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公開番号2024059043
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-30
出願番号2022166551
出願日2022-10-17
発明の名称GSR素子の製造方法
出願人マグネデザイン株式会社
代理人
主分類G01R 33/02 20060101AFI20240422BHJP(測定;試験)
要約【課題】集積回路基板(ASIC)上にGSR素子を直接形成する際に、逆台形状溝の形成が必須であり、加えて高感度化に必要な3μm以下の微細コイル形成には視認性の高いアライメントマークを溝と同時に形成する必要がある。
【解決手段】ポジレジスト系の感光性樹脂をASIC基板61全体に塗布、露光、現像後にキュア熱処理することにより逆台形状の溝64Gを可能とし、溝64Gとアライメントマーク部を感光性樹脂被膜上に同時に形成する。さらに、金属膜を成膜し、視認性の高い複数個のアライメントマークと下部コイルを形成することで合わせ精度の向上が可能となる。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
磁性ワイヤ、前記磁性ワイヤを周回する下部コイルと上部コイルよりなる１０μｍ以下のコイルピッチを有する検出コイル、および電極からなるＧＳＲ素子を特定用途向け集積回路（以下、ＡＳＩＣという。）の基板上に直接製造する方法において、
（１）前記ＡＳＩＣ基板上にポジレジスト系の樹脂被膜を塗布し、露光、現像して前記樹脂被膜に前記磁性ワイヤを設置するための溝と複数のアライメントマーク用凹部を同時に形成し、キュア熱処理して硬化し、逆台形状の溝とアライメントマーク用凹部を形成した後に、ネガレジスト系の樹脂被膜を塗布し、露光、現像して前記逆台形の溝部のみに樹脂被膜を残してキュア熱処理によって溝の底部にＲ形状を形成し、
（２）次に金属皮膜を成膜し、前記金属皮膜を前記アライメントマーク凹部の反射膜として使うことにより視認性の高いアライメントマークを形成し、
（３）前記アライメントマークと前記逆台形状の溝に被覆した前記金属皮膜を使って、前記逆台形状の溝面に沿って前記下部コイルを形成し、
（４）前記下部コイルを形成した逆台形状の溝に張力を付加したまま前記磁性ワイヤを配置して樹脂で仮固定し、その後キュア熱処理して固定し、
（５）前記ワイヤと電極配線を接合するためのワイヤ電極部にある前記ワイヤを被覆している絶縁性ガラスをＣＦ
４
-ＲＩＥにより除去し、
（６）基板全面にポジレジスト系樹脂被膜を塗布し、露光、現像して前記溝と磁性ワイヤ部のみにポジレジスト系樹脂被膜を残し、キュア熱処理して段差部を滑らかにし、
（７）前記上部コイルと電極を形成し、
（８）前記磁性ワイヤと前記検出コイルと前記電極からなる素子の集合体を個片化する
ことを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
続きを表示（約 180 文字）【請求項２】
請求項１に記載されている工程（４）において、
前記下部コイルの上に前記磁性ワイヤに張力３０～１００ｋｇ／ｍｍ
２
を負荷して配置し、前記磁性ワイヤを樹脂により前記溝内に埋設し、２５０～３５０℃の温度にて張力熱処理して前記磁性ワイヤを固定すると同時にＧＳＲ特性を改善することを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界検出素子と特定用途向け集積回路（以下、ＡＳＩＣという。）を直接接合するＧＳＲ素子の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
高感度磁気センサには、ホールセンサ、ＧＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、高周波キャリアセンサ、ＦＧセンサ、ＭＩセンサ、ＧＳＲセンサなどがある。これらのセンサのうち、ホールセンサ、ＧＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、キャリアセンサは素子とＡＳＩＣが一体化されて小型化、薄型化は実現されているが、検出感度の改善が課題となっている。
一方、ＦＧセンサ、ＭＩセンサ、ＧＳＲセンサは高い感度を有するが、素子とＡＳＩＣが別々に配置されてワイヤボンディングで接合されており、センサの薄型化・小型化が課題となっている。
【０００３】
この課題を解決するために、本発明者らは、ＧＳＲ素子をＡＳＩＣ表面の上に直接形成してＡＳＩＣとベアホールで接合する技術開発に取り組んだ結果、センサの小型化、薄型化を実現した（特許文献１）。
特許文献１にて、ＡＳＩＣ面上に絶縁性レジストを塗布し、そこに磁性ワイヤを配置する溝を形成し、磁性ワイヤと磁性ワイヤを周回する検出コイルおよび電極からなるＧＳＲ素子をＡＳＩＣ面上に一体形成した薄型高感度磁気センサが開示されている。
しかし、その製造方法についてその技術の詳細な公開されていない。さらにその製造技術に関しては現在に至るまで改良が続けられている。
【０００４】
一方、センサの高感度化のためには、微細ピッチコイルを形成してコイルの巻き数を増やす必要がある。しかし、コイルピッチを微細化するほど、ＡＳＩＣ基板（以下、基板という。）の位置とマスクの位置をさらに精度よく合わせることが求められる。その精度を実現するためには、基板上に視認性の高いアライメントマークを精度高く形成する必要がある。
【０００５】
一般的には、アライメントマークは平坦な部分に作られたＳｉＯ
２
膜に形成するために、視認性に問題はなかった。またアライメントマークの形成方法は、特許文献２、特許文献３および特許文献４などに開示されているが、いずれも感光性樹脂の上にアライメントマークを形成するものではない。感光性樹脂上に視認性の高いアライメントマークを形成する技術の検討も課題の一つである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１９－１９１０１６号公報
特開２００６－２２９１３２号公報
特開２００９－００４７９３号公報
特許第２０１６７７６号公報
特許第５７４７２９４号公報
特許第６４３８６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
Ｓｉ基板上にＧＳＲ素子を形成する場合には、Ｓｉ基板を加工して直接溝を形成する。Ｓｉ基板に通常１００ｎｍ程度の熱酸化膜が形成されている。まず、最初にこの熱酸化膜を削除するため、レジストを基板全体に塗布、ライン状のマスクを用いて露光、現像し、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）で熱酸化膜を削除し、Ｓｉ面を露出させる。
【０００８】
次に、アルカリ系のエッチング液（例えば水酸化カリウム溶液）に浸漬する。Ｓｉ基板はその方位によりエッチング速度が異なるため、結晶方位＜１００＞のＳｉ基板を用いることで、異方性エッチングにより図１に示すような逆台形状の溝１３を作ることができる。
ＧＳＲ素子では、逆台形型の溝に磁性ワイヤを挿置し、溝に沿って下コイルを形成し、ワイヤ上面に上コイルを形成して、両者を連結してコイルを形成する。逆台形型の溝を活用してコイルを形成することによって、コイルをワイヤの極近傍に形成することができている。
【０００９】
しかし、ＡＳＩＣ基板上にＧＳＲ素子を一体化形成する際には、ＡＳＩＣ基板面上には回路配線が存在するのでＡＳＩＣ基板上に溝を加工することはできない。
そこで、ＡＳＩＣ基板２１上にＳｉＯ２などの絶縁膜２３を成膜し、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）で溝２４を作製したが、その形状は図２に示すように直方体形状となってしまい、逆台形状の溝を形成できないことが分かった（特許文献７）。
特開２０１９－０２０３４６
【００１０】
また、一般的に構造物として残す感光性樹脂としてはエポキシ系のネガタイプのレジスト（以下、ネガレジストという。）が知られている。ネガレジストの特徴はパターニング後のエッジ形状が急峻であり、図３に示すように、構造物として残すためのキュア熱処理後も直方体形状の溝３４となって形状変化が起こらない。
したがって、ネガレジストを用いて逆台形状の溝形状を作製するのは困難である。
（【００１１】以降は省略されています）

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