(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電流を印加すると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性薄膜を磁気検知部として非磁性基板上に磁界検知方向に細長く配置し、前記磁性薄膜の上層に絶縁膜を挟んで、レジストを使用したウエットエッチング法により渦巻き型の平面コイルを形成し、該平面コイルの上層に絶縁膜を挟んで電極を引き出すバイアスコイル積層型磁気インピーダンス素子の製造方法において、前記平面コイルの外側にダミーの配線パターンを設け、該ダミーの配線パターンを前記平面コイルを形成するためのレジスト線幅よりも大きいレジスト線幅で形成することを特徴とする磁気検出素子の製造方法。
【請求項２】
前記ダミーの配線パターンは、前記平面コイルの外周に沿って少なくとも１周している請求項１に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３】
前記ダミーの配線パターンのレジスト線幅は、前記平面コイルのレジスト線幅よりも１〜１０μｍ太くした請求項１に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項４】
前記平面コイルを形成する金属は銅を主成分とした請求項１〜３の何れか１つの請求項に記載の磁気検出素子の製造方法。
【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であって、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の製造方法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】
出願人らは特許第３０９６４１３号のような磁性薄膜による方位センサの応用を提案している。図５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並列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用いている。
【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５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】
そこで、図６示すようにバイアスコイルを導電性薄膜５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７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７に示す磁性薄膜２と非磁性基板１の間に、絶縁層６とコイルの導電性薄膜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直接に印加し、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を形成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と考えられるが、平面コイルの形成時に次のような問題が発生する。
【０００９】
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Ｃｕ膜を３μｍ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、ウエットエッチング工程によりＣｕ膜を下地まで均一にエッチングさせようとすると、最外周のコイル配線の線幅が、他の内周のコイルの線幅よりも極端に細くなってしまう。
【００１０】
その理由は、平面コイル内のエッチング液の流れ方、浸透の仕方と最外周のコイルに対するエッチング液の流れ方、浸透の仕方が異なるものと考えられる。即ち、平面コイル内ではレジスト線間距離が６μｍで均一であるが、最外周のコイルはその外部に広い平坦部があるため、外側からエッチング液が進入し易くサイドエッチング量が極端に大きくなり、その結果として線幅が細くなってしまうと推測される。
【００１１】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、バイアス印加用のコイルを組み込む上で、ウエットエッチングに際しダミーの配線パターンの線幅よりも平面コイルの線幅を大きくして、出力を安定化させた磁気検出素子の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【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の製造方法は、高周波電流を印加すると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性薄膜を磁気検知部として非磁性基板上に磁界検知方向に細長く配置し、前記磁性薄膜の上層に絶縁膜を挟んで、レジストを使用したウエットエッチング法により渦巻き型の平面コイルを形成し、該平面コイルの上層に絶縁膜を挟んで電極を引き出すバイアスコイル積層型磁気インピーダンス素子の製造方法において、前記平面コイルの外側にダミーの配線パターンを設け、該ダミーの配線パターンを前記平面コイルを形成するためのレジスト線幅よりも大きいレジスト線幅で形成することを特徴とする。
【００１３】
【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は第１の実施の形態を示し、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パターンでつづら折りした構成の磁気検知部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。
【００１４】
磁気検知部１２の上には、絶縁膜を介して偏平の渦巻きコイル１４が配置され、この渦巻きコイル１４の両端は電極１５ａ、１５ｂに接続されている。この構成により、電極１５ａ、１５ｂから渦巻きコイル１４に電流を印加し、磁気検知部１２上を横断するコイルラインから発生する磁界を利用して、磁気検知部１２にバイアス電圧を印加するようになっている。
【００１５】
実質的な渦巻きコイル１４の最外周部１４ａの更に外側に、内周と同じピッチ幅のダミーの配線パターン１６が設けられている。渦巻きコイル１４を作成するレジストの線幅は、最外周部１４ａの幅として例えば２４μｍを目標とし、ダミーの配線パターン１６は２７μｍを目標としている。
【００１６】
次にこの磁気検出素子の製造方法を説明すると、ガラスやセラミックス等から成る非磁性基板１１上に真空成膜法、めっき方により、Ｎｉ−Ｆｅの金属磁性薄膜、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ系のアモルファス金属磁性薄膜、或いはＦｅ−Ｔａ−Ｃ、Ｆｅ−Ｔａ−Ｎ系の微結晶膜等の高透磁率磁性薄膜から成る磁気検知部１２を成膜する。この磁性薄膜の厚みは表皮効果を有効に機能させるために、印加する電流の周波数を考慮して１〜５μｍの範囲で選択する。その後に、並列の細長いパターンから成る折り返しパターンをウエットエッチング法により形成する。
【００１７】
次に、コイル形成の前に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の第１の絶縁膜を形成する。コイル形成には、第１の絶縁膜の上にＣｕ膜を真空成膜法或いはめっき法により全面に３μｍ形成し、ウエットエッチング法で渦巻きコイル１４を形成する。コストから見ると、ドライエッチング法では真空装置が必要であり、生産能力を考えるとウエットエッチング法の方が有利である。
【００１８】
更に、エッチングしたＣｕ膜の上に、第２の絶縁膜を第１の絶縁膜と同様に形成する。ただし、渦巻きコイル１４の両端から電極１５ａ、１５ｂに結ぶための窓部を開けておく。最後に、図２に示すような磁気検知部１２及び渦巻きコイル１４の両端につながる電極１３ａ〜１４ｄを形成し、バイアスコイルが組み込まれた磁気検出素子が完成する。
【００１９】
更に、渦巻きコイル１４、ダミーの配線パターン１６の製法について詳細に数値例を挙げて説明する。
【００２０】
エッチング液は塩化第２銅（ＣｕＣｌ2）の濃度１ｍｏｌ／ｌを使用し、ウエットエッチング法で行い、装置はスピンエッチング装置を用いて以下の条件で行った。
【００２１】
工程          回転数（ｒｐｍ）    時間（ｓｅｃ）
エッチング    ４００              １４５
リンス        ４００              １５
スピン乾燥    １５００            ２０
【００２２】
このときのエッチング後のコイル１４の線幅を測定したところ、次の数値が得られた。単位はμｍであり、ダミーの配線パターン１６のレジスト線幅は２５．７μｍである。
【００２３】
0004242604.tif 000002
【００２４】
【比較例１】
また、比較例として、図４に示すようにダミーの配線パターン１６を設けない場合に、上記と同様なエッチング条件で行った結果は、次の数値が得られた。
【００２５】
0004242604.tif 000003
【００２６】
これらのことから、ダミーの配線パターン１６を最外周部１４ａの外側全周に設けることにより、最外周部１４ａのサイドエッチング量を他の部分と同様なサイドエッチング量及び均一にできることが分る。
【００２７】
【比較例２】
次に、ダミーの配線パターン１６のレジスト線幅の最適値の範囲を求めるため、最外周部１４ａの外側から６μｍの距離を他のコイルの線間距離と同じにして、レジスト線幅を割り振って、上記と同様な条件でエッチングを行い、その線幅を測定した。
【００２８】
ダミーの配線パターン１６のレジスト線幅を２３．７μｍとした場合
0004242604.tif 000004
ダミーの配線パターン１６のレジスト線幅を３３．７μｍとした場合
0004242604.tif 000005
【００２９】
これらのことから分かるように、ダミーの配線パターン１６のレジスト線幅は、渦巻きコイル１４の最外周部１４ａと同じでは、サイドエッチング量はダミーの配線パターン１６が無い場合に比べて改善されるが、より安定するダミーの配線パターン１６のレジスト線幅は、最外周部１４ａのレジスト線幅よりも２μｍ以上太くした方が好適である。しかし、このレジスト線幅をあまり太くするとスペースを取るので好ましくなく、１μｍ〜１０μｍ、より好ましくは２μｍ〜１０μｍ程度太くすることが適当である。
【００３０】
エッチング液は０．５ｍｏｌ／ｌの塩化第２鉄（ＦｅＣｌ3）を使用しても、同様な効果が得られる。また、エッチング装置についても、他のシャワエッチング法、手動によるエッチング法などのスピンエッチング法によるウエットエッチング法でも同様な効果が得られる。
【００３１】
【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の製造方法は、渦巻き型の平面コイルにダミーの配線を最外周の外側に設け、このダミーの配線パターンのレジスト線幅を平面コイルのレジスト線幅より大きくすることにより、コイルの線幅を均一にエッチングすることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気検出素子の平面図である。
【図２】磁気検出素子の斜視図である。
【図３】平面コイル部の平面図である。
【図４】比較例のダミーの配線パターンが無い場合の平面コイル部の平面図である。
【図５】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６】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７】従来のソレノイドコイルタイプの断面図である。
【符号の説明】
１１  非磁性基板
１２  磁気検知部
１３ａ、１３ｂ  磁気検知部の電極
１４  渦巻きコイル
１４ａ  コイル最外周部
１５ａ、１５ｂ  コイル部の電極
１６  ダミーの配線パターン
【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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