專利名稱：磁傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具備由化合物半導(dǎo)體形成的感磁部的磁傳感器，更詳細地說，涉及一種具備感磁部以及能夠調(diào)整靈敏度的修調(diào)(trimming)部的磁傳感器。
背景技術(shù)：
通常，磁傳感器廣泛應(yīng)用于電流檢測元件、位置檢測元件等，近年來，隨著不斷高精度化，降低磁傳感器的特性(靈敏度和偏移電壓)的偏差的要求越來越強烈。通常，在安裝磁傳感器的傳感器模塊的電路上，使用可變電阻等進行特性調(diào)整，但是，如果能夠在晶圓上降低磁傳感器的偏差，則電路上的個別調(diào)整被簡化，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化以及小型輕量化。圖IA以及圖IB是用于說明以往的磁傳感器的結(jié)構(gòu)圖，圖IA是俯視圖，圖IB是圖 IA中的IB-IB’線截面圖，圖2是表示圖IA的等效電路的電路圖。在圖中，附圖標記1表示感磁部，IaUb表示感磁部的輸入端子，lc、ld表示感磁部的輸出端子，2表示接合電極焊盤，5表示保護層，6表示襯底。如圖IA以及圖IB所示，以往的磁傳感器具有十字形狀圖案的感磁部1，該感磁部 1設(shè)置于襯底6上，由化合物半導(dǎo)體形成。如圖2所示，該感磁部1構(gòu)成橋電路，具備輸入端子la、Ib和輸出端子lc、ld。在這些輸入端子la、Ib和輸出端子lc、Id上分別連接有接合電極焊盤2。另外，在感磁部1上設(shè)置有保護層5。具有這種結(jié)構(gòu)的以往的磁傳感器不具有修調(diào)部，因此如圖2所示，對感磁部1的輸入端子la、lb之間直接施加恒定電壓Vin。磁傳感器的恒定電壓靈敏度由化合物半導(dǎo)體的遷移率和感磁部1的形狀(長度與寬度的比)以及恒定電壓Vin決定，因此元件之間(晶圓面內(nèi)以及晶圓之間)的半導(dǎo)體層的遷移率和感磁部形狀的偏差直接成為恒定電壓靈敏度的偏差，因此無法調(diào)整恒定電壓靈敏度。作為降低這種磁傳感器的特性偏差的方法，例如已知一種專利文獻1以及2所示那樣的對磁傳感器實施修調(diào)的方法。專利文獻1所述的技術(shù)與不等位電壓小的霍爾元件有關(guān)，采用了以下方法一邊測量霍爾電壓端子間的電壓，一邊在霍爾電壓端子和安裝部之間設(shè)置所需量的狹縫以及對感磁部鍍金屬，通過這種方法來調(diào)整偏移電壓。圖3是表示上述專利文獻1所述的磁傳感器的等效電路的電路圖，在圖中，附圖標記IlaUlb表示感磁部的輸入端子，IlcUld表示感磁部的輸出端子。在該專利文獻1中記載了能夠通過對感磁部進行修調(diào)來調(diào)整偏移電壓，但是施加給感磁部(橋電路)的電壓 Vin是固定的，因此無法調(diào)整恒定電壓靈敏度。另外，專利文獻2所述的技術(shù)與使用于速度傳感器、磁編碼器的磁傳感器有關(guān)，通過對磁阻元件中的構(gòu)成橋的電阻體照射激光進行修調(diào)來調(diào)整偏移電壓。這樣，在上述專利文獻1以及2所述的任一方法中，能夠在晶圓上調(diào)整偏移電壓， 但是無法進行靈敏度的調(diào)整。本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠在晶圓上調(diào)整靈敏度并且批量生產(chǎn)性良好的特性偏差小的磁傳感器。
專利文獻1 日本特開昭55-1:34992號公報專利文獻2 日本特開平1-199180號公報

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了達到這種目的而完成的，是一種磁傳感器，具備感磁部，該感磁部設(shè)置在襯底上，由化合物半導(dǎo)體形成，該磁傳感器的特征在于，上述感磁部具備輸入端子和輸出端子，在上述輸入端子中的至少一個輸入端子上經(jīng)由連接電極串聯(lián)連接有具有上述化合物半導(dǎo)體的修調(diào)部(相當于圖6的實施例1)。另外，本發(fā)明的特征在于，上述修調(diào)部具備修調(diào)層以及設(shè)置在該修調(diào)層上的第一化合物半導(dǎo)體層，該第一化合物半導(dǎo)體層的材料是修調(diào)用激光能夠透過的材料(相當于圖 7的實施例2)。另外，本發(fā)明的特征在于，上述修調(diào)部具備修調(diào)層以及設(shè)置在該修調(diào)層下的第二化合物半導(dǎo)體層，該第二化合物半導(dǎo)體層的材料是修調(diào)用激光能夠透過的材料(相當于圖 12的實施例3)。另外，本發(fā)明的特征在于，上述第一化合物半導(dǎo)體層和上述第二化合物半導(dǎo)體層由AWaAsSb層形成，上述修調(diào)層由InAs層形成。根據(jù)本發(fā)明，在磁傳感器的感磁部的輸入端子上經(jīng)由連接電極串聯(lián)連接有具有與感磁部相同的化合物半導(dǎo)體的修調(diào)部，一邊進行晶圓檢查(電檢查)，一邊利用激光修調(diào)來改變修調(diào)部的電阻值，由此能夠調(diào)整靈敏度，能夠提供批量生產(chǎn)性良好的特性偏差小的磁傳感器。


圖IA是用于說明以往的磁傳感器的結(jié)構(gòu)圖，是俯視圖。圖IB是圖IA中的IB-IB，線截面圖。圖2是表示圖IA的等效電路的電路圖。圖3是表示專利文獻1所記載的磁傳感器的等效電路的電路圖。圖4A是用于說明本發(fā)明的磁傳感器的實施方式的結(jié)構(gòu)圖，是俯視圖。圖4B是用于說明本發(fā)明的磁傳感器的實施方式的結(jié)構(gòu)圖，是圖4A中的IVB-IVB’ 線截面圖。圖5是表示圖4A的等效電路的電路圖。圖6是表示本發(fā)明的磁傳感器中的襯底與修調(diào)部的實施例1的結(jié)構(gòu)圖。圖7是表示本發(fā)明的磁傳感器中的襯底與具備第一化合物半導(dǎo)體層的修調(diào)部的實施例2的結(jié)構(gòu)圖。圖8A是以低功率被修調(diào)的InAs層截面的概念圖。圖8B是以高功率被修調(diào)的InAs層截面的概念圖。圖9A是以低功率被修調(diào)的InAs層截面的概念圖。圖9B是以高功率被修調(diào)的InAs層截面的概念圖。圖10是表示修調(diào)部切割率與恒定電壓靈敏度變化率之間的關(guān)系的圖。圖11是表示切割寬度與感磁部寬度的比率的圖。
圖12是表示本發(fā)明的磁傳感器中的襯底與具備第一和第二化合物半導(dǎo)體層的修調(diào)部的實施例3的結(jié)構(gòu)圖。圖13是即使使用低功率的激光InAs層整體也熔融和固化的樣子的圖。圖14是表示修調(diào)部切割率與恒定電壓靈敏度變化率之間的關(guān)系的圖。圖15是表示本發(fā)明的磁傳感器的實施例4的結(jié)構(gòu)圖。圖16是表示圖15的等效電路的電路圖。
具體實施例方式下面，參照

本發(fā)明的實施方式。圖4A以及圖4B是用于說明本發(fā)明的磁傳感器的實施方式的結(jié)構(gòu)圖，圖4A是俯視圖，圖4B是圖4A中的IVB-IVB’線截面圖，圖5是表示圖4A的等效電路的電路圖。在圖中，附圖標記21表示感磁部，21a、21b表示感磁部的輸入端子，21c、21d表示感磁部的輸出端子，22表示接合電極焊盤，23表示修調(diào)部，M表示連接電極，25表示保護層，沈表示襯底。本發(fā)明的磁傳感器具備十字形狀圖案的感磁部21，該感磁部21設(shè)置于襯底沈上， 由化合物半導(dǎo)體形成。該感磁部21具備輸入端子21a、21b和輸出端子21c、21d，在輸入端子21a、21b中的至少一個輸入端子21a上經(jīng)由連接電極M與具有化合物半導(dǎo)體的修調(diào)部 23串聯(lián)連接。通過這種結(jié)構(gòu)，修調(diào)部23與感磁部21經(jīng)由連接電極M串聯(lián)連接，例如，雖然施加給磁傳感器的電壓是固定的，但是通過利用激光修調(diào)調(diào)整修調(diào)部23的電阻值R來改變串聯(lián)連接的修調(diào)部23與感磁部21的電阻值R的比，能夠任意地調(diào)整施加給感磁部21的電壓。也就是說，在通過晶圓檢查來測量恒定電壓靈敏度等電特性時，通過一邊監(jiān)視恒定電壓靈敏度一邊改變修調(diào)部23的電阻值R，能夠?qū)⒂蛇w移率和感磁部21的形狀引起的磁傳感器之間的靈敏度偏差調(diào)整為固定值。這樣，當將圖3示出的以往的磁傳感器的等效電路與圖5示出的本發(fā)明的磁傳感器的等效電路進行比較時，兩者的不同點在于，以往施加給感磁部(橋電路)1的電壓是固定的，因此無法調(diào)整恒定電壓靈敏度，與此相對，在本發(fā)明中，通過改變修調(diào)部23的電阻值R，能夠任意地調(diào)整施加給感磁部(橋電路)21的電壓。實施例1圖6是表示本發(fā)明的磁傳感器中的襯底與修調(diào)部的實施例1的結(jié)構(gòu)圖，在圖中，附圖標記沈表示GaAs襯底，28表示InAs層(修調(diào)層)。此外，InAs層(修調(diào)層)觀與圖4A 和圖4B中的修調(diào)部23對應(yīng)。作為本發(fā)明的修調(diào)部23的材料，只要是與感磁部21相同的化合物半導(dǎo)體，則并不特別限定。存在以下方法通過MBE(分子束外延生長)法、MOCVD(金屬有機化學(xué)氣相沉積)法在GaAs、Si等襯底沈上形成化合物半導(dǎo)體薄膜或者對化合物半導(dǎo)體的GaAs襯底、 例如GaAs襯底離子注入Si等，之后，通過激活退火來形成修調(diào)部。當對由氧化硅、氮化硅等保護層25覆蓋的修調(diào)部23照射激光時，激光透過保護層 25而被修調(diào)層觀吸收，該修調(diào)層觀熔融和固化，由此電阻值R發(fā)生變化。在本發(fā)明中，修調(diào)層材料為化合物半導(dǎo)體，因此與使金屬材料蒸發(fā)而去除的通常的修調(diào)方法不同，雖說不能完全去除但是能夠一邊抑制對保護層25的損傷一邊進行修調(diào)。保護層25起到抑制水分等外部氣氛對化合物半導(dǎo)體層的腐蝕的作用，是制作可靠性高的器件所需要的。在進行激光修調(diào)之后形成保護層25也不是不可能，但是存在以下情況由于形成保護層25的工序中的熱歷程而通過修調(diào)調(diào)整的特性有可能產(chǎn)生偏移而不適于降低特性偏差；由于在工序的過程中進行修調(diào)，因此與在器件完成后的晶圓檢查時進行修調(diào)的情況相比檢查次數(shù)增加；以及當在沒有保護層25的狀態(tài)下進行修調(diào)時，As等有可能飛散而不適于環(huán)境，因此優(yōu)選在形成了保護層25的狀態(tài)下、即器件完成后進行修調(diào)。修調(diào)部23的層結(jié)構(gòu)可以是化合物半導(dǎo)體的單層結(jié)構(gòu)，也可以是層疊結(jié)構(gòu)(多層結(jié)構(gòu))，沒有特別限定，但是優(yōu)選在吸收修調(diào)用激光的修調(diào)層上設(shè)置修調(diào)用激光可透過的第一化合物半導(dǎo)體層(參照后述的實施例幻。另外，更優(yōu)選在吸收修調(diào)用激光的修調(diào)層下設(shè)置修調(diào)用激光可透過的第二化合物半導(dǎo)體層(參照后述的實施例3)。實施例2圖7是表示本發(fā)明的磁傳感器中的襯底與修調(diào)部的實施例2的結(jié)構(gòu)圖，在圖中，附圖標記沈表示GaAs襯底，38表示InAs層(修調(diào)層)，39表示AlGaAsSb層(第一化合物半導(dǎo)體層)。此外，InAs層(修調(diào)層)38和AWaAsSb層(第一化合物半導(dǎo)體層)39與圖4A 和圖4B中的修調(diào)部23對應(yīng)。當對由保護層25覆蓋的修調(diào)部23照射激光時，激光透過保護層25、第一化合物半導(dǎo)體層39后被修調(diào)層38吸收，該修調(diào)層38熔融和固化，由此電阻值R發(fā)生變化。如果保護層25與修調(diào)層38接觸，則在修調(diào)層38熔融和固化時對保護層25施加壓力，通過在修調(diào)層38與保護層25之間設(shè)置修調(diào)用激光可透過而不會被吸收的第一化合物半導(dǎo)體層39，能夠抑制向保護層25施加的壓力。圖8A以及圖8B(實施例1)、圖9A以及圖9B(實施例2)示出修調(diào)過的InAs層截面的概念圖。在低功率條件下的修調(diào)中，在任一結(jié)構(gòu)中均是幾乎不對保護層施加壓力就能夠使電阻變化，但是當為了熔融和固化至InAs層的更深的部分以提高電阻變化率而以高功率進行修調(diào)時，在圖8A以及圖8B的結(jié)構(gòu)中還存在以下情況熔融和固化的部分與保護層接觸，因此向保護層施加的壓力大而保護層產(chǎn)生裂紋、質(zhì)量惡化。與此相對，在圖9A以及圖 9B的結(jié)構(gòu)中，由于在保護層與修調(diào)層之間存在第一化合物半導(dǎo)體層，由此即使在高功率條件下，向保護層施加的壓力也減少而能夠進行修調(diào)。第一化合物半導(dǎo)體層是不吸收激光的禁帶寬度，并且是相對于修調(diào)層電阻足夠高的材料。圖10示出本發(fā)明中的修調(diào)部的切割率與恒定電壓靈敏度變化率之間的關(guān)系(切割率圖11示出的切割寬度與感磁部寬度的比率)。根據(jù)激光輸出不同而恒定電壓靈敏度變化率不同，切割率為0 75%范圍內(nèi)的靈敏度調(diào)整寬度(恒定電壓靈敏度變化率)在激光輸出0. 07μ J時為5%、在激光輸出0. 30μ J時為17%。實施例3圖12是表示本發(fā)明的磁傳感器中的襯底與修調(diào)部的實施例3的結(jié)構(gòu)圖，在圖中， 附圖標記沈表示GaAs襯底，47表示下部AlGaAsSb層(第二化合物半導(dǎo)體層)，48表示InAs 層(修調(diào)層)，49表示上部AKkiAsSb層(第一化合物半導(dǎo)體層)。此外，下部AKkiAsSb層 (第二化合物半導(dǎo)體層)47、InAs層(修調(diào)層)48以及上部AKiaAsSb層(第一化合物半導(dǎo)體層)49與圖4(A)和圖4(B)中的修調(diào)部23對應(yīng)。為了防止上部AlGaAsSb層的表面氧化， 為了保證質(zhì)量，優(yōu)選在該上部MGaAsSb層上進一步形成GaAs層。通過選擇修調(diào)用激光可透過的即不會被吸收的材料作為第二化合物半導(dǎo)體層，僅在修調(diào)層48中吸收激光，因此能夠以低功率的激光來高效率地進行修調(diào)。另外，作為第二化合物半導(dǎo)體層47的材料，優(yōu)選選擇晶格常數(shù)與修調(diào)層48的材料的晶格常數(shù)接近的材料。下面，使用具體例進行說明。在GaAs襯底沈上直接形成InAs層作為修調(diào)層48的情況下，GaAs與InAs的晶格常數(shù)大不相同，因此為了形成高質(zhì)量的InAs層而需要形成300nm以上，在對InAs層整體進行修調(diào)來提高電阻時，需要高功率的激光。與此相對，在GaAs襯底沈上形成晶格常數(shù)與 InAs接近的AWaAsSb層，之后在該AWaAsSb層上形成InAs層，由此能夠形成雖然薄但是高質(zhì)量的修調(diào)層(InAs層)48。在InAs層的上下設(shè)置有晶格常數(shù)接近的AKiaAsSb層的結(jié)構(gòu)中，為了制作高性能的磁傳感器并且以低功率不損傷保護層地進行修調(diào)，InAs層的厚度優(yōu)選Inm 200nm，從生產(chǎn)角度更優(yōu)選30nm lOOnm。與在GaAs襯底沈上直接形成修調(diào)層48的情況相比，能夠使InAs層變薄，如圖13所示，即使利用低功率的激光，InAs層整體也熔融和固化，能夠高效率地調(diào)整修調(diào)部的電阻值。當能夠以低功率進行修調(diào)時，能夠減小熔融和固化的面積，縮短修調(diào)部的長度，因此能夠減小切片尺寸，也有利于降低成本。另夕卜，圖14示出本發(fā)明中的修調(diào)部切割率與恒定電壓靈敏度變化率之間的關(guān)系。切割率O 75%范圍內(nèi)的靈敏度調(diào)整寬度(恒定電壓靈敏度變化率)在激光輸出0.07 μ J時為35%。 可知與InAs膜厚的情況(實施例2)相比靈敏度調(diào)整寬度寬。換言之，能夠以短切割長度進行特性調(diào)整。因而，在修調(diào)層的上下設(shè)置有使修調(diào)用激光透過且晶格常數(shù)與修調(diào)層的晶格常數(shù)接近的化合物半導(dǎo)體層的層疊結(jié)構(gòu)適合作為修調(diào)部的結(jié)構(gòu)。下面，根據(jù)圖12來說明本發(fā)明中的通過MBE法形成的化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)。 在該化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)47、48、49中，首先在GaAs襯底沈上依次形成500nm的下部 AlGaAsSb 層 47、50nm 的 InAs 層 48、50nm 的上部 AlGaAsSb 層 49，進一步在該上部 AlGaAsSb 層49上形成IOnm的GaAs層作為AWaAsSb的氧化防止層。之后，使用光刻、蝕刻等工藝技術(shù)來制作出將這些化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)47、48、49作為感磁部21和修調(diào)部23的圖4示出的磁傳感器。關(guān)于化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的構(gòu)成材料的禁帶寬度，AKiaAs Sb層47、49為 1. 3eV, InAs 層 48 為 0. 36eV, GaAs 層為 1. 43eV0接著，說明針對該磁傳感器的修調(diào)方法。為了調(diào)整恒定電壓靈敏度，使用內(nèi)置有電磁線圈的晶圓修調(diào)裝置以能夠?qū)A上的磁傳感器施加磁場。作為修調(diào)用激光，使用可透過化合物半導(dǎo)體層疊結(jié)構(gòu)的GaAs層和 AlGaAsSb層47、49且被InAs層48吸收的波長1064nm(l. 17eV)的YAG激光。下面，說明一邊監(jiān)視恒定電壓靈敏度一邊對修調(diào)部23照射激光來進行特性調(diào)整的結(jié)果。修調(diào)前的恒定電壓靈敏度(輸入電壓3V、施加磁場50mT)在晶圓整個面(元件數(shù)量50000個)內(nèi)平均為120mV，標準偏差σ為5mV，與此相對，在進行修調(diào)使恒定電壓靈敏度成為105mV時，平均成為105mV，標準偏差成為0.4mV。當以<3 σ /平均〉來表示晶圓面內(nèi)的偏差時，從修調(diào)前的12. 5%向1. 1%，偏差改善了一位數(shù)以上。如上所述，一邊進行晶圓檢查(電檢查)一邊對經(jīng)由連接電極M與感磁部21串聯(lián)連接的修調(diào)部23進行激光修調(diào)，由此能夠調(diào)整恒定電壓靈敏度，從而能夠提供一種批量生產(chǎn)性良好的特性偏差小的磁傳感器。實施例4圖15是表示本發(fā)明的磁傳感器的實施例4的結(jié)構(gòu)圖，圖16是等效電路。通過將
7修調(diào)部與感磁部的輸入端子并聯(lián)連接，能夠調(diào)整恒定電流靈敏度。以與實施例3相同的膜結(jié)構(gòu)制作出圖15的霍爾元件。下面，說明一邊監(jiān)視恒定電流靈敏度一邊對修調(diào)部23照射激光來進行特性調(diào)整的結(jié)果。修調(diào)前的恒定電流靈敏度(輸入電流5mA、施加磁場50mT)在晶圓整個面(元件數(shù)量50000個)中平均為145mV，標準偏差ο為7mV，與此相對，在進行修調(diào)使恒定電流靈敏度成為170mV時，平均成為170mV，標準偏差成為0. 9mV。當以<3 σ /平均〉來表示晶圓面內(nèi)的偏差時，從修調(diào)前的14. 4%向1.6%，偏差改善了大約一位數(shù)。如上所述，一邊進行晶圓檢查(電檢查)一邊對與感磁部31并聯(lián)連接的修調(diào)部33 進行激光修調(diào)，由此能夠調(diào)整恒定電流靈敏度，能夠提供批量生產(chǎn)性良好的特性偏差小的磁傳感器。附圖標記32表示接合電極焊盤。
權(quán)利要求
1.一種磁傳感器，具備感磁部，該感磁部設(shè)置在襯底上，由化合物半導(dǎo)體形成，該磁傳感器的特征在于，上述感磁部具備輸入端子和輸出端子，在上述輸入端子中的至少一個輸入端子上經(jīng)由連接電極串聯(lián)連接有具有上述化合物半導(dǎo)體的修調(diào)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感器，其特征在于，上述修調(diào)部具備修調(diào)層以及設(shè)置在該修調(diào)層上的第一化合物半導(dǎo)體層，該第一化合物半導(dǎo)體層的材料是修調(diào)用激光能夠透過的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的磁傳感器，其特征在于，上述修調(diào)部具備修調(diào)層以及設(shè)置在該修調(diào)層下的第二化合物半導(dǎo)體層，該第二化合物半導(dǎo)體層的材料是修調(diào)用激光能夠透過的材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁傳感器，其特征在于，上述第一化合物半導(dǎo)體層和上述第二化合物半導(dǎo)體層由AKiaAsSb層形成，上述修調(diào)層由InAs層形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠在晶圓上調(diào)整靈敏度并且批量生產(chǎn)性良好的特性偏差小的磁傳感器。磁傳感器具備十字形狀圖案的感磁部(21)，該感磁部(21)設(shè)置在襯底(26)上，由化合物半導(dǎo)體形成。該感磁部(21)具備輸入端子(21a、21b)和輸出端子(21c、21d)，在輸入端子(21a、21b)中的至少一個輸入端子(21a)上經(jīng)由連接電極(24)串聯(lián)連接有具有化合物半導(dǎo)體的修調(diào)部(23)。一邊進行晶圓檢查(電檢查)一邊對經(jīng)由連接電極(24)與感磁部(21)串聯(lián)連接的修調(diào)部(23)進行激光修調(diào)，由此能夠調(diào)整恒定電壓靈敏度。
文檔編號G01R33/02GK102460199SQ201080028529
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者渡邊隆行 申請人:旭化成微電子株式會社