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JPH06148301A - 磁気センサ - Google Patents

磁気センサ

Info

Publication number
JPH06148301A
JPH06148301A JP4123827A JP12382792A JPH06148301A JP H06148301 A JPH06148301 A JP H06148301A JP 4123827 A JP4123827 A JP 4123827A JP 12382792 A JP12382792 A JP 12382792A JP H06148301 A JPH06148301 A JP H06148301A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
magnetoresistive element
thin film
bias magnetic
bias
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP4123827A
Other languages
English (en)
Inventor
Michiko Endou
みち子 遠藤
Mieko Kawamoto
美詠子 川元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP4123827A priority Critical patent/JPH06148301A/ja
Publication of JPH06148301A publication Critical patent/JPH06148301A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は磁気センサに関し、バイアス磁界発
生用磁石からの磁界方向と、磁気抵抗素子のバイアス磁
界方向とを精度良く一致させ、正負の磁界方向に対する
出力の対称性が良好な磁気センサを実現することを目的
とする。 【構成】 硬質磁性膜よりなるバイアス磁界発生部と強
磁性薄膜磁気抵抗素子とが同一チップ上に形成されて成
る磁気センサにおいて、上記バイアス磁界発生部は2個
の薄膜磁石2,3を異極を対向させ、且つ間隔をあけて
配置し、強磁性薄膜抵抗素子1は、前記2個の薄膜磁石
2,3の作る磁界の中心付近に配置するように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気センサに関する。詳
しくはより高精度に外部磁界検出を行うために、磁気抵
抗素子、バイアス磁界発生用薄膜磁石を一体化し、さら
に薄膜磁石からのバイアス磁界が磁気抵抗素子に均一に
一定方向に印加されるようにした磁気センサに関する。
【0002】磁気抵抗素子は、ホール素子、半導体型磁
気抵抗素子に比べ、微小磁界に対する感度が高く、分解
能に優れるため、位置センサ、角度センサ、電流セン
サ、ロータリーエンコーダー等に利用されている。また
磁気抵抗素子の出力を図6に示すように外部磁界に対し
てリニアなものにすると、さらに高性能なセンサとして
の用途が期待できる。図6のような出力特性を持つ磁気
抵抗素子で重要なことは、測定磁界範囲における出力特
性の直線性、および正負の磁界に対する出力の対称性で
ある。近年、センサデバイスも小型化、高性能化が望ま
れ、簡易な構成で精度良く安定に動作する磁気センサの
実現が望まれている。
【0003】
【従来の技術】磁気抵抗素子の出力を図6のようなリニ
アなものにするには、磁気抵抗素子にバイアス磁界を印
加するのが有効である。従来の磁気抵抗素子にバイアス
磁界を発生させる方法は、バイアス磁界発生用磁石を磁
気抵抗素子形成済のSi基板の裏面に貼りつけたり、磁
気抵抗素子全面の下層部、または上層部に薄膜磁石を形
成する等の方法により行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】磁気抵抗素子のバイア
ス磁界方向と磁石の発生磁界とを完全に一致させないと
正負の磁界に対する対称性が悪くなる。たとえば、バイ
アス磁界方向と磁石の発生磁界との角度ずれが1°の場
合、図6における磁界強度Hs /2における対称性は
1.5%と低下する。図7に上記角度ずれと対称性との
関係グラフを示すが、図からもあきらかなように、バイ
アス磁界と磁石の発生磁界とを一致させることが重要で
あることがわかる。
【0005】しかしながら、従来の磁気抵抗素子基板の
裏面に磁石を貼りつける方法の場合は、磁石の発生磁界
方向と磁気抵抗素子のバイアス磁界方向を精度良く一致
させるのは難しい。また、磁気抵抗素子と同一基板に形
成した薄膜磁石によるバイアス磁界も薄膜磁石そのもの
に磁化方向の分散があるので、これを精度良く一致させ
るのは困難である。
【0006】本発明は、バイアス磁界発生用磁石からの
磁界方向と、磁気抵抗素子のバイアス磁界方向とを精度
良く一致させ、正負の磁界方向に対する出力の対称性が
良好な磁気センサを実現しようとする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気センサに於
いては、硬質磁性膜よりなるバイアス磁界発生部と強磁
性薄膜磁気抵抗素子とが同一チップ上に形成されて成る
磁気センサにおいて、上記バイアス磁界発生部は、2個
の薄膜磁石2,3を異極を対向させ、且つ間隔をあけて
配置し、強磁性薄膜磁気抵抗素子1は、前記2個の薄膜
磁石2,3の作る磁界の中心付近に配置したことを特徴
とする。
【0008】また、それに加えて、上記磁気抵抗素子1
のパターンはバーバーポール型であり、薄膜磁石2,3
によるバイアス磁界は磁気抵抗素子パターン6の長手方
向に印加されており、検出磁界方向をバイアス磁界方向
に対して直角方向にして、外部磁界変化に比例する出力
が得られるようにしたことを特徴とする。
【0009】また、それに加えて、上記磁気抵抗素子1
のパターンはバイアス磁界方向に対して45°方向のジ
グザグ型磁気抵抗パターンを4個点対称に配置したブリ
ッジ回路であり、検出磁界方向をバイアス磁界方向に対
して直角方向にして、外部磁界変化に比例する出力が得
られるようにしたことを特徴とする。
【0010】また、それに加えて、Si基板5上の一部
に出力処理回路10を形成し、他の部分に薄膜磁石2,
3と磁気抵抗素子1を形成し、外部磁界変化によって磁
気抵抗素子1に発生する出力電圧を上記出力処理回路1
0にて増幅、温度補償等の処理を行ってから出力するこ
とを特徴とする。この構成を採ることにより、バイアス
磁界発生用磁石からの磁界方向と、磁気抵抗素子のバイ
アス磁界方向とを精度良く一致させ、正負の磁界方向に
対する出力の対称性を良好にした磁気センサが得られ
る。
【0011】
【作用】本発明では、図1に示すように強磁性薄膜の磁
気抵抗素子1と2個1組の薄膜磁石2,3を同一基板上
に作成することにより、磁気抵抗素子1と薄膜磁石2,
3との位置合わせ精度は高い。2個の薄膜磁石2,3の
極間に発生した平行磁界をバイアス磁界として利用する
ので、薄膜磁石2,3に多少の磁化分散があっても磁気
抵抗素子1のバイアス磁界方向と薄膜磁石2,3からの
発生磁界を精度良く一致させることができる。そのた
め、正負の磁界検出が対称性良く、高精度でできる。
【0012】
【実施例】図2は本発明の第1の実施例を示す図であ
り、(a)は平面図、(b)は(a)図のB部拡大図、
(c)は(a)図のc−c線における拡大断面図であ
る。同図において、1は強磁性薄膜磁気抵抗素子2,3
は該磁気抵抗素子にバイアス磁界を印加するための薄膜
磁石である。この薄膜磁石2,3は異極を対向させ、且
つ間隔をあけてSiまたはガラスの基板5上に形成され
ている。
【0013】また、磁気抵抗素子1は、前記2個の薄膜
磁石2,3の間で、薄膜磁石2,3の作る磁界の中心付
近に形成配置されている。この磁気抵抗素子1のパター
ンは図2(b)の拡大図に示すように、NiFe等の強
磁性薄膜パターン6に斜め縞状にAuのパターン7が形
成されたバーバーポール型であり、図2(a)の如くブ
リッジ接続され、そのパターンの長手方向を薄膜磁石
2,3が作るバイアス磁界方向と一致させている。さら
にこの磁気抵抗素子のNiFe等の強磁性パターン部分
は図2(c)の断面図に示すように厚み方向も薄膜磁石
2,3の厚さ中間附近に位置し、薄膜磁石2,3からの
均一な磁界が印加されるようになっている。
【0014】本実施例を実現するには、図2(c)の如
く、Si又はガラス基板5にPt−Co等の薄膜磁石材
料を蒸着、スパッタ等のプロセスにより成膜したのち、
不要部をエッチング除去して薄膜磁石2,3を作成す
る。次に薄膜磁石の厚みの約1/2の厚さで絶縁皮膜
(SiN,SiO2 等)8を全面に形成した上に、パー
マロイ(NiFe)、Auを蒸着して磁気抵抗素子1を
形成する。その後再度表面に絶縁皮膜8′を成膜し、最
後にパッド部9の上の絶縁膜をエッチング除去して完成
する。
【0015】このようにして構成された本実施例は、磁
気抵抗素子1と薄膜磁石2,3を同一基板上に作成する
ため、その位置合わせ精度が高くでき、且つ磁気抵抗素
子1を、間隔をあけて配置された2個の薄膜磁石2,3
が作る平行磁界をバイアス磁界として利用するので、薄
膜磁石層に多少の磁化分散があっても磁気抵抗素子のパ
ターンのバイアス磁界方向と薄膜磁石からの発生磁界を
精度良く一致させることができる。そのため正負の磁界
検出が対称性良く高精度でできる。
【0016】図3は本発明の第2の実施例を示す図で、
(a)は平面図、(b)は(a)図のB部拡大図であ
る。本実施例は基本的には前実施例と同様であり、異な
るところは磁気抵抗素子1の構成が異なることである。
即ち、前実施例では磁気抵抗素子1としてバーバーポー
ル型の磁気抵抗パターンをブリッジ接続したものを用い
たが、本実施例では折り返し部分のみAuパターン7で
覆ったパーマロイの折り返しパターン6を45°の方向
に配置し、その4個を点対称に配置してブリッジ接続し
たもので、バイアス磁界方向は磁気抵抗素子のパターン
の長手方向に対して45°傾けた状態で印加するように
なっている。このように構成された本実施例は、前実施
例と全く同様な効果が得られる。
【0017】図4は本発明の第1又は第2の実施例の応
用例を示す図である。本応用例は、基板5に用いるSi
ウェハ上に予めセンサの出力処理回路10を集積化して
おき、その上に上記のような磁気抵抗素子1及び薄膜磁
石2,3を形成したのち、出力処理回路部10と磁気抵
抗素子出力部とを配線パターンで接続して、増幅、温度
補償等を1チップ内でできるようにしたものである。本
応用例によれば第1、第2の実施例と同様な効果を有す
る上、処理回路も含めて小型化ができる。
【0018】図5は本発明の第1又は第2の実施例の他
の応用例を示す図である。本応用例は、同一基板5の上
に、複数(図は2個)の磁気抵抗素子1a,1bと、各
磁気抵抗素子の両側に薄膜磁石2,3,4を形成したも
のである。このように構成された本応用例は、例えば一
方の磁気抵抗素子1aで外部磁界の弱い範囲を測定し、
他方の磁気抵抗素子1bで外部磁界の強い範囲を測定す
るようにして、広い範囲の磁界強度を測定できる磁気セ
ンサを構成することができる。なお第1、第2の実施例
と同様な効果を有することは勿論である。
【0019】
【発明の効果】本発明に依れば、バイアス発生用磁石か
らの磁界方向と磁気抵抗素子のバイアス磁界方向とを精
度良く一致させることができるので、外部磁界に対する
検出精度、とくに正負の磁界方向に対する出力の対称性
が良好となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明図である。
【図2】本発明の第1の実施例を示す図で、(a)は平
面図、(b)は(a)図のB部拡大図、(c)は(a)
図のc−c線における断面図である。
【図3】本発明の第2の実施例を示す図で、(a)は平
面図、(b)は(a)図のB部拡大図である。
【図4】本発明の第1又は第2の実施例の応用例を示す
図である。
【図5】本発明の第1又は第2の実施例の他の応用例を
示す図である。
【図6】磁気抵抗素子の出力特性を示す図である。
【図7】バイアス磁界方向のずれと対称性の関係を示す
図である。
【符号の説明】
1…磁気抵抗素子 2,3,4…薄膜磁石 5…基板 6…強磁性パターン 7…Auパターン 8,8′…絶縁皮膜 9…パッド部 10…出力処理回路部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 硬質磁性膜よりなるバイアス磁界発生部
    と強磁性薄膜磁気抵抗素子とが同一チップ上に形成され
    て成る磁気センサにおいて、 上記バイアス磁界発生部は、2個の薄膜磁石(2,3)
    を異極を対向させ、且つ間隔をあけて配置し、強磁性薄
    膜磁気抵抗素子(1)は、前記2個の薄膜磁石(2,
    3)の作る磁界の中心付近に配置したことを特徴とする
    磁気センサ。
  2. 【請求項2】 上記磁気抵抗素子(1)のパターンはバ
    ーバーポール型であり、薄膜磁石(2,3)によるバイ
    アス磁界は磁気抵抗素子パターン(6)の長手方向に印
    加されており、検出磁界方向をバイアス磁界方向に対し
    て直角方向にして、外部磁界変化に比例する出力が得ら
    れるようにしたことを特徴とする請求項1の磁気セン
    サ。
  3. 【請求項3】 上記磁気抵抗素子(1)のパターンは、
    バイアス磁界方向に対して45°方向のジグザグ型の磁
    気抵抗パターンを4個点対称に配置したブリッジ回路で
    あり、検出磁界方向をバイアス磁界方向に対して直角方
    向にして、外部磁界変化に比例する出力が得られるよう
    にしたことを特徴とする請求項1の磁気センサ。
  4. 【請求項4】 Si基板(5)上の一部に出力処理回路
    (10)を形成し、他の部分に薄膜磁石(2,3)と磁
    気抵抗素子(1)を形成し、外部磁界変化によって磁気
    抵抗素子(1)に発生する出力電圧を上記出力処理回路
    (10)にて増幅、温度補償等の処理を行ってから出力
    することを特徴とする請求項1又は2の磁気センサ。
JP4123827A 1992-05-15 1992-05-15 磁気センサ Withdrawn JPH06148301A (ja)

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Effective date: 19990803