JP6697909B2 - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気を検出するための半導体装置とその製造方法に関するものである。より詳しくは、複数のホール素子とこの半導体装置近傍を通過する磁束を収束するための磁性体を備えることにより、２次元または３次元方向の磁気を感度良く検出できる半導体装置とその製造方法に関する。

ホール効果により磁気を検出するための半導体装置は古くから知られており、更に、その感度や性能を高めたり、２次元または３次元方向からの磁気を検出したりするために、磁性体と組み合わせた半導体装置が考案されている。

たとえば、特許文献１に記載のホール効果を用いた磁場方向センサは、複数のホール素子とこれらのホール素子領域上部に平らな形状を有する軟磁性体材料からなる磁気収束板が配置されている。

この磁場方向センサでは、磁気収束板の端部がホール素子領域に配置されているので、磁気収束板より収束される磁束がホール素子表面近傍で、ホール素子に対して垂直方向に集中するため、ホール素子を通過する磁束密度が高くなり、その検出感度が高くなり、更に、複数個のホール素子を通過する磁束の強度をそれぞれ検出し、演算することにより磁束の方向とそれぞれの方向における強度を算出することができる。これにより、磁場方向センサに対する磁束の方向をこのセンサを基準とする座標軸に分解することが可能となる。単純なホール素子による磁気センサに対し、格段の性能向上を図ることができる。

また、特許文献２に記載のホール効果を用いた磁気センサは、特許文献１と同様な構造と原理に基づいている。磁気収束板とこれを搭載している半導体基板との間に生じる材料の違いによる応力、特に、熱膨張差による応力がセンサ特性に大きく影響するため、この影響を小さくするための構造を有している。

この目標を達成するため、この磁気センサでは、磁気収束板と半導体基板との間に下地層を形成し、この下地層の半導体基板に接続する面積を磁気収束板の面積より小さくするとともに、この下地層の少なくとも一部がホール素子領域を覆うような構造とすることを採用している。
また、特許文献２に記載のホール効果を用いた磁気センサでは、磁気収束板の縦断面における形状を規制することにより、その性能を向上することを採用している。

図８は、従来の磁気センサである特許文献１に記載の磁気センサを説明するための図であり、主要部の縦断面図を示している。
図８（ａ）では、前記の下地層の面積を磁気収束板の面積より小さくした磁気センサを示しており、半導体基板１０１ａの一表面近傍に埋め込まれ形成されているホール素子１０２ａおよび１０２ｂの表面に絶縁保護層１０３が形成され、その表面にホール素子１０２ａ、１０２ｂを覆うように、下地層１０４が形成され、更にその上部に下地層１０４の面積より大きくなるように磁性材料からなる磁気収束板１０５ａが形成されている。

図８（ｂ）および（ｃ）では、磁気収束板１０５ｂ、１０５ｃの端面方向に直線からなるテーパーを付けた構造を示している。
しかしながら、ホール素子領域上に応力を発生することとなる下地層や磁気収束板を直接的に接続することは、好ましいことではないことは明らかであり、素子性能改善のためにもホール素子領域上に下地層や磁気収束板等の構造体を形成することは避けるべき点であった。

また、半導体基板に平行方向（面方向）に形成されているホール素子領域面に効率よく垂直に磁束を収束するためには、磁気収束板の端面がホール素子方向を向き、さらに磁気収束板のうち半導体基板に平行な方向部を通過する磁束が磁気収束板端部で半導体基板に対して垂直方向に効率良く偏向する構造となるような曲率を有することが好ましく、図８（ｂ）および（ｃ）に示したテーパー構造では不完全であった。

磁気収束板を有する磁気センサの作製方法は、特許文献２や特許文献３に記載されているように、フォトリソグラフィー法、気相めっき法および電解めっき法によっているが、直線テーパーを有する磁気収束板１０５ｂや１０５ｃを形成する方法として、フォトレジストによる電解めっき用の型としての形状規制が採用されている。

一方、フォトリソグラフィー法と電解めっき法を組み合わせることにより、略１／４円形形状のめっき物を形成する方法が知られている（例えば、特許文献３）。
この方法によれば、断面形状において、略１／４円形形状を有する曲面を有する構造体を電解めっき法により形成することができる。

特開２００２−７１３８１号公報 国際公開第ＷＯ２００７／１１９５６９号 特開２００８−５５６６３号公報

上記のごとく、ホール素子領域に下地層や磁気収束板等の構造体を搭載することは好ましいことではなく、ホール素子領域に直接構造体が無く磁気収束板がホール素子領域の直上に形成できる有効な手段がないという問題があった。
また、磁束をホール素子領域に垂直に偏向するための適切な構造を有する磁気収束板とその製造方法が望まれていた。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、半導体製造技術により作られる微細構造を有するホール素子と磁束をホール素子領域面に垂直かつ効率よく通過させることができる端面構造を有する磁気収束板を搭載した磁気センサを有する半導体装置とその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る半導体装置は、複数のホール素子が設けられた半導体基板と、前記半導体基板上の設けられた磁気収束機能を有する磁性体とを有する半導体装置であって、前記半導体基板上の前記磁性体の縦断面外形形状において、その外周部の少なくとも一部に曲線形状を有する部分と、前記半導体基板と略平行な部分とを有しており、前記磁性体内部に非磁性物質からなる構造体の少なくとも一部が埋め込まれていることを特徴とする。

本発明に係る半導体装置の製造方法は、複数のホール素子が設けられた半導体基板と、前記半導体基板に設けられた磁気収束機能を有する磁性体とを備えた半導体装置の製造方法において、前記半導体基板の表面に前記複数のホール素子を埋め込み形成する工程と、前記ホール素子上に絶縁物からなる保護層を形成する工程と、前記保護層上に非磁性物質からなる構造体を形成する工程と、前記非磁性物質を磁性体により覆う工程とを有することを特徴とする。

本発明によれば、高感度を有する２次元または３次元方向からの磁気を検出するための磁気収束板を搭載した半導体装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る半導体装置の主要部を示す上方および断面方向からの図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造工程のうち、保護層を形成する工程と、非磁性薄膜形成工程と、レジスト層形成工程を縦断面図により示した図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造工程のうち、非磁性めっき構造体形成工程を縦断面図により示した図である。 発明の実施形態に係る半導体装置の製造工程のうち、磁性めっき形成工程を縦断面図により示した図である。 本発明の実施形態に係る半導体装置の製造工程のうち、レジスト層除去工程と、導電性膜エッチング工程を縦断面図により示した図である。 本発明の実施形態の半導体装置の別の形態の縦断面図を示した図である。 本発明の実施形態の半導体装置の別の形態の縦断面図を示した図である。 従来の磁性体を搭載した半導体装置の主要部の縦断面図である。

本発明に係る実施形態について、図１から図５を参照して説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る半導体装置の表面上方からの概略を示す図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示したＡ−Ａ′における縦断面図の概略を示す図である。

半導体装置２０１は、シリコンからなる半導体基板２０２の表面に形成された２つのホール素子２０３ａ、２０３ｂと、その上に形成されている絶縁性保護層２０４と、金属からなる下地層２０５と、非磁性構造体２０６と、磁気収束板となるべき磁性体２０７とから構成されており、ホール素子２０３ａと２０３ｂ、非磁性構造体２０６、磁性体２０７は、図１（ａ）に示したごとく、対称の位置関係にある。

このうち、図１（ｂ）の縦断面図に示したごとく、非磁性構造体２０６と磁性体２０７が接する面の一部と、磁性体２０７の縦断面外形形状を規定する外周部の一部に、曲線形状である略１／４円形形状部２０８、２０９をそれぞれ有している。

また、下地層２０５は、保護層２０４を介して直接ホール素子２０３ａ、２０３ｂの上面で接しておらず、さらに、非磁性構造体２０６と磁性体２０７は、保護層２０４とは接せず、ホール素子２０３ａ、２０３ｂの上面近傍部では、間隙２１０を介している。

また、磁性体２０７のうち略１／４円形形状部２０９の端部２１１と、非磁性構造体２０６のうち略１／４円形形状部２０８の端部２１２との間の磁性体底面部２１３は、ホール素子２０３ａ面と平行関係にあり、この底面部２１３は、ホール素子２０３ａ面を完全に覆う大きさ、位置関係にある。

このような、半導体装置２０１を作製するための工程を、図１（ｂ）に示した縦断面部に相当する部分について図２から図５に示す。
まず、図示しないシリコン半導体製造プロセスによりシリコン半導体基板２０２の表面近傍にサイズが３０μｍの２つのホール素子２０３ａ、２０３ｂを埋め込み形成する工程を通し、さらに、図２（ａ）に示した保護層を形成する工程により、ホール素子２０３ａ、２０３ｂが形成された面に絶縁物からなる保護層２０４を形成する。保護層２０４としては、酸化膜、窒化膜等の絶縁性無機化合物膜やポリイミド等有機物からなる膜の単独もしくは複数の組み合わせからなる膜で構成することができるが、本実施の形態では信頼性を向上するために無機化合物絶縁膜の他、最上層にポリイミド膜を形成した。

図２（ｂ）は、半導体基板２０２の表面のうち保護層２０４表面上に導電性膜３０４を形成する非磁性薄膜形成工程を示した図であり、導電性膜３０４としてスパッタリング法により銅膜を５００ｎｍ形成した。

図２（ｃ）および（ｄ）はフォトリソグラフィーにより所望とする開口部を有するレジストを形成するレジスト層形成工程を示したものであり、この工程では、半導体基板２０２の表面のうち導電性膜３０４表面にフォトレジスト３０５をコートし（図２（ｃ））、露光・現像によりレジスト開口部３０６を有するめっきレジスト層３０７を形成する（図２（ｄ））。フォトレジスト３０５のタイプとして、ポジタイプ、ネガタイプのいずれを用いてもよく、さらに、液状だけでなくドライフィルムフォトレジストのようなフィルム状フォトレジストを用いてもよい。本実施の形態では、液状ポジタイプフォトレジストをスピンコーターにより厚みが３μｍとなるようにコートした。また、レジスト開口部３０６は、そのレジスト端部３０８ａ、３０８ｂとホール素子２０３ａ、２０３ｂのレジスト開口部３０６側での距離が５μｍとなるようにした。

図３は、非磁性物質からなる構造体を形成する工程を湿式めっき法により作製する非磁性めっき構造体形成工程を示した図であり、図３（ａ）と図３（ｂ）は、めっき構造体の成長過程を示したものであり、本実施形態では、硫酸銅めっき液をめっき液として用い、析出してできるめっき構造体が銅である例について記す。

図３（ａ）では、図示されていない銅めっき液中にて導電性膜３０４を通して電流を通電することにより、レジスト開口部３０６表面から銅めっき４０６が析出し、厚みがレジスト厚みである３μｍに達し、レジスト開口部３０６が銅めっき４０６で完全に埋め込まれた状態を示した図である。

一般にめっきの条件は、めっき単位面積当たりに対して一定の電流値、すなわち電流密度を一定にするように設定され、これにより析出物の組成および析出速度を一定にすることができる。

したがって、図３（ａ）では、この間の銅めっき条件は、めっき面積が一定であることから、一定電流によるめっきが好ましく、その電流値の設定は、銅めっきにおける最適電流密度にレジスト開口部３０６の面積を乗じた値となる。

図３（ｂ）では、さらに通電し、銅めっきがレジスト端部３０８ａ、３０８ｂに至ると、半導体基板２０２の表面に対して垂直方向と平行方向について等方的に成長を開始することになるが、この開始から、３μｍ成長したところ、すなわち、総厚みとして６μｍ成長したところで銅めっきを終了することにより、略１／４円形形状部分２０８を有する銅めっきからなる非磁性構造体２０６の形成が終了する。この非磁性構造体２０６の端部２１２は、ホール素子２０３ａ、２０３ｂの一端の直上から２μｍのところに位置することになる。

図３（ｂ）に示した領域では、めっきの進行とともに表面積が増えることとなるが、端部３０８ａからのめっき成長を１／４円形形状であると考えると、レジスト開口部３０６の縁の長さをＬとし、１／４円形形形状の半径をＲとし、面積の増加分をＳ₂とすると、縁の長さＬに沿った１／４円形形状による表面積と、長方形の４つの角部が１／４半球形状であることから、
Ｓ₂＝２×π×Ｒ÷４×Ｌ＋４×π×Ｒ²÷２÷４×４
＝π×Ｒ×Ｌ／２＋２×π×Ｒ²
となる。したがって、レジスト開口部３０６の表面積をＳ₁とし、めっき面積をＳとすれば、
Ｓ＝Ｓ₁＋Ｓ₂＝Ｓ₁＋π×Ｒ×Ｌ／２＋２×π×Ｒ²
となる。
半径Ｒは成長時間ｔと電流密度Ｉ_d（成長速度Ｖは電流密度に比例）で決まる値である。

すなわち、ｋを比例定数とし、レジスト端部３０８ａ、３０８ｂを超えてからの時間をｔ₂とすると、
Ｖ＝ｋ×Ｉ_d
Ｒ＝Ｖ×ｔ＝ｋ×Ｉ_d×ｔ₂
であるから、時間ｔ₂での電流をＩ（ｔ₂）とすると、電流値Ｉ（ｔ₂）は、
Ｉ（ｔ₂）＝Ｉ_d×Ｓ＝Ｉ_d×（Ｓ₁＋π×Ｒ×Ｌ／２＋２×π×Ｒ²）
＝Ｉ_d×（Ｓ₁＋π×（ｋ×Ｉ_d×ｔ₂×Ｌ）／２＋２×π×（ｋ×Ｉ_d×ｔ₂）²）
となり、この式に従って、めっき電流値を変化することにより、安定的なめっき状態を得ることができる。

本実施形態では、銅めっきの電流密度を１５ｍＡ／ｃｍ²としたが、この時の成長速度は、０．３３μｍ／分であり、銅めっきの総厚みを６μｍとしたことから、めっき時間は１８分とした。

図４は、磁性体めっき形成工程を示した図であり、銅めっきからなる非磁性構造体２０６の表面に磁性体めっき２０７を形成した図である。この磁性体めっき２０７の形状および構造は、銅めっきからなる非磁性構造体２０６の一部を構成している略１／４円形形状部２０８と同心円となる磁性体めっき２０７の一部を構成している略１／４円形形状部２０９と、レジスト開口部端部３０８ａから延びる非磁性構造体２０６の端部２１２からの延長である磁性体めっき端部２１１を有しており、端部３０８ａから端部２１２を通って、端部２１１に至る底面部２１３は、ホール素子２０３ａの表面と平行関係にあり、底面部２１３のうち磁性体めっき２０７に係る部分はホール素子２０３ａを覆う位置関係となっている。具体的には、磁性めっき２０７は、めっき厚みとして３４μｍとなるように設定されており、底面部２１３のうち磁性体めっき２０７に係る部分は長さ３０μｍを有するホール素子２０３ａの両端面に対して、両側２μｍずつ大きくなっている。

このように形成される磁性体めっき方法について述べる。磁性体めっき液として、スルファミン酸ニッケルとスルファミン酸第一鉄をそれぞれ、金属量として５０ｇ／Ｌ、５ｇ／Ｌを含有し、同時に、ＰＨ調整剤としてのホウ酸、さらに光沢剤として水溶性有機物を含有するものを使用した。

図３（ｂ）に示した銅めっきである非磁性構造体２０６の表面上に、導電性膜３０４を介して通電することにより、このめっき液から、鉄の含有量が２０ｗｔ％となるようにニッケルと鉄の合金を析出させる。なお、鉄の含有量は、めっき液内のニッケルイオン濃度と第一鉄イオンの比と、電気めっき中の電流密度の値により制御することができる。本実施形態では、各イオン濃度と、電流密度を一定に保つことにより、析出するニッケルと鉄からなる磁性体めっきの組成の安定化を図った。電流値の設定は、銅めっきの成長と同様に上述の１／４円形形状成長を仮定とし、表面積変化に従って変化させた。このニッケル−鉄合金めっきでは、電流密度を２０ｍＡ／ｃｍ²とすることが最適条件であり、この時、めっきは約０．４μｍ／分の速度で成長するので、総厚み３４μｍでは、８５分要した。

図５（ａ）は、レジスト層除去工程を示した図であり、図５（ｂ）は、導電性膜エッチング工程を示した図である。
レジスト層除去工程では、ポジ型フォトレジストからなるレジスト層３０７を専用剥離液で除去する。これにより、レジスト層３０７が無くなると同時に、磁性めっき２０７の端部２１１と銅めっきからなる非磁性構造体２０６の内部端部６０８により作られている底面部２１３と、導電性膜３０４との間に、レジスト層３０７の厚みである３μｍを有する間隙２１０が形成される。

図５（ｂ）に示した導電性膜エッチング工程では、図５（ａ）に示される導電性膜３０４のうち、表面に露出した部分と間隙２１０の底面を構成している部分を湿式エッチングによりエッチング除去する。湿式エッチング液としては、過硫酸アンモニウム水溶液にアンモニア水を加え、ＰＨを１２程度に調整したものを用いた。

この工程により、導電性膜３０４は、半導体基板２０２の表面に設けられた保護層２０４の上の表面露出部に加え、磁性体めっき２０７の端部２１１から銅めっきからなる非磁性構造体２０６の内部端部６０８に至る底面部２１３の下において、エッチング除去されることになり、導電性膜３０４は下地層２０５となる部分のみが残存することになる。

これにより、下地層２０５、非磁性構造体２０６、磁性体めっき２０７は、半導体基板２０２表面に埋め込まれたホール素子２０３ａ、２０３ｂ上の保護層３０３と間に間隙２１０が形成されるため直接接することが無くなる。

これにより完成した半導体装置２０１は図１に示した半導体装置２０１と同じものであり、底面部２１３はホール素子２０３ａ、２０３ｂの表面と平行な関係となっていると同時にホール素子２０３ａ、２０３ｂを完全に覆う位置関係・大きさとなっている。

このように作られた、半導体装置６１６あるいは半導体装置２０１は、縦断面形状が外側、内側とも略Ｕ字型を有する磁性体２０７を搭載することになり、優れた磁気収束性能を有するホール素子搭載半導体装置となる。すなわち、この半導体装置２０１近傍を通過する磁束は、ニッケル８０ｗｔ％−鉄２０ｗｔ％からなる優れた磁気収束性能を有する略Ｕ字型磁性体２０７で収束し、底面部２１３で半導体基板２０２の表面部に埋め込まれたホール素子２０３ａ、２０３ｂに対して垂直に入出力することとなる。このため、ホール素子２０３ａ、２０３ｂのホール素子からの出力は非常に高くなり、半導体装置２０１の磁場に対する感度は格段に向上することになる。

本実施形態では、１対のホール素子２０３ａと２０３ｂを磁性体２０７に対して対称の位置関係に配置したことから、半導体装置２０１に対して、平行方向、すなわち、ホール素子２０３ａおよび２０３ｂに対して平行方向の磁場は、磁性体２０７により変更し、ホール素子２０３ａ、２０３ｂに対して垂直方向に入出力することになるが、ホール素子２０３ａとホール素子２０３ｂとでは、その向きが反対方向になることから、ホール素子２０３ａとホール素子２０３ｂからの出力の差を算出すれば、半導体装置２０１に対して平行方向の磁場成分を算出することができる。

また、半導体装置２０１に対して、垂直方向、すなわち、ホール素子２０３ａおよび２０３ｂに対して垂直方向の磁場は、磁性体２０７をそのまま通過することになり、ホール素子２０３ａ、２０３ｂに対しても、そのままの方向で垂直方向出入りし、その方向は、ホール素子２０３ａとホール素子２０３ｂとで同じ方向となることから、ホール素子２０３ａとホール素子２０３ｂからの出力の和を算出すれば、半導体装置２０１に対して垂直方向の磁場成分を算出することができる。

さらに、半導体装置２０１では、下地層２０５がホール素子２０３ａ、２０３ｂの内側に存在しているため、ホール素子２０３ａ、２０３ｂと、下地層２０５や非磁性構造体２０６、磁性体２０７が直上で保護層２０４を介して接していないことから、ホール素子２０３ａ、２０３ｂは、これらからの残存応力や熱による応力等を受けることが無くなるので、ピエゾ効果等による影響、ノイズ等の大幅な低減を図ることができると同時に、機械的な衝撃等によるホール素子２０３ａ、２０３ｂの破損を防ぐ効果が大となる。

以上から、本実施形態による縦断面形状が略Ｕ字型を有し、当該Ｕ字型部の端部底面部がホール素子と平行であり、かつ、底面部がホール素子上部に配置されている磁性体を搭載した半導体装置は、当該半導体装置の外部からの磁場を当該半導体装置に対して平行成分と垂直成分に分離し、かつ、高感度で出力することができると同時に、信頼性、安定性に優れたものとなる。

なお、本実施形態では、２つのホール素子を配した場合について述べたが、磁場の方向性や感度を高めるため、２つ以上のホール素子を配した場合も同じ効果が得られることは言うまでもない。

また、本実施形態の半導体装置２０１は、底面部２１３面はホール素子２０３ａ、２０３ｂの表面と平行な関係となっていると同時に完全に覆う位置関係・大きさとなっているが、ホール素子に対する非磁性構造体と磁性体の大きさ、位置関係は、その使用目的によって選ばれるものである。

たとえば、図６（ａ）に示したごとく、磁性体７０６ａの底面部７０９ａがホール素子７０３ａ面より小さい場合、また、図６（ｂ）に示したごとく、磁性体７０６ｂの底面部７０９ｂがホール素子７０３ｂ面に対して、外周側のみが覆っている場合、さらに、図６（ｃ）に示したごとく、磁性体７０６ｃの底面部７０９ｃがホール素子７０３ｃ面に対して、内周側のみが覆っている場合が考えられるが、本実施形態と同様の効果が期待できることは言うまでもない。

さらに、図７に示したように、半導体基板８０２に設けられた半導体装置８０１において、ホール素子８０３ａと８０３ｂの距離が小さくなり、それにしたがって保護層８０４の表面に設けられた下地層８０５が非磁性構造体８０６や磁性体８０７に対して相対的に小さくなる場合には、非磁性構造体８０６の曲面部８０９は、外周全体が曲面となり、それに従い、磁性体８０７の曲面部８１０も縦断面外形形状を規定する外周部全体を曲面とすることができる。この場合、銅めっき液に含有している光沢剤等を適宜選択することにより、この曲面形状を比較的自由に変えることができ、半導体装置８０１やホール素子８０３ａ、８０３ｂの小型化において、その効果が大きく発揮される。

さらに、本発明に係る半導体装置を実装・パッケージ化するに当たり、樹脂等でモールド・封止することがあるが、この際、磁性体ひさし部底面部とホール素子面との間に存在する間隙に樹脂等が充填されても、本発明に係る半導体装置の本質に係るものではなく、本発明に含まれることは明らかである。

２０１、７０１ａ、７０１ｂ、７０１ｃ、８０１ 半導体装置
２０２、８０２ 半導体基板
２０３ａ、２０３ｂ、７０２ａ、７０２ｂ、７０２ｃ、８０３ａ、８０３ｂ ホール素子
２０４、７０３ａ、７０３ｂ、７０３ｃ、８０４ 保護層
２０５、７０４ａ、７０４ｂ、７０４ｃ、８０５ 下地層
２０６、７０５ａ、７０５ｂ、７０５ｃ、８０６ 非磁性構造体
２０７ 磁性体
２０８、２０９ 略１／４円形形状部
２１０、７１０ａ、７１０ｂ、７１０ｃ、８１１ 間隙
２１１、２１２、７０７ａ、７０７ｂ、７０７ｃ、７０８ａ、７０８ｂ、７０８ｃ 端部
２１３、７０９ａ、７０９ｂ、７０９ｃ、８０８ 底面部
３０４ 導電性膜
３０５ フォトレジスト
３０６ レジスト開口部
３０７ レジスト層
４０６ 銅めっき
５０７、７０６ａ、７０６ｂ、７０６ｃ、８０７ 磁性体めっき
８０９、８１０ 曲面部

Claims (12)

1. 複数のホール素子が設けられた半導体基板と、前記半導体基板上に設けられた磁気収束機能を有する磁性体とを有する半導体装置であって、
   前記半導体基板上の前記磁性体の縦断面外形形状を規定する外周部において、
   略Ｕ字型形状の部分又は曲面形状の部分と、前記半導体基板と対向し前記半導体基板と略平行な部分とを有し、
   前記略Ｕ字型形状の部分又は前記曲面形状の部分において、前記略平行な部分につながっている２つの終端部が、一の前記ホール素子の上方近傍と、他の前記ホール素子の上方近傍とにそれぞれ配置されており、
   前記磁性体内部に非磁性物質からなる構造体の少なくとも一部が、前記略Ｕ字型形状の部分又は前記曲面形状の部分において前記磁性体が所定の厚さを有するように埋め込まれていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記半導体基板と略平行な部分との間に間隙を有していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記間隙によりホール素子領域と磁性体部が分離されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記略平行な部分がホール素子領域の一部または全体を覆っていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。
5. 前記略Ｕ字型形状の部分又は前記曲面形状の部分が略１／４円形形状を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置。
6. 前記磁性体と非磁性物質からなる構造体の同一面縦断面において、前記磁性体および前記非磁性物質からなる構造体の両方が、少なくとも一部に略１／４円形形状を有し、これらの１／４円形形状の関係が略同じ中心を有する同心円上にある関係にあることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の半導体装置。
7. 前記磁性体の磁性物質がニッケル、鉄から少なくとも一つを含む磁性材料であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の半導体装置。
8. 前記非磁性物質が銅または金を主成分とする金属からなることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置。
9. 複数のホール素子が設けられた半導体基板と、前記半導体基板に設けられた磁気収束機能を有する磁性体とを備えた半導体装置の製造方法において、
   前記半導体基板の表面に前記複数のホール素子を埋め込み形成する工程と、
   前記ホール素子上に絶縁物からなる保護層を形成する工程と、
   前記保護層上に非磁性物質からなる構造体を形成する工程と、
   前記非磁性物質を磁性体により覆う工程と、を有し、
   前記非磁性物質からなる構造体を形成する工程と、前記非磁性物質からなる構造体を磁性体により覆う工程は、
   非磁性薄膜層形成工程と、
   フォトリソグラフィーにより所望とする開口部を有するレジストを形成するレジスト層形成工程と、
   前記非磁性物質からなる構造体を前記レジスト開口部から電気めっきにより形成する非磁性めっき構造体形成工程と、
   非磁性めっき構造体表面に、電気めっきにより磁性体めっきを形成する磁性体めっき形成工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 前記磁性体を電解めっきにより形成する磁性体めっき形成工程において、磁性体めっきを半導体基板に対して、垂直方向および平行方向に等方的に成長させる工程を有することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記非磁性物質からなる構造体を前記レジスト開口部から電気めっきにより形成する非磁性めっき構造体形成工程において、レジスト開口部上部のレジスト端部より、非磁性物質をレジスト垂直方向および平行方向に等方的に成長させる工程を有することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
12. 前記非磁性物質からなる構造体を形成する非磁性めっき構造体形成工程と、前記非磁性物質からなるめっき構造体を磁性体により覆う磁性体めっき形成工程において、
    前記非磁性物質からなる非磁性めっき構造体を前記レジスト開口部から電気めっきにより形成する非磁性めっき構造体形成工程であって、レジスト開口部上部のレジスト端部より、非磁性物質をレジスト垂直方向および平行方向に等方的に成長させる工程と、
    前記非磁性物質からなる構造体の表面に前記磁性体を電気めっきにより形成する工程と、を有することを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。

Images