(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方の面側に形成された感磁部と、を備え、
平面視で、前記基板の面積に対する、前記感磁部の実効領域の面積の割合が、２０％以上１００％以下であり、
前記一方の面側に形成され、第１の方向で互いに向かい合う第１の電極及び第２の電極と、
前記一方の面側に形成され、前記第１の方向と平面視で交差する第２の方向で互いに向かい合う第３の電極及び第４の電極と、をさらに備え、
前記実効領域の面積は、平面視で、前記感磁部の面積の内、前記感磁部と前記第１〜第４の電極とが接続される第１〜第４の接触領域の総面積を除いた面積であり、
平面視で、前記実効領域の面積に対する、前記第１〜第４の接触領域の総面積の割合が、０．１％以上１０％以下であり、
断面視で、前記第１〜第４の電極と前記基板との間に形成された絶縁膜をさらに備え、
前記絶縁膜は、前記第１〜第４の接触領域のそれぞれに第１〜第４の開口部を有するホール素子。
【請求項２】
平面視で、前記実効領域の面積に対する、前記第１〜第４の電極の下の実効領域の面積の割合が、４０％以上９９％以下である請求項１に記載のホール素子。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のホール素子と、
第１の端子部と、
第２の端子部と、
第３の端子部と、
第４の端子部と、
前記第１の電極と前記第１の端子部とを接続する第１の金属細線と、
前記第２の電極と前記第２の端子部とを接続する第２の金属細線と、
前記第３の電極と前記第３の端子部とを接続する第３の金属細線と、
前記第４の電極と前記第４の端子部とを接続する第４の金属細線と、
前記ホール素子の少なくとも一部、前記第１〜第４の端子部の少なくとも一部、及び、前記第１〜第４の金属細線を封止するモールド部材と、を備えるホールセンサ。
【請求項４】
請求項３に記載のホールセンサと、
磁石が取り付けられたレンズホルダと、
前記ホールセンサの前記第１〜第４の端子部からの出力信号に基づいて、前記磁石を移動させる駆動コイルと、を備えるレンズモジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホール素子及びホールセンサ、レンズモジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から磁気センサは、電流検出装置や位置検出装置など多くの磁気センサ製品に応用されている。磁気センサの代表例として、ホール効果を利用したホール素子がある。
ホール素子は、一般に、感磁部と、感磁部に電流を流すための電流電極対と、ホール起電力を検出するための出力電極対を有している、そして、出力電極対から検出されるホール起電力から感磁部に印加された磁気の大きさ及び向きを検出する。
特許文献１には、半絶縁性ＧａＡｓ基板と、Ｎ型動作層と、Ｎ＋コンタクト層と、オーミック接合用金属膜と、ボンディング用金属膜と、絶縁膜と、を備えるホール素子が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、十字型のホール素子の４箇所の内隅部分を直角でなく斜めに角取りを施した形状にしたホール素子が開示されている。
特許文献３には、ペレットと、ペレットの周囲に配置された複数のリード端子と、ペレットが有する複数の電極部と各リード端子とをそれぞれ電気的に接続する複数の金属細線と、ペレットの裏面を覆う絶縁ペーストと、ペレットと複数の金属細線を覆うモールド樹脂と、を備え、絶縁ペーストの少なくとも一部と、各リード端子の裏面の少なくとも一部は、モールド樹脂からそれぞれ露出しているホールセンサが開示されている。
【０００４】
特許文献４には、基板の上に十字状の感磁部を形成し、この十字状の腕のそれぞれに電極を形成したホールチップを使用するホールセンサにおいて、隣り合う電極間における対向部を平行させ、これら対向部の平行する長さを、４０μｍから対向部間の距離を差し引いた値以上の寸法に設定するホールセンサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−１７５４７１号公報
【特許文献２】特開平１−２９８３５４号公報
【特許文献３】国際公開第２０１４／０９１７１４号パンフレット
【特許文献４】特開２０００−２９４８５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の技術では、ホール素子のノイズ低減が十分ではない。
本発明は、ノイズが少ないホール素子及びホールセンサ、レンズモジュール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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るホール素子は、基板と、前記基板の一方の面側に形成された感磁部と、を備え、平面視で、前記基板の面積に対する、前記感磁部の実効領域の面積の割合が、２０％以上１００％以下である。
本発明の別の態様に係るホール素子は、基板と、前記基板の一方の面側に形成された感磁部と、を備え、平面視で、前記基板の外周と、前記感磁部のうちの前記基板の外周と隣り合う部位との間の最大距離は、０μｍよりも大きく、１００μｍ以下である。
【０００８】
本発明の一態様に係るホールセンサは、上記のホール素子と、第１の端子部と、第２の端子部と、第３の端子部と、第４の端子部と、前記第１の電極と前記第１の端子部とを接続する第１の金属細線と、前記第２の電極と前記第２の端子部とを接続する第２の金属細線と、前記第３の電極と前記第３の端子部とを接続する第３の金属細線と、前記第４の電極と前記第４の端子部とを接続する第４の金属細線と、前記ホール素子の少なくとも一部、前記第１〜第４の端子部の少なくとも一部、及び、前記第１〜第４の金属細線を封止するモールド部材と、を備える。
【０００９】
本発明の一態様に係るレンズモジュールは、上記のホールセンサと、磁石が取り付けられたレンズホルダと、前記ホールセンサの前記第１〜第４の端子部からの出力信号に基づいて、前記磁石を移動させる駆動コイルと、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ホール素子のノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るホール素子１００の構成例を示す平面図である。
【図２】図１に示すホール素子１００をＡ１−Ａ’１線及びＢ１−Ｂ’１線で切断した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るホールセンサ６００の構成例を示す図である。
【図４】ホール素子１００の製造方法を工程順に示す断面図である。
【図５】ホールセンサ６００の製造方法を示す工程順に示す平面図と断面図である。
【図６】ホールセンサ６００の製造方法を示す工程順に示す平面図と断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るホール素子２００の構成例を示す平面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るホール素子３００の構成例を示す平面図である。
【図９】図８に示すホール素子３００をＦ８−Ｆ’８線及びＧ８−Ｇ’８線で切断した断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係るホール素子４００の構成例を示す平面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係るホール素子５００の構成例を示す平面図である。
【図１２】比較形態に係るホール素子９００の構成例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。ただし、以下に説明する各図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適宜省略する。また、本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための構成を例示するものであって、各部の材質、形状、構造、配置、寸法等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１３】
＜第１実施形態＞
〔構成〕
（１）ホール素子
図１は、本発明の第１実施形態に係るホール素子１００の構成例を示す平面図である。また、図２（ａ）及び（ｂ）は、図１に示すホール素子１００をＡ１−Ａ’１線及びＢ１−Ｂ’１線で切断した断面図である。
図１〜図２（ｂ）に示すように、ホール素子１００は、基板１０と、基板１０の一方の面（例えば、上面）１０ａ側に形成された感磁部２０と、基板１０の一方の面側に形成されて感磁部２０に電気的に接続する第１〜第４の電極３１〜３４と、を備える。第１の電極３１及び第２の電極３２がホール素子１００の入力電極であり、第３の電極３３及び第４の電極３４がホール素子１００の出力電極である。
【００１４】
（１．１）基板
基板１０は、例えば化合物半導体基板であり、その一例としてＧａＡｓ基板がある。ＧａＡｓ基板の抵抗率は１．０×１０７Ω・ｃｍ以上である。ＧａＡｓ基板１０の抵抗率の上限は特に制限はないが、一例を挙げると、１．０×１０９Ω・ｃｍ以下である。また、基板１０の平面視による形状（以下、平面形状）は矩形状である。矩形状として、例えば、四角形状、長方形状、角丸四角形状、角丸長方形状が挙げられる。なお、平面視とは、上面視のことである。
本実施形態において、基板の面積は、平面視で略矩形状として面積を算出する。例えば、基板の側面はダイシングによりカットされた断面を有し、上面視で基板を略矩形状に近似した面積とする。
【００１５】
（１．２）感磁部
感磁部２０は、基板１０の上面１０ａ上に形成され、その断面視による形状（以下、断面形状）はメサ形状である。または、感磁部２０は、基板１０内部に形成されてもよい。また、本発明の第１実施形態において、感磁部２０の平面形状は矩形状である。なお、本発明の各実施形態において、感磁部２０の形成位置は基板１０の上面１０ａ上に限定されない。感磁部（活性層）２０はその一部又は全部が、基板１０の上面１０ａ側の内部に形成されていてもよい。なお、感磁部２０は、温度特性の観点からＧａＡｓにより形成されることが好ましい。ただし、本実施形態は、ＧａＡｓを材料にして感磁部２０を形成する構成に限定されるものではなく、例えばＩｎＳｂやＩｎＡｓ等の化合物半導体も用いることができる。
【００１６】
感磁部２０は、基板１０よりも低抵抗の層である。感磁部２０は、例えば、基板１０にＳｉ、Ｓｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇｅ又はＣなどの不純物を打ち込み、加熱による活性化を行う方法や、上記の不純物を含む化合物半導体をＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、有機金属気相成長）法やＭＢＥ（分子線エピタキシー）法などで、基板１０上にエピタキシャル成長法で成長させることにより、形成される。
一例を挙げると、感磁部２０は、導電層２１と、導電層２１上に形成された表面層２２とを有する。導電層２１は、基板１０上に形成されたｎ型ＧａＡｓからなるものである。導電層２１の膜厚は特に制限されないが、製造容易性の観点から５０ｎｍ以上２０００ｎｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下がより好ましい。
【００１７】
ｎ型ＧａＡｓのｎ型不純物（すなわち、ドナー型不純物）としては公知のものを用いることが可能であり、例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｓｅ等を用いることが可能である。ｎ型不純物の濃度（有効キャリア濃度）は特に制限されないが、ホール素子の出力および温度特性の観点から、有効キャリア濃度が、１．０×１０１５［ｃｍ−３］以上１．０×１０１７［ｃｍ−３］以下であることが好ましく、１．０×１０１５［ｃｍ−３］以上１．０×１０１６［ｃｍ−３］以下であることがより好ましく、１．０×１０１５［ｃｍ−３］以上５．０×１０１５［ｃｍ−３］以下であることがさらに好ましい。有効キャリア濃度が上記範囲内であれば、出力の温度依存性を抑制し、かつ、出力の絶対値を得ることが容易になるため好ましい。
【００１８】
また、導電層２１を形成する方法としては、基板１０に不純物をイオン注入して、基板１０の表面近傍又は内部にｎ型ＧａＡｓ層を形成する方法が挙げられる。また、導電層２１を形成する別の方法としては、基板１０上にＭＢＥ（分子線エピタキシー）法若しくはＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）法により、不純物イオンをドープしながらＧａＡｓ薄膜をエピタキシャル成長させる方法が挙げられる。
表面層２２は、導電層２１上に形成され、導電層２１よりも導電性の低いＧａＡｓ層や、ＡｌＧａＡｓ又はＡｌＡｓ等のなど高抵抗な結晶からなる層である。表面層２２の膜厚は、シート抵抗のばらつきが抑制されたホール素子を実現するためには、１５０ｎｍ以上であり、好ましくは２００ｎｍ以上であり、加えて製造容易性の観点から、好ましくは８００ｎｍ以下であり、より好ましくは６００ｎｍである。なお、表面層はなくてもよい。
【００１９】
表面層２２を形成する方法は特に制限されず、例えばイオン注入法、又は、ＭＢＥ法若しくはＭＯＣＶＤ法を用いたエピタキシャル成長により形成することができる。表面層２２のように、導電層２１よりも導電性の低いＧａＡｓを得る方法としては、導電層２１よりも低い不純物濃度とする方法や、不純物を意図的にドープしない方法などが挙げられる。また、導電層２１と第１〜第４の電極３１〜３４とを直接オーミック接続するために、表面層２２の一部がエッチングされて、薄膜化又は除去されていてもよい。
平面視で、矩形状の感磁部２０の中心位置は、矩形状の基板１０の中心位置とほぼ一致している。また、平面視で、感磁部２０の外周の第１〜第４の辺２６〜２９は、基板１０の外周の第１〜第４の辺１１〜１４のうちの２辺とそれぞれ平行となっている。すなわち、平面視で、感磁部２０の外周の第１〜第４の辺２６〜２９は、基板１０の外周の第１〜第４の辺１１〜１４と平行又は垂直となっている。
【００２０】
（１．３）電極
第１の電極３１及び第２の電極３２は、第１の方向で互いに向かい合っている。また、第３の電極３３及び第４の電極３４は、第１の方向と平面視で交差する（例えば、直交する）第２の方向で互いに向かい合っている。
第１の方向における第１の電極３１と第２の電極３２との離間距離をＤ１とし、第２の方向における第３の電極３３と第４の電極３４との離間距離をＤ２としたとき、Ｄ１、Ｄ２はそれぞれ、１μｍ以上４０μｍ以下である。
【００２１】
第１〜第４の電極３１〜３４の形状と配置について、より具体的に例を挙げて説明する。
第１の電極３１、第２の電極３２、第３の電極３３及び第４の電極３４の平面形状はそれぞれ矩形状である。
図１に示すように、第１の電極３１、第２の電極３２、第３の電極３３及び第４の電極３４は、基板１０の矩形の四隅にそれぞれ配置されている。そして、第１の電極３１、第２の電極３２、第３の電極３３及び第４の電極３４の各々の外周の各辺は、基板１０の外周の４辺のうちの２辺とそれぞれ平行となっている。すなわち、平面視で、第１〜第４の電極３４の外周の各辺は、基板１０の外周の第１〜第４の辺１１〜１４と平行又は垂直となっている。
【００２２】
なお、図２に示すように、第１〜第４の電極３１〜３４はそれぞれ、感磁部２０に電気的に接続する第１の金属膜１３１と、この第１の金属膜１３１上に形成された第２の金属膜１３２とを有する。つまり、第１の金属膜１３１が、感磁部２０に対するコンタクト領域となっている。なお、第１の金属膜１３１はなくてもよく、第１〜第４の電極３１〜３４が、絶縁膜４０の開口部（コンタクト孔）から直接、感磁部に接続する構成でもよい。
また、感磁部２０と第２の金属膜１３２との間には絶縁膜４０が形成されている。絶縁膜４０は、例えばシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）、無機膜（Ａｌ２Ｏ３）、ポリイミド膜であり、これらの膜を複数積層した多層膜である。
【００２３】
なお、絶縁膜４０は、図２のように第１の金属膜１３１上にも形成されても、第１の金属膜１３１上には形成されなくともよく、第１の金属膜１３１の下に一部入り込んで形成されてもよい。
絶縁膜４０が第１の金属膜１３１上に形成された構造の場合（例えば、図２に示す構造の場合）、絶縁膜４０にはコンタクト孔１５１（図１参照）が形成されている。このコンタクト孔１５１を介して、第１の金属膜１３１と第２の金属膜１３２とが電気的に接続している。
【００２４】
また、絶縁膜４０が第１の金属膜１３１の下に一部入り込む構造の場合、平面視で、第１の金属膜１３１の内、絶縁膜４０を除いた領域が接触領域となる。つまり、感磁部において、絶縁膜４０の開口部の領域が接触領域となる。接触領域は、感磁部において、電極と電気的に接続される領域であり、例えば、感磁部上において、第１の金属膜が占める領域か、絶縁膜４０の開口部の領域が、接触領域となる。
本実施形態のホール素子において、平面視で、複数の電極の隣接する電極の間の最小距離は、４μｍ以上１１μｍ以下であることが好ましい。この最小距離は、より好ましくは４μｍ以上１０μｍ未満であり、さらに好ましくは５μｍ以上９μｍ以下である。
隣接する電極の間の最小距離とは、すべての電極間距離で最小のものとする。
【００２５】
（１．４）ワイヤーボンディング領域
図１に示すように、第１の電極３１は、その上面の側に金属細線が接合される第１のワイヤーボンディング領域１４１を有する。第１の電極３１を構成する第１の金属膜１３１が、第１の電極３１が感磁部２０と接触するコンタクト領域となる。
また、第２の電極３２は、その上面の側に金属細線が接合される第２のワイヤーボンディング領域１４２を有する。第２の電極３２を構成する第１の金属膜１３１が、第２の電極３２が感磁部２０と接触するコンタクト領域となる。
また、第３の電極３３は、その上面の側に金属細線が接合される第３のワイヤーボンディング領域１４３を有する。第３の電極３３を構成する第１の金属膜１３１が、第３の電極３３が感磁部２０と接触するコンタクト領域となる。
【００２６】
また、第４の電極３４は、その上面の側に金属細線が接合される第４のワイヤーボンディング領域１４４を有する。第４の電極３４を構成する第１の金属膜１３１が、第４の電極３４が感磁部２０と接触するコンタクト領域となる。
つまり、感磁部２０の中心位置から見て、第１〜第４のワイヤーボンディング領域１４１〜１４４の各中心位置よりも外側に、第１〜第４の電極３１〜３４の各コンタクト領域がそれぞれ位置する。
上述したように、第１の電極３１及び第２の電極３２はホール素子１００の入力電極であるため、第１の電極３１のコンタクト領域と第２の電極３２のコンタクト領域との間がホール素子１００における信号入力経路１４６となる。また、第３の電極３３及び第４の電極３４はホール素子１００の出力電極であるため、第３の電極３３のコンタクト領域と第４の電極３４のコンタクト領域との間がホール素子１００における信号出力経路１４５となる。
【００２７】
（２）ホールセンサ
図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実施形態に係るホールセンサ６００の構成例を示す断面図と平面図と底面図、及び外観図である。図３（ａ）は、図３（ｂ）を破線Ｅ３−Ｅ’３線で切断した断面を示している。また、図３（ｂ）では、図面の複雑化を回避するために、モールド部材を省略して示している。
図３（ａ）〜（ｄ）に示すように、ホールセンサ６００は、ホール素子１００と、リード端子５２０と、第１〜第４の金属細線（導電性接続部材）５３１〜５３４と、保護層５４０と、モールド部材５５０と、外装めっき層５６０とを備える。また、リード端子５２０は、第１〜第４の端子部５２１〜５２４を有する。
ホールセンサ６００は、例えばアイランドレス構造であり、外部との電気的接続を得るための複数の端子部５２１〜５２４を有する。図３（ｂ）に示すように、第１〜第４の端子部５２１〜５２４は、ホール素子１００の周囲に配置されている。
【００２８】
例えば、第１の端子部５２１と第２の端子部５２２とがホール素子１００を挟んで対向するように配置されており、また、第３の端子部５２３と第４の端子部５２４とがホール素子１００を挟んで対向するように配置されている。そして、第１の端子部５２１と第２の端子部５２２とを結ぶ直線（仮想線）と、第３の端子部５２３と第４の端子部５２４とを結ぶ直線（仮想線）とが平面視で交差している。リード端子５２０（第１〜第４の端子部５２１〜５２４）は、例えば銅（Ｃｕ）等の金属からなる。
第１〜第４の金属細線５３１〜５３４は、ホール素子１００が有する第１〜第４の電極３１〜３４と、第１〜第４の端子部５２１〜５２４とをそれぞれ電気的に接続する導線であり、例えば金（Ａｕ）からなる。図３（ｂ）に示すように、第１の金属細線５３１は、第１の端子部５２１と第１の電極３１とを接続している。第２の金属細線５３２は、第２の端子部５２２と第２の電極３２とを接続している。第３の金属細線５３３は、第３の端子部５２３と第３の電極３３とを接続している。第４の金属細線５３４は、第４の端子部５２４と第４の電極３４とを接続している。
【００２９】
保護層５４０は、基板１０の第１〜第４の電極３１〜３４が設けられている面とは反対側の面側を覆っている。保護層５４０は、基板１０を保護可能なものであれば特に限定はなく、導体、絶縁体、又は半導体のうち、少なくとも何れか１つを含んでいてもよい。即ち、保護層５４０は、導体、絶縁体、又は半導体の何れか１つからなる膜であってもよいし、これらのうち２つ以上を含む膜であってもよい。導体としては、例えば、銀ペーストなどの導電性樹脂などが考えられる。絶縁体としては、例えば、エポキシ系の熱硬化型樹脂と、フィラーとしてシリカ（ＳｉＯ２）とを含む絶縁ペースト、窒化ケイ素、二酸化ケイ素などが考えられる。半導体としては、例えば、Ｓｉ基板やＧｅ基板などの貼り合わせが考えられる。但し、リーク電流防止の観点から、保護層５４０は、絶縁体であることが好ましい。また、保護層５４０は積層構造でもよい。
モールド部材５５０は、ホール素子１００と、第１〜第４の端子部５２１〜５２４と、第１〜第４の金属細線５３１〜５３４とをモールドしている。言いかえると、モールド部材５５０は、ホール素子１００と、第１〜第４の端子部５２１〜５２４の少なくとも表面側（即ち、金属細線と接続する側の面）と、第１〜第４の金属細線５３１〜５３４とを覆って保護（即ち、樹脂封止）している。モールド部材５５０は、例えばエポキシ系の熱硬化型樹脂からなり、リフロー時の高熱に耐えられるようになっている。
【００３０】
図３（ａ）及び（ｃ）に示すように、ホールセンサ６００の底面側（即ち、配線基板感磁部２０に実装する側）では、第１〜第４の端子部５２１〜５２４の第１面（例えば、裏面）の少なくとも一部と、ＧａＡｓ基板１０の第１面（例えば、裏面）の少なくとも一部とが、モールド部材５５０の同一の面（例えば、裏面）からそれぞれ露出している。ここで、第１〜第４の端子部５２１〜５２４の第１面は、第１〜第４の端子部５２１〜５２４がそれぞれ有する複数の面のうち、第１〜第４の金属細線５３１〜５３４と接続している面とは反対側の面である。ＧａＡｓ基板１０の第１面は、ＧａＡｓ基板１０が有する複数の面のうち、第１〜第４の電極３１〜３４が設けられている面とは反対側の面である。
また、外装めっき層５６０は、モールド部材５５０から露出している端子部５２１〜５２４の裏面に形成されている。外装めっき層５６０は、例えばスズ（Ｓｎ）等からなる。
【００３１】
〔動作〕
上記のホールセンサ６００を用いて磁気（磁界）を検出する場合は、例えば、第１の端子部５２１を電源電位（＋）に接続すると共に、第２の端子部５２２を接地電位（ＧＮＤ）に接続して、第１の端子部５２１から第２の端子部５２２に電流を流す。そして、第３の端子部５２３と第４の端子部５２４間の電位差Ｖ１−Ｖ２（＝ホール出力電圧ＶＨ）を測定する。ホール出力電圧ＶＨの大きさから磁界の大きさを検出し、ホール出力電圧ＶＨの正負から磁界の向きを検出する。
即ち、第１の端子部５２１は、ホール素子１００に所定電圧を供給する電源用端子部である。第２の端子部５２２は、ホール素子１００に接地電位を供給する接地用端子部である。第３の端子部５２３及び第４の端子部５２４は、ホール素子１００のホール起電力信号を取り出す信号取出用端子部である。
【００３２】
〔製造方法〕
（１）ホール素子の製造方法
図４（ａ）〜（ｅ）は、ホール素子１００の製造方法を工程順に示す断面図である。図４（ａ）に示すように、まず基板１０を用意する。基板１０は、例えばＧａＡｓ基板１０である。次に、基板１０の表面から予め設定した深さの位置にドナー型の不純物をイオン注入する。ドナー型の不純物としては、例えばＳｉ、Ｓｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇｅ又はＣなどが挙げられる。次に、基板１０を加熱して不純物を活性化する。これにより、図４（ｂ）に示すように、基板１０内に、基板１０よりも低抵抗の導電層２１を形成すると共に、この導電層２１の上に表面層２２を形成する。表面層２２は導電層２１よりも不純物濃度が小さいため、導電層２１よりも高抵抗な層（すなわち、導電性の低い層）となる。
【００３３】
なお、この不純物を活性化する工程は、図４（ｃ）に示す基板１０のパターニン工程以降に行ってもよい。また、図４（ｃ）に示す工程以降の他の加熱工程と兼用でおこなってもよい。また、導電層２１の形成はイオン注入に限定されない。例えば、ＭＯＣＶＤ法により、基板１０上に不純物を高濃度に含むＧａＡｓをエピタキシャル成長することにより導電層２１を形成してもよい。この場合は、導電層２１の形成に続いて、不純物を低濃度に含む（または、不純物を含まない）ＧａＡｓをエピタキシャル成長させることにより、導電層２１上に、導電層２１よりも高抵抗の表面層２２を形成することができる。
【００３４】
次に、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、基板１０をパターニングして、図４（ｃ）に示すように、断面視による形状がメサ形状である感磁部２０を形成する。
次に、図４（ｄ）に示すように、感磁部２０が形成された基板１０上に第１の金属膜１３１を部分的に形成する。ここでは、第１の金属膜１３１として、例えばＡｕＧｅ膜、Ｎｉ膜、Ａｕ膜をこの順に積層する。第１の金属膜１３１の形成は、例えばリフトオフ、またはマスク蒸着で形成する。リフトオフは、レジストパターンが形成された基板上に金属膜を蒸着し、その後レジストパターンを取り去ることにより、基板のレジストパターンで覆われていなかった領域上にのみ金属膜を残す方法である。マスク蒸着は、貫通穴が部分的に形成された板を通して基板上に金属膜を蒸着することにより、基板の貫通穴直下の領域上にのみ金属膜を蒸着する方法である。第１の金属膜１３１を形成した後は、基板１０を加熱して、基板１０と第１の金属膜１３１との界面を合金化する。
【００３５】
次に、図４（ｅ）に示すように、基板１０の第１の金属膜１３１下から露出している部分に絶縁膜４０を形成する。絶縁膜４０は、例えばシリコン窒化膜である。絶縁膜４０の形成は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で基板１０の上面全体に絶縁膜を形成し、その後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を用いて、この上面全体に形成された絶縁膜をパターニングすることにより形成する。なお、基板１０の上面全体に絶縁膜を形成し、パターニングして絶縁膜４０を形成した後に、第１の金属膜１３１を形成してもよい。
【００３６】
次に、図４（ｅ）に示すように、絶縁膜４０が形成された基板１０上に第２の金属膜１３２を部分的に形成する。ここでは、第２の金属膜１３２として、例えばＴｉ膜、Ａｕ膜をこの順に積層する。また、第２の金属膜１３２を、例えばリフトオフ、またはマスク蒸着で形成する。
その後、基板１０上に保護膜（図示せず）等を形成する。そして、基板１０をダイシングして、基板１０を複数のホール素子１００の各々ごとに個片化する。以上の工程を経て、図１等に示したホール素子１００が完成する。
【００３７】
（２）ホールセンサの製造方法
図５（ａ）〜（ｅ）及び図６（ａ）〜（ｄ）は、ホールセンサ６００の製造方法を示す工程順に示す平面図と断面図である。なお、図５（ａ）〜（ｅ）において、ダイシングのブレード幅（即ち、カーフ幅）の図示は省略している。
図５（ａ）に示すように、まず、リードフレーム６２０を用意する。このリードフレーム６２０は、図３（ｂ）に示したリード端子５２０が平面視で縦方向及び横方向に複数繋がっている基板である。
【００３８】
次に、図５（ｂ）に示すように、リードフレーム６２０の裏面側に、例えば、基材として耐熱性フィルム５８０の一方の面を貼付する。この耐熱性フィルム５８０の一方の面には例えば絶縁性の粘着層が塗布されている。粘着層は、その成分として、例えばシリコーン樹脂がベースとなっている。この粘着層によって、耐熱性フィルム５８０にリードフレーム６２０を貼付し易くなっている。リードフレーム６２０の裏面側に耐熱性フィルム５８０を貼付することによって、リードフレーム６２０の貫通している貫通領域を、裏面側から耐熱性フィルム５８０で塞いだ状態となる。
【００３９】
次に、図５（ｃ）に示すように、耐熱性フィルム５８０の粘着層を有する面のうち、第１〜第４の端子部５２１〜５２４で囲まれた領域に、保護層５４０を有するホール素子１００を載置する（即ち、ダイボンディングを行う。）。ここでは、基板１０の第１面を耐熱性フィルム５８０の粘着層を有する面に対向させてダイボンディングを行う。
次に、図５（ｄ）に示すように、第１〜第４の金属細線５３１〜５３４の一端を第１〜第４の端子部５２１〜５２４にそれぞれ接続し、第１〜第４の金属細線５３１〜５３４の他端をホール素子１００の第１〜第４の電極３１〜３４にそれぞれ接続する（即ち、ワイヤーボンディングを行う。）。
【００４０】
なお、ワイヤーボンディングは、ホール素子１００の各電極からリード端子５２０の各端子部に向かって金属細線を延ばして行う順ボンディングでもよいし、その逆に、リード端子５２０の各端子部からホール素子１００の各電極に金属細線を延ばして行う逆ボンディングでもよい。逆ボンディングは、順ボンディングと比べて、金属細線のボンディング後のループ高さを低くすることができるので、ホール素子の低背化に寄与することができる。
そして、図５（ｅ）に示すように、モールド部材５５０を形成する（即ち、樹脂モールドを行う。）。この樹脂モールドは、例えばトランスファーモールド技術を用いて行う。
【００４１】
例えば図６（ａ）に示すように、下金型５９１と上金型５９２とを備えるモールド金型５９０を用意し、このモールド金型５９０のキャビティ内にワイヤーボンディング後のリードフレーム６２０を配置する。次に、キャビティ内であって、耐熱性フィルム５８０の粘着層を有する面（即ち、リードフレーム６２０と接着している面）の側に加熱し溶融したモールド部材５５０を注入し、充填する。これにより、ホール素子１００と、リードフレーム６２０と、金属細線５３１〜５３４とをモールドする。即ち、ホール素子１００と、リードフレーム６２０の少なくとも表面側と、金属細線５３１〜５３４とをモールド部材５５０で覆って保護する。モールド部材５５０がさらに加熱し硬化したら、該モールド部材５５０をモールド金型から取り出す。
【００４２】
次に、図６（ｂ）に示すように、モールド部材５５０から耐熱性フィルム５８０を剥離する。これにより、モールド部材５５０からホール素子１００の基板１０を露出させる。そして、図６（ｃ）に示すように、リードフレーム６２０のモールド部材５５０から露出している面（少なくとも、各端子部５２２〜２５のモールド部材５５０から露出している裏面）に外装めっきを施して、外装めっき層５６０を形成する。
次に、図６（ｄ）に示すように、モールド部材５５０の上面（即ち、ホールセンサ６００の外装めっき層５６０を有する面の反対側の面）にダイシングテープ５９３を貼付する。そして、例えば図５（ｅ）に示した仮想の２点鎖線に沿って、リードフレーム６２０に対してブレードを相対的に移動させて、モールド部材５５０及びリードフレーム６２０を切断する（即ち、ダイシングを行う。）。つまり、モールド部材５５０及びリードフレーム６２０を複数のホール素子１００の各々ごとにダイシングして個片化する。以上の工程を経て、図３に示したホールセンサ６００が完成する。
【００４３】
〔第１実施形態の効果〕
ホール素子の出力信号に含まれるノイズ成分Ｎは、感磁部２０のコンタクト部分を除いた、実効領域の面積Ａのルートの逆数に比例する（Ｎ∝１／√Ａ）。
本発明の第１実施形態では、基板１０の面積に対する、感磁部２０の実効領域の面積の割合が２０％以上と、高いため、基板１０上の面積を有効利用して、ノイズ成分を低減することが可能となる。感磁部２０の実効領域の面積の割合は、好ましくは４０％以上１００％以下であり、より好ましくは５０％以上１００％以下であり、さらに好ましくは５０％以上９５％以下である。
【００４４】
感磁部２０の実効領域の面積は、平面視で、感磁部２０の面積の内、感磁部２０と第１〜第４の電極３１〜３４とが接続される第１〜第４の接触領域の総面積を除いた面積である。例えば、断面視で、第１〜第４の電極３１〜３４と感磁部２０とがコンタクト電極で接続する場合、平面視で、感磁部２０の面積の内、コンタクト電極の総面積を除いた領域が、感磁部２０の実効領域である。なお、第１の金属層１３１のうちの感磁部２０と接触する部分が、コンタクト電極に該当する。
また、第１〜第４の電極３１〜３４と感磁部２０とが、基板１０に形成されるコンタクト層で接続する場合、平面視で、感磁部２０の面積の内、コンタクト層の総面積を除いた領域が、感磁部の実効領域である。
【００４５】
また、第１実施形態において、平面視で、感磁部２０の実効領域の面積に対する、第１〜第４の接触領域の総面積の割合が、０．１％以上１０％以下である。それにより、感磁部２０の実効領域を相対的に大きくすることができるため、ノイズ成分を低減することが可能となる。加えて、感磁部２０の実効領域に対して、接触領域の面積が小さいため、ホール素子の定電流感度が向上することで、Ｓ／Ｎも向上する。
薄型化したホールセンサにおいては、ホール素子上のモールド部材の厚みが薄いため、ホール素子の感磁部へ入射される光を含む電磁波が、感磁部の局所的な伝導率を光電効果によって変動させてしまう。また、この変動によって、ホール素子にオフセット電圧Ｖｕが生じる。
【００４６】
第１実施形態では、平面視で、実効領域の面積に対する、第１〜第４の電極の下の実効領域の面積の割合が、４０％以上９９％以下と、実効領域が第１〜第４の電極で覆われる。
ここで、電極部材である金属は、光を含む電磁波を極めて良く吸収する。したがって、第１〜第４の電極は、ホール素子の感磁部の実効領域へ入射される電磁波を遮蔽することができ、感磁部の実効領域における局所伝導率変動を抑制することができる。それによって、オフセット電圧Ｖｕの変動を抑制する効果がある。実効領域の面積に対する、第１〜第４の電極の下の実効領域の面積の割合は、５０％以上９５％以下であることが好ましく、６０％以上９５％以下であることがより好ましい。
図１に示した第１実施形態の場合、平面視で、基板１０の面積に対する感磁部２０の実効領域の面積の割合は、７３％である。また、平面視で、感磁部２０の実効領域の面積に対する接触領域の総面積（第１の金属膜１３１の面積）の割合は、２％である。
また、感磁部２０の実効領域の面積に対する、第１〜第４の電極３１〜３４の下の実効領域の面積の割合は、８７％である。
【００４７】
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係るホール素子２００の構成例を示す平面図である。
図７に示すホール素子２００は、図１に示したホール素子１００と比べて、平面視で、基板１０の面積に対する感磁部２０の実行領域の面積の割合が異なる。
具体的には、図７に示す第２実施形態の場合、平面視で、基板１０の面積に対する感磁部２０の実効領域の面積の割合は、６６％である。また、平面視で、感磁部２０の実効領域の面積に対する接触領域の総面積（第１の金属膜１３１の面積）の割合は、３％である。
【００４８】
本発明の第２実施形態によれば、基板１０の面積に対する、感磁部２０の実効領域の面積の割合が２０％以上と高い。このため、基板１０上の面積を有効利用して、ノイズ成分を低減することが可能である。また、平面視で、感磁部２０の実効領域の面積に対する、第１〜第４の接触領域の総面積の割合が０．１％以上１０％以下である。このため、ノイズ成分のさらなる低減と、Ｓ／Ｎの向上が可能である。
また、感磁部２０の実効領域の面積に対する、第１〜第４の電極３１〜３４の下の実効領域の面積の割合は、８３％である。
【００４９】
＜第３実施形態＞
上記の第１、第２実施形態では、感磁部２０の平面形状が矩形状である場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
図８は、本発明の第３実施形態に係るホール素子３００の構成例を示す平面図である。また、図９（ａ）及び（ｂ）は、図８に示すホール素子３００をＦ８−Ｆ’８線及びＧ８−Ｇ’８線で切断した断面図である。
図８及び図９に示すように、感磁部２０は、平面形状が矩形状の主要感磁部１２０と、主要感磁部１２０の四隅からそれぞれ外側へ延出された第１〜第４の延出部１２１〜１２４とを備えていてもよい。平面視で、第１の延出部１２１及び第２の延出部１２２は、主要感磁部１２０の第１の対角線の延長線上にそれぞれ位置する。また、第３の延出部１２３及び第４の延出部１２４は、主要感磁部１２０の第２の対角線の延長線上にそれぞれ位置する。
【００５０】
図８に示すように、第１の延出部１２１は、第１の電極３１と電気的に接続している。第２の延出部１２２は、第２の電極３２と電気的に接続している。第３の延出部１２３は、第３の電極３３と電気的に接続している。第４の延出部１２４は、第４の電極３４と電気的に接続している。
図８に示す第３実施形態の場合、平面視で、基板１０の面積に対する感磁部２０の実効領域の面積の割合は、４３％である。また、平面視で、感磁部２０の実効領域の面積に対する接触領域の総面積（第１の金属膜１３１の面積）の割合は、６％である。
【００５１】
本発明の第３実施形態によれば、基板１０の面積に対する、感磁部２０の実効領域の面積の割合が２０％以上と高い。このため、基板１０上の面積を有効利用して、ノイズ成分を低減することが可能である。また、平面視で、感磁部２０の実効領域の面積に対する、第１〜第４の接触領域の総面積の割合が０．１％以上１０％以下である。このため、ノイズ成分のさらなる低減と、Ｓ／Ｎの向上が可能である。
また、感磁部２０の実効領域の面積に対する、第１〜第４の電極３１〜３４の下の実効領域の面積の割合は、４９％である。
【００５２】
＜第４実施形態＞
上記の第１、第２実施形態では、感磁部２０の平面形状が矩形状である場合について説明した。また、第３実施形態では、主要感磁部１２０が矩形状である場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではない。
図１０は、本発明の第４実施形態に係るホール素子４００の構成例を示す平面図である。
図１０に示すように、感磁部２０の平面形状は十字（すなわち、クロス）形状であり、中央部２２０と、中央部２２０の周囲に位置する第１〜第４の周辺部２２１〜２２４とを備える。
【００５３】
平面視で、第１の周辺部２２１は、中央部２２０の周囲のうち、第１の方向の一方の側に位置する。第２の周辺部２２２は、中央部２２０の周囲のうち、第１の方向の他方の側に位置する。第３の周辺部２２３は、中央部２２０の周囲のうち、第１の方向と直交する第２の方向の一方の側に位置する。第４の周辺部２２４は、中央部２２０の周囲のうち、第２の方向の他方の側に位置する。
また、平面視で、第１〜第４の周辺部２２１〜２２４上にコンタクト孔１５１と、このコンタクト孔１５１を埋め込む第１の金属膜１３１とがそれぞれ配置されている。例えば、コンタクト孔１５１の平面形状と第１の金属膜１３１の平面形状は同一であり、その大きさはコンタクト孔よりも第１の金属膜１３１の方が大きい。一例を挙げると、コンタクト孔１５１の平面形状は三角形である。第１の金属膜１３１の平面形状は、コンタクト孔１５１と相似のやや大きい三角形である。
【００５４】
そして、第１〜第４の周辺部２２１〜２２３上の第１の金属膜１３１上に、第１〜第４の電極３１〜３４がそれぞれ配置されている。これにより、第１の周辺部２２１は第１の電極３１と電気的に接続し、第２の周辺部２２２は第２の電極３２と電気的に接続し、第３の周辺部２２３は第３の電極３３と電気的に接続し、第４の周辺部２２４は第４の電極３４と電気的に接続している。
図１０に示す第４実施形態の場合、平面視で、基板１０の面積に対する感磁部２０の実効領域の面積の割合は、２９％である。また、平面視で、感磁部２０の実効領域の面積に対する接触領域の総面積（第１の金属膜１３１の面積）の割合は、４２％である。
本発明の第４実施形態によれば、基板１０の面積に対する、感磁部２０の実効領域の面積の割合が２０％以上と高い。このため、基板１０上の面積を有効利用して、ノイズ成分を低減することが可能である。
また、感磁部２０の実効領域の面積に対する、第１〜第４の電極３１〜３４の下の実効領域の面積の割合は、５９％である。
【００５５】
＜第５実施形態＞
図１１は、本発明の第５実施形態に係るホール素子５００の構成例を示す平面図である。
図１１に示すように、感磁部２０の平面形状は十字（すなわち、クロス）形状であり、中央部２２０と、中央部２２０の周囲に位置する第１〜第４の周辺部２２１〜２２４とを備える。図１１に示す第５実施形態の場合、第１〜第４の周辺部２２１〜２２４は、中央部２２０よりも幅広の部位を有する。また、第５実施形態では、第１〜第４の周辺部２２１〜２２４の各々において、第１の方向又は第２の方向のより端部に近い側にコンタクト孔１５１及び第１の金属膜１３１が配置されている。
【００５６】
具体的には、第１の周辺部２２１では、第１の方向の一方の端部にコンタクト孔１５１及び第１の金属膜１３１が配置されている。第２の周辺部２２２では、第１の方向の他方の端部にコンタクト孔１５２及び第１の金属膜１３１が配置されている。第３の周辺部２２３では、第２の方向の一方の端部にコンタクト孔１５３及び第１の金属膜１３１が配置されている。第４の周辺部２２４では、第２の方向の他方の端部にコンタクト孔１５４及び第１の金属膜１３１が配置されている。
そして、第１の周辺部２２１は第１の電極３１と電気的に接続し、第２の周辺部２２２は第２の電極３２と電気的に接続し、第３の周辺部２２３は第３の電極３３と電気的に接続し、第４の周辺部２２４は第４の電極３４と電気的に接続している。
【００５７】
図１１に示す第５実施形態の場合、基板１０の面積に対する感磁部２０の実効領域の面積の割合は、２６％である。また、感磁部２０の実効領域の面積に対する接触領域の総面積（第１の金属膜１３１の面積）の割合は、３％である。
本発明の第５実施形態によれば、基板１０の面積に対する、感磁部２０の実効領域の面積の割合が２０％以上と高い。このため、基板１０上の面積を有効利用して、ノイズ成分を低減することが可能である。
また、感磁部２０の実効領域の面積に対する、第１〜第４の電極３１〜３４の下の実効領域の面積の割合は、７０％である。
【００５８】
＜第６実施形態＞
本発明の第６実施形態に係るレンズモジュールは、本実施形態のホールセンサと、磁石が取り付けられたレンズホルダと、ホールセンサの外部端子からの出力信号であるホール起電力信号に基づいて、磁石を移動させる駆動コイルと、を備える。本実施形態のホールセンサは、モールド部材を薄型化できるため、ホールセンサ自体を薄型化でき、かつ、オフセット変動を抑制できるため磁気を正確に検出することができる。そのため、レンズモジュールを小型化することができ、また、正確な位置検出を行うことが可能となる。レンズホルダに取り付けられた磁石の磁場を、本実施形態のホールセンサで検知し、検知した出力信号に基づいて、駆動コイルに駆動電流を流すことにより、オートフォーカス制御や手振れ補正制御を精度良く行うことができる。また、本実施形態のホールセンサは、薄型化しているため、ホールセンサ内部のホール素子と、磁石との位置を近づけることが可能となり、より精度のよい磁気検知が可能である。
【００５９】
＜比較形態＞
図１２は、比較形態に係るホール素子９００の構成例を示す平面図である。
図１２に示す比較形態の場合、基板１０の面積に対する感磁部２０の実効領域の面積の割合は、１３％である。また、感磁部２０の実効領域の面積に対する接触領域の総面積（第１の金属膜の面積）の割合は、１４％である。また、比較形態の場合、感磁部２０の実効領域の面積に対する、第１〜第４の電極３１〜３４の下の実効領域の面積の割合は、ほぼ０％である。
本発明の各実施形態は、この比較形態に比べて、基板１０の面積を同一としたときの、感磁部２０の実効領域の面積が約２〜３倍も大きいため、ノイズ成分を効果的に低減することができる。
また、本発明の第１〜第３実施形態は、この比較形態に比べて、感磁部２０の実効領域の面積に対する接触領域の総面積の割合が小さいため、Ｓ／Ｎが高い。
【００６０】
＜その他の態様＞
本発明の技術的思想は、以上に記載した各実施形態や各実施例に特定されるものではない。当業者の知識に基づいて、本発明の各実施形態や各実施例に設計の変更等を加えてもよく、また、本発明の各実施形態や各実施例を任意に組み合わせてもよく、そのような変更が加えられた態様も、本発明の技術的思想に含まれる。
【符号の説明】
【００６１】
１０  基板
１０ａ  上面
２０  感磁部
２１  導電層
２２  表面層
３１  第１の電極
３２  第２の電極
３３  第３の電極
３４  第４の電極
４０  絶縁膜
１００、２００、３００、４００、５００  ホール素子
１２０  主要感磁部
１２１  第１の延出部
１２２  第２の延出部
１２３  第３の延出部
１２４  第４の延出部
１３１  第１の金属膜
１３２  第２の金属膜
１４１  第１のワイヤーボンディング領域
１４２  第２のワイヤーボンディング領域
１４３  第３のワイヤーボンディング領域
１４４  第４のワイヤーボンディング領域
１４５  信号出力経路
１４６  信号入力経路
１５１  コンタクト孔
２２０  中央部
２２１  第１の周辺部
２２２  第２の周辺部
２２３  第３の周辺部
２２４  第４の周辺部
５２０  リード端子
５２１  第１の端子部
５２２  第２の端子部
５２３  第３の端子部
５２４  第４の端子部
５３１  第１の金属細線
５３２  第２の金属細線
５３３  第３の金属細線
５３４  第４の金属細線
５４０  保護層
５５０  モールド部材
５６０  外装めっき層
５８０  耐熱性フィルム
５９０  モールド金型
５９１  下金型
５９２  上金型
５９３  ダイシングテープ
６００  ホールセンサ
６２０  リードフレーム
【図１】
0006608666.tif 000002
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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