(57)【要約】【課題】薄膜製造技術を用いて形成することができ、バイアス磁界を印加させる必要がない薄膜タイプの磁性体素子と、外部磁界の変化による磁性体素子の特性変化を電圧の変化として検出できるピックアップコイルを備えた磁気デバイスを提供する。【解決手段】本発明に係る磁気デバイス１０は、第一基板１１、その一面側に配された第一磁性体素子１３、前記一面側にあって第一磁性体素子と重なり、第一磁性体素子を挟むように、かつ、第一絶縁層２１と第二絶縁層２２をそれぞれ介して配される第一導電層１２と第二導電層１４、及び第二導電層と第二絶縁層を覆うように配された第三絶縁層２３、を少なくとも備える。また、第一導電層と第二導電層が電気的に接続されてコイル形状をなし、第一導電層、第二導電層及び／又は第一磁性体素子が、第三絶縁層の外面へ開口部を有する貫通孔１６，１７を通じて外部と電気的に接続される構造を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一基板の一面側に配された第一磁性体素子、前記一面側にあって前記第一磁性体素子と重なり、前記第一磁性体素子を挟むように、かつ、第一絶縁層と第二絶縁層をそれぞれ介して配される第一導電層と第二導電層、及び、前記第二導電層と前記第二絶縁層を覆うように配された第三絶縁層、を少なくとも備え、
前記第一導電層と前記第二導電層は電気的に接続されてコイル形状をなし、
前記第一導電層、前記第二導電層及び／又は前記第一磁性体素子は、前記第三絶縁層の外面へ開口部を有する貫通孔を通じて外部と電気的に接続される構造を備えていることを特徴とする磁気デバイス。
【請求項２】
半導体回路が一面側に配された第二基板、前記半導体回路を覆うように配された第四絶縁層、前記第四絶縁層の上方に配された第二磁性体素子、前記一面側にあって前記第二磁性体素子と重なり、前記第二磁性体素子を挟むように、かつ、第五絶縁層と第六絶縁層をそれぞれ介して配される第三導電層と第四導電層、及び、  前記第四導電層と前記第六絶縁層を覆うように配された第七絶縁層、を少なくとも備え、
前記第三導電層と前記第四導電層は電気的に接続されてコイル形状をなし、
前記第三導電層、前記第四導電層及び／又は前記第二磁性体素子は、前記第四絶縁層の下面へ開口部を有する貫通孔を通じて前記半導体回路と電気的に接続される構造を備えていることを特徴とする磁気デバイス。
【請求項３】
前記第一絶縁層及び／若しくは前記第二絶縁層、又は前記第五絶縁層及び／若しくは前記第六絶縁層は、その厚さが１〜４０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気デバイス。
【請求項４】
前記第一導電層及び／若しくは前記第二導電層により構成される配線、又は前記第三導電層及び／若しくは前記第四導電層により構成される配線は、そのピッチ間隔が１〜４０μｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気デバイス。
【請求項５】
前記第一磁性体素子又は前記第二磁性体素子が、複数配されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気デバイス。
【請求項６】
前記第一磁性体素子又は前記第二磁性体素子は、高周波若しくはパルス電流が印加された際に、コイルに発生する外部磁界の強度に応じた電圧を出力することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気デバイス。
【請求項７】
第一基板の一面側に配された第一磁性体素子、前記一面側にあって前記第一磁性体素子と重なり、前記第一磁性体素子を挟むように、かつ、第一絶縁層と第二絶縁層をそれぞれ介して配される第一導電層と第二導電層、及び前記第二導電層と前記第二絶縁層を覆うように配された第三絶縁層、を少なくとも備え、前記第一導電層と前記第二導電層は電気的に接続されてコイル形状をなし、前記第一導電層、前記第二導電層及び／又は前記第一磁性体素子は、前記第三絶縁層の外面へ開口部を有する貫通孔を通じて外部と電気的に接続される構造を備えている磁気デバイスの製造方法であって、
前記第一基板の一面側に第一導電層を形成する工程、
前記第一導電層を覆うように第一絶縁層を形成する工程、
前記第一絶縁層上に第一磁性体素子を形成する工程、
前記第一磁性体素子を覆うように第二絶縁層を形成する工程、
前記第一絶縁層及び前記第二絶縁層に、前記第一導電層の一部が露呈するように開口部を形成する工程、
前記第二絶縁層上に、前記開口部を通して前記第一導電層と電気的に接続する第二導電層を形成する工程、
前記第二導電層と前記第二絶縁層を覆うように第三絶縁層を形成する工程、並びに、
前記第一絶縁層、前記第二絶縁層、前記第三絶縁層のいずれか１以上に、前記第一導電層、前記第二導電層及び／又は前記第一磁性体素子が、外部と電気的に接続されるように前記第三絶縁層の外面へ開口部を有する貫通孔を形成する工程、
を少なくとも順に備えることを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【請求項８】
半導体回路が一面側に配された第二基板、前記半導体回路を覆うように配された第四絶縁層、前記第四絶縁層の上方に配された第二磁性体素子、前記一面側にあって前記第二磁性体素子と重なり、前記第二磁性体素子を挟むように、かつ、第五絶縁層と第六絶縁層をそれぞれ介して配される第三導電層と第四導電層、及び前記第四導電層と前記第六絶縁層を覆うように配された第七絶縁層、を少なくとも備え、前記第三導電層と前記第四導電層は電気的に接続されてコイル形状をなし、前記第三導電層、前記第四導電層及び／又は前記第二磁性体素子は、前記第四絶縁層の下面へ開口部を有する貫通孔を通じて前記半導体回路と電気的に接続される構造を備えている磁気デバイスの製造方法であって、
前記半導体回路を覆うように第四絶縁層を形成する工程、
前記第四絶縁層の上方に第三導電層を形成する工程、
前記第三導電層を覆うように第五絶縁層を形成する工程、
前記第五絶縁層上に第二磁性体素子を形成する工程、
前記第二磁性体素子を覆うように第六絶縁層を形成する工程、
前記第五絶縁層及び前記第六絶縁層に、前記第三導電層の一部が露呈するように開口部を形成する工程、
前記第六絶縁層上に、前記開口部を通して前記第三導電層と電気的に接続する第四導電層を形成する工程、
前記第四導電層と前記第六絶縁層を覆うように第七絶縁層を形成する工程、並びに、
前記第四絶縁層、前記第五絶縁層、前記第六絶縁層のいずれか１以上に、前記第三導電層、前記第四導電層及び／又は前記第二磁性体素子が、前記半導体回路と電気的に接続されるように前記第四絶縁層の下面へ開口部を有する貫通孔を形成する工程、
を少なくとも備えることを特徴とする磁気デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサを備えた磁気デバイスおよびその製造方法に係り、特にマグネットインピーダンスセンサ又はフラックスゲートセンサを備えた磁気デバイスを、特性のばらつきが抑制され、優れた歩留まりで容易に製造することができる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサには、マグネットインピーダンスセンサ（以下、「ＭＩセンサ」と記す。）やフラックスゲートセンサなど様々な種類のセンサがあり、用途によって使い分けられている。その中でもマグネットインピーダンス効果を用いたＭＩセンサは、高感度であり、小型化し易いなどの優れた特性を持つので、普及が急速に進んでいる。
このＭＩセンサには、磁性体薄膜を用いた薄膜タイプや、磁性体ワイヤにコイルを巻いたピックアップタイプなど様々な形態がある。
【０００３】
薄膜タイプは、ＭＩセンサ素子である磁性体薄膜をスパッタ法やめっき法などの薄膜製造技術を用いて形成することができ、歩留まり良く、特性の安定したものが得られる。
しかしながら、薄膜タイプのＭＩセンサの場合、センサを最も感度の良い磁界で動作させるためには、磁石やコイルなどでバイアス磁界を印加させる必要がある。
ところが、バイアス磁界の印加に磁石を用いた場合、角型比が優れ、任意の磁界を発生できる材料を選択することや、磁石形状、配置を最適化することが必要であるだけでなく、磁界の強さや向きが同じものを安定して製造することが難しい。また、バイアス磁界の印加にコイルを用いた場合、任意の磁界を得るには、小型化と省電力化がトレードオフ（二律背反）の関係にあり、小型で省電力のセンサの実現が難しい。
【０００４】
一方、ピックアップタイプは、ＭＩセンサ素子である磁性体ワイヤと、その周囲に巻いたピックアップコイルからなっており、外部磁界の変化による磁性体ワイヤの特性変化をピックアップコイルで電圧の変化として検出するものである。このピックアップタイプでは、ゼロ磁界で優れた感度を有するので、バイアス磁界を印加する必要が無い点で優れている。したがって、薄膜タイプでの磁石によるバイアス磁界印加のように、製造ばらつきにより印加されるバイアス磁界がセンサ間で異なることが無いという利点を有する。また、薄膜タイプでのコイルによるバイアス磁界印加のように、任意の磁界を得るために小型化を犠牲にしてターン数を増やしたり、大電流を流したりする必要も無いという点で優れている。
【０００５】
このような、ピックアップタイプのＭＩセンサの利点を活用して、磁性体又は磁性体のある基板周辺（周囲）にコイル配線を巻きつけたり、基板に延在溝を形成してその延在溝内に螺旋状にコイル配線を形成した構成の磁気センサが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
また、ＭＩセンサではないが、帯状の磁性体にピックアップコイルを巻いた磁気センサも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
ところが、上記特許文献１乃至３に記載された磁気センサは、従来のコイル配線の形成方法では何れも、製造が困難であり、歩留まりが低く、再現良く製造することが難しい。たとえば、歩留まりが低いと、製造コストの増大を招くことになり、センサごとにピックアップコイルの特性が異なると、センサとしての特性もばらつきが生ずる虞がある。
さらに、磁性体ワイヤや帯状磁性体の特性変化を効率良く検出するには、磁性体ワイヤや帯状磁性体とピックアップコイルとの間の距離を狭くしたり、コイルの巻き数を増やすと有効であるが、従来の方法では磁性体コイル間の距離や巻き数の改善には共に限界があった。
【特許文献１】特許第３６９３１１９号公報
【特許文献２】特許第３６４５１１６号公報
【特許文献３】特許第２６１７４９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、薄膜製造技術を用いて形成することができ、バイアス磁界を印加させる必要がない薄膜タイプの磁性体素子と、外部磁界の変化による磁性体素子の特性変化を電圧の変化として検出することができるピックアップコイルを備えた磁気デバイスを提供することを目的とする。
また、本発明は、特性のばらつきが抑制され、優れた歩留まりで容易に製造できる磁気デバイス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】
【０００８】
本発明の請求項１に係る磁気デバイスは、第一基板の一面側に配された第一磁性体素子、前記一面側にあって前記第一磁性体素子と重なり、前記第一磁性体素子を挟むように、かつ、第一絶縁層と第二絶縁層をそれぞれ介して配される第一導電層と第二導電層、及び前記第二導電層と前記第二絶縁層を覆うように配された第三絶縁層、を少なくとも備え、前記第一導電層と前記第二導電層は電気的に接続されてコイル形状をなし、前記第一導電層、前記第二導電層及び／又は前記第一磁性体素子は、前記第三絶縁層の外面へ開口部を有する貫通孔を通じて外部と電気的に接続される構造を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の請求項２に係る磁気デバイスは、半導体回路が一面側に配された第二基板、前記半導体回路を覆うように配された第四絶縁層、前記第四絶縁層の上方に配された第二磁性体素子、前記一面側にあって前記第二磁性体素子と重なり、前記第二磁性体素子を挟むように、かつ、第五絶縁層と第六絶縁層をそれぞれ介して配される第三導電層と第四導電層、及び前記第四導電層と前記第六絶縁層を覆うように配された第七絶縁層、を少なくとも備え、前記第三導電層と前記第四導電層は電気的に接続されてコイル形状をなし、前記第三導電層、前記第四導電層及び／又は前記第二磁性体素子は、前記第四絶縁層の下面へ開口部を有する貫通孔を通じて前記半導体回路と電気的に接続される構造を備えていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項３に係る磁気デバイスは、請求項１又は２において、前記第一絶縁層及び／若しくは前記第二絶縁層、又は前記第五絶縁層及び／若しくは前記第六絶縁層は、その厚さが１〜４０μｍであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項４に係る磁気デバイスは、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記第一導電層及び／若しくは前記第二導電層により構成される配線、又は前記第三導電層及び／若しくは前記第四導電層により構成される配線は、そのピッチ間隔が１〜４０μｍであることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項５に係る磁気デバイスは、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記第一磁性体素子又は前記第二磁性体素子が、複数配されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項６に係る磁気デバイスは、請求項１乃至５のいずれか１項において、前記第一磁性体素子又は前記第二磁性体素子は、高周波若しくはパルス電流が印加された際に、コイルに発生する外部磁界の強度に応じた電圧を出力することを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項７に係る第一の磁気デバイスの製造方法は、第一基板の一面側に配された第一磁性体素子、前記一面側にあって前記第一磁性体素子と重なり、前記第一磁性体素子を挟むように、かつ、第一絶縁層と第二絶縁層をそれぞれ介して配される第一導電層と第二導電層、及び前記第二導電層と前記第二絶縁層を覆うように配された第三絶縁層、を少なくとも備え、前記第一導電層と前記第二導電層は電気的に接続されてコイル形状をなし、前記第一導電層、前記第二導電層及び／又は前記第一磁性体素子は、前記第三絶縁層の外面へ開口部を有する貫通孔を通じて外部と電気的に接続される構造を備えている磁気デバイスの製造方法であって、前記第一基板の一面側に第一導電層を形成する工程、前記第一導電層を覆うように第一絶縁層を形成する工程、前記第一絶縁層上に第一磁性体素子を形成する工程、前記第一磁性体素子を覆うように第二絶縁層を形成する工程、前記第一絶縁層及び前記第二絶縁層に、前記第一導電層の一部が露呈するように開口部を形成する工程、前記第二絶縁層上に、前記開口部を通して前記第一導電層と電気的に接続する第二導電層を形成する工程、前記第二導電層と前記第二絶縁層を覆うように第三絶縁層を形成する工程、前記第一絶縁層、前記第二絶縁層、前記第三絶縁層のいずれか１以上に、前記第一導電層、前記第二導電層及び／又は前記第一磁性体素子が、外部と電気的に接続されるように前記第三絶縁層の外面へ開口部を有する貫通孔を形成する工程、を少なくとも順に備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項８に係る第二の磁気デバイスの製造方法は、半導体回路が一面側に配された第二基板、前記半導体回路を覆うように配された第四絶縁層、前記第四絶縁層の上方に配された第二磁性体素子、前記一面側にあって前記第二磁性体素子と重なり、前記第二磁性体素子を挟むように、かつ、第五絶縁層と第六絶縁層をそれぞれ介して配される第三導電層と第四導電層、及び前記第四導電層と前記第六絶縁層を覆うように配された第七絶縁層、を少なくとも備え、前記第三導電層と前記第四導電層は電気的に接続されてコイル形状をなし、前記第三導電層、前記第四導電層及び／又は前記第二磁性体素子は、前記第四絶縁層の下面へ開口部を有する貫通孔を通じて前記半導体回路と電気的に接続される構造を備えている磁気デバイスの製造方法であって、前記半導体回路を覆うように第四絶縁層を形成する工程、前記第四絶縁層の上方に第三導電層を形成する工程、前記第三導電層を覆うように第五絶縁層を形成する工程、前記第五絶縁層上に第二磁性体素子を形成する工程、前記第二磁性体素子を覆うように第六絶縁層を形成する工程、前記第五絶縁層及び前記第六絶縁層に、前記第三導電層の一部が露呈するように開口部を形成する工程、前記第六絶縁層上に、前記開口部を通して前記第三導電層と電気的に接続する第四導電層を形成する工程、前記第四導電層と前記第六絶縁層を覆うように第七絶縁層を形成する工程、前記第四絶縁層、前記第五絶縁層、前記第六絶縁層のいずれか１以上に、前記第三導電層、前記第四導電層及び／又は前記第二磁性体素子が、前記半導体回路と電気的に接続されるように前記第四絶縁層の下面へ開口部を有する貫通孔を形成する工程、を少なくとも備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の請求項１に係る磁気デバイスは、第一基板の一面側に配された第一磁性体素子、前記第一磁性体素子と重なり、前記第一磁性体素子を挟むように、かつ、第一絶縁層と第二絶縁層をそれぞれ介して配される第一導電層と第二導電層を少なくとも備え、前記第一導電層と前記第二導電層が、電気的に接続されてコイル形状をなしている。
ゆえに、ＭＩセンサ素子である前記第一磁性体素子の周囲に、前記第一導電層と前記第二導電層により構成された、ゼロ磁界で動作する優れた感度を有するコイル配線が配置されたＭＩセンサ構造とすることができる。
したがって、薄膜製造技術を用いて形成することができ、バイアス磁界を印加させる必要がない薄膜タイプの磁性体素子と、外部磁界の変化による磁性体素子の特性変化を電圧の変化として検出することができるピックアップコイルを備えた磁気デバイスを提供することができる。
さらに、前記第二導電層と前記第二絶縁層を覆うように配された第三絶縁層を備え、前記第一導電層、前記第二導電層及び／又は前記第一磁性体素子が、前記第三絶縁層の外面へ開口部を有する貫通孔を通じて外部と電気的に接続される構造を備えていることで、前記第一磁性体素子が前記貫通孔を通じて外部と電気的に接続し、前記第一磁性体素子に電流を流すことで、直交フラックスゲートセンサとして利用することもできる。
【００１７】
本発明の請求項２に係る磁気デバイスは、第二基板の一面側に配された半導体回路を覆うように第四絶縁層が配され、前記第四絶縁層の上方に配された第二磁性体素子、前記一面側にあって前記第二磁性体素子と重なり、前記第二磁性体素子を挟むように、かつ、第五絶縁層と第六絶縁層をそれぞれ介して配される第三導電層と第四導電層を少なくとも備え、前記第三導電層と前記第四導電層が、電気的に接続されてコイル形状をなしている。
ゆえに、ＭＩセンサ素子である前記第二磁性体素子の周囲に、前記第三導電層と前記第四導電層により構成された、ゼロ磁界で動作する優れた感度を有するコイル配線が配置されたＭＩセンサ構造とすることができる。
したがって、薄膜製造技術を用いて形成することができ、バイアス磁界を印加させる必要がない薄膜タイプの磁性体素子と、外部磁界の変化による磁性体素子の特性変化を電圧の変化として検出することができるピックアップコイルを備えた磁気デバイスを提供することができる。
さらに、前記第四導電層と前記第六絶縁層を覆うように配された第七絶縁層を備え、前記第三導電層、前記第四導電層及び／又は前記第二磁性体素子が、前記第四絶縁層の下面へ開口部を有する貫通孔を通じて前記半導体回路と電気的に接続される構造を備えていることで、前記第二磁性体素子が前記貫通孔を通じて前記半導体回路と第二基板上で効率良く電気的に接続することができ、前記第二磁性体素子に電流を流すことで、直交フラックスゲートセンサとして利用することもできる。
【００１８】
本発明の請求項７に係る磁気デバイスの製造方法は、前記第一基板の一面側に第一導電層を形成する工程、前記第一導電層を覆うように第一絶縁層を形成する工程、前記第一絶縁層上に第一磁性体素子を形成する工程、を少なくとも順に備える構成となっている。また、前記第一磁性体素子を覆うように第二絶縁層を形成する工程、前記第一絶縁層及び前記第二絶縁層に、前記第一導電層の一部が露呈するように開口部を形成する工程、前記第二絶縁層上に、前記開口部を通して前記第一導電層と電気的に接続する第二導電層を形成する工程、を少なくとも順に備える構成となっている。さらに、前記第二導電層と前記第二絶縁層を覆うように第三絶縁層を形成する工程、前記第一絶縁層、前記第二絶縁層、前記第三絶縁層のいずれか１以上に、前記第一導電層、前記第二導電層及び／又は前記第一磁性体素子が、外部と電気的に接続されるように前記第三絶縁層の外面へ開口部を有する貫通孔を形成する工程、を少なくとも順に備える構成となっている。
ゆえに、磁気デバイスの製造において、半導体製造で用いられている薄膜形成技術を応用して、前記第一導電層、前記第一絶縁層、前記第一磁性体素子、前記第二絶縁層、前記第二導電層を製造のばらつきなく形成することができる。しかも、前記第一磁性体素子と、前記第一導電層及び前記第二導電層との距離や、コイルの配線幅、配線のピッチ間隔、配線の厚さ、配線の巻き数、等を任意に設計することが可能な設計上の自由度が高い構成を備えることができる。
したがって、特性のばらつきが抑制され、優れた歩留まりで容易に製造することができる磁気デバイスの製造方法を提供することができる。
さらに、前記第一絶縁層、前記第二絶縁層、前記第三絶縁層のいずれか１以上に、前記第一磁性体素子が、外部と電気的に接続されるように前記第三絶縁層の外面へ開口部を有する貫通孔を形成する工程を備えることで、直交フラックスゲートセンサとして利用することもできる磁気デバイスを製造することができる。
【００１９】
本発明の請求項８に係る磁気デバイスの製造方法は、前記半導体回路を覆うように第四絶縁層を形成する工程、前記第四絶縁層の上方に第三導電層を形成する工程、前記第三導電層を覆うように第五絶縁層を形成する工程、前記第五絶縁層上に第二磁性体素子を形成する工程、を少なくとも備えている。また、前記第二磁性体素子を覆うように第六絶縁層を形成する工程、前記第五絶縁層及び前記第六絶縁層に、前記第三導電層の一部が露呈するように開口部を形成する工程、前記第六絶縁層上に、前記開口部を通して前記第三導電層と電気的に接続する第四導電層を形成する工程、を少なくとも備えている。さらに、前記第四導電層と前記第六絶縁層を覆うように第七絶縁層を形成する工程、前記第四絶縁層、前記第五絶縁層、前記第六絶縁層のいずれか１以上に、前記第三導電層、前記第四導電層及び／又は前記第二磁性体素子が、前記半導体回路と電気的に接続されるように前記第四絶縁層の下面へ露呈部を有する貫通孔を形成する工程、を少なくとも備えている。
ゆえに、磁気デバイスの製造において、半導体製造で用いられている薄膜形成技術を応用して、前記第四絶縁層、前記第三導電層、前記第五絶縁層、前記第二磁性体素子、前記第六絶縁層、前記第四導電層を製造のばらつきなく形成することができる。しかも、前記第二磁性体素子と、前記第三導電層及び前記第四導電層との距離や、コイルの配線幅、配線のピッチ間隔、配線の厚さ、配線の巻き数、等を任意に設計することが可能な設計上の自由度が高い構成を備えることができる。
したがって、特性のばらつきが抑制され、優れた歩留まりで容易に製造することができる磁気デバイスの製造方法を提供することができる。
さらに、前記第四絶縁層、前記第五絶縁層、前記第六絶縁層のいずれか１以上に、前記第二磁性体素子が、前記半導体回路と電気的に接続されるように前記第四絶縁層の下面へ開口部を有する貫通孔を形成する工程を備えることで、前記第二磁性体素子を前記半導体回路と第二基板上で効率良く電気的に接続した、直交フラックスゲートセンサとして利用することもできる磁気デバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、発明者の鋭意研究の結果、帯状の磁性体薄膜をＭＩセンサ素子とし、この薄膜タイプのＭＩセンサにピックアップコイルを組み合わせた形態と考えた場合、ゼロ磁界で動作させることができ、製造安定性のある薄膜ＭＩセンサを備えた磁気デバイスを得ることができるとの予測のもとに成されたものである。
以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
本発明に係る磁気デバイスは、第一の構造の磁気デバイス（第一の磁気デバイス）と、第二の構造の磁気デバイス（第二の磁気デバイス）とに大きく分けることができる。第一の磁気デバイスは、基板の一面側に配されたＭＩセンサ素子である磁性体素子の周囲にコイル形状をなすように導電層が配置され、前記導電層及び／又は前記磁性体素子が外部と電気的に接続される構造を備えている。また、第二の磁気デバイスは、半導体回路を有する基板の一面側に絶縁層を介して配されたＭＩセンサ素子である磁性体素子の周囲にコイル形状をなすように導電層が配置され、前記導電層及び／又は前記磁性体素子が前記半導体回路と電気的に接続される構造を備えている。
【００２１】
＜第一実施形態＞
まず、第一の磁気デバイスについて、図１乃至図５に基づき説明する。
図１は、本発明に係る第一の磁気デバイスの一例を示す模式的な平面図（ａ）と、模式的な断面図（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）である。図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った断面、図１（ｃ）は図１（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿った断面、及び、図１（ｄ）は図１（ａ）に示すＣ−Ｃ線に沿った断面、をそれぞれ表している。
【００２２】
図１に示すように、第一の磁気デバイス１０は、第一基板１１、この第一基板１１の一面側に配された第一磁性体素子１３、前記一面側にあって第一磁性体素子１３と重なり、第一磁性体素子１３を挟むように、かつ、第一絶縁層２１と第二絶縁層２２をそれぞれ介して配される第一導電層１２と第二導電層１４、及び、第二導電層１４と第二絶縁層２２を覆うように配された第三絶縁層２３、を少なくとも備えている。
そして、第一の磁気デバイス１０は、第一導電層１２と第二導電層１４が電気的に接続されてコイル形状をなし、第一導電層１２、第二導電層１４及び／又は第一磁性体素子１３が、その両端部に配した電極パッド１３ａ、１３ｂを通じて、第三絶縁層２３の外面へ開口部を有する貫通孔１６，１７を通じて外部と電気的に接続される構造も備えている。
【００２３】
第一基板１１は、ガラスや、ポリイミドなどの絶縁性樹脂、セラミック等の絶縁体からなる絶縁体基板の他、基板を構成する面上に絶縁層を有するシリコン（Ｓｉ）等の半導体からなる半導体基板であっても良い。絶縁層は、基板上に回路パターンが形成されている場合、第一導電層１２によって半導体回路に悪影響が生じないように防止するものである。したがって、基板自身が絶縁体であった場合、絶縁層は不要となる。
また、第一基板１１は、ウエハでもよく、ウエハをチップ寸法に切断（ダイシング）したチップであっても良い。
【００２４】
第一導電層１２は、前記第一磁性体素子１３の周囲に螺旋状に巻かれたピックアップコイルとなるコイル配線であり、前記第一基板１１の上層に配されたコイル下配線である。
この第一導電層１２をなす材料としては、たとえばＡｌやＣｕ、Ａｕなどの非磁性の導電体を挙げることができる。また、第一導電層１２の膜厚は、たとえば１〜４０μｍであり、その幅は、たとえば１〜４０μｍである。この第一導電層１２は、ウエハレベルパッケージの製造で用いられるような半導体製造技術、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。
また、図２に示すように、第一導電層１２により構成される配線は、そのピッチ間隔ｗ１が、たとえば１〜４０μｍにすると良い。これにより、外部磁界による第一磁性体素子１３の特性の変化をピックアップコイルで効率的、かつ、ノイズを少なく取得することができる。
【００２５】
第一磁性体素子１３は、感磁体である磁性体薄膜からなる。この磁性体薄膜をなす材料としては、磁気インピーダンス特性を示すものが良く、たとえば軟磁性体のアモルファス金属であるＣｏＮｂＺｒやＣｏＴｉ、ＣｏＺｒ、ＦｅＣｏＢなどを挙げることができる。これにより、非常に高感度を有するものとすることができる。
また、第一磁性体素子（磁性体薄膜）１３の膜厚は、たとえば０．５〜５．０μｍであり、その幅は、たとえば１〜４０μｍである。また、第一磁性体素子１３は、ウエハレベルパッケージの製造で用いられるような半導体製造技術、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。
【００２６】
第二導電層１４は、第一磁性体素子１３の周囲に螺旋状に巻かれたピックアップコイルとなるコイル配線であり、第二絶縁層２２の上層に配されたコイル上配線である。
この第二導電層１４をなす材料としては、たとえばＡｌやＣｕ、Ａｕなどの非磁性の導電体を挙げることができる。また、第二導電層１４の膜厚は、たとえば１〜４０μｍであり、その幅は、たとえば１〜４０μｍである。この第二導電層１４もまた、ウエハレベルパッケージの製造で用いられるような半導体製造技術、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。
また、図２に示すように、第二導電層１４により構成される配線は、そのピッチ間隔ｗ２が、たとえば１〜４０μｍにすると良い。これにより、外部磁界による第一磁性体素子１３の特性の変化をピックアップコイルで効率的、かつ、ノイズを少なく取得することができる。
なお、上述した２つのピッチ間隔ｗ１、ｗ２は何れも、配線パターンの中心間距離であり、通常は、ｗ１＝ｗ２という関係が好適に用いられる。
【００２７】
また、第一導電層１２と第二導電層１４との間の電気的な接続は、第一絶縁層２１と第二絶縁層２２を貫通する開口部を設け、この開口部内にも第二導電層１４を形成することにより行われる。
【００２８】
第一絶縁層２１は、第一導電層１２を第一磁性体素子１３に対して絶縁させる絶縁層である。第一絶縁層２１をなす材料としては、たとえばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ＳｉＯ２  等を挙げることができる。この第一絶縁層２１は、材料が樹脂の場合、たとえば回転塗布法、印刷法、ラミネート法などにより形成することができる。また、材料がＳｉＯ２  の場合、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などにより形成することができる。
また、図２に示すように、第一絶縁層２１は、その厚さｔ１が、たとえば１〜４０μｍとすると良い。これにより、外部磁界による第一磁性体素子１３の特性の変化をピックアップコイルで効率的、かつ、ノイズを少なく取得することができる。換言すると、厚さｔ１は、第一導電層１２と第一磁性体素子１３との間隔であり、第一絶縁層２１の厚さではない。
【００２９】
第二絶縁層２２は、前記第一磁性体素子１３を前記第二導電層１４に対して電気的に絶縁させる絶縁層である。第二絶縁層２２をなす材料としては、たとえばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ＳｉＯ２  等を挙げることができる。この第二絶縁層２２は、材料が樹脂の場合、たとえば回転塗布法、印刷法、ラミネート法などにより形成することができる。また、材料がＳｉＯ２  の場合、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などにより形成することができる。
また、図２に示すように、第二絶縁層２２は、その厚さｔ２が、たとえば１〜４０μｍとすると良い。これにより、外部磁界による第一磁性体素子１３の特性の変化をピックアップコイルで効率的、かつ、ノイズを少なく取得することができる。ただし、図２において、厚さｔ２は、第一磁性体素子１３と第二導電層１４との間隔であり、第二絶縁層２２の厚さではない。
【００３０】
また、前記第一絶縁層２１及び前記第二絶縁層２２は、コイル下配線である前記第一導電層１２とコイル上配線である前記第二導電層１４とを電気的に接続するための開口部を有している。この開口部も、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。
【００３１】
第三絶縁層２３は、前記第二導電層１４を外部に対して電気的に絶縁させる絶縁層である。第三絶縁層２３をなす材料としては、たとえばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ＳｉＯ２  等を挙げることができる。また、第三絶縁層２３の膜厚は、たとえば１〜４０μｍとすると良い。この第三絶縁層２３は、材料が樹脂の場合、たとえば回転塗布法、印刷法、ラミネート法などにより形成することができる。また、材料がＳｉＯ２  の場合、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などにより形成することができる。
【００３２】
このように、第一絶縁層２１、第二絶縁層２２、及び第三絶縁層２３もまた、それぞれウエハレベルパッケージの製造で用いられるような半導体製造技術によって成膜される。
【００３３】
以上のように構成された本実施形態の電磁デバイス１０は、半導体製造に多く見られるような薄膜形成技術を、ピックアップコイルを構成する配線の形成や磁性体素子の形成に用いることで、磁性体素子の周囲に螺旋状に巻かれたコイル配線を配置することができる。これにより、バイアス磁界を印加させる必要がない薄膜タイプの磁性体素子と、外部磁界の変化による磁性体素子の特性変化を電圧の変化として検出することができるピックアップコイルを備えた磁気デバイスとすることができる。また、特性のばらつきが抑制され、優れた歩留まりで容易に磁気デバイスを製造することができる。
しかも、ピックアップコイルを構成する配線の幅、ピッチ間隔、厚さ、巻き数、磁性体素子との距離を任意に設計でき、容易に作製できる効果を有する。これにより、コイル配線と磁性体素子との間隔を極限まで近づけ、コイル配線の巻き数を極限まで多くしたものとすることができる。したがって、外部磁界の変化による磁性体素子の特性変化を前記コイル配線により効率良く検出することができる。
【００３４】
また、本実施形態の電磁デバイス１０は、前記第三絶縁層２３の外面へ開口部を有する貫通孔１６，１７を備えている。
貫通孔１６は、図１（ｂ）に示すように、第一磁性体素子１３の両端部に配した電極パッド１３ａ、１３ｂが露呈するように、第二絶縁層２２及び第三絶縁層２３に開口部を設けて形成される。
また、第一導電層１２と第二導電層１４により構成されるコイルの両端にも、電極パッド１４ａ、１４ｂが配される。
図示しないが、電極パッド１３ａ、１３ｂは第一磁性体素子１３と同じ層（材料）でも良く、その場合には、第二絶縁層２２、及び第三絶縁層２３の全てに開口部を設ける。また、コイルの電極パッド１４ａ、１４ｂも、第一導電層１２、第二導電層１４と同じ層（材料）としても構わない。
このように、第一絶縁層２１、第二絶縁層２２、及び第三絶縁層２３に貫通孔１６，１７を形成することで、前記第一導電層１２、前記第二導電層１４及び／又は前記第一磁性体素子１３が、外部と電気的に接続される構造を備えることができる。
【００３５】
なお、図１に示した第一磁性体素子１３の電極パッド１３ａ、１３ｂ及びコイルの電極パッド１４ａ、１４ｂはそれぞれ、図３に示すように、延長して配置される構成としてもよい。図３は、第一磁性体素子１３の新たな電極パッド１８が各々、第一磁性体素子１３の両端（図１では電極パッド）１３ａ、１３ｂと、延長部２５を介して接続される構成例である。また、図３は、コイルの両端（図１では電極パッド）１４ａ、１２ｂが、延長部２６を介して新たな電極パッド１９と接続される構成例も一緒に示している。
図３の構成を採用した場合、第一磁性体素子１３の新たな電極パッド１８とその延長部２５は、第一磁性体素子１３を設けた後に、たとえばＡｌ、Ｃｕ、Ａｕなどを用いて形成される。また、コイルの新たな電極パッド１９とその延長部２６は、コイル配線時、コイルと同じ部材で一緒に形成されるか、または、コイルを設けた後に、たとえばＡｌ、Ｃｕ、Ａｕなどを用いて形成される。
【００３６】
次に、図１に示す電磁デバイス１０の製造方法について説明する。
図４及び図５は、上記電磁デバイスの製造方法の一例を工程順に示す模式的断面図である。
まず、第一基板１１を準備する。この第一基板１１が半導体回路を有する半導体基板である場合は、前記半導体回路を覆うように絶縁層（不図示）を形成する。
次に、第一基板１１の一面側に第一磁性体素子１３を形成するため、前記第一基板１１の一面側に第一導電層１２を形成する［図４（ａ）参照］。第一導電層１２は、たとえばフォトリソグラフィ法によりレジストマスクを形成した後、メッキによって導電体を積層すれば良い。
次いで、前記第一導電層１２を覆うように第一絶縁層２１を形成する［図４（ｂ）参照］。第一絶縁層２１としては、たとえばプラズマＣＶＤ法やスパッタ法などによりＳｉＯ２  を形成する。
そして、前記第一絶縁層２１上に第一磁性体素子（磁性膜）１３を形成する［図４（ｃ）参照］。これにより、第一基板１１の一面側に第一磁性体素子１３が配された構造となる。
引き続き、前記第一絶縁層２１と同様の方法により、前記第一磁性体素子１３を覆うように第二絶縁層２２を形成する［図４（ｄ）参照］。
【００３７】
次に、第一絶縁層２１及び第二絶縁層２２の第一導電層１２に対応する部分に、第一導電層１２の一部が露呈するように開口部を形成した後、この開口部内とともに第二絶縁層２２上に第二導電層１４を形成する。これにより、前記開口部を通して第一導電層１２と第二導電層１４とは電気的に接続された状態となる［図５（ａ）参照］。その結果、前記一面側にあって第一磁性体素子１３と重なり、この第一磁性体素子１３を挟むように、かつ、第一絶縁層２１と第二絶縁層２２をそれぞれ介して第一導電層１２と第二導電層１４を配する構造とすることができる。したがって、第一導電層１２及び第二導電層１４からなるコイル形状の配線が形成される。
その後、前記第一絶縁層２１と同様の方法により、前記第二導電層１４と前記第二絶縁層２２を覆うように第三絶縁層２３を形成する［図５（ｂ）参照］。
そして、前記第一絶縁層２１、前記第二絶縁層２２、前記第三絶縁層２３のいずれかに１以上に、前記第一導電層１２、前記第二導電層１４及び／又は前記第一磁性体素子１３が、外部と電気的に接続されるように前記第三絶縁層２３の外面へ開口部を有する貫通孔１６，１７を形成する［図５（ｃ）参照］。
これにより、本実施形態の磁気デバイス１０が完成する。
なお、上記説明では、貫通孔が一括で開口する方法を例示したが、開口してある層を積層して貫通孔を形成しても、本発明の作用・効果は得られる。たとえば、絶縁層が樹脂の場合には、各層形成時に開口する手法を採用してもよい。
【００３８】
また、磁気デバイス１０は、前記第一磁性体素子１３と、前記第一導電層１２及び第二導電層１４により構成されるコイル配線を、ウエハ面内に複数形成した後に、ダイシングして切り分けることにより作製することもできる。
このようにウエハ面内で複数の磁気デバイスを大量に一括して作製できるので、ばらつきが抑制され、安定した特性のピックアップコイルと磁性体素子を集積した磁気デバイスが、優れた歩留まりで、効率的に製造することができる。
【００３９】
なお、上記第一の磁気デバイスでは、磁性体素子の配線パターンが一本の直線形状となっているが、本発明はこれに限定されない。
図６は、本発明の第一の磁気デバイスにおける配線パターンの他の例を示す模式的平面図である。
図６に示す磁気デバイス３０では、第一基板３１上に、直線形状をなす五本の磁性体素子３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ、３３Ｄ、３３Ｅが配され、これら磁性体素子が、一方の縁部側から他方の縁部側に向かって当該第一基板３１の一面に沿って蛇行するメアンダ形状となるように、直列的に接続形成された配線パターンとなっている。
すなわち、たとえば一番上の磁性体素子３３Ａの他端（図６に示す左端）と、次の磁性体素子３３Ｂ（図６に示す上から二番目）の一端（図６に示す左端）とを接続層４６によって電気的に接続する。一方、一番上の磁性体素子３３Ａの一端側に、電極を通して外部と電気的に接続するための貫通孔３６を形成する。また、上から二番目の磁性体素子３３Ｂの他端（図６に示す右端）と、その次の磁性体素子３３Ｃ（図６に示す上から三番目）の一端（図６に示す右端）とを接続層４６によって電気的に接続する。また、上から三番目の磁性体素子３３Ｃの他端（図６に示す左端）と、その次の磁性体素子３３Ｄ（図６に示す下から二番目）の一端（図６に示す左端）とを接続層４６によって電気的に接続する。さらに、下から二番目の磁性体素子３３Ｄの他端（図６に示す右端）と、一番下の磁性体素子３３Ｅの一端（図６に示す右端）とを接続層４６によって電気的に接続する。なお、一番下の磁性体素子３３Ｅの他端側に、電極を通して外部と電気的に接続するための貫通孔３６を形成する。
これにより、磁場を高精度に検出することができる。
【００４０】
さらに、図６では、五本の磁性体素子が配されたものとなっているが、本発明では磁性体素子の数は限定されない。したがって、磁性体素子が二本や三本配され、直列的に接続形成された配線パターンや、磁性体素子が五本以上配され、直列的に接続形成された配線パターンでも良い。さらに、配線パターンは、メアンダ形状以外にも磁場を高精度に検出可能な形状であればどのような形状に形成されていても良い。
【００４１】
＜第二実施形態＞
次に、第二の磁気デバイスについて、図７乃至図１１に基づき説明する。
図７は、本発明に係る第二の磁気デバイスの一例を示す模式的な平面図（ａ）と、模式的な断面図（ｂ）及び（ｃ）である。図７（ｂ）は図７（ａ）に示すＤ−Ｄ線に沿った断面を表し、図７（ｃ）は図７（ａ）に示すＥ−Ｅ線に沿った断面を表している。
【００４２】
図７に示すように、第二の磁気デバイス５０は、半導体回路が一面側に配された第二基板５１、前記半導体回路を覆うように配された第四絶縁層６０、前記第四絶縁層６０の上方に配された第二磁性体素子５３、前記一面側にあって前記第二磁性体素子５３と重なり、前記第二磁性体素子５３を挟むように、かつ、第五絶縁層６１と第六絶縁層６２をそれぞれ介して配される第三導電層５２と第四導電層５４、及び前記第四導電層５４と前記第六絶縁層６２を覆うように配された第七絶縁層６３、を少なくとも備えている。
そして、第二の磁気デバイス５０は、前記第三導電層５２と前記第四導電層５４が電気的に接続されてコイル形状をなし、前記第三導電層５２、前記第四導電層５４及び／又は前記第二磁性体素子５３が、前記第四絶縁層６０の下面へ開口部を有する貫通孔５６，５７を通じて前記半導体回路と電気的に接続される構造を備えていることを特徴とする。
【００４３】
第二基板５１は、シリコン（Ｓｉ）等の半導体からなる半導体基板である。第二基板５１の一面側には半導体回路が形成されていても良く、この場合一面側には第四絶縁層６０が形成されている。第四絶縁層６０は、基板上に形成されている回路パターンが第三導電層５２によって悪影響が生じないように防止するものである。
また、第二基板５１は、ウエハでもよく、ウエハをチップ寸法に切断（ダイシング）したチップであっても良い。
【００４４】
第三導電層５２は、前記第二磁性体素子５３の周囲に螺旋状に巻かれたピックアップコイルとなるコイル配線であり、第二基板５１の上層に配されたコイル下配線である。
この第三導電層５２をなす材料としては、たとえばＡｌや非磁性のＣｕ、Ａｕなどの導電体を挙げることができる。また、第三導電層５２の膜厚は、たとえば１〜４０μｍであり、その幅は、たとえば１〜４０μｍである。この第三導電層５２は、ウエハレベルパッケージの製造で用いられるような半導体製造技術、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。
また、図８に示すように、第三導電層５２により構成される配線は、そのピッチ間隔ｗ３が、たとえば１〜４０μｍにすると良い。これにより、外部磁界による第二磁性体素子５３の特性の変化をピックアップコイルで効率的、かつ、ノイズを少なく取得することができる。
【００４５】
第二磁性体素子５３は、感磁体である磁性体薄膜からなる。この磁性体薄膜をなす材料としては、磁気インピーダンス特性を示すものが良く、たとえば軟磁性体のアモルファス金属であるＣｏＮｂＺｒやＣｏＴｉ、ＣｏＺｒ、ＦｅＣｏＢなどを挙げることができる。これにより、非常に高感度を有するものとすることができる。
また、第二磁性体素子（磁性体薄膜）５３の膜厚は、たとえば０．５〜５．０μｍであり、その幅は、たとえば１〜４０μｍである。また、第二磁性体素子５３は、ウエハレベルパッケージの製造で用いられるような半導体製造技術、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。
【００４６】
第四導電層５４は、前記第二磁性体素子５３の周囲に螺旋状に巻かれたピックアップコイルとなるコイル配線であり、前記第六絶縁層６２の上層に配されたコイル上配線である。
この第四導電層５４をなす材料としては、たとえばＡｌや非磁性のＣｕ、Ａｕなどの導電体を挙げることができる。また、第四導電層５４の膜厚は、たとえば１〜４０μｍであり、その幅は、たとえば１〜４０μｍである。この第四導電層５４もまた、ウエハレベルパッケージの製造で用いられるような半導体製造技術、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。
また、図８に示すように、第四導電層５４により構成される配線は、そのピッチ間隔ｗ４が、たとえば１〜４０μｍにすると良い。これにより、外部磁界による第二磁性体素子５３の特性の変化をピックアップコイルで効率的、かつ、ノイズを少なく取得することができる。
なお、上述した２つのピッチ間隔ｗ３、ｗ４は何れも、配線パターンの中心間距離であり、通常は、ｗ３＝ｗ４という関係が好適に用いられる。
【００４７】
また、第三導電層５２と第四導電層５４との間の電気的な接続は、第五絶縁層６１と第六絶縁層６２を貫通する開口部を設け、この開口部内にも第四導電層５４を形成することにより行われる。
【００４８】
第五絶縁層６１は、第三導電層５２を第二磁性体素子５３に対して絶縁させる絶縁層である。第五絶縁層６１をなす材料としては、たとえばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ＳｉＯ２  等を挙げることができる。この第五絶縁層６１は、材料が樹脂の場合、たとえば回転塗布法、印刷法、ラミネート法などにより形成することができる。また、材料がＳｉＯ２  の場合、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などにより形成することができる。
また、図８に示すように、第五絶縁層６１は、その厚さｔ３が、たとえば１〜４０μｍとすると良い。これにより、外部磁界による第二磁性体素子５３の特性の変化をピックアップコイルで効率的、かつ、ノイズを少なく取得することができる。ただし、図８において、厚さｔ３は、第三導電層５２と第二磁性体素子５３との間隔であり、第五絶縁層６１の厚さではない。
【００４９】
第六絶縁層６２は、第二磁性体素子５３を第四導電層５４に対して絶縁させる絶縁層である。第六絶縁層６２をなす材料としては、たとえばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ＳｉＯ２  等を挙げることができる。この第六絶縁層６２は、材料が樹脂の場合、たとえば回転塗布法、印刷法、ラミネート法などにより形成することができる。また、材料がＳｉＯ２  の場合、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などにより形成することができる。
また、図８に示すように、第六絶縁層６２は、その厚さｔ４が、たとえば１〜４０μｍとすると良い。これにより、外部磁界による第二磁性体素子５３の特性の変化をピックアップコイルで効率的、かつ、ノイズを少なく取得することができる。ただし、図８において、厚さｔ４は、第二磁性体素子５３と第四導電層５４との間隔であり、第六絶縁層６２の厚さではない。
【００５０】
また、第五絶縁層６１及び第六絶縁層６２は、コイル下配線である第三導電層５２とコイル上配線である第四導電層５４とを電気的に接続するための開口部を有している。この開口部も、たとえばフォトリソグラフィ技術を利用したパターニングなどにより形成することができる。
【００５１】
第七絶縁層６３は、前記第四導電層５４を外部に対して絶縁させる絶縁層である。第七絶縁層６３をなす材料としては、たとえばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ＳｉＯ２  等を挙げることができる。また、第七絶縁層６３の膜厚は、たとえば１〜４０μｍとすると良い。この第七絶縁層６３は、材料が樹脂の場合、たとえば回転塗布法、印刷法、ラミネート法などにより形成することができる。また、材料がＳｉＯ２  の場合、プラズマＣＶＤ法、スパッタ法などにより形成することができる。
【００５２】
このように、第四絶縁層６０、第五絶縁層６１、第六絶縁層６２、及び第七絶縁層６３もまた、それぞれウエハレベルパッケージの製造で用いられるような半導体製造技術によって成膜される。
【００５３】
以上のように構成された本実施形態の電磁デバイス５０は、半導体製造に多く見られるような薄膜形成技術を、ピックアップコイルを構成する配線の形成や磁性体素子の形成に用いることで、磁性体素子の周囲に螺旋状に巻かれたコイル配線を配置することができる。これにより、バイアス磁界を印加させる必要がない薄膜タイプの磁性体素子と、外部磁界の変化による磁性体素子の特性変化を電圧の変化として検出することができるピックアップコイルを備えた磁気デバイスとすることができる。また、特性のばらつきが抑制され、優れた歩留まりで容易に磁気デバイスを製造することができる。
しかも、ピックアップコイルを構成する配線の幅、ピッチ間隔、厚さ、巻き数、磁性体素子との距離を任意に設計でき、容易に作製できる効果を有する。これにより、コイル配線と磁性体素子との間隔を極限まで近づけ、コイル配線の巻き数を極限まで多くしたものとすることができる。したがって、外部磁界の変化による磁性体素子の特性変化を前記コイル配線により効率良く検出することができる。
さらに、磁性体素子やコイル配線が、貫通孔を通して基板上に形成されている半導体回路と基板上で効率的に電気的な接続を行なうことができるものとなる。
【００５４】
また、本実施形態の電磁デバイス５０は、第四絶縁層６０の下面へ開口部を有する貫通孔５６ａ、５６ｂ（５６），５７ａ、５７ｂ（５７）を備えている。
貫通孔５６ａ、５６ｂは、図７（ｂ）に示すように、第二磁性体素子５３の一端側５３ａと他端側５３ｂに相当する位置に、共に第四絶縁層６０及び第五絶縁層６１に開口部を設けて形成される。その際、一端側５３ａと貫通孔５６ａとの間の接続、及び、他端側５３ｂと貫通孔５６ｂとの間の接続にはそれぞれ、たとえば、磁性体素子の成膜時に磁性膜素子自体で接続する手法、あるいはＡｌやＣｕ、Ａｕなどを用いて接続する手法が好適に用いられる。
一方、コイルの両端が第三導電層５２ａ、５２ｂ（５２）となるようにして、貫通孔（開口部）はコイルの両端とも第四絶縁層６０だけとする。
このように、第四絶縁層６０、第五絶縁層６１、及び第六絶縁層６２に貫通孔５６，５７を形成することにより、第三導電層５２、第四導電層５４及び／又は第二磁性体素子５３が、第二基板の一面側に形成された半導体回路が備える電極パッド５７Ａ、５７Ｂと電気的に接続される構造を備えることができる。
【００５５】
なお、図７に示した第二磁性体素子５３の電極パッド５６Ａ、５６Ｂ及びコイルの電極パッド５７Ａ、５７Ｂはそれぞれ、図９に示すように、延長して配置される構成としてもよい。図９は、第二磁性体素子５３の新たな電極パッド５８が各々、第二磁性体素子５３の両端（図７では電極パッド）５３ａ、５３ｂと、延長部６５を介して接続される構成例である。また、図９は、コイルの両端（図７では電極パッド）５４ａ、５２ｂが、延長部６６を介して新たな電極パッド５９と接続される構成例も一緒に示している。
図９の構成を採用した場合、第二磁性体素子５３の新たな電極パッド５８とその延長部６５は、第二磁性体素子５３を設けた後に、たとえばＡｌ、Ｃｕ、Ａｕなどを用いて形成される。また、コイルの新たな電極パッド５９とその延長部６６は、コイル配線時、コイルと同じ部材で一緒に形成されるか、または、コイルを設けた後に、たとえばＡｌ、Ｃｕ、Ａｕなどを用いて形成される。
【００５６】
これにより、第二基板５１上に、高周波又はパルス電流を発生する回路が形成されている場合、電極パッド５８を通して前記回路より高周波又はパルス電流を第二磁性体素子５３に印加することで、本発明に係る第二の磁気デバイスは、直交フラックスゲートセンサとして利用することもできる。
また、第二基板５１上には、図９に示すように、たとえば第三導電層５２、第四導電層５４が、半導体回路と電気的に接続するための電極パッド５９，５９を形成し、延長部６６によって第三導電層５２及び第四導電層５４と電極パッド５９とを電気的に接続するようにしても良い。これにより、第二基板５１上に、コイル配線を構成する第三導電層５２及び第四導電層５４で取得した信号を処理する回路が形成されている場合、電極パッド５９を通してコイル配線で取得した信号を処理することができる。
なお、電極パッド５８，５９は、第二基板５１上に限らず、コイル配線を構成する第三導電層５２若しくは第四導電層５４上に、又は磁性体素子５３と同一平面上に、形成しても良い。
【００５７】
次に、図７に示す電磁デバイス５０の製造方法について説明する。
図１０及び図１１は、上記電磁デバイスの製造方法の一例を工程順に示す模式的断面図である。
まず、第二基板５１を準備する。この第二基板５１は一面側に半導体回路を有する半導体基板である。そして、前記半導体回路を覆うように第四絶縁層６０を形成する（図１０（ａ）参照）。必要に応じて、半導体回路の電極パッド位置に開口部を形成する。
次に、第二基板５１の一面側に第二磁性体素子５３を形成するため、第四絶縁層６０の上方に第三導電層５２を形成する［図１０（ｂ）参照］。第三導電層５２は、たとえばフォトリソグラフィック法によりレジストマスクを形成した後、メッキによって導電体を積層すれば良い。
次いで、第三導電層５２を覆うように第五絶縁層６１を形成する［図１０（ｃ）参照］。第五絶縁層６１は、たとえば回転塗布法、印刷法、ラミネート法などによって樹脂を成膜する。必要に応じて、半導体回路の電極パッド位置に開口部を形成する。
そして、第五絶縁層６１上に第二磁性体素子（磁性膜）５３を形成する［図１０（ｄ）参照］。これにより、第二基板５１の一面側に第二磁性体素子５３が配された構造となる。
引き続き、第五絶縁層６１と同様の方法により、第二磁性体素子５３を覆うように第六絶縁層６２を形成する［図１０（ｅ）参照］。
【００５８】
次に、第五絶縁層６１及び第六絶縁層６２の第三導電層５２に対応する部分に、第三導電層５２の一部が露呈するように開口部を形成し、この開口部内と第六絶縁層６２上に第四導電層５４を形成することにより、第三導電層５２と第四導電層５４が電気的に接続された状態となる［図１１（ａ）参照］。すなわち、前記一面側にあって第二磁性体素子５３と重なり、第二磁性体素子５３を挟むように、かつ、第五絶縁層６１と第六絶縁層６２をそれぞれ介して第三導電層６２と第四導電層６４を配する構造とすることができる。したがって、第三導電層５２及び第四導電層５４からなるコイル形状の配線が形成される。
【００５９】
その後、第五絶縁層６１と同様の方法により、第四導電層５４と第六絶縁層６２を覆うように第七絶縁層６３を形成する［図１１（ｃ）参照］。
これにより、本実施形態の磁気デバイス５０が完成する。
【００６０】
また、磁気デバイス５０は、第二磁性体素子５３と、第三導電層５２及び第四導電層５４により構成されるコイル配線を、ウエハ面内に複数形成した後に、ダイシングして切り分けることにより作製することもできる。
このようにウエハ面内で複数の磁気デバイスを大量に一括して作製できるので、ばらつきが抑制され、安定した特性のピックアップコイルと磁性体素子を集積した磁気デバイスが、優れた歩留まりで、効率的に製造することができる。
【００６１】
なお、上述した第二の磁気デバイスでは、磁性体素子の配線パターンが一本の直線形状となっているが、本発明はこれに限定されない。
図１２は、本発明の第二の磁気デバイスにおける配線パターンの他の例を示す模式的平面図である。
図１２に示す磁気デバイス７０では、第二基板７１上に、直線形状をなす五本の磁性体素子７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ、７３Ｄ、７３Ｅが配され、これら磁性体素子が、一方の縁部側から他方の縁部側に向かって当該第二基板７１の一面に沿って蛇行するメアンダ形状となるように、直列的に接続形成された配線パターンとなっている。
すなわち、たとえば一番上の磁性体素子７３Ａの他端（図１２に示す左端）と、次の磁性体素子７３Ｂ（図１２に示す上から二番目）の一端（図１２に示す左端）とを接続層８６によって電気的に接続する。一方、一番上の磁性体素子７３Ａの一端側に、半導体回路と電気的に接続するための開口を形成する。また、上から二番目の磁性体素子７３Ｂの他端（図１２に示す右端）と、その次の磁性体素子７３Ｃ（図１２に示す上から三番目）の一端（図１２に示す右端）とを接続層８６によって電気的に接続する。また、上から三番目の磁性体素子７３Ｃの他端（図１２に示す左端）と、その次の磁性体素子７３Ｄ（図１２に示す下から二番目）の一端（図１２に示す左端）とを接続層８６によって電気的に接続する。さらに、下から二番目の磁性体素子７３Ｄの他端（図１２に示す右端）と、一番下の磁性体素子７３Ｅの一端（図１２に示す右端）とを接続層８６によって電気的に接続する。なお、一番下の磁性体素子７３Ｅの他端側に、半導体回路と電気的に接続するための開口を形成する。
これにより、磁場を高精度に検出することができる。
【００６２】
さらに、図１２では、五本の磁性体素子が配されたものとなっているが、本発明では磁性体素子の数は限定されない。したがって、磁性体素子が二本や三本配され、直列的に接続形成された配線パターンや、磁性体素子が五本以上配され、直列的に接続形成された配線パターンでも良い。さらに、配線パターンは、メアンダ形状以外にも磁場を高精度に検出可能な形状であればどのような形状に形成されていても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、携帯電話機や自動車、産業用機器等の電子機器に使用される磁性体センサを備えた磁気デバイスに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の第一の磁気デバイスの構造の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の第一の磁気デバイスにおける絶縁層の厚さ、及び配線のピッチ間隔を説明する模式的断面図である。
【図３】本発明の第一の磁気デバイスの利用方法を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の第一の磁気デバイスの製造方法を説明する模式的断面図である。
【図５】図４に続く、本発明の第一の磁気デバイスの製造方法を説明する模式的断面図である。
【図６】本発明の第一の磁気デバイスにおける配線パターンの他の例を示す模式的平面図である。
【図７】本発明の第二の磁気デバイスの構造の一例を示す模式図である。
【図８】本発明の第二の磁気デバイスにおける絶縁層の厚さ、及び配線のピッチ間隔を説明する模式的断面図である。
【図９】本発明の第二の磁気デバイスの利用方法を示す模式的断面図である。
【図１０】本発明の第二の磁気デバイスの製造方法を説明する模式的断面図である。
【図１１】図１０に続く、本発明の第二の磁気デバイスの製造方法を説明する模式的断面図である。
【図１２】本発明の第二の磁気デバイスにおける配線パターンの他の例を示す模式的平面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０，３０  第一の磁気デバイス、１１  第一基板、１２  第一導電層、１３  第一磁性体素子、１４  第二導電層、１６，１７  貫通孔、１８，１９  電極パッド、２１  第一絶縁層、２２  第二絶縁層、２３  第三絶縁層、２５、２６  延長部、５０，７０  第二の磁気デバイス、５１  第二基板、５２  第三導電層、５３  第二磁性体素子、５４  第四導電層、５６，５７  貫通孔、５８，５９  電極パッド、６０  第四絶縁層、６１  第五絶縁層、６２  第六絶縁層、６３  第七絶縁層、６５、６６  延長部。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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