JP4961736B2 - 磁気センサの製造方法 - Google Patents
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また、これに引き続いて、基板上に酸化ケイ素からなる山部を形成し、この山部の斜面にZ軸検知用の巨大磁気抵抗素子を配置し、基板の平坦面にX軸検知用の巨大磁気抵抗素子とY軸検知用の巨大磁気抵抗素子を配置した三軸磁気センサを提案している。
まず、基板上に酸化ケイ素などからなる厚膜を形成し、この厚膜上にレジスト膜を設ける。ついで、このレジスト膜のうち、溝となる部分あるいは突起部の底部となる部分に相当する部分を除去して、レジストパターンを形成する。
こののち、レジストと酸化ケイ素とのエッチング速度比がほぼ1:1となるようなエッチング条件でプラズマエッチングを施し、レジスト膜と厚膜を同時にエッチングして、厚膜に溝となる凹部あるいは突起部の底部となる凹部を形成する方法である。
請求項1にかかる発明は、基板の最上層に配線層を形成し、前記配線層を覆うとともに平坦面を形成する平坦化層を形成し、前記平坦化層上にパッシベーション膜を成膜した後、前記パッシベーション膜上に厚膜を形成する工程と、傾斜面を有するレジスト膜を形成し、前記レジスト膜と前記厚膜とを、そのエッチング選択比がほぼ1:1となるエッチング条件でエッチングして、前記厚膜に斜面を有する複数の溝を形成する工程と、巨大磁気抵抗素子膜を成膜する工程と、前記巨大磁気抵抗素子膜の一部をエッチングにより除去して、前記厚膜の平坦面、および、前記斜面に前記巨大磁気抵抗素子の帯状部を形成する工程と、を含み、前記斜面は、前記溝の上側の第一の斜面と、前記厚膜の表面に対する角度が前記第一の斜面よりも急峻となっている前記溝の下側の第二の斜面と、を有し、前記巨大磁気抵抗素子の帯状部は前記第二の斜面に形成する磁気センサの製造方法を提供する。
請求項2にかかる発明は、基板の最上層に配線層を形成し、前記配線層を覆うとともに平坦面を形成する平坦化層を形成し、前記平坦化層上にパッシベーション膜を成膜した後、前記パッシベーション膜上に厚膜を形成する工程と、前記厚膜上にレジスト膜を形成し、このレジスト膜のうち、一部を除去し、残ったレジスト膜に加熱処理を施して、レジスト膜の側面を傾斜面となす工程と、次いで、前記レジスト膜と前記厚膜とを、そのエッチング選択比がほぼ1:1となるエッチング条件でエッチングして、前記厚膜に斜面を有する複数の溝を形成する工程と、巨大磁気抵抗素子膜を成膜する工程と、前記基板をマグネットアレイ上に置いて熱処理を施す工程と、前記巨大磁気抵抗素子膜の一部をエッチングにより除去して、前記厚膜の平坦面、および、前記斜面に前記巨大磁気抵抗素子の帯状部を形成する工程と、を含み、前記斜面は、前記溝の上側の第一の斜面と、前記厚膜の表面に対する角度が前記第一の斜面よりも急峻となっている前記溝の下側の第二の斜面と、を有し、前記巨大磁気抵抗素子の帯状部は前記第二の斜面に形成する磁気センサの製造方法を提供する。
図1は、本発明の磁気センサの製造方法によって得られる磁気センサの一例を模式的に示すものであり、基板上の巨大磁気抵抗素子の配置を示すものである。
図1において、符号1は基板を示す。この基板1は、シリコンなどの半導体基板に磁気センサの駆動回路、信号処理回路などの半導体集積回路、配線層などが予め形成されており、この上に平坦化膜、パッシベーション膜、酸化ケイ素膜などからなる厚膜が順次積層されたものであり、これらの各膜は図示を省略してある。
X軸センサ2は、4個の巨大磁気抵抗素子2a、2b、2c、2dから構成され、Y軸センサ3は、4個の巨大磁気抵抗素子3e、3f、3g、3hから構成され、Z軸センサ4は、4個の巨大磁気抵抗素子4i、4j、4k、4lから構成されている。
帯状部5は、巨大磁気抵抗素子の本体をなす部分であり、細長い帯状の平面形状をなすものである。
この厚膜11には、この厚膜11を部分的に削り取って形成された4個のV字状の溝8、8、8、8が互いに並んで平行に設けられている。
また、溝8の斜面は、上半分の第一の斜面8A、8E、8G、・・・と、下半分の第二の斜面8B、8D、8H、・・・を有しており、それぞれ傾斜角度は異なっている。いずれも、斜面と厚膜11の表面とのなす角度は60〜80度であるが、このうち第二の斜面の方が、第一の斜面より急峻となっている。
なお、図4では、溝の第一の斜面および第二の斜面を平坦面として描いているが、実際には製造プロセス上、外方に向けてやや張り出した湾曲面となっている。
そして、基板1とのなす角θ1が大きい第二の斜面8Dに巨大磁気抵抗素子の帯状部5が設けられている。
このように、基板1とのなす角をθ1が大きい第二の斜面8Dに巨大磁気抵抗素子の帯状部5を設けることにより、Z軸センサを感知軸の向きが揃った、感度の高いものとすることができる。
また、これら8つの第二の斜面の内、斜面8Bに形成された帯状部5の一方の端部から溝8の底部8Cを経て隣の斜面8Dに形成された帯状部5の一方の端部にかけてバイアス磁石部6が設けられて、電気的に接続されている。
さらに、斜面8Hに形成された帯状部5の他方の端部から溝8の底部8Iを経て隣の斜面8Jに形成された帯状部5の一方の端部にかけてバイアス磁石部6が設けられて、電気的に接続され、1個の巨大磁気抵抗素子4iが構成されている。
そして、同様にして残りの4個の帯状部5、5、5、5が3個のバイアス磁石部6、6、6によって直列に接続され、1個の巨大磁気抵抗素子4jが構成されている。
また、配線層7の端部もバイアス磁石部として機能させることができる。
この導体部21aの表面の周辺部は、上述の平坦化膜22、パッシベーション膜23、厚膜11で覆われている。厚膜11の端縁部は、図示のように傾斜面となっている。
さらに、このようなビア部には、窒化ケイ素などのパッシベーション膜27、ポリイミドなどの保護膜28が被覆され、外界から保護されている。
さらに、帯状部5のピニング方向を、帯状部5の長手方向に対して30〜60度としたことで、得られる巨大磁気抵抗素子の耐強磁界性が良好となる。
次に、本発明に係る磁気センサの製造方法の一実施形態について説明する。
以下の説明においては、主に、上記の溝8、8、・・・の第二の斜面に形成されたZ軸センサ4を構成する巨大磁気抵抗素子、ビア部、パッド部の作製方法について説明する。
まず、基板1を用意する。この基板1は、上述のように、シリコンなどの半導体基板に磁気センサの駆動回路、信号処理回路などの半導体集積回路、配線層などが予め形成されたものである。
このドライエッチング条件は、以下の通りである。
例えば、CF4/CHF3/N2/O2=60/180/10/100の混合ガスを用い、ガス圧400mT、RFパワー750W、電極温度15℃とする。
この後、厚膜35上に残っているレジスト膜36を除去する。
上述のようなドライエッチングにより厚膜35に形成される溝8の斜面は、その途中で折れ曲がった連続する窒化ケイ素膜34側の第二の斜面と、溝8の頂部側の第一の斜面とからなっている。
角θ1および角θ2の大きさは、溝8を形成する際のエッチング条件によって変動するが、角θ1の大きさはできる限り大きいことが望ましく、90°に近いことが好ましい。
この際に、厚膜35の平坦面にも、X軸センサ2、Y軸センサ3を構成する各巨大磁気抵抗素子のバイアス磁石部6とこれの配線層7も形成する。
さらに、この状態の基板1をマグネットアレイ上にセットして、温度260〜290℃にて、3時間〜5時間の熱処理を施し、巨大磁気抵抗素子膜に対して、ピニング処理を施す。
さらに、これと同時に、厚膜35の平坦面にも、帯状部5を形成し、巨大磁気抵抗素子を作製する。これによりX軸センサ2と、Y軸センサ3が完成する。
Claims (2)
- 基板の最上層に配線層を形成し、
前記配線層を覆うとともに平坦面を形成する平坦化層を形成し、前記平坦化層上にパッシベーション膜を成膜した後、
前記パッシベーション膜上に厚膜を形成する工程と、
傾斜面を有するレジスト膜を形成し、前記レジスト膜と前記厚膜とを、そのエッチング選択比がほぼ1:1となるエッチング条件でエッチングして、前記厚膜に斜面を有する複数の溝を形成する工程と、
巨大磁気抵抗素子膜を成膜する工程と、
前記巨大磁気抵抗素子膜の一部をエッチングにより除去して、前記厚膜の平坦面、および、前記斜面に前記巨大磁気抵抗素子の帯状部を形成する工程と、を含み、
前記斜面は、前記溝の上側の第一の斜面と、前記厚膜の表面に対する角度が前記第一の斜面よりも急峻となっている前記溝の下側の第二の斜面と、を有し、
前記巨大磁気抵抗素子の帯状部は前記第二の斜面に形成することを特徴とする磁気センサの製造方法。 - 基板の最上層に配線層を形成し、
前記配線層を覆うとともに平坦面を形成する平坦化層を形成し、前記平坦化層上にパッシベーション膜を成膜した後、
前記パッシベーション膜上に厚膜を形成する工程と、
前記厚膜上にレジスト膜を形成し、
このレジスト膜のうち、一部を除去し、残ったレジスト膜に加熱処理を施して、レジスト膜の側面を傾斜面となす工程と、
次いで、前記レジスト膜と前記厚膜とを、そのエッチング選択比がほぼ1 : 1 となるエッチング条件でエッチングして、前記厚膜に斜面を有する複数の溝を形成する工程と、
巨大磁気抵抗素子膜を成膜する工程と、
前記基板をマグネットアレイ上に置いて熱処理を施す工程と、
前記巨大磁気抵抗素子膜の一部をエッチングにより除去して、前記厚膜の平坦面、および、前記斜面に前記巨大磁気抵抗素子の帯状部を形成する工程と、を含み、
前記斜面は、前記溝の上側の第一の斜面と、前記厚膜の表面に対する角度が前記第一の斜面よりも急峻となっている前記溝の下側の第二の斜面と、を有し、
前記巨大磁気抵抗素子の帯状部は前記第二の斜面に形成することを特徴とする磁気センサの製造方法。
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