JPH0719924B2 - 磁気検出装置 - Google Patents
磁気検出装置Info
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- JPH0719924B2 JPH0719924B2 JP63178790A JP17879088A JPH0719924B2 JP H0719924 B2 JPH0719924 B2 JP H0719924B2 JP 63178790 A JP63178790 A JP 63178790A JP 17879088 A JP17879088 A JP 17879088A JP H0719924 B2 JPH0719924 B2 JP H0719924B2
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気検出手段として基板上に薄膜の強磁性磁気
抵抗素子（以下、「MR素子」という。）を形成した磁気
検出装置に関する。
抵抗素子（以下、「MR素子」という。）を形成した磁気
検出装置に関する。
磁気を検出する手段として、強磁性体を主成分としたMR
素子の薄膜を基板上に形成した磁気検出装置が提案され
ている。
素子の薄膜を基板上に形成した磁気検出装置が提案され
ている。
そのような磁気検出装置はMR素子が磁気（磁界）を受け
る事によりその抵抗値が変化する事を利用して、その磁
気の変化を例えば電圧変化として出力するように構成さ
れている。
る事によりその抵抗値が変化する事を利用して、その磁
気の変化を例えば電圧変化として出力するように構成さ
れている。
そして、上記のような磁気検出装置はその出力信号が非
常に小さい為に、第２図に示すように増幅回路や波形整
形回路等のIC100によりMR素子101からの信号を増幅処理
した状態で出力している。尚、第２図中102はリード、1
03はモールドケースである。そして最近ではMR素子とそ
れらのICとを集積化する要求が高まっている。
常に小さい為に、第２図に示すように増幅回路や波形整
形回路等のIC100によりMR素子101からの信号を増幅処理
した状態で出力している。尚、第２図中102はリード、1
03はモールドケースである。そして最近ではMR素子とそ
れらのICとを集積化する要求が高まっている。
第３図はそのようなMR素子とICとを一体的に形成した磁
気検出装置の従来考えられる構造を表わす断面図であ
る。この磁気検出装置の製造工程を第５図を用いて説明
する。まずＰ型のSiウェハー１を用いて（ステップ20
0）、その表面を熱酸化して（ステップ201）所定領域を
開口する。その開口した領域よりSb（アンチモン）また
はAs（ヒ素）を拡散することによりN+型埋込層２を形成
する（ステップ202）。ステップ201により形成された熱
酸化膜を除去した後エピタキシャル成長を行い低不純物
濃度のN-型エピタキシャル層３を形成する（ステップ20
3）。エピタキシャル層３の表面を熱酸化した後（ステ
ップ204）、アイソレーション領域となる部分を開口
し、Ｂ（ボロン）を拡散したアイソレーション領域４を
形成する（ステップ205）。そして、選択的にSiO2から
なる絶縁膜を形成した後Ｂを拡散してベース領域となる
P+型拡散層６を形成し（ステップ207）、同様にＰを拡
散してエミッタ領域、およびコレクタ（エピタキシャル
層３）とのコンタクト領域となるN+拡散層７を形成する
（ステップ208）。絶縁膜を選択的に開口しコンタクト
部を形成する（ステップ209）。尚、絶縁層５はこの状
態におけるものを示している。その後、Alを蒸着し配線
９を形成し（ステップ210）、熱処理を施し（ステップ2
11）コンタクトを取る。そうした上でFe,Coを含みNiを
主成分とした強磁性体、即ちNi/Co膜，あるいはNi/Fe膜
の薄膜から成るMR素子10を真空蒸着法にて200〜2000Å
程度蒸着し、ホトエッチングを行い所定パターンを形成
する（ステップ212）。さらに、上述のようにして形成
されるバイポーラIC,MR素子を保護するための保護膜11
を形成した（ステップ213）後、電極端子部分の保護膜1
1を除去し、開口部12を形成して電極端子を形成する。
最後にMR素子10,保護膜11形成により変動したトランジ
スタ特性の回復,MR素子10の膜質改善等を行うために熱
処理を行う（ステップ215）。
気検出装置の従来考えられる構造を表わす断面図であ
る。この磁気検出装置の製造工程を第５図を用いて説明
する。まずＰ型のSiウェハー１を用いて（ステップ20
0）、その表面を熱酸化して（ステップ201）所定領域を
開口する。その開口した領域よりSb（アンチモン）また
はAs（ヒ素）を拡散することによりN+型埋込層２を形成
する（ステップ202）。ステップ201により形成された熱
酸化膜を除去した後エピタキシャル成長を行い低不純物
濃度のN-型エピタキシャル層３を形成する（ステップ20
3）。エピタキシャル層３の表面を熱酸化した後（ステ
ップ204）、アイソレーション領域となる部分を開口
し、Ｂ（ボロン）を拡散したアイソレーション領域４を
形成する（ステップ205）。そして、選択的にSiO2から
なる絶縁膜を形成した後Ｂを拡散してベース領域となる
P+型拡散層６を形成し（ステップ207）、同様にＰを拡
散してエミッタ領域、およびコレクタ（エピタキシャル
層３）とのコンタクト領域となるN+拡散層７を形成する
（ステップ208）。絶縁膜を選択的に開口しコンタクト
部を形成する（ステップ209）。尚、絶縁層５はこの状
態におけるものを示している。その後、Alを蒸着し配線
９を形成し（ステップ210）、熱処理を施し（ステップ2
11）コンタクトを取る。そうした上でFe,Coを含みNiを
主成分とした強磁性体、即ちNi/Co膜，あるいはNi/Fe膜
の薄膜から成るMR素子10を真空蒸着法にて200〜2000Å
程度蒸着し、ホトエッチングを行い所定パターンを形成
する（ステップ212）。さらに、上述のようにして形成
されるバイポーラIC,MR素子を保護するための保護膜11
を形成した（ステップ213）後、電極端子部分の保護膜1
1を除去し、開口部12を形成して電極端子を形成する。
最後にMR素子10,保護膜11形成により変動したトランジ
スタ特性の回復,MR素子10の膜質改善等を行うために熱
処理を行う（ステップ215）。
上記の製造工程において、バイポーラICのN+拡散層７を
形成する工程（ステップ208）は、通常POCl3ガスを用い
た気相拡散にて行われるが、この時、拡散源のＰが絶縁
膜５内にも拡散してしまい、その表面にはPSG膜８が形
成されている。このPSG膜８はゲッタリング等の作用が
あるので、通常のICではそのまま残されるものである
が、上述のような磁気検出装置において、このPSG膜８
上にMR素子10を形成した場合、ガラス基板上やSiウェハ
ーに何らバイポーラICを形成することなく単にその表面
を熱酸化して形成したSiO2膜上に堆積したMR素子と比較
して、その電気磁気特性等の膜質が著しく劣ってしまう
事がわかった。
形成する工程（ステップ208）は、通常POCl3ガスを用い
た気相拡散にて行われるが、この時、拡散源のＰが絶縁
膜５内にも拡散してしまい、その表面にはPSG膜８が形
成されている。このPSG膜８はゲッタリング等の作用が
あるので、通常のICではそのまま残されるものである
が、上述のような磁気検出装置において、このPSG膜８
上にMR素子10を形成した場合、ガラス基板上やSiウェハ
ーに何らバイポーラICを形成することなく単にその表面
を熱酸化して形成したSiO2膜上に堆積したMR素子と比較
して、その電気磁気特性等の膜質が著しく劣ってしまう
事がわかった。
〔発明が解決しようとする課題〕 本願発明者達は上記事実に鑑みて、さらに実験的考察を
重ねた結果、ICの絶縁膜５に近い部分のMR素子10ほどそ
の膜質が劣化していることが分かった。そしてこの劣化
は、ICの絶縁膜５表面のPSG膜８に含まれている不純物
としてのＰが熱処理（ステップ215）によりMR素子10と
反応したことに起因していることがわかった。
重ねた結果、ICの絶縁膜５に近い部分のMR素子10ほどそ
の膜質が劣化していることが分かった。そしてこの劣化
は、ICの絶縁膜５表面のPSG膜８に含まれている不純物
としてのＰが熱処理（ステップ215）によりMR素子10と
反応したことに起因していることがわかった。
本発明はこの点に基づき成されたものであり、MR素子形
成後の熱処理工程を経てもその膜質が劣化しないMR素子
を基板上に形成した磁気検出装置を提供することを目的
としている。
成後の熱処理工程を経てもその膜質が劣化しないMR素子
を基板上に形成した磁気検出装置を提供することを目的
としている。
上記目的を達成するために、本発明の磁気検出装置は基
板と、 前記基板の主表面上に形成され、不純物を含んだ膜であ
り、少なくともその一部に前記不純物が所定濃度以下の
領域を有する二酸化シリコン膜と、 前記二酸化シリコン膜の前記不純物が所定濃度以下の領
域上に形成され、Niを主成分として含んだ薄膜の強磁性
磁気抵抗素子と、 を備える事を特徴としている。
板と、 前記基板の主表面上に形成され、不純物を含んだ膜であ
り、少なくともその一部に前記不純物が所定濃度以下の
領域を有する二酸化シリコン膜と、 前記二酸化シリコン膜の前記不純物が所定濃度以下の領
域上に形成され、Niを主成分として含んだ薄膜の強磁性
磁気抵抗素子と、 を備える事を特徴としている。
又、前記不純物をＰとし、前記所定濃度を５P2O5モル％
としても良い。
としても良い。
以下、本発明を図面に示す実施例を用いて説明する。
第１図は本実施例の構成を表わす断面図であり、MR素子
10からの信号を処理するバイポーラIC部A,MR素子部Ｂお
よび電極端子部Ｃを示している。この磁気検出装置の製
造工程は基本的には第３図を用いて説明した本願発明者
達が本発明前に試作，実験を行った磁気検出装置の製造
工程と同様であり、二酸化シリコン（SiO2）より成る絶
縁膜５の上層部には、バイポーラICのN+拡散層７形成時
における拡散源Ｐが拡散しており、不純物としてのＰを
高濃度に含むPSG膜８が形成されている。
10からの信号を処理するバイポーラIC部A,MR素子部Ｂお
よび電極端子部Ｃを示している。この磁気検出装置の製
造工程は基本的には第３図を用いて説明した本願発明者
達が本発明前に試作，実験を行った磁気検出装置の製造
工程と同様であり、二酸化シリコン（SiO2）より成る絶
縁膜５の上層部には、バイポーラICのN+拡散層７形成時
における拡散源Ｐが拡散しており、不純物としてのＰを
高濃度に含むPSG膜８が形成されている。
本実施例によると第５図に示す製造フローにおいて、ス
テップ208のN+拡散層７の形成工程後に、ステップ300に
示すPSG膜８の除去工程を実施する。
テップ208のN+拡散層７の形成工程後に、ステップ300に
示すPSG膜８の除去工程を実施する。
このステップ300ではMR素子部ＢのMR素子10形成予定領
域のPSG膜８を部分的に除去することにより開口部13を
形成し、その下層であるＰを低濃度に含むか、ほとんど
含まない絶縁膜５を露出している。具体的にはエッチン
グ液としてフッ化アンモニウム，フッ酸および水の混合
液を用いＰを比較的高濃度に含む部分と、そうでない部
分とのエッチング速度の違いを利用してＰを高濃度に含
むPSG膜８を選択的に除去する。この場合、エッチング
液におけるフッ酸の比を小さくすることにより全体のエ
ッチング速度が低下し、制御性が良くなる。
域のPSG膜８を部分的に除去することにより開口部13を
形成し、その下層であるＰを低濃度に含むか、ほとんど
含まない絶縁膜５を露出している。具体的にはエッチン
グ液としてフッ化アンモニウム，フッ酸および水の混合
液を用いＰを比較的高濃度に含む部分と、そうでない部
分とのエッチング速度の違いを利用してＰを高濃度に含
むPSG膜８を選択的に除去する。この場合、エッチング
液におけるフッ酸の比を小さくすることにより全体のエ
ッチング速度が低下し、制御性が良くなる。
そして、ステップ209〜211を経た後、この開口部13にMR
素子10のパターンを形成している。
素子10のパターンを形成している。
第４図はMR素子10としてNi/Co膜を用いた場合のPSG膜８
のリン濃度とMR素子10の抵抗変化率との関係を表してい
る。一般的に、バイポーラICのエミッタ領域であるN+拡
散層７形成時には、リン濃度10〜20P2O5モル％のPSG膜
８が形成されるため、MR素子10の抵抗変化率が不純物を
含まない二酸化シリコン膜（即ちリン濃度０P2O5モル
％）上にNi/Co膜を作成した場合に比べ20％〜50％も減
少してしまうが、本実施例においてはリン濃度の高いPS
G膜８を除去しMR素子10形成予定領域の絶縁膜５のリン
濃度を５P2O5モル％以下にしているのでMR素子10とＰと
の反応が抑制され、ステップ215の熱処理工程後におい
てもMR素子10の抵抗変化率の減少をほぼ10％以下にする
ことができ、実用上問題のない電気磁気特性を有する膜
質の優れたMR素子とすることができる。又、他のIC部分
上のPSG膜８はそのまま残っているので、ゲッタリング
等の作用を期待できIC特性の劣化を防ぐことができる。
のリン濃度とMR素子10の抵抗変化率との関係を表してい
る。一般的に、バイポーラICのエミッタ領域であるN+拡
散層７形成時には、リン濃度10〜20P2O5モル％のPSG膜
８が形成されるため、MR素子10の抵抗変化率が不純物を
含まない二酸化シリコン膜（即ちリン濃度０P2O5モル
％）上にNi/Co膜を作成した場合に比べ20％〜50％も減
少してしまうが、本実施例においてはリン濃度の高いPS
G膜８を除去しMR素子10形成予定領域の絶縁膜５のリン
濃度を５P2O5モル％以下にしているのでMR素子10とＰと
の反応が抑制され、ステップ215の熱処理工程後におい
てもMR素子10の抵抗変化率の減少をほぼ10％以下にする
ことができ、実用上問題のない電気磁気特性を有する膜
質の優れたMR素子とすることができる。又、他のIC部分
上のPSG膜８はそのまま残っているので、ゲッタリング
等の作用を期待できIC特性の劣化を防ぐことができる。
次に、本発明の他の実施例を説明する。本実施例は上記
実施例におけるバイポーラICのN+拡散層形成工程におけ
る拡散源としてAs（ヒ素）を使用した例である。本実施
例における磁気検出装置の製造工程も基本的に第３図を
用いて説明した製造工程と同様であり、同一工程で良い
工程はその説明を省略する。本実施例においてはガス状
態にて危険物質とされるAsを用いているので、ステップ
208のN+拡散層７の形成工程はイオン注入法にて行う。
このステップ208を経ると、絶縁膜５の表面部分にはAs
が貯った状態になっており、次のステップ300にてMR素
子形成予定領域の絶縁膜５をフッ酸系のエッチャントを
用いて約1000Å程度エッチングし、Asをほとんど含まな
い絶縁膜５を露出する。
実施例におけるバイポーラICのN+拡散層形成工程におけ
る拡散源としてAs（ヒ素）を使用した例である。本実施
例における磁気検出装置の製造工程も基本的に第３図を
用いて説明した製造工程と同様であり、同一工程で良い
工程はその説明を省略する。本実施例においてはガス状
態にて危険物質とされるAsを用いているので、ステップ
208のN+拡散層７の形成工程はイオン注入法にて行う。
このステップ208を経ると、絶縁膜５の表面部分にはAs
が貯った状態になっており、次のステップ300にてMR素
子形成予定領域の絶縁膜５をフッ酸系のエッチャントを
用いて約1000Å程度エッチングし、Asをほとんど含まな
い絶縁膜５を露出する。
第６図はMR素子10としてNi/Co膜を用いた場合の絶縁膜
５の表面部分のAs（ヒ素）濃度とMR素子10の抵抗変化率
との関係を表している。一般的にバイポーラICのエミッ
タ領域であるN+拡散層７形成時には絶縁膜５の表面部分
に１×1021（1/cm3）のAsが貯るためにMR素子10の抵抗
変化率が不純物を含まない二酸化シリコン膜上にNi/Co
膜を作成した場合に比べ40％も減少してしまうが、この
図からわかるようにステップ300にてエッチングした結
果露出された絶縁膜５の表面濃度が１×1017（1/cm3）
以下になるように制御すれば抵抗変化率の減少をほぼ10
％以下にすることができ、実用上問題のない電気磁気特
性を有する膜質の優れたMR素子とすることができる。
５の表面部分のAs（ヒ素）濃度とMR素子10の抵抗変化率
との関係を表している。一般的にバイポーラICのエミッ
タ領域であるN+拡散層７形成時には絶縁膜５の表面部分
に１×1021（1/cm3）のAsが貯るためにMR素子10の抵抗
変化率が不純物を含まない二酸化シリコン膜上にNi/Co
膜を作成した場合に比べ40％も減少してしまうが、この
図からわかるようにステップ300にてエッチングした結
果露出された絶縁膜５の表面濃度が１×1017（1/cm3）
以下になるように制御すれば抵抗変化率の減少をほぼ10
％以下にすることができ、実用上問題のない電気磁気特
性を有する膜質の優れたMR素子とすることができる。
尚、二酸化シリコンにAsをイオン注入する場合には、As
は二酸化シリコン中に深く導入されることがなく、通
常、イオン注入時における加速エネルギーを130KeVにし
た時には500Å程度の深さに注入され、又、現在の技術
レベルの限界では加速エネルギーを160KeVにしたとして
も注入深さはせいぜい700Å程度である。従って、上述
のように絶縁膜５を1000Å程度エッチングすればほとん
どのAsが除去でき、抵抗変化率はほとんど減少しなくな
る。
は二酸化シリコン中に深く導入されることがなく、通
常、イオン注入時における加速エネルギーを130KeVにし
た時には500Å程度の深さに注入され、又、現在の技術
レベルの限界では加速エネルギーを160KeVにしたとして
も注入深さはせいぜい700Å程度である。従って、上述
のように絶縁膜５を1000Å程度エッチングすればほとん
どのAsが除去でき、抵抗変化率はほとんど減少しなくな
る。
以上、本発明を上記実施例を用いて説明したが、本発明
はそれらに限定されることなくその主旨を逸脱しない限
り、例えば以下に示す如く種々変形可能である。
はそれらに限定されることなくその主旨を逸脱しない限
り、例えば以下に示す如く種々変形可能である。
二酸化シリコン膜に含む不純物としてはP,Asの他に
Ｂ等であっても良く、従ってMR素子は所定濃度以下の不
純物（B,P）を有するBPSG膜、あるいはBSG膜上に形成し
たものであっても良い。又、MR素子として用いる膜は、
Ni/Fe膜であっても良く、上述のNi/Co膜と比較すると抵
抗変化率の値は小さくなるが、磁区構造が同じである事
から特性は同じ傾向になる。このように、二酸化シリコ
ン膜に含む不純物、MR素子は任意の物質を選択すること
ができ、要はステップ215における熱処理においてその
不純物がMR素子中に拡散していくようなものであれば何
でも良い。これはその拡散に起因して抵抗変化率が減少
するという考えるからである。
Ｂ等であっても良く、従ってMR素子は所定濃度以下の不
純物（B,P）を有するBPSG膜、あるいはBSG膜上に形成し
たものであっても良い。又、MR素子として用いる膜は、
Ni/Fe膜であっても良く、上述のNi/Co膜と比較すると抵
抗変化率の値は小さくなるが、磁区構造が同じである事
から特性は同じ傾向になる。このように、二酸化シリコ
ン膜に含む不純物、MR素子は任意の物質を選択すること
ができ、要はステップ215における熱処理においてその
不純物がMR素子中に拡散していくようなものであれば何
でも良い。これはその拡散に起因して抵抗変化率が減少
するという考えるからである。
基板内に形成されるICはバイポーラICの他に例えば
MOSIC等であっても良い。
MOSIC等であっても良い。
以上述べたように本発明の請求項１によると、二酸化シ
リコン膜の不純物が所定濃度以下の領域上にMR素子を形
成しているので、MR素子の膜質の劣化を抑制できるとい
う効果がある。
リコン膜の不純物が所定濃度以下の領域上にMR素子を形
成しているので、MR素子の膜質の劣化を抑制できるとい
う効果がある。
又、請求項２によると、MR素子の抵抗変化率の減少を10
％以下にすることができるという効果がある。
％以下にすることができるという効果がある。
第１図は本発明の実施例１の磁気検出装置を示す断面
図、第２図は従来の磁気検出装置の構成図、第３図は本
願発明者達が本発明の前に試作，実験を行った磁気検出
装置の断面図、第４図はPSG膜のリン濃度とMR素子の抵
抗変化率との関係を表わすグラフ、第５図は磁気検出装
置の製造工程を表わすフロー、第６図はヒ素濃度とMR素
子の抵抗変化率との関係を表すグラフである。 １……Siウェハ,5……絶縁膜,7……N+拡散層,8……PSG
膜,10……MR素子,13……開口部。
図、第２図は従来の磁気検出装置の構成図、第３図は本
願発明者達が本発明の前に試作，実験を行った磁気検出
装置の断面図、第４図はPSG膜のリン濃度とMR素子の抵
抗変化率との関係を表わすグラフ、第５図は磁気検出装
置の製造工程を表わすフロー、第６図はヒ素濃度とMR素
子の抵抗変化率との関係を表すグラフである。 １……Siウェハ,5……絶縁膜,7……N+拡散層,8……PSG
膜,10……MR素子,13……開口部。
Claims (3)
- 【請求項１】基板と、 前記基板の主表面上に形成され、不純物を含んだ膜であ
り、少なくともその一部に前記不純物が所定濃度以下の
領域を有する二酸化シリコン膜と、 前記二酸化シリコン膜の前記不純物が所定濃度以下の領
域上に形成され、Niを主成分として含んだ薄膜の強磁性
磁気抵抗素子と、 を備える事を特徴とする磁気検出装置。 - 【請求項２】前記不純物はＰ（リン）であり、前記所定
濃度は５P2O5モル％のリン濃度である請求項１の磁気検
出装置。 - 【請求項３】前記不純物はAs（ヒ素）であり、前記所定
濃度は１×1017cm-3のヒ素濃度である請求項１の磁気検
出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63178790A JPH0719924B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-07-18 | 磁気検出装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10851888 | 1988-04-30 | ||
| JP63-108518 | 1988-04-30 | ||
| JP63178790A JPH0719924B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-07-18 | 磁気検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0228385A JPH0228385A (ja) | 1990-01-30 |
| JPH0719924B2 true JPH0719924B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=26448374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63178790A Expired - Lifetime JPH0719924B2 (ja) | 1988-04-30 | 1988-07-18 | 磁気検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0719924B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993011569A1 (fr) * | 1991-12-03 | 1993-06-10 | Nippondenso Co., Ltd. | Element magnetoresistant et son procede de fabrication |
-
1988
- 1988-07-18 JP JP63178790A patent/JPH0719924B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0228385A (ja) | 1990-01-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090306 Year of fee payment: 14 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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