JP2009123818A - Method of manufacturing magnetic sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気センサデバイスの製造方法に関するものである。特に、内部に電流線を有し、薄膜により形成された磁気センサデバイスの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a magnetic sensor device. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a magnetic sensor device having a current line therein and formed of a thin film.
従来、磁気センサデバイスとしては、バーバー・ポール構造のものが知られている。「バーバー・ポール構造」とは、基板上の一定の細長い長方形の領域内において、複数の短冊状の導電部を一定間隔で斜めに平行に配列した構造である。この構造の磁気センサデバイスを作製する方法、特にその導電部を作製する方法としては、たとえば、特表2004−536453号公報(特許文献1)に記載されたものがある。この方法は、素子上に絶縁層を堆積するステップと、絶縁層にバーバー・ポール・ウインドウをエッチングするステップと、絶縁層の上およびバーバー・ポール・ウインドウ内に電導性材料を堆積するステップと、バーバー・ポール・ウインドウ間の電導性材料をエッチングで取り去り、バーバー・ポール構造を形成するステップとを含む。 Conventionally, a barber pole structure is known as a magnetic sensor device. The “barber / pole structure” is a structure in which a plurality of strip-shaped conductive portions are arranged obliquely in parallel at regular intervals within a certain elongated rectangular region on a substrate. As a method for producing a magnetic sensor device having this structure, particularly a method for producing a conductive portion thereof, for example, there is one described in JP-T-2004-536453 (Patent Document 1). The method includes depositing an insulating layer on the device; etching a barber pole window in the insulating layer; depositing a conductive material on the insulating layer and in the barber pole window; Etching away the conductive material between the barber pole windows to form a barber pole structure.
また、従来の薄膜微細パターンの作製方法としては、たとえば特開平05−62948号公報(特許文献2)に記載されたものがある。この方法は、対象物上にフォトレジストを堆積するステップと、フォトレジストに被堆積部をパターニング(除去)するステップと、フォトレジストの上および被堆積部内に所望の材料を堆積するステップと、フォトレジストの溶解により微細な被堆積部を形成するリフトオフのステップとを含む。 Further, as a conventional method for producing a thin film fine pattern, for example, there is one described in Japanese Patent Laid-Open No. 05-62948 (Patent Document 2). The method includes the steps of depositing a photoresist on an object, patterning (removing) a deposition portion on the photoresist, depositing a desired material on and in the photoresist, And a lift-off step of forming a fine deposition portion by dissolving the resist.
さらに、たとえば特開2005−302881号公報(特許文献3)に記載されているように、2層のレジストパターン(以下、「2層レジスト」という。)と可溶層で構成された犠牲層を利用して、バリのない微細な薄膜パターンを形成する方法がある。
内部に電流線を有する磁気センサデバイスの動作において、電流線から素子への一様な磁界の印加はデバイスの性能確保において重要であり、そのためには一様な磁界の発生を可能にする凹凸のない平坦な電流線の作製が必要となる。前記特許文献1に開示されている方法でバーバー・ポール構造の導電部を作製した場合、個々の導電部が急峻な段差形状を有するように仕上がってしまう。したがって、こうして仕上がった導電部の上層にさらに絶縁層を介して他の電流線を積層する場合、段差および凹凸を有する面上に前記他の電流線を形成しなければならず、前記他の電流線は平坦には形成しにくくなってしまうという問題点があった。
In the operation of a magnetic sensor device having a current line inside, the application of a uniform magnetic field from the current line to the element is important in ensuring the performance of the device. It is necessary to produce a flat current line that is not present. When a conductive portion having a barber-pole structure is manufactured by the method disclosed in
そこでこの問題点に対する対策として、滑らかな段差が形成できるリフトオフ法が考えられる。しかし、従来のリフトオフによる工程では、段差および凹凸の低減という観点からは有効なものの、導電部と素子との境界部分におけるバリ発生の頻度が高くなってしまうという問題点があった。 Therefore, as a countermeasure against this problem, a lift-off method that can form a smooth step can be considered. However, although the conventional lift-off process is effective from the viewpoint of reducing the level difference and unevenness, there is a problem that the frequency of occurrence of burrs at the boundary between the conductive part and the element increases.
さらに、2層レジストを使用した場合でも、単層レジスト使用時よりはバリの発生確率は低減されるものの、アンダーカット量が小さいため完全にバリの発生を回避することはできないという問題点があった。さらに、数千Åといった厚膜の導電部を形成する場合、成膜時の熱劣化によるレジスト残渣が回避できないなどという問題点もあった。 Furthermore, even when a two-layer resist is used, the occurrence probability of burrs is reduced as compared with the case of using a single-layer resist, but there is a problem that the generation of burrs cannot be completely avoided because the undercut amount is small. It was. Furthermore, when forming a thick conductive portion of several thousand liters, there is a problem that resist residues due to thermal degradation during film formation cannot be avoided.
この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、内部に電流線を有する薄膜の磁気センサデバイスの製造方法において、導電部を有する磁気抵抗効果素子表面の段差および凹凸を低減することにより、磁気抵抗効果素子と離間して素子近傍に形成される電流線の平坦度を向上させることを目的とする。さらに、導電部形状の高精度化により性能が向上した磁気センサデバイスを得られるような磁気センサデバイスの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In a method of manufacturing a thin film magnetic sensor device having a current line therein, steps and irregularities on the surface of a magnetoresistive effect element having a conductive portion are formed. An object of the reduction is to improve the flatness of current lines formed in the vicinity of the element apart from the magnetoresistive element. Furthermore, it aims at providing the manufacturing method of a magnetic sensor device which can obtain the magnetic sensor device which improved the performance by the highly accurate conductive part shape.
上記目的を達成するため、本発明に基づく磁気センサデバイスの製造方法は、基板の上面に第1絶縁層を介して磁気抵抗効果素子を形成する工程と、上記磁気抵抗効果素子の上側を覆うバリア層を形成する工程と、上記バリア層の上側に、開口部を有する犠牲層パターンを形成する工程と、上記犠牲層パターンを覆うように金属膜を形成する工程と、上記金属膜を等方性エッチングすることによって、上記金属膜のうち上記開口部の底部にある部分を除去し、上記犠牲層パターンの上側を覆う部分およびその周囲に張り出す部分を選択的に残す工程と、上記犠牲層パターンの上側にある上記金属膜パターンの上側および上記開口部の底部に上側から堆積するように導電層を形成する工程と、上記犠牲層パターンを除去することによって、上記金属膜パターンおよび上記金属膜パターンの上側にある上記導電層を一括して除去し、上記開口部の底部にある上記導電層を残す導電層パターニング工程とを含む。 In order to achieve the above object, a method of manufacturing a magnetic sensor device according to the present invention includes a step of forming a magnetoresistive effect element on a top surface of a substrate via a first insulating layer, and a barrier covering the upper side of the magnetoresistive effect element. Forming a layer, forming a sacrificial layer pattern having an opening above the barrier layer, forming a metal film so as to cover the sacrificial layer pattern, and isolating the metal film isotropic Etching to remove a portion of the metal film at the bottom of the opening, and selectively leaving a portion covering the upper side of the sacrificial layer pattern and a portion protruding around the sacrificial layer pattern, and the sacrificial layer pattern Forming a conductive layer so as to be deposited from above on the upper side of the metal film pattern on the upper side and on the bottom of the opening, and removing the sacrificial layer pattern, Removed collectively the conductive layer on the upper side of Shokumaku pattern and the metal film pattern, and a conductive layer patterning step to leave the conductive layer at the bottom of the opening.
本発明によれば、上記特許文献3に記載されているような従来の2層レジスト法で生じる成膜時の熱劣化によるレジスト残渣を回避でき、また、アンダーカット量の大きいひさし形状を持った厚みある構造が形成できることで、厚膜成膜時のバリを抑制でき、数千Åという十分な厚さで滑らかな導電部(バーバー・ポール(BBP)電極)が作製される。導電部を有する素子表面の段差および凹凸が低減されるので、導電部の形状を高精度に実現することができ、均一なものとすることができる。また、磁気抵抗効果素子と離間して磁気抵抗効果素子の近傍に形成する電流線の平坦度が向上される。
According to the present invention, it is possible to avoid resist residues due to thermal degradation during film formation caused by the conventional two-layer resist method as described in
(実施の形態1)
(製造方法)
図1〜図13を参照して、本発明に基づく実施の形態1における磁気センサデバイスの製造方法について説明する。
(Embodiment 1)
(Production method)
With reference to FIGS. 1-13, the manufacturing method of the magnetic sensor device in
本実施の形態における磁気センサデバイスの製造方法は、基板の上面に第1絶縁層を介して磁気抵抗効果素子を形成する工程と、前記磁気抵抗効果素子の上側を覆うバリア層を形成する工程と、前記バリア層の上側に、開口部を有する犠牲層パターンを形成する工程と、前記犠牲層パターンを覆うように金属膜を形成する工程と、前記金属膜を選択的に等方性エッチングして金属膜パターンとし、前記金属膜パターンが前記犠牲層パターンの上側を覆うとともにその周囲に張り出すひさし形状部としてのみ残り、前記開口部の底部には残らないようにするひさし形状部形成工程と、前記犠牲層パターンの上側にある前記金属膜パターンの上側および前記開口部の底部に上側から堆積するように導電層を形成する工程と、前記犠牲層パターンを除去することによって、前記金属膜パターンおよび前記金属膜パターンの上側にある前記導電層を一括して除去し、前記開口部の底部にある前記導電層を残す導電層パターニング工程とを含む。以下詳しく説明する。 The method of manufacturing a magnetic sensor device in the present embodiment includes a step of forming a magnetoresistive effect element on the upper surface of a substrate via a first insulating layer, and a step of forming a barrier layer covering the upper side of the magnetoresistive effect element. Forming a sacrificial layer pattern having an opening above the barrier layer; forming a metal film so as to cover the sacrificial layer pattern; and selectively isotropically etching the metal film. An eaves-shaped portion forming step in which the metal film pattern covers the upper side of the sacrificial layer pattern and remains only as an eaves-shaped portion that protrudes around the metal film pattern, and does not remain at the bottom of the opening, Forming a conductive layer so as to be deposited from above on the metal film pattern above the sacrificial layer pattern and on the bottom of the opening; and By removed by the metal layer pattern and the conductive layer was collectively removed in the upper side of the metal film pattern, and a conductive layer patterning step to leave the conductive layer at the bottom of the opening. This will be described in detail below.
本実施の形態における磁気センサデバイスの製造方法で得ることができる磁気センサデバイスの平面図を図1に示す。実際には、このような磁気センサデバイスがミアンダ状に折返し構造を有するものが4つ合わさってホイートストンブリッジを構成することによって磁気検出に用いられる。図1に示したのは4辺のうちの1辺に相当する。 FIG. 1 shows a plan view of a magnetic sensor device that can be obtained by the method of manufacturing a magnetic sensor device in the present embodiment. Actually, four such magnetic sensor devices having a meander-like folded structure are combined to form a Wheatstone bridge, which is used for magnetic detection. 1 corresponds to one of the four sides.
この磁気センサデバイスは導電部12を備える。図1におけるII−II線に関する矢視断面図を図2に示す。本実施の形態における磁気センサデバイス、すなわちこの図2に示す構造を得るまでの製造方法について説明する。
This magnetic sensor device includes a
(磁気抵抗効果素子を形成する工程)
まず、「磁気抵抗効果素子を形成する工程」を行なう。図3に示すように、磁気抵抗効果素子1は、シリコン熱酸化物層3、シリコン窒化物層4を介して、シリコン基板2上に形成される。図3は図2と同じ位置における製造途中段階の状態での断面図である。磁気抵抗効果素子1を設置する対象としての基板をシリコン基板2としたが、絶縁が確保され、凹凸のない滑らかな表面を有するものであれば、これに限るものではない。たとえばシリコン基板2に代えてガラス基板を用いてよい。シリコン熱酸化物層3およびシリコン窒化物層4は、両者合わせて第1絶縁層として設けられる。磁気抵抗効果素子1は、磁気センサデバイスとしては、実使用上、たとえば細線化したブリッジ構造にて用いるため、磁気抵抗効果素子1の材料を広い範囲に堆積した後に所望の部分だけを残すためにパターニングを行なう。なお、磁気抵抗効果素子1としては、たとえば強磁性体であるニッケル、鉄などを主成分とする20nm〜50nm程度の薄膜を用いるが、これに限定されるものではない。シリコン熱酸化物層3およびシリコン窒化物層4はシリコン基板2と磁気抵抗効果素子1との間を電気的に絶縁するための層である。この絶縁のための層の中でも特にシリコン熱酸化物層3は、CVD(Chemical Vapor Deposition)法などによって形成してもよいが、シリコン熱酸化物層3としては熱酸化物層を用いることが望ましい。熱酸化物層は良好な絶縁耐圧を示すことが知られているからである。
(Process of forming magnetoresistive effect element)
First, a “step of forming a magnetoresistive element” is performed. As shown in FIG. 3, the
(バリア層を形成する工程)
次に、「バリア層を形成する工程」を行なう。すなわち、磁気抵抗効果素子1上にバリア層としてのタンタル窒化物層5を堆積する。その後、所望の長さ、幅、本数になるように磁気抵抗効果素子1およびタンタル窒化物層5のパターニングを行なう。なお、図3は、長手方向のみの、1本の磁気抵抗効果素子1の断面を示したものである。本実施の形態ではバリア層としてのタンタル窒化物層5を設けたが、これに限るものではなく、バリア層は省略される場合もある。
(Step of forming a barrier layer)
Next, a “step of forming a barrier layer” is performed. That is, a
(犠牲層パターンを形成する工程)
次に、「犠牲層パターンを形成する工程」を行なう。図4、図5に示すように、犠牲層パターンとしてのシリコン酸化物層7を形成する。ただし、シリコン酸化物層7には複数の開口部6が設けられる。図5は図4におけるV−V線に関する矢視断面図である。この時点で形成される開口部6は「第1開口部」とも呼ばれる。これらを形成するに当たっては、シリコン酸化物層7を全面に堆積する工程と、シリコン酸化物層7をパターニングして開口部6を設ける工程とを経る。こうして、所望パターンのシリコン酸化物層7が得られると同時に、所望の幅にてのちに導電部窓となる開口部6が形成される。導電部窓とは、のちに導電層に現れる開口部のことである。シリコン酸化物層7にあけられた開口部6は、のちに導電層に導電部窓を設けるための元として利用される。
(Process of forming a sacrificial layer pattern)
Next, a “step of forming a sacrificial layer pattern” is performed. As shown in FIGS. 4 and 5, a
開口部6の幅は、後に形成される開口部(第2開口部)9の幅、ならびに導電部の幅よりも大きく形成される。図4、図5では、簡略化して、3つの第1開口部6を任意の幅、間隔にて模式的に示したが、実際には第1開口部6の幅は、細線化した磁気抵抗効果素子1の幅や磁気センサデバイスとしての性能などにより決められるものであり、図4、図5に示した例に限るものではない。ただし、シリコン酸化物層7は、後工程の厚膜堆積時の熱劣化を防ぐために耐熱性の材料で形成しておく必要がある。
The width of the
(金属膜を形成する工程)
次に、「金属膜を形成する工程」を行なう。すなわち、図6に示すように、金属膜8を堆積させる。犠牲層パターンとしてのシリコン酸化物層7は金属膜8によって覆われる。金属膜8は、シリコン酸化物層7上に堆積するだけでなく、開口部6の内部ではバリア層としてのタンタル窒化物層5上に堆積される。開口部6の内外を問わず、バリア層がなく、第1絶縁層の最上層としてのシリコン窒化物層4が直接露出している部分では、金属膜8はシリコン窒化物層4上に堆積される。
(Process of forming metal film)
Next, “a step of forming a metal film” is performed. That is, as shown in FIG. 6, the
金属膜8は、次工程で等方的にエッチングされる材料である必要がある。また、次々工程で厚膜を堆積する際の熱劣化を防ぐために耐熱性の材料である必要がある。金属膜8の材料は、たとえばアルミニウムなどであってよい。金属膜8はスパッタなどにより成膜してよい。
The
(ひさし形状部形成工程)
次に、「ひさし形状部形成工程」を行なう。すなわち、フォトレジストの塗布工程と、フォトレジストのパターニング工程と、金属膜8(図6参照)の選択的な等方性エッチング工程を経て、図7に示す構造となる。金属膜8は金属膜パターンとなる。この金属膜パターンは、犠牲層パターンとしてのシリコン酸化物層7の上側を覆うとともにその周囲に張り出すひさし形状部10としてのみ残る。一方、開口部6の底部には金属膜8は残らない。
(Eave shape forming process)
Next, the “eave shape portion forming step” is performed. That is, the structure shown in FIG. 7 is obtained through a photoresist coating process, a photoresist patterning process, and a selective isotropic etching process of the metal film 8 (see FIG. 6). The
こうして、第2開口部9、ひさし形状部10が形成される。ひさし形状部10は、第2開口部9が所望の幅となるように調整されて形成される。図7に示すように、第2開口部9は第1開口部6上に重ねて形成される。第2開口部9の幅は第1開口部6の幅よりも小さく形成される。
In this way, the
よって、等方性エッチングの結果としてシリコン酸化物層7の上側に形成されたひさし形状部10は、従来のリフトオフ工程に比べて高精度に制御されたアンダーカット形状となる。その結果、バリ発生の頻度を著しく低下させる効果がある。
Therefore, the eaves-shaped
なお、第2開口部9の幅は、フォトレジストのパターニング工程と金属膜8の厚さ、エッチング工程によって調整することができる。以下に具体的な例を示す。図8に示すようにシリコン酸化物層7としての酸化膜を2.3μm堆積させ、第1開口部6としての窓部をエッチングする。その上に図9に示すように金属膜8としてのアルミニウム膜を2μm堆積させると、アルミニウム膜の段差の斜面は酸化膜の端部から1μm程度の場所に現れる。図10に示すように、アルミニウム膜の段差の下端でパターニングする。すなわち、レジスト膜17を設ける。こうすることで、ひさし形状を酸化膜の端部から1μmの場所にまで延在するように形成することができる。上記特許文献3における2層レジストの方法ではアンダーカット量は高々0.1μm程度であったが、本実施の形態では、それと比較して非常に大きな段差の形成が可能である。また、アルミニウム膜のエッチングにおいては、図11に示すように平坦な膜を横方向に向かってエッチングした場合と比較して、図12に示すように段差の斜面部でエッチングを行なうと、エッチングの進む方向が斜め上になるため、エッチング端部の位置変化がエッチング時間に影響されにくくなっており、精度良い窓部の形成が可能となる。
The width of the
(導電層を形成する工程)
次に、「導電層を形成する工程」を行なう。すなわち、図7に示した構造に対して、全面に導電層11を堆積させる。こうして図13に示す構造が得られる。図に示すように、導電層11は、露出しているシリコン窒化物層4およびタンタル窒化物層5の上面とひさし形状部10の上面および斜面とに堆積する。
(Process for forming a conductive layer)
Next, a “process for forming a conductive layer” is performed. That is, the
導電層11は電気的に導電性を有する材料で形成されていればよく、低抵抗であることが望ましい。導電層11の材料として使用可能なものとしてはたとえば金などがある。導電層11は、スパッタなどにより成膜することができる。密着性、拡散防止性などを改善するためには単層ではなく、クロムやチタンなどの上に成膜するか、あるいは、クロムやチタンなどによって挟んで成膜するのがよい。
The
また、抵抗値を低くするためには導電層11の厚みはできるだけ厚い方がよく、数千Åの厚さで成膜することが望ましい。導電層11を厚膜に形成する場合、下部堆積層がもしレジストであれば、熱劣化により次工程での除去時に残渣が残るという問題が生じるので、導電層11の下部に位置する堆積層は耐熱性の高いシリコン酸化膜や金属膜であることが望ましい。
In order to reduce the resistance value, the thickness of the
(導電層パターニング工程)
次に、「導電層パターニング工程」を行なう。すなわち、犠牲層パターンとしてのシリコン酸化物層7をエッチング除去することによって、金属膜パターンであったひさし形状部10およびその上側にある導電層11を一括して除去し、開口部6の底部にある導電層11を導電部12として残す。こうして、図2に示した構造が得られる。
(Conductive layer patterning process)
Next, a “conductive layer patterning step” is performed. That is, by removing the
エッチング条件を設定するに当たっては、シリコン窒化物層4、タンタル窒化物層5、導電層11のエッチングレートよりも、シリコン酸化膜7のエッチングレートがより速くなるようにしなければならない。また、金属膜8に対してもエッチングレートが速いことが望ましい。これらを満たすエッチング溶液としては、フッ酸が望ましいが、これに限るものではない。
In setting the etching conditions, it is necessary to make the etching rate of the
導電層パターニング工程として行なったエッチング工程の後には、タンタル窒化物層5を介して磁気抵抗効果素子1上に残る導電層11が導電部12となる。導電部12は「BBP(Barber Pole)電極」と呼ばれる場合もある。また、主として磁気抵抗効果素子1の端部においては、導電層11の残存物が、他の磁気抵抗効果素子1や入出力用パッドなどとの接続を行なうための接続電流線13となる。
After the etching process performed as the conductive layer patterning process, the
後述の磁気センサデバイスとしての性能に係わる導電部12の幅は、第2開口部9の幅によって規定される。よって導電部12の幅は、第2開口部9を形成する工程によって決定されることになる。
The width of the
本実施の形態における磁気センサデバイスの製造方法として好ましくは、前記磁気抵抗効果素子1は図1に示すように中心線18を有し、前記導電層を形成する工程および前記導電層パターニング工程においては、前記開口部6の底部にあって残る前記導電層すなわち導電部12が、中心線18に対して一定角度で斜めに交差する向きで、中心線18に沿って一定間隔で並ぶ複数の短冊状パターンとして形成される。このように形成されることによって、バーバー・ポール構造を確実に得ることができる。
Preferably, the
(電流路の説明)
図14は、磁気センサデバイスに流れる電流路の説明図である。図において、導電部12は、磁気抵抗効果素子1の細線化した軸方向に対して45°傾けて設けられたものである。磁気センサデバイスは、図に示した方向に電流を印加した状態で用いられる。導電部12は磁気抵抗効果素子1の表面に流れる電流の向きを45°傾けるために設けられたものである。各導電部12の内部では電位が等しくなり、電流は導電部12に対して垂直に流れる。強磁性体である磁気抵抗効果素子1を軸方向に磁化すると、外部磁界が0の時に磁化の向きと電流の向きとがなす角度θを45°にすることができる。
(Description of current path)
FIG. 14 is an explanatory diagram of a current path flowing through the magnetic sensor device. In the figure, the
(作用・効果)
磁気センサデバイスを、4辺の細線化した磁気抵抗効果素子1から成るブリッジ構造で形成するとき、4辺のそれぞれの磁気抵抗効果素子1の抵抗が同一であり、平衡を保ち、外部磁界が0のときにブリッジの出力が0、すなわちオフセットが0であることが望ましい。4辺を構成するそれぞれの磁気抵抗効果素子1の抵抗が同一であるためには、製造工程において、均一な導電部12を形成すること、すなわち導電部12の幅が均一となるように形成することが重要となる。
(Action / Effect)
When the magnetic sensor device is formed with a bridge structure composed of the
以上のように、本実施の形態における磁気センサデバイスの製造方法によれば、導電部を有する素子表面の段差および凹凸が低減されるので、導電部の形状を高精度に実現することができ、均一なものとすることができる。また、磁気抵抗効果素子と離間して磁気抵抗効果素子の近傍に形成する電流線の平坦度が向上される。こうして、磁気センサデバイスとしての性能の向上が実現する。 As described above, according to the manufacturing method of the magnetic sensor device in the present embodiment, the step and unevenness of the element surface having the conductive portion is reduced, so that the shape of the conductive portion can be realized with high accuracy. It can be uniform. Moreover, the flatness of the current line formed in the vicinity of the magnetoresistive effect element while being separated from the magnetoresistive effect element is improved. In this way, improvement in performance as a magnetic sensor device is realized.
(実施の形態2)
図15〜図18を参照して本発明に基づく実施の形態2における磁気センサデバイスの製造方法について説明する。本実施の形態における磁気センサデバイスの製造方法では、前記導電層パターニング工程の後に、導電部12および磁気抵抗効果素子1の上側を一括して覆うように第2絶縁層14を形成する工程と、第2絶縁層14の上側に導電体からなる電流線15を配置する工程とを含む。電流線15は、平面視したときに、電流線15の中心線が、磁気抵抗効果素子1の中心線18と一致するように配置される。
(Embodiment 2)
A method for manufacturing a magnetic sensor device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the method for manufacturing a magnetic sensor device in the present embodiment, after the conductive layer patterning step, a step of forming the second insulating
すなわち、実施の形態1で説明したような製造方法によって導電部12を作製した後に、図15に示すように、磁気抵抗効果素子1および複数の短冊状となっている導電部12の上を一括して覆うように絶縁層14を設ける。さらに、図16に示すように絶縁層14の上を覆うように電流線15および保護膜16を堆積する。図16におけるXVII−XVII線に関する矢視断面図を図17に示す。
That is, after the
絶縁層14および保護膜16は電気的に絶縁性を有し、かつ下層に設置した磁気抵抗効果素子1および導電部12を外部環境から保護する材料が望ましい。したがって、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などで形成可能であるがこれらの材料に限るものではない。なお、絶縁層14、および保護膜16とも、緻密で密着性の良好な層であることが望ましい。
The insulating
電流線15は、電流線15への印加電流により発生する磁界を磁気抵抗効果素子1へ付与するためのものであり、特に微弱な電流を測定するための被測定電流線、もしくは被測定電流線を磁気センサデバイスの外部に有したときに補償磁界を付与するための補償電流線として利用する。また、電流線15は、電流線15から磁気抵抗効果素子1へ、一様かつ大きな磁界を付与するためには、凹凸の少ない平坦な電流線15を、可能な限り磁気抵抗効果素子1に接近させて、かつ磁気抵抗効果素子1の中心線と電流線15の中心線が一致するように設置することが望ましい。電流線15の材料としてはたとえば低抵抗材料であるアルミニウムや金などが選択され得るがこれに限るものではない。さらにまた、同じ電流密度かつ同じ絶縁層厚みの条件で磁気抵抗効果素子1への付与磁界を増加するためには、電流線15の長方形の断面形状において、縦幅と横幅の比率、すなわち、縦幅/横幅の値を大きくすることが望ましい。縦幅/横幅の値とは、厚みを横幅で割った値のことである。
The
さらに本実施の形態では、前記電流線の断面形状が長方形であって厚みを横幅で割った値が0.1以上となるように、前記電流線が形成されることが好ましい。図18に磁気抵抗効果素子1と電流線15との間の絶縁層14の厚みを0.3μmとしたときの縦幅/横幅の値に対する付与磁界比の関係をグラフで示す。図18からは縦幅/横幅の値が大きいほど付与磁界比は大きくなり、縦幅/横幅が0.1以下となったときに付与磁界比は急激に減少していることがわかる。このことから、電流線の縦幅/横幅の値は0.1以上であることが望ましいといえる。
Furthermore, in the present embodiment, it is preferable that the current line is formed so that a cross-sectional shape of the current line is a rectangle and a value obtained by dividing the thickness by the lateral width is 0.1 or more. FIG. 18 is a graph showing the relationship between the applied magnetic field ratio and the vertical width / horizontal width value when the thickness of the insulating
(作用・効果)
以上のように、本実施の形態によれば、実施の形態1による製造方法の完了後に電流線15などを堆積する工程を含んでいるので、この磁気センサデバイスの製造方法によれば、凹凸の少ない平坦な電流線15から磁気抵抗効果素子1へ向けて、一様な磁界を付与することのできる磁気センサデバイスが得られる。また、電流線の長方形の断面形状において、縦幅/横幅を大きくするように電流線を形成することで、磁気抵抗効果素子1への付与磁界を増加させた磁気センサデバイスを得ることができる。
(Action / Effect)
As described above, according to the present embodiment, the method includes the step of depositing the
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 磁気抵抗効果素子、2 シリコン基板、3 シリコン熱酸化物層、4 シリコン窒化物層、5 タンタル窒化物層、6 (第1)開口部、7 シリコン酸化物層、8 金属膜、9 第2開口部、10 ひさし形状部、11 導電層、12 導電部、13 接続電流線、14 第2絶縁層、15 電流線、17 レジスト膜、18 (磁気抵抗効果素子の)中心線。 1 magnetoresistive effect element, 2 silicon substrate, 3 silicon thermal oxide layer, 4 silicon nitride layer, 5 tantalum nitride layer, 6 (first) opening, 7 silicon oxide layer, 8 metal film, 9 second Opening portion, 10 eaves-shaped portion, 11 conductive layer, 12 conductive portion, 13 connection current line, 14 second insulating layer, 15 current line, 17 resist film, 18 center line (of magnetoresistive effect element).
Claims (4)
前記磁気抵抗効果素子の上側を覆うバリア層を形成する工程と、
前記バリア層の上側に、開口部を有する犠牲層パターンを形成する工程と、
前記犠牲層パターンを覆うように金属膜を形成する工程と、
前記金属膜を等方性エッチングすることによって、前記金属膜のうち前記開口部の底部にある部分を除去し、前記犠牲層パターンの上側を覆う部分およびその周囲に張り出す部分を選択的に残す工程と、
前記犠牲層パターンの上側にある前記金属膜パターンの上側および前記開口部の底部に上側から堆積するように導電層を形成する工程と、
前記犠牲層パターンを除去することによって、前記金属膜パターンおよび前記金属膜パターンの上側にある前記導電層を一括して除去し、前記開口部の底部にある前記導電層を残す導電層パターニング工程とを含む、磁気センサデバイスの製造方法。 Forming a magnetoresistive element on the upper surface of the substrate via the first insulating layer;
Forming a barrier layer overlying the magnetoresistive element;
Forming a sacrificial layer pattern having an opening on the barrier layer;
Forming a metal film to cover the sacrificial layer pattern;
By isotropically etching the metal film, a portion of the metal film at the bottom of the opening is removed, and a portion covering the upper side of the sacrificial layer pattern and a portion protruding around the portion are selectively left. Process,
Forming a conductive layer so as to be deposited from above on the metal film pattern above the sacrificial layer pattern and on the bottom of the opening;
A conductive layer patterning step of removing the sacrificial layer pattern and removing the metal film pattern and the conductive layer above the metal film pattern all together, leaving the conductive layer at the bottom of the opening; A method for manufacturing a magnetic sensor device.
前記第2絶縁層の上側に導電体からなる電流線を配置する工程とを含み、
前記電流線は、平面視したときに、前記電流線の中心線が、前記磁気抵抗効果素子の中心線と略一致するように配置される、請求項1または2に記載の磁気センサデバイスの製造方法。 After the conductive layer patterning step, forming a second insulating layer so as to collectively cover the conductive layer and the magnetoresistive element; and
Disposing a current line made of a conductor on the upper side of the second insulating layer,
3. The magnetic sensor device according to claim 1, wherein the current line is disposed so that a center line of the current line substantially coincides with a center line of the magnetoresistive element when viewed in plan. Method.
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