JP4821687B2 - 磁気センサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、耐環境性に優れる磁気センサに関するものである。

従来、巨大磁気抵抗素子（以下、「ＧＭＲ素子」とも称する。）などの抵抗値を呈するスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサが提案され、実用に供されている。
このＧＭＲ素子は、磁化の向きが所定の向きにピン止めされたピンド層と、磁化の向きが外部磁界に対応して変化するフリー層とを備え、外部磁界が加わった場合に、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呈するもので、この抵抗値を測定することで外部磁界を検出するようになっている。

図４０は、従来の磁気センサの概略構成を示す断面図である。
この磁気センサは、所定の厚みを有する石英またはシリコンウエハからなる基板１０１と、この基板１０１上に配されたＧＭＲ素子からなる磁気抵抗効果素子１０２と、この磁気抵抗効果素子１０２の両端にそれぞれ接続され、基板１０１上に非磁性材料からなる下地膜１０３を介して配された永久磁石膜からなるバイアス磁石層１０４と、磁気抵抗素子１０２およびバイアス磁石層１０４の上面を全て被覆するように設けられた酸化ケイ素膜からなる第一保護膜１０５と、窒化ケイ素膜からなる第二保護膜１０６とから概略構成されている（例えば、特許文献１参照。）。
ここで、第一保護膜１０５と第二保護膜１０６を併せて保護膜１０７と言うこともある。

この磁気センサでは、磁気抵抗効果素子１０２の両端の下面が、バイアス磁石層１０４の上面の全域を覆っていない。そのため、バイアス磁石層１０４の上面の一部にかかった状態で接続されている。このような磁気センサは、熱冷サイクル試験などによって、バイアス磁石層１０４と保護膜１０７の界面において、保護膜１０７が剥離することがあった。

特開平１２−１３７９０６号公報

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、耐環境性に優れる磁気センサを提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、基板上にスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子が配され、該磁気抵抗効果素子の両端部下面に接続された永久磁石膜からなる複数のバイアス磁石層と、該バイアス磁石層の上面を覆うとともに該磁気抵抗効果素子の両端部の上面および側面の一部を覆う中間層が設けられ、該磁気抵抗効果素子および該バイアス磁石層の上面と、該中間層とを被覆する保護膜が設けられ、プラスチックモールドパッケージされた磁気センサであって、前記中間層は、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）またはチタン（Ｔｉ）からなり、厚みが５ｎｍ以上であり、前記中間層は、その側面と、前記バイアス磁石層の側面との間隔が１μｍを超えないように、前記バイアス磁石層の上面を覆い、前記保護膜は、酸化ケイ素からなり、前記バイアス磁石層は、ＣｏＣｒＰｔ合金からなることを特徴とする磁気センサを提供する。
本発明の磁気センサにおいては、前記磁気抵抗効果素子およびバイアス磁石層の側面が、それぞれ基板および前記磁気抵抗効果素子の上面に対して傾斜していることが好ましい。
また、本発明は、磁気センサの製造方法であって、基板にＣｏＣｒＰｔ合金からなるバイアス磁石層を形成する工程と、前記バイアス磁石層の上面に、リフローにより端部が曲面をなしたレジスト膜を形成する工程と、イオンミリングにより、前記レジスト膜で覆われていない部分の前記バイアス磁石層を除去して、側面が基板に対して傾斜したバイアス磁石層を形成する工程と、前記基板の上面と、前記バイアス磁石層の上面および側面とに、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面に、リフローにより端部が曲面をなしたレジスト膜を形成する工程と、イオンミリングにより、前記レジスト膜で覆われていない部分の前記磁気抵抗効果素子を除去して、側面が基板に対して傾斜した磁気抵抗効果素子を形成する工程と、端部を除いた前記磁気抵抗効果素子の上面と、前記バイアス磁石層の側面および上面の一部とにレジスト膜を形成する工程と、クロムからなる中間層を形成する工程と、前記レジスト膜を除去し、前記磁気抵抗効果素子の端部の上面および側面の一部と、前記バイアス磁石層の上面とを覆う、厚みが５ｎｍ以上の中間層を形成し、この時の前記中間層の側面と、前記バイアス磁石層の側面との間隔が１μｍを超えないようにする工程と、前記基板、磁気抵抗効果素子、中間層およびバイアス磁石層を酸化ケイ素からなる保護膜で覆い、プラスチックモールドパッケージを行う工程と、を有することを特徴とする磁気センサの製造方法を提供する。

本発明の磁気センサは、磁気抵抗効果素子および保護膜と、バイアス磁石層との間に、バイアス磁石層の上面の全域を覆うように中間層を設けることにより、バイアス磁石層と保護膜との密着性が向上し、耐環境性、特に温度変化に対する耐性に優れ、信頼性の高いものとなる。

また、本発明の磁気センサは、磁気抵抗効果素子に覆われていないバイアス磁石層の上面の略全域を覆うように中間層を設けることにより、バイアス磁石層と保護膜との密着性が向上し、耐環境性、特に温度変化に対する耐性に優れ、信頼性の高いものとなる。

また、本発明の磁気センサは、磁気抵抗効果素子に覆われていないバイアス磁石層の上面の略全域を覆い、かつ、磁気抵抗効果素子の両端部の側面および上面を覆うように中間層を設けることにより、バイアス磁石層と保護膜との密着性が向上し、耐環境性、特に温度変化に対する耐性に優れ、信頼性の高いものとなる。

以下、本発明の磁気センサについて図面に基づき詳細に説明する。

（第一の実施形態）
図１は、本発明の磁気センサの第一の実施形態を示す概略断面図である。
この実施形態の磁気センサ１０は、所定の厚みを有する石英またはシリコンウエハからなる基板１１と、この基板１１上に配されたＧＭＲ素子をなす磁気抵抗効果素子１２と、この磁気抵抗効果素子１２の両端部にそれぞれ接続され、基板１１上に非磁性材料からなる下地膜１３を介して配された永久磁石膜からなるバイアス磁石層１４と、磁気抵抗素子１２およびバイアス磁石層１４の上面を全て被覆するように設けられた第一保護膜１５と、この第一保護膜１５の上面に設けられた第二保護膜１６と、磁気抵抗効果素子１２および第一保護膜１５と、バイアス磁石層１４との間に、バイアス磁石層１４の上面１４ａの全域を覆うように設けられた中間層１８とから概略構成されている。
ここで、第一保護膜１５と第二保護膜１６を併せて保護膜１７と言うこともある。

また、磁気センサ１０では、中間層１８が、例えば、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）などからなる金属薄膜である。
中間層１８の厚みは５ｎｍ以上、１５ｎｍ以下であることが好ましい。

中間層１８の厚みが５ｎｍ未満では、バイアス磁石層１４と保護膜１７との密着性が不十分となり、熱冷サイクル試験などによって、外部から剪断応力を繰り返し加えた場合、バイアス磁石層１４と保護膜１７の界面において、保護膜１７が剥離するおそれがある。
一方、中間層１８の厚みが１５ｎｍを超えると、磁気抵抗効果素子１２に対して、バイアス磁石層１４により所定の方向にバイアス磁界が付与されない。

磁気抵抗効果素子１２は、例えば、フリー層、銅（Ｃｕ）からなる導電性のスペーサ層、コバルト−鉄（ＣｏＦｅ）合金からなるピンド層、白金−マンガン（ＰｔＭｎ）合金からなるピニング層、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）などの金属薄膜からなるキャッピング層が順次積層されてなるものである。

フリー層は、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、例えば、コバルト−ジルコニウム−ニオブ（ＣｏＺｒＮｂ）アモルファス磁性層と、ＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層上に積層されたニッケル−鉄（ＮｉＦｅ）磁性層と、ＮｉＦｅ磁性層上に積層されたコバルト−鉄（ＣｏＦｅ）層とから構成されている。
このフリー層には、その一軸異方性を維持するために、所定の方向にバイアス磁石層１４によりバイアス磁界が付与されている。

ＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層とＮｉＦｅ磁性層は、軟質の強磁性体であり、ＣｏＦｅ層はＮｉＦｅ磁性層のニッケルおよびスペーサ層の銅の拡散を防止するものである。

スペーサ層は、銅もしくは銅合金からなる金属薄膜である。
ピンド層は、コバルト−鉄（ＣｏＦｅ）磁性層により構成されている。このＣｏＦｅ磁性層は、後述する反強磁性膜に交換結合的に裏打されることにより磁化の向きがピン止め（固着）されている。

ピニング層は、ＣｏＦｅ磁性層上に積層された白金を４５〜５５ｍｏｌ％含むＰｔＭｎ合金からなる反強磁性膜により構成されている。
これらピンド層とピニング層を併せてピン層と称する。

下地膜１３は、膜厚４０ｎｍ程度のクロム（Ｃｒ）からなる金属薄膜である。
バイアス磁石層１４は、膜厚９０ｎｍ程度のコバルト−白金−クロム（ＣｏＣｒＰｔ）合金からなる金属薄膜である。

第一保護膜１５は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_ｘ膜）からなる薄膜である。
第二保護膜１６は、窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｙ膜）からなる薄膜である。

（第二の実施形態）
図２は、本発明の磁気センサの第二の実施形態を示す概略断面図である。
この実施形態の磁気センサ２０は、所定の厚みを有する石英またはシリコンウエハからなる基板２１と、この基板２１上に配されたＧＭＲ素子をなす磁気抵抗効果素子２２と、この磁気抵抗効果素子２２の両端部にそれぞれ接続され、基板２１上に非磁性材料からなる下地膜２３を介して配された永久磁石膜からなるバイアス磁石層２４と、磁気抵抗素子２２およびバイアス磁石層２４の上面を全て被覆するように設けられた第一保護膜２５と、この第一保護膜２５の上面に設けられた第二保護膜２６と、磁気抵抗効果素子２２に覆われていないバイアス磁石層２４の上面２４ａのほぼ全域を覆うように設けられた中間層２８とから概略構成されている。
ここで、第一保護膜２５と第二保護膜２６を併せて保護膜２７と言うこともある。また、磁気抵抗素子２２およびバイアス磁石層２４の上面を保護膜２７が被覆するとは、接続用の開口部を除くほぼ全域を覆っていることを意味している。

ここで、中間層２８が、磁気抵抗効果素子２２に覆われていないバイアス磁石層２４の上面２４ａのほぼ全域を覆うとは、次のようなことを示している。すなわち、保護膜２７（素子の上面）側から見たときに、磁気抵抗効果素子２２の側面２２ａと、中間層２８の側面２８ａとの間には隙間が無く、バイアス磁石層が露出していないか、あるいは磁気抵抗効果素子２２の側面２２ａと、中間層２８の側面２８ａとの間に隙間がほとんどないことを示している。

また、磁気抵抗効果素子２２の側面２２ａと、中間層２８の側面２８ａとの間隔は、３μｍを超えないことが望ましい。
磁気抵抗効果素子２２の側面２２ａと、中間層２８の側面２８ａとの間隔が３μｍを超えると、バイアス磁石層２４と保護膜２７との密着性が不十分となり、熱冷サイクル試験などによって、外部から剪断応力を繰り返し加えた場合、バイアス磁石層２４と保護膜２７の界面において、保護膜２７が剥離するおそれがある。

磁気抵抗効果素子２２は、例えば、フリー層、銅（Ｃｕ）からなる導電性のスペーサ層、コバルト−鉄（ＣｏＦｅ）合金からなるピンド層、白金−マンガン（ＰｔＭｎ）合金からなるピニング層、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）などの金属薄膜からなるキャッピング層が順次積層されてなるものであり、上述の磁気抵抗効果素子１２と同様の構成からなるものである。

下地膜２３は、膜厚４０ｎｍ程度のクロム（Ｃｒ）からなる金属薄膜である。
バイアス磁石層２４は、膜厚９０ｎｍ程度のコバルト−白金−クロム（ＣｏＣｒＰｔ）合金からなる金属薄膜である。

第一保護膜２５は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_ｘ膜）からなる薄膜である。
第二保護膜２６は、窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｙ膜）からなる薄膜である。

中間層２８は、例えば、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）などからなる金属薄膜である。

（第三の実施形態）
図３は、本発明の磁気センサの第三の実施形態を示す概略断面図である。
この実施形態の磁気センサ３０は、所定の厚みを有する石英またはシリコンウエハからなる基板３１と、この基板３１上に配されたＧＭＲ素子をなす磁気抵抗効果素子３２と、この磁気抵抗効果素子３２の両端部にそれぞれ接続され、基板３１上に非磁性材料からなる下地膜３３を介して配された永久磁石膜からなるバイアス磁石層３４と、磁気抵抗素子３２およびバイアス磁石層３４の上面を全て被覆するように設けられた第一保護膜３５と、この第一保護膜３５の上面に設けられた第二保護膜３６と、磁気抵抗効果素子３２に覆われていないバイアス磁石層３４の上面３４ａのほぼ全域を覆い、かつ、磁気抵抗効果素子３２の両端部の側面３２ｂおよび上面３２ａの一部を覆うように設けられた中間層３８とから概略構成されている。
ここで、第一保護膜３５と第二保護膜３６を併せて保護膜３７と言うこともある。

ここで、中間層３８が、磁気抵抗効果素子３２に覆われていないバイアス磁石層３４の上面３４ａのほぼ全域を覆うとは、次のようなことを示している。すなわち、保護膜３７側から中間層３８を見たときに、中間層３８の側面３８ａと、バイアス磁石層３４の側面３４ｂが同一面上に配されることなく、中間層３８の下面３８ｂが、バイアス磁石層３４の上面３４ａを覆っていることを示している。

また、磁気センサ３０では、保護膜３７側から中間層３８を見たときに、中間層３８の側面３８ａと、バイアス磁石層３４の側面３４ｂとの間隔が１μｍを超えないように、中間層３８の下面３８ｂが、バイアス磁石層３４の上面３４ａを覆っている。

中間層３８の側面３８ａと、バイアス磁石層３４の側面３４ｂとの間隔が１μｍを超えると、バイアス磁石層３４と保護膜３７との密着性が不十分となり、熱冷サイクル試験などによって、外部から剪断応力を繰り返し加えた場合、バイアス磁石層３４と保護膜３７の界面において、保護膜３７が剥離するおそれがある。

磁気抵抗効果素子３２は、例えば、フリー層、銅（Ｃｕ）からなる導電性のスペーサ層、コバルト−鉄（ＣｏＦｅ）合金からなるピンド層、白金−マンガン（ＰｔＭｎ）合金からなるピニング層、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）などの金属薄膜からなるキャッピング層が順次積層されてなるものであり、上述の磁気抵抗効果素子１２と同様の構成からなるものである。

下地膜３３は、膜厚４０ｎｍ程度のクロム（Ｃｒ）からなる金属薄膜である。
バイアス磁石層３４は、膜厚９０ｎｍ程度のコバルト−白金−クロム（ＣｏＣｒＰｔ）合金からなる金属薄膜である。

第一保護膜３５は、酸化ケイ素（ＳｉＯ_ｘ膜）からなる薄膜である。
第二保護膜３６は、窒化ケイ素（ＳｉＮ_ｙ膜）からなる薄膜である。

中間層３８は、例えば、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）などからなる金属薄膜である。

（第一の実施形態の製造方法）
次に、図４および図５〜図１３を用いて本発明の第一の実施形態に係る磁気センサの製造方法について説明する。
図４は、本発明の第一の実施形態に係る磁気センサの製造方法の手順を示すフローチャートである。図５〜図１３は、本発明の第一の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。

この磁気センサの製造方法では、まず石英またはシリコンウエハからなる基板１１を用意する。基板１１には、あらかじめ磁気センサ制御用のＬＳＩ部分を形成しておくことができる。その場合には、工程Ａにおいて、公知の方法にてトランジスタなどの素子、および配線、絶縁膜、コンタクトなどを形成し保護膜を形成し、この保護膜に接続用の開口部を形成しておく。

次いで、図５に示すように、石英またはシリコンウエハからなる基板１１の上面にスパッタリング法により、厚み４０ｎｍ程度のクロムからなる下地膜１３を形成する。続いて、下地膜１３の上面にスパッタリング法により、厚み９０ｎｍ程度のコバルト−白金−クロム合金からなるバイアス磁石層１４を形成する。続いて、バイアス磁石層１４の上面にスパッタリング法により、厚み５ｎｍ〜１５ｎｍ程度のクロムからなる中間層１８を形成する（工程Ｂ−１）。

次いで、図６に示すように、中間層１８の上面に、スピンコート法、ディップコート法などにより任意の厚みのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に任意のパターンのマスクを配置して露光した後、現像処理を行って不必要なフォトレジストを除去する。続いて、フォトレジストを加熱してリフローさせ、両端部が曲面をなすようにレジスト膜４０を形成する（工程Ｂ−２）。

次いで、図７に示すように、イオンミリングにより、レジスト膜４０で覆われていない部分の下地膜１３、バイアス磁石層１４および中間層１８を除去すると同時に、下地膜１３、バイアス磁石層１４および中間層１８を所定の形状に形成する（工程Ｂ−３）。この工程Ｂ−３において、レジスト膜４０の両端部の曲面形状に応じて、イオンミリングにより、下地膜１３、バイアス磁石層１４および中間層１８の側面が基板１１に対して傾斜するように形成される。このバイアス磁石層１４のうち、磁気抵抗効果素子１２の両端に配置されるものについては、磁気抵抗効果素子１２への通電のためのリードを兼用させ、一部を接続用の開口上に配置されるよう形状を付与させてもよい。

次いで、図８に示すように、アセトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの洗浄液でレジスト膜４０を除去するとともに、バイアス磁石層１４の表面を洗浄する（工程Ｂ−４）。

次いで、図９に示すように、基板１１の上面、下地膜１３およびバイアス磁石層１４の側面、中間層１８の上面および側面に、イオンビームスパッタ法、マグネトロンスパッタ法などにより、磁気抵抗効果素子１２を形成する（工程Ｂ−５）。

次いで、外部空間に設けたマグネットアレイを、バイアス磁石層１４に対して所定の位置に配置し、ピン層に対して所定の方向に磁場を印加する（工程Ｂ−６）。

次いで、マグネットアレイと、バイアス磁石層１４との配置を固定したまま、真空中にて、２８０℃で４時間熱処理する。これにより、磁気抵抗効果素子１２のピン層のうち、ピニング層の規則化熱処理を行う（工程Ｂ−７）。

次いで、マグネットアレイを所定の位置から取り外す（工程Ｂ−８）。

次いで、図１０に示すように、磁気抵抗効果素子１２の上面に、スピンコート法、ディップコート法などにより任意の厚みのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に任意のパターンのマスクを配置して露光した後、現像処理を行って不必要なフォトレジストを除去する。続いて、フォトレジストを加熱してリフローさせ、両端部が曲面をなすようにレジスト膜４１を形成する（工程Ｂ−９）。

次いで、イオンミリングにより、レジスト膜４１で覆われていない部分の磁気抵抗効果素子１２を除去すると同時に、磁気抵抗効果素子１２を所定の形状に形成する（工程Ｂ−１０）。この工程Ｂ−１０において、レジスト膜４１の両端部の曲面形状に応じて、イオンミリングにより、磁気抵抗効果素子１２の側面が基板１１に対して傾斜するように形成される。

次いで、図１１に示すように、アセトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの洗浄液でレジスト膜４１を除去するとともに、磁気抵抗効果素子１２の表面を洗浄する（工程Ｂ−１１）。

次いで、図１２に示すように、基板１１の上面、磁気抵抗効果素子１２の上面および中間層１８の上面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５０ｎｍ程度の酸化ケイ素膜からなる第一保護膜１５を形成する（工程Ｂ−１２）。
ここで、図１３に、磁気抵抗効果素子１２の上面から見た平面図を示す。なお、図１３では、第一保護膜１５を省略した。

次いで、第一保護膜１５の上面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍ程度の窒化ケイ素膜からなる第二保護膜１６を形成する（工程Ｂ−１３）。
ここで、第一保護膜１５および第二保護膜１６の上に、さらにポリイミド樹脂からなる第三保護膜を設けてもよい。

次いで、工程Ｃにおいて、第一保護膜１５および第二保護膜１６の所定の箇所において開口し、パッドを形成した後、ウエハをダイシングして個々のチップに切断する。そして、個々のチップは樹脂により封止される。

（第二の実施形態の製造方法）
次に、図１４および図１５〜図２６を用いて本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法について説明する。
図１４は、本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法の手順を示すフローチャートである。図１５〜図２６は、本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。

この磁気センサの製造方法では、まず石英またはシリコンウエハからなる基板２１を用意する。基板２１には、あらかじめ磁気センサ制御用のＬＳＩ部分を形成しておくことができる。その場合には、工程Ｄにおいて、公知の方法にてトランジスタなどの素子、および配線、絶縁膜、コンタクトなどを形成し保護膜を形成し、この保護膜に接続用の開口部を形成しておく。

次いで、図１５に示すように、石英またはシリコンウエハからなる基板２１の上面にスパッタリング法により、厚み４０ｎｍ程度のクロムからなる下地膜２３を形成する。続いて、下地膜２３の上面にスパッタリング法により、厚み９０ｎｍ程度のコバルト−白金−クロム合金からなるバイアス磁石層２４を形成する。
続いて、バイアス磁石層２４の上面にスパッタリング法により、厚み５ｎｍ〜１５ｎｍ程度のクロムからなる中間層２８を形成する（工程Ｅ−１）。

次いで、図１６に示すように、中間層２８の上面に、スピンコート法、ディップコート法などにより任意の厚みのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に任意のパターンのマスクを配置して露光した後、現像処理を行って不必要なフォトレジストを除去する。続いて、フォトレジストを加熱してリフローさせ、端部が曲面をなすようにレジスト膜５０を形成する（工程Ｅ−２）。

次いで、図１７に示すように、イオンミリングにより、レジスト膜５０で覆われていない部分の中間層２８を除去してバイアス磁石層２４を露出すると同時に、中間層２８を所定の形状に形成する（工程Ｅ−３）。この工程Ｅ−３において、レジスト膜５０の端部の曲面形状に応じて、イオンミリングにより、中間層２８の側面が基板２１に対して傾斜するように形成される。

次いで、アセトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの洗浄液でレジスト膜５０を除去するとともに、中間層２８の表面を洗浄する（工程Ｅ−４）。

次いで、図１８に示すように、中間層２８を除去して露出したバイアス磁石層２４の上面、および中間層２８の上面に、スピンコート法、ディップコート法などにより任意の厚みのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に任意のパターンのマスクを配置して露光した後、現像処理を行って不必要なフォトレジストを除去する。続いて、フォトレジストを加熱してリフローさせ、両端部が曲面をなすようにレジスト膜５１を形成する（工程Ｅ−５）。

次いで、図１９に示すように、イオンミリングにより、レジスト膜５１で覆われていない部分の下地膜２３、バイアス磁石層２４および中間層２８を除去して基板２１を露出すると同時に、下地膜２３、バイアス磁石層２４および中間層２８を所定の形状に形成する（工程Ｅ−６）。この工程Ｅ−６において、レジスト膜５１の両端部の曲面形状に応じて、イオンミリングにより、下地膜２３、バイアス磁石層２４および中間層２８の側面が基板２１に対して傾斜するように形成される。

次いで、図２０に示すように、アセトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの洗浄液でレジスト膜５１を除去するとともに、バイアス磁石層２４および中間層２８の表面を洗浄する（工程Ｅ−７）。

次いで、図２１に示すように、基板２１の上面、下地膜２３およびバイアス磁石層２４の側面、中間層２８の上面および側面に、イオンビームスパッタ法、マグネトロンスパッタ法などにより、ＧＭＲ素子をなす磁気抵抗効果素子２２を形成する（工程Ｅ−８）。

次いで、外部空間に設けたマグネットアレイを、バイアス磁石層２４に対して所定の位置に配置し、ピン層に対して所定の方向に磁場を印加する（工程Ｅ−９）。

次いで、マグネットアレイと、バイアス磁石層２４との配置を固定したまま、真空中にて、２８０℃で４時間熱処理する。これにより、磁気抵抗効果素子２２のピン層のうち、ピニング層の規則化熱処理を行う（工程Ｅ−１０）。

次いで、マグネットアレイを所定の位置から取り外す（工程Ｅ−１１）。

次いで、図２２に示すように、磁気抵抗効果素子１２の上面における、鉛直下方に中間層２８が存在しない領域に、スピンコート法、ディップコート法などにより任意の厚みのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に任意のパターンのマスクを配置して露光した後、現像処理を行って不必要なフォトレジストを除去する。続いて、フォトレジストを加熱してリフローさせ、端部が曲面をなすようにレジスト膜５２を形成する（工程Ｅ−１２）。

次いで、図２３に示すように、イオンミリングにより、レジスト膜５２で覆われていない部分の磁気抵抗効果素子２２を除去して基板２１、下地膜２３およびバイアス磁石層２４の側面、中間層２８を露出すると同時に、磁気抵抗効果素子２２を所定の形状に形成する（工程Ｅ−１３）。この工程Ｅ−１３において、レジスト膜５２の両端部の曲面形状に応じて、イオンミリングにより、磁気抵抗効果素子２２の側面が基板２１に対して傾斜するように形成される。

次いで、図２４に示すように、アセトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの洗浄液でレジスト膜５２を除去し、磁気抵抗効果素子２２の表面を洗浄する（工程Ｅ−１４）。

次いで、図２５に示すように、基板２１の上面、磁気抵抗効果素子２２の上面および中間層２８の上面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５０ｎｍ程度の酸化ケイ素膜からなる第一保護膜２５を形成する（工程Ｅ−１５）。
ここで、図２６に、磁気抵抗効果素子２２の上面から見た平面図を示す。なお、図２６では、第一保護膜２５を省略した。

次いで、第一保護膜２５の上面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍ程度の窒化ケイ素膜からなる第二保護膜２６を形成する（工程Ｅ−１６）。
ここで、第一保護膜２５および第二保護膜２６の上に、さらにポリイミド樹脂からなる第三保護膜を設けてもよい。

次いで、工程Ｆにおいて、第一保護膜２５および第二保護膜２６の所定の箇所において開口し、パッドを形成した後、ウエハをダイシングして個々のチップに切断する。そして、個々のチップは樹脂により封止される。

（第三の実施形態の製造方法）
次に、図２７および図２８〜図３９を用いて本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法について説明する。
図２７は、本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法の手順を示すフローチャートである。図２８〜図３９は、本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。

この磁気センサの製造方法では、まず石英またはシリコンウエハからなる基板３１を用意する。基板３１には、あらかじめ磁気センサ制御用のＬＳＩ部分を形成しておくことができる。その場合には、工程Ｇにおいて、公知の方法にてトランジスタなどの素子、および配線、絶縁膜、コンタクトなどを形成し保護膜を形成し、この保護膜に接続用の開口部を形成しておく。

次いで、図２８に示すように、石英またはシリコンウエハからなる基板３１の上面にスパッタリング法により、厚み４０ｎｍ程度のクロムからなる下地膜３３を形成する。続いて、下地膜３３の上面にスパッタリング法により、厚み９０ｎｍ程度のコバルト−白金−クロム合金からなるバイアス磁石層３４を形成する（工程Ｈ−１）。

次いで、図２９に示すように、バイアス磁石層３４の上面に、スピンコート法、ディップコート法などにより任意の厚みのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に任意のパターンのマスクを配置して露光した後、現像処理を行って不必要なフォトレジストを除去する。続いて、フォトレジストを加熱してリフローさせ、端部が曲面をなすようにレジスト膜６０を形成する（工程Ｈ−２）。

次いで、図３０に示すように、イオンミリングにより、レジスト膜６０で覆われていない部分の下地膜３３およびバイアス磁石層３４を除去して基板３１を露出すると同時に、下地膜３３およびバイアス磁石層３４を所定の形状に形成する（工程Ｈ−３）。この工程Ｈ−３において、レジスト膜６０の両端部の曲面形状に応じて、イオンミリングにより、下地膜３３およびバイアス磁石層３４の側面が基板３１に対して傾斜するように形成される。

次いで、図３１に示すように、アセトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの洗浄液でレジスト膜６０を除去し、バイアス磁石層３４の表面を洗浄する（工程Ｈ−４）。

次いで、図３２に示すように、下地膜３３およびバイアス磁石層３４を除去して露出した基板３１の上面、およびバイアス磁石層３４の上面に、イオンビームスパッタ法、マグネトロンスパッタ法などにより、ＧＭＲ素子をなす磁気抵抗効果素子３２を形成する（工程Ｈ−５）。

次いで、外部空間に設けたマグネットアレイを、バイアス磁石層３４に対して所定の位置に配置し、ピン層に対して所定の方向に磁場を印加する（工程Ｈ−６）。

次いで、マグネットアレイと、バイアス磁石層３４との配置を固定したまま、真空中にて、２８０℃で４時間熱処理する。これにより、磁気抵抗効果素子３２のピン層のうち、ピニング層の規則化熱処理を行う（工程Ｈ−７）。

次いで、マグネットアレイを所定の位置から取り外す（工程Ｈ−８）。

次いで、図３３に示すように、磁気抵抗効果素子３２の上面における、鉛直下方にバイアス磁石層３４が存在する領域に一部に、スピンコート法、ディップコート法などにより任意の厚みのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に任意のパターンのマスクを配置して露光した後、現像処理を行って不必要なフォトレジストを除去する。続いて、フォトレジストを加熱してリフローさせ、端部が曲面をなすようにレジスト膜６１を形成する（工程Ｈ−９）。

次いで、イオンミリングにより、レジスト膜６１で覆われていない部分の磁気抵抗効果素子３２を除去して基板３１およびバイアス磁石層３４を露出すると同時に、磁気抵抗効果素子３２を所定の形状に形成する（工程Ｈ−１０）。この工程Ｈ−１０において、レジスト膜６１の端部の曲面形状に応じて、イオンミリングにより、磁気抵抗効果素子３２の側面が基板３１に対して傾斜するように形成される。

次いで、図３４に示すように、アセトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの洗浄液でレジスト膜６１を除去し、磁気抵抗効果素子３２の表面を洗浄する（工程Ｈ−１１）。

次いで、図３５に示すように、基板３１の上面の全域、バイアス磁石層３４の側面および上面の一部、端部を除いた磁気抵抗効果素子３２の上面の全域に、スピンコート法、ディップコート法などにより任意の厚みのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に任意のパターンのマスクを配置して露光した後、現像処理を行って不必要なフォトレジストを除去し、レジスト膜６２を形成する（工程Ｈ−１２）。

次いで、図３６に示すように、磁気抵抗効果素子３２の端部の上面および側面、バイアス磁石層３４の上面、レジスト膜６２の上面に、スパッタリング法により中間層３８を形成する（工程Ｈ−１３）。

次いで、図３７に示すように、アセトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの洗浄液でレジスト膜６２を除去し、基板３１、磁気抵抗効果素子３２、および中間層３８の表面を洗浄する（工程Ｈ−１４）。

次いで、図３８に示すように、基板３１の上面、磁気抵抗効果素子３２の上面および中間層３８の上面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚１５０ｎｍ程度の酸化ケイ素膜からなる第一保護膜３５を形成する（工程Ｈ−１５）。
ここで、図３９に、磁気抵抗効果素子３２の上面から見た平面図を示す。なお、図３９では、第一保護膜３５を省略した。

次いで、第一保護膜３５の上面に、プラズマＣＶＤ法により、膜厚３００ｎｍ程度の窒化ケイ素膜からなる第二保護膜３６を形成する（工程Ｈ−１６）。
ここで、第一保護膜３５および第二保護膜３６の上に、さらにポリイミド樹脂からなる第三保護膜を設けてもよい。

次いで、工程Ｉにおいて、第一保護膜３５および第二保護膜３６の所定の箇所において開口し、パッドを形成した後、ウエハをダイシングして個々のチップに切断する。そして、個々のチップは樹脂により封止される。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例）
上述の本発明に係る磁気センサの製造方法に従って、磁気抵抗効果素子の幅は各７．５μｍ、磁気抵抗効果素子同士の間隔は３μｍ、バイアス磁石層の幅は１８μｍの磁気センサを作製した。
本実施例では、バイアス磁石層の上に、厚み５ｎｍの中間層を有する磁気センサを作製した。この中間層の、バイアス磁石層の磁気抵抗効果素子と接合していない端部からの長さ（中間層のパターンの幅）は３μｍとした。
そして、得られた磁気センサを用いて、プラスチックモールドパッケージを作製した。

（１）密着性試験
磁気センサの上面（保護膜が設けられている側の面）にスコッチ３Ｍ社製のメンディングテープを貼付した後、このメンディングテープを引き剥がして、磁気センサのバイアス磁石層と保護膜の界面における剥離の有無を調べた。同様の試験を磁気センサ１００個について行い、界面における剥離が生じた磁気センサの数を数えた。結果を表１に示す。

（２）熱冷サイクル試験
磁気センサのプラスチックモールドパッケージを、−６５℃で３０分間保持、５分間で室温まで昇温、室温で３０分間保持、５分間で１５０℃まで昇温、１５０℃で３０分間保持、５分間で室温まで降温、室温で３０分間保持、５分間で−６５℃まで降温の温度サイクルを１サイクルとして５００回繰り返し温度変化させる環境に放置した。
その後、このプラスチックモールドパッケージを、発煙硝酸を用いるエッチングにより開封し、磁気センサのバイアス磁石層と保護膜の界面における剥離の有無を調べた。同様の試験を磁気センサのプラスチックモールドパッケージ２０個について行い、界面における剥離が生じた磁気センサの数を数えた。

（比較例）
上述の本発明に係る磁気センサの製造方法に準じて、従来の中間層を有さない磁気センサを作製した。
また、得られた磁気センサを用いて、プラスチックモールドパッケージを作製した。

実施例と同様にして、得られた磁気センサおよび磁気センサのプラスチックモールドパッケージについて、密着性試験および熱冷サイクル試験を行った。

この結果、実施例の磁気センサは、密着性試験では１００個中１個、熱冷サイクル試験では１００個中０個に剥離が見られた。
一方、比較例の磁気センサは、密着性試験では１００個中３２個、熱冷サイクル試験では１００個中７個に剥離が見られた。

この結果から、実施例の磁気センサは、中間層が存在することで、バイアス磁石層と保護膜との密着性に優れ、耐環境性にも優れていることが分かる。
一方、比較例の磁気センサは、バイアス磁石層と保護膜との密着性が不十分で耐環境性が劣ることが分かる。

本発明の磁気センサの第一の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の磁気センサの第二の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の磁気センサの第三の実施形態を示す概略断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る製造方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第一の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第一の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略平面図である。 本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第二の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略平面図である。 本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法の手順を示すフローチャートである。 本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略断面図である。 本発明の第三の実施形態に係る磁気センサの製造方法を示す概略平面図である。 従来の磁気センサの概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１０，２０，３０・・・磁気センサ、１１，２１，３１・・・基板、１２，２２，３２・・・磁気抵抗効果素子、１３，２３，３３・・・下地膜、１４，２４，３４・・・バイアス磁石層、１５，２５，３５・・・第一保護膜、１６，２６，３６・・・第二保護膜、１７，２７，３７・・・保護膜、１８，２８，３８・・・中間層、４０，４１，５０，５１，５２，６０，６１，６２・・・レジスト膜。

Claims (3)

1. 基板上にスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子が配され、該磁気抵抗効果素子の両端部下面に接続された永久磁石膜からなる複数のバイアス磁石層と、該バイアス磁石層の上面を覆うとともに該磁気抵抗効果素子の両端部の上面および側面の一部を覆う中間層が設けられ、
   該磁気抵抗効果素子および該バイアス磁石層の上面と、該中間層とを被覆する保護膜が設けられ、プラスチックモールドパッケージされた磁気センサであって、
   前記中間層は、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）またはチタン（Ｔｉ）からなり、厚みが５ｎｍ以上であり、
   前記中間層は、その側面と、前記バイアス磁石層の側面との間隔が１μｍを超えないように、前記バイアス磁石層の上面を覆い、
   前記保護膜は、酸化ケイ素からなり、
   前記バイアス磁石層は、ＣｏＣｒＰｔ合金からなることを特徴とする磁気センサ。
2. 前記磁気抵抗効果素子およびバイアス磁石層の側面が、それぞれ基板および前記磁気抵抗効果素子の上面に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
3. 磁気センサの製造方法であって、
   基板にＣｏＣｒＰｔ合金からなるバイアス磁石層を形成する工程と、
   前記バイアス磁石層の上面に、リフローにより端部が曲面をなしたレジスト膜を形成する工程と、
   イオンミリングにより、前記レジスト膜で覆われていない部分の前記バイアス磁石層を除去して、側面が基板に対して傾斜したバイアス磁石層を形成する工程と、
   前記基板の上面と、前記バイアス磁石層の上面および側面とに、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面に、リフローにより端部が曲面をなしたレジスト膜を形成する工程と、
   イオンミリングにより、前記レジスト膜で覆われていない部分の前記磁気抵抗効果素子を除去して、側面が基板に対して傾斜した磁気抵抗効果素子を形成する工程と、
   端部を除いた前記磁気抵抗効果素子の上面と、前記バイアス磁石層の側面および上面の一部とにレジスト膜を形成する工程と、
   クロムからなる中間層を形成する工程と、
   前記レジスト膜を除去し、前記磁気抵抗効果素子の端部の上面および側面の一部と、前記バイアス磁石層の上面とを覆う、厚みが５ｎｍ以上の中間層を形成し、この時の前記中間層の側面と、前記バイアス磁石層の側面との間隔が１μｍを超えないようにする工程と、
   前記基板、磁気抵抗効果素子、中間層およびバイアス磁石層を酸化ケイ素からなる保護膜で覆い、プラスチックモールドパッケージを行う工程と、
   を有することを特徴とする磁気センサの製造方法。

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