JPH0438484A - 磁気センサ及びその製造方法 - Google Patents

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】 〔概　要〕 磁気センサに関し、 小型で精度よくバイアス磁界を与えることができる磁気
センサを提供することを目的とし、強磁性磁気抵抗体層
を形成したチップにバイアス用磁石を接着した構成、並
びにウェハに接着したバイアス用磁石をウェハと同時に
切断してチップにする構成とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は強磁性磁気抵抗体層からなる磁気センサ及びそ
の製造方法に関する。

磁気センサは磁界の強さに応じてその抵抗値が変化する
パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）等の強磁性磁気抵抗体層から
なり、磁気抵抗素子と呼ばれる。通常、磁気抵抗素子は
、シリコンウェハ等の半導体に強磁性磁気抵抗体層を所
定のパターンで形成し、このシリコンウェハをグイシン
グツ−によって切断して個別のチップにし、その後でボ
ンディングやモールドを行ってパッケージとして得られ
る。

最近、バーバーポール型磁気抵抗素子と呼ばれる磁気セ
ンサが開発されており、これは強磁性磁気抵抗体層上に
間隔を開けて斜めに導体を配置したものであり、それに
よって測定すべき磁界と抵抗との間の線形性を向上させ
ることができる。

〔従来の技術〕

磁気センサには一般的にバイアス用磁石を取りつける必
要はないが、例えばバーバーポール型磁気抵抗素子の場
合にはバイアス用磁石を取りつけると磁界と抵抗との間
の線形性をさらに向上させることができる。例えば、第
９図は従来の磁気抵抗素子の磁界と抵抗との間の関係を
示す図であり、ｊｌｒｌＯ図はバーバーポール型磁気抵
抗素子の磁界と抵抗との間の関係を示す図である。これ
らの図から、バーバーポール型磁気抵抗素子の方が線形
性が優れ、且つ極性の反転がない等の利点があるのが分
かる。さらに、第１０図においては、曲線Ｘがバイアス
用磁石を取りつけない場合の特性を表すのに対して、曲
線Ｙはバイアス用磁石を取りつけた場合の特性を表して
いる。バイアス用磁石を取りつけた場合の方がさらに線
形性が優れ、且つ線形の領域が広くなることが分かるで
あろう。従って、磁気抵抗素子にバイアス用磁石を取り
つけた方が有利なこともあった。

従来、磁気抵抗素子にバイアス用磁石を取りつける場合
には、第１１図に示すように、磁気抵抗素子のパッケー
ジＰの外側に永久磁石Ｍを接着剤等によって固定してい
た。永久磁石Ｍは磁極Ｎ、Ｓによって定まる着磁方向を
有し、その着磁方向が磁気抵抗素子のパッケージＰの内
部の強磁性磁気抵抗体層に対して所定の方向となるよう
に取りつけられるのが好ましい場合が多い。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記したように永久磁石Ｍを磁気抵抗素子のパッケージ
Ｐの外側に取りつけると、磁気抵抗素子ノハッケージＰ
はモールド壁で囲まれているために、永久磁石Ｍによる
磁力はパッケージＰの内部の強磁性磁気抵抗体層に届き
にくくなり、内部の強磁性磁気抵抗体層に所望のレベル
のバイアスを与えるためには永久磁石Ｍの形状を大きく
しなければならないという問題点があった。永久磁石Ｍ
が大きくなれば、それを取りつけた磁気センサとしての
全体形状が大きくなる。また、永久磁石Ｍを後付けする
場合には、特別の位置合わせ手段がない限り、磁極Ｎ、
Ｓによって定まる着磁方向と内部の強磁性磁気抵抗体層
の長手方向とを一致させるのが難しく、磁気特性のバラ
ツキが生じるという問題点があった。

本発明の目的は小型で精度よくバイアス磁界を与えるこ
とができる磁気センサを提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による磁気センサは、強磁性磁気抵抗体層を形成
したチップにバイアス用磁石を固定したことを特徴とす
るものである。

また、本発明による磁気センサの製造方法は、ウェハに
強磁性磁気抵抗体層を形成し、該ウェハにバイアス用磁
石を接着し、該ウェハ及び該バイアス用磁石を同時に切
断してチップにすることを特徴とするものである。

〔作　用〕

上言己の構成では、バイアス用磁石が強磁性磁気抵抗体
層を形成したチップに固定され、このチップがさらにモ
ールドされてパッケージになる。従って、バイアス用磁
石は強磁性磁気抵抗体層の直近に位置し、強磁性磁気抵
抗体層を精度よくバイアスする。また、バイアス用磁石
はチップとともに全体として小型のパッケージ内に収と
られることができる。

さらに、ウェハに強磁性磁気抵抗体層を形成し、該ウェ
ハにバイアス用磁石を接着し、該ウェハ及び該バイアス
用磁石を同時に切断してチップにする製造方法によると
、バイアス用磁石のチップに対する位置決めを容易に且
つ正確に行うことができる。

〔実施例〕

第２図は本発明の磁気センサ１０の全体斜視図、第１図
は磁気センサ１０の要部拡大断面図である。

第１図において、１２はシリコン基板（チップ）、１４
は二酸化珪素膜であり、この二酸化珪素膜１４の上にパ
ーマロイ　（Ｎｉ−Ｆｅ）からなる強磁性磁気抵抗体層
１６が形成されている。さらに、強磁性磁気抵抗体層１
６の上には微細な金線からなるバーバーポールパターン
の導体１８が形成され、保護層２０がこれらの強磁性磁
気抵抗体層１６及び導体１８を覆ってシリコン基板（チ
ップ）１２の表面に被覆されている。

シリコン基板（チップ）１２の下面側にはＦｅＣｒＣ。

の厚さ０．５胚の板状の永久磁石２２が接着されている
。このように、永久磁石２２は樹脂被覆層等を介在する
ことなく強磁性磁気抵抗体層１６の直近に位置し、強磁
性磁気抵抗体層１６に最も効率よく磁力を与え、即ち強
磁性磁気抵抗体層１６を精度よくバイアスする。半導体
製造の場合と同様に、この構造がリードフレーム２４（
第２図）に取りつけられ、ダイボンディングやワイヤボ
ンディング（図示せず）を行った後で、モールドによる
樹脂等の被覆２６によってパッケージにされる。

第３図は磁気センサ１０を形成するためのシリコンウェ
ハ２８を示し、シリコンウェハ２８は、強磁性磁気抵抗
体層１６及び導体１８を有するシリコン基板（チップ）
１２を複数個取れるようになっている。

シリコンウェハ２８はオリエンテーションフラット３０
を有している。

第３図に示す本発明の好ましい実施例においては、大き
な面積の板状の永久磁石２２ａが強磁性磁気抵抗体層１
６及び導体１８を形成したシリコンウェハ２８の下面に
接着され、シリコンウェハ２８をグイシングツ−によっ
て各シリコン基板（チップ）１２に切断するときに、永
久磁石２２ａを同時に切断するようになっている。従っ
て、同時に切断されたシリコン基板（チップ）１２と永
久磁石２２は同じ面積であり、その後でモールドによっ
て容易にパッケージにされる。切断前の大きな面積の板
状の永久磁石２２ａをオリエンテーションフラット３０
を有するシリコンウェハ２８に対して相対的な所定の配
置で位置決めすることは比較的に容易であり、それによ
って切断後に各永久磁石２２が小さなシリコン基板（チ
ップ）１２に対して相対的な所定の配置で位置決めされ
ていることになる。

第４図は第３図のウェハ２８の中の１つのシリコン基板
（チップ）１２の拡大図である。第４図はシリコン基板
（チップ）１２に形成される強磁性磁気抵抗体層１６の
配列を明瞭に示すためにバーバーポールパターンの導体
１８を省略してあり、第５図は強磁性磁気抵抗体層１６
の上に設けたバーバーポールパターンの導体１８を分か
り易く示している。第５図に明らかなように、強磁性磁
気抵抗体層１６は所定の長手方向Ａを有する折れ線状の
繰り返しパターンで形成され、その両端が電極に接続さ
れる。

導体１８は強磁性磁気抵抗体層１６の上に相互に間隔を
開けて長手方向Ａに対して４５度の角度で設けられてい
る。このような構造をバーバーポール型の磁気抵抗素子
と呼び、強磁性磁気抵抗体層１６の内部磁化の方向と斜
めに設けた導体１８を通る電流の方向とによって例えば
第１０図の曲線Ｘで示されるような特性を得ることがで
きる。

第４図では模式的に示されているが、そのような強磁性
磁気抵抗体層１６が４個あり、すなわち、第４図の中央
線の両側に一対ずつの強磁性磁気抵抗体層１６が設けら
れ、各側の対は第５図のものを相互に入れ千秋に密に配
置した構造となっている。

そのような４個の強磁性磁気抵抗体層１６は第６図に示
すブリッジを形成するように適切に電極に接続される。

第３図を参照して説明したように、シリコン基板（チッ
プＨ２に対する永久磁石２２の位置決めを容易に且つ正
確に行うことができるので、各永久磁石２２のＮ極から
Ｐ極へ向かう着磁方向が各シリコン基板（チップ）１２
の強磁性磁気抵抗体層１６の長手方向Ａと一致するよう
に配置することができる。それによって、第１０図の曲
線Ｙのような特性をもった磁気センサ１０を得ることが
できる。

第７図は本発明による磁気センサ１０の好ましい製造工
程を示すブロック図であり、工程４０において、シリコ
ンウェハ２８に第４図及び第５図に示されるような強磁
性磁気抵抗体層１６及び導体１８のパターニングを行い
、第１図の保護層２０を設ける。

工程４１において、このシリコンウェハ２８に板状の永
久磁石２２ａをエポキシ樹脂系の接着剤で接着する。こ
の場合、板状の永久磁石２２ａは未着磁の状態のものを
使用する。すると、この未着磁の永久磁石２２ａは他の
部品をむやみに吸着しないので、互いにくっつき合った
りしてその後の作業に支障を与えない。

次に工程４２において、シリコンウェハ２８と板状の永
久磁石２２ａを同時に切断（ダイシング）する。

次に工程４３において、リードフレーム２４を取りつけ
、且つグイボンディングやワイヤボンディングを行う。

それから、工程４４において、モールドを行って磁気セ
ンサ１０を樹脂等の被覆２６によってパッケージに収め
る。

最後に、工程４５において、パッケージに収まった磁気
センサ１０内の板状の永久磁石２２に着磁する。

この場合には、第８図に示すようなコイル５０の中に永
久磁石２２を含む磁気センサ１０を入れ、コイル５０に
矢印ａの方向に電流を流すと、矢印Ｐの方向に磁界が発
生するので、永久磁石２２に矢印Ｐの方向に着磁するこ
とができる。なお、永久磁石２２（２２ａ　）の材料に
は異方性があるので、コイル５０の中での磁気センサ１
０の配置がコイル５０の軸線に対して多少ずれていても
、永久磁石２２（２２ａ）が異方性に沿って着磁され、
よってその異方性は板状の永久磁石２２ａをシリコンウ
ェハ２８に接着した時点で定められているので着磁方向
がこの着磁工程でずれることはない。それによって、第
１１図を参照して説明したように磁石を磁気センサに外
付けする場合のような着磁方向のずれはない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、強磁性磁気抵抗
体層を形成したチップにバイアス用磁石を固定した構成
としたので、バイアス用磁石は強磁性磁気抵抗体層の直
近に位置し、強磁性磁気抵抗体層を精度よくバイアスし
、このバイアス用磁石はチップとともに全体として小型
のパフケージ内に収められることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の磁気センサの要部拡大断面図
、第２図は第１図の磁気センサの全体斜視図、第３図は
強磁性磁気抵抗体層を形成したチップを有するウェハ及
びバイアス用磁石を示す平面図、第４図は第３図のウニ
／％の中の１チツプの拡大図、第５図は第４図の強磁性
磁気抵抗体層を説明する平面図、第６図は第４図の強磁
性磁気抵抗体層の等価回路を示す図、第７図は本発明の
磁気センサの製造工程を示すブロック図、第８図はバイ
アス用磁石に着磁するところを示す正面図、第９図は従
来の磁気抵抗素子の磁界と抵抗との間の関係を示す図、
第１０図はバーバーポール型磁気抵抗素子の磁界と抵抗
との間の関係を示す図、第１１図はバイアス用磁石を固
定した従来の磁気センサを示す斜視図である。 １０・・・磁気センサ、 １２・・・シリコン基板（チップ）、 １６・・・強磁性磁気抵抗体層、 １８・・・導体、　　　　　　２０・・・保護層、２２
・・・永久磁石、　　　　２６・・・モールド被覆、２
８・・・シリコンウェハ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強磁性磁気抵抗体層（１６）を形成したチップ（１
   ２）にバイアス用磁石（２２）を固定したことを特徴と
   する磁気センサ。 ２、強磁性磁気抵抗体層が所定の長手方向を有する繰り
   返しパターンで形成され、前記バイアス用磁石の着磁方
   向を該強磁性磁気抵抗体層の長手方向と一致させること
   を特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。 ３、ウェハに強磁性磁気抵抗体層を形成し、該ウェハに
   バイアス用磁石を接着し、該ウェハ及び該バイアス用磁
   石を同時に切断してチップにすることを特徴とする磁気
   センサの製造方法。 ４、前記ウェハ及び前記バイアス用磁石を同時に切断し
   てチップにした後で、該チップをモールドし、該バイア
   ス用磁石に着磁することを特徴とする請求項３に記載の
   磁気センサの製造方法。