JPH09214017A

JPH09214017A - ホール素子

Info

Publication number: JPH09214017A
Application number: JP8019882A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fukunaka; 敏昭福中; Kenji Kai; 健司甲斐; Hideki Araki; 秀輝荒木; Takeki Matsui; 雄毅松居
Original assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Electronics Co Ltd
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高感度でかつ耐熱性の保証されたホール素子
を提供する。【解決手段】強磁性体基板１、その上にパターニング
された感磁部を有する半導体薄膜３、更にその上に略矩
形の磁気集束用磁性体チップ７が積層されている構造の
ホール素子であって、感磁部と電極部４の境界を含む該
チップで隠されていない感磁部の領域が、シリコーン樹
脂等の樹脂８で覆われているホール素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、感度が高く、特に
耐熱性に優れたホール素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ホール素子は、ＶＴＲ、フロッピーディ
スクやＣＤ−ＲＯＭ等のドライブモータ用の回転位置検
出センサとして広く用いられている。モータの小型化に
伴って、小型で高感度なホール素子の要求が益々強まっ
ている。高感度ホール素子のペレットは、強磁性体基
板、その上に移動度の高い半導体薄膜、更にその上にほ
ぼ直方体の磁気集束用チップが載せられている構造をな
している。例えば、特公昭５１−４５２３４号公報に
は、移動度の高い薄膜をこの構造体にするための方法が
示されている。すなわち、雲母等の結晶性基板上に化合
物半導体薄膜を形成した後、この薄膜をエポキシ等の接
着剤を用いて強磁性体基板に接着し、結晶性基板を除
去、次いで接着剤で該半導体薄膜の感磁部の上に磁気集
束用磁性体を載せることによって、上記の積層構造を形
成する方法である。

【０００３】一方、強磁性体基板に特定の絶縁層を形成
後、半導体薄膜形成法を改良して半導体薄膜を形成し、
感磁部にやはり磁気集束用磁性体をつけて上記構造体と
する方法も提案されている（例えば、特願平７−３０２
８３５号）。近年、素子の高感度化の要求と相まって、
耐熱性への要求が強まってきた。ところが、上記のよう
にして形成した構造をもつペレットによりホール素子の
耐熱性を調べると、極めて良好なものからかなりの特性
変動を示すものまで種々存在した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐熱性が改
良された高感度のホール素子を提供することを目的とす
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記耐熱
性の差がなぜ起こるのかをペレットの構造を詳細に調査
し、重大な発見をなした。一つの知見として、ペレット
のまま、例えば、室温から急激に３００℃の半田槽に浸
漬しても特性変動（主に抵抗値）は少ない。しかし、モ
ールド工程その他を経由して素子化して同様なテストを
行うと、特性変動が１５％以上のものがあり、かつその
変動が全て抵抗値アップとして現れるという知見であ
る。本発明者らは、この理由を特にモールド工程でスト
レスがかかり、上記のようなテストをすると、そのスト
レスが解放されて電極部と感磁部に剥がれが発生し抵抗
値がアップするのではないかと考えた。それではなぜ変
動のないものとあるものが発生するのか。そこで、ペレ
ットの感磁部と磁気集束用チップの位置関係を調べた。
そこでわかったことは、感磁部と電極部の境界の辺に、
磁気集束用チップがきているもののうちから、特性変動
が大きい素子が出るということであった。

【０００６】図３は、十字の感磁部とその四端に電極部
があるパターンの所に、直方体の磁気集束用チップを載
せた平面図であるが、このような素子構造は最悪の状態
になり、こうした状態のペレットの中から上記テストで
不良が発生することが判明した。そこで、チップの周辺
を樹脂で覆うことにより、この状態のペレットの改質が
できることを見出し本発明をなすに至った。

【０００７】即ち、本発明は、強磁性体基板、その上に
パターニングされた感磁部と電極部を有する半導体薄
膜、更にその上にほぼ直方体の磁気集束用磁性体チップ
を載せた構造のホール素子であって、該感磁部と該電極
部の境界を含む該チップで隠されていない感磁部の領域
が、樹脂で覆われていることを特徴とするホール素子で
ある。

【０００８】ところで、該チップを載せる方法には、い
わゆるダイボンダーを使う方法や、特公平７−１３９８
７号公報に記載されているウェハー単位で多数のペレッ
トに一度に載せる方法があるが、どのような方法でもチ
ップ載せ自体に公差がある。該感磁部の長さをＬ、該感
磁部の中心線と該チップの矩形面の一辺とのなす角度を
θとした時、図３のように一辺の長さがＬｓｉｎ４５゜
のチップが真ん中に載った状態もあれば、同じチップが
チップ載せの公差分ずれてチップが載った状態もある。
前者の状態が、感磁部と電極部の境界の辺にチップがき
ているので、一番上記テストの耐熱性にとって問題のあ
る位置関係である。しかるに、チップの一辺の長さが
（Ｌｓｉｎθ−チップ載せの公差）から（Ｌｓｉｎθ＋
チップ載せの公差）の範囲に入る場合に、危険な領域に
入る確率が高くなり、上記テストを行うとかなりの個数
のホール素子が耐熱性で問題となることになる。このチ
ップ載せの公差の大きさについては、チップ載せの手法
にもよるが、現状では２０μｍ程度が限界である。従っ
て、チップの一辺の長さが（Ｌｓｉｎθ−２０μｍ）か
ら（Ｌｓｉｎθ＋２０μｍ）の範囲にある場合、上記危
険領域に入る確率が高くなるが、このような状態のペレ
ットでも、該チップの周辺を樹脂で覆うことにより、耐
熱性の保証できるホール素子をつくることができるので
ある。なお、θの値は４５゜≦θ≦９０゜である。

【０００９】この際使用する樹脂は、少なくとも半導体
薄膜との反応がないものであれば、樹脂で覆われていな
いものよりも変動の確率は小さくなる。しかし、上記し
たストレスの関係する問題であるので、ストレスを吸収
することのできる柔らかい樹脂が好ましく、例えば、シ
リコーン樹脂が好ましいものとして挙げられる。図１は
本発明の一例としてのホール素子のペレットの平面図で
あり、図２は図１のＡ部での切断面での断面図である。

【００１０】強磁性体基板１上に絶縁層２（樹脂やガラ
ス、ＳｉＯ₂等の無機物からなる）を介して、感磁部と
なる半導体層３が形成され、該半導体層の所定部分に電
極４及び接着層５を介して磁気集束用チップ７、さらに
該チップの周辺に樹脂層８がある構造となっている。電
極部４の一部にボンディング用電極部６が更に付与され
ている態様になっている。感磁部、電極部の構造は上記
以外にも種々とりうるので、本発明は、上記図に限定さ
れるものではない。

【００１１】図１にてθが４５°の時、Ｌが４００μｍ
の場合、例えばダイボンダーでチップ載せを行う時の公
差は２０μｍ程度であるから、チップ辺の長さが２６０
〜３００μｍの時に、耐熱性の上で危険領域に入る確率
が大きいので、本発明によりチップ周辺を樹脂で覆うこ
とが、耐熱性を保証するホール素子をつくる上で不可欠
である。

【００１２】θが９０°の時、つまり電極部と感磁部の
境界とチップの辺が平行になるように載せる場合、例え
ばＬが４００μｍでチップ載せの公差２０μｍの場合、
チップ辺の長さが３８０〜４２０μｍの時に、耐熱性の
上で危険領域に入る確率が大きいので、本発明によりチ
ップ周辺を樹脂で覆うことが同様に不可欠である。一
方、上記のような危険領域に入る確率の高くなるような
チップの置き方は、磁気集束効果を最大限発揮させるた
めに必要となることが多い。そのため、本発明による改
質が耐熱性素子をつくるために必須となる。

【００１３】他方、もしも他の長さのチップを載せる時
にも本発明は悪い影響はないのは当然である。なお、チ
ップの形状についてほぼ直方体とは、必ずしも正確な直
方体ではなくてもよいという意味であり、一見して直方
体、ないし立方体の形状のものを言う。

【００１４】ところで、感磁部の長さＬはその幅Ｗとと
もに素子の抵抗値と感度を決める。例えば、厚みが大で
抵抗値の低い半導体薄膜を基準抵抗値にするためには、
Ｗ／Ｌを小さくしなければならないが、そうすると感度
が落ちる。逆に抵抗値の高い半導体薄膜を基準抵抗値に
するには、Ｗ／Ｌを大きくしなければならない。完全に
一定の移動度、抵抗値を示す薄膜の作製は極めて困難な
ので、一般には幾種類かのＷ／Ｌのマスクを用いてパタ
ーニングすることが行われている。その時、上記したよ
うな耐熱性にとっての危険領域に入る場合が発生するこ
とがあり、本発明に従いチップの周辺を樹脂で覆うこと
が必要となる。

【００１５】感磁部を構成する半導体薄膜としては、イ
ンジウムアンチモン、インジウム砒素、ガリウム砒素等
の化合物半導体から選択できる。これらのうち、高感度
ホール素子にふさわしいのは移動度の高いインジウムア
ンチモン系薄膜である。ここにインジウムアンチモン系
とは、一般式ＩｎＳｂ_1-XＶ_X（Ｖは燐、砒素から選ば
れた一つ以上の元素で、Ｘは０〜０．５）で表される化
合物半導体である。これらの化合物半導体を感磁部とす
るホール素子がセンサとして機能するためには、実用上
の抵抗値を確保する必要があり、厚みを０．５〜１．５
μｍ程度に薄膜化することが好ましい要件である。勿
論、高感度を確保するために、高い移動度も当然必要で
ある。本発明者らは、この系の高移動度化の方法を種々
提案してきたが、これらの方法により作製した半導体薄
膜を本発明で好適に適用できる（特公平１−１３２１１
号公報、特公平１−１５１３５号公報、特公平２−４７
８４９号公報、特公平２−４７８５０号公報、特公平３
−５９５７１号公報など参照）。

【００１６】強磁性体基板、磁気集束用チップの材料と
しては、パーマロイ、フェロシリコン、フェライト等の
磁性体を用いる事が出来る。そのうち、切断のしやすさ
や、価格の安いこと等の理由でフェライトが好適な素材
として利用出来る。磁性体チップをペレット上に載せる
際の接着剤５としては、樹脂が好ましい。上記したよう
に、磁性体チップを有するホール素子の耐熱性は、スト
レスに関係するので、柔らかいシリコーン系樹脂を用い
るのが好適である。

【００１７】強磁性体基板上に担持された半導体薄膜
を、パターニング工程で所望の特性のでるＬとＷのマス
クを用いてパターン形成を行う。その際、電極形成も併
せて行う。その後、特公平７−１３９８７号公報に記載
されているような方法でウェハー単位で多数のペレット
に一度にチップ載せを行う。その後、チップ周辺に樹脂
を滴下して固める。さらにダイシング工程により、一個
一個のペレットとし、これらのペレットをダイボンダ等
でリードフレームに固着し、ペレットの電極とリードフ
レームとをワイヤボンダ等でつなぎ、さらにモールド工
程等によりホール素子とするのが製造の一つの態様であ
る。個別にチップ載せを行う場合には、パターン形成後
ダイシングで一個一個のペレットとしたのちダイボンド
等でリードフレームに固着し、更にダイボンド等で一個
のペレットにつき一個のチップを載せていく、その際に
同時又は引き続いてチップ周辺に樹脂を滴下する態様も
ある。

【００１８】このようにしてつくったホール素子は耐熱
性が保証できる素子である。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、実施例により本発明をさら
に詳細に説明する。

【００２０】

【実施例１】雲母を蒸着基板にして、特願平７−３０７
１９１号に記載の方法、即ち、初めにＩｎ過剰のＩｎＳ
ｂ複合結晶薄膜を蒸着により形成し、次いで過剰のＩｎ
と化合物を形成するＳｂを過剰に蒸着する方法により化
学量論組成の移動度４３，０００ｃｍ²/Ｖ/ｓｅｃのＩ
ｎＳｂ薄膜を形成した。

【００２１】次に、５０ｍｍ角のフェライトを準備し、
上記のＩｎＳｂ薄膜上にポリイミド樹脂を滴下し、フェ
ライトをその上に重ね、重しを置いて２００℃で１２時
間放置した。次に室温に戻し、雲母を剥ぎ取った。この
ＩｎＳｂ薄膜を担持したウェハー上にフォトリソグラフ
ィーの手法でホール素子パターンを形成した。感磁部の
Ｌは４９０μｍ、Ｗは１４０μｍであった。電極部はＣ
ｕで形成し、ボンディングのための電極としてＮｉ及び
Ｐｄを積層した構造とした。

【００２２】特公平７−１３９８７号公報に記載の方法
により、θが４５°で一辺の長さが３５０μｍの立方体
のフェライトチップをシリコーン樹脂を接着剤として載
せた。Ｌｓｉｎθはこの際３４６μｍであり、危険領域
に入る確率の高いペレットである。ダイシング、ダイボ
ンディング、ワイヤーボンディング後にシリコーン樹脂
をチップ周辺に滴下してそれを固めた。モールド等の工
程を経てホール素子とした。この素子の平均感度は１
Ｖ、５００Ｇで３５０ｍＶであった。

【００２３】このようにしてつくったホール素子の中か
ら１００ヶ抜き取り、特性を測定した後、３５０℃の半
田槽に１０秒浸漬して特性を測定し、浸漬前後の特性の
変化を見た。５％以上変動のある素子は皆無であった。

【００２４】

【比較例１】実施例１において、シリコーン樹脂をチッ
プの周辺に滴下しないでホール素子をつくり、実施例１
と同様なテストを行ったところ、１５％以上の特性変化
を示す素子が１３％発生し、かつ最大変動率は８０％を
超えていた。

【００２５】

【実施例２】３吋フェライトを強磁性体基板とし特願平
７−３０２８３５号に記載の方法、即ち、初めにＩｎ過
剰のＩｎＳｂ複合結晶薄膜を蒸着により形成し、次いで
過剰のＳｂを蒸着してＩｎＳｂ薄膜を形成し、その後、
ＩｎＳｂ薄膜を所望の抵抗値になるまで研磨する方法で
ウエハを作製した。実施例１と同様にし、感磁部のＬを
４００μｍ、Ｗを１７０μｍでホール素子パターンを形
成し、θが４５°で一辺の長さが３００μｍの立方体の
フェライトチップを載せた。Ｌｓｉｎθはこの際２８３
μｍであり、チップ載せの公差からして危険領域に入る
確率が大きい。しかし、チップ周辺にシリコーン樹脂を
滴下することにより、実施例１と同様なテストでも不良
発生は皆無であった。

【００２６】

【比較例２】実施例２において、シリコーン樹脂をチッ
プ周辺に滴下しないでホール素子をつくり、実施例１と
同様なテストを行ったところ、１００ヶ中９ヶが１５％
以上の変化率を示した。

【００２７】

【実施例３】実施例２において、θが９０°で一辺の長
さが４００μｍのチップをダイボンダにより載せた。ワ
イヤボンド後、チップ周辺にシリコーン樹脂を滴下して
ホール素子をつくった。実施例１と同様なテストを行っ
ても不良発生は皆無であった。

【００２８】

【比較例３】チップ周辺へのシリコーン樹脂を滴下しな
いで、実施例３のペレットをホール素子にしたところ、
耐熱テストの結果は１００ヶ中１７ヶ１５％以上の不良
発生があった。

【００２９】

【発明の効果】本発明により、高感度で耐熱性の保証さ
れたホール素子を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のホール素子の一例の平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明により樹脂で覆う必要性がある場合のホ
ール素子の一例の平面図である。

【符号の説明】

１強磁性体基板２絶縁層３化合物半導体薄膜４電極層５接着剤層６ボンディング用電極７磁気集束用チップ８チップ周辺に滴下された樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松居雄毅宮崎県延岡市旭町６丁目4100番地旭化成工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強磁性体基板、その上にパターニングさ
れた感磁部と電極部を有する半導体薄膜、さらにその上
にほぼ直方体の磁気集束用磁性体チップを載せた構造の
ホール素子であって、該感磁部と該電極部の境界を含む
該チップで隠されていない感磁部の領域が、樹脂で覆わ
れていることを特徴とするホール素子。
【請求項２】樹脂がシリコーン樹脂であることを特徴
とする請求項１記載のホール素子。
【請求項３】感磁部の長さをＬ、該感磁部の中心線と
感磁部に接する磁気集束用チップの矩形面の一辺とのな
す角度をθとした時に、チップの一辺の長さが、（Ｌｓ
ｉｎθ＋チップ載せの公差、但し４５゜≦θ≦９０゜）
以下で、（Ｌｓｉｎθ−チップ載せの公差、但し４５゜
≦θ≦９０゜）以上であることを特徴とする請求項１又
は２記載のホール素子。
【請求項４】半導体薄膜がインジウムアンチモン系薄
膜であることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の
ホール素子。
【請求項５】強磁性体基板、磁性体チップがフェライ
トであることを特徴とする請求項１又は２又は３又は４
記載のホール素子。
【請求項６】磁性体チップを載せる際の接着剤がシリ
コーン系樹脂であることを特徴とする請求項１又は２又
は３又は４又は５記載のホール素子。