(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さが均一で両面が同程度の粗さに研磨された第１の支持基板の一面に、硬化後に耐熱性を有するエポキシ接着剤を塗布する第１工程と、
第１の支持基板よりも小さく、かつ、両面を同程度の粗さに研磨したIII−Ｖ族化合物半導体単結晶基板を、前記エポキシ接着剤を介して、所定の接着条件のもとで第１の支持基板の一面に接着する第２工程と、
前記単結晶基板を面出し表面研磨する第３工程と、
前記単結晶基板の鏡面研磨面に、ホール素子パターンとしての感磁性部を形成する第４工程と、
厚さが均一で両面が同程度の粗さに研磨され、かつ、前記単結晶基板と同等以上の大きさを持つ第２の支持基板の一面に、仮接着剤を均一の厚さに塗布する第５工程と、
前記仮接着剤を介して、第２の支持基板の一面と前記感磁性部が形成された側の前記単結晶基板の一面とを所定の接着条件のもとで仮接着する第６工程と、
第６工程により得られた部材から第１の支持基板を除去する第７工程と、
第７工程により露出された前記単結晶基板を、前記感磁性部が露出するまで研磨する第８工程と、
第８工程により露出された個々の前記感磁性部を第２の支持基板ごと切断して多数のホール素子チップを分割形成する第９工程と、
エポキシ接着剤を介して、前記ホール素子チップを電流センサ用の磁性体コアに所定の接着条件のもとで本接着する第１０工程と、
第１０工程により前記磁性体コアに接着された前記ホール素子チップから第２の支持基板を除去し、前記感磁性部に電極を形成してこの感磁性部を覆うように保護膜を形成する第１１工程と、
前記磁性体コア及び前記感磁性部を含む磁気回路を構成するように他の磁性体コアを組み付ける第１２工程と、
を有することを特徴とする電流センサの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載した電流センサの製造方法において、
前記第５工程では、第２の支持基板の一面に前記仮接着剤を適量滴下してスピンコートした後に、ソフトベーク、ハードベークを順次行って前記仮接着剤を均一の厚さに成膜し、更に、前記第６工程における接着条件として、第２の支持基板と前記単結晶基板との間を減圧、脱気した状態で、成膜後の前記仮接着剤を介して１．２２〜１．３３［ｋｇ／ｃｍ２］の圧力で加圧し、１６０〜２００［℃］にて３〜１０分間加熱することを特徴とする電流センサの製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載した電流センサの製造方法において、
前記第１工程及び第１０工程により塗布される前記エポキシ接着剤は、その塗布直後の粘度が１０００〜５００００［ｍＰａ・ｓ］（２５℃）であることを特徴とする電流センサの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載した電流センサの製造方法において、
前記第２工程における接着条件として、第１の支持基板と前記単結晶基板との間を減圧、脱気した状態で、前記エポキシ接着剤を介して所定の圧力で加圧し、６０〜１００［℃］にて２４時間〜１時間加熱することを特徴とする電流センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホール素子を内蔵した電流センサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は、特許文献１に記載されたホール素子の製造工程を示す図である。以下、この製造工程を略述する。
まず、半絶縁性ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）基板１の所望の領域にＳｉイオンを注入し、熱処理を行って注入領域をｎ形にすることにより、ホール素子の能動層を形成する。この能動層にオーミック電極を形成し、ＧａＡｓ基板１の一方の面にホール素子としての感磁性部２を形成する（図２（ａ））。
【０００３】
次に、ＧａＡｓ基板１の感磁性部２が形成された面にガラスやセラミックからなるラッピング用治具３を貼り付け、ＧａＡｓ基板１の反対側の面（感磁性部２側ではない面）をラッピングする（図２（ｂ），（ｃ））。なお、図２（ｃ）では、ラッピングにより薄くなったＧａＡｓ基板を符号４で示してある。このラッピング後のＧａＡｓ基板４の厚さは、感度を向上させる観点から、１００［μｍ］以下（例えば１００［μｍ］）とする。
【０００４】
次いで、ＧａＡｓ基板４をラッピング用治具３に貼り付けたままの状態で、エポキシ樹脂を用いて、ＧａＡｓ基板４上に３００［μｍ］程度の厚さを持つ磁性体基板（例えばＮｉ−Ｚｎフェライト基板）５を貼り付ける（図２（ｄ））。
更に、ラッピング用治具３を取り外してから、ＧａＡｓ基板４を上にして、すなわち磁性体基板５の裏面に粘着テープ６を貼り付け（図２（ｅ））、ダイシングにより例えば０．５５［ｍｍ］角の個別チップに分割する（図２（ｆ））。
【０００５】
こうして作成した個別チップを対象として、通常のチップと同様の方法でダイボンド、ワイヤボンド、樹脂モールドを行い、図３に示すような電流センサとしての感磁性半導体装置を得るものである。
なお、図３において、４Ａは分割後のＧａＡｓ基板（チップ）、５Ａは磁性体基板（磁性体片）、７はリードフレーム、８は端子引き出し用ワイヤ、９はパッケージ樹脂である。
【０００６】
上記従来技術では、ラッピングにより薄くなったＧａＡｓ基板４をラッピング用治具３に貼り付けたままで、その上に磁性体基板５を貼り付けるようにしているため、ＧａＡｓ基板４の割れを防止して組み立てを容易にすると共に、磁性体基板（磁性体片）５Ａを厚くしてＧａＡｓ基板４Ａの感磁性部２に近付けることにより、磁束の収束による感度向上を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１５２１８５号公報（第２頁右下欄第１行〜第３頁右上欄第１７行、第２図等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかるに、上記従来技術には、図２（ｂ）の工程において、ＧａＡｓ基板１の感磁性部２が形成された面にラッピング用治具３を貼り付ける際の接着剤の成膜条件（接着剤の種類や厚さ、温度等）や接着条件（温度、圧力、時間等）について何ら具体的に開示されていない。このため、感磁性部２とラッピング用治具３との接着面に介在する接着剤の厚さを均一にすることが難しく、割れやすいＧａＡｓ基板１を破損させずに１００［μｍ］以下の厚さまで均一にラッピングすることは困難である。
また、図２（ｄ）の工程による磁性体基板５の接着工程についても、接着剤として単にエポキシ樹脂を用いることしか開示されておらず、エポキシ樹脂の厚さの不均一に起因して接着時に荷重が偏り、ＧａＡｓ基板４が割れてしまう心配がある。
仮に、低粘度のエポキシ樹脂をスピンコート等の成膜方法により均一に成膜したとしても、後工程におけるワイヤボンディング時の温度（例えば２００〜３００［℃］）に耐えられる程度の耐熱性は持っていない。
【０００９】
従って、上記従来技術では、エポキシ樹脂等の接着剤の厚さ、ひいては分割形成後のホール素子チップの厚さを均一にできる保証がなく、個々のホール素子チップや電流センサの感度特性にバラツキを生じたり、製品の歩留まりが低くなる等の問題があった。
【００１０】
そこで、本発明の解決課題は、単結晶基板の接着工程に使用される接着剤の成膜条件や接着条件を改良して単結晶基板の破損を防止し、ホール素子チップの厚さを均一化することにより、感度特性が均一で歩留まりや耐熱性に優れた電流センサの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、厚さが均一で両面が同程度の粗さに研磨された第１の支持基板の一面に、硬化後に耐熱性を有するエポキシ接着剤を塗布する第１工程と、
第１の支持基板よりも小さく、かつ、両面を同程度の粗さに研磨したＩｎＳｂ（インジウムアンチモン）等のIII−Ｖ族化合物半導体単結晶基板を、前記エポキシ接着剤を介して、所定の接着条件のもとで第１の支持基板の一面に接着する第２工程と、
前記単結晶基板を面出し表面研磨する第３工程と、
前記単結晶基板の鏡面研磨面に、ホール素子パターンとしての感磁性部を形成する第４工程と、
厚さが均一で両面が同程度の粗さに研磨され、かつ、前記単結晶基板と同等以上の大きさを持つ第２の支持基板の一面に、仮接着剤を均一の厚さに塗布する第５工程と、
前記仮接着剤を介して、第２の支持基板の一面と前記感磁性部が形成された側の前記単結晶基板の一面とを所定の接着条件のもとで仮接着する第６工程と、
第６工程により得られた部材から第１の支持基板を除去する第７工程と、
第７工程により露出された前記単結晶基板を、前記感磁性部が露出するまで研磨する第８工程と、
第８工程により露出された個々の前記感磁性部を第２の支持基板ごと切断して多数のホール素子チップを分割形成する第９工程と、
エポキシ接着剤を介して、前記ホール素子チップを電流センサ用の磁性体コアに所定の接着条件のもとで本接着する第１０工程と、
第１０工程により前記磁性体コアに接着された前記ホール素子チップから第２の支持基板を除去し、前記感磁性部に電極を形成してこの感磁性部を覆うように保護膜を形成する第１１工程と、
前記磁性体コア及び前記感磁性部を含む磁気回路を構成するように他の磁性体コアを組み付ける第１２工程と、
を有するものである。
【００１２】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載した電流センサの製造方法において、前記第５工程では、第２の支持基板の一面に前記仮接着剤を適量滴下してスピンコートした後に、ソフトベーク、ハードベークを順次行って前記仮接着剤を均一の厚さに成膜し、更に、前記第６工程における接着条件として、第２の支持基板と前記単結晶基板との間を減圧、脱気した状態で、成膜後の前記仮接着剤を介して１．２２〜１．３３［ｋｇ／ｃｍ２］の圧力で加圧し、１６０〜２００［℃］にて３〜１０分間加熱するものである。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載した電流センサの製造方法において、前記第１工程及び第１０工程により塗布される前記エポキシ接着剤は、その塗布直後の粘度が１０００〜５００００［ｍＰａ・ｓ］（２５℃）であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載した電流センサの製造方法において、前記第２工程における接着条件として、第１の支持基板と前記単結晶基板との間を減圧、脱気した状態で、前記エポキシ接着剤を介して所定の圧力で加圧し、６０〜１００［℃］にて２４時間〜１時間加熱するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、半導体単結晶基板の支持基板への仮接着工程や電流センサ用の磁性体コアとの本接着工程において、これらに使用される接着剤の成膜条件や接着条件を改良することにより、単結晶基板の破損を防止すると共に耐熱性を高め、ホール素子チップの厚さの均一化に寄与することができる。このため、感度特性が均一で歩留まりに優れ、かつ低ノイズの電流センサを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係る電流センサの製造工程を示す図である。
【図２】特許文献１に記載されたホール素子の製造工程を示す図である。
【図３】特許文献１に記載された感磁性半導体装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、この実施形態に係る電流センサの製造工程を示す図である。ここでは、感磁性部を作り込む半導体基板として、電子移動度が大きいIII−Ｖ族化合物半導体単結晶基板であるＩｎＳｂ基板を用いた電流センサの製造工程につき説明する。
【００１８】
まず、シリコンやセラミックス、ガラス等からなり、安価で入手が容易であって、厚さが均一な第１の支持基板１１を用意する。この支持基板１１の厚さは、例えば１［ｍｍ］であり、その直径は、後述するＩｎＳｂ単結晶基板１３と同等以上（例えば４インチ）とする。ここで、支持基板１１の両面は同程度の粗さで研磨して平行度を出すことが望ましい。
【００１９】
この第１の支持基板１１の一面に、エポキシ接着剤１２を塗布する（図１（ａ））。使用するエポキシ接着剤１２は、一液性、二液性を問わず、塗布直後は粘度が１０００〜５００００［ｍＰａ・ｓ］（２５℃）程度であって、硬化後にはワイヤボンディング時の温度（２００〜３００［℃］）に対する耐熱性を有するものである。エポキシ接着剤１２の塗布方法は、キャスト、スピンコート、スプレーコート、刷毛塗り、ディスペンス等、支持基板１１の一面に適量を均一に塗布できる方法であれば手段を選ばない。
【００２０】
次に、厚さが例えば５００［μｍ］（５００±２５［μｍ］）で直径が例えば２インチのＩｎＳｂ単結晶基板１３を用意する。このＩｎＳｂ単結晶基板１３の両面を同程度の粗さで研磨して平行度を出し、その一面を、第１の支持基板１１のエポキシ接着剤１２の塗布面に貼り合わせる（図１（ｂ））。その際、両基板１１，１３の間を減圧して脱気状態で加圧及び加熱が可能な貼り合わせ装置を用い、加熱温度を６０〜１００［℃］程度として２４時間〜１時間程度の時間をかけて貼り合わせる。
【００２１】
なお、支持基板１１及びＩｎＳｂ単結晶基板１３の各両面を同程度の粗さで研磨する理由は、基板１１，１３の両面で粗さが異なると応力が発生してたわんでしまい、両基板１１，１３を貼り合わせた際に単結晶基板１３にクラックが発生してしまうためである。ここで、ＩｎＳｂ単結晶基板１３を支持基板１１に貼り合わせることで、割れやすいＩｎＳｂ単結晶基板１３の強度を増し、後工程における取り扱いを容易にしている。
【００２２】
次いで、精密研磨装置を用いて、ＩｎＳｂ単結晶基板１３を面出し鏡面研磨する（図１（ｃ））。
そして、ＩｎＳｂ単結晶基板１３の鏡面研磨面にフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成した後、エッチングやブラスト等の方法により、ホール素子パターンである感磁性部１４を多数、形成する（図１（ｄ））。ここで、感磁性部１４の深さは１〜１０［μｍ］とすることが望ましく、例えば５［μｍ］に設定される。
【００２３】
更に、シリコンやセラミックス、ガラス等からなり、厚さが均一な第２の支持基板１５を用意する。この支持基板１５の厚さは、例えば１［ｍｍ］であり、その直径は、第１の支持基板１１と同様にＩｎＳｂ単結晶基板１３と同等以上（例えば４インチ）とする。また、支持基板１５の両面を同程度の粗さで研磨することにより平行度を出すことが望ましい。
【００２４】
そして、第２の支持基板１５の一面に仮接着剤１６を成膜する（図１（ｅ））。仮接着剤１６には、耐熱性、耐薬品性、膜厚均一性に優れたものが要求されるため、例えば「ウェハーボンド（登録商標）」（米国ブリューワーサイエンス社製）を用い、その成膜方法は、スピンコート、ダイコート、スリットコート、スプレーコートまたはスクリーン印刷のように、塗布膜厚を均一に制御可能な方法とする。
【００２５】
例えば、スピンコートにより成膜する場合には、第２の支持基板１５の一面に仮接着剤１６としての「ウェハーボンド（登録商標）」を適量滴下し、３０００［ｒ／ｍｉｎ］（６０秒間）でスピンコートする。その後、ホットプレート上で１００［℃］（２分間）のソフトベーク、１２０［℃］（２分間）のハードベークを行う。これにより、仮接着剤１６の膜厚として約６［μｍ］が得られる。
【００２６】
次に、図１（ｄ）の工程により多数の感磁性部１４が形成されたＩｎＳｂ単結晶基板１３の一面と、図１（ｅ）の工程により仮接着剤１６が成膜された第２の支持基板１５の一面とを貼り合わせて仮接着する（図１（ｆ））。
この仮接着は、両基板１３，１５の間を減圧して脱気状態で加圧及び加熱が可能な貼り合わせ装置を用い、加圧圧力を１．２２〜１．３３［ｋｇ／ｃｍ２］、加熱温度を１６０〜２００［℃］、加熱時間を３〜１０分程度にして行うと良い。
【００２７】
次いで、第１の支持基板１１を、研削、研磨、ブラスト等により除去し、ＩｎＳｂ単結晶基板１３を露出させる（図１（ｇ））。
更に、図１（ｇ）に示す部材のＩｎＳｂ単結晶基板１３の上面を、精密研磨装置により、感磁性部１４が露出するまで研磨する（図１（ｈ））。この研磨には、ＣＭＰ研磨（化学機械研磨）を用いることが望ましい。
次に、支持基板１５の裏面にダイシング用粘着フィルム（図示せず）を貼り、切断して多数のホール素子チップ１７を分割形成する（図１（ｉ））。
【００２８】
その後、このようにして形成したホール素子チップ１７を用いて電流センサを形成する。すなわち、まず、クランプ式電流センサの磁性体コアとなるフェライトコア１８の表面にホール素子チップ１７を載置し、これを位置合わせ用治具により位置決めしてエポキシ接着剤１９により加熱接着する（図１（ｊ））。エポキシ接着剤１９は、一液性、二液性を問わず、塗布直後は粘度が１０００〜５００００［ｍＰａ・ｓ］（２５℃）程度であって、硬化後にはワイヤボンディングに対する耐熱性を有することが必要である。エポキシ接着剤１９の塗布方法は、ディスペンス、インクジェット等、微量を塗布できる方法であれば手段を選ばない。
なお、フェライトコア１８の表面には、図示するようにホール素子チップ１７を接着する面に厚さ０．５［μｍ］程度の金属酸化物絶縁膜２０を形成する。
【００２９】
次に、剥離液としてウェハーボンドリムーバーを１３０［℃］に加熱し、その中にホール素子チップ１７を浸漬して支持基板１５を除去する（図１（ｋ））。その後、感磁性部１４に導通するＣｒ，Ｃｕ等の電極２１及びＳｉＯ２等の金属酸化膜保護膜２２を、真空蒸着やスパッタリングにより形成する（図１（ｌ））。
【００３０】
更に、図示されていないが、感磁性部１４の電極２１にフレキシブル基板やコネクタを接続し、フェライトコア１８の上面両端にＬ形コア、Ｉ形コアをそれぞれ固定してからこれらにコイルを実装してエポキシ樹脂にてポッティング等を行い、更に、Ｌ形コア、Ｉ形コアの上端部に上辺コアを開閉自在に取り付けることにより、クランプ式電流センサが作成される。ここで、感磁性部１４は各コアによって形成される磁気回路上に位置しており、各コアの内側空間を貫通する導体の電流を測定するものである。
なお、この種の構造を持つクランプ式電流センサは、例えば特許第３９４３２６３号公報に記載されている。
【００３１】
以上のように本実施形態によれば、図１（ｆ）の仮接着工程において、所定の仮接着剤を成膜して所定条件のもとで各部材を接着することにより、ＩｎＳｂ単結晶基板１３や感磁性部１４の破損を防ぎ、ホール素子チップ１７の厚さを均一化して感度特性にバラツキのない電流センサを実現することができる。また、図１（ｂ），（ｊ）の接着工程に用いるエポキシ接着剤として所定の粘度及び耐熱性を有するものを用いることにより、エポキシ接着剤の厚さを均一化し、ワイヤボンディング時の耐熱性を備えた電流センサを得ることができる。
更に、直流から高周波に至る微小電流測定用の電流プローブの実現が可能であると共に、非常に割れやすいＩｎＳｂ等のIII−Ｖ族化合物半導体単結晶基板の薄膜化、チップ化により、他の光センサ等のデバイスに応用することもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１１：第１の支持基板
１２，１９：エポキシ接着剤
１３：ＩｎＳｂ単結晶基板
１４：感磁性部（ホール素子パターン）
１５：第２の支持基板
１６：仮接着剤
１７：ホール素子チップ
１８：フェライトコア
２０：金属酸化物絶縁膜
２１：電極
２２：金属酸化膜保護膜
【図１】
0005495254.tif 000002
【図２】
0005495254.tif 000003
【図３】
0005495254.tif 000004