JP2011128095A

JP2011128095A - 磁気センサの製造方法

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Publication number: JP2011128095A
Application number: JP2009288862A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Hibino; 三十四日比野
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-30

Abstract

【課題】アライメント精度を高めて、磁気センサとしての磁場感度を高めるとともに、そのばらつきを低減して、安定した磁気特性を有する磁気センサの製造方法を提供する。
【解決手段】シリコン基板３１上に複数の磁気抵抗効果素子を形成する素子形成工程と、磁気抵抗効果素子を形成したシリコン基板３１をマグネットアレイ４８に重ね、磁気抵抗効果素子に磁界を付与した状態で熱処理することにより、磁気抵抗効果素子を規則化する規則化熱処理工程とを備え、素子形成工程では、シリコン基板３１の一部にアライメントマーク３２を形成しておき、規則化熱処理工程では、マグネットアレイ４８にシリコン基板３１を重ね合わせ、赤外線光学系５１によって赤外線を照射し、シリコン基板３１を透過した赤外線によりマグネットアレイ４８のアライメントマーク４６を撮像しながらそのアライメントマーク４６にシリコン基板３１のアライメントマーク３２を位置決めする。
【選択図】図１３

Description

本発明は、磁気センサの製造方法に係り、シリコン基板上に形成した磁気抵抗効果素子にマグネットアレイを使用して磁界を付与する際のシリコン基板とマグネットアレイとのアライメント技術を改良した磁気センサの製造方法に関する。

従来から磁気センサの素子として知られる巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ素子と称す）や磁気トンネル効果素子（以下、ＴＭＲ素子と称す）は、磁化の向きが所定の向きにピン（固定）されたピンド層と、磁化の向きが外部磁界に応じて変化するフリー層とを備え、ピンド層の磁化の向きとフリー層の磁化の向きとの相対関係に応じた抵抗値を出力として示すものである。

この種の磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサを製造する場合、シリコンウエハ等からなる基板の上に酸化膜、窒化膜等により下地層を形成し、その上に、フリー層、非磁性導電体からなるスペーサ層、ピンド層等を順次積層することにより、ＧＭＲ素子となる多層膜を複数島状に形成した後、規則化熱処理（ピニング処理）によってピンド層の磁化の向きを固定することが行われる。この規則化熱処理には、複数個の永久磁石の磁極を並べて保持したマグネットアレイが用いられ、ＧＭＲ素子となる多層膜を形成した基板をマグネットアレイの磁極面に重ねるように近接配置するとともに、基板を高温に加熱することにより、ピンド層の磁化の向きが固定される。

このような磁気センサを得るための規則化熱処理において、多層膜を形成した基板とマグネットアレイとを正確に位置決めする必要があり、例えば特許文献１に示される磁気センサの製造方法においては、多層膜を形成した石英ガラス基板及びマグネットアレイの四隅にそれぞれアライメントマークを設けておき、石英ガラス基板をマグネットアレイに重ねて配置するときに、これらアライメントマークを一致させることにより、両者の位置決めを行うようにしている。

この特許文献１記載の磁気センサのように、基板として石英ガラスを用いる場合は、マグネットアレイに基板を重ねたときに両者のアライメントマークを基板の上から確認することができるが、シリコンウエハを基板として用いる場合は、マグネットアレイにシリコン基板を重ねると、マグネットアレイ上のアライメントマークが隠れてしまう。そこで、最初にマグネットアレイのアライメントマークに光学系の座標原点（十字カーソル）を合わせ、その光学系の座標原点にシリコン基板のアライメントマークを合わせてマグネットアレイに重ねるようにしている。

特開２００２−２９０７２８号公報

しかしながら、光学系の座標原点を介在させた間接的なアライメント方法となるため、その精度にばらつきが生じ、結果として、磁場感度の低下とそのばらつきを招くという問題がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、アライメント精度を高めて、磁気センサとしての磁場感度を高めるとともに、そのばらつきを低減して、安定した磁気特性を有する磁気センサを製造することを目的とする。

本発明の磁気センサの製造方法は、シリコン基板上に複数の磁気抵抗効果素子を形成する素子形成工程と、前記磁気抵抗効果素子を形成した前記シリコン基板をマグネットアレイに重ね、前記磁気抵抗効果素子に磁界を付与した状態で熱処理することにより、該磁気抵抗効果素子を規則化する規則化熱処理工程とを備え、前記素子形成工程では、前記シリコン基板の一部にアライメントマークを形成しておき、前記規則化熱処理工程では、前記シリコン基板のアライメントマークに対応するアライメントマークを形成したマグネットアレイに前記シリコン基板を重ね合わせ、赤外線光学系によって赤外線を照射し、前記シリコン基板を透過した赤外線により前記マグネットアレイのアライメントマークを撮像しながら該アライメントマークに前記シリコン基板のアライメントマークを位置決めすることを特徴とする。

シリコン基板は特定波長（例えば１１００〜８０００ｎｍ）の赤外線を透過するので、マグネットアレイにシリコン基板を重ねた状態で、赤外線によりウエハを経由してマグネットアレイのアライメントマークを読み取ることができ、そのアライメントマークにシリコン基板のアライメントマークを位置決めすることにより、シリコン基板をマグネットアレイに位置決めすることができる。シリコン基板を経由してマグネットアレイのアライメントマークを直接読み取るので、両アライメントマークを同時に読み取りながら位置決めすることができ、位置精度を高めることができる。

本発明の磁気センサの製造方法において、前記シリコン基板のアライメントマークは、シリコン基板の一部にＢ（ボロン），Ｐ（リン）等の不純物元素の濃度を局部的に変化させてドーピングすることにより形成するとよい。
シリコン基板に濃度を局部的に変化させて不純物をドーピングしておくと、その濃度が変化した部分に赤外線を透過することにより、濃度変化が模様となって識別される。これをアライメントマークとして利用するのである。通常、半導体製作時にシリコンをＰ型、Ｎ型の導電性にするためにＢ，Ｐ等をドーピングすることが行われるが、その工程中に同時にアライメントマークを形成することが可能である。

また、本発明の磁気センサの製造方法において、前記規則化熱処理工程において前記マグネットアレイに対向する前記シリコン基板の表面の少なくとも前記アライメントマーク周辺を鏡面状態としておくとよい。
マグネットアレイのアライメントマークは、シリコン基板を透過した赤外線により識別されるものであり、このマグネットアレイに対向するシリコン基板の表面を鏡面としておくことにより、シリコン基板表面での赤外線の透過を確実にしてマグネットアレイのアライメントマークを明瞭に読み取ることができる。

本発明の磁気センサの製造方法によれば、シリコン基板に赤外線を透過してマグネットアレイのアライメントマークを直接読み取るので、シリコン基板とマグネットアレイとの両アライメントマークを同時に読み取りながら、これらシリコン基板とマグネットアレイとを高精度に位置決めすることができ、もって、磁気センサとしての磁場感度を高めるとともに、そのばらつきを低減して、安定した磁気特性を有する磁気センサを製造することができる。

本発明に係る磁気センサの実施形態を示す平面図であり、（ａ）がＮタイプの磁気センサ、（ｂ）がＳタイプの磁気センサを示す。図１に示した第１Ｘ軸ＧＭＲ素子を示し、（ａ）が概略拡大平面図、（ｂ）が（ａ）Ａ−Ａ線に沿う断面図である。図２に示した第１Ｘ軸ＧＭＲ素子の膜構成（スピンバルブ膜の構成）を示す図である。図１に示した磁気センサが備えるＸ軸磁気センサの等価回路図である。図４のＸ軸磁気センサのＸ軸方向及びＹ軸方向に変化する磁界に対する出力の変化を示したグラフである。図１に示した磁気センサを製造する途中のスピンバルブ膜が形成されたシリコン基板の平面図である。図６のシリコン基板にドーピングによってアライメントマークを形成している状態を模式的に示す断面図である。図１に示した磁気センサを製造する際に使用されるマグネットアレイを準備するための金属プレートに永久棒磁石を支持した状態の平面図である。図１に示した磁気センサを製造する際に使用されるマグネットアレイを形成するためのプレートの平面図である。図１に示した磁気センサを製造する際に使用されるマグネットアレイの断面図である。本発明に係る磁気センサを製造する途中のアライメント作業工程において、マグネットアレイのアライメントマークを赤外線光学系によって認識している状態の模式図であり、（ａ）がアライメント作業を正面から見た状態、（ｂ）が赤外線光学系によって認識されるアライメントマークの画像を示す。図１１に示す状態からマグネットアレイの上方にシリコン基板を配置した状態を示す図１１同様の模式図である。図１２に示す状態からマグネットアレイの上にシリコン基板を位置決めした状態を示す図１１同様の模式図である。図１３に示す位置決め状態からマグネットアレイとシリコン基板とをクランプにより固定した状態の断面図である。図１１に示したマグネットアレイの磁石の一部を取り出して示した斜視図である。図１に示した磁気センサの各ＧＭＲ素子のピンド層の磁化の向きをピンする方法を示した概念図である。シリコン基板とマグネットアレイとのアライメントずれと磁気センサの磁場感度との関係を示すグラフである。本実施形態の方法で規則化熱処理した磁気センサと、従来の方法で規則化熱処理した磁気センサとの磁場感度を複数個ずつ比較したグラフである。本発明の他の実施形態におけるアライメント作業を正面から見た模式図である。

以下、本発明に係る磁気センサの製造方法の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
まず、本発明に係る磁気センサについて説明しておくと、この磁気センサは、後述する製造方法によってＮタイプとＳタイプとに別れる。図１（ａ）はＮタイプの磁気センサ１、同図（ｂ）はＳタイプの磁気センサ２を示している。これらＮタイプの磁気センサ１とＳタイプの磁気センサ２とは図１に黒塗りの矢印で示したピンド層の固定された磁化の向き、及び白抜きの矢印で示したフリー層の初期状態（外部磁界が作用しない状態）での磁化の向きが互いに異なる点を除き、実質的に同一の形状、構成を有している。したがって、以下ではＮタイプの磁気センサを主として説明する。

この磁気センサ１は、シリコン基板３と、その上に形成された合計８個のＧＭＲ素子４〜１１とを備えている。
シリコン基板３は、平面視において互いに直交するＸ軸及びＹ軸に沿った辺を有する略正方形をなし、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸方向に小さな厚みを有する薄板体である。
各ＧＭＲ素子４〜１１は、シリコン基板３上の配置は異なるが、実質的に同一構造のＸ軸ＧＭＲ素子４〜７とＹ軸ＧＭＲ素子８〜１１とを４個ずつ備えている。

これら各ＧＭＲ素子４〜１１の構造について、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子４により代表して説明する。
このＸ軸ＧＭＲ素子４は、図２に示すように、Ｙ軸方向に長手方向を有する複数の幅の狭いスピンバルブ膜からなる帯状部１２と、これら帯状部１２のＹ軸方向両端部に形成された強磁性体からなるバイアス磁石膜１３とを備えている。帯状部１２を構成しているスピンバルブ膜は、図３に示すように、シリコン基板３の絶縁層（配線層を含む）１４の上に、順次積層されたフリー層（自由層、自由磁化層）Ｆ、膜厚が例えば２．４ｎｍのＣｕからなる非磁性で導電性を有するスペーサ層Ｓ、ピン層（固着層、固定磁化層）Ｐ、及び膜厚が２．５ｎｍのチタン（Ｔｉ）又はタンタル（Ｔａ）からなるキャッピング層Ｃから構成されている。

フリー層Ｆは、外部磁界の向きに応じて磁化の向きが変化する層であり、膜厚が８ｎｍのＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層と、その上に形成された膜厚が３．３ｎｍのＮｉＦｅ磁性層と、その上に形成された１〜３ｎｍ程度の膜厚のＣｏＦｅ層とからなっている。
ピン層Ｐは、膜厚が２．２ｎｍのＣｏＦｅ磁性層と、ＰｔＭｎ合金から形成した膜厚が２４ｎｍの反強磁性膜とを重ね合わせたものである。ＣｏＦｅ磁性層は、着磁（磁化）された反強磁性膜に交換結合的に裏打されることにより磁化（磁化ベクトル）の向きがＸ軸負方向にピン（固着）されるピンド層を構成している。

このように構成される第１Ｘ軸ＧＭＲ素子４は、Ｘ軸に沿って変化する外部磁界に対して所定の範囲で略比例する抵抗値を示し、Ｙ軸に沿って変化する外部磁界に対しては略一定の抵抗値を示す。
そして、シリコン基板３上のＸ軸負方向端部に並べられた第１Ｘ軸ＧＭＲ素子４及び第２Ｘ軸ＧＭＲ素子５においてピン層Ｐのピンされた磁化の向きはＸ軸負方向とされ、Ｘ軸正方向端部に並べられた第３Ｘ軸ＧＭＲ素子６及び第４Ｘ軸ＧＭＲ素子７においてピン層Ｐのピンされた磁化の向きはＸ軸正方向とされている。一方、シリコン基板３のＹ軸正方向端部に並べられた第１Ｙ軸ＧＭＲ素子８及び第２Ｙ軸ＧＭＲ素子９においてピン層Ｐのピンされた磁化の向きはＹ軸正方向とされ、Ｙ軸負方向端部に並べられた第３Ｙ軸ＧＭＲ素子１０及び第４Ｙ軸ＧＭＲ素子１１においてピン層Ｐのピンされた磁化の方向はＹ軸負方向とされている。

そして、Ｘ軸磁気センサは、図４に示すように、４個のＸ軸ＧＭＲ素子４〜７がフルブリッヂ接続されることにより構成されており、Ｘ軸に沿って変化する外部磁界に対して図５の実線で示すように−Ｈｃ〜＋Ｈｃの範囲で略比例して変化する出力電圧Ｖｘｏｕｔを示し、Ｙ軸に沿って変化する外部磁界に対しては破線で示すようにほぼ「０」の出力電圧を示す。また、Ｙ軸磁気センサは、Ｙ軸ＧＭＲ素子８〜１１がフルブリッジ接続されることにより構成されており、Ｙ軸に沿って変化する外部磁界に対して所定範囲で略比例して変化する出力電圧を示し、Ｘ軸に沿って変化する外部磁界に対してはほぼ「０」の出力電圧を示す。
図１（ｂ）に示すＳタイプの磁気センサ２もシリコン基板２１上にＸ軸ＧＭＲ素子２２〜２５、Ｙ軸ＧＭＲ素子２６〜２９を４個ずつ有しており、以上説明したＮタイプの磁気センサ１と同様の構成である。

次に、このように構成される磁気センサ１，２の製造方法について説明する。
複数の磁気センサ１，２を形成し得る大きさの長方形のシリコン基板３１の上に、絶縁層１４を介して、図６に示すように、各磁気センサのＧＭＲ素子を構成するスピンバルブ膜とバイアス磁石膜とからなる膜Ｍを島状に複数形成する。この成膜は超高真空装置を用いて精密な厚さの連続積層にて行われる。このとき、シリコン基板３１の四隅にアライメントマーク３２を形成しておく。このアライメントマーク３２としては、例えば長方形から十字形を除いた形状とされる。このアライメントマーク３２は、一般には、シリコン基板３１の表面に、エッチングや堆積による凹凸模様によって形成され、本実施形態においても、これらエッチングや堆積によって形成したアライメントマークを適用できるが、後述するように赤外線光学系を用いてアライメントマークを読み取るので、シリコン基板３１にボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）等を局部的にドーピングすることによってアライメントマーク３２を形成することが可能である。

すなわち、シリコン基板３１は赤外線を透過する性質を有しているが、そのシリコン基板３１にボロン（Ｂ）、リン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）等の不純物をドーピングすると、ドーピングした部分では赤外線の透過が妨げられる。したがって、図７に示すように、シリコン基板３１の表面にアライメントマークの形状に開口した貫通孔３３を有するマスク３４を設け、そのマスク３４の上から不純物のイオンを注入することにより、シリコン基板３１がマスク３４の開口の形状にドーピングされ、これにより形成されるドーピング層３５がアライメントマーク３２となる。
なお、このアライメントマーク３２が形成される四隅部には、シリコン基板３１に絶縁層等を積層しないものとする。また、シリコン基板３１の膜Ｍが形成されている表面の四隅（アライメントマーク３２が形成されている周辺）は鏡面研磨状態としておく。その鏡面の程度としては、例えば、算術平均粗さＲａで５〜５０オングストロームと形成される。
また、図６において符号３６で示す二点鎖線は、各磁気センサに個片化する際の切断線を示す。

一方、図８に示すように、正方形の貫通孔４１がＸ軸方向及びＹ軸方向に互いに等距離を隔てて正方格子状に設けられた長方形の金属プレート４２を準備し、この金属プレート４２の各貫通孔４１に正方形断面を有する永久棒磁石４３をそれぞれ挿入し、これら永久棒磁石４３の磁極が形成される端面が金属プレート４２と平行になるように配置する。このとき、最短距離で隣接する磁極の極性が異なるように各永久棒磁石４３を配置する。なお、各永久棒磁石４３の磁荷の大きさは全て略等しいものを使用する。

次に、図９に示すように、金属プレート４２と略同一形状の長方形を有する透明な石英ガラスからなるプレート４５を準備し、このプレート４５の四隅に、シリコン基板３１のアライメントマーク３２において削除した十字形を補完するように十字形のアライメントマーク４６を形成する。また、中央部には、金属プレート４２に挿入された各永久棒磁石４３の外形に対応する位置にそれぞれアライメントマーク４７を設けておき、これらのアライメントマーク４７を用いて位置決めしながら、永久棒磁石４３の上面とプレート４５の下面を接着剤により接着する。その後、金属プレート４２を下方から取り去ると、図１０に示すように、永久棒磁石４３とプレート４５とにより、磁極を構成する端面が略正方形の複数の永久磁石を正方格子の格子点に配設するとともに各永久磁石の磁極の極性が最短距離を隔てて隣接する他の磁極の極性と異なるように構成したマグネットアレイ４８が形成される。

次に、ＧＭＲ素子となる膜Ｍが形成されたシリコン基板３１をマグネットアレイ４８に位置決めした状態に配置する。このときに、シリコン基板３１のアライメントマーク３２の十字形に削除された部分と、マグネットアレイ４８におけるプレート４５のアライメントマーク４６の十字形とを一致させることにより、両者を位置決めする。
このアライメント作業を図１１〜図１３を参照しながら具体的に説明する。これら図１１〜図１３において、（ａ）はアライメント作業に用いられる赤外線光学系５１とシリコン基板３１、マグネットアレイ４８との位置関係を模式的に示しており、（ｂ）はこの（ａ）で示す状態で赤外線光学系５１で認識されるアライメントマーク３２，４６の画像を示している。

赤外線光学系５１を備えるアライメント装置に、まずマグネットアレイ４８をその磁極を構成する端面を上方に向けた状態に支持する。この状態で図１１に示すように赤外線光学系５１により、マグネットアレイ４８の四隅のアライメントマーク４６を読み取る。次いで、そのマグネットアレイ４８の上に、シリコン基板３１をそのＧＭＲ素子となる膜Ｍが形成された面がマグネットアレイ４８のプレート４５の上面と接するように配置する。そして、図１２に示すように、このシリコン基板３１の上方から赤外線光学系５１によって赤外線を照射することにより、シリコン基板３１のアライメントマーク３２とマグネットアレイ４８のアライメントマーク４６とを同時に読み取りながら、マグネットアレイ４８にシリコン基板３１を位置決めする。

この場合、シリコン基板３１においてアライメントマーク３２の部分は不純物がドーピングされているので赤外線は透過しにくくなり、そのアライメントマーク３２の周囲を透過した赤外線がマグネットアレイ４８のプレート４５に反射し、再びシリコン基板３１を透過して赤外線光学系５１の撮像手段に捉えられる。このため、シリコン基板３１のアライメントマーク３２が黒色で認識される。
一方、シリコン基板３１を透過してマグネットアレイ４８のプレート４５表面に到達した赤外線は、マグネットアレイ４８のプレート４５で反射して再びシリコン基板３１を通過して赤外線光学系５１に到達することにより、マグネットアレイ４８のアライメントマーク４６を読み取ることができる。

そこで、シリコン基板３１のアライメントマーク３２とマグネットアレイ４８のアライメントマーク４６とを赤外線光学系５１の撮像手段によって読み取りながら、シリコン基板３１を水平方向に移動することにより、図１３に示すように、これらのアライメントマーク３２，４６を一致させる。
前述したように、シリコン基板３１のアライメントマーク３２の周辺は鏡面研磨状態とされているので、赤外線が透過し易く、マグネットアレイ４８のアライメントマーク４６を鮮明に読み取ることができる。
このようにして両アライメントマーク３２，４６を一致させた状態に配置することにより、シリコン基板３１とマグネットアレイ４８とを位置決めした後、図１４に示すように、これらをクランプ５２によって固定し、シリコン基板３１上のＧＭＲ素子となる膜Ｍのピン層の磁化の向きをマグネットアレイ４８によって固定する処理を行う。

図１５は、マグネットアレイ４８のうちの永久棒磁石４３を四個だけ取り出した状態を示す斜視図である。この図から明らかなように、永久棒磁石４３の上面では、一つのＮ極から同Ｎ極に最短距離で隣接するＳ極に向かう９０°ずつ方向が異なる磁界が形成されている。従って、図１４に示したマグネットアレイ４８のプレート４５の上面にシリコン基板３１が重ねられた状態においては、図１６に模式的に示したように、一つのＮ極の正方形端面の各辺に平行に配置されたＧＭＲとなる各膜Ｍには、Ｙ軸正方向、Ｘ軸正方向、Ｙ軸負方向、及びＸ軸負方向の磁界が加わる。

本実施形態においては、かかる磁界を利用して固着層Ｐ（固着層Ｐのピンド層）の磁化の向きを固定する熱処理を行う。即ち、プレート４５とシリコン基板３１とを図１４に示すようにクランプ５２により互いに固定し、真空中でこれらを２５０℃〜２８０℃に加熱し、その状態で４時間ほど放置する。
その後、シリコン基板３１を取り出し、必要な配線を形成した後、最後に図６に二点鎖線で示した切断線３６に沿ってシリコン基板３１を切断する。以上により、図１に示した磁気センサ１，２が製造される。

以上のように、この磁気センサの製造方法によれば、シリコン基板を透過した赤外線によってマグネットアレイのアライメントマークを読み取りながら、シリコン基板のアライメントマークとの位置決めを行うようにしたので、両アライメントマークを同時に直接的に読み取って位置決めすることができ、アライメントの位置精度を高め、マグネットアレイとの位置関係を正確に維持して規則化熱処理することができる。したがって、磁気センサとしての磁場感度を高めることができるとともに、そのばらつきを小さくして、安定した磁気特性の磁気センサを製造することができる。

因みに、シリコン基板とマグネットアレイとのアライメントずれと磁気センサの磁場感度との関係は、図１７に示すように、アライメントずれが大きくなる程、磁場感度は低くなる。また、図１８は、本実施形態の方法で規則化熱処理した磁気センサと、従来の方法（両アライメントマークを間接的に位置合わせする方法）で規則化熱処理した磁気センサとの磁場感度を３０個ずつ比較した結果を示している。磁場感度の平均を求めると、従来方法によって製作した磁気センサの磁場感度の平均は３．８２ｍＶ／Ｏｅ、標準偏差が０．１５ｍＶ／Ｏｅであったのに対して、本実施形態の方法によって製作した磁気センサの磁場感度の平均は４．０９ｍＶ／Ｏｅ、標準偏差が０．０４ｍＶ／Ｏｅであった。この結果から明らかなように、従来方法で規則化熱処理した磁気センサは、磁場感度が低くかつバラツキが大きいのに対して、本実施形態の方法で規則化熱処理した磁気センサは、高い磁場感度で安定していることがわかる。

図１９は本発明の他の実施形態を示している。この実施形態のマグネットアレイ６１は、基板６２にマグネット４３が固定されるとともに、その基板６２の四隅に形成した貫通穴内にガラス板６３が嵌め込まれ、このガラス板６３に、図９に示すものと同様の十字形のアライメントマーク６４が形成されている。このマグネットアレイ６１の上に、シリコン基板３１をＧＭＲ膜Ｍが表面側に向くように重ね合わせる。そして、マグネットアレイ６１の裏側からマグネットアレイ６１のガラス板６３に赤外線光学系によって赤外線を照射する。この赤外線光学系は、赤外線照射部６５からマグネットアレイ６１の裏面に照射した赤外線をシリコン基板３１の表面側で赤外線顕微鏡による撮像部６６によって受光して撮像するようになっている。

マグネットアレイ６１においては、そのアライメントマーク６４の部分で赤外線の透過が遮られ、アライメントマーク６４の周囲でガラス板６３を透過した赤外線がシリコン基板３１の裏面からシリコン基板３１を透過して撮像部６６に捉えられる。このシリコン基板３１においてもアライメントマーク３２の部分で赤外線の透過は遮られ、アライメントマーク３２の周囲を透過して、撮像部６６に到達する。したがって、マグネットアレイ６１のアライメントマーク６４とシリコン基板３１のアライメントマーク３２とが撮像部６６に同時に撮像され、シリコン基板３１を水平移動しながら両アライメントマーク３２，６４を位置決めする。
この実施形態においても、マグネットアレイ６１のアライメントマーク６４に対向するシリコン基板３１の表面（図１９の例では裏面）を鏡面研磨しておくことにより、アライメントマーク３２，６４を鮮明に撮像することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、アライメントマークの形状も一例であり、適宜形状のアライメントマークを組み合わせることができるが、赤外線を透過して読み取ることから、シリコン基板とマグネットアレイとを同一形状のマークとするよりも、本実施形態のマークのように相互に補完される形状のマークが適している。
また、上記実施形態ではアライメントマークを不純物元素のドーピングにより形成したが、これに限られず、アライメントマークは金属で形成することもできる。金属によるアライメントマークは、スクリーン印刷で塗布することも、レジストをエッチングした箇所にスパッタリングで形成することも可能である。

１，２…磁気センサ、３…シリコン基板、４〜７…Ｘ軸ＧＭＲ素子、８〜１１…Ｙ軸ＧＭＲ素子、１２…帯状部、１３…バイアス磁石膜、１４…絶縁層、２１…シリコン基板、２２〜２５…Ｘ軸ＧＭＲ素子、２６〜２９…Ｙ軸ＧＭＲ素子、３１…シリコン基板、３２…アライメントマーク、３３…貫通孔、３４…マスク、３５…ドーピング層、３６…切断線、４１…貫通孔、４２…金属プレート、４３…永久棒磁石、４５…プレート、４６…アライメントマーク、４７…アライメントマーク、４８…マグネットアレイ、５１…赤外線光学系、５２…クランプ、６１…マグネットアレイ、６２…基板、６３…ガラス板、６４…アライメントマーク、６５…赤外線照射部、６６…撮像部

Claims

シリコン基板上に複数の磁気抵抗効果素子を形成する素子形成工程と、前記磁気抵抗効果素子を形成した前記シリコン基板をマグネットアレイに重ね、前記磁気抵抗効果素子に磁界を付与した状態で熱処理することにより、該磁気抵抗効果素子を規則化する規則化熱処理工程とを備え、
前記素子形成工程では、前記シリコン基板の一部にアライメントマークを形成しておき、前記規則化熱処理工程では、前記シリコン基板のアライメントマークに対応するアライメントマークを形成したマグネットアレイに前記シリコン基板を重ね合わせ、赤外線光学系によって赤外線を照射し、前記シリコン基板を透過した赤外線により前記マグネットアレイのアライメントマークを撮像しながら該アライメントマークに前記シリコン基板のアライメントマークを位置決めすることを特徴とする磁気センサの製造方法。
前記シリコン基板のアライメントマークは、シリコン基板の一部に不純物元素の濃度を局部的に変化させてドーピングすることにより形成することを特徴とする請求項１記載の磁気センサの製造方法。
前記規則化熱処理工程において前記マグネットアレイに対向する前記シリコン基板の表面の少なくとも前記アライメントマーク周辺を鏡面状態としておくことを特徴とする請求項１又は２記載の磁気センサの製造方法。