JP5433849B2 - Magnetic sensor - Google Patents
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Description
本発明は、磁気センサに関し、より詳細には、半導体基板上に磁気増幅用として磁気センシングする領域上に厚く形成された磁性体を備え高密度実装対応磁気センサに関する。 The present invention relates to a magnetic sensor, and more particularly to a high-density mounting compatible magnetic sensor including a magnetic material formed thickly on a semiconductor substrate for magnetic sensing for magnetic amplification.
従来、ホール素子と磁気増幅機能を有する磁性材料を組み合わせた磁気センサが知られている(特許文献1)。 Conventionally, a magnetic sensor combining a Hall element and a magnetic material having a magnetic amplification function is known (Patent Document 1).
また、近年の携帯電話やその他の電子機器の小型化に伴い、これに搭載されるLSI等の半導体装置への高密度化の要求は益々厳しいものになってきており、半導体装置として、ウエハ処理工程とパッケージ組立工程を一本化したウエハレベルチップサイズパッケージ型の半導体装置が求められている。 In addition, with the recent miniaturization of mobile phones and other electronic devices, the demand for higher density of semiconductor devices such as LSIs mounted on them has become increasingly severe. There is a need for a wafer level chip size package type semiconductor device that unifies the process and the package assembly process.
磁性材料を搭載した磁気センサも高密度実装化のためには、ウエハレベルチップサイズパッケージへの対応が必要であるが、現状は、モールド樹脂封止したパッケージ以外への搭載例がなく、かつ本磁気センサにおいては、半導体回路基板の表面上に高さが数十μm、直径が数百μmの磁性材料を形成する必要があるため、ウエハレベルチップサイズパッケージの形成工程の中に組み込んだ製造工程を確立することと、磁性材料は水分などによる酸化の可能性があるため、信頼性を維持するため磁性材料上への絶縁膜を欠陥なく成膜できることが必要である。 In order to achieve high-density mounting of magnetic sensors equipped with magnetic materials, it is necessary to support wafer level chip size packages. However, there are currently no examples of mounting on packages other than mold resin-sealed packages. In magnetic sensors, it is necessary to form a magnetic material with a height of several tens of μm and a diameter of several hundreds of μm on the surface of a semiconductor circuit board. Therefore, the manufacturing process is incorporated into the wafer level chip size package formation process. Since the magnetic material may be oxidized by moisture or the like, it is necessary to form an insulating film on the magnetic material without defects in order to maintain reliability.
このような状況を鑑みてなされた本発明の目的は、磁気増幅のための磁性材料を内蔵した小型かつ薄型の小型ウエハレベルチップパッケージの磁気センサを提供することである。 An object of the present invention made in view of such a situation is to provide a small and thin small wafer level chip package magnetic sensor incorporating a magnetic material for magnetic amplification.
上記の目的を達成するためになされた本発明が提供する磁気センサは、外部接続端子パッド部(3)を有する半導体回路(1)及び該外部接続端子パッド部から離間した複数のホール素子(4)を備える半導体基板と、該半導体基板上に配置され、前記外部接続端子パッド部の部位に第1開口を有する第1絶縁膜(2)と、該第1絶縁膜上であって前記複数のホール素子に跨りホール素子の感磁部を覆う部位に配置された第1下地通電層(5)と、前記第1下地通電層上に配置された磁性体(6)と、該磁性体上及び前記第1絶縁膜上に配置され、前記第1開口の上方に連通する開口を有する第2絶縁膜(8)と、前記外部接続端子パッド部上及び該パッド部の周辺部の前記第2絶縁膜上であって前記ホール素子の感磁部を覆う部位から離間した位置に配置された第2下地通電層(12)と、該第2下地通電層上に配置された再配線層(7)と、該再配線層上及び前記第1絶縁膜乃至前記磁性体上に連続して配置され、前記周辺部に第2開口を有する第2絶縁膜(8)と、該再配線層と前記磁性体の間の露出された前記第1絶縁膜上及び該再配線層上及び前記磁性体上に連続して配置され、前記周辺部に第2開口を有する第3絶縁膜(13)と、該第2開口を埋めるように前記再配線層上に配置された半田形成用下地層(9)と、該半田形成用下地層上に配置された外部接続用半田部(10)とを備え、該外部接続用半田部が、該半田形成用下地層及び前記再配線層及び前記第2下地通電層を介して前記外部接続端子パッド部と電気的に接続されることを特徴とする。 The magnetic sensor provided by the present invention to achieve the above object includes a semiconductor circuit (1) having an external connection terminal pad portion (3) and a plurality of Hall elements (4) spaced from the external connection terminal pad portion. ), A first insulating film (2) disposed on the semiconductor substrate and having a first opening at a portion of the external connection terminal pad portion, and on the first insulating film, A first ground conductive layer (5) disposed in a region covering the magnetic element of the Hall element across the Hall element; a magnetic body (6) disposed on the first ground conductive layer; A second insulating film (8) disposed on the first insulating film and having an opening communicating with the first opening; and the second insulation on the external connection terminal pad portion and the peripheral portion of the pad portion. Separated from the part on the film that covers the magnetic sensing part of the Hall element A second underlayer conductive layer (12) disposed at a position, a redistribution layer (7) disposed over the second underlayer conductive layer, the redistribution layer and the first insulating film to the magnetic body A second insulating film (8) continuously disposed on the periphery and having a second opening in the peripheral portion; the exposed first insulating film between the rewiring layer and the magnetic body; and the rewiring A third insulating film (13) continuously disposed on the layer and on the magnetic body and having a second opening in the peripheral portion; and a solder disposed on the rewiring layer so as to fill the second opening A ground layer for forming (9), and an external connection solder portion (10) disposed on the ground layer for solder formation, wherein the solder portion for external connection includes the ground layer for solder formation and the rewiring It is electrically connected to the external connection terminal pad portion through a layer and the second base energization layer.
上記構成の本発明によれば、従来の磁気センサにはなかった、半導体基板上に磁気増幅用として磁気センシングする領域上に厚く形成された磁性体を備え、且つ絶縁膜でカバーされた構造を持つウエハレベルパッケージ構造を実現することができる。 According to the present invention having the above-described structure, a structure that is not provided in a conventional magnetic sensor and that is provided with a magnetic material formed thickly on a magnetic sensing region on a semiconductor substrate for magnetic amplification and covered with an insulating film is provided. A wafer level package structure can be realized.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に関して、説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
図1は本発明に係る磁気センサの第1実施形態を説明するための構造図で、図中参照符号1は半導体回路、2は第1絶縁膜、3は外部接続端子パッド、4はホール素子、5は第1下地金属層、6は磁性体、7は再配線通電層、8は第2絶縁膜、9は半田形成用下地層、10は半田ボール接合部を示している。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a structural diagram for explaining a first embodiment of a magnetic sensor according to the present invention, in which
本実施形態の磁気センサは、半導体回路1上に第1絶縁膜2を介して外部接続端子3と第1下地通電層5と再配線通電層7を備えている。また半導体回路1の外部接続端子3と離れたホール素子4の直上に第1下地通電層5と磁性体6を備えている。
The magnetic sensor of this embodiment includes an
また、半導体回路1上の再配線層7上に第2絶縁膜8、半田形成用下地層9および半田ボール接合部10を備えており、かつ磁性体6上に第2絶縁膜8を備えている。
In addition, a second
磁性材料を挟む第1および第2絶縁膜2,8が、ポリイミド、もしくはポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテン、およびエポキシのいずれかを用いることが望ましい。
It is desirable that the first and second
また、第2絶縁膜8の膜厚が0.1〜30μmであることが望ましく、第1絶縁膜2の膜厚は1〜20μmであることが望ましい。
The film thickness of the second
また磁性体6は、Ni、Fe、Coの少なくとも2種類以上を含むことが望ましく、その膜厚が1〜50μmであることが望ましい。
The
図2乃至図3は、図1に示した磁気センサの製造方法を説明するための工程図である。 2 to 3 are process diagrams for explaining a method of manufacturing the magnetic sensor shown in FIG.
まず図2の工程で同図(a)において、半導体回路1には、電気接合を有するための外部接続端子パッド3が形成されている。外部接続端子パッド3はAl系の材料が一般的である。また、この半導体回路1上には、第1絶縁膜2が形成されており、第1絶縁膜2は有機材料であるポリイミド、もしくはポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテンなどを用いるのが一般的であり、スピンコート法や印刷法などによって成膜できる。一般的にスピンコート法で成膜を行い、その膜厚は1〜30μmが望ましく、外部接続端子パッド3上には第1絶縁膜2を形成させないため、露光、現像を行い外部電極端子パッド3を露出させている。また半導体回路1には、検出した磁気を電気信号に変換するためのホール素子4が少なくとも4個以上形成されている。
First, in the process of FIG. 2, in FIG. 2A, the
次に図2(b)に示すように、半導体回路1の第1下地通電層5は全体としてTi、TiWなどのTi系材料、Cu系材料の順に真空蒸着法、スパッタリング法、電解・無電解めっき法により形成する。Ti系材料は外部接続端子パッド3のAl系材料と第1下地通電層5のCu系材料の拡散バリヤ層として少なくとも0.1μm以上の厚みが望ましい。
Next, as shown in FIG. 2B, the first ground
次に図2(c)に示すように、第1下地通電層5上に磁性材料6のパターン形成を行うためにレジスト11を形成し、露光、現像を行い、レジスト空隙部11aを形成する。レジスト材料としてはポジレジスト、ネガレジストのどちらでも良いが、次工程以降でのレジスト剥離性を考慮し、ポジレジストがより望ましい。またレジスト11の膜厚は、磁性材料6よりも大きいことが必要なことから3〜60μmが望ましい。
Next, as shown in FIG. 2C, a
次に図2(d)に示したように、レジスト開口部11aに磁気増幅機能を有する磁性体6を電解めっきにより形成する。また磁性体6は、Fe−NiやFe−Co系等の2元系材料やFe−NiやFe−Ni−Co系等の3元系合金材料で軟磁性体が望ましい。また磁性材料6の膜厚は磁気増幅機能を実現するため厚い方がよく、好ましくは1〜50μmの範囲が望ましい。
Next, as shown in FIG. 2D, a
次に、図2(e)に示すように、レジストパターン11を除去する。その結果、磁性体6が、第1下地通電層5上に残ることになる。
Next, as shown in FIG. 2E, the
次に、図2(f)に示すように、第1下地通電層5上に再配線層7のパターンを形成するためにレジスト11を形成し、露光、現像を行い、レジスト空隙部11aを形成する。レジスト材料としてはポジレジスト、ネガレジストのどちらでも良いが、次工程以降でのレジスト剥離性を考慮し、ポジレジストがより望ましい。またレジスト11の膜厚は、再配線層7よりも大きいことが必要なことから3〜20μmが望ましい。
Next, as shown in FIG. 2 (f), a
次に図3の工程に進み、同図(a)に示すように、レジスト空隙部11aに再配線層7を真空蒸着法、スパッタリング法、無電解、もしくは電解めっき法で形成する。再配線通電層7としては、低電気抵抗材料であるAl系材料やCu系材料、Au系材料が望ましい。また再配線層7の膜厚は電気抵抗を低下させるため厚い方がよく、好ましくは0.1〜10μmが望ましい。
Next, the process proceeds to the step of FIG. 3, and as shown in FIG. 3A, the
次に、図3(b)に示すように、レジストパターン11を除去する。その結果、再配線層7が第1下地通電層5上に残ることになる。
Next, as shown in FIG. 3B, the
次に、図3(c)に示すように、不要になった第1下地通電層5を磁性体6と再配線層7をマスクとして、ドライエッチング法、もしくはウエットエッチング法により除去する。その際、磁性体6と再配線層7が同時にエッチングされないようにすることが重要である。
Next, as shown in FIG. 3C, the unnecessary first ground
次に、図3(d)に示すように、磁性体6と再配線層7上に第2絶縁膜8を形成する。第2絶縁膜8は有機材料であるポリイミド、もしくはポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテンなどを用いるのが一般的であり、スピンコート法や印刷法などによって成膜できる。一般的にスピンコート法で成膜を行い、その膜厚は0.1〜30μmが望ましく、電気接合のために必要な半田形成用下地層9を形成する部分には第2絶縁膜8を形成させないため、露光、現像を行い再配線層7を露出させている。
Next, as shown in FIG. 3D, a second
次に、図3(e)に示すように、第2絶縁膜8上で再配線層7が露出している部分に、真空蒸着法、スパッタリング法、電解もしくは無電解めっき法で半田形成用下地層9を形成する。半田形成用層9はTi系材料、Cu系材料の順に積層される。またCu系材料は半田ボール接合部10と合金を形成して接合するため、Cu系材料の厚みが薄いとカーケンダルボイドが発生し、接続信頼性が低下する可能性があるため、その膜厚は0.2〜10μmが望ましい。
Next, as shown in FIG. 3 (e), a portion for exposing the
最後に、半田形成用下地層9上に半田ボール接合部10を形成して、図1に示した構造を持った本発明の磁気センサを実現することができる。ここで、半田ボール接合部10は半田ボールをスクリーン印刷方法で印刷し、リフロー処理を行う、もしくは半田ボールを直接、半田形成用下地層9に搭載し、リフローを行うことで形成する。
Finally, the solder ball
<第2実施形態>
第1実施形態の磁気センサの構造は磁性体と再配線層を同じ下地層を用いて実現しているが、今後小型化を進める上では素子の持つ応力をより低減することが必要である。そこで、本実施形態では、応力緩和の目的で、磁性体6と再配線層7をそれぞれ別々の下地層で形成し、その間の応力緩和層として第3絶縁膜13を追加した構造を実現する。本構造は、磁性体6上に絶縁層が2層載ることで、磁性材料6の酸化をより低減できる効果がある。
Second Embodiment
The structure of the magnetic sensor of the first embodiment is realized by using the same underlayer for the magnetic body and the rewiring layer. However, in order to further reduce the size in the future, it is necessary to further reduce the stress of the element. Therefore, in the present embodiment, for the purpose of stress relaxation, a structure in which the
図4は本発明に係る磁気センサの第2実施形態を説明するための構造図で、図中参照符号1は半導体回路、2は第1絶縁膜、3は外部接続端子パッド、4はホール素子、5は第1下地通電層、6は磁性体、7は再配線層、8は第2絶縁膜、9は半田形成用下地層、10は半田ボール接合部、12は第2下地通電層層、13は第3絶縁膜を示している。
FIG. 4 is a structural diagram for explaining a second embodiment of the magnetic sensor according to the present invention, in which
本実施形態の磁気センサは、半導体回路はホール素子を備えており、絶縁膜を介して第1下地通電層と磁性材料を備えている。また磁性体および第1絶縁膜上には、第2絶縁膜を備えている。半導体回路上の外部接続端子パッド上は、第1絶縁膜と第2絶縁膜で開口されており、その外部接続端子パッド上に、第2下地通電層と再配線層を備えている。更に、第2絶縁膜と再配線層上に第3絶縁膜が設けられ、その開口部に半田形成用下地層と半田ボール接合部を備えている。 In the magnetic sensor of the present embodiment, the semiconductor circuit includes a Hall element, and includes a first ground conductive layer and a magnetic material via an insulating film. A second insulating film is provided on the magnetic body and the first insulating film. An external connection terminal pad on the semiconductor circuit is opened with a first insulating film and a second insulating film, and a second ground conductive layer and a rewiring layer are provided on the external connection terminal pad. Further, a third insulating film is provided on the second insulating film and the rewiring layer, and an opening is provided with a solder formation base layer and a solder ball joint.
磁性体を挟む第1および第2絶縁膜2,8が、ポリイミド、もしくはポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテン、およびエポキシのいずれかを用いることが望ましい。
It is desirable that the first and second insulating
また、第2絶縁膜8の膜厚が0.1〜30μmであることが望ましく、第1絶縁膜2の膜厚は1〜30μmであることが望ましい。
The film thickness of the second
また磁性体6は、Ni、Fe、Coの少なくとも2種類以上を含むことが望ましく、その膜厚が、1〜50μmであることが望ましい。
The
図5乃至7は、図4に示した磁気センサの製造方法を説明するための工程図である。 5 to 7 are process diagrams for explaining a method of manufacturing the magnetic sensor shown in FIG.
まず図5の工程で同図(a)において、半導体回路1には、電気接合を有するための外部接続端子パッド3が形成されている。外部接続端子パッド3はAl系の材料が一般的である。また、この半導体回路1上には、第1絶縁膜2が形成されており、第1絶縁膜2は有機材料であるポリイミド、もしくはポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテンなどを用いるのが一般的であり、スピンコート法や印刷法などによって成膜できる。一般的にスピンコート法で成膜を行い、その膜厚は1〜30μmが望ましく、外部接続端子パッド3上には絶縁膜2を形成させないため、露光、現像を行い外部電極端子パッド3を露出させている。また半導体回路1には、検出した磁気を電気信号に変換するためのホール素子4が少なくとも1個以上形成されている。
First, in the step of FIG. 5, in FIG. 5A, the
次に図5(b)に示すように、半導体回路1の第1下地通電層5は全体としてTi、TiWなどのTi系材料、Cu系材料の順に真空蒸着法、スパッタリング法、電解・無電解めっき法により形成する。Ti系材料は外部接続端子パッド3のAl系材料と第1下地通電層5のCu系材料の拡散バリヤ層として少なくとも0.1μm以上の厚みが望ましい。
Next, as shown in FIG. 5B, the first ground
次に図5(c)に示すように、第1下地通電層5上に磁性材料6のパターン形成を行うためにレジスト11を形成し、露光、現像を行い、レジスト空隙部11aを形成する。レジスト材料としてはポジレジスト、ネガレジストのどちらでも良いが、次工程以降でのレジスト剥離性を考慮し、ポジレジストがより望ましい。またレジスト11の膜厚は、磁性体6よりも大きいことが必要なことから3〜60μmが望ましい。
Next, as shown in FIG. 5C, a resist 11 is formed on the first ground
次に図5(d)に示したように、レジスト開口部11aに磁気増幅機能を有する磁性体6を電解めっきにより形成する。また磁性体6は、Fe−NiやFe−Co系等の2元系材料やFe−NiやFe−Ni−Co系等の3元系合金材料で軟磁性材料が望ましい。また磁性体6の膜厚は磁気増幅機能を実現するため厚い方がよく、好ましくは1〜50μmの範囲が望ましい。
Next, as shown in FIG. 5D, a
次に、図5(e)に示すように、レジストパターン11を除去する。その結果、磁性体6が、第1下地通電層5上に残ることになる。
Next, as shown in FIG. 5E, the resist
次に図6の工程に進み、同図(a)に示すように、不要になった第1下地通電層5を磁性材料6をマスクとして、ドライエッチング法、もしくはウエットエッチング法により除去する。その際、磁性材料6が同時にエッチングされないようにすることが重要である。
Next, the process proceeds to the step of FIG. 6, as shown in FIG. 6A, the unnecessary first ground
次に、図6(b)に示すように、磁性体6上に第2絶縁膜8を形成する。第2絶縁膜8は有機材料であるポリイミド、もしくはポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテンなどを用いるのが一般的であり、スピンコート法や印刷法などによって成膜できる。一般的にスピンコート法で成膜を行い、その膜厚は0.1〜30μmが望ましく、電気接合のために露光、現像を行い第2絶縁膜8を開口させ、外部接続端子パッド3を露出させている。
Next, as shown in FIG. 6B, a second
次に、図6(c)に示すように、第2絶縁8に、第2下地通電層12を全体としてTi、TiWなどのTi系材料、Cu系材料の順に真空蒸着法、スパッタリング法、電解・無電解めっき法により形成する。Ti系材料は外部接続端子パッド3のAl系材料と第1下地通電層5のCu系材料の拡散バリヤ層として少なくとも0.1μm以上の厚みが望ましい。
Next, as shown in FIG. 6C, the second insulating
次に、図6(d)に示すように、第2下地通電層12に再配線通電層7のパターンを形成するためにレジスト11を形成し、露光、現像を行い、レジスト空隙部11aを形成する。レジスト材料としてはポジレジスト、ネガレジストのどちらでも良いが、次工程以降でのレジスト剥離性を考慮し、ポジレジストがより望ましい。またレジスト11の膜厚は、再配線層7よりも大きいことが必要なことから3〜20μmが望ましい。
Next, as shown in FIG. 6D, a resist 11 is formed to form a pattern of the rewiring
次に、図6(e)に示すように、レジスト空隙部11aに再配線層7を真空蒸着法、スパッタリング法、無電解、もしくは電解めっき法で形成する。再配線層7としては、低電気抵抗材料であるAl系材料やCu系材料、Au系材料が望ましい。また再配線層7の膜厚は電気抵抗を低下させるため厚い方がよく、好ましくは0.1〜10μmが望ましい。
Next, as shown in FIG. 6 (e), the
次に図7の工程に進み、同図(a)に示すようにレジストパターン11を除去する。その結果、再配線層7が第2下地通電層上に残ることになる。
Next, the process proceeds to the step of FIG. 7, and the resist
次に、図7(b)に示すように、不要になった第2下地通電層12を磁性体6と再配線層をマスクとして、ドライエッチング法、もしくはウエットエッチング法により除去する。その際、磁性体6と再配線層が同時にエッチングされないようにすることが重要である。
Next, as shown in FIG. 7B, the unnecessary second ground
次に、図7(c)に示すように、磁性体6と第2絶縁膜8上に第3絶縁膜13を形成する。第3絶縁膜13は有機材料であるポリイミド、もしくはポリベンゾオキサゾール、ベンゾシクロブテンなどを用いるのが一般的であり、スピンコート法や印刷法などによって成膜できる。一般的にスピンコート法で成膜を行い、その膜厚は0.1〜30μmが望ましく、電気接合のために必要な半田形成用下地層9を形成する部分には第3絶縁膜13を形成させないため、露光、現像を行い、再配線層7を露出させている。
Next, as shown in FIG. 7C, the third insulating
次に、図7(d)に示すように、第3絶縁膜13上で再配線層7が露出している部分に、真空蒸着法、スパッタリング法、電解もしくは無電解めっき法で半田形成用下地層9を形成する。半田形成用下地層9はTi系材料、Cu系材料の順に積層される。またCu系材料は半田ボール接合部10と合金を形成して接合するため、Cu系材料の厚みが薄いとカーケンダルボイドが発生し、接続信頼性が低下する可能性があるため、その膜厚は0.2〜10μmが望ましい。
Next, as shown in FIG. 7 (d), a portion for exposing the
最後に、半田形成用下地層9上に半田ボール接合部10を形成して、図4に示した構造を持った本発明の磁気センサを実現することができる。ここで、半田ボール接合部10は半田ペーストをスクリーン印刷方法で印刷し、リフロー処理を行う、もしくは半田ボールを直接、半田形成用下地層9に搭載し、リフローを行うことで形成する。
Finally, the solder ball
図1に示した構造を持った本発明の磁気センサを実際に製造した結果、及び、図4に示した構造を持った本発明の磁気センサを実際に製造した結果について説明する。 The result of actually manufacturing the magnetic sensor of the present invention having the structure shown in FIG. 1 and the result of actually manufacturing the magnetic sensor of the present invention having the structure shown in FIG. 4 will be described.
<実施例1>
本発明の実施例1として、8インチの半導体回路1の全体に外部接続端子パッド3を開口して、ポリイミド膜を5μmの厚みで形成した。その後、スパッタリング法で第1下地通電層5としてTiを1500Å、Cuを6000Å形成した(1000Å=0.1μm)。その後、磁性体6を形成するためにポジレジストを用いて、20μmの厚みでレジストパターンを形成した。さらに、磁性体として、電解めっきによりレジスト空隙部11aにNi−Feの合金を15μmの厚みで形成した。その後、不要になったレジストを有機溶剤を用いて除去した。
<Example 1>
As Example 1 of the present invention, an external
次に、再配線層7を形成するためポジレジストで20μmの膜厚でレジストパターニングし、電解めっきでCuを5μm形成した。そして、不要になったレジストを有機溶剤で除去し、ウエットエッチングにより第1下地通電層であるCuとTiを除去した。
Next, in order to form the
次に、磁性体6と再配線層7を第2絶縁膜としてポリイミドで7μmの厚さで成膜した。成膜は、磁性体の露出がないことが重要であるが、断面研磨およびSEM観察により、ポリイミドの厚みを確認したところ、最も薄い場所でも磁性体の露出なく0.5μm成膜出来ていることが確認できた。
Next, the
次に、半田形成用下地層9としてTiを1000Å、Cuを2000Åをスパッタリング法で形成してから、電解めっき法でCuを4μm形成させ、直径0.25mmの半田ボールをボールマウンタで搭載して、窒素リフロー装置を通すことで、図1に示した構造を持った本発明品を製作できた。
Next, 1000 μm of Ti and 2000 μm of Cu are formed by sputtering as the solder
最後に、本発明品をダイシング処理することで、個片化し、縦2.5mm、横2.5mm、厚み0.75mmのウエハレベルチップサイズパッケージを形成できた。高密度実装化のために必要なレベルチップサイズパッケージに対応した磁気センサを製造できた。 Finally, the product of the present invention was diced into individual pieces, and a wafer level chip size package having a length of 2.5 mm, a width of 2.5 mm, and a thickness of 0.75 mm could be formed. The magnetic sensor corresponding to the level chip size package required for high-density mounting could be manufactured.
このようにして製作した本発明品を85℃85%RHの湿度放置に入れたところ、1000Hrまでは磁性材料6の変色を確認でなかったが、1500Hrで変色が観測された。
When the product of the present invention thus produced was placed in a humidity of 85 ° C. and 85% RH, no discoloration of the
<実施例2>
本発明の実施例2として、8インチの半導体回路1の全体に外部接続端子パッド3を開口して、ポリイミド膜を5μmの厚みで形成した。その後、スパッタリング法で第1下地通電層5としてTiを1500Å、Cuを6000Å形成した。その後、磁性材料6を形成するためにポジレジストを用いて、20μmの厚みでレジストパターンを形成した。さらに、磁性体として、電解めっきによりレジスト空隙部11aにNi−Feの合金を15μmの厚みで形成した。その後、不要になったレジストを有機溶剤を用いて除去し、かつ磁性材料6以外の場所から第1下地通電層5を除去するため、ウエットエッチング法でCuとTiを除去した。
<Example 2>
As Example 2 of the present invention, an external
次に、第2絶縁膜としてポリイミドを7μmの厚みで形成し、再度第2下地通電層9としてTiを1500Å、Cuを6000Åスパッタリング法で形成した。次に再配線通電層7を形成するためポジレジストで20μmの膜厚でレジストパターニングし、電解めっきでCuを5μm形成した。そして、不要になったレジストを有機溶剤で除去し、ウエットエッチングにより第2下地通電層12であるCuとTiを除去した。
Next, polyimide was formed to a thickness of 7 μm as the second insulating film, and again the second ground conductive layer 9 was formed by sputtering with Ti of 1500 mm and Cu of 6000 mm. Next, in order to form the rewiring
次に、磁性体6と再配線層7上に、第3絶縁膜13としてポリイミドで7μmの厚さで成膜した。成膜は、磁性材料の露出がないことが重要であるが、断面研磨およびSEM観察により、ポリイミドの厚みを確認したところ、最も薄い場所でも磁性体の露出なく4.5μm成膜出来ていることが確認できた。
Next, on the
次に、半田下地通電層9としてTiを1000Å、Cuを2000Åスパッタリング法で形成してから、電解めっき法でCuを4μm形成させ、直径0.2mmの半田ボールをボールマウンタで搭載して、窒素リフロー装置を通すことで、図4に示した構造を持った本発明品を製作できた。 Next, after forming Ti by 1000 mm and Cu by 2000 mm as the solder base conductive layer 9, Cu is formed by 4 μm by electrolytic plating, and a solder ball having a diameter of 0.2 mm is mounted by a ball mounter, and nitrogen is added. By passing the reflow apparatus, the product of the present invention having the structure shown in FIG. 4 could be manufactured.
最後に、本発明品をダイシング処理することで、個片化し、縦2.5mm、横2.5mm、厚み0.75mmのウエハレベルチップサイズパッケージを形成できた。高密度実装化のために必要なレベルチップサイズパッケージに対応した磁気センサを製造できた。 Finally, the product of the present invention was diced into individual pieces, and a wafer level chip size package having a length of 2.5 mm, a width of 2.5 mm, and a thickness of 0.75 mm could be formed. The magnetic sensor corresponding to the level chip size package required for high-density mounting could be manufactured.
このようにして製作した本発明品を85℃85%RHの湿度放置に入れたところ、1500Hr経過しても磁性材料6の変色を確認できず、耐食性の向上が確認できた。
When the product of the present invention thus produced was placed in a humidity of 85 ° C. and 85% RH, discoloration of the
なお、本発明は、実施例1〜2で述べたようなウエハレベルパッケージの磁気センサだけでなく、貫通電極を備えた3次元実装構造の素子の実現にも応用することが可能である。 The present invention can be applied not only to the magnetic sensor of the wafer level package as described in the first and second embodiments, but also to the realization of an element having a three-dimensional mounting structure including a through electrode.
上述した通り、本発明により、半導体基板上に磁気増幅用として磁気センシングする領域上に厚く形成された磁性体を備え、且つ絶縁膜でカバーされた構造を持つウエハレベルパッケージ構造の磁気センサを初めて実現することができた。上記実施例1及び実施例2のサンプルのチップサイズは、縦2.5mm、横2.5mmのサイズで、従来品のパッケージサイズである縦4mm、横4mmmより表面積を60%縮小することができた。また、磁性体上は0.5μm厚以上の絶縁膜で保護されており、湿度放置試験でも1000Hrまで変色なきことが確認できた。 As described above, according to the present invention, for the first time, a magnetic sensor having a wafer level package structure having a structure in which a thick magnetic material is formed on a semiconductor substrate for magnetic amplification and covered with an insulating film. Could be realized. The chip sizes of the samples of Example 1 and Example 2 are 2.5 mm long and 2.5 mm wide, and the surface area can be reduced by 60% from the conventional package size of 4 mm long and 4 mm wide. It was. Further, the magnetic material was protected by an insulating film having a thickness of 0.5 μm or more, and it was confirmed that no discoloration occurred up to 1000 Hr even in a humidity standing test.
1 半導体回路
2 第1絶縁膜
3 外部接続端子パッド
4 ホール素子
5 第1下地通電層
6 磁性体
7 再配線層
8 第2絶縁膜
9 半田形成用下地層
10 半田ボール接合部
11 レジストパターン
11a レジスト空隙部
12 第2下地通電層
13 第3絶縁膜
DESCRIPTION OF
Claims (7)
該半導体基板上に配置され、前記外部接続端子パッド部の部位に第1開口を有する第1絶縁膜と、
該第1絶縁膜上であって前記複数のホール素子に跨りホール素子の感磁部を覆う部位に配置された第1下地通電層と、
前記第1下地通電層上に配置された磁性体と、
該磁性体上及び前記第1絶縁膜上に配置され、前記第1開口の上方に連通する開口を有する第2絶縁膜と、
前記外部接続端子パッド部上及び該パッド部の周辺部の前記第2絶縁膜上であって前記覆う部位から離間した位置に配置された第2下地通電層と、
該第2下地通電層上に配置された再配線層と、
該再配線層上及び前記第1絶縁膜乃至前記磁性体上に連続して配置され、前記周辺部に第2開口を有する第3絶縁膜と、
該第2開口を埋めるように前記再配線層上に配置された半田形成用下地層と、
該半田形成用下地層上に配置された外部接続用半田部とを備え、
該外部接続用半田部が、該半田形成用下地層及び前記再配線層及び前記第2下地通電層を介して前記外部接続端子パッド部と電気的に接続されることを特徴とする磁気センサ。 A semiconductor circuit having a semiconductor circuit having an external connection terminal pad portion and a plurality of Hall elements spaced from the external connection terminal pad portion;
A first insulating film disposed on the semiconductor substrate and having a first opening at a portion of the external connection terminal pad portion;
A first base energization layer disposed on the first insulating film and over the plurality of hall elements and covering a magnetic sensing portion of the hall element;
A magnetic body disposed on the first ground conductive layer;
A second insulating film disposed on the magnetic body and on the first insulating film and having an opening communicating with the first opening;
A second base energization layer disposed on the external connection terminal pad part and on the second insulating film in the peripheral part of the pad part and spaced from the covering part;
A rewiring layer disposed on the second ground conductive layer;
A third insulating film continuously disposed on the redistribution layer and the first insulating film to the magnetic body and having a second opening in the peripheral portion;
An underlayer for solder formation disposed on the rewiring layer so as to fill the second opening;
An external connection solder portion disposed on the solder formation base layer,
The magnetic sensor, wherein the external connection solder portion is electrically connected to the external connection terminal pad portion via the solder formation base layer, the rewiring layer, and the second base energization layer.
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