JP2007108011A - Magnetic sensor and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ホール素子などの磁気センサ及びその製造方法に関し、より詳細には、感磁部の感度を向上させる磁気増幅構造を有する小型で高感度かつ温度特性の良好な磁気センサ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a magnetic sensor such as a Hall element and a method for manufacturing the same, and more specifically, a small magnetic sensor having a magnetic amplifying structure that improves the sensitivity of a magnetic sensing part, a high-sensitivity magnetic sensor, and a method for manufacturing the same. About.
従来のホール効果などを利用した磁気センサは、地磁気による磁力線の方向を検出する方位センサや位置検出センサ、あるいは電流センサといった広い分野に利用されている。特に、最近では小型で高感度な磁気センサが求められており、そのための磁気センサの構造としては、感磁部の感度を向上させる磁気増幅構造を有する磁気センサが提案されている。 Conventional magnetic sensors using the Hall effect are used in a wide range of fields such as azimuth sensors, position detection sensors, and current sensors that detect the direction of magnetic lines of force due to geomagnetism. In particular, recently, there has been a demand for a small and highly sensitive magnetic sensor, and as a magnetic sensor structure therefor, a magnetic sensor having a magnetic amplification structure that improves the sensitivity of the magnetic sensing portion has been proposed.
図7は、従来の磁気センサとしてのホール素子を示す構成図である。このホール素子は、フェライトなどの高透磁率の磁性材料から成る磁性体21上に、十字形にパターニングされた感磁部22aを有する半導体薄膜22を設けることにより、感磁部22aに対して磁束を集めて感度を向上させるように構成されている(例えば、特許文献1の図5参照)。なお、23は金属電極を示している。
FIG. 7 is a configuration diagram showing a Hall element as a conventional magnetic sensor. In this Hall element, a magnetic
図8は、従来のホール素子の他の例を示す構成図で、フェライトなどの磁性材料を感磁部の上下に位置させることにより、感磁部の磁気増幅機能を高めて感度を大幅に向上させるようにしたものである。このホール素子は、第1の磁性体31上に十字形にパターニングされた感磁部32aを有する半導体薄膜32を設けるとともに、さらに感磁部32a上に磁気増幅用磁性体として機能する第2の磁性体34を設けた構造を有している(例えば、特許文献1の図6参照)。なお、33は金属電極を示している。
FIG. 8 is a block diagram showing another example of a conventional Hall element. By positioning magnetic materials such as ferrite above and below the magnetic sensitive part, the magnetic amplification function of the magnetic sensitive part is enhanced and the sensitivity is greatly improved. It is made to let you. The Hall element is provided with a semiconductor
また、図8に示したホール素子と同様に、その感磁部を第1の磁性体と第2の磁性体で挟持するように構成されたものは、例えば、特許文献2に開示されている。この特許文献2に記載の磁気センサは、磁性基板上に外部磁界を検出する感磁部が設けられ、この感磁部は、磁性体であるフェライトチップとフェライト基板で挟まれており、この感磁部は、フェライト基板を介して磁性基板上に所定間隔だけ隔てて配置され、この磁性基板で収束された磁気が感磁部を貫通できるように構成したものである。つまり、感磁部を挟んで、主平面を有する第1の磁性体と、その反対側に磁気収束チップである第2の磁性体を配置した構造を有するもので、この特許文献2にはその磁気センサの製造方法も開示されている。 Further, similarly to the Hall element shown in FIG. 8, a configuration in which the magnetic sensing portion is sandwiched between the first magnetic body and the second magnetic body is disclosed in, for example, Patent Document 2. . In the magnetic sensor described in Patent Document 2, a magnetic sensing part for detecting an external magnetic field is provided on a magnetic substrate, and the magnetic sensing part is sandwiched between a ferrite chip, which is a magnetic material, and a ferrite substrate. The magnetic parts are arranged on the magnetic substrate at a predetermined interval via the ferrite substrate, and are configured so that the magnetism converged on the magnetic substrate can penetrate the magnetic sensitive part. In other words, it has a structure in which a first magnetic body having a main plane and a second magnetic body that is a magnetic converging chip are arranged on the opposite side of the magnetic sensing portion. A method for manufacturing a magnetic sensor is also disclosed.
さらに、電流センサとして用いる磁気センサを構成する磁性薄膜からなる感磁部を、CoFeNやNiFeのメッキ膜で形成することは、例えば、特許文献3に開示されている。 Further, for example, Patent Document 3 discloses that a magnetically sensitive portion made of a magnetic thin film constituting a magnetic sensor used as a current sensor is formed of a CoFeN or NiFe plating film.
しかしながら、図7に示したような磁気センサの裏面側のみに、つまり片面だけに磁性体を設ける構造にすれば、ワイヤーボンディングスペースは考えなくて良いが、このような構造では、磁気集束効果があまり高くならず、最大でも1.3倍程度にしか感度が向上しないという問題点がある。また、感磁部と磁性体との距離が離れると極端に感度が低下するため、感磁部を有する基板材料を非常に薄く削る必要がある。また、そのために感磁部をフェライトに転写するなどの工夫が必要であり、それだけ製造プロセスが複雑になるという問題がある。 However, if a magnetic material is provided only on the back surface side of the magnetic sensor as shown in FIG. 7, that is, only on one surface, the wire bonding space need not be considered. There is a problem that the sensitivity is not so high and the sensitivity is improved only about 1.3 times at the maximum. In addition, since the sensitivity is extremely lowered when the distance between the magnetic sensitive part and the magnetic body is increased, it is necessary to cut the substrate material having the magnetic sensitive part very thinly. For this purpose, it is necessary to devise a method such as transferring the magnetic sensitive part to ferrite, and there is a problem that the manufacturing process becomes complicated accordingly.
また、図7及び図8に示したような構造を有する従来のホール素子としては、上述した転写工程以外に、フェライト基板にInSb薄膜からなる感磁部を直接蒸着して磁気増幅を行なうものもあるが、このような蒸着工程を用いる場合では、異なる2種類の材料を直接蒸着するため感磁部の結晶性が悪く、磁気センサの特性を最大限引き出すのは困難であるという問題がある。 In addition to the transfer process described above, the conventional Hall element having the structure shown in FIGS. 7 and 8 performs magnetic amplification by directly vapor-depositing a magnetic sensitive part made of an InSb thin film on a ferrite substrate. However, in the case of using such a vapor deposition process, since two different kinds of materials are directly vapor deposited, there is a problem that the crystallinity of the magnetic sensitive portion is poor and it is difficult to maximize the characteristics of the magnetic sensor.
また、感磁部に用いられるGaAsやSiなど基板状のものは、薄型化が難しく磁気増幅構造が事実上実現できないという問題がある(基板厚を30μm程度にする必要がある)。また、磁気センサの温度特性は、感磁部に用いられる素材のバンドギャップの大きさでほぼ決まってしまい、ホール素子として最もよく使われているInSbは一般的に良くない。しかし、GaAsやSiのような温度特性が良好なものは、センサとしての感度が低いという問題がある。さらに、フェライトはチッピング(チップ化する場合)などの問題(端欠け)があり、小型化に限界がある。 Further, a substrate-like material such as GaAs or Si used for the magnetically sensitive portion has a problem that it is difficult to reduce the thickness and a magnetic amplification structure cannot be practically realized (the substrate thickness needs to be about 30 μm). In addition, the temperature characteristics of the magnetic sensor are almost determined by the size of the band gap of the material used for the magnetic sensing part, and InSb that is most often used as a Hall element is generally not good. However, those having good temperature characteristics such as GaAs and Si have a problem that the sensitivity as a sensor is low. Furthermore, ferrite has problems (chip missing) such as chipping (when chipped), and there is a limit to downsizing.
本発明は、このような従来の問題点を考慮して、
1)磁性体をメッキ処理で形成して、簡便な製造プロセスで磁気増幅構造を構成すること、
2)GaAsやSiなどをエッチング、ポリッシュなどの工程を通して薄型化することを実現したものである。
In consideration of such conventional problems, the present invention
1) Forming a magnetic amplification structure by a simple manufacturing process by forming a magnetic material by plating,
2) Realization of thinning of GaAs, Si, and the like through processes such as etching and polishing.
また、上記2)の代わりに、
3)感磁部をヘテロエピタキシャル成長させる(例えば、Si基板上にGaAsを成長させる)ことで感磁部以外の基板部分を選択エッチングでき、結果として感磁部の薄型化を実現させることも可能である。
Also, instead of 2) above,
3) By heteroepitaxially growing the magnetic sensitive part (for example, growing GaAs on the Si substrate), the substrate part other than the magnetic sensitive part can be selectively etched, and as a result, the magnetic sensitive part can be made thinner. is there.
これに対して、上述した特許文献1,2に記載のものは、フェライト基板にInSb薄膜からなる感磁部を転写、あるいは直接蒸着して磁気増幅を行なうもので、本発明のような、磁性体をメッキ処理で形成して、簡便な製造プロセスで磁気増幅構造を構成する点については何ら開示されていない。
On the other hand, those described in
また、磁気センサを構成する磁性薄膜からなる感磁部を、CoFeNiやNiFeのメッキ膜で形成することが、上述した特許文献3に開示されているが、感磁部を挟持する磁性体をメッキ処理で形成する点については何ら開示されていないばかりでなく、上述した2)及び3)についても何ら開示されていない。 Further, although it has been disclosed in Patent Document 3 described above that a magnetic sensitive part made of a magnetic thin film constituting a magnetic sensor is formed of a CoFeNi or NiFe plated film, a magnetic material sandwiching the magnetic sensitive part is plated. Nothing is disclosed about the points formed by the processing, and neither the above-mentioned 2) and 3) are disclosed.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁気センサの感度を向上させる磁気増幅構造を有する小型で高感度かつ温度特性の良好な磁気センサ及びその製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a small magnetic sensor having a magnetic amplification structure that improves the sensitivity of the magnetic sensor, high sensitivity, and good temperature characteristics, and its manufacture. It is to provide a method.
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、感磁部の両側を、磁気増幅機能を有する磁性体で挟持するようにした構造を有する磁気センサにおいて、基板上に設けられた、前記感磁部を有する半導体薄膜と、前記感磁部の表側に設けられた第1の下地層と、該第1の下地層上に設けられた磁気増幅機能を有する第1の磁性体と、前記基板上で前記感磁部の裏側に設けられた第2の下地層と、該第2の下地層上に設けられ、前記第1の磁性体とともに磁気増幅機能を有する第2の磁性体とを備え、前記第1の磁性体と前記第2の磁性体とがメッキ処理により形成されたメッキ層であり、前記感磁部が前記第1の磁性体と前記第2の磁性体とで挟持されていることを特徴とする。
The present invention has been made in order to achieve such an object, and the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記感磁部と前記第1の下地層の間に保護層を設けたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a protective layer is provided between the magnetically sensitive portion and the first underlayer.
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記第1の磁性体と前記第2の磁性体のギャップが、1μm乃至30μmであることを特徴とする。
The invention described in claim 3 is the invention described in
また、請求項4に記載の発明は、請求項1,2又は3に記載の発明において、前記感磁部が、GaAs,InAs,InSb,Si,Geのいずれかからなることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second, or third aspect of the invention, the magnetically sensitive portion is made of any one of GaAs, InAs, InSb, Si, and Ge.
また、請求項5に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、前記第1及び第2の磁性体が、パーマロイもしくはスーパーマロイ(Fe−Ni系合金)からなることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of
また、請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の発明において、前記第1及び第2の磁性体が、パーマロイもしくはスーパーマロイ(Fe−Ni系合金)にコバルト(Co)を添加したものからなることを特徴とする。 The invention according to claim 6 is the invention according to claim 5, wherein the first and second magnetic bodies are obtained by adding cobalt (Co) to permalloy or supermalloy (Fe-Ni alloy). It consists of things.
また、請求項7に記載の発明は、請求項1乃至4のいずれかに記載の発明において、前記第1及び第2の磁性体が、パーメンジュール(Fe−Co系合金)又はセンダスト(Fe−Si−Al系合金)からなることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
また、請求項8に記載の発明は、請求項1乃至7のいずれかに記載の発明において、前記基板の裏側の前記感磁部付近を薄くしたことを特徴とする。
The invention according to claim 8 is characterized in that, in the invention according to any one of
また、請求項9に記載の発明は、請求項1乃至8のいずれかに記載の発明において、前記第1の磁性体を、前記基板表側の前記感磁部付近のみに設けるとともに、前記第2の磁性体を、前記基板裏側の前記感磁部付近のみに設けたことを特徴とする。
The invention according to claim 9 is the invention according to any one of
また、請求項10に記載の発明は、感磁部の両側を、磁気増幅機能を有する磁性体で挟持するようにした構造を有する磁気センサの製造方法において、基板上に前記感磁部を有する半導体薄膜を形成する工程と、前記感磁部の表側にメッキ処理用の第1の下地層を形成する工程と、前記感磁部の裏側にメッキ処理用の第2の下地層を形成する工程と、該第1の下地層上に磁気増幅機能を有する第1の磁性体をメッキ処理により形成するとともに、前記第2の下地層上に磁気増幅機能を有する第2の磁性体をメッキ処理により形成する工程とを有し、前記感磁部を前記第1の磁性体と前記第2の磁性体のメッキ層で挟持することを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a magnetic sensor having a structure in which both sides of the magnetic sensitive part are sandwiched between magnetic bodies having a magnetic amplification function, the magnetic sensitive part is provided on a substrate. Forming a semiconductor thin film; forming a first underlayer for plating on the front side of the magnetic sensitive portion; and forming a second underlayer for plating on the back side of the magnetic sensitive portion. And forming a first magnetic body having a magnetic amplification function on the first underlayer by plating, and forming a second magnetic body having a magnetic amplification function on the second underlayer by plating. And forming the magnetically sensitive portion between the first magnetic body and the plated layer of the second magnetic body.
また、請求項11に記載の発明は、請求項10に記載の発明において、前記第1の磁性体と前記第2の磁性体のメッキ層で狭持する前記感磁部部分を、エッチングまたはポリッシングで、1μm乃至30μmの厚さにする工程を有することを特徴とする。 According to an eleventh aspect of the present invention, in the invention according to the tenth aspect, the magnetically sensitive portion sandwiched between the plated layers of the first magnetic body and the second magnetic body is etched or polished. And having a thickness of 1 μm to 30 μm.
また、請求項12に記載の発明は、請求項10又は11に記載の発明において、前記第1の下地層上及び前記第2の下地層上に磁性体メッキ処理を同時に行なうことを特徴とする。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the invention according to the tenth or eleventh aspect, a magnetic plating process is simultaneously performed on the first underlayer and the second underlayer. .
また、請求項13に記載の発明は、請求項10,11又は12に記載の発明において、前記第1の下地層を形成する工程の前に、前記感磁部を有する半導体薄膜上に保護層を形成する工程を有することを特徴とする。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the invention according to the tenth, eleventh or twelfth aspect, the protective layer is formed on the semiconductor thin film having the magnetically sensitive portion before the step of forming the first underlayer. It has the process of forming.
また、請求項14に記載の発明は、請求項10乃至13のいずれかに記載の発明において、前記第1の下地層と前記第2の下地層を形成した後に、前記第1の下地層上と前記第2の下地層上の少なくとも一方で前記感磁部付近が空隙部となるようなレジストパターンを形成する工程を有することを特徴とする。 According to a fourteenth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the tenth to thirteenth aspects, after the first underlayer and the second underlayer are formed, the first underlayer is formed. And a step of forming a resist pattern in which at least one of the magnetically sensitive portions on the second underlayer is a gap.
また、請求項15に記載の発明は、請求項14に記載の発明において、前記第1の磁性体及び前記第2の磁性体を形成した後に、前記レジストパターン及び前記第1の磁性体が形成された部分以外の前記第1の下地層、及び/又は前記第2の磁性体が形成された部分以外の前記第2の下地層を除去する工程を有することを特徴とする。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the invention of the fourteenth aspect, after the first magnetic body and the second magnetic body are formed, the resist pattern and the first magnetic body are formed. A step of removing the first underlayer other than the formed portion and / or the second underlayer other than the portion where the second magnetic body is formed.
また、請求項16に記載の発明は、請求項14に記載の発明において、前記第1の下地層及び/又は前記第2の下地層を除去した後に、ダイシング処理を行って、複数の磁気センサチップに分離する工程を有することを特徴とする。 According to a sixteenth aspect of the invention, there is provided the magnetic sensor according to the fourteenth aspect, wherein the first underlayer and / or the second underlayer is removed and then a dicing process is performed. It has the process of separating into chips.
また、請求項17に記載の発明は、請求項10乃至16のいずれかに記載の発明において、前記基板の裏側の前記感磁部付近を薄くする工程を有することを特徴とする。 According to a seventeenth aspect of the invention, there is provided the method according to any one of the tenth to sixteenth aspects, further comprising a step of thinning the vicinity of the magnetically sensitive portion on the back side of the substrate.
また、請求項18に記載の発明は、請求項10乃至17のいずれかに記載の発明において、前記第1の磁性体を、前記基板表側の前記感磁部付近のみに形成するとともに、前記第2の磁性体を、前記基板裏側の前記感磁部付近のみに形成する工程を有することを特徴とする。 According to an eighteenth aspect of the invention, in the invention according to any of the tenth to seventeenth aspects, the first magnetic body is formed only in the vicinity of the magnetic sensing portion on the substrate surface side, and the first And 2) forming a magnetic body only in the vicinity of the magnetic sensitive part on the back side of the substrate.
ここで、磁気センサとしては、半導体薄膜で形成されるホールセンサや磁気抵抗効果センサ(MRセンサ)など種々のセンサがあげられる。 Here, examples of the magnetic sensor include various sensors such as a Hall sensor formed by a semiconductor thin film and a magnetoresistive effect sensor (MR sensor).
本発明によれば、第1の磁性体と第2の磁性体とがメッキ処理により形成されたメッキ層であり、感磁部が第1の磁性体と第2の磁性体とで挟持されているので、磁性体メッキを行なうだけの簡便な製造工程で磁気増幅構造とすることができ、小型化かつ高感度の磁気センサを実現することができるという効果がある。 According to the present invention, the first magnetic body and the second magnetic body are plated layers formed by plating, and the magnetic sensitive part is sandwiched between the first magnetic body and the second magnetic body. Therefore, it is possible to obtain a magnetic amplification structure with a simple manufacturing process in which only magnetic material plating is performed, and there is an effect that a miniaturized and highly sensitive magnetic sensor can be realized.
また、温度特性が良好であるSiやGaAsを感磁部に用いても、従来は不可能であった磁気増幅構造をとることができるので、小型で温度特性が良好で感度の高い磁気センサを実現できるという効果がある。 In addition, even if Si or GaAs with good temperature characteristics is used for the magnetic sensing part, it is possible to adopt a magnetic amplification structure that was not possible before, so a magnetic sensor with a small size, good temperature characteristics and high sensitivity can be obtained. There is an effect that it can be realized.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の磁気センサの一実施形態を説明するための構成図で、図中符号10は基板、11は半導体薄膜、11aは感磁部、12は金属電極、13は保護層、14は第1の下地層、15は第2の下地層、17は第1の磁性体、18は第2の磁性体を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of a magnetic sensor of the present invention, in which
本発明の磁気センサは、感磁部11aの両側を、磁気増幅機能を有する2つの磁性体17,18で挟持するようにした構造を有する磁気センサである。感磁部11aを有する半導体薄膜11は、基板10上に設けられ、この感磁部11aの両端部には金属電極12が設けられている。また、この感磁部11a付近の表側には保護層13を介して第1の下地層14が設けられ、この第1の下地層14上には磁気増幅機能を有する第1の磁性体17が設けられている。さらに、基板10上で感磁部11aの裏側には第2の下地層15が設けられ、この第2の下地層15上には、第1の磁性体17とともに磁気増幅機能を有する第2の磁性体18が設けられている。
The magnetic sensor of the present invention is a magnetic sensor having a structure in which both sides of the
このような構造を有する磁気センサは、第1の磁性体17と第2の磁性体18とが磁性体メッキ処理により形成されたメッキ層を備えており、感磁部11aが第1の磁性体17と第2の磁性体18によって挟持されている構造になっている。そのため、この磁性体メッキ処理を行なうだけの簡便な製造工程で磁気増幅構造とすることができ、小型化かつ高感度の磁気センサが実現できる。
The magnetic sensor having such a structure includes a plated layer in which a first
また、従来、上述したような磁性体で感磁部を狭持する磁気増幅構造を形成するには、マイカ上に成膜したInSbをフェライト基板に転写する方法や、フェライト基板上にInSbを蒸着して成膜する方法しか実現されていないが、本発明は、下地の基板を選ばないメッキ処理を施すことにより磁性体を作製できるので、温度特性が良好なSiやGaAsを感磁部に用いた場合でも磁気増幅構造を形成でき、今までになかった温度特性が良好でかつ感度の高い磁気センサを実現できる。 Conventionally, in order to form a magnetic amplification structure that holds the magnetically sensitive portion with a magnetic material as described above, a method of transferring InSb formed on mica to a ferrite substrate, or vapor deposition of InSb on a ferrite substrate. However, in the present invention, since the magnetic material can be produced by performing the plating process regardless of the underlying substrate, Si or GaAs having good temperature characteristics is used for the magnetically sensitive portion. Even in such a case, a magnetic amplification structure can be formed, and a magnetic sensor with excellent temperature characteristics and high sensitivity that has never been achieved can be realized.
また、感磁部11aと第1の下地層14との間に設けられた保護層13は、半導体薄膜11上にポリイミドをパターニングすることにより形成されている。また、第1の磁性体17と第2の磁性体18のギャップは、1μm乃至30μmである。
Further, the
さらに、感磁部11aは、GaAs,InAs,InSb,Si,Ge、もしくは前記組成を組み合わせたものなどから構成されており、第1の磁性体17と第2の磁性体18は、パーマロイやスーパーマロイ(Fe−Ni系合金)からなることが好ましく、それにコバルト(Co)を添加したものは、磁気ヒステリシスが減少するのでより好ましい。さらには、第1の磁性体17と第2の磁性体18は、パーメンジュール(Fe−Co系合金)又はセンダスト(Fe−Si−Al系合金)で形成することも可能である。
Further, the
図2(a)乃至(d)及び図3(e)乃至(g)は、本発明の磁気センサの製造方法を説明するための工程断面図である。 2A to 2D and FIGS. 3E to 3G are process cross-sectional views for explaining the method of manufacturing the magnetic sensor of the present invention.
まず、SiやGaAsからなる基板10上に感磁部11aを有する半導体薄膜11を形成する。この感磁部11aは、不純物がドープされたGaAsからなり、両端部には金属電極12が形成されている。この感磁部11aは、GaAs以外にも,InAs,InSb,Si,Geのいずれかから作製されても良い(図2(a);磁気センサ(ホール素子)チップの作製)。通常、感磁部上などには、SiO2やSiNなどでパッシベーション膜を形成しているが、簡単のため図2(a)では省略してある。
First, the semiconductor
次に、ポリイミドをパターニングすることにより、金属電極12部分を除いて感磁部11aを有する半導体薄膜11上にポリイミドからなる保護層13を形成する(図2(b);ポリイミドパターニング)。なお、この保護層13の形成は、場合により省略可能である。
Next, by patterning polyimide, a
次に、メッキ処理用の下地層として、保護層13及び金属電極12上でかつ感磁部11a付近の表側に第1の下地層14を形成するとともに、基板10上でかつ感磁部11aの裏側に第2の下地層15を形成する(図2(c);UBM(Under Bump Metal)形成)。この下地層はTiW/Cuからなっており、スパッタ法などで作製することができる。
Next, as a base layer for the plating process, a
次に、第1の下地層14上で、感磁部11a上を除いてこの感磁部11a上が空隙部16aとなるようなレジストパターンニングによりレジスト16を形成する(図2(d);レジストパターン形成)。
Next, a resist 16 is formed on the
次に、レジストパターニングで除かれた第1の下地層14上の空隙部16aに磁気増幅機能を有する第1の磁性体17を、第2の下地層15上に第1の磁性体17とともに磁気増幅機能を有する第2の磁性体18をメッキ処理により形成する(図3(e);磁性体メッキ処理)。
Next, the first
この磁性体は、Fe−Ni系合金をメッキで作製したものである。この第1の下地層14上の空隙部16aの第1の磁性体のメッキ処理と、第2の下地層15上の第2の磁性体のメッキ処理とは同時に行なわれ、この第1の磁性体17と第2の磁性体18のギャップは、1μm乃至30μmとなるように作製される。また、この第1の磁性体17と第2の磁性体18は、パーマロイやスーパーマロイ(Fe−Ni系合金)からなることが好ましく、それにCoを添加したものは、磁気ヒステリシスが減少するのでより好ましい。さらには、第1の磁性体17と第2の磁性体18は、パーメンジュール(Fe−Co系合金)又はセンダスト(Fe−Si−Al系合金)からなることが好ましい。
This magnetic body is made by plating an Fe—Ni alloy. The plating process of the first magnetic body in the
次に、レジストパターン16及びこのレジストパターン16下の第1の下地層14を除去する(図3(f);レジストパターン及びUBMの除去)。その結果、第1の磁性体17とその下の第1の下地層14が保護層13上に残ることになる。
Next, the resist
最後に、複数の磁気センサ(ホール素子)チップをダイシングにより単体のチップに分離する(図3(g);ダイシング)。 Finally, a plurality of magnetic sensor (Hall element) chips are separated into single chips by dicing (FIG. 3G; dicing).
このようにして作製された磁気センサは、第1の磁性体17と第2の磁性体18とが磁性体メッキ処理により形成されたメッキ層であり、感磁部11aが第1の磁性体17と第2の磁性体18とで挟持されている構造を有することになる。そのため、この磁性体メッキを行なうだけの簡便な製造工程で磁気増幅構造を形成することができ、小型化かつ高感度の磁気センサが実現できる。
The magnetic sensor thus manufactured is a plating layer in which the first
また、GaAsやSiなどの基板を薄型化する技術としては、エッチング法やポリッシュ法を用いることができる。本発明の磁気センサは、基板10の上に感磁部11aを含む半導体薄膜11を形成しているが、一般的に基板10と半導体薄膜11の組成は異なる。よって、基板10の材料はエッチングしやすいが、半導体薄膜11はエッチングされにくいような溶液を用いたウェットエッチング法を用いることができる。また、ドライエッチング法を用いる場合は、例えば、エッチングされたものの組成を検知しながら、エッチングする装置があるので、基板10だけをすべてエッチングし、半導体薄膜11をエッチングしはじめた瞬間にエッチングを停止することは容易である。また、ポリッシュ法を用いる場合でも、ダイヤモンド砥石で10μm程度まで削り、さらに酸化シリコンで5μm程度まで研磨することが可能になっている。上述した以外にも、種々の方法を用いて、感磁部部分を1μm〜30μm程度に薄型化することができる。
In addition, as a technique for thinning a substrate such as GaAs or Si, an etching method or a polishing method can be used. In the magnetic sensor of the present invention, the semiconductor
また、基板10と感磁部11aを含む半導体薄膜11は、一般的に組成が異なると上述したが、例えば、Si基板上にGaAs薄膜を成膜する場合などのように、基板と薄膜の組成が全く異なるヘテロエピタキシャル成長法を用いて感磁部を形成することで、より一層エッチングの選択比があがり、狙い通りに感磁部の薄型化を可能とすることができる。
The semiconductor
上述した実施例では、基板10の裏側に第2の磁性体18を一面に形成したものを示したが、第1の磁性体17と同様に、裏側一面ではなく、例えば、感磁部11a付近の裏側だけに第2の磁性体18を形成することも当然可能であり、磁性体の配置場所は種々変更できる。
In the above-described embodiment, the second
また、基板10についても、平坦である必要はなく、例えば、図4に示すように、感磁部11a付近の裏側だけ、選択的に薄くすることも当然可能である。上述したように、磁性体メッキ層の配置は、磁気センサの種類により適宜最適化できる。
Also, the
図4に示した例では、感磁部11a付近の裏側だけ、基板10を選択的に薄くした例を示したが、前述のヘテロエピタキシャル成長法を用いた場合などは、図5に示すように、感磁部11a付近の裏側にある基板10を完全に除去し、第1の磁性体17と第2の磁性体18のギャップをさらに小さくすることができる。
In the example shown in FIG. 4, an example in which the
なお、本発明の磁気センサの一例を磁気シミュレーションした結果、10mTの外部磁場中に本発明の磁気センサを配置すると、図6に示すように、感磁部ではその磁気増幅効果により26.5mTを測定した。これは、磁気増幅機能が2.65倍になっていることを意味している。本実施例は、第1の磁性体と第2の磁性体のギャップを20μmとして計算した。このギャップが30μm程度で磁気増幅機能は約2倍であり、このギャップを小さくすればするほど磁気増幅機能が向上することがわかっている。 As a result of magnetic simulation of an example of the magnetic sensor of the present invention, when the magnetic sensor of the present invention is placed in an external magnetic field of 10 mT, as shown in FIG. It was measured. This means that the magnetic amplification function is 2.65 times. In this example, the calculation was performed assuming that the gap between the first magnetic body and the second magnetic body was 20 μm. When this gap is about 30 μm, the magnetic amplification function is about twice, and it is known that the magnetic amplification function is improved as the gap is reduced.
10 基板
11 半導体薄膜
11a 感磁部
12 金属電極
13 保護層
14 第1の下地層
15 第2の下地層
16 レジスト
16a 空隙部
17 第1の磁性体
18 第2の磁性体
22 半導体薄膜
22a 感磁部
23 金属電極
31 第1の磁性体
32 半導体薄膜
32a 感磁部
33 金属電極
34 第2の磁性体
DESCRIPTION OF
Claims (18)
基板上に設けられた、前記感磁部を有する半導体薄膜と、
前記感磁部の表側に設けられた第1の下地層と、
該第1の下地層上に設けられた磁気増幅機能を有する第1の磁性体と、
前記基板上で前記感磁部の裏側に設けられた第2の下地層と、
該第2の下地層上に設けられ、前記第1の磁性体とともに磁気増幅機能を有する第2の磁性体とを備え、
前記第1の磁性体と前記第2の磁性体とがメッキ処理により形成されたメッキ層であり、前記感磁部が前記第1の磁性体と前記第2の磁性体とで挟持されていることを特徴とする磁気センサ。 In the magnetic sensor having a structure in which both sides of the magnetic sensitive part are sandwiched between magnetic bodies having a magnetic amplification function,
A semiconductor thin film provided on a substrate and having the magnetically sensitive portion;
A first underlayer provided on the front side of the magnetic sensitive part;
A first magnetic body having a magnetic amplification function provided on the first underlayer;
A second underlayer provided on the back side of the magnetic sensitive part on the substrate;
A second magnetic body provided on the second underlayer and having a magnetic amplification function together with the first magnetic body;
The first magnetic body and the second magnetic body are plating layers formed by plating, and the magnetic sensitive part is sandwiched between the first magnetic body and the second magnetic body. Magnetic sensor characterized by the above.
基板上に前記感磁部を有する半導体薄膜を形成する工程と、
前記感磁部の表側にメッキ処理用の第1の下地層を形成する工程と、
前記感磁部の裏側にメッキ処理用の第2の下地層を形成する工程と、
前記第1の下地層上に磁気増幅機能を有する第1の磁性体をメッキ処理により形成するとともに、前記第2の下地層上に磁気増幅機能を有する第2の磁性体をメッキ処理により形成する工程とを有し、
前記感磁部を前記第1の磁性体と前記第2の磁性体のメッキ層で挟持することを特徴とする磁気センサの製造方法。 In the method of manufacturing a magnetic sensor having a structure in which both sides of the magnetic sensitive part are sandwiched between magnetic bodies having a magnetic amplification function,
Forming a semiconductor thin film having the magnetically sensitive portion on a substrate;
Forming a first underlayer for plating on the front side of the magnetic sensitive part;
Forming a second underlayer for plating on the back side of the magnetic sensitive part;
A first magnetic body having a magnetic amplification function is formed on the first underlayer by plating, and a second magnetic body having a magnetic amplification function is formed on the second underlayer by plating. A process,
A method of manufacturing a magnetic sensor, wherein the magnetically sensitive portion is sandwiched between plating layers of the first magnetic body and the second magnetic body.
Forming the first magnetic body only in the vicinity of the magnetic sensing portion on the front side of the substrate, and forming the second magnetic body only in the vicinity of the magnetic sensing portion on the back side of the substrate. A method of manufacturing a magnetic sensor according to claim 10.
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