JP5000665B2 - 磁気検出装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板上に、外部磁界により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を備え、前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗変化に基づいて磁界検出信号を出力する磁気検出装置及びその製造方法に関する。

外部磁界により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ素子等の磁気抵抗効果素子は、以下の特許文献に示すようなハードディスク装置に内臓される薄膜磁気ヘッドとしての需要と、例えば、折畳み式携帯電話の開閉検知等に使用される磁気検出装置（センサ）としての需要とがある。

後者の磁気検出装置として用いられる場合、従来では接触式のものや、非接触式でもホール素子等が一般的に使用されていたが、磁気抵抗効果素子では、非接触式で且つ外部磁界が比較的弱くても適切に抵抗変化することから高性能及び高寿命を期待できる。

磁気検出装置は、基板上に、複数組の集積回路及び磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を形成し、各組毎に前記基板をダイシングして個々にチップ化し、その後、パッケージ化して製品となる。

上記した薄膜磁気ヘッドの場合、通常、磁気抵抗効果素子上にはシールド層や、書き込み用のインダクティブヘッド等が積層形成される。一方、磁気検出装置（センサ）の場合、前記磁気抵抗効果素子上は無機絶縁材料の絶縁保護層で覆われるものの、前記絶縁保護層がむき出しのまま、ダイシング工程等が行われるので、前記絶縁保護層でしっかりと前記磁気抵抗効果素子上を覆っていないと製造過程による腐食の問題が生じやすく、特に以下に説明する構造上の理由により従来では、前記絶縁保護層を厚い膜厚で形成していた。
特開２００３−８５７１２号公報 特開平６−２７４８３２号公報

図６に示すように、基板６１上に形成された磁気抵抗効果素子６２の両側端部６２ａ上には電極層６３，６３が形成されている。

図６に示すように前記電極層６３上から前記磁気抵抗効果素子６２上にかけてアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）層６４が形成され、さらに前記アルミナ層６４上に重ねてシリカ（ＳｉＯ_２）層６５が形成されている。

前記アルミナ層６４は耐熱性や耐候性に優れ、特に酸素の透過を抑制し、前記磁気抵抗効果素子６２の酸化による劣化（電気抵抗の変動等）を適切に防ぐことが出来るものの、前記アルミナ層６４は耐水性が低く、特に、前記基板をダイシングするときの研除液によって前記アルミナ層６４が溶解するため、それを防ぐためにシリカ層６５を前記アルミナ層６４上に重ねて形成している。

しかしながら図６に示すように、前記磁気抵抗効果素子６２と電極層６３間には急峻な段差部６６があり、前記アルミナ層６４の前記段差部６６付近での付き回りはシャドー効果により非常に悪い。このため、前記段差部６６付近の前記磁気抵抗効果素子６２上を適切に前記アルミナ層６４で覆うには、前記アルミナ層６４の膜厚を厚く形成しなければならず、よって、前記アルミナ層６４とシリカ層６５とを合わせたトータル膜厚が非常に厚くなってしまうといった問題があった。

具体的には前記アルミナ層６４の平均膜厚を１０００Å以上で形成し、また前記シリカ層６５の平均膜厚も１０００Å程度で形成していたので、トータル膜厚は２０００Å以上となっていた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、磁気抵抗効果素子に対する耐環境性の向上と、薄型化を実現できる磁気検出装置及びその製造方法を提供することを目的としている。

本発明における磁気検出装置は、
基板上に、外部磁界により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を備える抵抗素子部と、前記抵抗素子部に接続され、前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗の変化に基づいて磁界検出信号を出力する集積回路と、を有し、
前記磁気抵抗効果素子上はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）層で覆われ、前記アルミナ層上には前記磁気抵抗効果素子の端部と電気的に接続される電極層が形成され、前記電極層上から前記磁気抵抗効果素子上に設けられた前記アルミナ層上にかけてシリカ（ＳｉＯ_２）層が形成されることを特徴とするものである。

本発明では、従来のように、前記アルミナ層は、磁気抵抗効果素子上から電極層上にかけて形成された段差面上に形成されない。すなわち本発明では前記アルミナ層は、前記磁気抵抗効果素子上の全面（ただし電極層との接続部分を除く）を覆っている。前記電極層は前記アルミナ層上に形成され、そして前記シリカ層は前記電極層上から前記アルミナ層上にかけて形成されている。このように本発明では、前記電極層の部分では前記アルミナ層は前記電極層と磁気抵抗効果素子との間に介在し、従来のように磁気抵抗効果素子上から段差部を介して電極層上に乗り上げ形成しないので、前記アルミナ層の膜厚を従来より薄く形成しても前記磁気抵抗効果素子上を適切に絶縁保護でき、前記アルミナ層とシリカ層とのトータル膜厚を従来よりも薄く形成することが出来る。

以上により本発明では、磁気抵抗効果素子に対する耐環境性の向上と、磁気検出装置の薄型化を実現できる。

また本発明では、前記抵抗素子部は、外部磁界により電気抵抗が変化しない固定抵抗素子を有し、前記固定抵抗素子は、前記磁気抵抗効果素子と同じ材料層で且つ積層順が異なる構成であり、前記磁気抵抗効果素子上と同様に、前記固定抵抗素子上も、前記アルミナ層で覆われ、前記アルミナ層上には前記固定抵抗素子の端部と電気的に接続される電極層が形成され、前記電極層上から前記固定抵抗素子上に設けられた前記アルミナ層上にかけて前記シリカ層が形成されることが好ましい。

これにより、前記固定抵抗素子上も、良好な耐環境性を維持しつつ、薄い絶縁保護層で覆うことができ、より効果的に、磁気検出装置の薄型化を実現できる。

本発明では、前記基板上に、前記集積回路が形成され、前記集積回路上は絶縁層で覆われ、前記絶縁層上に前記抵抗素子部が設けられ、前記絶縁層上の前記抵抗素子部と前記基板上の前記集積回路とが導通接続されていることが好ましい。これにより、磁気検出装置の小型化を実現でき、また前記集積回路及び前記抵抗素子部の双方を適切に絶縁保護できて好ましい。

本発明では、前記アルミナ層の平均膜厚は２００〜８００Åの範囲内であることが好ましい。また、前記シリカ層の平均膜厚は２００〜１２００Åの範囲内であることが好ましい。

また本発明は、基板上に、外部磁界により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を備える抵抗素子部と、前記抵抗素子部に接続され、前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗の変化に基づいて磁界検出信号を出力する集積回路と、を有する磁気検出装置の製造方法において、
（ａ） 前記基板上に、複数組の前記集積回路及び前記抵抗素子部を形成する工程、
（ｂ） 各磁気抵抗効果素子上をアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）層で覆う工程、
（ｃ） 前記アルミナ層上に各磁気抵抗効果素子の端部と電気的に接続される電極層を夫々形成する工程、
（ｄ） 前記電極層上から、各磁気抵抗効果素子上に形成された前記アルミナ層上にかけてシリカ（ＳｉＯ_２）を形成する工程、
（ｅ） 前記シリカ層が露出した状態で、前記基板を各組ごとに、研削液を噴射しながらダイシングし、個々にチップ化する工程、
を有することを特徴とするものである。

本発明では、電極層を形成する前に、前記（ｂ）工程で、前記アルミナ層を前記磁気抵抗効果素子上に形成するので、薄い膜厚のアルミナ層でも効果的に前記磁気抵抗効果素子上を覆うことが出来る。

よって前記アルミナ層と前記シリカ層のトータル膜厚を従来よりも薄く出来、磁気検出装置の薄型化を促進できる。

本発明では、このように前記磁気抵抗効果素子上を覆う絶縁保護層のトータル膜厚を薄くしても、最表層のシリカ層により、前記（ｅ）工程での個々にチップ化するダイシング工程で使用される研削液に磁気検出装置が曝されても適切に、研削液から磁気抵抗効果素子を保護でき、また、磁気抵抗効果素子上は薄い膜厚でも適切にアルミナ層で覆われているので、酸素の透過を適切にシャットアウトできる等、耐環境性を適切に向上させることができる。

また本発明では、前記（ａ）工程を以下の工程により行うことが好ましい。
（ａ−１） 前記基板上に、複数組の前記集積回路を形成する工程、
（ａ−２） 前記集積回路上を絶縁層で覆う工程、
（ａ−３） 前記絶縁層上に複数組の前記抵抗素子部を形成し、各抵抗素子部と各集積回路とを導通接続させる工程。

これにより、磁気検出装置の小型化を実現でき、また前記集積回路及び前記抵抗素子部の双方を適切に絶縁保護できて好ましい。

また本発明では、前記抵抗素子部は、外部磁界により電気抵抗が変化しない固定抵抗素子を有し、前記固定抵抗素子を前記磁気抵抗効果素子と同じ材料層で且つ積層順を変えて形成し、前記磁気抵抗効果素子上と同様に、
前記（ｂ）工程時に、前記固定抵抗素子上を、前記アルミナ層で覆い、
前記（ｃ）工程時に、前記アルミナ層上に各固定抵抗素子の端部と電気的に接続される電極層を夫々形成し、
前記（ｄ）工程時に、前記電極層上から、各固定抵抗素子上に形成された前記アルミナ層上にかけて前記シリカ層を形成することが好ましい。

これにより、前記固定抵抗素子上も良好な耐環境性を保ちつつ、前記固定抵抗素子上のアルミナ層とシリカ層からなる絶縁保護層のトータル膜厚を薄くできる。

本発明によれば、磁気抵抗効果素子に対する耐環境性の向上と、磁気検出装置の薄型化を実現できる。

図１は本実施の形態の磁気検出装置を示す斜視図、図２は、図１の磁気検出装置をＩＩ−ＩＩ線から膜厚（高さ）方向へ切断し矢印方向から断面図、図３は、図１に示す磁気検出装置を磁気抵抗効果素子に沿ってＩＩＩ−ＩＩＩ線から膜厚（高さ）方向へ切断し矢印方向から部分拡大断面図、である。

図１に示す磁気検出装置１は、磁気抵抗効果素子１０と固定抵抗素子２０および集積回路３が一体化されたＩＣパッケージである。

この磁気検出装置１は、マグネットＭなどの磁界発生部材が接近したときに、前記磁気抵抗効果素子１０の電気抵抗変化に基づいて前記集積回路にてＯＮ信号（磁界検出信号）が生成され出力される。

例えば、図１に示す磁気検出装置１は、折り畳み式の携帯電話においてキースイッチが配列された本体部に内蔵される。液晶デバイスなどの表示装置を有する折り畳み部には、マグネットＭが搭載され、本体部と折り畳み部とが折り畳み状態となったときに、前記マグネットＭが磁気検出装置１に接近し、マグネットＭから発せられる磁界が磁気検出装置１で検出されて、この磁気検出装置１からＯＮ信号が生成され出力される。

磁気抵抗効果素子１０は、磁気抵抗効果を利用して、外部磁界によって電気抵抗が変化するものである。固定抵抗素子２０は、磁気抵抗効果素子１０が反応する大きさの外部磁界によっては電気抵抗が実質的に変化しないものである。

磁気抵抗効果素子１０は巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を利用して外部磁界を検出するものである。前記磁気抵抗効果素子１０は、下から反強磁性層／固定磁性層／非磁性層／フリー磁性層の順（あるいは、その逆の積層順でもよい）の基本積層構造を有する。前記反強磁性層は、Ｉｒ・Ｍｎ合金（イリジウム・マンガン合金）やＰｔ・Ｍｎ合金（白金・マンガン合金）などで形成される。固定磁性層やフリー磁性層は、Ｃｏ・Ｆｅ合金（コバルト・鉄合金）やＮｉ・Ｆｅ合金（ニッケル・鉄合金）などで形成される。前記非磁性層は、Ｃｕ（銅）などの非磁性導電材料で形成される。前記磁気抵抗効果素子１０は、そのほか、保護層や下地層等を有して構成される。

前記固定抵抗素子２０は、磁気抵抗効果素子１０と同じ材料層で形成されることが好ましい。すなわち前記固定抵抗素子２０も前記磁気抵抗効果素子１０と同じように、反強磁性層、固定磁性層、非磁性層、及びフリー磁性層の各層を有している。ただし、積層順が前記磁気抵抗効果素子１０とは異なって、前記固定抵抗素子２０では、例えば下から反強磁性層／固定磁性層／フリー磁性層／非磁性層の順（あるいは、その逆の積層順でもよい）に形成される。このように前記フリー磁性層が前記固定磁性層と接して形成されていることで、前記フリー磁性層は、もはや外部磁界に対して磁化方向が変動する磁性層として機能せず磁化方向が固定磁性層と同様に固定される。この結果、前記固定抵抗素子２０は外部磁界によっても磁気抵抗効果素子１０のように抵抗変化しない。前記固定抵抗素子２０は、前記磁気抵抗効果素子１０と同じ材料層で形成されることで、前記磁気抵抗効果素子１０と前記固定抵抗素子２０との温度係数（ＴＣＲ）のばらつきを抑制することが出来る。

前記磁気抵抗効果素子１０は、ＧＭＲ素子以外に、異方性磁気抵抗効果を利用したＡＭＲ素子、トンネル磁気抵抗効果を利用したＴＭＲ素子であってもよい。

図１に示すように、磁気抵抗効果素子１０及び固定抵抗素子２０は、その平面形状がミアンダパターンで形成されており、その基本的な電気抵抗値が高くなっている。前記ミアンダパターンで形成することで、消費電流を低減させることができる。前記磁気抵抗効果素子１０を構成する固定磁性層は、反強磁性層との間で生じる交換結合磁界により、図１に示すＰｉｎ方向に磁化固定されている。

前記磁気抵抗効果素子１０は、前記固定磁性層とフリー磁性層との磁化方向の関係で電気抵抗が変化する。前記マグネットＭからの外部磁界が、前記固定磁性層のＰＩＮ方向と反平行な方向に作用すると、前記フリー磁性層は前記ＰＩＮ方向と反対方向に磁化され電気抵抗は最大になる。一方、前記マグネットＭからの外部磁界が、前記固定磁性層のＰＩＮ方向と平行な方向に作用すると、前記フリー磁性層は前記ＰＩＮ方向と同じ方向に磁化され電気抵抗は最小になる。

図１に示すように、磁気抵抗効果素子１０の一方の端部には、低抵抗材料で形成された電極層１５が設けられ、他方の端部には同じく低抵抗材料で形成された電極層１８が設けられている。固定抵抗素子２０の一方の端部には、低抵抗材料で形成された電極層１６が設けられ、他方の端部にも、低抵抗材料で形成された電極層１９が設けられている。そして、磁気抵抗効果素子１０の電極層１５と固定抵抗素子２０の電極層１６とが、リード層１７で接続され、磁気抵抗効果素子１０と固定抵抗素子２０とが直列に接続されている。なお前記電極層１５、１６及び前記リード層１７は一体的に形成されている。

前記電極層１８，１９のどちから一方は、入力端子、他方はアース端子であり、前記リード層１７は出力端子である。外部磁界が及ばないとき、前記出力端子の電位は中点電位であり、外部磁界が及ぶと、前記磁気抵抗効果素子１０の抵抗値が変動し、それに基づいて、前記リード層１７から出力される電位が変動する。前記リード層１７と接続される集積回路３では、外部磁界に対する前記磁気抵抗効果素子１０の電気抵抗変化に基づく電位変化を検出し、さらにその検出結果に基づいてＯＮ・ＯＦＦの切換信号（磁界検出信号）を生成している。

図２に示すように、前記磁気検出装置１は、例えばケイ素（Ｓｉ）で形成された基板２上に、集積回路３を構成する配線層３５や、能動素子３６〜３８及び抵抗器３９等が形成されている。前記能動素子３６〜３８は、ＩＣ、差動増幅器、コンパレータ、出力トランジスタ等である。

前記配線層３５は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）で形成される。これにより前記配線層３５を低抵抗で形成できる。

図２に示すように、前記配線層３５上から、前記能動素子３６〜３８上、前記抵抗器３９上及び前記基板２上にかけて、下から絶縁下面層４１、レジスト層４２、及び絶縁上面層４３の順に形成されて成る絶縁層４０が形成されている。

前記絶縁層４０には、前記配線層３５上の一部に穴部４５が形成され、前記穴部４５から前記配線層３５の上面が露出している。前記穴部４５の平面形状は円形状、矩形状等、特に限定されるものではない。

図２に示すように、前記絶縁下面層４１は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）で形成され、前記穴部４５を除く前記配線層３５上、前記能動素子３６〜３８上、前記抵抗器３９上及び前記基板２上の全域に形成されている。前記絶縁下面層４１は例えばスパッタ成膜される。

図２に示すように、前記絶縁下面層４１上にレジスト層（平坦化レジスト）４２が形成されている。前記集積回路３上での絶縁下面層４１の表面に形成された凹部内には前記レジスト層４２が埋められ、前記レジスト層４２の表面４２ａは全体的に前記絶縁下面層４１の表面４１ａよりも平坦化面に近くなっている。特に、集積回路３が形成されていない部分では、前記絶縁下面層４１の表面も前記レジスト層４２の表面４２ａと同様に高い平坦化度を有するが、前記集積回路３が形成されている部分では、前記絶縁下面層４１の表面４１ａは、前記レジスト層４２の表面４２ａに比べて平坦化度が悪い。前記レジスト層４２を前記絶縁下面層４１上に重ねることで、少なくとも、前記絶縁下面層４１に覆われた前記基板２と集積回路３間の段差を緩和できる。

前記レジスト層４２上には、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）で形成された絶縁上面層４３が形成されている。前記絶縁上面層４３を設けることで、より確実に絶縁性を確保できる。前記絶縁層４０の構造は図２に示す３層構造に限定されない。例えば前記絶縁下面層４１と前記レジスト層４２の２層構造を提示できる。

図１，図２に示すように前記絶縁層４０上に、前記磁気抵抗効果素子１０及び前記固定抵抗素子２０を有して構成される抵抗素子部４が形成される。前記磁気抵抗効果素子１０及び固定抵抗素子２０の各端部には、前記電極層１５，１６，１８，１９が形成され、図２に示すように、前記磁気抵抗効果素子１０の電極層１５と、前記固定抵抗素子２０の電極層１６間を繋ぐ前記リード層１７が前記穴部４５内を通って前記配線層３５の露出面上にまで延出形成される。これにより、前記磁気抵抗効果素子１０と前記固定抵抗素子２０とが前記配線層３５に、前記電極層１５，１６及び前記リード層１７を介して電気的に接続されている。

なお前記絶縁層４０に形成された穴部４５は、前記磁気抵抗効果素子１０の電極層１８、及び前記固定抵抗素子２０の電極層１９と対向する位置にも形成され、図２と同様の断面形状を有して、前記磁気抵抗効果素子１０が図示しない配線層上に前記電極層１８を介して電気的に接続され、また、前記固定抵抗素子２０が、図示しない配線層上に前記電極層１９を介して電気的に接続されている。

図２に示すように、前記磁気抵抗効果素子１０上は無機絶縁保護層３０で覆われている。前記無機絶縁保護層３０は、前記磁気抵抗効果素子１０上を覆うアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）層３１と、前記アルミナ層３１上を覆うシリカ（ＳｉＯ_２）層３２との２層構造である。

図２及び図３に示すように、前記アルミナ層３１は前記磁気抵抗効果素子１０上に、前記電極層１５，１８と電気的に接続される端部１０ａ上を除いて形成されている。図３に示すように、前記アルミナ層３１は前記磁気抵抗効果素子１０の露出部分がないように、前記磁気抵抗効果素子１０の上面のみならず側面１０ｂの周囲を完全に覆っている。よって図２に示すように、前記磁気抵抗効果素子１０の前記電極層１５，１８と重ならない側面１０ｂにも前記アルミナ層３１が設けられている。

前記アルミナ層３１には前記磁気抵抗効果素子１０の端部１０ａ上に貫通孔３１ａが形成され、前記電極層１５，１８が前記貫通孔３１ａ内から前記アルミナ層３１上にかけて形成されている。

そして、前記シリカ層３２が前記磁気抵抗効果素子１０上に形成されたアルミナ層３１上から前記電極層１５，１８上にかけて形成されている。

本実施形態では、前記磁気抵抗効果素子１０上は前記端部１０ａ上を除いて前記アルミナ層３１で覆われ、前記アルミナ層３１の上に電極層１５，１８が形成されている。従来のように前記アルミナ層３１を前記磁気抵抗効果素子１０上から段差部２１を介して電極層１５，１８上に乗り上げ形成する場合、急峻な段差部２１付近には、シャドー効果によって前記アルミナ層３１がスパッタ法でうまく付着せず、よって前記段差部２１付近の磁気抵抗効果素子１０上を適切にアルミナ層３１で覆うために、前記アルミナ層３１の膜厚を厚く形成することが必要であった。

これに対し本実施形態では、前記磁気抵抗効果素子１０上全体（ただし貫通孔３１ａの部分は除く）をアルミナ層３１で覆い、前記電極層１５，１８を前記アルミナ層３１上に形成している。このように本実施形態では、前記電極層１５，１８の部分では前記アルミナ層３１は前記電極層１５，１８と磁気抵抗効果素子１０との間に介在し、従来のように磁気抵抗効果素子１０上から段差部２１を介して電極層１５，１８上に乗り上げ形成しないので、前記アルミナ層３１の膜厚を従来より薄くしても、適切に前記磁気抵抗効果素子１０上を前記アルミナ層３１で覆うことができ磁気抵抗効果素子１０を適切に絶縁保護できる。

本実施形態では、アルミナ層３１の平均膜厚Ｈ１は２００〜８００Åの範囲内であることが好ましい。前記平均膜厚Ｈ１は前記磁気抵抗効果素子１０の上面に形成されたアルミナ層３１で測定される。

前記アルミナ層３１は、酸素を透過しにくく、耐候性や耐熱性に優れる一方、ダイシング時の研削液等に曝されると溶解するという問題があるため、シリカ層３２が前記電極層１５，１８上から前記磁気抵抗効果素子１０上に設けられたアルミナ層３１上にかけて形成されている。前記シリカ層３２は前記アルミナ層３１よりも耐水性に優れている。前記シリカ層３２は、前記アルミナ層３１の上面のみならず側面３１ｂも適切に覆っている。

図３に示すように、シリカ層３２の平均膜厚はＨ２で形成される。ここで、前記シリカ層３２は、前記磁気抵抗効果素子１０と電極層１５，１８間の段差部２１を埋める必要があるため従来と同程度の膜厚で形成されたとしても、本実施形態では、前記アルミナ層３１と前記シリカ層３２を合わせた無機絶縁保護層３０のトータル膜厚Ｈ３（＝Ｈ１＋Ｈ２）を、前記アルミナ層３１を薄く形成できることで、従来よりも薄い膜厚で形成できる。

よって、本実施形態の磁気検出装置１では、磁気抵抗効果素子１０に対する良好な耐環境性を維持しつつ、前記アルミナ層３１と前記シリカ層３２から成る無機絶縁保護層３０のトータル膜厚Ｈ３を、従来よりも薄い膜厚で形成できる。ここで耐環境性とは、耐水性、耐熱性及び耐候性（ただし耐候性には耐水性を含まないとする）等を含む上位概念と定義される。

ところで図３の実施形態では、前記電極層１５，１８上はシリカ層３２のみで覆われている。よって、前記電極層１５，１８は耐環境性に優れた材質で形成されることが望ましい。前記電極層１５，１８は、Ａｌ、ＮｉＣｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ等の単体構造、あるいは、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔａ／Ｃｒ、Ｔａ／Ａｕ／Ｔａ、Ｃｒ／Ａｕ／Ｃｒ等の積層構造で形成されることが好ましい。

また前記電極層１５，１８を耐環境性に優れた材質で形成することで、前記シリカ層３２の膜厚を従来より薄くすることができ、前記無機絶縁保護層３０のトータル膜厚Ｈ３を従来に比べてよりいっそう薄く形成することが可能である。このとき、前記シリカ層３２の平均膜厚Ｈ２は２００〜１２００Åの範囲内であることが好適である。前記シリカ層３２の平均膜厚Ｈ２は前記磁気抵抗効果素子１０の上面に形成されたシリカ層３２で測定される。

また、本実施形態では、前記電極層１５，１８の平均膜厚に比べて、前記磁気抵抗効果素子１０の平均膜厚のほうが薄いことが好ましい。これにより、前記アルミナ層３１を従来に比べて薄く形成しても前記磁気抵抗効果素子１０の側面１０ｂを適切にアルミナ層３１で覆うことができ、前記磁気抵抗効果素子１０全体を適切に前記アルミナ層３１で絶縁保護できる。前記電極層１５，１８の平均膜厚は１５００〜３０００Åで、前記磁気抵抗効果素子１０の平均膜厚は２００〜３００Åであることが好ましい。

なお図２に示すように前記リード層１７上も前記シリカ層３２のみで覆われているので、前記リード層１７も前記電極層１５，１８と同様に、耐環境性に優れた材質で形成することが好ましい。

本実施形態では前記固定抵抗素子２０上も磁気抵抗効果素子１０上と同様に、アルミナ層３１で覆われ、前記アルミナ層３１上には前記固定抵抗素子２０の端部と電気的に接続される電極層１６，１９が形成され、前記電極層１６，１９上から前記アルミナ層３１上かけて前記シリカ層３２が形成されることが好適である。

特に上記したように、前記固定抵抗素子２０が前記磁気抵抗効果素子１０と同じ材料層で且つ積層順が異なる構成である場合、前記固定抵抗素子２０の耐環境性は、前記磁気抵抗効果素子１０と同様に低いため、前記固定抵抗素子２０上を前記無機絶縁保護層３０で覆うことでより効果的に耐環境性の向上を図ることが可能である。

なお本実施形態では磁気抵抗効果素子１０上に下からアルミナ層３１、シリカ層３２の順で積層しているが、これが逆の積層であると耐環境性の向上を図ることはできない。

すなわち下からシリカ層３２、アルミナ層３１の順で積層されると、前記アルミナ層３１は耐水性が低いために、水分を吸収すると溶け出す。そして前記シリカ層３２は耐候性、耐熱性が低いために、前記アルミナ層３１の溶解により前記シリカ層３２が露出すると、その部分を通じて前記磁気抵抗効果素子１０が酸素の影響等を受けて腐食する。よって、本実施形態では、下からアルミナ層３１、シリカ層３２の順に積層するのに限定される。

また本実施形態では、基板２上に集積回路３と抵抗素子部４とが平面方向に並設されている形態を除外しないが、図２に示すように、集積回路３は基板２上に形成され、前記集積回路３上は絶縁層４０で覆われ、前記絶縁層４０上に抵抗素子部４が形成される形態であると、前記磁気検出装置１の小型化を促進できて好適である。特に、図２に示すように、リード層１７を前記配線層３５の直上に設けることで、配線層３５とリード層１７とを平面に展開して配置したものに比べて、小さい面積で装置を構成できる。前記電極層１８，１９も図示しない配線層の直上に設けられている。また、図２のような積層構造とすることで、前記集積回路３を適切に絶縁保護でき、しかも平坦化面を成す絶縁層４０上に磁気抵抗効果素子１０を形成できるので、前記磁気抵抗効果素子１０を高精度に形成でき、よって小型化で、しかも磁気感度に優れた磁気検出装置１を実現できる。

図１〜図３に示す本実施形態の磁気検出装置１は、樹脂等によってパッケージ化されて製品化される。

本実施形態の磁気検出装置１によれば、磁気抵抗効果素子１０（及び固定抵抗素子２０）に対する耐環境性の向上と、薄型化を実現できる。

本実施形態の磁気検出装置１の製造方法について図４を用いて説明する。図４Ａに示す工程では、基板４４上に、複数組の配線層３５と能動素子３６〜３８及び抵抗器３９等を有する集積回路３を形成する。前記集積回路３をＣＶＤ工程、スパッタリング工程、さらにはメッキ工程などの薄膜形成プロセスにより行う。

前記基板４４は、複数組の前記集積回路３を形成できる大きさで形成される。すなわち図１及び図２に示す製品状態での基板２よりも大きい大きさである。

次に、各集積回路３上及び前記基板４４上にかけて、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等で形成された絶縁下面層４１をスパッタ或いはＣＶＤ成膜する。

次に図４Ｂに示す工程では、前記絶縁下面層４１上にレジスト層４２を例えばスピンコートやスクリーン印刷等で塗布し、前記レジスト層４２を露光現象してちょうど前記配線層３５の上面の一部と膜厚方向で対向する位置に穴部４２ｄを形成する。そして前記穴部４２ｄに覆われていない前記絶縁下面層４１をエッチングで除去して前記配線層３５上の一部を露出させる。前記レジスト層４２は、その後、熱硬化させられる。

上記した図４Ｂ工程では、前記レジスト層４２をマスクとして利用し、前記レジスト層４２に形成された穴部４２ｄから露出する前記絶縁下面層４１をエッチングすることで、前記絶縁下面層４１にも穴部４１ｄを簡単に形成できる。

次に、前記レジスト層４２上に、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等で形成された絶縁上面層４３をスパッタ法等にて成膜する。前記絶縁上面層４３を、例えばリフトオフ用レジスト（図示しない）を用いて、前記穴部４１ｄ，４２ｄ上に前記絶縁上面層４３が形成されないようにパターン形成できる。前記絶縁上面層４３を形成しなくてもよい。

次に図４Ｃ工程では、前記絶縁上面層４３上に、前記集積回路３と同数組の磁気抵抗効果素子１０、及び固定抵抗素子２０を、スパッタ、メッキ、エッチング等の薄膜形成技術を用いて所定形状に形成する。

そして、前記磁気抵抗効果素子１０上、及び、固定抵抗素子２０上の全面をアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）層３１で覆う。前記アルミナ層３１をスパッタ法にて成膜する。このとき前記アルミナ層３１の平均膜厚を２００〜８００Åの範囲内で形成することが好ましい。

前記磁気抵抗効果素子１０の上面及び固定抵抗素子２０の上面は平坦な面で形成されているので、前記アルミナ層３１を薄い膜厚で形成しても前記磁気抵抗効果素子１０上及び前記固定抵抗素子２０上を適切にアルミナ層３１で覆うことが可能である。また、前記磁気抵抗効果素子１０及び固定抵抗素子２０の膜厚は２００〜３００Å程度であるため、前記磁気抵抗効果素子１０及び固定抵抗素子２０と絶縁上面層４３間には、されほど大きさ段差は形成されず、前記アルミナ層３１を上記程度の薄い膜厚で形成しても前記磁気抵抗効果素子１０の側面及び前記固定抵抗素子２０の側面も前記アルミナ層３１で適切に覆うことが可能である。

図４Ｃに示すように、前記アルミナ層３１には、次の工程で形成される電極層と磁気抵抗効果素子１０、及び電極層と固定抵抗素子２０とを電気的に接続させるための貫通孔３１ａを形成する。また前記アルミナ層３１が前記配線層３５上に形成された穴部４１ｄ，４２ｄ内にも形成されたとき、前記アルミナ層３１を除去して前記配線層３５を露出させる。上記した貫通孔３１ａの形成や除去工程はエッチングで行うことができる。あるいは予め、アルミナ層３１を形成しない部分にリフトオフ用のレジスト層を設けておき、前記レジスト層が形成された部分以外を適切にアルミナ層３１で覆った後、前記レジスト層を除去してもよい。

次に図４Ｄに示す工程では、前記アルミナ層３１に形成された貫通孔３１ａから前記配線層３５上にかけて電極層１５，１６，１８，１９やリード層１７をスパッタ法あるいはメッキ法等で形成する。これにより前記電極層１５，１６，１８，１９と前記磁気抵抗効果素子１０及び固定抵抗素子２０とを電気的に接続する。

本実施形態では前記電極層１５，１６，１８，１９及びリード層１７を耐環境性に優れたＡｌ、ＮｉＣｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ等の単体構造、あるいは、Ｔｉ／Ａｕ、Ｔａ／Ｃｒ、Ｔａ／Ａｕ／Ｔａ、Ｃｒ／Ａｕ／Ｃｒ等の積層構造で形成することが好ましい。

次に図４Ｄに示すように、前記電極層１５，１６，１８，１９及びリード層１７上から前記磁気抵抗効果素子１０上及び固定抵抗素子２０上に形成されたアルミナ層３１上にかけてシリカ（ＳｉＯ_２）層３２をスパッタ法等で形成する。

次に、例えば、前記磁気抵抗効果素子１０を構成する反強磁性層と固定磁性層間に交換結合磁界を生じさせ、前記固定磁性層の磁化をｐｉｎ方向に固定するために磁場中熱処理を施す。

本実施形態では、熱処理が施されても、前記磁気抵抗効果素子１０上は耐熱性に優れたアルミナ層３１で覆われており、前記アルミナ層３１は熱環境下で酸素を透過せず、前記磁気抵抗効果素子１０が酸化されるのを適切に抑制できる。よって、前記磁気抵抗効果素子１０の抵抗値が酸化によって変動せず特性劣化を防止できる。

前記磁場中熱処理やそのほか熱処理工程は、前記貫通孔３１ａを形成する前の前記磁気抵抗効果素子１０上の面をアルミナ層３１で覆った状態で行ってもよい。

次に図４Ｅ工程では、前記基板４４を複数組の集積回路３及び抵抗素子部４毎にダイシングし、個々にチップ化する。

図５に示すように、ダイシング工程では、前記基板４４上に、複数組の集積回路３及び抵抗素子部４が積層されて成る図４Ｄ工程まで形成された複数組の磁気検出装置を備えた磁気検出装置集合体５３を設置台５０上に設置する。

そして、前記基板４４を、ダイシングブレード（円形回転刃）５１で切断するが、このとき、前記磁気検出装置集合体５３上に、ノズル５２から冷却水等の研削液Ｗを噴射しながらダイシングを行う。

図４Ｄに示すように、ダイシング時、磁気検出装置集合体５３の最上層は前記シリカ層３２であり、前記シリカ層３２が露出していても前記シリカ層３２は耐水性に優れるので、前記研削液Ｗに曝されても、前記シリカ層３２は腐食、及び溶解することなく、前記シリカ層３２の下に形成された前記アルミナ層３１まで水は浸透しない。よって前記アルミナ層３１が水によって腐食、溶解するといった問題が生じず、前記磁気抵抗効果素子１０を適切に水分から保護できる。

本実施形態では、図４Ｃの工程で、磁気抵抗効果素子１０上及び固定抵抗素子２０上をアルミナ層３１で覆った後、図４Ｄの工程で、前記磁気抵抗効果素子１０及び固定抵抗素子２０に電気的に接続される電極層１５，１６，１８，１９を前記アルミナ層３１上に形成し、そして、前記電極層１５，１６，１８，１９上から前記磁気抵抗効果素子１０上及び固定抵抗素子２０上に形成されたアルミナ層３１上にかけてシリカ層３２を形成する。

よって本実施形態では、従来と違って、前記アルミナ層３１を磁気抵抗効果素子１０上から電極層上にかけての急峻な段差部を介して成膜せず、前記電極層の形成前に、前記磁気抵抗効果素子１０上及び固定抵抗素子２０上の平坦面上に形成するので、前記アルミナ層３１を従来よりも薄い膜厚で形成しても、前記磁気抵抗効果素子１０上及び固定抵抗素子２０上を適切に前記アルミナ層３１で覆うことが可能である。

そして前記アルミナ層３１は耐水性が低いが、それをカバーするために、前記アルミナ層３１上から電極層上にかけてシリカ層３２を形成している。

本実施形態では上記のように、アルミナ層３１を従来よりも薄く形成しているので、前記アルミナ層３１とシリカ層３２からなる無機絶縁保護層３０のトータル膜厚を従来よりも薄く形成できる。

以上により、本実施形態の磁気検出装置の製造方法によれば、磁気抵抗効果素子１０（及び固定抵抗素子２０）に対する耐環境性を向上させるとともに、前記磁気検出装置１の薄型化を実現できる。

図４Ｅに示す工程では、前記ダイシングによって個々にチップ化された各磁気検出装置１を、モールド樹脂によってパッケージ化すると製品となる。

なお本実施形態では、磁気抵抗効果素子１０と固定抵抗素子２０とが一つづつ設けられているが、例えば磁気抵抗効果素子１０と固定抵抗素子２０とが夫々２つ設けられブリッジ回路を構成していると、より磁気感度に優れた磁気検出装置にできて好ましい。

本実施形態の磁気検出装置を示す斜視図、 図１の磁気検出装置をＩＩ−ＩＩ線から膜厚（高さ）方向へ切断し矢印方向から見た断面図、 図１に示す磁気検出装置を磁気抵抗効果素子に沿ってＩＩＩ−ＩＩＩ線から膜厚（高さ）方向へ切断し矢印方向から見た部分拡大断面図、 本実施形態の磁気検出装置の製造工程を示す工程図（各図は、図２と同じ縦断面図である）、 ダイシング工程の模式図、 従来の磁気検出装置を膜厚（高さ）方向へ切断した際の切断面を示す断面図、

符号の説明

１ 磁気検出装置
２、４４ 基板
３ 集積回路
４ 抵抗素子部
１５、１６、１８、１９ 電極層
１７ リード層
１０ 磁気抵抗効果素子
２０ 固定抵抗素子
２１ 段差部
３０ 無機絶縁保護層
３１ アルミナ層
３２ シリカ層
３５ 配線層
３６〜３８ 能動素子
３９ 抵抗器
４０ 絶縁層
４１ 絶縁下面層
４２ レジスト層
４３ 絶縁上面層
４５ 穴
５０ 設置台
５１ ダイシングブレード
５２ ノズル
５３ 磁気検出装置集合体
Ｗ 研削液

Claims (8)

1. 基板上に、外部磁界により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を備える抵抗素子部と、前記抵抗素子部に接続され、前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗の変化に基づいて磁界検出信号を出力する集積回路と、を有し、
   前記磁気抵抗効果素子上はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）層で覆われ、前記アルミナ層上には前記磁気抵抗効果素子の端部と電気的に接続される電極層が形成され、前記電極層上から前記磁気抵抗効果素子上に設けられた前記アルミナ層上にかけてシリカ（ＳｉＯ_２）層が形成されることを特徴とする磁気検出装置。
2. 前記抵抗素子部は、外部磁界により電気抵抗が変化しない固定抵抗素子を有し、前記固定抵抗素子は、前記磁気抵抗効果素子と同じ材料層で且つ積層順が異なる構成であり、前記磁気抵抗効果素子上と同様に、前記固定抵抗素子上も、前記アルミナ層で覆われ、前記アルミナ層上には前記固定抵抗素子の端部と電気的に接続される電極層が形成され、前記電極層上から前記固定抵抗素子上に設けられた前記アルミナ層上にかけて前記シリカ層が形成される請求項１記載の磁気検出装置。
3. 前記基板上に、前記集積回路が形成され、前記集積回路上は絶縁層で覆われ、前記絶縁層上に前記抵抗素子部が設けられ、前記絶縁層上の前記抵抗素子部と前記基板上の前記集積回路とが導通接続されている請求項１又は２に記載の磁気検出装置。
4. 前記アルミナ層の平均膜厚は２００〜８００Åの範囲内である請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出装置。
5. 前記シリカ層の平均膜厚は２００〜１２００Åの範囲内である請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出装置。
6. 基板上に、外部磁界により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を備える抵抗素子部と、前記抵抗素子部に接続され、前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗の変化に基づいて磁界検出信号を出力する集積回路と、を有する磁気検出装置の製造方法において、
   （ａ） 前記基板上に、複数組の前記集積回路及び前記抵抗素子部を形成する工程、
   （ｂ） 各磁気抵抗効果素子上をアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）層で覆う工程、
   （ｃ） 前記アルミナ層上に各磁気抵抗効果素子の端部と電気的に接続される電極層を形成する工程、
   （ｄ） 前記電極層上から、各磁気抵抗効果素子上に形成された前記アルミナ層上にかけてシリカ（ＳｉＯ_２）を形成する工程、
   （ｅ） 前記シリカ層が露出した状態で、前記基板を各組ごとに、研削液を噴射しながらダイシングし、個々にチップ化する工程、
   を有することを特徴とする磁気検出装置の製造方法。
7. 前記（ａ）工程を以下の工程により行う請求項６記載の磁気検出装置の製造方法。
   （ａ−１） 前記基板上に、複数組の前記集積回路を形成する工程、
   （ａ−２） 前記集積回路上を絶縁層で覆う工程、
   （ａ−３） 前記絶縁層上に複数組の前記抵抗素子部を形成し、各抵抗素子部と各集積回路とを導通接続させる工程。
8. 前記抵抗素子部は、外部磁界により電気抵抗が変化しない固定抵抗素子を有し、前記固定抵抗素子を前記磁気抵抗効果素子と同じ材料層で且つ積層順を変えて形成し、前記磁気抵抗効果素子上と同様に、
   前記（ｂ）工程時に、前記固定抵抗素子上を、前記アルミナ層で覆い、
   前記（ｃ）工程時に、前記アルミナ層上に各固定抵抗素子の端部と電気的に接続される電極層を夫々形成し、
   前記（ｄ）工程時に、前記電極層上から、各固定抵抗素子上に形成された前記アルミナ層上にかけて前記シリカ層を形成する請求項６または７に記載の磁気検出装置の製造方法。

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