(57)【要約】【課題】バイアスコイル型磁気インピーダンス素子に用いられる渦巻き型の平面コイルの絶縁不良を防止する。【解決手段】非磁性基板１１の上に、磁性薄膜により細長く互いに平行な折り返しパターンに構成した磁気検知部１２が形成され、磁気検知部１２の両端は電極１３ａ、１３ｂに接続されている。磁気検知部１２の上には、絶縁膜を介して渦巻き型の平面コイル１５が配置され、この平面コイル１５の両端は電極１６ａ、１６ｂに接続されている。平面コイル１５の最外周部１５ａの更に外側には、平面コイル１５と同じ間隔で複数個に分割されたダミー配線パターン１７が設けられている。ダミー配線パターン１７を設けることにより、絶縁膜の粘性により、平面コイル１５の最外周部１５ａの角部においても十分な膜厚が確保でき、平面コイル１５の電気絶縁性が低下することはない。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板上に磁界検知方向に細長い磁性薄膜から成る磁気検知部を設け、該磁気検知部の上に絶縁膜を挟んで渦巻き型の平面コイルを設け、該平面コイル上に絶縁膜を挟んで前記磁気検知部及び平面コイルの電極を引き出したバイアスコイル積層型磁気インピーダンス素子を形成し、前記磁気検知部に高周波電流を印加すると前記磁気検知部の両端部間のインピーダンスが外部磁界に対し変化する磁気検出素子において、前記平面コイルの外側にダミー配線パターンを独立して設け、該ダミー配線パターンを複数に分割した不連続な構成としたことを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記平面コイルの最内周の内側に別のダミー配線パターンを設けた請求項１に記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記平面コイル及び前記ダミー配線パターンは、銅を主成分とする金属とした請求項１又は２に記載の磁気検出素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気検知部としての磁性体に高周波電流を印加すると、外部磁界に応じて磁性体の両端間のインピーダンスが変化する磁気インピーダンス素子を備え、バイアス磁界を印加するコイルを組み込んだ磁気検出素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話やＰＤＡ等の小型情報端末が発達し、地図情報表示やＧＰＳ搭載等で地磁気方位を表示する要求が高まっている。
【０００３】
しかし、携帯機器の小型化に伴い、部品環境も高密度実装が前提となり、占有面積や高さの要求が厳しくなっている。方位センサとしては、既にフラックスゲートセンサ、磁気抵抗素子（ＭＲセンサ）が知られているが、素子のサイズには限界があり、チップ部品サイズの磁界センサが望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
出願人は特許第３０９６４１３号のような磁性薄膜による方位センサの応用方法を提案している。これは図７に示すように、ガラス等の非磁性基板１上に細長い直線状の複数本の折り返しパターンから成る磁性薄膜２を形成した素子を実用化させており、チップ抵抗のような小型サイズを実現している。センサとしての動作はパターンの両端の電極３ａ、３ｂから高周波電流を印加し、矢印の磁界検知方向に対して、その両端のインピーダンスを変化させることを使用している。
【０００５】
しかし、方位センサとして駆動させるためには、感度の良い個所にバイアス磁界を印加するコイルが必要であるが、図７に示すような外付けのコイル４では、折角の素子サイズも生かせず、携帯機器等の省スペースに対応できない。
【０００６】
図８、図９に示すようにバイアスコイル４を導電性薄膜により構成し、素子に組み込むことができれば要求を満足できるが、図９の断面図に示すように、ソレノイド型のバイアスコイルを採用した場合には、磁性薄膜２の下部にも薄膜コイル層５を形成する必要があり、絶縁層６を介しての材料間の応力歪みによる特性劣化や、絶縁層６の耐熱性による温度条件の制約によって、磁性薄膜２の特性の確保が困難になる。
【０００７】
具体的には、図９に示す磁性薄膜２と非磁性基板１の間に、絶縁膜６と薄膜コイル層５が挟み込まれ、磁性薄膜２への応力制御が難しく、磁気特性が最適な条件を得ることが困難になることや、磁気異方性を付するための熱処理時に、例えば５００℃を超えるような温度に耐えられない等の制約が発生する。
【０００８】
そこで、磁性体に高周波電流を印加し、その両端部間のインピーダンスが外部磁界に対し変化する磁気インピーダンス素子であって、非磁性基板上に磁性薄膜で磁界検知方向に細長い磁気検知部を設け、その上に絶縁膜を挟んで、渦巻き型の平面コイルが形成されることを特徴とするバイアスコイル積層型磁気インピーダンス素子が有効であると考えられる。
【０００９】
つまり、光反応性型ベンゾシクロブテン系、光反応型ポリイミド系、光反応型フルオレンアクリレート等の絶縁膜上にスパッタリング法により膜厚３μｍの銅膜を成膜し、フォトリソグラフィ工程によりレジストパターニングまで行う。その後に、ドライエッチング又はウエットエッチング工程により銅膜をエッチングし、平面状のコイル層を形成した後に、同様の絶縁膜を塗布した後に銅膜を成膜することにより電極を形成する。
【００１０】
しかしながら、電極の形成後に電気抵抗を測定したところ、１００Ω以上あるはずの磁性薄膜２の電極３ａ−３ｂ間、コイル層５の電極３ｃ−３ｄ間の抵抗値は数Ωしかなく、また絶縁されているはずの電極３ａ−３ｃ間、３ａ−３ｄ間等において導通があり、コイル層５の最外周と電極が短絡してしまうことが分かった。
【００１１】
その理由は、コイル層５の最外周の外側の角部に絶縁膜が途切れている部分が生ずるためである。これは次のように考えることができる。エッチング後のコイルパターンに絶縁膜を塗布する際に、隣接してパターンがある場合には一定の膜厚が維持される。しかし、コイル層５の最外周では絶縁膜がすそを引くため、結果として角部の膜厚が極端に薄くなり、図１０に示すように、コイル層５の角部５ａが絶縁膜７から露出し、この上に電極形成のための銅膜が成膜されると、電極とコイル層５の短絡が生じてしまい、コイル層５の絶縁が十分に得られない。
【００１２】
角部５ａの絶縁膜７の膜厚が不足し、角部５ａが露出してしまう原因の１つとして、エッチングしたパターンの角部が鋭利であることが挙げられる。短絡を防止するために配線パターンの角部を丸める技術としては、特開昭６２−２１１９３５号公報が知られている。これはアルミ配線において、パターン形成、レジスト除去後に、ウェットエッチング処理をすることにより角部を丸めるというものであり、銅配線においても可能と考えられる。しかし、同時にパターン全体も溶けるため、膜厚が薄くなるという問題、及び工程が追加されるためコストが上昇するという問題が生ずる。
【００１３】
また、特開平９−２９８２０１号公報はレジストの剥離時に、アルミ配線に対してエッチング性を示す剥離液を使用し、レジストの剥離と同時に角部を丸める技術が開示されており、銅配線においても応用は可能と考えられる。
【００１４】
しかしながら、レジストの剥離液が限定され、一般的な溶剤、例えばアセトンを使用してレジストを剥離しようとする場合には、新たな添加物が必要となり、廃液の処理が面倒となるという問題や、三槽以上の剥離槽を有するレジスト剥離装置を前提としているためコストが増大するという問題や、更にはレジスト剥離時にサイドエッチングが進行するという問題がある。
【００１５】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、チップサイズの素子にバイアス印加用の平面コイルを組み込む上で、平面コイルの電気絶縁性を確保し、所定の出力を得ることができる磁気検出素子を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る磁気検出素子は、非磁性基板上に磁界検知方向に細長い磁性薄膜から成る磁気検知部を設け、該磁気検知部の上に絶縁膜を挟んで渦巻き型の平面コイルを設け、該平面コイル上に絶縁膜を挟んで前記磁気検知部及び平面コイルの電極を引き出したバイアスコイル積層型磁気インピーダンス素子を形成し、前記磁気検知部に高周波電流を印加すると前記磁気検知部の両端部間のインピーダンスが外部磁界に対し変化する磁気検出素子において、前記平面コイルの外側にダミー配線パターンを独立して設け、該ダミー配線パターンを複数に分割した不連続な構成としたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は斜視図、図２は平面図、図３は部分拡大図、図４は模式的分解図を示している。ガラス基板等の非磁性基板１１の上に、磁性薄膜により細長く互いに平行な折り返しパターンに構成した磁気検知部１２が形成され、この磁気検知部１２の両端は電極１３ａ、１３ｂに接続されている。磁気検知部１２の上には絶縁膜１４を介して、磁気検知部１２の両端部をそれぞれ中心とする２つの渦巻きから成る渦巻き型の平面コイル１５が配置され、この平面コイル１５の両端は電極１６ａ、１６ｂに接続されている。
【００１８】
平面コイル１５の最外周部１５ａの更に外側には、平面コイル１５と同じ間隔の例えば１７個に分割されたダミー配線パターン１７が設けられている。平面コイル１５を作成する際のレジストの線幅は９〜１６．５μｍを目標としているが、これは抵抗値、露光装置の能力等から決定される。また、ダミー配線パターン１７の幅は９μｍ、分割の隙間１７ａは１０μｍを目標としている。
【００１９】
この場合に、隙間１７ａの内側に位置する平面コイル１５の最外周部１５ａは、外側にダミー配線パターン１７がないため、その角部で短絡が発生する虞れがある。しかし、隙間１７ａの幅が１０〜５０μｍであれば、絶縁膜１４の粘性により、角部においても十分な膜厚が確保でき、平面コイル１５と電極との間で短絡が発生することはない。
【００２０】
この磁気検出素子の製造方法を説明すると、ガラス基板等の非磁性基板１１上にスパッタリングにより膜厚２μｍのＦｅ−Ａｌ−Ｔａ−Ｎｂ−Ｃ−Ｏ−Ｃｕ−Ｄｙ系の高透磁率磁性膜を成膜する。次いで、磁場中で熱処理を行うことにより磁気異方性を得る。更に、フォトリソグラフィ工程により折り返しパターンのレジストをパターンニングし、ドライエッチング法により磁気検知部１２を形成する。
【００２１】
次に、磁気検知部１２と平面コイル１５を絶縁するため、光反応型フルオレンアクリレートの絶縁膜１４を形成する。また、フォトリソグラフィ工程により電極１３ａ、１３ｂへの導通を得るための窓部１４ａ、１４ｂを開けておく。
【００２２】
続いて、絶縁膜１４の上にスパッタリングにより、銅を３μｍ成膜し、フォトリソグラフィ工程により渦巻き型の平面コイル１５及びダミー配線パターン１７のレジストをパターンニングし、ドライエッチング又はウェットエッチングで平面コイル１５及びダミー配線パターン１７を形成する。この場合に、平面コイル１５を形成すると同時に、ダミー配線パターン１７も形成するため工程の増加はない。
【００２３】
なお、エッチングはドライエッチング、ウェットエッチングの何れでも可能である。ドライエッチングの場合にはイオンミーリングを用い、ウェットエッチングの場合にはエッチング液に塩化第二鉄０．２ｍｏｌ／ｌ溶液を使用する。また、塩化第二銅１ｍｏｌ／ｌ溶液を使用しても同様のウェットエッチングが可能である。
【００２４】
次に、平面コイル１５、ダミー配線パターン１７の上に、絶縁膜１４と同材質の膜厚３〜４μｍの第２の絶縁膜１８を同様に形成し、フォトリソグラフィ工程により電極１３ａ、１３ｂ、１６ａ、１６ｂへの導通を得るための窓部１８ａを形成する。
【００２５】
最後に、レジストを塗布し、フォトリソグラフィ工程によりパターニング後に銅を全面に成膜し、レジストをアセトンで除去することにより、レジスト上の余分な銅を同時に除去し、電極１３ａ、１３ｂ、１６ａ、１６ｂを形成してインピーダンス素子を得ることができる。
【００２６】
このような構成により、平面コイル１５の絶縁不良の発生率は約６０％から０％と低減させることができ、また電極１３ａ、１３ｂ、１６ａ、１６ｂとダミー配線パターン１７が短絡しても問題ない。
【００２７】
他の実施の形態として、図５に示すように平面コイル１５の最内周において、平面コイル１５を設けない部分の面積を大きくし、最外周の外側にダミー配線パターン１７を設けると同様に、最内周の内側にダミー配線パターン２１を設けることにより、平面コイル１５の内側での短絡を防止することもできる。
【００２８】
図６は更に他の実施の形態を示しており、先の実施の形態においてはダミー配線パターン１７は平面コイル１５の配線パターンと類似していたため、平面コイル１５の外側に更に１本の平面コイルパターンがあるかのように見えてしまうことになる。
【００２９】
しかし、平面コイル１５を覆う絶縁膜１４の厚さを保つことができればよいので、ダミー配線パターン１７の形状は配線状のものとは限らず、図６に示すように面積型のダミー配線パターン２２でも支障はない。また、平面コイル１５の最外周とこのダミー配線パターン２２の間隔は、平面コイル１５のパターン間隔と同じである必要もないが、必要以上に距離を置くと、平面コイル１５の最外周では短絡が生ずる虞れはあるとは限らない。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る磁気検出素子は、渦巻き型の平面コイルに不連続なダミー配線を、独立して最外周の外側又はそれに加えて最内周の内側にも配置することにより、工程を増加することなく、平面コイルの電気絶縁性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気検出素子の斜視図である。
【図２】磁気検出素子の平面図である。
【図３】磁気検出素子の部分拡大図である。
【図４】磁気検出素子の模式的分解図である。
【図５】他の実施の形態の磁気検出素子の平面図である。
【図６】更に他の実施の形態の磁気検出素子の平面図である。
【図７】従来の外付コイルタイプの磁気検出素子の斜視図である。
【図８】従来のソレノイドコイルタイプの磁気検出素子の平面図である。
【図９】従来のソレノイドコイルタイプの磁気検出素子の断面図である。
【図１０】短絡の原因となる説明図である。
【符号の説明】
１１　非磁性基板
１２　磁気検知部
１３ａ、１３ｂ、１６ａ、１６ｂ　電極
１４、１８　絶縁膜
１５　平面コイル
１７、２１、２２　ダミー配線パターン
【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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