JP2012137312A - Magnetic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、化合物半導体からなる感磁部を備えた磁気センサに関し、より詳細には、感磁部と磁気感度および抵抗の調整を可能とするトリミング部とを備えた磁気センサに関する。 The present invention relates to a magnetic sensor including a magnetic sensing portion made of a compound semiconductor, and more particularly to a magnetic sensor including a magnetic sensing portion and a trimming portion that enables adjustment of magnetic sensitivity and resistance.
一般に、磁気センサは、電流検出素子や位置検出素子などに広く応用されており、近年では、高精度化が進むとともに、磁気センサの特性(磁気感度及び不平衡電圧)に対して、ばらつき低減の要求が強まってきている。通常は、磁気センサが実装されるセンサモジュールの回路上で、可変抵抗などにより特性調整される、あるいは、増幅器により出力を増幅されるが、ウェハ上で磁気センサのばらつきを低減することができれば、センサモジュール回路上での個々の調整が簡略化され、低コスト化及び小型軽量化が可能となる。 In general, magnetic sensors are widely applied to current detection elements, position detection elements, and the like. In recent years, the accuracy has increased, and variations in the characteristics (magnetic sensitivity and unbalanced voltage) of magnetic sensors have been reduced. The demand is getting stronger. Normally, the characteristics of the sensor module on which the magnetic sensor is mounted are adjusted by a variable resistor or the like, or the output is amplified by an amplifier, but if the variation of the magnetic sensor on the wafer can be reduced, Individual adjustment on the sensor module circuit is simplified, and the cost and size can be reduced.
図1(a),(b)は、従来の磁気センサを説明するための構成図で、図1(a)は上面図、図1(b)は図1(a)におけるIB−IB’線断面図、図2は図1(a)の等価回路を示す回路図である。図中符号1は感磁部、1a,1bは感磁部の入力端子、1c,1dは感磁部の出力端子、2はボンディング電極パッド、5は保護層、6は基板を示している。
FIGS. 1A and 1B are configuration diagrams for explaining a conventional magnetic sensor. FIG. 1A is a top view, and FIG. 1B is a line IB-IB ′ in FIG. FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of FIG. In the figure,
従来の磁気センサは、図1(a),(b)に示されているように、基板6に設けられた化合物半導体からなる十字形状パターンの感磁部1を有している。この感磁部1は、図2に示されているように、ブリッジ回路を構成し、入力端子1a,1bと出力端子1c,1dとを備えている。これらの入力端子1a,1bと出力端子1c,1dには、それぞれボンディング電極パッド2が接続されている。また、感磁部1上には保護層5が設けられている。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the conventional magnetic sensor has a cross-shaped pattern of the
このような構成の従来の磁気センサは、トリミング部を有していないため、図2に示されているように、感磁部1の入力端子1a,1b間には、定電圧Vinがそのまま印加される。磁気センサの定電圧駆動における磁気感度は、化合物半導体の移動度及び感磁部1の形状(長さと幅の比)と入力電圧Vinで決定されるため、素子間(ウェハ面内及びウェハ間)における半導体層の移動度及び感磁部形状のばらつきが、そのまま定電圧駆動における磁気感度のばらつきとなるため定電圧駆動における磁気感度を調整することはできない。
Since the conventional magnetic sensor having such a configuration does not have a trimming unit, a constant voltage Vin is applied as it is between the
このような磁気センサの特性ばらつきを低減させる方法としては、例えば、特許文献1及び2に示されるようなトリミングを磁気センサに施すことが知られている。特許文献1に記載のものは、不平衡電圧が小さいホール素子に関するもので、ホール電圧端子間の電圧を測定しながら、ホール電圧端子と取付部に必要な量だけスリットを入れる方法、及び感磁部に金属めっきする方法が採られており、そのような方法によりオフセット電圧を調整している。
As a method for reducing such characteristic variation of the magnetic sensor, for example, it is known to perform trimming as shown in
図3は、上述した特許文献1に記載されている磁気センサの等価回路を示す回路図で、図中符号11a,11bは感磁部の入力端子、11c,11dは感磁部の出力端子を示している。この特許文献1には、感磁部をトリミングすることによりオフセット電圧を調整できることが記載されているが、感磁部(ブリッジ回路)に印加される電圧Vinは一定であるために定電圧駆動における磁気感度を調整することはできない。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the magnetic sensor described in
また、特許文献2に記載のものは、スピードセンサや磁気エンコーダに用いられる磁気センサに関するもので、磁気抵抗素子におけるブリッジを構成する抵抗体にレーザー照射することによりトリミングしてオフセット電圧を調整している。
Further, the one described in
このように、上述した特許文献1及び2に記載のいずれの方法において、オフセット電圧をウェハ上で調整することは可能であるが、感度の調整を行うことは不可能であった。
As described above, in any of the methods described in
さらに、磁気センサは、可変抵抗を含む調整回路や増幅器との組合せによって構成される磁気検出デバイスとして使用されることが多く、この場合、磁気センサは、このようなデバイスを形成する回路の一部となる。 Further, the magnetic sensor is often used as a magnetic detection device constituted by a combination of an adjustment circuit including a variable resistor and an amplifier, and in this case, the magnetic sensor is a part of a circuit forming such a device. It becomes.
図4は、従来の磁気センサと増幅器により構成された磁気検出デバイスの回路図で、磁気センサを増幅器に接続し、出力を増幅させることを目的とした磁気検出デバイスの回路の例である。図中のRin,Routのそれぞれは、磁気センサの入力抵抗と出力抵抗を示す、Ra,Rbは、それぞれ増幅器の入力抵抗とフィードバック抵抗を示している。この回路図に示す増幅器では、デバイス全体の出力は磁気センサ単体の出力のRb/(Ra+Rout/2)倍になることが知られている。 FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional magnetic detection device including a magnetic sensor and an amplifier, and is an example of a magnetic detection device circuit for the purpose of connecting the magnetic sensor to the amplifier and amplifying the output. In the figure, Rin and Rout indicate the input resistance and output resistance of the magnetic sensor, and Ra and Rb indicate the input resistance and feedback resistance of the amplifier, respectively. In the amplifier shown in this circuit diagram, it is known that the output of the entire device is Rb / (Ra + Rout / 2) times the output of the magnetic sensor alone.
すなわち、磁気センサの出力抵抗が増幅器のゲインのパラメータとなっており、磁気センサの出力抵抗がデバイス全体の出力ばらつきに影響することがわかる。したがって、磁気センサの感度とともに回路の一部となる磁気センサの出力抵抗も調整することによって、デバイス全体の出力ばらつきを低減することができる。 That is, it can be seen that the output resistance of the magnetic sensor is a parameter of the gain of the amplifier, and the output resistance of the magnetic sensor affects the output variation of the entire device. Therefore, the output variation of the entire device can be reduced by adjusting the sensitivity of the magnetic sensor and the output resistance of the magnetic sensor that is a part of the circuit.
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ウェハ上で磁気センサの抵抗および磁気感度の調整が可能で、かつ量産性に優れた特性バラツキの小さい磁気センサおよびこれと調整回路、増幅器と組み合わせて構成された磁気検出デバイスを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object of the present invention is to adjust the resistance and magnetic sensitivity of a magnetic sensor on a wafer and to provide a magnetic material with small characteristic variation that is excellent in mass productivity. It is an object of the present invention to provide a magnetic detection device configured in combination with a sensor, an adjustment circuit, and an amplifier.
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項1に記載の発明は、基板に設けられた化合物半導体からなる感磁部を備えた磁気センサにおいて、前記感磁部は、入力端子と出力端子とを備え、前記入力端子と前記出力端子のいずれにも、前記化合物半導体を有するトリミング部が接続電極を介して接続されていることを特徴とする。(図7の実施例1に相当)
The present invention has been made to achieve such an object, and the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記トリミング部は、トリミング層と、該トリミング層上に設けられた第1の化合物半導体層とを備え、該第1の化合物半導体層は、トリミング用レーザー光が透過する材料であることを特徴とする。(図8の実施例2に相当)
The invention according to
また、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記トリミング部は、トリミング層と、該トリミング層下に設けられた第2の化合物半導体層とを備え、該第2の化合物半導体層は、トリミング用レーザー光が透過する材料であることを特徴とする。(図14の実施例3に相当)
The invention according to
また、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記第1及び第2の化合物半導体層がAlGaAsSb層からなり、前記トリミング層がInAs層からなることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the invention according to
本発明によれば、磁気センサの感磁部の入力端子と出力端子それぞれに、感磁部と同じ化合物半導体を有するトリミング部が接続電極を介して接続され、ウェハプロービング(電気的検査)を行いながら、レーザートリミングを用いてトリミング部の抵抗値を変化させることにより、入力端子側のトリミング部で感度、出力側のトリミング部で磁気センサ外部の回路に接続される抵抗の調整がそれぞれ可能となり、量産性に優れた特性バラツキの小さい磁気センサ及びこれと調整回路、増幅器と組み合わせて構成された磁気検出デバイスを提供することができる。 According to the present invention, the trimming portion having the same compound semiconductor as the magnetic sensitive portion is connected to the input terminal and the output terminal of the magnetic sensitive portion of the magnetic sensor via the connection electrode, and wafer probing (electrical inspection) is performed. However, by changing the resistance value of the trimming part using laser trimming, it is possible to adjust the sensitivity connected to the input terminal side trimming part and the resistance connected to the circuit outside the magnetic sensor at the output side trimming part, It is possible to provide a magnetic sensor that is excellent in mass productivity and has a small characteristic variation, and a magnetic detection device that is configured in combination with an adjustment circuit and an amplifier.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図5(a),(b)は、本発明に係る磁気センサの実施形態を説明するため構成図で、図5(a)は上面図、図5(b)は図5(a)におけるIIB−IIB’線断面図で、図6は、図5(a)の等価回路を示す回路図である。図中符号21は感磁部、21a,21bは感磁部の入力端子、21c,21dは感磁部の出力端子、22はボンディング電極パッド、23(23a,23b)はトリミング部、24は接続電極、25は保護層、26はGaAs基板を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
5A and 5B are configuration diagrams for explaining an embodiment of the magnetic sensor according to the present invention, FIG. 5A is a top view, and FIG. 5B is IIB in FIG. 5A. FIG. 6 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of FIG. 5A. In the figure,
本発明の磁気センサは、GaAs基板26に設けられた化合物半導体からなる十字形状パターンの感磁部21を備えている。この感磁部21は、入力端子21a,21bと出力端子21c,21dとを備え、入力端子21a,21bの少なくとも一方の入力端子21aに、かつ、出力端子21c,21dの少なくとも一方の出力端子21dに化合物半導体を有するトリミング部23a,23bが接続電極24を介して直列接続されている。
The magnetic sensor of the present invention includes a cross-shaped pattern of the magnetic
このような構成により、トリミング部23aと感磁部21は接続電極24を介して直列接続されており、例えば、レーザートリミングにより入力端子側のトリミング部23aの抵抗値R1を調整することにより、磁気センサに印加される電圧は一定であるが、直列に接続されているトリミング部23aと感磁部21の抵抗値Rの比を変えることにより、感磁部21に印加される電圧を任意に調整することができる。
With this configuration, the
また、同様にレーザートリミングにより出力端子側のトリミング部23bの抵抗値R2を調整することにより、磁気センサの出力端子間の抵抗を任意に調整することができる。なお、これらの入力端子側のトリミング部23aによる感度調整と出力端子側のトリミング部23bによる抵抗調整は互いに独立である。
Similarly, the resistance between the output terminals of the magnetic sensor can be arbitrarily adjusted by adjusting the resistance value R2 of the trimming
つまり、定電圧駆動における磁気感度などの電気特性をウェハプロービングで測定する際、定電圧駆動における磁気感度,出力端子間の抵抗をモニタしながら、移動度および感磁部21の形状に起因した磁気センサ間の特性ばらつきを一定値に調整することが可能となる。入力端子側のトリミング部23aの抵抗値R1を変化させることにより、感度ばらつきを、さらに、出力端子側のトリミング部23bの抵抗値R2を変化させることにより、抵抗ばらつきを調整することが可能である。
In other words, when measuring electrical characteristics such as magnetic sensitivity in constant voltage driving by wafer probing, magnetic properties due to mobility and the shape of the
このように、図3に示されている従来の磁気センサの等価回路と、図6に示されている本発明の磁気センサの等価回路とを比較すると、従来のものが、感磁部(ブリッジ回路)1に印加される電圧は一定であるため定電圧駆動における磁気感度を調整することができないのに対して、本発明のものは、感磁部(ブリッジ回路)21に印加される電圧を入力側のトリミング部23aの抵抗値R1を変化させることにより任意に調整することができ、かつ、出力端子間の抵抗を出力側のトリミング部23bの抵抗値R2を変化させることにより任意に調整することができる点が相違している。
As described above, when the equivalent circuit of the conventional magnetic sensor shown in FIG. 3 is compared with the equivalent circuit of the magnetic sensor of the present invention shown in FIG. The voltage applied to the circuit) 1 is constant, so that the magnetic sensitivity in the constant voltage drive cannot be adjusted. On the other hand, in the present invention, the voltage applied to the magnetic sensing part (bridge circuit) 21 is The resistance value R1 of the
なお、図5(a)では、磁気センサの感磁部の形状を十字型で示したが、レーザートリミングによる特性ばらつき調整の効果は、感磁部の形状によらず同じである。 In FIG. 5A, the shape of the magnetic sensing part of the magnetic sensor is shown in a cross shape, but the effect of adjusting the characteristic variation by laser trimming is the same regardless of the shape of the magnetic sensing part.
図7は、本発明の磁気センサにおける基板とトリミング部の実施例1を示す構成図で、図中符号26はGaAs基板、28はInAs層(トリミング層)を示している。なお、InAs層(トリミング層)28は、図5(a),(b)におけるトリミング部23a又は23bに対応している。
FIG. 7 is a block diagram showing Example 1 of the substrate and the trimming portion in the magnetic sensor of the present invention, in which the
本発明のトリミング部23a,23bの材料としては、感磁部21と同一の化合物半導体であれば特に限定されるものではない。GaAsやSiなどの基板26上に、MBE(分子線エピタキシー)法やMOCVD(有機金属化学気相成長)法により化合物半導体薄膜を形成する方法や、化合物半導体のGaAs基板、例えば、GaAs基板にSiなどをイオン注入し、その後、活性化アニールすることによりトリミング部を形成する方法がある。
The material of the trimming
酸化シリコンや窒化シリコンなどの保護層25で覆われたトリミング部23a,23bにレーザー光を照射すると、レーザー光は、保護層25を透過して、トリミング層28で吸収され、このトリミング層28が溶融・固化することにより抵抗値Rが変化する。本発明においては、トリミング層材料が化合物半導体であるために、メタル材料を蒸発させリンク除去する、一般的なトリミング方法と異なり、完全にトリミング層を除去することなくとも保護層25へのダメージを抑制しながらレーザートリミングすることが可能となる。
When the trimming
保護層25は、水分などの外部雰囲気による化合物半導体層の腐食を抑制する役割があり、信頼性の高いデバイスとするためには必要である。レーザートリミングをした後に、保護層25を形成することも不可能ではないが、保護層25を形成する工程での熱履歴によりレーザートリミングにより調整した特性がシフトしてしまう可能性があり、特性ばらつき低減に適していないこと、工程の途中でレーザートリミングするためデバイス完成後のウェハ検査時にレーザートリミングする場合と比較してプロービング回数が増えること、保護層25のない状態でレーザートリミングをするとAsなどが飛散する可能性があり、環境に対して適していないことから、保護層25を形成した状態で、つまりデバイス完成後にレーザートリミングすることが好ましい。
The
トリミング部23a,23bの層構造は、化合物半導体の単層構造でも良いし、積層構造(多層構造)でも良く、特に限定されるものではないが、トリミング用レーザー光が吸収されるトリミング層の上にトリミング用レーザー光が透過する第1の化合物半導体層を備えることが好ましい(後述する実施例2参照)。また、トリミング用レーザー光が吸収されるトリミング層の下にトリミング用レーザー光が透過する第2の化合物半導体層を備えることがさらに好ましい(後述する実施例3参照)。
The layer structure of the trimming
図8は、本発明の磁気センサにおける基板とトリミング部の実施例2を示す構成図で、図中符号26はGaAs基板(図7と同じ符号を付してある)、38はInAs層(トリミング層)、39はAlGaAsSb層(第1の化合物半導体層)を示している。なお、InAs層(トリミング層)38とAlGaAsSb層(第1の化合物半導体層)39は、図5(a),(b)におけるトリミング部23(23a,23b)に対応している。
FIG. 8 is a block diagram showing Example 2 of the substrate and the trimming unit in the magnetic sensor of the present invention, in which
保護層25で覆われたトリミング部23a,23bにレーザー光を照射すると、レーザー光は、保護層25、第1の化合物半導体層39を透過して、トリミング層38で吸収され、このトリミング層38が溶融・固化することにより抵抗値Rが変化する。保護層25とトリミング層38が接していると、トリミング層38の溶融・固化時に保護層25にストレスがかかるが、トリミング用レーザー光が透過し吸収されない第1の化合物半導体層39をトリミング層38と保護層25の間に備えることにより保護層25へのストレスを抑制することができる。
When the trimming
図9(a),(b)は、トリミングされたInAs層断面の概念図(実施例1)で、図9(a)は、低パワーでのレーザートリミングの場合、図9(b)は、高パワーでのレーザートリミングの場合を示している。また、図10(a),(b)は、トリミングされたInAs層断面の他の概念図(実施例2)で、図10(a)は、低パワーでのレーザートリミングの場合、図10(b)は、高パワーでのレーザートリミングの場合を示している。 FIGS. 9A and 9B are conceptual diagrams (Example 1) of a cross section of a trimmed InAs layer. FIG. 9A is a case of laser trimming at low power, and FIG. The case of laser trimming at high power is shown. FIGS. 10A and 10B are other conceptual views (Example 2) of the trimmed InAs layer cross section. FIG. 10A shows the case of laser trimming at low power in FIG. b) shows the case of laser trimming at high power.
低パワーでのレーザートリミングでは、いずれの構造においても保護層にストレスがほとんどかかることなく抵抗を変化させることができるが、InAs層のより深い部分まで溶融・固化し抵抗変化率を高めるために高パワーでレーザートリミングすると、図9(a),(b)の構造においては、溶融・固化される部分と保護層が接しているために保護層へのストレスが大きくクラックが入り品質が劣化することもある。それに対して、図10(a),(b)の構造においては、保護層とトリミング層の間に第1の化合物半導体層が存在することにより、高パワーにおいても保護層へのストレスが低減されトリミングが可能となる。第1の化合物半導体層はレーザー光を吸収しない禁制帯幅であり、またトリミング層に対して十分に高抵抗な材料である。 In laser trimming at low power, the resistance can be changed with almost no stress on the protective layer in any structure, but it is high to melt and solidify to a deeper part of the InAs layer and increase the resistance change rate. When laser trimming is performed with power, in the structure shown in FIGS. 9A and 9B, the portion to be melted and solidified is in contact with the protective layer, so that the stress on the protective layer is large and cracks occur and the quality deteriorates. There is also. On the other hand, in the structure of FIGS. 10A and 10B, since the first compound semiconductor layer exists between the protective layer and the trimming layer, the stress on the protective layer is reduced even at high power. Trimming is possible. The first compound semiconductor layer has a forbidden band width that does not absorb laser light, and is a material having a sufficiently high resistance to the trimming layer.
図11は、トリミング部カット率と定電圧駆動における磁気感度変化率との関係を示す図である。ここでカット率とは、図12に示すカット幅と感磁部幅の比率を示している。 FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the trimming portion cut rate and the magnetic sensitivity change rate in constant voltage driving. Here, the cut rate indicates the ratio between the cut width and the magnetic sensitive portion width shown in FIG.
レーザー出力により定電圧駆動における磁気感度変化率は異なり、カット率0〜75%の範囲における磁気感度調整幅(定電圧駆動における磁気感度変化率)は、レーザー出力が0.07μJで5%、0.30μJで17%であった。 The magnetic sensitivity change rate in constant voltage drive varies depending on the laser output, and the magnetic sensitivity adjustment range (magnetic sensitivity change rate in constant voltage drive) in the range of the cut rate of 0 to 75% is 5% when the laser output is 0.07 μJ, 0 It was 17% at 30 μJ.
図13は、本発明におけるトリミングカット率と抵抗変化率との関係を示す図である。カット率0〜75%の範囲における抵抗調整幅(抵抗変化率)はレーザー出力0.07μJで5%、0.30μJで18%であった。 FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the trimming cut rate and the resistance change rate in the present invention. The resistance adjustment width (resistance change rate) in the range of the cut rate of 0 to 75% was 5% at a laser output of 0.07 μJ and 18% at 0.30 μJ.
図14は、本発明の磁気センサにおける基板とトリミング部の実施例3を示す構成図で、図中符号26はGaAs基板(図7と同じ符号を付してある)、47は下部AlGaAsSb層(第2の化合物半導体層)、48はInAs層(トリミング層)、49は上部AlGaAsSb層(第1の化合物半導体層)を示している。なお、下部AlGaAsSb層(第2の化合物半導体層)47とInAs層(トリミング層)48と上部AlGaAsSb層(第1の化合物半導体層)49は、図5(a),(b)におけるトリミング部23(23a,23b)に対応している。上部AlGaAsSb層の表面酸化を防止するために、その上に、さらにGaAs層を形成すると品質的に好ましい。
FIG. 14 is a block
第2の化合物半導体層47は、トリミング用レーザー光が透過する、すなわち、吸収されない材料を選定することにより、トリミング層48のみでレーザー光が吸収されるので低パワーのレーザー光で効率的にトリミングすることができる。また、第2の化合物半導体層47の材料としては、トリミング層48の材料と格子定数の近いものを選定することが好ましい。
The second
以下に具体例を用いて説明する。
GaAs基板26上に、トリミング層48として直接InAs層を形成する場合、GaAsとInAsの格子定数が大きく異なるため、高品質なInAs層とするためには300nm以上を形成する必要があり、InAs層全体をレーザートリミングして高抵抗化するには、高パワーのレーザー光が必要となる。それに対して、GaAs基板26上にInAsと格子定数の近いAlGaAsSb層を形成してから、その上にInAs層を形成することにより、薄くても高品質なトリミング層(InAs層)48を形成することができる。InAs層の上下に格子定数の近いAlGaAsSb層を備えた構造において、高性能な磁気センサを作製するために、また、低パワーで保護層にダメージを与えることなくレーザートリミングするためには、InAs層の厚さは1〜200nmが好ましく、生産上は30〜100nmがさらに好ましい。
This will be described below using a specific example.
When the InAs layer is directly formed on the
図15は、低パワーのレーザー光でもInAs層全体が溶融・固化する様子を示す図である。GaAs基板26上にトリミング層48を直接形成する場合と比較して、InAs層を薄くすることができ、図15に示されるように、低パワーのレーザー光でもInAs層全体が溶融・固化し、トリミング部の抵抗値を効率的に調整することができる。低パワーでレーザートリミングできると溶融・固化される面積を小さくし、トリミング部の長さを短くできるのでチップサイズを小さくすることが可能でありコスト的にも有利である。
FIG. 15 is a diagram showing how the entire InAs layer is melted and solidified even with a low-power laser beam. Compared with the case where the
図16は、トリミング部カット率と定電圧駆動における磁気感度変化率との関係を示す図である。カット率0〜75%の範囲における磁気感度調整幅(定電圧駆動における磁気感度変化率)は、レーザー出力0.07μJにおいて35%であった。InAs膜が厚い場合(実施例2)と比較して、磁気感度調整幅が広いことがわかる。言い換えると短いカット長で特性調整が可能である。したがって、トリミング層の上下に、トリミング用レーザー光を透過して、かつトリミング層と格子定数の近い化合物半導体層を備えた積層構造はトリミング部の構造として適している。 FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the trimming portion cut rate and the magnetic sensitivity change rate in constant voltage driving. The magnetic sensitivity adjustment range (magnetic sensitivity change rate in constant voltage driving) in the range of the cut rate of 0 to 75% was 35% at a laser output of 0.07 μJ. It can be seen that the magnetic sensitivity adjustment range is wider than in the case where the InAs film is thick (Example 2). In other words, characteristic adjustment is possible with a short cut length. Therefore, a laminated structure including compound semiconductor layers that transmit the trimming laser light and have a lattice constant close to that of the trimming layer above and below the trimming layer is suitable as the structure of the trimming portion.
図17は、トリミングカット率と抵抗変化率との関係を示す図である。カット率0〜75%の範囲における抵抗調整幅(抵抗変化率)はレーザー出力0.07μJにおいて37%であった。 FIG. 17 is a diagram illustrating the relationship between the trimming cut rate and the resistance change rate. The resistance adjustment width (resistance change rate) in the range of the cut rate of 0 to 75% was 37% at a laser output of 0.07 μJ.
以下に、上述した図14に基づいて、本発明におけるMBE法により形成される化合物半導体積層構造について説明する。この化合物半導体積層構造47,48,49は、先ず、GaAs基板26上に順次、500nmの下部AlGaAsSb層47と、50nmのInAs層48と、50nmの上部AlGaAsSb層49と、さらにその上にAlGaAsSbの酸化防止層として10nmのGaAs層を形成する。その後、リソグラフィー、エッチングなどのプロセス技術を用いて、これら化合物半導体積層構造47,48,49を感磁部21及びトリミング部23a,23bとした図5(a),(b)に示される磁気センサを作製した。化合物半導体積層構造の構成材料の禁制帯幅は、AlGaAsSb層47,49が1.3eV、InAs層48が0.36eV、GaAs層が1.43eVである。
Hereinafter, a compound semiconductor multilayer structure formed by the MBE method in the present invention will be described based on FIG. 14 described above. The compound semiconductor laminated
次に、この磁気センサに対するトリミング方法について説明する。
定電圧駆動における磁気感度を調整するため、ウェハ上の磁気センサに磁場を印加することができるよう電磁コイルを内蔵したウェハトリミング装置を用いた。トリミング用レーザーとしては、化合物半導体積層構造のGaAs層及びAlGaAsSb層47,49を透過し、かつInAs層48で吸収される波長1064nm(1.17eV)のYAGレーザーを用いた。定電圧駆動における磁気感度をモニタしながら、トリミング部23a,23bにレーザー光を照射して特性調整を行った結果を以下に説明する。
Next, a trimming method for this magnetic sensor will be described.
In order to adjust the magnetic sensitivity in the constant voltage drive, a wafer trimming apparatus incorporating an electromagnetic coil was used so that a magnetic field could be applied to the magnetic sensor on the wafer. As a trimming laser, a YAG laser having a wavelength of 1064 nm (1.17 eV) that is transmitted through the GaAs layer and the AlGaAsSb layers 47 and 49 having a compound semiconductor multilayer structure and absorbed by the
レーザートリミング前の定電圧駆動における磁気感度(入力電圧3V、印加磁場50mT)が、ウェハ全面(素子数50000個)での平均が120mV、標準偏差σが5mVであったのに対して、定電圧駆動における磁気感度が105mVとなるようにレーザートリミングしたところ、平均が105mV、標準偏差σが0.4mVとなった。ウェハ面内のばらつきを<3σ/平均>で表すと、レーザートリミング前後で12.5%から1.1%へと1桁以上のばらつき改善であった。
The magnetic sensitivity (input voltage 3 V, applied
また、トリミング前の出力端子間の抵抗が、ウェハ全面(素子数5000個)で平均が930Ω、標準偏差σが26Ωであったのに対して、出力端子間の抵抗が1100Ωになるようにトリミングしたところ、平均が1100Ω、標準偏差σが4.5Ωとなった。ウェハ面内のばらつきを<3σ/平均>で表すと、トリミング前後で8.4%から1.2%へとばらつきが7分の1に低減した。 In addition, the resistance between output terminals before trimming was 930Ω on the entire wafer surface (5000 elements) and the standard deviation σ was 26Ω, while trimming so that the resistance between output terminals was 1100Ω. As a result, the average was 1100Ω and the standard deviation σ was 4.5Ω. When the variation in the wafer surface is expressed by <3σ / average>, the variation was reduced by 1/7 from 8.4% to 1.2% before and after trimming.
以上説明したように、接続電極24を介して感磁部21に直列に接続されたトリミング部23a,23bを、ウェハプロービング(電気的検査)を行いながら、レーザートリミングすることにより、定電圧駆動における磁気感度および出力端子間の抵抗の調整が可能となり、量産性に優れた特性ばらつきの小さい磁気センサを提供することができる。
As described above, the trimming
図18は、本発明の磁気センサにおける実施例4を示す構成図で、図19は図18の等価回路である。図中符号31は感磁部、32はボンディング電極パッド、33(33a,33b)はトリミング部、34は接続電極を示している。感磁部31の入力端子にトリミング部33aを並列に接続することにより、定電流駆動における磁気感度が調整可能となる。この場合も、出力端子側にもトリミング部33bを、接続電極34を介して直列接続することで、出力抵抗を調整することができる。
18 is a block diagram showing Embodiment 4 of the magnetic sensor of the present invention, and FIG. 19 is an equivalent circuit of FIG. In the figure,
実施例3と同じ膜構造で図18のホール素子を作製した。定電流駆動における磁気感度をモニタしながら、トリミング部33にレーザー光を照射して特性調整を行った結果を以下に説明する。 The Hall element shown in FIG. 18 was fabricated with the same film structure as in Example 3. The result of adjusting the characteristics by irradiating the trimming unit 33 with laser light while monitoring the magnetic sensitivity in the constant current drive will be described below.
レーザートリミング前の定電流駆動における磁気感度(入力電流5mA、印加磁場50mT)が、ウェハ全面(素子数50000個)での平均が145mV、標準偏差σが7mVであったのに対して、定電流駆動における磁気感度が170mVとなるようにレーザートリミングしたところ、平均が170mV、標準偏差σが0.9mVとなった。ウェハ面内のばらつきを<3σ/平均>で表すと、レーザートリミング前後で14.4%から1.6%へと約1桁のばらつき改善であった。
The magnetic sensitivity (input current 5 mA, applied
また、本実施例においても、実施例3と同様に出力端子側のトリミング部をレーザートリミングすることにより、入力端子側のトリミング部で調整できる磁気感度とは独立に出力抵抗ばらつきを低減できる。 Also in the present embodiment, the output resistance variation can be reduced independently of the magnetic sensitivity that can be adjusted by the trimming section on the input terminal side by laser trimming the trimming section on the output terminal side as in the third embodiment.
以上説明したように、感磁部31に並列に接続されたトリミング部33aを、ウェハプロービング(電気的検査)を行いながら、レーザートリミングすることにより、定電流感度の調整が可能となり、量産性に優れた特性バラツキの小さい磁気センサを提供することができる。
As described above, the constant current sensitivity can be adjusted by performing laser trimming while performing wafer probing (electrical inspection) on the trimming
1 感磁部
1a,1b 感磁部の入力端子
1c,1d 感磁部の出力端子
2 ボンディング電極パッド
5 保護層
6 基板
11a,11b 感磁部の入力端子
11c,11d 感磁部の出力端子
21,31 感磁部
21a,21b 感磁部の入力端子
21c,21d 感磁部の出力端子
22,32 ボンディング電極パッド
23a,23b,33a,33b トリミング部
24,34接続電極
25 保護層
26 GaAs基板
28,38,48 InAs層(トリミング層)
39 AlGaAsSb層(第1の化合物半導体層)
47 下部AlGaAsSb層(第2の化合物半導体層)
49 上部AlGaAsSb層(第1の化合物半導体層)
DESCRIPTION OF
39 AlGaAsSb layer (first compound semiconductor layer)
47 Lower AlGaAsSb layer (second compound semiconductor layer)
49 Upper AlGaAsSb layer (first compound semiconductor layer)
Claims (4)
前記感磁部は、入力端子と出力端子とを備え、前記入力端子と前記出力端子のいずれにも、前記化合物半導体を有するトリミング部が接続電極を介して接続されていることを特徴とする磁気センサ。 In a magnetic sensor having a magnetosensitive part made of a compound semiconductor provided on a substrate,
The magnetic sensing part includes an input terminal and an output terminal, and a trimming part having the compound semiconductor is connected to both the input terminal and the output terminal via a connection electrode. Sensor.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017106238A (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | ユカイ工学株式会社 | State detection device for opening/closing member |
CN107926926A (en) * | 2017-12-21 | 2018-04-20 | 广东电网有限责任公司江门供电局 | A kind of electric power bird-scaring unit |
JP2020510823A (en) * | 2017-02-23 | 2020-04-09 | 江▲蘇▼多▲維▼科技有限公司Multidimension Technology Co., Ltd. | Single chip dual axis magnetoresistive angle sensor |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02246176A (en) * | 1989-03-17 | 1990-10-01 | Sanyo Electric Co Ltd | Magnetic sensor |
JPH04279071A (en) * | 1991-03-07 | 1992-10-05 | Murata Mfg Co Ltd | Hall element |
JPH05273320A (en) * | 1992-01-28 | 1993-10-22 | Nec Corp | Magnetic sensor |
JPH07193297A (en) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Toshiba Corp | Hall element |
JPH0823129A (en) * | 1994-07-08 | 1996-01-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magnetoresistance element and manufacture |
JPH09163785A (en) * | 1995-11-30 | 1997-06-20 | Toshiba Corp | Drive device for brushless motor |
JP2001141757A (en) * | 1999-11-09 | 2001-05-25 | Yazaki Corp | Sensor device using hall element |
JP2003061025A (en) * | 2001-08-22 | 2003-02-28 | Funai Electric Co Ltd | Video-integrated television receiver |
JP2005505750A (en) * | 2001-06-01 | 2005-02-24 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Sensor for measuring magnetic field and method for adjusting the sensor |
JP2005333103A (en) * | 2004-03-30 | 2005-12-02 | Denso Corp | Vertical hall device and manufacturing method of the same |
JP2008159780A (en) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Toyota Motor Corp | Semiconductor device |
-
2010
- 2010-12-24 JP JP2010287993A patent/JP2012137312A/en active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02246176A (en) * | 1989-03-17 | 1990-10-01 | Sanyo Electric Co Ltd | Magnetic sensor |
JPH04279071A (en) * | 1991-03-07 | 1992-10-05 | Murata Mfg Co Ltd | Hall element |
JPH05273320A (en) * | 1992-01-28 | 1993-10-22 | Nec Corp | Magnetic sensor |
JPH07193297A (en) * | 1993-12-27 | 1995-07-28 | Toshiba Corp | Hall element |
JPH0823129A (en) * | 1994-07-08 | 1996-01-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magnetoresistance element and manufacture |
JPH09163785A (en) * | 1995-11-30 | 1997-06-20 | Toshiba Corp | Drive device for brushless motor |
JP2001141757A (en) * | 1999-11-09 | 2001-05-25 | Yazaki Corp | Sensor device using hall element |
JP2005505750A (en) * | 2001-06-01 | 2005-02-24 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Sensor for measuring magnetic field and method for adjusting the sensor |
JP2003061025A (en) * | 2001-08-22 | 2003-02-28 | Funai Electric Co Ltd | Video-integrated television receiver |
JP2005333103A (en) * | 2004-03-30 | 2005-12-02 | Denso Corp | Vertical hall device and manufacturing method of the same |
JP2008159780A (en) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Toyota Motor Corp | Semiconductor device |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2017106238A (en) * | 2015-12-10 | 2017-06-15 | ユカイ工学株式会社 | State detection device for opening/closing member |
JP2020510823A (en) * | 2017-02-23 | 2020-04-09 | 江▲蘇▼多▲維▼科技有限公司Multidimension Technology Co., Ltd. | Single chip dual axis magnetoresistive angle sensor |
JP7188775B2 (en) | 2017-02-23 | 2022-12-13 | 江▲蘇▼多▲維▼科技有限公司 | Single-chip dual-axis magnetoresistive angle sensor |
CN107926926A (en) * | 2017-12-21 | 2018-04-20 | 广东电网有限责任公司江门供电局 | A kind of electric power bird-scaring unit |
CN107926926B (en) * | 2017-12-21 | 2023-08-01 | 广东电网有限责任公司江门供电局 | Electric bird repellent device |
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