[发明专利]磁传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及使用霍尔元件的磁传感器及其制造方法，特别涉及具备磁会聚板、探测垂直及水平方向的磁场的磁传感器及其制造方法。

背景技术

霍尔元件作为磁传感器能够以非接触方式进行位置探测或角度探测，因此用于各种用途。

首先，对霍尔元件的磁检测原理进行说明。若对物质中流过的电流施加垂直的磁场则在与该电流和磁场两者垂直的方向产生电场（霍尔电压）。因此，一般的霍尔元件中，使电流流过硅等的半导体衬底（晶圆）表面而检测垂直的磁场分量。

进而，已知与利用具有高导磁率的材料制作的磁性体薄膜组合、并将磁性体薄膜用作为改变磁通的朝向而向霍尔元件引导的磁会聚板，从而不仅能检测出垂直方向磁场，还能检测出水平方向磁场（例如，参照专利文献1）。

具备磁会聚板的磁传感器，例如，能够通过在硅衬底形成霍尔元件后，利用电解镀来在硅衬底上形成磁会聚板、或者在硅衬底的表面形成聚酰亚胺等的保护膜，并利用电解镀来在该保护膜上形成磁会聚板而制作（例如，参照专利文献2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002－071381号公报

专利文献2：国际公开第WO07/119569号。

发明内容

发明要解决的课题

在形成有霍尔元件的硅衬底上形成磁会聚板的情况下，由于金属的磁性体和硅衬底或聚酰亚胺等的保护膜的热膨胀率显著不同，所以产生较大的应力。该应力对磁传感器产生影响，使磁特性的偏移、偏差增大。

因而，本发明目的在于提供一种抑制应力造成的影响并且磁特性的偏移、偏差小的磁传感器及其制造方法。

用于解决课题的方案

本发明的一实施例所涉及的磁传感器，其特征在于具备：在表面具备霍尔元件的半导体衬底；设在所述半导体衬底的背面上的导电层；以及设在所述导电层上的磁会聚板。

本发明的一实施例所涉及的磁传感器的制造方法，其特征在于具备：在半导体衬底的表面形成霍尔元件的工序；在所述半导体衬底的背面上形成基底导电层的工序；所述基底导电层上形成具有磁会聚板形成用的开口的抗蚀剂的工序；在形成了所述抗蚀剂的状态下进行电解镀、在所述开口内形成磁会聚板的工序；除去所述抗蚀剂的工序；以及以所述磁会聚板为掩模蚀刻除去所述基底导电层的一部分的工序。

发明效果

依据本发明的一实施例，由于在表面具备霍尔元件的半导体衬底的背面上设有磁会聚板，所以由半导体衬底和磁会聚板的热膨胀率之差产生的应力会从半导体衬底的背面侧施加，能够以与半导体衬底的厚度相应的量抑制施加到设在半导体衬底的表面侧的霍尔元件的应力。因而，能够减小磁传感器的磁特性的随时间变化、偏差。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式的磁传感器的构造的截面图。

图2是示出本发明的实施方式的磁传感器的制造方法的工序截面图。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对用于实施本发明的方式进行详细说明。

图1是示出本发明的实施方式的磁传感器的构造的截面图。

如图1所示，本实施方式的磁传感器具备：半导体衬底1；设在半导体衬底1的表面并且互相分离地配置的一对霍尔元件2；覆盖包含霍尔元件2的半导体衬底1的表面的保护膜3；设在半导体衬底1的背面上的导电层11；以及隔着导电层11设在半导体衬底1的背面上的磁会聚板10。

在本实施方式中，半导体衬底1为P型半导体衬底，霍尔元件2是包括具有正方形或十字型的4节旋转轴的垂直磁场感受部、和在其各顶点及端部具有同一形状的表面n型高浓度杂质区域的垂直磁场检测控制电流输入端子及垂直磁场霍尔电压输出端子的横卧型霍尔元件。

为了实现特性偏差小的磁传感器，重要的是霍尔元件与磁会聚板的位置关系，磁会聚板10以在俯视下与一对霍尔元件2各自的至少一部分重叠的方式配置。

通过该结构，因半导体衬底1和磁会聚板10的热膨胀率之差而产生的应力会从半导体衬底1的背面侧施加，因此以与半导体衬底1的厚度相应的量抑制施加到设在半导体衬底1的表面的霍尔元件2的应力。由此，能够得到磁特性的随时间变化、偏差小的磁传感器。

在此，若半导体衬底1的厚度过大则磁会聚板10与半导体衬底1表面的霍尔元件2的距离较远而磁传感器得不到充分的灵敏度，另外过小则施加到半导体衬底1的表面的霍尔元件2的应力会变大，因此优选为100～400μm左右。