WO2008026328A1 - Détecteur de magnétisme et son procédé de fabrication - Google Patents

Description

明 細 書

磁気検出装置およびその製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、異方性磁気抵抗効果 (AMR効果)、巨大磁気抵抗効果 (GMR効果)、 あるいはトンネル磁気抵抗効果 (TMR効果)を利用して、外部磁界を検出する磁気 検出素子と、この検出素子の電気抵抗を検出する検出回路とを有する磁気検出装 置およびその製造方法に関する。

背景技術

[0002] 外部磁界を検出する磁気検出装置は、非接触式の ON— OFFスィッチや、回転位 相または回転数を検出する回転エンコーダなどとして使用されている。従来のこの種 の磁気検出装置は、磁気検出素子としてホール素子を使用したものが主であった。 しかし、ホール素子を使用した磁気検出装置は、検出出力の補正回路が必要となり 、検出回路の回路構成が複雑になる欠点があった。その点、磁気抵抗効果を利用し た磁気検出素子は、検出回路の回路構成を比較的単純にでき、しかも高精度な外 部磁界の検出が可能であると 、う利点を有して 、る。

[0003] 磁気検出装置は、基板上に形成された検出回路と、前記検出回路上に絶縁層を 介して形成される磁気検出素子とを有して構成され、前記磁気検出素子と、前記磁 気回路を構成する配線層とが前記絶縁層に形成された穴を介して電気的に接続さ れた構造となっている。

[0004] 半導体装置においては、特許文献 1の例えば図 2等に示すように基板上に形成さ れたアルミ配線や IC等の機能素子上を絶縁性の保護層 (パッシベーシヨン膜)で覆 つて保護する。前記保護層の形成は、外部環境からデバイスを隔離保護し、機械的 、化学的に保護するために一般的に行われている。

特許文献 1 :特開平 7—45616号公報

特許文献 2：特開平 4 257238号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題 [0005] し力しながら、前記保護層の表面は凹凸面であり、前記保護層上に、磁気検出素 子を成膜するときに前記磁気検出素子を高精度に成膜できない。よって特許文献 1 では、前記保護層表面に形成された凹凸面をプラズマ酸ィ匕層で覆い、その後、前記 プラズマ酸ィ匕層の表面を研磨処理しているが、かかる手法では製造工程の複雑ィ匕を 招き好ましくない。

[0006] そこで前記保護層の表面の凹凸面を覆う材質としてレジスト層を用いると、上記した 研磨処理等が必要なぐ平坦ィ匕面に近い表面を得ることが出来るが、ここで問題とさ れたのが、前記レジスト層の形成範囲であった。すなわち前記レジスト層の形成範囲 によっては、その上に形成される磁気検出素子と接続される電極層等の亀裂や断線 、あるいはレジスト層の剥離が問題となり、安定した特性を有する磁気検出装置を製 造できなかった。

[0007] そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、特に絶縁保護層上を覆う レジスト層の形成範囲を適正化して、凹凸が小さい表面上に高精度に磁気検出素子 及び接続層を形成できるとともに、前記レジスト層の膜剥がれを防止でき、安定した 特性を有する磁気検出素子及びその製造方法を提供することを目的として！ヽる。 課題を解決するための手段

[0008] 本発明における磁気検出装置は、

外部磁界により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気検出素子と、前 記磁気検出素子の電気抵抗の変化を検出する検出回路とを有し、

基板上に、配線層を有する前記検出回路が形成され、前記検出回路上及び前記 基板上は絶縁層で覆われ、

前記絶縁層は、前記検出回路上から前記基板上にかけて形成され、前記配線層 上の一部に穴が形成された絶縁保護層と、前記絶縁保護層上に重ねられるとともに 、前記絶縁保護層に形成された前記穴と膜厚方向に対向する位置に穴が設けられ、 前記基板と前記検出回路間の段差に基づく前記絶縁保護層の表面の段差を緩和 するためのレジスト層と、を有して構成され、

前記レジスト層は、前記絶縁保護層を介して前記配線層上にまで延出形成され、 前記レジスト層が前記配線層の上面に直接接触しないように、前記レジスト層の穴形 成面の下面側縁部は、前記絶縁保護層上に配置されており、

前記磁気検出素子は、前記絶縁層の表面に形成され、前記磁気検出素子に接続 される導電性の接続層が前記穴内を通って前記配線層の露出面上にまで形成され て、前記磁気検出素子と前記配線層とが前記接続層を介して導通接続されているこ とを特徴とするものである。

[0009] 本発明では、前記絶縁保護層上に重ねてレジスト層を設けることで、絶縁層の表面 を、平坦ィ匕面に近づけることができるとともに、前記レジスト層を前記配線層上にまで 延出して形成し、さらに前記レジスト層が前記穴力 露出する前記配線層上に直接 接触しな!、ように、前記レジスト層の穴形成面の下面側縁部の位置を適正化して 、る 。したがって本発明では、前記磁気検出素子及び接続層を、凹凸が小さい絶縁表面 上に形成できるとともに、前記レジスト層の膜剥がれを防止でき、安定した特性を有 する磁気検出装置を得ることが出来る。

[0010] また本発明では、前記レジスト層の前記穴形成面は、下面側から上面側に向けて 前記穴の大きさが徐々に大きくなるように傾く傾斜面で形成されることが好まし 、。

[0011] また、前記絶縁保護層の穴形成面は、下面側から上面側に向けて前記穴の大きさ が徐々に大きくなるように傾く傾斜面で形成されることが好ま 、。

[0012] 上記した傾斜面形成によって、前記接続層をなだらかな傾斜面上に形成でき、前 記磁気検出素子と前記配線層間を適切に且つ容易に電気的に接続できる。

[0013] 本発明では、前記絶縁保護層は、 SiN、 SiO、 Al O、 TEOS、 Ta Oのうちいず

2 2 3 2 5 れか 1種、あるいは 2種以上の積層で形成されることが好ましい。特に、前記絶縁保 護層は、 SiNで形成されることが好ましい。これにより、製造プロセス中において前記 検出回路を機械的、及びィ匕学的に適切に保護でき、また製品化後においても、前記 検出回路を外部環境等から適切に保護できる。

[0014] 本発明では、前記配線層は、 Al、 Cu、 Al— Si、 Al— Si— Cu, Cr, Ta, W, Au, A g-Pd, Ag— Pt— Pdのうちいずれ力 1種、あるいは 2種以上の積層で形成されること が好ましい。特に、前記配線層は、 A1で形成されることが好ましい。前記配線層の低 抵抗を実現でき、またワイヤボンディング等にも適している。本発明では前記配線層 を上記した材質で形成しても、前記レジスト層が直接、前記配線層上に形成されない ので、前記レジスト層の膜剥がれを適切に防止できる。

[0015] 本発明では、前記磁気検出素子と直列に接続された外部磁界により電気抵抗が変 化しない固定抵抗素子が前記絶縁層の表面に形成され、前記磁気検出素子と前記 固定抵抗素子間に設けられた接続層が、前記穴を介して前記配線層と導通されてい る構成に出来る。

[0016] 本発明では、前記固定抵抗素子は、前記磁気検出素子と同じ材料層で形成される ことが好ましい。これにより、前記磁気検出素子と前記固定抵抗素子との温度係数（

TCR)のばらつきを抑制できる。

[0017] また本発明は、

外部磁界により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気検出素子と、前 記磁気検出素子の電気抵抗の変化を検出する検出回路とを有する磁気検出装置の 製造方法において、

(a) 基板上に、前記検出回路を形成する工程、

(b) 前記検出回路上力も前記基板上に絶縁保護層をスパッタあるいは CVD成膜し 、このとき前記検出回路を構成する配線層上の一部が露出するように前記絶縁保護 層に穴を形成する工程、

(c) 前記絶縁保護層上にレジスト層を塗布して、少なくとも前記絶縁保護層で覆わ れた前記基板と前記検出回路間の段差を緩和するとともに、前記絶縁保護層に形成 された前記配線層上での穴と膜厚方向で重なる穴を前記レジスト層に形成し、このと き、前記レジスト層が前記配線層の上面に直接接触しないように、前記レジスト層の 穴形成面の下面側縁部を、前記絶縁保護層上に配置する工程、

(d) 前記絶縁表面に前記磁気検出素子を形成し、且つ、前記磁気検出素子に接 続される導電性の接続層を、前記穴内を通って前記配線層の露出面上にまで延出 形成して、前記磁気検出素子と前記配線層とを前記接続層を介して導通させる工程 を有することを特徴とするものである。

[0018] これにより、本発明では、前記磁気検出素子及び接続層を凹凸の小さい絶縁表面 上に形成できる。さら〖こ、前記レジスト層が前記穴から露出する前記配線層上に直接 接触しな!、ように、前記レジスト層の穴形成面の下面側縁部の位置を適正化して 、る ので、前記レジスト層の剥離の問題もない。よって断線等がなく従来に比べて、電気 的安定性等に優れた磁気検出装置を製造できる。

[0019] 本発明では、前記 (b)工程で、前記絶縁保護層に形成された穴形成面を、下面側 力 上面側に向けて徐々に前記穴の大きさが大きくなるように傾く傾斜面で形成する ことが好ましい。

[0020] また、前記 (c)工程で、前記レジスト層に形成された穴形成面を、下面側から上面 側に向けて徐々に前記穴の大きさが大きくなるように傾く傾斜面で形成することが好 ましい。このとき、前記レジスト層に対し熱硬化を行う前に、熱処理を施して、前記傾 斜面を形成することが好まし ヽ。

[0021] 上記した傾斜面形成によって、前記接続層をなだらかな斜面上に形成でき、前記 磁気検出素子と前記配線層とを前記接続層を介して適切に且つ容易に電気的に接 続できる。

[0022] また本発明では、前記 (b)工程で、前記絶縁保護層に対し穴を形成せずに、前記（ c)工程で形成されたレジスト層をマスクとして利用して、前記レジスト層に形成された 穴から露出する前記絶縁保護層を除去して、前記絶縁保護層に前記配線層の上面 が露出する穴を形成することが、製造プロセスを簡単にできて好適である。

[0023] また本発明では、前記 (c)工程と前記 (d)工程の間に、

(e) 前記レジスト層上に、前記磁気検出素子の下地膜として無機絶縁層を形成する 工程、

を有することが、前記磁気検出素子を適切に形成でき好適である。

発明の効果

[0024] 本発明では、絶縁保護層上に重ねてレジスト層を設けることで、絶縁層の表面を、 平坦ィ匕面に近づけることができるとともに、前記レジスト層を配線層上にまで延出して 形成し、さらに前記レジスト層が前記穴カゝら露出する前記配線層上に直接接触しな いように、前記レジスト層の穴形成面の下面側縁部の位置を適正化している。したが つて本発明では、前記磁気検出素子及び接続層を、凹凸が小さい絶縁表面上に形 成できるとともに、前記レジスト層の膜剥がれを防止でき、安定した特性を有する磁気 検出装置を得ることが出来る。

発明を実施するための最良の形態

[0025] 図 1は本実施の形態の磁気検出装置を示す斜視図、図 2は、図 1の磁気検出装置 の II II線での縦断面図、図 3は図 2の一部を拡大した拡大縦断面図である。

[0026] 図 1に示す磁気検出装置 1は、磁気検出素子 10と固定抵抗素子 20および検出回 路がー体ィ匕された ICパッケージであり、小型で且つ薄型に構成されている。

[0027] この磁気検出装置 1は、マグネット Mなどの磁界発生部材が接近したときに、例え ばパルス状の ON出力を得ることができる。例えば、この磁気検出装置 1は、折り畳み 式の携帯電話においてキースィッチが配列された本体部に内蔵される。液晶デバィ スなどの表示装置を有する折り畳み部には、マグネット Mが搭載され、本体部と折り 畳み部とが折り畳み状態となったときに、前記マグネット Mが磁気検出装置 1に接近 し、マグネット M力も発せられる磁界が磁気検出装置 1で検出されて、この磁気検出 装置 1から ON出力が得られる。

[0028] この磁気検出装置 1の配置箇所は、前記携帯電話に限られるものではなぐ例えば 自動車に搭載されて、シートポジションの検出部や、シートベルトの着脱検出部など に使用することができる。または、回路構成を変えることにより、回転するマグネットの 回転位相や回転数の検出に使用することも可能である。

[0029] 磁気検出素子 10は、磁気抵抗効果を利用して、外部磁界によって電気抵抗が変 ィ匕するものである。固定抵抗素子 20は、磁気検出素子 10と実質的に同じ電気抵抗 を有し且つ同じ温度係数を有し、し力も、磁気検出素子 10が反応する大きさの外部 磁界によっては電気抵抗が実質的に変化しないものである。

[0030] 磁気検出素子 10は巨大磁気抵抗効果 (GMR効果)を利用して外部磁界を検出す るものである。前記磁気検出素子 10は、反強磁性層 Z固定磁性層 Z非磁性層 Zフ リー磁性層の基本積層構造を有する。前記反強磁性層は、 Ir'Mn合金 (イリジウム · マンガン合金)や Pt'Mn合金 (白金'マンガン合金)などで形成される。固定磁性層 やフリー磁性層は、 Co 'Fe合金 (コバルト '鉄合金)や Ni'Fe合金 (ニッケル ·鉄合金) などで形成される。前記非磁性層は、 Cu (銅)などの非磁性導電材料で形成される。 前記磁気検出素子 10は、そのほか、保護層や下地層等を有して構成される。 [0031] 前記固定抵抗素子 20は、磁気検出素子 10と同じ材料層で形成されることが好まし い。すなわち前記固定抵抗素子 20も前記磁気検出素子 10と同じ材料から成る反強 磁性層、固定磁性層、非磁性層、及びフリー磁性層の各層を有している。ただし、積 層順が前記磁気検出素子 10とは異なって、前記固定抵抗素子 20では、例えば下か ら反強磁性層 Z固定磁性層 Zフリー磁性層 Z非磁性層の順 (あるいは、その逆）に 形成され、前記固定抵抗素子 20を構成するフリー磁性層は、前記固定磁性層ととも に磁ィ匕方向が固定された磁性層となり、外部磁界の変動によっても抵抗値は変化し な ヽ (もはやフリー磁性層ではな 、)。なお前記固定抵抗素子 20を構成する各層は、 対応する前記磁気検出素子 10の各層と同じ材質で且つ膜厚で形成されることが、温 度係数 (TCR)のばらつきを抑制する上で最適である。

[0032] 前記磁気検出素子 10は、 GMR素子以外に、異方性磁気抵抗効果を利用した A MR素子、トンネル磁気抵抗効果を利用した TMR素子であってもよ 、。

[0033] 図 1に示すように、磁気検出素子 10及び固定抵抗素子 20は、その平面形状がミア ンダパターンで形成されており、その基本的な電気抵抗値が高くなつている。前記ミ アンダパターンで形成することで、消費電流を低減させることができる。前記磁気検 出素子 10を構成する固定磁性層は、反強磁性層の反強磁性結合により、図 1に示 す Pin方向に磁ィ匕固定されている。すなわち、磁気検出素子 10の長手方向と直交す る方向に固定されている。そのため、図 1に示すように、例えばマグネット Mの N極が 接近し、前記磁気検出素子 10を構成するフリー磁性層が Pin方向と逆方向に磁化さ れると、磁気検出素子 10の電気抵抗値が最大となる。また、マグネット Mが遠ざかり、 フリー磁性層に作用する外部磁ィ匕が無くなると、磁気検出素子 10の抵抗値が最小に なる。

[0034] 図 1に示すように、磁気検出素子 10の一方の端部には、低抵抗材料で形成された 電極層 (接続層） 15が設けられ、他方の端部には同じく低抵抗材料で形成された電 極層（接続層） 18が設けられている。固定抵抗素子 20の一方の端部には、低抵抗材 料で形成された電極層 (接続層） 16が設けられ、他方の端部にも、低抵抗材料で形 成された電極層（接続層） 19が設けられている。そして、磁気検出素子 10の電極層 1 5と固定抵抗素子 20の電極層 16とが、リード層（接続層） 17で接続され、磁気検出 素子 10と固定抵抗素子 20とが直列に接続されている。電極層およびリード層は、金

、銀、銅などの低抵抗材料を主体として形成され、例えばクロム Z銅 Zクロムが積層 されて形成される。なお前記電極層 15、 16及び前記リード層 17は一体的に形成さ れている。

[0035] 前記電極層 18, 19のどちから一方は、入力端子、他方はアース端子であり、前記リ ード層 17は出力端子である。外部磁界が及ばないとき、前記出力端子の電位は中 点電位であり、外部磁界が及ぶと、前記磁気検出素子 10の抵抗値が変動し、それに 基づいて、前記リード層 17での電位が変動する。前記リード層 17と接続される検出 回路では、外部磁界に対する前記磁気検出素子 10の電気抵抗変化に基づく電位 変化を検出し、さらにその検出結果に基づいて ON 'OFFの切換信号を生成してい る。

[0036] 図 2に示すように、前記磁気検出装置 1は、例えばケィ素（Si)で形成された基板 2 上に、図示しない二酸ィ匕ケィ素（SiO )の下地膜が一定の厚さで形成される。

2

[0037] 前記下地膜上に、検出回路を構成する配線層 35や、能動素子 36〜38及び抵抗 器 39等が形成されている。前記能動素子 36〜38は、 IC、差動増幅器、コンパレー タ、出力トランジスタ等である。

[0038] 前記配線層 35は、 Al、 Cuゝ Al— Siゝ Al— Si— Cu, Cr, Ta, W, Au, Ag-Pd, A 8—？1;ー？(1のぅちぃずれカ 1種、あるいは 2種以上の積層で形成されることが好まし い。このうちアルミニウム (A1)で形成されることがより好ましい。これにより前記配線層 35を低抵抗で形成でき、また図示しな 、ワイヤボンディング等も適切に行える。

[0039] 前記配線層 35の上面 35aは平坦ィ匕面で形成されている力 後述する絶縁層 40に 形成された穴部 44から露出する前記配線層 35の露出面 35bが、若干、前記露出面 35bの周囲面 35cよりも低く形成された凹面となって!/、てもよ!/、。

[0040] 図 2に示すように、前記配線層 35上から、前記能動素子 36〜39上、前記抵抗器 3 9上及び前記基板 2上にかけて、下力 絶縁保護層 41、レジスト層 42、及び絶縁被 覆層 43の順に形成されて成る絶縁層 40が形成されている。

[0041] 前記絶縁層 40には、前記配線層 35上の一部に穴部 44が形成され、前記穴部 44 力も前記配線層 35の上面 35aが露出している。前記穴部 44の平面形状は円形状、 矩形状等、特に限定されるものではない。

[0042] 図 2に示すように、前記絶縁保護層（パッシベーシヨン膜) 41は、前記穴部 44を除く 前記配線層 35上、前記能動素子 36〜38上、前記抵抗器 39上及び前記基板 2上の 全域に形成されている。前記絶縁保護層 41は例えば、スパッタあるいは CVD成膜さ れ、 SiN、 SiO、 Al O、 TEOS (テトラエトキシシラン）、 Ta Oのうちいずれ力 1種、

2 2 3 2 5 あるいは 2種以上の積層で形成されることが好ましい。このうち前記絶縁保護層 41は 、窒化ケィ素（SiN)で形成されることがより好ましい。これにより前記配線層 35上、前 記能動素子 36〜38上、前記抵抗器 39上を適切に絶縁保護できる。また、前記絶縁 保護層 41は、特に、前記レジスト層 42と前記配線層 35間の密着性を向上させる接 着層的役割を担っている。スパッタ成膜される前記絶縁保護層 41の平均膜厚は 0. 5 m程度の薄い膜厚で形成されている。一方、前記配線層 35や、前記能動素子 36 〜38等の膜厚は、 0. 1〜1. 5 m程度の膜厚で形成され、前記配線層 35と基板 2 間の段差、前記能動素子 36〜38と基板 2間の段差等により、前記絶縁保護層 41の 表面 41 aは急峻な凹凸表面となつて、る。

[0043] 本実施形態では、前記絶縁保護層 41上にレジスト層（平坦化レジスト) 42が形成さ れている。前記絶縁保護層 41の表面 41aに形成された凹部内には前記レジスト層 4 2が埋められ、前記レジスト層 42の表面 42aは全体的に前記絶縁保護層 41の表面 4 laよりも平坦ィ匕面に近くなつている。特に、検出回路が形成されていない部分では、 前記絶縁保護層 41の表面 41aも前記レジスト層 42の表面 42aと同様に高い平坦ィ匕 度を有するが、前記検出回路が形成されている部分では、前記絶縁保護層 41の表 面 41aは、前記レジスト層 42の表面 42aに比べて平坦ィ匕度が悪い。前記レジスト層を 前記絶縁保護層上に重ねることで、少なくとも、前記基板と検出回路間の段差を前 記絶縁保護層 41以上に緩和でき、全体的に、前記レジスト層 42の表面 42aは前記 絶縁保護層 41の表面 41aよりも平坦ィ匕面に近くなつている。

[0044] 前記レジスト層 42は、より高い絶縁性の確保と、さらに前記絶縁表面をより平坦ィ匕 面に近づけるべく設けられている。平坦化度は、例えば中心線平均粗さ (Ra)を指標 とできる。なお前記レジスト層 42の前記配線層 35上での平均膜厚は 0. 5〜1. O ^ m 程度である。 [0045] 前記レジスト層 42上には、窒化ケィ素（SiN)、二酸化ケイ素（SiO )、アルミナ (A12

2

03)のうちいずれか 1種又は 2種以上の積層で形成された絶縁被覆層（無機絶縁層 ) 43が形成されている。前記絶縁被覆層 43を設けることで、より確実に絶縁性を確保 できる。また無機絶縁層で形成された前記絶縁被覆層 43は、前記絶縁層 40上に形 成される磁気検出素子 10の下地膜として最適である。なお前記絶縁被覆層 43の形 成は必須ではない。

[0046] 図 2に示すように、前記レジスト層 42は、前記絶縁保護層 41を介して、前記穴部 44 を除く前記配線層 35上、前記能動素子 36〜38上、前記抵抗器 39上及び前記基板 2上の全域に形成されて 、る。

[0047] 本実施形態では、図 3に示すように、前記レジスト層 42の穴形成面 42bの下面側縁 部 42blは、前記絶縁保護層 41の穴形成面 41bの下面側縁部 41blよりも、前記配 線層 35の露出面 35bから離れる方向（図示 XI方向）での前記絶縁保護層 41上に後 退して設けられている。すなわち前記レジスト層 42は前記配線層 35の露出面 35b上 にまで延出しておらず、前記レジスト層 42と前記配線層 35とが直接接触していない。

[0048] 図 2,図 3に示すように前記レジスト層 42上に形成された絶縁被覆層 43上に磁気 検出素子 10及び固定抵抗素子 20が形成され、前記磁気検出素子 10及び固定抵 抗素子 20の各端部には、前記電極層 15, 16, 18, 19が形成され、図 2,図 3に示す ように、前記磁気検出素子 10の電極層 15と、前記固定抵抗素子 20の電極層 16間 を繋ぐ前記リード層 17が前記穴部 44内での前記絶縁被覆層 43の穴形成面 43a上、 前記レジスト層 42の穴形成面 42b上、前記絶縁保護層 41の穴形成面 4 lb上、及び 前記配線層 35の露出面 35b上にかけて形成される。これにより、前記磁気検出素子 10と前記固定抵抗素子 20とが前記配線層 35に、前記電極層 15, 16及び前記リー ド層 17を介して電気的に接続されて!ヽる。

[0049] なお前記絶縁層 40に形成された穴部 44は、前記磁気検出素子 10の電極層 18、 及び前記固定抵抗素子 20の電極層 19と対向する位置にも形成され、図 3と同様の 断面形状を有して、前記磁気検出素子 10が図示しな ヽ配線層上に前記電極層 18 を介して電気的に接続され、また、前記固定抵抗素子 20が、図示しない配線層上に 前記電極層 19を介して電気的に接続される。 [0050] 本実施形態の特徴的部分は、前記レジスト層 42が、前記配線層 35上に前記絶縁 保護層 41を介して重ねて形成されていること、及び、前記レジスト層 42を前記配線 層 35の露出面 35bにまで延出しないように、前記レジスト層 42の穴形成面 42aの下 面側縁部 42a 1が、前記絶縁保護層 41上に配置されて 、る点にある。

[0051] 図 2に示すように、前記レジスト層 42の表面 42aは、全体的に前記絶縁保護層 41 の表面 41aよりも平坦ィ匕面に近い形状となるが、例えば、前記レジスト層 42を前記配 線層 35上に重ねずに、前記配線層 35から平面方向に離して形成すると、前記レジ スト層 42と前記配線層 35間に急激な段差ができてしまい、前記レジスト層 42上から 前記配線層 35の露出面 35b上にかけて形成される電極層 15、 16、 18、 19やリード 層 17が断線しやすい。

[0052] 図 5は実際に前記レジスト層 42を前記配線層 35上に重ねずに、前記配線層 35か ら平面方向に離して形成したときの断面形状を示す FIB写真である。図 5に示すよう に、レジスト層 42上力も前記絶縁保護層 41及び配線層 35の露出面 35b上にまで延 出形成された電極層には、図 5の丸で囲った箇所での急激な段差によって断線が生 じていることがわかった。

[0053] よって、図 3のように、前記レジスト層 42を、前記穴部 44を除く前記配線層 35上に まで延出形成することで、前記電極層 15, 16, 18, 19やリード層 17の形成面全体を 凹凸が小さく且つなだらかな面に形成でき、前記電極層 15, 16, 18, 19やリード層 17に断線が生じることがな!、。

[0054] し力も本実施形態では、前記レジスト層 42が前記配線層 35の露出面 35b上にまで 延出形成されていない。すなわち前記レジスト層 42と前記配線層 35とが直接接触し ていない。前記レジスト層 42と前記配線層 35、特に A1で形成された配線層 35との密 着性は悪ぐ前記レジスト層 42は前記配線層 35上にて剥離しやすい。また、前記レ ジスト層 42は前記磁気検出素子 10の形成過程で施される熱処理等によって、特に 剥がれやすくなる。一方、前記絶縁保護層 41と前記配線層 35との両者間の密着力 、及び前記絶縁保護層 41とレジスト層 42との両者間の密着力は、前記レジスト層 42 と前記配線層 35とを上記のように直接接合させた際の両者間の密着力に比べて十 分に高い。よって本実施形態では、前記レジスト層 42の穴形成面 42bの下面側縁部 42blを、前記絶縁保護層 41上に配置して、前記レジスト層 42が前記配線層 35の 露出面 35b上にまで延出しないようにすることで、前記配線層 35上でのレジスト層 42 の膜剥がれを適切に防止できる。したがって、前記レジスト層 42上に形成される前記 電極層 15, 16, 18, 19やリード層 17に前記膜剥がれに起因する亀裂や断線が生じ ない。また前記膜剥がれが生じると、そこから、外部環境に触れて、検出回路の腐食 等が生じやすくなるが、本実施形態では、適切に検出回路を絶縁層 40によって封止 できる。以上により本実施形態では、安定した特性を有する磁気検出装置 1を得るこ とが可能である。

[0055] なお前記レジスト層 42の穴形成面 42bの下面側縁部 42b 1は、前記絶縁保護層 4 1の穴形成面 41bの下面側縁部 41blと同位置であってもよい。「絶縁保護層 41上」 には、前記絶縁保護層 41の前記下面側縁部 41b 1上も含む。ただし、前記レジスト 層 42の下面側縁部 42blを、前記絶縁保護層 41の下面側縁部 41blよりも、前記配 線層 35の露出面 35bから離れる方向に後退させたほうが、確実に前記レジスト層 42 全体を前記絶縁保護層 41上にのみ重ねて形成でき、前記配線層 35上でのレジスト 層 42の膜剥がれを適切に防止できる。

[0056] また本実施形態では、前記絶縁保護層 41よりも表面が平坦化面に近いレジスト層 42上に前記磁気検出素子 10を形成することで、多層構造の前記磁気検出素子 10 を高精度に形成でき、安定した特性を有する前記磁気検出素子 10を形成できる。

[0057] また検出回路の配線層 35と、リード層 17とが重ねられた位置に配置されて上下で 導通されているため、配線層 35とリード層 17とを平面に展開して配置したものに比べ て、小さい面積で装置を構成でき好ましい。

[0058] 図 3に示すように、前記絶縁保護層 41の穴形成面 41bは、下面側から上面側に向 力うにしたがって（すなわち図 3に示す図示 Z1方向に向力うにしたがって）、徐々に 前記穴部 44の大きさ（穴の平面面積）が大きくなるように傾斜面で形成される。同様 に、前記レジスト層 42の穴形成面 42bは、下面側から上面側に向力うにしたがって（ すなわち図 3に示す図示 Z1方向に向力うにしたがって）、徐々に前記穴部 44の大き さが大きくなるように傾斜面で形成されている。前記傾斜面は、図 3のように膜厚方向 力も切断した断面から見たときに、直線状、あるいは曲線状のどちらであってもよい。 前記曲線状は、前記穴形成面 41b、 42bが膨らむ凸形状、あるいは前記穴形成面 4 lb、 42bが凹む凹形状のどちらでもよい。前記穴形成面 41b (前記穴形成面の断面 が曲線状であるときは、前記絶縁保護層 41の膜厚中心を通る直線と穴形成面とが交 わる点 (接点)での接線、以下の穴形成面 42bを参照）と前記絶縁保護層 41の下面 間が成す角度 Θ 1、及び前記穴形成面 42b (前記穴形成面の断面が曲線状であると きは、前記レジスト層 42の膜厚中心を通る直線 Lと穴形成面 42bとが交わる点 (接点 ) Pでの接線 T)と前記絶縁保護層 41の下面間が成す角度 Θ 2は 45° 程度であるこ とが好ましい。

[0059] 前記レジスト層 42の穴形成面 42b及び前記絶縁保護層 41の穴形成面 41bが上記 した傾斜面で形成され 1ることで、前記穴形成面 41b, 42bから前記配線層 35の露 出面 35b上に至る面をなだらかな斜面で形成でき、前記レジスト層 42の穴形成面 42 b及び前記絶縁保護層 41の穴形成面 41b上に電極層 15, 16, 18, 19及びリード層 17を断線等なく所定厚さで適切に形成できる。

[0060] また図 3に示す実施形態では、前記レジスト層 42の穴形成面 42bと前記絶縁保護 層 41の穴形成面 41bとが段差なく連続した傾斜面で形成されている。このような形状 は後述する製造方法によって形成できる。これにより、より効果的に、電極層 15, 16 , 18, 19及びリード層 17を断線等なく所定厚さで適切に形成できる。

[0061] 図 3に示すように前記絶縁被覆層 43は前記レジスト層 42上にのみ形成されている 力 前記絶縁保護層 41の穴形成面 41b上にまで延出して形成されてもよいし、また 、前記配線層 35の露出面 35b上全てを塞がないように、前記露出面 35b上に一部、 前記絶縁被覆層 43が延出して形成されてもよい。

[0062] 本実施形態の磁気検出装置 1の製造方法について図 4を用いて説明する。図 4A に示す工程では、基板 2上に、複数組の配線層 35と能動素子 36〜38及び抵抗器 3 9等を有する検出回路 60を形成する。前記検出回路 60を CVD工程、スパッタリング 工程、さらにはメツキ工程などの薄膜形成プロセスにより行う。

[0063] 次に、各検出回路 60上及び前記基板 2上にかけて、窒化ケィ素（SiN)等で形成さ れた絶縁保護層（パッシベーシヨン膜) 41をスパッタあるいは CVD成膜する。なお図 4では、前記検出回路 60上における絶縁保護層 41の表面 41aを平坦状で図示して いるが、これは簡略ィ匕しただけであり、凹凸形状が形成されていないことを意味する ものでない。図 2と同様に検出回路 60上に形成された絶縁保護層 41の表面 41aは 凹凸形状となっている。

[0064] 次に図 4Bに示す工程では、前記絶縁保護層 41上にレジスト層 42を全面に例えば スクリーン印刷等で塗布し、前記レジスト層 42を露光現象してちょうど前記配線層 35 の上面の一部と膜厚方向で対向する位置に穴部 42dを形成する。そして前記穴部 4 2dに覆われていない前記絶縁保護層 41をエッチングで除去する。このとき、前記配 線層 35の一部も若干削られて、前記配線層 35の露出面 35bが若干凹んだ形状とな つてもよい。

[0065] 図 4Bに示すように、前記絶縁保護層 41をエッチングで除去するこで、前記絶縁保 護層 41には穴部 41dが形成され、前記穴部 41dから前記配線層 35の上面の一部が 露出面 35bとして露出する。

[0066] 前記レジスト層 42は、その後、熱硬化させられる。本実施形態では、前記レジスト層 42を熱硬化する前に、所定の熱処理を施して、前記レジスト層 42の穴形成面 42bに だれを生じさせ図 3に示す傾斜面形状とすることが好ましい。

[0067] 例えば前記レジスト層 42に対し例えば、 130°C、 10分程度のポストベータを行い、 その後、例えば、 300°Cで、 60分、窒素雰囲気で熱硬化を行う。

[0068] 図 4Bに示す工程では、前記レジスト層 42に対し上記した熱処理を行うことで、前記 レジスト層 42の穴形成面 42bがだれて図 3に示すような傾斜面となる。そして、このよ うに前記レジスト層 42の穴形成面 42bを傾斜面で形成することで、前記レジスト層 42 の穴部 42dから露出した前記絶縁保護層 41をエッチングで除去すると、その傾斜面 形状に追従してエッチングされて前記絶縁保護層 41に形成された穴形成面 41bも 図 3に示すような傾斜面として形成される。

[0069] 上記した製造方法によれば、前記レジスト層 42を前記配線層 35上にまで適切に延 出形成できるとともに、図 3のように、前記レジスト層 42の穴形成面 42bと前記絶縁保 護層 41の穴形成面 41bを共に傾斜面で形成できるとともに、前記穴形成面 41b, 42 bを連続面として形成できる。さらに、前記レジスト層 42の穴形成面 42bの下面側縁 部 42bを、前記絶縁保護層 41の穴形成面 41bの下面側縁部 41blよりも前記配線層 35の露出面 35bから離れる方向での前記絶縁保護層 41上に後退した位置に形成 できる（図 3を参照)。

[0070] 上記した図 4B工程では、所定形状のレジスト層 42及び絶縁保護層 41を簡単に形 成できて好適である。特に上記した製造方法では前記レジスト層 42をマスクとして利 用し、前記レジスト層 42に形成された穴部 42dから露出する前記絶縁保護層 41をェ ツチングすることで、前記絶縁保護層 41にも穴部 41dを簡単に形成できる。

[0071] ただし、前記絶縁保護層 41にまず穴部 41dを形成した後、前記レジスト層 42の形 成一前記レジスト層 42への穴部 41dの形成、を行ってもよい。

[0072] また、上記した製造方法では、前記配線層 35の上面 35aがエッチングの影響を受 けやすいが、前記配線層 35の上面 35aがエッチングの影響を受けないようにするに は、図 4Aの前記絶縁保護層 41をスパッタ成膜する前に、前記配線層 35上に一部、 リフトオフ用レジスト層を形成し、前記リフトオフ用レジスト層に覆われて 、な 、前記検 出回路 60上及び基板 2上に前記絶縁保護層 41をスパッタ成膜し、その後、前記リフ トオフ用レジスト層を除去する。そして、その後、前記レジスト層 42の形成—前記レジ スト層 42への穴部 41dの形成、を行う。

[0073] 図 4Cに示す工程では、前記絶縁保護層 41及び前記レジスト層 42に形成された穴 部 41d, 42d内にリフトオフ用レジスト層 70を形成し、前記レジスト層 42上に、 Al O

2 3 等で形成された絶縁被覆層 43をスパッタ法等にて成膜する。このとき、前記リフトォ フ用レジスト層 70上にも絶縁被覆層 43と同じ材質層が付着する。そして前記リフトォ フ用レジスト層 70を除去する。

[0074] その後、前記絶縁被覆層 43上へ磁気検出素子 10、及び固定抵抗素子 20を形成 するとともに、前記電極層 15, 16, 18, 19、リード層 17の形成を行い、このとき前記 配線層 35の露出面 35b上にまで前記リード層 17や電極層 18, 19を延出形成して 前記配線層 35と前記磁気検出素子 10間、及び前記配線層 35と固定抵抗素子 20 間を電気的に接続する。

[0075] 前記電極層 15, 16, 18, 19やリード層 17を非磁性導電材料によりスパッタ法ゃメ ツキ法等で形成することが可能である。

[0076] 次に、図 4Dに示す工程では、前記磁気検出素子 10及び固定抵抗素子 20上を榭 脂 80でモールド成形する等してパッケージ化した後、各磁気検出装置 1ごとに、ダイ シングにより分離する。あるいはパッケージィ匕は、前記榭脂 80をモールド成形する前 の各磁気検出装置 1ごとに、ダイシングし分離した後、分離された各磁気検出装置 1 ごとに行ってもよい。

[0077] 本実施形態では、前記絶縁保護層 41上にレジスト層 42を塗布することで、絶縁表 面を前記絶縁保護層 41の表面よりも平坦ィ匕面に近づけることができ、したがって平 坦化面に近い絶縁表面上に前記磁気検出素子 10や固定抵抗素子 20を形成できる 。しかも本実施形態の製造方法では、前記レジスト層 42を前記配線層 35上にまで適 切に延出形成できるとともに、図 3のように、前記レジスト層 42の穴形成面 42bと前記 絶縁保護層 41の穴形成面 41bとを連続面として形成でき、前記レジスト層 42の穴形 成面 42bの下面側縁部 42bを、前記絶縁保護層 41の穴形成面 41bの下面側縁部 4 lblよりも前記配線層 35の露出面 35bから離れる方向での前記絶縁保護層 41上に 後退した位置に形成できる。よって、前記電極層 15, 16, 18, 19及びリード層 17の 形成面がなだらかな斜面で形成され、しカゝも前記レジスト層 42と配線層 35とが直接 接触していないので、前記磁気検出素子 10の形成過程等で施される熱処理によつ ても前記レジスト層 42が前記配線層 35上力も剥離することなぐ前記電極層 15, 16 , 18, 19及びリード層 17を断線無く適切に形成でき、前記磁気検出素子 10と配線 層 35間、及び固定抵抗素子 20と配線層 35間の電気的安定性を向上させることが可 能である。

[0078] 本実施形態では前記絶縁層 40は 3層構造であった力 絶縁保護層 41とレジスト層 42との 2層構造であってもよいし、さらには 4層以上であってもよい。

[0079] また実施形態では、磁気検出素子 10と固定抵抗素子 20とが一つづつ設けられて いるが、例えば磁気検出素子 10と固定抵抗素子 20とが夫々 2つ設けられブリッジ回 路を構成して 、ると、より磁気感度に優れた磁気検出装置にできて好ま ヽ。

[0080] また上記の実施形態では、磁気検出素子 10と固定抵抗素子 20との組み合わせで あつたが、例えば Pin方向が異なる磁気検出素子で回路を構成したもの、あるいはマ グネットの N極が接近すると抵抗変化し、 S極が接近すると抵抗変化しない第 1の磁 気検出素子と、マグネットの S極が接近すると抵抗変化し、 N極が接近すると抵抗変 化しない第 2の磁気検出素子とを組みあわせた回路等であってもよい。 図面の簡単な説明

[0081] [図 1]本実施形態の磁気検出装置を示す斜視図、

[図 2]第 1の実施の形態の磁気検出装置を示す、図 1の II II線での縦断面図、 [図 3]図 2の一部を拡大した拡大縦断面図、

[図 4]本実施形態の磁気検出装置の製造工程を示す工程図 (各図は、図 2と同じ縦 断面図である）、

[図 5]レジスト層を配線層上に重ねずに形成した磁気検出装置の縦断面を示す FIB 写真、

符号の説明

[0082] 1 磁気検出装置

2 基板

15、 16、 18、 19 電極層

17 リード層

10 磁気検出素子

20 固定抵抗素子

35 配線層

35b 露出面

36〜38 能動素子

39 抵抗器

40 絶縁層

41 絶縁保護層 (パッシベーシヨン膜）

42 レジスト層

42b, 43b 穴形成面

42bl、43bl 下面側縁部

43 絶縁被覆層

44 穴

60 検出回路 リフトオフ用レジスト層 榭脂

Claims

請求の範囲

[1] 外部磁界により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気検出素子と、前 記磁気検出素子の電気抵抗の変化を検出する検出回路とを有し、

基板上に、配線層を有する前記検出回路が形成され、前記検出回路上及び前記 基板上は絶縁層で覆われ、

前記絶縁層は、前記検出回路上から前記基板上にかけて形成され、前記配線層 上の一部に穴が形成された絶縁保護層と、前記絶縁保護層上に重ねられるとともに 、前記絶縁保護層に形成された前記穴と膜厚方向に対向する位置に穴が設けられ、 前記基板と前記検出回路間の段差に基づく前記絶縁保護層の表面の段差を緩和 するためのレジスト層と、を有して構成され、

前記レジスト層は、前記絶縁保護層を介して前記配線層上にまで延出形成され、 前記レジスト層が前記配線層の上面に直接接触しないように、前記レジスト層の穴形 成面の下面側縁部は、前記絶縁保護層上に配置されており、

前記磁気検出素子は、前記絶縁層の表面に形成され、前記磁気検出素子に接続 される導電性の接続層が前記穴内を通って前記配線層の露出面上にまで形成され て、前記磁気検出素子と前記配線層とが前記接続層を介して導通接続されているこ とを特徴とする磁気検出装置。

[2] 前記レジスト層の前記穴形成面は、下面側から上面側に向けて前記穴の大きさが 徐々に大きくなるように傾く傾斜面で形成される請求項 1記載の磁気検出装置。

[3] 前記絶縁保護層の穴形成面は、下面側力 上面側に向けて前記穴の大きさが徐 々に大きくなるように傾く傾斜面で形成される請求項 1または 2に記載の磁気検出装 置。

[4] 前記絶縁保護層は、 SiN、 SiO、 Al O、 TEOS、 Ta Oのうちいずれ力 1種、ある

2 2 3 2 5

いは 2種以上の積層で形成される請求項 1な 、し 3の 、ずれかに記載の磁気検出装 置。

[5] 前記絶縁保護層は、 SiNで形成される請求項 4記載の磁気検出装置。

[6] 前記配線層は、 Al、 Cu、 Al— Siゝ Al-Si-Cu, Cr, Ta, W, Au, Ag-Pd, Ag

Pt— Pdのうちいずれ力 1種、あるいは 2種以上の積層で形成される請求項 1ないし 5の 、ずれかに記載の磁気検出装置。

[7] 前記配線層は、 A1で形成される請求項 6記載の磁気検出装置。

[8] 前記磁気検出素子と直列に接続された外部磁界により電気抵抗が変化しない固定 抵抗素子が前記絶縁層の表面に形成され、前記磁気検出素子と前記固定抵抗素子 間に設けられた接続層力 前記穴を介して前記配線層と導通されている請求項 1な

V、し 7の 、ずれかに記載の磁気検出装置。

[9] 前記固定抵抗素子は、前記磁気検出素子と同じ材料層で形成される請求項 8記載 の磁気検出装置。

[10] 外部磁界により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気検出素子と、前 記磁気検出素子の電気抵抗の変化を検出する検出回路とを有する磁気検出装置の 製造方法において、

(a) 基板上に、前記検出回路を形成する工程、

(b) 前記検出回路上力も前記基板上に絶縁保護層をスパッタあるいは CVD成膜し このとき前記検出回路を構成する配線層上の一部が露出するように前記絶縁保護層 に穴を形成する工程、

(c) 前記絶縁保護層上にレジスト層を塗布して、少なくとも前記絶縁保護層で覆わ れた前記基板と前記検出回路間の段差を緩和するとともに、前記絶縁保護層に形成 された前記配線層上での穴と膜厚方向で重なる穴を前記レジスト層に形成し、このと き、前記レジスト層が前記配線層の上面に直接接触しないように、前記レジスト層の 穴形成面の下面側縁部を、前記絶縁保護層上に配置する工程、

(d) 前記絶縁表面に前記磁気検出素子を形成し、且つ、前記磁気検出素子に接 続される導電性の接続層を、前記穴内を通って前記配線層の露出面上にまで延出 形成して、前記磁気検出素子と前記配線層とを前記接続層を介して導通させる工程 を有することを特徴とする磁気検出装置の製造方法。

[11] 前記 (b)工程で、前記絶縁保護層に形成された穴形成面を、下面側から上面側に 向けて徐々に前記穴の大きさが大きくなるように傾く傾斜面で形成する請求項 10記 載の磁気検出装置の製造方法。

[12] 前記 (c)工程で、前記レジスト層に形成された穴形成面を、下面側から上面側に向 けて徐々に前記穴の大きさが大きくなるように傾く傾斜面で形成する請求項 10また は 11に記載の磁気検出装置の製造方法。

[13] 前記レジスト層に対し熱硬化を行う前に、熱処理を施して、前記傾斜面を形成する 請求項 12記載の磁気検出装置の製造方法。

[14] 前記 (b)工程で、前記絶縁保護層に対し穴を形成せずに、前記 (c)工程で形成さ れたレジスト層をマスクとして利用して、前記レジスト層に形成された穴力も露出する 前記絶縁保護層を除去して、前記絶縁保護層に前記配線層の上面が露出する穴を 形成する請求項 10ないし 13のいずれかに記載の磁気検出装置の製造方法。

[15] 前記 (c)工程と前記 (d)工程の間に、

(e) 前記レジスト層上に、前記磁気検出素子の下地膜として無機絶縁層を形成する 工程、

を有する請求項 10ないし 14のいずれかに記載の磁気検出装置の製造方法。