JP2003264323A - 磁気センサおよびその製造方法 - Google Patents
磁気センサおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】特性バラツキが少ない磁気センサ、およびその
製造方法を提供する。 【解決手段】シリコン基板１ａの一方主面上に半導体磁
気抵抗素子１１、１２を形成する。シリコン基板１ａを
他方主面側で、支持基板であるアルミナ基板２ａに固着
する。そして半導体磁気抵抗素子１１、１２間のシリコ
ン基板１ａを分離して、隙間１３を設ける。この半導体
磁気抵抗素子１１、１２は、間隔１４が被検出物である
ギヤロータや歯車などの山谷ピッチに合うように、成膜
される。 【効果】良好な抵抗特性、感度特性および温度特性をも
ち、かつ特性バラツキが少ない磁気センサを提供するこ
とができる。
製造方法を提供する。 【解決手段】シリコン基板１ａの一方主面上に半導体磁
気抵抗素子１１、１２を形成する。シリコン基板１ａを
他方主面側で、支持基板であるアルミナ基板２ａに固着
する。そして半導体磁気抵抗素子１１、１２間のシリコ
ン基板１ａを分離して、隙間１３を設ける。この半導体
磁気抵抗素子１１、１２は、間隔１４が被検出物である
ギヤロータや歯車などの山谷ピッチに合うように、成膜
される。 【効果】良好な抵抗特性、感度特性および温度特性をも
ち、かつ特性バラツキが少ない磁気センサを提供するこ
とができる。
Description
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の半導体磁気
抵抗素子で構成される磁気センサおよびその製造方法に
関する。
抵抗素子で構成される磁気センサおよびその製造方法に
関する。
【従来の技術】近年、自動車においては、各種の電子制
御化に伴い、様々なセンサが使用されている。特にギヤ
センサとしては、複数の半導体磁気抵抗素子をシリコン
基板上に形成した磁気センサが用いられている。このよ
うな磁気センサを図３に示す（ホルダーは図示せず）。
図３に示すように、磁気センサ３０は分離された半導体
磁気抵抗素子４１、４２から構成されている。この半導
体磁気抵抗素子４１、４２はシリコン基板３１上に形成
された半導体磁気抵抗薄膜３４の上に複数の短絡電極３
５が形成され、さらに電気信号の取り出し電極３６（ａ
〜ｄ）が設けられた構成となっている。この取り出し電
極３６は、３６ａがＶｉｎ端子、３６ｃがＧＮＤ端子、
３６ｂ、３６ｄが共通中点端子である。この磁気センサ
３０においては、半導体磁気抵抗素子４１、４２の間隔
４４を被検出物であるギヤロータや歯車などの山谷ピッ
チに合わせる。そして、図示はしていないが被検出物と
の間にエアギャップを設けてこれを固定し、被検出物の
回転数を検出している。このように、磁気センサは半導
体磁気抵抗素子を分離して素子間の絶縁性を確保する構
成がとられている。これは、シリコン基板上に半導体磁
気抵抗素子が並んで配置された場合、半導体磁気抵抗素
子間においてシリコン基板を介しての電流漏れが生じ
る。これが磁気センサの抵抗特性、感度特性および温度
特性に悪影響を与えるためである。
御化に伴い、様々なセンサが使用されている。特にギヤ
センサとしては、複数の半導体磁気抵抗素子をシリコン
基板上に形成した磁気センサが用いられている。このよ
うな磁気センサを図３に示す（ホルダーは図示せず）。
図３に示すように、磁気センサ３０は分離された半導体
磁気抵抗素子４１、４２から構成されている。この半導
体磁気抵抗素子４１、４２はシリコン基板３１上に形成
された半導体磁気抵抗薄膜３４の上に複数の短絡電極３
５が形成され、さらに電気信号の取り出し電極３６（ａ
〜ｄ）が設けられた構成となっている。この取り出し電
極３６は、３６ａがＶｉｎ端子、３６ｃがＧＮＤ端子、
３６ｂ、３６ｄが共通中点端子である。この磁気センサ
３０においては、半導体磁気抵抗素子４１、４２の間隔
４４を被検出物であるギヤロータや歯車などの山谷ピッ
チに合わせる。そして、図示はしていないが被検出物と
の間にエアギャップを設けてこれを固定し、被検出物の
回転数を検出している。このように、磁気センサは半導
体磁気抵抗素子を分離して素子間の絶縁性を確保する構
成がとられている。これは、シリコン基板上に半導体磁
気抵抗素子が並んで配置された場合、半導体磁気抵抗素
子間においてシリコン基板を介しての電流漏れが生じ
る。これが磁気センサの抵抗特性、感度特性および温度
特性に悪影響を与えるためである。
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに半導体磁気抵抗素子が分離されている場合、半導体
磁気抵抗素子の間隔が、被検出物であるギヤロータや歯
車などの山谷ピッチに合うように、治工具などを用いて
手作業で位置合わせする必要があった。このため、正確
に位置合わせするのは非常に困難であった。この結果、
磁気センサごとに半導体磁気抵抗素子の間隔が異なって
しまい、磁気センサの特性バラツキが増大するという問
題があった。本発明は、上述の問題を鑑みてなされたも
のであり、この問題を解決し、良好な抵抗特性、感度特
性および温度特性をもち、かつ特性バラツキが少ない、
磁気センサおよびその製造方法を提供することを目的と
している。
うに半導体磁気抵抗素子が分離されている場合、半導体
磁気抵抗素子の間隔が、被検出物であるギヤロータや歯
車などの山谷ピッチに合うように、治工具などを用いて
手作業で位置合わせする必要があった。このため、正確
に位置合わせするのは非常に困難であった。この結果、
磁気センサごとに半導体磁気抵抗素子の間隔が異なって
しまい、磁気センサの特性バラツキが増大するという問
題があった。本発明は、上述の問題を鑑みてなされたも
のであり、この問題を解決し、良好な抵抗特性、感度特
性および温度特性をもち、かつ特性バラツキが少ない、
磁気センサおよびその製造方法を提供することを目的と
している。
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の磁気センサは、主半導体基板の一方主面上に形
成された半導体磁気抵抗薄膜上に短絡電極を設けて成
る、複数の半導体磁気抵抗素子で構成された磁気センサ
であって、前記主半導体基板が他方主面側で支持基板に
固着され、当該主半導体基板が前記半導体磁気抵抗素子
間で分離されていることを特徴とする。また、前記支持
基板が絶縁体もしくは磁性体で構成されていることを特
徴とする。また、本発明の磁気センサの製造方法は、親
半導体基板の一方主面上に半導体磁気抵抗薄膜を形成
し、当該半導体磁気抵抗薄膜上に短絡電極を設けて成
る、複数の半導体磁気抵抗素子を形成する、素子形成工
程と、前記親半導体基板を他方主面側で支持基板に固着
する、親半導体基板固着工程と、前記親半導体基板を前
記半導体磁気抵抗素子間で分離する、素子間分離工程
と、少なくとも前記支持基板を切断することによって、
単位磁気センサに分割する、分割工程とを含むことを特
徴とする。また、前記親半導体基板固着工程において、
前記親半導体基板の固着を接着もしくは溶着によってお
こなうことを特徴とする。これにより、半導体磁気抵抗
素子間が分離絶縁されているため、良好な抵抗特性、感
度特性および温度特性をもった磁気センサを提供するこ
とができる。さらに半導体磁気抵抗素子の間隔が、被検
出物の山谷ピッチに正確に合うため、特性バラツキが少
ない磁気センサを提供することができる。
本発明の磁気センサは、主半導体基板の一方主面上に形
成された半導体磁気抵抗薄膜上に短絡電極を設けて成
る、複数の半導体磁気抵抗素子で構成された磁気センサ
であって、前記主半導体基板が他方主面側で支持基板に
固着され、当該主半導体基板が前記半導体磁気抵抗素子
間で分離されていることを特徴とする。また、前記支持
基板が絶縁体もしくは磁性体で構成されていることを特
徴とする。また、本発明の磁気センサの製造方法は、親
半導体基板の一方主面上に半導体磁気抵抗薄膜を形成
し、当該半導体磁気抵抗薄膜上に短絡電極を設けて成
る、複数の半導体磁気抵抗素子を形成する、素子形成工
程と、前記親半導体基板を他方主面側で支持基板に固着
する、親半導体基板固着工程と、前記親半導体基板を前
記半導体磁気抵抗素子間で分離する、素子間分離工程
と、少なくとも前記支持基板を切断することによって、
単位磁気センサに分割する、分割工程とを含むことを特
徴とする。また、前記親半導体基板固着工程において、
前記親半導体基板の固着を接着もしくは溶着によってお
こなうことを特徴とする。これにより、半導体磁気抵抗
素子間が分離絶縁されているため、良好な抵抗特性、感
度特性および温度特性をもった磁気センサを提供するこ
とができる。さらに半導体磁気抵抗素子の間隔が、被検
出物の山谷ピッチに正確に合うため、特性バラツキが少
ない磁気センサを提供することができる。
【発明の実施の形態】［実施例、図１］以下、本発明の
実施例である磁気センサの構成を図１に基づいて説明す
る。図１は差動型磁気センサの斜視図である（ホルダー
は図示せず）。図１に示すように、磁気センサ１０は、
主半導体基板であるシリコン基板１ａの一方主面上に半
導体磁気抵抗素子１１、１２が形成され、シリコン基板
１ａが他方主面側で、支持基板であるアルミナ基板２ａ
に固着されている。そして半導体磁気抵抗素子１１、１
２間のシリコン基板１ａが分離されて、隙間１３が設け
られた構成となっている。この半導体磁気抵抗素子１
１、１２は、シリコン基板１ａの一方主面上に形成され
た半導体磁気抵抗薄膜４上に複数の短絡電極５が形成さ
れ、さらに電気信号の取り出し電極６（ａ〜ｄ）が設け
られた構成となっている。また、半導体磁気抵抗素子１
１、１２は、この間隔１４が被検出物であるギヤロータ
や歯車などの山谷ピッチに正確に合うように、成膜され
ている。取り出し電極６（ａ〜ｄ）は、６ａがＶｉｎ端
子、６ｃがＧＮＤ端子、６ｂ、６ｄが共通中点端子であ
る。ここで、半導体磁気抵抗薄膜４は、高電子移動度を
有するＩｎＳｂ薄膜であり、真空蒸着法等により例えば
４μｍの厚さに形成されている。また、短絡電極５およ
び取り出し電極６は、例えばＮｉから成るコンタクト層
を真空蒸着法等により例えば２μｍの厚さに成膜し、さ
らにその上に例えばＡｕから成るボンデング層を真空蒸
着法等により例えば１μｍの厚さに成膜して形成されて
いる。さらに、半導体磁気抵抗薄膜４と短絡電極５を保
護する例えばポリイミド樹脂から成る保護膜（図示せ
ず）が、取り出し電極６を残して、コーテング等により
例えば５μｍの厚さに成膜して形成されている。本発明
における実施例の構成をとれば、各半導体磁気抵抗素子
が分離絶縁されているため、シリコン基板を介しての電
流漏れを防ぐことができる。この結果、良好な抵抗特
性、感度特性および温度特性をもった磁気センサを提供
することができる。また、主半導体基板が支持基板に固
着されているため半導体磁気抵抗素子の間隔が経時的に
変化することがなく、性能を維持することができる。さ
らに、半導体磁気抵抗素子が支持基板と一体となって形
成されているため、被検出物への取付けの作業性も向上
する。 ［上記実施例の製造方法、図２］以下、上記実施例の磁
気センサの製造方法を、図２（ａ）ないし（ｄ）の各製
造工程を示す斜視図に基づいて説明する。図２（ａ）な
いし（ｃ）は多数の半導体磁気抵抗素子が形成された親
半導体基板の部分拡大図である。まず、半導体磁気抵抗
素子の間隔が、被検出物であるギヤロータや歯車などの
山谷ピッチに合うように設計し、レジストマスクをパタ
ーン化する。そしてこれをマスクとして図２（ａ）に示
すように、親半導体基板である厚さが例えば５００μｍ
のシリコン基板１上に、真空蒸着法等により多数の半導
体磁気抵抗素子１１、１２を形成する。半導体磁気抵抗
素子を形成後、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板
１を他方主面側で、支持基板である例えば３００μｍの
厚さのアルミナ基板２に接着剤で固着する。次に、図２
（ｃ）に示すように、電気的に絶縁する必要がある半導
体磁気抵抗素子１１、１２間のシリコン基板をダイシン
グブレードによって切断し、隙間１３を形成する。続い
て、多数の半導体磁気抵抗素子が形成されたシリコン基
板をダイシングブレードによって切断して、図２（ｄ）
に示すように、単位磁気センサ１０に分割する。このと
き、既にシリコン基板が切断されている場所は支持基板
だけを切断し、その他の場所はシリコン基板と支持基板
を切断する。このようにして、所定の大きさの磁気セン
サ１０を形成することができる。本発明における実施例
の製造方法をとれば、半導体磁気抵抗素子の間隔が被検
出物の山谷ピッチに正確に合った磁気センサを多数容易
に形成することができる。この結果、特性バラツキが少
ない磁気センサを提供することができる。また、従来の
ような被検出物との山谷ピッチ合わせの手作業が不要と
なり、生産性も向上する。なお、本発明の実施例では、
支持基板としてアルミナ基板を使用した例を示したが、
これに限定されるものではなく、サファイア基板やガラ
ス基板などの絶縁体基板、フェライト基板やアモルファ
ス合金基板などの磁性体基板でもよい。特に磁性体基板
を使用した場合においては、上記効果に加えて、磁性体
によって集磁された磁束密度を検出するため、より高感
度、高出力の磁気センサを提供することができる。ま
た、親半導体基板および主半導体基板としてシリコン基
板を使用した例を示したが、これに限定されるものでは
なく、半導体磁気抵抗薄膜が良好に配向成長するＧａＡ
ｓなどの半導体基板でもよい。また、親半導体基板と支
持基板の固着に接着剤を使用した例を示したが、基板の
種類に応じて加熱溶着による方法を採用してもよい。さ
らに、半導体磁気抵抗薄膜にＩｎＳｂを使用した例を示
したが、これに限定されるものではなく、半導体磁気抵
抗素子に要求される特性に応じて、ＧａＡｓなどの他の
III−Ｖ族化合物半導体でもよい。加えて、磁気センサ
が３個以上の半導体磁気抵抗素子で構成されている場合
においても本発明は適用できる。
実施例である磁気センサの構成を図１に基づいて説明す
る。図１は差動型磁気センサの斜視図である（ホルダー
は図示せず）。図１に示すように、磁気センサ１０は、
主半導体基板であるシリコン基板１ａの一方主面上に半
導体磁気抵抗素子１１、１２が形成され、シリコン基板
１ａが他方主面側で、支持基板であるアルミナ基板２ａ
に固着されている。そして半導体磁気抵抗素子１１、１
２間のシリコン基板１ａが分離されて、隙間１３が設け
られた構成となっている。この半導体磁気抵抗素子１
１、１２は、シリコン基板１ａの一方主面上に形成され
た半導体磁気抵抗薄膜４上に複数の短絡電極５が形成さ
れ、さらに電気信号の取り出し電極６（ａ〜ｄ）が設け
られた構成となっている。また、半導体磁気抵抗素子１
１、１２は、この間隔１４が被検出物であるギヤロータ
や歯車などの山谷ピッチに正確に合うように、成膜され
ている。取り出し電極６（ａ〜ｄ）は、６ａがＶｉｎ端
子、６ｃがＧＮＤ端子、６ｂ、６ｄが共通中点端子であ
る。ここで、半導体磁気抵抗薄膜４は、高電子移動度を
有するＩｎＳｂ薄膜であり、真空蒸着法等により例えば
４μｍの厚さに形成されている。また、短絡電極５およ
び取り出し電極６は、例えばＮｉから成るコンタクト層
を真空蒸着法等により例えば２μｍの厚さに成膜し、さ
らにその上に例えばＡｕから成るボンデング層を真空蒸
着法等により例えば１μｍの厚さに成膜して形成されて
いる。さらに、半導体磁気抵抗薄膜４と短絡電極５を保
護する例えばポリイミド樹脂から成る保護膜（図示せ
ず）が、取り出し電極６を残して、コーテング等により
例えば５μｍの厚さに成膜して形成されている。本発明
における実施例の構成をとれば、各半導体磁気抵抗素子
が分離絶縁されているため、シリコン基板を介しての電
流漏れを防ぐことができる。この結果、良好な抵抗特
性、感度特性および温度特性をもった磁気センサを提供
することができる。また、主半導体基板が支持基板に固
着されているため半導体磁気抵抗素子の間隔が経時的に
変化することがなく、性能を維持することができる。さ
らに、半導体磁気抵抗素子が支持基板と一体となって形
成されているため、被検出物への取付けの作業性も向上
する。 ［上記実施例の製造方法、図２］以下、上記実施例の磁
気センサの製造方法を、図２（ａ）ないし（ｄ）の各製
造工程を示す斜視図に基づいて説明する。図２（ａ）な
いし（ｃ）は多数の半導体磁気抵抗素子が形成された親
半導体基板の部分拡大図である。まず、半導体磁気抵抗
素子の間隔が、被検出物であるギヤロータや歯車などの
山谷ピッチに合うように設計し、レジストマスクをパタ
ーン化する。そしてこれをマスクとして図２（ａ）に示
すように、親半導体基板である厚さが例えば５００μｍ
のシリコン基板１上に、真空蒸着法等により多数の半導
体磁気抵抗素子１１、１２を形成する。半導体磁気抵抗
素子を形成後、図２（ｂ）に示すように、シリコン基板
１を他方主面側で、支持基板である例えば３００μｍの
厚さのアルミナ基板２に接着剤で固着する。次に、図２
（ｃ）に示すように、電気的に絶縁する必要がある半導
体磁気抵抗素子１１、１２間のシリコン基板をダイシン
グブレードによって切断し、隙間１３を形成する。続い
て、多数の半導体磁気抵抗素子が形成されたシリコン基
板をダイシングブレードによって切断して、図２（ｄ）
に示すように、単位磁気センサ１０に分割する。このと
き、既にシリコン基板が切断されている場所は支持基板
だけを切断し、その他の場所はシリコン基板と支持基板
を切断する。このようにして、所定の大きさの磁気セン
サ１０を形成することができる。本発明における実施例
の製造方法をとれば、半導体磁気抵抗素子の間隔が被検
出物の山谷ピッチに正確に合った磁気センサを多数容易
に形成することができる。この結果、特性バラツキが少
ない磁気センサを提供することができる。また、従来の
ような被検出物との山谷ピッチ合わせの手作業が不要と
なり、生産性も向上する。なお、本発明の実施例では、
支持基板としてアルミナ基板を使用した例を示したが、
これに限定されるものではなく、サファイア基板やガラ
ス基板などの絶縁体基板、フェライト基板やアモルファ
ス合金基板などの磁性体基板でもよい。特に磁性体基板
を使用した場合においては、上記効果に加えて、磁性体
によって集磁された磁束密度を検出するため、より高感
度、高出力の磁気センサを提供することができる。ま
た、親半導体基板および主半導体基板としてシリコン基
板を使用した例を示したが、これに限定されるものでは
なく、半導体磁気抵抗薄膜が良好に配向成長するＧａＡ
ｓなどの半導体基板でもよい。また、親半導体基板と支
持基板の固着に接着剤を使用した例を示したが、基板の
種類に応じて加熱溶着による方法を採用してもよい。さ
らに、半導体磁気抵抗薄膜にＩｎＳｂを使用した例を示
したが、これに限定されるものではなく、半導体磁気抵
抗素子に要求される特性に応じて、ＧａＡｓなどの他の
III−Ｖ族化合物半導体でもよい。加えて、磁気センサ
が３個以上の半導体磁気抵抗素子で構成されている場合
においても本発明は適用できる。
【発明の効果】以上のように本発明によれば、各半導体
磁気抵抗素子が分離絶縁されているため、シリコン基板
を介しての電流漏れを防ぐことができる。この結果、良
好な抵抗特性、感度特性および温度特性をもった磁気セ
ンサを提供することができる。また、半導体磁気抵抗素
子の間隔が被検出物の山谷ピッチに正確に合った磁気セ
ンサを多数容易に形成することができる。この結果、特
性バラツキが少ない磁気センサを提供することができ
る。
磁気抵抗素子が分離絶縁されているため、シリコン基板
を介しての電流漏れを防ぐことができる。この結果、良
好な抵抗特性、感度特性および温度特性をもった磁気セ
ンサを提供することができる。また、半導体磁気抵抗素
子の間隔が被検出物の山谷ピッチに正確に合った磁気セ
ンサを多数容易に形成することができる。この結果、特
性バラツキが少ない磁気センサを提供することができ
る。
【図１】本発明の実施例である磁気センサの構成を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図２】上記実施例の磁気センサの各製造工程を示す斜
視図である。
視図である。
【図３】従来の磁気センサの構成を示す斜視図である。
１、１ａ ----- シリコン基板
２、２ａ ----- アルミナ基板
４ ----- 半導体磁気抵抗薄膜
５ ----- 短絡電極
６ ----- 取り出し電極
１０ ----- 磁気センサ
１１、１２ ----- 半導体磁気抵抗素子
Claims (4)
- 【請求項１】 主半導体基板の一方主面上に形成された
半導体磁気抵抗薄膜上に短絡電極を設けて成る、複数の
半導体磁気抵抗素子で構成された磁気センサであって、 前記主半導体基板が他方主面側で支持基板に固着され、
当該主半導体基板が前記半導体磁気抵抗素子間で分離さ
れていることを特徴とする磁気センサ。 - 【請求項２】 前記支持基板が絶縁体もしくは磁性体で
構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の磁
気センサ。 - 【請求項３】 親半導体基板の一方主面上に半導体磁気
抵抗薄膜を形成し、当該半導体磁気抵抗薄膜上に短絡電
極を設けて成る、複数の半導体磁気抵抗素子を形成す
る、素子形成工程と、 前記親半導体基板を他方主面側で支持基板に固着する、
親半導体基板固着工程と、 前記親半導体基板を前記半導体磁気抵抗素子間で分離す
る、素子間分離工程と、 少なくとも前記支持基板を切断することによって、単位
磁気センサに分割する、分割工程とを含むことを特徴と
する磁気センサの製造方法。 - 【請求項４】 前記親半導体基板固着工程において、前
記親半導体基板の固着を接着もしくは溶着によっておこ
なうことを特徴とする、請求項３に記載の磁気センサの
製造方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002063637A JP2003264323A (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 磁気センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002063637A JP2003264323A (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 磁気センサおよびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003264323A true JP2003264323A (ja) | 2003-09-19 |
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ID=29196809
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2002063637A Pending JP2003264323A (ja) | 2002-03-08 | 2002-03-08 | 磁気センサおよびその製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2003264323A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012122851A1 (zh) * | 2011-03-11 | 2012-09-20 | Qu Bingjun | 磁传感器芯片以及磁传感器 |
-
2002
- 2002-03-08 JP JP2002063637A patent/JP2003264323A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012122851A1 (zh) * | 2011-03-11 | 2012-09-20 | Qu Bingjun | 磁传感器芯片以及磁传感器 |
| CN103562739A (zh) * | 2011-03-11 | 2014-02-05 | 曲炳郡 | 磁传感器芯片以及磁传感器 |
| US9588192B2 (en) | 2011-03-11 | 2017-03-07 | Bingjun Qu | Magnetic sensor chip and magnetic sensor |
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