JPH09129944A - 磁電変換素子 - Google Patents

磁電変換素子

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JPH09129944A
JPH09129944A JP7282884A JP28288495A JPH09129944A JP H09129944 A JPH09129944 A JP H09129944A JP 7282884 A JP7282884 A JP 7282884A JP 28288495 A JP28288495 A JP 28288495A JP H09129944 A JPH09129944 A JP H09129944A
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JP
Japan
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magnetic flux
substrate
sensing element
openings
film
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JP7282884A
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English (en)
Inventor
Junji Shigeta
淳二 重田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】特に高い感度を有する磁電変換素子の構造とそ
れを実現する方法を提供する。 【解決手段】基板1の表面に磁束感知素子2を形成後、
基板1および表面保護膜3に孔をあけて、高透磁率材を
埋め込み、高透磁率材間の間隙を極めて狭くするととも
に高透磁率材の形状を錐形にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高い感度を有するホ
ール素子などの磁電変換素子に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ホール素子,磁気抵抗素子など磁
束を感知して電気信号に変換する素子を高感度化する場
合、これらの磁束感知素子を、フェライトなどの高透磁
率材で挟んで磁束を収束するという方法が知られてい
る。この方法は、たとえばソリッド ステート エレク
トロニクス第7巻(1964年)323〜333頁(Sol
idState Electronics,vol7,p323〜333(19
64))に記載されている。このとき効率良く磁束を収
束し、感度を高めるには、磁束感知素子を挟むための磁
束収束材間のギャップをできるだけ狭くし、また磁束収
束材の先端をできるだけ細くすることが重要であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、図2
に示すように、基板1の上に磁束感知素子2,表面保護
膜3,電極配線4などを形成したのち接着剤5によって
あらかじめ適当な形状に加工された高透磁率材よりなる
磁束収束材6,7を貼り付けていた。しかし、この方法
では、基板および接着剤の厚さのため、磁束収束材間の
ギャップをあまり狭くすることができなかった。また基
板自身を高透磁率材で形成すればギャップは狭くできる
ものの磁束収束材の先端を細くできないという問題があ
った。
【0004】
【課題を解決するための手段】図1は本発明による磁電
変換素子の断面図である。本発明では、磁束感知素子2
を形成した基板1に、前記磁束感知素子に位置合わせさ
れた孔をあけ、その孔に高透磁率材6,7を埋め込む。
また、上記磁束収束材の先端を細くする。
【0005】本発明によれば、特に半導体基板上に磁束
感知素子を形成した場合は、両面アライナによるフォト
エッチングなど周知の半導体集積回路製造技術を用い
て、極めて正確な位置に孔開けが可能となる。また磁束
感知素子の表面側の磁束収束材と基板側の磁束収束材と
は、両者を正確に位置合わせする必要があるが、これも
表面保護膜を厚く形成し、半導体集積回路製造技術を用
いて正確な位置に孔開けをしたのち高透磁率材を埋め込
むことによって容易に実現できる。
【0006】上記の様に、基板あるいは表面保護膜に孔
を開けて、磁束を収束させるための高透磁率材を埋め込
んだ構造とし、対応する高透磁率材間のギャップを狭く
し、両者の先端を細くして磁束収束材を形成することに
より、磁束感知素子に印加する磁束密度を大きくして感
度を向上することができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図を参照して説明
する。図3ないし図5は図1に示した本発明の磁電変換
素子を形成する工程の例を示す図である。
【0008】まずGaAs基板8上にエッチングストッ
パ層9としてAlGaAs層を形成し、その上に導電性GaA
s層等を形成してGaAsホール素子10を形成する。
次いで配線11,SiO2 による第1表面保護膜12を
形成する(図3(a))。次いでポリイミド膜を多重塗布
法で厚さ500μm程度まで塗布し第2表面保護膜13
を形成する(図3(b))。
【0009】次いでマスク材としてAl膜14を被着
し、フォトレジスト15を塗布して、ホール素子10に
フォトアライナにより位置合わせしてパターニングを行
い、Al膜14および第2表面保護膜(ポリイミド膜)
13をエッチングして開孔部16を設ける。このときポ
リイミド膜をエッチングするためのヒドラジンを成分と
する液はSiO2 膜12を侵食しないため開孔エッチン
グの進行はSiO2 膜12によって停止する(図4
(a))。次いでフォトレジスト15,Al膜14を除去
したのち、GaAs基板8に対して同様の方法で開孔1
7を設ける。この時開孔17の位置は開孔16と合わせ
る必要があるのでパターニングには両面アライナを用い
る。GaAs基板のエッチング材にCCl4 など適当な
ものを選べば開孔エッチングはAlGaAsストッパ層9で停
止する(図4(b))。
【0010】次いでウェハ両面にNi膜18を被着し、
フォトレジスト19で開孔部以外を覆ったのちNi膜を
電極として高透磁率材であるパーマロイ20をめっきす
る。このときNi膜18とホール素子10はSiO2
12およびAlGaAsストッパ層9で絶縁されているため、
めっき工程でホール素子10の特性が変化することはな
い(図5(a))。次いでフォトレジスト19および露出
したNi膜を除去したのち配線11のパッド部21を露
出させればホール素子10の両面に高透磁率材を埋め込
んだ構造を持つ磁電変換素子が完成する(図5(b))。
【0011】次に本発明の第2の実施例を図6および図
7を参照して説明する。第1の実施例では高透磁率材の
位置は正確に決められるものの、その形状は開孔形成の
ためのエッチングで定まり、正確な制御は困難であっ
た。本発明の第2の実施例はこの問題を解決するもので
ある。
【0012】第1の実施例と同様に、まずGaAs基板
8上にエッチングストッパ層9としてAlGaAs層を形成
し、その上に導電性GaAs層等を形成してGaAsホ
ール素子10を形成する。次いで配線11,SiO2
よる第1表面保護膜12を形成する。次いでポリイミド
膜を多重塗布法で厚さ500μm程度まで塗布し第2表
面保護膜13を形成し、第1の実施例と同様エッチング
により開孔部16を設ける(図6(a))。次に石英ガラ
スを円錐状に引き延ばし、所定の寸法とした型材22を
マイクロマニピレータを用いて開孔部16に挿入し、開
孔部16との間隙に充填材としてポリイミド23を充填
する(図6(b))。
【0013】充填材23を硬化させたのち型材22を引
き抜けば円錐形の開孔部16が形成される。次にGaA
s基板8に対しても、第1の実施例と同様にドライエッ
チングで開孔部17を設け、型材22を挿入して間隙を
充填材23で充填したのち型材22を引き抜く。このよ
うにしてGaAsホール素子10の両面に所定の寸法の
円錐状の開孔部16,17が形成される(図7(a))。
その後、第1の実施例と同様に開孔部16,17にパー
マロイ20を埋め込めばホール素子10の両面に所定の
寸法,形状を持つ高透磁率材を埋め込んだ構造を持つ磁
電変換素子が完成する(図7(b))。
【0014】ホール素子の出力はホール素子を垂直に貫
通する磁束の密度に比例する。図7(b)のような円錐
形状のパーマロイを形成し、その間隔L1を0.2μm
,全厚さL2を1mm,下部直径A1を10μm,上部
直径A2を100μmとした場合、パーマロイ間隙部の
磁束密度は外部磁束密度の2500倍に凝縮することが
できた。
【0015】これに対して図2のように基板および表面
保護膜の上下に高透磁率材を貼り付ける従来の方法では
全厚さを5mm程度に抑えた場合、百倍程度しか凝縮でき
なかったのに比し、本発明の方法により大幅な改善が可
能となった。
【0016】実施例では磁束感知素子としてホール素子
を用いたが、磁気抵抗素子を用いてもよいことは勿論で
ある。また基板材料は半導体に限らず、磁束感知素子と
選択的にエッチングが可能な材料ならばよい。また基板
材料にSi,GaAsを用いた場合は、磁束感知素子と
ともに増幅回路,スイッチ回路などを同一基板に集積す
ることができる。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば磁束感知素子に外部信号
磁束の密度を極めて大きくして印加することが可能とな
り、極めて感度の良い磁電変換素子を実現することでき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による磁電変換素子の断面図。
【図2】従来の磁電変換素子の断面図。
【図3】本発明の第1の実施例を示す工程図。
【図4】本発明の第1の実施例を示す工程図。
【図5】本発明の第1の実施例を示す工程図。
【図6】本発明の第2の実施例を示す工程図。
【図7】本発明の第2の実施例を示す工程図。
【符号の説明】
1…基板、2…磁束感知素子、3…表面保護膜、4…電
極配線、5…接着剤、6,7…磁束収束材。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に形成された導電層および表面保護
    膜よりなるホール素子,磁気抵抗素子の磁束感知素子
    と、前記基板あるいは前記表面保護膜の少なくとも一方
    に埋め込まれ、前記磁束感知素子に位置合わせされた高
    透磁率材よりなることを特徴とする磁電変換素子。
  2. 【請求項2】請求項1において、前記高透磁率材が錐形
    の形状である磁電変換素子。
  3. 【請求項3】基板表面上に導電層を形成してホール素
    子,磁気抵抗素子等の磁束感知素子を形成する工程,前
    記基板裏面に前記磁束感知素子に位置合わせされた孔を
    形成する工程,前記裏面孔を高透磁率材で埋め込む工程
    を含むことを特徴とする磁電変換素子の製造法。
  4. 【請求項4】基板表面上に導電層を形成してホール素
    子,磁気抵抗素子等の磁束感知素子および表面保護膜を
    形成する工程,前記表面保護膜に前記磁束感知素子に位
    置合わせされた孔を形成する工程,前記表面孔を高透磁
    率材で埋め込む工程を含むことを特徴とする磁電変換素
    子の製造法。
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