DE102012208882A1

DE102012208882A1 - Magnetsensor und Verfahren zu dessen Fertigung

Info

Publication number: DE102012208882A1
Application number: DE102012208882A
Authority: DE
Inventors: Takamoto FURUICHI; Hisanori Yokura; Toshifumi YANO
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2011-05-30
Filing date: 2012-05-25
Publication date: 2012-12-06
Also published as: US9024632B2; CN102809732B; US20120306490A1; CN102809732A

Abstract

Ein Verfahren zur Fertigung eines Magnetsensors, der ein physikalischen Betrag auf der Grundlage einer Widerstandsänderung in jedem MRE (22) erfasst, während ein externes Magnetfeld auf die MREs aufgebracht wird, weist die Schritte auf: Vorbereiten eines Substrats (10, 14, 16); Bilden von MREs, die eine freie magnetische Schicht (22c) mit einer änderbaren Magnetisierungsrichtung und eine gepinnte magnetische Schicht (22a) mit einer festen Magnetisierungsrichtung aufweisen, oberhalb des Substrats; Bilden von Heizvorrichtungen (30) entsprechend den MREs; Anordnen des Substrats in dem externen Magnetfeld mit einer Magnetfeldrichtung in einer ersten Richtung parallel zu dem Substrat; und Erwärmen mit einem Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte und Magnetisieren eines Abschnitts der gepinnten magnetischen Schichten in der ersten Richtung; und Anordnen des Substrats in einem anderen externen Magnetfeld mit einer anderen Magnetfeldrichtung in einer zweiten Richtung, die sich von der ersten Richtung unterscheidet; und Erwärmen mit einem anderen Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte und Magnetisieren eines anderen Abschnitts der gepinnten magnetischen Schichten in der zweiten Richtung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetsensor und ein Verfahren zu dessen Fertigung.
Bekannt ist ein Magnetsensor, der einen Drehwinkel eines Objekts unter Verwendung eines GMR-Elements (Riesenmagnetowiderstand; GMR) oder eines TMR-Elements (magnetischer Tunnelwiderstand; TMR) erfasst, das eine freie magnetische Schicht und eine gepinnte magnetische Schicht aufweist. Mit diesen Elementen kann ein Winkel über den Ausgang (Ausgangssignal) des Elements erfasst werden, der sich in Übereinstimmung mit einer Differenz zwischen der Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht, die in einer Richtung festgelegt ist, und der Magnetisierungsrichtung der freien magnetischen Schicht, die durch ein externes Magnetfeld beeinflusst wird, ändert.
Für gewöhnlich wird die Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht bestimmt, indem eine Wärmebehandlung bei ungefähr 300°C ausgeführt, während ein Magnetfeld aufgebracht wird. In diesem Fall weisen, da die Magnetisierung jeder gepinnten magnetischen Schicht ausgeführt wird, während ein Magnetfeld auf die Gesamtheit eines Wafers aufgebracht wird, auf dem mehrere Elemente gebildet werden, alle der Magnetisierungsrichtungen der gepinnten magnetischen Schichten in einem Wafer die gleiche Richtung auf. Hierdurch beschreibt ein Ausgangssignal eine Kosinuskurve oder eine Sinuskurve und kann 360° unter Verwendung eines Elements nicht erfasst werden.
Folglich besteht, um eine Erfassung von 360° zu ermöglichen, Bedarf an einer Struktur, bei der eine Kosinuskurve und eine Sinuskurve erhalten werden können, indem zwei Chips derart angeordnet werden, dass die Magnetisierungsrichtungen der gepinnten magnetischen Schichten 90° voneinander abweichen. Um diese Struktur zu realisieren, sind bisher mehrere Elemente mit gepinnten magnetischen Schichten, deren Magnetisierungsrichtungen gleich sind, auf einem Wafer gebildet worden, so wie es vorstehend beschrieben wird, und sind, nachdem der Wafer in Chips vereinzelt worden ist, einer für jedes der Elemente, zwei Chips derart kombiniert angeordnet worden, dass die Magnetisierungsrichtungen der gepinnten magnetischen Schichten 90° voneinander abweichen.
Gemäß diesem Verfahren ist jedoch, mit zunehmender Anzahl von Chips, dahingehend ein Problem aufgetreten, dass das Verfahren eine Erhöhung der Kosten zur Folge hat. Da es erforderlich ist, die Richtungen der Chips derart zu steuern, dass die Magnetisierungsrichtungen der gepinnten magnetischen Schichten 90° voneinander abweichen, bestand ferner die Möglichkeit, dass die Rotationserfassungsgenauigkeit aufgrund eines Montagefehlers abnimmt. Hierdurch bedingt besteht Bedarf an einer Technologie zur Multipolarisation einer gepinnten magnetischen Schicht, bei der eine hohe Anzahl von Magnetisierungsrichtungen in einem Wafer vorgesehen wird.
Folglich schlägt das Patentdokument 1 ein Verfahren vor, gemäß dem ein Magnetfeld auf einen Wafer aufgebracht wird, auf dem eine hohe Anzahl von Elementen gebildet wird, und ein Element mit einer gepinnten magnetischen Schicht, deren Magnetisierungsrichtung festzulegen ist, mit einem Stromimpuls oder Laserimpuls bestrahlt wird, um so die gepinnte magnetische Schicht des mit dem Impuls bestrahlten Elements festzulegen. Gemäß diesem Verfahren kann die Magnetisierungsrichtung jeder gepinnten magnetischen Schicht gesteuert werden, ohne den Wafer zu vereinzeln.
In dem Patentdokument 1 diffundiert jedoch dann, wenn das Element auf dem Wafer mit einem Stromimpuls oder Laserimpuls bestrahlt wird, die Wärme des Impulses zu dem Wafer. Hierdurch tritt dahingehend ein Problem auf, dass die Genauigkeit der Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schicht des Elements abnimmt und folglich die Erfassungsgenauigkeit abnimmt.
Gemäß einer anderen Technologie von Wärmeelementen, schlägt die JP 2005-150739 A eine Technologie vor, bei der ein Vorgang einer MRAM-Vorrichtung durch die Wärme eines Heizvorrichtungsmaterials unterstützt wird. Da es jedoch dann, wenn eine gepinnte magnetische Schicht magnetisiert wird, erforderlich ist, die gepinnte magnetische Schicht bei einer Temperatur von annähernd 300°C zu erwärmen, kann das Heizvorrichtungsmaterial zur Unterstützung des Vorgangs der MRAM-Vorrichtung bei der Magnetisierung nicht verwendet werden.
Ferner schlägt das Patentdokument 2 ein Verfahren zur Bereitstellung einer Differenz in einem Magnetisierungswinkel zwischen einem Erwärmungsbereich und einem Nicht-Erwärmungsbereich durch eine Erwärmung eines Abschnitts von Elementen vor. Insbesondere wird, als ein Verfahren zur Änderung der Magnetisierungsrichtungen von Elementen in demselben Chip in einem magnetischen Wiedergabekopf, ein Magnetisierungswinkelabstimmungsverfahren unter Ausnutzung der Tatsache, dass eine Differenz in der Halteleistung zwischen magnetischen Körpern auftritt, wenn ein Abschnitt der Elemente erwärmt wird, in dem Patentdokument 2 vorgeschlagen.
Als eine Struktur eines Magnetkopfes schlagen die Patentdokumente 3 und 4 eine Struktur vor, bei der ein vertiefter Abschnitt in einem Substrat vorgesehen wird, ein Isolierkörper in dem vertieften Abschnitt gebildet wird, und eine Spule auf dem Isolierkörper gebildet wird.
Gemäß dem im Patentdokument 2 aufgezeigten Erwärmungsverfahren tritt jedoch dann, wenn eine zeitlich lange Erwärmung an einem Abschnitt der Elemente ausgeführt wird, um eine ausreichende Magnetisierung vorzunehmen, eine thermische Diffusion auf, bei der Wärme über das Substrat geleitet wird, so dass dahingehend ein Problem auftritt, dass ein anderes Element ebenso überhitzt. Hierdurch tritt ein Winkelfehler in jedem Element auf, welcher die Erfassungsgenauigkeit beeinträchtigt. Folglich besteht bei einem Magnetsensor, der beispielsweise einen Drehwinkel erfasst und eine entsprechende Winkelerfassungsgenauigkeit aufweisen muss, Bedarf an einer Struktur, bei der Magnetisierungsrichtungen auf einem Chip geändert werden können, während ein durch eine thermische Diffusion verursachter Winkelfehler verringert werden kann.
Patentdokument 1: JP 2003-502876 A
Patentdokument 2: JP 2006-269866 A
Patentdokument 3: JP H9-22510 A
Patentdokument 4: JP H9-22512 A
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Magnetsensorfertigungsverfahren bereitstellen, gemäß dem auch für den Fall, dass gepinnte magnetische Schichten von mehreren Magnetwiderstandselementabschnitten, die auf einem Substrat gebildet werden, in irgendeiner Richtung magnetisiert werden, eine Abnahme in der Erfassungsgenauigkeit der Magnetwiderstandselementabschnitte verhindert werden kann. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleitervorrichtung mit einem Magnetsensor bereitzustellen, der eine Struktur zur Realisierung des Verfahrens aufweist. Es ist darüber hinaus Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Magnetsensorfertigungsverfahren bereitzustellen, gemäß dem auch für den Fall, dass gepinnte magnetische Schichten von mehreren Magnetwiderstandselementabschnitten, die auf einem Substrat gebildet werden, in irgendeiner Richtung magnetisiert werden, der Einfluss einer thermischen Diffusion, die durch die Magnetisierung verursacht wird, verringert werden kann. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Magnetsensor mit einer Struktur zur Realisierung dieses Verfahrens bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung eines Magnetsensors bereitgestellt, wobei der Magnetsensor aufweist: ein Substrat mit einer Oberfläche; und mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte, die oberhalb bzw. über der einen Oberfläche des Substrats angeordnet sind und jeweils eine freie magnetische Schicht mit einer Magnetisierungsrichtung, die in Übereinstimmung mit einem externen Magnetfeld änderbar ist, und eine gepinnte magnetische Schicht bzw. Pin-Magnetschicht mit einer festen Magnetisierungsrichtung aufweisen, wobei sich die feste Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem der Magnetwiderstandselementabschnitte von der festen Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte auf einer Ebene parallel zu der einen Oberfläche des Substrats unterscheidet, und dann, wenn das externe Magnetfeld auf jeden der Magnetwiderstandselementabschnitte aufgebracht wird, der Magnetsensor einen physikalischen Betrag auf der Grundlage einer Änderung in einem Widerstand von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte erfasst, wobei das Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors die folgenden Schritte aufweist: Vorbereiten des Substrats; Bilden jedes der Magnetwiderstandselementabschnitte oberhalb bzw. über der einen Oberfläche des Substrats; Bilden von mehreren Heizvorrichtungsabschnitten jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten; Anordnen des Substrats, auf dem jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte gebildet ist, in dem externen Magnetfeld mit einer externen Magnetfeldrichtung, die auf eine erste Richtung auf der Ebene festgelegt ist, Erwärmen mit einem Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte entsprechend einem Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte, um einen Magneffeldwärmebehandlungsprozess aufzuführen, und folglich Magnetisieren der gepinnten magnetischen Schichten des einen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte in der ersten Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung; und Anordnen des Substrats, auf dem jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte gebildet wird, in einem anderen externen Magnetfeld mit einer anderen externen Magnetfeldrichtung, die auf eine zweite Richtung auf der Ebene festgelegt ist, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, Erwärmen mit einem anderen Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte entsprechend einem anderen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte, der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet, um einen anderen Magneffeldwärmebehandlungsprozess auszuführen, und folglich Magnetisieren der gepinnten magnetischen Schichten des anderen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte in der zweiten Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung.
Gemäß diesem Verfahren kann dadurch, dass der Heizvorrichtungsabschnitt entsprechend dem Magnetwiderstandselementabschnitt, der zu magnetisieren ist, in einem Magnetfeld erwärmt wird, einzig der relevante Magnetwiderstandselementabschnitt magnetisiert werden. Ferner kann dadurch, dass die Richtung des angelegten Magnetfelds geändert wird und der Heizvorrichtungsabschnitt entsprechend einem anderen Magnetwiderstandselementabschnitt erwärmt wird, einzig der relevante Magnetwiderstandselementabschnitt magnetisiert werden. Auf diese Weise kann jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte, die auf einem Substrat gebildet sind, selektiv in verschiedenen Magnetisierungsrichtungen magnetisiert werden. Ferner kann, da die Richtung des Substrats in dem Magnetfeld abgestimmt werden kann, während der Ausgang des Magnetsensors in den Magnetisierungsschritten bestätigt wird, eine Änderung im Ausgang bzw. Ausgangssignal des Magnetsensors verglichen mit dem Fall, dass eine Multipolarisation durch eine Kombination von Chips verschiedener Magnetisierungsrichtungen realisiert wird, besser korrigiert werden. Hierdurch kann eine Abnahme in der Erfassungsgenauigkeit aufgrund eines Montagefehlers von Chips verschiedener Magnetisierungsrichtungen verhindert werden. Ferner können, da die Heizvorrichtungsabschnitte erwärmt werden, indem bewirkt wird, dass ein Strom durch die Heizvorrichtungsabschnitte fließt, die Magnetwiderstandselementabschnitte zur gleichen Zeit ausgiebig erwärmt werden und kann eine Verarbeitungszeit verkürzt werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetsensor bereitgestellt, der aufweist: ein Substrat mit einer Oberfläche; und mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte, die oberhalb bzw. über der einen Oberfläche des Substrats angeordnet sind und jeweils aufweisen: eine freie magnetische Schicht mit einer Magnetisierungsrichtung, die in Übereinstimmung mit einem externen Magnetfeld änderbar ist, und eine gepinnte magnetische Schicht mit einer festen Magnetisierungsrichtung. Die Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem der Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet sich von der Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte auf einer Ebene parallel zu der einen Oberfläche des Substrats. Wenn das externe Magnetfeld auf jeden der Magnetwiderstandselementabschnitte aufgebracht wird, erfasst der Magnetsensor einen physikalischen Betrag auf der Grundlage einer Änderung in einem Widerstand von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte. Der Magnetsensor weist ferner auf: mehrere Heizvorrichtungsabschnitte jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten, wobei jeder Heizvorrichtungsabschnitt eine entsprechende gepinnte magnetische Schicht erwärmt, wenn die gepinnte magnetische Schicht magnetisiert wird, so dass die gepinnte magnetische Schicht des einen der Magnetwiderstandselementabschnitte in einer Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung magnetisiert wird, die sich von der festen Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht des anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Magnetsensor kann, da das Substrat die Heizvorrichtungsabschnitte entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten aufweist, ein Magnetsensor bereitgestellt werden, welche die gepinnte magnetische Schicht des Magnetwiderstandselementabschnitts, der zu magnetisieren ist, selektiv magnetisieren kann. Ferner kann, da eine Magnetisierung ausgeführt werden kann, während die Richtung des Substrats in einem Magnetfeld abgestimmt wird, während der Ausgang des Magnetsensors bestätigt wird, eine Änderung im Ausgang des Magnetsensors verglichen mit dem Fall, dass eine Multipolarisation durch eine Kombination von Chips verschiedener Magnetisierungsrichtungen realisiert wird, besser korrigiert werden. Hierdurch kann ein Magnetsensor bereitgestellt werden, der keine Abnahme in der Erfassungsgenauigkeit aufgrund eines Montagefehlers von Chips verschiedener Magnetisierungsrichtungen mit sich bringt und eine gute Erfassungsgenauigkeit aufweist. Ferner können, da die Heizvorrichtungsabschnitte erwärmt werden, indem bewirkt wird, dass ein Strom durch die Heizvorrichtungsabschnitte fließt, die Magnetwiderstandselementabschnitte zur gleichen Zeit ausgiebig erwärmt werden und kann eine Verarbeitungszeit verkürzt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung eines Magnetsensors bereitgestellt, wobei der Magnetsensor aufweist: ein Substrat mit einer Oberfläche; und mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte, die oberhalb der einen Oberfläche des Substrats angeordnet sind und jeweils eine freie magnetische Schicht mit einer Magnetisierungsrichtung, die in Übereinstimmung mit einem externen Magnetfeld änderbar ist, und eine gepinnte magnetische Schicht mit einer festen Magnetisierungsrichtung aufweisen, wobei sich die feste Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem der Magnetwiderstandselementabschnitte von der festen Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte auf einer Ebene parallel zu der einen Oberfläche des Substrats unterscheidet, und dann, wenn das externe Magnetfeld auf jeden der Magnetwiderstandselementabschnitte aufgebracht wird, der Magnetsensor einen physikalischen Betrag auf der Grundlage einer Änderung eines Widerstands von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte erfasst, wobei das Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors die Schritte aufweist: Vorbereiten des Substrats; Bilden jedes der Magnetwiderstandselementabschnitte oberhalb der einen Oberfläche des Substrats; Bilden von mehreren Raumabschnitten in bestimmten Abschnitten des Substrats jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten, so dass eine Dicke von jedem bestimmten Abschnitt des Substrats geringer als eine Dicke eines anderen Abschnitts des Substrats ist, der sich von den bestimmten Abschnitten unterscheidet; Anordnen des Substrats, auf dem jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte gebildet ist, in dem externen Magnetfeld mit einer externen Magnetfeldrichtung, die auf eine erste Richtung auf der Ebene festgelegt wird, Erwärmen eines Abschnitts der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte lokal, um einen Magnetfeldwärmebehandlungsprozess auszuführen, und folglich Magnetisieren der gepinnten magnetischen Schichten des einen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte in der ersten Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung; und Anordnen des Substrats, auf dem jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte gebildet wird, in einem anderen externen Magnetfeld mit einer anderen externen Magnetfeldrichtung, die auf eine zweite Richtung auf der Ebene festgelegt wird, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, Erwärmen eines anderen Abschnitts der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte, der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet, um einen Magneffeldwärmebehandlungsprozess auszuführen, und folglich Magnetisieren der gepinnten magnetischen Schichten des anderen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte in der zweiten Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Fertigungsverfahren kann, da die Raumabschnitte in Abschnitten des Substrats entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten vorgesehen werden, die Wärmeleitung von Abschnitten des Substrats, die durch die Raumabschnitte in der Dicke reduziert werden, niedergehalten werden. Folglich kann der Einfluss der thermischen Diffusion auf die anderen Magnetwiderstandselementabschnitte in den Magnetisierungsschritten verringert werden.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Magnetsensor auf: ein Substrat mit einer Oberfläche; und mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte, die oberhalb der einen Oberfläche des Substrats angeordnet sind und jeweils aufweisen: eine freie magnetische Schicht mit einer Magnetisierungsrichtung, die in Übereinstimmung mit einem externen Magnetfeld änderbar ist; und eine gepinnte magnetische Schicht mit einer festen Magnetisierungsrichtung. Die Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem der Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet sich von der Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht eines anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte auf einer Ebene parallel zu der einen Oberfläche des Substrats. Wenn das externe Magnetfeld auf jeden der Magnetwiderstandselementabschnitte aufgebracht wird, erfasst der Magnetsensor einen physikalischen Betrag auf der Grundlage einer Änderung eines Widerstands von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte. Das Substrat weist mehrere Raumabschnitte auf, die in bestimmten Abschnitten des Substrats jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten angeordnet sind, so dass eine Dicke von jedem bestimmten Abschnitt des Substrats geringer als eine Dicke eines anderen Abschnitts des Substrats ist, der sich von den bestimmten Abschnitten unterscheidet.
Da das Substrat auf diese Weise die Raumabschnitte entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten aufweist, kann eine Struktur realisiert werden, bei der die Wärmeleitung der Abschnitte des Substrats unterdrückt wird, die durch die Raumabschnitte in der Dicke reduziert werden. Folglich kann eine Struktur, bei der dann, wenn die gepinnte magnetische Schicht des Magnetwiderstandselementabschnitts magnetisiert wird, der Einfluss der thermischen Diffusion auf den anderen Magnetwiderstandselementabschnitt verringert werden kann, realisiert werden.
Die obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gemacht wurde, näher ersichtlich sein. In den Zeichnungen zeigt/zeigen:
1A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 1B eine Schnittsansicht entlang der Linie IB-IB in der 1A;
2 eine Schnittsansicht eines Magnetwiderstandselementabschnitts, der in der 1A gezeigt ist;
3A bis 3C Abbildungen zur Veranschaulichung von Fertigungsschritten der Magnetsensorvorrichtung, die in den 1A und 2 gezeigt ist;
4A bis 4C Abbildungen zur Veranschaulichung von Fertigungsschritten, die auf die 3A bis 3C folgen;
5A und 5B Abbildungen zur Veranschaulichung von Fertigungsschritten, die auf die 4A bis 4C folgen, insbesondere Abbildungen zur Veranschaulichung von Magnetisierungsschritten;
6 eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 7B eine Schnittansicht entlang der Linie VIIB-VIIB in der 7A;
8 eine Schnittansicht einer Magnetsensorvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
9A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 9B eine Schnittansicht entlang der Linie IXB-IXB in der 9A;
10A eine Abbildung zur Veranschaulichung eines Beispiels eines Schaltungsaufbaus einer Magnetsensorvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 10B eine Schnittansicht, bei der ein Heizvorrichtungsabschnitt von mehreren Magnetwiderstandselementabschnitten gemeinsam genutzt wird;
11a bis 11C Abbildungen zur Veranschaulichung eines Abschnitts von Fertigungsschritten einer Magnetsensorvorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12A bis 12D Abbildungen zur Veranschaulichung eines Abschnitts von Fertigungsschritten einer Magnetsensorvorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
13A eine Draufsicht einer Magnetsensorvorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 13B eine Schnittansicht entlang einer Linie XIIIB-XIIIB in der 13A;
14A bis 14E Abbildungen zur Veranschaulichung eines Abschnitts von Fertigungsschritten der Magnetsensorvorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform;
15A bis 15C Abbildungen zur Veranschaulichung eines Abschnitts von Fertigungsschritten der Magnetsensorvorrichtung gemäß der neunten Ausführungsform;
16A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 16B eine Schnittansicht entlang einer Linie XVIB-XVIB in der 16A;
17A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 17B eine Schnittansicht entlang einer Linie XVIIB-XVIIB in der 17A;
18A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 18B eine Schnittansicht entlang einer Linie XVIIIB-XVIIIB in der 18A;
19A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 19B eine Schnittansicht entlang einer Linie XIXB-XIXB in der 19A;
20A bis 20D Abbildungen zur Veranschaulichung eines Abschnitts von Fertigungsschritten der Magnetsensorvorrichtung gemäß der dreizehnten Ausführungsform;
21A bis 21D Abbildungen zur Veranschaulichung eines Abschnitts von Fertigungsschritten der Magnetsensorvorrichtung gemäß der dreizehnten Ausführungsform;
22A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 22B eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIIB-XXIIB in der 22A;
23A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 23B eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIIIB-XXIIIB in der 23A;
24A bis 24D Abbildungen zur Veranschaulichung eines Abschnitts von Fertigungsschritten der Magnetsensorvorrichtung gemäß der fünfzehnten Ausführungsform;
25A bis 25D Abbildungen zur Veranschaulichung eines Abschnitts von Fertigungsschritten der Magnetsensorvorrichtung gemäß der fünfzehnten Ausführungsform;
26A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer sechzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 26B eine Schnittansicht entlang einer Linie XXVIB-XXVIB in der 26A;
27A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer siebzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 27B eine Schnittansicht entlang einer Linie XXVIIB-XXVIIB in der 27A;
28A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer achtzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 28B eine Schnittansicht entlang einer Linie XXVIIIB-XXVIIIB in der 28A;
29A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer neunzehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 29B eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIXB-XXIXB in der 29A;
30A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer zwanzigsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 30B eine Schnittansicht entlang einer Linie XXXB-XXXB in der 30A;
31A eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß einer einundzwanzigsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 31B eine Schnittansicht entlang einer Linie XXXIB-XXXIB in der 31A;
32 eine Schnittansicht eines in der 31A gezeigten Magnetwiderstandselementabschnitts;
33a bis 33C Abbildungen zur Veranschaulichung von Fertigungsschritten der Magnetsensorvorrichtung, die in den 31A und 32 gezeigt ist;
34A bis 34C Abbildungen zur Veranschaulichung von Fertigungsschritten, die auf die 33C folgen;
35A und 35B Abbildungen zur Veranschaulichung von Fertigungsschritten, die auf die 34C folgen, insbesondere Abbildungen zur Veranschaulichung von Magnetisierungsschritten;
36 eine Schnittansicht einschließlich einer Magnetsensorvorrichtung gemäß einer zweiundzwanzigsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
37 eine Schnittansicht einschließlich einer Magnetsensorvorrichtung gemäß einer dreiundzwanzigsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
38A eine Draufsicht einer Magnetsensorvorrichtung gemäß einer vierunddreißigstens Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 38B eine Schnittansicht entlang einer Linie XXXVIIIB-XXXVIIIB in der 38A;
39 eine Schnittansicht einschließlich einer Magnetsensorvorrichtung gemäß einer fünfunddreißigstens Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
40A bis 40C Abbildungen zur Veranschaulichung weiterer Ausführungsformen.
(Erste Ausführungsform)
Nachstehend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Eine Magnetsensorvorrichtung gemäß der Ausführungsform wird beispielsweise zur Motordrehzahlerfassung oder Raddrehwinkelerfassung in einem Fahrzeug verwendet. In der Ausführungsform wird ein Drehwinkelsensor zur Erfassung eines Drehwinkels als ein Beispiel für die Magnetsensorvorrichtung beschrieben.
1A zeigt eine Draufsicht auf die Magnetsensorvorrichtung der Ausführungsform, und 1B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie IB-IB in der 1A. Die Magnetsensorvorrichtung weist, wie in den 1A und 1B gezeigt, zwei Sensorabschnitte 20 auf einem Substrat 10 auf. Die Sensorabschnitte 20 sind Elemente, deren Widerstandswerte sich ändern, wenn die Elemente durch ein externes Magnetfeld beeinflusst werden. Die Sensorabschnitte 20 der Ausführungsform sind als Tunnel-Magnetwiderstandselemente (TMR-Elemente) aufgebaut.
Das Substrat 10 ist, wie in der 1B gezeigt, aus einem einige hundert μm dicken Halbleitersubstrat 11, das aus Si oder dergleichen aufgebaut ist, und einer einige μm dicken polykristallinen Siliziumschicht 12, die übereinander geschichtet sind, aufgebaut. Ferner weist das Substrat 10 eine Oberfläche 13 auf. In der Ausführungsform entspricht die vordere Oberfläche der polykristallinen Siliziumschicht 12 der einen Oberfläche 13 des Substrats 10.
Ferner sind Heizvorrichtungsabschnitte 30 in der polykristallinen Siliziumschicht 12 gebildet. Die Heizvorrichtungsabschnitte 30, die entsprechend den Sensorabschnitten 20 vorgesehen sind, dienen zur Erwärmung von gepinnten magnetischen Schichten 22a von Magnetwiderstandselementabschnitten 22, die nachstehend noch beschrieben werden, wenn die gepinnten magnetischen Schichten 22a magnetisiert werden. Insbesondere sind die Heizvorrichtungsabschnitte 30 Heizvorrichtungseinheiten zur Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schichten bzw. Pin-Magnetschichten 22a derart, dass sich deren Magnetisierungsrichtungen zwischen einem Magnetwiderstandselementabschnitt 22 und dem anderen Magnetwiderstandselementabschnitt 22 in einer planaren Richtung parallel zu der einen Oberfläche 13 des Substrats 10 voneinander unterscheiden.
Die Heizvorrichtungsabschnitte 30 sind hochkonzentrierte Abschnitt eines Abschnitts der polykristallinen Siliziumschicht 12. Die Heizvorrichtungsabschnitte 30 sind in einer quadratischen Form ausgelegt bzw. angeordnet.
Ein Isolierfilm 40 ist auf dem Substrat 10 gebildet. Ferner sind die Sensorabschnitte 20 auf dem Isolierfilm 40 gebildet. Jeder der Sensorabschnitte 20 weist eine untere Elektrode 21, die auf dem Isolierfilm 40 vorgesehen ist, den Magnetwiderstandselementabschnitt 22 und eine obere Elektrode 23, die auf dem Magnetwiderstandselementabschnitt 22 vorgesehen ist, auf.
2 zeigt eine Schnittansicht des Magnetwiderstandselementabschnitts 22. Der Magnetwiderstandselementabschnitt 22 ist, wie in dieser Abbildung gezeigt, derart ausgelegt, dass ein TMR-Element aus der gepinnten magnetischen Schicht 22a, einer Tunnel-Schicht 22b und einer freien magnetischen Schicht 22c aufgebaut ist, die in dieser Reihenfolge auf der unteren Elektrode 21 gebildet sind.
Die gepinnte magnetische Schicht 22a ist eine ferromagnetische Metallschicht, die auf der Seite des Isolierfilms 40 der freien magnetischen Schicht 22c angeordnet ist und deren Magnetisierungsrichtung festgelegt ist. Die Tunnel-Schicht 22b ist eine dünne Isolierschicht, die bewirken soll, dass ein Strom von der freien magnetischen Schicht 22c unter Ausnutzung des Tunnel-Effekts zu der gepinnten magnetischen Schicht 22a fließt. Die freie magnetische Schicht 22c ist eine ferromagnetische Metallschicht, deren Magnetisierungsrichtung sich ändert, wenn die Schicht durch ein externes Magnetfeld beeinflusst wird.
Die Magnetwiderstandselementabschnitte 22 dieser Art von Konfiguration sind oberhalb bzw. über der einen Oberfläche 13 des Substrats 10 angeordnet. Ferner unterscheiden sich die Magnetisierungsrichtungen der gepinnten magnetischen Schichten 22a zwischen einem Magnetwiderstandselementabschnitt 22 und dem anderen Magnetwiderstandselementabschnitt 22 in der planaren Richtung der einen Oberfläche 13 des Substrats 10. In der Ausführungsform unterscheiden sich die Magnetisierungsrichtungen 90° voneinander. Hierdurch beschreibt der Widerstandswert von einem Magnetwiderstandselementabschnitt 22 beispielsweise eine Kosinuskurve, die in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel ausgegeben wird, während der Widerstandswert des anderen Magnetwiderstandselementabschnitts 22 beispielsweise eine Sinuskurve beschreibt, die in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel ausgegeben wird.
Die Sensorabschnitte 20 sind, wie in 1A gezeigt, in einer kreisrunden Form ausgelegt bzw. angeordnet. Der Grund dafür, das planare Layout der Sensorabschnitte 20 auf diese Weise kreisrund auszulegen, liegt darin, die Magnetisierungseigenschaften zu verbessern. Das planare Layout der Sensorabschnitte 20 kann eher elliptisch als genau kreisrund sein. Das planare Layout der Sensorabschnitte 20 ist natürlich nicht darauf beschränkt, kreisrund oder elliptisch zu sein, sondern kann polygonal sein.
Ferner weisen die Sensorabschnitte 20 in der einen Oberfläche 13 des Substrats 10 eine kleinere Fläche als die Heizvorrichtungsabschnitte 30 auf. D. h., die Fläche der Heizvorrichtungsabschnitte 30 in der einen Oberfläche 13 des Substrats 10 ist größer als diejenige der Magnetwiderstandselementabschnitte 22. Hierdurch ist eine Struktur derart, dass die Gesamtheit von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte 22 zuverlässig durch den entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitt 30 erwärmt wird, wenn die gepinnten magnetischen Schichten 22a magnetisiert werden.
Ferner ist ein Isolierfilm 41 um die geschichteten Strukturen der Sensorabschnitte 20 herum gebildet, um einen Kontakt mit den Seitenoberflächen der geschichteten Strukturen herzustellen. Ein Isoliermaterial, wie beispielsweise ein hochdielektrischer thermisch oxidierter Film, ein CVD-Oxidfilm, ein CVD-Nitridfilm oder ein TEOS-Oxidfilm, wird für den Isolierfilm 41 und den vorstehend beschriebenen Isolierfilm 40 verwendet. Gemäß einem bestimmten Beispiel sind die Isolierfilme 40 und 41 aus SiO₂, SiN oder dergleichen aufgebaut.
Ferner ist jeder Heizvorrichtungsabschnitt 30 mit einer Heizvorrichtungsabschnittskontaktstelle 30b, die auf dem Isolierfilm 40 gebildet ist, über einen Heizvorrichtungsabschnittsdraht 30a, der mit dem relevanten Heizvorrichtungsabschnitt 30 verbunden ist, verbunden. Ein Abschnitt jedes Heizvorrichtungsabschnittsdrahts 30a ist in der polykristallinen Siliziumschicht 12 gebildet, und der verbleibende Abschnitt ist gebildet, um die Isolierfilme 40 und 41 zu durchdringen. Die Heizvorrichtungsabschnittskontaktstellen 30b werden verwendet, wenn die gepinnten magnetischen Schichten 22a magnetisiert werden.
Jede untere Elektrode 21 ist mit einer unteren Elektrodenkontaktstelle 21b, die auf dem Isolierfilm 40 gebildet ist, über einen unteren Elektrodendraht 21a, der mit der relevanten unteren Elektrode 21 verbunden ist, verbunden. Der untere Elektrodendraht 21a ist gebildet, um den Isolierfilm 41 zu durchdringen. Die unteren Elektrodenkontaktstellen 21b sind jeweils mit einem nicht gezeigten Signalverarbeitungschip verbunden.
Ferner ist jede obere Elektrode 23 mit einer oberen Elektrodenkontaktstelle 23b, die auf dem Isolierfilm 40 gebildet ist, über einen oberen Elektrodendraht 23a, der mit der relevanten oberen Elektrode 23 verbunden ist, verbunden. Die oberen Elektrodendrähte 23a sind auf dem Isolierfilm 41 gebildet. Die oberen Elektrodenkontaktstellen 23b sind jeweils mit einem nicht gezeigten Signalverarbeitungschip verbunden.
Vorstehend wird der Gesamtaufbau der Magnetsensorvorrichtung der Ausführungsform beschrieben. Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der Magnetsensorvorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau unter Bezugnahme auf die 3A bis 5B beschrieben. Jede der 3A bis 3C und 4A bis 4C entspricht einer Schnittansicht entlang der Linie IB-IB in der 1A. Ferner zeigen die 5A und 5B schematisch das Substrat 10 und die Sensorabschnitte 20.
Zunächst wird, in dem Schritt der 3A, die polykristalline Siliziumschicht 12 mit einer Dicke von beispielsweise einigen μm auf dem Halbleitersubstrat 11 gebildet, indem ein CVD-Verfahren oder dergleichen angewandt wird. Das Substrat 10 wird auf diese Weise vorbereitet.
In dem Schritt der 3B wird eine Ionenimplantation auf der Seite der einen Oberfläche 13 des Substrats 10 unter Verwendung von beispielsweise einer nicht gezeigten Maske ausgeführt, um so eine Wärmediffusionsbehandlung auszuführen. Hierdurch werden die Heizvorrichtungsabschnitte 30 entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten 22 in der polykristallinen Siliziumschicht 12 gebildet (Heizvorrichtungsabschnittsbildungsschritt). Zu diesem Zeitpunkt wird ein Abschnitt, der einen Abschnitt jedes Heizvorrichtungsabschnittsdrahts 30a bildet, ebenso in der polykristallinen Siliziumschicht 12 gebildet.
Da die Heizvorrichtungsabschnitte 30 gebildet werden können, indem eine Ionenimplantation und eine Wärmediffusion auf diese Weise bezüglich der polykristallinen Siliziumschicht 12 ausgeführt werden, bringt eine Verwendung von polykristallinem Silizium als ein Material für die Heizvorrichtungsabschnitte 30 dahingehend einen Vorteil hervor, dass die Heizvorrichtungsabschnitte 30 auf einfache Weise gebildet werden können.
Zu diesem Zeitpunkt werden Heizvorrichtungsabschnitte 30 derart gebildet, dass die Fläche der Heizvorrichtungsabschnitte 30 in der einen Oberfläche 13 des Substrats 10 größer als diejenige der Magnetwiderstandselementabschnitte 22 ist. Hierdurch können die gepinnten magnetischen Schichten 22a, welche die Magnetwiderstandselementabschnitte 22 bilden, in den anschließenden Magnetisierungsschritten zuverlässig erwärmt werden.
In dem Schritt der 3C wird der Isolierfilm 40 mit einer Dicke von beispielsweise einigen μm auf der einen Oberfläche 13 des Substrats 10 gebildet, indem ein CVD-Verfahren oder dergleichen angewandt wird.
Anschließend werden, in dem Schritt der 4A, die einzelnen Schichten, welche die unteren Elektroden 21, die Magnetwiderstandselementabschnitte 22 und die oberen Elektroden 23 bilden, in dieser Reihenfolge durch Sputtern oder dergleichen gebildet. Ferner wird eine Musterung derart ausgeführt, dass Abschnitte der geschichteten Körper, die oberhalb der entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitte 30 angeordnet sind, übrig bleiben (Elementabschnittsbildungsschritt). Zu diesem Zeitpunkt wird die Musterung derart ausgeführt, dass das planare Layout der geschichteten Körper, die übrig bleiben sollen, kreisrund oder elliptisch ist. Die Schichtkörpermusterung wird auf der Metallschicht, welche die unteren Elektroden 21 bildet, derart ausgeführt, dass ein Abschnitt jedes unteren Elektrodendrahts 21a übrig bleibt.
In dem Schritt der 4B wird der Isolierfilm 41 auf der einen Oberfläche 13 des Substrats 10 gebildet, indem ein CVD-Verfahren oder dergleichen angewandt wird, um die Seitenoberflächen der unteren Elektroden 21, der Magnetwiderstandselementabschnitte 22 und der oberen Elektroden 23 zu bedecken. Ferner werden nicht gezeigte Lochabschnitte, die einen Kontakt mit den Heizvorrichtungsabschnittsdrähten 30a herstellen, die in der polykristallinen Siliziumschicht 12 gebildet sind, in den Isolierfilmen 40 und 41 gebildet, und werden nicht gezeigte Lochabschnitte, die jeweils einen Kontakt mit einem Abschnitt des entsprechenden unteren Elektrodendrahtes 21a herstellen, in dem Isolierfilm 40 gebildet.
In der Schritt der 4C wird, wie auch die nicht gezeigten Lochabschnitte, die in den Isolierfilmen 40 und 41 gebildet werden, mit einem Metallmaterial gefüllt werden, ein Metallmaterial durch Sputtern oder dergleichen auf den Isolierfilm 40 abgeschieden und eine Musterung ausgeführt. Hierdurch werden die Heizvorrichtungsabschnittsdrähte 30a, die mit den Heizvorrichtungsabschnitten 30 verbunden sind, die unteren Elektrodendrähte 21a, die mit den unteren Elektroden 21 verbunden sind, die oberen Elektrodendrähte 23a, die mit den oberen Elektroden 23 verbunden sind, und die Heizvorrichtungsabschnittskontaktstellen 30b, die unteren Elektrodenkontaktstellen 21b, und die oberen Elektrodenkontaktstellen 23b, die mit diesen jeweiligen Drähten verbunden sind, gebildet. Zwei Sensorabschnitte 20 werden auf diese Weise auf dem Substrat 10 gebildet.
Anschließend werden die in den 5A und 5B gezeigten Magnetisierungsschritte ausgeführt. Zunächst wird, in dem Schritt der 5A, das Substrat 10, auf welchem die Magnetwiderstandselementabschnitte 22 gebildet sind, in einer Kammer angeordnet, in der eine Magnetfelderzeugung und eine Erwärmung durch eine Heizplatte und Messgeber 50 möglich sind, und eine Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schicht 22a von eine Magnetwiderstandselementabschnitt 22 ausgeführt (erster Magnetisierungsschritt). Insbesondere wird das Substrat 10, auf welchem die Magnetwiderstandselementabschnitte 22 gebildet werden, in einem Magnetfeld (H) angeordnet, dessen Magnetisierungsrichtung auf eine erste Richtung in der planaren Richtung der einen Oberfläche 13 des Substrats 10 festgelegt ist. Ferner wird ein Magnetwiderstandselementabschnitt 22 erwärmt, und der Heizvorrichtungsabschnitt 30 entsprechend dem einen Magnetwiderstandselementabschnitt 22 erwärmt, indem die Heizplatte verwendet wird, um so eine Bereichserwärmung (In-Field-Annealing) auszuführen. D. h., ein externes Magnetfeld wird auf alle der Sensorabschnitte 20 aufgebracht, und einzig der Heizvorrichtungsabschnitt 30 entsprechend dem Sensorabschnitt 20, der zu magnetisieren ist, wird lokal und selektiv auf ungefähr 300°C erwärmt. Anschließend wird die Erwärmung durch den Heizvorrichtungsabschnitt 30 gestoppt, in einem Zustand, in dem das externe Magnetfeld weiterhin auf alle der Sensorabschnitte 20 aufgebracht wird, um so den zu magnetisierenden Sensorabschnitt 20 zu kühlen. Anschließend wird die Temperatur des Sensorabschnitts 20 kleiner oder gleich einer Temperatur größer oder gleich dem Curie-Punkt. Hierdurch wird die gepinnte magnetische Schicht 22a, welche den einen Magnetwiderstandselementabschnitt 22 bildet, derart magnetisiert, dass die Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht 22a die erste Richtung ist. Zu dieser Zeit kann die Magnetisierung ausgeführt werden, während der Ausgang der Magnetsensorvorrichtung bestätigt bzw. überprüft wird.
An diesem Punkt wird die Erwärmung des Heizvorrichtungsabschnitts 30 ausgeführt, indem beispielsweise die Messgeber 50 gegen die Heizvorrichtungsabschnittskontaktstellen 30b gedrückt werden und bewirkt wird, dass ein Strom von beispielsweise einigen mA bis einigen zehn mA über die Messgeber 50 durch den Heizvorrichtungsabschnitt 30 fließt. Ferner bezieht sich die „Bereichserwärmung” auf die Ausführung einer Wärmebehandlung in einem Magnetfeld und beschreibt, dass die Temperatur der gepinnten magnetischen Schichten 22a auf einen Wert größer oder gleich dem Curie-Punkt erwärmt wird, indem der Sensorabschnitt 20, der zu magnetisieren ist, in einem Zustand erwärmt wird, in dem ein externes Magnetfeld auf den zu magnetisierenden Sensorabschnitt 20 aufgebracht wird.
Bei der Erwärmung kann eine Zweistufenerwärmung ausgeführt werden, bei der zunächst die gesamte Magnetsensorvorrichtung auf ungefähr 150°C erwärmt wird, woraufhin eine lokale Erwärmung durch den Heizvorrichtungsabschnitt 30 realisiert wird.
Anschließend wird, in dem Schritt der 5B, eine Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schicht 22a des anderen Magnetwiderstandselementabschnitts 22 ausgeführt (zweiter Magnetisierungsschritt). Insbesondere wird das Substrat 10, auf welchem die Magnetwiderstandselementabschnitte 22 gebildet sind, in einem Magnetfeld angeordnet, dessen Magnetisierungsrichtung auf eine zweite Richtung verschieden von der ersten Richtung in der planaren Richtung der einen Oberfläche 13 des Substrats 10 festgelegt ist. Die zweite Richtung ist eine Richtung, die um 90° von der ersten Richtung geneigt ist.
Ferner wird, auf die gleiche Weise wie in dem ersten Magnetisierungsschritt, der Heizvorrichtungsabschnitt 30 entsprechend dem anderen Magnetwiderstandselementabschnitt 22 durch Strom erwärmt, der durch die Messgeber 50 induziert wird, um so eine Bereichserwärmung auszuführen. Hierdurch wird die gepinnte magnetische Schicht 22a, welche den anderen Magnetwiderstandselementabschnitt 22 bildet, in der zweiten Richtung magnetisiert. Zu diesem Zeitpunkt kann die Magnetisierungsrichtung mit einem hohen Grad an Genauigkeit abgestimmt werden, indem die Richtung des Substrats 10 in dem Magnetfeld abgestimmt wird, während der Ausgang der Magnetsensorvorrichtung bestätigt wird.
Hierdurch wird eine Magnetsensorvorrichtung, bei der die gepinnten magnetischen Schichten 22a, eine für jeden der zwei Sensorabschnitte 20, die auf dem Substrat 10 gebildet werden, in verschiedenen Richtungen magnetisiert werden, fertig gestellt. D. h., der Ausgang von einem Magnetwiderstandselementabschnitt 22 beschreibt einen Kosinuskurvenwiderstandswert, und der Ausgang des anderen Magnetwiderstandselementabschnitts 22 beschreibt einen Sinuskurvenwiderstandswert.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Erfassung eines Drehwinkels als ein physikalischer Betrag, wenn die Magnetsensorvorrichtung durch ein externes Magnetfeld beeinflusst wird, beschrieben. Um einen Drehwinkel zu erfassen, wird bewirkt, dass ein Strom über die unteren Elektrodenkontaktstellen 21b und die oberen Elektrodenkontaktstellen 23b durch die Magnetwiderstandselementabschnitte 22 fließt.
Ferner wird beispielsweise ein nicht gezeigter Magnet oberhalb der Magnetsensorvorrichtung angeordnet und ändert sich dadurch, dass der Magnet, der durch einen Griff gedreht wird, betrieben wird, ein Magnetfeld, welches die freien Magnetschichten 22c von dem Magneten empfangen. D. h., dadurch, dass jeder Magnetwiderstandselementabschnitt 22 durch ein externes Magnetfeld beeinflusst wird, ändert sich die Größe des Stroms, der durch jeden Magnetwiderstandselementabschnitt 22 fließt, d. h. der Widerstandswert, auf der Grundlage einer Änderung in dem Widerstandswert jedes Magnetwiderstandselementabschnitts 22.
An diesem Punkt werden sowohl der Kosinuskurvenwiderstandswert, der von einem Magnetwiderstandselementabschnitt 22 ausgegeben wird, als auch der Sinuskurvenwiderstandswert, der von dem anderen Magnetwiderstandselementabschnitt 22 ausgegeben wird, in einem externen Rechenchip geladen und ein Arkustangens von diesem Chip berechnet. Hierdurch wird ein Ausgang, der sich zu regelmäßigen Winkeln in Übereinstimmung mit einem Drehwinkel von –180° bis +180°, d. h. 360°, ändert, erhalten. Folglich kann ein Magnetdrehwinkel entsprechend der Größe des Ausgangs erhalten werden.
In der Ausführungsform ist die Magnetsensorvorrichtung, wie vorstehend beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtungsabschnitte 30 einen unterhalb des Magnetwiderstandselementabschnitts 22 angeordnet werden und dann, wenn die gepinnten magnetischen Schichten 22a magnetisiert werden, einzig der Heizvorrichtungsabschnitt 30 entsprechend der gepinnten magnetischen Schicht 22a, die zu magnetisieren ist, erwärmt wird.
Dadurch, dass der Heizvorrichtungsabschnitt 30 entsprechend dem Magnetwiderstandselementabschnitt 22, der zu magnetisieren ist, auf diese Weise lokal und selektiv in einem Magnetfeld erwärmt wird, kann einzig ein Magnetwiderstandselementabschnitt 22 von zwei Magnetwiderstandselementabschnitten 22 magnetisiert werden. Ferner kann dadurch, dass die Richtung des angelegten Magnetfelds geändert und der Heizvorrichtungsabschnitt 30 entsprechend dem anderen Magnetwiderstandselementabschnitt 22 erwärmt wird, einzig der andere Magnetwiderstandselementabschnitt 22 der zwei Magnetwiderstandselementabschnitte 22 magnetisiert werden. Folglich kann eine Multipolarisation der gepinnten magnetischen Schichten 22a der entsprechenden Magnetwiderstandselementabschnitte 22, die auf einem Substrat 10 gebildet werden, realisiert werden.
Darüber hinaus kommt es, da jede gepinnte magnetische Schicht 22a magnetisiert wird, nachdem mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte 22 auf einem Substrat 10 gebildet worden sind, zu keinem Montagefehler, wenn Chips verschiedener Magnetisierungsrichtung kombiniert werden. Ferner kann, da die Magnetisierung ausgeführt werden kann, während der Ausgang der Magnetsensorvorrichtung in dem zweiten Magnetisierungsschritt bestätigt wird, eine Änderung in dem Ausgang der Magnetsensorvorrichtung korrigiert werden. Folglich kann eine Abnahme in der Erfassungsgenauigkeit der Magnetsensorvorrichtung aufgrund eines Montagefehlers von Chips verschiedener Magnetisierungsrichtung verhindert werden.
Ebenso kann, da der Heizvorrichtungsabschnitt erwärmt wird, indem bewirkt wird, dass ein Strom durch den Heizvorrichtungsabschnitt fließt, der Magnetwiderstandselementabschnitt zur gleichen Zeit ausgiebig erwärmt werden und eine Verarbeitungszeit verkürzt werden.
Ein Magnetwiderstandselementabschnitt 22 entspricht „einem Abschnitt von mehreren Magnetwiderstandselementabschnitten 22'', und der andere Magnetwiderstandselementabschnitt 22 entspricht „einem Abschnitt, der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte 22 unterscheidet”.
(Zweite Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Abschnitt beschrieben, der sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet. In der ersten Ausführungsform wird der Ausgang von jedem Magnetwiderstandselementabschnitt 22 in den externen Rechenchip geladen und wird ein Drehwinkel extern berechnet, während diese Ausführungsform dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Rechenschaltungseinheit auf dem Substrat 10 vorgesehen ist.
6 zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform. Das Substrat 10 weist, wie in dieser Abbildung gezeigt, einen Schaltungsabschnitt 60 auf. Der Schaltungsabschnitt 60 ist dazu ausgelegt, einen Drehwinkel als einen physikalischen Betrag auf der Grundlage des Ausgangs jedes Magnetwiderstandselementabschnitts 22 zu berechnen.
Diese Art von Schaltungsabschnitt 60 kann in einem Schritt gleich dem Schritt zum Bilden der Heizvorrichtungsabschnitte 30 in dem Heizvorrichtungsabschnittsbildungsschritt der 3B gebildet werden. An diesem Punkt wird vorzugsweise ein SOI-Substrat als das Substrat 10 verwendet. Ferner wird der Schaltungsabschnitt 60 in einem Bereich gebildet, der durch einen nicht gezeigten Graben begrenzt wird.
Dadurch, dass der Schaltungsabschnitt 60 auf die obige Weise auf dem Substrat 10 vorgesehen wird, ist es nicht erforderlich, eine Drehwinkelberechnung mit einem separaten Chip auszuführen, was bedeutet, dass jeder Sensorabschnitt 20 und der Schaltungsabschnitt 60 auf einem Substrat 10 integriert bzw. kombiniert werden können.
(Dritte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Abschnitt beschrieben, der sich von der ersten und der zweiten Ausführungsform unterscheidet. 7A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 7B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie VIIB-VIIB in der 7A. Die Magnetsensorvorrichtung weist, wie in den 7A und 7B gezeigt, einen Graben 70 auf, um eine thermische Diffusion der Heizvorrichtungsabschnitte 30 zu verhindern.
Der Graben 70 ist zwischen dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 entsprechend einem Magnetwiderstandselementabschnitt 22 und dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 entsprechend dem anderen Magnetwiderstandselementabschnitt 22 vorgesehen. Insbesondere ist der Graben 70 gebildet, um die Isolierfilme 40 und 41 und die polykristalline Siliziumschicht 12 zu durchdringen und das Halbleitersubstrat 11 zu erreichen. In dieser Ausführungsform ist der Graben 70, wie in 7A gezeigt, zwischen den zwei Sensorabschnitten 20 linear angeordnet. Diese Art von Graben 70 kann gebildet werden, indem ein photolithographischer Ätzprozess oder dergleichen angewandt wird, nachdem der Isolierfilm 41 in dem Elementabschnittsbildungsschritt gebildet wurde.
Dadurch, dass der Graben 70 auf die obige Weise zwischen den Heizvorrichtungsabschnitten 30 in der Magnetsensorvorrichtung vorgesehen wird, kann die Wärme von einem Heizvorrichtungsabschnitt 30, dank des Grabens, nur schwer zu dem anderen Heizvorrichtungsabschnitt 30 übertragen werden. Folglich kann die thermische Diffusion der Heizvorrichtungsabschnitte 30 niedergehalten und die Genauigkeit der lokalen Erwärmung der Heizvorrichtungsabschnitte 30 verbessert werden.
In den 7A und 7B ist der Graben 70 derart gebildet, dass er die Isolierfilme 40 und 41, welche die Magnetsensorvorrichtung bilden, und die polykristalline Siliziumschicht 12 durchdringt und das Halbleitersubstrat 11 erreicht. Da es ausreichend ist, dass der Graben 70 eine thermische Diffusion der Heizvorrichtungsabschnitte 30 verhindern kann, ist es ausreichend, wenn der Graben 70 wenigstens in der polykristallinen Siliziumschicht 12 und dem Halbleitersubstrat 11 gebildet wird, welche das Substrat 10 bilden. Ferner kann dann, wenn der Graben 70 auf diese Weise nur in dem Substrat 10 vorgesehen wird, der Graben 70 in dem Schritt der 3B gebildet werden.
(Vierte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Abschnitt beschrieben, der sich von der dritten Ausführungsform unterscheidet. 8, eine Schnittansicht einer Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, zeigt eine Abbildung entsprechend einem Schnitt entlang der Linie VIIB-VIIB in der 7A. Ein Isolierkörper 71 ist, wie in dieser Abbildung gezeigt, in dem Graben 70 eingebettet. Der Isolierkörper 71, der verhindern soll, dass die Wärme der Heizvorrichtungsabschnitte 30 übertragen wird, ist aus einem Material mit einer geringen Wärmekapazität zur Verwendung in einem Oxidfilm oder einem Nitridfilm aufgebaut. Der Isolierkörper 71 kann mittels eines CVD-Verfahrens oder dergleichen in dem Graben 70 eingebettet werden, nachdem der Graben 70 gebildet wurde. Folglich kann die thermische Diffusion der Heizvorrichtungsabschnitte 30 dank des Isolierkörpers 71 effektiv niedergehalten werden.
(Fünfte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Abschnitt beschrieben, der sich von der dritten Ausführungsform unterscheidet. In der dritten Ausführungsform ist der Graben 70 linear angeordnet, während diese Ausführungsform dadurch gekennzeichnet ist, dass Gräben gebildet sind, um die entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitte 30 zu umgeben.
9A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 9B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie IXB-IXB in der 9A. Die Gräben 70 sind, wie in den 9A und 9B gezeigt, gebildet, um die entsprechenden Sensorabschnitte 20 vollständig zu umgeben. Hierdurch kann eine thermische Diffusion der Heizvorrichtungsabschnitte 30 effektiver unterdrückt werden.
Auch in dieser Ausführungsform können die Gräben 70, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben, einzig in dem Substrat 10 gebildet sein. Ferner kann der in der vierten Ausführungsform beschriebene Isolierkörper 71 in den Gräben 70 eingebettet sein.
(Sechste Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Abschnitt beschrieben, der sich von der ersten Ausführungsform unterscheidet. In der vorstehend beschriebenen ersten bis fünften Ausführungsform ist ein grundlegender Aufbau beschrieben worden, der aus zwei Sensorabschnitten 20 gebildet wird. In dieser Ausführungsform wird ein Aufbau nahe einem tatsächlich verwendeten Aufbau beschrieben.
Zunächst ist eine Brückenkonfiguration erforderlich, um einen Winkelfehler zu verringern oder eine Temperaturfluktuation zu unterdrücken. Folglich ist, wie in 10A gezeigt, eine Brückenschaltung aus „Magnetwiderstandselementen 1” und „Magnetwiderstandselementen 2”, die kombiniert werden, aufgebaut. Die Magnetisierungsrichtungen der unterschiedlichen Elemente unterscheiden sich um 180° voneinander. D. h., die Magnetisierungsrichtungen verlaufen in entgegengesetzten Richtungen.
Die Brückenschaltung, die zwischen eine Energiequelle (Vcc) und eine Masse (G) geschaltet ist, entnimmt eine Potentialdifferenz zwischen den Knotenpunkten von benachbarten in Reihe geschalteten Elementen als einen Ausgang der Brückenschaltung. Obgleich die 10A eine Brückenschaltung mit einem Kosinuskurvenausgang zeigt, ist eine Brückenschaltung mit einem Sinuskurvenausgang auf die gleiche Weise aufgebaut.
Ferner ist jedes Element aus mehreren Sensorabschnitten 20 aufgebaut, die in Reihe geschaltet sind. Das Magnetwiderstandselement 1 ist aus fünf Sensorabschnitten 20 aufgebaut, die in Reihe geschaltet sind. Folglich sind zwanzig Sensorabschnitte 20 auf dem Substrat 10 gebildet und ist jedes von diesen derart mit den Elementen verbunden, dass die Brückenschaltung gebildet wird.
Wenn die mehreren Sensorabschnitte 20 auf dem Substrat 10 gebildet sind, können die Heizvorrichtungsabschnitte 30 derart vorgesehen sein, dass sie den Magnetwiderstandselementabschnitten 22 der entsprechenden Sensorabschnitte 20 entsprechen, kann der Heizvorrichtungsabschnitt 30 jedoch ebenso von jedem Element gemeinsam genutzt werden, wie in 10B gezeigt. 10B zeigt eine Schnittansicht, in welcher der Heizvorrichtungsabschnitt 30 von zwei Sensorabschnitten 20 gemeinsam genutzt wird.
Dadurch, dass der Heizvorrichtungsabschnitt 30 auf diese Weise von mehreren der Magnetwiderstandselementabschnitte 22 gemeinsam genutzt wird, können alle der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte 22 zusammen von einem Heizvorrichtungsabschnitt 30 erwärmt werden und können die mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte 22 zusammen magnetisiert werden. Ferner ist es, da es ausreichend ist, dass ein Anlegen einer Vorspannung durch die Messgeber 50 an einem Heizvorrichtungsabschnitt 30 ausgeführt wird, nicht erforderlich, einen Erwärmungsvorgang an jedem der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte 30 auszuführen und kann ein Erwärmungsvorgang der Heizvorrichtungsabschnitte 30 auf einfache Weise ausgeführt werden.
Vorzugsweise ist die Fläche der Heizvorrichtungsabschnitte 30 größer als die Fläche des Bereichs ausgebildet, in dem mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte 22 angeordnet sind. Ferner wird vorzugsweise der Graben 70 gebildet und der Isolierkörper 71 in den Graben 70 eingebettet. Der Graben 70 kann linear zwischen den Elementen vorgesehen sein oder derart gebildet sein, dass er jedes Element umgibt.
(Siebte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Abschnitt beschrieben, der sich von der ersten bis sechsten Ausführungsform unterscheidet. In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind die Heizvorrichtungsabschnitte 30 aus polykristallinem Silizium aufgebaut, während diese Ausführungsform dadurch gekennzeichnet, dass einkristallines Silizium als ein Material der Heizvorrichtungsabschnitte 30 verwendet wird.
In diesem Fall werden die Heizvorrichtungsabschnitte 30 auf die folgende Weise gebildet. Zunächst wird, in dem Schritt der 11A, ein SOI-Substrat 14 vorbereitet. Das SOI-Substrat 14 ist aus einer Isolierschicht 14c zwischen einkristallinen Siliziumschichten 14a und 14b angeordnet aufgebaut. In dem SOI-Substrat 14 entspricht die vordere Oberfläche der einkristallinen Siliziumschicht 14a einer Oberfläche 15 des Substrats.
Anschließend werden, in dem Schritt der 11B, eine Ionenimplantation bezüglich der einkristallinen Siliziumschicht 14a unter Verwendung von beispielsweise einer nicht gezeigten Maske und eine Wärmediffusionsbehandlung ausgeführt, auf die gleiche Weise wie in dem Schritt der 3B. Hierdurch werden die Heizvorrichtungsabschnitte 30 in der einkristallinen Siliziumschicht 14a gebildet.
Ferner wird, in dem Schritt der 11C, der Isolierfilm 40 auf der einen Oberfläche 15 des SOI-Substrats 14 gebildet, indem ein CVD-Verfahrens oder dergleichen angewandt wird, auf die gleiche Weise wie in dem Schritt der 3C.
In den anschließenden Schritten kann eine Magnetsensorvorrichtung gefertigt werden, indem die in den 4A bis 5B gezeigten Schritte ausgeführt werden. Dadurch, dass einkristallines Silizium auf die obige Weise als ein Material der Heizvorrichtungsabschnitte 30 verwendet wird, kann die Temperatur der Heizvorrichtungsabschnitte 30 genau gesteuert werden, wenn die Heizvorrichtungsabschnitte 30 erwärmt werden.
Das SOI-Substrat 14 entspricht einem „Substrat”, und die eine Oberfläche 15 des SOI-Substrats 14 entspricht „einer Oberfläche”.
(Achte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Abschnitt beschrieben, der sich von der ersten bis siebten Ausführungsform unterscheidet. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass Platin (Pt) als ein Material der Heizvorrichtungsabschnitte 30 verwendet wird.
In diesem Fall werden die Heizvorrichtungsabschnitte 30 auf die folgende Weise gebildet. Zunächst wird ein Substrat 16 in dem Schritt der 12A vorbereitet. Das Substrat 16 wird derart gebildet, dass eine einige μm dicke Isolierschicht 17 mittels eines CVD-Verfahrens oder dergleichen auf dem Halbleitersubstrat 11 gebildet wird. Die vordere Oberfläche der Isolierschicht 17 entspricht einer Oberfläche 18 des Substrats 16.
Anschließend wird, in dem Schritt der 12B, eine Metallschicht 80 gebildet, indem Platin durch Aufdampfung, Sputtern oder dergleichen auf der Isolierschicht 17 abgeschieden wird.
In dem Schritt der 12C werden die Heizvorrichtungsabschnitte 30 gebildet, indem die Metallschicht 80 gemustert wird. Ferner wird, in dem Schritt der 12D, die Isolierschicht 40 mittels eines CVD-Verfahrens oder dergleichen auf der einen Oberfläche 18 des Substrats 16 gebildet, um die Heizvorrichtungsabschnitte 30 zu bilden.
In den anschließenden Schritten kann eine Magnetsensorvorrichtung gefertigt werden, indem die in den 4A bis 5B gezeigten Schritte ausgeführt werden. Dadurch, dass Platin auf die obige Weise als ein Material der Heizvorrichtungsabschnitte 30 verwendet wird, können die Heizvorrichtungsabschnitte 30 mit geringen Kosten verbunden gebildet werden.
Das Substrat 16 entspricht einem „Substrat”, und die eine Oberfläche 18 des Substrats 16 entspricht „einer Oberfläche”.
(Neunte Ausführungsform)
In der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform wurde ein Beispiel aufgezeigt, bei welchem die Heizvorrichtungsabschnitte 30 gebildet werden, um die entsprechenden Sensorabschnitte 20 zu umgeben, während in der neunten Ausführungsform ein Beispiel aufgezeigt wird, bei welchem die Heizvorrichtungsabschnitte 30 stattdessen in einer Platte gebildet werden.
13A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 13B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XIIIB-XIIIB in der 13A. In den 13A und 13B zeigen Bezugszeichen und Symbole gleich denjenigen in den 1A und 1B die gleichen Abschnitte.
Die Heizvorrichtungsabschnitte 30 der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform sind in einer Platte einer quadratischen Form in der Dickenrichtung gesehen gebildet. Die Planarrichtungsfläche der Heizvorrichtungsabschnitte 30 ist größer als die Planarrichtungsfläche der Sensorabschnitte 20.
Ferner ist, in der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, ein Schutzfilm 50 vorgesehen, welcher den Isolierfilm 41 und die oberen Elektrodendrähte 23a schützt. Die oberen Elektrodenkontaktstellen 23b, die unteren Elektrodenkontaktstellen 21b und die Heizvorrichtungsabschnittskontaktstellen 30b sind auf der oberen Seite des Schutzfilms 50 angeordnet.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 14A bis 14E und 15A bis 15C beschrieben. Die 14A bis 14E und 15A bis 15C entsprechend einer Schnittansicht entlang der Linie XIIIB-XIIIB in der 13A.
Zunächst werden, in den Schritten der 14A bis 14E und 15A, zwei Sensorabschnitte 20 auf dem Substrat 10 gebildet, auf die gleiche Weise wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform. Die 14A bis 14E entsprechen den 3A bis 3C, 4A und 4B.
In dem anschließenden Schritt der 15B wird der Schutzfilm 50, welcher den Isolierfilm 41 und die oberen Elektrodendrähte 23a schützt, durch Sputtern oder dergleichen gebildet. Es wird beispielsweise SiO₂ oder SiN für den Schutzfilm 50 verwendet.
Anschließend wird, auf die gleiche Weise wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, unter Verwendung des Heizvorrichtungsabschnitts 30 entsprechend dem Sensorabschnitt 20, der zu magnetisieren ist, eine Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schicht 22a des Magnetwiderstandselementabschnitts 22 des relevanten Sensorabschnitts 20 ausgeführt (erster Magnetisierungsschritt). Anschließend wird, auf die gleiche Weise wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, eine Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schicht 22a des verbleibenden Magnetwiderstandselementabschnitts 22 unter Verwendung des Heizvorrichtungsabschnitts 30 entsprechend dem verbleibenden Sensorabschnitt 20 ausgeführt (zweiter Magnetisierungsschritt).
Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ist die Magnetsensorvorrichtung, gleich der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtungsabschnitte 30 eins unterhalb jedes der entsprechenden Magnetwiderstandselementabschnitte 22 vorgesehen sind und dann, wenn die gepinnten magnetischen Schichten 22a magnetisiert werden, einzig der Heizvorrichtungsabschnitt 30 entsprechend der gepinnten magnetischen Schicht 22a, die zu magnetisieren ist, erwärmt wird. Dadurch, dass der Heizvorrichtungsabschnitt 30 entsprechend dem Magnetwiderstandselementabschnitt 22, der zu magnetisieren ist, auf diese Weise lokal und selektiv in einem Magnetfeld erwärmt wird, kann einzig ein Magnetwiderstandselementabschnitt 22 der zwei Magnetwiderstandselementabschnitte 22 magnetisiert werden. Ferner kann dadurch, dass die Richtung des angelegten Magnetfelds geändert und der Heizvorrichtungsabschnitt 30 entsprechend dem anderen Magnetwiderstandselementabschnitt 22 erwärmt wird, einzig der andere Magnetwiderstandselementabschnitt 22 der zwei Magnetwiderstandselementabschnitte 22 magnetisiert werden.
(Zehnte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel aufgezeigt, bei dem eine Membran in einem Bereich des Substrats 10 der Magnetsensorvorrichtung der vorstehend beschriebenen neunten Ausführungsform entsprechend jedem Heizvorrichtungsabschnitt 30 vorgesehen ist.
16A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 16B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XVIB-XVIB in der 16A. In den 16A und 16B zeigen Bezugszeichen und Symbole gleich denjenigen in den 13A und 13B die gleichen Abschnitte.
Ein vertiefter Abschnitt 11a ist, wie in 16B gezeigt, in einem Bereich des Substrats 10 der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform entsprechend dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 für jeden Sensorabschnitt 20 vorgesehen.
Die vertieften Abschnitte 11a sind so gebildet, dass sie in Richtung der Seite der einen Oberfläche 13 (in den Zeichnungen aufwärts gesehen) von der Seite gegenüberliegend zu der einen Oberfläche 13 des Substrats 10 (in den Zeichnungen abwärts gesehen) vertieft sind. Hierdurch ist die Abmessung in der Dickenrichtung von Bereichen des Substrats 10 entsprechend den Heizvorrichtungsabschnitten 30 kleiner als diejenige von Bereichen 11c, die sich von den Bereichen entsprechend den Heizvorrichtungsabschnitten 30 unterscheiden. D. h., Membranen (dünne Filme bzw. Schichten) 11b sind eine jeweils den Bereichen des Substrats 10 entsprechend den Heizvorrichtungsabschnitten 30 gebildet.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 14A bis 15C beschrieben. Jede der 14A bis 15C entspricht einer Schnittansicht entlang der Linie XVIB-XVIB in der 16A.
Zunächst wird, nachdem die Schritte in den 14A bis 14E, 15A und 15B abgeschlossen sind, der vertiefte Abschnitt 11a in dem Bereich des Substrats 10 entsprechend dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 für jeden Sensorabschnitt 20 gebildet, indem ein Nassätzen oder Trockenätzen angewandt wird (Substratbildungsschritt). Hierdurch wird die Membran 11b in dem Substrat 10 auf der unteren Seite des Heizvorrichtungsabschnitts 30 für jeden Sensorabschnitt 20 gebildet.
Anschließend wird, auf die gleiche Weise wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, unter Verwendung des Heizvorrichtungsabschnitts 30 entsprechend dem Sensorabschnitt 20, der zu magnetisieren ist, eine Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schicht 22a des Magnetwiderstandselementabschnitts 22 des relevanten Sensorabschnitts 20 ausgeführt (erster Magnetisierungsschritt). Anschließend wird, auf die gleiche Weise wie in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, eine Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schicht 22a des verbleibenden Magnetwiderstandselementabschnitts 22 unter Verwendung des Heizvorrichtungsabschnitts 30 entsprechend dem verbleibenden Sensorabschnitt 20 ausgeführt (zweiter Magnetisierungsschritt).
Gemäß dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Membranen 11b und die vertieften Abschnitte 11a in dem Substrat 10 auf den unteren Seiten der entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitte 30 gebildet. Hierdurch kann bewirkt werden, dass von den Heizvorrichtungsabschnitten 30 erzeugte Wärme unwahrscheinlich zu der Seite der Membran 11b des Substrats 10 übertragen wird. Folglich kann bewirt werden, dass von den Heizvorrichtungsabschnitten 30 erzeugte Wärme wahrscheinlich zu den entsprechenden Sensorabschnitten 20 übertragen wird. Hierdurch wird eine Änderung in der Temperatur der Sensorabschnitte 20 unwahrscheinlich auftreten, wenn die Sensorabschnitte 20 mit den entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitten 30 in dem ersten Magnetisierungsschritt und dem zweiten Magnetisierungsschritt erwärmt werden. Folglich kann die Genauigkeit der Temperatursteuerung der Sensorabschnitte 20 erhöht werden.
(Elfte Ausführungsform)
In der vorstehend beschriebenen neunten Ausführungsform wurde ein Beispiel aufgezeigt, bei dem Heizvorrichtungsabschnitte, die, in der Dickenrichtung des Substrats 10 gesehen, in einer quadratischen Form gebildet sind, als die Heizvorrichtungsabschnitte 30 verwendet werden, während nachstehend ein Beispiel aufgezeigt wird, bei dem stattdessen Heizvorrichtungsabschnitte, die gebildet sind, um entsprechende Bereiche 12a des Substrats 10 auf den unteren Seiten der Sensorabschnitte 20 zu umgeben, verwendet werden.
17A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 17B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XVIIB-XVIIB in der 17A. In den 17A und 17B zeigen Bezugszeichen und Symbole gleich denjenigen in den 13A und 13B die gleichen Abschnitte.
Die Heizvorrichtungsabschnitte 30 dieser Ausführungsform sind, in der Dickenrichtung des Substrats 10 gesehen, derart gebildet, dass die Innenkontur kreisförmig und die Außenkontur quadratisch ist, wie in 17A gezeigt. Hierdurch sind die Heizvorrichtungsabschnitte 30, von den entsprechenden Bereichen 12a des Substrats 10 auf den unteren Seiten der Sensorabschnitte 20 beabstandet angeordnet, gebildet, um die entsprechenden Bereiche 12a zu umgeben.
Gemäß dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Heizvorrichtungsabschnitte 30 gebildet, um die entsprechenden Bereiche 12a des Substrats 10 auf den unteren Seiten der Sensorabschnitte 20 zu umgeben. D. h., die Heizvorrichtungsabschnitte 30 sind in dem Substrat 10 gebildet, um die entsprechenden Sensorabschnitte 20 zu umgeben. Hierdurch wird der Freiheitsgrad bei dem Wählen eines Materials, das als ein Basismaterial der Sensorabschnitte 20 verwendet wird (d. h. ein Material, das für den Isolierfilm 40 verwendet wird), erhöht. Folglich kann die Kristallinität des Films, welcher die Sensorabschnitte 20 bildet, verbessert werden.
(Zwölfte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel aufgezeigt, bei dem eine Membran in einem Bereich des Substrats 10 entsprechend dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 für jeden Sensorabschnitt 20 in der Magnetsensorvorrichtung der vorstehend beschriebenen elften Ausführungsform vorgesehen ist.
18A zeigt eine Draufsicht einer Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 18B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XVIIIB-XVIIIB in der 18A. In den 18A und 18B zeigen die Bezugszeichen und Symbole gleich denjenigen in den 17A und 17B die gleichen Abschnitte.
In der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform ist der vertiefte Abschnitt 11a in einem Bereich des Substrats 10 entsprechend dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 und dem Sensorabschnitt 20 für jeden Sensorabschnitt 20 vorgesehen. Hierdurch kann die Membran 11b in dem Substrat 10 auf der unteren Seite des Heizvorrichtungsabschnitts 30 und des Sensorabschnitts 20 für jeden Sensorabschnitt 20 gebildet werden. Folglich wird dadurch, dass bewirkt wird, dass Wärme, die von den Heizvorrichtungsabschnitten 30 erzeugt wird, wenn die Sensorabschnitte 20 mit den entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitten 30 in dem ersten und dem zweiten Magnetisierungsschritt erwärmt werden, unwahrscheinlich zu der Seite des Substrats 10 übertragen wird, bewirkt, dass die Wärme, die von den Heizvorrichtungsabschnitten 30 erzeugt wird, wahrscheinlich zu der Seite des Sensorabschnitts 20 übertragen wird. Dementsprechend kann die Genauigkeit der Temperatursteuerung der Sensorabschnitte 20 erhöht werden.
(Dreizehnte Ausführungsform)
In der vorstehend beschriebenen neunten bis zwölften Ausführungsform ist ein Beispiel aufgezeigt worden, bei dem Heizvorrichtungsabschnitte 30 in dem Substrat 10 gebildet sind, während in dieser Ausführungsform ein Beispiel aufgezeigt wird, bei dem die Heizvorrichtungsabschnitte 30 stattdessen auf der gleichen Ebene wie die Sensorabschnitte 20 gebildet sind.
19A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 19B zeigt eines Schnittansicht entlang der Linie XIXB-XIXB in der 19A. In den 19A und 19B zeigen Bezugszeichen und Symbole gleich denjenigen in den 13A und 13B die gleichen Abschnitte.
Der Heizvorrichtungsabschnitt 30 dieser Ausführungsform ist auf der oberen Seite des Isolierfilms 40 (d. h. auf der Seite der einen Oberfläche 13 des Substrats 10) für jeden Sensorabschnitt 20 gebildet. Das Substrat 10 dieser Ausführungsform ist ein Halbleitersubstrat. Die Heizvorrichtungsabschnitte 30 sind gebildet, um die entsprechenden Sensorabschnitte 20 zu umgeben. Insbesondere sind die Heizvorrichtungsabschnitte 30 derart gebildet, dass die Innenkontur quadratisch und die Außenkontur quadratisch ist, wie in der Dickenrichtung des Substrats 10 gesehen. Hierdurch sind die Heizvorrichtungsabschnitte 30, von den entsprechenden Sensorabschnitten 29 beabstandet angeordnet, um die entsprechenden Sensorabschnitte 20 herum gebildet.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 20A bis 20D und 21A bis 21D beschrieben. Jede der 20A bis 20D und 21A bis 21D entspricht einer Schnittansicht entlang der Linie XIXB-XIXB in der 19A.
Zunächst wird, in dem Schritt der 20A, der Isolierfilm 40 auf der einen Oberfläche 13 des Substrats 10 gebildet, indem ein thermisches Oxidationsverfahren, ein CVD-Verfahren oder dergleichen angewandt wird.
Anschließend werden, in dem Schritt der 20B, zwei Sensorhauptkörper 20a, die jeweils aus der unteren Elektrode 21, dem Magnetwiderstandselementabschnitt 22 und der oberen Elektrode 23 gebildet sind, durch Sputtern, Ätzen oder dergleichen auf dem Isolierfilm 40 gebildet.
Anschließend wird, in dem Schritt der 20C, ein Photolack 60 aufgebracht, um die zwei Sensorhauptkörper 20a und den Isolierfilm 40 zu bedecken, und eine Musterung auf den aufgebrachten Photolack 60 angewandt, indem ein Photolithographie-Verfahren oder dergleichen ausgeführt wird. Hierdurch wird ein Bereich 60a, von dem der Photolack 60 entfernt ist, um jeden der zwei Sensorhauptkörper 20a herum gebildet.
Anschließend werden, in dem Schritt der 20D, Lochabschnitte 41a einer in jedem der Abschnitte des Isolierfilms 41 entsprechend den Bereichen 60a gebildet, indem ein Trockenätzen oder dergleichen angewandt wird.
Anschließend wird, in dem Schritt der 21A, ein Material (wie beispielsweise polykristallines Silizium) der Heizvorrichtungsabschnitte 30 durch Sputtern in den Lochabschnitt 41a des Isolierfilms 40 für jeden Sensorhauptkörper 20a eingebettet. Dies führt dazu, dass eine Seite der Heizvorrichtungsabschnitte 30 und der Sensorhauptkörper 20a gegenüberliegend dem Substrat 10 durch Trockenätzen oder dergleichen flach bzw. eben ausgebildet wird. Hierdurch werden die Heizvorrichtungsabschnitte 30 und die Sensorhauptkörper 20a auf der oberen Seite in den Zeichnungen gesehen (d. h. der Seite gegenüberliegend dem Substrat 10) freigelegt.
Anschließend werden, in dem Schritt der 21B, die oberen Elektrodendrähte 23a und die Heizvorrichtungsabschnittsdrähte 30a, die aus einem Metallmaterial werden, durch Sputtern, Mustern oder dergleichen gebildet. Ferner wird, gleich einem Metallmaterial, das in die Lochabschnitte eingebettet wird, die in dem Isolierfilm 40 gebildet werden, ein Metallmaterial durch Sputtern oder dergleichen auf den Isolierfilm 40 abgeschieden und eine Musterung ausgeführt. Hierdurch werden die unteren Elektrodendrähte 21a, die mit den entsprechenden unteren Elektroden 21 verbunden werden, die Heizvorrichtungsabschnittskontaktstellen 30b, die unteren Elektrodenkontaktstellen 21b und die oberen Elektrodenkontaktstellen 23b gebildet.
Anschließend wird, in dem Schritt der 21C, der Schutzfilm 50, welcher die oberen Elektrodendrähte 23a, die Heizvorrichtungsabschnittsdrähte 30a und den Isolierfilm 41 bedeckt, gebildet. Hierdurch werden die zwei Sensorabschnitte 20 auf dem Substrat 10 gebildet. Anschließend werden, auf die gleiche Weise wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, Magnetisierungen der gepinnten magnetischen Schichten 22a der Magnetwiderstandselementabschnitte 22 der zwei Sensorabschnitte 20 vorgenommen, eine in dem ersten Magnetisierungsschritt und eine in dem zweiten Magnetisierungsschritt.
Gemäß dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Heizvorrichtungsabschnitte 30 um die entsprechenden Sensorabschnitte 20 herum auf der oberen Seite des Isolierfilms 40 gebildet. Hierdurch wird der Freiheitsgrad bei dem Wählen eines Materials, das als Basismaterial, der Sensorabschnitte 20 verwendet wird (d. h., ein Material, das für den Isolierfilm 40 verwendet wird), erhöht. Folglich kann die Kristallinität des die Sensorabschnitte 20 bildenden Films verbessert werden.
(Vierzehnte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel aufgezeigt, bei dem eine Membran in einem Bereich des Substrats 10 entsprechend dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 für jeden Sensorabschnitt 20 in der Magnetsensorvorrichtung der vorstehend beschriebenen dreizehnten Ausführungsform vorgesehen ist.
22A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform, und 22B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXIIB-XXIIB in der 22A. In den 22A und 22B zeigen Bezugszeichen und Symbole gleich denjenigen in den 19A und 19B die gleichen Abschnitte.
Membranen (dünne Filme) 11b sind, wie in 22B gezeigt, in Bereichen des Substrats 10 der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform entsprechend den Heizvorrichtungsabschnitten 30 gebildet.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 20A bis 20D und 21A bis 21D beschrieben.
In dieser Ausführungsform wird, auf die gleiche Weise wie in der vorstehend beschriebenen dreizehnten Ausführungsform, nachdem, in den Schritten 20A bis 20D und 21A bis 21C, die zwei Sensorabschnitte 20 auf dem Substrat 10 gebildet wurden, der vertiefte Abschnitt 11a in dem Bereich des Substrats 10 entsprechend dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 für jeden Sensorabschnitt 20 gebildet, indem ein Nassätzen oder Trockenätzen in dem Schritt der 21D angewandt wird. Hierdurch kann die Membran 11b in dem Substrat 10 auf der unteren Seite des Heizvorrichtungsabschnitts 30 für jeden Sensorabschnitt 20 gebildet werden. Anschließend werden, auf die gleiche Weise wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, Magnetisierungen der gepinnten magnetischen Schichten 22a der Magnetwiderstandselementabschnitte 22 der zwei Sensorabschnitte 20 ausgeführt, eine in dem ersten Magnetisierungsschritt und eine in dem zweiten Magnetisierungsschritt.
Gemäß dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Membranen 11b und die vertieften Abschnitte 11a in dem Substrat 10 auf den unteren Seiten der entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitte 30 gebildet. Hierdurch kann, auf die gleiche Weise wie in der vorstehend beschriebenen zehnten Ausführungsform, bewirkt werden, dass Wärme, die von den Heizvorrichtungsabschnitten 30 erzeugt wird, wahrscheinlich zu der Seite des Sensorabschnitts 20 übertragen wird. Folglich wird eine Änderung in der Temperatur der Sensorabschnitte 20 unwahrscheinlich auftreten, wenn die Sensorabschnitte 20 in dem ersten Magnetisierungsschritt und in dem zweiten Magnetisierungsschritt mit den entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitten 30 erwärmt werden. Aus diesem Grund kann die Genauigkeit der Temperatursteuerung der Sensorabschnitte 20 erhöht werden.
(Fünfzehnte Ausführungsform)
In der vorstehend beschriebenen dreizehnten und vierzehnten Ausführungsform ist ein Beispiel aufgezeigt worden, bei dem die Heizvorrichtungsabschnitte 30 und die Sensorabschnitte 20 auf der gleichen Ebene gebildet werden, während in dieser Ausführungsform ein Beispiel beschrieben wird, bei welchem die Heizvorrichtungsabschnitte 30 stattdessen unmittelbar oberhalb der entsprechenden Sensorabschnitte 20 gebildet werden.
23A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 23B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXIIIB-XXIIIB in der 23A. In den 23A und 23B zeigen Bezugszeichen und Symbole gleich denjenigen in den 13A und 13B die gleichen Abschnitte.
Bei der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform sind die Heizvorrichtungsabschnitte 30 auf der oberen Seite des Schutzfilms 50 angeordnet (d. h. auf der Seite gegenüberliegend den entsprechenden Sensorabschnitten 20 über den Schutzfilm 50). Die Heizvorrichtungsabschnitte 30 sind in einer quadratischen Form in der Dickenrichtung gesehen gebildet. Die Planarrichtungsfläche der Heizvorrichtungsabschnitte 30 ist größer als die Planarrichtungsfläche der Sensorabschnitte 20. Ein Schutzfilm 80 ist auf der oberen Seite der Heizvorrichtungsabschnitte 30 und der Heizvorrichtungsabschnittsdrähte 30a angeordnet.
In dieser Ausführungsform sind die Heizvorrichtungsabschnittskontaktstellen 30b, die oberen Elektrodenkontaktstellen 23b und die unteren Elektrodenkontaktstellen 21b auf der oberen Seite des Schutzfilms 80 angeordnet.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 24A bis 25D beschrieben. Jede der 24A bis 24D und 25A bis 25D entspricht einer Schnittansicht entlang der Linie XXIIIB-XXIIIB in der 23A.
Zunächst wird, in dem Schritt der 24A, der Isolierfilm 40 durch ein thermisches Oxidationsverfahren, ein CVD-Verfahren oder dergleichen auf der einen Oberfläche 13 des Substrats 10 gebildet.
Anschließend werden, in dem Schritt der 24B, zwei Sensorhauptkörper 20a, die jeweils aus der unteren Elektrode 21, dem Magnetwiderstandselementabschnitt 22 und der obere Elektrode 23 gebildet sind, durch Sputtern, Ätzen oder dergleichen auf dem Isolierfilm 40 gebildet.
Hierauf folgend wird, in dem Schritt der 24C, der Isolierfilm 41 durch Sputtern, Ätzen oder dergleichen auf dem Isolierfilm 40 gebildet.
Anschließend werden, in dem Schritt der 24D, die oberen Elektrodendrähte 23a durch Sputtern, Ätzen oder dergleichen jeweils auf den oberen Seiten der zwei Sensorhauptkörper 20a gebildet.
Anschließend wird, in dem Schritt der 25A, der Schutzfilm 50 durch Sputtern oder dergleichen auf der oberen Seite der zwei Sensorhauptkörper 20a und des Isolierfilms 40 gebildet.
Anschließend werden, in dem Schritt der 25B, durch Sputtern, Ätzen oder dergleichen die Heizvorrichtungsabschnitte 30 und die Heizvorrichtungsabschnittsdrähte 30a gebildet, jeweils auf den oberen Seiten der zwei Sensorabschnitte 20a.
Anschließend wird, in dem Schritt der 25C, der Schutzfilm durch Sputtern oder dergleichen auf der oberen Seite der zwei Sensorhauptkörper 20a und der Heizvorrichtungsabschnitte 30 gebildet. Hierdurch werden zwei Sensorabschnitte auf dem Substrat 10 gebildet. Anschließend werden, auf die gleiche Weise wie in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, Magnetisierungen der gepinnten magnetischen Schichten 22a der Magnetwiderstandselementabschnitte 22 der zwei Sensorabschnitte 20 ausgeführt, eine in dem ersten Magnetisierungsschritt und eine in dem zweiten Magnetisierungsschritt.
Gemäß dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Heizvorrichtungsabschnitte 30 auf den oberen Seiten der entsprechenden Sensorabschnitte 20 über den Schutzfilm 50 gebildet. Hierdurch wird der Freiheitsgrad bei dem Wählen eines Materials, das als Basismaterial der Sensorabschnitte 20 verwendet wird (d. h. ein Material, das für den Isolierfilm 40 verwendet wird), erhöht. Folglich kann die Kristallinität des die Sensorabschnitte 20 bildenden Films verbessert werden.
(Sechzehnte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Membran in einem Bereich des Substrats 10 entsprechend dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 für jeden Sensorabschnitt 20 in der Magnetsensorvorrichtung der vorstehend beschriebenen fünfzehnten Ausführungsform vorgesehen ist.
26A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 26B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXVIB-XXVIB in der 26A. In den 26A und 26B zeigen die Bezugszeichen und Symbole gleich denjenigen in den 23A und 23B die gleichen Abschnitte.
Bei der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform ist der vertiefte Abschnitt 11a in einem Bereich des Substrats 10 entsprechend dem Sensorabschnitt 20 und dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 für jeden Sensorabschnitt 20 vorgesehen. Hierdurch kann die Membran 11b in dem Substrat 10 auf der unteren Seite des Sensorabschnitts 20 und des Heizvorrichtungsabschnitts 30 für jeden Sensorabschnitt 20 gebildet werden. Folglich kann dadurch, dass bewirkt wird, dass Wärme, die von den Heizvorrichtungsabschnitten 30 erzeugt wird, unwahrscheinlich zu der Seite des Substrats 10 übertragen wird, wenn die Sensorabschnitte 20 mit den entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitten 30 in dem ersten und in dem zweiten Magnetisierungsschritt erwärmt werden, bewirkt werden, dass Wärme, die von den Heizvorrichtungsabschnitten 30 erzeugt wird, wahrscheinlich zu der Seite des Sensorabschnitts 20 übertragen wird. Folglich kann die Genauigkeit der Temperatursteuerung der Sensorabschnitte 20 erhöht werden.
(Siebzehnte Ausführungsform)
In der vorstehend beschriebenen neunten Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben worden, bei dem ein Heizvorrichtungsabschnitt 30 für einen Sensorabschnitt 20 vorgesehen ist, während in dieser Ausführungsform ein Beispiel beschrieben wird, bei dem stattdessen mehrere Heizvorrichtungsabschnitte 30 für einen Sensorabschnitt 20 vorgesehen sind.
27A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 27B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXVIIB-XXVIIB in der 27A. In den 27A und 27B zeigen Bezugszeichen und Symbole gleich denjenigen in den 13A und 13B die gleichen Abschnitte.
Bei der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform sind drei Heizvorrichtungsabschnitte 30 für einen Sensorabschnitt 20 für jeden Sensorabschnitt 20 vorgesehen. Jeder der drei Heizvorrichtungsabschnitte 30 ist kleiner als der Sensorabschnitt 20. Die drei Heizvorrichtungsabschnitte 30 sind in der planaren Richtung des Substrats 10 getrennt voneinander angeordnet. Die drei Heizvorrichtungsabschnitte 30 sind miteinander verbunden. Hierdurch können die drei Heizvorrichtungsabschnitte 30 durch Anlegen einer Spannung zwischen zwei Heizvorrichtungsabschnittskontaktstellen 30b mit Energie versorgt werden. Folglich kommt es in den Sensorabschnitten 20 unwahrscheinlich zu einer Temperaturverteilung in planarer Richtung. Dementsprechend kann die Genauigkeit der Temperatursteuerung der Sensorabschnitte 20 erhöht werden.
(Achtzehnte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel aufgezeigt, bei dem eine Membran in einem Bereich des Substrats 10 entsprechend dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 für jeden Sensorabschnitt 20 in der Magnetsensorvorrichtung der vorstehend beschriebenen siebzehnten Ausführungsform vorgesehen ist.
28A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 28B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXVIIIB-XXVIIIB in der 28A. In den 28A und 28B zeigen die Bezugszeichen und Symbole gleich denjenigen in den 27A und 27B die gleichen Abschnitte.
Bei der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform ist der vertiefte Abschnitt 11a in einem Bereich des Substrats 10 entsprechend dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 für jeden Sensorabschnitt 20 vorgesehen. Hierdurch kann die Membran 11b in dem Substrat 10 auf der unteren Seite des Heizvorrichtungsabschnitts 30 für jeden Sensorabschnitt 20 gebildet werden. Folglich kann verhindert werden, dass Wärme, die von den Heizvorrichtungsabschnitten 30 erzeugt wird, zu der Seite des Substrats 10 übertragen wird, wenn die Sensorabschnitte 20 mit den entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitten 30 in dem ersten und in dem zweiten Magnetisierungsschritt erwärmt werden. Dementsprechend kann die Genauigkeit der Temperatursteuerung der Sensorabschnitte 20 erhöht werden.
(Neunzehnte Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem Temperatursensoren 90a und 90b lateral zu jedem Heizvorrichtungsabschnitt 30 in dem Substrat 10 in der Magnetsensorvorrichtung der vorstehend beschriebenen neunten Ausführungsform vorgesehen sind.
29A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 29B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXIXB-XXIXB in der 29A. In den 29A und 29B zeigen Bezugszeichen und Symbole gleich denjenigen in den 13A und 13B die gleichen Abschnitte.
Bei der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform sind die Temperatursensoren 90a und 90b für jeden Sensorabschnitt 20 vorgesehen. Die Temperatursensoren 90a und 90b, die einen Temperaturerfassungsabschnitt bilden, sind lateral zu (d. h. in der planaren Richtung von) jedem Heizvorrichtungsabschnitt 30 vorgesehen. D. h., die Temperatursensoren 90a und 90b und die Heizvorrichtungsabschnitte 30 sind auf der gleichen Ebene gebildet. Die Temperatursensoren 90a und 90b sind aus einem Material (wie beispielsweise polykristallines Silizium) gleich demjenigen des Heizvorrichtungsabschnitts 30 gebildet.
Die Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform wird in den Schritten der 14A bis 14E und 15A bis 15C gebildet, auf die gleiche Weise wie in der vorstehend beschriebenen neunten Ausführungsform. Ferner werden die Temperatursensoren 90a und 90b in einem Schritt zum Bilden der Heizvorrichtungsabschnitte 30 gebildet (Temperaturerfassungsabschnittsbildungsschritt). D. h., die Temperatursensoren 90a und 90b und die Heizvorrichtungsabschnitte 30 werden in demselben Schritt gebildet. Ferner werden die Temperatursensoren 90a und 90b dieser Ausführungsform verwendet, um die Temperatur der Heizvorrichtungsabschnitte 30 zu steuern, wenn die Magnetisierungen der gepinnten magnetischen Schichten 22a der Magnetwiderstandselementabschnitte 22 der zwei Sensorabschnitte 20 ausgeführt werden, eine in dem ersten Magnetisierungsschritt und eine in dem zweiten Magnetisierungsschritt.
In dieser Ausführungsform sind die Temperatursensorkontaktstellen 92a und 92b auf der oberen Seite des Isolierfilms 41 angeordnet. Die Temperatursensorkontaktstelle 92a ist über eine Temperatursensorelektrode 91a mit dem Temperatursensor 90a verbunden. Die Temperatursensorkontaktstelle 92b ist über eine Temperatursensorelektrode 91b mit dem Temperatursensor 90b verbunden. Die Temperatursensoren 90a und 90b sind über einen nicht gezeigten Verdrahtungsabschnitt verbunden.
In dem ersten Magnetisierungsschritt und in dem zweiten Magnetisierungsschritt dieser Ausführungsform wird ein Widerstandswert zwischen den Temperatursensorkontaktstellen 92a und 92b (d. h. ein kombinierter Widerstandswert der Temperatursensoren 90a und 90b) als eine erfasste Temperatur des Heizvorrichtungsabschnitts 30 für jeden Sensorabschnitt 20 erfasst. Ferner wird die Temperatur des Heizvorrichtungsabschnitts 30 unter Verwendung der erfassten Temperatur des Heizvorrichtungsabschnitts 30, die auf diese Weise erfasst wird, geregelt, um sie nahe einem Sollwert zu bringen.
Gemäß dieser vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden die Temperatursensoren 90a und 90b in der Magnetsensorvorrichtung in der planaren Richtung bezüglich jedes Heizvorrichtungsabschnitts 30 gebildet. Hierdurch kann die Temperatur des Heizvorrichtungsabschnitts 30 unter Verwendung der Temperatur des Heizvorrichtungsabschnitts 30, die von den Temperatursensoren 90a und 90b erfasst wird, geregelt werden. Folglich kann die Genauigkeit der Temperatursteuerung der Heizvorrichtungsabschnitte 30 in dem ersten Magnetisierungsschritt und in dem zweiten Magnetisierungsschritt erhöht werden. Zusätzlich werden die Temperatursensoren 90a und 90b lateral zu dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 aus einem Material (wie beispielsweise polykristallines Silizium) gleich demjenigen des Heizvorrichtungsabschnitts 30 gebildet. Hierdurch ist kein zusätzlicher Schritt in den Fertigungsschritten erforderlich.
(Zwanzigste Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem eine Membran in einem Bereich des Substrats 10 entsprechend dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 für jeden Sensorabschnitt 20 in der Magnetsensorvorrichtung der vorstehend beschriebenen neunzehnten Ausführungsform vorgesehen ist.
30A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 30B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXXB-XXXB in der 30A. In den 30A und 30B zeigen die Bezugszeichen und Symbole gleich denjenigen der 29A und 29B die gleichen Abschnitte.
Bei der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform ist der vertiefte Abschnitt 11a in einem Bereich des Substrats 10 entsprechend dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 für jeden Sensorabschnitt 20 vorgesehen. Hierdurch kann die Membran 11b in dem Substrat 10 auf der unteren Seite des Heizvorrichtungsabschnitts 30 für jeden Sensorabschnitt 20 gebildet werden. Folglich kann bewirkt werden, dass Wärme, die von den Heizvorrichtungsabschnitten 30 erzeugt wird, wahrscheinlich zu den entsprechenden Sensorabschnitten 20 übertragen wird, wenn die Sensorabschnitte 20 mit den entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitten 30 erwärmt werden. Dementsprechend kann die Genauigkeit der Temperatursteuerung der Sensorabschnitte 20 erhöht werden.
(Weitere Ausführungsformen)
In der vorstehend beschriebenen zwölften und sechzehnten Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben worden, bei dem der vertiefte Abschnitt 11a (d. h. die Membran 11b) in dem Bereich des Substrats 10 entsprechend dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 und dem Sensorabschnitt 20 gebildet wird, ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt und kann eine Anordnung realisiert werden, bei welcher der vertiefte Abschnitt 11a (d. h. die Membran 11b) in einem Bereich des Substrats 10 entsprechend wenigstens entweder dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 oder dem Sensorabschnitt 20 gebildet wird.
D. h., die Abmessung in der Dickenrichtung eines Abschnitts des Substrats 10 entsprechend entweder dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 oder dem Magnetwiderstandselementabschnitt 20 wird kleiner als die Abmessung in der Dickenrichtung eines Abschnitts mit Ausnahme des Abschnitts des Substrats 10 entsprechend dem Heizvorrichtungsabschnitt 30 und dem Magnetwiderstandselementabschnitt 20 ausgelegt.
In der vorstehend beschriebenen siebzehnten Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben worden, bei dem drei Heizvorrichtungsabschnitte 30 für einen Sensorabschnitt 20 vorgesehen sind, kann jedoch eine Anordnung realisiert werden, bei der drei Heizvorrichtungsabschnitte 30 oder vier oder mehr als vier Heizvorrichtungsabschnitte 30 für einen Sensorabschnitt 20 vorgesehen sind.
Die Konfigurationen, die in der vorstehend beschriebenen ersten bis zwanzigsten Ausführungsform aufgezeigt werden, dienen als Beispiele. Die vorliegende Erfindung kann jedoch, ohne auf die vorstehend aufgezeigten Konfigurationen beschränkt zu sein, anhand von anderen Konfigurationen realisiert werden. In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Magnetsensorvorrichtung beispielsweise dahingehend beschrieben worden, dass sie auf ein Fahrzeug angewandt wird, ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf ein Fahrzeug beschränkt, sondern kann in einem breiten Bereich zur Erfassung eines Drehwinkels verwendet werden.
In der vorstehend beschriebenen ersten bis zwanzigsten Ausführungsform sind die Magnetwiderstandselementabschnitte 22 als TMR-Elemente aufgebaut, können die Magnetwiderstandselementabschnitte 22 jedoch auch als GMR-Elemente aufgebaut sein.
In der vorstehend beschriebenen neunzehnten und zwanzigsten Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben worden, bei welchem die Temperatursensorkontaktstellen 92a und 92b verbunden sind und der kombinierte Widerstandswert der Temperatursensoren 90a und 90b als die erfasste Temperatur des Heizvorrichtungsabschnitts 30 erfasst wird, kann jedoch stattdessen der Widerstandswert von jedem der Temperatursensoren 90a und 90b als die erfasste Temperatur des entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitts 30 erfasst werden.
In der vorstehend beschriebenen neunzehnten und zwanzigsten Ausführungsform sind die Messgeber 50 verwendet worden, um den Heizvorrichtungsabschnitt 30 zu erwärmen, indem bewirkt wird, dass ein Strom durch diesen fließt, stellt dies jedoch nur ein Beispiel für ein Erwärmungsverfahren dar und kann eine Anordnung realisiert werden, bei der ein Draht, der mit der Heizvorrichtungsabschnittskontaktstelle 30b verbunden ist, in der Magnetsensorvorrichtung gebildet und bewirkt wird, dass Strom über den Draht durch den Heizvorrichtungsabschnitt 30 fließt.
In der vorstehend beschriebenen ersten bis zwanzigsten Ausführungsform ist beschrieben worden, dass zwei Sensorabschnitte 20 auf dem Substrat 10 gebildet sind, kann jedoch eine Anordnung realisiert werden, bei der eine hohe Anzahl von Sensorabschnitten 20 auf einem waferähnlichen Substrat 10 gebildet sind und eine Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schichten 22a selektiv ausgeführt werde kann. Durch eine Vereinzelung eines Wafers nach der Magnetisierung kann eine hohe Anzahl von Magnetsensorvorrichtungen aus einem Wafer gefertigt werden.
In der ersten bis zwanzigsten Ausführungsform ist ein Beispiel beschrieben worden, bei dem die Heizvorrichtungsabschnitte 30 aus polykristallinem Silizium gebildet sind, ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht hierauf beschränkt, sondern können die Heizvorrichtungsabschnitte 30 aus irgendeinem der Materialien einkristallines Silizium, Platin, NiCr (Chromnickel), TaN (Tantalnitrid), SiC (Siliziumkarbid) oder W (Wolfram) gebildet sein.
In der vorstehend beschriebenen ersten bis zwanzigsten Ausführungsform ist eine Zwei-Wege-Konfiguration mit dem ersten Magnetisierungsschritt und dem zweiten Magnetisierungsschritt angewandt worden, kann jedoch eine Drei-Wege- oder Mehr-Wege-Konfiguration realisiert werden. D. h., so wie die Zwei-Wege-Magnetisierung, die in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschrieben wird, realisiert wird, wird natürlich auch eine Drei- oder Mehr-Wege-Magnetisierung, wie beispielsweise eine Drei-Wege-Magnetisierung oder eine Vier-Wege-Magnetisierung auf die gleiche Weise realisiert.
Eine Kombination von zwei oder mehr kombinierbaren Ausführungsformen der vorstehend beschriebenen ersten bis zwanzigsten Ausführungsform und Modifikationsbeispielen kann als Offenbarung realisiert werden. Es kann beispielsweise eine Kombination der Schaltungsabschnitte 60 und der Gräben 70 in der vorstehend beschriebenen ersten bis achten Ausführungsform als Offenbarung in der vorstehend beschriebenen neunten bis zwanzigsten Ausführungsform realisiert werden.
(Einundzwanzigste Ausführungsform)
Nachstehend wird eine einundzwanzigste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschriebe. Eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform wird beispielsweise zur Fahrzeugmotordrehzahlerfassung oder Raddrehwinkelerfassung verwendet. In dieser Ausführungsform wird ein Drehwinkelsensor, der einen Drehwinkel erfasst, als ein Beispiel für die Magnetsensorvorrichtung beschrieben.
31A zeigt eine Draufsicht auf die Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 31B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXXIB-XXXIB in der 31A. Die Magnetsensorvorrichtung weist, wie in den 31A und 31B gezeigt, zwei Sensorabschnitte 120 auf einem Substrat 110 auf. Die Sensorabschnitte 120 sind Elemente, deren Widerstandswerte sich ändern, wenn die Elemente durch ein externes Magnetfeld beeinflusst werden. Die Sensorabschnitte 120 dieser Ausführungsform sind als Tunnel-Magnetwiderstandselemente (TMR-Elemente) aufgebaut.
Das Substrat 110 ist ein einige hundert μm dickes Halbleitersubstrat, das aus Si oder gebildet ist. Ferner weist das Substrat 110 eine Oberfläche 111 und die andere Oberfläche 112 auf.
Ein Isolierfilm 130 ist auf dem Substrat 110 gebildet. Ferner sind die Sensorabschnitte 120 auf dem Isolierfilm 130 gebildet. Jeder der Sensorabschnitte 120 weist eine untere Elektrode 140, die auf dem Isolierfilm 130 gebildet ist, einen Magnetwiderstandselementabschnitt 150 und eine obere Elektrode 141, die auf dem Magnetwiderstandselementabschnitt 150 gebildet ist, auf.
32 zeigt eine Schnittansicht des Magnetwiderstandselementabschnitts 150. Der Magnetwiderstandselementabschnitt 150 ist, wie in dieser Abbildung gezeigt, als TMR-Element aus einer gepinnten magnetischen Schicht 151, einer Tunnel-Schicht 152 und einer freien magnetischen Schicht 153 aufgebaut, die in dieser Reihenfolge gebildet werden.
Die gepinnte magnetische Schicht 151 ist eine Schicht aus ferromagnetischem Metall, die auf der Seite des Isolierfilms 130 der freien magnetischen Schicht 153 angeordnet ist, deren Magnetisierungsrichtung festgesetzt wird. Die Tunnel-Schicht 152 ist eine Isolierschicht, die bewirken soll, dass ein Strom unter Verwendung des Tunneleffekts von der freien magnetischen Schicht 153 zu der gepinnten magnetischen Schicht 151 fließt. Die freie magnetische Schicht 153 ist eine Schicht aus ferromagnetischem Metall, deren Magnetisierungsrichtung sich ändert, indem die Schicht durch ein externes Magnetfeld beeinflusst wird.
Die Magnetwiderstandselementabschnitte 150 dieser Art von Aufbau sind oberhalb der einen Oberfläche 111 des Substrats 110 angeordnet. Ferner unterscheiden sich die Magnetisierungsrichtungen der gepinnten magnetischen Schichten 151 zwischen einem Magnetwiderstandselementabschnitt 150 und dem anderen Magnetwiderstandselementabschnitt 150 in einer planaren Richtung parallel zu der einen Oberfläche 111 des Substrats 110. In dieser Ausführungsform weichen die Magnetisierungsrichtungen 90° voneinander ab. Hierdurch ist der Widerstandswert von einem Magnetwiderstandselementabschnitt 150 beispielsweise ein Kosinuskurvenausgangswert in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel, während der Widerstandswert des anderen Magnetwiderstandselementabschnitts 150 beispielsweise ein Sinuskurvenausgangswert in Übereinstimmung mit dem Drehwinkel ist.
Die Sensorabschnitte 120 sind in einer Kreisform ausgelegt, wie in 31A gezeigt. Der Grund dafür, das planare Layout der Sensorabschnitte 120 auf diese Weise kreisrund zu gestalten, liegt darin, dass so die Magnetisierungseigenschaften verbessert werden. Das planare Layout der Sensorabschnitte 120 kann elliptisch und nicht genau kreisrund sein. Natürlich kann das planare Layout der Sensorabschnitte 120, ohne auf die kreisrunde oder elliptische Form beschränkt zu sein, polygonal sein.
Ferner ist ein Isolierfilm 131 um die geschichteten Strukturen der Sensorabschnitte 120 herum gebildet, um die Seitenoberflächen der geschichteten Strukturen zu kontaktieren. Ein Isoliermaterial, wie beispielsweise ein hoch dielektrischer thermisch oxidierter Film, ein CVD-Oxidfilm, ein CVD-Nitridfilm oder ein TEOS-Oxidfilm, wird für den Isolierfilm 131 und den vorstehend beschriebenen Isolierfilm 130 verwendet. Gemäß einem bestimmten Beispiel sind die Isolierfilme 130 und 131 aus SiO₂, SiN oder dergleichen aufgebaut.
Darüber hinaus weist das Substrat 110 dieser Ausführungsform Nuten 113 auf. Die Nuten 113, die Abschnitte der anderen Oberfläche 112 des Substrats 110 sind, die in Richtung der Seite der einen Oberfläche 111 vertieft sind, sind entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten 50 vorgesehen. Aufgrund der Nuten 113 ist die Dicke der Abschnitte des Substrats 110 entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten 150 geringer als die Dicke eines Abschnitts des Substrats 110, der sich von den relevanten Abschnitten unterscheidet. Folglich werden Raumabschnitte 14 in Abschnitten gebildet, in denen die Nuten 113 gebildet werden. D. h., es kann gesagt werden, dass das Substrat 110 die Raumabschnitte 114, einen jeweils, in den Abschnitten entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten 150 aufweist.
An diesem Punkt sind die Nuten 113, in dieser Ausführungsform, derart in dem Substrat 110 gebildet, dass der Isolierfilm 130 freiliegt. Hierdurch weist das Substrat 110 in den Abschnitten des Substrats 110 auf, in denen die Nuten 113 gebildet sind, keine Dicke auf. D. h., die Nuten 113 dieser Ausführungsform sind Durchgangslöcher. Die Raumabschnitte 114 sind jedoch ein Resultat daher, dass die Dicke der Abschnitte des Substrats 110, in denen die Nuten 113 gebildet werden, reduziert wird. Folglich wird eine Struktur, in der die Nuten 113 das Substrat 110 durchdringen, ebenso in der vorstehend beschriebenen Struktur enthalten, wobei „die Dicke von Abschnitten des Substrats 110 entsprechend den entsprechenden Magnetwiderstandselementabschnitten 150 geringer als die Dicke eines Abschnitts des Substrats 110 mit Ausnahme der relevanten Abschnitte ist”.
Die Raumabschnitte 114 sind, da sie Abschnitte sind, bei denen einige Abschnitte des Substrats 110 entfernt sind, Abschnitte, deren thermische Leitfähigkeit geringer ist als diejenige des Substrats 110. Hierdurch spielen die Raumabschnitte 114 eine Rolle bei der Unterdrückung der thermischen Diffusion, wenn das Substrat 110 lokal erwärmt wird, wenn die gepinnten magnetischen Schichten 151 der Magnetwiderstandselementabschnitte 150 magnetisiert werden.
Ferner ist die Fläche der Bodenabschnitte der Nut 113 größer als die Fläche der Magnetwiderstandselementabschnitte 150. Folglich wird eine Struktur realisiert, bei der eine thermische Diffusion zu dem anderen Magnetwiderstandselementabschnitt 150 durch den Raumabschnitt 114 unterdrückt wird, wenn die gepinnten magnetischen Schichten 151 magnetisiert werden.
Jede untere Elektrode 140 ist mit einer nicht gezeigten unteren Elektrodenkontaktstelle, die auf dem Isolierfilm 130 gebildet ist, über einen nicht gezeigten unteren Elektrodendraht, der mit der relevanten unteren Elektrode 140 verbunden ist, verbunden. Die unteren Elektrodendrähte sind gebildet, um den Isolierfilm 131 zu durchdringen. Die unteren Elektrodenkontaktstellen sind jeweils mit einem nicht gezeigten Signalverarbeitungschip verbunden.
Ferner ist jede obere Elektrode 141 mit einer nicht gezeigten oberen Elektrodenkontaktstelle, die auf dem Isolierfilm 130 gebildet ist, über einen nicht gezeigte oberen Elektrodendraht, der mit der relevanten oberen Elektrode 141 verbunden ist, verbunden. Die oberen Elektrodendrähte sind auf dem Isolierfilm 131 gebildet. Die oberen Elektrodenkontaktstellen sind jeweils mit einem nicht gezeigten Signalverarbeitungschip verbunden.
Vorstehend wurde der Gesamtaufbau der Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform beschrieben. Nachstehend wird ein Verfahren zur Fertigung der Magnetsensorvorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau unter Bezugnahme auf die 33A bis 35B beschrieben. Jede der 33A bis 35B zeigt eine Schnittansicht einer Struktur, bei der zwei Magnetwiderstandselementabschnitte 150 als ein Sensorabschnitt 120 verwendet werden.
Zunächst wird, in dem Schritt der 33A, der Isolierfilm 130 mit einer Dicke von beispielsweise einigen um auf der einen Oberfläche 111 des Substrats 110 gebildet, indem ein CVD-Verfahren oder dergleichen angewandt wird.
Anschließend wird, in dem Schritt der 33B, eine Metallschicht, welche die unteren Elektroden 140 bildet, durch Sputtern oder dergleichen gebildet. Ferner wird die Metallschicht durch Fräsen oder dergleichen geätzt, um so die unteren Elektroden 140 zu bilden. Eine Metallschichtmusterung wird auf der Metallschicht, welche die unteren Elektroden 140 bildet, derart ausgeführt, dass ein Abschnitt von jedem unteren Elektrodendraht übrig ist.
In dem Schritt der 33C werden einzelne Schichten, welche die Magnetwiderstandselementabschnitte 150 bilden, der Reihe nach durch Sputtern oder dergleichen auf den unteren Elektroden 140 gebildet. Ferner werden die Schichte durch Fräsen oder dergleichen geätzt, um so ein Paar von Magnetwiderstandselementabschnitten 150 auf jeder unteren Elektrode 140 zu bilden (Elementabschnittsbildungsschritt).
In dem Schritt der 34A wird der Isolierfilm 131 per Liftoff-Verfahren auf dem Isolierfilm 130 gebildet. Hierdurch bedeckt der Isolierfilm 131 die Seitenoberflächen der unteren Elektroden 140 und der Magnetwiderstandselementabschnitte 150. Nicht gezeigte Lochabschnitte, die eine Verbindung mit einem Abschnitt jedes unteren Elektrodendrahtes ermöglichen, werden in dem Isolierfilm 131 gebildet.
Ferner wird, in dem Schritt der 34B, wie auch ein Metallmaterial, das in die nicht gezeigten Lochabschnitte eingebettet wird, in dem Isolierfilm 131 gebildet werden, eine Metallschicht, welche die oberen Elektroden 141 bildet, durch Sputtern oder dergleichen auf den Magnetwiderstandselementabschnitten 150 gebildet. Ferner wird die Metallschicht durch Fräsen (Milling) oder dergleichen geätzt. Hierdurch werden die oberen Elektroden 141, die unteren Elektrodendrähte, die mit den unteren Elektroden 140 verbunden werden, die oberen Elektrodendrähte, die mit den oberen Elektroden 141 verbunden werden, und die unteren Elektrodenkontaktstellen und die oberen Elektrodenkontaktstellen, die mit diesen jeweiligen Drähten verbunden werden, gebildet. Auf diese Weise werden zwei Sensorabschnitte 120 auf dem Substrat 110 gebildet.
In dem Schritt der 34C werden die Raumabschnitte 114 in dem Substrat 110 gebildet (Raumabschnittsbildungsschritt). Hierfür wird ein Nassätzen auf der Seite der anderen Oberfläche 112 des Substrats 110 unter Verwendung eines Si-Ätzmittels, wie beispielsweise KOH oder TMAH, ausgeführt. Hierdurch werden die Nuten 113 in der anderen Oberfläche 112 des Substrats 110 auf der Seite gegenüberliegend zu der einen Oberfläche 111 gebildet, um so die Raumabschnitte 114 zu bilden.
An diesem Punkt werden die Nuten 113 derart gebildet, dass die Dicke des Abschnitts des Substrats 110 entsprechend jedem Magnetwiderstandselementabschnitt 150 geringer als die Dicke des Abschnitts ist, der sich von den relevanten Abschnitten unterscheidet, wobei in dieser Ausführungsform ein Ätzen ausgeführt wird, bis der Isolierfilm 130 freiliegt. D. h., die Abschnitte des Substrats 110 entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten 150 werden entfernt. Ferner werden die Nuten 113 derart gebildet, dass die Fläche der Bodenabschnitte der Nut 113 größer als die Fläche der Magnetwiderstandselementabschnitte 150 ist, d. h. jeder Magnetwiderstandselementabschnitt 150 in dem Bereich des Bodenabschnitts der entsprechenden Nut 113 enthalten ist.
Anschließend werden die Magnetisierungsschritte in den 35A und 35B ausgeführt. Zunächst wird, in dem Schritt der 35A, eine Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schicht 151 von einem Magnetwiderstandselementabschnitt 150 ausgeführt (erste Magnetisierungsschritt). Insbesondere wird das Substrat 110, auf welchem die Magnetwiderstandselementabschnitte 150 gebildet werden, in einem Magnetfeld (H) angeordnet, dessen Magnetisierungsrichtung auf eine erste Richtung in der planaren Richtung der einen Oberfläche 111 des Substrats 110 gesetzt wird, und wird ein Magnetwiderstandselementabschnitt 150 lokal erwärmt, um so eine Bereichswärmebehandlung (In-Field-Annealing) auszuführen. D. h., es wird ein externes Magnetfeld auf alle der Sensorabschnitte 120 aufgebracht und der Magnetwiderstandselementabschnitt 150 des Sensorabschnitts 120, der zu magnetisieren ist, lokal und selektiv auf ungefähr 300°C erwärmt.
In dieser Ausführungsform wird ein Laserstrahl durch eine Linse 160 fokussiert und ein Magnetwiderstandselementabschnitt 150 mit dem fokussierten Laserstrahl lokal bestrahlt. Ein erwärmter Abschnitt ist in der 35A durch Schraffierung gezeigt. Es wird ein Halbleiterlaser oder ein YAG-Laser für die Bestrahlung mit dem Laserstrahl verwendet. Eine Erwärmung per Laser hat den Vorteil, dass eine Bestrahlung mit dem Laserstrahl kurz ist und eine Temperaturänderung aufweist.
Vorzugsweise weist der Punktdurchmesser des Laserstrahls, der durch die Linse 160 fokussiert wird, eine Größe auf, welche den Magnetwiderstandselementabschnitt 150 vollständig abdeckt. Hierdurch kann die Gesamtheit des einen Magnetwiderstandselementabschnitts 150 gleichmäßig erwärmt werden.
Die gepinnten magnetischen Schicht 151, welche den einen Magnetwiderstandselementabschnitt 150 bildet, wird in obiger Weise derart magnetisiert, dass die Magnetisierungsrichtung der relevanten gepinnten magnetischen Schicht 151 die erste Richtung ist. Zu diesem Zeitpunkt kann die Magnetisierung ausgeführt werden, während der Ausgang der Magnetsensorvorrichtung überprüft wird.
Bei der Erwärmung kann eine zweistufige Erwärmung erfolgen, bei der zunächst die gesamte Magnetsensorvorrichtung auf ungefähr 150°C erwärmt und anschließend eine Bestrahlung mit einem Laserstrahl ausgeführt wird.
Anschließend wird, in dem Schritt der 35B, eine Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schicht 151 des anderen Magnetwiderstandselementabschnitts 150 ausgeführt (zweiter Magnetisierungsschritt). Insbesondere wird das Substrat 110, auf welchem die Magnetwiderstandselementabschnitte 150 gebildet werden, in einem Magnetfeld angeordnet, in dem die Magnetisierungsrichtung auf eine von der ersten Richtung verschiedene zweite Richtung in der planaren Richtung der einen Oberfläche 111 des Substrats 110 gesetzt wird. Die zweite Richtung ist eine Richtung, die um 90° zur ersten Richtung geneigt ist.
Ferner wird, auf die gleiche Weise wie in dem ersten Magnetisierungsschritt, der andere Magnetwiderstandselementabschnitt 150 erwärmt, indem er lokal mit einem Laserstrahl bestrahl wird, um so eine Bereichserwärmung vorzunehmen. Hierdurch wird die gepinnte magnetische Schicht 151, welche den relevanten Magnetwiderstandselementabschnitt 150 bildet, in der zweiten Richtung magnetisiert. Zu diesem Zeitpunkt kann die Magnetisierungsrichtung mit einem hohen Grad an Genauigkeit abgestimmt werden, indem die Richtung des Substrats 110 in einem Magnetfeld abgestimmt wird, während der Ausgang der Magnetsensorvorrichtung überprüft wird. Ein erwärmter Abschnitt ist in der 35B, auf die gleiche Weise wie in der 35A, durch Schraffierung gezeigt.
Eine Magnetsensorvorrichtung, bei der die gepinnten magnetischen Schichten 151, eine jeweils, von zwei Sensorabschnitten 120, die auf einem Substrat 110 gebildet sind, in verschiedenen Richtung magnetisiert werden, wird auf diese Weise fertig gestellt. D. h., der Ausgang eines Magnetwiderstandselementabschnitts 150 beschreibt einen Kosinuskurvenwiderstandswert, während der Ausgang des anderen Magnetwiderstandselementabschnitts 150 einen Sinuskurvenwiderstandswert beschreibt.
Nachstehend wird ein Verfahren zur Erfassung eines Drehwinkels als eine physikalische Größe, wenn die Magnetsensorvorrichtung durch ein externes Magnetfeld beeinflusst wird, beschrieben. Um einen Drehwinkel zu erfassen, wird bewirkt, dass ein Strom über die entsprechenden unteren Elektrodenkontaktstellen und oberen Elektrodenkontaktstellen durch die Magnetwiderstandselementabschnitte 150 fließt.
Ferner wird beispielsweise ein nicht gezeigter Magnet oberhalb der Magnetsensorvorrichtung angeordnet und ändert sich dann, wenn der Magnet, der durch einen Griff gedreht wird, betätigt wird, ein Magnetfeld, welches die freien magnetischen Schichten 153 von dem Magneten empfangen. D. h., dadurch, dass jeder Magnetwiderstandselementabschnitt 150 durch ein externes Magnetfeld beeinflusst wird, ändert sich die Größe des Stroms, der durch jeden Magnetwiderstandselementabschnitt 150 fließt, d. h. der Widerstandswert, auf der Grundlage einer Änderung des Widerstandswerts jedes Magnetwiderstandselementabschnitts 150.
An diesem Punkt werden sowohl der Kosinuskurvenwiderstandswert, der von einem Magnetwiderstandselementabschnitt 150 ausgegeben wird, als auch der Sinuskurvenwiderstandswert, der von dem anderen Magnetwiderstandselementabschnitt 150 ausgegeben wird, in einem externen Computerchip geladen und wird ein Arkustangens von diesem Chip berechnet. Hierdurch wird ein Ausgangswert, der sich zu regelmäßigen Winkeln in Übereinstimmung mit einem Drehwinkel von –180° bis +180°, d. h. 360° ändert, erhalten. Folglich kann ein Magnetdrehwinkel entsprechend der Größe des Ausgangs erhalten werden.
Diese Ausführungsform ist, wie vorstehend beschrieben, dadurch gekennzeichnet, dass der Raumabschnitt 114, der die Dicke des Abschnitts des Substrats 110 entsprechend jedem Magnetwiderstandselementabschnitt 150 reduziert, gebildet wird, indem die Nut 113 in dem Abschnitt des Substrats 110 entsprechend jedem Magnetwiderstandselementabschnitt 150 gebildet wird.
Da die Raumabschnitte 114 in den Abschnitten des Substrats 110 entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten 150 vorgesehen sind, kann auch für den Fall, dass die gepinnte magnetische Schicht 151 des Magnetwiderstandselementabschnitts 150 lokal erwärmt wird, bewirkt werden, dass die Wärme unwahrscheinlich über das Substrat 110 zu dem anderen Magnetwiderstandselementabschnitt 150 übertragen wird. D. h., die thermische Leitfähigkeit der Abschnitte des Substrats 110, die durch die Raumabschnitte 114 entfernt werden, kann niedergehalten werden. Folglich kann der Effekt der thermischen Diffusion auf den anderen Magnetwiderstandselementabschnitt 150 in den Magnetisierungsschritten verringert werden.
Ferner weist das Substrat 110, da die Raumabschnitte 114 in dem Substrat 110 vorgesehen sind, eine ausgezeichnete Wärmeisolation zwischen den Magnetwiderstandselementabschnitten 150 auf. Hierdurch kann jeder Magnetwiderstandselementabschnitt 150 in der Größe verringert werden.
Ein Magnetwiderstandselementabschnitt 150 entspricht „einem Abschnitt von mehreren Magnetwiderstandselementabschnitten”, und der andere Magnetwiderstandselementabschnitt entspricht „einem Abschnitt, der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet”.
(Zweiundzwanzigste Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Abschnitt beschrieben, der sich von der einundzwanzigsten Ausführungsform unterscheidet. In der vorstehend beschriebenen einundzwanzigsten Ausführungsform ist das Substrat 110, um die Nuten 113 zu bilden, in dem Schritt der 34C nassgeätzt worden, kann jedoch ebenso ein Si-Trockenätzen erfolgen. In diesem Fall werden die Seitenoberflächen der Nuten 113, wie in 36 gezeigt, senkrecht zu der anderen Oberfläche 112 des Substrats 110 gebildet.
(Dreiundzwanzigste Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform werden Abschnitte beschrieben, die sich von der einundzwanzigsten und zweiundzwanzigsten Ausführungsform unterscheiden. 37 zeigt eine Schnittansicht mit einer Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform. 37 zeigt schematisch einen Abschnitt der Magnetsensorvorrichtung, und eine detaillierte Schnittansicht entspricht derjenigen der vorstehend beschriebenen 31B.
Ein eingebettetes Element 170 ist, wie in 37 gezeigt, in den Nuten 113 eingebettet. Hierdurch sind die durch die Nuten 113 gebildeten Raumabschnitte 114 mit dem eingebetteten Element 170 gefüllt. Ein Harz oder dergleichen wird als Material für das eingebettete Element 170 verwendet.
Ferner haftet das eingebettete Element 170 an einer Einheit 171, wie beispielsweise einem Gehäuse oder einem Leiterrahmen. Hierdurch wird die Magnetsensorvorrichtung über das eingebettete Element 170 an der Einheit 171 befestigt.
Ein Schritt zur Einbettung des eingebetteten Elements 170 wird ausgeführt, nachdem der zweite Magnetisierungsschritt erfolgt ist. In diesem Einbettungsschritt werden nicht nur die Nuten 113 einfach mit dem eingebetteten Element 170 gefüllt, sondern kann die Magnetsensorvorrichtung über das eingebettete Element 170 an der Einheit 171 befestigt werden.
Die Stärke des Substrats 110 kann durch die Raumabschnitte 114 zur Unterdrückung der thermischen Diffusion, die auf die obige Weise mit dem eingebetteten Element 170 gefüllt werden, sichergestellt werden.
(Vierundzwanzigste Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Abschnitt beschrieben, der sich von der einundzwanzigsten bis dreiundzwanzigsten Ausführungsform unterscheidet. 38A zeigt eine Draufsicht auf eine Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform, und 38B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie XXXVIIIB-XXXVIIIB in der 38A.
Eine Hohlstruktur 115 ist, wie in 38B gezeigt, in einem Abschnitt des Substrats 110 entsprechend jedem Magnetwiderstandselementabschnitt 150 gebildet. Die Raumabschnitte 114 werden durch die entsprechenden Hohlstrukturen 115 gebildet.
Um die Hohlstrukturen 115 zu bilden, werden Lochabschnitte 132, wie in 38A gezeigt, in der Magnetsensorvorrichtung vorgesehen. In dieser Ausführungsform sind vier Lochabschnitte 132 um jeden Sensorabschnitt 120 herum vorgesehen, kann die Anzahl von Lochabschnitten 132 jedoch je nach Bedarf bestimmt werden. Ferner durchdringen die Lochabschnitte 132 jeweils die obere Elektrode 141, den Isolierfilm 131 und den Isolierfilm 130, erreichen das Substrat 110 und sind mit den entsprechenden Hohlstrukturen 115 verbunden. D. h., die Lochabschnitte 132 sind sogenannte Ätzlöcher zum Bilden der Hohlstrukturen 115 in dem Substrat 110.
Wenn die Hohlstrukturen 115 auf diese Weise in dem Substrat 110 gebildet werden, werden zunächst, in dem Schritt der 33C (Raumabschnittsbildungsschritt), die Lochabschnitte 132 gebildet, um die oberen Elektroden 141, den Isolierfilm 131 und den Isolierfilm 130 zu durchdringen. Die Lochabschnitte 132, die Ätzlöcher beschreiben, werden durch SiO₂-Trockenätzen oder dergleichen gebildet.
Anschließend wird ein Ätzmittel über die Lochabschnitte 132 in das Substrat 110 eingeleitet. Es gibt ein Verfahren, gemäß dem die Raumabschnitte 114 durch Opferschichtätzen gebildet werden, wenn die Hohlstrukturen 115 gebildet werden. Als ein Beispiel für das Opferschichtätzen ist ein Verfahren bekannt, gemäß dem eine Opferschicht Si unter Verwendung von XeF2 geätzt wird, ein Verfahren bekannt, gemäß dem eine Opferschicht SiO₂ unter Verwendung einer wässrigen Fluorwasserstofflösung, eines Fluorwasserstoffgases oder dergleichen geätzt wird, ein Verfahren bekannt, gemäß dem eine Opferschicht SiGe unter Verwendung von ClF3 geätzt wird, oder dergleichen.
Die Hohlstrukturen 115 werden auf die obige Weise in einem Abschnitt unterhalb der entsprechenden Magnetwiderstandselementabschnitte 150 geätzt. Hierdurch können die Raumabschnitte 114 gebildet werden.
(Fünfundzwanzigste Ausführungsform)
In dieser Ausführungsform wird ein Abschnitt beschrieben, der sich von der vierundzwanzigsten Ausführungsform unterscheidet. In der dreiundzwanzigsten Ausführungsform wird die Hohlstruktur 115 für jeden Magnetwiderstandselementabschnitt 150 gebildet, während diese Ausführungsform dadurch gekennzeichnet ist, dass die Raumabschnitte 114 miteinander verbunden werden, da die Hohlstrukturen 115 miteinander verbunden werden.
39 zeigt eine Schnittansicht mit einer Magnetsensorvorrichtung dieser Ausführungsform. Die Hohlstrukturen 115, die entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten 150 vorgesehen sind, werden, wie in dieser Abbildung gezeigt, zu einer Hohlstruktur 115 miteinander verbunden. Da es ausreichend ist, dass die Hohlstruktur 115 entsprechend wenigstens den Magnetwiderstandselementabschnitten 150 vorgesehen wird, ist es nicht erforderlich, mehrere Hohlstrukturen 115 vorzusehen, und kann die Hohlstruktur 115, wie in 39 gezeigt, einen geeinten Raumabschnitt 114 bilden.
(Weitere Ausführungsformen)
Der Aufbau der Magnetsensorvorrichtung, der in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen aufgezeigt wird, dient als Beispiel, ohne dass die vorliegende Erfindung auf die vorstehend beschriebenen Konfigurationen beschränkt ist, sondern verschiedene andere Konfigurationen realisieren kann. In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist die Magnetsensorvorrichtung dahingehend beschrieben worden, dass sie auf ein Fahrzeug angewandt wird, ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf ein Fahrzeug beschränkt, sondern kann in einem breiten Bereich zur Erfassung eines Drehwinkels verwendet werden.
In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform sind die Magnetwiderstandselementabschnitte 150 als TMR-Elemente aufgebaut, können jedoch ebenso als GMR-Elemente aufgebaut sein.
In jeder vorstehend beschriebenen Ausführungsform wird die gepinnte magnetische Schicht 151 des Magnetwiderstandselementabschnitts 150 durch einen Laserstrahl lokal erwärmt, der durch die Linse 160 fokussiert wird, kann als Erwärmungsverfahren jedoch nicht nur ein Laser verwendet werden, sondern ebenso ein anderes Verfahren angewandt werden. Hierauf wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 40A bis 40C Bezug genommen.
Zunächst kann die gepinnte magnetische Schicht 151 des Magnetwiderstandselementabschnitts 150, wie in 40A gezeigt, durch Lampenlicht, das von einer Lampe 161 abgestrahlt und durch eine Linse 160 fokussiert wird, lokal erwärmt werden. Eine Xenon-Lampe oder dergleichen kann als Lampe verwendet werden.
Es kann ebenso, wie in 40B gezeigt, eine Blende 162 und keine Linse 160 als ein Abschnitt zur lokalen Erwärmung des Magnetwiderstandselementabschnitts 150 verwendet werden. Ein Abschnitt entsprechend dem Magnetwiderstandselementabschnitt 150 wird in der Blende 162 geöffnet, und der Magnetwiderstandselementabschnitt 150, der zu erwärmen ist, kann unter Verwendung dieses Öffnungsabschnitts gewählt werden. Der Magnetwiderstandselementabschnitt 150 kann auf diese Weise unter Verwendung der Lampe 161 und der Blende 162 lokal erwärmt werden.
Ferner ist, wie in 40C gezeigt, eine Heizvorrichtung 163 auf der Seite der einen Oberfläche 111 des Substrats 110 angeordnet und kann der Magnetwiderstandselementabschnitt 150 mit der Heizvorrichtung 163 als Wärmequelle lokal erwärmt werden. Der Magnetwiderstandselementabschnitt 150 kann durch die Heizvorrichtung 163 von der Seite der anderen Oberfläche 112 des Substrats 110 lokal erwärmt werden.
In jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist aufgezeigt worden, dass zwei Sensorabschnitte 120 auf dem Substrat 110 gebildet werden, kann jedoch eine Anordnung realisiert werden, bei der eine hohe Anzahl von Sensorabschnitten 120 auf einem waferähnlichen Substrat 110 gebildet wird, und eine selektive Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schichten 151 ausgeführt werden. Dadurch, dass ein Wafer nach der Magnetisierung vereinzelt wird, kann eine große Anzahl von Magnetsensorvorrichtungen aus einem Wafer gefertigt werden. Wenn eine große Anzahl von Sensorabschnitten 120 auf diese Weise auf einem Wafer gebildet wird, ist es erforderlich, den gesamten Wafer zu erwärmen, kann jedoch dann, wenn der Magnetwiderstandselementabschnitt 150 lokal erwärmt wird und eine Unterdrückung der thermischen Diffusion mögliche ist, so wie es in jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Fall ist, eine große Anzahl von Sensorabschnitten 120 zusammen auf einem Wafer gebildet werden. Ferner ist es, da eine große Anzahl von Sensorabschnitten 120 auf einem Wafer gebildet wird, erforderlich, eine Änderung in den Magnetisierungsrichtungen der gepinnten magnetischen Schichten 151 der entsprechenden Sensorabschnitte 120 zu verringern, kann jedoch dann, wenn eine lokale Erwärmung ausgeführt wird, so wie es vorstehend beschrieben wird, eine Magnetisierung ausgeführt werden, während der Ausgang der Sensorabschnitte 120 überprüft wird, und eine Änderung in den Magnetisierungsrichtungen der gepinnten magnetischen Schichten 151 verringert werden.
In der vierundzwanzigsten Ausführungsform sind, um die Hohlstrukturen 115 in dem Substrat 110 zu bilden, die Lochabschnitte 132, welche die oberen Elektroden 141, den Isolierfilm 131 und den Isolierfilm 130 durchdringen, gebildet worden. Die Hohlstrukturen 115 können jedoch durch die Lochabschnitte 132 in dem Substrat 110 gebildet werden, die gebildet werden, um sich von der Seite der anderen Oberfläche 112 zu der Seite der einen Oberfläche 111 des Substrats 110 zu erstrecken, und einige Abschnitte des Substrats 110 auf der Seite der einen Oberfläche 111, die über die Lochabschnitte 132, die in dem Substrat 110 gebildet werden, entfernt werden.
In der fünfundzwanzigsten Ausführungsform wurde ein Modus aufgezeigt, gemäß dem die Hohlstrukturen 115 verbunden werden, kann jedoch auch bezüglich der Nuten 113, die in der einundzwanzigsten bis dreiundzwanzigsten Ausführungsform aufgezeigt werden, eine Nut 113 entsprechend allen der Magnetwiderstandselementabschnitte 150 vorgesehen werden, anstelle der Nut 113, die für jeden Magnetwiderstandselementabschnitt 150 gebildet ist. Ferner kann die eine Nut 113 mit dem eingebetteten Element 170 gefüllt werden, das in der dritten Ausführungsform gezeigt ist.
Die vorstehende Offenbarung bringt die folgenden Ausgestaltungen hervor.
Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung eines Magnetsensors bereitgestellt, wobei der Magnetsensor aufweist: ein Substrat mit einer Oberfläche; und mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte, die oberhalb der einen Oberfläche des Substrats angeordnet sind und jeweils eine freie magnetische Schicht mit einer Magnetisierungsrichtung, die in Übereinstimmung mit einem externen Magnetfeld änderbar ist, und eine gepinnte magnetische Schicht mit einer festen Magnetisierungsrichtung aufweisen, wobei sich die feste Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem der Magnetwiderstandselementabschnitte von der festen Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte auf einer Ebene parallel zu der einen Oberfläche des Substrats unterscheidet, und dann, wenn das externe Magnetfeld auf jeden der Magnetwiderstandselementabschnitte aufgebracht wird, der Magnetsensor einen physikalischen Betrag auf der Grundlage einer Änderung in einem Widerstand von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte erfasst, wobei das Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors die folgenden Schritte aufweist: Vorbereiten des Substrats; Bilden jedes der Magnetwiderstandselementabschnitte oberhalb der einen Oberfläche des Substrats; Bilden von mehreren Heizvorrichtungsabschnitten jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten; Anordnen des Substrats, auf dem jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte gebildet ist, in dem externen Magnetfeld mit einer externen Magnetfeldrichtung, die auf eine erste Richtung auf der Ebene festgelegt ist, Erwärmen mit einem Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte entsprechend einem Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte, um einen Magnetfeldwärmebehandlungsprozess aufzuführen, und folglich Magnetisieren der gepinnten magnetischen Schichten des einen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte in der ersten Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung; und Anordnen des Substrats, auf dem jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte gebildet wird, in einem anderen externen Magnetfeld mit einer anderen externen Magnetfeldrichtung, die auf eine zweite Richtung auf der Ebene festgelegt ist, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, Erwärmen mit einem anderen Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte entsprechend einem anderen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte, der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet, um einen anderen Magnetfeldwärmebehandlungsprozess auszuführen, und folglich Magnetisieren der gepinnten magnetischen Schichten des anderen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte in der zweiten Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung.
Gemäß diesem Verfahren kann dadurch, dass der Heizvorrichtungsabschnitt entsprechend dem Magnetwiderstandselementabschnitt, der zu magnetisieren ist, in einem Magnetfeld erwärmt wird, einzig der relevante Magnetwiderstandselementabschnitt magnetisiert werden. Ferner kann dadurch, dass die Richtung des angelegten Magnetfelds geändert wird und der Heizvorrichtungsabschnitt entsprechend einem anderen Magnetwiderstandselementabschnitt erwärmt wird, einzig der relevante Magnetwiderstandselementabschnitt magnetisiert werden. Auf diese Weise kann jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte, die auf einem Substrat gebildet sind, selektiv in verschiedenen Magnetisierungsrichtungen magnetisiert werden. Ferner kann, da die Richtung des Substrats in dem Magnetfeld abgestimmt werden kann, während der Ausgang des Magnetsensors in den Magnetisierungsschritten überprüft wird, eine Änderung im Ausgang bzw. Ausgangssignal des Magnetsensors verglichen mit dem Fall, dass eine Multipolarisation durch eine Kombination von Chips verschiedener Magnetisierungsrichtungen realisiert wird, besser korrigiert werden. Hierdurch kann eine Abnahme in der Erfassungsgenauigkeit aufgrund eines Montagefehlers von Chips verschiedener Magnetisierungsrichtungen verhindert werden. Ferner können, da die Heizvorrichtungsabschnitte erwärmt werden, indem bewirkt wird, dass ein Strom durch die Heizvorrichtungsabschnitte fließt, die Magnetwiderstandselementabschnitte zur gleichen Zeit ausgiebig erwärmt werden und kann eine Verarbeitungszeit verkürzt werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte, jeder der Heizvorrichtungsabschnitte an einer Position in dem Substrat entsprechend einem jeweiligen Magnetwiderstandselementabschnitt gebildet werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte, jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte oberhalb der einen Oberfläche des Substrats gebildet werden, um oberhalb eines entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitts positioniert zu sein.
Alternativ kann, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte, jeder Heizvorrichtungsabschnitt derart gebildet werden, dass eine Fläche des Heizvorrichtungsabschnitts auf der einen Oberfläche des Substrats größer als ein entsprechender Magnetwiderstandselementabschnitt ist. In diesem Fall kann, da die Gesamtheit von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte durch den entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitt erwärmt wird, die gepinnte magnetische Schicht zuverlässig erwärmt werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte, ein Graben in dem Substrat zwischen dem einen Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte entsprechend dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte und dem anderen Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte entsprechend dem anderen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte, der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet, gebildet werden. In diesem Fall kann, da die Wärme von einem Heizvorrichtungsabschnitt unwahrscheinlich zu der Seite des anderen Heizvorrichtungsabschnitts übertragen wird, da der Graben vorhanden ist, eine thermische Diffusion der Heizvorrichtungsabschnitte unterdrückt werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte, der Graben in dem Substrat gebildet werden, um jeden der Heizvorrichtungsabschnitte zu umgeben. In diesem Fall kann eine thermische Diffusion der Heizvorrichtungsabschnitte effektiver unterdrückt werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte, nachdem der Graben gebildet wurde, der Graben mit einem Isolierkörper gefüllt werden. In diesem Fall kann, da der Isolierkörper, der ein Substrat ist, das sich von dem Substrat unterscheidet, das in dem Graben angeordnet ist, eine thermische Diffusion der Heizvorrichtungsabschnitte durch den Isolierkörper effektiv unterdrückt werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte, eine gemeinsame Heizvorrichtung entsprechend dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte gebildet werden und eine andere gemeinsame Heizvorrichtung entsprechend dem anderen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte, der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet, gebildet werden. In diesem Fall kann die Gesamtheit von einem Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte durch einen Heizvorrichtungsabschnitt erwärmt werden und können diese Magnetwiderstandselementabschnitte zusammen magnetisiert werden. Auf die gleiche Weise kann die Gesamtheit eines Abschnitts, der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet, durch einen Heizvorrichtungsabschnitt erwärmt werden und können diese Magnetwiderstandselementabschnitte zusammen magnetisiert werden. Ferner ist es, da es ausreichend ist, einen Heizvorrichtungsabschnitt vorzuspannen, nicht erforderlich, einen Heizvorgang bezüglich jedes der Heizvorrichtungsabschnitte auszuführen. Folglich kann ein Heizvorrichtungsabschnittserwärmungsvorgang auf einfache Weise ausgeführt werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte, jeder Heizvorrichtungsabschnitt entsprechend einem jeweiligen Magnetwiderstandselementabschnitt gebildet werden, um den jeweiligen Magnetwiderstandselementabschnitt zu umgeben. In diesem Fall vergrößert sich der Bereich zum Wählen eines Basismaterials der Magnetwiderstandselementabschnitte und kann die Kristallinität eines Films, welcher die Magnetwiderstandselementabschnitte bildet, verbessert werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte, jeder Heizvorrichtungsabschnitt, der kleiner als ein entsprechender Magnetwiderstandselementabschnitt ist, gebildet werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte, jeder Heizvorrichtungsabschnitt mehrere Heizvorrichtungsabschnitte aufweisen können die mehreren Heizvorrichtungsabschnitte gebildet werden, um einem der Magnetwiderstandselementabschnitte zu entsprechen. In diesem Fall kann dann, wenn der Magnetwiderstandselementabschnitt mit den mehreren Heizvorrichtungsabschnitten erwärmt wird, die Temperaturverteilung des Magnetwiderstandselementabschnitts homogenisiert werden.
Alternativ können, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte, die mehreren Heizvorrichtungsabschnitte gebildet werden, um auf einer gleichen Ebene getrennt voneinander angeordnet zu sein.
Alternativ kann, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte, jeder Heizvorrichtungsabschnitt auf einer gleichen Ebene eines entsprechenden Magnetwiderstandselementabschnitts gebildet werden, um den entsprechenden Magnetwiderstandselementabschnitt zu umgeben. In diesem Fall vergrößert sich der Bereich zum Wählen eines Basismaterials der Magnetwiderstandselementabschnitte und kann die Kristallinität eines Films, welcher die Magnetwiderstandselementabschnitte bildet, verbessert werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte, jeder Heizvorrichtungsabschnitt auf einer oberen Seite eines entsprechenden Magnetwiderstandselementabschnitts gebildet werden. In diesem Fall vergrößert sich der Bereich zum Wählen eines Basismaterials der Magnetwiderstandselementabschnitte und kann die Kristallinität eines Films, welcher die Magnetwiderstandselementabschnitte bildet, verbessert werden.
Alternativ kann das Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors ferner den Schritt aufweisen: Bilden von mehreren Temperaturerfassungsabschnitten jeweils entsprechend den mehreren Heizvorrichtungsabschnitten, wobei jeder Temperaturerfassungsabschnitt eine Temperatur eines entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitts erfasst. In diesem Fall kann eine Regelung der Temperatur der Heizvorrichtungsabschnitte unter Verwendung der von den Temperaturerfassungsabschnitten erfassten Temperatur realisiert werden. Hierdurch kann die Genauigkeit der Temperatursteuerung der Heizvorrichtungsabschnitte verbessert werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden der mehreren Temperaturerfassungsabschnitte, jeder Temperaturerfassungsabschnitt auf einer gleichen Ebene eines entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitts gebildet werden.
Alternativ kann das Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors ferner den Schritt aufweisen: Bewirken, dass eine Dicke eines Abschnitts des Substrats in einer Dickenrichtung, der wenigstens einem der Heizvorrichtungsabschnitte und der Magnetwiderstandselementabschnitte entspricht, geringer als eine Dicke eines anderen Abschnitts des Substrats mit Ausnahme des Abschnitts des Substrats entsprechend den Heizvorrichtungsabschnitten und den Magnetwiderstandselementabschnitten ist. In diesem Fall kann dann, wenn die Magnetwiderstandselementabschnitte mit den Heizvorrichtungsabschnitten erwärmt werden, bewirkt werden, dass Wärme wahrscheinlich von den Heizvorrichtungsabschnitten zu der Magnetwiderstandselementabschnittsseite übertragen wird. Hierdurch kann die Genauigkeit der Temperatursteuerung der Heizvorrichtungsabschnitte verbessert werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte, ein Schaltungsabschnitt zur Berechnung des physikalischen Betrags auf der Grundlage eines Ausgangs von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte auf dem Substrat gebildet werden. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, den Schaltungsabschnitt als einen separaten Chip vorzusehen und können die Magnetwiderstandselementabschnitte und der Schaltungsabschnitt auf dem Substrat integriert werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte, jeder Heizvorrichtungsabschnitt aus irgendeinem der Materialien polykristallines Silizium, einkristallines Silizium, Platin, Chrom-Nickel, Tantalnitrid, Siliziumkarbid und Wolfram aufgebaut sein. Wenn die Heizvorrichtungsabschnitte unter Verwendung von polykristallinem Silizium als ein Material gebildet werden, bringt dies dahingehend einen Vorteil hervor, dass die Temperatur der Heizvorrichtungsabschnitte genau gesteuert werden kann, wenn die Heizvorrichtungsabschnitte erwärmt werden. Ferner können dann, wenn die Heizvorrichtungsabschnitte unter Verwendung von Platin als ein Material gebildet werden, die Kosten reduziert werden.
Gemäß einer zweiten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetsensor bereitgestellt, der aufweist: ein Substrat mit einer Oberfläche; und mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte, die oberhalb der einen Oberfläche des Substrats angeordnet sind und jeweils aufweisen: eine freie magnetische Schicht mit einer Magnetisierungsrichtung, die in Übereinstimmung mit einem externen Magnetfeld änderbar ist, und eine gepinnte magnetische Schicht mit einer festen Magnetisierungsrichtung. Die Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem der Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet sich von der Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte auf einer Ebene parallel zu der einen Oberfläche des Substrats. Wenn das externe Magnetfeld auf jeden der Magnetwiderstandselementabschnitte aufgebracht wird, erfasst der Magnetsensor einen physikalischen Betrag auf der Grundlage einer Änderung in einem Widerstand von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte. Der Magnetsensor weist ferner auf: mehrere Heizvorrichtungsabschnitte jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten, wobei jeder Heizvorrichtungsabschnitt eine entsprechende gepinnte magnetische Schicht erwärmt, wenn die gepinnte magnetische Schicht magnetisiert wird, so dass die gepinnte magnetische Schicht des einen der Magnetwiderstandselementabschnitte in einer Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung magnetisiert wird, die sich von der festen Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht des anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Magnetsensor kann, da das Substrat die Heizvorrichtungsabschnitte entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten aufweist, ein Magnetsensor bereitgestellt werden, welche die gepinnte magnetische Schicht des Magnetwiderstandselementabschnitts, der zu magnetisieren ist, selektiv magnetisieren kann. Ferner kann, da eine Magnetisierung ausgeführt werden kann, während die Richtung des Substrats in einem Magnetfeld abgestimmt wird, während der Ausgang des Magnetsensors bestätigt wird, eine Änderung im Ausgang des Magnetsensors verglichen mit dem Fall, dass eine Multipolarisation durch eine Kombination von Chips verschiedener Magnetisierungsrichtungen realisiert wird, besser korrigiert werden. Hierdurch kann ein Magnetsensor bereitgestellt werden, der keine Abnahme in der Erfassungsgenauigkeit aufgrund eines Montagefehlers von Chips verschiedener Magnetisierungsrichtungen mit sich bringt und eine gute Erfassungsgenauigkeit aufweist. Ferner können, da die Heizvorrichtungsabschnitte erwärmt werden, indem bewirkt wird, dass ein Strom durch die Heizvorrichtungsabschnitte fließt, die Magnetwiderstandselementabschnitte zur gleichen Zeit ausgiebig erwärmt werden und kann eine Verarbeitungszeit verkürzt werden.
Gemäß einer dritten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Fertigung eines Magnetsensors bereitgestellt, wobei der Magnetsensor aufweist: ein Substrat mit einer Oberfläche; und mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte, die oberhalb der einen Oberfläche des Substrats angeordnet sind und jeweils eine freie magnetische Schicht mit einer Magnetisierungsrichtung, die in Übereinstimmung mit einem externen Magnetfeld änderbar ist, und eine gepinnte magnetische Schicht mit einer festen Magnetisierungsrichtung aufweisen, wobei sich die feste Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem der Magnetwiderstandselementabschnitte von der festen Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte auf einer Ebene parallel zu der einen Oberfläche des Substrats unterscheidet, und dann, wenn das externe Magnetfeld auf jeden der Magnetwiderstandselementabschnitte aufgebracht wird, der Magnetsensor einen physikalischen Betrag auf der Grundlage einer Änderung eines Widerstands von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte erfasst, wobei das Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors die Schritte aufweist: Vorbereiten des Substrats; Bilden jedes der Magnetwiderstandselementabschnitte oberhalb der einen Oberfläche des Substrats; Bilden von mehreren Raumabschnitten in bestimmten Abschnitten des Substrats jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten, so dass eine Dicke von jedem bestimmten Abschnitt des Substrats geringer als eine Dicke eines anderen Abschnitts des Substrats ist, der sich von den bestimmten Abschnitten unterscheidet; Anordnen des Substrats, auf dem jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte gebildet ist, in dem externen Magnetfeld mit einer externen Magnetfeldrichtung, die auf eine erste Richtung auf der Ebene festgelegt wird, Erwärmen eines Abschnitts der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte lokal, um einen Magnetfeldwärmebehandlungsprozess auszuführen, und folglich Magnetisieren der gepinnten magnetischen Schichten des einen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte in der ersten Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung; und Anordnen des Substrats, auf dem jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte gebildet wird, in einem anderen externen Magnetfeld mit einer anderen externen Magnetfeldrichtung, die auf eine zweite Richtung auf der Ebene festgelegt wird, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, Erwärmen eines anderen Abschnitts der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte, der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet, um einen Magnetfeldwärmebehandlungsprozess auszuführen, und folglich Magnetisieren der gepinnten magnetischen Schichten des anderen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte in der zweiten Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung.
Gemäß dem vorstehend beschriebenen Fertigungsverfahren kann, da die Raumabschnitte in Abschnitten des Substrats entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten vorgesehen werden, die Wärmeleitung von Abschnitten des Substrats, die durch die Raumabschnitte in der Dicke reduziert werden, niedergehalten werden. Folglich kann der Einfluss der thermischen Diffusion auf die anderen Magnetwiderstandselementabschnitte in den Magnetisierungsschritten verringert werden.
Alternativ kann, bei dem Bilden der mehreren Raumabschnitte, jeder Raumabschnitt gebildet werden, indem eine Nut in einer anderen Oberfläche gegenüberliegend zu der einen Oberfläche des Substrats gebildet wird.
Alternativ kann ein eingebettetes Element in jede Nut eingebettet werden, nachdem die Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schichten des anderen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte erfolgt ist.
Alternativ können, bei dem Bilden der mehreren Raumabschnitte, die Raumabschnitte gebildet werden, indem Hohlstrukturen in den bestimmten Abschnitten des Substrats jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten gebildet werden.
Alternativ können, bei dem Bilden der mehreren Raumabschnitte, die Raumabschnitte jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten gebildet werden, um miteinander verbunden zu sein.
Gemäß einer vierten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist ein Magnetsensor auf: ein Substrat mit einer Oberfläche; und mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte, die oberhalb der einen Oberfläche des Substrats angeordnet sind und jeweils aufweisen: eine freie magnetische Schicht mit einer Magnetisierungsrichtung, die in Übereinstimmung mit einem externen Magnetfeld änderbar ist; und eine gepinnte magnetische Schicht mit einer festen Magnetisierungsrichtung. Die Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht von einem der Magnetwiderstandselementabschnitte unterscheidet sich von der Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht eines anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte auf einer Ebene parallel zu der einen Oberfläche des Substrats. Wenn das externe Magnetfeld auf jeden der Magnetwiderstandselementabschnitte aufgebracht wird, erfasst der Magnetsensor einen physikalischen Betrag auf der Grundlage einer Änderung eines Widerstands von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte. Das Substrat weist mehrere Raumabschnitte auf, die in bestimmten Abschnitten des Substrats jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten angeordnet sind, so dass eine Dicke von jedem bestimmten Abschnitt des Substrats geringer als eine Dicke eines anderen Abschnitts des Substrats ist, der sich von den bestimmten Abschnitten unterscheidet.
Da das Substrat auf diese Weise die Raumabschnitte entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten aufweist, kann eine Struktur realisiert werden, bei der die Wärmeleitung der Abschnitte des Substrats unterdrückt wird, die durch die Raumabschnitte in der Dicke reduziert werden. Folglich kann eine Struktur bereitgestellt werden, bei der dann, wenn die gepinnte magnetische Schicht des Magnetwiderstandselementabschnitts magnetisiert wird, der Einfluss der thermischen Diffusion auf den anderen Magnetwiderstandselementabschnitt verringert werden kann.
Obgleich die vorliegende Erfindung in Verbindung mit ihren bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, sollte wahrgenommen werden, dass sie nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen mit umfassen. Ferner sollen, obgleich die verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, die bevorzugt werden, offenbart wurden, andere Kombinationen und Konfigurationen, die mehr, weniger oder nur ein einziges Element umfassen, ebenso als mit im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung beinhaltet verstanden werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2005-150739 A [0008]
JP 2003-502876 A [0011]
JP 2006-269866 A [0011]
JP 9-22510 A [0011]
JP 9-22512 A [0011]

Claims

Verfahren zur Fertigung eines Magnetsensors, der aufweist: – ein Substrat (10, 14, 16) mit einer Oberfläche (13, 15, 18); und – mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte (22), die oberhalb der einen Oberfläche (13, 15, 18) des Substrats (10, 14, 16) angeordnet sind und jeweils eine freie magnetische Schicht (22c) mit einer Magnetisierungsrichtung, die in Übereinstimmung mit einem externen Magnetfeld änderbar ist, und eine gepinnte magnetische Schicht (22a) mit einer festen Magnetisierungsrichtung aufweisen, wobei – sich die feste Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht (22a) von einem der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) von der festen Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht (22a) von einem anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) auf einer Ebene parallel zu der einen Oberfläche (13, 15, 18) des Substrats (10, 14, 16) unterscheidet, und – dann, wenn das externe Magnetfeld auf jeden der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) aufgebracht wird, der Magnetsensor einen physikalischen Betrag auf der Grundlage einer Änderung in einem Widerstand von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) erfasst, wobei – das Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors die folgenden Schritte aufweist: – Vorbereiten des Substrats (10, 14, 16); – Bilden jedes der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) oberhalb der einen Oberfläche (13, 15, 18) des Substrats (10, 14, 16); – Bilden von mehreren Heizvorrichtungsabschnitten (30) jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten (22); – Anordnen des Substrats (10, 14, 16), auf dem jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) gebildet ist, in dem externen Magnetfeld mit einer externen Magnetfeldrichtung, die auf eine erste Richtung auf der Ebene festgelegt ist, Erwärmen mit einem Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte (30) entsprechend einem Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22), um einen Magnetfeldwärmebehandlungsprozess aufzuführen, und folglich Magnetisieren der gepinnten magnetischen Schichten (22a) des einen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) in der ersten Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung; und – Anordnen des Substrats (10, 14, 16), auf dem jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) gebildet ist, in einem anderen externen Magnetfeld mit einer anderen externen Magnetfeldrichtung, die auf eine zweite Richtung auf der Ebene festgelegt ist, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, Erwärmen mit einem anderen Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte (30) entsprechend einem anderen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22), der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22) unterscheidet, um einen anderen Magnetfeldwärmebehandlungsprozess auszuführen, und folglich Magnetisieren der gepinnten magnetischen Schichten (22a) des anderen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) in der zweiten Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30), jeder der Heizvorrichtungsabschnitte (30) an einer Position in dem Substrat (10, 14, 16) entsprechend einem jeweiligen Magnetwiderstandselementabschnitt (22) gebildet wird.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte (22), jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) oberhalb der einen Oberfläche (13, 15, 18) des Substrats (10, 14, 16) gebildet wird, um oberhalb eines entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitts (30) positioniert zu sein.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30), jeder Heizvorrichtungsabschnitt (30) derart gebildet wird, dass eine Fläche des Heizvorrichtungsabschnitts (30) auf der einen Oberfläche (13, 15, 18) des Substrats (10, 14, 16) größer als ein entsprechender Magnetwiderstandselementabschnitt (22) ist.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte (22), ein Graben (70) in dem Substrat (10, 14, 16) zwischen dem einen Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte (30) entsprechend dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22) und dem anderen Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte (30) entsprechend dem anderen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22), der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22) unterscheidet, gebildet wird.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte (22), der Graben (70) in dem Substrat (10, 14, 16) gebildet wird, um jeden der Heizvorrichtungsabschnitte (30) zu umgeben.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte (22), nachdem der Graben (70) gebildet wurde, der Graben (70) mit einem Isolierkörper (71) gefüllt wird.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30), eine gemeinsame Heizvorrichtung (30) entsprechend dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22) gebildet wird und eine andere gemeinsame Heizvorrichtung (30) entsprechend dem anderen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22), der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22) unterscheidet, gebildet wird.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30), jeder Heizvorrichtungsabschnitt (30) entsprechend einem jeweiligen Magnetwiderstandselementabschnitt (22) gebildet wird, um den jeweiligen Magnetwiderstandselementabschnitt (22) zu umgeben.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30), jeder Heizvorrichtungsabschnitt (30), der kleiner als ein entsprechender Magnetwiderstandselementabschnitt (22) ist, gebildet wird.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30), jeder Heizvorrichtungsabschnitt (30) mehrere Heizvorrichtungsabschnitte aufweist, und die mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30) gebildet werden, um einem der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) zu entsprechen.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30), die mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30) gebildet werden, um auf einer gleichen Ebene getrennt voneinander angeordnet zu sein.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30), jeder Heizvorrichtungsabschnitt (30) auf einer gleichen Ebene eines entsprechenden Magnetwiderstandselementabschnitts (22) gebildet wird, um den entsprechenden Magnetwiderstandselementabschnitt (22) zu umgeben.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30), jeder Heizvorrichtungsabschnitt (30) auf einer oberen Seite eines entsprechenden Magnetwiderstandselementabschnitts (22) gebildet wird.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt aufweist: – Bilden von mehreren Temperaturerfassungsabschnitten (90a, 90b) jeweils entsprechend den mehreren Heizvorrichtungsabschnitten (30), wobei jeder Temperaturerfassungsabschnitt (90a, 90b) eine Temperatur eines entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitts (30) erfasst.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Temperaturerfassungsabschnitte (90a, 90b), jeder Temperaturerfassungsabschnitt (90a, 90b) auf einer gleichen Ebene eines entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitts (30) gebildet wird.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es ferner den Schritt aufweist: – Bewirken, dass eine Dicke eines Abschnitts des Substrats (10, 14, 16) in einer Dickenrichtung, der wenigstens einem der Heizvorrichtungsabschnitte (30) und der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) entspricht, geringer als eine Dicke eines anderen Abschnitts des Substrats (10, 14, 16) mit Ausnahme des Abschnitts des Substrats (10, 14, 16) entsprechend den Heizvorrichtungsabschnitten und den Magnetwiderstandselementabschnitten (22) ist.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30), ein Schaltungsabschnitt (60) zur Berechnung des physikalischen Betrags auf der Grundlage eines Ausgangs von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) auf dem Substrat (10, 14, 16) gebildet wird.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30), jeder Heizvorrichtungsabschnitt (30) aus irgendeinem der Materialien polykristallines Silizium, einkristallines Silizium, Platin, Chrom-Nickel, Tantalnitrid, Siliziumkarbid und Wolfram aufgebaut ist.
Magnetsensor, der aufweist: – ein Substrat (10, 14, 16) mit einer Oberfläche (13, 15, 18); und – mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte (22), die oberhalb der einen Oberfläche (13, 15, 18) des Substrats (10, 14, 16) angeordnet sind und jeweils aufweisen: eine freie magnetische Schicht (22c) mit einer Magnetisierungsrichtung, die in Übereinstimmung mit einem externen Magnetfeld änderbar ist, und eine gepinnte magnetische Schicht (22a) mit einer festen Magnetisierungsrichtung, wobei – sich die Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht (22a) von einem der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) von der Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht (22a) von einem anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) auf einer Ebene parallel zu der einen Oberfläche (13, 15, 18) des Substrats (10, 14, 16) unterscheidet, und – dann, wenn das externe Magnetfeld auf jeden der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) aufgebracht wird, der Magnetsensor einen physikalischen Betrag auf der Grundlage einer Änderung in einem Widerstand von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) erfasst, wobei – der Magnetsensor ferner aufweist: – mehrere Heizvorrichtungsabschnitte (30) jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten (22), wobei jeder Heizvorrichtungsabschnitt (30) eine entsprechende gepinnte magnetische Schicht (22a) erwärmt, wenn die gepinnte magnetische Schicht (22a) magnetisiert wird, so dass die gepinnte magnetische Schicht (22a) des einen der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) in einer Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung magnetisiert wird, die sich von der festen Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht (22a) des anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) unterscheidet.
Magnetsensor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtungsabschnitte (30) in dem Substrat (10, 14, 16) angeordnet sind.
Magnetsensor nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetwiderstandselementabschnitte (22) jeweils oberhalb der entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitte (30) positioniert sind.
Magnetsensor nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fläche jedes Heizvorrichtungsabschnitts (30) auf der einen Oberfläche (13, 15, 18) des Substrats (10, 14, 16) größer als ein entsprechender Magnetwiderstandselementabschnitt (22) ist.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10, 14, 16) ferner einen Graben (70) zwischen einem Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte (30) entsprechend einem Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22) und einem anderen Abschnitt der Heizvorrichtungsabschnitte (30) entsprechend einem anderen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22), der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22) unterscheidet, aufweist.
Magnetsensor nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Graben (70) in dem Substrat (10, 14, 16) angeordnet ist, um jeden der Heizvorrichtungsabschnitte (30) zu umgeben.
Magnetsensor nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Isolierkörper (71) in dem Graben (70) eingebettet ist.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 20 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtungsabschnitte (30) entsprechend einem Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22) verbunden sind, und die Heizvorrichtungsabschnitte (30) entsprechend einem anderen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22), der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (22) unterscheidet, verbunden sind.
Magnetsensor nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Heizvorrichtungsabschnitt (30) angeordnet ist, um einen entsprechenden Magnetwiderstandselementabschnitt (22) zu umgeben.
Magnetsensor nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Heizvorrichtungsabschnitt (30) kleiner als ein entsprechender Magnetwiderstandselementabschnitt (22) ist.
Magnetsensor nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Heizvorrichtungsabschnitte (30) angeordnet sind, um einem der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) zu entsprechen.
Magnetsensor nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Heizvorrichtungsabschnitte (30) angeordnet sind, um auf einer gleichen Ebene getrennt voneinander zu sein.
Magnetsensor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass – die Heizvorrichtungsabschnitte (30) und die Magnetwiderstandselementabschnitte (22) auf einer gleichen Ebene angeordnet sind; und – jeder Heizvorrichtungsabschnitt (30) einen entsprechenden Magnetwiderstandselementabschnitt (22) umgibt.
Magnetsensor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Heizvorrichtungsabschnitt (30) auf einer oberen Seite eines entsprechenden Magnetwiderstandselementabschnitts (22) angeordnet ist.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 20 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass er ferner aufweist: – mehrere Temperaturerfassungsabschnitte (90a, 90b), die angeordnet sind, um jeweils den Heizvorrichtungsabschnitten (30) zu entsprechen, und die jeweils eine Temperatur eines entsprechenden Heizvorrichtungsabschnitts (30) erfassen.
Magnetsensor nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Temperaturerfassungsabschnitt (90a, 90b) in einer gleichen Ebene wie ein entsprechender Heizvorrichtungsabschnitt (30) angeordnet ist.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 20 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dicke eines Abschnitts des Substrats (10, 14, 16) in einer Dickenrichtung, der wenigstens einem der Heizvorrichtungsabschnitte (30) und der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) entspricht, geringer als eine Dicke eines anderen Abschnitts des Substrats (10, 14, 16) mit Ausnahme des Abschnitts des Substrats (10, 14, 16) entsprechend den Heizvorrichtungsabschnitten und den Magnetwiderstandselementabschnitten (22) ist.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 20 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (10, 14, 16) ferner einen Schaltungsabschnitt (60) aufweist, der den physikalischen Betrag auf der Grundlage eines Ausgangs von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte (22) berechnet.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 20 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizvorrichtungsabschnitte (30) aus irgendeinem der Materialien polykristallines Silizium, einkristallines Silizium, Platin, Chrom-Nickel, Tantalnitrid, Siliziumkarbid und Wolfram aufgebaut sind.
Verfahren zur Fertigung eines Magnetsensors, der aufweist: – ein Substrat (110) mit einer Oberfläche (111); und – mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte (150), die oberhalb der einen Oberfläche (111) des Substrats (110) angeordnet sind und jeweils eine freie magnetische Schicht (153) mit einer Magnetisierungsrichtung, die in Übereinstimmung mit einem externen Magnetfeld änderbar ist, und eine gepinnte magnetische Schicht (151) mit einer festen Magnetisierungsrichtung aufweisen, wobei – sich die feste Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht (151) von einem der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) von der festen Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht (151) von einem anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) auf einer Ebene parallel zu der einen Oberfläche (111) des Substrats (110) unterscheidet, und – dann, wenn das externe Magnetfeld auf jeden der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) aufgebracht wird, der Magnetsensor einen physikalischen Betrag auf der Grundlage einer Änderung eines Widerstands von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) erfasst, wobei – das Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors die Schritte aufweist: – Vorbereiten des Substrats (110); – Bilden jedes der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) oberhalb der einen Oberfläche (111) des Substrats (110); – Bilden von mehreren Raumabschnitten (114) in bestimmten Abschnitten des Substrats (110) jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten (150), so dass eine Dicke von jedem bestimmten Abschnitt des Substrats (110) geringer als eine Dicke eines anderen Abschnitts des Substrats (110) ist, der sich von den bestimmten Abschnitten unterscheidet; – Anordnen des Substrats (110), auf dem jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) gebildet ist, in dem externen Magnetfeld mit einer externen Magnetfeldrichtung, die auf eine erste Richtung auf der Ebene festgelegt wird, Erwärmen eines Abschnitts der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (150) lokal, um einen Magnetfeldwärmebehandlungsprozess auszuführen, und folglich Magnetisieren der gepinnten magnetischen Schichten (151) des einen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) in der ersten Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung; und – Anordnen des Substrats (110), auf dem jeder der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) gebildet wird, in einem anderen externen Magnetfeld mit einer anderen externen Magnetfeldrichtung, die auf eine zweite Richtung auf der Ebene festgelegt wird, die sich von der ersten Richtung unterscheidet, Erwärmen eines anderen Abschnitts der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (150), der sich von dem einen Abschnitt der mehreren Magnetwiderstandselementabschnitte (150) unterscheidet, um einen Magnetfeldwärmebehandlungsprozess auszuführen, und folglich Magnetisieren der gepinnten magnetischen Schichten (151) des anderen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) in der zweiten Richtung als die feste Magnetisierungsrichtung.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Raumabschnitte (114), jeder Raumabschnitt (114) gebildet wird, indem eine Nut (113) in einer anderen Oberfläche (112) gegenüberliegend zu der einen Oberfläche (111) des Substrats (110) gebildet wird.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass ein eingebettetes Element (170) in jede Nut (113) eingebettet wird, nachdem die Magnetisierung der gepinnten magnetischen Schichten (151) des anderen Abschnitts der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) erfolgt ist.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Raumabschnitte (114), die Raumabschnitte (114) gebildet werden, indem Hohlstrukturen (115) in den bestimmten Abschnitten des Substrats (110) jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten (150) gebildet werden.
Verfahren zur Fertigung des Magnetsensors nach einem der Ansprüche 39 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass, bei dem Bilden der mehreren Raumabschnitte (114), die Raumabschnitte (114) jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten (150) gebildet werden, um miteinander verbunden zu sein.
Magnetsensor, der aufweist: – ein Substrat (110) mit einer Oberfläche (111); und – mehrere Magnetwiderstandselementabschnitte (150), die oberhalb der einen Oberfläche (111) des Substrats (110) angeordnet sind und jeweils aufweisen: eine freie magnetische Schicht (153) mit einer Magnetisierungsrichtung, die in Übereinstimmung mit einem externen Magnetfeld änderbar ist; und eine gepinnte magnetische Schicht (151) mit einer festen Magnetisierungsrichtung, wobei – sich die Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht (151) von einem der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) von der Magnetisierungsrichtung der gepinnten magnetischen Schicht (151) eines anderen der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) auf einer Ebene parallel zu der einen Oberfläche (111) des Substrats (110) unterscheidet, – dann, wenn das externe Magnetfeld auf jeden der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) aufgebracht wird, der Magnetsensor einen physikalischen Betrag auf der Grundlage einer Änderung eines Widerstands von jedem der Magnetwiderstandselementabschnitte (150) erfasst, und – das Substrat (110) mehrere Raumabschnitte (114) aufweist, die in bestimmten Abschnitten des Substrats (110) jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten (150) angeordnet sind, so dass eine Dicke von jedem bestimmten Abschnitt des Substrats (110) geringer als eine Dicke eines anderen Abschnitts des Substrats (110) ist, der sich von den bestimmten Abschnitten unterscheidet.
Magnetsensor nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Raumabschnitt (114) durch eine Nut (113) gebildet wird, die in einer anderen Oberfläche (112) gegenüberliegend der einen Oberfläche (111) des Substrats (110) angeordnet ist.
Magnetsensor nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass ein eingebettetes Element (170) in jede Nut (113) eingebettet ist, so dass ein entsprechender Raumabschnitt (114) mit dem eingebetteten Element (170) gefüllt ist.
Magnetsensor nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Raumabschnitt (114) durch eine Hohlstruktur (115) gebildet wird, die in einem Abschnitt des Substrats (110) entsprechend dem Magnetwiderstandselementabschnitt (150) angeordnet ist.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 44 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumabschnitte (114) jeweils entsprechend den Magnetwiderstandselementabschnitten (150) miteinander verbunden sind.