JP2003270308A - 半導体基板に集積された磁界検出素子及びその製造方法 - Google Patents
半導体基板に集積された磁界検出素子及びその製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G—PHYSICS
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- G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
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- G01R15/185—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core with compensation or feedback windings or interacting coils, e.g. 0-flux sensors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 量産性や費用面において優れ、超小型であり
ながらも閉磁路を構成して磁速の漏洩を最小化すること
ができ、超小型でありながらも高感度の磁界検出特性を
有し、省エネルギーが実現可能な半導体基板に集積され
た磁界検出素子を提供する。 【解決手段】 磁界検出素子は、半導体基板に閉磁路を
構成するように２つの棒状の軟磁性コア体を設け、両棒
体を‘８’の字形に巻線した構造を有する結合型構造、
または各棒体を分離して巻線した形状を有する分離型構
造を有するように金属膜で励磁コイルを設ける。そし
て、励磁コイルと一緒に２つの棒体をソレノイド状に一
緒に巻線した構造、または各棒体を分離して巻線した構
造を有するように金属膜で磁界変化検出用コイルを設け
る。
ながらも閉磁路を構成して磁速の漏洩を最小化すること
ができ、超小型でありながらも高感度の磁界検出特性を
有し、省エネルギーが実現可能な半導体基板に集積され
た磁界検出素子を提供する。 【解決手段】 磁界検出素子は、半導体基板に閉磁路を
構成するように２つの棒状の軟磁性コア体を設け、両棒
体を‘８’の字形に巻線した構造を有する結合型構造、
または各棒体を分離して巻線した形状を有する分離型構
造を有するように金属膜で励磁コイルを設ける。そし
て、励磁コイルと一緒に２つの棒体をソレノイド状に一
緒に巻線した構造、または各棒体を分離して巻線した構
造を有するように金属膜で磁界変化検出用コイルを設け
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁界検出素子に関
し、特に半導体基板に集積された磁界検出素子及びその
製造方法に関する。
し、特に半導体基板に集積された磁界検出素子及びその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁界検出素子は、目や耳のような人の感
覚器官で直接的に感じることはできないが、様々な物理
的現象を通じてその存在が立証された磁気エネルギーを
人が間接的に感じることができるように具現した装置で
ある。かかる磁界検出素子として、軟磁性体とコイルを
用いた磁気センサーが長い間利用されてきた。磁気セン
サーは、比較的大きな棒状のコア体（core）または軟磁
性リボンからなる環状コア体にコイルを巻線することで
具現する。また、測定磁界に比例する磁界を得るために
電子回路が用いられる。
覚器官で直接的に感じることはできないが、様々な物理
的現象を通じてその存在が立証された磁気エネルギーを
人が間接的に感じることができるように具現した装置で
ある。かかる磁界検出素子として、軟磁性体とコイルを
用いた磁気センサーが長い間利用されてきた。磁気セン
サーは、比較的大きな棒状のコア体（core）または軟磁
性リボンからなる環状コア体にコイルを巻線することで
具現する。また、測定磁界に比例する磁界を得るために
電子回路が用いられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の磁界検
出素子は、大きな棒状のコア体または軟磁性リボンによ
る環状のコア体にコイルが巻線され利用されるため、製
造コストが高く、またシステムの体積が増加するという
問題点があった。
出素子は、大きな棒状のコア体または軟磁性リボンによ
る環状のコア体にコイルが巻線され利用されるため、製
造コストが高く、またシステムの体積が増加するという
問題点があった。
【０００４】また、励磁コイルにより発生する磁束変化
及び検出磁界は、コア体による磁束漏れを避けることが
できないため、高感度の磁界検出が困難であるという問
題点があった。
及び検出磁界は、コア体による磁束漏れを避けることが
できないため、高感度の磁界検出が困難であるという問
題点があった。
【０００５】そこで、本発明は、前記のような問題点を
解決するため、超小型で、かつより正確に磁界が検出で
きるように半導体基板に集積された高感度の磁界検出素
子及びその製造方法を提供することをその目的とする。
解決するため、超小型で、かつより正確に磁界が検出で
きるように半導体基板に集積された高感度の磁界検出素
子及びその製造方法を提供することをその目的とする。
【０００６】本発明は、また、外部測定磁界が零（zer
o）である時、磁束変化検出用コイルに誘導波形が現れ
ないようにすることを目的とする。
o）である時、磁束変化検出用コイルに誘導波形が現れ
ないようにすることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明による磁界検出素子は、半導体基板に閉磁路
を構成するように形成された軟磁性コア体と、前記軟磁
性コア体を巻線した形態の金属膜で形成される励磁コイ
ル、及び前記励磁コイル上と同一平面上に具現し、前記
軟磁性コア体を巻線した形態の金属膜で形成される磁界
変化検出用コイルとを含む。
に、本発明による磁界検出素子は、半導体基板に閉磁路
を構成するように形成された軟磁性コア体と、前記軟磁
性コア体を巻線した形態の金属膜で形成される励磁コイ
ル、及び前記励磁コイル上と同一平面上に具現し、前記
軟磁性コア体を巻線した形態の金属膜で形成される磁界
変化検出用コイルとを含む。
【０００８】ここで、前記軟磁性コア体は、同一平面上
に平行する２つの棒状に形成した棒体である。そして、
前記２つの棒体は、その長さ方向が磁界検出軸方向に向
けるように設ける。一方、前記軟磁性コア体は、四角リ
ング状に形成することができ、この時、前記軟磁性コア
体は、２つの棒状に形成した場合と同様に、その長さ方
向を磁界検出軸方向にする。
に平行する２つの棒状に形成した棒体である。そして、
前記２つの棒体は、その長さ方向が磁界検出軸方向に向
けるように設ける。一方、前記軟磁性コア体は、四角リ
ング状に形成することができ、この時、前記軟磁性コア
体は、２つの棒状に形成した場合と同様に、その長さ方
向を磁界検出軸方向にする。
【０００９】前記励磁コイルは、前記２つの棒体を交互
に‘8’の字形に巻線した構造を有するように設けるこ
とができ、また他には、前記２つの棒体をそれぞれソレ
ノイド状に巻線した構造を有するように設けることがで
きる。一方、前記軟磁性コア体を四角リング状に形成し
た場合、前記励磁コイルは、磁界検出軸方向に位置する
対向する両辺を交互に巻線した‘8’の字形の構造、ま
たは前記対向する両辺をそれぞれ巻線した構造を有する
ように設けることができる。
に‘8’の字形に巻線した構造を有するように設けるこ
とができ、また他には、前記２つの棒体をそれぞれソレ
ノイド状に巻線した構造を有するように設けることがで
きる。一方、前記軟磁性コア体を四角リング状に形成し
た場合、前記励磁コイルは、磁界検出軸方向に位置する
対向する両辺を交互に巻線した‘8’の字形の構造、ま
たは前記対向する両辺をそれぞれ巻線した構造を有する
ように設けることができる。
【００１０】前記磁界変化検出用コイルは、前記軟磁性
コア体をなす前記２つの棒体または前記四角リング体の
磁界検出軸方向に形成された両辺を交互に‘8’の字形
に巻線するか、または前記２つの棒体または前記四角リ
ング体の両辺をそれぞれソレノイド状に巻線した構造を
有する励磁コイルと同一平面上に具現し、前記２つの棒
体または前記四角リング体の両辺を一緒にソレノイド状
に巻線した構造を有するように設ける。また他には、前
記磁界変化検出用コイルは、前記２つの棒体または前記
四角リング体の磁界検出軸方向に形成された両辺を
‘8’の字形に巻線するか、または前記２つの棒体また
は前記四角リング体の両辺をそれぞれソレノイド状に巻
線した構造を有する励磁コイルと同一平面上に具現し、
前記２つの棒体または前記四角リング体の両辺をそれぞ
れソレノイド状に巻線した構造を有するように設けるこ
とができる。
コア体をなす前記２つの棒体または前記四角リング体の
磁界検出軸方向に形成された両辺を交互に‘8’の字形
に巻線するか、または前記２つの棒体または前記四角リ
ング体の両辺をそれぞれソレノイド状に巻線した構造を
有する励磁コイルと同一平面上に具現し、前記２つの棒
体または前記四角リング体の両辺を一緒にソレノイド状
に巻線した構造を有するように設ける。また他には、前
記磁界変化検出用コイルは、前記２つの棒体または前記
四角リング体の磁界検出軸方向に形成された両辺を
‘8’の字形に巻線するか、または前記２つの棒体また
は前記四角リング体の両辺をそれぞれソレノイド状に巻
線した構造を有する励磁コイルと同一平面上に具現し、
前記２つの棒体または前記四角リング体の両辺をそれぞ
れソレノイド状に巻線した構造を有するように設けるこ
とができる。
【００１１】前記目的を達成するべく、本発明による磁
界検出素子の半導体製造方法は、半導体基板の上面を、
励磁コイルと磁界変化検出用コイルの下部に対応するパ
ターンに沿ってエッチングし、そのエッチングされた領
域に金属を一次投入して前記励磁コイルと前記磁界変化
検出用コイルの下部を形成する段階と、前記金属が一次
投入された前記半導体基板の上部に絶縁膜を形成する段
階と、前記絶縁膜に前記エッチング領域に投入された金
属と対応して、所定距離を隔てて両側に前記金属と連通
する貫通孔をそれぞれ形成する一次貫通孔形成段階と、
前記一次貫通孔が形成された前記第１の絶縁膜の上部に
軟磁性体膜を積層し、パターン形成とエッチングによっ
て軟磁性コア体を形成する段階と、前記軟磁性コア体が
形成された前記半導体基板の上部に第２の絶縁膜を形成
する段階と、前記第２の絶縁膜の前記一次貫通孔と同一
の位置に、前記金属と連通する貫通孔を二次に形成する
段階、及び前記二次貫通孔が形成された前記第２の絶縁
膜の上部に感光物質を塗布し、前記励磁コイルと前記磁
界変化検出用コイルの上部に対応するパターンに沿って
エッチングし、そのパターン形成された領域に金属を二
次投入して前記励磁コイルと前記磁界変化検出用コイル
の上部を形成する段階とを含む。
界検出素子の半導体製造方法は、半導体基板の上面を、
励磁コイルと磁界変化検出用コイルの下部に対応するパ
ターンに沿ってエッチングし、そのエッチングされた領
域に金属を一次投入して前記励磁コイルと前記磁界変化
検出用コイルの下部を形成する段階と、前記金属が一次
投入された前記半導体基板の上部に絶縁膜を形成する段
階と、前記絶縁膜に前記エッチング領域に投入された金
属と対応して、所定距離を隔てて両側に前記金属と連通
する貫通孔をそれぞれ形成する一次貫通孔形成段階と、
前記一次貫通孔が形成された前記第１の絶縁膜の上部に
軟磁性体膜を積層し、パターン形成とエッチングによっ
て軟磁性コア体を形成する段階と、前記軟磁性コア体が
形成された前記半導体基板の上部に第２の絶縁膜を形成
する段階と、前記第２の絶縁膜の前記一次貫通孔と同一
の位置に、前記金属と連通する貫通孔を二次に形成する
段階、及び前記二次貫通孔が形成された前記第２の絶縁
膜の上部に感光物質を塗布し、前記励磁コイルと前記磁
界変化検出用コイルの上部に対応するパターンに沿って
エッチングし、そのパターン形成された領域に金属を二
次投入して前記励磁コイルと前記磁界変化検出用コイル
の上部を形成する段階とを含む。
【００１２】ここで、前記励磁コイルと前記磁界変化検
出用コイルの下部を形成する段階は、前記半導体基板の
上面に感光物質を塗布する段階と、前記半導体基板の上
面に塗布された前記感光物質に露光現象を用いて励磁コ
イルと磁界変化検出用コイルの下部に対応するパターン
を形成する段階と、前記パターニングされた断面に沿っ
て前記半導体基板の上部に酸化膜を形成する段階と、前
記酸化膜に沿ってシードレイヤーを形成する段階と、前
記シードレイヤーの上部のパターン形成領域に金属が埋
め込まれるように、前記半導体基板の上部に金属膜を形
成する段階、及び前記パターン領域のそれぞれに埋め込
まれた金属が互いに絶縁されるように前記半導体基板の
上面を研磨する段階とを含む。
出用コイルの下部を形成する段階は、前記半導体基板の
上面に感光物質を塗布する段階と、前記半導体基板の上
面に塗布された前記感光物質に露光現象を用いて励磁コ
イルと磁界変化検出用コイルの下部に対応するパターン
を形成する段階と、前記パターニングされた断面に沿っ
て前記半導体基板の上部に酸化膜を形成する段階と、前
記酸化膜に沿ってシードレイヤーを形成する段階と、前
記シードレイヤーの上部のパターン形成領域に金属が埋
め込まれるように、前記半導体基板の上部に金属膜を形
成する段階、及び前記パターン領域のそれぞれに埋め込
まれた金属が互いに絶縁されるように前記半導体基板の
上面を研磨する段階とを含む。
【００１３】一方、前記励磁コイルと前記磁界変化検出
用コイルの下部を形成する段階は、前記半導体基板の上
面に酸化膜を形成する段階と、前記酸化膜の上部にシー
ドレイヤーを形成する段階と、前記シードレイヤーの上
部にシック（thick）フォトレジストを塗布する段階
と、前記シードレイヤーの上部に塗布された前記シック
フォトレジストに露光現象を用いて前記励磁コイルと前
記磁界変化検出用コイルの下部に対応するパターンを形
成する段階と、前記パターニングされた領域に金属が埋
め込まれるように前記半導体基板の上部に金属膜を形成
する段階、及び前記励磁コイルと前記磁界変化検出用コ
イルの下部を形成するための前記パターン形成された領
域のそれぞれに埋め込まれた金属が互いに絶縁されるよ
うに前記シードレイヤー及び前記シードレイヤーの上部
に塗布された前記感光物質を取り除く段階とを含む過程
を通じて具現することができる。
用コイルの下部を形成する段階は、前記半導体基板の上
面に酸化膜を形成する段階と、前記酸化膜の上部にシー
ドレイヤーを形成する段階と、前記シードレイヤーの上
部にシック（thick）フォトレジストを塗布する段階
と、前記シードレイヤーの上部に塗布された前記シック
フォトレジストに露光現象を用いて前記励磁コイルと前
記磁界変化検出用コイルの下部に対応するパターンを形
成する段階と、前記パターニングされた領域に金属が埋
め込まれるように前記半導体基板の上部に金属膜を形成
する段階、及び前記励磁コイルと前記磁界変化検出用コ
イルの下部を形成するための前記パターン形成された領
域のそれぞれに埋め込まれた金属が互いに絶縁されるよ
うに前記シードレイヤー及び前記シードレイヤーの上部
に塗布された前記感光物質を取り除く段階とを含む過程
を通じて具現することができる。
【００１４】また、前記励磁コイルと前記磁界変化検出
用コイルの上部を形成する段階は、前記二次貫通孔が形
成された前記第２の絶縁膜の上部に感光物質を塗布する
段階と、前記第２の絶縁膜の上部に塗布された前記感光
物質に露光現象を用いて前記励磁コイルと前記磁界変化
検出用コイルの上部に対応するパターンを形成する段階
と、前記パターニングされた断面に沿ってシードレイヤ
ーを形成する段階と、前記励磁コイルと前記磁界変化検
出用コイルの上部に対応するようにエッチングされた部
分に金属を二次投入する段階と、前記パターン形成領域
のそれぞれに埋め込まれた金属が互いに絶縁されるよう
に上面を研磨する段階、及び前記二次投入された金属を
除く前記第２の絶縁膜の上部に塗布された感光物質を取
り除く段階とを含む。
用コイルの上部を形成する段階は、前記二次貫通孔が形
成された前記第２の絶縁膜の上部に感光物質を塗布する
段階と、前記第２の絶縁膜の上部に塗布された前記感光
物質に露光現象を用いて前記励磁コイルと前記磁界変化
検出用コイルの上部に対応するパターンを形成する段階
と、前記パターニングされた断面に沿ってシードレイヤ
ーを形成する段階と、前記励磁コイルと前記磁界変化検
出用コイルの上部に対応するようにエッチングされた部
分に金属を二次投入する段階と、前記パターン形成領域
のそれぞれに埋め込まれた金属が互いに絶縁されるよう
に上面を研磨する段階、及び前記二次投入された金属を
除く前記第２の絶縁膜の上部に塗布された感光物質を取
り除く段階とを含む。
【００１５】一方、前述した前記励磁コイルと前記磁界
変化検出用コイルの上部を形成する段階は、前記二次貫
通孔が形成された前記第２の絶縁膜の上部にシードレイ
ヤーを形成する段階と、前記シードレイヤーの上部にシ
ックフォトレジストを塗布する段階と、前記シードレイ
ヤーの上部に塗布された前記シックフォトレジストに露
光現象を用いて前記励磁コイルと前記磁界変化検出用コ
イルの上部に対応するパターンを形成する段階と、前記
パターン形成された部分に金属を投入する段階、及び前
記励磁コイルと前記磁界変化検出用コイルの上部を形成
するための前記パターン形成領域のそれぞれに埋め込ま
れた金属が互いに絶縁されるように、前記シードレイヤ
ー及び前記シードレイヤーの上部に塗布された前記シッ
クフォトレジストを取り除く段階とを含む過程を通じて
具現することができる。
変化検出用コイルの上部を形成する段階は、前記二次貫
通孔が形成された前記第２の絶縁膜の上部にシードレイ
ヤーを形成する段階と、前記シードレイヤーの上部にシ
ックフォトレジストを塗布する段階と、前記シードレイ
ヤーの上部に塗布された前記シックフォトレジストに露
光現象を用いて前記励磁コイルと前記磁界変化検出用コ
イルの上部に対応するパターンを形成する段階と、前記
パターン形成された部分に金属を投入する段階、及び前
記励磁コイルと前記磁界変化検出用コイルの上部を形成
するための前記パターン形成領域のそれぞれに埋め込ま
れた金属が互いに絶縁されるように、前記シードレイヤ
ー及び前記シードレイヤーの上部に塗布された前記シッ
クフォトレジストを取り除く段階とを含む過程を通じて
具現することができる。
【００１６】上述のような本発明の半導体基板に集積さ
れた磁界検出素子及びその製造方法によると、軟磁性コ
ア体を検出軸方向に長く形成して反磁界成分を減少する
ことができ、また、磁界変化検出用コイルが、軟磁性コ
ア体を巻線している励磁コイルと共に巻線された構造に
することにより、磁束変化検出用コイルで誘導波形が現
れなくなる。
れた磁界検出素子及びその製造方法によると、軟磁性コ
ア体を検出軸方向に長く形成して反磁界成分を減少する
ことができ、また、磁界変化検出用コイルが、軟磁性コ
ア体を巻線している励磁コイルと共に巻線された構造に
することにより、磁束変化検出用コイルで誘導波形が現
れなくなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照し、本
発明を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形
態による半導体基板に集積された磁界検出素子を模式的
に示す図である。磁界検出素子では、互いに平行する棒
状の２つの軟磁性コア体１、２を励磁コイル３が‘８’
の字形に巻線しており、磁界変化検出用コイル４が励磁
コイル３上で第１及び第２の軟磁性コア体１、２を一緒
に巻線している。ここで、励磁コイル３は、２つの軟磁
性コア体をそれぞれ巻線することができ、磁界変化検出
用コイル４もまた励磁コイル３上で棒状の２つの軟磁性
コア体１、２をそれぞれ巻線した構造を有するように設
けることができる。
発明を詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形
態による半導体基板に集積された磁界検出素子を模式的
に示す図である。磁界検出素子では、互いに平行する棒
状の２つの軟磁性コア体１、２を励磁コイル３が‘８’
の字形に巻線しており、磁界変化検出用コイル４が励磁
コイル３上で第１及び第２の軟磁性コア体１、２を一緒
に巻線している。ここで、励磁コイル３は、２つの軟磁
性コア体をそれぞれ巻線することができ、磁界変化検出
用コイル４もまた励磁コイル３上で棒状の２つの軟磁性
コア体１、２をそれぞれ巻線した構造を有するように設
けることができる。
【００１８】前記のように、棒状の２つの軟磁性コア体
を‘８’の字形に巻線した構造を便宜上、‘結合型構
造’と称する。そして、前記のような棒状の２つの軟磁
性コア体をそれぞれ巻線した構造を‘分離型構造’と称
する。そして、下記で説明する更なる他の実施の形態で
ある四角リング状の軟磁性コア体においても互いに対向
する両辺を‘８’の字形に巻線した構造を‘結合型構
造’と称し、互いに対向する両辺をそれぞれ巻線した構
造を‘分離型構造’と称する。
を‘８’の字形に巻線した構造を便宜上、‘結合型構
造’と称する。そして、前記のような棒状の２つの軟磁
性コア体をそれぞれ巻線した構造を‘分離型構造’と称
する。そして、下記で説明する更なる他の実施の形態で
ある四角リング状の軟磁性コア体においても互いに対向
する両辺を‘８’の字形に巻線した構造を‘結合型構
造’と称し、互いに対向する両辺をそれぞれ巻線した構
造を‘分離型構造’と称する。
【００１９】図２（Ａ）乃至図２（Ｆ）は、図１に示し
た磁界検出素子の動作を説明するためのタイミング図で
ある。図２（Ａ）は、第１の軟磁性コア体１で発生した
磁界の波形図、図２（Ｂ）は、第２の軟磁性コア体２で
発生した磁界の波形図、図２（Ｃ）は、第１の軟磁性コ
ア体１で発生した磁束密度の波形図、図２（Ｄ）は、第
２の軟磁性コア体２で発生した磁束密度の波形図、そし
て図２（Ｅ）及び図２（Ｆ）は、磁界変化検出用コイル
に誘導される第１及び第２の誘導電圧Vind１、Vind２
と、第１及び第２の誘導電圧の和（Vind１＋Vind２）を
それぞれ示す波形図である。
た磁界検出素子の動作を説明するためのタイミング図で
ある。図２（Ａ）は、第１の軟磁性コア体１で発生した
磁界の波形図、図２（Ｂ）は、第２の軟磁性コア体２で
発生した磁界の波形図、図２（Ｃ）は、第１の軟磁性コ
ア体１で発生した磁束密度の波形図、図２（Ｄ）は、第
２の軟磁性コア体２で発生した磁束密度の波形図、そし
て図２（Ｅ）及び図２（Ｆ）は、磁界変化検出用コイル
に誘導される第１及び第２の誘導電圧Vind１、Vind２
と、第１及び第２の誘導電圧の和（Vind１＋Vind２）を
それぞれ示す波形図である。
【００２０】磁界検出素子は、図１のように、励磁コイ
ル３が２つの軟磁性コア体1、２に‘８’の字形に巻線
されると、交流の励磁電流により各コア体１、２の内部
の磁界‘Hext（外部磁界）＋Hexc（励磁コイルによる磁
界）’と‘Hext−Hexc’及び磁速密度‘Bext（外部磁界
による磁速密度）＋Bexc（励磁コイルによる磁速密
度）’と‘Bext−Bexc’とが互いに逆方向に発生する
（図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ参照）。一方、磁界変化検
出用コイル４は、２つのコア体１、２のそれぞれから発
生する磁速変化の和をとるようにして巻線されており、
励磁交流電流による電子誘導により発生する磁速変化を
検出する。この時、磁界変化検出用コイル４で検出され
る誘導電圧は、２つのコア体１、２のそれぞれの内部磁
界が逆方向であるため、対称的に発生した両誘導電圧
‘Vind１’、‘Vind２’の発生電圧が相殺され検出され
る（図２（Ｆ））。即ち、各コア体１、２の軸方向から
外部磁界‘Hext’は両コア体１、２に対し同一方向に印
加されるため、両コア体１、２のそれぞれから発生する
内部磁界は、‘Hext＋Hexc’と‘Hext−Hexc’になる。
この時、図２（Ｅ）に示したように、磁界変化検出用コ
イルにぞれぞれ電圧（Vind１、Vind２）が誘導され、誘
導電圧（Vind１、Vind２）を測定することにより、外部
磁界‘Hext’の大きさが分かる。
ル３が２つの軟磁性コア体1、２に‘８’の字形に巻線
されると、交流の励磁電流により各コア体１、２の内部
の磁界‘Hext（外部磁界）＋Hexc（励磁コイルによる磁
界）’と‘Hext−Hexc’及び磁速密度‘Bext（外部磁界
による磁速密度）＋Bexc（励磁コイルによる磁速密
度）’と‘Bext−Bexc’とが互いに逆方向に発生する
（図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ参照）。一方、磁界変化検
出用コイル４は、２つのコア体１、２のそれぞれから発
生する磁速変化の和をとるようにして巻線されており、
励磁交流電流による電子誘導により発生する磁速変化を
検出する。この時、磁界変化検出用コイル４で検出され
る誘導電圧は、２つのコア体１、２のそれぞれの内部磁
界が逆方向であるため、対称的に発生した両誘導電圧
‘Vind１’、‘Vind２’の発生電圧が相殺され検出され
る（図２（Ｆ））。即ち、各コア体１、２の軸方向から
外部磁界‘Hext’は両コア体１、２に対し同一方向に印
加されるため、両コア体１、２のそれぞれから発生する
内部磁界は、‘Hext＋Hexc’と‘Hext−Hexc’になる。
この時、図２（Ｅ）に示したように、磁界変化検出用コ
イルにぞれぞれ電圧（Vind１、Vind２）が誘導され、誘
導電圧（Vind１、Vind２）を測定することにより、外部
磁界‘Hext’の大きさが分かる。
【００２１】前記のような磁界検出素子においては、２
つの軟磁性コア体１、２と‘８’の字形の結合型構造を
有する励磁コイル３と、２つの軟磁性コア体１、２で発
生する磁速変化の和が得られるように、磁界変化検出用
コイル４を励磁コイル３上にソレノイド状に積層する構
造が重要である。このような磁界検出素子の構造は、外
部磁界‘Hext’がない時、軟磁性コア体１、２から発生
した磁界による誘導波形を相殺し、励磁コイルにより発
生した磁束は、軟磁性コア体で閉磁路を形成するためで
ある。
つの軟磁性コア体１、２と‘８’の字形の結合型構造を
有する励磁コイル３と、２つの軟磁性コア体１、２で発
生する磁速変化の和が得られるように、磁界変化検出用
コイル４を励磁コイル３上にソレノイド状に積層する構
造が重要である。このような磁界検出素子の構造は、外
部磁界‘Hext’がない時、軟磁性コア体１、２から発生
した磁界による誘導波形を相殺し、励磁コイルにより発
生した磁束は、軟磁性コア体で閉磁路を形成するためで
ある。
【００２２】一方、図１に示した軟磁性コア体は、四角
リング（Retangular−ring）の形態を有することができ
る。そして、四角リング体の両辺に結合型構造に励磁コ
イルを巻線し、磁界変化検出用コイルを四角リング体の
両辺にソレノイド状に巻線して同一の効果を得ることが
できる。また、磁界変化検出用コイルを四角リング体の
両辺にそれぞれソレノイド状に巻線して同一の効果を得
ることができる。
リング（Retangular−ring）の形態を有することができ
る。そして、四角リング体の両辺に結合型構造に励磁コ
イルを巻線し、磁界変化検出用コイルを四角リング体の
両辺にソレノイド状に巻線して同一の効果を得ることが
できる。また、磁界変化検出用コイルを四角リング体の
両辺にそれぞれソレノイド状に巻線して同一の効果を得
ることができる。
【００２３】ここで、１つの棒状のコア体に励磁コイル
と磁界変化検出用コイルを配設することによっても磁界
検出は可能であるが、この場合には、外部磁界がなくて
も検出コイルには励磁コイルによる大きな誘導電圧波形
が大きく発生し、増幅、フィルタリングなどの検出コイ
ル出力に対する信号処理が煩わしくなる。従って、２つ
の棒状コア体や１つの四角リング状コア体を使用するこ
とが信号処理上において大きな長所となる。
と磁界変化検出用コイルを配設することによっても磁界
検出は可能であるが、この場合には、外部磁界がなくて
も検出コイルには励磁コイルによる大きな誘導電圧波形
が大きく発生し、増幅、フィルタリングなどの検出コイ
ル出力に対する信号処理が煩わしくなる。従って、２つ
の棒状コア体や１つの四角リング状コア体を使用するこ
とが信号処理上において大きな長所となる。
【００２４】図３（Ａ）乃至図３（Ｅ）は、半導体基板
上に磁界検出素子を製造する過程を示す製造工程図であ
って、図１に模式的に示した磁界検出素子のＸ-Ｘ’線
及びＹ−Ｙ’線に沿って切断された断面状態を示してい
る。図３（Ａ）乃至図３（Ｅ）において、左側は、Ｘ-
Ｘ’線に沿って切断された断面の状態であり、右側は、
Ｙ-Ｙ’線に沿って切断された断面の状態である。
上に磁界検出素子を製造する過程を示す製造工程図であ
って、図１に模式的に示した磁界検出素子のＸ-Ｘ’線
及びＹ−Ｙ’線に沿って切断された断面状態を示してい
る。図３（Ａ）乃至図３（Ｅ）において、左側は、Ｘ-
Ｘ’線に沿って切断された断面の状態であり、右側は、
Ｙ-Ｙ’線に沿って切断された断面の状態である。
【００２５】以下に、磁界検出素子の製造工程を説明す
る。磁界検出素子は、半導体基板２１の上面に感光物質
と露光現象も用いて励磁コイル及び磁界変化検出用コイ
ルが交互に１回ずつ巻線された構造を有するようにパタ
ーンを形成し、エッチングによってパターンに応じた高
断面比の形状２２を具現する。その後、高断面比の形状
２２が具現された半導体基板２１のエッチングされた断
面に沿って電気的絶縁のための酸化膜（図示せず）を形
成する（図３（Ａ））。その後、酸化膜に沿ってメッキ
のためのシードレイヤー（図示せず）を形成し、シード
レイヤーの上部にエッチングによって陥没された領域２
２に金属（例えば、銅）２３が埋め込まれるように金属
膜を形成する。そして、各陥没領域２２に埋め込まれた
金属２３が互いに絶縁できるように基板の上面にＣＭＰ
（Chemical Mechanical Polishing）を施す（図３
（Ｂ））。
る。磁界検出素子は、半導体基板２１の上面に感光物質
と露光現象も用いて励磁コイル及び磁界変化検出用コイ
ルが交互に１回ずつ巻線された構造を有するようにパタ
ーンを形成し、エッチングによってパターンに応じた高
断面比の形状２２を具現する。その後、高断面比の形状
２２が具現された半導体基板２１のエッチングされた断
面に沿って電気的絶縁のための酸化膜（図示せず）を形
成する（図３（Ａ））。その後、酸化膜に沿ってメッキ
のためのシードレイヤー（図示せず）を形成し、シード
レイヤーの上部にエッチングによって陥没された領域２
２に金属（例えば、銅）２３が埋め込まれるように金属
膜を形成する。そして、各陥没領域２２に埋め込まれた
金属２３が互いに絶縁できるように基板の上面にＣＭＰ
（Chemical Mechanical Polishing）を施す（図３
（Ｂ））。
【００２６】一方、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示した
ように、半導体基板２１に高断面比の形状２２を具現及
び励磁コイルと磁界変化検出用コイルの巻線下部の形成
は、また別の製造方法を通じて具現することができる。
その方法は、先ず、半導体基板２１に電気的絶縁のため
に酸化膜を形成し、メッキのためのシードレイヤーを酸
化膜の上に形成する。その後、シック（Thick）ＰＲ（P
hoto Resist）をシードレイヤーの上部に塗布した後、
露光を通じてパターンを形成し、パターンに沿ってエッ
チングして励磁コイルと磁界変化検出用コイルの下部形
状を具現することができる。そして、エッチング領域に
金属が埋め込まれるように金属膜を成形した後、シック
ＰＲとシードレイヤーを取り除くことで励磁コイルと磁
界変化検出用コイルの巻線下部を形成することができ
る。
ように、半導体基板２１に高断面比の形状２２を具現及
び励磁コイルと磁界変化検出用コイルの巻線下部の形成
は、また別の製造方法を通じて具現することができる。
その方法は、先ず、半導体基板２１に電気的絶縁のため
に酸化膜を形成し、メッキのためのシードレイヤーを酸
化膜の上に形成する。その後、シック（Thick）ＰＲ（P
hoto Resist）をシードレイヤーの上部に塗布した後、
露光を通じてパターンを形成し、パターンに沿ってエッ
チングして励磁コイルと磁界変化検出用コイルの下部形
状を具現することができる。そして、エッチング領域に
金属が埋め込まれるように金属膜を成形した後、シック
ＰＲとシードレイヤーを取り除くことで励磁コイルと磁
界変化検出用コイルの巻線下部を形成することができ
る。
【００２７】このように励磁コイルと磁界変化検出用コ
イルの巻線下部が形成された基板２１の上面に第１の絶
縁膜を形成する（図３（Ｃ））。そして、第１の絶縁膜
２４に軟磁性コア体を間に設けることができるように所
定の距離を隔てて両側に金属２３と連通する貫通孔（図
示せず）を一次に形成する。次に、一次貫通孔が形成さ
れた第１の絶縁膜２４の上部に軟磁性体膜を積層し、パ
ターン形成とエッチングによって軟磁性コア体２５を形
成した後、軟磁性コア体２５が形成された半導体基板の
上部に第２の絶縁膜２６を形成する（図３（Ｄ））。そ
して、第２の絶縁膜２６に一次貫通孔と同一の個所に金
属と連通する貫通孔２７を二次に形成する。
イルの巻線下部が形成された基板２１の上面に第１の絶
縁膜を形成する（図３（Ｃ））。そして、第１の絶縁膜
２４に軟磁性コア体を間に設けることができるように所
定の距離を隔てて両側に金属２３と連通する貫通孔（図
示せず）を一次に形成する。次に、一次貫通孔が形成さ
れた第１の絶縁膜２４の上部に軟磁性体膜を積層し、パ
ターン形成とエッチングによって軟磁性コア体２５を形
成した後、軟磁性コア体２５が形成された半導体基板の
上部に第２の絶縁膜２６を形成する（図３（Ｄ））。そ
して、第２の絶縁膜２６に一次貫通孔と同一の個所に金
属と連通する貫通孔２７を二次に形成する。
【００２８】次に、二次貫通孔２７が形成された第２の
絶縁膜２６の上部に感光物質を塗布し、露光現象を用い
て励磁コイルと磁界変化検出用コイルの上部に対応する
パターンを形成する。そして、パターンに沿って励磁コ
イルと磁界変化検出用コイルの上部形状（図示せず）を
具現し、そのパターン形成された領域の断面に沿ってシ
ードレイヤー（図示せず）を形成した後、エッチングさ
れた領域に金属２８が埋め込まれるように金属を二次に
投入して第２の金属膜（図示せず）を形成する。そし
て、各エッチング領域に埋め込まれた金属が互いに絶縁
されるようにＣＭＰを施す。以後、二次投入された金属
２８を除く第２の絶縁膜の上部に塗布された感光物質を
取り除いて励磁コイルと磁界変化検出用コイルの上部を
形成する（図３ｅ）。
絶縁膜２６の上部に感光物質を塗布し、露光現象を用い
て励磁コイルと磁界変化検出用コイルの上部に対応する
パターンを形成する。そして、パターンに沿って励磁コ
イルと磁界変化検出用コイルの上部形状（図示せず）を
具現し、そのパターン形成された領域の断面に沿ってシ
ードレイヤー（図示せず）を形成した後、エッチングさ
れた領域に金属２８が埋め込まれるように金属を二次に
投入して第２の金属膜（図示せず）を形成する。そし
て、各エッチング領域に埋め込まれた金属が互いに絶縁
されるようにＣＭＰを施す。以後、二次投入された金属
２８を除く第２の絶縁膜の上部に塗布された感光物質を
取り除いて励磁コイルと磁界変化検出用コイルの上部を
形成する（図３ｅ）。
【００２９】一方、図３（Ｅ）に示したような励磁コイ
ルと磁界変化検出用コイルの上部を形成する過程では、
また別の製造方法を用いることができ、その方法は、以
下の通りである。
ルと磁界変化検出用コイルの上部を形成する過程では、
また別の製造方法を用いることができ、その方法は、以
下の通りである。
【００３０】先ず、二次貫通孔２７が形成された第２の
絶縁膜２６の上部にシードレイヤーを形成し、このシー
ドレイヤーの上部にシックフォトレジストを塗布する。
そして、シードレイヤーの上部に塗布されたシックフォ
トレジストに露光現象を用いて励磁コイルと前記磁界変
化検出用コイルの上部に対応するパターンを形成した
後、このパターンに沿ってエッチングを施す。次に、励
磁コイルと磁界変化検出用コイルの上部に対応するよう
にエッチングされた部分に金属を二次に投入し、励磁コ
イルと磁界変化検出用コイルの上部を形成するためのエ
ッチング領域のそれぞれに埋め込まれた金属が互いに絶
縁されるように、シードレイヤー及びシードレイヤーの
上部に塗布されたシックフォトレジストを取り除いて励
磁コイルと磁界変化検出用コイルの上部を形成すること
ができる。
絶縁膜２６の上部にシードレイヤーを形成し、このシー
ドレイヤーの上部にシックフォトレジストを塗布する。
そして、シードレイヤーの上部に塗布されたシックフォ
トレジストに露光現象を用いて励磁コイルと前記磁界変
化検出用コイルの上部に対応するパターンを形成した
後、このパターンに沿ってエッチングを施す。次に、励
磁コイルと磁界変化検出用コイルの上部に対応するよう
にエッチングされた部分に金属を二次に投入し、励磁コ
イルと磁界変化検出用コイルの上部を形成するためのエ
ッチング領域のそれぞれに埋め込まれた金属が互いに絶
縁されるように、シードレイヤー及びシードレイヤーの
上部に塗布されたシックフォトレジストを取り除いて励
磁コイルと磁界変化検出用コイルの上部を形成すること
ができる。
【００３１】図４Ａ及び図４Ｃは、本発明の第１の実施
形態による半導体基板上に具現された磁界検出素子の平
面図である。図４Ａは、同一平面上に平行して設けた棒
状の２つの軟磁性コア体１、２に励磁コイル３が結合型
構造に設けられた模様を示す平面図であり、図４Ｂは、
棒状の２つの軟磁性コア体１、２を磁界変化検出用コイ
ル４がそれぞれ分離型構造に設けられた模様を示す平面
図である。また、図４Ｃは、図４Ａ及び図４Ｂに示した
励磁コイル３と磁界変化検出用コイル４が、同一平面上
に平行して設けた棒状の２つの軟磁性コア体１、２に一
緒に設けられた模様を示す平面図である。
形態による半導体基板上に具現された磁界検出素子の平
面図である。図４Ａは、同一平面上に平行して設けた棒
状の２つの軟磁性コア体１、２に励磁コイル３が結合型
構造に設けられた模様を示す平面図であり、図４Ｂは、
棒状の２つの軟磁性コア体１、２を磁界変化検出用コイ
ル４がそれぞれ分離型構造に設けられた模様を示す平面
図である。また、図４Ｃは、図４Ａ及び図４Ｂに示した
励磁コイル３と磁界変化検出用コイル４が、同一平面上
に平行して設けた棒状の２つの軟磁性コア体１、２に一
緒に設けられた模様を示す平面図である。
【００３２】図４Ｄは、半導体基板の同一平面上に四角
リング状の軟磁性コア体５の両辺に結合型構造に設けら
れた励磁コイル６と四角リング状の軟磁性コア体５の両
辺をそれぞれ巻線している構造の磁界変化検出用コイル
４とが一緒に設けられた模様を示す平面図である。
リング状の軟磁性コア体５の両辺に結合型構造に設けら
れた励磁コイル６と四角リング状の軟磁性コア体５の両
辺をそれぞれ巻線している構造の磁界変化検出用コイル
４とが一緒に設けられた模様を示す平面図である。
【００３３】また、図５は、本発明の第２の実施形態に
よる半導体基板に集積された磁界検出素子を模式的に示
す図である。磁界検出素子は、２つの平行する棒状の第
１及び第２の軟磁性コア体１、２に励磁コイル３が分離
された形態で巻線されており、即ち、分離型構造をなし
ており、磁界変化検出用コイル４が励磁コイル３の上で
第１及び第２の軟磁性コア体１、２を一緒に巻線してい
る。この時、磁界変化検出用コイル４が励磁コイル３の
上で第１及び第２の軟磁性コア体１、２をそれぞれ巻線
した構造にて設けることができる。一方、図５に示した
軟磁性コア体１、２は、四角リング（rectangular-rin
g）の形態を有することができ、四角リング体の磁界変
化検出軸に位置した両辺に、分離された形態で巻線され
た結合構造の励磁コイルを設け、磁界変化検出用コイル
を四角リング体の両辺にソレノイド状に巻線して誘導電
圧を相殺させるなどの同様な効果を得ることができる。
また、磁界変化検出用コイルを四角リング体の両辺にそ
れぞれソレノイド状に巻線することもできる。
よる半導体基板に集積された磁界検出素子を模式的に示
す図である。磁界検出素子は、２つの平行する棒状の第
１及び第２の軟磁性コア体１、２に励磁コイル３が分離
された形態で巻線されており、即ち、分離型構造をなし
ており、磁界変化検出用コイル４が励磁コイル３の上で
第１及び第２の軟磁性コア体１、２を一緒に巻線してい
る。この時、磁界変化検出用コイル４が励磁コイル３の
上で第１及び第２の軟磁性コア体１、２をそれぞれ巻線
した構造にて設けることができる。一方、図５に示した
軟磁性コア体１、２は、四角リング（rectangular-rin
g）の形態を有することができ、四角リング体の磁界変
化検出軸に位置した両辺に、分離された形態で巻線され
た結合構造の励磁コイルを設け、磁界変化検出用コイル
を四角リング体の両辺にソレノイド状に巻線して誘導電
圧を相殺させるなどの同様な効果を得ることができる。
また、磁界変化検出用コイルを四角リング体の両辺にそ
れぞれソレノイド状に巻線することもできる。
【００３４】前記した第２の実施形態による磁界検出素
子は、磁界変化検出用コイルで検出される誘導電圧が、
第１の実施形態による励磁コイルの結合型構造で検出さ
れる誘導電圧と類似し、外部磁界が零である時、第１の
実施形態と同様に誘導電圧を相殺させるようになる。
子は、磁界変化検出用コイルで検出される誘導電圧が、
第１の実施形態による励磁コイルの結合型構造で検出さ
れる誘導電圧と類似し、外部磁界が零である時、第１の
実施形態と同様に誘導電圧を相殺させるようになる。
【００３５】図６Ａ乃至図６Ｃは、本発明の第２の実施
形態による半導体基板に具現された磁界検出素子の平面
図である。図６Ａは、同一平面上に平行して設けた棒状
の２つの軟磁性コア体１、２に励磁コイルが分離型構造
に設けられた模様を示す平面図であり、図６Ｂは、同一
平面上に平行して設けた棒状の２つの軟磁性コア体１、
２を磁界変化検出用コイル４が一緒に巻線している構造
を示す平面図である。そして、図６Ｃは、図６Ａ及び図
６Ｂに示した励磁コイルと磁界変化検出用コイルとが同
一平面上に設けた棒状の２つの軟磁性コア体１、２に一
緒に巻線された構造を示す平面図である。
形態による半導体基板に具現された磁界検出素子の平面
図である。図６Ａは、同一平面上に平行して設けた棒状
の２つの軟磁性コア体１、２に励磁コイルが分離型構造
に設けられた模様を示す平面図であり、図６Ｂは、同一
平面上に平行して設けた棒状の２つの軟磁性コア体１、
２を磁界変化検出用コイル４が一緒に巻線している構造
を示す平面図である。そして、図６Ｃは、図６Ａ及び図
６Ｂに示した励磁コイルと磁界変化検出用コイルとが同
一平面上に設けた棒状の２つの軟磁性コア体１、２に一
緒に巻線された構造を示す平面図である。
【００３６】図６Ｄは、半導体基板の同一平面上に四角
リング状の軟磁性コア体５の両辺に分離型構造に設けら
れた励磁コイル６と四角リング状の軟磁性コア体５の両
辺を一緒に巻線している構造の磁界変化検出用コイル４
とが一緒に巻線されている構造を示す平面図である。
リング状の軟磁性コア体５の両辺に分離型構造に設けら
れた励磁コイル６と四角リング状の軟磁性コア体５の両
辺を一緒に巻線している構造の磁界変化検出用コイル４
とが一緒に巻線されている構造を示す平面図である。
【００３７】以上のような磁界検出素子は、地球磁気検
出によるナビゲーションシステム、磁気変動モニタ（地
震予測）、生体磁気計測、金属材料の欠陥検出などに利
用され得る。また、磁気エンコーダー、無接点ポテンシ
ョメーター、電流センサー、トルクセンサー、変位セン
サーなどに間接的に応用できる
出によるナビゲーションシステム、磁気変動モニタ（地
震予測）、生体磁気計測、金属材料の欠陥検出などに利
用され得る。また、磁気エンコーダー、無接点ポテンシ
ョメーター、電流センサー、トルクセンサー、変位セン
サーなどに間接的に応用できる
【００３８】
【発明の効果】以上のように、本発明による半導体基板
に集積された磁界検出素子は、他のセンサー及び回路と
の集積が可能であるため、システムの大きさを大きく低
減させることができ、省エネルギーを実現することがで
きる。
に集積された磁界検出素子は、他のセンサー及び回路と
の集積が可能であるため、システムの大きさを大きく低
減させることができ、省エネルギーを実現することがで
きる。
【００３９】また、超小型であるにも拘わらず、各コア
体または各辺から誘導される電圧を差動的に駆動し、外
部磁界に応じる誘導電圧を検出するため、微弱な外部磁
界を高感度に検出することができる。
体または各辺から誘導される電圧を差動的に駆動し、外
部磁界に応じる誘導電圧を検出するため、微弱な外部磁
界を高感度に検出することができる。
【００４０】また、高価の棒状コア体や環状コア体に比
べて製造コストが低廉であり、大量生産が容易である。
べて製造コストが低廉であり、大量生産が容易である。
【００４１】以上では、本発明の好ましい実施形態につ
いて図面を参照しながら説明したが、本発明は、前記の
実施形態に限られず、当該発明の属する技術分野におけ
る通常の知識を有する者であれば 誰でも以下の請求範
囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、本発明
の請求範囲内において様々な変更例が可能であることは
言うまでもない。また、そのような変形は請求範囲の記
載範囲内にあるものとみなす。
いて図面を参照しながら説明したが、本発明は、前記の
実施形態に限られず、当該発明の属する技術分野におけ
る通常の知識を有する者であれば 誰でも以下の請求範
囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、本発明
の請求範囲内において様々な変更例が可能であることは
言うまでもない。また、そのような変形は請求範囲の記
載範囲内にあるものとみなす。
【図１】 本発明の第１の実施形態による磁界検出素子
を模式的に示す図である。
を模式的に示す図である。
【図２】 図１に示した磁界検出素子の動作を説明する
ための波形図である。
ための波形図である。
【図３】 図１に模式的に示した磁界検出素子のＸ-
Ｘ’線及びＹ-Ｙ’に沿って切断された断面の状態を通
じて半導体基板上に製造する過程を示す製造工程図であ
る。
Ｘ’線及びＹ-Ｙ’に沿って切断された断面の状態を通
じて半導体基板上に製造する過程を示す製造工程図であ
る。
【図４Ａ】 同一平面上に平行して設けた２つの棒状の
軟磁性コア体に‘８’の字形の結合型構造の励磁コイル
が設けられた模様を示す平面図である。
軟磁性コア体に‘８’の字形の結合型構造の励磁コイル
が設けられた模様を示す平面図である。
【図４Ｂ】 図４Ａの２つの軟磁性コア体をそれぞれソ
レノイド状に巻線している構造の磁界変化検出用コイル
が設けられた模様を示す平面図である。
レノイド状に巻線している構造の磁界変化検出用コイル
が設けられた模様を示す平面図である。
【図４Ｃ】 図４Ａと図４Ｂに示した励磁コイルと磁界
変化検出用コイルとが、同一平面上に設けられた棒状の
２つの軟磁性コア体に一緒に設けられた模様を示す平面
図である。
変化検出用コイルとが、同一平面上に設けられた棒状の
２つの軟磁性コア体に一緒に設けられた模様を示す平面
図である。
【図４Ｄ】 半導体基板の同一平面上に四角リング状の
軟磁性コア体の両辺に結合型構造に設けられた励磁コイ
ルと四角リング状の軟磁性コア体の両辺をそれぞれ巻線
している構造の磁界変化検出用コイルとが一緒に設けら
れた模様を示す平面図である。
軟磁性コア体の両辺に結合型構造に設けられた励磁コイ
ルと四角リング状の軟磁性コア体の両辺をそれぞれ巻線
している構造の磁界変化検出用コイルとが一緒に設けら
れた模様を示す平面図である。
【図５】 本発明の第２の実施形態による半導体基板に
集積された磁界検出素子を模式的に示す図である。
集積された磁界検出素子を模式的に示す図である。
【図６Ａ】 同一平面上に平行して設けた２つの軟磁性
コア体に分離型構造に励磁コイルが設けられた模様を示
す平面図である。
コア体に分離型構造に励磁コイルが設けられた模様を示
す平面図である。
【図６Ｂ】 同一平面上に平行して設けた２つの軟磁性
コア体を一緒にソレノイド状に巻線している磁界変化検
出用コイルが設けられた模様を示す平面図である。
コア体を一緒にソレノイド状に巻線している磁界変化検
出用コイルが設けられた模様を示す平面図である。
【図６Ｃ】 図６Ａ及び図６Ｂに示した励磁コイルと磁
界変化検出用コイルが同一平面上に設けられた棒状の２
つの軟磁性コア体に一緒に設けられた模様を示す平面図
である。
界変化検出用コイルが同一平面上に設けられた棒状の２
つの軟磁性コア体に一緒に設けられた模様を示す平面図
である。
【図６Ｄ】 半導体基板の同一平面上に四角リング状の
軟磁性コア体の両辺に分離型構造に設けられた励磁コイ
ルと四角リング状の軟磁性コア体の両辺を一緒に巻線し
ている構造の磁界変化検出用コイルとが一緒に巻線され
た構造を示す平面図である。
軟磁性コア体の両辺に分離型構造に設けられた励磁コイ
ルと四角リング状の軟磁性コア体の両辺を一緒に巻線し
ている構造の磁界変化検出用コイルとが一緒に巻線され
た構造を示す平面図である。
１…第１の軟磁性コア体
２…第２の軟磁性コア体
２１…半導体基板
２２…高断面比の形状
２３…金属
２４…第１の絶縁膜
２５…軟磁性コア体
２６…第２の絶縁膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 崔 相彦
大韓民国京畿道水原市八達區永通洞（番地
なし） 住公アパート904−1804
Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AD04
Claims (38)
- 【請求項１】 半導体基板に閉磁路を構成するように設
けられた軟磁性コア体と、 前記軟磁性コア体を巻線した形態の金属膜で形成された
励磁コイルと、 前記励磁コイルと同一平面上に具現し、前記軟磁性コア
体を巻線した形態の金属膜で形成された磁界変化検出用
コイルとを含むことを特徴とする磁界検出素子。 - 【請求項２】 前記軟磁性コア体は、同一平面上に平行
する２つの棒状に形成した棒体であることを特徴とする
請求項１に記載の磁界検出素子。 - 【請求項３】 前記２つの棒体は、その長さ方向を磁界
検出軸方向にしたことを特徴とする請求項２に記載の磁
界検出素子。 - 【請求項４】 前記励磁コイルは、前記２つの棒体を交
互に‘８’の字形に巻線した構造を有するように設けた
ことを特徴とする請求項３に記載の磁界検出素子。 - 【請求項５】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励磁
コイルと同一平面上に具現し、前記２つの棒体を一緒に
ソレノイド状に巻線した構造を有するように設けたこと
を特徴とする請求項４に記載の磁界検出素子。 - 【請求項６】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励磁
コイルと同一平面上に具現し、前記２つの棒体のそれぞ
れをソレノイド状に巻線した構造を有するように設けた
ことを特徴とする請求項４に記載の磁界検出素子。 - 【請求項７】 前記励磁コイルは、前記２つの棒体のそ
れぞれをソレノイド状に巻線した構造を有するように設
けたことを特徴とする請求項３に記載の磁界検出素子。 - 【請求項８】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励磁
コイルと同一平面上に具現し、前記２つの棒体を一緒に
ソレノイド状に巻線した構造を有するように設けたこと
を特徴とする請求項７に記載の磁界検出素子。 - 【請求項９】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励磁
コイルと同一平面上に具現し、前記２つの棒体をそれぞ
れソレノイド状に巻線した構造を有するように設けたこ
とを特徴とする請求項７に記載の磁界検出素子。 - 【請求項１０】 前記軟磁性コア体は、同一平面上に四
角リング状に設けた四角リング体であることを特徴とす
る請求項１に記載の磁界検出素子。 - 【請求項１１】 前記四角リング体は、その長さ方向を
磁界検出軸方向にしたことを特徴とする請求項１０に記
載の磁界検出素子。 - 【請求項１２】 前記励磁コイルは、前記四角リング体
の対向する両辺を交互に‘８’の字形に巻線した構造を
有するように設けたことを特徴とする請求項１１に記載
の磁界検出素子。 - 【請求項１３】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励
磁コイルと同一平面上に具現し、前記対向する両辺を一
緒にソレノイド状に巻線した構造を有するように設けた
ことを特徴とする請求項１２に記載の磁界検出素子。 - 【請求項１４】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励
磁コイルと同一平面上に具現し、前記対向する両辺をそ
れぞれソレノイド状に巻線した構造を有するように設け
たことを特徴とする請求項１２に記載の磁界検出素子。 - 【請求項１５】 前記励磁コイルは、前記対向する両辺
をそれぞれソレノイド状に巻線した構造を有するように
設けたことを特徴とする請求項１１に記載の磁界検出素
子。 - 【請求項１６】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励
磁コイルと同一平面上に具現し、前記対向する両辺を一
緒にソレノイド状に巻線した構造を有するように設けた
ことを特徴とする請求項１５に記載の磁界検出素子。 - 【請求項１７】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励
磁コイルと同一平面上に具現し、前記対向する両辺をそ
れぞれソレノイド状に巻線した構造を有するように設け
たことを特徴とする請求項１５に記載の磁界検出素子。 - 【請求項１８】 半導体基板の上面を、励磁コイルと磁
界変化検出用コイルの下部に対応するパターンに沿って
エッチングし、そのエッチングされた領域に金属を一次
投入して前記励磁コイルと前記磁界変化検出用コイルの
下部を形成する段階と、 前記金属が一次投入された前記半導体基板の上部に絶縁
膜を形成する段階と、 前記絶縁膜に前記エッチング領域に投入された金属と対
応して、所定距離を隔てて両側に前記金属と連通する貫
通孔をそれぞれ形成する一次貫通孔形成段階と、 前記一次貫通孔が形成された前記第１の絶縁膜の上部に
軟磁性体膜を積層し、パターン形成とエッチングによっ
て軟磁性コア体を形成する段階と、 前記軟磁性コア体が形成された前記半導体基板の上部に
第２の絶縁膜を形成する段階と、 前記第２の絶縁膜の前記一次貫通孔と同一の位置に、前
記金属と連通する貫通孔を二次に形成する段階と、 前記二次貫通孔が形成された前記第２の絶縁膜の上部に
感光物質を塗布し、前記励磁コイルと前記磁界変化検出
用コイルの上部に対応するパターンに沿ってエッチング
し、そのエッチングされた領域に金属を二次投入して前
記励磁コイルと前記磁界変化検出用コイルの上部を形成
する段階とを含むことを特徴とする磁界検出素子の製造
方法。 - 【請求項１９】 前記励磁コイルと前記磁界変化検出用
コイルの下部を形成する段階は、 前記半導体基板の上面に感光物質を塗布する段階と、 前記半導体基板の上面に塗布された前記感光物質に露光
現象を用いて励磁コイルと磁界変化検出用コイルの下部
に対応するパターンを形成する段階と、 前記パターンに沿ってシリコンディープ（deep）エッチ
ング方法を用いて前記励磁コイルと前記磁界変化検出用
コイルの下部に対応する形状をエッチングする段階と、 前記エッチングされた断面に沿って前記半導体基板の上
部に酸化膜を形成する段階と、 前記酸化膜に沿ってシードレイヤーを形成する段階と、 前記シードレイヤーの上部のエッチングされた領域に金
属が埋め込まれるように、前記半導体基板の上部に金属
膜を形成する段階と、 前記エッチング領域のそれぞれに埋め込まれた金属が互
いに絶縁されるように前記半導体基板の上面を研磨する
段階とを含むことを特徴とする請求項１８に記載の磁界
検出素子の製造方法。 - 【請求項２０】 前記励磁コイルと前記磁界変化検出用
コイルの下部を形成する段階は、 前記半導体基板の上面に酸化膜を形成する段階と、 前記酸化膜の上部にシードレイヤーを形成する段階と、 前記シードレイヤーの上部にシック（thick）フォトレ
ジストを塗布する段階と、 前記シードレイヤーの上部に塗布された前記シックフォ
トレジストに露光現象を用いて前記励磁コイルと前記磁
界変化検出用コイルの下部に対応するパターンを形成す
る段階と、 前記パターニングされた領域に金属が埋め込まれるよう
に前記半導体基板の上部に金属膜を形成する段階と、 前記励磁コイルと前記磁界変化検出用コイルの下部を形
成するための前記エッチング領域のそれぞれに埋め込ま
れた金属が互いに絶縁されるように前記シードレイヤー
及び前記シードレイヤーの上部に塗布された前記感光物
質を取り除く段階とを含むことを特徴とする請求項１８
に記載の磁界検出素子の製造方法。 - 【請求項２１】 前記励磁コイルと前記磁界変化検出用
コイルの上部を形成する段階は、 前記二次貫通孔が形成された前記第２の絶縁膜の上部に
感光物質を塗布する段階と、 前記第２の絶縁膜の上部に塗布された前記感光物質に露
光現象を用いて前記励磁コイルと前記磁界変化検出用コ
イルの上部に対応するパターンを形成する段階と、 前記パターニングされた断面に沿ってシードレイヤーを
形成する段階と、 前記励磁コイルと前記磁界変化検出用コイルの上部に対
応するようにパターニングされた部分に金属を二次投入
する段階と、 前記パターン領域のそれぞれに埋め込まれた金属が互い
に絶縁されるように上面を研磨する段階と、 前記二次投入された金属を除く前記第２の絶縁膜の上部
に塗布された感光物質を取り除く段階とを含むことを特
徴とする請求項１８に記載の磁界検出素子の製造方法。 - 【請求項２２】 前記励磁コイルと前記磁界変化検出用
コイルの上部を形成する段階は、 前記二次貫通孔が形成された前記第２の絶縁膜の上部に
シードレイヤーを形成する段階と、 前記シードレイヤーの上部にシックフォトレジストを塗
布する段階と、 前記シードレイヤーの上部に塗布された前記シックフォ
トレジストに露光現象を用いて前記励磁コイルと前記磁
界変化検出用コイルの上部に対応するパターンを形成す
る段階と、 前記励磁コイルと前記磁界変化検出用コイルの上部に対
応するように前記パターン領域に金属を投入する段階
と、 前記励磁コイルと前記磁界変化検出用コイルの上部を形
成するための前記パターン領域のそれぞれに埋め込まれ
た金属が互いに絶縁されるように、前記シードレイヤー
及び前記シードレイヤーの上部に塗布された前記シック
フォトレジストを取り除く段階とを含むことを特徴とす
る請求項１８に記載の磁界検出素子の製造方法。 - 【請求項２３】 前記軟磁性コア体は、同一平面上に平
行する２つの棒状に形成した棒体であることを特徴とす
る請求項１８に記載の磁界検出素子の製造方法。 - 【請求項２４】 前記２つの棒体は、その長さ方向を磁
界検出軸方向にしたことを特徴とする請求項２３に記載
の磁界検出素子の製造方法。 - 【請求項２５】 前記励磁コイルは、前記２つの棒体を
交互に‘８’の字形に巻線した構造を有するように設け
たことを特徴とする請求項２４に記載の磁界検出素子の
製造方法。 - 【請求項２６】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励
磁コイルと同一平面上に具現し、前記２つの棒体を一緒
にソレノイド状に巻線した構造を有するように設けたこ
とを特徴とする請求項２５に記載の磁界検出素子の製造
方法。 - 【請求項２７】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励
磁コイルと同一平面上に具現し、前記２つの棒体をそれ
ぞれソレノイド状に巻線した構造を有するように設けた
ことを特徴とする請求項２５に記載の磁界検出素子の製
造方法。 - 【請求項２８】 前記励磁コイルは、前記２つの棒体を
それぞれソレノイド状に巻線した構造を有するように設
けたことを特徴とする請求項２４に記載の磁界検出素子
の製造方法。 - 【請求項２９】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励
磁コイルと同一平面上に具現し、前記２つの棒体を一緒
にソレノイド状に巻線した構造を有するように設けたこ
とを特徴とする請求項２８に記載の磁界検出素子の製造
方法。 - 【請求項３０】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励
磁コイルと同一平面上に具現し、前記２つの棒体をそれ
ぞれソレノイド状に巻線した構造を有するように設けた
ことを特徴とする請求項２８に記載の磁界検出素子の製
造方法。 - 【請求項３１】 前記軟磁性コア体は、四角リング状に
設けた四角リング体であることを特徴とする請求項１８
に記載の磁界検出素子の製造方法。 - 【請求項３２】 前記四角リング体は、その長さ方向を
磁界検出軸方向にしたことを特徴とする請求項３１に記
載の磁界検出素子の製造方法。 - 【請求項３３】 前記励磁コイルは、前記四角リング体
の対向する両辺を交互に‘８’の字形に巻線した構造を
有するように設けたことを特徴とする請求項３２に記載
の磁界検出素子の製造方法。 - 【請求項３４】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励
磁コイルと同一平面上に具現し、前記対向する両辺を一
緒にソレノイド状に巻線した構造を有するように設けた
ことを特徴とする請求項３３に記載の磁界検出素子の製
造方法。 - 【請求項３５】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励
磁コイルと同一平面上に具現し、前記対向する両辺をそ
れぞれソレノイド状に巻線した構造を有するように設け
たことを特徴とする請求項３３に記載の磁界検出素子の
製造方法。 - 【請求項３６】 前記励磁コイルは、前記対向する両辺
をそれぞれソレノイド状に巻線した構造を有するように
設けたことを特徴とする請求項３２に記載の磁界検出素
子の製造方法。 - 【請求項３７】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励
磁コイルと同一平面上に具現し、前記対向する両辺を一
緒にソレノイド状に巻線した構造を有するように設けた
ことを特徴とする請求項３６に記載の磁界検出素子の製
造方法。 - 【請求項３８】 前記磁界変化検出用コイルは、前記励
磁コイルと同一平面上に具現し、前記対向する両辺をそ
れぞれソレノイド状に巻線した構造を有するように設け
たことを特徴とする請求項３６に記載の磁界検出素子の
製造方法。
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| KR10-2002-0013945A KR100464097B1 (ko) | 2002-03-14 | 2002-03-14 | 반도체기판에 집적된 자계검출소자 및 그 제조방법 |
| KR2002-013945 | 2002-03-14 |
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