JPH09219546A - 磁気抵抗素子装置 - Google Patents
磁気抵抗素子装置Info
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- JPH09219546A JPH09219546A JP8025460A JP2546096A JPH09219546A JP H09219546 A JPH09219546 A JP H09219546A JP 8025460 A JP8025460 A JP 8025460A JP 2546096 A JP2546096 A JP 2546096A JP H09219546 A JPH09219546 A JP H09219546A
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Abstract
上にたとえ不均一な磁界分布や不均一な温度分布が存在
する場合であっても、磁界の正確な測定が出来るように
しかつ装置の小型化を可能にする。 【解決手段】 シリコン単結晶基板2上にエッチングに
よりV字状溝4を形成し、V字状溝4の傾斜面7にV字
状溝に平行に磁性ストライプ3をパターニングして、磁
性ストライプを櫛歯状に近接配置するように構成する。
Description
R素子)を用いた磁気抵抗素子装置の構造に関し、更に
詳しくいえば、磁気抵抗素子の基板面内の磁界分布や温
度分布が不均一であっても、この影響を受けることのな
い磁気抵抗素子装置に関するものである。
は、図5〜図7に示すような構造のものが知られてい
る。このような図5〜図7に示す構造の磁気抵抗素子装
置は、例えば特開平6ー42905号公報に詳細に開示
されており、その構成および動作原理は次のようになっ
ている。
リコン結晶基板上に強磁性体薄膜のストライプをジグザ
グ状パターンに形成した一対の第1・第2の磁気抵抗素
子3−1、3−2を左右対称に配置するように構成され
ている。このストライプパターンは、その左右対称中心
線がN・S2極の磁極を外周部に180度に分割配置し
ている回転体9の中心を通るように設けられており、か
つ左右のストライプパターン同士は直列に接続されてい
る。第1・第2の各磁気抵抗素子3−1、3−2は、複
数の直線パターン4と、直線パターン4の間を接続する
折れ曲がり部5とで構成され、各直線パターン4は、前
記中心線に対する角度がθ(θ=45°)で、一定の間
隔をおいて平行に配置されている。従って第1の磁気抵
抗素子3−1の各直線パターン4と、第2の磁気抵抗素
子3−2の各直線パターン4とは、互いに直交するよう
に配置されていることとなる。ジグザグ状ストライプパ
ターンの両端と中間に電極が接続されており、そのうち
の電極6−1はGNDに接続し、電極6−3は電圧Vc
の電源に接続し、中間電極6−2は出力端子側に接続し
ている。このような構成の磁気抵抗素子装置を例えば角
度検出器として用いる場合には、NS磁極の回転体9の
回転角度に応じた出力信号を出力端子6−2から取りだ
すことが出来る。
3−1の各直線パターン4は、図示の中心線に対して9
0度傾けて配置され、第2の磁気抵抗素子3−2の直線
パターン4は、中心線方向に配列されている。電極6−
1はGNDに接続され、電極6−3は電源に接続され
る。そこで、電源6−2を出力端子側の電極として使用
すれば、図5と同じようにこの出力端子から、回転体9
の回転角度に応じた出力信号が取り出せることとなる。
ところで図5および図6における磁気抵抗素子3−1の
各直線パターンはすべて同じ長さであるため、出力信号
における正・負反転領域のリニアリティ角が狭く、例え
ば最高で40度程度であった。
置1はこのような欠点を解消するもので、図のように基
板上に形成された第1・第2の磁気抵抗素子パターン3
−1、3−2の直線パターン4、4は共に、中心線方向
に45度傾けて配置され、電極6−2は出力端子電極で
あり、この出力端子から回転体9の回転角度に応じた出
力信号が取り出されるものである。そしてこの場合、図
7の磁気抵抗素子装置1が図5の磁気抵抗素子装置1と
異なっているのは、それぞれの第1・第2の磁気抵抗素
子パターン3−1、3−2が、それぞれ、折れ曲がり部
5を介して、短い直線パターンから長い直線パターン
へ、さらに長い直線パターンから短い直線パターンへ連
続的に繋がるように配置されている点である。このよう
にジグザグ状のパターンを構成する直線パターンを、長
さの異なるパターンで構成し、長い直線パターンと短い
直線パターンとを所定の配列としているので、回転体の
広い回転角度に対して直線性の優れた出力特性となる。
図5〜図7に見られる従来の磁気抵抗素子装置に共通し
て見られる欠点は、いずれも中心線から見て左右の両パ
ターンが基板平面内に距離をおいて配置されているた
め、基板平面内の磁界分布や温度分布が不均一である場
合には、左のパターンと右のパターンとの間に磁界変化
に対応した差が生じてしまい磁界の正確な測定ができな
くなるという点である。従って、本発明が解決しようと
する課題は、基板平面内の磁界分布や温度分布がたとえ
不均一であったとしても、磁界の正確な測定ができるよ
うな構成の磁気抵抗素子装置を提供することにある。
めに、本発明によれば、シリコン結晶基板上に櫛歯状の
ジグザグ状に形成される磁気抵抗素子と該磁気抵抗素子
の両端と中間に接続される電極とから成る磁気抵抗素子
装置において、該中間電極からみて一方の電極側と他方
の電極側との各櫛歯状のジグザグ状磁気抵抗素子の櫛歯
同士を互いに近接配置させるようにしている。その場
合、折れ曲がり部のような近接配置に寄与しない部分は
導電性導体に置き換えてこの部分からは出力信号が発生
しないようにしている。
溝を複数本形成し、その溝の各傾斜面に該溝と平行に上
記の磁気抵抗素子を配置するようにしている。そして、
このシリコン結晶基板は具体的には、(100)結晶面
を有する単結晶基板であり、溝は(111)結晶面より
なる2つの傾斜面で形成された溝としている。
たとえ基板平面内に磁界分布や温度分布が不均一に存在
していても、その出力用中間電極からみて一方の電極側
と他方の電極側との各ジグザグ状磁気抵抗素子の櫛歯同
士を互いに近接配置させるようにしているので、どちら
もほぼ同じ影響を受けるためその差はゼロとなり、結果
的に出力に磁界分布差や温度分布差に起因する影響が現
れず、磁界の正確な測定ができることとなる。
複数個形成し、その各傾斜面に上記の磁性ストライプを
配置するようにしているので、従来装置と比べて表面積
が大きくなりパターンの高密度化が図られるため、より
いっそう装置の小型化ができるようになる。
に従って説明する。図1は基板上に磁性膜を形成した磁
気抵抗素子装置の断面図であり、図2はその平面図を示
している。図1において、2は、(100)結晶面を有
するシリコン単結晶基板であり、この基板の上面には、
エッチングによりV字状の溝4が形成されている。この
V字状溝4(4−1、4−2)は2つの(111)結晶
面よりなる傾斜面(7−1、7−2)、(7−3、7−
4)を有し、傾斜面7(7−1、7−2、7−3、7−
4)は、シリコン単結晶基板2の面とα=54.7度の
角をなしている。2は、シリコン単結晶センサ基板2の
上面及び傾斜面7(7−1、7−2、7−3、7−4)
に形成された絶縁膜である。3は、V字状溝4の傾斜面
の絶縁膜8上に形成された磁性体薄膜ストライプであ
り、各磁性体薄膜ストライプ3−1、3−2、3−3、
3−4、3−5、3−6、3−7、3−8は、それぞれ
V字状溝4(4−1、4−2)の傾斜面(7−1、7−
2)、(7−3、7−4)の絶縁膜8上に配置されてい
る。その際、磁性体薄膜ストライプは、V字状溝4(4
−1、4−2)に平行に2本ずつ(3−1、3−2)、
(3−3、3−4)、(3−5、3−6)(3−7、3
−8)パターニングされる。磁性ストライプ3は、その
長手方向が磁気容易軸となっている。
5−2)は、導電性導体であり、ハッチング部分6(6
−1、6−2、6−3)は電極である。傾斜面7−1上
にパターニングされた2本の磁性ストライプ3−1、3
−2は、その先端が導電性導体5−1により接続されて
いる。磁性ストライプ3−1の基端部は電極6−1に接
続されている。そして磁性ストライプ3−2は、導電性
導体5−2を介して磁性ストライプ3−5に接続されて
いる。磁性ストライプ3−5、3−6は、傾斜面7−1
と同じ傾きをもつ傾斜面7−3上にパターニングされて
おり、磁性ストライプ3−1、3−2と同じパターン
で、電極6−2に接続されている。そして、磁性ストラ
イプ3−1、3−2と磁性ストライプ3−5、3−6と
は櫛歯状のパターンを形成している。傾斜面7−2上に
パターニングされた2本の磁性ストライプ3−3、3−
4は、その先端が導電性導体5−4により接続されてい
る。磁性ストライプ3−3の基端部は、導電性導体5−
3を介して電極6−1に接続されている。磁性ストライ
プ3−4は、導電性導体5−3を介して磁性ストライプ
3−7に接続されている。磁性ストライプ3−7、3−
8は、傾斜面7−2と同じ傾きをもつ傾斜面7−4上に
パターニングされており、磁性ストライプ3−3、3−
4と同じパターンで電極6−3に接続されている。そし
て、磁性ストライプ3−3、3−4と磁性ストライプ3
−7、3−8とは、櫛歯状のパターンを形成し、この櫛
歯状のパターンは、磁性ストライプ3−1、3−2、3
−5、3−6が形成する櫛歯状のパターンと互いにかみ
合うように近接配置されている。電極6−1はGNDに
接続され、電極6−3は、電源V字状cに接続される。
置の動作を図3、図4に従って説明する。いま、仮に測
定する磁界を、磁界の強さHが一定でその方向は磁界の
ふれ面内を中心軸を中心にして±θで変化するものとす
る。このとき、磁気抵抗素子装置は、図3に示すように
シリコン単結晶基板2の垂直軸が、上記中心軸と一致す
るように配置される。また、感度を良くするためには、
磁性ストライプ3を上記磁界のふれ面に対して45度の
角をなすように配置することが望ましい。また、電極6
−1は接地され、電極6−2、6−3は電源に接続され
る。
ある場合の磁性ストライプ3−2、3−3への磁界の作
用の様子を示したものである。磁界Hが基板の垂直軸か
らθだけ振れたとき、基板の垂直軸と+45°となす方
向の磁界成分Hxは、 Hx=Hcos(45°−θ) である。また、基板の垂直軸と−45°をなす方向の磁
界成分はHyは、 Hy=Hsin(45°−θ) である。一方、磁性ストライプ3−3は、シリコン単結
晶基板2の面とα=54.7度の角をなす傾斜面7−2
上に設けられているため、磁性ストライプ3−3の幅方
向は基板の垂直軸と(90−54.7)=35.3度の
角をなす。このため、磁性ストライプ3−3の幅方向に
はほぼHxの強さの磁界が作用するとになる。
いても同様であって、磁性ストライプ3−2の幅方向に
は、ほぼHyの強さの磁界が作用することになる。した
がって、磁界Hのふれ角θが増加して、磁性ストライプ
3−3に作用する磁界成分Hxが増加するとき、磁性ス
トライプ3−2に作用する磁界成分Hyは減少すること
になる。このため、磁界成分Hxが作用する磁性ストラ
イプ3−3、3−4、3−7、3−8の出力を電極6−
3から取り出し、一方、磁界成分Hyが作用する磁性ス
トライプ3−1、3−2、3−5、3−6の出力を電極
6−2から取り出して、これらの出力を比較すれば、磁
界の変化に応じた出力を得ることができる。
と磁性ストライプ(3−3、3−4)及び磁性ストライ
プ(3−5、3−6)と磁性ストライプ(3−7、3−
8)は、それぞれ、V字状溝4−1、4−2内に、しか
も櫛歯状に近接して配置されているために、磁界分布や
温度分布が不均一であっても、出力にはその影響はほと
んど現れてこない。
中間電極からみて一方の電極側と他方の電極側との各磁
性ストライプ同士を櫛状に近接配置しているので、どち
らもほぼ同じ影響を受けるためその差はゼロとなり、結
果的に出力に影響が現れず、従って磁界の正確な測定が
できることとなる。
板上に形成されたV字状字状溝の傾斜面に磁性ストライ
プを配置するようにしているので、磁性ストライプのパ
ターンを高密度化することができて、センサの小型化を
実現することができる。その際、このV字状字状溝の傾
斜面に、磁性ストライプを上記櫛状に近接配置するよう
にすれば、磁界分布や温度分布が不均一であってもその
影響を小さく抑える効果も同時に得ることができる。
櫛歯状のジグザグ状に形成される磁気抵抗素子パターン
のうち、出力信号に寄与する直線パターン部を磁気抵抗
素子で構成し、折れ曲がり部などの近接配置に寄与しな
い部分は導電性導体に置き換えているが、製造工程の簡
素化を図るのであれば、用途によってはこのような導電
性導体塗布工程を省略して、櫛歯状のジグザグ磁気抵抗
素子パターンをすべて磁気抵抗素子で構成するようにし
ても構わない。また、シリコン結晶基板に形成される溝
はV字状の溝が望ましいが、他にノコギリ歯状など表面
を凹凸にして表面積を大きくできるものであるなら、別
に溝の形状は問わない。
面断面図。
面図。
定磁界との位置関係を示す図。
の測定磁界の作用を示す図。
Claims (5)
- 【請求項1】シリコン結晶基板上に櫛歯状のジグザグ状
に形成される磁気抵抗素子と該磁気抵抗素子の両端と中
間に接続される電極とから成る磁気抵抗素子装置におい
て、該中間電極からみて一方の電極側と他方の電極側と
の各櫛歯状のジグザグ状磁気抵抗素子の櫛歯同士を互い
に近接配置させたことを特徴とする磁気抵抗素子装置。 - 【請求項2】請求項1記載の磁気抵抗素子装置におい
て、折れ曲がり部のような近接配置に寄与しない部分を
導電性導体に置き換えたことを特徴とする磁気抵抗素子
装置。 - 【請求項3】シリコン結晶基板上に形成された複数の溝
の各傾斜面に、該溝と平行に磁気抵抗素子を配置したこ
とを特徴とする磁気抵抗素子装置。 - 【請求項4】シリコン結晶基板上に形成された複数の溝
の各傾斜面に、該溝と平行に請求項1又は2記載形状の
磁気抵抗素子を配置したことを特徴とする磁気抵抗素子
装置。 - 【請求項5】請求項3又は4記載の磁気抵抗素子装置に
おいて、前記シリコン結晶基板は(100)結晶面を有
する単結晶基板であり、前記溝は(111)結晶面より
なる2つの傾斜面で形成されたV字状の溝であることを
特徴とする磁気抵抗素子装置。
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JP02546096A JP3549076B2 (ja) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | 磁気抵抗素子装置 |
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1996
- 1996-02-13 JP JP02546096A patent/JP3549076B2/ja not_active Expired - Fee Related
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