(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板のおもて面に下部電極層及び発熱抵抗素子となる電気的抵抗の低い第１の膜を設ける工程と、
前記第１の膜を所望の形状に加工して前記下部電極層及び発熱抵抗素子を形成する工程と、
前記下部電極層上にＴＭＲ膜を形成する工程と、
前記ＴＭＲ膜を所望の形状に加工してＴＭＲ層としＴＭＲ磁気センサを形成する工程と、
前記発熱抵抗素子およびＴＭＲ磁気センサを形成した前記支持基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記発熱抵抗素子およびＴＭＲ磁気センサ上の前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、前記発熱抵抗素子とＴＭＲ磁気センサを引き出し配線層で電気的に結合する工程と、
前記引き出し配線層および層間絶縁膜上を保護膜で保護する工程と、
前記支持基板の裏面の、設けられた前記ＴＭＲ磁気センサから前記発熱抵抗素子にまたがる領域に対向する領域に前記支持基板の熱容量を小さくするための少なくとも１つの凹部を形成する工程と、
を備えたことを特徴とするＴＭＲ磁気センサデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＴＭＲ(Tunnel Magneto-Resistance)効果を利用したＴＭＲ磁気センサデバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＴＭＲ磁気センサは、固定層の磁化方向とフリー層の磁化の方向が平行の時にトンネル酸化膜を流れる電流が大きくなり磁気センサの抵抗値が小さくなる。一方、固定層の磁化方向とフリー層の磁化方向が反平行の時は、トンネル酸化膜を流れる電流が小さくなり磁気センサの抵抗値が大きくなる。近年、このようなＴＭＲ効果を利用した、モーターの回転角検知センサの開発が積極的に進められている。一方で、回転角検知センサは角度検出の高精度化要求が強く、センサの高感度化、低歪化とともに検出角度の補正技術開発が積極的に行われている。
【０００３】
このような回転角検知の磁気センサにあっては、同時に設定されるべき固定層の磁化方向制御に関してさまざまな技術が提案され、ついては、前記固定層の磁化方向制御技術を用いた回転角の補正方法に関して、出力波形の位相差を利用した技術などが提案されている。例えば、下記特許文献１に記載の、特定のセンサに対して非常に大きな電流を流し、その際に発生するジュール熱を利用し同一ウエハ上で固定層の磁化方向を制御する手法や、下記特許文献２に記載の、交換結合バイアス磁界を利用したセルフピン止め構造による、固定層の磁化方向制御などである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００２−５１９８７３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８５０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなＴＭＲ磁気センサにあっては、固定層の磁化制御に、例えば上記特許文献１の構造であれば、特定のセンサ部に対し前記センサ部の磁化方向を揃えるために必要とされる温度まで上昇しうる電流が必要とされ、発熱体の信頼性を担保しうる構造設計にかかる制約が大きくなる(固定層にＩｒ−Ｍｎを用いた場合は、２６０℃、Ｐｔ−Ｍｎを用いた場合は、３００℃まで温度を上昇する必要がある)。
更には、上記特許文献２記載の構造にあっては、磁性膜の交換結合磁界効果を応用したセルフピン止め構造と称する手法で磁化方向制御を行っている。この場合、外部からの外乱磁界に対する磁気センサのロバスト性能が劣るなどの課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ＴＭＲ磁気センサ部の熱容量と熱コンダクタンスを小さくすることで、ＴＭＲ磁気センサ部の温度に対する応答性と制御性を高め、ジュール熱を応用した熱処理において固定層の磁化方向制御を行うＴＭＲ磁気センサデバイスの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、支持基板のおもて面に下部電極層及び発熱抵抗素子となる電気的抵抗の低い第１の膜を設ける工程と、前記第１の膜を所望の形状に加工して前記下部電極層及び発熱抵抗素子を形成する工程と、前記下部電極層上にＴＭＲ膜を形成する工程と、前記ＴＭＲ膜を所望の形状に加工してＴＭＲ層としＴＭＲ磁気センサを形成する工程と、前記発熱抵抗素子およびＴＭＲ磁気センサを形成した前記支持基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記発熱抵抗素子およびＴＭＲ磁気センサ上の前記層間絶縁膜にコンタクトホールを形成し、前記発熱抵抗素子とＴＭＲ磁気センサを引き出し配線層で電気的に結合する工程と、前記引き出し配線層および層間絶縁膜上を保護膜で保護する工程と、前記支持基板の裏面の、設けられた前記ＴＭＲ磁気センサから前記発熱抵抗素子にまたがる領域に対向する領域に前記支持基板の熱容量を小さくするための少なくとも１つの凹部を形成する工程と、を備えたことを特徴とするＴＭＲ磁気センサデバイスの製造方法にある。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、固定層の磁化方向制御に必要とされる温度まで、ＴＭＲ磁気センサに設けられた発熱抵抗素子のジュール熱を用い、発熱抵抗素子のジュール熱を効率的に伝播させるために、ＴＭＲ磁気センサ部の熱容量と熱コンダクタンスを小さくし、固定層の磁化方向制御に必要とされる温度を得るための電流量を、従前のセンサ構造と比べて極端に小さくすることが可能なＴＭＲ磁気センサデバイスを製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明によるＴＭＲ磁気センサデバイスを同一ウエハ上にアレイ状に形成したＴＭＲ磁気センサデバイスアレイの斜視図である。
【図２】図１の各ＴＭＲ磁気センサデバイスの縦断面図である。
【図３】図１の隣接する２つのＴＭＲ磁気センサデバイスの上面図と下面図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるＴＭＲ磁気センサデバイスの製造方法を示す工程縦断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２によるＴＭＲ磁気センサデバイスの製造方法を示す工程縦断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３によるＴＭＲ磁気センサデバイスの製造方法を示す工程縦断面図である。
【図７】図６の続きの製造方法を示す工程縦断面図である。
【図８】図６の続きの製造方法の変形例を示す工程縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明によるＴＭＲ磁気センサデバイスおよびその製造方法を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明によるＴＭＲ磁気センサデバイス１００を同一ウエハ上にアレイ状に形成したＴＭＲ磁気センサデバイスアレイの斜視図である。図２は図１の各ＴＭＲ磁気センサデバイス１００の縦断面図である。図３は図１の隣接する２つのＴＭＲ磁気センサデバイス１００の上面図と下面図で、(ａ)が上面図(ただし内部の概略構造を透視して示している)、(ｂ)が下面図である。
【００１２】
図１において、各ＴＭＲ磁気センサデバイス１００はそれぞれ概略、中央にＴＭＲ磁気センサ部１０１、両側端に電気的接続を行うボンディングパッド部１０２を備えている。各ＴＭＲ磁気センサデバイス１００は図２に縦断面図で示す構造を有する。なお図２では、ＴＭＲ磁気センサ部１０１の構造を中心に示されており、ボンディングパッド部１０２等を含む周囲部分の構成の詳細は省略されている。
【００１３】
図２に示すように、例えば単結晶Ｓｉ基板のおもて面上に酸化膜である熱酸化膜２０２が形成され支持基板２０１の熱酸化膜２０２上に、下部電極層２０３とＴＭＲ層２０４で構成されるＴＭＲ磁気センサ２０９と、発熱抵抗素子２１０が形成されている。ＴＭＲ層２０４は、固定層とフリー層の間にトンネル酸化膜(共に図示省略)が形成されるように構成されている。
【００１４】
ＴＭＲ磁気センサ２０９、発熱抵抗素子２１０上にはさらに、層間絶縁膜２０５、保護膜２０７が順に積層されている。また、ＴＭＲ磁気センサ２０９、発熱抵抗素子２１０上には、層間絶縁膜２０５に形成されたコンタクトホール４０３により引き出し配線層２０６が形成され、詳細は図示されていないが、ボンディングパッド部１０２を含め所望の配線が施されている。そして支持基板２０１の裏面のＴＭＲ磁気センサ２０９、発熱抵抗素子２１０の下部に当たる部分には切り欠き部である凹部２０８が形成されている。
【００１５】
図３の(ａ)(ｂ)に上面図と下面図で示すように、各ＴＭＲ磁気センサデバイス１００は同じ構造を有し、(ｂ)に示すように、凹部２０８は周囲に支持基板２０１を残すようして支持基板２０１の裏面のＴＭＲ磁気センサ２０９、発熱抵抗素子２１０を形成した領域と反対側の領域に一面に渡って形成されている。
【００１６】
図４はこの発明の実施の形態１によるＴＭＲ磁気センサデバイスの製造方法を示す工程縦断面図である。以下、製造方法を説明すると、最初に、(ａ)に示す工程では、支持基板２０１としてベアのＳｉ基板上に酸化膜４０１(熱酸化膜２０２に相当)をおもて裏両面に形成した、例えば５００ｎｍの膜厚まで酸化された、ものを用意する。
【００１７】
次に(ｂ)に示す工程では、例えばＰＶＤ(Physical Vapor Deposition)装置を用い、ＴＭＲ磁気センサ２０９の下部電極層２０３となる、および発熱抵抗素子２１０となる、例えばＴｉやＰｔなどの金属膜４０２(第１の膜)を支持基板２０１のおもて面に堆積する。ここで、金属膜４０２は電気的な抵抗値が低い材料であれば、特段の制約を設けるものではない。
【００１８】
次に(ｃ)に示す工程では、金属膜４０２を、例えば写真製版等の技術を用いて所望のパターンにエッチング除去する。このようにして、ＴＭＲ磁気センサ２０９の下部電極層２０３および発熱抵抗素子２１０の層が完成する。
引き続き、ＰＶＤ装置を用いてＴＭＲ膜(２０４)を堆積する。この発明においては、ＴＭＲ膜(２０４)について、特段膜仕様を定めるものではなく、如何なる積層構造や膜種及び、材料、膜厚であっても、ＴＭＲ効果が確認される構造であれば、特別に限定されるものではない。
【００１９】
つぎに、ＴＭＲ膜(２０４)の一部を写真製版等の技術を用い所望のパターンに選択的にエッチング除去し、ＴＭＲ層２０４を形成する。ここで、ＴＭＲ層２０４は、例えばＩＢＥ装置(Ion Beam Etching)装置を用い、ＴＭＲ膜の全部がエッチング除去され、且つ下部電極層２０３は十分に電極膜として残っている時間にて選択的にエッチング除去する。ここで、下部電極層２０３が十分に残っている時間とは、下部電極層２０３に後述するコンタクトホール４０３をＲＩＥ(Reactive Ion Etching)装置等を用いて形成する時、当該エッチング装置におけるオーバーエッチングにおいて下部電極層２０３が膜減りしたとしても、電極としての機能を十分備える膜厚であることが可能な時間を意味している。
【００２０】
引き続き、電気的な絶縁を確保するために、ＰＥＣＶＤ(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)装置を用いて層間絶縁膜２０５となる、例えば窒化珪素膜を電気的な絶縁が担保される膜厚まで堆積する。ここで、電気的絶縁を担保する膜厚とは、電源電圧を１０年間連続的に通電し続けた場合においても、層間絶縁膜２０５の電気的な絶縁破壊が生じない膜厚を意味している。
【００２１】
その後、層間絶縁膜２０５を写真製版技術とＲＩＥ装置によるエッチング技術を用いてＴＭＲ層２０４と下部電極層２０３と発熱抵抗素子２１０となる下部電極層２０３の一部にオーミックコンタクトが確保される処理条件にて、エッチング除去する。このようにして、コンタクトホール４０３が完成する。
【００２２】
次に(ｄ)に示す工程では、引き出し配線層２０６を形成するために、ＰＶＤ装置を用いＡｌＳｉＣｕ膜を所望の膜厚まで堆積する。なお、引き出し配線層２０６の材料については、電気的な抵抗値が低く、オーミックコンタクトが得られる材料であれば、特段ＡｌＳｉＣｕ膜に限定するものではない。更には、ここで言う所望の膜厚とは、電気的及び物理的なストレスが引き出し配線層２０６に加わったとした場合であっても、最低１０年間は信頼性が確保される膜厚を意味している。すなわち、端的にはマイグレーション耐性が確保される膜厚を意味している。その後、コンタクトホール４０３形成時と同じく、写真製版技術とエッチング技術を用いて引き出し配線層２０６を、所望のパターンにエッチング除去する。例えば、ＴＭＲ磁気センサ２０９と発熱抵抗素子２１０、さらにはボンディングパッド部１０２を電気的に結合させる。
【００２３】
引き続き、ＴＭＲ磁気センサデバイス１００表面を保護するために、ＰＥＣＶＤ装置を用いて例えば窒化珪素膜を、所謂パッシベーション膜としての機能が十分に担保される膜厚まで堆積し、保護膜２０７とし、ここでは図示しないボンディングパッド部１０２を写真製版技術とＲＩＥ装置によりにエッチング除去により露出させる。
【００２４】
最後に(ｅ)に示す工程では、ウエハ裏面、すなわち単結晶Ｓｉの支持基板２０１の裏面、の所定の位置にエッチング孔を開口しエッチング孔から、例えばＴＭＡＨ(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)溶液を導入して、支持基板２０１の裏面に凹部２０８を形成する。このようにしてＴＭＲ磁気センサ２０９と発熱抵抗素子２１０とを備え、さらに例えば、支持基板２０１のＴＭＲ磁気センサ２０９から発熱抵抗素子２１０にまたがる領域の直下に、すなわち支持基板２０１の裏面の、ＴＭＲ磁気センサ２０９から発熱抵抗素子２１０にまたがる領域直下の領域全体に亘る、凹部２０８を備えた、ＴＭＲ磁気センサデバイス１００が完成する。
【００２５】
この実施の形態におけるＴＭＲ磁気センサデバイス構造においては、ＴＭＲ磁気センサ２０９に隣接配置した発熱抵抗素子２１０のジュール熱による熱処理が可能となり、従来必要とされた固定層の磁化方向制御のために熱処理装置を必要とせず、同一ウエハ上に複数個形成された個々のＴＭＲ磁気センサデバイスの磁化方向制御を個々のセンサ単位で行え、回転角を検出するためのセンサ応用においては、センサ出力波形の歪補正が容易となる。また、同一ウエハ上に形成したＴＭＲ磁気センサ２０９を用いるために、パッケージング等によるマウント精度による誤差が含まれることがなく、高精度な補正が行える。
【００２６】
固定層の磁化方向制御に必要とされる温度まで、ＴＭＲ磁気センサに設けられた、発熱抵抗素子のジュール熱を用い、発熱抵抗素子のジュール熱を効率的に伝播させるために、ＴＭＲ磁気センサ部の熱容量と熱コンダクタンスを小さくし、固定層の磁化方向制御に必要とされる温度を得るための電流量を、従前のセンサ構造と比べて極端に小さくすることが可能である。例えば、大気圧の環境下において数ＫΩの抵抗体に３０ｍＡの電流を流すことで、ＴＭＲ磁気センサ部の温度が３００℃まで上昇すると試算された。
【００２７】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるＴＭＲ磁気センサデバイスの製造方法を示す工程縦断面図である。図５の(ａ)から(ｄ)は実施の形態１と同様の工程であり、詳細な説明を省略する。よって、以下に説明するこの実施の形態は、この実施の形態特有の構造と製造方法、これらに起因する効果についてのみ記載し、その他は、実施の形態１と同様であるために説明を省略する。
【００２８】
図５の(ｅ)に示す工程では、同一ＴＭＲ磁気センサデバイス１００内の、ウエハ裏面、すなわち支持基板２０１の裏面、の所定の位置に少なくとも２箇所以上に、エッチング孔を開口し、エッチング孔から、例えばＴＭＡＨ(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)溶液を導入して、単結晶Ｓｉからなる支持基板２０１の裏面に凹部２０８ａ，２０８ｂを形成する。ここで、ウエハ裏面に設けるエッチング孔は、ＴＭＲ磁気センサ２０９の直下５０１と発熱抵抗素子２１０の直下５０２にそれぞれ設けて、凹部２０８ａ，２０８ｂを選択的に形成している。すなわち支持基板２０１の裏面の、ＴＭＲ磁気センサ２０９と発熱抵抗素子２１０の直下にそれぞれ凹部２０８ａ，２０８ｂが形成される。
【００２９】
このようにして、凹部２０８ａ，２０８ｂを備えたＴＭＲ磁気センサ２０９と発熱抵抗素子２１０を設けたＴＭＲ磁気センサデバイス１００が完成する。ここで、実施の形態１と異なり、ＴＭＲ磁気センサ２０９と発熱抵抗素子２１０との間に所定の長さで、支持基板２０１の裏面に複数個所のエッチング領域を設ける。この実施の形態では５０１と５０２の２箇所で説明した。
【００３０】
ここで言う所定の長さとは、機械的かつ物理的な強度が十分に確保され、凹部形成時のエッチング誤差も考慮に入れて、所望の強度が確保される長さを意味している。
【００３１】
また、この実施の形態におけるＴＭＲ磁気センサデバイス構造においては、実施の形態１と同じ効果を奏することは言うまでもなく、更に、ＴＭＲ磁気センサデバイス１００の機械的強度が高いことを特徴としている。
【００３２】
さらにこの実施の形態におけるＴＭＲ磁気センサデバイス構造においては、支持基板の裏面の、設けられたＴＭＲ磁気センサから発熱抵抗素子にまたがる領域に対向する領域(直下の領域)に、支持基板の熱容量を小さくするための複数の凹部を設けることにある。
なお、凹部の長さ、個数、間隔は上記の強度、加工誤差、ＴＭＲ磁気センサ２０９と発熱抵抗素子２１０の位置等を考慮に入れて決定するのが望ましい。
【００３３】
実施の形態３．
この実施の形態にかかるＴＭＲ磁気センサデバイスは、実施の形態１、２で示したＴＭＲ磁気センサデバイス１００と基本的な効果は同じであるが、実施の形態１、２記載の構造よりもＴＭＲ磁気センサデバイス１００に必要とされる面積が小さくできることを特徴としている。言い換えると、実施の形態１記載の構造では、ＴＭＲ磁気センサ２０９と発熱抵抗素子２１０が二次元的に同一面に配置されている。
【００３４】
一方、この実施の形態に記載のＴＭＲ磁気センサデバイス１００においては、発熱抵抗素子２１０の直上にＴＭＲ磁気センサ２０９を積層形成により設けている。これにより、三次元の二階建て構造とし、チップ内における、センサ占有面積を小さくできることが特徴である。また、副次的効果として、発熱抵抗素子２１０とＴＭＲ磁気センサ２０９の物理的な距離を短くでき、実施の形態１，２の構造に比べて効率的な熱伝導が可能となる。なお、ＴＭＲ磁気センサ２０９上に発熱抵抗素子２１０を設けても良く、同様な効果が得られる。
【００３５】
図６から８はこの発明の実施の形態３によるＴＭＲ磁気センサデバイスの製造方法を示す工程縦断面図である。以下、順を追って、この実施の形態にかかる実施工程を説明するが、上記と同様に以下に説明するこの実施の形態は、この実施の形態特有の構造と、それに起因する効果について主に記載し、その他は、実施の形態１、２と同様である。
【００３６】
また、例えば実施の形態１、２記載のＴＭＲ磁気センサデバイス１００と同様のディメンジョンにおいて図示した場合は、図６の(ｅ)に記載のＴＭＲ磁気センサデバイス１００のように２素子が搭載可能である。すなわち、実施の形態１，２記載のＴＭＲ磁気センサデバイス１００に比べチップ面積が半分であることを意味している。
【００３７】
最初に、(ａ)に示す工程では、支持基板２０１として、ベアのＳｉ基板上に酸化膜４０１を、例えば５００ｎｍの膜厚まで酸化させて形成したものを用意する。
【００３８】
次に(ｂ)に示す工程では、例えばＰＶＤ装置を用い、発熱抵抗素子２１０となる材料６０１を、例えばＴｉやＰｔなどの金属膜やＴｉＮ等の金属窒化膜、更にはＷＳｉのようなシリサイド材料等にて堆積する(第１の膜)。ここで言う発熱抵抗素子２１０となる材料とは、絶縁膜以外の電気抵抗を持った材料であれば、特段の制約を設けるものではない。
【００３９】
次に(ｃ)に示す工程では、発熱抵抗素子２１０となる材料６０１を、例えば写真製版等の技術を用いて所望のパターンにエッチング除去する。このようにして、発熱抵抗素子２１０が完成する。
【００４０】
そして電気的な絶縁を確保するために、ＰＥＣＶＤ装置を用いて層間絶縁膜６０２(第１の層間絶縁膜)を、例えば窒化珪素膜を電気的な絶縁が担保される膜厚まで堆積する。ここで、電気的絶縁を担保する膜厚とは、電源電圧を１０年間連続的に通電し続けた場合においても、前記絶縁膜の電気的な絶縁破壊が生じない膜厚を意味している。
【００４１】
次に(ｄ)に示す工程では、上記実施の形態と同様に、例えばＰＶＤ(Physical Vapor Deposition)装置を用い、ＴＭＲ磁気センサ２０９の下部電極層２０３となる、例えばＴｉやＰｔなどの金属膜を堆積させ(第２の膜)、所望のパターンにエッチング除去して下部電極層２０３を形成する。引き続き、ＰＶＤ装置を用いて下部電極層２０３上にＴＭＲ膜(２０４)を堆積し、所望のパターンに選択的にエッチング除去し、ＴＭＲ層２０４とすることでＴＭＲ磁気センサ２０９形成する。
【００４２】
そして、電気的な絶縁を確保するために、ＰＥＣＶＤ(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)装置を用いて層間絶縁膜２０５(第２の層間絶縁膜)となる、例えば窒化珪素膜を電気的な絶縁が担保される膜厚まで堆積する。
【００４３】
その後、層間絶縁膜２０５を写真製版技術とＲＩＥ装置によるエッチング技術を用いてＴＭＲ層２０４と下部電極層２０３の一部にオーミックコンタクトが確保される処理条件にて、エッチング除去を行い、コンタクトホール４０３を形成する。さらに同様にして、図６の(ｅ)に示すように層間絶縁膜２０５，６０２に亘って写真製版技術とＲＩＥ装置によるエッチング技術を用いて発熱抵抗素子２１０の一部にオーミックコンタクトが確保される処理条件にて、エッチング除去を行い、コンタクトホール４０３を形成する。これらのコンタクトホール４０３を形成は通常、同時に行われる。
【００４４】
次に、引き出し配線層２０６を形成するために、ＰＶＤ装置を用いＡｌＳｉＣｕ膜を所望の膜厚まで堆積する。その後、コンタクトホール４０３形成時と同じく、写真製版技術とエッチング技術を用いて引き出し配線層２０６を、所望のパターンにエッチング除去する。例えば、ＴＭＲ磁気センサ２０９と発熱抵抗素子２１０、さらにはボンディングパッド部１０２を電気的に結合させる。
【００４５】
引き続き、ＴＭＲ磁気センサデバイス１００表面を保護するために、ＰＥＣＶＤ装置を用いて例えば窒化珪素膜を、所謂パッシベーション膜としての機能が十分に担保される膜厚まで堆積し、保護膜２０７とし、ここでは図示しないボンディングパッド部１０２を写真製版技術とＲＩＥ装置によりにエッチング除去により露出させる。
【００４６】
最後に図７に示す工程では、ウエハ裏面、すなわち単結晶Ｓｉの支持基板２０１の裏面の所定の位置にエッチング孔を開口しエッチング孔から、例えばＴＭＡＨ(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)溶液を導入して、支持基板２０１の裏面に凹部２０８を形成する。このようにして、各ＴＭＲ磁気センサデバイス１００のＴＭＲ磁気センサ２０９と発熱抵抗素子２１０を積層形成し、その領域の直下に凹部２０８を備えた、ＴＭＲ磁気センサデバイス１００が完成する。
【００４７】
なお上記実施の形態２と同様に、図８に示すように、各ＴＭＲ磁気センサデバイス１００毎に２箇所以上に、エッチング孔８０１，８０２を開口し、エッチング孔から、例えばＴＭＡＨ(Tetra Methyl Ammonium Hydroxide)溶液を導入して、単結晶Ｓｉの支持基板２０１の裏面に凹部２０８ａ，２０８ｂを形成してもよい。
【００４８】
さらにこの実施の形態におけるＴＭＲ磁気センサデバイス構造においては、各ＴＭＲ磁気センサデバイス毎に、支持基板の裏面の、設けられたＴＭＲ磁気センサから発熱抵抗素子にまたがる領域に対向する領域(直下の領域)に、支持基板の熱容量を小さくするための複数の凹部を設けることにある。
なお上記と同様、凹部の長さ、個数、間隔は上記の強度、加工誤差、ＴＭＲ磁気センサ２０９と発熱抵抗素子２１０の位置等を考慮に入れて決定すればよい。
【００４９】
この実施の形態３のＴＭＲ磁気センサデバイス１００にあっては、上述の実施の形態１、２に記載のセンサと同じ効果を奏することは言うまでもなく、このようにして、発熱抵抗素子２１０の直上にＴＭＲ磁気センサ２０９を備えた(ＴＭＲ磁気センサ２０９の直上に発熱抵抗素子２１０を備えてもよい)、ＴＭＲ磁気センサデバイス１００が完成する。
【００５０】
この実施の形態３におけるＴＭＲ磁気センサデバイス１００にあっては、小型化が容易で熱伝導に対して実施の形態１，２よりも高感度なＴＭＲ磁気センサデバイス１００である。また、副次的な効果として、ウエハ１枚当たりの素子の理論取れ数が向上する。
【００５１】
さらに、ＴＭＲ磁気センサデバイス１００内に形成されるＴＭＲ磁気センサ２０９と発熱抵抗素子２１０のそれぞれの数は上記説明や図示のものに限定されず、必要に応じた数のものをそれぞれに形成すればよく、少なくとも１つのＴＭＲ磁気センサと、少なくとも１つの発熱抵抗素子と、少なくとも１つの凹部とを設けたものとすることができる。
【００５２】
この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。
【符号の説明】
【００５３】
１００  ＴＭＲ磁気センサデバイス、１０１  ＴＭＲ磁気センサ部、１０２  ボンディングパッド部、２０１  支持基板、２０２  熱酸化膜、２０３  下部電極層、２０４  ＴＭＲ層、２０５，６０２  層間絶縁膜、２０６  引き出し配線層、２０７  保護膜、２０８，２０８ａ，２０８ｂ  凹部、２０９  ＴＭＲ磁気センサ、２１０  発熱抵抗素子、４０１  酸化膜、４０２  金属膜、４０３  コンタクトホール、６０１  材料、６０２  層間絶縁膜。
【要約】
【課題】ＴＭＲ磁気センサ部の熱容量を小さくすることで、ＴＭＲ磁気センサ部の温度に対する応答性と制御性を高めジュール熱を応用した熱処理において固定層の磁化方向制御を行うＴＭＲ磁気センサデバイス等を提供する。
【解決手段】支持基板のおもて面に、少なくとも１つのＴＭＲ磁気センサと、前記ＴＭＲ磁気センサの近傍に、前記ＴＭＲ磁気センサの固定層における磁化方向制御のための加熱を行う少なくとも１つの発熱抵抗素子と、を設け、前記支持基板の裏面の、設けられた前記ＴＭＲ磁気センサから前記発熱抵抗素子にまたがる領域に対向する領域に、前記支持基板の熱容量を小さくするための少なくとも１つの凹部を設けた。
【選択図】図２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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