(57)【要約】【課題】斜面に配置されたホール素子を有する磁気検出装置であって、量産に適し、誤差が発生し難い高精度な磁気検出装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板１０ａの主面側にホール素子２１ａ，２１ｂが形成されたホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋと、半導体基板１０ａの裏面側に配置され、半導体基板１０ａおよびホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋを保持する台座１０ｂを有する磁気検出装置１０１であって、台座１０ｂが、半導体基板１０ａの保持面１０ｂｈに対して斜め方向にある斜面１０ｂｓ，１０ｂｔを有し、ホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋが、斜面１０ｂｓ，１０ｂｔに保持されてなる磁気検出装置１０１とする。【選択図】        図４
2005223221.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主面側にホール素子が形成されたホール素子形成部と、
前記半導体基板の裏面側に配置され、前記半導体基板およびホール素子形成部を保持する台座を有する磁気検出装置であって、
前記台座が、前記半導体基板の保持面に対して斜め方向にある斜面を有し、
前記ホール素子形成部が、前記斜面に保持されてなることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記ホール素子形成部が複数個あり、
前記台座が、２つ以上の異なる面方位にある前記斜面を有し、
複数個の前記ホール素子形成部が、異なる面方位にある前記斜面にそれぞれ保持されてなることを特徴とする請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記ホール素子の周りにおいて、ホール素子を取り囲む溝が半導体基板の裏面側から形成され、
前記溝が、薄く形成された接続部を除いて前記半導体基板を貫通し、
前記接続部が塑性変形されて、前記ホール素子形成部が前記台座の斜面に保持されることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記半導体基板上に、層間絶縁膜を介して金属層が形成され、前記金属層が、銅（Ｃｕ）またはクロム（Ｃｒ）／金（Ａｕ）積層膜であることを特徴とする請求項３に記載の磁気検出装置。
【請求項５】
前記接続部における金属層上に、樹脂層または酸化膜が積層されてなることを特徴とする請求項４に記載の磁気検出装置。
【請求項６】
前記樹脂層が、ポリイミドであることを特徴とする請求項５に記載の磁気検出装置。
【請求項７】
前記接続部における半導体基板の厚さが、２０μｍ以下であることを特徴とする請求項３乃至６のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
【請求項８】
前記接続部における半導体基板の厚さが０μｍであり、
前記ホール素子形成部と溝の外側の半導体基板とが、前記金属層と樹脂層とによって接続されてなることを特徴とする請求項５または６に記載の磁気検出装置。
【請求項９】
前記ホール素子形成部が、前記半導体基板の主面側の表面より突出するようにして、前記台座の斜面に保持されてなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
【請求項１０】
前記ホール素子形成部が、前記半導体基板の主面側の表面より陥没するようにして、前記台座の斜面に保持されてなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
【請求項１１】
前記台座が、前記半導体基板と別体に形成された半導体基板からなることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
【請求項１２】
前記台座が、単結晶シリコン基板であり、
前記斜面が、異方性エッチングにより優先的に形成される単結晶シリコン基板の結晶面であることを特徴とする請求項１１に記載の磁気検出装置。
【請求項１３】
斜面に配置されたホール素子を有する磁気検出装置の製造方法であって、
半導体基板の主面側にホール素子を形成するホール素子準備工程と、
前記半導体基板を保持する台座であって、半導体基板の保持面に対して斜め方向にある斜面を有する台座を準備する台座準備工程と、
前記台座を前記半導体基板の裏面側に配置し、半導体基板を保持すると共に、
前記ホール素子が形成されたホール素子形成部を、前記台座の斜面に保持する保持工程とを有することを特徴とする磁気検出装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ホール素子準備工程において、
前記ホール素子の周りに、半導体基板の裏面側から、ホール素子を取り囲む溝であって、薄く形成された接続部を除いて半導体基板を貫通する溝を形成し、
前記保持工程において、
前記接続部を塑性変形し、前記ホール素子形成部を前記台座の斜面に保持することを特徴とする請求項１３に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１５】
前記ホール素子準備工程において、
前記半導体基板上に、層間絶縁膜を介して金属層を形成し、
前記金属層による配線を、前記接続部を横切ってホール素子に接続することを特徴とする請求項１４に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ホール素子準備工程において、
前記接続部における金属層上に、樹脂層を積層することを特徴とする請求項１５に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１７】
前記ホール素子準備工程において、
前記接続部における半導体基板の厚さを、２０μｍ以下にすることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれか一項に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１８】
前記ホール素子準備工程において、
前記接続部における半導体基板の厚さを０μｍにして、
前記ホール素子形成部と溝の外側の半導体基板とを、前記金属層と樹脂層によって接続することを特徴とする請求項１６に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１９】
前記保持工程において、
前記ホール素子形成部を、前記半導体基板の主面側の表面より突出するようにして、前記台座の斜面に保持することを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか一項に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項２０】
前記保持工程において、
前記ホール素子形成部を、前記半導体基板の主面側の表面より陥没するようにして、前記台座の斜面に保持することを特徴とする請求項１３乃至１８のいずれか一項に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項２１】
前記台座が、単結晶シリコン基板からなり、
前記台座準備工程において、
異方性エッチングにより、前記単結晶シリコン基板の結晶面として、前記斜面を形成することを特徴とする請求項乃至２０のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜面に配置されたホール素子を有する磁気検出装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
斜面に配置されたホール素子を有する磁気検出装置およびその製造方法が、Transducers 93’, 1993 The 7th International Conference on Solid-State Sensors and Actuators, p.892-895（非特許文献１）に開示されている。
【０００３】
図１５（ａ），（ｂ）は、非特許文献１に開示された磁気検出装置９０の模式図で、図１５（ａ）は、磁気検出装置９０の上視図であり、図１５（ｂ）は、図１５（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【０００４】
図１５（ａ），（ｂ）に示す磁気検出装置９０は、２個のホール素子を有する磁気検出装置である。磁気検出装置９０においては、｛１００｝面方位のｐ型のシリコン基板１に、平面の形状が略正方形で、深さ１００μｍ程度の深い溝１ｔが、ウェットエッチングにより形成されている。溝１ｔにおいて｛１１１｝面方位を有し対向する２つの斜面には、それぞれ、ホール素子であるｎ型の低濃度不純物拡散領域２ａ，２ｂが形成されている。また、ホール素子２ａ，２ｂに接続する電極配線として、ｎ型の高濃度不純物拡散領域４が形成されている。尚、図１５（ｂ）に示す符号３ｐはポリシリコン膜で、ホール素子である低濃度不純物拡散領域２ａ，２ｂをトランジスタとして用いる時のゲート電極である。図１５（ａ）では、簡単化のためポリシリコン膜３ｐの図示を省略しており、ゲート電極配線Ｇａ，Ｇｂのみを図示している。
【０００５】
対向する斜面にホール素子２ａ，２ｂが形成された磁気検出装置９０では、図１５（ｂ）に示すように、Ａ−Ａ断面に平行な磁界Ｂ０が印加されると、斜面に直角な方向の磁界成分Ｂａ，Ｂｂが各ホール素子２ａ，２ｂに印加される。バイアス電流Ｉａ，Ｉｂが流れる各ホール素子２ａ，２ｂでは、磁界成分Ｂａ，Ｂｂに比例する電圧（ホール電圧）が発生し、出力電圧Ｖａ，Ｖｂとして検出される。これによって、例えば、Ａ−Ａ断面において回転する磁界Ｂ０の回転角を、３６０度の範囲に渡って、出力電圧Ｖａ，Ｖｂと位相の異なる２つの信号から検出することができ、磁気検出装置９０を回転角センサとして用いることができる。
【０００６】
また、基板面に垂直に配置されたホール素子を有する磁気検出装置およびその製造方法が、電学論Ｅ，１２２巻４号，平成１４年，P.212−215（非特許文献２）に開示されている。
【０００７】
図１６は、非特許文献２に開示された磁気検出装置９１の模式的な断面図である。
【０００８】
図１６に示す磁気検出装置９１では、２枚のシリコン基板１ａ，１ｂが用いられる。磁気検出装置９１のホール素子２ｃはｎ型のシリコン基板１ａに形成されるが、ホール素子２ｃの周りのシリコン基板１ａには、溝１ａｓが形成される。ホール素子形成部２ｃｋは、シリコン基板１ａ上に積層された金属層６と樹脂層７を図中の一点差線で囲った接合部Ｂで屈曲させ、上方に折り曲げて配置される。ホール素子形成部２ｃｋ近くのシリコン基板１ａ上には、もう一つのシリコン基板１ｂが、図中の一点差線で囲った貼り合わせ部Ｃで貼り合わされている。また、ホール素子形成部２ｃｋは、シリコン基板１ｂの提供する垂直な壁面１ｂｗに貼り合わされて、保持されている。尚、金属層６はクロム（Ｃｒ）／金（Ａｕ）の積層体からなり、樹脂層７はポリイミドからなる。また、図１６に示す符号５は、層間絶縁膜である。
【非特許文献１】Transducers 93’, 1993 The 7th International Conference on Solid-State        Sensors and Actuators, p.892-895
【非特許文献２】電学論Ｅ，１２２巻４号，平成１４年，P.212−215
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図１５（ａ），（ｂ）の磁気検出装置９０については、ホール素子である低濃度不純物拡散領域２ａ，２ｂや電極配線の高濃度不純物拡散領域４の形成に、レジストのパターニングが必要である。しかしながら、各拡散領域２ａ，２ｂ，４は、１００μｍ程度もある深い溝１ｔの斜面に渡って形成されるため、焦点範囲が大きい電子ビーム（ＥＢ，Electro Beam）リソグラフィ技術を用いる必要がある。さらに、焦点範囲が大きい電子ビームを用いても１回の露光では不十分で、焦点深さを変えて４段階に露光させる必要がある。このため、磁気検出装置９０の製造は、加工処理に時間がかかってスループットが悪く（数枚／時）、量産に向いていない。
【００１０】
一方、図１６の磁気検出装置９１については、シリコン基板１ａにおいて、シリコン基板１ｂの貼り合わせ部Ｃから図の上方にシリコン基板が突出するため、磁気検出装置９１自体が大きくなってしまう。また、シリコン基板１ｂの垂直な壁面１ｂｗの加工には、ダイシングによる切断加工と、ダイシング後の熱酸化と酸化膜除去による平坦化処理が用いられる。しかしながら、熱酸化と酸化膜除去による平坦化処理は繰り返して行う必要があり、加工処理に時間がかかる。また、ダイシング加工では壁面１ｂｗの形成角度に誤差が発生し易いが、壁面１ｂｗの形成角度に誤差があると、ホール素子２ｃから得られる情報も誤差を含んでしまう。
【００１１】
そこで本発明は、斜面に配置されたホール素子を有する磁気検出装置であって、量産に適し、誤差が発生し難い高精度な磁気検出装置およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１〜１２に記載の発明は、磁気検出装置に関する発明である。
【００１３】
請求項１に記載の発明は、半導体基板の主面側にホール素子が形成されたホール素子形成部と、前記半導体基板の裏面側に配置され、前記半導体基板およびホール素子形成部を保持する台座を有する磁気検出装置であって、前記台座が、前記半導体基板の保持面に対して斜め方向にある斜面を有し、前記ホール素子形成部が、前記斜面に保持されてなることを特徴としている。
【００１４】
これによれば、ホール素子が形成される半導体基板とホール素子が配置される台座とが、別体となっている。このため、ホール素子は最初に平坦な半導体基板に形成しておくことができ、その形成には半導体装置の製造で一般的に用いられるホトリソグラフィ技術を使用することができる。このように平坦な状態で形成されたホール素子形成部を別体として形成された台座の斜面に保持することで、斜面に配置されたホール素子を有する磁気検出装置であって、量産に適した磁気検出装置とすることができる。
【００１５】
また、台座は半導体基板の裏面側に配置されるため、半導体基板の主面側におけるホール素子形成部以外の領域も、その他の素子形成に利用することができる。これによって、半導体基板のチップサイズを小さくすることができるので、有効チップ数を増加させることができる。
【００１６】
請求項２に記載の発明は、前記ホール素子形成部が複数個あり、前記台座が、２つ以上の異なる面方位にある前記斜面を有し、複数個の前記ホール素子形成部が、異なる面方位にある前記斜面にそれぞれ保持されてなることを特徴としている。
【００１７】
これによれば、異なる面方位にある斜面に配置された複数個のホール素子を用いて、それぞれ、ホール素子が配置される斜面の面方位方向にある磁界成分を検出することができる。従って、当該磁気検出装置を、回転する磁界の回転角を３６０度の範囲に渡って検出することができる、回転角センサとして用いることができる。
【００１８】
尚、上記の複数個のホール素子は同時に形成できるため、オフセットやゲイン等の特性が均一となる。これにより、斜面に配置されたホール素子を有する磁気検出装置であって、誤差が発生し難い高精度な磁気検出装置とすることができる。
【００１９】
請求項３に記載のように、前記磁気検出装置は、前記ホール素子の周りにおいて、ホール素子を取り囲む溝が半導体基板の裏面側から形成され、前記溝が、薄く形成された接続部を除いて前記半導体基板を貫通し、前記接続部が塑性変形されて、前記ホール素子形成部が前記台座の斜面に保持されることが好ましい。
【００２０】
これによれば、ホール素子の形成とホール素子形成部の台座斜面への保持を、半導体装置の製造で一般的に用いられる加工技術のみで、実施することができる。従って、当該磁気検出装置を、斜面に配置されたホール素子を有する磁気検出装置であって、量産に適した磁気検出装置とすることができる。
【００２１】
請求項４に記載のように、前記半導体基板上に、層間絶縁膜を介して金属層が形成され、前記金属層は、銅（Ｃｕ）またはクロム（Ｃｒ）／金（Ａｕ）積層膜であることが好ましい。金属層が銅（Ｃｕ）またはクロム（Ｃｒ）／金（Ａｕ）積層膜である場合には、導電率が高く、接続部において折り曲げられても十分な柔軟性と強度を有する。
【００２２】
請求項５に記載のように、前記接続部における金属層上には、樹脂層または酸化膜が積層されることが好ましい。これにより、積層された樹脂層または酸化膜で接続部における金属層が補強されて、接続部の強度を増大することができる。
【００２３】
請求項６に記載のように、前記樹脂層は、ポリイミドであることが好ましい。樹脂層がポリイミドである場合には、金属層を補強して、接続部において折り曲げられても十分な柔軟性と強度を有する。また、ポリイミドは素子に加わる応力の影響が少ないので、素子のオフセット電圧を小さくすることができる。
【００２４】
請求項７に記載のように、前記接続部における半導体基板の厚さは、２０μｍ以下であることが好ましい。これにより、接続部における半導体基板を容易に塑性変形させることができ、ホール素子を台座の斜面に配置することができる。また、請求項８に記載のように、前記接続部における半導体基板の厚さを０μｍとして、前記ホール素子形成部と溝の外側の半導体基板とが、前記金属層と樹脂層によって接続されてなるようにしてもよい。これにより、接続部の塑性変形をさらに容易に行うことができる。
【００２５】
請求項９に記載のように、前記磁気検出装置においては、前記ホール素子形成部が、前記半導体基板の主面側の表面より突出するようにして、前記台座の斜面に保持されてなるようにすることができる。また、請求項１０に記載のように、前記ホール素子形成部が、前記半導体基板の主面側の表面より陥没するようにして、前記台座の斜面に保持されてなるようにしてもよい。突出するようにして保持する場合には、斜面へのホール素子形成部の保持を容易に行うことができ、陥没するようにして保持する場合には、突出するようにして保持する場合に較べて、ホール素子がよりよく保護される。
【００２６】
請求項１１に記載の発明は、前記台座が、前記半導体基板と別体に形成された半導体基板からなることを特徴としている。
【００２７】
これによれば、台座の斜面の形成についても、一般的な半導体装置の製造技術を使用することができる。従って、当該磁気検出装置を、斜面に配置されたホール素子を有する磁気検出装置であって、量産に適した磁気検出装置とすることができる。
【００２８】
請求項１２に記載のように、前記台座は、単結晶シリコン基板であり、前記斜面が、異方性エッチングにより優先的に形成される単結晶シリコン基板の結晶面であることが好ましい。これにより、正確な角度を持つ斜面を容易に形成することができる。従って、当該磁気検出装置を、斜面に配置されたホール素子を有する磁気検出装置であって、誤差が発生し難い高精度な磁気検出装置とすることができる。
【００２９】
請求項１３〜２１に記載の発明は、上記磁気検出装置の製造方法に関する発明である。これらの製造方法により、上記した斜面に配置されたホール素子を有する磁気検出装置を製造することができる。これらの製造方法では、一般的な半導体装置の製造技術を利用することができる。従って、従来の電子ビーム露光による４回の露光でパターニングしていた磁気検出装置の製造方法に較べて、スループットが高くて量産に適する磁気検出装置の製造方法であり、誤差が発生し難い磁気検出装置を安価に製造することができる。尚、当該製造方法により製造される磁気検出装置の作用効果は上記したとおりであり、その詳細説明は省略する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図に基づいて説明する。
【００３１】
最初に、図１〜３により、斜面に配置されたホール素子を有する磁気検出装置を回転角センサとして用いる場合について、その動作原理を説明する。
【００３２】
図１（ａ），（ｂ）は、回転角センサとして用いられている磁気検出装置１００を模式的に示す図で、図１（ａ）は、磁気検出装置１００と被検出体である回転体２００の全体構成を示す斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）における白抜き矢印Ｄ方向から見た図で、磁気検出装置１００と印加される磁界の関係を示している。
【００３３】
図１（ａ）に示すように、磁気検出装置１００を回転角センサとして用いる場合には、被検出体である回転体２００と共に回転する２つの磁石２００ｍａ，２００ｍｂを用いる。この時、回転する２つの磁石２００ｍａ，２００ｍｂの間に挿入された磁気検出装置１００では、図１（ｂ）に示すように、回転する一様な磁界Ｂ０が印加される。従って、図１５（ａ），（ｂ）で示した磁気検出装置９０と同様にして、異なる斜面に配置されたホール素子２０ａ，２０ｂを有する磁気検出装置１００では、それぞれ、斜面に直角な方向の磁界成分Ｂａ，Ｂｂ（図示省略）が、各ホール素子２０ａ，２０ｂに印加される。
【００３４】
図２は、磁気検出装置１００における２つのホール素子２０ａ，２０ｂの信号処理回路を示す図である。
【００３５】
ホール素子２０ａ，２０ｂにはバイアス電流Ｉａ，Ｉｂが流され、各ホール素子２０ａ，２０ｂでは、磁界成分Ｂａ，Ｂｂに比例する電圧（ホール電圧）Ｖａ，Ｖｂが発生する。このホール電圧Ｖａ，Ｖｂをアンプ１，２で増幅し、Ａ／Ｄ変換して、角度演算処理する。
【００３６】
図３（ａ）は、図２中のアンプ１，２の出力信号と回転角θ、およびアンプ１，２の出力信号から得られる角度演算結果と回転角の関係を示す図である。回転磁界Ｂ０から得られるアンプ１，２の出力信号は、図３（ａ）に示すように、位相の異なる２つの正弦波信号となる。図３（ａ）の角度演算結果は、アンプ１，２の正弦波信号から、逆三角関数を用いて演算処理することにより得られる。
【００３７】
図３（ｂ）は、磁気検出装置出力と回転角の関係を示す図である。磁気検出装置出力は、アンプ１，２の出力状態から角度領域を判定し、角度演算結果を０〜３６０度まで繋ぎ合わせる処理を行う。これにより、図３（ｂ）に示すように、回転角に対してリニアな関係にある磁気検出装置出力が得られる。
【００３８】
図４は、本発明の磁気検出装置の一例を示す図で、磁気検出装置１０１の模式的な断面図である。
【００３９】
図４の磁気検出装置１０１は、半導体基板１０aの主面側に２個のホール素子２１ａ，２１ｂが形成されたホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋと、半導体基板１０aの裏面側に配置され、半導体基板１０aおよびホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋを保持する台座１０ｂを有する磁気検出装置である。ホール素子２１ａ，２１ｂが形成される半導体基板１０aと、ホール素子２１ａ，２１ｂが配置される台座１０ｂとは、別体となっている。このため、ホール素子２１ａ，２１ｂは、後述するように最初に平坦な半導体基板１０aに形成しておくことができ、その形成には半導体装置の製造で一般的に用いられるホトリソグラフィ技術を使用することができる。これによって、図４の磁気検出装置１０１は、図１５（ａ），（ｂ）の磁気検出装置９０と比較して、量産に適した磁気検出装置とすることができる。
【００４０】
磁気検出装置１０１における半導体基板１０aには、ｐ型もしくはｎ型のシリコン（Ｓｉ）基板を用いることができる。また、ホール素子２１ａ，２１ｂは、図１５（ａ），（ｂ）の磁気検出装置９０と同様に、半導体基板１０aと逆の導電型を有する不純物イオンを低濃度にイオン注入して形成することができる。尚、ホール素子２１ａ，２１ｂは、上記のように最初に平坦な半導体基板１０aに形成しておくため、ホール素子２１ａ，２１ｂに接続する電極配線は、図１５（ａ），（ｂ）の磁気検出装置９０と異なり、層間絶縁膜５を介した金属層６によって形成される。
【００４１】
磁気検出装置１０１における台座１０ｂは、半導体基板１０aの保持面１０ｂｈに対して斜め方向にあり、２つの異なる面方位を持つ斜面１０ｂｓ，１０ｂｔを有している。台座１０ｂは、任意の材料であってよいが、斜面１０ｂｓ，１０ｂｔの形成において一般的な半導体装置の製造技術を使用することができる半導体基板からなることが好ましい。特に、台座１０ｂとして単結晶シリコン基板を用いる場合には、異方性エッチングにより優先的に形成される単結晶シリコン基板の結晶面を用いて、正確な角度を持つ斜面１０ｂｓ，１０ｂｔを容易に形成することができる。これによって、磁気検出装置１０１を、誤差が発生し難い高精度な磁気検出装置とすることができる。
【００４２】
図４の磁気検出装置１０１では、後述するように、ホール素子２１ａ，２１ｂの周りにおいて、ホール素子２１ａ，２１ｂを取り囲む溝が半導体基板１０ａの裏面側から形成される。この溝は、図中の一点鎖線で囲った薄く形成された接続部Ｅを除いて半導体基板１０ａを貫通し、接続部Ｅが塑性変形されて、ホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋが台座１０ｂの斜面１０ｂｓ，１０ｂｔにそれぞれ配置されている。
【００４３】
磁気検出装置１０１では、半導体基板１０ａ上に、層間絶縁膜５を介して金属層６が形成されており、金属層６による配線が、接続部Ｅを横切って、ホール素子２１ａ，２１ｂに接続されている。この金属層６は、導電率が高く、接続部Ｅにおいて折り曲げられても十分な柔軟性と強度を有する銅（Ｃｕ）またはクロム（Ｃｒ）／金（Ａｕ）積層膜であることが好ましい。
【００４４】
接続部Ｅにおける金属層６上には、樹脂層７が積層されている。これにより、積層された樹脂層７で接続部Ｅにおける金属層６が補強されて、接続部Ｅの強度を増大することができる。この樹脂層７は、金属層６を補強して、接続部Ｅにおいて折り曲げられても十分な柔軟性と強度を有するポリイミドであることが好ましい。
【００４５】
磁気検出装置１０１では、接続部Ｅにおける半導体基板１０ａの厚さは０μｍとなっており、ホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋと溝の外側の半導体基板１０ａとが、金属層６と樹脂層７のみによって接続されている。このため、接続部Ｅを容易に塑性変形させることができ、ホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋを台座１０ｂの斜面１０ｂｓ，１０ｂｔへ保持することができる。
【００４６】
以上示したように、ホール素子２１ａ，２１ｂの形成とホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋの台座１０ｂの斜面１０ｂｓ，１０ｂｔへの配置は、半導体装置の製造で一般的に用いられる加工技術のみで実施することができる。
【００４７】
図４の磁気検出装置１０１では、異なる面方位の斜面１０ｂｓ，１０ｂｔに配置された２個のホール素子２１ａ，２１ｂを用いて、図中に示した回転する磁界Ｂ０の斜面１０ｂｓ，１０ｂｔの面方位方向にある磁界成分Ｂａ，Ｂｂを、それぞれ検出することができる。従って、図１〜３で説明したように、磁気検出装置１０１を、回転する磁界Ｂ０の回転角を３６０度の範囲に渡って検出することができる、回転角センサとして用いることができる。尚、磁気検出装置１０１における２個のホール素子２１ａ，２１ｂは、同時に形成できるため、オフセットやゲイン等の特性が均一となる。これにより、磁気検出装置１０１は、誤差が発生し難い磁気検出装置とすることができる。また、台座１０ｂは半導体基板１０aの裏面側に配置されるため、半導体基板１０aの主面側におけるホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋ以外の領域も、その他の素子形成に利用することができる。従って、図１６の磁気検出装置９１と比較すると、半導体基板１０ａの実装効率が向上する。
【００４８】
以上のように、図４の磁気検出装置１０１は、斜面１０ｂｓ，１０ｂｔに配置されたホール素子２１ａ，２１ｂを有する磁気検出装置であって、量産に適し、誤差が発生し難い高精度な磁気検出装置とすることができる。
【００４９】
次に、図４の磁気検出装置１０１の製造方法を説明する。
【００５０】
図５〜１１は、図４の磁気検出装置１０１の製造方法を示す工程別断面図である。
【００５１】
図５〜９は、磁気検出装置１０１における半導体基板１０ａの加工工程別断面図で、半導体基板１０ａの主面側にホール素子２１ａ，２１を形成するホール素子準備工程を説明する図である。
【００５２】
最初に、図５（ａ）に示すように、｛１００｝面方位を持つｐ型のシリコン（Ｓｉ）基板１０ａを準備する。Ｓｉ基板１０ａの面方位は、｛１１０｝、｛１１１｝であってもよい。基板濃度は２×１０１５／ｃｍ３程度であり、基板厚さは２５０μｍ程度である。
【００５３】
次に、図５（ｂ）に示すように、熱酸化により、酸化膜（ＳｉＯ２）１１ａ，１１ｂを形成する。
【００５４】
次に、図５（ｃ）に示すように、ホール素子２１ａ，２１ｂを形成する。ホール素子２１ａ，２１ｂの形成は、酸化膜１１ａ上にレジストマスク（図示省略）を形成し、リン（Ｐ）等のｎ型の不純物をイオン注入して行う。尚、レジストマスクの形成は、一般的な
ホトリソグラフィ技術によるパターニングで行うことができる。イオン注入後、Ｓｉ基板１０ａを高温でアニールし、注入したｎ型の不純物を拡散させる。
【００５５】
次に、図５（ｄ）に示すように、オーミック特性をとるために、電極２１ａｃ，２１ｂｃを形成する。電極２１ａｃ，２１ｂｃの形成についても、一般的なホトリソグラフィ技術を用いて酸化膜１１ａ上に新たにレジストマスク（図示省略）を形成し、砒素（Ａｓ）等のｎ型の不純物を高濃度にイオン注入して行う。イオン注入後、Ｓｉ基板１０ａを再び高温でアニールし、注入したｎ型の不純物を拡散させる。尚、図４に示す磁気検出装置１０１においては、簡単化のために、電極２１ａｃ，２１ｂｃの図示を省略している。
【００５６】
次に、図５（ｅ）に示すように、酸化膜１１ａ，１１ｂ上に、窒化膜（ＳｉＮ）１２ａ，１２ｂを形成する。窒化膜１２ａ，１２ｂの替わりに、酸化膜を用いてもよい。
【００５７】
次に、図６（ａ）に示すように、ホール素子２１ａ，２１ｂが形成されたＳｉ基板１０ａの主面側に溝を形成するため、酸化膜１１ａと窒化膜１２ａをドライエッチングによりパターニングして、エッチングマスクを形成する。
【００５８】
次に、図６（ｂ）に示すように、ＴＭＡＨ（TetraMethyl Ammonium Hydroxide）や水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液によりウェットエッチングして、Ｓｉ基板１０ａの主面側に溝１０ａｓを形成する。
【００５９】
尚、図６（ｂ’）に示すように、全体の占有面積を小さくするため、ＴＭＡＨやＫＯＨ
を用いないで、ドライエッチングにより溝１０ａｔを形成してもよい。
【００６０】
次に、図７（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１０ａの裏面側に溝を形成するため、酸化膜１１ｂと窒化膜１２ｂをドライエッチングによりパターニングして、エッチングマスクを形成する。
【００６１】
次に、図７（ｂ）に示すように、ＴＭＡＨや水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液によりウェットエッチングして、Ｓｉ基板１０ａの裏面側に溝１０ａｕを形成する。ＴＭＡＨや水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いたＳｉ基板１０ａのウェットエッチングは、異方性エッチングであるため、溝１０ａｕの先端面や斜面は、異方性エッチングにより優先的に形成される結晶面となる。このため、溝１０ａｕの先端面や斜面は、正確な角度を持つ。尚、簡単化のために図示を省略したが、ウェットエッチングに際しては、Ｓｉ基板１０ａの主面側はレジスト等で全体をマスクしておく。
【００６２】
また、図７（ｂ’）に示すように、全体の占有面積を小さくするため、ＴＭＡＨやＫＯＨを用いないで、ドライエッチングやＤ−ＲＩＥ（Deep Reactiv Ion Etching）により溝１０ａｖを形成してもよい。
【００６３】
次に、図８（ａ）に示すように、酸化膜１１ａ，１１ｂと窒化膜１２ａ，１２ｂを除去した後、Ｓｉ基板１０ａの主面側に層間絶縁膜５を堆積する。層間絶縁膜５には、ＰＳＧ（Phospho-Silicate Glass）やＴＥＯＳ（Tetra-Etyl Ortho-Silicate）等を用いることができる。
【００６４】
次に、図８（ｂ）に示すように、ホール素子２１ａ，２１ｂの電極２１ａｃ，２１ｂｃにコンタクトするためのコンタクトホールを、層間絶縁膜５にエッチングにより形成する。
【００６５】
次に、図８（ｃ）に示すように、コンタクトホールが形成された層間絶縁膜５上に、金属層６を堆積する。金属層６は、例えば、スパッタ等により堆積した、厚さ０．０５μｍのクロム（Ｃｒ）層上に厚さ０．２５μｍの金（Ａｕ）層を堆積したクロム（Ｃｒ）／金（Ａｕ）積層膜とする。
【００６６】
次に、図８（ｄ）に示すように、金属層６をホトリソグラフィとエッチングによりパターニングして、ホール素子２１ａ，２１ｂに接続する配線パターンとする。
【００６７】
次に、図８（ｅ）に示すように、ポリイミドからなる樹脂層７を金属層６上に堆積する。樹脂層７は、前記したように図４に示す接続部Ｅの強度の補強、およびＳｉ基板１０ａの表面保護と金属層６の絶縁のために使用される。尚、図４においては、簡単化のために、接続部Ｅ上にのみ樹脂層７を図示している。
【００６８】
次に、図９（ａ）に示すように、ホール素子２１ａ，２１ｂを分離して配置するため、樹脂層７をエッチングして、溝７ｓを形成する。
【００６９】
次に、図９（ｂ）に示すように、接続部Ｅにおける層間絶縁膜５が露出するまで、Ｓｉ基板１０ａを裏面側からプラズマエッチングする。エッチングガスには、六フッ化硫黄（ＳＦ６）等を用いることができる。
【００７０】
最後に、図９（ｃ）に示すように、ホトリソグラフィとエッチングにより２個のホール素子２１ａ，２１ｂを分離してホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋを形成し、ホール素子準備工程であるＳｉ基板１０ａの加工が完了する。
【００７１】
図１０は、図４の磁気検出装置１０１における台座１０ｂの加工工程別断面図で、半導体基板１０ａの保持面に対して斜め方向にある、斜面１０ｂｓ，１０ｂｔを有する台座１０ｂの台座準備工程を説明する図である。
【００７２】
最初に、図１０（ａ）に示すように、｛１００｝面方位を持つｐ型のシリコン（Ｓｉ）基板１０ｂを準備する。基板濃度は２×１０１５／ｃｍ３程度であり、基板厚さは５００μｍ程度である。
【００７３】
次に、図１０（ｂ）に示すように、熱酸化により、酸化膜（ＳｉＯ２）１３を形成する。その後、酸化膜１３に積層して、窒化膜（ＳｉＮ）１４を形成する。
【００７４】
次に、図１０（ｃ）に示すように、酸化膜１３と窒化膜１４をパターニングして、斜面形成のためのエッチングマスクとする。
【００７５】
次に、図１０（ｄ）に示すように、パターニングされた酸化膜１３と窒化膜１４をマスクとして、ＴＭＡＨや水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液によりウェットエッチングして、Ｓｉ基板１０ｂに斜面１０ｂｓ，１０ｂｔを形成する。また、エッチングの先端面１０ｂｈは、図４に示す半導体基板１０aの保持面１０ｂｈとなる。
【００７６】
尚、ＴＭＡＨや水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を用いたＳｉ基板１０ｂのウェットエッチングは、異方性エッチングであるため、斜面１０ｂｓ，１０ｂｔと保持面１０ｂｈは、異方性エッチングにより優先的に形成される結晶面となる。このため、斜面１０ｂｓ，１０ｂｔは、保持面１０ｂｈに対して正確な角度を持つ斜面となる。従って、後工程で斜面１０ｂｓ，１０ｂｔにホール素子２１ａ，２１ｂが配置されて製造される磁気検出装置１０１は、誤差が発生し難い高精度な磁気検出装置となる。
【００７７】
次に、図１０（ｅ）に示すように、酸化膜１３と窒化膜１４を燐酸等により除去した後、再び熱酸化して、酸化膜（ＳｉＯ２）１５を形成する。その後、酸化膜１５上にポリイミド１６を堆積する。尚、図４においては、簡単化のために、酸化膜１５とポリイミド１６の図示を省略している。
【００７８】
以上で、台座準備工程である台座のＳｉ基板１０ｂの加工が完了する。
【００７９】
図１１は、ホール素子２１ａ，２１ｂが形成されたホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋとＳｉ基板１０ａを、台座であるＳｉ基板１０ｂに保持する保持工程を説明する断面図である。
【００８０】
最初に、図１０に示す台座準備工程で準備したＳｉ基板１０ｂを、図５〜９に示すホール素子準備工程で準備したＳｉ基板１０ａの裏面側における所定の位置に配置する。次に、Ｓｉ基板１０ａの裏面側からＳｉ基板１０ｂを押し上げて、接続部Ｅにおける金属層６とポリイミド７を変形させ、ホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋをＳｉ基板１０ｂの斜面１０ｂｓ，１０ｂｔに配置する。次に、静電力（ＤＣ２００Ｖ印加）により、Ｓｉ基板１０ａとＳｉ基板１０ｂを密着させる。最後に、全体を加熱（３５０℃、３０分）して、図１０（ｅ）に示すポリイミド１６を中間層として接合する。
【００８１】
以上で、図４の斜面１０ｂｓ，１０ｂｔに配置されたホール素子２１ａ，２１ｂを有する磁気検出装置１０１の製造が完了する。
【００８２】
上記した製造方法では、一般的な半導体装置の製造技術を利用している。従って、図１５（ａ），（ｂ）に示した電子ビーム露光による４回の露光でパターニングしていた従来の磁気検出装置９０の製造方法に較べて、スループットが高くて、量産に適する磁気検出装置の製造方法となっている。以上のように、上記の製造方法によれば、誤差が発生し難い磁気検出装置１０１を安価に製造することができる。
【００８３】
図１２〜１４は、本発明の磁気検出装置における別の例を示す図で、磁気検出装置１０２〜１０４の模式的な断面図である。図１２〜１４の磁気検出装置１０２〜１０４において、図４の磁気検出装置１０１と同様の部分については同じ符号をつけた。
【００８４】
図１２の磁気検出装置１０２も、半導体基板１０ｃの主面側に２個のホール素子２１ａ，２１ｂが形成されたホール素子形成部２２ａｋ，２２ｂｋと、半導体基板１０ｃの裏面側に配置され、ホール素子形成部２２ａｋ，２２ｂｋおよび半導体基板１０ｃを保持する台座１０ｄを有する磁気検出装置である。図４の磁気検出装置１０１では、ホール素子２１ａ，２１ｂの下方がエッチングにより大きく削られていたが、図１２の磁気検出装置１０２では、ホール素子２１ａ，２１ｂの下方において、エッチングされていない半導体基板１０ｃが、もとの厚さで残されている。このため、ホール素子形成部２２ａｋ，２２ｂｋはエッチング加工による厚さばらつきがなく、斜面１０ｄｓ，１０ｄｔへ配置されるホール素子形成部２２ａｋ，２２ｂｋの配置角度も正確になる。
【００８５】
図４の磁気検出装置１０１では、接続部Ｅにおける半導体基板１０ａが完全にエッチングされて厚さが０μｍとなっており、ホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋと溝の外側の半導体基板１０ａとが、金属層６と樹脂層７のみによって接続されていた。一方、図１２の磁気検出装置１０２では、接続部Ｆにおける半導体基板１０ｃの厚さを容易に塑性変形しうる２０μｍ以下にして、接続部Ｆにおける半導体基板１０ｃを薄く残している。図１２の磁気検出装置１０２の場合には、薄く残された半導体基板１０ｃにより接続部Ｆの強度を確保できるため、図４の磁気検出装置１０１にあるポリイミド等の樹脂層７を特に設ける必要はない。
【００８６】
図４と図１２の磁気検出装置１０１，１０２においては、いずれも、ホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋ，２２ａｋ，２２ｂｋが半導体基板１０ａ，１０ｃの主面側の表面より突出するようにして、台座１０ｂ，１０ｄの斜面１０ｂｓ，１０ｂｔ，１０ｄｓ，１０ｄｔに配置されている。
【００８７】
一方、図１３と図１４の磁気検出装置１０３，１０４では、ホール素子形成部２３ａｋ，２３ｂｋ，２４ａｋ，２４ｂｋが、半導体基板１０ｅ，１０ｇの主面側の表面より陥没するようにして、台座１０ｆ，１０ｈの斜面１０ｆｓ，１０ｆｔ，１０ｈｓ，１０ｈｔに配置されている。尚、図１３の磁気検出装置１０３における接続部Ｇの構造および図１４の磁気検出装置１０４における接続部Ｈの構造は、それぞれ，図４の磁気検出装置１０１における接続部Ｅの構造および図１２の磁気検出装置１０２における接続部Ｆの構造と同様である。
【００８８】
磁気検出装置１０１，１０２のように、突出するようにして配置する場合には、斜面１０ｂｓ，１０ｂｔ，１０ｄｓ，１０ｄｔへのホール素子形成部２１ａｋ，２１ｂｋ，２２ａｋ，２２ｂｋの保持を容易に行うことができる。一方、図１３と図１４の磁気検出装置１０３，１０４のように、陥没するようにして配置する場合には、突出するようにして配置する場合に較べて、ホール素子２１ａ，２１ｂがよりよく保護される。
【００８９】
図１２〜１４の磁気検出装置１０２〜１０４についても、図４の磁気検出装置１０１と同様に、ホール素子２１ａ，２１ｂが形成される半導体基板１０ｃ，１０ｅ，１０ｇと、ホール素子２１ａ，２１ｂが配置される台座１０ｄ，１０ｆ，１０ｈとは、別体となっている。従って、磁気検出装置１０２〜１０４も、斜面に配置されたホール素子を有する磁気検出装置であって、量産に適し、誤差が発生し難い高精度な磁気検出装置とすることができる。尚、磁気検出装置１０２〜１０４も、図５〜１１に示した製造方法を用いて、同様に製造できることは言うまでもない。
【００９０】
（他の実施形態）
上記の図４および図１２〜１４に示した磁気検出装置１０１〜１０４では、いずれも単結晶Ｓｉ基板からなる台座１０ｂ，１０ｄ，１０ｆ，１０ｈが用いられていた。本発明の磁気検出装置に用いられる台座はこれに限らず、金属等の別の材料からなる台座であってもよい。また、磁気検出装置１０１〜１０４は、いずれも同じ半導体基板１０ａ，１０ｃ，１０ｅ，１０ｇに、それぞれ２個のホール素子２１ａ，２１ｂが形成されていた。本発明の磁気検出装置において、同じ半導体基板に形成されるホール素子の個数はこれに限らず、１個あるいは任意の複数個のホール素子が同じ半導体基板に形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】回転角センサとして用いられている磁気検出装置を示す図で、（ａ）は磁気検出装置と回転体の全体構成を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）における白抜き矢印方向から見た図で、磁気検出装置と印加される磁界の関係を示す図である。
【図２】磁気検出装置における２つのホール素子の信号処理回路を示す図である。
【図３】（ａ）は、図２のアンプの出力信号と回転角、およびアンプの出力信号から得られる角度演算結果と回転角の関係を示す図である。（ｂ）は、磁気検出装置出力と回転角の関係を示す図である。
【図４】本発明の磁気検出装置の一例を示す模式的な断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）は、図４の磁気検出装置の製造方法を示す工程別断面図で、ホール素子準備工程を説明する図である。
【図６】（ａ），（ｂ），（ｂ’）は、図４の磁気検出装置の製造方法を示す工程別断面図で、ホール素子準備工程を説明する図である。
【図７】（ａ），（ｂ），（ｂ’）は、図４の磁気検出装置の製造方法を示す工程別断面図で、ホール素子準備工程を説明する図である。
【図８】（ａ）〜（ｅ）は、図４の磁気検出装置の製造方法を示す工程別断面図で、ホール素子準備工程を説明する図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、図４の磁気検出装置の製造方法を示す工程別断面図で、ホール素子準備工程を説明する図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、図４の磁気検出装置の製造方法を示す工程別断面図で、台座準備工程を説明する図である。
【図１１】図４の磁気検出装置の製造方法を示す断面図で、保持工程を説明する図である。
【図１２】本発明の磁気検出装置における別の例を示す断面図である。
【図１３】本発明の磁気検出装置における別の例を示す断面図である。
【図１４】本発明の磁気検出装置における別の例を示す断面図である。
【図１５】従来の磁気検出装置の模式図で、（ａ）は上視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図１６】従来の磁気検出装置の別の例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
９０，９１，１００〜１０４  磁気検出装置
２ａ〜２ｃ，２０ａ，２０ｂ，２１ａ，２１ｂ  ホール素子
２ｃｋ，２１ａｋ，２１ｂｋ，２２ａｋ，２２ｂｋ，２３ａｋ，２３ｂｋ，２４ａｋ，２４ｂｋ  ホール素子形成部
１０ａ，１０ｃ，１０ｅ，１０ｇ  半導体（Ｓｉ）基板
１０ｂ，１０ｄ，１０ｆ，１０ｈ  台座
１０ｂｓ，１０ｂｔ，１０ｄｓ，１０ｄｔ，１０ｆｓ，１０ｆｔ，１０ｈｓ，１０ｈｔ  斜面
１０ｂｈ  保持面
５  層間絶縁膜
６  金属層
７  樹脂層（ポリイミド）
Ｅ〜Ｈ  接続部
【図１】
2005223221.tif 000003
【図２】
2005223221.tif 000004
【図３】
2005223221.tif 000005
【図４】
2005223221.tif 000006
【図５】
2005223221.tif 000007
【図６】
2005223221.tif 000008
【図７】
2005223221.tif 000009
【図８】
2005223221.tif 000010
【図９】
2005223221.tif 000011
【図１０】
2005223221.tif 000012
【図１１】
2005223221.tif 000013
【図１２】
2005223221.tif 000014
【図１３】
2005223221.tif 000015
【図１４】
2005223221.tif 000016
【図１５】
2005223221.tif 000017
【図１６】
2005223221.tif 000018