JPH09283735A - 集積化磁気センサ及びその製造方法 - Google Patents
集積化磁気センサ及びその製造方法Info
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- JPH09283735A JPH09283735A JP8086960A JP8696096A JPH09283735A JP H09283735 A JPH09283735 A JP H09283735A JP 8086960 A JP8086960 A JP 8086960A JP 8696096 A JP8696096 A JP 8696096A JP H09283735 A JPH09283735 A JP H09283735A
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- weight
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造ばらつきを吸収でき、設計マージンを広
くとることのできる集積化磁気センサを実現する。 【解決手段】 外部磁界に応じて出力するための磁気抵
抗素子１〜４としてＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 薄膜を用いる。
この４本の磁気抵抗素子１〜４でブリッジ回路を構成し
て外部磁界を検出することにより、磁気抵抗素子１〜４
の抵抗値が変動し、中点電位が変動し、電位差が比較回
路５に入力されることによって、パルスを出力する。Ｎ
ｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 は、ＮｉＦｅの二元合金に比較して低
磁場（１〜２［ｍＴ］）における抵抗変化率が２〜２．
５倍大きく、更に磁歪定数も＋１．６×１０-6と正値を
とるため、基板の歪曲あるいは上部層の応力の影響も受
けにくい。
くとることのできる集積化磁気センサを実現する。 【解決手段】 外部磁界に応じて出力するための磁気抵
抗素子１〜４としてＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 薄膜を用いる。
この４本の磁気抵抗素子１〜４でブリッジ回路を構成し
て外部磁界を検出することにより、磁気抵抗素子１〜４
の抵抗値が変動し、中点電位が変動し、電位差が比較回
路５に入力されることによって、パルスを出力する。Ｎ
ｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 は、ＮｉＦｅの二元合金に比較して低
磁場（１〜２［ｍＴ］）における抵抗変化率が２〜２．
５倍大きく、更に磁歪定数も＋１．６×１０-6と正値を
とるため、基板の歪曲あるいは上部層の応力の影響も受
けにくい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は集積化磁気センサ及
びその製造方法に関し、特に半導体回路基板上に集積化
されて形成される集積化磁気センサ及びその製造方法に
関する。
びその製造方法に関し、特に半導体回路基板上に集積化
されて形成される集積化磁気センサ及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の磁気センサとしては、特開平２―
１９５２８４号公報に記載されているものがある。同公
報には、感磁素子としてＮｉ８１．１〜８１．８［重量
％］及び残部Ｆｅ並びに不可避的不純物からなる薄膜に
よって構成された磁気センサが記載されている。
１９５２８４号公報に記載されているものがある。同公
報には、感磁素子としてＮｉ８１．１〜８１．８［重量
％］及び残部Ｆｅ並びに不可避的不純物からなる薄膜に
よって構成された磁気センサが記載されている。
【０００３】ここで、文献「ＩＥＥＥ．ＴＲＡＮＳ．Ｍ
ＡＧ．Ｖｏｌ．ＭＡＧ―ＩＩ Ｎｏ．４．ＪＵＬＹ，１
９７５」の１０１９頁にも記載されている通り、磁気抵
抗素子として最も重要な抵抗変化率のピークは、Ｎｉ８
１．１〜８１．８［重量％］の領域にはなく、Ｎｉ８５
〜９０［重量％］の位置にある。このため、同公報に記
載されている磁気―電気変換素子である磁気抵抗素子の
特性を最大に生かすことができない。
ＡＧ．Ｖｏｌ．ＭＡＧ―ＩＩ Ｎｏ．４．ＪＵＬＹ，１
９７５」の１０１９頁にも記載されている通り、磁気抵
抗素子として最も重要な抵抗変化率のピークは、Ｎｉ８
１．１〜８１．８［重量％］の領域にはなく、Ｎｉ８５
〜９０［重量％］の位置にある。このため、同公報に記
載されている磁気―電気変換素子である磁気抵抗素子の
特性を最大に生かすことができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、磁気センサ
と半導体回路とを集積化するに際し、磁気抵抗素子の感
磁界性能が優れている程、設計マージン、製造マージン
を広く設定することができる。また、集積化する場合に
は強磁性体薄膜で形成された磁気抵抗素子に保護膜を設
けるが、この保護膜はＣＶＤ法により形成するのが一般
的である。
と半導体回路とを集積化するに際し、磁気抵抗素子の感
磁界性能が優れている程、設計マージン、製造マージン
を広く設定することができる。また、集積化する場合に
は強磁性体薄膜で形成された磁気抵抗素子に保護膜を設
けるが、この保護膜はＣＶＤ法により形成するのが一般
的である。
【０００５】しかし、保護膜をＣＶＤ法によって形成す
ると、その形成時に引っ張り応力が生じ、逆磁歪効果に
よって出力が低下するという欠点がある。
ると、その形成時に引っ張り応力が生じ、逆磁歪効果に
よって出力が低下するという欠点がある。
【０００６】上述した公報に記載されている磁気センサ
は、半導体回路と共に集積化されているものではなく、
保護膜が設けていないので、ＣＶＤ法による引っ張り応
力は考慮されていない。
は、半導体回路と共に集積化されているものではなく、
保護膜が設けていないので、ＣＶＤ法による引っ張り応
力は考慮されていない。
【０００７】本発明は上述した従来技術の欠点を解決す
るためになされたものであり、その目的は製造ばらつき
を吸収でき、設計マージンを広くとることのでき、かつ
ＣＶＤ法による引っ張り応力が生じても出力の低下しな
い集積化磁気センサ及びその製造方法を提供することで
ある。
るためになされたものであり、その目的は製造ばらつき
を吸収でき、設計マージンを広くとることのでき、かつ
ＣＶＤ法による引っ張り応力が生じても出力の低下しな
い集積化磁気センサ及びその製造方法を提供することで
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明による集積化磁気
センサは、強磁性体薄膜で形成され磁界の方向を検出す
る磁気抵抗素子と、ＣＶＤ法により形成され前記強磁性
体薄膜を保護する保護膜とを含む集積化磁気センサであ
って、前記強磁性体薄膜はＮｉの組成比が８２重量％で
あり、かつＦｅの組成比が１０〜１２重量％であり、更
にはＣｏの組成比が６〜８重量％であることを特徴とす
る。
センサは、強磁性体薄膜で形成され磁界の方向を検出す
る磁気抵抗素子と、ＣＶＤ法により形成され前記強磁性
体薄膜を保護する保護膜とを含む集積化磁気センサであ
って、前記強磁性体薄膜はＮｉの組成比が８２重量％で
あり、かつＦｅの組成比が１０〜１２重量％であり、更
にはＣｏの組成比が６〜８重量％であることを特徴とす
る。
【０００９】本発明による集積化磁気センサ製造方法
は、Ｎｉの組成比が８２重量％であり、かつＦｅの組成
比が１０〜１２重量％であり、更にはＣｏの組成比が６
〜８重量％である強磁性体薄膜を形成する工程と、この
形成された強磁性体薄膜を保護する保護膜をＣＶＤ法に
より形成する工程とを含むことを特徴とする。
は、Ｎｉの組成比が８２重量％であり、かつＦｅの組成
比が１０〜１２重量％であり、更にはＣｏの組成比が６
〜８重量％である強磁性体薄膜を形成する工程と、この
形成された強磁性体薄膜を保護する保護膜をＣＶＤ法に
より形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の作用は以下の通りであ
る。
る。
【００１１】本集積化磁気センサでは、実際に外部磁界
に応じて出力するための磁気抵抗素子としてＮｉ82Ｆｅ
12Ｃｏ6 薄膜を用いる。そして本素子を４本用いてブリ
ッジ回路を構成し、外部磁界を検出する。外部磁界を検
出することにより、磁気抵抗素子の抵抗値が変動し、中
点電位が変動し、電位差が比較回路に入力されることに
よって、パルスを出力する。
に応じて出力するための磁気抵抗素子としてＮｉ82Ｆｅ
12Ｃｏ6 薄膜を用いる。そして本素子を４本用いてブリ
ッジ回路を構成し、外部磁界を検出する。外部磁界を検
出することにより、磁気抵抗素子の抵抗値が変動し、中
点電位が変動し、電位差が比較回路に入力されることに
よって、パルスを出力する。
【００１２】Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 は、ＮｉＦｅの二元合
金に比較して低磁場（１〜２［ｍＴ］）における抵抗変
化率が２〜２．５倍大きく、更に磁歪定数も＋１．８×
１０-6と正値をとるため、基板の歪曲あるいは上部層の
応力の影響も受けにくい。磁歪定数が負値の場合の応力
の悪影響については、上述した特開平２―１９５２８４
号公報にも記載されている通りである。
金に比較して低磁場（１〜２［ｍＴ］）における抵抗変
化率が２〜２．５倍大きく、更に磁歪定数も＋１．８×
１０-6と正値をとるため、基板の歪曲あるいは上部層の
応力の影響も受けにくい。磁歪定数が負値の場合の応力
の悪影響については、上述した特開平２―１９５２８４
号公報にも記載されている通りである。
【００１３】次に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００１４】図１は、本発明による集積化磁気センサの
等価回路を示す回路図である。図において、磁気抵抗素
子１〜４は、強磁性体薄膜であるＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 を
真空蒸着によって厚さ３００〜４００［オングストロー
ム］に成膜した後、フォトリソグラフィ〜エッチング等
のプロセスを経て所望の形状に加工することによって形
成する。４本の磁気抵抗素子１〜４はブリッジ回路を構
成し、その出力が比較回路５（コンパレータ）に入力さ
れる。なお、６は帰還抵抗、７は電源端子、８はグラン
ド端子、９は出力端子である。
等価回路を示す回路図である。図において、磁気抵抗素
子１〜４は、強磁性体薄膜であるＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 を
真空蒸着によって厚さ３００〜４００［オングストロー
ム］に成膜した後、フォトリソグラフィ〜エッチング等
のプロセスを経て所望の形状に加工することによって形
成する。４本の磁気抵抗素子１〜４はブリッジ回路を構
成し、その出力が比較回路５（コンパレータ）に入力さ
れる。なお、６は帰還抵抗、７は電源端子、８はグラン
ド端子、９は出力端子である。
【００１５】すなわち、強磁性体薄膜で形成された磁気
抵抗素子１〜４は磁界の方向を検出するものであり、こ
れら４つの素子１〜４がブリッジ回路接続されているの
である。そして、このブリッジ回路の対向する接続点か
らの２出力同士を比較回路５で比較するのである。な
お、磁気抵抗素子４は他の磁気抵抗素子１〜３とは抵抗
値が異なるものとし、これによって動作初期時の安定が
図られる。
抵抗素子１〜４は磁界の方向を検出するものであり、こ
れら４つの素子１〜４がブリッジ回路接続されているの
である。そして、このブリッジ回路の対向する接続点か
らの２出力同士を比較回路５で比較するのである。な
お、磁気抵抗素子４は他の磁気抵抗素子１〜３とは抵抗
値が異なるものとし、これによって動作初期時の安定が
図られる。
【００１６】比較回路５は予めバイポーラあるいはＭＯ
Ｓ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒ）のプロセスにより、Ｓｉ基板中に形成されてお
り、スルーホール等を通して図２に示されているよう
に、磁気抵抗素子薄膜７５と電気的に接続される。図２
において、導体層７６としては、１．５〜２．０［μ
ｍ］の厚さのＡｕ又はＡｌ膜が用いられ、磁気抵抗素子
薄膜７５と同時に真空蒸着で形成される。
Ｓ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔ
ｏｒ）のプロセスにより、Ｓｉ基板中に形成されてお
り、スルーホール等を通して図２に示されているよう
に、磁気抵抗素子薄膜７５と電気的に接続される。図２
において、導体層７６としては、１．５〜２．０［μ
ｍ］の厚さのＡｕ又はＡｌ膜が用いられ、磁気抵抗素子
薄膜７５と同時に真空蒸着で形成される。
【００１７】図３は、これら薄膜形成が完了した集積化
チップ２０をリードフレームに搭載し、ワイヤボンディ
ング等により電気的接続を行った後、モールド封入した
状態の斜視図であり、モールド１０の一部を切欠いた状
態が示されている。
チップ２０をリードフレームに搭載し、ワイヤボンディ
ング等により電気的接続を行った後、モールド封入した
状態の斜視図であり、モールド１０の一部を切欠いた状
態が示されている。
【００１８】図において、端子３１は電源Ｖccの端子で
あり、図１中の電源端子７に接続される。端子３２はグ
ランド端子であり、図１中のグランド端子８に接続され
る。端子３３は出力端子であり、図１中の出力端子９に
接続される。
あり、図１中の電源端子７に接続される。端子３２はグ
ランド端子であり、図１中のグランド端子８に接続され
る。端子３３は出力端子であり、図１中の出力端子９に
接続される。
【００１９】集積化チップ２０は、磁気抵抗素子部１０
０と比較回路部２００とから構成されている。
０と比較回路部２００とから構成されている。
【００２０】磁気抵抗素子部１００における磁気抵抗ア
レイ１１〜１４は図１中の磁気抵抗素子１〜４に相当
し、隣接する素子同士の最大検出方向が互いに異なるよ
うに配置されている。これら磁気抵抗アレイ１１〜１４
はブリッジ回路接続されており、その対向する接続点か
らの２出力同士が比較回路部２００に入力され、比較結
果が出力端子３３から出力される。
レイ１１〜１４は図１中の磁気抵抗素子１〜４に相当
し、隣接する素子同士の最大検出方向が互いに異なるよ
うに配置されている。これら磁気抵抗アレイ１１〜１４
はブリッジ回路接続されており、その対向する接続点か
らの２出力同士が比較回路部２００に入力され、比較結
果が出力端子３３から出力される。
【００２１】図４は、磁気抵抗素子薄膜部の単体の印加
磁界対抵抗変化率の代表的な特性を示す図である。図に
おいては、素子パターンのライン幅をパラメータとして
従来用いられていたＮｉ85Ｆｅ15の代表的材料の特性
と、本実施例に用いたＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 の特性とが比
較して示されている。
磁界対抵抗変化率の代表的な特性を示す図である。図に
おいては、素子パターンのライン幅をパラメータとして
従来用いられていたＮｉ85Ｆｅ15の代表的材料の特性
と、本実施例に用いたＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 の特性とが比
較して示されている。
【００２２】図中の横軸は印加磁界Ｈ［Ｏｅ］であり、
縦軸は抵抗変化率Δρ／ρ［％］である。また、図中の
記号■及び□はライン幅１６［μｍ］、記号◆及び◇は
ライン幅１４［μｍ］、記号●及び○はライン幅１２
［μｍ］を夫々示すものとする。
縦軸は抵抗変化率Δρ／ρ［％］である。また、図中の
記号■及び□はライン幅１６［μｍ］、記号◆及び◇は
ライン幅１４［μｍ］、記号●及び○はライン幅１２
［μｍ］を夫々示すものとする。
【００２３】同図に示されているように、三元系合金Ｎ
ｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 の抵抗変化率は、外部磁界の大きさに
拘らず、二元系合金Ｎｉ85Ｆｅ15の抵抗変化率を上回っ
ている。特に、印加磁界Ｈ＝１０〜２０［Ｏｅ］の低磁
界領域においては、その傾向が顕著である。なお後述す
るが、Ｎｉ85Ｆｅ15の組成の薄膜はＮｉＦｅ二元系合金
薄膜の中では、最も高い抵抗変化率を有する組成であ
り、上述した公報に記載されているＮｉ８１．１〜８
１．８［重量％］及び残部Ｆｅの組成の薄膜に比較して
はるかに大きな抵抗変化率値を示す。
ｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 の抵抗変化率は、外部磁界の大きさに
拘らず、二元系合金Ｎｉ85Ｆｅ15の抵抗変化率を上回っ
ている。特に、印加磁界Ｈ＝１０〜２０［Ｏｅ］の低磁
界領域においては、その傾向が顕著である。なお後述す
るが、Ｎｉ85Ｆｅ15の組成の薄膜はＮｉＦｅ二元系合金
薄膜の中では、最も高い抵抗変化率を有する組成であ
り、上述した公報に記載されているＮｉ８１．１〜８
１．８［重量％］及び残部Ｆｅの組成の薄膜に比較して
はるかに大きな抵抗変化率値を示す。
【００２４】すなわち、この二元系合金薄膜の最高レベ
ルの抵抗変化率と比較しても本実施例において用いてい
る三元系合金薄膜Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 の磁気―抵抗変化
率特性の方が優れているのである。したがって、同図に
示されているように、Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 合金の素子を
用いて回路を構成する場合、上述したＮｉＦｅ合金に比
べて低磁界での応用が可能となる。しかも、磁歪定数が
正値で、その絶対値も小さいため、磁気ヒステリシスが
低減され、外部応力に対して影響を受け難い特性を示す
のである。
ルの抵抗変化率と比較しても本実施例において用いてい
る三元系合金薄膜Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 の磁気―抵抗変化
率特性の方が優れているのである。したがって、同図に
示されているように、Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 合金の素子を
用いて回路を構成する場合、上述したＮｉＦｅ合金に比
べて低磁界での応用が可能となる。しかも、磁歪定数が
正値で、その絶対値も小さいため、磁気ヒステリシスが
低減され、外部応力に対して影響を受け難い特性を示す
のである。
【００２５】図５は、図４のデータについて、横軸にラ
イン幅をとることによって書換えたものである。同図に
おいて、縦軸が３０［Ｇ］印加時の抵抗変化率［％］、
横軸がライン幅［μｍ］である。同図を参照すると、ラ
イン幅を１２，１４，１６，１８，２０［μｍ］と夫々
変化させた場合におけるＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 及びＮｉ85
Ｆｅ15の夫々の抵抗変化率について、最大値ＭＡＸ及び
最小値ＭＩＮが示されている。また、最大値ＭＡＸ及び
最小値ＭＩＮの他に、平均値Ｘバー（記号●がＮｉ82Ｆ
ｅ12Ｃｏ6 、記号■がＮｉ85Ｆｅ15）が示されている。
イン幅をとることによって書換えたものである。同図に
おいて、縦軸が３０［Ｇ］印加時の抵抗変化率［％］、
横軸がライン幅［μｍ］である。同図を参照すると、ラ
イン幅を１２，１４，１６，１８，２０［μｍ］と夫々
変化させた場合におけるＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 及びＮｉ85
Ｆｅ15の夫々の抵抗変化率について、最大値ＭＡＸ及び
最小値ＭＩＮが示されている。また、最大値ＭＡＸ及び
最小値ＭＩＮの他に、平均値Ｘバー（記号●がＮｉ82Ｆ
ｅ12Ｃｏ6 、記号■がＮｉ85Ｆｅ15）が示されている。
【００２６】同図に示されているように、二元系合金Ｎ
ｉ85Ｆｅ15よりも、本実施例において用いているＮｉ82
Ｆｅ12Ｃｏ6 の方が抵抗変化率が大きいのである。
ｉ85Ｆｅ15よりも、本実施例において用いているＮｉ82
Ｆｅ12Ｃｏ6 の方が抵抗変化率が大きいのである。
【００２７】ところで、従来材料、例えばパーマロイの
Ｎｉ85Ｆｅ15薄膜を用いた場合には、図６（ａ）に示さ
れているように、単一素子の交番磁界に対する出力特性
をとると、大きな磁歪の影響を受けていた。このことに
より、磁界の有無を検出するスイッチセンサにおいて感
磁界のヒステリシスΔ１が大きいという欠点を有してい
た。また、上述した公報に記載されているように、基板
の「そり」等による応力の影響も受け易かった。
Ｎｉ85Ｆｅ15薄膜を用いた場合には、図６（ａ）に示さ
れているように、単一素子の交番磁界に対する出力特性
をとると、大きな磁歪の影響を受けていた。このことに
より、磁界の有無を検出するスイッチセンサにおいて感
磁界のヒステリシスΔ１が大きいという欠点を有してい
た。また、上述した公報に記載されているように、基板
の「そり」等による応力の影響も受け易かった。
【００２８】これに対し、本実施例で用いている三元系
合金Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 は、磁歪定数が正値をとる。こ
れについて、図７を参照して説明する。同図には、Ｎｉ
ＦｅＣｏ膜の組成比と磁気特性との関係が示されてい
る。同図に示されている点ＰはＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 を示
す。すなわち、同図に示されている三角形内において、
Ｎｉが８２［重量％］、Ｆｅが１２［重量％］、Ｃｏが
６［重量％］の位置に点Ｐが位置している。ここで、曲
線Ｓ１及びＳ２が共に磁歪定数λ0 ＝０の位置であるこ
とを示し、曲線Ｓ１よりも図中上側（Ｎｉの組成比が増
加する方向）の位置に点Ｐが位置している。このため、
点ＰはＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 は、その磁歪定数が正値とな
る。具体的な磁歪定数は＋１．８×１０-6である。
合金Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 は、磁歪定数が正値をとる。こ
れについて、図７を参照して説明する。同図には、Ｎｉ
ＦｅＣｏ膜の組成比と磁気特性との関係が示されてい
る。同図に示されている点ＰはＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 を示
す。すなわち、同図に示されている三角形内において、
Ｎｉが８２［重量％］、Ｆｅが１２［重量％］、Ｃｏが
６［重量％］の位置に点Ｐが位置している。ここで、曲
線Ｓ１及びＳ２が共に磁歪定数λ0 ＝０の位置であるこ
とを示し、曲線Ｓ１よりも図中上側（Ｎｉの組成比が増
加する方向）の位置に点Ｐが位置している。このため、
点ＰはＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 は、その磁歪定数が正値とな
る。具体的な磁歪定数は＋１．８×１０-6である。
【００２９】なお、同図において、Ｒ１は抵抗変化率Δ
ρ／ρ＝２［％］のライン、Ｒ２は抵抗変化率Δρ／ρ
＝３［％］のライン、Ｈ１は磁界Ｈ＝１０［Ｏｅ］のラ
イン、Ｈ２は磁界Ｈ＝２００［Ｏｅ］のラインである。
ρ／ρ＝２［％］のライン、Ｒ２は抵抗変化率Δρ／ρ
＝３［％］のライン、Ｈ１は磁界Ｈ＝１０［Ｏｅ］のラ
イン、Ｈ２は磁界Ｈ＝２００［Ｏｅ］のラインである。
【００３０】このように、本実施例で用いている三元系
合金Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 は、磁歪定数が＋１．８×１０
-6と正値をとるため、上記の応力の影響も受け難く、安
定した磁気―抵抗特性を実現できるという利点がある。
すなわち、図６（ｂ）に示されているように、三元系合
金Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 を用いている本実施例の集積化磁
気センサは、従来の二元系合金ＮｉＦｅに比べて抵抗変
化率が大きい。このため、出力電圧値Ｖ１も、従来の素
子の出力電圧Ｖ２（図６（ａ））に比べて、抵抗変化率
の違いに相応して大きくなる。さらに、磁歪定数も正値
であり、その絶対値も小さいため、磁歪による波形の歪
やヒステリシスΔ２も同図（ｂ）に示されているように
小さくなるため、初期オフセット電圧の偏差、あるいは
磁気抵抗変化率値そのものに対する設計マージン及び製
造マージンを十分広く設定することができるのである。
合金Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 は、磁歪定数が＋１．８×１０
-6と正値をとるため、上記の応力の影響も受け難く、安
定した磁気―抵抗特性を実現できるという利点がある。
すなわち、図６（ｂ）に示されているように、三元系合
金Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 を用いている本実施例の集積化磁
気センサは、従来の二元系合金ＮｉＦｅに比べて抵抗変
化率が大きい。このため、出力電圧値Ｖ１も、従来の素
子の出力電圧Ｖ２（図６（ａ））に比べて、抵抗変化率
の違いに相応して大きくなる。さらに、磁歪定数も正値
であり、その絶対値も小さいため、磁歪による波形の歪
やヒステリシスΔ２も同図（ｂ）に示されているように
小さくなるため、初期オフセット電圧の偏差、あるいは
磁気抵抗変化率値そのものに対する設計マージン及び製
造マージンを十分広く設定することができるのである。
【００３１】図８は、従来用いられていた二元系合金Ｎ
ｉＦｅの各組成と磁気―抵抗変化率特性を示す図であ
る。すなわち、縦軸が磁気―抵抗変化率Δρ／ρ［％］
で、横軸がＮｉＦｅの組成比Ｎｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ）であ
る。同図に示されているように、Ｎｉ８１．１〜８１．
８［重量％］及び残部Ｆｅの組成域は、磁気―抵抗変化
率が最大にならず、最適の組成ではない。
ｉＦｅの各組成と磁気―抵抗変化率特性を示す図であ
る。すなわち、縦軸が磁気―抵抗変化率Δρ／ρ［％］
で、横軸がＮｉＦｅの組成比Ｎｉ／（Ｆｅ＋Ｎｉ）であ
る。同図に示されているように、Ｎｉ８１．１〜８１．
８［重量％］及び残部Ｆｅの組成域は、磁気―抵抗変化
率が最大にならず、最適の組成ではない。
【００３２】図２は磁気抵抗素子部と半導体回路部とを
接続する部分を示す断面図である。図において、磁気抵
抗素子薄膜７５は厚さ３００〜４００［オングストロー
ム］（３０〜４０［μｍ］）に形成され、ライン幅１０
〜２０［μｍ］の形状に加工される。
接続する部分を示す断面図である。図において、磁気抵
抗素子薄膜７５は厚さ３００〜４００［オングストロー
ム］（３０〜４０［μｍ］）に形成され、ライン幅１０
〜２０［μｍ］の形状に加工される。
【００３３】また、パッシベーション（ｐａｓｓｉｖａ
ｔｉｏｎ）膜７７は磁気抵抗素子薄膜７５を保護するた
めに薄膜７５の上に設けられる。このパッシベーション
膜７７は、常圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって厚さ０．５〜２
［μｍ］に形成されたＳｉＯ2 である。常圧ＣＶＤ法に
限らず、他のＣＶＤ法、例えばプラズマＣＶＤ法によっ
て形成しても良い。
ｔｉｏｎ）膜７７は磁気抵抗素子薄膜７５を保護するた
めに薄膜７５の上に設けられる。このパッシベーション
膜７７は、常圧ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によって厚さ０．５〜２
［μｍ］に形成されたＳｉＯ2 である。常圧ＣＶＤ法に
限らず、他のＣＶＤ法、例えばプラズマＣＶＤ法によっ
て形成しても良い。
【００３４】導体層７６は下層のＡｌ電極の厚さによっ
て段切れが発生しないようにＡｌ電極７２の厚さの約
１．３倍の厚さで形成される。この導体層としては、Ａ
ｕ膜が用いられ、膜厚は１．５〜２．０［μｍ］であ
る。
て段切れが発生しないようにＡｌ電極７２の厚さの約
１．３倍の厚さで形成される。この導体層としては、Ａ
ｕ膜が用いられ、膜厚は１．５〜２．０［μｍ］であ
る。
【００３５】なお、図中の７１は拡散層、７４は絶縁
層、７３はＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ＯｎＧｌａｓｓ）部であ
る。
層、７３はＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ＯｎＧｌａｓｓ）部であ
る。
【００３６】ところで、上述した磁気抵抗素子部につい
ては、４本の素子を用いてブリッジ回路を構成する代わ
りに、カレントミラー回路との組合わせによって素子を
２本にすることができ、また磁気抵抗素子同士の直列接
続部にバイポーラ又はＣＭＯＳのトランジスタを配置す
ることによっても構成することができる。また、出力形
態としては集積回路の出力となるので、アナログ及びデ
ィジタルのどちらでも可能である。
ては、４本の素子を用いてブリッジ回路を構成する代わ
りに、カレントミラー回路との組合わせによって素子を
２本にすることができ、また磁気抵抗素子同士の直列接
続部にバイポーラ又はＣＭＯＳのトランジスタを配置す
ることによっても構成することができる。また、出力形
態としては集積回路の出力となるので、アナログ及びデ
ィジタルのどちらでも可能である。
【００３７】なお、上述した実施例ではＮｉの組成比が
８２［重量％］、Ｆｅの組成比が１２［重量％］、Ｃｏ
の組成比が６［重量％］の場合について説明したが、こ
れに限らず磁歪定数が正値となる組成比であれば、外部
応力の影響を低減できることは明らかである。具体的に
は、Ｎｉの組成比８２［重量％］、Ｆｅの組成比１０〜
１２［重量％］、Ｃｏの組成比６〜８［重量％］の範囲
である。もっとも、Ｎｉの組成比が８２［重量％］、Ｆ
ｅの組成比が１２［重量％］、Ｃｏの組成比が６［重量
％］の場合が外部応力の影響を最も低減できる。
８２［重量％］、Ｆｅの組成比が１２［重量％］、Ｃｏ
の組成比が６［重量％］の場合について説明したが、こ
れに限らず磁歪定数が正値となる組成比であれば、外部
応力の影響を低減できることは明らかである。具体的に
は、Ｎｉの組成比８２［重量％］、Ｆｅの組成比１０〜
１２［重量％］、Ｃｏの組成比６〜８［重量％］の範囲
である。もっとも、Ｎｉの組成比が８２［重量％］、Ｆ
ｅの組成比が１２［重量％］、Ｃｏの組成比が６［重量
％］の場合が外部応力の影響を最も低減できる。
【００３８】以上のように、三元系合金Ｎｉ82Ｆｅ
10〜12Ｃｏ 6〜8 は磁気抵抗変化率が二元系合金ＮｉＦ
ｅよりも大きいため、集積化磁気センサを製造する上で
の設計マージン、製造マージンを大きくとることがで
き、よって生産性及び歩留まりが向上するのである。
10〜12Ｃｏ 6〜8 は磁気抵抗変化率が二元系合金ＮｉＦ
ｅよりも大きいため、集積化磁気センサを製造する上で
の設計マージン、製造マージンを大きくとることがで
き、よって生産性及び歩留まりが向上するのである。
【００３９】また、二元系合金Ｎｉ85Ｆｅ15の磁歪定数
が−８×１０-6であるのに対し、三元系合金Ｎｉ82Ｆｅ
10〜12Ｃｏ 6〜8 は磁歪定数が＋１．８×１０-6と正値
をとり、しかもその絶対値が小さいため、集積化磁気セ
ンサを使用する上で外部応力から受ける影響を低減する
ことができるという効果がある。
が−８×１０-6であるのに対し、三元系合金Ｎｉ82Ｆｅ
10〜12Ｃｏ 6〜8 は磁歪定数が＋１．８×１０-6と正値
をとり、しかもその絶対値が小さいため、集積化磁気セ
ンサを使用する上で外部応力から受ける影響を低減する
ことができるという効果がある。
【００４０】請求項の記載に関連して本発明は更に次の
態様をとりうる。
態様をとりうる。
【００４１】（６） 前記強磁性体薄膜はＮｉの組成比
が８２重量％であり、かつＦｅの組成比が１２重量％で
あり、更にはＣｏの組成比が６重量％であることを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の集積化磁気セン
サ。
が８２重量％であり、かつＦｅの組成比が１２重量％で
あり、更にはＣｏの組成比が６重量％であることを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の集積化磁気セン
サ。
【００４２】（７） 前記強磁性体薄膜はＮｉの組成比
が８２重量％であり、かつＦｅの組成比が１２重量％で
あり、更にはＣｏの組成比が６重量％であることを特徴
とする請求項４又は５に記載の集積化磁気センサ製造方
法。
が８２重量％であり、かつＦｅの組成比が１２重量％で
あり、更にはＣｏの組成比が６重量％であることを特徴
とする請求項４又は５に記載の集積化磁気センサ製造方
法。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、磁気抵抗
変化率の大きな、しかも飽和磁界が小さく、磁歪も小さ
いＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 薄膜を採用することにより、従来
よりも高感度に安定した動作をすることができるという
効果がある。また、Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 薄膜は磁歪定数
が正値で、その絶対値も小さいため、磁気ヒステリシス
が低減され、外部応力に対して影響を受け難いという効
果がある。
変化率の大きな、しかも飽和磁界が小さく、磁歪も小さ
いＮｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 薄膜を採用することにより、従来
よりも高感度に安定した動作をすることができるという
効果がある。また、Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 薄膜は磁歪定数
が正値で、その絶対値も小さいため、磁気ヒステリシス
が低減され、外部応力に対して影響を受け難いという効
果がある。
【図１】本発明の実施例による集積化磁気センサの構成
を示す等価回路図である。
を示す等価回路図である。
【図２】磁気抵抗素子部と半導体回路部とを接続する部
分を示す断面図である。
分を示す断面図である。
【図３】本発明の実施例による集積化磁気センサのモー
ルド封止後の状態における斜視図である。
ルド封止後の状態における斜視図である。
【図４】二元合金ＮｉＦｅ及び三元合金Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃ
ｏ6 の磁気―抵抗変化率の特性を示す図である。
ｏ6 の磁気―抵抗変化率の特性を示す図である。
【図５】二元合金ＮｉＦｅ及び三元合金Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃ
ｏ6 のライン幅に対する磁気―抵抗変化率の特性を示す
図である。
ｏ6 のライン幅に対する磁気―抵抗変化率の特性を示す
図である。
【図６】図（ａ）はＮｉ85Ｆｅ15の交番磁界印加に対す
るブリッジ出力電圧特性を示す図、図（ｂ）はＮｉ82Ｆ
ｅ12Ｃｏ6 の交番磁界印加に対するブリッジ出力電圧特
性を示す図である。
るブリッジ出力電圧特性を示す図、図（ｂ）はＮｉ82Ｆ
ｅ12Ｃｏ6 の交番磁界印加に対するブリッジ出力電圧特
性を示す図である。
【図７】ＮｉＦｅＣｏ膜の組成比と磁気特性との関係を
示す図である。
示す図である。
【図８】二元合金ＮｉＦｅの組成比と磁気―抵抗変化率
との関係を示す図である。
との関係を示す図である。
１〜４ 抵抗素子 ５ 比較回路 ６ 帰還抵抗
Claims (5)
- 【請求項１】 強磁性体薄膜で形成され磁界の方向を検
出する磁気抵抗素子と、ＣＶＤ法により形成され前記強
磁性体薄膜を保護する保護膜とを含む集積化磁気センサ
であって、前記強磁性体薄膜はＮｉの組成比が８２重量
％であり、かつＦｅの組成比が１０〜１２重量％であ
り、更にはＣｏの組成比が６〜８重量％であることを特
徴とする集積化磁気センサ。 - 【請求項２】 強磁性体薄膜で形成され磁界の方向を検
出する４個の磁気抵抗素子がその隣接する素子同士の最
大検出方向が互いに異なるように配置され、かつ該４個
の素子がブリッジ回路接続されてなる磁気抵抗アレイ
と、前記ブリッジ回路の対向する接続点からの２出力同
士を比較する比較回路と、ＣＶＤ法により形成され前記
強磁性体薄膜を保護する保護膜とを含み、前記比較回路
の比較結果を送出するようにした集積化磁気センサであ
って、前記強磁性体薄膜はＮｉの組成比が８２重量％で
あり、かつＦｅの組成比が１０〜１２重量％であり、更
にはＣｏの組成比が６〜８重量％であることを特徴とす
る集積化磁気センサ。 - 【請求項３】 前記保護膜は、ＳｉＯ2 を主成分とする
ことを特徴とする請求項１又は２記載の集積化磁気セン
サ。 - 【請求項４】 Ｎｉの組成比が８２重量％であり、かつ
Ｆｅの組成比が１０〜１２重量％であり、更にはＣｏの
組成比が６〜８重量％である強磁性体薄膜を形成する工
程と、この形成された強磁性体薄膜を保護する保護膜を
常圧ＣＶＤ法により形成する工程とを含むことを特徴と
する集積化磁気センサ製造方法。 - 【請求項５】 前記保護膜は、ＳｉＯ2 を主成分とする
ことを特徴とする請求項４記載の集積化磁気センサ製造
方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8086960A JPH09283735A (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 集積化磁気センサ及びその製造方法 |
| EP97250108A EP0801313A3 (en) | 1996-04-10 | 1997-04-09 | Integrated magnetic sensor and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8086960A JPH09283735A (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 集積化磁気センサ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09283735A true JPH09283735A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=13901449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8086960A Pending JPH09283735A (ja) | 1996-04-10 | 1996-04-10 | 集積化磁気センサ及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0801313A3 (ja) |
| JP (1) | JPH09283735A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007242989A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Yamanashi Nippon Denki Kk | 磁気センサ、その製造方法および電子機器 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3544141B2 (ja) | 1998-05-13 | 2004-07-21 | 三菱電機株式会社 | 磁気検出素子および磁気検出装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0223680A (ja) * | 1988-07-12 | 1990-01-25 | Nec Corp | 磁気抵抗効果薄膜およびその製造方法 |
| JPH02189484A (ja) * | 1989-01-18 | 1990-07-25 | Nec Corp | 磁気センサ |
| JPH07226547A (ja) * | 1993-12-15 | 1995-08-22 | Nec Corp | 磁気抵抗素子とその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5260653A (en) * | 1992-06-03 | 1993-11-09 | Eastman Kodak Company | Thin film very high sensitivity magnetoresistive magnetometer having temperature compensation and simple domain stability |
| JP2551321B2 (ja) * | 1993-04-21 | 1996-11-06 | 日本電気株式会社 | 集積化磁気抵抗効果センサ |
-
1996
- 1996-04-10 JP JP8086960A patent/JPH09283735A/ja active Pending
-
1997
- 1997-04-09 EP EP97250108A patent/EP0801313A3/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0223680A (ja) * | 1988-07-12 | 1990-01-25 | Nec Corp | 磁気抵抗効果薄膜およびその製造方法 |
| JPH02189484A (ja) * | 1989-01-18 | 1990-07-25 | Nec Corp | 磁気センサ |
| JPH07226547A (ja) * | 1993-12-15 | 1995-08-22 | Nec Corp | 磁気抵抗素子とその製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007242989A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Yamanashi Nippon Denki Kk | 磁気センサ、その製造方法および電子機器 |
| US7830143B2 (en) | 2006-03-10 | 2010-11-09 | Nec Corporation | Magnetic sensor, method of manufacturing the same, and electronic device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0801313A2 (en) | 1997-10-15 |
| EP0801313A3 (en) | 1999-11-24 |
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