(57)【要約】【課題】小型、軽量でかつローコストに製造可能な、磁気素子を備えた磁気デバイスを提供する。【解決手段】磁気デバイス１０は、半導体からなる基板１１と、この基板１１の一面側１１ａに重ねて配された磁気センサ１２とを有する。また、磁気センサ１２に重なるように配された磁界印加手段１３を備えている。磁界印加手段１３は、第一絶縁層（絶縁層）１４を挟んで、第一導電層１５と第二導電層１６とを備え、これら第一導電層１５と第二導電層１６とが、例えば導電材からなる連結層１７によって電気的接続される。かかる構成によって、磁界印加手段１３は、第一導電層１５、第二導電層１６および連結層１７からなるコイル形状を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体からなる基板の一面側に配された磁気センサと、前記一面側にあって前記磁気センサと重なるように順に配された第一導電層、絶縁層および第二導電層とを少なくとも備え、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すことを特徴とする磁気デバイス。
【請求項２】
半導体からなる基板の一面側に配された磁気センサと、前記一面側にあって前記磁気センサと重なるように配された第一導電層と、前記基板の他面側に配された第二導電層とを備え、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前記磁気センサを包み込むコイル形状をなすことを特徴とする磁気デバイス。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コスト低減やチップ部品の削減を目的に、磁気インピーダンス素子等の誘導素子を、例えば半導体などの基板に集積化したものが提案されている。このような磁気インピーダンス素子を磁気センサとして利用する際には、インピーダンス変化の特性に起因して、磁気インピーダンス素子に対してバイアス磁界を印加することが必要である。
【０００３】
磁気インピーダンス素子に対してバイアス磁界を印加する手段としては、例えば、磁気インピーダンス素子の近傍に磁石を配置することが考えられる（特許文献１）。しかし、こうした磁石によるバイアス磁界の印加は、個々の磁石によって磁界強度が一定せず、安定して一定値のバイアス磁界を印加することが困難なために、磁気センサに適用するには課題がある。
【０００４】
一方、磁気インピーダンス素子に対して、一定の強度で安定してバイアス磁界を印加する手段として、磁気インピーダンス素子の近傍にスパイラル状やコイル状の導電層を形成し、この導電層に通電することによって、バイアス磁界を発生させる方法も知られている（特許文献２）。特に、コイル状に形成した導電層の巻き線中心軸に沿って磁気インピーダンス素子を配置した磁気センサは、磁気インピーダンス素子に対して強いバイアス磁界を安定して印加できる特性から、高精度な磁気センサとして好適である。
【特許文献１】特開２００２−４３６４９号公報
【特許文献２】特開２００１−２２１８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、磁気インピーダンス素子に対してバイアス磁界を印加するために、磁気インピーダンス素子の周囲にコイル状の磁界印加手段を形成する場合、従来はこうしたコイルを別体で形成しておいて、磁気インピーダンス素子の周囲に配置するなどしていたため、磁気デバイス全体の外形が大きくなってしまい、磁気デバイスを搭載する機器の小型化、薄型化の障害になるといった課題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、高感度で、かつ小型化、軽量化とともに低コスト化も図ることが可能な、磁気素子を備えた磁気デバイス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】
本発明の請求項１に記載の磁気デバイスは、半導体からなる基板の一面側に配された磁気センサと、前記一面側にあって前記磁気センサと重なるように順に配された第一導電層、絶縁層および第二導電層とを少なくとも備え、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すことを特徴とする。
本発明の請求項２に記載の磁気デバイスは、半導体からなる基板の一面側に配された磁気センサと、前記一面側にあって前記磁気センサと重なるように配された第一導電層と、前記基板の他面側に配された第二導電層とを備え、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前記磁気センサを包み込むコイル形状をなすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の磁気デバイスによれば、磁気デバイスは、第一導電層、第二導電層および連結層からなるコンパクトなコイル形状の磁界印加手段を１チップで小さく形成し、かつ半導体からなる基板の一面側に重ねて磁気センサを配することによって、コイル形状を構成できるので、小型、薄型の磁気デバイスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る磁気デバイスの一例を図面に基づいて説明する。なお、本発明はこのような実施形態に限定されるものではない。図１は、本発明の磁気デバイス（磁気センサ）の一例を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した磁気デバイスのＡ−Ａ線における断面図である。本発明の磁気デバイス１０は、半導体からなる基板１１と、この基板１１の一面側１１ａに重ねて配された磁気センサ１２と、磁気センサ１２に重なるように配された磁界印加手段１３を備えている。
【００１０】
磁界印加手段１３は、第一絶縁層（絶縁層）１４を挟んで、第一導電層１５と第二導電層１６とを備え、これら第一導電層１５と第二導電層１６とが、例えば導電材からなる連結層１７によって電気的接続される。かかる構成によって、磁界印加手段１３は、第一導電層１５、第二導電層１６および連結層１７からなるコイル形状を構成する。
【００１１】
そして、このコイル形状を構成する磁界印加手段１３の両端１３ａ，１３ｂの間に電流を流すことによって、磁界印加手段１３に磁界が発生し、隣接する磁気センサ１２に対して、一方向に向いたバイアス磁界Ｍとして印加される。
【００１２】
このような構成によって、磁気デバイス１０は、第一導電層１５、第二導電層１６および連結層１７からなるコンパクトなコイル形状の磁界印加手段１３を１チップで小さく形成できるので、磁気センサ１２と、この磁気センサ１２にバイアス磁界を印加する磁界印加手段１３を備えた磁気デバイス１０を小型、薄型に形成することが可能になる。
【００１３】
基板１１は、半導体基板、例えば、シリコンウェハから形成されていれば良い。基板１１の一面側１１ａには、例えばシリコンウェハの表面を酸化させたパッシベーション膜（酸化絶縁膜）１８を形成すればよい。磁気センサ１２と第一導電層１５との間には第二絶縁層２１が形成されていれば良い。また、第一絶縁層１４に重ねて、第二導電層１６を覆う第三絶縁層２２が形成されていればよい。これら第一絶縁層１４、第二絶縁層２１および第三絶縁層２２は、例えば、絶縁性の樹脂等から構成されていれば良い。また、第一絶縁層１４、第二絶縁層２１および第三絶縁層２２は、それぞれ別体に形成しても、一体の絶縁層として形成しても良い。
【００１４】
磁気センサ１２は、両端で電流Ｗが印加され、外部磁界の強度や方向に応じて電流Ｗの出力電圧値が変動する。この出力電圧値の変動を検出することによって、外部磁界の強度や方向を検出することができる。こうした磁気センサ１２は、例えば磁性基板の表面に、軟磁性膜を形成したものであればよい。第一導電層１５や第二導電層１６は、導電性に優れた材料、例えば、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕなどから形成されれば良い。また、連結層１７は、第一絶縁層１４に開口を形成し、この開口に、例えば導電ペーストなどを充填することによって形成すればよい。
【００１５】
次に、本発明に係る磁気デバイスの別な一例を図面に基づいて説明する。図３は、本発明の磁気デバイス（磁気センサ）の別な一例を示す斜視図である。また、図４（ａ）は、図３に示した磁気デバイスのＢ−Ｂ線における断面図であり、図４（ｂ）はＣ−Ｃ線における断面図である。本発明の磁気デバイス３０は、半導体からなる基板３１と、この基板３１の一面側３１ａに重ねて配された磁気センサ３２とを有する。また、磁気センサ３２に重なるように配された第一導電層３５と、基板３１の他面側３１ｂに重ねて配された第二導電層３６とを有する。また、第一導電層３５と第二導電層３６とは、例えば導電材からなり基板３１を貫通する連結層３７によって電気的接続される。
【００１６】
かかる構成によって、第一導電層３５、第二導電層３６および連結層３７からなるコイル形状をなす磁界印加手段３３を構成する。こうした磁界印加手段３３は、コイル形状の略中心に磁気センサ３２が配され、この磁気センサ３２の周囲を包むように第一導電層３５、第二導電層３６および連結層３７が形成されている。
【００１７】
こうしたコイル形状を構成する磁界印加手段３３の両端３３ａ，３３ｂの間に電流を流すことによって、磁界印加手段３３に磁界が発生し、磁界印加手段３３のコイル形状の中心に配された磁気センサ３２に対して、一方向に向いたバイアス磁界Ｍが印加される。
【００１８】
以上の構成によって、磁気デバイス３０は、第一導電層３５、第二導電層３６および連結層３７からなるコンパクトなコイル形状の磁界印加手段３３を１チップで小さく形成でき、コイル形状の略中心に配された磁気センサ３２にバイアス磁界を印加する磁界印加手段３３を備えた磁気デバイス３０を小型、薄型に形成することが可能になる。
【００１９】
基板３１は、半導体基板、例えば、シリコンウェハから形成されていれば良い。基板３１の一面側３１ａには、例えばシリコンウェハの表面を酸化させたパッシベーション膜（酸化絶縁膜）３８を形成すればよい。磁気センサ３２と第一導電層３５との間には第一絶縁層４１が形成されていれば良い。また、第一絶縁層４１に重ねて、第一導電層３５を覆う第二絶縁層４２が形成されていればよい。
【００２０】
また、基板３１の他面側３１ｂと第二導電層３６との間には、第三絶縁層４３が形成されていれば良い。さらに、第三絶縁層４３に重ねて、第二導電層３６を覆う第四絶縁層４４が形成されていればよい。
【００２１】
これら第一絶縁層４１、第二絶縁層４２、第三絶縁層４３および第四絶縁層４４は、例えば、絶縁性の樹脂等から構成されていれば良い。また、第一絶縁層４１、第二絶縁層４２、第三絶縁層４３および第四絶縁層４４は、それぞれ別体に形成しても、一体の絶縁層として形成しても良い。
【００２２】
磁気センサ３２は、両端で電流Ｗが印加され、外部磁界の強度や方向に応じて電流Ｗの出力電圧値が変動する。この出力電圧値の変動を検出することによって、外部磁界の強度や方向を検出することができる。こうした磁気センサ３２は、例えば磁性基板の表面に、軟磁性膜を形成したものであればよい。第一導電層３５や第二導電層３６は、導電性に優れた材料、例えば、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕなどから形成されれば良い。また、連結層３７は、第一絶縁層４１、基板３１および第三絶縁層４３を貫通する開口４５を形成し、この開口４５に、例えば導電ペーストなどを充填することによって形成すればよい。
【００２３】
次に、本発明の磁気デバイスの製造方法の一例を示す。この一例では、図３、図４に示したような、磁気センサを包み込む第一導電層、第二導電層および連結層からなるコイル形状の磁界印加手段を形成した磁気デバイスの製造方法を、図５、図６に例示する。なお、図５、図６のＡ列は、図３に示す磁気デバイスのＢ−Ｂ線における断面を示し、図５、図６のＢ列は、図３に示す磁気デバイスのＤ−Ｄ線における断面を示す。また、図５、図６のＡ列はＢ列よりも幅を縮小して示している。
【００２４】
まず、例えばシリコンウェハなどの半導体からなる基板３１を用意し、この基板３１に後工程で連結層を形成するための開口４５を形成する（図５（ａ）参照）。この開口４５に、例えば導電ペーストなどを充填し、連結層３７を形成する（図５（ｂ）参照）。基板３１の一面側３１ａに磁気センサ（磁性膜）３２を形成する（図５（ｃ）参照）。この磁気センサ３２を覆うように第一絶縁層４１を形成する（図５（ｄ）参照）。
【００２５】
そして、第一絶縁層４１の連結層３７に対応する部分に開口４１ａを形成する（図５（ｅ）参照）。第一絶縁層４１の上に第一導電層３５を形成するととともに、開口４１ａを介して第一導電層３５と連結層３７とを電気的に接続する（図５（ｆ）参照）。第一導電層３５は、例えば、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よい。この後、第一導電層３５を覆う第二絶縁層４２を形成する（図６（ａ）参照）。
【００２６】
次に、基板３１の他面側３１ｂに第三絶縁層４３を形成する（図６（ｂ）参照）。そして、第三絶縁層４３の連結層３７に対応する部分に開口４３ａを形成する（図６（ｃ）参照）。第三絶縁層４３の上に第二導電層３６を形成するととともに、開口４３ａを介して第二導電層３６と連結層３７とを電気的に接続する（図６（ｄ）参照）。
【００２７】
これにより、第一導電層３５、第二導電層３６および連結層３７からなるコイル形状をなす磁界印加手段３３が形成される。そして、磁気センサ３２の周囲を包むコイル形状を構成する第一導電層３５、第二導電層３６および連結層３７が形成される。第二導電層３６は、例えば、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よい。この後、第二導電層３６を覆う第四絶縁層４４を形成すれば、本発明の磁気デバイス３０は完成する（図６（ｅ）参照）。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の磁気デバイスの一例を示す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線での断面図である。
【図３】本発明の磁気デバイスの他の一例を示す斜視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線での断面図である。
【図５】本発明の磁気デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の磁気デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  磁気デバイス、１１  基板、１２  磁気センサ、１３  磁界印加手段、１４  第一絶縁層（絶縁層）、１５  第一導電層、１６  第二導電層、１７  連結層。
【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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