JP4613661B2 - 3軸磁気センサの製法 - Google Patents
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Description
請求項1に記載の発明は、正方形のシリコン基板上に、トランジスタ層を積層すると共に前記トランジスタ層の中心に、Z軸方向に感知軸を有するホール素子を同時に形成し、前記トランジスタ層の上に配線層を形成し、前記配線層の上に絶縁層を形成し、前記絶縁層の上に、Z軸方向に対して垂直なX軸方向およびY軸方向に感知軸を有する複数個の磁気抵抗効果素子を形成する3軸磁気センサの製法であって、前記磁気抵抗効果素子を、平行に配置された複数の帯状の素子本体が、バイアス磁石を介して接続され、前記素子本体が、磁化の向きが所定の向きに固定されたピンド層、および磁化の向きが外部磁界の向きに応じて変化するフリー層を備えたもので構成し、前記磁気抵抗効果素子を、前記基板の周辺部に2個ずつ配置する時に、X軸方向に感知軸を有するように、X軸方向に対して垂直なY軸方向に沿って、前記絶縁層表面の中心点に対して互いに対称の位置に、前記磁気抵抗効果素子を2個ずつ対向配置して、対向する磁気抵抗効果素子同士でバイアス磁界が逆方向になるようにするとともに、Y軸方向に感知軸を有するように、X軸方向に沿って、前記絶縁層表面の中心点に対して互いに対称の位置となるように、前記磁気抵抗効果素子を2個ずつ対向配置して、対向する磁気抵抗効果素子同士でバイアス磁界が逆方向になるようにし、前記基板の中心において、前記磁気抵抗効果素子のバイアス磁界が互いに打ち消されるようにすることを特徴とする3軸磁気センサの製法である。
図1および図2は、本発明の磁気センサの一例を模式的に示すものである。
図1は、本発明の磁気センサの構造を具体的に示すものであり、符号1はシリコン基板を示し、シリコン基板1上には、トランジスタ2が積層される。トランジスタ2の中央部には、ホール素子7が設けられている。
トランジスタ2上には、配線層3が積層され、この配線層3の中央部には、ホール素子7に近接してホール素子検査用コイル8が設けられている。
配線層3上には、絶縁層4が積層され、絶縁層4上には、GMR素子9が設けられており、保護膜6で被覆され、外界より保護されている。
4個のGMR素子16,17,18,19は、図に示した座標軸におけるY軸方向に沿って、2個ずつ並んで設けられており、X軸方向にその感知軸を有するものである。
GMR素子16,17とGMR素子18,19は、絶縁層4の表面の中心点に対して、互いに対称の位置となるように設けられている。
GMR素子12,13とGMR素子14,15は、絶縁層4の表面の中心点に対して、互いに対称の位置となるように設けられている。
なお、8個のGMR素子12ないし19は、図1の断面図においては、これらを代表して9と表示している。
また、図2(b)に示した矢印は、GMR素子の感知軸の向きを示すものである。
ここでは、シリコンを用いた場合を例示して、3軸磁気センサの構造と半導体プロセスについて述べる。
コンタクトホール35、36および39には、タングステン等が注入される。
図4に示すように、シリコン基板1の表面全体を、熱酸化により厚さ15nm程度の酸化ケイ素からなるパッド酸化膜43で被覆する。さらにパッド酸化膜43を、化学気相成長法(CVD法)により、耐酸化膜である150nm程度の窒化ケイ素膜44で被覆する。
ホール素子の拡散層は、トランジスタの電界緩和層28,29と同じ工程で作ることも可能である。
図10に示すように、トランジスタ2上に、ホール素子検査用コイル8を含む配線層3を形成する。図15に示すように、ホール素子検査用コイル8は、トランジスタ2中のホール素子7の上方近傍に、ホール素子7を取り囲むように設ける。
これにより、図14に示すように、絶縁層4上にGMR素子9が形成される。なお、GMR素子9は、図2(b)に示す8個のGMR素子12ないし19のうち、2個を代表するものとして示している。
よって、この磁気センサは、ホール素子7が、GMR素子12ないし19より離間した位置に設けられ、GMR素子のバイアス磁石の磁界の影響を受けないため、高感度な3軸磁気センサとなる。
またホール素子7が、トランジスタ2の形成時に同一の薄膜形成プロセスで形成され、ホール素子検査用コイル8が、配線層3形成時に同一の薄膜形成プロセスで形成されるため、簡略な基板組立工程で得られる、小型で簡便な構造の3軸磁気センサとなる。
Claims (2)
- 正方形のシリコン基板上に、トランジスタ層を積層すると共に前記トランジスタ層の中心に、Z軸方向に感知軸を有するホール素子を同時に形成し、前記トランジスタ層の上に配線層を形成し、前記配線層の上に絶縁層を形成し、前記絶縁層の上に、Z軸方向に対して垂直なX軸方向およびY軸方向に感知軸を有する複数個の磁気抵抗効果素子を形成する3軸磁気センサの製法であって、
前記磁気抵抗効果素子を、平行に配置された複数の帯状の素子本体が、バイアス磁石を介して接続され、前記素子本体が、磁化の向きが所定の向きに固定されたピンド層、および磁化の向きが外部磁界の向きに応じて変化するフリー層を備えたもので構成し、
前記磁気抵抗効果素子を、前記基板の周辺部に2個ずつ配置する時に、X軸方向に感知軸を有するように、X軸方向に対して垂直なY軸方向に沿って、前記絶縁層表面の中心点に対して互いに対称の位置に、前記磁気抵抗効果素子を2個ずつ対向配置して、対向する磁気抵抗効果素子同士でバイアス磁界が逆方向になるようにするとともに、Y軸方向に感知軸を有するように、X軸方向に沿って、前記絶縁層表面の中心点に対して互いに対称の位置となるように、前記磁気抵抗効果素子を2個ずつ対向配置して、対向する磁気抵抗効果素子同士でバイアス磁界が逆方向になるようにし、
前記基板の中心において、前記磁気抵抗効果素子のバイアス磁界が互いに打ち消されるようにすることを特徴とする3軸磁気センサの製法。 - 前記配線層を形成する際に、ホール素子検査用コイルを同時に形成することを特徴とする請求項1記載の3軸磁気センサの製法。
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