(57)【要約】【課題】応力による影響を抑え、磁気特性のシフトやばらつきが小さい磁気収束板とホール素子を備えた磁気センサおよびその製造方法を提供する。【解決手段】磁気センサは、表面にホール素子を備えた半導体基板と、半導体基板の裏面上に設けられた導電層と、導電層上に設けられた磁気収束板とを備える。磁気収束板は、半導体基板の裏面上に下地導電層を形成し、下地導電層上に磁気収束板形成用の開口を有するレジストを形成し、電解めっきによりレジストの開口内に磁気収束板を形成し、レジストを除去し、磁気収束板をマスクとして下地導電層をエッチング除去することにより半導体基板の裏面上に形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にホール素子を備えた半導体基板と、
前記半導体基板の裏面上に設けられた導電層と、
前記導電層上に設けられた磁気収束板と、
を備える磁気センサ。
【請求項２】
前記半導体基板の厚さが１００〜４００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記磁気収束板の厚さが２０〜５０μｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
半導体基板の表面にホール素子を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面上に下地導電層を形成する工程と、
前記下地導電層上に磁気収束板形成用の開口を有するレジストを形成する工程と、
前記レジストが形成された状態で電解めっきを行い、前記開口内に磁気収束板を形成する工程と、
前記レジストを除去する工程と、
前記磁気収束板をマスクとして前記下地導電層をエッチング除去する工程とを備えることを特徴とする磁気センサの製造方法。
【請求項５】
前記半導体基板の裏面を研削して、前記半導体基板の厚さを１００〜４００μｍにする工程をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の磁気センサの製造方法。
【請求項６】
前記磁気収束板の厚さが２０〜５０μｍであることを特徴とする請求項４または５に記載の磁気センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホール素子を用いた磁気センサおよびその製造方法に関し、特に、磁気収束板を備え、垂直及び水平方向の磁界を検知する磁気センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホール素子は磁気センサとして非接触での位置検知や角度検知が可能であることから様々な用途に用いられている。
まず、ホール素子の磁気検出原理について説明する。物質中に流れる電流に対して垂直な磁界を印加するとその電流と磁界の双方に対して垂直な方向に電界（ホール電圧）が生じる。そのため、一般的なホール素子は、基板（ウェハ）表面に電流を流して、垂直な磁界成分を検出する。
【０００３】
さらに、高透磁率を有する材料で作製した磁性体薄膜と組み合わせ、磁性体薄膜を磁束の向きを変えてホール素子へと導く磁気収束板として利用することにより、垂直方向磁界だけでなく、水平方向磁界を検出することが可能となることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
磁気収束板を備えた磁気センサは、例えば、シリコン基板にホール素子を形成した後、シリコン基板上に電解めっきにより磁気収束板を形成する、あるいはシリコン基板の表面にポリイミドなどの保護膜を形成し、該保護膜上に電解めっきにより磁気収束板を形成することにより作製することができる（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２―０７１３８１号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ０７／１１９５６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、ホール素子が形成されたシリコン基板上に磁気収束板を形成した場合、金属である磁性体と、シリコン基板またはポリイミドなどの保護膜とでは熱膨張率が大きく異なるため、大きな応力が生じる。かかる応力は、磁気センサの磁気特性に影響を与え、磁気特性のシフトやばらつきが大きくなるといった問題につながる。
したがって、本発明は、応力による影響を抑え、磁気特性のシフトやばらつきが小さい磁気センサおよびそ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】
【０００７】
本発明の磁気センサは、表面にホール素子を備えた半導体基板と、前記半導体基板の裏面上に設けられた導電層と、前記導電層上に設けられた磁気収束板とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の磁気センサの製造方法は、半導体基板の表面にホール素子を形成する工程と、前記半導体基板の裏面上に下地導電層を形成する工程と、前記下地導電層上に磁気収束板形成用の開口を有するレジストを形成する工程と、前記レジストが形成された状態で電解めっきを行い、前記開口内に磁気収束板を形成する工程と、前記レジストを除去する工程と、前記磁気収束板をマスクとして前記下地導電層をエッチング除去する工程と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、表面にホール素子を備えた半導体基板の裏面上に磁気収束板が設けられるため、半導体基板と磁気収束板との熱膨張率の差によって生じる応力が半導体基板の裏面側からかかることとなり、半導体基板の厚さ分、半導体基板の表面側に設けられたホール素子にかかる応力を抑制することができる。したがって、磁気センサの磁気特性の経時変化やばらつきを小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態の磁気センサの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態の磁気センサの製造方法を示す工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態の磁気センサの構造を示す断面図である。
図１に示すように、本実施形態の磁気センサは、半導体基板１と、半導体基板１の表面に設けられ、互いに離間して配置された一対のホール素子２と、ホール素子２を含む半導体基板表面を覆う保護膜３と、半導体基板１の裏面上に設けられた導電層１１と、導電層１１を介して半導体基板１の裏面上に設けられた磁気収束板１０とを備えている。
【００１２】
本実施形態においては、半導体基板１はＰ型半導体基板であり、ホール素子２は、正方形もしくは十字型の４回回転軸を有する垂直磁界感受部と、その各頂点及び端部に同一形状の表面ｎ型高濃度不純物領域の垂直磁界検出制御電流入力端子及び垂直磁界ホール電圧出力端子を有する横型ホール素子である。
【００１３】
特性ばらつきの小さい磁気センサを実現するためには、ホール素子と磁気収束板の位置関係が重要であり、磁気収束板１０は、一対のホール素子２のそれぞれの少なくとも一部と平面視で重なるように配置されている。
【００１４】
かかる構成により、半導体基板１と磁気収束板１０との熱膨張率の差によって生じる応力が半導体基板１の裏面側からかかるため、半導体基板１の厚さ分、半導体基板１の表面に設けられたホール素子２にかかる応力が抑えられる。これにより、磁気特性の経時変化やばらつきが小さい磁気センサを得ることができる。
【００１５】
ここで、半導体基板１の厚さは、大きすぎると磁気収束板１０と半導体基板１表面のホール素子２との距離が遠くなって磁気センサの十分な感度が得られなくなり、また小さすぎると半導体基板１の表面のホール素子２にかかる応力が大きくなってしまうため、１００〜４００μｍ程度であることが好ましい。
【００１６】
また、磁気収束板１０の膜厚は、小さすぎると磁気センサの感度が小さくなってしまい、大きすぎると応力の影響が大きくなってしまうため、２０〜５０μｍ程度であることが好ましい。
【００１７】
次に、図１に示す磁気センサの製造方法につき、図２を用いて説明する。
図２（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態の磁気センサの製造方法を示す工程断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、Ｐ型半導体基板１の表面にホール素子２およびその制御回路等の周辺回路（図示せず）を通常の半導体製造プロセスにより形成する。
続いて、図２（ｂ）に示すように、ホール素子２及び周辺回路が形成された半導体基板１の裏面を研削し、半導体基板１の厚みを１００〜４００μｍ程度まで薄くする。
【００１８】
次に、図２（ｃ）に示すように、半導体基板１の裏面上に磁気収束板１０の下地導電層１１を形成する。ここで、磁気収束板１０の下地導電層１１は電解めっきの電極となる。下地導電層１１の厚みは、応力を抑制するため、０．３〜１．０μｍ程度が好ましい。
【００１９】
次に、図２（ｄ）に示すように、形成する磁気収束板１０の形状を有する開口（「磁気収束板形成用の開口」ともいう）２０ａを備えたレジスト２０をフォトリソグラフィにより形成する。このとき、半導体基板１に設けたアライメントマークと、半導体基板１の裏面上に形成するレジストをパターニングするための露光用マスクに設けたアライメントマークとを合わせることにより、磁気収束板形成用の開口２０ａを精度よく所望の位置に形成することができる。ここで、レジスト２０の厚さは、形成する磁気収束板１０の厚さより大きくする必要があるため、３０〜６０μｍ程度にすることが望ましい。
【００２０】
続いて、図２（ｅ）に示すように、電解めっきにより、レジスト２０の開口２０ａ内に２０〜５０μｍ程度の厚さの磁気収束板１０を形成する。磁気収束板１０は、パーマロイやスーパーマロイなどの低保磁力で高透磁率を持つ軟磁性体材料で作製することが望ましい。
【００２１】
そして、図２（ｆ）に示すように、レジスト２０を除去することで、所望の形状の磁気収束板１０が得られる。
さらに、磁気収束板１０をマスクとして下地導電層１１をエッチング除去することにより、図１に示すように、所望の領域に磁気収束板１０が形成される。
【００２２】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、応力による磁気特性のばらつきやシフトの小さい磁気センサおよびその製造方法を提供することができる。また、フォトリソグラフィと電解めっきにより磁気収束板の形成ができるため、製造コストを抑制することもできる。
【００２３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態においては、保護膜３を形成しているが、必ずしも設けなくても構わない。
また、上記実施形態は、半導体基板１としてＰ型半導体基板を用いた例を示しているが、Ｎ型半導体基板を用いることも可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１    半導体基板
２    ホール素子
３    保護膜
１０  磁気収束板
１１  下地導電層
２０  レジスト
【図１】
2017166927.tif 000003
【図２】
2017166927.tif 000004