[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

提供一种半导体装置及其制造方法，其特征在于，所述半导体装置具有：设有多个霍尔元件的半导体衬底；以及设在所述半导体衬底上的具有磁会聚功能的磁性体，在所述半导体衬底上的所述磁性体的纵截面外形形状中，包括在该外周部的至少一部分具有曲线形状的部分、和与所述半导体衬底大致平行的部分，在所述磁性体内部埋入有由非磁性物质构成的构造体的至少一部分。

技术领域

本发明涉及用于检测磁力的半导体装置及其制造方法。更具体涉及通过具备多个霍尔元件和用于会聚通过该半导体装置附近的磁通的磁性体，能够高灵敏度地检测2维或3维方向的磁力的半导体装置及其制造方法。

背景技术

用于通过霍尔效应来检测磁力的半导体装置很早就为世人所知，进而，为了提高其灵敏度、性能，或者检测来自2维或3维方向的磁力，设计了与磁性体组合的半导体装置。

例如，利用专利文献1中记载的霍尔效应的磁场方向传感器，配置有多个霍尔元件和在这些霍尔元件区域上部具有平坦的形状的由软磁性体材料构成的磁会聚板。

在该磁场方向传感器中，磁会聚板的端部配置在霍尔元件区域，因此由磁会聚板会聚的磁通在霍尔元件表面附近沿相对于霍尔元件垂直方向集中，因此通过霍尔元件的磁通密度变高，其检测灵敏度也变高。进而，分别检测通过多个霍尔元件的磁通的强度，并通过运算，能够算出磁通的方向和各个方向上的强度。由此，能够以该传感器为基准沿坐标轴分解相对于磁场方向传感器的磁通的方向。相对于单纯的霍尔元件的磁传感器，能够谋求显著的性能提高。

另外，专利文献2所记载的利用霍尔效应的磁传感器基于与专利文献1同样的构造和原理。由于磁会聚板和搭载它的半导体衬底之间产生的材料的差异造成的应力，特别是，热膨胀差造成的应力会对传感器特性产生较大的影响，因此具有用于减小该影响的构造。

为了达到该目标，该磁传感器采用了在磁会聚板与半导体衬底之间形成基底层，使与该基底层的半导体衬底连接的面积小于磁会聚板的面积，并且使该基底层的至少一部分覆盖霍尔元件区域这样的构造。

另外，在利用专利文献2中记载的霍尔效应的磁传感器中，采用通过规定磁会聚板的纵截面的形状，来提高其性能的方案。

图8是用于说明现有的磁传感器即专利文献1中记载的磁传感器的图，示出了主要部分的纵截面图。

图8（a）中示出使所述的基底层的面积小于磁会聚板的面积的磁传感器，在半导体衬底101a的一个表面附近埋入而形成的霍尔元件102a及102b的表面形成有绝缘保护层103，在该表面以覆盖霍尔元件102a、102b的方式形成基底层104，进而在其上部以大于基底层104的面积的方式形成由磁性材料构成的磁会聚板105a。

图8（b）及（c）中示出使磁会聚板105b、105c的端面方向带有由直线构成的锥度的构造。

然而，将会在霍尔元件区域上产生应力的基底层、磁会聚板直接连接，显然不是优选的，想要改善元件性能也要避免的是在霍尔元件区域上形成基底层、磁会聚板等的构造体这一点。

另外，想要将磁通效率良好地垂直会聚到沿平行方向（面方向）形成在半导体衬底的霍尔元件区域面，优选使磁会聚板的端面朝向霍尔元件方向，进而具有如成为使磁会聚板之中通过与半导体衬底平行的方向部的磁通在磁会聚板端部相对于半导体衬底沿垂直方向效率良好地偏向的构造的曲率，以图8（b）及（c）所示的锥度构造是不够的。

具有磁会聚板的磁传感器的制作方法，如在专利文献2或专利文献3中记载的那样，通过光刻法、气相镀敷法及电解镀敷法来进行，但是作为形成具有直线锥度的磁会聚板105b或105c的方法，能采用利用光致抗蚀剂进行的作为电解镀用模的形状规定。

另一方面，已知通过组合光刻法和电解镀敷法，形成大致1/4圆形形状的镀敷物的方法（例如，专利文献3）。

依据该方法，能够通过电解镀敷法来形成具有截面形状中具有大致1/4圆形形状的曲面的构造体。