JPH03196586A - 半導体装置およびそれを用いた磁気検出装置 - Google Patents

半導体装置およびそれを用いた磁気検出装置

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JPH03196586A
JPH03196586A JP2024880A JP2488090A JPH03196586A JP H03196586 A JPH03196586 A JP H03196586A JP 2024880 A JP2024880 A JP 2024880A JP 2488090 A JP2488090 A JP 2488090A JP H03196586 A JPH03196586 A JP H03196586A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ノイズ等による大電圧が半導体素子に印加さ
れてしまい、その半導体素子を破壊するのを防止するよ
うにした半導体装置およびそれを用いた磁気検出装置に
関するものである。
〔従来の技術〕
近年、磁気を検出する手段として、強磁性体を主成分と
した強磁性磁気抵抗素子の薄膜を基板上に形成した磁気
検出装置が提案されている。
そのような磁気検出装置は強磁性磁気抵抗素子が磁気(
磁界)を受ける事によりその抵抗値が変化する事を利用
して、その磁気の変化を例えば電圧変化として出力する
ように構成されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
そして、例えば自動車用部品として、このような強磁性
磁気抵抗素子を使用する場合、自動卓子は点火装置から
のノイズやL(リアクタンス)惑分に蓄積されたエネル
ギーなどの大電圧がデバイスに印加され、強磁性磁気抵
抗素子からの信号を処理する半導体素子等のデバイスを
破壊する可能性があるものであり、従来ではこのような
不具合を防ぐために、容量の大きなツェナーダイオード
を入れ、大電圧を吸収していた。しかし、このツェナー
ダイオードはディスクリートで構成されており、非常に
大きく、集積化の大きなネックとなっていた。したがっ
て、集積化しようとする場合チップ上に保護抵抗を形成
して内部回路を保護する方法が一般に行われているが、
この保護抵抗を拡散抵抗で形成すると、エネルギー耐量
が小さいことと接合の耐圧強度の兼合いからかなり形状
が大きくなってしまう。また、Si(シリコン)酸化膜
上にポリ(多結晶)Si抵抗を形成する手法もあるが、
このポリSi抵抗もエネルギー耐量が小さいために素子
の集積化において限界があり、また、現状の磁気検出装
置は、磁気抵抗素子からの信号を処理する処理回路の回
路構成としてゲートにポリSiを使用するMOSFET
を使用することなく、主にバイポーラトランジスタを使
用しているので、ポリSiを形成する工程を新たに追加
する必要がある。
そこで本発明は上記の問題点に鑑みなされたものであっ
て、耐ノイズ性が高く、しかも集積化が可能な半導体装
置およびそれを用いた磁気検出装置を提供することを目
的としている。
さらに、低コストにて形成可能な磁気検出装置を提供す
ることを他の目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、本発明の半導体装置では
基板上に、 半導体素子と、 該半導体素子に電気接続する端子と、 前記半導体素子と前記端子との間に、電気接続して介在
し、Niを主成分とする強磁性体材料からなる保護抵抗
と を具備することを特徴としている。
又、本発明の磁気検出装置は、Niを主成分とする強磁
性体材料から成る磁気抵抗素子と、該磁気抵抗素子から
得られる信号を処理する半導体素子と、 前記半導体素子に電気接続し、Niを主成分とする強磁
性体材料から成る保護抵抗と、を具備することを特徴と
している。
又、前記磁気抵抗素子と前記保護抵抗は、同じ材料から
成るものとしてもよい。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例を用いて説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す断面図であり、半導体
素子としてバイポーラトランジスタから成る信号処理回
路を同一基板内に集積化した磁気検出装置の例である。
図において、1はP型半導体基板であり、その主表面上
に公知の半導体加工技術を用いて、N゛型埋込層2、N
−型エピタキシ十ル層3、P゛素子分離領域4、P゛型
拡散領域5、N゛型拡散領域6,7を形成している。こ
こで、N“埋込層2、N−型エピタキシャル層3、P゛
型拡散領域5、及びN゛型拡散領域6.7にて縦形NP
Nバイポーラトランジスタを構成しており、このトラン
ジスタにて後述する強磁性磁気抵抗素子10からの信号
を増幅している。
そして、上述のように加工された基板の主表面上にスパ
ッタ装置にてシリコン酸化膜8を被覆する。その後、前
述のトランジスタとの電気接続を行う為にこのシリコン
酸化膜8にフォトリソ工程を用いて選択的に開口部を形
成する。
そして、全面にA1を蒸着した後、所定のパターンにエ
ツチングして配線導体9を形成する。
その後、前記接続部分及びシリコン酸化膜8上にFe、
Co、Ni等の強磁性体から成りNiを主成分としたN
i−Fe、Ni−Co等の’HIMがら成る強磁性体材
料を厚さ1000人になるように蒸着し、引き続きエツ
チングする事により所定パターンに形成し、バイポーラ
トランジスタのベース領域であるP゛型拡散領域5に電
気接続する強磁性磁気抵抗素子IO1およびバイポーラ
トランジスタのコレクタ領域であるN−型エピタキシャ
ル層3、N゛型拡散領域6に電気接続する保護抵抗11
を同時に形成する。そして、この上から表面保護膜12
を形成し、導通用端子部のみこの表面保護膜12をエツ
チングして開口部を設けた後、適当な熱処理を施して、
本実施例の磁気検出装置を構成する。
そこで本実施例によると、被測定磁気に応じて強磁性磁
気抵抗素子10の抵抗値が変化するので、その変化を例
えば電圧変化として同一基板内に形成した処理回路、即
ち前述したトランジスタに送り、その信号を増幅した状
態で後段の回路に出力するようにしており、その際、バ
イポーラトランジスタに対する保護抵抗は、従来技術の
ように特別な工程を追加して形成したものではなく、磁
気の変化を検出するための強磁性磁気抵抗素子10を形
成する際に同時に形成される保護抵抗11を用いている
ので、その分工程数が減少し、安価に形成できる。しか
も、強磁性磁気抵抗材料で形成されるこの保護抵抗11
は耐ノイズ性に優れている。第2図は保護抵抗に流す電
流密度とその時の故障時間との関係を示しており、この
図から各種材料の耐ノイズ性(耐高電流性)がゎがる。
図中、特性A、Bは、上述した本実施例の強磁性磁気抵
抗材料から形成される保護抵抗11の特性であり、それ
ぞれNi−Co合金(特性A)、Ni−Fe合金(特性
B)を用いたものである。特性Cは半導体分野において
よく用いられているAlの場合、特性りは薄膜抵抗とし
て使用されている5t−Cr系のものであり、特性Eは
Stの拡散抵抗を用いた場合、特性Fはポリシリコンを
用いた場合である。この図より、通常のものに比し、本
発明のものは2〜20倍以上の耐量があることがわかる
尚、Ni−Co合金の組成Ni;10〜90wt%。
Co ; 90〜10wt%まで変化させたが、第2図
の特性Aで表されるものと殆んど同じであった。
又、同様にNi−Fe合金についても組成をNi;60
〜90wt%、Fe;40〜10wt%まで変化させて
も特性Bで表されるものとはほぼ同様であった。Ni−
Co合金の方がN i−F e合金より、若干、耐量が
強い傾向にある。
尚、この強磁性磁気抵抗材料はある一定磁界以上では抵
抗値変化が飽和し、一定値になる性質があるが、通常の
ものではこの抵抗値変化は6%以下でありこの程度の抵
抗値変化では保護抵抗11として用いても何ら影響はな
い。
第3図は、上記実施例の磁気検出装置の電気回路構成例
であり、以下、これを説明する。図中、101〜104
が上述した強磁性磁気抵抗素子であり、これら4つの素
子によりフルブリッジ回路を構成する。尚、被測定磁気
が印加された場合に、強磁性磁気抵抗素子102,10
4と強磁性磁気抵抗素子101.103は磁気に対して
逆相になるように位相をずらしである。即ち、その場合
には強磁性磁気抵抗素子102.104と強磁性磁気抵
抗素子101,103の抵抗値変化は逆の関係となる。
強磁性磁気抵抗素子102と103の接続点および強磁
性磁気抵抗素子101と104の接続点の電位はそれぞ
れコンパレータ105に入力される。コンパレータ10
5は上述シタバイポーラトランジスタをその構成要素と
して有しているものであり、ブリッジ回路からの電位に
応じた電圧を後段の出力トランジスタ106に出方する
。出力トランジスタはこの電圧により0N−OFFL、
この出力トランジスタの状態に応じて出力端子(Voa
t ) 107からの出力電圧が変化し、延いては磁気
の検出状態が検出される。
108〜110は上述した強磁性磁気抵抗材料から形成
される保護抵抗であり、保護抵抗108は電源端子(V
s)112とボルテージレギュレータ111との間に電
気接続し、保護抵抗109は電源端子(V、)112と
出力トランジスタ106との間に電気接続し、保護抵抗
110は出力端子(■。ut)107と出力トランジス
タ106との間に電気接続する。又、それぞれの機能に
ついて説明すると保護抵抗108は、外部装置がら電源
端子(Vs)112を介して大電圧が(ジャイアントサ
ージ)が入力された場合にその電圧がボルテージレギュ
レータ111.ブリッジ回路等に印加され、それらを破
壊するのを防ぐためにその電圧をなます機能を有してお
り、保護抵抗109は電源端子(V、)112を介して
大電圧が入力された場合に、その電圧が出力トランジス
タ106に印加され、それを破壊するのを防ぐためにそ
の電圧をなます機能を有しており、保護抵抗11Oは出
力端子(■。。L)107を介して大電圧が入力された
場合に、その電圧が出力トランジスタ206に印加され
、それを破壊するのを防ぐためにその電圧をなます機能
を有する。
ボルテージレギュレータ111は、電源端子112から
供給される電圧を例えば5■のような一定電圧にして後
段の回路に供給するものであり、ツェナーダイオード1
13は、上述したような大電圧が入力された場合に、そ
れを接地端子(G)114側に流すためのものである。
又、コンデンサ115.116は高周波ノイズを吸収す
るためのものである。尚、これらのコンデンサ115゜
116以外の構成は1チツプに形成される。
以上、本発明を一実施例を用いて説明したが、本発明は
それに限定される事なく、その主旨を逸脱しない限り例
えば以下に示す如く種々変形可能である。
■上記実施例では磁気抵抗素子とICを導体1チップ化
した集積化センサについて説明したが、IC,!−磁気
抵抗素子を用いた2チツプ構成のものについても同様の
結果が得られることはいうまでもない。
■上記実施例において、同一基板内に形成する信号処理
回路としては、増幅回路以外のものを形成してもよく、
例えば、本発明の磁気検出装置を回転制御等に使用する
場合にはシュミットトリガ回路等のヒステリシス回路を
形成してもよい。
■第4図に示すように、保護抵抗11を形成する位置を
バイポーラトランジスタ等の半導体素子が形成された領
域から離して形成しても良い。このように形成すると、
装置がノイズを受は保護抵抗11によりそれをなます時
に発熱するが、そのような熱が半導体素子に悪影響を与
えるのを防止することができる。
■上記実施例においては、本発明を磁気検出装置に適用
した例を示したが、Niを主成分とする強磁性体材料か
らなる抵抗を保護抵抗として用いることにより耐ノイズ
性が高く、集積化が可能となるものであるから、磁気検
出装置以外にも自動車用の装置、モータを使用した装置
等の大電圧のノイズが印加される可能性のある半導体装
置であれば有効に適用できる。尚、磁気検出装置に適用
する場合には、上述したように磁気抵抗素子と保護抵抗
とを同時に形成でき、工程を簡略化できるという効果が
ある。
(発明の効果〕 以上述べたように、本発明によると、保護抵抗を強磁性
体材料から形成しているので、耐ノイズ性を高くするこ
とができ、しかも集積化が可能となるという効果がある
又、磁気検出装置に適用する場合には、新たな工程の追
加がなく低コストにて製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2図は電流
密度と故障時間との関係を表わす特性図、第3図は第1
図の実施例の電気回路構成例を示す図、第4図は本発明
の他の実施例を示す断面図である。 1・・・P型半導体基板、8・・・シリコン酸化膜、9
・・・配線導体、10・・・強磁性磁気抵抗素子、11
・・・保護抵抗。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に、 半導体素子と、 該半導体素子に電気接続する端子と、 前記半導体素子と前記端子との間に、電気接続して介在
    し、Niを主成分とする強磁性体材料からなる保護抵抗
    と を具備することを特徴とする半導体装置。
  2. (2)Niを主成分とする強磁性体材料から成る磁気抵
    抗素子と、 該磁気抵抗素子から得られる信号を処理する半導体素子
    と、 前記半導体素子に電気接続し、Niを主成分とする強磁
    性体材料から成る保護抵抗と、 を具備することを特徴とする磁気検出装置。
  3. (3)前記磁気抵抗素子と前記保護抵抗は、同じ材料か
    ら成るものである請求項(2)記載の磁気検出装置。
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US5471084A (en) * 1991-12-03 1995-11-28 Nippondenso Co., Ltd. Magnetoresistive element and manufacturing method therefor
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