JP2018085395A - センサデバイス装置 - Google Patents
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Abstract
Description
x)Co(1-x)(0≦x≦0.3)層からなる磁性層とCu層からなる非磁性層を交互に積層している。最後に保護膜を形成する。ここでFe(x)Co(1-x)(0≦x≦0.3)層からなる磁性層とCu層からなる非磁性層は、巨大磁気抵抗素子(GMR素子: Giant Magnetoresistance素子)
となる。他のGMR素子としては、Fe/Cr、パーマロイ/Cu/Co/Cu、Co/Cu、Fe-Co/Cuが開示されている。
層とCu層からなる非磁性層を交互に積層している。最後に保護膜として窒化ケイ素膜を形成する。Fe(x)Co(1-x)(0≦x≦0.3)層からなる磁性層とCu層からなる非磁性層は、磁
気抵抗薄膜層として機能する。
る絶縁膜と、絶縁膜の上に形成されていて、保護膜と接触している剥離犠牲層と、を有し、剥離犠牲層の最上膜または最下膜は、金属薄膜層の最上膜と同じ材料で形成されていることを特徴とすることにより、保護膜と剥離犠牲層で剥離を生じさせ、金属薄膜層を保護することが可能である。その結果、保護膜と磁気抵抗薄膜層の剥離による信頼性の低下を適切に防止し、耐環境性に優れたセンサデバイス装置を提供することが可能になる。
本実施の形態は、センサデバイス装置の中でも特に、集積回路が形成される面と同一平面上に、磁気センサ素子を形成した磁気センサデバイス装置に関わる。本実施の形態は、金属薄膜層を備えたセンサデバイス装置に広く適用することができる。図1は、実施の形態1に係わる磁気センサデバイス装置100(センサデバイス装置)を示している。磁気センサデバイス装置100は、ウエハ上に形成されている。このウエハをカットして、磁気センサデバイス装置100を得る。磁気センサデバイス装置100は、集積回路101と、ボンディングパッド部102と、センサ領域103とから構成されている。センサ領域103には、磁気センサ素子(磁気抵抗薄膜層)が形成されている。ボンディングパッド部102から、デバイス(集積回路101)を駆動する電圧等を供給する。磁気センサデバイス装置100は、2個のセンサ領域103を備えている。各々のセンサ領域103には、4か所のコンタクト部104が形成されている。磁気センサ素子が、磁界に反応し、集積回路101は、検出した磁界を電気信号(センサ信号)として読み出す。ボンディングパッド部102は、センサ信号を外部に読み出すために設けられている。
気センサデバイス装置100は、基板201と絶縁膜202と金属電極203と磁気抵抗薄膜層204と絶縁膜205及び剥離犠牲層206と保護膜207とを備えている。集積回路101は、基板201に形成されている。絶縁膜202は、磁気抵抗薄膜層204の下地層となっている。金属電極203は、絶縁膜202の上に形成され、磁気抵抗薄膜層204と集積回路101を接続している。
と同一材料とした場合は、接触面の構成は、IN2とIN3が同一となり、同等の密着性となる。保護膜より応力が加わった際には、剥離犠牲層に金属膜を用いることにより変形しつつ下層への応力を低減させる。更に、保護膜に剥離するほどの応力が加わった際には、IN1、ないしはIN2で剥離が生じる。絶縁膜205より上層で剥離が生じるので、磁気抵抗薄膜層204は保護される。
気抵抗薄膜としては、例えばNi-Fe、Ni-Co等を用いることができる。次に、絶縁膜205を形成する。ここで、保護膜207と絶縁膜205を同一材料とする。ここで、絶縁膜205としては、PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) 装置を用いて、窒化ケイ素膜を形成することが好ましい。
気抵抗薄膜層204と同じ手法を用いる。ここで、剥離犠牲層の材料として、剥離犠牲層を構成する最上膜206Uもしくは、最下膜206Lの少なくとも一方が磁気抵抗薄膜層の最上膜と同一材料とする。本実施の形態においては、磁気抵抗薄膜層の最上膜であるFe(x)Co(1-x)(0≦x≦0.3)層からなる磁性層を剥離犠牲層とし、50Å程度の膜厚で形成
する。
形成している。膜厚は11Å以上形成すればよい。さらに厚く形成してもよいが、金属膜の形成及びエッチング除去に時間を要するため生産性が悪くなる。コストが上がるため磁気抵抗薄膜と同等以下に設定することが好ましい。
ここで、磁気抵抗薄膜層204、絶縁膜205及び剥離犠牲層206を全層成膜させた後に一度にエッチング除去することにより、従来の写真製版工程、エッチング除去工程を増やすことなく比較的容易に剥離犠牲層を形成することができる。
撃から集積回路を保護できる膜厚が必要である。また、保護膜を厚くすると、保護膜の内部応力が増加し、保護膜形成時間及びボンディングパッドを露出させるためのエッチング除去時間が長くなる。生産性が悪くなり、コストがあがることから、保護膜207の膜厚は0.7μm〜1.5μmで形成する。保護膜207を形成するのに用いられる材料としては、当該技術分野において、保護膜として用いることが可能な材料であれば特に制限されることはない。
めに、熱処理を行うことが好ましい。熱処理は、一般的に使用環境の上限温度以上で実施する。ここではボンディングパッド部102(図1を参照)を、写真製版技術とRIE (Reactive Ion Etching) 装置によりエッチング除去する。ここで、保護膜として窒化ケイ素膜に加え、保護膜207上にポリイミド膜を形成してもよい。
ド膜を使用する必要がある。
実施の形態2も、集積回路が形成される面と同一平面上に磁気センサを形成するものである。実施の形態1では、保護膜と絶縁膜を同じ材料としていたが、実施の形態2では、保護膜と絶縁膜を異なる材料としている。本実施の形態によれば、絶縁膜205と保護膜207に異なる材料を選定できる。磁気センサデバイス装置100は、集積回路101と、ボンディングパッド部102と、センサ領域103とから構成されている(図1を参照)。
面の構成は、IN2とIN3が同一となり、同等の密着性となる。保護膜より応力が加わった際には、剥離犠牲層に金属薄膜層を用いることにより変形しつつ下層への応力を低減させる。更に、保護膜が剥離するほどの応力が加わった際には、IN1、ないしはIN2で剥離が生じる。絶縁膜205より上層で剥離を生じさせ、磁気抵抗薄膜層204を保護する。
気抵抗薄膜としては、例えばNi-Fe、Ni-Co等を用いることができる。次に、絶縁膜205を形成する。ここで、保護膜207と絶縁膜205を同一材料とする。ここで、絶縁膜205としては、PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) 装置を用いて、窒化ケイ素膜を形成することが好ましい。
磁気抵抗薄膜層204と同じ手法を用いる。ここで、剥離犠牲層の材料として、剥離犠牲層を構成する最上膜もしくは、最下膜のうち、少なくとも最下膜が磁気抵抗薄膜層の最上膜と同一材料とする。本実施の形態においては、磁気抵抗薄膜層の最上膜であるFe(x)Co(1-x)(0≦x≦0.3)層からなる磁性層を剥離犠牲層の最下膜とし、磁性層と非磁性層と
の積層体を一周期とする積層構造を20周期で形成する。
形成している。膜厚は11Å以上形成すればよい。さらに厚く形成してもよいが、金属膜の形成及びエッチング除去に時間を要するため生産性が悪くなる。コストが上がるため磁気抵抗薄膜と同等以下に設定することが好ましい。
撃から集積回路を保護できる膜厚が必要である。また、保護膜を厚くすると、保護膜の内部応力が増加し、保護膜形成時間及びボンディングパッドを露出させるためのエッチング除去時間が長くなる。生産性が悪くなりコストがあがることから、保護膜は0.7μm〜1.5
μmで形成する。また、保護膜207を形成するのに用いられる材料としては、当該技術
分野において、保護膜として用いることが可能な材料であれば特に制限されることはない。
めに、熱処理を行うことが好ましい。熱処理は、一般的に使用環境の上限温度以上で実施する。ここではボンディングパッド部102(図1を参照)を、写真製版技術とRIE (Reactive Ion Etching) 装置によりエッチング除去する。ここで、保護膜として窒化ケイ素膜に加え、保護膜207の上にポリイミド膜を形成してもよい。
ド膜を使用する必要がある。
実施の形態3は、所定の演算処理を行う集積回路の段差を平坦化膜からなる層間絶縁膜を用いて平坦化し、その直上に磁気抵抗薄膜を形成するものである。本実施の形態では、保護膜と絶縁膜を同じ材料としている。図12は、本実施の形態に係わる磁気センサデバイス装置100を示している。磁気センサデバイス装置100は、集積回路101と、ボンディングパッド部102と、センサ領域103とから構成されている。平坦化された集積回路101の上に、センサ領域103が形成されている。ボンディングパッド部102から、デバイス(集積回路101)を駆動する電圧等を供給する。磁気センサデバイス装置100は、2個のセンサ領域103を備えている。各々のセンサ領域103には、4か所のコンタクトホール106(コンタクト部104)が形成されている。磁気センサ素子が、磁界に反応し、集積回路101は、検出した磁界を電気信号(センサ信号)として読み出す。ボンディングパッド部102は、センサ信号を外部に読み出すために設けられている。コンタクト部104は、コンタクトホール106に形成されている。
を用いることが好ましい。
ここで、絶縁膜303としては、PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) 装置を用いて、窒化ケイ素膜を形成することが好ましい。ここで、窒化ケイ素膜を形成する際の条件は、膜応力が小さくなるように適宜設定することが望ましい。具体的には、膜応力を±1.0x108N/m2以内となるように、成膜条件を調整すればよい。
実施の形態4は、所定の演算処理を行う集積回路の段差を平坦化膜からなる層間絶縁膜を用いて平坦化し、その直上に磁気抵抗薄膜を形成するものである。実施の形態3では、保護膜と絶縁膜を同じ材料としていたが、実施の形態4では、保護膜と絶縁膜を異なる材料としている。本実施の形態によれば、絶縁膜205と保護膜207に異なる材料を選定できる。
ド部102から、デバイス(集積回路101)を駆動する電圧等を供給する。磁気センサデバイス装置100は、2個のセンサ領域103を備えている。各々のセンサ領域103には、4か所のコンタクトホール106(コンタクト部104)が形成されている。磁気センサ素子が、磁界に反応し、集積回路101は、検出した磁界を電気信号(センサ信号)として読み出す。ボンディングパッド部102は、センサ信号を外部に読み出すために設けられている。
101の表面の凹部の埋め込み性に優れると共に膜硬度が高いSOG(スピンオングラス)
を用いることが好ましい。
Claims (9)
- 保護膜で被覆されパターンを有するセンサ素子が形成されている基板と、
前記基板の上に形成されていて、前記センサ素子の出力を処理してセンサ信号を算出する集積回路と、
前記基板の上に形成されていて、前記集積回路に供給する電力が入力されるボンディングパッド部とを備え、
前記集積回路と前記センサ素子とはコンタクト部で接続されており、
前記センサ素子および前記コンタクト部は、
第1の金属層と第2の金属層が交互に積層されてなる金属薄膜層と、
前記金属薄膜層の上に形成されていて、前記保護膜と同じ材料からなる絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成されていて、前記保護膜と接触している剥離犠牲層と、を有し、
前記剥離犠牲層の最上膜または最下膜は、前記金属薄膜層の最上膜と同じ材料で形成されていることを特徴とするセンサデバイス装置。 - 保護膜で被覆されパターンを有するセンサ素子が形成されている基板と、
前記基板の上に形成されていて、前記センサ素子の出力を処理してセンサ信号を算出する集積回路と、
前記基板の上に形成されていて、前記集積回路に供給する電力が入力されるボンディングパッド部とを備え、
前記集積回路と前記センサ素子とはコンタクト部で接続されており、
前記センサ素子および前記コンタクト部は、
第1の金属層と第2の金属層が交互に積層されてなる金属薄膜層と、
前記金属薄膜層の上に形成されていて、前記保護膜と異なる材料からなる絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成されていて、前記保護膜と接触している剥離犠牲層と、を有し、
前記剥離犠牲層の最下膜は、前記金属薄膜層の最上膜と同じ材料で形成されていることを特徴とするセンサデバイス装置。 - 保護膜で被覆されパターンを有するセンサ素子が形成されている基板と、
前記基板の上に形成されていて、前記センサ素子の出力を処理してセンサ信号を算出する集積回路と、
前記基板の上に形成されていて、前記集積回路に供給する電力が入力されるボンディングパッド部とを備え、
前記集積回路と前記センサ素子とはコンタクト部で接続されており、
前記センサ素子および前記コンタクト部は、
単一の金属層からなる金属薄膜層と、
前記金属薄膜層の上に形成されている絶縁膜と、
前記絶縁膜の上に形成されていて、前記保護膜と接触している剥離犠牲層と、を有し、
前記剥離犠牲層の最上膜または最下膜は、前記金属薄膜層と同じ材料で形成されていることを特徴とするセンサデバイス装置。 - 前記集積回路は、前記センサ素子と異なる領域に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のセンサデバイス装置。
- 前記集積回路は、前記センサ素子の下に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のセンサデバイス装置。
- 前記コンタクト部は、前記センサ素子と同じ絶縁膜の上に形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のセンサデバイス装置。
- 前記コンタクト部は、コンタクトホールに形成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のセンサデバイス装置。
- 前記集積回路と前記センサ素子は、前記絶縁膜の上に形成されたアルミ配線で接続されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のセンサデバイス装置。
- 前記第1の金属層と前記第2の金属層は、Cu層とFe(x)Co(1-x)(0≦x≦0.3)層から
なることを特徴とする請求項1または2に記載のセンサデバイス装置。
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