JP2002299599A - Integrated magnetic sensor and its manufacturing method - Google Patents

Integrated magnetic sensor and its manufacturing method

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JP2002299599A
JP2002299599A JP2001103473A JP2001103473A JP2002299599A JP 2002299599 A JP2002299599 A JP 2002299599A JP 2001103473 A JP2001103473 A JP 2001103473A JP 2001103473 A JP2001103473 A JP 2001103473A JP 2002299599 A JP2002299599 A JP 2002299599A
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JP
Japan
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magnetic sensor
substrate
integrated
thin film
insulating layer
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JP2001103473A
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Japanese (ja)
Inventor
Ichiro Shibazaki
一郎 柴崎
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Asahi Kasei Corp
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Asahi Kasei Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a thin compound semiconductor film having large electron mobility to become a magnetic sensor on an Si substrate without deteriorating characteristics of an integrated circuit. SOLUTION: The magnetic sensor 2 and a control circuit 3 are integrated on the same Si Substrate 1. The sensor 2 uses the compound semiconductor thin film exhibiting an n-type conductivity and containing In, In and Sb and InSb manufactured on the insulating layer formed on the Si substrate as the magnetic sensor. The control circuit 3 includes an amplifier circuit for amplifying the output of the magnetic sensor 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、集積化磁気センサ
及びその製造方法に関し、より詳細には、同一の基板上
にＳｉの集積回路から成る増幅回路素子と化合物半導体
を磁気センサ部とする集積化磁気センサ及びその製造方
法に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an integrated magnetic sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an integrated circuit in which an amplifying circuit element composed of an integrated circuit of Si and a compound semiconductor are used as a magnetic sensor unit on the same substrate. Magnetic sensor and a method for manufacturing the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来の集積化磁気センサは、Ｓｉのホー
ル素子がＳｉの制御回路と一緒にＳｉ基板上に製作され
ており、一般にホールＩＣと呼ばれていた。このホール
ＩＣは、磁気センサとなるホール素子の磁界検出感度が
化合物半導体に比べて１／３０程度と低く、また、Ｓｉ
の物性に起因して外部の力学的な力に鋭敏であり、外力
による歪みの影響を除くために特別なパターン技術が必
須になど、磁気センサが低感度のため動作磁界が大きく
なったり、回路が複雑化したり、コストも高く、更に、
低感度故に使用上の信頼性も問題があった。2. Description of the Related Art In a conventional integrated magnetic sensor, a Si Hall element is manufactured on a Si substrate together with a Si control circuit, and is generally called a Hall IC. In this Hall IC, the magnetic field detection sensitivity of a Hall element serving as a magnetic sensor is as low as about 1/30 of that of a compound semiconductor.
Due to the physical characteristics of the sensor, it is sensitive to external mechanical forces, and special pattern technology is essential to eliminate the effects of distortion due to external forces. Is complicated, the cost is high, and
Because of low sensitivity, there was also a problem in reliability in use.

【０００３】更に、増幅回路での増幅率大きくして高感
度のセンサを製作しようとすると磁界検出感度が化合物
半導体に比べて１／３０程度と低いため、オフセット電
圧に比べて磁界検出時の出力が小さく、磁気センサの出
力電圧とともにオフセット電圧も増幅するという問題が
あり、特別な回路上の工夫が必要であった。Further, when an attempt is made to manufacture a high-sensitivity sensor by increasing the amplification factor in an amplifier circuit, the magnetic field detection sensitivity is as low as about 1/30 of that of a compound semiconductor. Therefore, there is a problem that the offset voltage is amplified together with the output voltage of the magnetic sensor, and a special circuit design is required.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このようなＳｉホール
ＩＣの感度アップを解決する目的で、高感度の化合物半
導体のホール素子を磁気センサとし、増幅回路をＳｉの
ＩＣにし、両者のチップを１パッケージにしたハイブリ
ッドホールＩＣが開発された。この場合は、２個のチッ
プを１パッケージにする上でボンデングなどがモノリシ
ックホールＩＣより複雑さが加わる。即ち、２つのチッ
プを１パッケージにする都合上組立が複雑になるという
問題がある。In order to solve such an increase in the sensitivity of the Si Hall IC, a Hall element of a highly sensitive compound semiconductor is used as a magnetic sensor, an amplifier circuit is used as an IC of Si, and both chips are used as one chip. A packaged hybrid Hall IC has been developed. In this case, bonding and the like are more complicated than monolithic Hall ICs in making two chips into one package. That is, there is a problem that assembly is complicated because two chips are formed into one package.

【０００５】このような、従来のホールＩＣの問題点を
解決するために、本発明者は、モノリシックホールＩＣ
の優れた点である１チップで組み立て性に優れる点を残
し、高感度、高性能の集積化磁気センサを研究した。In order to solve the problems of the conventional Hall IC, the present inventor has proposed a monolithic Hall IC.
We have studied high-sensitivity, high-performance integrated magnetic sensors, with the exception that they are excellent in assemblability with one chip.

【０００６】このとき大きな問題となるのは、Ｓｉ基板
上に製作したＩＣ回路を破壊しないで化合物半導体の高
感度の磁気センサを回路が製作されているＳｉ基板上に
製作することが可能かどうかである。従来のよく知られ
たＧａＡｓのホール素子を感磁部の磁気センサに使おう
とするとはＧａＡｓ薄膜の感磁部を製作する為の結晶成
長温度が６００℃以上と高く、Ｓｉ基板上に製作された
集積回路をＧａＡｓの薄膜を製作するときに破壊してし
まい、ホールＩＣの磁気センサとして使えなかった。A major problem at this time is whether it is possible to manufacture a compound semiconductor high-sensitivity magnetic sensor on the Si substrate on which the circuit is manufactured without destroying the IC circuit manufactured on the Si substrate. It is. In order to use a conventional well-known GaAs Hall element for the magnetic sensor of the magnetic sensing part, the crystal growth temperature for manufacturing the magnetic sensing part of the GaAs thin film was as high as 600 ° C. or more, and the semiconductor element was manufactured on a Si substrate. The integrated circuit was destroyed when manufacturing a GaAs thin film, and could not be used as a magnetic sensor for a Hall IC.

【０００７】このように従来の技術では、化合物半導体
を磁気センサ部に使うモノリシック構造のホールＩＣ
は、Ｓｉの回路はＩＣ技術で自由に出来るが、高い電子
移動度の化合物半導体薄膜を、ＩＣを製作したＳｉ基板
上に成長するときの高温度でＩＣ回路が破壊されるとい
う問題があり、実際上製作が不可能であった。As described above, in the prior art, a Hall effect IC having a monolithic structure using a compound semiconductor for the magnetic sensor portion is used.
However, there is a problem that the circuit of Si can be freely formed by IC technology, but the IC circuit is destroyed at a high temperature when a compound semiconductor thin film having high electron mobility is grown on the Si substrate on which the IC is manufactured. In fact, production was impossible.

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、集積回路の特性を
劣化させないで、Ｓｉ基板に感磁部となる電子移動度が
大きい化合物半導体薄膜を製作するようにした集積化磁
気センサ及びその製造方法を提供することにある。The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a compound semiconductor having a large electron mobility serving as a magnetic sensing portion on a Si substrate without deteriorating the characteristics of an integrated circuit. An object of the present invention is to provide an integrated magnetic sensor for manufacturing a thin film and a method for manufacturing the same.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者は、モノリシッ
クホールＩＣの優れた点である１チップで組み立て性に
優れる点を残し、高感度、高性能の集積化磁気センサを
研究した。特に化合物半導体の磁気センサの感磁部とな
る薄膜の低温度でＳｉ基板上に製作する技術やＳｉ基板
との絶縁の問題を検討した。そこで、ＩＣを破壊しない
条件で高電子移動度の化合物半導体薄膜を製作すること
が大きな課題となった。SUMMARY OF THE INVENTION The present inventor has studied a high-sensitivity, high-performance integrated magnetic sensor while leaving the advantage of a monolithic Hall IC that is excellent in assemblability with one chip. In particular, the technology of manufacturing a thin film as a magnetic sensing part of a compound semiconductor magnetic sensor on a Si substrate at a low temperature and the problem of insulation from the Si substrate were examined. Therefore, it has become a major problem to manufacture a compound semiconductor thin film having high electron mobility under conditions that do not destroy the IC.

【００１０】本発明者は、この課題を比較的低温度で結
晶成長できるＩｎＳｂと、超高真空を利用して結晶成長
する分子線エピタキシー法に着目した。更に、化合物半
導体絶縁層を利用して結晶の良いＩｎＳｂを得る試みを
した。The present inventors have focused on InSb, which can grow crystals at a relatively low temperature, and molecular beam epitaxy, which grows crystals using an ultra-high vacuum. Furthermore, an attempt was made to obtain InSb having good crystallinity using a compound semiconductor insulating layer.

【００１１】その結果、モノリシック構造で高感度の化
合物半導体薄膜を感磁部とする磁気センサと該磁気セン
サの出力を増幅する制御回路を同一のＳｉ基板上に集積
化する技術を見いだして本発明を成すに至った。特に、
予め磁気センサの制御回路をＳｉ基板上に標準的な集積
回路技術により製作し、次いで、集積回路の特性を劣化
させないで、集積回路が製作されているＳｉ基板に感磁
部となる電子移動度が大きい化合物半導体薄膜を製作す
る技術、該薄膜を用い磁気センサを製作する技術、磁気
センサと制御回路間を配線で接続する技術を見いだし、
Ｓｉの集積回路と磁気センサを同一のＳｉ基板上に集積
化する集積化素子構造を確立した。As a result, the present inventors have found a technique for integrating a magnetic sensor having a monolithic structure and a highly sensitive compound semiconductor thin film as a magnetic sensing part and a control circuit for amplifying the output of the magnetic sensor on the same Si substrate. Was reached. In particular,
The control circuit of the magnetic sensor is manufactured in advance on a Si substrate by a standard integrated circuit technology, and then, without deteriorating the characteristics of the integrated circuit, the electron mobility serving as a magnetic sensing part is formed on the Si substrate on which the integrated circuit is manufactured. Technology for manufacturing compound semiconductor thin films, technology for manufacturing magnetic sensors using the thin films, and technology for connecting magnetic sensors and control circuits with wiring.
An integrated device structure for integrating a Si integrated circuit and a magnetic sensor on the same Si substrate has been established.

【００１２】本発明は、このような目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、Ｓｉ基板上に形成された
絶縁層上に製作されたＩｎを含むｎ型の導電性を示す化
合物半導体薄膜を感磁部とする磁気センサと、該磁気セ
ンサの出力を増幅する増幅回路を含む制御回路とが同一
のＳｉ基板上に集積化されていることを特徴とするもの
である。In order to achieve the above object, the present invention provides an n-type conductivity including In formed on an insulating layer formed on a Si substrate. A magnetic sensor having a compound semiconductor thin film as a magnetic sensing portion and a control circuit including an amplifier circuit for amplifying an output of the magnetic sensor are integrated on the same Si substrate.

【００１３】また、請求項２に記載の発明は、Ｓｉ基板
上に形成された絶縁層上に製作されたＩｎ及びＳｂを含
むｎ型の導電性を示す化合物半導体薄膜を感磁部とする
磁気センサと、該磁気センサの出力を増幅する増幅回路
を含む制御回路とが同一のＳｉ基板上に集積化されてい
ることを特徴とするものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a magnetic sensor comprising a compound semiconductor thin film having n-type conductivity and containing In and Sb formed on an insulating layer formed on a Si substrate. The sensor and a control circuit including an amplifier circuit for amplifying the output of the magnetic sensor are integrated on the same Si substrate.

【００１４】また、請求項３に記載の発明は、Ｓｉ基板
上に形成された絶縁層上に製作されたＩｎＳｂを含むｎ
型の導電性を示す化合物半導体薄膜を感磁部とする磁気
センサと、該磁気センサの出力を増幅する増幅回路を含
む制御回路とが同一のＳｉ基板上に集積化されているこ
とを特徴とするものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided an n-type semiconductor including InSb formed on an insulating layer formed on a Si substrate.
And a control circuit including an amplifier circuit for amplifying the output of the magnetic sensor and a control circuit including an amplifier circuit for amplifying the output of the magnetic sensor are integrated on the same Si substrate. Is what you do.

【００１５】また、請求項４に記載の発明は、請求項１
乃至４いずれかに記載の発明において、前記絶縁層が、
化合物半導体ＧａｘＩｎ１−ｘＳｂｙＡｓ１−ｙ（０≦
ｘ≦１，０≦ｙ≦１）から成る絶縁層若しくは高抵抗層
を少なくとも１層含むことを特徴とするものである。The invention described in claim 4 is the first invention.
In the invention described in any one of Items 1 to 4, the insulating layer may
Compound semiconductor Ga x In 1-x Sb y As 1-y (0 ≦
x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) is characterized by including at least one insulating layer or high resistance layer.

【００１６】また、請求項５に記載の発明は、請求項
１，２又は３に記載の発明において、前記磁気センサと
制御回路とが、前記Ｓｉ基板上に絶縁層を介して配線さ
れた導体金属薄膜によって電気的に接続されていること
を特徴とするものである。According to a fifth aspect of the present invention, in the first, second, or third aspect of the present invention, the magnetic sensor and the control circuit are arranged on the Si substrate via an insulating layer via an insulating layer. It is characterized by being electrically connected by a metal thin film.

【００１７】また、請求項６に記載の発明は、請求項１
乃至５いずれかに記載の発明において、前記磁気センサ
が、前記Ｓｉ基板上に形成された絶縁層上に製作された
Ｉｎを含むとともに、微量の不純物Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、
Ｃｅ、Ｓ、Ｇｅ等のドナー原子を少なくとも１つ含むこ
とを特徴とするものである。The invention described in claim 6 is the first invention.
6. The magnetic sensor according to any one of items 1 to 5, wherein the magnetic sensor includes In manufactured on an insulating layer formed on the Si substrate, and includes a trace amount of impurities Si, Sn, Te,
It is characterized by including at least one donor atom such as Ce, S, and Ge.

【００１８】また、請求項７に記載の発明は、請求項１
乃至６いずれかに記載の発明において、前記磁気センサ
が、ホール素子もしくは磁気抵抗素子であることを特徴
とするものである。The invention according to claim 7 is the first invention.
7. The invention according to any one of the first to sixth aspects, wherein the magnetic sensor is a Hall element or a magnetoresistive element.

【００１９】また、請求項８に記載の発明は、請求項１
乃至７いずれかに記載の発明において、前記磁気センサ
が、磁界の検出又は非検出に対応したローレベル又はハ
イレベルの２つの電圧が出力される動作を有するデジタ
ル出力であることを特徴とするものである。The invention described in claim 8 is the first invention.
8. The invention according to any one of claims 7 to 7, wherein the magnetic sensor is a digital output having an operation of outputting two low-level or high-level voltages corresponding to detection or non-detection of a magnetic field. It is.

【００２０】また、請求項９に記載の発明は、請求項１
乃至８いずれかに記載の発明において、前記制御回路
が、前記磁気センサにより検出された磁界に比例した電
圧を出力することを特徴とするものである。The invention according to claim 9 is the first invention.
The invention according to any one of the first to eighth aspects, wherein the control circuit outputs a voltage proportional to a magnetic field detected by the magnetic sensor.

【００２１】また、請求項１０に記載の発明は、Ｓｉ基
板上に形成された絶縁層上に化合物半導体薄膜を感磁部
とする磁気センサと、該磁気センサの出力を増幅する増
幅回路を含む制御回路とが同一のＳｉ基板上に集積化さ
れる集積化磁気センサの製造方法であって、前記Ｓｉ基
板上の一部に磁気センサの制御回路を標準的なＩＣプロ
セス技術で製作する工程と、前記Ｓｉ基板の全面を絶縁
層で覆う工程と、該絶縁層の面上に超高真空（５×１０
−７Ｔｏｒｒ；６．６×１０−５Ｐａ以下の真空度）下
で、前記Ｓｉ基板を２５０〜５００℃の範囲の加熱温度
で感磁部となる化合物半導体薄膜を形成する工程と、該
化合物半導体薄膜の所要の部位のみを残して、前記磁気
センサのパターンを製作する工程と、前記所要の部位に
複数の窓開けを行い、前記制御回路と前記磁気センサと
の電極間を電気的に接続するための金属薄膜から成る配
線をする工程とを少なくとも含むことを特徴とするもの
である。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a magnetic sensor having a compound semiconductor thin film as a magnetic sensing part on an insulating layer formed on a Si substrate, and an amplifier circuit for amplifying an output of the magnetic sensor. A method of manufacturing an integrated magnetic sensor in which a control circuit and a control circuit are integrated on the same Si substrate, wherein a control circuit of the magnetic sensor is partially formed on the Si substrate by a standard IC process technology. Covering the entire surface of the Si substrate with an insulating layer; and forming an ultra-high vacuum (5 × 10
Forming a compound semiconductor thin film serving as a magnetically sensitive part on the Si substrate at a heating temperature in the range of 250 to 500 ° C. under −7 Torr; vacuum degree of 6.6 × 10 −5 Pa or less; A step of fabricating the pattern of the magnetic sensor while leaving only a required portion of the semiconductor thin film, and opening a plurality of windows in the required portion to electrically connect electrodes between the control circuit and the magnetic sensor. And forming a wiring made of a metal thin film.

【００２２】また、請求項１１に記載の発明は、請求項
１０に記載の発明において、前記化合物半導体薄膜を形
成する工程は、ｎ型不純物Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｅ、
Ｓ、Ｇｅ等のドナー原子を少なくとも１種ドープする工
程を含むことを特徴とするものである。According to an eleventh aspect of the present invention, in the tenth aspect of the present invention, the step of forming the compound semiconductor thin film includes the step of forming n-type impurities Si, Sn, Te, Ce,
The method is characterized by including a step of doping at least one kind of donor atoms such as S and Ge.

【００２３】また、請求項１２に記載の発明は、請求項
１０又は１１に記載の発明において、絶縁層で覆う工程
の次に、前記絶縁層の表面に感磁層薄膜と格子定数が、
近いかもしくは同じ値の化合物半導体からなる薄膜絶縁
層を超高真空下で形成する工程を含むことを特徴とする
ものである。According to a twelfth aspect of the present invention, in the invention of the tenth or eleventh aspect, after the step of covering with the insulating layer, the magneto-sensitive layer thin film and the lattice constant are formed on the surface of the insulating layer.
The method is characterized by including a step of forming a thin film insulating layer made of a compound semiconductor having similar or the same value under an ultra-high vacuum.

【００２４】つまり、本発明は、Ｓｉ基板上に形成され
た絶縁層上に製作されたＩｎを含むｎ型の導電性を示す
化合物半導体薄膜を感磁部とする磁気センサと該磁気セ
ンサの出力を増幅する増幅回路を含む制御回路が同一の
Ｓｉ基板上に集積化されていることを特徴とする集積化
磁気センサである。That is, the present invention provides a magnetic sensor using a compound semiconductor thin film exhibiting n-type conductivity containing In and formed on an insulating layer formed on a Si substrate as a magnetic sensing portion, and an output of the magnetic sensor. The integrated magnetic sensor is characterized in that a control circuit including an amplifying circuit for amplifying is integrated on the same Si substrate.

【００２５】更に、好ましくは、Ｓｉ基板上に形成され
た絶縁層上に製作されたＩｎ及びＳｂを含むｎ型の導電
性を示す化合物半導体薄膜を感磁部とするホール素子
と、該磁気センサの出力を増幅する増幅回路を含む制御
回路が同一のＳｉ基板上に集積化されていることを特徴
とする集積化磁気センサである。Further, preferably, a Hall element using a compound semiconductor thin film exhibiting n-type conductivity containing In and Sb formed on an insulating layer formed on a Si substrate as a magnetic sensing portion, and the magnetic sensor An integrated magnetic sensor, wherein a control circuit including an amplifier circuit for amplifying an output of the integrated magnetic sensor is integrated on the same Si substrate.

【００２６】更に、好ましくは、Ｓｉ基板上に形成され
た絶縁層上に製作されたＩｎ及びＳｂを含むｎ型の導電
性を示す化合物半導体薄膜を感磁部とする磁気抵抗素子
と、該磁気抵抗素子の出力を増幅する増幅回路を含む制
御回路が同一のＳｉ基板上に集積化されていることを特
徴とする集積化磁気センサである。Further, preferably, a magnetoresistive element using a compound semiconductor thin film exhibiting n-type conductivity containing In and Sb formed on an insulating layer formed on a Si substrate as a magnetic sensing portion; An integrated magnetic sensor, wherein a control circuit including an amplifier circuit for amplifying the output of the resistance element is integrated on the same Si substrate.

【００２７】更に、より好ましくは、Ｓｉ基板上に形成
された絶縁層上に製作されたＩｎＳｂを含むｎ型の導電
性を示す化合物半導体を感磁部動作層とする磁気センサ
と、該磁気センサの磁界検出により得られる出力を増幅
する増幅回路を少なくとも含む制御回路が同一のＳｉ基
板上に製作され、前記絶縁層が化合物半導体ＧａｘＩｎ
１−ｘＳｂｙＡｓ１−ｙ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）も
しくは、ＧａｘＡｌ１−ｘＳｂｙＡｓ１−ｙ（０≦ｘ≦
１，０≦ｙ≦１）から成る絶縁層を少なくとも１層含む
ことを特徴とする集積化磁気センサである。More preferably, a magnetic sensor using a compound semiconductor exhibiting n-type conductivity containing InSb and formed on an insulating layer formed on a Si substrate as a magnetic sensing portion operating layer, and the magnetic sensor A control circuit including at least an amplifying circuit for amplifying an output obtained by detecting a magnetic field is manufactured on the same Si substrate, and the insulating layer is formed of a compound semiconductor GaxIn.
1-xSbyAs1-y (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) or GaxAl1-xSbyAs1-y (0 ≦ x ≦
An integrated magnetic sensor comprising at least one insulating layer composed of 1,0 ≦ y ≦ 1).

【００２８】更に、より好ましくは、Ｓｉ基板上に形成
された絶縁層上に製作されたＩｎＳｂを含むｎ型の導電
性を示す化合物半導体を感磁部動作層とする磁気センサ
と、該磁気センサの磁界検出により得られる出力を増幅
する増幅回路を少なくとも含む制御回路が同一のＳｉ基
板上に製作され、前記絶縁層が化合物半導体ＧａｘＩｎ
１−ｘＳｂｙＡｓ１−ｙ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）及
び、ＧａｘＡｌ１−ｘＳｂｙＡｓ１−ｙ（０≦ｘ≦１，
０≦ｙ≦１）から成る絶縁層をそれぞれ少なくとも１層
含むことを特徴とする集積化磁気センサである。これら
の半導体層はそれぞれ複数の層が積層されても良い。Still more preferably, a magnetic sensor using a compound semiconductor exhibiting n-type conductivity containing InSb and formed on an insulating layer formed on a Si substrate as a magnetic sensing portion operating layer, and the magnetic sensor A control circuit including at least an amplifying circuit for amplifying an output obtained by detecting a magnetic field is manufactured on the same Si substrate, and the insulating layer is formed of a compound semiconductor GaxIn.
1-xSbyAs1-y (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) and GaxAl1-xSbyAs1-y (0 ≦ x ≦ 1,
An integrated magnetic sensor comprising at least one insulating layer composed of 0 ≦ y ≦ 1). Each of these semiconductor layers may have a plurality of stacked layers.

【００２９】これらの半導体層は、Ｓｉ上の回路素子を
実質的に破壊しないかもしくは劣化させない、温度であ
る５００℃以下で加熱され、真空中で製作される。更
に、Ｉｎ及びＳｂを含むｎ型の導電性を示す化合物半導
体薄膜の成長と同じ温度、もしくは、近い温度で製作さ
れる。しかも、両者は同一の真空室で成長されることも
しばしばである。特に、３８０〜４７０℃の範囲は好適
な温度範囲である。These semiconductor layers are heated at a temperature of 500 ° C. or less, which does not substantially destroy or deteriorate circuit elements on Si, and are manufactured in a vacuum. Further, it is manufactured at the same temperature as or near the growth temperature of the compound semiconductor thin film containing In and Sb and exhibiting n-type conductivity. Moreover, they are often grown in the same vacuum chamber. In particular, the range of 380 to 470 ° C. is a suitable temperature range.

【００３０】また、更に、Ｓｉ基板上に形成された絶縁
層上に製作されたＩｎＳｂを含むｎ型の導電性を示す化
合物半導体薄膜を感磁部とする磁気センサと該磁気セン
サの出力を増幅する増幅回路を少なくとも含む制御回路
が同一のＳｉ基板上に集積化され、更に、両者がＳｉ基
板上に絶縁層を介して配線された導体金属薄膜によって
電気的に接続されていることを特徴とする集積化磁気セ
ンサである。Further, a magnetic sensor using a compound semiconductor thin film having n-type conductivity containing InSb formed on an insulating layer formed on a Si substrate as a magnetic sensing portion, and amplifying an output of the magnetic sensor. A control circuit including at least an amplifying circuit is integrated on the same Si substrate, and both are electrically connected by a conductive metal thin film wired on the Si substrate via an insulating layer. Integrated magnetic sensor.

【００３１】また更に好ましい場合として、Ｓｉ基板上
に形成された絶縁層上に製作されたＩｎを含み、更に、
微量の不純物Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｅ、Ｓ、Ｇｅ等のド
ナー原子を少なくとも１つ含み、ｎ型の導電性を示す化
合物半導体薄膜を感磁部とする磁気センサであることを
特徴とする集積化磁気センサである。In a still more preferable case, In includes In produced on an insulating layer formed on a Si substrate,
A magnetic sensor comprising at least one donor atom such as a trace amount of impurities Si, Sn, Te, Ce, S, and Ge, and using a compound semiconductor thin film exhibiting n-type conductivity as a magnetic sensing portion. Magnetic sensor.

【００３２】更に、より好ましい例として、Ｓｉ基板上
に形成された絶縁層上に製作されたＩｎを含むｎ型の導
電性を示す化合物半導体薄膜を感磁部とする磁気センサ
がホール素子もしくは磁気抵抗素子であることを特徴と
する集積化磁気センサである。Further, as a more preferable example, a magnetic sensor using a compound semiconductor thin film having an n-type conductivity containing In and manufactured on an insulating layer formed on a Si substrate as a magnetic sensing part is a Hall element or a magnetic sensor. An integrated magnetic sensor, which is a resistance element.

【００３３】更に、好ましくは、本発明は、Ｓｉ基板上
に形成された絶縁層上に製作されたＩｎを含むｎ型の導
電性を示す化合物半導体薄膜を感磁部とする磁気センサ
と高融点のＴａ、Ｍｏ、Ｗ，Ｔｉ、Ｎｉ等の耐熱性金属
薄膜や、それらの合金、更には積層薄膜、低抵抗のポリ
シリコン等を使った耐熱性の配線を有する集積回路から
成り、磁気センサの出力を増幅する増幅回路を含む制御
回路が同一のＳｉ基板上に集積化され、金属薄膜から成
る配線で磁気センサと制御回路相互間等が電気的に接続
されていることを特徴とする集積化磁気センサである。More preferably, the present invention relates to a magnetic sensor having a magnetically sensitive portion made of a compound semiconductor thin film exhibiting n-type conductivity containing In and formed on an insulating layer formed on a Si substrate. And a heat-resistant metal thin film such as Ta, Mo, W, Ti, Ni, etc., or an alloy thereof, a laminated thin film, or an integrated circuit having heat-resistant wiring using low-resistance polysilicon or the like. A control circuit including an amplifier circuit for amplifying an output is integrated on the same Si substrate, and the magnetic sensor and the control circuit are electrically connected to each other by a wiring made of a metal thin film. It is a magnetic sensor.

【００３４】更に、より好ましくは、本発明は、Ｓｉ基
板上に形成された絶縁層上に製作されたＩｎを含むｎ型
の導電性を示す化合物半導体薄膜を感磁部とする磁気セ
ンサと高融点のＴａ、Ｍｏ、Ｗ，Ｔｉ、Ｎｉ等の耐熱性
金属薄膜や、それらの合金、更には積層薄膜、低抵抗の
ポリシリコン等を使った耐熱性の配線を有する集積回路
から成り、磁気センサの出力を増幅する増幅回路を含む
制御回路が同一のＳｉ基板上に集積化され、前記の耐熱
性の金属薄膜から成る配線で相互間等が電気的に接続さ
れていることを特徴とする集積化磁気センサである。Still more preferably, the present invention relates to a magnetic sensor having a magnetically sensitive portion comprising an n-type conductive compound semiconductor thin film containing In formed on an insulating layer formed on a Si substrate. A magnetic sensor comprising a heat-resistant metal thin film such as Ta, Mo, W, Ti, and Ni having a melting point, an alloy thereof, a laminated thin film, and an integrated circuit having heat-resistant wiring using low-resistance polysilicon and the like. A control circuit including an amplifier circuit for amplifying the output of the integrated circuit is integrated on the same Si substrate, and the interconnections and the like are electrically connected to each other by the wiring made of the heat-resistant metal thin film. Magnetic sensor.

【００３５】更に、本発明の集積化磁気センサの制御回
路からの出力形態は、磁界の検出、非検出に対応したロ
ーレベル、ハイレベルの２レベルの電圧が出力される図
５に示した動作を有するデジタル出力が好ましくもちい
られる。更に、検出した磁界に比例した出力電圧が得ら
れるリニア出力が得られる制御回路も好ましく用いられ
る。Further, the output form from the control circuit of the integrated magnetic sensor of the present invention corresponds to the operation shown in FIG. 5 in which two low-level and high-level voltages corresponding to detection and non-detection of a magnetic field are output. A digital output having the following is preferably used. Further, a control circuit that can obtain a linear output that can obtain an output voltage proportional to the detected magnetic field is also preferably used.

【００３６】本発明の集積化磁気センサは、Ｓｉ基板上
に製作されている磁気センサの制御回路の破壊しない条
件を有する工程で製作される。この様な本発明の磁気セ
ンサ製造工程も本発明の特徴である。The integrated magnetic sensor of the present invention is manufactured by a process having conditions that do not destroy the control circuit of the magnetic sensor manufactured on the Si substrate. Such a magnetic sensor manufacturing process of the present invention is also a feature of the present invention.

【００３７】すなわち、本発明の集積化磁気センサは、
Ｓｉ基板上の一部に磁気センサの制御回路を標準的なＩ
Ｃプロセス技術で製作する工程、次いでＳｉの基板全面
を絶縁層で覆う工程、絶縁層の面上に超高真空下で、Ｓ
ｉ基板を２５０〜５００℃の範囲の加熱温度で感磁部と
なる化合物半導体薄膜を形成する工程、該薄膜の所要の
部位のみを残し磁気センサであるホール素子又は磁気抵
抗素子パターンを製作する工程、更に、所要の部位に複
数の窓開けを行い、制御回路部と磁気センサの電極間を
電気的に繋ぐための金属薄膜から成る配線をする工程を
少なくとも含む工程により製造される。That is, the integrated magnetic sensor of the present invention
The control circuit of the magnetic sensor is provided on a part of the Si
Manufacturing process by the C process technology, then covering the entire surface of the Si substrate with an insulating layer,
a step of forming a compound semiconductor thin film serving as a magnetically sensitive portion at a heating temperature of 250 to 500 ° C. on the i-substrate; Further, it is manufactured by a process including at least a process of opening a plurality of windows in a required portion and wiring a metal thin film for electrically connecting the control circuit unit and the electrodes of the magnetic sensor.

【００３８】好ましくは、本発明の集積化磁気センサ
は、Ｓｉ基板上の一部に磁気センサの制御回路を構成す
るトランジスタやダイオード、コンデンサ、抵抗素子、
インダクタンス素子等の制御回路を構成するに必須の素
子を製作する工程、次いで、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ，Ｔｉ、Ｎ
ｉ、Ｐｔ、Ｐｄ等の高融点の耐熱性金属やそれらの合
金、積層薄膜、低抵抗のポリシリコン等を使った耐熱性
の配線や素子電極、更には、後の工程で製作される磁気
センサや外部に接続するための電極等を製作する工程、
これらの配線相互間や素子電極間の絶縁層形成、該絶縁
層に窓開けして配線時の電気的接続を可能にする工程等
を含む制御回路製作のためのＩＣプロセス、次いでＳｉ
の基板全面を絶縁層で覆う工程、絶縁層の面上に超高真
空下（５×１０−７Ｔｏｒｒ；６．６×１０−５Ｐａ以
下の真空度）で、Ｓｉ基板を２５０〜５００℃の範囲の
加熱温度で感磁部となる化合物半導体薄膜を形成する工
程、該薄膜の所要の部位のみを残し磁気センサであるホ
ール素子又は磁気抵抗素子パターンを製作する工程、更
に、所要の部位に複数の窓開けを行い、制御回路部と磁
気センサの電極間を電気的に繋ぐための金属薄膜から成
る配線をする工程を少なくとも含む工程によりＳｉ基板
上に複数個の本発明素子が製作される。更には、ダイシ
ング工程で個々の素子チップに切断された後、ダイボン
デングワイヤーボンデング、トランスファーモールド工
程等の素子組立工程を経て樹脂パッケージされた本発明
の集積化磁気センサが製作される。Preferably, the integrated magnetic sensor according to the present invention includes a transistor, a diode, a capacitor, a resistance element, which constitutes a control circuit of the magnetic sensor on a part of the Si substrate.
Steps for manufacturing elements essential for forming a control circuit such as an inductance element, and then Ta, Mo, W, Ti, N
Heat-resistant wires and element electrodes using high-melting-point heat-resistant metals such as i, Pt, Pd and the like, alloys thereof, laminated thin films, low-resistance polysilicon, and magnetic sensors manufactured in a later step To manufacture electrodes for connecting to the outside and the outside,
An IC process for manufacturing a control circuit including a step of forming an insulating layer between these wirings and between the element electrodes, opening a window in the insulating layer to enable electrical connection at the time of wiring, and then Si
Covering the entire surface of the substrate with an insulating layer. The ultra-high vacuum (5 × 10 −7 Torr; degree of vacuum of 6.6 × 10 −5 Pa or less) is applied to the Si substrate at 250 to 500 ° C. Forming a compound semiconductor thin film to be a magnetically sensitive portion at a heating temperature in the range of, forming a Hall element or a magnetoresistive element pattern as a magnetic sensor while leaving only a required portion of the thin film, A plurality of elements of the present invention are manufactured on a Si substrate by a process including at least a process of forming a plurality of windows and wiring a metal thin film for electrically connecting a control circuit unit and an electrode of a magnetic sensor. . Further, after being cut into individual element chips in the dicing step, the integrated magnetic sensor of the present invention is manufactured in a resin package through an element assembling step such as a die bonding wire bonding step and a transfer molding step.

【００３９】好ましくは、本発明の集積化磁気センサ
は、Ｓｉ基板上の一部に磁気センサの制御回路を構成す
るトランジスタやダイオード、コンデンサ、抵抗素子、
インダクタンス素子等の制御回路を構成するに必須の素
子を製作する工程、次いで、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ，Ｔｉ、Ｎ
ｉ、Ｐｔ、Ｐｄ等の高融点の耐熱性金属やそれらの合
金、積層薄膜、低抵抗のポリシリコン等を使った耐熱性
の配線や素子電極、更には、後の工程で製作される磁気
センサや外部に接続するための電極等を製作する工程、
これらの配線相互間や素子電極間の絶縁層形成、該絶縁
層に窓開けして配線時の電気的接続を可能にする工程等
を含む制御回路製作のためのＩＣプロセス、次いでＳｉ
の基板全面を絶縁層で覆う工程、絶縁層の面上に超高真
空下で、Ｓｉ基板を２５０〜５００℃の範囲の加熱温度
で感磁部となる化合物半導体薄膜を形成する工程、該薄
膜の所要の部位のみを残し磁気センサであるホール素子
又は磁気抵抗素子パターンを製作する工程、更に、所要
の部位に複数の窓開けを行い、制御回路部と磁気センサ
の電極間を電気的に繋ぐための金属薄膜から成る配線を
する工程を少なくとも含む工程により製造される。Preferably, the integrated magnetic sensor according to the present invention includes a transistor, a diode, a capacitor, a resistor, and a transistor constituting a control circuit of the magnetic sensor on a part of the Si substrate.
Steps for manufacturing elements essential for forming a control circuit such as an inductance element, and then Ta, Mo, W, Ti, N
Heat-resistant wires and element electrodes using high-melting-point heat-resistant metals such as i, Pt, Pd and the like, alloys thereof, laminated thin films, low-resistance polysilicon, and magnetic sensors manufactured in a later step To manufacture electrodes for connecting to the outside and the outside,
An IC process for manufacturing a control circuit including a step of forming an insulating layer between these wirings and between the element electrodes, opening a window in the insulating layer to enable electrical connection at the time of wiring, and then Si
Covering the entire surface of the substrate with an insulating layer, forming a compound semiconductor thin film serving as a magnetically sensitive part on the surface of the insulating layer under ultra-high vacuum at a heating temperature in the range of 250 to 500 ° C. Manufacturing a Hall element or a magnetoresistive element pattern which is a magnetic sensor while leaving only a required part of the above, and further, a plurality of windows are opened in a required part to electrically connect a control circuit part and an electrode of the magnetic sensor. At least including a step of forming a wiring made of a metal thin film for use.

【００４０】好ましくは、本発明の集積化磁気センサ
は、Ｓｉ基板上の一部に磁気センサの制御回路を構成す
るトランジスタやダイオード、コンデンサ、抵抗素子、
インダクタンス素子等の制御回路を構成するに必須の素
子を製作する工程、次いで、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ，Ｔｉ、Ｎ
ｉ、Ｐｔ，Ｐｄ等の高融点の耐熱性金属やそれらの合
金、積層薄膜、低抵抗のポリシリコン等を使った耐熱性
の配線や素子電極、更には、後の工程で製作される磁気
センサや外部に接続するための電極等を製作する工程、
これらの配線相互間や素子電極間の絶縁層形成、該絶縁
層に窓開けして配線時の電気的接続を可能にする工程等
を含む制御回路製作のためのＩＣプロセス、次いでＳｉ
の基板全面をＳｉの酸化物を含む絶縁層で覆う工程、前
記絶縁層が化合物半導体ＧａｘＩｎ１−ｘＳｂｙＡｓ１
−ｙ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）及び、ＧａｘＡｌ１−
ｘＳｂｙＡｓ１−ｙ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）から成
る絶縁層をそれぞれ少なくとも１層含む絶縁層もしくは
絶縁性の薄層を形成する工程、次いで、絶縁層の面上に
超高真空下で、Ｓｉ基板を２５０〜５００℃の範囲の加
熱温度で感磁部となる化合物半導体薄膜を形成する工
程、該薄膜の所要の部位のみを残し磁気センサであるホ
ール素子又は磁気抵抗素子パターンを製作する工程、更
に、所要の部位に複数の窓開けを行い、制御回路部と磁
気センサの電極間を電気的に繋ぐための金属薄膜から成
る配線をする工程を少なくとも含む工程により製造され
る。更には、一枚のＳｉ基板上に複数個の本発明素子が
製作される。更には、ダイシング工程で個々の素子チッ
プに切断された後、ダイボンデングワイヤーボンデン
グ、トランスファーモールド工程等の素子組立工程を経
て樹脂パッケージされた本発明の集積化磁気センサが製
作される。Preferably, the integrated magnetic sensor according to the present invention includes a transistor, a diode, a capacitor, a resistor, and a transistor constituting a control circuit of the magnetic sensor on a part of the Si substrate.
Steps for manufacturing elements essential for forming a control circuit such as an inductance element, and then Ta, Mo, W, Ti, N
Heat-resistant wirings and element electrodes using high-melting-point heat-resistant metals such as i, Pt, Pd and the like, alloys thereof, laminated thin films, low-resistance polysilicon, etc., and magnetic sensors manufactured in a later step To manufacture electrodes for connecting to the outside and the outside,
An IC process for manufacturing a control circuit including a step of forming an insulating layer between these wirings and between the element electrodes, opening a window in the insulating layer to enable electrical connection at the time of wiring, and then Si
Covering the entire surface of the substrate with an insulating layer containing an oxide of Si, wherein the insulating layer is formed of a compound semiconductor GaxIn1-xSbyAs1.
-Y (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) and GaxAl1-
a step of forming an insulating layer or an insulating thin layer including at least one insulating layer composed of xSbyAs1-y (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1), and then forming an ultra-high vacuum on the surface of the insulating layer. A step of forming a compound semiconductor thin film serving as a magnetically sensitive portion on a Si substrate at a heating temperature in the range of 250 to 500 ° C., and forming a Hall element or a magnetoresistive element pattern as a magnetic sensor while leaving only a required portion of the thin film. It is manufactured by a process including at least a manufacturing process and a process of forming a plurality of windows in a required portion and wiring a metal thin film for electrically connecting the control circuit unit and the electrodes of the magnetic sensor. Further, a plurality of devices of the present invention are manufactured on one Si substrate. Further, after being cut into individual element chips in the dicing step, the integrated magnetic sensor of the present invention is manufactured in a resin package through an element assembling step such as a die bonding wire bonding step and a transfer molding step.

【００４１】さらには、Ｓｉ基板上の一部に磁気センサ
の制御回路を標準的なＩＣプロセス技術で製作する工
程、次いでＳｉの基板全面を絶縁層で覆う工程、絶縁層
上に超高真空下で、２５０〜５００℃の範囲の加熱温度
で感磁部となる化合物半導体薄膜を形成するとともにｎ
型不純物であるＳｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｅ、Ｓ、Ｇｅ等の
ドナー原子を少なくとも１種ドープする工程、該薄膜の
所要の部位のみを残し磁気センサであるホール素子又は
磁気抵抗素子パターンを製作する工程、更に、所要の部
位に複数の窓開けを行い、制御回路部と磁気センサの電
極間を電気的に繋ぐための金属薄膜から成る配線をする
工程を少なくとも含む工程を経て製造される。Further, a step of manufacturing a control circuit of the magnetic sensor on a part of the Si substrate by a standard IC process technique, a step of covering the entire surface of the Si substrate with an insulating layer, To form a compound semiconductor thin film serving as a magnetically sensitive portion at a heating temperature in the range of 250 to 500 ° C.
A step of doping at least one kind of donor atom such as Si, Sn, Te, Ce, S, Ge, etc., which is a type impurity, and fabricating a Hall element or a magnetoresistive element pattern as a magnetic sensor while leaving only a required portion of the thin film. It is manufactured through a process and a process including at least a process of opening a plurality of windows in required portions and wiring a metal thin film for electrically connecting the control circuit unit and the electrodes of the magnetic sensor.

【００４２】更に好ましくは、Ｓｉ基板上の一部に磁気
センサの制御回路を標準的なＩＣプロセス技術で製作す
る工程、次いでＳｉの基板全面を絶縁層で覆う工程、該
絶縁層の表面に感磁層薄膜と格子定数が近いかもしくは
同じ値の化合物半導体からなる薄膜絶縁層を超高真空下
で形成する工程、該薄膜化合物半導体薄膜絶縁層上に超
高真空下で、２５０〜５００℃の範囲の加熱温度で感磁
部となる化合物半導体薄膜を形成する工程、該薄膜の所
要の部位のみを残し磁気センサであるホール素子又は磁
気抵抗素子パターンを製作する工程、更に、所要の部位
に複数の窓開けを行い、制御回路部と磁気センサの電極
間を電気的に繋ぐための金属薄膜から成る配線をする工
程を少なくとも含む工程を経て製造される。More preferably, a step of manufacturing a control circuit of the magnetic sensor on a part of the Si substrate by a standard IC process technique, a step of covering the entire surface of the Si substrate with an insulating layer, and a step of sensing the surface of the insulating layer. A step of forming a thin film insulating layer made of a compound semiconductor having a lattice constant close to or the same as that of the magnetic layer thin film under ultra-high vacuum, under ultra-high vacuum on the thin film compound semiconductor thin-film, at 250 to 500 ° C. A step of forming a compound semiconductor thin film to be a magnetically sensitive portion at a heating temperature in a range, a step of fabricating a Hall element or a magnetoresistive element pattern as a magnetic sensor while leaving only a required portion of the thin film, Is manufactured through a process including at least a process of opening a window and wiring a metal thin film for electrically connecting the control circuit unit and the electrode of the magnetic sensor.

【００４３】さらには、Ｓｉ基板上の一部にＴａ、Ｍ
ｏ、Ｗ，Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ等の高融点の耐熱性金
属やそれらの合金、積層薄膜、低抵抗のポリシリコン等
を使った耐熱性の配線を有する集積回路から成る磁気セ
ンサの制御回路を標準的なＩＣプロセス技術で製作する
工程、次いでＳｉの基板全面を絶縁層で覆う工程、絶縁
層上に超高真空下で、２５０〜５００℃の範囲の加熱温
度で感磁部となる化合物半導体薄膜を形成するとともに
ｎ型不純物であるＳｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｅ、Ｓ、Ｇｅ等
のドナー原子を少なくとも１種ドープする工程、該薄膜
の所要の部位のみを残し磁気センサであるホール素子又
は磁気抵抗素子パターンを製作する工程、更に、所要の
部位に複数の窓開けを行い、制御回路部と磁気センサの
電極間を電気的に繋ぐためのＴａ、Ｍｏ、Ｗ，Ｔｉ、Ｎ
ｉ、Ｐｔ、Ｐｄ等の高融点の耐熱性金属薄膜、もしく
は、これらの高融点金属を含む複数の金属薄膜層から成
る配線をする工程を少なくとも含む工程を経て製造され
る。Further, Ta, M
Control of a magnetic sensor composed of an integrated circuit having heat-resistant wiring using high-melting heat-resistant metals such as o, W, Ti, Ni, Pt, and Pd, alloys thereof, laminated thin films, and low-resistance polysilicon. A step of manufacturing a circuit by a standard IC process technology, and then a step of covering the entire surface of the Si substrate with an insulating layer. On the insulating layer, under an ultra-high vacuum, a magnetically sensitive portion is formed at a heating temperature in the range of 250 to 500 ° C. A step of forming a compound semiconductor thin film and doping at least one kind of donor atoms such as Si, Sn, Te, Ce, S, and Ge, which are n-type impurities, and a Hall element which is a magnetic sensor while leaving only a required portion of the thin film Alternatively, Ta, Mo, W, Ti, and N for electrically connecting the control circuit unit and the electrodes of the magnetic sensor by opening a plurality of windows at required portions and manufacturing a magnetoresistive element pattern.
It is manufactured through a step including at least a step of wiring a high-melting-point heat-resistant metal thin film of i, Pt, Pd, or the like, or a plurality of metal thin-film layers containing these high-melting-point metals.

【００４４】更に好ましくは、本発明の集積化磁気セン
サは、Ｓｉ基板上の一部に磁気センサの制御回路をＴ
ａ、Ｍｏ、Ｗ，Ｔｉ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ等の高融点の耐
熱性金属やそれらの合金、積層薄膜、低抵抗のポリシリ
コン等を使った耐熱性の配線を有する集積回路から成る
磁気センサの制御回路を標準的なＩＣプロセス技術で製
作する工程、次いでＳｉの基板全面を絶縁層で覆う工
程、該絶縁層の表面に感磁層薄膜と格子定数が近いかも
しくは同じ値の化合物半導体からなる薄膜絶縁層を超高
真空下で形成する工程、該薄膜化合物半導体薄膜絶縁層
上に超高真空下で、２５０〜５００℃の範囲の加熱温度
で感磁部となる化合物半導体薄膜を形成する工程、該薄
膜の所要の部位のみを残し磁気センサであるホール素子
又は磁気抵抗素子パターンを製作する工程、更に、所要
の部位に複数の窓開けを行い、制御回路部と磁気センサ
の電極間を電気的に繋ぐためのＴａ、Ｍｏ、Ｗ，Ｔｉ、
Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｌ等の金属薄膜（高融点の耐熱性）、も
しくは、これらの高融点金属を含む複数の金属薄膜層か
ら成る配線をする工程を少なくとも含む工程を経て製造
される。More preferably, in the integrated magnetic sensor of the present invention, a control circuit of the magnetic sensor is provided on a part of the Si substrate.
a. Magnetic sensor composed of an integrated circuit having heat-resistant wiring using high-melting-point heat-resistant metal such as a, Mo, W, Ti, Ni, Pt, and Pd, an alloy thereof, a laminated thin film, and low-resistance polysilicon. Manufacturing the control circuit by the standard IC process technology, then covering the entire surface of the Si substrate with an insulating layer, and using a compound semiconductor having a lattice constant close to or equal to the magnetosensitive layer thin film on the surface of the insulating layer. Forming a thin film insulating layer under ultra-high vacuum, forming a compound semiconductor thin film serving as a magnetically sensitive part on the thin film compound semiconductor thin-film insulating layer under ultra-high vacuum at a heating temperature in the range of 250 to 500 ° C. A step of manufacturing a Hall element or a magnetoresistive element pattern which is a magnetic sensor while leaving only a required portion of the thin film, and further opening a plurality of windows in the required portion to allow a gap between the control circuit portion and the electrode of the magnetic sensor. Electrically Gutame of Ta, Mo, W, Ti,
It is manufactured through a process including at least a process of wiring a metal thin film of Ni, Pt, Al, or the like (high-melting-point heat resistance) or a plurality of metal thin-film layers containing these high-melting metals.

【００４５】このような工程を経て製作された本発明の
磁気センサは、応用上の都合などでしばしばパッケージ
されるがこの場合も本発明の範囲である。The magnetic sensor of the present invention manufactured through such a process is often packaged for convenience of application, but this case is also within the scope of the present invention.

【００４６】更に、本発明によれば、集積化磁気センサ
は一個ずつ製作することもできるが、同時に、複数個Ｓ
ｉ基板上に製作することも容易にできる。また、本発明
の集積化磁気センサはエポキシ樹脂などでパッケージさ
れるがその樹脂モールド工程は、電子部品のパッケイジ
に用いられる一般的な方法が応用できる。エポキシ樹脂
などの熱硬化性の樹脂を用いるトランスファーモールド
や熱可塑性の樹脂を用いるインジェクション法などが好
ましい方法である。Further, according to the present invention, the integrated magnetic sensors can be manufactured one by one,
It can be easily manufactured on an i-substrate. The integrated magnetic sensor of the present invention is packaged with an epoxy resin or the like, and the resin molding process can use a general method used for packaging electronic components. Transfer molding using a thermosetting resin such as an epoxy resin or an injection method using a thermoplastic resin is a preferable method.

【００４７】[0047]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例について説明する。図１は、本発明の集積化磁気セ
ンサの製作されたＳｉ基板チップの構成図で、本発明の
Ｓｉ基板１上に製作された集積化磁気センサの一例であ
るホールＩＣを上面から見たときの模式図である。磁気
センサであるホール素子２（以下、破線で囲んだ部分２
を「磁気センサ部」という）と、ホール素子の出力電圧
を増幅する増幅回路を含む集積回路として製作された制
御回路部３（破線で囲んだ部分）、それらの間をつなぐ
複数の金属薄膜から成る配線４（太い実線で示す）がＳ
ｉの基板に表面に形成された絶縁層の上に置かれてい
る。また、３個の電極部５（１）、５（２）、５（３）
は外部接続のための電極である（例：表面にＡｕ又はＡ
ｌの薄膜を形成したワイヤーボンデング電極）。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a Si substrate chip on which an integrated magnetic sensor of the present invention is manufactured. FIG. 1 shows a Hall IC, which is an example of an integrated magnetic sensor manufactured on a Si substrate 1 of the present invention, when viewed from above. FIG. Hall element 2 which is a magnetic sensor (hereinafter, a portion 2 surrounded by a broken line)
Is referred to as a “magnetic sensor section”), a control circuit section 3 (portion surrounded by a broken line) manufactured as an integrated circuit including an amplifier circuit for amplifying the output voltage of the Hall element, and a plurality of metal thin films connecting them. Wiring 4 (shown by a thick solid line)
i is placed on the insulating layer formed on the surface of the substrate. Also, three electrode portions 5 (1), 5 (2), 5 (3)
Is an electrode for external connection (eg, Au or A on the surface)
1) A wire bonding electrode having a thin film formed thereon.

【００４８】符号５（１）は、磁気センサ部２と制御回
路部６に駆動電圧を供給する端子で、５（２）は接地端
子電極、５（３）は、磁気センサ部２が検出した磁界に
対応して得られる信号出力を制御回路部３で増幅した結
果得られるセンサ出力の端子電極である。Reference numeral 5 (1) denotes a terminal for supplying a drive voltage to the magnetic sensor unit 2 and the control circuit unit 6, 5 (2) is a ground terminal electrode, and 5 (3) is detected by the magnetic sensor unit 2. This is a terminal electrode of a sensor output obtained as a result of amplifying a signal output corresponding to a magnetic field by the control circuit unit 3.

【００４９】図２は、図１でデジタル出力である集積化
磁気センサの制御回路部の例を示したブロック図で、符
号３（１）はアナログ増幅部で、３（２）はシュミット
トリガ部、３（３）は出力トランジスタを示している。
その代表的な動作特性は図６に示した。FIG. 2 is a block diagram showing an example of a control circuit section of the integrated magnetic sensor which is a digital output in FIG. 1. Reference numeral 3 (1) denotes an analog amplifier section, and 3 (2) denotes a Schmitt trigger section. Reference numeral 3 (3) indicates an output transistor.
FIG. 6 shows typical operating characteristics.

【００５０】ここには図示しないが、本発明の集積化磁
気センサでは、磁気センサが検出した磁界に比例する増
幅出力が得られるリニアー出力型の制御回路も本発明で
は可能である。Although not shown here, in the integrated magnetic sensor of the present invention, a linear output type control circuit capable of obtaining an amplified output proportional to the magnetic field detected by the magnetic sensor is also possible in the present invention.

【００５１】図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は、各種の集
積化磁気センサの断面を示す図で、図３（ａ）は、図１
のホール素子のＡ１−Ａ２断面図で、斜線で示された層
６は、Ｓｉの基板１の表面の絶縁層で、７は磁気センサ
であるホール素子を構成している電子移動度の高い化合
物半導体層である。FIGS. 3 (a), 3 (b) and 3 (c) are views showing cross sections of various integrated magnetic sensors, and FIG.
In the sectional view taken along line A1-A2 of the Hall element, the layer 6 indicated by oblique lines is an insulating layer on the surface of the Si substrate 1, and 7 is a compound having a high electron mobility constituting the Hall element as a magnetic sensor. It is a semiconductor layer.

【００５２】図３（ｂ）は、本発明おける他の集積化磁
気センサの断面図で、化合物半導体層の上に表面保護の
ために形成されたパッシベーション層８を有する例を示
した図である。FIG. 3B is a cross-sectional view of another integrated magnetic sensor according to the present invention, showing an example having a passivation layer 8 formed on a compound semiconductor layer for surface protection. .

【００５３】図３（ｃ）は、本発明における更に他の集
積化磁気センサの断面図で、斜線で示されたＳｉの基板
１の表面の絶縁層６が複数になっている例を示した図
で、符号６（１）は酸素を含む無機質の絶縁層で、６
（２）は化合物半導体の絶縁性の層である。絶縁層６
（２）は、化合物半導体であるＧａｘＩｎ１−ｘＳｂｙ
Ａｓ １−ｙ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）から成る絶縁層
であって、ＩｎＳｂが単結晶成長する為に必要な一原子
層レベルの平坦な表面を提供する。当該化合物半導体絶
縁層はＳｉ基板と磁気センサとの電気的な絶縁を保持す
る効果もある。FIG. 3C shows still another collection according to the present invention.
Cross-sectional view of integrated magnetic sensor, Si substrate indicated by oblique lines
FIG. 2 shows an example in which a plurality of insulating layers 6 are provided on the surface
Reference numeral 6 (1) denotes an inorganic insulating layer containing oxygen.
(2) is a compound semiconductor insulating layer. Insulating layer 6
(2) is a compound semiconductor GaxIn1-xSby
As 1-y(0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1) insulating layer
And one atom required for InSb to grow as a single crystal
Provides a layer-level flat surface. Compound semiconductor
The edge layer maintains electrical insulation between the Si substrate and the magnetic sensor.
There is also an effect.

【００５４】図４（ａ），（ｂ）は、本発明における集
積化磁気センサのパッケージした構造の一例を示した図
で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。符号９は
パッケージのたとえば樹脂を示し、１０はリードで、１
１はＳｉ基板上の電極５とリードを接続するワイヤであ
る。本発明の集積化磁気センサは、このようにパッケー
ジされて使われる場合であり、パッケージの例も本実施
例に限らず多様なパッケージが可能である。FIGS. 4A and 4B show an example of a packaged structure of the integrated magnetic sensor according to the present invention, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a sectional view. Reference numeral 9 denotes a resin, for example, of a package, 10 denotes a lead,
Reference numeral 1 denotes a wire connecting the electrode 5 and the lead on the Si substrate. The integrated magnetic sensor of the present invention is used in a package as described above, and the package is not limited to this embodiment, and various packages are possible.

【００５５】本発明の集積化磁気センサのＩＣ制御回路
部３と磁気センサ部２の配置は、特に限定しないが、チ
ップ中央に磁気センサ部２（例えば、ホール素子）が配
置され、その周辺を取り囲んで制御回路部３が配置され
ても良い。制御回路部３は２カ所以上に分けて配置され
ても良い。更に、本発明では、磁気センサは一個でも良
いが目的によっては複数でも良い。２個の磁気センサを
磁気センサ部２に配置して差動出力を得るようなことも
好ましくおこなわれる。また、回転検出などの目的では
複数のホール素子が磁気センサに使われることもしばし
ばあり、複数の磁気抵抗素子がブリッジに接続され高精
度の差動出力が得られるようにして使われることもしば
しばある。また、複数のホール素子が磁気センサ部を構
成することも好ましく行われる。The arrangement of the IC control circuit section 3 and the magnetic sensor section 2 of the integrated magnetic sensor of the present invention is not particularly limited, but the magnetic sensor section 2 (for example, a Hall element) is arranged at the center of the chip, and its periphery is arranged. The control circuit unit 3 may be arranged so as to surround the control circuit unit 3. The control circuit unit 3 may be arranged at two or more locations. Further, in the present invention, the number of magnetic sensors may be one, but may be plural depending on the purpose. It is also preferable to arrange two magnetic sensors in the magnetic sensor unit 2 to obtain a differential output. In addition, multiple Hall elements are often used in magnetic sensors for purposes such as rotation detection, and multiple magnetoresistive elements are often connected to a bridge to provide high-precision differential output. is there. It is also preferable that a plurality of Hall elements constitute a magnetic sensor unit.

【００５６】Ｓｉの基板面は、化合物半導体薄膜磁気セ
ンサが製作されるためには出来うる限り平坦で一原子層
レベルでの平坦が良い。本発明で磁気センサは、Ｓｉの
集積回路の上に絶縁層を形成し、その上に化合物半導体
磁気センサを製作しても良い。また、本発明の集積化磁
気センサで使われるＳｉ基板はＩＣが製作できるものが
好ましい。The substrate surface of Si is preferably as flat as possible and flat at the level of one atomic layer in order to manufacture a compound semiconductor thin film magnetic sensor. In the magnetic sensor of the present invention, an insulating layer may be formed on a Si integrated circuit, and a compound semiconductor magnetic sensor may be manufactured thereon. Further, the Si substrate used in the integrated magnetic sensor of the present invention is preferably a substrate on which an IC can be manufactured.

【００５７】本発明の集積化磁気センサで使われる制御
回路はバイポーラやＭＯＳ、ＣＭＯＳなどの標準的なあ
るいはカストマイズされたＩＣ技術で製作される。特に
限定されるプロセスではないが製作されたＩＣ回路部の
表面は、チップ外の外部回路との接続のため複数の窓開
けされた少なくとも一層の無機質の保護層を有する。更
に、本発明の集積化磁気センサで使われる磁気センサは
基板温度５００℃以下の結晶成長条件で製作できるＩｎ
を金属化合物半導体からなり、好ましい場合として、Ｉ
ｎやＳｎのＡｓを含む場合もある。例えば、ＩｎＡｓの
薄膜やＩｎＳｂの薄膜が好ましく用いられる。その表面
は保護膜で覆われており、チップ外の外部回路との接続
のため複数の窓開けされた保護層を有する。The control circuit used in the integrated magnetic sensor of the present invention is manufactured by standard or customized IC technology such as bipolar, MOS, CMOS, and the like. Although not particularly limited, the surface of the manufactured IC circuit portion has at least one inorganic protective layer with a plurality of windows opened for connection to an external circuit outside the chip. Further, the magnetic sensor used in the integrated magnetic sensor of the present invention can be manufactured under crystal growth conditions at a substrate temperature of 500 ° C. or less.
Is composed of a metal compound semiconductor.
In some cases, n or Sn of As is included. For example, a thin film of InAs or a thin film of InSb is preferably used. Its surface is covered with a protective film and has a plurality of protective layers with windows opened for connection to external circuits outside the chip.

【００５８】本発明の集積化磁気センサは、通常の磁気
センサと同じくパッケージしてセンサとする場合もあ
る。The integrated magnetic sensor of the present invention may be packaged like a normal magnetic sensor to form a sensor.

【００５９】本発明の集積化磁気センサの磁気センサで
あるホール素子や磁気抵抗素子は、Ｉｎを含む化合物半
導体から成るホール素子や磁気抵抗素子であればよい。
感磁部は薄層あるいは薄膜である。ＩｎＳｂ薄膜、Ｉｎ
Ａｓ薄膜、あるいはＩｎＧａＡｓの薄層等が好ましく使
用される。更に超薄膜は好ましく用いられ、高電子移動
度のＩｎＡｓやＩｎＡｓＳｂ、ＩｎＳｂなどをこれらの
材料と格子定数が近いもしくは同じである、バンドギャ
ップの大きい高抵抗あるいは絶縁性の化合物半導体の絶
縁層を介してＳｉの基板上に製作している。更に、同様
の材質を感磁部上に形成し、サンドイッチした構造をと
ることも行われる。The Hall element and the magnetoresistive element which are the magnetic sensors of the integrated magnetic sensor of the present invention may be any Hall elements and magnetoresistive elements made of a compound semiconductor containing In.
The magnetic sensing part is a thin layer or a thin film. InSb thin film, In
An As thin film or a thin layer of InGaAs is preferably used. Further, an ultra-thin film is preferably used, and InAs, InAsSb, InSb, or the like having a high electron mobility is interposed through an insulating layer of a high-resistance or insulating compound semiconductor having a large band gap and a lattice constant close to or the same as these materials. It is manufactured on a Si substrate. Further, a similar material may be formed on the magnetic sensing portion to form a sandwiched structure.

【００６０】特に、ＩｎＡｓやＩｎＳｂにＳｉやＳｎを
ドープした単結晶薄膜を感磁部にしたホール素子は好ま
しく用いられる。これらＩｎＳｂやＩｎＡｓの薄膜を感
磁部としたホール素子の電子濃度は、１．５×１０１６
／ｃｍ３から１×１０１８／ｃｍ３の範囲が本発明の集
積化磁気センサの磁気センサとして好ましく用いられ
る。更に、３．５×１０１６／ｃｍ３から６×１０１７
／ｃｍ３の範囲が本発明の集積化磁気センサの磁気セン
サとして好ましく用いられる。また、６×１０１ ６／ｃ
ｍ３から４×１０１７／ｃｍ３の範囲は、本発明の集積
化磁気センサの磁気センサとしてセンサの信号の温度依
存性が少なく、磁界に対する感度などが実用上最適な範
囲で、特に好ましい。In particular, a Hall element using a single crystal thin film obtained by doping InAs or InSb with Si or Sn as a magnetic sensing portion is preferably used. The electron density of the Hall element using the thin film of InSb or InAs as a magnetic sensing part is 1.5 × 10 16
/ Cm 3 to 1 × 10 18 / cm 3 is preferably used as the magnetic sensor of the integrated magnetic sensor of the present invention. Further, from 3.5 × 10 16 / cm 3 to 6 × 10 17
/ Cm 3 is preferably used as the magnetic sensor of the integrated magnetic sensor of the present invention. Also, 6 × 10 1 6 / c
The range of m 3 to 4 × 10 17 / cm 3 is particularly preferable as the magnetic sensor of the integrated magnetic sensor of the present invention has a small temperature dependency of the sensor signal and has a practically optimum range of sensitivity to a magnetic field.

【００６１】図５は、本発明の集積化磁気センサの製造
工程を説明するためのフローチャートで、ステップ１
（Ｓ１）及びステップ２（Ｓ２）の工程は標準的なＩＣ
製作工程である。本発明における磁気センサは、ステッ
プ３（Ｓ３）〜ステップ６（Ｓ６）が新たに加わる点に
特徴を有する。FIG. 5 is a flowchart for explaining the manufacturing process of the integrated magnetic sensor of the present invention.
Steps (S1) and 2 (S2) are standard IC
It is a manufacturing process. The magnetic sensor according to the present invention is characterized in that steps 3 (S3) to 6 (S6) are newly added.

【００６２】まず、Ｓｉ基板に磁気センサ制御回路素子
を製作する（Ｓ１）。ここでは熱拡散、イオン注入など
のＩＣプロセスによるＳｉ回路素子の製作である。次
に、回路素子間の耐熱配線を行う（Ｓ２）。ここでは、
コンタクトホール形成、導体薄膜形成、電極間、素子間
配線パターン形成などを含む。次に、磁気センサを製作
する（Ｓ３）。ここでは、１）Ｓｉ基板上に絶縁層を全
面形成する。２）ＩｎＳｂ半導体薄膜を超高真空下で形
成する。３）磁気センサ素子をＩｎＳｂ薄膜パターニン
グで製作する。次に、ホール素子と制御回路間の配線を
行う（Ｓ４）。ここでは金属膜形成、配線パターン形成
などのプロセスを含む。First, a magnetic sensor control circuit element is manufactured on a Si substrate (S1). Here, a Si circuit element is manufactured by an IC process such as thermal diffusion or ion implantation. Next, heat-resistant wiring between circuit elements is performed (S2). here,
Includes formation of contact holes, formation of conductive thin films, formation of wiring patterns between electrodes and between elements. Next, a magnetic sensor is manufactured (S3). Here, 1) an insulating layer is entirely formed on a Si substrate. 2) An InSb semiconductor thin film is formed under an ultra-high vacuum. 3) The magnetic sensor element is manufactured by InSb thin film patterning. Next, wiring between the Hall element and the control circuit is performed (S4). Here, processes such as metal film formation and wiring pattern formation are included.

【００６３】次に、パシベーション膜（絶縁膜）を形成
する（Ｓ５）。次に、ボンデング電極を形成する（Ｓ
６）。ここでは電極部窓開けとＡｕ薄膜を形成する。次
に、集積化磁気センサをＳｉ基板上に複数製作する（Ｓ
７）。次に、ダイシングを行い、個別の集積化磁気セン
サをチップに切り離す（Ｓ８）。次に、ダイボンデング
（Ｓ９）を行って、ワイヤーボンデングを行う（Ｓ１
０）。次に、トランスファーモールドを行う（Ｓ１
１）。ここではバリ取りやタイバーカットを行う。最後
にパッケージされた集積化磁気サンサが完成する（Ｓ１
２）。Next, a passivation film (insulating film) is formed (S5). Next, a bonding electrode is formed (S
6). Here, an electrode section window is opened and an Au thin film is formed. Next, a plurality of integrated magnetic sensors are manufactured on a Si substrate (S
7). Next, dicing is performed to separate the individual integrated magnetic sensors into chips (S8). Next, die bonding (S9) is performed to perform wire bonding (S1).
0). Next, transfer molding is performed (S1).
1). Here, deburring and tie bar cutting are performed. Finally, the packaged integrated magnetic sensor is completed (S1).
2).

【００６４】図６は、本発明の集積化磁気センサの動作
特性を示す図で、磁界の印加（ＯＮ）、非印加（ＯＦ
Ｆ）に対応して出力電圧がローレベル、ハイレベルの２
値を取るデジタル出力の例を示す図である。つまり、図
２に示した制御回路部のデジタル出力の特性を示す例で
ある。Ｂｏｐ以上の磁気密度が磁気センサ部に印加（Ｏ
Ｎ）されると、出力端子５（３）の電圧Ｖｏｕｔはハイ
レベルＨによりローレベルＬに変化する。逆に、印加さ
れた磁束が減少し、Ｂｒｐ以下（ＯＦＦ）では、出力端
子５（３）の電圧はローレベルＬよりハイレベルＨの値
に変化する。すなわち、このような動作特性は、動作磁
気密度Ｂｏｐ、Ｂｒｐを有し、ヒステリシスＢｈ（＝Ｂ
ｏｐ−Ｂｒｐ）を有する出力特性を示している。FIG. 6 is a graph showing the operating characteristics of the integrated magnetic sensor according to the present invention, in which a magnetic field is applied (ON) and not applied (OF).
F) The output voltage is low level, high level 2
It is a figure showing the example of the digital output which takes a value. That is, this is an example showing the characteristics of the digital output of the control circuit unit shown in FIG. A magnetic density higher than Bop is applied to the magnetic sensor unit (O
N), the voltage Vout of the output terminal 5 (3) changes from the high level H to the low level L. Conversely, when the applied magnetic flux decreases and is equal to or less than Brp (OFF), the voltage of the output terminal 5 (3) changes from a low level L to a high level H. That is, such operating characteristics include operating magnetic densities Bop and Brp, and a hysteresis Bh (= B
op-Brp).

【００６５】［試作例１］厚さ０．６ｍｍの４インチ径
のＳｉ基板表面の一部に（磁気センサ製作のための部位
をのぞいて）、図５の工程１、２に示した標準的なＩＣ
製作工程で、図２に示す回路構成を有するデジタル出力
のホール素子制御回路を製作した。その動作特性は図６
示した。磁束密度Ｂｏｐ以上の磁界の印可により出力電
圧ＶｏｕｔがハイレベルＨからローレベルＬに変化し、
印可磁界が減少し磁束密度Ｂｒｐ以下ではローレベルＬ
からハイレベルＨに変化する。[Trial Production Example 1] A part of the surface of a 4-inch diameter Si substrate having a thickness of 0.6 mm (except for a part for manufacturing a magnetic sensor) was formed by a standard method shown in steps 1 and 2 in FIG. Na IC
In the manufacturing process, a digital output Hall element control circuit having the circuit configuration shown in FIG. 2 was manufactured. Its operating characteristics are shown in FIG.
Indicated. The output voltage Vout changes from a high level H to a low level L by applying a magnetic field of a magnetic flux density Bop or more,
When the applied magnetic field decreases and the magnetic flux density is lower than Brp, the low level L
To a high level H.

【００６６】すなわち、磁界の変化に応じて出力電圧が
ハイレベルとローレベルの２つの値を取るデジタル出力
の磁気センサーである。Ｂｏｐ＞Ｂｒｐで、Ｂｏｐ−Ｂ
ｒｐ＝Ｂｈは動作磁界のヒステリシスである。その配置
は図１に示した用に、チップ先端に磁気センサであるホ
ール素子が配置され、隣接してＩＣの制御回路部が配置
されており、制御回路部はホール電圧を増幅し、閾値以
上の磁界の検出、非検出に応じて零電圧に近い低レベル
電圧、電源電圧にほぼ等しい高レベル電圧を出力するデ
ジタル出力の増幅器を備えている回路を製作した。That is, this is a digital output magnetic sensor in which the output voltage takes two values of a high level and a low level in response to a change in the magnetic field. When Bop> Brp, Bop-B
rp = Bh is the hysteresis of the operating magnetic field. As shown in FIG. 1, a Hall element, which is a magnetic sensor, is disposed at the tip of the chip, and a control circuit section of the IC is disposed adjacent to the chip element. A circuit having a digital output amplifier that outputs a low-level voltage close to zero voltage and a high-level voltage almost equal to the power supply voltage in response to the detection and non-detection of the magnetic field of the present invention.

【００６７】次いで、Ｓｉ基板の全面にプラズマＣＶＤ
法によりＩＣ回路の保護と次に成長する化合物半導体薄
膜の下の絶縁層として窒化シリコン０．２ミクロンと２
酸化シリコン０．８ミクロンの２層の絶縁層を形成し
た。次いで該Ｓｉウエーハを、超高真空に排気でき、５
００℃以上の基板加熱状態でも１×１０−８Ｔｏｒｒ以
下の超高真空を保持できる結晶成長室、予備加熱室、基
板導入室を有し、複数の４インチ基板がセットできる基
板ホルダを有する分子線エピタキシャル装置の結晶成長
室をあらかじめ超高真空の状態に排気した。Next, plasma CVD is performed on the entire surface of the Si substrate.
Protection of IC circuits and silicon nitride 0.2 μm and 2 μm as an insulating layer under the compound semiconductor thin film to be grown next.
Two insulating layers of 0.8 micron silicon oxide were formed. Next, the Si wafer can be evacuated to an ultra-high vacuum.
A molecule having a crystal growth chamber, a preheating chamber, and a substrate introduction chamber capable of holding an ultra-high vacuum of 1 × 10 −8 Torr or less even in a substrate heated state of 00 ° C. or more, and a substrate holder capable of setting a plurality of 4-inch substrates. The crystal growth chamber of the line epitaxial apparatus was evacuated to an ultra-high vacuum in advance.

【００６８】更に、各分子線源のシャッタを閉じた状
態、Ｉｎ及びＳｂ、不純物のＳｎの蒸発源を加熱して結
晶成長時の分子線が得られる温度に設定し、更に、基板
加熱ヒータの温度が定められた待機温度にセットされて
いる状態の分子線エピタキシー装置の結晶成長室に真空
を破ることなく搬入した。あらかじめ定められた基板の
予備加熱の後、基板の加熱温度４００℃（基板加熱ヒー
タの熱電対の指示温度との相関性からの推定）におい
て、Ｉｎ，Ｓｎ及びドープするＳｎの蒸発源のシャッタ
ーを開いて６０分間ＩｎＳｂ薄膜を成長するとともに、
その成長中にＳｎをｎ型不純物としてＩｎＳｂにドープ
した。こうしてＳｎをドープしたＩｎＳｂの１．０μｍ
成長した。結晶成長の終了後Ｓｉ基板を取り出し、成長
したＩｎＳｂ薄膜の特性を測定したところ、電子濃度７
×１０１６ｃｍ−３、電子移動度が３２，０００ｃｍ／
Ｖｓの特性を示した。Further, with the shutter of each molecular beam source closed, the evaporation source of In, Sb, and impurity Sn was heated to set a temperature at which a molecular beam can be obtained during crystal growth. The wafer was transported into the crystal growth chamber of the molecular beam epitaxy apparatus in a state where the temperature was set to a predetermined standby temperature without breaking vacuum. After a predetermined substrate preheating, at the substrate heating temperature of 400 ° C. (estimated from the correlation with the indicated temperature of the thermocouple of the substrate heater), the shutters of the evaporation sources of In, Sn and doped Sn are opened. Open and grow InSb thin film for 60 minutes,
During the growth, InSb was doped with Sn as an n-type impurity. 1.0 μm of InSb doped with Sn
grown. After the completion of the crystal growth, the Si substrate was taken out and the characteristics of the grown InSb thin film were measured.
× 10 16 cm −3 and electron mobility of 32,000 cm /
Vs characteristics were shown.

【００６９】次いでフォトリソ工程により、所要のレジ
スト膜を形成し、ＩｎＳｂ薄膜の不要な部位を、塩化第
二鉄を含む希塩酸溶液でウエットエッチングで除去し
た。続いて、全面にプラズマＣＶＤ法によりＩｎＳｂ面
を覆うように窒化シリコン０．２５ミクロンと２酸化シ
リコン０．８ミクロンの２層の絶縁層を形成した。次に
は、フォトリソ工程により、所要のパターンを作り、ホ
ール素子の電極部及び配線部、更に、ＩＣである制御回
路部のホール素子との接続をするための複数の電極と外
部接続のための電極に反応性のドライエッチング法で窓
あけをした。次に、フォトレジストマスクをフォトリソ
グラフィー法により形成し、全面にＣｕ（０．３μ
ｍ），Ｎｉ（０．３μｍ），Ａｕ（０．５μｍ）の順で
蒸着し、リフトオフ法により、ホール素子とＩＣ制御回
路部間の配線と外部接続のためのワイヤーボンデング用
電極部と、その他、必要な相互間の配線部などを製作し
た。Next, a required resist film was formed by a photolithography process, and unnecessary portions of the InSb thin film were removed by wet etching with a dilute hydrochloric acid solution containing ferric chloride. Subsequently, two insulating layers of 0.25 μm of silicon nitride and 0.8 μm of silicon dioxide were formed on the entire surface by plasma CVD so as to cover the InSb surface. Next, a required pattern is formed by a photolithography process, and a plurality of electrodes for connecting to the electrode element and the wiring section of the Hall element and the Hall element of the control circuit section, which is an IC, and for external connection. The electrode was opened with a reactive dry etching method. Next, a photoresist mask is formed by photolithography, and Cu (0.3 μ
m), Ni (0.3 μm), and Au (0.5 μm) in this order, and a wire bonding electrode portion for wiring and external connection between the Hall element and the IC control circuit portion by a lift-off method. In addition, necessary wiring parts and the like were manufactured.

【００７０】このようにして、Ｓｉ基板上に１．５ｍｍ
角の本発明の集積化磁気センサを製作した。次に、ダイ
シング層により該集積化磁気センサを切断し、個別の集
積化磁気センサチップを製作した。In this way, 1.5 mm
A corner integrated magnetic sensor of the present invention was fabricated. Next, the integrated magnetic sensor was cut by a dicing layer to manufacture individual integrated magnetic sensor chips.

【００７１】ダイボンダーにより、このチップをリード
のアイランド部に乗せ、次いでワイヤーボンデングを行
い、次いで、ホール素子とＩＣの製作されたＳｉチップ
の表面にシリコン樹脂を少量コーテングし、硬化後、ト
ランスファーモールドして、エポキシ樹脂でパッケージ
した本発明の集積化磁気センサーを製作した。化合物半
導体のホール素子を磁気センサに使うにも関わらずワン
チップで製作も容易で小型化でき生産性特に組み立てが
容易であった。The chip is placed on the island portion of the lead by a die bonder, and then wire bonding is performed. Then, a small amount of silicon resin is coated on the surface of the Si chip on which the Hall element and the IC have been manufactured. Thus, an integrated magnetic sensor of the present invention packaged with an epoxy resin was manufactured. Despite the use of a compound semiconductor Hall element for a magnetic sensor, it was easy to manufacture with one chip and downsized, and productivity was particularly easy to assemble.

【００７２】特に、ＳｉのＩＣ制御回路が凡そ１時間に
及ぶ４００℃の高温下にさらされるため劣化する懸念が
あったが、製作した集積化磁気センサの制御回路の顕著
な劣化はみられなかった。In particular, there was a concern that the Si IC control circuit would be deteriorated because it was exposed to a high temperature of 400 ° C. for about one hour, but no significant deterioration of the control circuit of the manufactured integrated magnetic sensor was observed. Was.

【００７３】このような、本発明の集積化磁気センサ
は、高感度で、かつ、ホール電圧の温度依存性の少ない
のＩｎＳｂホール素子を初めて磁気センサ部に使った、
高感度で、動作磁界にヒステリシスを有するデジタル磁
気センサであり、−４０℃の低温度から１００℃以上の
高温度までヒステリシスの変化やＢｏｐ、Ｂｒｐの変化
が少なく安定した動作特性を示した。１２Ｖの電源電圧
で動作させたとき、出力電圧のハイレベルは１２Ｖで、
ローレベルは０．４Ｖ以下であった。Ｂｏｐの最大は２
０ｍＴで、Ｂｒｐの最小は５ｍＴ、Ｂｈは最小でも５ｍ
Ｔであった。Such an integrated magnetic sensor of the present invention uses an InSb Hall element having high sensitivity and a small temperature dependency of the Hall voltage for the first time in a magnetic sensor section.
It is a digital magnetic sensor having high sensitivity and hysteresis in the operating magnetic field, and exhibits stable operation characteristics with little change in hysteresis and changes in Bop and Brp from a low temperature of −40 ° C. to a high temperature of 100 ° C. or more. When operated with a power supply voltage of 12V, the high level of the output voltage is 12V,
The low level was 0.4 V or less. The maximum of Bop is 2
0mT, minimum of Brp is 5mT, Bh is minimum of 5m
It was T.

【００７４】特に、磁気センサ部が温度依存性の少ない
ＩｎＳｂを使用しているため、ヒステリシスの温度安定
性に優れ、外部ストレスにも極めて安定であった。In particular, since the magnetic sensor portion uses InSb with little temperature dependence, the temperature stability of hysteresis is excellent, and it is extremely stable against external stress.

【００７５】［試作例２］厚さ０．６ｍｍの４インチ径
のＳｉ基板表面の一部に（磁気センサ製作のための部位
をのぞいて）、Ｐｔの薄膜から成る素子間の配線を有す
る集積回路を試作例１に準じた、標準的な（ホトリソグ
ラフィーや拡散、エッチング、電極金属の形成、等を含
む）ＩＣ工程でＳｉ基板上に製作し、デジタル出力のホ
ール素子制御回路を製作した。その配置は図１に示した
ように、チップ先端に磁気センサであるホール素子が配
置され、隣接してＩＣの制御回路部が配置されており、
制御回路部はホール電圧を増幅し、閾値以上の磁界の検
出、非検出に応じて零電圧に近い低レベル電圧、電源電
圧にほぼ等しい高レベル電圧を出力するデジタル出力の
増幅器を備えている回路を製作した。[Trial Production Example 2] An integration having a wiring between elements made of a Pt thin film on a part of a surface of a 4-inch diameter Si substrate having a thickness of 0.6 mm (except for a part for manufacturing a magnetic sensor). The circuit was manufactured on a Si substrate by a standard (including photolithography, diffusion, etching, formation of electrode metal, etc.) IC process according to the prototype example 1, and a digital output Hall element control circuit was manufactured. As shown in FIG. 1, a Hall element, which is a magnetic sensor, is arranged at the tip of the chip, and a control circuit section of the IC is arranged adjacent to the chip.
The control circuit amplifies the Hall voltage, and includes a digital output amplifier that outputs a low-level voltage close to zero voltage and a high-level voltage substantially equal to the power supply voltage in response to detection or non-detection of a magnetic field equal to or greater than the threshold value. Was made.

【００７６】次いで、Ｓｉ基板の全面にプラズマＣＶＤ
法によりＩＣ回路の保護と次に成長する化合物半導体薄
膜の下の絶縁層として窒化シリコン０．２ミクロンと２
酸化シリコン０．８ミクロンの２層の絶縁層を形成し
た。次いで該Ｓｉウエーハを、超高真空に排気でき、５
００℃以上の基板加熱状態でも１×１０−８Ｔｏｒｒ以
下の超高真空を保持できる結晶成長室、予備加熱室、基
板導入室を有し、複数の４インチ基板がセットできる基
板ホルダを有する分子線エピタキシャル装置の結晶成長
室をあらかじめ超高真空の状態に排気した。Next, plasma CVD is performed on the entire surface of the Si substrate.
Protection of IC circuits and silicon nitride 0.2 μm and 2 μm as an insulating layer under the compound semiconductor thin film to be grown next.
Two insulating layers of 0.8 micron silicon oxide were formed. Next, the Si wafer can be evacuated to an ultra-high vacuum.
A molecule having a crystal growth chamber, a preheating chamber, and a substrate introduction chamber capable of holding an ultra-high vacuum of 1 × 10 −8 Torr or less even in a substrate heated state of 00 ° C. or more, and a substrate holder capable of setting a plurality of 4-inch substrates. The crystal growth chamber of the line epitaxial apparatus was evacuated to an ultra-high vacuum in advance.

【００７７】更に、各分子線源のシャッタを閉じた状
態、Ｉｎ及びＳｂ、不純物のＳｎの蒸発源を加熱して結
晶成長時の分子線が得られる温度に設定し、更に、基板
加熱ヒータの温度が定められた待機温度にセットされて
いる状態の分子線エピタキシー装置の結晶成長室に真空
を破ることなく搬入した。あらかじめ定められた基板の
予備加熱の後、基板の加熱温度４００℃（基板加熱ヒー
タの熱電対の指示温度との相関性からの推定）におい
て、Ｉｎ，Ｓｎ及びドープするＳｎの蒸発源のシャッタ
を開いて６０分間ＩｎＳｂ薄膜を成長するとともに、そ
の成長中にＳｎをｎ型不純物としてＩｎＳｂにドープし
た。こうしてＳｎをドープしたＩｎＳｂの１．０μｍ成
長した。結晶成長の終了後Ｓｉ基板を取り出し、成長し
たＩｎＳｂ薄膜の特性を測定したところ、電子濃度７×
１０１６ｃｍ−３、電子移動度が３２，０００ｃｍ／Ｖ
ｓの特性を示した。Further, with the shutter of each molecular beam source closed, the evaporation source of In, Sb, and impurity Sn was heated to a temperature at which a molecular beam could be obtained at the time of crystal growth. The wafer was transported into the crystal growth chamber of the molecular beam epitaxy apparatus in a state where the temperature was set to a predetermined standby temperature without breaking vacuum. After a predetermined preheating of the substrate, at a substrate heating temperature of 400 ° C. (estimated from the correlation with the indicated temperature of the thermocouple of the substrate heater), the shutters of the evaporation sources of In, Sn, and Sn to be doped are opened. The InSb thin film was grown for 60 minutes after opening, and during the growth, InSb was doped with Sn as an n-type impurity. Thus, Sn-doped InSb was grown to 1.0 μm. After the completion of the crystal growth, the Si substrate was taken out, and the characteristics of the grown InSb thin film were measured.
10 16 cm −3 , electron mobility 32,000 cm / V
The characteristic of s was shown.

【００７８】次いで、フォトリソ工程により、所要のレ
ジスト膜を形成し、ＩｎＳｂ薄膜の不要な部位を塩化第
二鉄を含む希塩酸溶液でエッチング除去した。続いて、
全面にプラズマＣＶＤ法によりＩｎＳｂ面を覆うように
窒化シリコン０．２ミクロンと２酸化シリコン０．８ミ
クロンの２層の絶縁層を形成した。次には、フォトリソ
工程により、所要のパターンを作り、ホール素子の電極
部及び配線部、更に、ＩＣである制御回路部のホール素
子との接続をするための複数の電極と外部接続のための
電極に反応性のドライエッチング法で窓あけをした。Next, a required resist film was formed by a photolithography process, and unnecessary portions of the InSb thin film were removed by etching with a dilute hydrochloric acid solution containing ferric chloride. continue,
Two insulating layers of 0.2 μm of silicon nitride and 0.8 μm of silicon dioxide were formed on the entire surface by plasma CVD so as to cover the InSb surface. Next, a required pattern is formed by a photolithography process, and a plurality of electrodes for connecting to the electrode element and the wiring section of the Hall element and the Hall element of the control circuit section, which is an IC, and for external connection. The electrode was opened with a reactive dry etching method.

【００７９】次に、フォトレジストマスクをフォトリソ
グラフィー法により形成し、全面にＣｕ（０．３μ
ｍ），Ｎｉ（０．３μｍ），Ａｕ（０．５μｍ）の順で
蒸着し、リフトオフ法によりホール素子とＩＣ制御回路
部間の配線と外部接続のためのワイヤーボンデング用の
電極部、その他、必要な相互間の配線部などを製作し
た。Next, a photoresist mask is formed by photolithography, and Cu (0.3 μm)
m), Ni (0.3 μm), Au (0.5 μm) in that order, and a wire bonding electrode for wiring and external connection between the Hall element and the IC control circuit by lift-off method, etc. The necessary wiring parts and the like were manufactured.

【００８０】このようにして、Ｓｉ基板上に１．５ｍｍ
角の本発明の集積化磁気センサを製作した。次に、ダイ
シング層により該集積化磁気センサを切断し、個別の集
積化磁気センサチップを製作した。In this way, 1.5 mm on the Si substrate
A corner integrated magnetic sensor of the present invention was fabricated. Next, the integrated magnetic sensor was cut by a dicing layer to manufacture individual integrated magnetic sensor chips.

【００８１】ダイボンダーにより、このチップをリード
のアイランド部に乗せ、次いでワイヤーボンデングを行
い、次いで、ホール素子とＩＣの製作されたＳｉチップ
の表面にシリコン樹脂を少量コーテングし、硬化後、ト
ランスファーモールドして、エポキシ樹脂でパッケージ
した本発明の集積化磁気センサを製作した。化合物半導
体のホール素子を磁気センサに使うにも関わらずワンチ
ップで製作も容易で小型化でき生産性特に組み立てが容
易であった。The chip is placed on the lead island portion by a die bonder, and then wire bonding is performed. Then, a small amount of silicon resin is coated on the surface of the Si chip on which the Hall element and the IC have been manufactured. Thus, an integrated magnetic sensor of the present invention packaged with an epoxy resin was manufactured. Despite the use of a compound semiconductor Hall element for a magnetic sensor, it was easy to manufacture with one chip and downsized, and productivity was particularly easy to assemble.

【００８２】特に、ＳｉのＩＣ制御回路が凡そ１時間に
及ぶ４００℃の高温下にさらされるため劣化する懸念が
あったが、製作した集積化磁気センサの制御回路の顕著
な劣化はみられなかった。In particular, there was concern that the Si IC control circuit would be deteriorated because it was exposed to a high temperature of 400 ° C. for about one hour, but no significant deterioration of the control circuit of the manufactured integrated magnetic sensor was observed. Was.

【００８３】このような、本発明の集積化磁気センサ
は、高感度で、かつ、ホール電圧の温度依存性の少ない
のＩｎＳｂホール素子を初めて磁気センサ部に使った、
高感度で、動作磁界にヒステリシスを有するデジタル磁
気センサであり、−４０℃の低温度から１００℃以上の
高温度まで安定した動作特性を示した。The integrated magnetic sensor of the present invention uses, for the first time, an InSb Hall element having high sensitivity and little dependence of Hall voltage on temperature for the magnetic sensor section.
It is a digital magnetic sensor with high sensitivity and hysteresis in the operating magnetic field, and exhibited stable operation characteristics from a low temperature of −40 ° C. to a high temperature of 100 ° C. or more.

【００８４】特に、磁気センサ部が温度依存性の少ない
ＩｎＳｂを使用しているため、ヒステリシスの温度安定
性に優れ、外部ストレスにも極めて安定であった。、即
ち、ヒステリシスや動作磁界の大きな温度変動が無く、
安定動作を示した。In particular, since the magnetic sensor portion uses InSb with little temperature dependency, the temperature stability of hysteresis was excellent and the device was extremely stable against external stress. In other words, there is no hysteresis or large temperature fluctuation of the operating magnetic field,
It showed stable operation.

【００８５】［試作例３］厚さ０．６ｍｍのＳｉ基板表
面の一部に（磁気センサ製作のための部位をのぞい
て）、試作例１に準じた標準的なＩＣ工程でデジタル出
力のホール素子制御回路を製作した。その配置は図１に
示した用に、チップ先端に磁気センサであるホール素子
が配置され、隣接してＩＣの制御回路部が配置されてお
り、制御回路部はホール電圧を増幅し、閾値以上の磁界
の検出、非検出に応じて零電圧に近い低レベル電圧、電
源電圧にほぼ等しい高レベル電圧を出力するデジタル出
力の増幅器を備えている回路を製作した。[Trial Production Example 3] A digital output hole was formed on a part of the surface of the Si substrate having a thickness of 0.6 mm (except for a part for manufacturing a magnetic sensor) by a standard IC process according to Trial Production Example 1. An element control circuit was fabricated. As shown in FIG. 1, a Hall element, which is a magnetic sensor, is disposed at the tip of the chip, and a control circuit section of the IC is disposed adjacent to the chip element. A circuit having a digital output amplifier that outputs a low-level voltage close to zero voltage and a high-level voltage almost equal to the power supply voltage in response to the detection and non-detection of the magnetic field of the present invention.

【００８６】次いで、Ｓｉ基板の全面にプラズマＣＶＤ
法によりＩＣ回路の保護と次に成長する化合物半導体薄
膜の下の絶縁層として窒化シリコン０．２ミクロンと２
酸化シリコン０．８ミクロンの２層の絶縁層を形成し
た。次いで該Ｓｉウエーハを、超高真空に排気でき、５
００℃以上の基板加熱状態でも１×１０−８Ｔｏｒｒ以
下の超高真空を保持できる結晶成長室、予備加熱室、基
板導入室を有し、複数の４インチ基板がセットできる基
板ホルダを有する分子線エピタキシャル装置の結晶成長
室をあらかじめ超高真空の状態に排気した。Next, plasma CVD is performed on the entire surface of the Si substrate.
Protection of IC circuits and silicon nitride 0.2 μm and 2 μm as an insulating layer under the compound semiconductor thin film to be grown next.
Two insulating layers of 0.8 micron silicon oxide were formed. Next, the Si wafer can be evacuated to an ultra-high vacuum.
A molecule having a crystal growth chamber, a preheating chamber, and a substrate introduction chamber capable of holding an ultra-high vacuum of 1 × 10 −8 Torr or less even in a substrate heated state of 00 ° C. or more, and a substrate holder capable of setting a plurality of 4-inch substrates. The crystal growth chamber of the line epitaxial apparatus was evacuated to an ultra-high vacuum in advance.

【００８７】更に、各分子線源のシャッターを閉じた状
態、Ｉｎ及びＳｂ、不純物のＳｎの蒸発源を加熱して結
晶成長時の分子線が得られる温度に設定し、更に、基板
加熱ヒータの温度が定められた待機温度にセットされて
いる状態の分子線エピタキシー装置の結晶成長室に真空
を破ることなく搬入した。あらかじめ定められた基板の
予備加熱の後、基板の加熱温度４００℃（基板加熱ヒー
タの熱電対の指示温度との相関性からの推定）におい
て、Ｉｎ，Ｓｎ及びドープするＳｎの蒸発源のシャッタ
ーを開いて６０分間ＩｎＳｂ薄膜を成長するとともに、
その成長中にＳｎをｎ型不純物としてＩｎＳｂにドープ
した。こうしてＳｎをドープしたＩｎＳｂの１．０μｍ
成長した。結晶成長の終了後Ｓｉ基板を取り出し、成長
したＩｎＳｂ薄膜の特性を測定したところ、電子濃度
１．０×１０１７ｃｍ−３、電子移動度が２８，０００
ｃｍ／Ｖｓの特性を示した。Further, with the shutter of each molecular beam source closed, the evaporation source of In, Sb, and impurity Sn was heated to set a temperature at which a molecular beam could be obtained during crystal growth. The wafer was transported into the crystal growth chamber of the molecular beam epitaxy apparatus in a state where the temperature was set to a predetermined standby temperature without breaking vacuum. After a predetermined substrate preheating, at the substrate heating temperature of 400 ° C. (estimated from the correlation with the indicated temperature of the thermocouple of the substrate heater), the shutters of the evaporation sources of In, Sn and doped Sn are opened. Open and grow InSb thin film for 60 minutes,
During the growth, InSb was doped with Sn as an n-type impurity. 1.0 μm of InSb doped with Sn
grown. After completion of the crystal growth, the Si substrate was taken out, and the characteristics of the grown InSb thin film were measured. The electron concentration was 1.0 × 10 17 cm −3 and the electron mobility was 28,000.
cm / Vs.

【００８８】次いでフォトリソ工程により、所要のレジ
スト膜を形成し、ＩｎＳｂ薄膜の不要な部位を塩化第二
鉄を含む希塩酸溶液でエッチング除去した。続いて、全
面にプラズマＣＶＤ法によりＩｎＳｂ面を覆うように窒
化シリコン０．２ミクロンと２酸化シリコン０．８ミク
ロンの２層の絶縁層を形成した。次には、フォトリソ工
程により、所要のパターンを作り、ホール素子の電極部
及び配線部、更に、ＩＣである制御回路部のホール素子
との接続をするための複数の電極と外部接続のための電
極に反応性のドライエッチング法で窓あけをした。Next, a required resist film was formed by a photolithography process, and unnecessary portions of the InSb thin film were removed by etching with a dilute hydrochloric acid solution containing ferric chloride. Subsequently, two insulating layers of 0.2 μm of silicon nitride and 0.8 μm of silicon dioxide were formed on the entire surface by plasma CVD so as to cover the InSb surface. Next, a required pattern is formed by a photolithography process, and a plurality of electrodes for connecting to the electrode element and the wiring section of the Hall element and the Hall element of the control circuit section, which is an IC, and for external connection. The electrode was opened with a reactive dry etching method.

【００８９】次に、フォトレジストマスクをフォトリソ
グラフィー法により形成し、全面にＣｕ（０．３μ
ｍ），Ｎｉ（０．３μｍ），Ａｕ（０．５μｍ）の順で
蒸着し、リフトオフ法によりホール素子とＩＣ制御回路
部間の配線と外部接続のためのワイヤーボンデング用の
電極部、その他、必要な相互間の配線部などを製作し
た。Next, a photoresist mask is formed by photolithography, and Cu (0.3 μm) is formed on the entire surface.
m), Ni (0.3 μm), Au (0.5 μm) in that order, and a wire bonding electrode for wiring and external connection between the Hall element and the IC control circuit by lift-off method, etc. The necessary wiring parts and the like were manufactured.

【００９０】このようにして、Ｓｉ基板上に１．５ｍｍ
角の本発明の集積化磁気センサを製作した。次に、ダイ
シング層により該集積化磁気センサを切断し、個別の集
積化磁気センサチップを製作した。In this way, 1.5 mm
A corner integrated magnetic sensor of the present invention was fabricated. Next, the integrated magnetic sensor was cut by a dicing layer to manufacture individual integrated magnetic sensor chips.

【００９１】ダイボンダーにより、このチップをリード
のアイランド部に乗せ、次いでワイヤーボンデングを行
い、ホール素子とＩＣの製作されたＳｉチップの表面に
シリコン樹脂を少量コーテングし、硬化後、トランスフ
ァーモールドして、エポキシ樹脂でパッケイジした本発
明の集積化磁気センサを製作した。化合物半導体のホー
ル素子を磁気センサに使うにも関わらずワンチップで製
作も容易で小型化でき生産性特に組み立てが容易であっ
た。The chip is placed on the lead island portion by a die bonder, wire bonding is performed, a small amount of silicon resin is coated on the surface of the Si chip on which the Hall element and the IC have been manufactured, and after curing, transfer molding is performed. An integrated magnetic sensor of the present invention packaged with an epoxy resin was manufactured. Despite the use of a compound semiconductor Hall element for a magnetic sensor, it was easy to manufacture with one chip and downsized, and productivity was particularly easy to assemble.

【００９２】特に、ＳｉのＩＣ制御回路が凡そ１時間に
及ぶ４００℃の高温下にさらされるため劣化する懸念が
あったが、製作した集積化磁気センサの制御回路の顕著
な劣化はみられなかった。In particular, there was a concern that the Si IC control circuit would be deteriorated because it was exposed to a high temperature of 400 ° C. for about one hour. However, no significant deterioration of the control circuit of the manufactured integrated magnetic sensor was observed. Was.

【００９３】このような、本発明の集積化磁気センサ
は、高感度で、かつ、ホール電圧の温度依存性の少ない
のＩｎＳｂホール素子を初めて磁気センサ部に使った、
高感度で、動作磁界にヒステリシスを有するデジタル磁
気センサであり、−４０℃の低温度から１００℃以上の
高温度まで安定した動作特性を示した。Such an integrated magnetic sensor of the present invention uses an InSb Hall element having high sensitivity and little temperature dependency of Hall voltage for the first time in a magnetic sensor section.
It is a digital magnetic sensor with high sensitivity and hysteresis in the operating magnetic field, and exhibited stable operation characteristics from a low temperature of −40 ° C. to a high temperature of 100 ° C. or more.

【００９４】特に、磁気センサ部が温度依存性の少ない
ＩｎＳｂを使用しているため、ヒステリシスの温度安定
性に優れ、外部ストレスにも極めて安定であった。In particular, since the magnetic sensor portion uses InSb having little temperature dependency, the temperature stability of hysteresis was excellent and the device was extremely stable against external stress.

【００９５】このように本発明は、ＳｉのＩＣ制御回路
部とＩｎＳｂのホール素子を同一のＳｉ基板上に製作
し、化合物半導体を磁気センサとする集積化磁気センサ
を初めて製作できることを示した。As described above, the present invention has shown that an integrated magnetic sensor using a compound semiconductor as a magnetic sensor can be manufactured for the first time by manufacturing an IC control circuit portion of Si and a Hall element of InSb on the same Si substrate.

【００９６】［試作例４］厚さ０．６ｍｍのＳｉ基板表
面の一部に（磁気センサ製作のための部位をのぞい
て）、試作例１に準じた標準的なＩＣ工程でデジタル出
力の磁気抵抗素子の制御回路を製作した。次いで、Ｓｉ
基板の全面にプラズマＣＶＤ法により窒化シリコン０．
２ミクロンと２酸化シリコン０．８ミクロンの２層の絶
縁層を形成した。本試作例では、試作例１で使用したの
と同じ装置を使用した。試作例１に準じた操作の後、前
記Ｓｉウエーハを分子線エピタキシー装置に搬入し、基
板加熱４００℃で，６０分間でＩｎＳｂ薄膜を１．１μ
ｍ成長し、ＳｎをドーピングしたＩｎＳｂ単結晶薄膜を
製作した。結晶成長室から取り出し測定した結果、電子
濃度１．０×１０１７ｃｍ−３、電子移動度が３０，０
００ｃｍ／Ｖｓの特性を示した。[Trial Production Example 4] On a part of the surface of a Si substrate having a thickness of 0.6 mm (except for a part for manufacturing a magnetic sensor), a digital output magnetic field was produced by a standard IC process according to Trial Production Example 1. The control circuit of the resistance element was manufactured. Then, Si
Silicon nitride is deposited on the entire surface of the substrate by plasma CVD.
Two insulating layers of 2 microns and 0.8 microns of silicon dioxide were formed. In this prototype example, the same device as that used in trial example 1 was used. After the operation according to the prototype example 1, the Si wafer was carried into a molecular beam epitaxy apparatus, and the substrate was heated at 400 ° C. for 60 minutes to form an InSb thin film of 1.1 μm.
Then, an InSb single crystal thin film doped with Sn was grown. As a result of taking out from the crystal growth chamber and measuring, the electron concentration was 1.0 × 10 17 cm −3 and the electron mobility was 30,0.
A characteristic of 00 cm / Vs was exhibited.

【００９７】次いでフォトリソ工程により、所要のレジ
スト膜を形成し、ＩｎＳｂ薄膜の不要な部位を、塩化第
二鉄を含む希塩酸溶液でエッチングし除去した。続い
て、全面にプラズマＣＶＤ法によりＩｎＳｂ面を覆うよ
うに窒化シリコン０．２ミクロンと２酸化シリコン０．
８ミクロンの２層の絶縁層を形成した。次には、フォト
リソ工程により、所要のパターンを作り、磁気抵抗素子
のショートバー電極の電極部及び配線部、更に、ＩＣで
ある制御回路部の磁気抵抗素子との接続をするための複
数の電極と外部接続のための電極に反応性のドライエッ
チング法で窓あけをした。Next, a required resist film was formed by a photolithography process, and unnecessary portions of the InSb thin film were removed by etching with a dilute hydrochloric acid solution containing ferric chloride. Subsequently, 0.2 μm of silicon nitride and 0.1 μm of silicon dioxide were formed on the entire surface by plasma CVD so as to cover the InSb surface.
Two 8 micron insulating layers were formed. Next, a required pattern is formed by a photolithography process, and a plurality of electrodes for connecting with the electrode portion and the wiring portion of the short bar electrode of the magnetoresistive element and the magnetoresistive element of the control circuit portion which is an IC. The electrodes for external connection were opened with a reactive dry etching method.

【００９８】次に、フォトレジストマスクをフォトリソ
グラフィー法により形成し、全面にＣｕ（０．３μ
ｍ），Ｎｉ（０．３μｍ），Ａｕ（０．５μｍ）の順で
蒸着し、リフトオフ法により磁気抵抗素子のショートバ
ー電極及び磁気抵抗素子とＩＣ制御回路部間の配線と外
部接続のためのワイヤーボンデング用の電極部、その
他、必要な相互間の配線部などを製作した。Next, a photoresist mask is formed by photolithography, and Cu (0.3 μm) is formed on the entire surface.
m), Ni (0.3 μm), and Au (0.5 μm) in this order, and a lift-off method for short bar electrodes of the magnetoresistive element and wiring between the magnetoresistive element and the IC control circuit and for external connection. Electrodes for wire bonding and other necessary interconnections were manufactured.

【００９９】このようにして、Ｓｉ基板上に１．５ｍｍ
×３．０ｍｍの本発明の集積化磁気センサを製作した。
次に、ダイシング層により集積化磁気センサを切断し、
個別の集積化磁気センサチップを製作した。In this way, 1.5 mm
A 3.0 mm integrated magnetic sensor of the present invention was fabricated.
Next, the integrated magnetic sensor is cut by the dicing layer,
Individual integrated magnetic sensor chips were fabricated.

【０１００】ダイボンダーにより、このチップをリード
のアイランド部に乗せ、次いでワイヤーボンデングを行
い、磁気抵抗素子とＩＣの製作されたＳｉチップの表面
にシリコン樹脂を少量コーテングし、硬化後、トランス
ファーモールドして、エポキシ樹脂でパッケージサイズ
が厚さ１．２ｍｍ，縦横サイズ４ｍｍ×４ｍｍで、３本
のリードを有する本発明の集積化磁気センサを製作し
た。化合物半導体のホール素子を磁気センサに使うにも
関わらずワンチップで製作も容易で小型化でき生産性特
に組み立てが容易であった。The chip is placed on the lead island portion by a die bonder, and then wire bonding is performed. A small amount of silicon resin is coated on the surface of the Si chip on which the magnetoresistive element and the IC are manufactured, and after curing, transfer molding is performed. Then, an integrated magnetic sensor of the present invention having a package size of 1.2 mm, a length and width of 4 mm × 4 mm, and three leads made of epoxy resin was manufactured. Despite the use of a compound semiconductor Hall element for a magnetic sensor, it was easy to manufacture with one chip and downsized, and productivity was particularly easy to assemble.

【０１０１】特に、ＳｉのＩＣ制御回路が凡そ１時間に
及ぶ４００℃の高温下にさらされるため劣化する懸念が
あったが、製作した集積化磁気センサの制御回路の顕著
な劣化はみられなかった。In particular, there was a concern that the Si IC control circuit would be deteriorated because it was exposed to a high temperature of 400 ° C. for about one hour, but no significant deterioration of the control circuit of the manufactured integrated magnetic sensor was observed. Was.

【０１０２】このような、本発明の集積化磁気センサ
は、高感度で、かつ、抵抗値の温度依存性の少ないのＩ
ｎＳｂ磁気抵抗素子を初めて磁気センサ部に使った、高
感度で、動作磁界にヒステリシスを有するデジタル出力
の磁気センサであり、−４０℃の低温度から１００℃以
上の高温度まで安定した動作特性を示した。Such an integrated magnetic sensor of the present invention has a high sensitivity and an I / O resistance of which the resistance value has little temperature dependency.
High-sensitivity, digital output magnetic sensor with hysteresis in the operating magnetic field using the nSb magnetoresistive element for the first time in the magnetic sensor unit. It has stable operation characteristics from a low temperature of -40 ° C to a high temperature of 100 ° C or more. Indicated.

【０１０３】特に、磁気センサ部が温度依存性の少ない
ＩｎＳｂを使用しているため、ヒステリシスの温度安定
性に優れ、外部ストレスにも極めて安定であった。In particular, since the magnetic sensor portion uses InSb having little temperature dependency, the temperature stability of hysteresis was excellent, and it was extremely stable against external stress.

【０１０４】更に、０．３テスラのバイアス磁界を加え
て本発明の集積化磁気センサで鉄の歯車の歯の検出をし
たところ安定したデジタル出力が得られた。Further, when a bias magnetic field of 0.3 Tesla was applied and the integrated magnetic sensor of the present invention detected teeth of an iron gear, a stable digital output was obtained.

【０１０５】［試作例５］厚さ０．６ｍｍのＳｉ基板表
面の一部に（磁気センサ製作のための部位をのぞい
て）、平行な磁界の移動に伴って抵抗値が変化し、差動
出力が得られるよう素子パターンが設計されたフォイー
トストーンブリッジを構成する４個の磁気抵抗素子の差
動出力を増幅する高融点金属の素子間配線を有する増幅
回路を含む制御回路を標準的なＣＭＯＳＩＣ工程で製作
した。次いで、Ｓｉ基板の全面にプラズマＣＶＤ法によ
り窒化シリコン０．２ミクロンと２酸化シリコン０．８
ミクロンの２層の絶縁層を形成した。[Trial Production Example 5] On a part of the surface of a Si substrate having a thickness of 0.6 mm (except for a part for manufacturing a magnetic sensor), the resistance value changes with the movement of a parallel magnetic field, and the differential A control circuit including an amplifying circuit having a refractory metal inter-element wiring for amplifying the differential output of four magnetoresistive elements constituting a Wheatstone bridge in which an element pattern is designed to obtain an output is standard. Fabricated by CMOS IC process. Next, 0.2 μm of silicon nitride and 0.8 μm of silicon dioxide are formed on the entire surface of the Si substrate by plasma CVD.
Two micron insulating layers were formed.

【０１０６】本試作例では、試作例１で使用したのと同
じ装置を使用した。試作例１に準じた操作の後、前記Ｓ
ｉウエーハを分子線エピタキシー装置に搬入し、基板加
熱４００℃で，６０分間でＳｎをドーピングしたＩｎＳ
ｂ薄膜を１．１μｍ成長した。結晶成長室から取り出し
測定した結果、製作したＩｎＳｂ薄膜は電子濃度１．０
×１０１７ｃｍ−３、電子移動度が３０，０００ｃｍ／
Ｖｓの特性を示した。In this example, the same apparatus as used in example 1 was used. After the operation according to the prototype example 1, the S
The i-wafer is carried into a molecular beam epitaxy apparatus, and the substrate is heated at 400 ° C. for 60 minutes to form InS doped with Sn.
The b thin film was grown at 1.1 μm. As a result of taking out from the crystal growth chamber and measuring, the produced InSb thin film has an electron concentration of 1.0.
× 10 17 cm −3 , electron mobility 30,000 cm /
Vs characteristics were shown.

【０１０７】次いでフォトリソ工程により、所要のレジ
スト膜を形成し、ＩｎＳｂ薄膜の不要な部位を、塩化第
二鉄を含む希塩酸溶液でウエットエッチングで除去し
た。続いて、全面にプラズマＣＶＤ法によりＩｎＳｂ面
を覆うように窒化シリコン０．２ミクロンと２酸化シリ
コン０．８ミクロンの２層の絶縁層を形成した。次に
は、フォトリソ工程により、所要のパターンを作り、磁
気抵抗素子のショートバー電極の電極部及び配線部、更
に、ＩＣである制御回路部の磁気抵抗素子との接続をす
るための複数の電極と外部接続のための電極に反応性の
ドライエッチング法で窓あけをした。Next, a required resist film was formed by a photolithography process, and unnecessary portions of the InSb thin film were removed by wet etching with a dilute hydrochloric acid solution containing ferric chloride. Subsequently, two insulating layers of 0.2 μm of silicon nitride and 0.8 μm of silicon dioxide were formed on the entire surface by plasma CVD so as to cover the InSb surface. Next, a required pattern is formed by a photolithography process, and a plurality of electrodes for connecting with the electrode portion and the wiring portion of the short bar electrode of the magnetoresistive element and the magnetoresistive element of the control circuit portion which is an IC. The electrodes for external connection were opened with a reactive dry etching method.

【０１０８】次に、フォトレジストマスクをフォトリソ
グラフィー法により形成し、全面にＣｕ（０．３μ
ｍ），Ｎｉ（０．３μｍ），Ａｕ（０．５μｍ）の順で
蒸着し、リフトオフ法により磁気抵抗素子のショートバ
ー電極及び磁気抵抗素子とＩＣ制御回路部間の配線と外
部接続のためのワイヤーボンデング用の電極部、その
他、必要な相互間の配線部などを製作した。Next, a photoresist mask is formed by photolithography, and Cu (0.3 μm) is formed on the entire surface.
m), Ni (0.3 μm), and Au (0.5 μm) in this order, and a lift-off method for short bar electrodes of the magnetoresistive element and wiring between the magnetoresistive element and the IC control circuit and for external connection. Electrodes for wire bonding and other necessary interconnections were manufactured.

【０１０９】このようにして、Ｓｉ基板上に２．０ｍｍ
×３．０ｍｍの本発明の集積化磁気センサを製作した。
次に、ダイシング層により該集積化磁気センサを切断
し、個別の集積化磁気センサチップを製作した。In this manner, 2.0 mm
A 3.0 mm integrated magnetic sensor of the present invention was fabricated.
Next, the integrated magnetic sensor was cut by a dicing layer to manufacture individual integrated magnetic sensor chips.

【０１１０】ダイボンダーにより、このチップをリード
のアイランド部に乗せ、次いでワイヤーボンデングを行
い、磁気抵抗素子とＩＣの製作されたＳｉチップの表面
にシリコン樹脂を少量コーテングし、硬化後、トランス
ファーモールドして、エポキシ樹脂でパッケイジサイズ
が厚さ１．２ｍｍ，縦横サイズ４ｍｍ×４ｍｍで、３本
のリードを有する本発明の集積化磁気センサを製作し
た。化合物半導体の磁気抵抗素子を磁気センサに使うに
も関わらずワンチップで製作も容易で小型化でき生産性
特に組み立てが容易であった。The chip is placed on the lead island portion by a die bonder, then wire-bonded, a small amount of silicon resin is coated on the surface of the Si chip on which the magnetoresistive element and the IC have been manufactured, cured, and then transfer-molded. Then, an integrated magnetic sensor of the present invention having a package size of 1.2 mm, a length and width of 4 mm × 4 mm, and three leads made of epoxy resin was manufactured. Despite the use of a compound semiconductor magnetoresistive element for a magnetic sensor, it was easy to manufacture and miniaturized with a single chip, and productivity was particularly easy to assemble.

【０１１１】このようにして、平行な磁界の移動に伴っ
て抵抗値が変化し、差動出力が得られるよう素子パター
ンが設計されたフォイートストーンブリッジを構成する
４個の磁気抵抗素子と該素子の磁界印可時の差動出力を
増幅する増幅回路を含む制御回路がＳｉの同一面に製作
された本発明の歯車検出用集積化磁気センサを製作し
た。As described above, the resistance value changes with the movement of the parallel magnetic field, and the four magneto-resistive elements and the four magneto-resistive elements which constitute the Wheatstone bridge in which the element pattern is designed to obtain the differential output. An integrated magnetic sensor for gear detection according to the present invention was manufactured in which a control circuit including an amplifier circuit for amplifying a differential output when a magnetic field of the element was applied was manufactured on the same surface of Si.

【０１１２】特に、ＳｉのＩＣ制御回路が凡そ１時間に
及ぶ４００℃の高温下にさらされるため劣化する懸念が
あったが、製作した集積化磁気センサの制御回路の顕著
な劣化はみられなかった。In particular, there was a concern that the Si IC control circuit would be deteriorated because it was exposed to a high temperature of 400 ° C. for about one hour, but no significant deterioration of the control circuit of the manufactured integrated magnetic sensor was observed. Was.

【０１１３】このような、本発明の集積化磁気センサ
は、高感度で、かつ、抵抗値の温度依存性の少ないのＩ
ｎＳｂ磁気抵抗素子を初めて磁気センサ部に使った、高
感度で、動作磁界にヒステリシスを有するデジタル出力
の磁気センサであり、−４０℃の低温度から１００℃以
上の高温度まで安定した動作特性を示した。Such an integrated magnetic sensor of the present invention has a high sensitivity and an I / O resistance with a small temperature dependence of the resistance value.
High-sensitivity, digital output magnetic sensor with hysteresis in the operating magnetic field using the nSb magnetoresistive element for the first time in the magnetic sensor unit. It has stable operation characteristics from a low temperature of -40 ° C to a high temperature of 100 ° C or more. Indicated.

【０１１４】特に、磁気センサ部が温度依存性の少ない
ＩｎＳｂを使用しているため、ヒステリシスの温度安定
性に優れ、外部ストレスにも極めて安定であった。０．
３テスラのバイアス磁界を加えて本発明の集積化磁気セ
ンサで鉄の歯車の歯の検出をしたところ安定したデジタ
ル出力が歯車の停止状態（零速度）から高速度まで安定
して得られた。In particular, since the magnetic sensor portion uses InSb having little temperature dependency, the temperature stability of hysteresis was excellent, and it was extremely stable against external stress. 0.
When the teeth of the iron gear were detected by the integrated magnetic sensor of the present invention by applying a bias magnetic field of 3 Tesla, a stable digital output was obtained stably from the stopped state (zero speed) of the gear to a high speed.

【０１１５】［試作例６］厚さ０．６ｍｍのＳｉ基板表
面の一部に（磁気センサ製作のための部位をのぞい
て）、試作例１に準じた、標準的なＩＣ工程でホール素
子のホール電圧を線形的に増幅し出力するホール素子の
ホール電圧の増幅回路含む制御回路を図１に示した配置
に準じて製作した。次いで、Ｓｉ基板の全面にプラズマ
ＣＶＤ法により窒化シリコン０．２ミクロンと２酸化シ
リコン０．８ミクロンの２層の絶縁層を形成した。[Trial Production Example 6] On a part of the surface of a Si substrate having a thickness of 0.6 mm (except for a part for manufacturing a magnetic sensor), a Hall element was fabricated by a standard IC process according to Trial Production Example 1. A control circuit including a Hall voltage amplifier circuit for a Hall element that linearly amplifies and outputs a Hall voltage was manufactured according to the arrangement shown in FIG. Next, two insulating layers of silicon nitride 0.2 μm and silicon dioxide 0.8 μm were formed on the entire surface of the Si substrate by a plasma CVD method.

【０１１６】本試作例では、試作例１で使用したのと同
じ装置を使用した。試作例１に準じた操作の後、前記Ｓ
ｉウエーハを分子線エピタキシー装置に搬入し、基板加
熱温度４００℃，６０分間でＳｎをドーピングしたＩｎ
Ｓｂ薄膜を１．０μｍ成長した。結晶成長室から取り出
し測定した結果、製作したＩｎＳｂ薄膜は電子濃度７×
１０１６ｃｍ−３、電子移動度が３２，０００ｃｍ／Ｖ
ｓの特性を示した。In this example, the same apparatus as used in example 1 was used. After the operation according to the prototype example 1, the S
The i-wafer is carried into a molecular beam epitaxy apparatus, and Sn-doped In is heated at a substrate heating temperature of 400 ° C. for 60 minutes.
An Sb thin film was grown to 1.0 μm. As a result of taking out and measuring from the crystal growth chamber, the produced InSb thin film has an electron concentration of 7 ×
10 16 cm −3 , electron mobility 32,000 cm / V
The characteristic of s was shown.

【０１１７】次いでフォトリソ工程により、所要のレジ
スト膜を形成し、ＩｎＳｂ薄膜の不要な部位を、塩化第
二鉄を含む希塩酸溶液でウエットエッチングで除去し
た。続いて、全面にプラズマＣＶＤ法によりＩｎＳｂ面
を覆うように窒化シリコンと２酸化シリコンの２層の絶
縁層を形成した。次には、フォトリソ工程により、所要
のパターンを作り、ホール素子の電極部及び配線部、更
に、ＩＣである制御回路部のホール素子との接続をする
ための複数の電極と外部接続のための電極に反応性のド
ライエッチング法で窓あけをした。Next, a required resist film was formed by a photolithography process, and unnecessary portions of the InSb thin film were removed by wet etching with a dilute hydrochloric acid solution containing ferric chloride. Subsequently, two insulating layers of silicon nitride and silicon dioxide were formed on the entire surface by plasma CVD so as to cover the InSb surface. Next, a required pattern is formed by a photolithography process, and a plurality of electrodes for connecting to the electrode element and the wiring section of the Hall element and the Hall element of the control circuit section, which is an IC, and for external connection. The electrode was opened with a reactive dry etching method.

【０１１８】次に、フォトレジストマスクをフォトリソ
グラフィー法により形成し、全面にＣｕ（０．３μ
ｍ），Ｎｉ（０．３μｍ），Ａｕ（０．５μｍ）の順で
蒸着し、リフトオフ法によりホール素子とＩＣ制御回路
部間の配線と外部接続のためのワイヤーボンデング用の
電極部、その他、必要な相互間の配線部などを製作し
た。Next, a photoresist mask is formed by photolithography, and Cu (0.3 μm) is formed on the entire surface.
m), Ni (0.3 μm), Au (0.5 μm) in that order, and a wire bonding electrode for wiring and external connection between the Hall element and the IC control circuit by lift-off method, etc. The necessary wiring parts and the like were manufactured.

【０１１９】このようにして、Ｓｉ基板上に１．５ｍｍ
角の本発明の集積化磁気センサを製作した。次に、ダイ
シングソウにより該集積化磁気センサを切断し、個別の
集積化磁気センサチップを製作した。In this way, 1.5 mm
A corner integrated magnetic sensor of the present invention was fabricated. Next, the integrated magnetic sensor was cut by a dicing saw to manufacture individual integrated magnetic sensor chips.

【０１２０】ダイボンダーにより、このチップをリード
のアイランド部に乗せ、次いでワイヤーボンデングを行
い、次いで、ホール素子とＩＣの製作されたＳｉチップ
の表面にシリコン樹脂を少量コーテングし、硬化後、ト
ランスファーモールドして、エポキシ樹脂でパッケージ
した本発明の集積化磁気センサを製作した。化合物半導
体のホール素子を磁気センサに使うにも関わらずワンチ
ップで製作も容易で小型化でき生産性特に組み立てが容
易であった。The chip is placed on the island portion of the lead by a die bonder, and then wire bonding is performed. Then, a small amount of silicon resin is coated on the surface of the Si chip on which the Hall element and the IC have been manufactured, and after curing, transfer molding is performed. Thus, an integrated magnetic sensor of the present invention packaged with an epoxy resin was manufactured. Despite the use of a compound semiconductor Hall element for a magnetic sensor, it was easy to manufacture with one chip and downsized, and productivity was particularly easy to assemble.

【０１２１】特に、ＳｉのＩＣ制御回路が凡そ１時間に
及ぶ４００℃の高温下にさらされるため劣化する懸念が
あったが、製作した集積化磁気センサの制御回路の顕著
な劣化はみられなかった。In particular, there was a concern that the Si IC control circuit would be deteriorated because it was exposed to a high temperature of 400 ° C. for about one hour, but no significant deterioration of the control circuit of the manufactured integrated magnetic sensor was observed. Was.

【０１２２】このような、本発明の集積化磁気センサ
は、高感度で、かつ、ホール電圧の温度依存性の少ない
のＩｎＳｂホール素子を初めて磁気センサ部に使った、
高感度で、安定した検出する磁界に比例した出力が得ら
れる。また回路設計の工夫により、６Ｖ入力で駆動した
とき、オフセット電圧は小さく押さえられ、磁束密度０
Ｔ〜０．０２Ｔの変化に対応して０〜５Ｖの磁界に比例
した増幅された出力電圧が得られた。The integrated magnetic sensor of the present invention uses, for the first time, an InSb Hall element having high sensitivity and little temperature dependency of the Hall voltage in the magnetic sensor section.
High sensitivity and stable output in proportion to the detected magnetic field can be obtained. Also, due to the circuit design, the offset voltage can be kept low when driven by 6V input, and the magnetic flux density can be reduced to zero.
An amplified output voltage proportional to the magnetic field of 0 to 5 V was obtained corresponding to the change of T to 0.02T.

【０１２３】[0123]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｓ
ｉ基板上に形成された絶縁層上に製作されたＩｎなどを
含むｎ型の導電性を示す化合物半導体薄膜を感磁部とす
る磁気センサと、磁気センサの出力を増幅する増幅回路
を含む制御回路とが同一のＳｉ基板上に集積化されるよ
うにしたので、集積回路の特性を劣化させないで、Ｓｉ
基板に感磁部となる電子移動度が大きい化合物半導体薄
膜を製作するようにした集積化磁気センサを得ることが
出来た。As described above, according to the present invention, S
A control including a magnetic sensor using a compound semiconductor thin film showing n-type conductivity containing In and the like containing In and the like formed on an insulating layer formed on an i-substrate as a magnetic sensing part, and an amplifier circuit for amplifying an output of the magnetic sensor Since the circuit and the circuit are integrated on the same Si substrate, the Si
It was possible to obtain an integrated magnetic sensor in which a compound semiconductor thin film having a high electron mobility serving as a magnetic sensing part was manufactured on a substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】本発明の集積化磁気センサの基本構成を示した
図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of an integrated magnetic sensor of the present invention.

【図２】図１における制御回路部を示した図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a control circuit unit in FIG. 1;

【図３】各種の磁気センサとしてのホール素子の断面構
造図で、（ａ）は図１のＡ１−Ａ２断面図で、（ｂ）は
パッシベーション層を形成した場合の例を示す断面図
で、（ｃ）は２層の絶縁層を形成した場合の断面図であ
る。3A and 3B are cross-sectional structural views of Hall elements as various magnetic sensors. FIG. 3A is a cross-sectional view taken along line A1-A2 of FIG. 1, and FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating an example in which a passivation layer is formed. (C) is a cross-sectional view when two insulating layers are formed.

【図４】本発明の集積化磁気センサのパッケージした構
造を示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図であ
る。4A and 4B are diagrams showing a packaged structure of the integrated magnetic sensor of the present invention, wherein FIG. 4A is a plan view and FIG. 4B is a cross-sectional view.

【図５】本発明の集積化磁気センサの製造工程を説明す
るためのフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart for explaining a manufacturing process of the integrated magnetic sensor of the present invention.

【図６】本発明の集積化磁気センサの動作特性を示す図
で、磁界の印加（ＯＮ）、非印加（ＯＦＦ）に対応して
出力電圧がローレベル、ハイレベルの２値を取るデジタ
ル出力の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing operating characteristics of the integrated magnetic sensor according to the present invention, in which a digital output whose output voltage takes two values of a low level and a high level in response to application (ON) and non-application (OFF) of a magnetic field; It is a figure showing the example of.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ Ｓｉ基板 ２ 磁気センサ（ホール素子） ３ 制御回路部 ４ 配線 ５（１）、５（２）、５（３） 電極部 ６，６（１），６（２） 絶縁層 ７ 化合物半導体層 ８ パッシベーション層 ９ パッケージ １０ リード １１ ワイヤ Reference Signs List 1 Si substrate 2 Magnetic sensor (Hall element) 3 Control circuit section 4 Wiring 5 (1), 5 (2), 5 (3) Electrode section 6, 6 (1), 6 (2) Insulating layer 7 Compound semiconductor layer 8 Passivation layer 9 package 10 lead 11 wire

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 Ｓｉ基板上に形成された絶縁層上に製作
されたＩｎを含むｎ型の導電性を示す化合物半導体薄膜
を感磁部とする磁気センサと、該磁気センサの出力を増
幅する増幅回路を含む制御回路とが同一のＳｉ基板上に
集積化されていることを特徴とする集積化磁気センサ。1. A magnetic sensor using a compound semiconductor thin film having In-containing n-type conductivity and containing an n-type conductive material formed on an insulating layer formed on a Si substrate as a magnetic sensing portion, and amplifying an output of the magnetic sensor. An integrated magnetic sensor, wherein a control circuit including an amplifier circuit is integrated on the same Si substrate. 【請求項２】 Ｓｉ基板上に形成された絶縁層上に製作
されたＩｎ及びＳｂを含むｎ型の導電性を示す化合物半
導体薄膜を感磁部とする磁気センサと、該磁気センサの
出力を増幅する増幅回路を含む制御回路とが同一のＳｉ
基板上に集積化されていることを特徴とする集積化磁気
センサ。2. A magnetic sensor using a compound semiconductor thin film having n-type conductivity and containing In and Sb formed on an insulating layer formed on a Si substrate as a magnetic sensing part, and an output of the magnetic sensor. The control circuit including the amplifying circuit for amplifying
An integrated magnetic sensor which is integrated on a substrate. 【請求項３】 Ｓｉ基板上に形成された絶縁層上に製作
されたＩｎＳｂを含むｎ型の導電性を示す化合物半導体
薄膜を感磁部とする磁気センサと、該磁気センサの出力
を増幅する増幅回路を含む制御回路とが同一のＳｉ基板
上に集積化されていることを特徴とする集積化磁気セン
サ。3. A magnetic sensor using a compound semiconductor thin film having n-type conductivity containing InSb and formed on an insulating layer formed on a Si substrate as a magnetic sensing part, and amplifying an output of the magnetic sensor. An integrated magnetic sensor, wherein a control circuit including an amplifier circuit is integrated on the same Si substrate. 【請求項４】 前記絶縁層が、化合物半導体ＧａｘＩｎ
１−ｘＳｂｙＡｓ１ −ｙ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）か
ら成る絶縁層若しくは高抵抗層を少なくとも１層含むこ
とを特徴とする請求項１，２又は３に記載の集積化磁気
センサ。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating layer is a compound semiconductor Ga x In.
According to 1-x Sb y As 1 -y (0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1) an insulating layer or high resistance layer made of, characterized in that it comprises at least one layer according to claim 1, 2 or 3 Integrated magnetic sensor. 【請求項５】 前記磁気センサと制御回路とが、前記Ｓ
ｉ基板上に絶縁層を介して配線された導体金属薄膜によ
って電気的に接続されていることを特徴とする請求項１
乃至４いずれかに記載の集積化磁気センサ。5. The magnetic sensor and a control circuit according to claim 1, wherein
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the conductive film is electrically connected to the i-substrate by a conductive metal thin film wired via an insulating layer.
An integrated magnetic sensor according to any one of claims 1 to 4. 【請求項６】 前記磁気センサが、前記Ｓｉ基板上に形
成された絶縁層上に製作されたＩｎを含むとともに、微
量の不純物Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｅ、Ｓ、Ｇｅ等のドナ
ー原子を少なくとも１つ含むことを特徴とする請求項１
乃至５いずれかに記載の集積化磁気センサ。6. The magnetic sensor includes In manufactured on an insulating layer formed on the Si substrate, and at least a small amount of impurities such as donor atoms such as Si, Sn, Te, Ce, S, and Ge. 2. The method according to claim 1, further comprising:
6. The integrated magnetic sensor according to any one of claims 1 to 5. 【請求項７】 前記磁気センサが、ホール素子もしくは
磁気抵抗素子であることを特徴とする請求項１乃至６い
ずれかに記載の集積化磁気センサ。7. The integrated magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensor is a Hall element or a magnetoresistive element. 【請求項８】 前記磁気センサが、磁界の検出又は非検
出に対応したローレベル又はハイレベルの２つの電圧が
出力される動作を有するデジタル出力であることを特徴
とする請求項１乃至７いずれかに記載の集積化磁気セン
サ。8. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the magnetic sensor is a digital output having an operation of outputting two low-level or high-level voltages corresponding to detection or non-detection of a magnetic field. An integrated magnetic sensor according to any one of the above. 【請求項９】 前記制御回路が、前記磁気センサにより
検出された磁界に比例した電圧を出力することを特徴と
する請求項１乃至８いずれかに記載の集積化磁気セン
サ。9. The integrated magnetic sensor according to claim 1, wherein the control circuit outputs a voltage proportional to a magnetic field detected by the magnetic sensor. 【請求項１０】 Ｓｉ基板上に形成された絶縁層上に化
合物半導体薄膜を感磁部とする磁気センサと、該磁気セ
ンサの出力を増幅する増幅回路を含む制御回路とが同一
のＳｉ基板上に集積化される集積化磁気センサの製造方
法であって、 前記Ｓｉ基板上の一部に磁気センサの制御回路を標準的
なＩＣプロセス技術で製作する工程と、 前記Ｓｉ基板の全面を絶縁層で覆う工程と、 該絶縁層の面上に超高真空下で、前記Ｓｉ基板を２５０
〜５００℃の範囲の加熱温度で感磁部となる化合物半導
体薄膜を形成する工程と、 該化合物半導体薄膜の所要の部位のみを残して、前記磁
気センサのパターンを製作する工程と、 前記所要の部位に複数の窓開けを行い、前記制御回路と
前記磁気センサとの電極間を電気的に接続するための金
属薄膜から成る配線をする工程とを少なくとも含むこと
を特徴とする集積化磁気センサの製造方法。10. A magnetic sensor having a compound semiconductor thin film as a magnetic sensing part on an insulating layer formed on a Si substrate, and a control circuit including an amplifier circuit for amplifying an output of the magnetic sensor are formed on the same Si substrate. A method of manufacturing a control circuit of a magnetic sensor on a part of the Si substrate by a standard IC process technology, and a method of manufacturing an integrated magnetic sensor integrated on a whole surface of the Si substrate. Covering the surface of the insulating layer with an ultra-high vacuum on the surface of the insulating layer.
Forming a compound semiconductor thin film to be a magnetically sensitive part at a heating temperature in the range of up to 500 ° C., forming a pattern of the magnetic sensor while leaving only a required portion of the compound semiconductor thin film; Making a plurality of windows in the part, and providing at least a step of wiring a metal thin film for electrically connecting between the control circuit and the electrode of the magnetic sensor. Production method. 【請求項１１】 前記化合物半導体薄膜を形成する工程
は、ｎ型不純物Ｓｉ、Ｓｎ、Ｔｅ、Ｃｅ、Ｓ、Ｇｅ等の
ドナー原子を少なくとも１種ドープする工程を含むこと
を特徴とする請求項１０に記載の集積化磁気センサの製
造方法。11. The method according to claim 10, wherein the step of forming the compound semiconductor thin film includes a step of doping at least one kind of donor atoms such as n-type impurities Si, Sn, Te, Ce, S, and Ge. 3. The method for manufacturing an integrated magnetic sensor according to claim 1. 【請求項１２】 絶縁層で覆う工程の次に、前記絶縁層
の表面に感磁層薄膜と格子定数が、近いかもしくは同じ
値の化合物半導体からなる薄膜絶縁層を超高真空下で形
成する工程を含むことを特徴とする請求項１０又は１１
に記載の集積化磁気センサの製造方法。12. After the step of covering with an insulating layer, a thin film insulating layer made of a compound semiconductor whose lattice constant is close to or the same as that of the magnetosensitive layer thin film is formed on the surface of the insulating layer under ultra-high vacuum. 12. The method according to claim 10, further comprising the step of:
3. The method for manufacturing an integrated magnetic sensor according to claim 1.
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