JP3494921B2 - 磁電変換素子及びその製造方法 - Google Patents
磁電変換素子及びその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、ギア等の
回転数を検出する磁気センサに用いられる磁電変換素子
及びその製造方法に関する。
回転数を検出する磁気センサに用いられる磁電変換素子
及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、家電製品や産業機械、自動車のイ
ンテリジェント化に伴い、各種のセンサ技術が重要なも
のになっている。磁気センサの一つであるホール素子
は、磁界の大きさに応じた電圧信号を出力するものであ
り、非接触型で汚れに強い特徴を持ち、広い分野で応用
されている。例えば、自動車等の車両では、ホール素子
を有する磁気センサをギア等の回転数を検出する回転セ
ンサとして用いている。
ンテリジェント化に伴い、各種のセンサ技術が重要なも
のになっている。磁気センサの一つであるホール素子
は、磁界の大きさに応じた電圧信号を出力するものであ
り、非接触型で汚れに強い特徴を持ち、広い分野で応用
されている。例えば、自動車等の車両では、ホール素子
を有する磁気センサをギア等の回転数を検出する回転セ
ンサとして用いている。
【０００３】この場合、凹凸のあるギア（被検出対象）
とバイアス磁石との間にホール素子を配置すると、バイ
アス磁石からの外部磁界はホール素子を貫き、ギアの凹
凸面に向かう。すると、ホール素子からは外部磁界の大
きさに応じた電圧信号が出力される。
とバイアス磁石との間にホール素子を配置すると、バイ
アス磁石からの外部磁界はホール素子を貫き、ギアの凹
凸面に向かう。すると、ホール素子からは外部磁界の大
きさに応じた電圧信号が出力される。
【０００４】ここで、凹凸のあるギアが回転すると、磁
界がギアの凹凸により変化するので、ホール素子を貫く
磁界も変化し、この磁界の変化によりホール素子から取
り出される電圧信号も変化する。従って、電圧信号の変
化によりギアの回転数を検出することができる。
界がギアの凹凸により変化するので、ホール素子を貫く
磁界も変化し、この磁界の変化によりホール素子から取
り出される電圧信号も変化する。従って、電圧信号の変
化によりギアの回転数を検出することができる。
【０００５】しかし、ホール素子の感度が低い場合に
は、適切な検出電圧出力が得られなくなる。そこで、従
来では、低磁場でのホール素子の感度を向上させるため
に、集磁体付ホール素子が考案されている。この集磁体
付ホール素子の概略図を図１１（ａ）に、側面図を図１
１（ｂ）に示す。同図からもわかるように、化合物半導
体から構成されるホール素子本体１０１は、ＮｉＺｎ系
のフェライトからなるサブスレート１０３上に形成さ
れ、さらに４本のリードフレーム１０５に入出力端子１
０７，１０８，１０９，１１０がそれぞれ接続されてい
る。
は、適切な検出電圧出力が得られなくなる。そこで、従
来では、低磁場でのホール素子の感度を向上させるため
に、集磁体付ホール素子が考案されている。この集磁体
付ホール素子の概略図を図１１（ａ）に、側面図を図１
１（ｂ）に示す。同図からもわかるように、化合物半導
体から構成されるホール素子本体１０１は、ＮｉＺｎ系
のフェライトからなるサブスレート１０３上に形成さ
れ、さらに４本のリードフレーム１０５に入出力端子１
０７，１０８，１０９，１１０がそれぞれ接続されてい
る。
【０００６】また、ホール素子本体１０１の上面には、
角形磁性体または円筒形磁性体からなる集磁体としての
トップジャケット１１１が配置され、このトップジャケ
ット１１１、サブストレート１０３及びリードフレーム
は接着剤１１３により固定されている。そして、トップ
ジャケット１１１により外部磁界をホール素子本体１０
１に集束させることで低磁場でのホール素子の感度を向
上させている。
角形磁性体または円筒形磁性体からなる集磁体としての
トップジャケット１１１が配置され、このトップジャケ
ット１１１、サブストレート１０３及びリードフレーム
は接着剤１１３により固定されている。そして、トップ
ジャケット１１１により外部磁界をホール素子本体１０
１に集束させることで低磁場でのホール素子の感度を向
上させている。
【０００７】また、特開平７−１９８４３３号公報には
集磁体付の磁気センサを用いた面積式流量計が記載され
ている。この集磁体付の磁気センサを図１２（ａ），図
１２（ｂ）に示す。磁気センサであるホール素子Ａの各
感磁面に、パーマロイ合金などの高透磁率のテーパ状の
集磁体１２７を設けている。そして、マグネットで発生
した磁界を集磁体１２７で捕捉し、捕捉された磁界を集
磁体１２７の小経な基部に集束されて感度が大となるの
で、磁界はホール素子の感磁面に集束されてホール素子
の出力が増大される。
集磁体付の磁気センサを用いた面積式流量計が記載され
ている。この集磁体付の磁気センサを図１２（ａ），図
１２（ｂ）に示す。磁気センサであるホール素子Ａの各
感磁面に、パーマロイ合金などの高透磁率のテーパ状の
集磁体１２７を設けている。そして、マグネットで発生
した磁界を集磁体１２７で捕捉し、捕捉された磁界を集
磁体１２７の小経な基部に集束されて感度が大となるの
で、磁界はホール素子の感磁面に集束されてホール素子
の出力が増大される。
【０００８】さらに、特開昭５９−１５４０８５号公報
には磁気抵抗効果素子が記載されている。この公報に記
載された磁気抵抗効果素子は、高透磁率の強磁性体薄膜
よりなる集磁用パタンを、絶縁体薄膜を介して電気的に
絶縁を保ちながら、電気抵抗変化の検出に用いるセンサ
パタンに近接して設置したものである。
には磁気抵抗効果素子が記載されている。この公報に記
載された磁気抵抗効果素子は、高透磁率の強磁性体薄膜
よりなる集磁用パタンを、絶縁体薄膜を介して電気的に
絶縁を保ちながら、電気抵抗変化の検出に用いるセンサ
パタンに近接して設置したものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５９−１５４０８５号公報に記載された磁気抵抗効果素
子にあっては、磁性体の配置ではセンサ面に水平方向の
磁界に感度を有する強磁性体磁気抵抗素子には有効であ
るが、ホール素子のような素子面に対して鉛直方向に感
度を有するものには有効ではない。
５９−１５４０８５号公報に記載された磁気抵抗効果素
子にあっては、磁性体の配置ではセンサ面に水平方向の
磁界に感度を有する強磁性体磁気抵抗素子には有効であ
るが、ホール素子のような素子面に対して鉛直方向に感
度を有するものには有効ではない。
【００１０】また、図１１，図１２に示したホール素子
にあっては、ホール素子に対して後付けで磁性体を貼り
付ける必要があり、センサ全体の厚みが増加してしま
う。また、磁性体を一つ一つホール素子に取り付けなけ
ればならず、その作業が大変であった。さらに、ホール
素子のサイズが小さくなるに従って、磁性体をホール素
子に貼り付けが困難になる。このため、ホール素子の生
産性が悪かった。
にあっては、ホール素子に対して後付けで磁性体を貼り
付ける必要があり、センサ全体の厚みが増加してしま
う。また、磁性体を一つ一つホール素子に取り付けなけ
ればならず、その作業が大変であった。さらに、ホール
素子のサイズが小さくなるに従って、磁性体をホール素
子に貼り付けが困難になる。このため、ホール素子の生
産性が悪かった。
【００１１】そこで、本出願人は、これらの問題点を解
決したものとして、特願平１０−６３５７５号（平成１
０年３月１３日出願）に記載された磁電変換素子及びそ
の製造方法を出願済みである。
決したものとして、特願平１０−６３５７５号（平成１
０年３月１３日出願）に記載された磁電変換素子及びそ
の製造方法を出願済みである。
【００１２】この磁電変換素子は、図１３に示すよう
に、シリコン基板２１１と、シリコン基板２１１の表面
２１３側に形成され且つ外部磁界の大きさに応じた電気
信号を出力するホール素子部２１５と、シリコン基板２
１１の裏面２１７側のホール素子部２１５に対向する部
分で且つホール素子部２１５の近傍までの部分に、裏面
２１７からホール素子部２１５に向かうに従って小径と
なるテーパ状に形成されたエッチング溝２１９と、この
エッチング溝２１９の表面上に形成され外部磁界をホー
ル素子部２１５に集束させる高透磁率の磁性体膜２２３
とを備える。
に、シリコン基板２１１と、シリコン基板２１１の表面
２１３側に形成され且つ外部磁界の大きさに応じた電気
信号を出力するホール素子部２１５と、シリコン基板２
１１の裏面２１７側のホール素子部２１５に対向する部
分で且つホール素子部２１５の近傍までの部分に、裏面
２１７からホール素子部２１５に向かうに従って小径と
なるテーパ状に形成されたエッチング溝２１９と、この
エッチング溝２１９の表面上に形成され外部磁界をホー
ル素子部２１５に集束させる高透磁率の磁性体膜２２３
とを備える。
【００１３】このように構成された磁電変換素子によれ
ば、外部磁界はテーパ状の溝部の表面に形成された磁性
体膜２２３によりホール素子部２１５に集束される。す
なわち、ホール素子部２１５の表面及び裏面に鉛直方向
の磁界を集束させるため、低磁場でのホール素子の感度
が向上する。
ば、外部磁界はテーパ状の溝部の表面に形成された磁性
体膜２２３によりホール素子部２１５に集束される。す
なわち、ホール素子部２１５の表面及び裏面に鉛直方向
の磁界を集束させるため、低磁場でのホール素子の感度
が向上する。
【００１４】また、シリコン基板２１１内にホール素子
部２１５を形成し、エッチング溝２１９に磁性体膜２２
３を最初のシリコン基板２１１厚みからの大きな厚み増
加はなく、小型化を図ることができる。また、磁性体膜
の形成を含め、シリコン基板に沢山の素子を一度に作成
できるので、ホール素子の生産性が向上する。
部２１５を形成し、エッチング溝２１９に磁性体膜２２
３を最初のシリコン基板２１１厚みからの大きな厚み増
加はなく、小型化を図ることができる。また、磁性体膜
の形成を含め、シリコン基板に沢山の素子を一度に作成
できるので、ホール素子の生産性が向上する。
【００１５】しかしながら、集磁用の磁性体膜２２３を
形成するためには、蒸着やスパッタ等によって成膜する
が、磁性体単層により磁性体膜２２３の膜厚を厚くして
いくと、膜の内部応力により磁気特性が劣化していくと
いう問題があった。
形成するためには、蒸着やスパッタ等によって成膜する
が、磁性体単層により磁性体膜２２３の膜厚を厚くして
いくと、膜の内部応力により磁気特性が劣化していくと
いう問題があった。
【００１６】本発明は、磁気特性を劣化させることな
く、磁性体膜の膜厚を厚くして、低磁場での感度を向上
させることができる磁電変換素子及びその製造方法を提
供することを課題とする。
く、磁性体膜の膜厚を厚くして、低磁場での感度を向上
させることができる磁電変換素子及びその製造方法を提
供することを課題とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために以下の構成とした。請求項１の磁電変換素子
の発明は、半導体素子からなるシリコンウェハと、この
シリコンウェハの表面側又は裏面側のいずれか一方の面
側に形成され且つ外部磁界の大きさに応じた電気信号を
出力する磁電変換素子部と、前記シリコンウェハの表面
側又は裏面側のいずれか他方の面側の前記磁電変換素子
部に対向するシリコンウェハ部分で且つ前記磁電変換素
子部の近傍までのシリコンウェハ部分に、前記他方の面
から前記磁電変換素子部に向かうに従って小径となるテ
ーパ状に形成された溝部と、この溝部の表面上に形成さ
れ且つ磁性体層と非磁性体層とが交互に複数回積層され
た多層膜からなるとともに前記外部磁界を前記磁電変換
素子部に集束させる第１の磁性体膜とを備えることを特
徴とする。
するために以下の構成とした。請求項１の磁電変換素子
の発明は、半導体素子からなるシリコンウェハと、この
シリコンウェハの表面側又は裏面側のいずれか一方の面
側に形成され且つ外部磁界の大きさに応じた電気信号を
出力する磁電変換素子部と、前記シリコンウェハの表面
側又は裏面側のいずれか他方の面側の前記磁電変換素子
部に対向するシリコンウェハ部分で且つ前記磁電変換素
子部の近傍までのシリコンウェハ部分に、前記他方の面
から前記磁電変換素子部に向かうに従って小径となるテ
ーパ状に形成された溝部と、この溝部の表面上に形成さ
れ且つ磁性体層と非磁性体層とが交互に複数回積層され
た多層膜からなるとともに前記外部磁界を前記磁電変換
素子部に集束させる第１の磁性体膜とを備えることを特
徴とする。
【００１８】請求項１の発明によれば、外部磁界はテー
パ状の溝部の表面に形成された第１の磁性体膜により磁
電変換素子部に集束される。すなわち、磁電変換素子部
の表面及び裏面に鉛直方向の磁界を集束させるため、低
磁場での磁電変換素子の感度が向上する。また、第１の
磁性体膜が磁性体層と非磁性体層とが交互に複数回積層
された多層膜からなるため、膜厚を厚くしても、非磁性
体層が膜の内部応力を緩和でき、これによって、磁気特
性を劣化させることなく、磁性体厚みを厚くできるの
で、集磁体としての効果を得ることができる。
パ状の溝部の表面に形成された第１の磁性体膜により磁
電変換素子部に集束される。すなわち、磁電変換素子部
の表面及び裏面に鉛直方向の磁界を集束させるため、低
磁場での磁電変換素子の感度が向上する。また、第１の
磁性体膜が磁性体層と非磁性体層とが交互に複数回積層
された多層膜からなるため、膜厚を厚くしても、非磁性
体層が膜の内部応力を緩和でき、これによって、磁気特
性を劣化させることなく、磁性体厚みを厚くできるの
で、集磁体としての効果を得ることができる。
【００１９】 請求項２の磁電変換素子の発明は、さら
に、前記シリコンウェハの一方の面上に積層された第１
の絶縁膜と、この第１の絶縁膜の上に積層され且つ前記
磁電変換素子部に対向する位置に配置された前記多層膜
からなる第２の磁性体膜とを備えることを特徴とする。
に、前記シリコンウェハの一方の面上に積層された第１
の絶縁膜と、この第１の絶縁膜の上に積層され且つ前記
磁電変換素子部に対向する位置に配置された前記多層膜
からなる第２の磁性体膜とを備えることを特徴とする。
【００２０】請求項２の発明によれば、第１の絶縁膜を
介して磁電変換素子部の上部に多層膜からなる第２の磁
性体膜を配置したので、第１の磁性体膜と第２の磁性体
膜との相乗効果により磁電変換素子部に、より多くの外
部磁界が集束するので、磁電変換素子の感度がさらに向
上する。
介して磁電変換素子部の上部に多層膜からなる第２の磁
性体膜を配置したので、第１の磁性体膜と第２の磁性体
膜との相乗効果により磁電変換素子部に、より多くの外
部磁界が集束するので、磁電変換素子の感度がさらに向
上する。
【００２１】請求項３の発明の磁電変換素子の発明は、
前記磁電変換素子部と前記第１の磁性体膜との間に形成
された第２の絶縁膜を備えることを特徴とする。
前記磁電変換素子部と前記第１の磁性体膜との間に形成
された第２の絶縁膜を備えることを特徴とする。
【００２２】請求項３の発明の磁電変換素子の発明によ
れば、磁電変換素子部と第１の磁性体膜との間に第２の
絶縁膜が形成されているため、第２の絶縁膜のエッチス
トップ効果によって、磁電変換素子部と第１の磁性体膜
との距離の制御性が良くなる。このため、できるだけ磁
電変換素子部の近傍まで第１の磁性体膜を近づけること
ができるので、磁電変換素子の感度がより向上する。
れば、磁電変換素子部と第１の磁性体膜との間に第２の
絶縁膜が形成されているため、第２の絶縁膜のエッチス
トップ効果によって、磁電変換素子部と第１の磁性体膜
との距離の制御性が良くなる。このため、できるだけ磁
電変換素子部の近傍まで第１の磁性体膜を近づけること
ができるので、磁電変換素子の感度がより向上する。
【００２３】請求項４の発明の磁電変換素子の発明にお
いて、前記磁性体層は、ＮｉＦｅ層からなり、前記非磁
性体層は、Ｔｉ層からなることを特徴とする。
いて、前記磁性体層は、ＮｉＦｅ層からなり、前記非磁
性体層は、Ｔｉ層からなることを特徴とする。
【００２４】請求項４の発明によれば、磁性体層が、Ｎ
ｉＦｅ層からなり、非磁性体層が、Ｔｉ層からなること
で、磁性体膜の内部応力をより緩和することができ、磁
気特性を劣化させることなく、磁性体膜の厚みを厚くす
ることができるため、集磁体としての効果が大となる。
ｉＦｅ層からなり、非磁性体層が、Ｔｉ層からなること
で、磁性体膜の内部応力をより緩和することができ、磁
気特性を劣化させることなく、磁性体膜の厚みを厚くす
ることができるため、集磁体としての効果が大となる。
【００２５】請求項５の磁電変換素子の発明において、
前記溝部は、異方性エッチングにより台形溝に形成され
てなることを特徴とする。この発明によれば、異方性エ
ッチングを用いて溝部を台形形状に形成するので、この
溝部に埋め込まれた台形形状の第１の磁性体膜、第２の
磁性体膜により外部磁界が磁電変換素子部に集束されや
すくなる。
前記溝部は、異方性エッチングにより台形溝に形成され
てなることを特徴とする。この発明によれば、異方性エ
ッチングを用いて溝部を台形形状に形成するので、この
溝部に埋め込まれた台形形状の第１の磁性体膜、第２の
磁性体膜により外部磁界が磁電変換素子部に集束されや
すくなる。
【００２６】 請求項６の磁電変換素子の製造方法の発
明は、半導体素子からなるシリコンウェハの表面側又は
裏面側のいずれか一方の面側に外部磁界の大きさに応じ
た電気信号を出力する磁電変換素子部を形成する第１の
工程と、前記シリコンウェハの表面側又は裏面側のいず
れか他方の面側の前記磁電変換素子部に対向するシリコ
ンウェハ部分で且つ前記磁電変換素子部の近傍までのシ
リコンウェハ部分に、前記他方の面から前記磁電変換素
子部に向かうに従って小径となるテーパ状の溝部を形成
する第２の工程と、磁性体層と非磁性体層とが交互に複
数回積層された多層膜からなるとともに前記外部磁界を
前記磁電変換素子部に集束させるための第１の磁性体膜
を前記溝部の表面上に形成する第３の工程とを含むこと
を特徴とする。
明は、半導体素子からなるシリコンウェハの表面側又は
裏面側のいずれか一方の面側に外部磁界の大きさに応じ
た電気信号を出力する磁電変換素子部を形成する第１の
工程と、前記シリコンウェハの表面側又は裏面側のいず
れか他方の面側の前記磁電変換素子部に対向するシリコ
ンウェハ部分で且つ前記磁電変換素子部の近傍までのシ
リコンウェハ部分に、前記他方の面から前記磁電変換素
子部に向かうに従って小径となるテーパ状の溝部を形成
する第２の工程と、磁性体層と非磁性体層とが交互に複
数回積層された多層膜からなるとともに前記外部磁界を
前記磁電変換素子部に集束させるための第１の磁性体膜
を前記溝部の表面上に形成する第３の工程とを含むこと
を特徴とする。
【００２７】 請求項７の磁電変換素子の製造方法の発
明は、さらに、前記シリコンウェハの一方の面上に第１
の絶縁膜を積層する第４の工程と、前記第１の絶縁膜上
の前記磁電変換素子部に対向する位置に前記多層膜から
なる第２の磁性体膜を積層する第５の工程とを含むこと
を特徴とする。
明は、さらに、前記シリコンウェハの一方の面上に第１
の絶縁膜を積層する第４の工程と、前記第１の絶縁膜上
の前記磁電変換素子部に対向する位置に前記多層膜から
なる第２の磁性体膜を積層する第５の工程とを含むこと
を特徴とする。
【００２８】請求項８の磁電変換素子の製造方法の発明
は、前記磁電変換素子部と前記第１の磁性体膜との間に
第２の絶縁膜を形成する第６の工程を含むことを特徴と
する。請求項９の磁電変換素子の製造方法の発明は、前
記磁性体層は、ＮｉＦｅ層からなり、前記非磁性体層
は、Ｔｉ層からなることを特徴とする。請求項１０の磁
電変換素子の製造方法の発明は、前記溝部を、異方性エ
ッチングにより台形溝に形成したことを特徴とする。
は、前記磁電変換素子部と前記第１の磁性体膜との間に
第２の絶縁膜を形成する第６の工程を含むことを特徴と
する。請求項９の磁電変換素子の製造方法の発明は、前
記磁性体層は、ＮｉＦｅ層からなり、前記非磁性体層
は、Ｔｉ層からなることを特徴とする。請求項１０の磁
電変換素子の製造方法の発明は、前記溝部を、異方性エ
ッチングにより台形溝に形成したことを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の磁電変換素子及び
その製造方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明
する。
その製造方法の実施の形態を図面を参照して詳細に説明
する。
【００３０】図１に第１の実施の形態の磁電変換素子の
構成図を示す。図１を用いて磁電変換素子の構成を説明
する。磁電変換素子は、シリコンホール素子であり、図
１（ａ）に示すように、シリコンウェハとしてのシリコ
ン基板１１の表面１３側に、外部磁界の大きさに応じた
電気信号を出力するホール素子部１５が形成されてい
る。
構成図を示す。図１を用いて磁電変換素子の構成を説明
する。磁電変換素子は、シリコンホール素子であり、図
１（ａ）に示すように、シリコンウェハとしてのシリコ
ン基板１１の表面１３側に、外部磁界の大きさに応じた
電気信号を出力するホール素子部１５が形成されてい
る。
【００３１】また、シリコン基板１１の裏面１７側のホ
ール素子部１５に対向する部分で且つホール素子部１５
の近傍までの部分には、台形形状のエッチング溝１９が
形成されている。
ール素子部１５に対向する部分で且つホール素子部１５
の近傍までの部分には、台形形状のエッチング溝１９が
形成されている。
【００３２】このエッチング溝１９は、４つの傾斜面と
１つの溝底面２０からなり、裏面１７からホール素子部
１５に向かうに従って小径となるテーパ状の台形溝であ
る。このエッチング溝１９の表面には外部磁界をホール
素子部１５に集束させる高透磁率材料からなるパーマロ
イ、フェライトなどの第１の磁性体膜２３が形成されて
いる。
１つの溝底面２０からなり、裏面１７からホール素子部
１５に向かうに従って小径となるテーパ状の台形溝であ
る。このエッチング溝１９の表面には外部磁界をホール
素子部１５に集束させる高透磁率材料からなるパーマロ
イ、フェライトなどの第１の磁性体膜２３が形成されて
いる。
【００３３】シリコン基板１１の厚みは、例えば、３５
０μｍ〜４５０μｍである。溝底面２０とホール素子部
１５の下面とのギャップは、例えば、１０μｍ〜５０μ
ｍである。
０μｍ〜４５０μｍである。溝底面２０とホール素子部
１５の下面とのギャップは、例えば、１０μｍ〜５０μ
ｍである。
【００３４】また、シリコン基板１１の表面上に酸化ケ
イ素（ＳｉＯ2）またはＳｉＮ等の第１の絶縁膜２５が
積層され、この第１の絶縁膜２５の上で且つホール素子
部１５に対向する位置には第２の磁性体膜２７が積層さ
れている。さらに、ホール素子部１５とエッチング溝１
９の溝底面２０との間には酸化ケイ素（ＳｉＯ2）等の
第２の絶縁膜２９が形成されている。
イ素（ＳｉＯ2）またはＳｉＮ等の第１の絶縁膜２５が
積層され、この第１の絶縁膜２５の上で且つホール素子
部１５に対向する位置には第２の磁性体膜２７が積層さ
れている。さらに、ホール素子部１５とエッチング溝１
９の溝底面２０との間には酸化ケイ素（ＳｉＯ2）等の
第２の絶縁膜２９が形成されている。
【００３５】第１の磁性体膜２３及び第２の磁性体膜２
７の各々は、蒸着やスパッタ等により形成され、図１
（ｂ）に示すように、磁性体層３１と非磁性体層３３と
が交互に複数回積層（例えば５層）された多層膜からな
るとともに外部磁界をホール素子部１５に集束させる。
７の各々は、蒸着やスパッタ等により形成され、図１
（ｂ）に示すように、磁性体層３１と非磁性体層３３と
が交互に複数回積層（例えば５層）された多層膜からな
るとともに外部磁界をホール素子部１５に集束させる。
【００３６】磁性体層３１は、例えば、ＮｉＦｅ層から
なり、その厚みが例えば、約１０００Åである。非磁性
体層３３は、Ｔｉ層からなり、その厚みが例えば、約３
００Åである。なお、非磁性体層３３は、チタンの代わ
りにタンタルを用いても良い。また、第１の磁性体膜２
３及び第２の磁性体膜２７を多層膜とする代わりに、第
１の磁性体膜２３を多層膜とし、第２の磁性体膜２７を
単層の磁性体膜としてもよい。
なり、その厚みが例えば、約１０００Åである。非磁性
体層３３は、Ｔｉ層からなり、その厚みが例えば、約３
００Åである。なお、非磁性体層３３は、チタンの代わ
りにタンタルを用いても良い。また、第１の磁性体膜２
３及び第２の磁性体膜２７を多層膜とする代わりに、第
１の磁性体膜２３を多層膜とし、第２の磁性体膜２７を
単層の磁性体膜としてもよい。
【００３７】次に、第１の実施の形態の磁電変換素子の
第１の製造方法を図２を参照して説明する。ここでは、
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）
ウェハ、すなわち、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）である第２
の絶縁膜２９が形成されたシリコン基板１１を用いた場
合のプロセスフローを説明する。
第１の製造方法を図２を参照して説明する。ここでは、
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）
ウェハ、すなわち、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）である第２
の絶縁膜２９が形成されたシリコン基板１１を用いた場
合のプロセスフローを説明する。
【００３８】まず、図２（ａ）に示すように、基板にＳ
ＯＩウェハを用い、第２の絶縁膜２９が形成されたシリ
コン基板１１の表面１３側において、図２（ｂ）に示す
ように、不純物拡散またはエピタキシャル成長によって
ホール素子部１５を第２の絶縁膜２９の上面まで形成
し、図示しないリード線などの配線を行ってホール素子
を形成する。さらに、図２（ｃ）に示すように、シリコ
ン基板１１の表面１３の面上に第１の絶縁膜２５を積層
する。
ＯＩウェハを用い、第２の絶縁膜２９が形成されたシリ
コン基板１１の表面１３側において、図２（ｂ）に示す
ように、不純物拡散またはエピタキシャル成長によって
ホール素子部１５を第２の絶縁膜２９の上面まで形成
し、図示しないリード線などの配線を行ってホール素子
を形成する。さらに、図２（ｃ）に示すように、シリコ
ン基板１１の表面１３の面上に第１の絶縁膜２５を積層
する。
【００３９】次に、シリコン基板１１の裏面１７側にお
いて、図２（ｄ）に示すように、裏面１７からホール素
子部１５に対応する部分で第２の絶縁膜２９の下面まで
シリコン異方性エッチングにより台形形状にエッチング
を行い、エッチング溝１９を形成する。
いて、図２（ｄ）に示すように、裏面１７からホール素
子部１５に対応する部分で第２の絶縁膜２９の下面まで
シリコン異方性エッチングにより台形形状にエッチング
を行い、エッチング溝１９を形成する。
【００４０】この場合、Ｓｉの（１００）に近い面方位
のウェハを使用すると、裏面１７とエッチング溝１９と
のなす角度θは、５４．７゜（条件により４０〜７０
゜）となる。なお、シリコン異方性エッチングについて
は、後で詳細に説明する。
のウェハを使用すると、裏面１７とエッチング溝１９と
のなす角度θは、５４．７゜（条件により４０〜７０
゜）となる。なお、シリコン異方性エッチングについて
は、後で詳細に説明する。
【００４１】さらに、図２（ｅ）に示すように、形成さ
れたエッチング溝１９の表面上に蒸着等により高透磁率
の第１の磁性体膜２３を形成するとともに、第１の絶縁
膜２５の上面で且つホール素子部１５に対向する位置に
第２の磁性体膜２７を積層する。これにより、ホール素
子部１５の近傍に第１の磁性体膜２３及び第２の磁性体
膜２７を配置した集磁体付ホール素子を形成することが
できる。
れたエッチング溝１９の表面上に蒸着等により高透磁率
の第１の磁性体膜２３を形成するとともに、第１の絶縁
膜２５の上面で且つホール素子部１５に対向する位置に
第２の磁性体膜２７を積層する。これにより、ホール素
子部１５の近傍に第１の磁性体膜２３及び第２の磁性体
膜２７を配置した集磁体付ホール素子を形成することが
できる。
【００４２】次に、第１の実施の形態の磁電変換素子の
第２の製造方法を図３を参照して説明する。ここでは、
ＳＯＩウェハの中でも、不純物濃度が良くコントロール
されたシリコン基板１１を用いた場合のプロセスフロー
を説明する。
第２の製造方法を図３を参照して説明する。ここでは、
ＳＯＩウェハの中でも、不純物濃度が良くコントロール
されたシリコン基板１１を用いた場合のプロセスフロー
を説明する。
【００４３】まず、図３（ａ）に示すように、基板に不
純物濃度が良くコントロールされたシリコン基板１１を
用い、第２の絶縁膜２９が形成されたシリコン基板１１
の表面１３側において、図３（ｂ）に示すように、Ｓｉ
エッチング処理を行い、ホール素子部１５を形成する。
さらに、図３（ｃ）に示すように、ホール素子部１５上
面にＳｉＯ2やＳｉＯ2＋ＳｉＮ等の第１の絶縁膜２５を
積層する。
純物濃度が良くコントロールされたシリコン基板１１を
用い、第２の絶縁膜２９が形成されたシリコン基板１１
の表面１３側において、図３（ｂ）に示すように、Ｓｉ
エッチング処理を行い、ホール素子部１５を形成する。
さらに、図３（ｃ）に示すように、ホール素子部１５上
面にＳｉＯ2やＳｉＯ2＋ＳｉＮ等の第１の絶縁膜２５を
積層する。
【００４４】次に、シリコン基板１１の裏面１７側にお
いて、図３（ｄ）に示すように、裏面１７からホール素
子部１５に対応する部分で第２の絶縁膜２９の下面まで
シリコン異方性エッチングにより台形形状にエッチング
を行い、エッチング溝１９を形成する。
いて、図３（ｄ）に示すように、裏面１７からホール素
子部１５に対応する部分で第２の絶縁膜２９の下面まで
シリコン異方性エッチングにより台形形状にエッチング
を行い、エッチング溝１９を形成する。
【００４５】さらに、図３（ｅ）に示すように、形成さ
れたエッチング溝１９の表面上に蒸着等により高透磁率
の第１の磁性体膜２３を形成する。これにより、ホール
素子部１５の近傍に第１の磁性体膜２３を配置した集磁
体付ホール素子を形成することができる。
れたエッチング溝１９の表面上に蒸着等により高透磁率
の第１の磁性体膜２３を形成する。これにより、ホール
素子部１５の近傍に第１の磁性体膜２３を配置した集磁
体付ホール素子を形成することができる。
【００４６】このように第１の実施の形態のホール素子
によれば、図示しないバイアス磁石からの外部磁界は、
第１の磁性体膜２３及び第２の磁性体膜２７により溝底
面２０及びギャップを通り、ホール素子部１５に集束さ
れる。すなわち、ホール素子部１５の表面及び裏面に鉛
直方向の磁界を集束させる。このため、低磁場でのホー
ル素子の感度が向上する。
によれば、図示しないバイアス磁石からの外部磁界は、
第１の磁性体膜２３及び第２の磁性体膜２７により溝底
面２０及びギャップを通り、ホール素子部１５に集束さ
れる。すなわち、ホール素子部１５の表面及び裏面に鉛
直方向の磁界を集束させる。このため、低磁場でのホー
ル素子の感度が向上する。
【００４７】また、第１の磁性体膜２３及び第２の磁性
体膜２７が磁性体層３１と非磁性体層３３とが交互に複
数回積層された多層膜からなるため、膜厚を厚くして
も、中間層としての非磁性体層３３が膜の内部応力を緩
和することがてきる。
体膜２７が磁性体層３１と非磁性体層３３とが交互に複
数回積層された多層膜からなるため、膜厚を厚くして
も、中間層としての非磁性体層３３が膜の内部応力を緩
和することがてきる。
【００４８】これは、磁性体層３１や非磁性体層３３の
膜厚を変えることによって、磁性体層に作用する磁気的
結合が変化し、単層の磁性体膜とは異なる磁気的性質を
示すからである。すなわち、磁性膜（磁性体層）と中間
層である非磁性膜（非磁性体層）の膜厚との組み合わせ
によって、Ｂ−Ｈ曲線が変化する。従って、磁気特性を
劣化させることなく、磁性体厚みを厚くすることができ
るので、集磁体としての効果を得ることができる。
膜厚を変えることによって、磁性体層に作用する磁気的
結合が変化し、単層の磁性体膜とは異なる磁気的性質を
示すからである。すなわち、磁性膜（磁性体層）と中間
層である非磁性膜（非磁性体層）の膜厚との組み合わせ
によって、Ｂ−Ｈ曲線が変化する。従って、磁気特性を
劣化させることなく、磁性体厚みを厚くすることができ
るので、集磁体としての効果を得ることができる。
【００４９】ここで、図４に薄い単層の磁性体膜の磁気
特性を示し、図５に厚い単層の磁性体膜の磁気特性を示
し、図６に多層の磁性体膜の磁気特性を示す。
特性を示し、図５に厚い単層の磁性体膜の磁気特性を示
し、図６に多層の磁性体膜の磁気特性を示す。
【００５０】図４に示すＢ−Ｈ曲線では、磁性体膜のＮ
ｉＦｅ層が１００ｎｍで、Ｔｉ層が３０ｎｍである薄い
単層であり、磁性体膜が薄い膜であるため、Ｂ−Ｈ曲線
の立ち上がりが良好で、ほとんどヒステリシスがない。
ｉＦｅ層が１００ｎｍで、Ｔｉ層が３０ｎｍである薄い
単層であり、磁性体膜が薄い膜であるため、Ｂ−Ｈ曲線
の立ち上がりが良好で、ほとんどヒステリシスがない。
【００５１】また、図５に示すＢ−Ｈ曲線では、磁性体
膜のＮｉＦｅ層が５００ｎｍで、Ｔｉ層が３０ｎｍであ
る厚い単層であり、ＮｉＦｅ層が厚いため、内部応力が
大きくなる。このため、Ｂ−Ｈ曲線の立ち上がりが悪化
して、ヒステリシスがでてくるため、磁気特性が劣化す
る。
膜のＮｉＦｅ層が５００ｎｍで、Ｔｉ層が３０ｎｍであ
る厚い単層であり、ＮｉＦｅ層が厚いため、内部応力が
大きくなる。このため、Ｂ−Ｈ曲線の立ち上がりが悪化
して、ヒステリシスがでてくるため、磁気特性が劣化す
る。
【００５２】一方、図６に示すＢ−Ｈ曲線では、磁性体
膜のＮｉＦｅ層が１００ｎｍで、Ｔｉ層が３０ｎｍであ
る多層膜（例えば、５層）であり、磁性体膜の膜厚が厚
くても、Ｔｉ層が内部応力を緩和する。このため、Ｂ−
Ｈ曲線の立ち上がりが良好で、ほとんどヒステリシスが
なくなっている。従って、磁気特性を劣化させることな
く、磁性体の膜厚を厚くすることができるので、集磁体
としての効果を得ることができる。すなわち、低磁場で
の感度を向上させることができる。
膜のＮｉＦｅ層が１００ｎｍで、Ｔｉ層が３０ｎｍであ
る多層膜（例えば、５層）であり、磁性体膜の膜厚が厚
くても、Ｔｉ層が内部応力を緩和する。このため、Ｂ−
Ｈ曲線の立ち上がりが良好で、ほとんどヒステリシスが
なくなっている。従って、磁気特性を劣化させることな
く、磁性体の膜厚を厚くすることができるので、集磁体
としての効果を得ることができる。すなわち、低磁場で
の感度を向上させることができる。
【００５３】また、シリコン異方性エッチング等のＩＣ
プロセスにより、シリコン基板１１内にホール素子部１
５を形成し、エッチング溝１９に第１の磁性体膜２３を
形成するので、最初の基板厚みからの大きな厚み増加が
なく、小型化を図ることができる。
プロセスにより、シリコン基板１１内にホール素子部１
５を形成し、エッチング溝１９に第１の磁性体膜２３を
形成するので、最初の基板厚みからの大きな厚み増加が
なく、小型化を図ることができる。
【００５４】さらに、第１の磁性体膜２３及び第２の磁
性体膜２３の形成を含め、シリコン基板１１上に沢山の
素子を一度に作成できるので、ホール素子の生産性が向
上する。さらに、シリコン基板１１を用いているので、
ホール素子以外の部分に増幅回路等のＩＣ（集積回路）
を組み込むことができる。
性体膜２３の形成を含め、シリコン基板１１上に沢山の
素子を一度に作成できるので、ホール素子の生産性が向
上する。さらに、シリコン基板１１を用いているので、
ホール素子以外の部分に増幅回路等のＩＣ（集積回路）
を組み込むことができる。
【００５５】また、第１の絶縁膜２５を介してホール素
子部１５の上部に第２の磁性体膜２７を配置したので、
第１の磁性体膜２３と第２の磁性体膜２７との相乗効果
によりよりホール素子部１５に、より多くの外部磁界が
集束するので、ホール素子の感度がさらに向上すること
ができる。
子部１５の上部に第２の磁性体膜２７を配置したので、
第１の磁性体膜２３と第２の磁性体膜２７との相乗効果
によりよりホール素子部１５に、より多くの外部磁界が
集束するので、ホール素子の感度がさらに向上すること
ができる。
【００５６】さらに、基板にＳＯＩウェハを用いること
により、第２の絶縁膜２９のエッチストップ効果によっ
て、ホール素子部１５と第１の磁性体膜２３との距離の
制御性が良くなる。このため、できるだけホール素子部
１５の近傍まで第１の磁性体膜２３を近づけることがで
きるので、ホール素子の感度がより向上する。
により、第２の絶縁膜２９のエッチストップ効果によっ
て、ホール素子部１５と第１の磁性体膜２３との距離の
制御性が良くなる。このため、できるだけホール素子部
１５の近傍まで第１の磁性体膜２３を近づけることがで
きるので、ホール素子の感度がより向上する。
【００５７】図７に第２の実施の形態の磁電変換素子の
構成図を示す。図７に示す磁電変換素子は、図１に示す
磁電変換素子に対して、第２の磁性体膜２７が削除され
ている点が異なる。
構成図を示す。図７に示す磁電変換素子は、図１に示す
磁電変換素子に対して、第２の磁性体膜２７が削除され
ている点が異なる。
【００５８】このようなホール素子によれば、第１の磁
性体膜２３が集磁体として動作し、第１の実施の形態の
ホール素子の効果とほぼ同様な効果が得られる。また、
第２の磁性体膜２７がないため、構成を簡素化すること
ができる。
性体膜２３が集磁体として動作し、第１の実施の形態の
ホール素子の効果とほぼ同様な効果が得られる。また、
第２の磁性体膜２７がないため、構成を簡素化すること
ができる。
【００５９】図８に第３の実施の形態の磁電変換素子の
構成図を示す。図８に示す磁電変換素子は、図１に示す
磁電変換素子に対して、第２の磁性体膜２７、第１の絶
縁膜２５及び第２の絶縁膜２９が削除されている点が異
なる。
構成図を示す。図８に示す磁電変換素子は、図１に示す
磁電変換素子に対して、第２の磁性体膜２７、第１の絶
縁膜２５及び第２の絶縁膜２９が削除されている点が異
なる。
【００６０】このようなホール素子によれば、第１の磁
性体膜２３が集磁体として動作し、第２の磁性体膜２
７、第１の絶縁膜２５及び第２の絶縁膜２９がないた
め、さらに、構成を簡素化することができる。
性体膜２３が集磁体として動作し、第２の磁性体膜２
７、第１の絶縁膜２５及び第２の絶縁膜２９がないた
め、さらに、構成を簡素化することができる。
【００６１】（シリコン異方性エッチング）次に、第１
の実施の形態乃至第３の実施の形態で上げたシリコン異
方性エッチングについて詳細に説明する。シリコン異方
性エッチングとは、ある種のアルカリエッチング液によ
りシリコンを異方的にエッチングするものである。これ
は、エッチング速度がシリコンの結晶面方位によって異
なるためであり、この性質を利用して横方向に狭く縦方
向に深いエッチング溝を作製できる。エッチング液とし
ては、ＥＤＰ、ＫＯＨ、Ｎ2Ｈ4、ＮａＯＨ等が上げられ
る。
の実施の形態乃至第３の実施の形態で上げたシリコン異
方性エッチングについて詳細に説明する。シリコン異方
性エッチングとは、ある種のアルカリエッチング液によ
りシリコンを異方的にエッチングするものである。これ
は、エッチング速度がシリコンの結晶面方位によって異
なるためであり、この性質を利用して横方向に狭く縦方
向に深いエッチング溝を作製できる。エッチング液とし
ては、ＥＤＰ、ＫＯＨ、Ｎ2Ｈ4、ＮａＯＨ等が上げられ
る。
【００６２】図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）に
（１００）面シリコンウェハのエッチング形状を示す。
（１００）面をもつシリコン基板にエッチング用のマス
ク窓を通して深いシリコンエッチングを行ったとき、
（１００）面上で（１１０）方向に配列した４個の辺に
より囲まれたエッチング溝が形成される。
（１００）面シリコンウェハのエッチング形状を示す。
（１００）面をもつシリコン基板にエッチング用のマス
ク窓を通して深いシリコンエッチングを行ったとき、
（１００）面上で（１１０）方向に配列した４個の辺に
より囲まれたエッチング溝が形成される。
【００６３】エッチング窓の形状により、最終的にエッ
チングされる溝の形状が異なる。図９（ａ）に示すよう
に、エッチング溝４１は、任意の形状をしたマスク窓５
１に外接する矩形（長方形）となり、図９（ｂ）に示す
ように、エッチング溝４３は、円形のマスク窓５３に外
接する矩形（正方形）となる。図９（ｃ）では、一辺が
（１１０）方向に配列した長方形のマスク窓５５を通し
てエッチングを行ったときのエッチング形状を示してい
る。
チングされる溝の形状が異なる。図９（ａ）に示すよう
に、エッチング溝４１は、任意の形状をしたマスク窓５
１に外接する矩形（長方形）となり、図９（ｂ）に示す
ように、エッチング溝４３は、円形のマスク窓５３に外
接する矩形（正方形）となる。図９（ｃ）では、一辺が
（１１０）方向に配列した長方形のマスク窓５５を通し
てエッチングを行ったときのエッチング形状を示してい
る。
【００６４】図１０に（１００）面シリコンウェハのエ
ッチング形状断面図を示す。エッチング溝は、（１１
１）面に配向した４つの壁により構成される。溝が小さ
いときには、同図の左に示すようにエッチング溝が逆ピ
ラミッドの形状となり、エッチングが自動的に停止す
る。（１１１）面は基板表面（１００）面と５４．７度
の傾きをもっているため、このエッチングの深さはエッ
チング溝の一辺の長さに２の平方根を除した値となる。
ッチング形状断面図を示す。エッチング溝は、（１１
１）面に配向した４つの壁により構成される。溝が小さ
いときには、同図の左に示すようにエッチング溝が逆ピ
ラミッドの形状となり、エッチングが自動的に停止す
る。（１１１）面は基板表面（１００）面と５４．７度
の傾きをもっているため、このエッチングの深さはエッ
チング溝の一辺の長さに２の平方根を除した値となる。
【００６５】また、エッチング溝が大きくなると、同図
の右に示すようにエッチングの底に薄いダイアフラム面
（図１の溝底面２０に対応）が形成される。このダイア
フラム面の大きさはエッチング開始時のマスク窓の大き
さよりも、エッチング深さの２の平方根だけ小さい値と
なる。
の右に示すようにエッチングの底に薄いダイアフラム面
（図１の溝底面２０に対応）が形成される。このダイア
フラム面の大きさはエッチング開始時のマスク窓の大き
さよりも、エッチング深さの２の平方根だけ小さい値と
なる。
【００６６】なお、本発明は前述した第１の実施の形態
乃至第３の実施の形態に限定されるものではなく、第１
の実施の形態乃至第３の実施の形態を組み合わせて用い
ても良い。
乃至第３の実施の形態に限定されるものではなく、第１
の実施の形態乃至第３の実施の形態を組み合わせて用い
ても良い。
【００６７】また、第１の実施の形態乃至第３の実施の
形態では、シリコン基板１１にシリコンウェハを用い、
シリコン異方性エッチングを行い、エッチング溝１９に
磁性体膜を配置し、シリコンウェハに鉛直方向の磁界を
集束させた。従って、シリコンウェハ上に形成でき、素
子に鉛直な方向に感度があるものであれば、シリコンホ
ール素子以外の磁電変換素子を用いても良い。
形態では、シリコン基板１１にシリコンウェハを用い、
シリコン異方性エッチングを行い、エッチング溝１９に
磁性体膜を配置し、シリコンウェハに鉛直方向の磁界を
集束させた。従って、シリコンウェハ上に形成でき、素
子に鉛直な方向に感度があるものであれば、シリコンホ
ール素子以外の磁電変換素子を用いても良い。
【００６８】さらに、第１の実施の形態乃至第３の実施
の形態では、エッチング溝１９を台形形状としたが、台
形形状に限定されるものではなく、裏面からホール素子
部１５に向かうに従って小径となるテーパ状になってい
れば良い。従って、テーパ状の角形溝やテーパ状の円筒
溝などでも良い。
の形態では、エッチング溝１９を台形形状としたが、台
形形状に限定されるものではなく、裏面からホール素子
部１５に向かうに従って小径となるテーパ状になってい
れば良い。従って、テーパ状の角形溝やテーパ状の円筒
溝などでも良い。
【００６９】
【発明の効果】請求項１の発明の磁電変換素子、請求項
６の発明の磁電変換素子の製造方法によれば、外部磁界
はテーパ状の溝部の表面に形成された第１の磁性体膜に
より磁電変換素子部に集束される。すなわち、磁電変換
素子部の表面及び裏面に鉛直方向の磁界を集束させるた
め、低磁場での磁電変換素子の感度が向上する。また、
第１の磁性体膜が磁性体層と非磁性体層とが交互に複数
回積層された多層膜からなるため、膜厚を厚くしても、
中間層としての非磁性体層が膜の内部応力を緩和でき、
これによって、磁気特性を劣化させることなく、磁性体
厚みを厚くできるので、集磁体としての効果を得ること
ができる。
６の発明の磁電変換素子の製造方法によれば、外部磁界
はテーパ状の溝部の表面に形成された第１の磁性体膜に
より磁電変換素子部に集束される。すなわち、磁電変換
素子部の表面及び裏面に鉛直方向の磁界を集束させるた
め、低磁場での磁電変換素子の感度が向上する。また、
第１の磁性体膜が磁性体層と非磁性体層とが交互に複数
回積層された多層膜からなるため、膜厚を厚くしても、
中間層としての非磁性体層が膜の内部応力を緩和でき、
これによって、磁気特性を劣化させることなく、磁性体
厚みを厚くできるので、集磁体としての効果を得ること
ができる。
【００７０】請求項２の発明の磁電変換素子、請求項７
の発明の磁電変換素子の製造方法によれば、第１の絶縁
膜を介して磁電変換素子部の上部に多層膜からなる第２
の磁性体膜を配置したので、第１の磁性体膜と第２の磁
性体膜との相乗効果により磁電変換素子部に、より多く
の外部磁界が集束するので、磁電変換素子の感度がさら
に向上する。
の発明の磁電変換素子の製造方法によれば、第１の絶縁
膜を介して磁電変換素子部の上部に多層膜からなる第２
の磁性体膜を配置したので、第１の磁性体膜と第２の磁
性体膜との相乗効果により磁電変換素子部に、より多く
の外部磁界が集束するので、磁電変換素子の感度がさら
に向上する。
【００７１】請求項３の発明の磁電変換素子、請求項８
の発明の磁電変換素子の製造方法によれば、磁電変換素
子部と第１の磁性体膜との間に第２の絶縁膜が形成され
ているため、第２の絶縁膜のエッチストップ効果によっ
て、磁電変換素子部と第１の磁性体膜との距離の制御性
が良くなる。このため、できるだけ磁電変換素子部の近
傍まで第１の磁性体膜を近づけることができるので、磁
電変換素子の感度がより向上する。
の発明の磁電変換素子の製造方法によれば、磁電変換素
子部と第１の磁性体膜との間に第２の絶縁膜が形成され
ているため、第２の絶縁膜のエッチストップ効果によっ
て、磁電変換素子部と第１の磁性体膜との距離の制御性
が良くなる。このため、できるだけ磁電変換素子部の近
傍まで第１の磁性体膜を近づけることができるので、磁
電変換素子の感度がより向上する。
【００７２】請求項４の発明の磁電変換素子、請求項９
の発明の磁電変換素子の製造方法によれば、磁性体層
が、ＮｉＦｅ層からなり、非磁性体層が、Ｔｉ層からな
ることで、磁性体膜の内部応力をより緩和することがで
き、磁気特性を劣化させることなく、磁性体膜の厚みを
厚くすることができるため、集磁体としての効果が大と
なる。
の発明の磁電変換素子の製造方法によれば、磁性体層
が、ＮｉＦｅ層からなり、非磁性体層が、Ｔｉ層からな
ることで、磁性体膜の内部応力をより緩和することがで
き、磁気特性を劣化させることなく、磁性体膜の厚みを
厚くすることができるため、集磁体としての効果が大と
なる。
【００７３】請求項５の磁電変換素子の発明、請求項１
０の発明の磁電変換素子の製造方法によれば、異方性エ
ッチングを用いて溝部を台形形状に形成するので、この
溝部に埋め込まれた台形形状の第１の磁性体膜、第２の
磁性体膜により外部磁界が磁電変換素子部に集束されや
すくなる。
０の発明の磁電変換素子の製造方法によれば、異方性エ
ッチングを用いて溝部を台形形状に形成するので、この
溝部に埋め込まれた台形形状の第１の磁性体膜、第２の
磁性体膜により外部磁界が磁電変換素子部に集束されや
すくなる。
【図１】本発明の第１の実施の形態の磁電変換素子の構
成図である。
成図である。
【図２】第１の実施の形態の磁電変換素子の第１の製造
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の磁電変換素子の第２の製造
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図４】薄い単層の磁性体膜の磁気特性を示す図であ
る。
る。
【図５】厚い単層の磁性体膜の磁気特性を示す図であ
る。
る。
【図６】多層の磁性体膜の磁気特性を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の磁電変換素子の構
成図である。
成図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の磁電変換素子の構
成図である。
成図である。
【図９】（１００）面シリコンウェハのエッチング形状
を示す図である。
を示す図である。
【図１０】（１００）面シリコンウェハのエッチング形
状断面図である。
状断面図である。
【図１１】従来の集磁体付きホール素子の一例を示す構
成図である。
成図である。
【図１２】従来の集磁体付きホール素子の他の例を示す
構成図である。
構成図である。
【図１３】従来の磁電変換素子を示す構成図である。
１１ シリコン基板
１３ 表面
１５ ホール素子部
１７ 裏面
１９ エッチング溝
２０ 溝底面
２３ 第１の磁性体膜
２５ 第１の絶縁膜
２７ 第２の磁性体膜
２９ 第２の絶縁膜
３１ 磁性体層
３３ 非磁性体層
４１，４３，４５ マスク窓
１０１ ホール素子本体
１０３ サブスレート
１０５ リードフレーム
１１１ トップジャッケット
１１３ 接着剤
１２７ 集磁体
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｈ
(56)参考文献 特開 平９−129944（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−236338（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−36717（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−111662（ＪＰ，Ａ)
実開 昭62−142862（ＪＰ，Ｕ)
平成９年度電気関係学会東海支部連合
大会，1997年 ９月，ｐ．189
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 43/06
G01R 33/07
G01R 33/09
H01L 43/02
H01L 43/04
H01L 43/08
Claims (10)
- 【請求項１】 半導体素子からなるシリコンウェハと、 このシリコンウェハの表面側又は裏面側のいずれか一方
の面側に形成され且つ外部磁界の大きさに応じた電気信
号を出力する磁電変換素子部と、 前記シリコンウェハの表面側又は裏面側のいずれか他方
の面側の前記磁電変換素子部に対向するシリコンウェハ
部分で且つ前記磁電変換素子部の近傍までのシリコンウ
ェハ部分に、前記他方の面から前記磁電変換素子部に向
かうに従って小径となるテーパ状に形成された溝部と、 この溝部の表面上に形成され且つ磁性体層と非磁性体層
とが交互に複数回積層された多層膜からなるとともに前
記外部磁界を前記磁電変換素子部に集束させる第１の磁
性体膜と、を備えることを特徴とする磁電変換素子。 - 【請求項２】 さらに、前記シリコンウェハの一方の面
上に積層された第１の絶縁膜と、 この第１の絶縁膜の上に積層され且つ前記磁電変換素子
部に対向する位置に配置された前記多層膜からなる第２
の磁性体膜と、を備えることを特徴とする請求項１記載
の磁電変換素子。 - 【請求項３】 前記磁電変換素子部と前記第１の磁性体
膜との間に形成された第２の絶縁膜を備えることを特徴
とする請求項１または請求項２記載の磁電変換素子。 - 【請求項４】 前記磁性体層は、ＮｉＦｅ層からなり、
前記非磁性体層は、Ｔｉ層からなることを特徴とする請
求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の磁電変換素
子。 - 【請求項５】 前記溝部は、異方性エッチングにより台
形溝に形成されてなることを特徴とする請求項１乃至請
求項４のいずれか１項記載の磁電変換素子。 - 【請求項６】 半導体素子からなるシリコンウェハの表
面側又は裏面側のいずれか一方の面側に外部磁界の大き
さに応じた電気信号を出力する磁電変換素子部を形成す
る第１の工程と、 前記シリコンウェハの表面側又は裏面側のいずれか他方
の面側の前記磁電変換素子部に対向するシリコンウェハ
部分で且つ前記磁電変換素子部の近傍までのシリコンウ
ェハ部分に、前記他方の面から前記磁電変換素子部に向
かうに従って小径となるテーパ状の溝部を形成する第２
の工程と、 磁性体層と非磁性体層とが交互に複数回積層された多層
膜からなるとともに前記外部磁界を前記磁電変換素子部
に集束させるための第１の磁性体膜を前記溝部の表面上
に形成する第３の工程と、を含むことを特徴とする磁電
変換素子の製造方法。 - 【請求項７】 さらに、前記シリコンウェハの一方の面
上に第１の絶縁膜を積層する第４の工程と、 前記第１の絶縁膜上の前記磁電変換素子部に対向する位
置に前記多層膜からなる第２の磁性体膜を積層する第５
の工程と、を含むことを特徴とする請求項６記載の磁電
変換素子の製造方法。 - 【請求項８】 前記磁電変換素子部と前記第１の磁性体
膜との間に第２の絶縁膜を形成する第６の工程を含むこ
とを特徴とする請求項６または請求項７記載の磁電変換
素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記磁性体層は、ＮｉＦｅ層からなり、
前記非磁性体層は、Ｔｉ層からなることを特徴とする請
求項６乃至請求項８のいずれか１項記載の磁電変換素子
の製造方法。 - 【請求項１０】 前記溝部を、異方性エッチングにより
台形溝に形成したことを特徴とする請求項６乃至請求項
９のいずれか１項記載の磁電変換素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15282199A JP3494921B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 磁電変換素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15282199A JP3494921B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 磁電変換素子及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000340856A JP2000340856A (ja) | 2000-12-08 |
| JP3494921B2 true JP3494921B2 (ja) | 2004-02-09 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15282199A Expired - Fee Related JP3494921B2 (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 磁電変換素子及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3494921B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8552720B2 (en) | 2008-03-18 | 2013-10-08 | Ricoh Company, Ltd. | Mobile information terminal apparatus and magnetic sensor, including magnetoresistive detecting device |
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-
1999
- 1999-05-31 JP JP15282199A patent/JP3494921B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|
| 平成９年度電気関係学会東海支部連合大会，１９９７年 ９月，ｐ．１８９ |
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| JP2000340856A (ja) | 2000-12-08 |
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