半導體裝置的制造方法
【專利摘要】具有檢測磁方向的磁傳感器的半導體裝置，其特征在于由磁性體即磁收斂板造成的應力較小。磁傳感器具備：設在半導體襯底表面的霍爾元件；以及具有磁放大功能的由磁性體構成的磁收斂板，其至少局部地覆蓋各個所述霍爾元件，在所述磁性體加入有狹縫或狹槽，抑制在霍爾元件產生的應力。
【專利說明】
半導體裝置
技術領域
[0001]本發明涉及半導體裝置，特別涉及具有檢測磁方向的傳感器的半導體裝置。
【背景技術】
[0002]—直以來，組合了霍爾元件和具有磁放大功能的磁性體(磁收斂板)的磁傳感器的技術是眾所周知的。例如，在專利文獻I公開的技術與使得能夠檢測垂直磁場和水平磁場的磁場方向檢測傳感器相關。該傳感器是具備形成在半導體芯片表面的具有平坦形狀的磁收斂板和多個霍爾元件，這些霍爾元件配置于磁收斂板的端部區域而成的傳感器。通過這樣的結構，具有能夠放大霍爾元件的區域的磁性這一效果。
[0003]圖5是用于說明現有的磁傳感器的結構圖(參照專利文獻2)，磁傳感器具有半導體襯底1、霍爾元件(2a、2b)、保護層3、基底金屬層4、磁收斂板5。該現有的磁傳感器具備具有磁放大功能的磁收斂板，與用霍爾元件檢測從該磁收斂板的端部泄漏的磁通的磁傳感器的制造方法相關，在半導體襯底I上隔著保護層3設置基底金屬層4，進而在其上設置具有磁放大功能的厚度15μπι的磁收斂板5。通過這樣的制造方法，具有霍爾元件及由軟磁性材料形成的磁收斂板的磁傳感器具有如下效果，即小型且能夠易于制造，能夠使磁收斂板靠近霍爾元件，能夠實現磁傳感器的高靈敏度化。
[0004]圖6是用于說明現有的磁傳感器的磁收斂板的制造方法的工序圖，示出了將磁性體帶粘貼到半導體襯底11的工藝。首先，準備IC加工完成晶圓。接著，利用環氧粘接劑在晶圓上粘接磁性體帶(非晶質金屬帶)。接著，通過光刻形成磁通收斂圖案14。接著，進行非晶質金屬蝕刻。這樣制作，在半導體襯底11上形成磁收斂板。在該情況下的磁收斂板的膜厚為20μηι以上。
[0005]這樣，在圖5所示的磁傳感器中，磁收斂板的膜厚為15μπι以上，另外，在圖6所示的磁傳感器中，設在半導體襯底11上的磁收斂板的厚度，通過磁性體帶構成為20μπι以上的厚度。在使用這樣的磁性體帶的情況下，利用環氧粘接劑12粘接在半導體襯底11上，因此存在在下方的霍爾元件產生較大的應力這一問題。
[0006]因此，圖7為了解決這樣的問題(參照專利文獻3)，在具備設有多個霍爾元件的半導體襯底和設在半導體襯底的表面并至少局部地覆蓋各個霍爾元件的具有磁放大功能的單個磁性體(磁收斂板)，并且霍爾元件位于磁收斂板的端部附近的磁傳感器中，磁收斂板用電解鍍形成，該磁收斂板的膜厚為6.1?14μπι，以在霍爾元件不會產生較大的應力而壓電效應帶來的偏移(offset)電壓的產生得到抑制，具有效果。
[0007]現有技術文獻專利文獻
專利文獻I:日本特許第4936299號公報；
專利文獻2:日本特開2003 —142752號公報；
專利文獻3:日本特許第5064706號公報。
【發明內容】
[0008]發明要解決的課題
然而，在由專利文獻3公開的技術(參照圖7)中，存在磁性體(磁收斂板)的膜厚變薄，會降低磁放大功能的問題。另外，即便磁收斂板的膜厚較薄，也因磁性體部分至全部覆蓋霍爾元件而產生應力，存在不能充分抑制產生壓電效應帶來的偏移電壓等的問題。另外，在磁性體下方還配置霍爾元件以外的元件，因此同樣地應力造成的特性變動也成為問題。本發明鑒于這樣的問題而成，作為其課題的是提供一種磁傳感器，組合霍爾元件和具有磁放大功能的磁性體即磁收斂板，使得與該磁收斂板的厚度無關系地盡量不在霍爾元件產生應力。
[0009]用于解決課題的方案
本發明為了解決上述課題，在組合霍爾元件和具有磁放大功能的磁性體(磁收斂板)的磁傳感器中，設為如下構成的半導體裝置，在具備設在半導體襯底上的霍爾元件、和設在該半導體襯底的表面并至少局部地覆蓋各個所述霍爾元件的具有磁放大功能的磁性體的磁傳感器中，其特征在于:對所述磁性體加入狹縫或狹槽，使得與所述磁性體的膜厚無關系地盡量不在所述霍爾元件產生應力。
[0010]另外，其特征在于:所述磁性體通過電解鍍來形成。
[0011 ]另外，所述磁性體也可以加工磁性體箔而形成。
[0012]另外，其特征在于:所述磁性體的狹縫及狹槽的寬度為I?50μπι。
[0013]發明效果
在本發明中，對磁性體(磁收斂板)加入狹縫或狹槽，因此不僅能對霍爾元件盡量不產生應力，而且對配置在磁性體下的晶體管、電阻、電容等的全部元件也能盡量不產生應力，能夠廉價且簡單地提供能夠調整應力的半導體裝置。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明的半導體裝置的一實施例的平面圖。
[0015]圖2是示出本發明的半導體裝置的一實施例的示意截面圖。
[0016]圖3是本發明的半導體裝置的一實施例的平面圖。
[0017]圖4是本發明的半導體裝置的一實施例的平面圖。
[0018]圖5是用于說明現有的磁傳感器的示意截面圖。
[0019]圖6是用于說明現有的磁傳感器的磁收斂板的制造方法的工序圖。
[0020]圖7是用于說明現有的磁傳感器的示意截面圖。
【具體實施方式】
[0021 ]以下，參照附圖，對本發明的實施方式進行說明。
[0022]圖l(a)、(b)、(c)是示出本發明的半導體裝置即磁傳感器的一實施例的平面圖。在半導體襯底31的表面分開配置有霍爾元件32a、32b，其上隔著設于霍爾元件32a、32b上的保護膜設有磁收斂板33。磁收斂板33以使外周即其邊緣來到霍爾元件32a、32b上的方式配置。在磁收斂板33設有狹縫6。在此，所謂狹縫6是指從磁收斂板33的外周(邊緣)設置到內部的槽。槽從磁收斂板33的上表面貫通到下表面。
[0023]磁收斂板33能夠通過電解鍍來形成。另外，磁收斂板33也能夠加工磁性體箔而形成。
[0024]本發明的磁傳感器具有霍爾元件32a、32b和具有磁放大功能的磁性體(磁收斂板)33。磁收斂板33由軟磁性材料構成，優選更高導磁率且頑磁力低的膜。因此，作為磁收斂板33的材料優選坡莫合金、鎳鐵高導磁合金、金屬玻璃或鎳鉬鐵超導磁合金(Supermal 1y)。另外，磁收斂板33的形狀可為圓形也可為多邊形。磁收斂板33以至少局部地覆蓋多個霍爾元件32a、32b所占的區域的方式配置。磁收斂板33的邊緣橫斷多個霍爾元件32a、32b的區域。關于霍爾元件32a、32b，如果磁收斂板為圓形，則以其直徑左右分開配置，如果磁收斂板為多邊形，則以其相對的邊之間的長度左右分開配置。
[0025]在上述專利文獻3中，磁收斂板的膜厚的上限值成為14μπι，但是若膜厚較薄則如前述那樣磁放大功能會下降。因此，在本發明中通過對磁收斂板33加入狹縫來緩沖應力。如圖1 (a)所示，相對于施加在圓形的磁收斂板33的中心部分的磁方向在垂直方向設置狹縫6，磁收斂板33被分割成兩個部分。該狹縫的寬度A設在Ιμπι?50μπι之間。若狹縫寬度過大，則會成為使處于磁收斂板端部下的霍爾元件32a和霍爾元件32b的靈敏度出現差異的原因，因此需要設為50μπι以下。然而，未必一定設為該構造，也可以對照霍爾元件的特性如圖1(b)那樣加入2條狹縫6而將磁收斂板33分割為三個部分。另外，加入3條以上的狹縫6也無妨。另外，如圖1(c)那樣即使保留中心部分而在上下加入狹縫6也無妨。但是，在所有的情況下狹縫的寬度有必要設為Iym?50μηι。
[0026]在圖7(b)所示的現有例中，由于沒有狹縫，所以施加到配置在磁收斂板23的端部下方的霍爾元件22a、22b的應力在磁收斂板23的膜厚較厚時變大，偏移因壓電效應而增大。然而，如圖2(a)所示，通過加入狹縫，施加到霍爾元件32a、32b的應力減小。由此，偏移的變化變小，檢測精度的下降得到抑制。如圖2(b)所示，如果加入2條狹縫就更能減小施加到霍爾元件32a、32b的應力，進一步抑制檢測精度的下降。
[0027]圖3(a)、(b)、(c)是示出具有四邊形或者長方形的形狀的磁收斂板33的本發明的半導體裝置的一實施例的平面圖。如圖3(a)所示可以加入I條狹縫，或者也可以如圖3(b)所示加入2條狹縫6。在哪一種情況下都沿著與施加的磁場的方向垂直的方向加入狹縫6。狹縫6也可以加入3條以上。另外，如圖3(c)所示也可以保留中心部分而在上下加入狹縫6。
[0028]圖4(a)到(d)是具有圓形的磁收斂板33的本發明的半導體裝置的一實施例的平面圖。本實施例中如圖4(a)所示，在圓形的磁收斂板33的中心部分加入狹槽7，從而能夠緩沖應力。狹槽7是所謂的開口部，不會加到磁收斂板33的外周。因此，磁收斂板33不會因狹槽7而被分割為2個以上的部分。狹槽的寬度A需要設定為Ιμπι?50μηι。狹槽的加入方式未必一定沿與施加的磁場的方向垂直的方向加入，可以如圖4 (c )所示沿并行方向加入。另外，狹槽7也可以不是I條而對應應力如圖4(b)或者(d)所示那樣加入多個。另外，磁收斂板的形狀無需為圓形，也可為四邊形或長方形等的多邊形。
[0029]這樣，即便不使磁收斂板的膜厚薄至14μπι以下，都能夠通過加入狹縫或狹槽中至少一種來緩沖應力，能夠抑制應力造成的偏移電壓的產生。
[0030]標號說明
1、11、31半導體襯底;2a、2b、22a、22b、32霍爾元件;3保護層;4基底金屬層;5、21、23,33磁收斂板;6、7狹縫;12環氧粘接劑;14磁通收斂圖案。
【主權項】
1.一種半導體裝置，具有磁傳感器，該磁傳感器具備:霍爾元件，設在半導體襯底的表面；以及磁收斂板，設在所述半導體襯底上，所述磁收斂板至少局部地覆蓋各個所述霍爾元件，其特征在于: 所述磁收斂板具有多個從外周的一點設置到其它點的狹縫，通過多個所述狹縫，所述磁收斂板被分為3個以上的部分。2.—種半導體裝置，具有磁傳感器，該磁傳感器具備:霍爾元件，設在半導體襯底的表面；以及磁收斂板，設在所述半導體襯底上，所述磁收斂板至少局部地覆蓋各個所述霍爾元件，其特征在于: 所述磁收斂板具有從外周設置到內側的多個狹縫，所述多個狹縫不會到達所述磁收斂板的中心，所述磁收斂板不會分離成2個以上的部分。3.—種半導體裝置，具有磁傳感器，該磁傳感器具備:霍爾元件，設在半導體襯底的表面；以及磁收斂板，設在所述半導體襯底上，所述磁收斂板至少局部地覆蓋各個所述霍爾元件，其特征在于: 所述磁收斂板在內側具有開口部即狹槽，所述磁收斂板不會被所述狹槽分離成2個以上的部分。4.如權利要求1或2所述的半導體裝置，其特征在于:所述狹縫的寬度為I?50μπι。5.如權利要求3所述的半導體裝置，其特征在于:所述狹槽的寬度為I?50μηι。
【文檔編號】G01R33/07GK105988091SQ201610151916
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月17日
【發明人】海老原美香
【申請人】精工半導體有限公司