JP2010159982A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体基板1に設けられたホール素子2と、このホール素子1上に設けられた軟磁性薄膜6とを備え、軟磁性薄膜6が、少なくともホウ素を含有している。半導体基板1上で、かつホール素子2上に設けられた有機絶縁膜4と、この有機絶縁膜4と軟磁性薄膜6との間に設けられた金属導電層5とを備え、軟磁性薄膜6が、金属導電層5上で少なくとも1個以上のホール素子2の感磁部を覆うように配置されている。
【選択図】図2
Description
図2は、本発明に係る半導体装置の一実施形態を説明するための構成図で、図中符号1は半導体基板、2はホール素子、3は外部接続端子パッド、4は有機絶縁膜、5は下地導電層(金属導電膜)、6は軟磁性薄膜を示している。
図3は、図2に示した半導体装置の製造方法を説明するための工程図で、半導体回路を形成する工程図である。まず、図3に示すように、半導体基板1上に磁気センシングを行うホール素子2が少なくとも1個以上配置され、外部電極と電気的な接続を行うため外部接続端子パッド3を開口した状態で、有機絶縁膜4を形成する。半導体基板1としてはシリコンウエハでも、GaAs基板のいずれでもよく、ホール素子2はSiなどの半導体やInSb、InAs,GaAsなどの化合物半導体などが好ましく、それらの積層構造や不純物をSnやZnやSiなどをドープしたものを用いてもよい。また、外部接続端子パッド3の材料としては、AL系やAu系の材料が一般的である。また、有機絶縁膜4は、有機材料であるポリイミド、もしくはポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテンなどを用いることが望ましい。
まず、本発明の半導体装置に係る軟磁性薄膜の実施例1及び比較例1について説明する。
半導体基板1としてシリコン基板を用いて、信号処理回路とホール素子を組み合わせたICを形成する。ICの外部接続用端子パッド3は、Alを用いて形成されており、Alパッドを開口してポリイミドを5μmの厚みで形成する。
次に、本発明の半導体装置に係る実施例2及び比較例2について説明する。
磁気センシング用途として用いる場合、磁気飽和を防ぐため、軟磁性薄膜6は厚い方が好ましい。電解めっき工程のみ、TMABの添加量を12.0g/Lに固定し、電流密度は6mA/cm2、液温を30℃に固定して、めっき時間を変えることで膜厚を変化させた実験を実施例2として行った。また、同じように、TMABを添加せずにめっき時間を変えることで膜厚を変化させた比較例2として実験を行った。
次に、本発明の半導体装置に係る実施例3について説明する。
電解めっきを用いて軟磁性薄膜6を作成する場合、めっき時の電流密度は、その生産性を決める上で重要なファクターである。電流密度を上げることでめっき時間の短縮が可能になり、そのまま生産性の向上に直結する。そこで、実施例3として電流密度を実施例1、2の5倍である30mA/cm2でTMAB添加量は12.0g/L、膜厚は13μmでめっきを行った。ICPによるホウ素含有量は0.5wt%で、保磁力は15A/m、残留磁束密度は0.12Tと電流密度を上げても低いヒステリシスの軟磁性薄膜6を作成できた。そのときの軟磁性薄膜6のNiFe(111)配向度は95%、結晶子サイズは8.5nmであった。
次に、本発明の半導体装置に係る実施例4及び比較例3を説明する。
半導体基板1としてGaAsを用い、ホール素子2としてはInAsからなる化合物半導体を用いた。また、外部電極はTiとAuの積層構造を蒸着法で形成した。ホール素子2の直上にはポリイミドを5μmの厚みで形成し、その上に下地通電層5としてスパッタリング法でTiを1500Å、Cuを6000Å形成したものにレジストパターンを形成し、実施例4として、実施例3に記載したTMABを12g/L配合しためっき液を用い13μmの厚みで軟磁性薄膜6を形成した。
2 ホール素子
3 外部接続端子パッド
4 有機絶縁膜
5 下地導電層(金属導電膜)
6 軟磁性薄膜
7 レジスト
7a レジスト空隙部
Claims (5)
- 軟磁性薄膜中に含まれる鉄、ニッケル、ホウ素の合計を100重量%としたときに、鉄含有量が15〜30重量%、ホウ素含有量が0.2〜0.6重量%、残部がニッケルであり、その厚みが4〜30μmである軟磁性薄膜を備え、該軟磁性薄膜で磁気収束することを特徴とする半導体装置。
- 請求項1の半導体装置において、前記軟磁性薄膜の保磁力が0.1〜30A/m、かつ残留磁束密度が0.05〜0.6Tであることを特徴とする半導体装置。
- 請求項1又は2の半導体装置が、ホール素子を含む磁気センサであることを特徴とする半導体装置。
- 1個以上のホール素子と半導体回路が設けられた半導体基板上に、絶縁材料を形成し、該絶縁材料の上に金属導電層を形成し、該金属導電層上で1個以上のホール素子の感磁部を覆うような位置に少なくともホウ素を含有した軟磁性薄膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項4に記載の半導体装置の製造方法において、前記軟磁性性薄膜がホウ素還元剤を配合しためっき液を用いて電解めっきで形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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