(57)【要約】【課題】  特に、電極パッドと素子部との接続の安定化と共に、製造プロセスの簡素化を図ることが可能な磁気センサ及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  磁気抵抗効果素子は、平面視にて、素子部１２と、素子部１２の端部から引き出して形成された延出領域１３とを備え、素子部１２上及び延出領域１３上には、絶縁層１８が形成されている。絶縁層１８及び延出領域１３には連続して貫く凹形状のコンタクトホール１９が形成されており、コンタクトホール１９には電極パッド２１が形成され、電極パッド２１の表面は外部に露出しているとともに、電極パッド２１と延出領域１３とは電気的に接続されている。素子部１２と延出領域１３とが外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した同じ層構成にて一体形成されている。【選択図】図３
2009093523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果素子を備える磁気センサであって、
磁気抵抗効果素子は、平面視にて、素子部と、前記素子部の端部から引き出された延出領域とを備え、素子部上及び延出領域上には、絶縁層が形成されており、
前記絶縁層及び前記延出領域には連続して貫く凹形状のコンタクトホールが形成されており、前記コンタクトホールには電極パッドが形成され、前記電極パッドの表面は外部に露出しているとともに、前記電極パッドと前記延出領域とは電気的に接続されており、
前記素子部と前記延出領域とが外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した同じ層構成にて一体形成されていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子と出力取り出し部を介して直列接続され外部磁場に対して電気抵抗値が変動しない固定抵抗素子とを備える磁気センサであって、
前記磁気抵抗効果素子及び前記固定抵抗素子は、平面視にて、素子部と、前記素子部の端部から引き出された延出領域とを備え、前記素子部上及び前記延出領域上には、絶縁層が形成されており、
少なくとも磁気抵抗効果素子及び固定抵抗素子の一方は、前記素子部と前記延出領域とが同じ層構成で一体形成され、さらに前記絶縁層及び前記延出領域に連続して貫く凹形状のコンタクトホールが形成されており、前記コンタクトホールには電極パッドが形成され、前記電極パッドの表面は外部に露出しているとともに、前記電極パッドと前記延出領域とが電気的に接続されていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項３】
前記素子部はミアンダ形状で形成されている請求項１又は２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記延出領域の先端部は、前記コンタクトホールの周囲を囲む形状で形成されており、前記延出領域の内側側面と前記コンタクトホールに形成された前記電極パッドの側面とが電気的に接続されている請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記磁気抵抗効果素子に形成された前記コンタクトホールは前記延出領域を貫かずに、前記コンタクトホールの下側には、少なくとも外部磁場に対して磁化変動する磁気感度層が除去された前記延出領域の一部が残されている請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項６】
磁気抵抗効果素子を備える磁気センサの製造方法において、
前記磁気抵抗効果素子を、平面視にて、素子部と、前記素子部の端部から引き出した延出領域とを備える形状で形成し、このとき、前記素子部と前記延出領域とを、外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した同じ層構成にて一体形成する工程、
前記素子部上及び前記延出領域上に絶縁層を形成する工程、
前記絶縁層及び前記延出領域に連続して貫く凹形状のコンタクトホールを形成する工程、
前記コンタクトホールに電極パッドを形成し、このとき、前記電極パッドの表面を外部に露出させるとともに、前記電極パッドと前記延出領域とを電気的に接続する工程、
を有することを特徴とする磁気センサの製造方法。
【請求項７】
外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子と出力取り出し部を介して直列接続され外部磁場に対して電気抵抗値が変動しない固定抵抗素子とを備える磁気センサの製造方法において、
前記磁気抵抗効果素子及び前記固定抵抗素子を、平面視にて、素子部と、前記素子部の端部から引き出した延出領域とを備える形状で形成し、このとき、少なくとも前記磁気抵抗効果素子及び前記固定抵抗素子の一方の前記素子部と前記延出領域とを同じ層構成で一体形成する工程、
前記素子部上及び前記延出領域上に絶縁層を形成する工程、
前記素子部と前記延出領域とを同じ層構成で一体形成した素子の前記延出領域及び前記絶縁層に連続して貫く凹形状のコンタクトホールを形成する工程、
前記コンタクトホールに電極パッドを形成し、このとき、前記電極パッドの表面を外部に露出させるとともに、前記電極パッドと前記延出領域とを電気的に接続する工程、
を有することを特徴とする磁気センサの製造方法。
【請求項８】
前記素子部をミアンダ形状で形成する請求項６又は７に記載の磁気センサの製造方法。
【請求項９】
前記延出領域の先端に幅が広がった電極部を形成し、前記コンタクトホールを前記電極部の領域内に形成し、このとき、前記コンタクトホールの周囲に前記電極部の一部が残されるように形成し、前記コンタクトホールに形成された前記電極パッドの側面と前記電極部の内側側面とを電気的に接続する請求項６ないし８のいずれかに記載の磁気センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極パッドと素子部との接続の安定化と共に、製造プロセスの簡素化を図ることが可能な磁気センサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサは例えば、地磁気センサや開閉検知用のセンサとして使用される。磁気抵抗効果素子は、外部磁場の強さに対して電気抵抗値が変動する。【０００３】
図１２〜図１４は、従来の磁気センサの製造方法を示す工程図である。各図の（ａ）は磁気センサの平面図、各図の（ｂ）は図１２（ａ）の点線の位置に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た断面図、である。【０００４】
図１２に示す工程では、基板５０上に形成された絶縁層５１上に磁気抵抗効果素子５２，５３を構成する素子部５４をミアンダ形状で形成する。例えば、素子部５４を、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）を構成する積層構造で形成する。【０００５】
次に、図１３に示す工程では、素子部５４の長手方向の両端に電気的に接続される電極層５５を、素子部５４の両端から外方に引き出して形成する。電極層５５をＡｕやＣｕ等の良導体で形成する。素子部５４の膜厚は数百Åであるが、電極層５５の膜厚はそれよりも十分に厚く形成することが出来る。【０００６】
次に、素子部５４上、電極層５５上及び絶縁層５１上に絶縁層５６を形成し、電極層５５上に位置する絶縁層５６にエッチング等で凹形状のコンタクトホール５７を形成する。【０００７】
そして図１４に示すようにコンタクトホールに例えばＡｕメッキにて電極パッド５８を形成し、電極パッド５８と電極層５５とを電気的に接続する。【０００８】
上記のように従来では、磁気抵抗効果素子５２，５３を構成する素子部５４から別工程で電極層５５を引き出して形成していた。このとき、素子部５４の素子幅は数μｍ程度に非常に小さく、また素子部間の間隔も非常に小さいため、電極層５５の形成に高精度なアライメント精度を必要とし、電極層５５が多少ずれて形成されてしまうと、電極層５５と素子部５４間の接触が電気的に不安定化しやすくなった。【０００９】
また、従来では電極層５５の形成工程を素子部５４の形成工程とは別工程で必要で工程数が多くなり、また電極層５５を形成するために余分に材料が必要となるため製造コストが増大する問題があった。
【特許文献１】特開２００７−２４２９８９号公報
【特許文献２】特開２００２−３１９１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、電極パッドと素子部との接続の安定化と共に、製造プロセスの簡素化を図ることが可能な磁気センサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、磁気抵抗効果素子を備える磁気センサであって、
磁気抵抗効果素子は、平面視にて、素子部と、前記素子部の端部から引き出された延出領域とを備え、素子部上及び延出領域上には、絶縁層が形成されており、
前記絶縁層及び前記延出領域には連続して貫く凹形状のコンタクトホールが形成されており、前記コンタクトホールには電極パッドが形成され、前記電極パッドの表面は外部に露出しているとともに、前記電極パッドと前記延出領域とは電気的に接続されており、
前記素子部と前記延出領域とが外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した同じ層構成にて一体形成されていることを特徴とするものである。これにより、従来に比べて、電極パッドと素子部との接続の安定化を図ることが可能となる。【００１２】
または本発明は、外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子と出力取り出し部を介して直列接続され外部磁場に対して電気抵抗値が変動しない固定抵抗素子とを備える磁気センサであって、
前記磁気抵抗効果素子及び前記固定抵抗素子は、平面視にて、素子部と、前記素子部の端部から引き出された延出領域とを備え、前記素子部上及び前記延出領域上には、絶縁層が形成されており、
少なくとも磁気抵抗効果素子及び固定抵抗素子の一方は、前記素子部と前記延出領域とが同じ層構成で一体形成され、さらに前記絶縁層及び前記延出領域に連続して貫く凹形状のコンタクトホールが形成されており、前記コンタクトホールには電極パッドが形成され、前記電極パッドの表面は外部に露出しているとともに、前記電極パッドと前記延出領域とが電気的に接続されていることを特徴とするものである。これにより、従来に比べて、電極パッドと素子部との接続の安定化を図ることが可能となる。【００１３】
また本発明では、前記素子部はミアンダ形状で形成されていることが好ましい。これにより素子部の素子抵抗を大きくでき、延出領域の寄生抵抗分を相対的に小さくできる。【００１４】
また本発明では、前記延出領域の先端部は、前記コンタクトホールの周囲を囲む形状で形成されており、前記延出領域の内側側面と前記コンタクトホールに形成された前記電極パッドの側面とが電気的に接続されていることが好ましい。これにより、電極パッドと素子部との接続のより効果的な安定化を図れる。【００１５】
また本発明では、前記磁気抵抗効果素子に形成された前記コンタクトホールは前記延出領域を貫かずに、前記コンタクトホールの下側には、少なくとも外部磁場に対して磁化変動する磁気感度層が除去された前記延出領域の一部が残されている構成にもできる。【００１６】
本発明は、磁気抵抗効果素子を備える磁気センサの製造方法において、
前記磁気抵抗効果素子を、平面視にて、素子部と、前記素子部の端部から引き出した延出領域とを備える形状で形成し、このとき、前記素子部と前記延出領域とを、外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した同じ層構成にて一体形成する工程、
前記素子部上及び前記延出領域上に絶縁層を形成する工程、
前記絶縁層及び前記延出領域に連続して貫く凹形状のコンタクトホールを形成する工程、
前記コンタクトホールに電極パッドを形成し、このとき、前記電極パッドの表面を外部に露出させるとともに、前記電極パッドと前記延出領域とを電気的に接続する工程、
を有することを特徴とするものである。【００１７】
本発明の磁気センサの製造方法によれば、素子部と別工程で電極層の引き出し形成工程を必要とせず、製造工程を簡素化できるとともに、製造コストの減少を図ることが出来る。また、従来に比べて、電極パッドと素子部との接続の安定化を図ることが可能である。【００１８】
または本発明は、外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子と出力取り出し部を介して直列接続され外部磁場に対して電気抵抗値が変動しない固定抵抗素子とを備える磁気センサの製造方法において、
前記磁気抵抗効果素子及び前記固定抵抗素子を、平面視にて、素子部と、前記素子部の端部から引き出した延出領域とを備える形状で形成し、このとき、少なくとも前記磁気抵抗効果素子及び前記固定抵抗素子の一方の前記素子部と前記延出領域とを同じ層構成で一体形成する工程、
前記素子部上及び前記延出領域上に絶縁層を形成する工程、
前記素子部と前記延出領域とを同じ層構成で一体形成した素子の前記延出領域及び前記絶縁層に連続して貫く凹形状のコンタクトホールを形成する工程、
前記コンタクトホールに電極パッドを形成し、このとき、前記電極パッドの表面を外部に露出させるとともに、前記電極パッドと前記延出領域とを電気的に接続する工程、
を有することを特徴とするものである。【００１９】
本発明の磁気センサの製造方法によれば、素子部と別工程で電極層の引き出し形成工程を必要とせず、製造工程を簡素化できるとともに、製造コストの減少を図ることが出来る。また、従来に比べて、電極パッドと素子部との接続の安定化を図ることが可能である。【００２０】
また本発明では、前記素子部をミアンダ形状で形成することが好ましい。
本発明では、前記延出領域の先端に幅が広がった電極部を形成し、前記コンタクトホールを前記電極部の領域内に形成し、このとき、前記コンタクトホールの周囲に前記電極部の一部が残されるように形成し、前記コンタクトホールに形成された前記電極パッドの側面と前記電極部の内側側面とを電気的に接続することが好ましい。これにより従来に比べて、より効果的に、電極パッドと素子部との接続の安定化を図ることが可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の磁気センサによれば、従来に比べて、電極パッドと素子部との接続の安定化を図ることが可能となる。【００２２】
また本発明の磁気センサの製造方法によれば、素子部と別工程で電極層の引き出し形成工程を必要とせず、製造工程を簡素化できるとともに、製造コストの減少を図ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は本実施形態における磁気センサの特に磁気抵抗効果素子の部分を示す平面図、図２は、図１の形態から電極パッド及び絶縁層を除去した状態での磁気抵抗効果素子の部分を示す平面図、図３は図１に示すＡ−Ａ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た磁気センサの部分拡大断面図、図４は、図３とは異なる形態の磁気センサの部分拡大断面図、図５は、磁気抵抗効果素子の固定磁性層の固定磁化方向及びフリー磁性層の磁化方向と、電気抵抗値との関係を説明するための図、図６は、磁気抵抗効果素子を膜厚方向から切断した際の切断面を示す断面図、図７は、本実施形態の磁気センサの回路図、図８は図７と異なる磁気センサの回路図、である。【００２４】
本実施形態における磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサ１は、携帯電話等の携帯機器に搭載される地磁気センサあるいは開閉検知用のセンサ等として使用される。【００２５】
磁気センサ１は、図７に示すように、磁気抵抗効果素子２，３と固定抵抗素子４，５とがブリッジ接続されてなるセンサ部６と、センサ部６と電気接続された入力端子７、グランド端子８、差動増幅器９及び外部出力端子１０等を備えた集積回路（ＩＣ）１１とで構成される。【００２６】
図３に示すように磁気抵抗効果素子２，３は、基板１６上に絶縁層１７を介して形成される。絶縁層１７はＡｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2、ＳｉＮ等であり、絶縁層１７の膜厚Ｈ１は、１０００〜２００００Å程度である。絶縁層１７は例えばスパッタで形成される。【００２７】
図１，図２に示すように、磁気抵抗効果素子２，３は、素子部１２と、素子部１２の長手方向の両端から延出する延出領域１３とを備える。磁気抵抗効果素子２，３はスパッタ等で形成される。素子部１２及び延出領域１３の膜厚Ｈ３は、２００〜５００Å程度である。図１，図２に示すように、素子部１２はミアンダ形状で形成されて素子長さが長くされている。図２に示すように、延出領域１３は、素子部１２の端部から素子幅Ｗ２と同等の幅の細長い形状で外方に延び（配線部）、その先端部分では外側側面間の幅Ｗ１が広くされた電極部１３ａとなっている。素子幅Ｗ２は、２〜３０μｍ程度、電極部１３ａの幅Ｗ１は、５〜５０μｍ程度である。【００２８】
図１，図３に示すように、素子部１２上、延出領域１３上には絶縁層１８が形成されている。絶縁層１８は、素子部１２及び延出領域１３の周囲に広がる絶縁層１７上にも重ねられて形成されている。絶縁層１８は、Ａｌ2Ｏ3，ＳｉＯ2、ＳｉＮ等であり、絶縁層１８の膜厚Ｈ２は、１０００〜２００００Å程度である。絶縁層１８は例えばスパッタで形成される。【００２９】
図２，図３に示すように、絶縁層１８及び延出領域の電極部１３ａには連続して貫く凹形状のコンタクトホール１９が形成される。コンタクトホール１９はイオンミリング（エッチング）にて形成される。図３に示すようにコンタクトホール１９は、延出領域１３の電極部１３ａの略中央に形成される。よって電極部１３ａはコンタクトホール１９の周囲を囲む形状である。【００３０】
図３に示すように、コンタクトホール１９を構成する絶縁層１８や電極部１３ａの内側側面及びコンタクトホール１９から露出する絶縁層１７の表面にはメッキ下地層２０が形成されている。そしてメッキ下地層２０上に電極パッド２１がメッキ形成される。電極パッド２１はＡｕやＡｌ等で形成される。電極パッド２１はコンタクトホール１９内に形成されて、電極パッド２１の側面２１ａと電極部１３ａの内側側面１３ａ１とが電気的に接続された状態となっている。また電極パッド２１の上面２１ｂは絶縁層１８の上面１８ａよりもさらに上方に突出した露出面となっており、上面２１ｂが図示しない外部回路とのワイヤボンディング面となっている。【００３１】
本実施形態における磁気センサ１の特徴的構成は、素子部１２と延出領域１３とが外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した同じ層構成にて一体形成されている点、絶縁層１８及び延出領域１３を連続して貫く凹形状のコンタクトホール１９が形成され、コンタクトホール１９に電極パッド２１が形成されて、電極パッド２１と延出領域１３とが電気的に接続されている点、にある。【００３２】
素子部１２及び延出領域１３は、図６に示す積層構造で構成される。なお図６は、素子幅Ｗ２と平行な方向から膜厚方向に切断した切断面を示している。【００３３】
素子部１２及び延出領域１３は、例えば下から反強磁性層３３、固定磁性層３４、非磁性層３５、およびフリー磁性層３６の順に積層されて成膜され、フリー磁性層３６の表面が保護層３７で覆われている。【００３４】
反強磁性層３３は、Ｉｒ−Ｍｎ合金（イリジウム−マンガン合金）やＰｔ−Ｍｎ合金などの反強磁性材料で形成されている。固定磁性層３４はＣｏ−Ｆｅ合金（コバルト−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。非磁性層３５はＣｕ（銅）などである。フリー磁性層３６は、Ｎｉ−Ｆｅ合金（ニッケル−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。保護層３７はＴａ（タンタル）などである。上記構成では非磁性層３５がＣｕ等の非磁性導電材料で形成された巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）であるが、Ａｌ2Ｏ3等の絶縁材料で形成されたトンネル型磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）であってもよい。あるいは、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ効果）を利用したＡＭＲ素子でもよい。また図６に示す積層構成は一例であって他の積層構成であってもよい。例えば、下からフリー磁性層３６、非磁性層３５、固定磁性層３４、反強磁性層３３及び保護層３７の順に積層されてもよい。【００３５】
反強磁性層３３と固定磁性層３４との反強磁性結合により、固定磁性層３４の磁化方向が固定されている。図１，図２，図６に示すように、固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）は、素子幅方向に向いている。すなわち固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）は、素子部１２の長手方向と直交している。【００３６】
一方、フリー磁性層３６の磁化方向（Ｆ方向）は、外部磁場により変動する。
図５に示すように、固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）と同一方向から外部磁場Ｙ１が作用してフリー磁性層３６の磁化方向（Ｆ方向）が外部磁場Ｙ１方向に向くと、固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）とフリー磁性層３６の磁化方向（Ｆ方向）とが平行に近づき電気抵抗値が低下する。【００３７】
一方、図５に示すように、固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）と反対方向から外部磁場Ｙ２が作用してフリー磁性層３６の磁化方向（Ｆ方向）が外部磁場Ｙ２方向に向くと、固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）とフリー磁性層３６の磁化方向（Ｆ方向）とが反平行に近づき電気抵抗値が増大する。【００３８】
本実施形態では、上記のように図６に示す同じ層構成にて素子部１２と延出領域１３とを一体形成し、さらに、絶縁層１８及び延出領域１３を連続して貫く凹形状のコンタクトホール１９を形成して、コンタクトホール１９に形成された電極パッド２１と延出領域１３とを電気的に接続している。よって、素子部１２とその素子部１２の端部から引き出した電極層とを別々に形成していた従来技術に比べて、電極パッド２１と素子部１２との接続の安定化を図ることが出来る。上記したように素子部１２の素子幅Ｗ２、及び素子部間の間隔は非常に小さくなっているため、従来のように素子部１２に別工程で電極層を接続するのでは高精度なアライメント精度が必要になり、少しでも素子部１２に対して電極層がずれて配置されてしまうと接続が不安定化しやすいが、本実施形態では、素子部１２及び延出領域１３を一体で形成するので従来のような問題は生じ得ない。また本実施形態では、絶縁層１８及び延出領域１３を連続して貫く凹形状のコンタクトホール１９を形成している。延出領域１３は素子部１２と同じ層構成なので延出領域１３の膜厚Ｈ３は上記したようにその上に形成される絶縁層１８の膜厚Ｈ２に比べて非常に小さい。よって、うまくエッチング制御しないと、延出領域１３に到達する手前の絶縁層１８の途中でエッチングを終了してしまう可能性がある。そこで、本実施形態では、オーバーエッチングをかけて、絶縁層１８及び延出領域１３を連続して貫く凹形状のコンタクトホール１９を形成している。このとき図２のように、コンタクトホール１９の周囲を囲むように電極部１３ａが形成されていると、コンタクトホール１９内に電極パッド２１を埋設したとき、電極パッド２１と延出領域１３（電極部１３ａ）との接触面積を広くでき、電極パッド２１と延出領域１３（電極部１３ａ）との接続を安定したものに出来る。【００３９】
従来のように良導体で電極層を引き出して形成する形態に比べて、延出領域１３を素子部１２と同じ層構成で形成する本実施形態では延出領域１３の寄生抵抗分が大きくなりやすいが、図１，図２に示すように素子部１２は、ミアンダ形状により素子長さが非常に長くなっているため、素子部１２の抵抗は、延出領域１３の抵抗に比べて極めて高い。例えば、素子部１２の抵抗は数ｋΩであり、一方、延出領域１３の抵抗は数〜数十Ωであり、延出領域１３の寄生抵抗分は相対的に小さい。よって延出領域１３を素子部１２と同じ層構成で形成したことの寄生抵抗の増加に伴う特性劣化等の影響はほとんどないと言える。本実施形態における磁気センサ１の上記した特徴的構成は、図１，図３に示すように、比較的、磁気抵抗効果素子２，３から近い位置に電極パッド２１を配置し、磁気抵抗効果素子２，３から電極パッド２１までの配線の引き回しが簡単で短い形態に効果的に適用できる。【００４０】
なお上記したように、コンタクトホール１９を延出領域１３の電極部１３ａにまで貫く凹形状で形成することが物の形態としても製造工程上でも好ましいが、本実施形態では、延出領域１３の途中の層でエッチングを終了してしまう形態を除外するものではない。例えば、本実施形態では、図４のように、コンタクトホール１９の下側には、少なくとも外部磁場に対して磁化変動するフリー磁性層（磁気感度層）３６が除去された延出領域１３の一部が残されている形態とすることも出来る。上記したように延出領域１３の寄生抵抗分は相対的に非常に小さいものの、エッチングを延出領域１３の途中の層で止めるとき、磁気感度を無くすために磁化変動するフリー磁性層３６を除去してしまったほうが、出力特性の安定化及び信頼性の向上を図ることが可能である。【００４１】
上記では、磁気抵抗効果素子２，３の構成について説明した。なお本実施形態では、磁気抵抗効果素子２，３と出力取り出し部１４を介して直列接続される固定抵抗素子４，５についても、図１ないし図３に示す磁気抵抗効果素子２，３に類似した構成に出来る。すなわち図１ないし図３に示す素子部１２及び延出領域１３を固定抵抗素子の層構成で一体形成すればよい。固定抵抗素子４，５の層構成は特に限定しない。ただし、磁気抵抗効果素子２，３の抵抗温度係数（ＴＣＲ）と合わせ込むべく、磁気抵抗効果素子２，３と積層順は異なるが用いる層が共通であることが好適である。例えば、固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２及び延出領域１３は下から反強磁性層３３、固定磁性層３４、フリー磁性層３６、非磁性層３５及び保護層３７の順に積層される。これにより固定磁性層３４上に直接積層されたフリー磁性層３６はもはや外部磁場に対して磁化変動することがない磁化が固定された磁性層となり、固定抵抗化でき、且つ磁気抵抗効果素子２，３の抵抗温度係数（ＴＣＲ）とのばらつきを小さくできる。【００４２】
なお固定抵抗素子４，５のみを図１ないし図３に示す構成にすることも出来るが、磁気抵抗効果素子２，３及び固定抵抗素子４，５の双方を図１ないし図３に示す構成にすることが好適である。【００４３】
また、図７の実施形態では、磁気抵抗効果素子２，３と固定抵抗素子４，５とでブリッジ回路を構成していたが、例えば図８の実施形態では、４つの磁気抵抗効果素子２，３，２５，２６でブリッジ回路を構成している。例えば、磁気抵抗効果素子２，３の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）と、磁気抵抗効果素子２５，２６の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）は反平行である。図８の実施形態では、磁気抵抗効果素子２，３，２５，２６を図１ないし図３に示す構成で形成することが好適である。【００４４】
本実施形態の磁気センサ１の製造方法を図９ないし図１１（ただし図２や図３も使用する）を用いて説明する。各図の（ａ）は磁気センサ１の平面図、各図の（ｂ）は、図９（ａ）に示す点線に沿って膜厚方向に切断し矢印方向から見た部分断面図である。図９ないし図１１は、図７に示す磁気抵抗効果素子２，３の製造工程を示す。【００４５】
まず図９の工程では、基板１６上に絶縁層１７をスパッタ等で形成し、さらに絶縁層１７上に磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２と、前記素子部１２の長手方向の両端から引き出した延出領域１３とを、図６に示す層構成にて一体形成する。素子部１２及び延出領域１３をフォトリソグラフィ技術を用いて素子部１２はミアンダ形状に、延出領域１３には幅の広い電極部１３ａが形成されるようにパターン形成する。【００４６】
次に図１０の工程では、素子部１２上、延出領域１３上に絶縁層１８をスパッタ等で形成する。絶縁層１８を基板１６の上方全域に形成する。前記絶縁層１８を素子部１２及び延出領域１３よりも十分に厚い膜厚で形成する（図３参照）。【００４７】
絶縁層１８は、素子部１２及び延出領域１３を製造過程から保護するための保護層としての役割がある。例えば絶縁層１８を設けずに、その後の電極パッド形成等を行うことは製造工程上可能ではあるが、絶縁層１８を設けず素子部１２及び延出領域１３を露出した状態にしておくとその後の製造工程の影響を素子部１２及び延出領域１３が直接受けることになり特性劣化や特性のばらつきに繋がり好ましくない。また、結局、最終的には絶縁性の保護層を素子部１２上に設けることになるため製造工程数が増えることになり、また製造工程が煩雑化するといった問題もある。よって、素子部１２及び延出領域１３の形成後、電極パッドの形成前に、素子部１２上及び延出領域１３上を絶縁層１８で覆い保護する。【００４８】
次に、絶縁層１８及び延出領域１３を構成する幅の広い電極部１３ａに連続して貫くコンタクトホール１９をイオンミリング（エッチング）にて形成する。コンタクトホール１９は絶縁層１８上に図示しないレジスト層を形成し、レジスト層にコンタクトホール１９の抜きパターンを形成し、抜きパターンから露出する絶縁層１８及び延出領域１３をイオンミリング（エッチング）にて除去することで形成される。【００４９】
このときコンタクトホール１９の側面と基板平面との間の成す角度θ１が、１５°〜８５°の範囲となるようにミリング角度を調整することが好適である。これにより次に説明するメッキ下地層２０をコンタクトホール１９の側面に適切に形成でき、またオーバーエッチングにより絶縁層１８及び延出領域１３に連続して貫くコンタクトホール１９を適切に形成する。図２のように、コンタクトホール１９は延出領域１３の幅の広い電極部１３ａの略中央に形成され、電極部１３ａはコンタクトホール１９の周囲に残されることになる。【００５０】
次に、コンタクトホール１９内から絶縁層１８の上面の全域にメッキ下地層２０を形成する（図３参照。ただし図３は、絶縁層１８上に形成されたメッキ下地層２０を除去した後の図である）。【００５１】
次に、絶縁層１８上に図示しないレジスト層を形成し、コンタクトホール１９の部分に電極パッド２１形成用の抜きパターンを形成する。そして抜きパターン内にＡｕやＡｌ等で電極パッド２１をメッキ形成する。続いてレジスト層を除去し、電極パッド２１の周囲に広がっている絶縁層１８上のメッキ下地層２０をエッチング等で除去する。【００５２】
上記した本実施形態の磁気センサ１の製造方法によれば、従来、行われていた素子部１２と別工程で、素子部１２の両端に電極層を接続するための電極形成工程を必要としない。よって製造工程の簡素化を図ることが出来る。また従来のように良導体による電極層の形成が必要ないので製造コストの減少を図ることが出来る。また本実施形態では素子部１２と延出領域１３とを一体形成し、オーバーエッチングをかけて、絶縁層１８及び延出領域１３を連続して貫くコンタクトホール１９を形成し、コンタクトホール１９に電極パッド２１を埋め込むことで、従来に比べて簡単な製造工程により、電極パッド２１と素子部１２との接続の安定化を得ることができる。【００５３】
図９（ａ）に示すように延出領域１３に幅の広い電極部１３ａを形成し、この電極部１３ａの略中央位置にコンタクトホール１９を形成する。よって図２のようにコンタクトホール１９の周囲に電極部１３ａの一部を適切に残すことができ、電極パッド２１の側面２１ａと電極部１３ａの内側側面３１ａ１とを適切且つ容易に電気的に接続することが可能になり、より効果的に、電極パッド２１と素子部１２との接続の安定化を図れる。
固定抵抗素子４，５も図９ないし図１１に示す製造工程に準じて形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本実施形態における磁気センサの特に磁気抵抗効果素子の部分を示す平面図、
【図２】図１の形態から電極パッド及び絶縁層を除去した状態での磁気抵抗効果素子の部分を示す平面図、
【図３】図１に示すＡ−Ａ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た磁気センサの部分拡大断面図、
【図４】図３とは異なる形態の磁気センサの部分拡大断面図、
【図５】磁気抵抗効果素子の固定磁性層の固定磁化方向及びフリー磁性層の磁化方向と、電気抵抗値との関係を説明するための図、
【図６】磁気抵抗効果素子を膜厚方向から切断した際の切断面を示す断面図、
【図７】本実施形態の磁気センサの回路図、
【図８】図７と異なる磁気センサの回路図、
【図９】本実施形態の磁気センサの製造方法を示す一工程図、
【図１０】図９の次に行われる一工程図、
【図１１】図１０の次に行われる一工程図、
【図１２】従来の磁気センサの製造方法を示す一工程図、
【図１３】図１２の次に行われる一工程図、
【図１４】図１３の次に行われる一工程図、
【符号の説明】
【００５５】
１  磁気センサ
２、３  磁気抵抗効果素子
４、５固定抵抗素子
６  ブリッジ回路
７  入力端子
８  グランド端子
９  差動増幅器
１０  外部出力端子
１１  集積回路
１２  素子部
１３  延出領域
１３ａ  電極部
１４  出力取り出し部
１６  基板
１７、１８  絶縁層
１９  コンタクトホール
２１  電極パッド
３３  反強磁性層
３４  固定磁性層
３５  非磁性層
３６  フリー磁性層
３７  保護層
【図１】
2009093523.tif 000003
【図２】
2009093523.tif 000004
【図３】
2009093523.tif 000005
【図４】
2009093523.tif 000006
【図５】
2009093523.tif 000007
【図６】
2009093523.tif 000008
【図７】
2009093523.tif 000009
【図８】
2009093523.tif 000010
【図９】
2009093523.tif 000011
【図１０】
2009093523.tif 000012
【図１１】
2009093523.tif 000013
【図１２】
2009093523.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2009093523.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成21年5月15日(2009.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果素子を備える磁気センサであって、
磁気抵抗効果素子は、平面視にて、素子部と、前記素子部の端部から引き出された延出領域とを備え、素子部上及び延出領域上には、絶縁層が形成されており、
前記絶縁層及び前記延出領域には連続して貫く凹形状のコンタクトホールが形成されており、前記コンタクトホールには電極パッドが形成され、前記電極パッドの表面は外部に露出しているとともに、前記電極パッドと前記延出領域とは電気的に接続されており、
前記素子部と前記延出領域とが外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した同じ積層構成にて一体形成されていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子と出力取り出し部を介して直列接続され外部磁場に対して電気抵抗値が変動しない固定抵抗素子とを備える磁気センサであって、
前記磁気抵抗効果素子及び前記固定抵抗素子は、平面視にて、素子部と、前記素子部の端部から引き出された延出領域とを備え、前記素子部上及び前記延出領域上には、絶縁層が形成されており、
少なくとも磁気抵抗効果素子及び固定抵抗素子の一方は、前記素子部と前記延出領域とが同じ層構成で一体形成され、さらに前記絶縁層及び前記延出領域に連続して貫く凹形状のコンタクトホールが形成されており、前記コンタクトホールには電極パッドが形成され、前記電極パッドの表面は外部に露出しているとともに、前記電極パッドと前記延出領域とが電気的に接続されていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項３】
前記素子部はミアンダ形状で形成されている請求項１又は２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記延出領域の先端部は、前記コンタクトホールの周囲を囲む形状で形成されており、前記延出領域の内側側面と前記コンタクトホールに形成された前記電極パッドの側面とが電気的に接続されている請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記磁気抵抗効果素子に形成された前記コンタクトホールは前記延出領域を貫かずに、前記コンタクトホールの下側には、少なくとも外部磁場に対して磁化変動する磁気感度層が除去された前記延出領域の一部が残されている請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項６】
磁気抵抗効果素子を備える磁気センサの製造方法において、
前記磁気抵抗効果素子を、平面視にて、素子部と、前記素子部の端部から引き出した延出領域とを備える形状で形成し、このとき、前記素子部と前記延出領域とを、外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した同じ積層構成にて一体形成する工程、
前記素子部上及び前記延出領域上に絶縁層を形成する工程、
前記絶縁層及び前記延出領域に連続して貫く凹形状のコンタクトホールを形成する工程、
前記コンタクトホールに電極パッドを形成し、このとき、前記電極パッドの表面を外部に露出させるとともに、前記電極パッドと前記延出領域とを電気的に接続する工程、
を有することを特徴とする磁気センサの製造方法。
【請求項７】
外部磁場に対して電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子と出力取り出し部を介して直列接続され外部磁場に対して電気抵抗値が変動しない固定抵抗素子とを備える磁気センサの製造方法において、
前記磁気抵抗効果素子及び前記固定抵抗素子を、平面視にて、素子部と、前記素子部の端部から引き出した延出領域とを備える形状で形成し、このとき、少なくとも前記磁気抵
抗効果素子及び前記固定抵抗素子の一方の前記素子部と前記延出領域とを同じ層構成で一体形成する工程、
前記素子部上及び前記延出領域上に絶縁層を形成する工程、
前記素子部と前記延出領域とを同じ層構成で一体形成した素子の前記延出領域及び前記絶縁層に連続して貫く凹形状のコンタクトホールを形成する工程、
前記コンタクトホールに電極パッドを形成し、このとき、前記電極パッドの表面を外部に露出させるとともに、前記電極パッドと前記延出領域とを電気的に接続する工程、
を有することを特徴とする磁気センサの製造方法。
【請求項８】
前記素子部をミアンダ形状で形成する請求項６又は７に記載の磁気センサの製造方法。
【請求項９】
前記延出領域の先端に幅が広がった電極部を形成し、前記コンタクトホールを前記電極部の領域内に形成し、このとき、前記コンタクトホールの周囲に前記電極部の一部が残されるように形成し、前記コンタクトホールに形成された前記電極パッドの側面と前記電極部の内側側面とを電気的に接続する請求項６ないし８のいずれかに記載の磁気センサの製造方法。
【国際調査報告】
2009093523.tif 000017
2009093523.tif 000018