JP5447412B2 - 磁気センサの製法 - 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。
請求項1にかかる発明は、信号処理回路が形成された基板と、最上層にビア部を有する前記基板上の配線層を有する磁気センサの製法であって、
前記ビア部を含む前記配線層上に厚膜となる厚膜を形成する工程と、
前記厚膜にレジストを塗布し、このレジストの一部をエッチング処理してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンに加熱処理を施し溶融させる工程と、
前記溶融させたレジストパターンと前記厚膜とを選択エッチングし、前記厚膜の一部に複数の突起部を形成するとともに前記ビア部の上方の前記厚膜をエッチングする工程と、
エッチングされて薄くなった前記厚膜に開口を設け前記ビア部を露出し、前記ビア部と接続する配線部を前記厚膜上に形成する工程と、
前記突起部の斜面を含む前記厚膜上に前記配線部と接続し磁気センサの感磁部となる複数の素子を形成する工程を有することを特徴とする磁気センサの製法である。
請求項3にかかる発明は、前記配線層と前記厚膜との間に酸化ケイ素からなる平坦化膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の磁気センサの製法である。
請求項4にかかる発明は、前記ビア部の上方に堆積している前記平坦化膜を取り除き、前記ビア部を開口させた後にパッシベーション膜を堆積させる工程を含むことを特徴とする請求項3に記載の磁気センサの製法である。
請求項6にかかる発明は、前記レジストパターンに加熱処理を施し溶融させる工程は、前記レジストパターンを斜面を有する山状とするものであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の磁気センサの製法である。
請求項7にかかる発明は、前記選択エッチングが、前記レジストパターンと前記厚膜とを1:1の選択比でエッチングするものであることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の磁気センサの製法である。
請求項9にかかる発明は、前記配線層の最上層には、前記ビア部とともにパッド部が形成され、前記保護膜を形成する工程の後に前記パッド部を露出させるために前記保護膜の一部を除去する工程を含むことを特徴とする請求項8に記載の磁気センサの製法である。
請求項10にかかる発明は、前記磁気センサの感磁部となる素子が、巨大磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の磁気センサの製法である。
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下地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。
図1において、破線で示す線イ、ロ、ハは、基板1をその長手方向に四等分する仮想線であり、線ニは、基板1をその短手方向に二等分する仮想線である。また、線イと線ニとの交点をAとし、線ロと線ニとの交点をBとする。
感磁部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有するもので、後述する突起部の稜線方向にその長手方向が沿うように配されている。
この下地膜11には、5個の略直線の稜線を有する突起部8、8・・・が互いに並んで平行に設けられている。
この突起部8は、少なくとも巨大磁気抵抗素子が形成される斜面上の稜線が平面視直線をなすものであって、突起部8の稜線となる頂部は平坦な面となっていてもよい。
なお、図4では、突起部8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(基板1の上側)に向けてやや張り出した湾曲面となっている。
また、これら8つの斜面の内、第1の斜面に形成された感磁部5の一方の端部から突起部の底部を経て隣の第2の斜面に形成された感磁部5の一方の端部にかけてバイアス磁石部6が設けられ、電気的に接続されている。
そして、同様にして残りの4個の感磁部5・・・が3個のバイアス磁石部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。
通常の巨大磁気抵抗素子では、感知軸方向とピニング方向とは、ともに感磁部5の長手方向に対して直交方向で、基板表面に平行とされているが、上述のように、感知軸方向とピニング方向とを異ならせることで、巨大磁気抵抗素子の耐強磁界性が向上することになる。
このようなブリッジ結線を行うことで、図1の座標軸のX軸、Y軸、Z軸の正方向に磁界を印加した時に、それぞれのX軸センサ2、Y軸センサ3およびZ軸センサ4からの出力が増加し、逆方向に磁界を印加したときには各センサ2、3、4からの出力が低下する特性が得られることになる。
この導体部21aの表面の周辺部は、上述の平坦化膜22、第1のパッシベーション膜23、下地膜11で覆われている。下地膜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、感磁部5のピニング方向を、感磁部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。
以下の説明においては、突起部8、8・・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、パッド部の作製についで、主に説明する。
まず、基板1を用意する。この基板1には、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、例えば、以下の通りである。
エッチングガスには、CF4/CHF3/N2/O2の混合ガスを、以下の割合、60/180/10/100sccmで用いた。
処理圧力:400mトール(53.2Pa)、RFパワー:750W、電極温度:15℃、チャンバー温度:15℃
この後、厚膜35上に残っているレジスト膜36を除去する。
さらに、図11(b)に示すように、ビア部Aの導体部21aを覆っている厚膜35および酸化ケイ素膜33を取り除き、導体部21aを露出する。
この際に、残った厚膜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をマグネットアレー上にセットして、温度260〜290℃、時間3〜5時間の熱処理を行って、巨大磁気抵抗素子膜に対して、ピニング処理を行う。このピニング処理については後述する。
さらにこれと同時に残った厚膜35の平坦面にも、感磁部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。
マグネットアレーは、基板1の巨大磁気抵抗素子が形成される面(表面)の上方に配される。
図13(b)は、図13(a)における破線Qで示した断面での磁性の位置関係を示すものである。
図14は、図13(b)の拡大図であって、1個の巨大磁気抵抗素子に作用する磁力線の方向をしめしたものである。
Claims (10)
- 信号処理回路が形成された基板と、最上層にビア部を有する前記基板上の配線層を有する磁気センサの製法であって、
前記ビア部を含む前記配線層上に厚膜を形成する工程と、
前記厚膜にレジストを塗布し、このレジストの一部をエッチング処理してレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンに加熱処理を施し溶融させる工程と、
前記溶融させたレジストパターンと前記厚膜とを選択エッチングし、前記厚膜の一部に複数の突起部を形成するとともに前記ビア部の上方の前記厚膜をエッチングする工程と、
エッチングされて薄くなった前記厚膜に開口部を設け前記ビア部を露出し、前記ビア部と接続する配線部を前記厚膜上に形成する工程と、
前記突起部の斜面を含む前記厚膜上に前記配線部と接続し磁気センサの感磁部となる複数の素子を形成する工程を有することを特徴とする磁気センサの製法。 - 前記複数の素子は前記配線層によりブリッジ結線されていることを特徴とする請求項1に記載の磁気センサの製法。
- 前記配線層と前記厚膜との間に酸化ケイ素からなる平坦化膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1に記載の磁気センサの製法。
- 前記ビア部の上方に堆積している前記平坦化膜を取り除き、前記ビア部を開口させた後にパッシベーション膜を堆積させる工程を含むことを特徴とする請求項3に記載の磁気センサの製法。
- 前記パッシベーション膜は酸化ケイ素膜と窒化ケイ素膜との積層膜からなり、前記厚膜は前記ビア部の上方に堆積している前記窒化ケイ素膜を除去した後に成膜され、前記窒化ケイ素膜の除去の範囲は、取り除かれた前記平坦化膜の開口幅よりも小さいことを特徴とする請求項4に記載の磁気センサの製法。
- 前記レジストパターンに加熱処理を施し溶融させる工程は、前記レジストパターンを斜面を有する山状とするものであることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の磁気センサの製法。
- 前記選択エッチングは、前記レジストパターンと前記厚膜とを1:1の選択比でエッチングするものであることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の磁気センサの製法。
- 前記複数の素子を形成する工程の後、少なくとも前記複数の素子を覆う保護膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の磁気センサの製法。
- 前記配線層の最上層には、前記ビア部とともにパッド部が形成され、前記保護膜を形成する工程の後に前記パッド部を露出させるために前記保護膜の一部を除去する工程を含むことを特徴とする請求項8に記載の磁気センサの製法。
- 前記磁気センサの感磁部となる素子は、巨大磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項1ないし9のいずれかに記載の磁気センサの製法。
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