本發(fā)明涉及使用霍爾元件的磁傳感器及其制造方法，特別涉及具備磁會聚板、探測垂直及水平方向的磁場的磁傳感器及其制造方法。

背景技術(shù)：

霍爾元件作為磁傳感器能夠以非接觸方式進行位置探測或角度探測，因此用于各種用途。

首先，對霍爾元件的磁檢測原理進行說明。若對物質(zhì)中流過的電流施加垂直的磁場則在與該電流和磁場兩者垂直的方向產(chǎn)生電場（霍爾電壓）。因此，一般的霍爾元件中，使電流流過硅等的半導(dǎo)體襯底（晶圓）表面而檢測垂直的磁場分量。

進而，已知與利用具有高導(dǎo)磁率的材料制作的磁性體薄膜組合、并將磁性體薄膜用作為改變磁通的朝向而向霍爾元件引導(dǎo)的磁會聚板，從而不僅能檢測出垂直方向磁場，還能檢測出水平方向磁場（例如，參照專利文獻1）。

具備磁會聚板的磁傳感器，例如，能夠通過在硅襯底形成霍爾元件后，利用電解鍍來在硅襯底上形成磁會聚板、或者在硅襯底的表面形成聚酰亞胺等的保護膜，并利用電解鍍來在該保護膜上形成磁會聚板而制作（例如，參照專利文獻2）。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2002－071381號公報

專利文獻2：國際公開第wo07/119569號。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

在形成有霍爾元件的硅襯底上形成磁會聚板的情況下，由于金屬的磁性體和硅襯底或聚酰亞胺等的保護膜的熱膨脹率顯著不同，所以產(chǎn)生較大的應(yīng)力。該應(yīng)力對磁傳感器產(chǎn)生影響，使磁特性的偏移、偏差增大。

因而，本發(fā)明目的在于提供一種抑制應(yīng)力造成的影響并且磁特性的偏移、偏差小的磁傳感器及其制造方法。

用于解決課題的方案

本發(fā)明的一實施例所涉及的磁傳感器，其特征在于，具備：在表面具備霍爾元件的半導(dǎo)體襯底；設(shè)在所述半導(dǎo)體襯底的背面上的粘接層；以及設(shè)在所述粘接層上的磁會聚板。

本發(fā)明的一實施例所涉及的磁傳感器的制造方法，其特征在于，具備：在半導(dǎo)體襯底的表面形成霍爾元件的工序；在鍍敷用襯底上形成基底導(dǎo)電層的工序；在所述基底導(dǎo)電層上形成具有磁會聚板形成用的開口的抗蝕劑的工序；在形成了所述抗蝕劑的狀態(tài)下進行電解鍍、在所述開口內(nèi)形成磁會聚板的工序；除去所述抗蝕劑的工序；以所述磁會聚板為掩模蝕刻除去所述基底導(dǎo)電層的一部分的工序；在所述磁會聚板上涂敷粘接劑的工序；利用所述粘接劑來粘合所述半導(dǎo)體襯底的背面與形成在所述鍍敷用襯底上的所述磁會聚板的工序；以及從所述基底導(dǎo)電層剝離所述鍍敷用襯底的工序。

發(fā)明效果

依據(jù)本發(fā)明的一實施例，由于在表面具備霍爾元件的半導(dǎo)體襯底的背面上設(shè)有磁會聚板，所以由半導(dǎo)體襯底和磁會聚板的熱膨脹率之差產(chǎn)生的應(yīng)力會從半導(dǎo)體襯底的背面?zhèn)仁┘?，能夠以半?dǎo)體襯底的厚度的量抑制施加到設(shè)在半導(dǎo)體襯底的表面?zhèn)鹊幕魻栐膽?yīng)力。因而，能夠減小磁傳感器的磁特性的隨時間變化、偏差。

附圖說明

圖1是示出本發(fā)明的實施方式的磁傳感器的構(gòu)造的截面圖。

圖2是示出本發(fā)明的實施方式的磁傳感器的制造方法的工序截面圖。

圖3是示出本發(fā)明的實施方式的磁傳感器的制造方法的工序截面圖。

圖4是示出本發(fā)明的實施方式的磁傳感器的制造方法的工序截面圖。

具體實施方式

以下，一邊參照附圖一邊對用于實施本發(fā)明的方式進行詳細說明。

圖1是示出本發(fā)明的實施方式的磁傳感器的構(gòu)造的截面圖。

如圖1所示，本實施方式的磁傳感器具備：半導(dǎo)體襯底1；設(shè)在半導(dǎo)體襯底1的表面并且互相分離地配置的一對霍爾元件2；覆蓋包含霍爾元件2的半導(dǎo)體襯底1的表面的保護膜3；設(shè)在半導(dǎo)體襯底1的背面上的粘接層40；經(jīng)由粘接層40而承載于半導(dǎo)體襯底1的背面上的磁會聚板10；以及設(shè)在磁會聚板10的與粘接層40相反側(cè)的表面上的導(dǎo)電層11。

在本實施方式中，半導(dǎo)體襯底1為p型半導(dǎo)體襯底，霍爾元件2是包括具有正方形或十字型的4節(jié)旋轉(zhuǎn)軸的垂直磁場感受部、和在其各頂點及端部具有同一形狀的表面n型高濃度雜質(zhì)區(qū)域的垂直磁場檢測控制電流輸入端子及垂直磁場霍爾電壓輸出端子的橫臥型霍爾元件。

為了實現(xiàn)特性偏差小的磁傳感器，重要的是霍爾元件與磁會聚板的位置關(guān)系，磁會聚板10以在俯視下與一對霍爾元件2各自的至少一部分重疊的方式配置。

通過該結(jié)構(gòu)，因半導(dǎo)體襯底1和磁會聚板10的熱膨脹率之差而產(chǎn)生的應(yīng)力會從半導(dǎo)體襯底1的背面?zhèn)仁┘?，因此以半?dǎo)體襯底1的厚度的量抑制施加到設(shè)在半導(dǎo)體襯底1的表面的霍爾元件2的應(yīng)力。由此，能夠得到磁特性的隨時間變化、偏差小的磁傳感器。

在此，若半導(dǎo)體襯底1的厚度過大則磁會聚板10與半導(dǎo)體襯底1表面的霍爾元件2的距離較遠而磁傳感器得不到充分的靈敏度，另外過小則施加到半導(dǎo)體襯底1的表面的霍爾元件2的應(yīng)力會變大，因此優(yōu)選為100～400μm左右。

另外，若磁會聚板10的膜厚過小則磁傳感器的靈敏度會變小，過大則應(yīng)力的影響會變大，因此優(yōu)選為20～50μm左右。

接著，利用圖2～4，對圖1所示的磁傳感器的制造方法進行說明。

圖2～4是示出本實施方式的磁傳感器的制造方法的工序截面圖，圖2示出霍爾元件的制造工藝，圖3示出磁會聚板的制造工藝，圖4示出粘合半導(dǎo)體襯底和磁會聚板的工藝。

首先，如圖2（a）所示，利用通常的半導(dǎo)體制造工藝在p型半導(dǎo)體襯底1的表面形成霍爾元件2及其控制電路等的周邊電路（未圖示）。

接著，如圖2（b）所示，對形成霍爾元件2及周邊電路的半導(dǎo)體襯底1的背面進行磨削，使半導(dǎo)體襯底1的厚度薄達100～400μm左右。

接著，如圖3（a）所示，與半導(dǎo)體襯底1另行準備磁會聚板形成用的鍍敷用襯底30，在該鍍敷用襯底30上形成磁會聚板10的基底導(dǎo)電層11。在此，磁會聚板10的基底導(dǎo)電層11成為電解鍍的電極。另外，鍍敷用襯底30和基底導(dǎo)電層11在后面的工藝中剝離，因此優(yōu)選兩者間的密合性較弱。因而，作為基底導(dǎo)電層11適合使用銅，作為鍍敷用襯底30適合使用硅晶圓、丙烯板等。另外，為了抑制應(yīng)力，基底導(dǎo)電層11的厚度優(yōu)選為0.3～1.0μm左右。

而且，如圖3（b）所示，通過光刻來形成具備具有所形成的磁會聚板10的形狀的開口（也稱為“磁會聚板形成用的開口”）20a的抗蝕劑20。在此，抗蝕劑20的厚度需要比所形成的磁會聚板10的厚度大，因此優(yōu)選為30～60μm左右。

接著，如圖3（c）所示，通過電解鍍，在抗蝕劑20的開口20a內(nèi)形成20～50μm左右厚度的磁會聚板10。磁會聚板10優(yōu)選以坡莫合金或鎳鉬鐵超導(dǎo)磁合金等的具有低頑磁力且高導(dǎo)磁率的軟磁性體材料制作。

而且，如圖3（d）所示，通過除去抗蝕劑20，能得到期望形狀的磁會聚板10。

進而，如圖3（e）所示，以磁會聚板10為掩模蝕刻除去基底導(dǎo)電層11的不需要的部分。

此外，在本實施方式中，由坡莫合金或鎳鉬鐵超導(dǎo)磁合金等的具有低頑磁力且高導(dǎo)磁率的軟磁性體制作磁會聚板10，因此優(yōu)選在鍍敷后氫在氣氛中進行800～1000℃的高溫退火處理。由此提高軟磁性，能夠得到性能良好的磁會聚板。相對于此，如在背景技術(shù)中記載的通過鍍敷在現(xiàn)有的半導(dǎo)體襯底上形成磁會聚板的方法中，會對形成在半導(dǎo)體襯底的元件造成影響，因此不能進行這樣的退火處理。因而，依據(jù)本實施方式，能夠制作性能比以現(xiàn)有的制造方法制造的磁會聚板更好的磁會聚板。

但是，在本實施方式中，作為鍍敷用襯底30使用丙烯板的情況下也不能進行退火處理，因此為了得到期望的軟磁性而需要進行退火處理的情況下，作為鍍敷用襯底30使用硅晶圓。

接著，如圖4（a）所示，通過圖3所示的工序在制作在鍍敷用襯底30上的磁會聚板10上涂敷粘接劑（粘接層）40。粘接劑40需要與半導(dǎo)體襯底1的密合性比與基底導(dǎo)電層11和鍍敷用襯底30的密合性更為強力，例如，能夠適當使用環(huán)氧類粘接劑。

而且，通過粘接劑40在由圖2所示的工序制作的、表面形成有霍爾元件2的半導(dǎo)體襯底1的背面，粘合制作在鍍敷用襯底30上的磁會聚板10。

此外，如上所述，在形成磁會聚板10后進行退火處理的情況下，有磁會聚板10翹起等、在磁會聚板10產(chǎn)生應(yīng)變的情況，但是通過粘接劑40來粘接半導(dǎo)體襯底1和磁會聚板10，因此通過調(diào)節(jié)粘接劑40的厚度，能夠在半導(dǎo)體襯底1與磁會聚板10之間不會產(chǎn)生間隙而粘合兩者。

另外，在因退火處理而產(chǎn)生的磁會聚板10的應(yīng)變較大的情況下，也可以追加退火處理后進行拋光而使磁會聚板10的表面平坦化的工序。此外，若在除去抗蝕劑20后進行拋光，則削掉磁會聚板10的周緣部而會帶有錐度，這是因為磁通集中到錐度部而會提高靈敏度，所以沒有特別地問題。

在此，作為鍍敷用襯底30，使用與用作半導(dǎo)體襯底1的硅晶圓為同一硅晶圓或同一形狀且同一尺寸的硅晶圓、或者同一形狀且同一尺寸的丙烯板，通過對它們分別設(shè)置對準標記，僅將半導(dǎo)體襯底1和鍍敷用襯底30對準，就能減小霍爾元件2和磁會聚板10的位置偏差，因而，能夠制作特性偏差小的磁傳感器。

在使粘接劑40硬化后，如圖4（b）所示，通過從基底導(dǎo)電層11剝離鍍敷用襯底30，如圖1所示，在期望的區(qū)域形成磁會聚板10。此時，如上述那樣，由于鍍敷用襯底30與基底導(dǎo)電層11的密合性較弱，所以能夠容易剝離。

如以上說明的那樣，依據(jù)本實施方式，能夠提供應(yīng)力造成的磁特性的偏差、偏移小的磁傳感器及其制造方法。另外，由于能夠通過光刻和電解鍍來形成磁會聚板，也能抑制制造成本。

以上，對本發(fā)明的實施方式進行了說明，但是本發(fā)明并不局限于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)顯然能夠進行各種變更。

例如，在上述實施方式中，形成了保護膜3，但也不必一定設(shè)置。

另外，上述實施方式示出作為半導(dǎo)體襯底1使用p型半導(dǎo)體襯底的例子，但是也可以使用n型半導(dǎo)體襯底。

標號說明

1半導(dǎo)體襯底；2霍爾元件；3保護膜；10磁會聚板；11基底導(dǎo)電層；20抗蝕劑；30鍍敷用襯底；40粘接劑（粘接層）。