CN109844554A - 磁检测元件 - Google Patents

Abstract

磁检测元件具备：元件部(20)，作为强磁性薄膜形成于基板(10)的一面(11)，具有并列配置的多个直线部(21)和将所述多个直线部以蜿蜒状相连的多个连接部(22)；以及金属膜(30)，电阻值比所述元件部的电阻值小，并且该金属膜的电阻值不因外部磁场而变化。所述金属膜具有：第一层叠部(31)，层叠于包括所述元件部中的所述连接部与所述直线部的连结部分以及所述连接部的折回部(24)；以及第二层叠部(32)，与所述第一层叠部一体化，并且覆盖所述一面中的所述折回部的内侧端部(24b)所包围的范围的整体。所述第一层叠部具有以使所述折回部的外缘部(24c)露出的方式配置于比所述折回部的外侧端部(24a)靠所述内侧端部侧的外周缘部(31a)。

Description

磁检测元件

相关申请的相互参照

本申请基于2016年10月14日提出申请的日本专利申请2016－202399号，此处引用其记载内容。

技术领域

本公开涉及检测磁场的变化的磁检测元件。

背景技术

以往以来，例如在专利文献1中提出了以蜿蜒状形成有薄膜状的磁阻元件的元件部。在磁阻元件中的U字状的折回部之上层叠有金属膜。金属膜形成于该折回部的整个线宽。由此，在折回部中，电流流经金属膜，因此电流不会受到外部磁场引起的折回部的电阻变化的影响。因此，能够抑制元件部的灵敏度降低。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平5－264701号公报

发明内容

然而，存在使用元件部专用的掩模形成蜿蜒状的磁阻元件、且在这之后使用金属膜专用的掩模在折回部之上层叠金属膜的情况。在该情况下，由于层叠于相邻的一方的折回部的金属膜的位置偏移，存在引发该金属膜与另一方的折回部接触等干扰的可能性。

因此，在上述现有技术中，必须考虑金属膜相对于元件部的折回部的位置偏移并预先确保相邻的折回部的距离。因此，难以实现元件部的进一步的小面积化。

另外，存在因金属膜的位置偏移而未在折回部的内侧层叠金属膜的可能性。由于电流流经电阻最小的路径，因此一部分电流流向折回部的内侧而并非金属膜。因此，电流受到外部磁场引起的折回部的电阻变化的影响，存在元件部的灵敏度降低的可能性。

本公开的目的在于提供能够抑制元件部的灵敏度的降低、并且能够实现元件部的进一步的小面积化的磁检测元件。

在本公开的一方式中，磁检测元件具备：元件部，作为强磁性薄膜形成于基板的一面，具有并列配置的多个直线部和将多个直线部以蜿蜒状相连的多个连接部；以及金属膜，电阻值比元件部的电阻值小，并且该金属膜的电阻值不因外部磁场而变化。

金属膜具有：第一层叠部，层叠于包含元件部中的连接部与直线部的连结部分以及连接部的折回部；以及第二层叠部，与第一层叠部一体化，并且覆盖一面中的折回部的内侧端部所包围的范围的整体。

第一层叠部具有以使折回部的外缘部露出的方式配置于比折回部的外侧端部靠内侧端部侧的外周缘部。

由此，第一层叠部的外周缘部配置于比折回部的外侧端部靠内侧，因此第一层叠部不会干扰相邻的折回部。因此，无需预先确保多个直线部的间隔、相邻彼此的折回部的间隔，因此能够实现元件部的进一步的小面积化。

另外，由于第二层叠部配置于折回部的内侧端部所包围的区域，因此金属膜必然配置于折回部的内侧。因此，电流不会受到外部磁场导致的折回部的电阻变化的影响，因此能够抑制元件部的灵敏度的降低。

因此，能够抑制元件部的灵敏度的降低，并且实现元件部的进一步的小面积化。

附图说明

图1是表示第一实施方式的磁检测元件的俯视图。

图2是放大了图1所示的折回部的俯视图。

图3是图2的III－III剖面图。

图4是不具金属膜的元件部被施加了外部磁场的情况下的俯视图。

图5是用于说明图4所示的元件部的输出的图。

图6是具有金属膜的元件部被施加了外部磁场的情况下的俯视图。

图7是是用于说明图6所示的元件部的输出的图。

图8是表示第二实施方式的折回部的俯视图。

图9是表示第二实施方式的折回部的变形例的俯视图。

图10是表示第三实施方式的折回部的俯视图。

图11是表示第一层叠部的线宽相对于折回部的线宽的比例与元件部的灵敏度的关系的图。

图12是表示第四实施方式的折回部的俯视图。

图13是表示第五实施方式的折回部的俯视图。

具体实施方式

基于附图对实施方式进行说明。另外，在以下各实施方式相互中，对于相互相同或等同的部分，在图中标注了相同的附图标记。

(第一实施方式)

参照附图对第一实施方式进行说明。本实施方式的磁检测元件检测磁场的变化，例如构成磁传感器的一部分。这种磁检测元件如图1所示，具备基板10、元件部20、以及金属膜30。

基板10是具有一面11的板状的基材。基板10为例如在Si基板等半导体基板之上形成有绝缘膜而构成的基板，或玻璃等绝缘基板等能够设置元件部20的基板即可。

元件部20形成于基板10的一面11。元件部20由Ni－Fe、Ni－Co等强磁性材料形成为薄膜状。元件部20具有多个直线部21、多个连接部22、以及多个焊盘23。

直线部21是以直线状并列配置有多条的布线部。连接部22是将多个直线部21以蜿蜒状相连的布线部。焊盘23是用于进行与其他布线之间的电连接的薄膜部。

元件部20通过蒸镀等方法形成于基板10。直线部21以及连接部22利用蜿蜒状的专用掩模连续地形成。焊盘23也同样利用专用掩模形成。

虽然未图示，元件部20在基板10形成有多个。例如，利用元件部20构成了电桥电路。另外，基板10以利用树脂材料模制的状态配置于未图示的磁偏置磁铁的附近。

在这种状态下，元件部20根据偏置磁场的变化(磁矢量的变化)而电阻值变化。因此，基于受到外部磁场的影响时的各元件部20的电阻值的变化而输出信号。另外，信号被用于进行预先设定的运算的信号处理电路进行信号处理。

金属膜30由电阻值比元件部20小、并且电阻值不因外部磁场而变化的金属材料构成。金属膜30通过蒸镀等方法使用专用掩模形成于折回部24之上。折回部24是包括元件部20中的连接部22与直线部21的连结部分以及连接部22的U字状的部分。金属膜30形成得比元件部20厚。

金属膜30由Al或者以Al为主要成分的合金构成。通过使用Al，能够形成半导体工序下的金属膜30，能够高精度并且廉价地形成。以Al为主要成分的合金例如是Al－Si合金。

除了Al之外，金属膜30也可以由Cu或者以Cu为主要成分的合金、Au或者以Au为主要成分的合金、Ag或者以Ag为主要成分的合金构成。这些金属无相对于外部磁场的磁阻变化，电阻率以及与元件部20的接触电阻小。因此，能够有效地减少元件部20的灵敏度损失。

如图2所示，金属膜30具有第一层叠部31以及第二层叠部32。第一层叠部31以及第二层叠部32利用上述的专用掩模一体且连续地形成。

第一层叠部31层叠在U字状的折回部24之上。第一层叠部31的平面形状与折回部24同样为U字状。另外，第一层叠部31具有第一外周缘部31a以及第二外周缘部31b。第一外周缘部31a配置于比折回部24的外侧端部24a靠内侧端部24b侧。在本实施方式中，第一外周缘部31a以使折回部24的外缘部24c的整体露出的方式，配置于比折回部24的外侧端部24a靠内侧端部24b侧。因此，金属膜30配置于折回部24的内侧。

第二外周缘部31b是在构成折回部24的直线部21之上沿多个直线部21的并列配置方向配置的部分。在本实施方式中，“沿并列配置方向”指的是“与并列配置方向平行”这一意思。第二外周缘部31b连接于第一外周缘部31a。第二外周缘部31b配置于比折回部24的内侧端部24b中的与连接部22对应的部分靠直线部21的中央部侧。

第二层叠部32以覆盖基板10的一面11中的折回部24的内侧端部24b所包围的范围的整体的方式，层叠于基板10的一面11的一部分。内侧端部24b所包围的范围是由构成折回部24的直线部21以及连接部22所包围的范围，并非直线部21间的细长区域整体。第二层叠部32在并列配置方向以及直线部21的长度方向上连续地与第一层叠部31一体化。另外，并列配置方向与长度方向处于垂直的关系。

第二层叠部32具有第三外周缘部32a。第三外周缘部32a连接于一对第二外周缘部31b，并且沿并列配置方向配置。在本实施方式中，第二外周缘部31b以及第三外周缘部32a沿并列配置方向以一条直线状配置。

在上述的构成中，如图2以及图3的箭头所示那样流过电流。即，电流从一方的直线部21流入金属膜30，在流到金属膜30之后，从金属膜30向另一方的直线部21流出。流经折回部24中的外侧端部24a侧的电流欲流过金属膜30的最短距离，因此如图2所示，电流路径向内侧端部24b侧弯曲。

接下来，对上述形状的金属膜30层叠于折回部24的作用效果进行说明。首先，在包括直线部21以及连接部22的蜿蜒状的图案中，在外部磁场的磁场矢量与电流的朝向垂直时，电阻值变得最小。另一方面，在外部磁场的磁场矢量与电流的朝向平行时，电阻值变得最大。

作为比较例，如图4所示，在未层叠有金属膜30的图案中，构成折回部24的连接部22中流过电流。另外，连接部22因外部磁场而电阻变化。由于流过直线部21的电流的方向与流过连接部22的电流的方向不同，因此如图5所示，折回部24的电阻变化引起的输出以抵消直线部21的电阻变化引起的输出的方式产生。因此，图案整体的总输出比直线部21的电阻变化引起的输出减少。

而在本实施方式的构成中，如图6所示，在折回部24层叠有低电阻的金属膜30，因此电流流过电阻值小的金属膜30，而不流过折回部24的连接部22。即，构成电流折回部24的连接部22不会受到电阻因外部磁场而变化这一影响。因此，如图7所示，直线部21的电阻变化引起的输出成为元件部20的总输出。这样，元件部20的图案整体的输出变得与直线部21的电阻变化引起的输出大致相同，因此能够减少折回部24中的灵敏度损失。

另外，作为元件部20，也考虑不存在连接部22而是将直线部21直接连接于金属膜30的构成。对于这种构成，能够避免金属膜30从直线部21剥离的风险、直线部21与金属膜30的界面电阻的增加导致的断线/动作不良的风险。

而且，在对元件部20的图案同时形成多个金属膜30的情况下，使用一张专用掩模。在该情况下，有金属膜30的专用掩模相对于元件部20的图案引发位置偏移的情况。但是，位于直线部21的长度方向的一方向的金属膜30与位于该长度方向的另一方向的金属膜30在一方向或者另一方向上同时引发位置偏移。因此，即使产生了金属膜30相对于元件部20的位置偏移，从一方向侧的金属膜30至另一方向侧的金属膜30为止的长度方向上的直线部21的距离也不会变化，而是始终恒定。因此，可稳定地获得元件部20的灵敏度以及消耗电流。

如上述那样，即使产生了金属膜30的位置偏移，金属膜30的第二层叠部32也必然配置于由折回部24的内侧端部24b包围的区域。即，在折回部24的内侧必然配置有金属膜30。因此，电流必然流过金属膜30而并非折回部24，因此不会受到外部磁场带来的折回部24的电阻变化的影响。因此，能够抑制元件部20的灵敏度的降低。而且，由于成为金属膜30具备第二层叠部32的构成，因此还能够提高直线部21的长度方向上金属膜30向直线部21的中央部侧的位置偏移的允许度。

而且，由于以折回部24的外缘部24c露出的方式使金属膜30配置于折回部24的内侧，因此金属膜30的第一层叠部31不会干扰相邻的折回部24。因此，不预先确保各直线部21的间隔、相邻彼此的折回部24的间隔也可以。即，能够将它们的间隔缩窄至能够制造的间隔。因此，能够减少元件部20的面积。另外，能够在折回部24层叠金属膜30且保持元件部20的图案的集成度。

如上述那样，若元件部20以小面积形成，则在磁检测元件构成为磁传感器的一部分的情况下，还能够实现磁偏置磁铁的尺寸的小型化、提高材料选定的自由度、制造成本的减少。

(第二实施方式)

在本实施方式中，对与第一实施方式不同的部分进行说明。如图8所示，第一层叠部31的第二外周缘部31b被配置成第一外周缘部31a侧比第二层叠部32的第三外周缘部32a侧从连接部22侧向直线部21侧远离。即，第二外周缘部31b相对于与并列配置方向平行的第三外周缘部32a倾斜地配置。

由此，在流向折回部24的外侧端部24a侧的电流流入金属膜30时，能够不弯曲电流路径地向金属膜30流入。即，能够确保流向折回部24的外侧端部24a侧的电流的直行性。即，电流的整流性提高。由此，能够抑制金属膜30中的向折回部24的内侧的电流集中。

作为变形例，也可以如图9所示，使第一层叠部31的第一外周缘部31a与第二外周缘部31b的连接部分成为R形状。由此，向第一外周缘部31a与第二外周缘部31b的连接部分的电流集中被缓和，因此能够提高金属膜30的耐电压。

(第三实施方式)

在本实施方式中，对与第一、第二实施方式不同的部分进行说明。如图10所示，第一层叠部31的线宽成为折回部24的线宽的50％以上。折回部24的线宽是构成该折回部24的直线部21中的并列配置方向的宽度。

发明人们调查了使第一层叠部31的线宽变化时的元件部20的灵敏度的变化。将其结果表示在图11中。另外，以元件部20的电阻率变化作为灵敏度进行了测定。另外，图11的图表的横轴表示金属膜30的线宽相对于折回部24的线宽的比例，纵轴表示灵敏度。

如图11所示，第一层叠部31的线宽为折回部24的线宽的50％以上时，灵敏度大致恒定，并且获得了充分的灵敏度。另一方面，若第一层叠部31的线宽小于折回部24的线宽的50％，则伴随着线宽的比例变小，灵敏度也减少。线宽为0％的情况是不存在金属膜30的情况。根据这种结果，第一层叠部31的线宽优选的是折回部24的线宽的50％以上。由于流过金属膜30的电流向折回部24的内侧端部24b侧集中，因此能够有效利用灵敏度损失减少的效果。

(第四实施方式)

在本实施方式中，对与第一～第三实施方式不同的部分进行说明。如图12所示，金属膜30具有将折回部24的外缘部24c的一部分覆盖的第三层叠部33。

具体而言，第三层叠部33在直线部21的长度方向中的从直线部21侧朝向连接部22侧的方向上与第一层叠部31一体化。另外，第三层叠部33形成为比多个直线部21的并列配置方向上的折回部24的最大幅度窄。在本实施方式中，并列配置方向上的第三层叠部33的宽度与第一层叠部31相同。当然，并列配置方向上的第三层叠部33的宽度也可以与第一层叠部31不同。

而且，第三层叠部33从第一层叠部31至基板10的一面11地配置。由此，第三层叠部33在第一层叠部31中将与第二层叠部32相反的一侧的外缘部24c的一部分以及外侧端部24a的一部分覆盖。由此，折回部24的外缘部24c中的并列配置方向的外侧端部24a侧露出。

如以上那样，能够不与相邻的折回部24、相邻的直线部21干扰地在金属膜30设置第三层叠部33。

(第五实施方式)

在本实施方式中，对与第四实施方式不同的部分进行说明。如图13所示，在本实施方式中，将折回部24相对于该折回部24的相邻的折回部24在直线部21的长度方向上偏离地配置作为前提。由此，各折回部24相对于相邻的折回部24在多个直线部21的并列配置方向或者直线部21的长度方向上以台阶状配置。

而且，第三层叠部33不仅在长度方向中的从直线部21侧朝向连接部22侧的方向上与第一层叠部31一体化，还在并列配置方向中的不存在相邻的折回部24的方向上与第一层叠部31一体化。换言之，第三层叠部33成为L字状。而且，第三层叠部33从第一层叠部31至基板10的一面11地配置。由此，第三层叠部33将旁边没有直线部21的外缘部24c的一部分以及外侧端部24a的一部分覆盖。

如以上那样，在重复有以台阶状配置的折回部24的图案中，也可获得与第四实施方式相同的效果。

(其他实施方式)

上述各实施方式所示的磁检测元件的构成是一个例子，并不限定于上述所示的构成，也能够采用可实现本公开的其他构成。例如，折回部24的连接部22为梯形形状，但这是平面形状的一个例子。另外，能够将第二实施方式所示的金属膜30应用于第三～第五实施方式。

在上述各实施方式中，折回部24构成为U字状，但这是形状的一个例子。折回部24也可以例如如V字状等那样成为U字状以外的形状。

在上述各实施方式中，第一层叠部31的平面形状与折回部24相同，但这是一个例子。第一层叠部31的平面形状例如也可以如半圆状、扇状等那样成为U字状以外的形状。

Claims (7)

1.一种磁检测元件，其特征在于，具备：

元件部(20)，作为强磁性薄膜形成于基板(10)的一面(11)，具有并列配置的多个直线部(21)和将所述多个直线部以蜿蜒状相连的多个连接部(22)；以及

金属膜(30)，电阻值比所述元件部的电阻值小，并且该金属膜的电阻值不因外部磁场而变化，

所述金属膜具有：

第一层叠部(31)，层叠于折回部(24)，该折回部(24)包括所述元件部中的所述连接部与所述直线部的连结部分以及所述连接部；以及

第二层叠部(32)，与所述第一层叠部一体化，并且覆盖所述一面中的由所述折回部的内侧端部(24b)所包围的范围的整体，

所述第一层叠部具有外周缘部(31a)，该外周缘部(31a)以使所述折回部的外缘部(24c)露出的方式配置于相比所述折回部的外侧端部(24a)更靠所述内侧端部侧的位置。

2.如权利要求1所述的磁检测元件，其中，

若将所述外周缘部定义为第一外周缘部(31a)，则

所述第一层叠部具有第二外周缘部(31b)，该第二外周缘部(31b)连接于所述第一外周缘部，并且在构成所述折回部的所述直线部之上沿所述多个直线部的并列配置方向配置，

所述第二层叠部具有第三外周缘部(32a)，该第三外周缘部(32a)连接于所述第二外周缘部，并且沿着所述并列配置方向，

所述第二外周缘部以所述第一外周缘部侧比所述第三外周缘部侧更从所述连接部侧向所述直线部侧远离的方式，相对于所述第三外周缘部倾斜地配置。

3.如权利要求2所述的磁检测元件，其中，

所述第一外周缘部与所述第二外周缘部的连接部分成为R形状。

4.如权利要求1至3中任一项所述的磁检测元件，其中，

所述第一层叠部的线宽是所述折回部的线宽的50％以上。

5.如权利要求1至4中任一项所述的磁检测元件，其中，

所述第一层叠部的所述外周缘部以露出所述折回部的所述外缘部的整体的方式配置于相比所述外侧端部更靠所述内侧端部侧。

6.如权利要求1至4中任一项所述的磁检测元件，其中，

所述金属膜具有第三层叠部(33)，该第三层叠部(33)比所述多个直线部的并列配置方向上的所述折回部的最大幅度窄，在所述直线部的长度方向中的从所述直线部侧朝向所述连接部侧的方向上与所述第一层叠部一体化，并且从所述第一层叠部配置到所述基板的所述一面，从而将所述第一层叠部中与所述第二层叠部相反侧的所述外缘部的一部分以及所述外侧端部的一部分覆盖。

7.如权利要求1至4中任一项所述的磁检测元件，其中，

所述折回部相对于该折回部的相邻的折回部在所述直线部的长度方向上偏离地配置，从而相对于所述相邻的折回部在所述多个直线部的并列配置方向或者所述直线部的长度方向上以台阶状配置，

所述金属膜具有第三层叠部(33)，该第三层叠部(33)在所述并列配置方向中的不存在所述相邻的折回部的方向以及所述长度方向中的从所述直线部侧朝向所述连接部侧的方向上与所述第一层叠部一体化，并且从所述第一层叠部配置到所述基板的所述一面，从而将所述外缘部的一部分以及所述外侧端部的一部分覆盖。