磁传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供磁传感器及其制造方法。该磁传感器考虑了磁性体的基底层与半导体基板的接触面积而磁特性极为稳定。在半导体基板（１１）上，设有以与该半导体基板的表面处于同一平面的方式互相隔开规定间隔地埋入的多个霍尔元件（１２ａ、１２ｂ），在霍尔元件上以及半导体基板上，隔着保护层（１５）设有基底层（１４），该基底层（１４）由金属或树脂构成，具有与多个霍尔元件不同的热膨胀率，具有覆盖该多个霍尔元件的区域的至少局部的面积，在基底层上设有面积大于该基底层的面积的、具有磁放大功能的磁收敛板（１５）。减小磁性体的基底层与半导体基板的接触面积而减少偏离电压的产生。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，更详细地讲，是涉及包括具有^兹;改大功能的；兹性体和多个霍尔元件的可以;险测2维 或3维方向的磁性的。
技术介绍
以往，/>知有组合霍尔元件和具有f兹;故大功能的；兹性体(f兹 收敛板)而成的f兹传感器。例如，专利文献l中所述的装置涉 及可以检测3维万兹场方向的^兹场方向检测传感器，包括具有平 坦形状的磁收敛板和配置在磁收敛板的端部区域的霍尔效应元件。通过这样的构造，具有利用磁收敛板可以检测水平磁场、 并且可以进一步放大霍尔效应元件所存在的区域的磁场这样的效果。由于霍尔效应元件位于磁场的水平成分最大的转轴区域， 因此还具有这样的效果，即，可以在永久》兹铁的端部位置独立 地、聚集该霍尔效应元件地配置霍尔效应元件，另外还可以利 用磁收敛板进 一 步》文大霍尔效应元件的区域的》兹场。图l是用于说明以往的磁传感器的构造图(参照专利文献1)，图中附图标记l表示半导体基板，附图标记2a、 2b表示霍尔元件，附图标记3表示保护层，附图标记4表示基底层，附图 标记5表示磁收敛板。图2是用于说明以往的磁传感器的磁收敛板的制造方法的 工序图，表示将磁性体带粘贴于半导体基板ll的工艺。首先， 准备IC加工完毕的晶圆。接着，使用环氧粘接剂将磁性体带(非晶质金属带)粘接在晶圆上。接着，通过光刻法形成磁收敛图 案14。接着，进行非晶质金属蚀刻。这样，在半导体基板ll上 形成f兹收敛^1。在这种情况下，以将霍尔元件的感》兹面的中心 位置配置于磁收敛板的圆周缘附近的方式进行制作。另外，此时的磁收敛板的膜厚为2 0 n m以上。该磁收敛板是通过以湿蚀刻 加工较厚的磁性体带来制作而成的。此时的环氧粘接剂的厚度 大致为2 ~ 4|im,从霍尔元件的上表面到磁收敛板底面的距离大 致为6 8nm。另外，此时的磁收敛板5的厚度为15)Lim。而且， 在这种情况下，半导体基板1的表面与磁收敛板5的侧面所成的 角度大致为90。。另外，专利文献2中所述的内容涉及这样的磁传感器，即， 该磁传感器包括具有磁放大功能的磁收敛板，利用半导体霍尔 元件检测自该磁收敛板的端部泄漏的；兹通量，在形成半导体霍 尔元件之后，通过电解镀金属堆积软磁性薄膜而形成磁收敛板， 在通过溅射将作为第l金属膜的Ti薄膜堆积至0.05pm之后，利 用干膜抗蚀剂以开口的状态形成相当于磁性体的图案，将作为 第2金属膜的Ni- Fe合金薄膜堆积至0.07nm,具有2层构造， 作为第l金属层的Ti薄膜用于提高基底绝缘层与Ni- Fe合金薄 膜的紧贴性。通过上述那样的制造方法可以具有这样的效果，即，可以 通过依照LSI制造工序的制造方法、小型且容易地制造具有由 霍尔元件及软磁性材料构成的磁收敛板的磁传感器，从而可以 使磁收敛板靠近半导体霍尔元件，可以使磁传感器高灵敏度化。在使用磁性体带作为磁收敛板的情况下，由于使用环氧粘 接剂将其粘接在半导体基板上，因此，存在在下方的霍尔元件 产生很大的应力的问题。另外，在使用磁性体带的情况下，还 存在无法控制磁性体的厚度的问题。并且，在图l所示的磁传感器中，由于半导体基板l与磁收 敛板2之间所采用的粘接剂在凝固时会收缩，因此，对晶圆上 施加较高的张力，导致晶圆整体产生翘曲这样的问题。在增厚 该粘接剂时，粘接力升高，但灵敏度降低而进一步收缩，难以 将涂敷的粘接剂加工、成型得较薄且均匀。另外，在厚度过薄 时粘接力减弱，但因变薄而使传感器灵敏度升高。这样，难以在维持粘接力(缓和应力)且考虑粘接剂的厚 度的同时谋求提高灵敏度并降低灵敏度偏差。另外，以往，从获得规定的灵敏度的方面考虑，使粘接剂的厚度为2~ 4fim左右，不易保持该粘接剂的厚度的均匀性。结 果，必须将以往的磁传感器中的从霍尔元件的上表面到磁收敛 板的底面的距离限制在6 ~ 8pm以下，又存在难以在保持该距离 的同时抑制灵敏度偏差这样的问题。接着，在考虑使用专利文献2中所述的制造方法制造图l所 示的构造的磁传感器的情况时，由于基底金属层和磁收敛板具 有相同大小的面积而与半导体基板接触，因此，对霍尔元件、 搭载的IC施加的应力增大，结果，导致产生偏离电压。因此，即使减小磁性体及基底金属层的面积而减小其与半 导体基板的接触面积，也存在这样的问题，即，因磁性体错位 而导致的霍尔元件所存在的区域的磁通量密度的偏差、磁饱和 加快，需要一定程度的磁性体及基底金属层的面积。在这样地制造的磁传感器中还存在这样的问题，即，虽然 在通过溅射将作为第l金属膜的Ti薄膜堆积为0.05lim之后，将 作为第2金属膜的Ni- Fe合金薄膜堆积为0.07(im,在半导体基 板与磁收敛板之间设置2层构造的金属膜，但是作为第l金属层 的Ti薄膜用于提高基底绝缘层与Ni- Fe合金薄膜的紧贴性，并 未对这2层金属板与磁收敛板的热膨胀率有任何关注，因此，会因金属膜的Ti、 W、 TiW合金与磁收敛板5的NiFe的热膨胀 差而产生磁致伸缩，结果，组合霍尔元件和磁性体而成的磁传 感器的磁特性变得不稳定。在图l所示的磁传感器中还存在这样的问题，即，由于将 霍尔元件的感；兹面的中心位置配置在；兹收敛才反的圆周缘附近， 因此，与》兹收敛板的直径变动、水平面内的4普位相对应地，X 轴、Y轴的灵敏度的偏差增大，X轴、Y轴的灵敏度与Z轴的灵 敏度的平衡恶化。另外，在上述专利文献中，并未特别提到从霍尔元件的上 表面到磁收敛板的底面的距离，考虑到粘接力、加工性和灵敏 度、灵敏度偏差这一点， 一般认为该距离大致为6~ 8^im。作为其他的问题，在图l所示的磁传感器中还存在这样的 问题，即，由于半导体基板1的表面与万兹收敛板5的侧面所成的 角度大致为90。，因此，》兹收敛板的垂直的侧面位于霍尔元件的 旁边，虽然磁通量集中于该侧面而提高了感磁功能，但是在磁 通量过于集中时，会发生磁饱和而很难确保传感器输出的线性。
技术实现思路
本专利技术即是鉴于这样的问题而做成的，其目的在于提供组 合霍尔元件和具有磁放大功能的磁性体的、考虑到磁性体的基 底层与半导体基板的接触面积而使磁特性极为稳定的磁传感器 及其制造方法。本专利技术的目的还在于，提供可控制磁性体的厚度而不使霍 尔元件产生很大的应力的。本专利技术的目的还在于，提供在半导体基板与磁性体之间设 置2层构造的金属膜而磁特性极为稳定的。本专利技术的目的还在于，提供组合霍尔元件和具有磁放大功 能的磁性体的、将霍尔元件的感磁面的中心位置配置在自磁性体的端部向内侧离开规定距离的位置而控制X轴、Y轴的灵敏度 变动和Z轴的灵敏度变动的2维或3维磁传感器，而且，提供使X 轴、Y轴的灵敏度和Z轴的灵敏度的平衡良好的3维磁传感器以 及它们的制造方法。本专利技术的目的还在于，提供考虑到霍尔元件与磁性体的距 离而抑制灵敏度偏差的。本专利技术的目的还在于，提供在将磁性体的侧面做成锥形状 而斟酌磁通量相对于磁性体的集中程度而考虑磁饱和的同时、 不会导致灵敏度升高或者灵敏度降低而可以确保线性的磁传感 器及其制造方法。专利文献l:曰本特开2002 — 71381号/>净艮专利文献2:曰本净争开2003 _ 142752号7>才艮为了达到上述目的，本专利技术的磁传感器包括设有多个霍尔 元件的半导体基板、和设置于该半导体基板上的具有磁放大功 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁传感器，该磁传感器包括设有多个霍尔元件的半导体基板、和设置于该半导体基板上的具有磁放大功能的磁性体，其特征在于，　在上述半导体基板上设有作为上述磁性体的基底的基底层，上述基底层具有与上述多个霍尔元件不同的热膨胀率，具有覆盖上述多 个霍尔元件的区域的至少局部的面积，上述磁性体具有比上述基底层的面积更大的面积。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：片冈诚，角田胜己，山县曜，金山裕一，
申请(专利权)人：旭化成电子材料元件株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]