CN1534278A - 磁传感器 - Google Patents

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CN1534278A CNA2004100332427A CN200410033242A CN1534278A CN 1534278 A CN1534278 A CN 1534278A CN A2004100332427 A CNA2004100332427 A CN A2004100332427A CN 200410033242 A CN200410033242 A CN 200410033242A CN 1534278 A CN1534278 A CN 1534278A
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石原正人
青建一
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Abstract

一种磁传感器(10)包括构成被对称放置的每个磁阻元件桥(11，12)的多个磁阻元件(R1至R8)。当被图案化的磁阻元件(R1至R8)的电阻值根据其角变化时，可以消除由多个磁阻元件所构建的桥电路的偏移电压中心值的偏差。

Description

磁传感器
相关申请的交叉引用
这个发明基于于2003年3月31日提交的日本专利申请号2003-96377、要求其优先权且引入其内容作为参考。
技术领域
本发明涉及一种使用磁阻元件的半导体磁传感器。
发明背景
在例如JA-A-2001-153683中已经公开了一种磁传感器，其中右和左磁阻桥被彼此对称地放置以用于消除由外部应力所引起的磁畸变效应。
此外，在例如JA-A-2000-337921中已经公开了一种磁传感器，其中磁阻元件被如此放置，以便于因磁阻桥在制造等时的未对准而出现的偏移电压(offset voltage)可以得到调节。
参考图3中的方框图，相关技术的磁传感器20包括磁阻元件桥21和22。每个磁阻元件桥被放置成相对于偏置磁场被倾斜θ角。磁阻桥21包括四个磁阻元件R9至R12，且磁阻桥22同样包括四个磁阻元件R13至R16。
图4是图3中所示磁传感器20的等效电路。如图4中所示，磁阻元件R9至R16构成桥电路。
在如上面所说明的磁传感器20中，由充当探测目标的磁体的旋转所引起的偏置磁场方向变化被探测成磁阻元件R9至R16的电阻值变化。具体地，通过使用桥电路的中点电压Va和Vb，作为探测目标的磁体的旋转被加以探测。因此，当在偏置磁场方向上没有变化时，希望由中间电势差(Va-Vb)所表示的桥电路的偏移电压的中心值被固定。两个磁阻元件桥21和22的每个被倾斜θ角，以便于更显著地增加磁场方向的变化。
磁阻元件R9至R16的每个均优选地是主要由Ni(例如Ni-Co合金或Ni-Fe合金)形成的铁磁磁阻元件。它是通过靠蒸气沉积等将薄膜附着到玻璃基片上面且随后利用玻璃掩模绘制设备等将结果图案化成预定图案。所述玻璃掩模绘制设备读出事先所形成的磁阻元件R9至R12的原始规格(gage)图案，且然后在读取数据的基础上执行图案化。
然而，在磁传感器20中，因在由玻璃掩模绘制设备对磁阻元件的原始规格图案进行读取操作时的数据转换误差，由此图案化的磁阻元件的线宽度可错误地变化。磁阻元件的电阻值被相反地与线宽度相关。因此，存在这样的缺点，即当线宽度变化时电阻值加以变化，并且对应于桥电路中点电势差的偏移电压的中心值被偏离。
参考图5A-5C将说明在原始规格图案的读取操作中数据转换误差的出现。图5A至5C示出线宽度为P的部分原始规格图案。图5A示出其中在玻璃掩模绘制设备的读取操作中原始规格图案的一部分垂直于扫描方向S的情况，图5B示出其中它相对于扫描方向S被倾斜θ1的情况，且图5C示出其中它相对于扫描方向S被倾斜θ2的情况。在图5A的情况中，线宽度为P的原始规格图案被识别成具有线宽度P的区域50。然而，相对于扫描方向S具有倾斜角的原始规格图案阴影线被识别为阶梯式的。即，在图5B中它被识别为区域51及在图5C中被识别为区域52。由此被识别的图案(50，51，52)作为磁阻元件被直接地经受图案化，且因而即将被图案化的磁阻元件的电阻值根据原始规格图案与扫描方向S之间的交角而变化。
例如，在图3的磁传感器20中当磁阻元件R11的电阻值被增加时，与磁阻元件R11具有相同倾斜角的磁阻元件R10、R13、R16的电阻值得到增加，假定在玻璃基片绘制设备的读取操作中的扫描方向与偏置磁场方向相同。因而，在图4所示的桥电路中，Va电压下降且Vb电压升高。因此，对应于桥电路中点电势差(Va-Vb)的偏移电压的中心值发生偏离。
因而，本发明具有这样的目的，即提供可以防止因原始规格图案的倾斜度而出现的桥电路偏移电压中心值的偏离。
发明内容
根据本发明的磁传感器包括构成彼此被对称放置的每个磁阻桥的多个磁阻元件。磁传感器并不被局限于包括如上所讨论的仅仅两个对称的磁阻元件桥。因此，当被图案化的磁阻元件的电阻值根据其角变化时，可以消除由多个磁阻元件所构建的桥电路的偏移电压中心值的偏差。
构成磁传感器每个磁阻元件桥的多个磁阻元件优选地被放射状放置。因此，可以增强磁场的探测。
构成磁传感器每个磁阻元件桥的所有磁阻元件优选地被放置成相对于磁场方向具有相同的固定角。因此，当被图案化的磁阻元件的电阻值根据其角变化时，它们以同样的方式变化，并且因此由数据转换误差所引起的桥电路偏移电压中心值的偏差得以消除。
磁传感器的每个磁阻桥优选地由放射状放置的四个磁阻元件所构建。四个磁阻元件的相应两个面对的磁阻元件被分别设定为磁阻元件对且被线性地放置。每个磁阻元件对的中间电势被设定为每个磁阻桥的输出。因此，磁场的探测可以进一步被增强。同样可以消除由数据转换误差所引起的桥电路偏移电压中心值的偏差。
附图说明
参考所附附图从下述详细说明中本发明的上述及其它目的、特点和优点将变得显而易见。在附图中：
图1是根据所优选实施例的磁传感器的方框图；
图2是图1中磁传感器的等效电路的示例；
图3是相关技术磁传感器的方框图；
图4是图3中磁传感器的等效电路的示例；以及
图5A-5C是示出由数据转换误差所引起的线宽度离差的示意图。
具体实施方式
参考图1-2，将讨论磁传感器10的优选实施例。
图1是示出磁传感器10的磁阻元件桥设置的方框图。磁传感器10具有两个磁阻元件桥11和12。磁阻元件桥11和12相对于偏置磁场方向被彼此对称放置。此外，构成每个磁阻元件桥11和12的多个磁阻元件相对于偏置磁场方向被彼此对称放置。磁阻元件桥11和12具有被放射状放置的四个磁阻元件R1至R4和R5至R8。所有的磁阻元件R1至R8相对于偏置磁场方向被倾斜45度放置，虽然它们可相对于右和左方向被颠倒。此外，在每个磁阻元件桥11和12中，相应的两个面对的磁阻元件被线性地放置。
图2示出图1中所示磁传感器10的等效电路。如图2中所示，磁阻元件R1至R8构成桥电路。在桥电路中，磁阻元件桥11的磁阻元件R1和R4以及磁阻元件R2和R3之间的中点电势被设定为Va，并且磁阻元件桥12的磁阻元件R5和R8以及磁阻元件R6和R7之间的中点电势被设定为Vb。
在如上面所说明的磁传感器10中，通过使用中点电压值Va和Vb，与充当探测目标的磁体的旋转相联系的偏置磁场方向的变化被探测为磁阻元件R1至R8的电阻值变化。
每个磁阻元件R1至R8由铁磁磁阻元件(例如，Ni-Co合金，Ni-Fe合金或Mn-Sb合金)形成。它是通过靠蒸气沉积等将薄膜附着到玻璃基片上面且随后利用玻璃掩模绘制设备等将结果图案化成预定图案而形成。所述玻璃掩模绘制设备读出事先所形成的磁阻元件的原始规格图案，且然后在读取数据的基础上执行图案化。
例如，在图1的磁传感器10中，如果磁阻元件R3的电阻值因玻璃掩模绘制设备的读取操作中的数据转换误差而增加，则所有其它磁阻元件的电阻值也增加。假定在玻璃掩模绘制设备的读取操作中的扫描方向与偏置磁场方向相同，则其发生是由于所有其它的磁阻元件(R1，R2，R4至R8)与磁阻元件R3具有相同的倾斜角。因而，在图2所示的桥电路中，Va和Vb电压并不变化，并且对应于桥电路中点电势差(Va-Vb)的偏移电压中心值没有出现偏差。
如上所说明，不仅两个磁阻元件桥被彼此对称放置，而且每个磁阻元件桥本身被设计成对称的。因此，有可能消除因上述玻璃掩模绘制设备的读取操作中的数据转换误差而出现的桥电路偏移电压中心值的偏差。
本发明的说明从性质上仅是示范性的，因此，并不偏离本发明要点的变化旨在处于本发明的范围内。这样的变化并不被视为对本发明实质和范围的偏离。

Claims (5)

1.一种磁传感器包括：
由用于探测磁场变化的多个磁阻元件所构建的第一磁阻桥；以及
由用于探测磁场变化的多个磁阻元件所构建的第二磁阻桥，其中所述第一磁阻桥和所述第二磁阻桥相对于所述磁场方向被彼此对称放置，其中构成第一磁阻桥的多个磁阻元件相对于所述磁场方向被相互对称放置，并且其中构成第二磁阻桥的多个磁阻元件相对于所述磁场方向被相互对称放置。
2.根据权利要求1的磁传感器，其中所述第一或第二磁阻桥的多个磁阻元件被放射状放置。
3.根据权利要求1的磁传感器，其中所述第一和第二磁阻桥的所有多个磁阻元件被放置成相对于磁场方向具有固定角。
4.根据权利要求1的磁传感器，其中所述第一和第二磁阻桥的每个均包括四个被放射状放置的磁阻元件，其中所述多个磁阻元件中的两个面对的磁阻元件被分别设定成磁阻元件对，并且其中每个磁阻元件对的中点电势被设定为每个磁阻桥的输出。
5.根据权利要求4的磁传感器，其中磁阻元件对被线性地放置。
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