JP2001119083A - 半導体磁気検出素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁性体の回転・変位などの検出に用いられる
半導体磁気検出素子において、温度が変化した場合の感
磁部に加わるひずみ応力を軽減することを目的とする。 【解決手段】 半導体基板１上に設けた半導体磁気抵抗
効果膜２と短絡電極３からなる感磁部に対して空隙を形
成するように保護基板５を構成することにより、温度が
変化した場合の感磁部に加わるひずみ応力を軽減し、半
導体磁気検出素子の磁気感度を向上した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁性体の回転や直
線移動などの変位検出に用いられる半導体磁気検出素子
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体磁気検出素子は、ＩｎＳｂ，Ｉｎ
Ｓｂ−ＮｉＳｂ，ＩｎＡｓ等のキャリア移動度が高い半
導体に対し、磁界を作用させたときの電圧や抵抗値が変
化するという性質を利用したものであり、特開平５−１
４７４２２号公報に記載されているように、ＩｎＳｂ等
の磁気抵抗膜をＳｉ等の配向基板に直接ヘテロエピタキ
シャル成長させたものである。

【０００３】図６に従来の半導体磁気検出素子の構造を
示す。図６において、１は電気的な絶縁性を示す半導体
基板であり、たとえばＳｉ、サファイヤ等が用いられ
る。２は前記半導体基板１上に形成されたＩｎＳｂ，Ｉ
ｎＳｂ−ＮｉＳｂ，ＩｎＡｓ等の半導体磁気抵抗効果膜
である。３は短絡電極で、４は取り出し電極であり、そ
れぞれ半導体磁気抵抗効果膜２に電気的に接続され、一
般的に同一材料で形成されている。１０はエポキシ樹
脂、ポリイミド樹脂等の保護膜であり、半導体磁気抵抗
効果膜２と短絡電極３に密着するように設けられてお
り、それらから構成される感磁部を保護している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような半導体磁気
検出素子においては、保護膜１０が半導体磁気抵抗効果
膜２と短絡電極３とからなる感磁部に接触している為、
温度が変化すると、保護膜１０の熱膨張や熱収縮による
ひずみ応力が感磁部に生じ、そのひずみ応力により半導
体磁気検出素子の抵抗値が変化し、半導体磁気検出素子
の検出精度が低下するという問題があった。

【０００５】さらに、通常２素子を差動検出するように
用いるため、各素子での保護膜１０の形成状態が異なる
と、ひずみ量に差異が生じ、検出精度が悪くなるという
問題があった。

【０００６】従って、近年熱によって生じる感磁部への
ひずみを少なくすることが要求されている。

【０００７】本発明は、このような課題に鑑み、半導体
磁気検出素子の感磁部にひずみをかかりにくくすること
で検出精度を向上した半導体磁気検出素子を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明の半導体磁気検出素子は、実質的に電気的な
絶縁性を示す半導体基板上に設けたIII−Ｖ族化合物よ
りなる半導体磁気抵抗効果膜およびこの半導体磁気抵抗
効果膜上に設けた短絡電極を含む感磁部に対して空隙を
形成するように保護基板を備えたものである。これによ
り、半導体磁気検出素子の感磁部への熱によるひずみが
少なくなり、検出精度を向上することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、実質的に電気的な絶縁性を示す半導体基板と、この
半導体基板上に設けたIII−Ｖ族化合物よりなる半導体
磁気抵抗効果膜と、この半導体磁気抵抗効果膜上の中央
部分に設けた短絡電極を含む感磁部と、上記半導体磁気
抵抗効果膜上の端部に設けた取り出し電極と、上記感磁
部に対して空隙を形成するように上記半導体基板の周辺
部に接合した保護基板を備え、上記保護基板の外側に上
記取り出し電極を露出させた半導体磁気検出素子であ
り、感磁部に対して空隙が形成されるように保護基板が
備えられている為、半導体磁気検出素子の感磁部への熱
によるひずみが少なくなり、検出精度が向上するという
作用を有する。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１におい
て、半導体層と保護基板との接合にスペーサを用いた半
導体磁気検出素子であり、請求項１記載の発明と同様の
作用を有する。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項２におい
て、スペーサを感磁部の形成プロセスによって構成した
半導体磁気検出素子であり、請求項１記載の発明と同様
の作用を有する。

【００１２】請求項４に記載の発明は、実質的に電気的
な絶縁性を示す半導体基板と、この半導体基板上に設け
たIII−Ｖ族化合物よりなる半導体磁気抵抗効果膜と、
この半導体磁気抵抗効果膜上の中央部分に設けた短絡電
極を含む感磁部と、上記半導体磁気抵抗効果膜上の端部
に設けた取り出し電極と、上記感磁部に対して空隙を形
成するように上記半導体基板の周辺部に接合した保護基
板を備え、前記保護基板の内側に取り出し電極を配置
し、その保護基板に上記取り出し電極に電気的に接続さ
れた導出電極を設けた半導体磁気検出素子であり、請求
項１記載の発明と同様の作用を有する。

【００１３】請求項５に記載の発明は、実質的に電気的
な絶縁性を示す半導体基板と、この半導体基板上に設け
たIII−Ｖ族化合物よりなる半導体磁気抵抗効果膜と、
この半導体磁気抵抗効果膜上の中央部分に設けた短絡電
極を含む感磁部と、上記半導体磁気抵抗効果膜上の端部
に設けた取り出し電極とより構成された検出素子部、前
記検出素子部のパターン裏面と相対するように配置され
た絶縁基板および前記検出素子部のパターン面と相対
し、当該検出素子部のパターン面上に空隙を形成するよ
うに配置された保護基板を備え、上記絶縁基板と保護基
板を接合し、上記絶縁基板または保護基板のいずれか一
方に上記取り出し電極に電気的に接続された導出電極を
設けた半導体磁気検出素子であり、請求項１記載の発明
と同様の作用を有する。

【００１４】請求項６に記載の発明は、請求項５におい
て、絶縁基板と保護基板との接合にスペーサを用いた半
導体磁気検出素子であり、請求項１記載の発明と同様の
作用を有する。

【００１５】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図５を用いて説明する。

【００１６】（実施の形態１）図１は、本発明の半導体
磁気検出素子の第１の実施の形態を示す斜視図である。

【００１７】図１において、１はＳｉ、サファイア、Ｓ
ＯＩ等の電気的な絶縁性を示す半導体基板、２はＩｎＳ
ｂ，ＩｎＳｂ−ＮｉＳｂ，ＩｎＡｓ等のキャリア移動度
が高い半導体磁気抵抗効果膜であり、前記半導体基板１
上に蒸着等の薄膜で直接形成されている。

【００１８】３はＡｕ／Ｎｉ，Ａｌ／Ｃｒ，Ｃｕ／Ｔ
ｉ，Ｃｕ／Ｃｒ，Ｃｕ／Ｔｉ／Ｃｒ等の材料よりなる多
数の短絡電極であり、４は前記短絡電極３と同様の材料
を用いて前記半導体磁気抵抗膜２からの電気信号を取り
出す取り出し電極である。上記短絡電極３は半導体磁気
抵抗膜２の中央部に、上記取り出し電極４は半導体磁気
抵抗膜２の端部に夫々設けられている。

【００１９】５は半導体磁気抵抗膜２及び短絡電極３か
らなる感磁部に対して空隙を形成するように設けられた
保護基板であり、半導体基板１と直接接合されている。

【００２０】なお、保護基板５の材料としては、半導体
基板１と熱膨張係数がほぼ等しい材料を用いることが望
ましく、たとえば半導体基板１にＳｉ基板、保護基板５
にガラス基板を用いる。

【００２１】本例で作成した半導体磁気検出素子は、感
磁部と保護基板との間に空隙がある為、感磁部へのひず
み応力が軽減され、感磁部の磁気感度が向上する。

【００２２】（実施の形態２）図２は、本発明の半導体
磁気検出素子の第２の実施の形態を示す断面図である。

【００２３】図２において、図１に示す部分と同一部分
については、同一番号を付して説明を省略する。図１と
異なるところは、半導体基板１と保護基板５との間にガ
ラス等のスペーサ６を設けることにより、感磁部と保護
基板５との間に所定の空隙が確保されることである。

【００２４】なお、スペーサは感磁部の形成プロセスに
よって構成されるポリイミド樹脂等であっても同様の効
果を示す。

【００２５】（実施の形態３）図３は、本発明の半導体
磁気検出素子の第３の実施形態を示す断面図である。

【００２６】図３において、図１に示す部分と同一部分
については、同一番号を付して説明を省略する。

【００２７】図１と異なるところは、保護基板５上に設
けられた導出電極７を有することであり、材料は取り出
し電極４と同じでも良い。前記導出電極７は、保護基板
５に設けられたスルーホール８を通して取り出し電極４
と電気的に接続されている。

【００２８】なお、スルーホール８には導電性ペースト
等を用いる為、取り出し電極４と保護基板５との間に空
隙が無いように半導体基板１と保護基板５を接合する。

【００２９】また、半導体基板１上からの取り出し電極
１の高さを短絡電極３の高さよりも高くなるように構成
することにより、感磁部と保護基板との間に空隙を形成
することが出来る。

【００３０】（実施の形態４）図４は、本発明の半導体
磁気検出素子の第４の実施の形態を示す断面図である。

【００３１】図４において、図１、図３に示す部分と同
一部分については、同一番号を付して説明を省略する。
図１と異なるところは、検出素子部のパターン裏面に配
置されたガラス等の絶縁基板９に対して保護基板５を直
接接合することにより、感磁部上に空隙を形成したこと
である。

【００３２】（実施の形態５）図５は、本発明の半導体
磁気検出素子の第５の実施の形態を示す断面図である。

【００３３】図５において、図１、図３、図４に示す部
分と同一部分については、同一番号を付して説明を省略
する。図１と異なるところは、検出素子部のパターン裏
面に配置された絶縁基板９と保護基板５との間に設けら
れたスペーサ６により、感磁部上に空隙を形成したこと
である。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明の半導体磁気検出素
子は、感磁部上に直接保護膜を形成する従来の半導体磁
気検出素子に比べて、温度変化があった場合の感磁部の
ひずみによる応力が除去できる為、磁気感度が向上し検
出精度があがるという利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体磁気検出素子の第１の実施の形
態を示した斜視図

【図２】同第２の実施の形態を示した断面図

【図３】同第３の実施の形態を示した断面図

【図４】同第４の実施の形態を示した断面図

【図５】同第５の実施の形態を示した断面図

【図６】従来の磁気検出素子の断面図

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ 半導体磁気抵抗効果膜 ３ 短絡電極 ４ 取り出し電極 ５ 保護基板 ６ スペーサ ７ 導出電極 ８ スルーホール ９ 絶縁基板 １０ 保護膜

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 実質的に電気的な絶縁性を示す半導体基
   板と、この半導体基板上に設けたIII−Ｖ族化合物より
   なる半導体磁気抵抗効果膜と、この半導体磁気抵抗効果
   膜上の中央部分に設けた短絡電極を含む感磁部と、上記
   半導体磁気抵抗効果膜上の端部に設けた取り出し電極
   と、上記感磁部に対して空隙を形成するように上記半導
   体基板の周辺部に接合した保護基板を備え、上記保護基
   板の外側に上記取り出し電極を露出させた半導体磁気検
   出素子。
2. 【請求項２】 前記半導体磁気抵抗効果膜と保護基板と
   の接合にスペーサを用いた請求項１記載の半導体磁気検
   出素子。
3. 【請求項３】 前記スペーサは感磁部の形成プロセスに
   よって構成した請求項２記載の半導体磁気検出素子。
4. 【請求項４】 実質的に電気的な絶縁性を示す半導体基
   板と、この半導体基板上に設けたIII−Ｖ族化合物より
   なる半導体磁気抵抗効果膜と、この半導体磁気抵抗効果
   膜上の中央部分に設けた短絡電極を含む感磁部と、上記
   半導体磁気抵抗効果膜上の端部に設けた取り出し電極
   と、上記感磁部に対して空隙を形成するように上記半導
   体基板の周辺部に接合した保護基板を備え、前記保護基
   板の内側に取り出し電極を配置し、その保護基板に上記
   取り出し電極に電気的に接続された導出電極を設けた半
   導体磁気検出素子。
5. 【請求項５】 実質的に電気的な絶縁性を示す半導体基
   板と、この半導体基板上に設けたIII−Ｖ族化合物より
   なる半導体磁気抵抗効果膜と、この半導体磁気抵抗効果
   膜上の中央部分に設けた短絡電極を含む感磁部と、上記
   半導体磁気抵抗効果膜上の端部に設けた取り出し電極と
   より構成された検出素子部、前記検出素子部のパターン
   裏面と相対するように配置された絶縁基板および前記検
   出素子部のパターン面と相対し、当該検出素子部のパタ
   ーン面上に空隙を形成するように配置された保護基板を
   備え、上記絶縁基板と保護基板を接合し、上記絶縁基板
   または保護基板のいずれか一方に上記取り出し電極に電
   気的に接続された導出電極を設けた半導体磁気検出素
   子。
6. 【請求項６】 前記絶縁基板と保護基板との接合にスペ
   ーサを用いた請求項５記載の半導体磁気検出素子。