ｂ，３６ｃが形成されている。
膜３６が形成されている。有機膜３６は、例えばポリイ
ミド膜、レジスト膜又はベンゾシクロブテン膜等によっ
て構成されるもので、例えば、０．５〜１μｍ程度の厚
さを有する。有機膜３６には、絶縁膜３４の接続孔３４
ａ，３４ｂ，３４ｃにそれぞれ連続するように接続孔３
６ａ，３６ｂ，３６ｃが形成されている。
【００２５】有機膜３６の上には、有機膜３６及び絶縁
膜３４を介して磁気抵抗素子Ｒ２を覆うように磁気シー
ルド層４２が形成されている。磁気シールド層４２は、
例えばＮｉ−Ｆｅ合金等の高透磁率磁性材によって構成
される。
膜３４を介して磁気抵抗素子Ｒ２を覆うように磁気シー
ルド層４２が形成されている。磁気シールド層４２は、
例えばＮｉ−Ｆｅ合金等の高透磁率磁性材によって構成
される。
【００２６】有機膜３６の上には、磁気シールド層４２
を覆って有機膜４４が形成されている。有機膜４４は、
例えばポリイミド膜、レジスト膜又はベンゾシクロブテ
ン膜等によって構成されるもので、通常、磁気シールド
膜４２と同等あるいはそれより厚く例えば１０μｍの厚
さに形成される。有機膜４４には、有機膜３６の接続孔
３６ａ，３６ｂ，３６ｃにそれぞれ連続するように接続
孔４４ａ，４４ｂ，４４ｃが形成されている。
を覆って有機膜４４が形成されている。有機膜４４は、
例えばポリイミド膜、レジスト膜又はベンゾシクロブテ
ン膜等によって構成されるもので、通常、磁気シールド
膜４２と同等あるいはそれより厚く例えば１０μｍの厚
さに形成される。有機膜４４には、有機膜３６の接続孔
３６ａ，３６ｂ，３６ｃにそれぞれ連続するように接続
孔４４ａ，４４ｂ，４４ｃが形成されている。
【００２７】一例として、接続孔３４ａ〜３４ｃは、い
ずれも一辺の長さが１００μｍの正方形をなすように形
成され、接続孔３６ａ〜３６ｃは、それぞれ接続孔３４
ａ〜３４ｃより若干大きなサイズで形成され、接続孔４
４ａ〜４４ｃは、それぞれ接続孔３６ａ〜３６ｃより若
干大きなサイズで形成される。このようにすると、各電
気端子に対応する接続孔が外方に向けてサイズを増大す
る形状となり、各電気端子にＡｕ等のワイヤをボンディ
ングしやすくなる。なお、ワイヤボンディング時にワイ
ヤ同士の短絡を防ぐためには、有機膜３６，４４として
電気絶縁性を有する膜を用いるのが好ましい。
ずれも一辺の長さが１００μｍの正方形をなすように形
成され、接続孔３６ａ〜３６ｃは、それぞれ接続孔３４
ａ〜３４ｃより若干大きなサイズで形成され、接続孔４
４ａ〜４４ｃは、それぞれ接続孔３６ａ〜３６ｃより若
干大きなサイズで形成される。このようにすると、各電
気端子に対応する接続孔が外方に向けてサイズを増大す
る形状となり、各電気端子にＡｕ等のワイヤをボンディ
ングしやすくなる。なお、ワイヤボンディング時にワイ
ヤ同士の短絡を防ぐためには、有機膜３６，４４として
電気絶縁性を有する膜を用いるのが好ましい。
【００２８】図１に示した磁気センサチップ１０は、ウ
エハからダイシングにより分離される。チップ１０にお
いて磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２、磁気シールド層４２等を
形成した主面とは反対側の主面（裏面）は、熱処理によ
りＡｇペースト層を介してＣｕ製のリードフレームに固
着される。このとき、温度が熱処理温度から室温に戻る
過程において有機膜３６がチップ１０と磁気シールド層
４２との膨張係数の差に基づく熱応力を緩和するように
作用するので、チップ１０において磁気シールド層４２
の配置個所にクラックが発生するのを防止することがで
きる。
エハからダイシングにより分離される。チップ１０にお
いて磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２、磁気シールド層４２等を
形成した主面とは反対側の主面（裏面）は、熱処理によ
りＡｇペースト層を介してＣｕ製のリードフレームに固
着される。このとき、温度が熱処理温度から室温に戻る
過程において有機膜３６がチップ１０と磁気シールド層
４２との膨張係数の差に基づく熱応力を緩和するように
作用するので、チップ１０において磁気シールド層４２
の配置個所にクラックが発生するのを防止することがで
きる。
【００２９】チップ１０をリードフレームに固着した
後、前述したワイヤボンディング処理を行なってから、
チップ１０、リードフレームのチップ支持部、ボンディ
ングワイヤなどをプラスチックパッケージに収容するた
め、樹脂モールド処理を行なうことがある。樹脂モール
ド処理時又はその後において、樹脂内部のフィラーと磁
気シールド層４２とが温度変化により膨張・収縮を繰返
すと、磁気シールド層４２が有機膜３６から剥がれるこ
とがあるが、有機膜４４を設けておくと、このような剥
がれを防止することができる。
後、前述したワイヤボンディング処理を行なってから、
チップ１０、リードフレームのチップ支持部、ボンディ
ングワイヤなどをプラスチックパッケージに収容するた
め、樹脂モールド処理を行なうことがある。樹脂モール
ド処理時又はその後において、樹脂内部のフィラーと磁
気シールド層４２とが温度変化により膨張・収縮を繰返
すと、磁気シールド層４２が有機膜３６から剥がれるこ
とがあるが、有機膜４４を設けておくと、このような剥
がれを防止することができる。
【００３０】図１に示した磁気センサチップ１０は、従
来技術に関して前述したと同様に良好な温度特性を有す
るものである。
来技術に関して前述したと同様に良好な温度特性を有す
るものである。
【００３１】次に、図２〜１９を参照して上記のような
磁気センサを製造する方法を説明する。図２〜１９にお
いて、図１と同様の部分には同様の符号を付して詳細な
説明を省略する。
磁気センサを製造する方法を説明する。図２〜１９にお
いて、図１と同様の部分には同様の符号を付して詳細な
説明を省略する。
【００３２】図２（Ａ）の工程では、基板１０の表面に
ＴＭＲ素子対Ｔ１〜Ｔ３を含むＴＭＲ素子群Ｔ１１、Ｔ
ＭＲ素子対Ｔ４〜Ｔ６を含むＴＭＲ素子群Ｔ２１等を形
成する。ＴＭＲ素子群形成パターンとしては、図７に示
すようなパターンを採用することができる。この場合、
基板１０の表面には、素子群Ｔ１１と同一構成のＴＭＲ
素子群Ｔ１２〜Ｔ１５を素子群Ｔ１１に並べて形成する
と共に、素子群Ｔ２１と同一構成のＴＭＲ素子群Ｔ２２
〜Ｔ２５を素子群Ｔ２１に並べて形成する。他のパター
ン例としては、図１２（Ａ）に示すように素子群
Ｔ１１，Ｔ２１のみを形成してもよい。
ＴＭＲ素子対Ｔ１〜Ｔ３を含むＴＭＲ素子群Ｔ１１、Ｔ
ＭＲ素子対Ｔ４〜Ｔ６を含むＴＭＲ素子群Ｔ２１等を形
成する。ＴＭＲ素子群形成パターンとしては、図７に示
すようなパターンを採用することができる。この場合、
基板１０の表面には、素子群Ｔ１１と同一構成のＴＭＲ
素子群Ｔ１２〜Ｔ１５を素子群Ｔ１１に並べて形成する
と共に、素子群Ｔ２１と同一構成のＴＭＲ素子群Ｔ２２
〜Ｔ２５を素子群Ｔ２１に並べて形成する。他のパター
ン例としては、図１２（Ａ）に示すように素子群
Ｔ１１，Ｔ２１のみを形成してもよい。
【００３３】素子群Ｔ１１〜Ｔ１５，Ｔ２１〜Ｔ２５に
おいて、ＴＭＲ素子対の構成は実質的に同一であり、代
表としてＴＭＲ素子対Ｔ１の製法を図８〜１０について
説明する。図８〜１０に示す断面は、いずれも図７のＸ
−Ｘ’線断面に対応する。
おいて、ＴＭＲ素子対の構成は実質的に同一であり、代
表としてＴＭＲ素子対Ｔ１の製法を図８〜１０について
説明する。図８〜１０に示す断面は、いずれも図７のＸ
−Ｘ’線断面に対応する。
【００３４】図８の工程では、基板１０として、シリコ
ン基板１０ａの表面に熱酸化法によりシリコン酸化膜１
０ｂを形成して絶縁性を持たせたものを用意する。基板
１０としては、ガラス又は石英等からなる絶縁性基板を
用いてもよい。基板１０の絶縁性表面の上には、スパッ
タ法により電極材層として１０〜３０ｎｍの厚さのＣｒ
層１２を形成する。電極材層としてはＴｉの単層又はＴ
ｉ層にＣｕ層を重ねた積層等を用いてもよく、あるいは
Ｗ，Ｔａ，Ａｕ，Ｍｏ等の導電性非磁性金属材料を用い
てもよい。
ン基板１０ａの表面に熱酸化法によりシリコン酸化膜１
０ｂを形成して絶縁性を持たせたものを用意する。基板
１０としては、ガラス又は石英等からなる絶縁性基板を
用いてもよい。基板１０の絶縁性表面の上には、スパッ
タ法により電極材層として１０〜３０ｎｍの厚さのＣｒ
層１２を形成する。電極材層としてはＴｉの単層又はＴ
ｉ層にＣｕ層を重ねた積層等を用いてもよく、あるいは
Ｗ，Ｔａ，Ａｕ，Ｍｏ等の導電性非磁性金属材料を用い
てもよい。
【００３５】次に、Ｃｒ層１２の上には、スパッタ法に
より反強磁性層として３０〜５０ｎｍの厚さのＰｔ−Ｍ
ｎ合金層１４を形成する。反強磁性層としては、Ｒｈ−
Ｍｎ合金、Ｆｅ−Ｍｎ合金等を用いてもよい。この後、
Ｐｔ−Ｍｎ合金層１４の上にスパッタ法により強磁性層
として１０ｎｍの厚さのＮｉ−Ｆｅ合金層１６を形成す
る。強磁性層としては、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏのうちのいず
れかの金属、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏのうちの２つ以上の金属
の合金又は金属間化合物等を用いてもよく、あるいはＮ
ｉ−Ｆｅ合金層の下にＣｏ層を敷くなどして複数層構造
のものを用いてもよい。
より反強磁性層として３０〜５０ｎｍの厚さのＰｔ−Ｍ
ｎ合金層１４を形成する。反強磁性層としては、Ｒｈ−
Ｍｎ合金、Ｆｅ−Ｍｎ合金等を用いてもよい。この後、
Ｐｔ−Ｍｎ合金層１４の上にスパッタ法により強磁性層
として１０ｎｍの厚さのＮｉ−Ｆｅ合金層１６を形成す
る。強磁性層としては、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏのうちのいず
れかの金属、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏのうちの２つ以上の金属
の合金又は金属間化合物等を用いてもよく、あるいはＮ
ｉ−Ｆｅ合金層の下にＣｏ層を敷くなどして複数層構造
のものを用いてもよい。
【００３６】次に、Ｎｉ−Ｆｅ合金層１６の上には、ス
パッタ法によりＡｌ層を１〜２ｎｍの厚さに形成する。
そして、Ａｌ層に酸化処理を施すことによりアルミナ
（ＡｌＯｘ）層１８を形成する。アルミナ層１８は、ト
ンネルバリア層として用いられるものである。トンネル
バリア層としては、金属又は半導体を改変した酸化物
（例えばＴｉＯｘ，ＳｉＯ２，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３＋Ｓ
ｉＯ２［サイアロン］）、窒化物（例えばＡｌＮ，Ｓｉ
３Ｎ４）、酸化窒化物（例えばＡｌＮ＋Ａｌ２Ｏ３）等
を用いてもよい。
パッタ法によりＡｌ層を１〜２ｎｍの厚さに形成する。
そして、Ａｌ層に酸化処理を施すことによりアルミナ
（ＡｌＯｘ）層１８を形成する。アルミナ層１８は、ト
ンネルバリア層として用いられるものである。トンネル
バリア層としては、金属又は半導体を改変した酸化物
（例えばＴｉＯｘ，ＳｉＯ２，ＭｇＯ，Ａｌ２Ｏ３＋Ｓ
ｉＯ２［サイアロン］）、窒化物（例えばＡｌＮ，Ｓｉ
３Ｎ４）、酸化窒化物（例えばＡｌＮ＋Ａｌ２Ｏ３）等
を用いてもよい。
【００３７】次に、アルミナ層１８の上には、スパッタ
法により強磁性層として２０〜１００ｎｍの厚さのＮｉ
−Ｆｅ合金層２０を形成する。層２０に代る強磁性層と
しては、層１６に関して前述したと同様の強磁性層を用
いることができる。この後、Ｎｉ−Ｆｅ合金層２０の上
には、スパッタ法により３０〜６０ｎｍの厚さのＭｏ層
２２を形成する。Ｍｏ層２２は、上部電極層を形成する
ために用いられるもので、図１に示したＷａ等のＡｌ層
のための接続孔を絶縁膜３０にエッチングで形成する際
にはエッチングストッパとしても役立つ。
法により強磁性層として２０〜１００ｎｍの厚さのＮｉ
−Ｆｅ合金層２０を形成する。層２０に代る強磁性層と
しては、層１６に関して前述したと同様の強磁性層を用
いることができる。この後、Ｎｉ−Ｆｅ合金層２０の上
には、スパッタ法により３０〜６０ｎｍの厚さのＭｏ層
２２を形成する。Ｍｏ層２２は、上部電極層を形成する
ために用いられるもので、図１に示したＷａ等のＡｌ層
のための接続孔を絶縁膜３０にエッチングで形成する際
にはエッチングストッパとしても役立つ。
【００３８】図９の工程では、レジスト層をマスクとす
るイオンミリング処理によりＣｒ層１２からＭｏ層２２
までの積層を所定の下部電極パターンに従ってパターニ
ングする。そして、このときのパターニングに用いたレ
ジスト層を除去する。
るイオンミリング処理によりＣｒ層１２からＭｏ層２２
までの積層を所定の下部電極パターンに従ってパターニ
ングする。そして、このときのパターニングに用いたレ
ジスト層を除去する。
【００３９】図１０の工程では、レジスト層をマスクと
するイオンミリング処理によりＰｔ−Ｍｎ合金層１４か
らＭｏ層２２までの積層を所定の２つの上部電極パター
ンに従ってパターニングする。そして、このときのパタ
ーニングに用いたレジスト層を除去する。この結果、Ｃ
ｒ層１２、Ｐｔ−Ｍｎ合金層１４ａ、Ｎｉ−Ｆｅ合金層
１６ａ、アルミナ層１８ａ、Ｎｉ−Ｆｅ合金層２０ａ及
びＭｏ層２２ａの積層からなる第１のＴＭＲ素子Ｔａ
と、Ｃｒ層１２、Ｐｔ−Ｍｎ合金層１４ｂ、Ｎｉ−Ｆｅ
合金層１６ｂ、アルミナ層１８ｂ、Ｎｉ−Ｆｅ合金層２
０ｂ及びＭｏ層２２ｂの積層からなる第２のＴＭＲ素子
Ｔｂとが得られ、これらの素子Ｔａ，Ｔｂは、下部電極
層（Ｃｒ層）１２により直列接続されてＴＭＲ素子対Ｔ
１を構成する。
するイオンミリング処理によりＰｔ−Ｍｎ合金層１４か
らＭｏ層２２までの積層を所定の２つの上部電極パター
ンに従ってパターニングする。そして、このときのパタ
ーニングに用いたレジスト層を除去する。この結果、Ｃ
ｒ層１２、Ｐｔ−Ｍｎ合金層１４ａ、Ｎｉ−Ｆｅ合金層
１６ａ、アルミナ層１８ａ、Ｎｉ−Ｆｅ合金層２０ａ及
びＭｏ層２２ａの積層からなる第１のＴＭＲ素子Ｔａ
と、Ｃｒ層１２、Ｐｔ−Ｍｎ合金層１４ｂ、Ｎｉ−Ｆｅ
合金層１６ｂ、アルミナ層１８ｂ、Ｎｉ−Ｆｅ合金層２
０ｂ及びＭｏ層２２ｂの積層からなる第２のＴＭＲ素子
Ｔｂとが得られ、これらの素子Ｔａ，Ｔｂは、下部電極
層（Ｃｒ層）１２により直列接続されてＴＭＲ素子対Ｔ
１を構成する。
【００４０】図１０に示すＴＭＲ素子対Ｔ１において、
Ｐｔ−Ｍｎ合金層１４ａ，１４ｂは、それぞれＮｉ−Ｆ
ｅ合金層１６ａ，１６ｂの磁化の向きを固定すべく作用
するので、Ｎｉ−Ｆｅ合金層１６ａ，１６ｂは、いずれ
も磁化固定層となる。一方、Ｎｉ−Ｆｅ合金層２０ａ，
２０ｂは、いずれも磁化の向きが自由であり、磁化自由
層となる。
Ｐｔ−Ｍｎ合金層１４ａ，１４ｂは、それぞれＮｉ−Ｆ
ｅ合金層１６ａ，１６ｂの磁化の向きを固定すべく作用
するので、Ｎｉ−Ｆｅ合金層１６ａ，１６ｂは、いずれ
も磁化固定層となる。一方、Ｎｉ−Ｆｅ合金層２０ａ，
２０ｂは、いずれも磁化の向きが自由であり、磁化自由
層となる。
【００４１】上部電極層（Ｍｏ層）２２ａ，２２ｂ間に
一定の電流を流した状態において基板１０の平面内に外
部磁界を印加すると、磁界の向きと強さに応じて強磁性
層間（Ｎｉ−Ｆｅ合金層１６ａ，２０ａ間及びＮｉ−Ｆ
ｅ合金層１６ｂ，２０ｂ間）で磁化の相対角度が変化
し、このような相対角度の変化に応じて上部電極層２２
ａ，２２ｂ間の電気抵抗値が変化する。磁化の向きが平
行状態又は反平行状態になるのにそれぞれ対応して抵抗
値が最小又は最大となる。従って、抵抗値の変化に基づ
いて磁界検出を行なうことができる。
一定の電流を流した状態において基板１０の平面内に外
部磁界を印加すると、磁界の向きと強さに応じて強磁性
層間（Ｎｉ−Ｆｅ合金層１６ａ，２０ａ間及びＮｉ−Ｆ
ｅ合金層１６ｂ，２０ｂ間）で磁化の相対角度が変化
し、このような相対角度の変化に応じて上部電極層２２
ａ，２２ｂ間の電気抵抗値が変化する。磁化の向きが平
行状態又は反平行状態になるのにそれぞれ対応して抵抗
値が最小又は最大となる。従って、抵抗値の変化に基づ
いて磁界検出を行なうことができる。
【００４２】図１０に示したＴＭＲ素子対Ｔ１にあって
は、Ｐｔ−Ｍｎ合金層１４ａ，１４ｂをそれぞれＮｉ−
Ｆｅ合金層２０ａ，２０ｂの上に形成することによりＮ
ｉ−Ｆｅ合金層２０ａ，２０ｂを磁化固定層とし且つＮ
ｉ−Ｆｅ合金層１６ａ，１６ｂを磁化自由層としてもよ
い。
は、Ｐｔ−Ｍｎ合金層１４ａ，１４ｂをそれぞれＮｉ−
Ｆｅ合金層２０ａ，２０ｂの上に形成することによりＮ
ｉ−Ｆｅ合金層２０ａ，２０ｂを磁化固定層とし且つＮ
ｉ−Ｆｅ合金層１６ａ，１６ｂを磁化自由層としてもよ
い。
【００４３】図２（Ｂ）の工程では、Ｔ１１，Ｔ２１等
のＴＭＲ素子群を覆って基板１０の表面に層間絶縁膜３
０を形成する。絶縁膜３０としては、一例としてスパッ
タ法によりシリコンオキサイド膜を形成した。絶縁膜３
０には、レジスト層をマスクとするイオンミリング処理
により配線に必要な接続孔を形成する。この後、絶縁膜
３０の上にスパッタ法によりＡｌ層を形成すると共に、
レジスト層をマスクとするウエットエッチング処理によ
りＡｌ層をパターニングして残存するＡｌ層Ｗａ〜Ｗ
ｃ，Ｗ１〜Ｗ４等を含む配線層３２を形成する。
のＴＭＲ素子群を覆って基板１０の表面に層間絶縁膜３
０を形成する。絶縁膜３０としては、一例としてスパッ
タ法によりシリコンオキサイド膜を形成した。絶縁膜３
０には、レジスト層をマスクとするイオンミリング処理
により配線に必要な接続孔を形成する。この後、絶縁膜
３０の上にスパッタ法によりＡｌ層を形成すると共に、
レジスト層をマスクとするウエットエッチング処理によ
りＡｌ層をパターニングして残存するＡｌ層Ｗａ〜Ｗ
ｃ，Ｗ１〜Ｗ４等を含む配線層３２を形成する。
【００４４】図７に示したＴＭＲ素子群形成パターンを
採用した場合、配線パターンとしては、図１１に示すパ
ターンを採用することができる。図１１において、ＴＭ
Ｒ素子対Ｔ１〜Ｔ３（ＴＭＲ素子群Ｔ１１）及びＴＭＲ
素子対Ｔ４〜Ｔ６（ＴＭＲ素子群Ｔ２１）におけるＡｌ
層Ｗ１，Ｗ２，Ｗｃ，Ｗ３，Ｗ４の接続状態は、図１に
関して前述した通りである。また、電気端子Ｐａと一体
をなすＡｌ層ＷａとＴＭＲ素子群Ｔ１１との間にはＴＭ
Ｒ素子群Ｔ１２〜Ｔ１５が直列接続されており、電気端
子Ｐｂと一体をなすＡｌ層ＷｂとＴＭＲ素子群Ｔ２１と
の間にはＴＭＲ素子群Ｔ２２〜Ｔ２５が直列接続されて
いる。Ｗ１１〜Ｗ２２は、ＴＭＲ素子群Ｔ１１〜Ｔ１５
を直列接続するためのＡｌ層、Ｗ３１〜Ｗ４２は、ＴＭ
Ｒ素子群Ｔ２１〜Ｔ２５を直列接続するためのＡｌ層で
ある。磁気抵抗素子Ｒ１は、直列接続されたＴＭＲ素子
群Ｔ１１〜Ｔ１５によって構成され、磁気抵抗素子Ｒ２
は、直列接続されたＴＭＲ素子群Ｔ２１〜Ｔ２５によっ
て構成される。Ａｌ層Ｗｃの一部がＴＭＲ素子群Ｔ１２
〜Ｔ１５とＴＭＲ素子群Ｔ２２〜Ｔ２５との間を延長し
て電気端子Ｐａ，Ｐｂと並ぶ電気端子Ｐｃを構成する。
図２（Ｂ）には、便宜上、図１１においてＪ−Ｊ’線断
面、Ｋ−Ｋ’線断面、Ｌ−Ｌ’線断面、Ｍ−Ｍ’線断面
及びＮ−Ｎ’線断面を接続した状態を示した。
採用した場合、配線パターンとしては、図１１に示すパ
ターンを採用することができる。図１１において、ＴＭ
Ｒ素子対Ｔ１〜Ｔ３（ＴＭＲ素子群Ｔ１１）及びＴＭＲ
素子対Ｔ４〜Ｔ６（ＴＭＲ素子群Ｔ２１）におけるＡｌ
層Ｗ１，Ｗ２，Ｗｃ，Ｗ３，Ｗ４の接続状態は、図１に
関して前述した通りである。また、電気端子Ｐａと一体
をなすＡｌ層ＷａとＴＭＲ素子群Ｔ１１との間にはＴＭ
Ｒ素子群Ｔ１２〜Ｔ１５が直列接続されており、電気端
子Ｐｂと一体をなすＡｌ層ＷｂとＴＭＲ素子群Ｔ２１と
の間にはＴＭＲ素子群Ｔ２２〜Ｔ２５が直列接続されて
いる。Ｗ１１〜Ｗ２２は、ＴＭＲ素子群Ｔ１１〜Ｔ１５
を直列接続するためのＡｌ層、Ｗ３１〜Ｗ４２は、ＴＭ
Ｒ素子群Ｔ２１〜Ｔ２５を直列接続するためのＡｌ層で
ある。磁気抵抗素子Ｒ１は、直列接続されたＴＭＲ素子
群Ｔ１１〜Ｔ１５によって構成され、磁気抵抗素子Ｒ２
は、直列接続されたＴＭＲ素子群Ｔ２１〜Ｔ２５によっ
て構成される。Ａｌ層Ｗｃの一部がＴＭＲ素子群Ｔ１２
〜Ｔ１５とＴＭＲ素子群Ｔ２２〜Ｔ２５との間を延長し
て電気端子Ｐａ，Ｐｂと並ぶ電気端子Ｐｃを構成する。
図２（Ｂ）には、便宜上、図１１においてＪ−Ｊ’線断
面、Ｋ−Ｋ’線断面、Ｌ−Ｌ’線断面、Ｍ−Ｍ’線断面
及びＮ−Ｎ’線断面を接続した状態を示した。
【００４５】図１２（Ａ）に示したＴＭＲ素子群形成パ
ターンを採用した場合、配線パターンとしては、図１２
（Ｂ）又は（Ｃ）に示すパターンを採用することができ
る。図１２（Ｂ）又は（Ｃ）において、磁気抵抗素子Ｒ
１は、ＴＭＲ素子対Ｔ１〜Ｔ ３（ＴＭＲ素子群Ｔ１１）
からなり、磁気抵抗素子Ｒ２は、ＴＭＲ素子対Ｔ４〜Ｔ
６（ＴＭＲ素子群Ｔ２１）からなる。素子対Ｔ１〜Ｔ６
におけるＡｌ層Ｗａ〜Ｗｃ，Ｗ１〜Ｗ４の接続状態は、
図１に関して前述した通りである。図２（Ｂ）の断面
は、図１２（Ｂ）のＱ−Ｑ’線断面に対応すると共に、
図１２（Ｃ）のＳ−Ｓ’線断面に対応する。
ターンを採用した場合、配線パターンとしては、図１２
（Ｂ）又は（Ｃ）に示すパターンを採用することができ
る。図１２（Ｂ）又は（Ｃ）において、磁気抵抗素子Ｒ
１は、ＴＭＲ素子対Ｔ１〜Ｔ ３（ＴＭＲ素子群Ｔ１１）
からなり、磁気抵抗素子Ｒ２は、ＴＭＲ素子対Ｔ４〜Ｔ
６（ＴＭＲ素子群Ｔ２１）からなる。素子対Ｔ１〜Ｔ６
におけるＡｌ層Ｗａ〜Ｗｃ，Ｗ１〜Ｗ４の接続状態は、
図１に関して前述した通りである。図２（Ｂ）の断面
は、図１２（Ｂ）のＱ−Ｑ’線断面に対応すると共に、
図１２（Ｃ）のＳ−Ｓ’線断面に対応する。
【００４６】図２（Ｃ）の工程では、絶縁膜３０の上に
配線層３２を覆ってパッシベーション用の絶縁膜３４を
形成する。パッシベーションには緻密な膜を用いるのが
好ましい。そこで、一例としてプラズマＣＶＤ法を用い
て最初にシリコンオキサイド膜を１５０ｎｍの厚さに形
成し、この後連続してシリコンナイトライド膜を１００
０ｎｍの厚さに形成した。ＴＭＲ素子は、３００℃以上
の温度で特性が大きく劣化する。このような特性劣化を
回避するため、プラズマＣＶＤの成膜温度は、２５０℃
とした。
配線層３２を覆ってパッシベーション用の絶縁膜３４を
形成する。パッシベーションには緻密な膜を用いるのが
好ましい。そこで、一例としてプラズマＣＶＤ法を用い
て最初にシリコンオキサイド膜を１５０ｎｍの厚さに形
成し、この後連続してシリコンナイトライド膜を１００
０ｎｍの厚さに形成した。ＴＭＲ素子は、３００℃以上
の温度で特性が大きく劣化する。このような特性劣化を
回避するため、プラズマＣＶＤの成膜温度は、２５０℃
とした。
【００４７】次に、図３（Ａ）の工程では、絶縁膜３４
の上に熱応力緩和用の有機膜３６を形成する。図３
（Ａ）以降の工程では、ＴＭＲ素子群形成パターンとし
て図７のパターンを採用したものとして説明を行なう。
有機膜３６は、図１１に示す磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２及
び電気端子Ｐａ〜Ｐｃを覆うように図１３に示すような
平面パターンで形成する。
の上に熱応力緩和用の有機膜３６を形成する。図３
（Ａ）以降の工程では、ＴＭＲ素子群形成パターンとし
て図７のパターンを採用したものとして説明を行なう。
有機膜３６は、図１１に示す磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２及
び電気端子Ｐａ〜Ｐｃを覆うように図１３に示すような
平面パターンで形成する。
【００４８】有機膜３６としては、一例として０．５〜
１μｍの厚さのポリイミド膜を形成した。すなわち、ス
ピンコータによりポリイミドを基板上面に塗布した後、
その塗布膜にホットプレート上で５０℃３０分＋１２５
℃３分のプリベーク処理を施した。そして、プリベーク
されたポリイミド膜の上に回転塗布法等によりポジレジ
スト層を形成し、このポジレジスト層に接続孔３６ａ〜
３６ｃに対応した３つの孔を形成するように露光及び現
像処理を施した。このときの現像処理では、ポジレジス
ト層に３つの孔が形成されると共に、現像液によりポジ
レジスト層をマスクとしてポリイミド膜がエッチングさ
れて図３，１３に示すようにポリイミド膜からなる有機
膜３６に接続孔３６ａ〜３６ｃが形成される。
１μｍの厚さのポリイミド膜を形成した。すなわち、ス
ピンコータによりポリイミドを基板上面に塗布した後、
その塗布膜にホットプレート上で５０℃３０分＋１２５
℃３分のプリベーク処理を施した。そして、プリベーク
されたポリイミド膜の上に回転塗布法等によりポジレジ
スト層を形成し、このポジレジスト層に接続孔３６ａ〜
３６ｃに対応した３つの孔を形成するように露光及び現
像処理を施した。このときの現像処理では、ポジレジス
ト層に３つの孔が形成されると共に、現像液によりポジ
レジスト層をマスクとしてポリイミド膜がエッチングさ
れて図３，１３に示すようにポリイミド膜からなる有機
膜３６に接続孔３６ａ〜３６ｃが形成される。
【００４９】ポジレジスト層を除去した後、ポリイミド
膜に２５０℃１時間の熱処理を施してポリイミド膜を硬
化させ、実用に耐え得る膜とした。プラズマＣＶＤ処理
に関して前述したようにＴＭＲ素子の特性劣化を回避す
るためには、この時の熱処理温度を３００℃より低く設
定するのが望ましい。また、ポリイミド自体の反応は、
２００℃以下で完了し、溶剤の沸点も２１０℃以下であ
るので、２００℃以上の温度であれば硬化の目的を達成
することができる。なお、有機膜３６としてレジスト膜
を用いた場合には、一例として２５０℃１時間の熱処理
を施すことができ、有機膜３６としてベンゾシクロブテ
ン膜を用いた場合には、一例として２３０℃１時間の熱
処理を施すことができる。
膜に２５０℃１時間の熱処理を施してポリイミド膜を硬
化させ、実用に耐え得る膜とした。プラズマＣＶＤ処理
に関して前述したようにＴＭＲ素子の特性劣化を回避す
るためには、この時の熱処理温度を３００℃より低く設
定するのが望ましい。また、ポリイミド自体の反応は、
２００℃以下で完了し、溶剤の沸点も２１０℃以下であ
るので、２００℃以上の温度であれば硬化の目的を達成
することができる。なお、有機膜３６としてレジスト膜
を用いた場合には、一例として２５０℃１時間の熱処理
を施すことができ、有機膜３６としてベンゾシクロブテ
ン膜を用いた場合には、一例として２３０℃１時間の熱
処理を施すことができる。
【００５０】図３（Ｂ）の工程では、有機膜３６及び接
続孔３６ａ〜３６ｃを覆って選択メッキ用のシード層３
８を形成する。シード層３８としては、一例としてスパ
ッタ法により２０ｎｍの厚さのＣｒ層に２００ｎｍの厚
さのＮｉ−Ｆｅ合金層を重ねた積層膜を形成した。この
後、シード層３８のメッキすべき部分（磁気シールド層
４２に対応する部分）を露呈する孔４０ａを有するレジ
スト層４０をシード層３８の上に図１４に示すような平
面パターンで形成する。レジスト層４０の厚さは、例え
ば３μｍとすることができる。
続孔３６ａ〜３６ｃを覆って選択メッキ用のシード層３
８を形成する。シード層３８としては、一例としてスパ
ッタ法により２０ｎｍの厚さのＣｒ層に２００ｎｍの厚
さのＮｉ−Ｆｅ合金層を重ねた積層膜を形成した。この
後、シード層３８のメッキすべき部分（磁気シールド層
４２に対応する部分）を露呈する孔４０ａを有するレジ
スト層４０をシード層３８の上に図１４に示すような平
面パターンで形成する。レジスト層４０の厚さは、例え
ば３μｍとすることができる。
【００５１】次に、図４（Ａ）の工程では、レジスト層
４０をマスクとする選択メッキ処理により磁気シールド
層４２を図１５に示すような平面パターンで形成する。
磁気シールド層４２としては、一例としてＮｉ−Ｆｅ合
金からなる１０μｍの厚さの磁性材層を電解メッキ処理
により形成した。このときのメッキ条件は、 メッキ液：硫酸ニッケル、硫酸鉄、ホウ酸、塩化アンモ
ニウム、トデシル硫酸ナトリウム、サッカリンナトリウ
ム及びアスコルビン酸の混合液 温度：４５〜６０℃の間の一定値 電流密度：３．５Ａ／ｄｍ２ とした。
４０をマスクとする選択メッキ処理により磁気シールド
層４２を図１５に示すような平面パターンで形成する。
磁気シールド層４２としては、一例としてＮｉ−Ｆｅ合
金からなる１０μｍの厚さの磁性材層を電解メッキ処理
により形成した。このときのメッキ条件は、 メッキ液：硫酸ニッケル、硫酸鉄、ホウ酸、塩化アンモ
ニウム、トデシル硫酸ナトリウム、サッカリンナトリウ
ム及びアスコルビン酸の混合液 温度：４５〜６０℃の間の一定値 電流密度：３．５Ａ／ｄｍ２ とした。
【００５２】磁気シールド層４２は、厚さが大きいほど
磁気シールド効果が大きい。従って、必要な効果に合わ
せて厚さを決定すればよい。磁気シールド層４２の厚さ
が大きいと、レジスト層４０の厚さを越えた部分が横方
向にせり出してくる。このようなせり出しを防ぐには、
レジスト層４０の粘度を上げて厚さを１０μｍ以上にす
ればよい。
磁気シールド効果が大きい。従って、必要な効果に合わ
せて厚さを決定すればよい。磁気シールド層４２の厚さ
が大きいと、レジスト層４０の厚さを越えた部分が横方
向にせり出してくる。このようなせり出しを防ぐには、
レジスト層４０の粘度を上げて厚さを１０μｍ以上にす
ればよい。
【００５３】図４（Ｂ）の工程では、アセトン等のレジ
スト除去剤を用いてレジスト層４０を除去した後、イオ
ンミリング処理によりシード層３８を磁気シールド層４
２と重ならない部分において除去する。この除去処理と
しては、イオンミリング処理に代えてウエットエッチン
グ処理を用いてもよい。図４（Ｂ）の除去処理により有
機膜３６の上にはシード層３８の残存部を介して磁気シ
ールド層４２が図１６に示すような平面パターンで残存
する。
スト除去剤を用いてレジスト層４０を除去した後、イオ
ンミリング処理によりシード層３８を磁気シールド層４
２と重ならない部分において除去する。この除去処理と
しては、イオンミリング処理に代えてウエットエッチン
グ処理を用いてもよい。図４（Ｂ）の除去処理により有
機膜３６の上にはシード層３８の残存部を介して磁気シ
ールド層４２が図１６に示すような平面パターンで残存
する。
【００５４】図５の工程では、有機膜３６の上に磁気シ
ールド層４２を覆って有機膜４４を図１７に示すような
平面パターンで形成する。有機膜４４としては、一例と
して１０μｍの厚さのポリイミド膜を前述の有機膜３６
と同様にして形成した。すなわち、塗布法によりポリイ
ミド膜を形成した後、ポリイミド膜の上には接続孔形成
用のポジレジスト層を形成し、ポジレジスト層を現像す
る際に現像液を用いたエッチング処理により図５，１７
に示すように接続孔３６ａ〜３６ｃにそれぞれ連続する
接続孔４４ａ〜４４ｃをポリイミド膜からなる有機膜４
４に形成した。ポジレジスト層を除去した後、有機膜４
４を構成するポリイミド膜を熱処理により硬化させた。
有機膜３６について前述したようにポリイミド膜を硬化
させるための熱処理温度は、３００℃より低く設定する
のが望ましい。また、有機膜４４としては、ポリイミド
膜の代りにレジスト膜又はベンゾシクロブテン膜を用い
てもよい。
ールド層４２を覆って有機膜４４を図１７に示すような
平面パターンで形成する。有機膜４４としては、一例と
して１０μｍの厚さのポリイミド膜を前述の有機膜３６
と同様にして形成した。すなわち、塗布法によりポリイ
ミド膜を形成した後、ポリイミド膜の上には接続孔形成
用のポジレジスト層を形成し、ポジレジスト層を現像す
る際に現像液を用いたエッチング処理により図５，１７
に示すように接続孔３６ａ〜３６ｃにそれぞれ連続する
接続孔４４ａ〜４４ｃをポリイミド膜からなる有機膜４
４に形成した。ポジレジスト層を除去した後、有機膜４
４を構成するポリイミド膜を熱処理により硬化させた。
有機膜３６について前述したようにポリイミド膜を硬化
させるための熱処理温度は、３００℃より低く設定する
のが望ましい。また、有機膜４４としては、ポリイミド
膜の代りにレジスト膜又はベンゾシクロブテン膜を用い
てもよい。
【００５５】図６の工程では、有機膜３６，４４をマス
クとする選択エッチング処理により接続孔３６ａ〜３６
ｃにそれぞれ連続する接続孔３４ａ〜３４ｃを絶縁膜３
４に形成する。選択エッチング処理としては、反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）処理を用い、エッチング条件
は、一例として、 エッチングガス：ＣＦ４ 圧力：０．０５Ｔｏｒｒ ＲＦパワー：２４０Ｗ／２００ｍｍφ とした。
クとする選択エッチング処理により接続孔３６ａ〜３６
ｃにそれぞれ連続する接続孔３４ａ〜３４ｃを絶縁膜３
４に形成する。選択エッチング処理としては、反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）処理を用い、エッチング条件
は、一例として、 エッチングガス：ＣＦ４ 圧力：０．０５Ｔｏｒｒ ＲＦパワー：２４０Ｗ／２００ｍｍφ とした。
【００５６】上記した磁気センサの製法によれば、有機
膜３６を硬化させる前に接続孔３６ａ〜３６ｃを形成す
るので、接続孔形成のためのエッチング処理が簡単とな
る。また、図３（Ａ）の工程から図５の工程まで磁気抵
抗素子Ｒ１，Ｒ２、配線層３２及び電気端子Ｐａ〜Ｐｃ
が絶縁膜３４により保護されているので、有機膜３６，
４４や磁気シールド層４２の形成中に素子Ｒ１，Ｒ２、
配線層３２及び電気端子Ｐａ〜Ｐｃがダメージを受ける
ことがない。従って、製造歩留りが向上する。
膜３６を硬化させる前に接続孔３６ａ〜３６ｃを形成す
るので、接続孔形成のためのエッチング処理が簡単とな
る。また、図３（Ａ）の工程から図５の工程まで磁気抵
抗素子Ｒ１，Ｒ２、配線層３２及び電気端子Ｐａ〜Ｐｃ
が絶縁膜３４により保護されているので、有機膜３６，
４４や磁気シールド層４２の形成中に素子Ｒ１，Ｒ２、
配線層３２及び電気端子Ｐａ〜Ｐｃがダメージを受ける
ことがない。従って、製造歩留りが向上する。
【００５７】図６の工程の後、図６の磁気センサチップ
１０をシリコンウエハからダイシングにより分離する。
そして、チップ１０において磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２、
磁気シールド層４２等を形成した主面とは反対側の主面
（裏面）を図１８に示すように熱処理によりＡｇペース
ト層５２を介してＣｕ製のリードフレーム５０に固着す
る。Ａｇペースト層５２を硬化させるための熱処理とし
ては、Ａｇペーストの種類に応じて１５０℃９０分又は
１８０℃６０分の熱処理を行なった。
１０をシリコンウエハからダイシングにより分離する。
そして、チップ１０において磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２、
磁気シールド層４２等を形成した主面とは反対側の主面
（裏面）を図１８に示すように熱処理によりＡｇペース
ト層５２を介してＣｕ製のリードフレーム５０に固着す
る。Ａｇペースト層５２を硬化させるための熱処理とし
ては、Ａｇペーストの種類に応じて１５０℃９０分又は
１８０℃６０分の熱処理を行なった。
【００５８】図６の磁気センサチップ１０において、有
機膜３６を設けず、絶縁膜３４の上に磁気シールド層４
２を形成した場合には、上記のような固着処理において
温度を熱処理温度から室温に戻す過程でチップ１０の磁
気シールド層配置個所にクラックが生ずる。発明者は、
このようなクラックの発生のメカニズムについて次のよ
うに考えている。次の表１には、各種材料の膨張係数を
示す。
機膜３６を設けず、絶縁膜３４の上に磁気シールド層４
２を形成した場合には、上記のような固着処理において
温度を熱処理温度から室温に戻す過程でチップ１０の磁
気シールド層配置個所にクラックが生ずる。発明者は、
このようなクラックの発生のメカニズムについて次のよ
うに考えている。次の表１には、各種材料の膨張係数を
示す。
【００５９】
【表１】 ここで、シリコン（Ｓｉ）は、チップ１０を構成する基
板の材料、Ｎｉ−Ｆｅ合金（Ｎｉ８１Ｆｅ１９）は、磁
気シールド層４２の材料、銅（Ｃｕ）は、リードフレー
ム５０の材料である。また、Ｆｅ合金（４２アロイ）
は、通常のリードフレーム材料として比較のために示し
たものであり、金（Ａｕ）は、後述するように有機膜３
６の代りに用いられる代用膜の材料である。
板の材料、Ｎｉ−Ｆｅ合金（Ｎｉ８１Ｆｅ１９）は、磁
気シールド層４２の材料、銅（Ｃｕ）は、リードフレー
ム５０の材料である。また、Ｆｅ合金（４２アロイ）
は、通常のリードフレーム材料として比較のために示し
たものであり、金（Ａｕ）は、後述するように有機膜３
６の代りに用いられる代用膜の材料である。
【００６０】リードフレーム５０の材料であるＣｕの膨
張係数は、通常のリードフレーム材料であるＦｅ合金
（４２アロイ）に比べて大きく、シリコン基板に比べて
も大きい。このため、Ａｇペーストの熱処理後の冷却の
過程でリードフレーム５０とチップ１０を構成するシリ
コン基板との間に応力が発生する。他の条件が悪いとき
は、これだけでもクラックが生ずることがあるが、シリ
コン基板の上にシリコンより膨張係数が大きいＮｉ８１
Ｆｅ１９からなる磁気シールド層４２を形成すると、磁
気シールド層４２とシリコン基板との間にも応力が発生
し、一層クラックが発生しやすくなる。クラックの発生
に関与するファクタとしては、（イ）シリコン基板の大
きさ、厚さ及び形状、（ロ）磁気シールド層４２の大き
さ、厚さ及び形状、（ハ）Ａｇペーストの熱処理温度等
が考えられる。
張係数は、通常のリードフレーム材料であるＦｅ合金
（４２アロイ）に比べて大きく、シリコン基板に比べて
も大きい。このため、Ａｇペーストの熱処理後の冷却の
過程でリードフレーム５０とチップ１０を構成するシリ
コン基板との間に応力が発生する。他の条件が悪いとき
は、これだけでもクラックが生ずることがあるが、シリ
コン基板の上にシリコンより膨張係数が大きいＮｉ８１
Ｆｅ１９からなる磁気シールド層４２を形成すると、磁
気シールド層４２とシリコン基板との間にも応力が発生
し、一層クラックが発生しやすくなる。クラックの発生
に関与するファクタとしては、（イ）シリコン基板の大
きさ、厚さ及び形状、（ロ）磁気シールド層４２の大き
さ、厚さ及び形状、（ハ）Ａｇペーストの熱処理温度等
が考えられる。
【００６１】この発明では、上記のような膨張係数の差
に基づく熱応力を緩和する目的で、シリコン基板を覆う
パッシベーション用絶縁膜３４と磁気シールド層４２と
の間に柔軟な材料として有機膜３６を介在させたもので
ある。
に基づく熱応力を緩和する目的で、シリコン基板を覆う
パッシベーション用絶縁膜３４と磁気シールド層４２と
の間に柔軟な材料として有機膜３６を介在させたもので
ある。
【００６２】この発明の効果を確認するため、有機膜３
６として種々の膜を形成した種々のサンプル（磁気セン
サチップ）を用意し、クラック発生状況を調べるための
実験を行なった。すなわち、次の表２に示すように有機
膜３６として厚さ０．５μｍのポリイミド膜、厚さ１μ
ｍのポリイミド膜、厚さ０．７μｍのレジスト膜をそれ
ぞれ有する３つのサンプルを作成し、各サンプル毎にチ
ップ１０を図１８に関して前述したようにして１８０℃
６０分の熱処理によりＡｇペースト層５２を介してＣｕ
製リードフレーム５０に固着し、この後冷却して室温に
戻し、さらに−４０℃まで冷却し、クラックが発生する
温度を測定した。この測定結果を、表２に「クラック発
生温度」として示す。
６として種々の膜を形成した種々のサンプル（磁気セン
サチップ）を用意し、クラック発生状況を調べるための
実験を行なった。すなわち、次の表２に示すように有機
膜３６として厚さ０．５μｍのポリイミド膜、厚さ１μ
ｍのポリイミド膜、厚さ０．７μｍのレジスト膜をそれ
ぞれ有する３つのサンプルを作成し、各サンプル毎にチ
ップ１０を図１８に関して前述したようにして１８０℃
６０分の熱処理によりＡｇペースト層５２を介してＣｕ
製リードフレーム５０に固着し、この後冷却して室温に
戻し、さらに−４０℃まで冷却し、クラックが発生する
温度を測定した。この測定結果を、表２に「クラック発
生温度」として示す。
【００６３】
【表２】 ３つのサンプルのうち、有機膜３６としてポリイミド膜
を有する２つのサンプルは、図２〜６に関して前述した
と同様の工程により作成した。有機膜３６としてレジス
ト膜を有するサンプルは、図３（Ａ）の有機膜形成工程
を除いて図２，図４〜６に関して前述したと同様の工程
で作成した。図３（Ａ）の有機膜形成工程では、基板上
面にレジスト膜を回転塗布した後、レジスト膜にプリベ
ーク処理を施し、露光・現像処理によりレジスト膜に接
続孔３６ａ〜３６ｃを形成し、この後レジスト膜を２５
０℃で焼き固めて実用に耐え得る膜とした。
を有する２つのサンプルは、図２〜６に関して前述した
と同様の工程により作成した。有機膜３６としてレジス
ト膜を有するサンプルは、図３（Ａ）の有機膜形成工程
を除いて図２，図４〜６に関して前述したと同様の工程
で作成した。図３（Ａ）の有機膜形成工程では、基板上
面にレジスト膜を回転塗布した後、レジスト膜にプリベ
ーク処理を施し、露光・現像処理によりレジスト膜に接
続孔３６ａ〜３６ｃを形成し、この後レジスト膜を２５
０℃で焼き固めて実用に耐え得る膜とした。
【００６４】表２によれば、有機膜３６としてポリイミ
ド膜又はレジスト膜を用いたサンプルでは、−４０℃以
下にならないとクラックが発生しないことがわかる。ま
た、これらのサンプルについては、この後２５０℃に加
熱してもクラックは発生しなかった。従って、この発明
に係る磁気センサには、−４０℃より高く且つ２５０℃
以下の温度範囲ではクラックが発生しない利点がある。
ド膜又はレジスト膜を用いたサンプルでは、−４０℃以
下にならないとクラックが発生しないことがわかる。ま
た、これらのサンプルについては、この後２５０℃に加
熱してもクラックは発生しなかった。従って、この発明
に係る磁気センサには、−４０℃より高く且つ２５０℃
以下の温度範囲ではクラックが発生しない利点がある。
【００６５】表３は、比較例として、有機膜３６を形成
しなかった代用膜なしの場合と、有機膜３６の代りに代
用膜としてＡｕ膜を形成した場合とについて上記したと
同様にクラック発生温度を測定した結果を示すものであ
る。
しなかった代用膜なしの場合と、有機膜３６の代りに代
用膜としてＡｕ膜を形成した場合とについて上記したと
同様にクラック発生温度を測定した結果を示すものであ
る。
【００６６】
【表３】 代用膜なしの場合は、図３（Ａ）の工程で有機膜３６を
形成せず、図３（Ｂ）及び図４（Ａ）の工程で絶縁膜３
４の上に磁気シールド層４２を形成した場合であり、従
来技術に相当する。Ａｕ膜を形成した場合は、図３
（Ａ）の工程で有機膜３６の代りにＡｕ膜を２μｍ又は
４μｍの厚さに形成し、図３（Ｂ）及び図４（Ａ）の工
程でＡｕ膜の上に磁気シールド層４２を形成した場合で
ある。
形成せず、図３（Ｂ）及び図４（Ａ）の工程で絶縁膜３
４の上に磁気シールド層４２を形成した場合であり、従
来技術に相当する。Ａｕ膜を形成した場合は、図３
（Ａ）の工程で有機膜３６の代りにＡｕ膜を２μｍ又は
４μｍの厚さに形成し、図３（Ｂ）及び図４（Ａ）の工
程でＡｕ膜の上に磁気シールド層４２を形成した場合で
ある。
【００６７】表３によれば、代用膜なしの場合には、ク
ラックは発生しやすいことがわかる。また、代用膜とし
てＡｕ膜を形成した場合には、０〜２５℃でクラックが
発生し、Ａｕ膜を形成しても、有機膜３６のようなクラ
ック発生防止効果が得られないことがわかる。
ラックは発生しやすいことがわかる。また、代用膜とし
てＡｕ膜を形成した場合には、０〜２５℃でクラックが
発生し、Ａｕ膜を形成しても、有機膜３６のようなクラ
ック発生防止効果が得られないことがわかる。
【００６８】上記のようにして磁気センサチップ１０を
Ａｇペースト層５２を介してＣｕ製のリードフレーム５
０に固着した後、チップ１０において電気端子Ｐａ〜Ｐ
ｃにはそれぞれＡｕ等のワイヤがボンディングされる。
図１９は、このときのワイヤボンディング状態を電気端
子Ｐｂについて示すもので、図６と同様の部分には同様
の符号を付してあり、ＢＤは、ボンディングワイヤを示
す。磁気シールド層４２及び有機膜４４に比べて磁気シ
ールド層４２より下の構成要素（磁気抵抗素子Ｒ２、絶
縁膜３４、有機膜３６等）が極めて薄いので、図示を省
略した。
Ａｇペースト層５２を介してＣｕ製のリードフレーム５
０に固着した後、チップ１０において電気端子Ｐａ〜Ｐ
ｃにはそれぞれＡｕ等のワイヤがボンディングされる。
図１９は、このときのワイヤボンディング状態を電気端
子Ｐｂについて示すもので、図６と同様の部分には同様
の符号を付してあり、ＢＤは、ボンディングワイヤを示
す。磁気シールド層４２及び有機膜４４に比べて磁気シ
ールド層４２より下の構成要素（磁気抵抗素子Ｒ２、絶
縁膜３４、有機膜３６等）が極めて薄いので、図示を省
略した。
【００６９】図２０は、この発明の他の実施形態に係る
磁気センサを示すものである。基板１０の絶縁性表面に
は、図１に関して前述した磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２とそ
れぞれ同一構成の直列の磁気抵抗素子Ｒ３１，Ｒ３２が
形成されると共に、素子Ｒ１，Ｒ２とそれぞれ同一構成
の直列の磁気抵抗素子Ｒ３４，Ｒ３３が形成され、Ｒ
３２，Ｒ３３は、図１（Ａ）に示したと同様にして絶縁
膜３４及び有機膜３６を介して磁気シールド層４２ａ，
４２ｂによりそれぞれ覆われている。磁気シールド層４
２ａ，４２ｂは、連続した１つの磁気シールド層であっ
てもよい。
磁気センサを示すものである。基板１０の絶縁性表面に
は、図１に関して前述した磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２とそ
れぞれ同一構成の直列の磁気抵抗素子Ｒ３１，Ｒ３２が
形成されると共に、素子Ｒ１，Ｒ２とそれぞれ同一構成
の直列の磁気抵抗素子Ｒ３４，Ｒ３３が形成され、Ｒ
３２，Ｒ３３は、図１（Ａ）に示したと同様にして絶縁
膜３４及び有機膜３６を介して磁気シールド層４２ａ，
４２ｂによりそれぞれ覆われている。磁気シールド層４
２ａ，４２ｂは、連続した１つの磁気シールド層であっ
てもよい。
【００７０】磁気抵抗素子Ｒ３１，Ｒ３２の直列路と、
磁気抵抗素子Ｒ３３，Ｒ３４の直列路とが並列接続され
ている。素子Ｒ３１，Ｒ３３の相互接続部には電気端子
Ｐ１ １が接続されると共に、素子Ｒ３２，Ｒ３４の相互
接続部には電気端子Ｐ１２が接続されている。また、素
子Ｒ３１，Ｒ３２の相互接続部には電気端子Ｐ１３が接
続されると共に、素子Ｒ３３，Ｒ３４の相互接続部には
電気端子Ｐ１４が接続されている。このようにして素子
Ｒ３１〜Ｒ３４は、抵抗ブリッジ回路を構成している。
電気端子Ｐ１１，Ｐ１２間に所定の電圧を印加すること
により電気端子Ｐ１３，Ｐ１４間に外部磁界に応じた出
力電圧を得ることができる。
磁気抵抗素子Ｒ３３，Ｒ３４の直列路とが並列接続され
ている。素子Ｒ３１，Ｒ３３の相互接続部には電気端子
Ｐ１ １が接続されると共に、素子Ｒ３２，Ｒ３４の相互
接続部には電気端子Ｐ１２が接続されている。また、素
子Ｒ３１，Ｒ３２の相互接続部には電気端子Ｐ１３が接
続されると共に、素子Ｒ３３，Ｒ３４の相互接続部には
電気端子Ｐ１４が接続されている。このようにして素子
Ｒ３１〜Ｒ３４は、抵抗ブリッジ回路を構成している。
電気端子Ｐ１１，Ｐ１２間に所定の電圧を印加すること
により電気端子Ｐ１３，Ｐ１４間に外部磁界に応じた出
力電圧を得ることができる。
【００７１】図２０の磁気センサにおいても、図１の磁
気センサに関して前述したと同様に基板１０において磁
気シールド層４２ａ，４２ｂの配置個所にクラックが発
生するのを防止することができる。
気センサに関して前述したと同様に基板１０において磁
気シールド層４２ａ，４２ｂの配置個所にクラックが発
生するのを防止することができる。
【００７２】図２０の磁気センサの変形例としては、図
１に示したのと同様の磁気センサを２個用意し、これら
の磁気センサを図２０に示したのと同様に接続して抵抗
ブリッジ回路を構成してもよい。このようにしても、図
２０の磁気センサと同様の作用効果が得られる。
１に示したのと同様の磁気センサを２個用意し、これら
の磁気センサを図２０に示したのと同様に接続して抵抗
ブリッジ回路を構成してもよい。このようにしても、図
２０の磁気センサと同様の作用効果が得られる。
【００７３】図２１は、ＦＥＭ（有限要素法）解析と称
するコンピュータシミュレーションに用いた解析モデル
の上面から見た構成を示すもので、前述のＣｕ製リード
フレーム５０に相当するリードフレーム６０の表面に
は、前述の基板（又は磁気センサチップ）１０に相当す
るシリコンチップ６２が固着されており、シリコンチッ
プ６２の表面には、前述の磁気シールド層４２に相当す
る磁気シールド層６４，６６が所定の距離を隔てて固着
されている。磁気シールド層６４，６６についてシリコ
ンチップ６２上での固着構造は同様であるので、代表と
して磁気シールド層６４の固着構造をＴ−Ｔ’線に沿う
断面に関して説明する。
するコンピュータシミュレーションに用いた解析モデル
の上面から見た構成を示すもので、前述のＣｕ製リード
フレーム５０に相当するリードフレーム６０の表面に
は、前述の基板（又は磁気センサチップ）１０に相当す
るシリコンチップ６２が固着されており、シリコンチッ
プ６２の表面には、前述の磁気シールド層４２に相当す
る磁気シールド層６４，６６が所定の距離を隔てて固着
されている。磁気シールド層６４，６６についてシリコ
ンチップ６２上での固着構造は同様であるので、代表と
して磁気シールド層６４の固着構造をＴ−Ｔ’線に沿う
断面に関して説明する。
【００７４】図２２には、磁気シールド層の固着構造に
おいて熱応力緩和膜を設けた場合の図２１のＴ−Ｔ’線
断面を示す。シリコンチップ６２の表面には、シリコン
酸化膜６８が形成されており、前述の有機膜３６に相当
する熱応力緩和膜７０を介してシリコン酸化膜６８の上
に磁気シールド層６４が固着されている。
おいて熱応力緩和膜を設けた場合の図２１のＴ−Ｔ’線
断面を示す。シリコンチップ６２の表面には、シリコン
酸化膜６８が形成されており、前述の有機膜３６に相当
する熱応力緩和膜７０を介してシリコン酸化膜６８の上
に磁気シールド層６４が固着されている。
【００７５】磁気シールド層６４は、比較的小サイズの
長方形状の磁気シールド層７２に重ねて比較的大サイズ
の長方形状の磁気シールド層７４を重ねて一体化したも
のである。磁気シールド層６４の四辺に沿って深さ方向
（図２２では左右方向）の断面が方形状をなすえぐれ７
２ａが磁気シールド層６４の側壁下部に形成されるよう
に磁気シールド７２，７４が重ね合わされている。磁気
シールド層７２，７４は、いずれもＮｉ含有率が４５％
のＮｉ−Ｆｅ合金からなるもので、それぞれ０．８μ
ｍ，９．２μｍの厚さを有する。
長方形状の磁気シールド層７２に重ねて比較的大サイズ
の長方形状の磁気シールド層７４を重ねて一体化したも
のである。磁気シールド層６４の四辺に沿って深さ方向
（図２２では左右方向）の断面が方形状をなすえぐれ７
２ａが磁気シールド層６４の側壁下部に形成されるよう
に磁気シールド７２，７４が重ね合わされている。磁気
シールド層７２，７４は、いずれもＮｉ含有率が４５％
のＮｉ−Ｆｅ合金からなるもので、それぞれ０．８μ
ｍ，９．２μｍの厚さを有する。
【００７６】図２３は、熱応力緩和膜７０の厚さを０μ
ｍ、０．５μｍ、１μｍとしたときのシリコンチップ６
２の表面の最大発生応力の解析結果を示すものである。
この解析においては、温度を１８０℃から−４０℃に低
下させてシリコンチップ６２の表面に応力を発生させ
た。このような温度条件は、この後で述べる応力解析に
ついても同様である。図２３によれば、熱応力緩和膜７
０の厚さが０μｍの場合（膜７０なしの場合）に比べて
膜７０の厚さが０．５μｍ又は１μｍの場合の方が最大
発生応力が小さいことがわかる。
ｍ、０．５μｍ、１μｍとしたときのシリコンチップ６
２の表面の最大発生応力の解析結果を示すものである。
この解析においては、温度を１８０℃から−４０℃に低
下させてシリコンチップ６２の表面に応力を発生させ
た。このような温度条件は、この後で述べる応力解析に
ついても同様である。図２３によれば、熱応力緩和膜７
０の厚さが０μｍの場合（膜７０なしの場合）に比べて
膜７０の厚さが０．５μｍ又は１μｍの場合の方が最大
発生応力が小さいことがわかる。
【００７７】図２４には、磁気シールド層の固着構造に
おいて前述の熱応力緩和膜７０を省略する代りにＮｉ含
有率の低いＮｉ−Ｆｅ合金により磁気シールド層６４を
構成した場合の図２１のＴ−Ｔ’線断面を示す。図２４
において図２１，２２と同様の部分には同様の符号を付
して詳細な説明を省略する。
おいて前述の熱応力緩和膜７０を省略する代りにＮｉ含
有率の低いＮｉ−Ｆｅ合金により磁気シールド層６４を
構成した場合の図２１のＴ−Ｔ’線断面を示す。図２４
において図２１，２２と同様の部分には同様の符号を付
して詳細な説明を省略する。
【００７８】Ｎｉ−Ｆｅ合金において組成比を変える
と、膨張係数が大きく変わることは知られている。図２
５，２６には、磁気シールド層６４を構成するＮｉ−Ｆ
ｅ合金中のＮｉ含有率を種々変化させたときのシリコン
チップ６２の表面の最大発生応力の解析結果を示す。図
２５によれば、Ｎｉ含有率が３６％のときにシリコンチ
ップ上の最大発生応力が最小となり、Ｎｉ含有率を６９
％以下（好ましくは３２％〜５０％）とすれば、Ｎｉ含
有率が７０％以上の場合に比べて発生応力を低減できる
ことがわかる。
と、膨張係数が大きく変わることは知られている。図２
５，２６には、磁気シールド層６４を構成するＮｉ−Ｆ
ｅ合金中のＮｉ含有率を種々変化させたときのシリコン
チップ６２の表面の最大発生応力の解析結果を示す。図
２５によれば、Ｎｉ含有率が３６％のときにシリコンチ
ップ上の最大発生応力が最小となり、Ｎｉ含有率を６９
％以下（好ましくは３２％〜５０％）とすれば、Ｎｉ含
有率が７０％以上の場合に比べて発生応力を低減できる
ことがわかる。
【００７９】従って、図２４に示したような磁気シール
ド層の固着構造においては、磁気シールド層６４（７
２，７４）をＮｉ含有率が６９％以下（好ましくは３２
％〜５０％）のＮｉ−Ｆｅ合金により構成するのが望ま
しい。このようにすると、磁気シールド層６４の膨張係
数低下に基づく応力低減効果が得られ、チップクラック
の発生を防止できる。また、図２２に示したような磁気
シールド層の固着構造においても、Ｎｉ含有率が６９％
以下（好ましくは３２％〜５０％）のＮｉ−Ｆｅ合金に
より磁気シールド層６４（７２，７４）を構成するのが
望ましい。このようにすると、熱応力緩和膜７０に基づ
く応力低減効果に加えて磁気シールド層６４の膨張係数
低下に基づく応力低減効果が得られ、チップクラックの
発生を一層確実に防止できる。なお、Ｎｉ含有率の低い
Ｎｉ−Ｆｅ合金からなる磁気シールド層６４を得るに
は、図４（Ａ）に関して前述したようなメッキ処理にお
いて硫酸ニッケルと硫酸鉄の比率を適宜設定すればよ
い。
ド層の固着構造においては、磁気シールド層６４（７
２，７４）をＮｉ含有率が６９％以下（好ましくは３２
％〜５０％）のＮｉ−Ｆｅ合金により構成するのが望ま
しい。このようにすると、磁気シールド層６４の膨張係
数低下に基づく応力低減効果が得られ、チップクラック
の発生を防止できる。また、図２２に示したような磁気
シールド層の固着構造においても、Ｎｉ含有率が６９％
以下（好ましくは３２％〜５０％）のＮｉ−Ｆｅ合金に
より磁気シールド層６４（７２，７４）を構成するのが
望ましい。このようにすると、熱応力緩和膜７０に基づ
く応力低減効果に加えて磁気シールド層６４の膨張係数
低下に基づく応力低減効果が得られ、チップクラックの
発生を一層確実に防止できる。なお、Ｎｉ含有率の低い
Ｎｉ−Ｆｅ合金からなる磁気シールド層６４を得るに
は、図４（Ａ）に関して前述したようなメッキ処理にお
いて硫酸ニッケルと硫酸鉄の比率を適宜設定すればよ
い。
【００８０】図２７〜３０は、磁気シールド層の固着構
造において磁気シールド層の側壁下部の形状を種々変更
した場合の図２１のＴ−Ｔ’線断面を示すもので、これ
らの図において図２１，２２と同様の部分には同様の符
号を付して詳細な説明を省略する。
造において磁気シールド層の側壁下部の形状を種々変更
した場合の図２１のＴ−Ｔ’線断面を示すもので、これ
らの図において図２１，２２と同様の部分には同様の符
号を付して詳細な説明を省略する。
【００８１】図２７の固着構造においては、磁気シール
ド層６４の側壁下部にえぐれが設けられていない。すな
わち、磁気シールド層７２，７４は、いずれも長方形状
のもので、サイズが実質的に同一であり、磁気シールド
層６４の側壁は下部から上部にほぼ直角に立ち上がって
いる。図２８の固着構造においては、図２２に関して前
述したと同様に磁気シールド層６４の側壁下部に沿って
方形状断面のえぐれ７２ａが設けられている。図２９の
固着構造においては、磁気シールド層６４の側壁下部に
沿ってえぐれ７２ｂが設けられており、えぐれ７２ｂは
深さ方向（図２９の左右方向）の断面が三角形状をなす
ようになっている点でのみ図２８に示したえぐれ７２ａ
と異なるものである。
ド層６４の側壁下部にえぐれが設けられていない。すな
わち、磁気シールド層７２，７４は、いずれも長方形状
のもので、サイズが実質的に同一であり、磁気シールド
層６４の側壁は下部から上部にほぼ直角に立ち上がって
いる。図２８の固着構造においては、図２２に関して前
述したと同様に磁気シールド層６４の側壁下部に沿って
方形状断面のえぐれ７２ａが設けられている。図２９の
固着構造においては、磁気シールド層６４の側壁下部に
沿ってえぐれ７２ｂが設けられており、えぐれ７２ｂは
深さ方向（図２９の左右方向）の断面が三角形状をなす
ようになっている点でのみ図２８に示したえぐれ７２ａ
と異なるものである。
【００８２】図３０には、図２７〜２９の磁気シールド
層の固着構造についてシリコンチップ６２の表面の最大
発生応力の解析結果を示す。図３０において、「無
し」、「有りＡ」、「有りＢ」は、それぞれ図２７、図
２８、図２９の固着構造を示す。図３０によれば、図２
７に示したえぐれなしの固着構造の方が図２８，図２９
のえぐれありの固着構造に比べて応力が低減されること
がわかる。
層の固着構造についてシリコンチップ６２の表面の最大
発生応力の解析結果を示す。図３０において、「無
し」、「有りＡ」、「有りＢ」は、それぞれ図２７、図
２８、図２９の固着構造を示す。図３０によれば、図２
７に示したえぐれなしの固着構造の方が図２８，図２９
のえぐれありの固着構造に比べて応力が低減されること
がわかる。
【００８３】従って、図２２，２４に関して前述したよ
うな磁気シールド層の固着構造において図２７に示した
ようなえぐれなしの構造を採用することによりチップク
ラックの発生を一層抑制することができる。なお、図２
７に示したようなえぐれ無しの固着構造を得るには、図
４（Ａ）に関して前述したメッキ処理においてレジスト
層４０の厚さを大きくして磁気シールド層４２の上部が
横方向にせり出さないようにすればよい。
うな磁気シールド層の固着構造において図２７に示した
ようなえぐれなしの構造を採用することによりチップク
ラックの発生を一層抑制することができる。なお、図２
７に示したようなえぐれ無しの固着構造を得るには、図
４（Ａ）に関して前述したメッキ処理においてレジスト
層４０の厚さを大きくして磁気シールド層４２の上部が
横方向にせり出さないようにすればよい。
【００８４】この発明は、上記した実施形態に限定され
るものではなく、種々の改変形態で実施可能なものであ
る。例えば、磁気シールド層の構成材料としては、Ｎｉ
−Ｆｅ合金に限らず、他の高透磁率合金を用いることが
でき、合金の組成としては膨張係数が小さいものを選定
することができる。
るものではなく、種々の改変形態で実施可能なものであ
る。例えば、磁気シールド層の構成材料としては、Ｎｉ
−Ｆｅ合金に限らず、他の高透磁率合金を用いることが
でき、合金の組成としては膨張係数が小さいものを選定
することができる。
【００８５】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、磁気
シールド層の下に熱応力緩和用の有機膜を形成したり、
磁気シールド層としてＮｉ含有率が６９％以下のＮｉ−
Ｆｅ合金層を用いたりすることにより磁気センサチップ
の固着時のクラック発生を防止するようにしたので、磁
気センサの製造歩留りが向上する効果が得られる。
シールド層の下に熱応力緩和用の有機膜を形成したり、
磁気シールド層としてＮｉ含有率が６９％以下のＮｉ−
Ｆｅ合金層を用いたりすることにより磁気センサチップ
の固着時のクラック発生を防止するようにしたので、磁
気センサの製造歩留りが向上する効果が得られる。
【図１】 この発明の一実施形態に係る磁気センサを示
すもので、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は等価回路図であ
る。
すもので、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は等価回路図であ
る。
【図２】 この発明に係る磁気センサの製法を示すもの
で、（Ａ）はＴＭＲ素子群形成工程を示す断面図、
（Ｂ）は配線形成工程を示す断面図、（Ｃ）は絶縁膜形
成工程を示す断面図である。
で、（Ａ）はＴＭＲ素子群形成工程を示す断面図、
（Ｂ）は配線形成工程を示す断面図、（Ｃ）は絶縁膜形
成工程を示す断面図である。
【図３】 この発明に係る磁気センサの製法を示すもの
で、（Ａ）は有機膜形成工程を示す断面図、（Ｂ）はシ
ード層形成工程及びレジスト層形成工程を示す断面図で
ある。
で、（Ａ）は有機膜形成工程を示す断面図、（Ｂ）はシ
ード層形成工程及びレジスト層形成工程を示す断面図で
ある。
【図４】 この発明に係る磁気センサの製法を示すもの
で、（Ａ）はＮｉ−Ｆｅ合金の選択メッキ工程を示す断
面図、（Ｂ）はレジスト層除去工程及びシード層の選択
的除去工程を示す断面図である。
で、（Ａ）はＮｉ−Ｆｅ合金の選択メッキ工程を示す断
面図、（Ｂ）はレジスト層除去工程及びシード層の選択
的除去工程を示す断面図である。
【図５】 図４（Ｂ）の工程に続く有機膜形成工程を示
す断面図である。
す断面図である。
【図６】 図５の工程に続くパッシベーション用絶縁膜
の選択エッチング工程を示す断面図である。
の選択エッチング工程を示す断面図である。
【図７】 図２（Ａ）のＴＭＲ素子群を示す平面図であ
る。
る。
【図８】 ＴＭＲ素子対の形成法における成膜工程を示
すもので、図７（Ａ）のＸ−Ｘ’線に沿う断面図であ
る。
すもので、図７（Ａ）のＸ−Ｘ’線に沿う断面図であ
る。
【図９】 図８の工程に続くイオンミリング工程を示す
断面図である。
断面図である。
【図１０】 図９の工程に続くイオンミリング工程を示
す断面図である。
す断面図である。
【図１１】 図２（Ｂ）の磁気センサを示す平面図であ
る。
る。
【図１２】 磁気センサの変形例を示すもので、（Ａ）
はＴＭＲ素子対の平面配置を示す平面図、（Ｂ）は図１
２（Ａ）のＴＭＲ素子群を用いた磁気センサの一例を示
す平面図、（Ｃ）は図１２（Ａ）のＴＭＲ素子群を用い
た磁気センサの他の例を示す平面図である。
はＴＭＲ素子対の平面配置を示す平面図、（Ｂ）は図１
２（Ａ）のＴＭＲ素子群を用いた磁気センサの一例を示
す平面図、（Ｃ）は図１２（Ａ）のＴＭＲ素子群を用い
た磁気センサの他の例を示す平面図である。
【図１３】 図３（Ａ）の有機膜を示す平面図である。
【図１４】 図３（Ｂ）のレジスト層を示す平面図であ
る。
る。
【図１５】 図４（Ａ）のレジスト層及び磁気シールド
層を示す平面図である。
層を示す平面図である。
【図１６】 図４（Ｂ）の有機膜及び磁気シールド層を
示す平面図である。
示す平面図である。
【図１７】 図５の磁気シールド層を覆う有機膜を示す
平面図である。
平面図である。
【図１８】 磁気センサチップをリードフレームに固着
した状態を示す断面図である。
した状態を示す断面図である。
【図１９】 磁気センサチップにボンディングワイヤを
接続した状態を示す断面図である。
接続した状態を示す断面図である。
【図２０】 この発明の他の実施形態に係る磁気センサ
を示す等価回路図である。
を示す等価回路図である。
【図２１】 コンピュータシミュレーションに用いた解
析モデルを示す上面図である。
析モデルを示す上面図である。
【図２２】 磁気シールド層の固着構造において熱応力
緩和膜を設けた場合の図２１のＴ−Ｔ’線に沿う断面図
である。
緩和膜を設けた場合の図２１のＴ−Ｔ’線に沿う断面図
である。
【図２３】 熱応力緩和膜の厚さとシリコンチップ表面
の最大発生応力との関係を示すグラフである。
の最大発生応力との関係を示すグラフである。
【図２４】 磁気シールド層の固着構造において磁気シ
ールド層をＮｉ−Ｆｅ合金で構成した場合の図２１のＴ
−Ｔ’線に沿う断面図である。
ールド層をＮｉ−Ｆｅ合金で構成した場合の図２１のＴ
−Ｔ’線に沿う断面図である。
【図２５】 Ｎｉ−Ｆｅ合金中のＮｉ含有率とシリコン
チップ表面の最大発生応力との関係を示すグラフであ
る。
チップ表面の最大発生応力との関係を示すグラフであ
る。
【図２６】 Ｎｉ−Ｆｅ合金中のＮｉの含有率を８１％
及び４５％に設定したときのシリコンチップ表面の最大
発生応力を示すグラフである。
及び４５％に設定したときのシリコンチップ表面の最大
発生応力を示すグラフである。
【図２７】 磁気シールド層の固着構造において磁気シ
ールド層の側壁下部にえぐれが存在しない場合の図２１
のＴ−Ｔ’線に沿う断面図である。
ールド層の側壁下部にえぐれが存在しない場合の図２１
のＴ−Ｔ’線に沿う断面図である。
【図２８】 磁気シールド層の固着構造において磁気シ
ールド層の側壁下部に方形状断面のえぐれが存在する場
合の図２１のＴ−Ｔ’線に沿う断面図である。
ールド層の側壁下部に方形状断面のえぐれが存在する場
合の図２１のＴ−Ｔ’線に沿う断面図である。
【図２９】 磁気シールド層の固着構造において磁気シ
ールド層の側壁下部に三角形状断面のえぐれが存在する
場合の図２１のＴ−Ｔ’線に沿う断面図である。
ールド層の側壁下部に三角形状断面のえぐれが存在する
場合の図２１のＴ−Ｔ’線に沿う断面図である。
【図３０】 図２７〜２９の磁気シールド層の固着構造
に関してシリコンチップ表面の最大発生応力を示すグラ
フである。
に関してシリコンチップ表面の最大発生応力を示すグラ
フである。
１０：基板又は磁気センサチップ、１０ａ：シリコン基
板、１０ｂ，６８：シリコン酸化膜、１２：Ｃｒ層、１
４：Ｐｔ−Ｍｎ合金層、１６，２０：Ｎｉ−Ｆｅ合金
層、１８：アルミナ層、２２：Ｍｏ層、３０，３４：絶
縁膜、３２：配線層、３６，４４：有機膜、３８：シー
ド層、４０：レジスト層、４２，４２ａ，４２ｂ，６
４，６６，７２，７４：磁気シールド層、５０，６０：
リードフレーム、５２：Ａｇペースト層、６２：シリコ
ンチップ、７０：熱応力緩和膜、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１〜
Ｒ３４：磁気抵抗素子、Ｐａ〜Ｐｃ，Ｐ１１〜Ｐ１４：
電気端子、Ｔａ，Ｔｂ：ＴＭＲ素子、Ｔ１〜Ｔ６：ＴＭ
Ｒ素子対、Ｔ１１〜Ｔ１５，Ｔ ２１〜Ｔ２５：ＴＭＲ素
子群、Ｗａ〜Ｗｃ，Ｗ１〜Ｗ４，Ｗ１１〜Ｗ２２，Ｗ３
１〜Ｗ４２：Ａｌ層。
板、１０ｂ，６８：シリコン酸化膜、１２：Ｃｒ層、１
４：Ｐｔ−Ｍｎ合金層、１６，２０：Ｎｉ−Ｆｅ合金
層、１８：アルミナ層、２２：Ｍｏ層、３０，３４：絶
縁膜、３２：配線層、３６，４４：有機膜、３８：シー
ド層、４０：レジスト層、４２，４２ａ，４２ｂ，６
４，６６，７２，７４：磁気シールド層、５０，６０：
リードフレーム、５２：Ａｇペースト層、６２：シリコ
ンチップ、７０：熱応力緩和膜、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３１〜
Ｒ３４：磁気抵抗素子、Ｐａ〜Ｐｃ，Ｐ１１〜Ｐ１４：
電気端子、Ｔａ，Ｔｂ：ＴＭＲ素子、Ｔ１〜Ｔ６：ＴＭ
Ｒ素子対、Ｔ１１〜Ｔ１５，Ｔ ２１〜Ｔ２５：ＴＭＲ素
子群、Ｗａ〜Ｗｃ，Ｗ１〜Ｗ４，Ｗ１１〜Ｗ２２，Ｗ３
１〜Ｗ４２：Ａｌ層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 望月 修 静岡県浜松市中沢町10番１号ヤマハ株式会 社内 (72)発明者 夏目 潔 静岡県浜松市中沢町10番１号ヤマハ株式会 社内 (72)発明者 村田 雄一朗 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社 デンソー内 (72)発明者 豊田 稲男 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社 デンソー内 (72)発明者 鈴木 康利 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社 デンソー内 (72)発明者 上野山 博文 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社 デンソー内 Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AC01 AD55 AD65
Claims (9)
- 【請求項１】少なくとも一方の主面が絶縁性を有する基
板と、 前記一方の主面に形成され、直列接続された少なくとも
２つの磁気抵抗素子であって、各磁気抵抗素子が１又は
複数直列の磁気トンネル接合素子からなるものと、 前記２つの磁気抵抗素子のうちの少なくとも１つの磁気
抵抗素子をパッシベーション用の絶縁膜を介して覆うよ
うに形成された熱応力緩和用の有機膜と、 前記有機膜及び前記絶縁膜を介して前記２つの磁気抵抗
素子のうちの１つの磁気抵抗素子を覆うように形成され
た磁気シールド層とを備えた磁気センサ。 - 【請求項２】 前記有機膜の上に前記磁気シールド層を
覆って他の有機膜を形成した請求項１記載の磁気セン
サ。 - 【請求項３】少なくとも一方の主面が絶縁性を有する基
板と、 前記一方の主面に形成され、直列接続された少なくとも
２つの磁気抵抗素子であって、各磁気抵抗素子が１又は
複数直列の磁気トンネル接合素子からなるものと、 前記２つの磁気抵抗素子のうちの１つの磁気抵抗素子を
パッシベーション用の絶縁膜を介して覆うように形成さ
れた磁気シールド層であって、ニッケル含有率が６９％
以下であるニッケル−鉄合金からなるものとを備えた磁
気センサ。 - 【請求項４】 前記絶縁膜の上に熱応力緩和用の有機膜
を介して前記磁気シールド層を形成した請求項３記載の
磁気センサ。 - 【請求項５】 前記磁気シールド層は、側壁の下部に沿
ってえぐれのない形状を有する請求項１〜４のいずれか
に記載の磁気センサ。 - 【請求項６】少なくとも一方の主面が絶縁性を有する基
板を用意する工程と、 前記一方の主面に少なくとも２つの磁気抵抗素子を直列
接続状態となるように形成する工程であって、各磁気抵
抗素子としては、１又は複数直列の磁気トンネル接合素
子を形成するものと、 前記２つの磁気抵抗素子を覆ってパッシベーション用の
絶縁膜を形成する工程と、 前記２つの磁気抵抗素子のうちの少なくとも１つの磁気
抵抗素子を前記絶縁膜を介して覆うように熱応力緩和用
の有機膜を形成する工程と、 前記有機膜及び前記絶縁膜を介して前記２つの磁気抵抗
素子のうちの１つの磁気抵抗素子を覆うように磁気シー
ルド層を形成する工程と、 前記２つの磁気抵抗素子と、前記絶縁膜と、前記有機膜
と、前記磁気シールド層とを前記基板の一方の主面側に
形成した状態で熱処理により前記基板の他方の主面を加
熱接着層を介して支持部材に固着する工程とを含む磁気
センサの製法。 - 【請求項７】少なくとも一方の主面が絶縁性を有する基
板を用意する工程と、 前記一方の主面に少なくとも２つの磁気抵抗素子を直列
接続状態となるように形成する工程であって、各磁気抵
抗素子としては、１又は複数直列の磁気トンネル接合素
子を形成するものと、 前記２つの磁気抵抗素子を覆ってパッシベーション用の
絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜を介して前記２つの磁気抵抗素子を覆うよう
に熱応力緩和用の有機膜を形成する工程と、 前記２つの磁気抵抗素子の直列路の一端及び他端の第１
及び第２の電気端子と前記２つの磁気抵抗素子の相互接
続部の第３の電気端子とにそれぞれ対応する３つの接続
孔を前記有機膜に形成する工程と、 前記３つの接続孔を形成した後、熱処理により前記有機
膜を硬化させる工程と、 前記２つの磁気抵抗素子のうちの１つの磁気抵抗素子を
前記熱処理で硬化した有機膜を介して覆うように磁気シ
ールド層を形成する工程と、 前記磁気シールド層を形成した後、前記有機膜をマスク
とする選択的除去処理により前記第１〜第３の電気端子
にそれぞれ対応して前記有機膜の３つの接続孔に連続す
る３つの接続孔を前記絶縁膜に形成する工程と、 前記２つの磁気抵抗素子と、前記絶縁膜と、前記有機膜
と、前記磁気シールド層とを前記基板の一方の主面側に
形成した状態で熱処理により前記基板の他方の主面を加
熱接着層を介して支持部材に固着する工程とを含む磁気
センサの製法。 - 【請求項８】 前記有機膜を形成する工程では、前記有
機膜として、ポリイミド膜、レジスト膜及びベンゾシク
ロブテン膜のうちの１種類の膜を形成し、前記有機膜を
硬化させる工程では、前記１種類の膜を３００℃より低
温の熱処理により硬化させる請求項７記載の磁気センサ
の製法。 - 【請求項９】 前記磁気シールド層を形成した後、前記
有機膜及び前記磁気シールド層を覆って他の有機膜を形
成する工程と、前記第１〜第３の電気端子にそれぞれ対
応して前記有機膜の３つの接続孔に連続する３つの接続
孔を前記他の有機膜に形成する工程と、前記他の有機膜
の３つの接続孔を形成した後、熱処理により前記他の有
機膜を硬化させる工程とを更に含み、前記絶縁膜の３つ
の接続孔を形成する工程では、前記有機膜及び前記他の
有機膜をマスクとして前記選択的除去処理を行ない、前
記基板の他方の主面を前記加熱接着層を介して前記支持
部材に固着する工程では、前記２つの磁気抵抗素子と、
前記絶縁膜と、前記有機膜と、前記磁気シールド層と、
前記他の有機膜とを前記基板の一方の主面側に形成した
状態で固着のための熱処理を行なう請求項７記載の磁気
センサの製法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002032565A JP3971934B2 (ja) | 2001-03-07 | 2002-02-08 | 磁気センサとその製法 |
| US10/091,592 US6734671B2 (en) | 2001-03-07 | 2002-03-07 | Magnetic sensor and manufacturing method therefor |
| US10/458,631 US7078238B2 (en) | 2001-03-07 | 2003-06-11 | Method for manufacturing magnetic sensor |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-63524 | 2001-03-07 | ||
| JP2001063524 | 2001-03-07 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2010016260A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Alps Electric Co Ltd | 磁気センサ |
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