DE102022124084A1

DE102022124084A1 - Magnetsensor

Info

Publication number: DE102022124084A1
Application number: DE102022124084.3A
Authority: DE
Inventors: Hidekazu Kojima; Hiromichi Umehara
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2021-09-21
Filing date: 2022-09-20
Publication date: 2023-03-23
Also published as: US20230093358A1; CN115840166A; DE102022124054A1

Abstract

Ein Magnetsensor weist ein Substrat aufweisend eine obere Fläche, eine Isolationsschicht aufweisend eine geneigte Fläche, ein MR-Element aufgebracht auf der geneigten Fläche, einen ersten Isolationsabschnitt aus einem Isolationsmaterial aufgebracht auf einem Teil des MR-Elements und einen zweiten Isolationsabschnitt aus einem Isolationsmaterial aufgebracht auf einem anderen Teil des MR-Elements an einer Position vor dem ersten Isolationsabschnitt in einer Richtung entlang der geneigten Fläche auf, wobei die Richtung eine Richtung weg von der oberen Fläche des Substrats ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Magnetsensor aufweisend magnetoresistive Elemente, die jeweils auf einer geneigten Fläche aufgebracht sind.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Magnetsensoren, die magnetoresistive Elemente nutzen, sind in den letzten Jahren für verschiedene Anwendungen genutzt worden. Ein System aufweisend einen Magnetsensor kann dazu vorgesehen sein, ein Magnetfeld zu detektieren, das eine Komponente in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche eines Substrats enthält, indem ein magnetoresistives Element bereitgestellt auf dem Substrat genutzt wird. In solch einem Fall kann das Magnetfeld, das die Komponente in der Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats enthält, durch Bereitstellen eines weichmagnetischen Körpers zur Umwandlung eines Magnetfelds in der Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats in ein Magnetfeld in der Richtung parallel zur Oberfläche des Substrats oder Fixieren des magnetoresistiven Elements auf einer geneigten Fläche, die auf dem Substrat ausgebildet ist, detektiert werden.
Als magnetoresistive Elemente werden zum Beispiel magnetoresistive Spin-Ventil-Elemente genutzt. Das magnetoresistive Spin-Ventil-Element weist eine magnetisierte Schicht mit einer Magnetisierung auf, deren Richtung fest ist, eine freie Schicht mit einer Magnetisierung, deren Richtung abhängig von der Richtung eines angelegten Magnetfeldes variabel ist, und eine Spaltschicht, die zwischen der magnetisierten Schicht und der freien Schicht aufgebracht ist.
Die US-Patentanmeldung Nr. 2006/0176142 A1 offenbart einen Magnetsensor aufweisend der magnetoresistive Elemente, die jeweils auf einer geneigten Fläche ausgebildet sind. Die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 2008-141210 offenbart eine Technik zur Bildung von zwei Schutzfilmen aus unterschiedlichen Materialien auf jeder Seitenfläche eines magnetoresistiven Elements, wodurch eine auf das magnetoresistive Element ausgeübte Spannung reduziert wird.
Typischerweise sind in einem Fall, in dem ein magnetoresistives Element auf einer geneigten Fläche ausgebildet ist, wie in dem in der US-Patentanmeldung Nr. 2006/0176142 A1 offenbarten Magnetsensor, die Seitenflächen des magnetoresistiven Elements verjüngt. Hierin, in Bezug auf einen Fall, in dem ein magnetoresistives Spin-Ventil-Element als magnetoresistives Element genutzt wird, nehme einen Fall an, in dem die Eigenschaften des magnetoresistiven Elements unter Verwendung einer Isolationsschicht gesteuert werden, die um das magnetoresistive Element herum gebildet wird, wie in der Technik, die in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2008-141210 offengelegt ist. Eine erste Schicht in der Nähe der geneigten Fläche und eine zweite Schicht entfernt von der geneigten Fläche haben unterschiedliche Flächeninhalte. Daher sind auch der Einfluss der Isolationsschicht auf die erste Schicht und der Einfluss der Isolationsschicht auf die zweite Schicht unterschiedlich. Infolgedessen kann das magnetoresistive Element unerwünschter Weise andere als die vorgesehenen Eigenschaften aufweisen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Magnetsensor aufweisend magnetoresistive Elemente bereitzustellen, die jeweils auf einer geneigten Fläche aufgebracht sind und in denen gewünschte Eigenschaften erreicht werden können.
Ein Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Substrat aufweisend eine Bezugsebene auf; ein Trägerelement angeordnet auf dem Substrat, wobei das Trägerelement zumindest eine geneigte Fläche aufweist, die in Bezug auf die Bezugsebene geneigt ist; zumindest ein magnetisches Detektionselement aufgebracht auf der zumindest einen geneigten Fläche; einen ersten Isolationsabschnitt aus einem Isolationsmaterial aufgebracht auf einem Teil des zumindest einen magnetischen Detektionselements; und einen zweiten Isolationsabschnitt aus einem Isolationsmaterial aufgebracht auf einem anderen Teil des zumindest einen magnetischen Detektionselements an einer Position vor dem ersten Isolationsabschnitt in einer Richtung entlang der zumindest einen geneigten Fläche, wobei die Richtung eine Richtung weg von der Bezugsebene ist.
In dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist der erste Isolationsabschnitt auf einem Teil des magnetischen Detektionselements aufgebracht, der auf der geneigten Fläche angeordnet ist, und der zweite Isolationsabschnitt ist auf einem anderen Teil des magnetischen Detektionselements aufgebracht. Dadurch ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die gewünschten Eigenschaften für einen Magnetsensor aufweisend magnetoresistive Elemente zu erreichen, die jeweils auf einer geneigten Fläche aufgebracht sind.
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ausführlicher ersichtlich.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen sind enthalten um ein weiteres Verständnis der Offenbarung bereitzustellen und sind in diese Beschreibung mit einbezogen und stellen einen Teil dieser Beschreibung dar. Die Zeichnungen zeigen beispielhafte Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Technologie zu erklären.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Magnetsensors gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
2 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Magnetsensorvorrichtung zeigt, die den Magnetsensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung aufweist.
3 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer ersten Detektionsschaltung der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
4 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung einer zweiten Detektionsschaltung der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
5 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
6 ist eine Schnittansicht, die einen Teil des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
7 ist eine Seitenansicht, die ein magnetoresistives Element der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
8 ist eine Schnittansicht, die erste und zweite Isolationsabschnitte eines ersten Beispiels der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
9 ist eine Schnittansicht, die erste und zweite Isolationsabschnitte eines zweiten Beispiels der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
10 ist eine Schnittansicht, die erste und zweite Isolationsabschnitte eines dritten Beispiels der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
11 ist eine Schnittansicht, die erste und zweite Isolationsabschnitte eines vierten Beispiels der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
12 ist eine Schnittansicht, die einen Teil des Magnetsensors gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden einige beispielhafte Ausführungsformen und Modifikationsbeispiele der Technologie mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Es ist zu beachten, dass die folgende Beschreibung auf illustrative Beispiele der Offenbarung gerichtet ist und nicht als Einschränkung der Technologie zu verstehen ist. Faktoren, ohne Einschränkung aufweisend Zahlenwerte, Formen, Materialien, Komponenten, Positionen der Komponenten und die Art und Weise, wie die Komponenten miteinander gekoppelt sind, sind nur illustrativ und sind nicht als Einschränkung der Technologie auszulegen. Ferner sind Elemente in den folgenden beispielhaften Ausführungsformen, die nicht in einem der allgemeinsten unabhängigen Ansprüche der Offenbarung aufgeführt sind, optional und können je nach Bedarf bereitgestellt werden. Die Zeichnungen sind schematisch und nicht als maßstabsgetreu anzusehen. Gleichartige Elemente werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, um redundante Beschreibungen zu vermeiden. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge gegeben wird.
[Erste Ausführungsform]
Zunächst wird eine Konfiguration eines Magnetsensors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Magnetsensor gemäß der Ausführungsform zeigt. 2 ist ein funktionelles Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Magnetsensorvorrichtung zeigt, die den Magnetsensor gemäß der Ausführungsform aufweist.
Wie in 1 gezeigt, hat der Magnetsensor 1 die Gestalt eines Chips in Form eines rechteckigen Parallelepipeds. Der Magnetsensor 1 weist eine obere Fläche 1a und eine untere Fläche auf, die einander gegenüberliegen, und weist auch vier Seitenflächen auf, die die obere Fläche 1a mit der unteren Fläche verbinden. Der Magnetsensor 1 weist auch eine Mehrzahl von Elektrodenkontaktflächen auf, die auf der oberen Fläche 1a aufgebracht sind.
Nun wird ein Referenzkoordinatensystem in der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 1 beschrieben. Das Bezugskoordinatensystem ist ein orthogonales Koordinatensystem, das in Bezug auf einen Magnetsensor 1 gesetzt und durch drei Achsen definiert ist. Im Bezugskoordinatensystem sind eine X-Richtung, eine Y-Richtung und eine Z-Richtung definiert. Die X-, Y- und Z-Richtung sind orthogonal zueinander. Insbesondere wird in der Ausführungsform eine Richtung, die senkrecht zur oberen Fläche 1a des Magnetsensors 1 ist und von der unteren Fläche zur oberen Fläche 1a des Magnetsensors 1 ausgerichtet ist, als Z-Richtung definiert. Die zur X-, Y- und Z-Richtung entgegengesetzten Richtungen werden als -X-, -Y- bzw. -Z-Richtung bezeichnet. Die drei Achsen, die das Referenzkoordinatensystem definieren, sind eine Achse parallel zur X-Richtung, eine Achse parallel zur Y-Richtung und eine Achse parallel zur Z-Richtung.
Im Folgenden bezieht sich der Begriff „oben“ auf Positionen, die sich in Z-Richtung vor einer Referenzposition befinden, und „unten“ bezieht sich auf Positionen, die in Bezug auf die Referenzposition den „oben“-Positionen gegenüberliegen. Für jede Komponente des Magnetsensors 1 bezieht sich der Begriff „obere Fläche“ auf eine Fläche der Komponente, die sich an deren Ende in Z-Richtung befindet, und „untere Fläche“ bezieht sich auf eine Fläche der Komponente, die sich an deren Ende in -Z-Richtung befindet. Der Ausdruck „in Z-Richtung gesehen“ bedeutet, dass ein Objekt von einer Position aus gesehen wird, die sich in Z-Richtung in einem gewissen Abstand befindet.
Wie in 2 gezeigt, weist der Magnetsensor 1 eine erste Detektionsschaltung 20 und eine zweite Detektionsschaltung 30 auf. Jede der ersten und zweiten Detektionsschaltungen 20 und 30 weist eine Mehrzahl von magnetischen Detektionselementen auf und ist zur Detektion eines Zielmagnetfelds konfiguriert, um zumindest ein Detektionssignal zu erzeugen. Insbesondere ist in der Ausführungsform die Mehrzahl von magnetischen Detektionselementen eine Mehrzahl von magnetoresistiven Elementen. Die magnetoresistiven Elemente werden im Folgenden als MR-Elemente bezeichnet.
Eine Mehrzahl von Detektionssignalen, die von der ersten und zweiten Detektionsschaltung 20 und 30 erzeugt werden, werden von einem Prozessor 40 verarbeitet. Der Magnetsensor 1 und der Prozessor 40 bilden eine Magnetsensorvorrichtung 100. Der Prozessor 40 ist so konfiguriert, dass er durch Verarbeiten der Mehrzahl von Detektionssignalen, die von der ersten und zweiten Detektionsschaltung 20 und 30 erzeugt werden, einen ersten Detektionswert bzw. einen zweiten Detektionswert erzeugt, die Korrespondenzen mit Komponenten eines Magnetfeldes in zwei verschiedenen Richtungen an einer vorbestimmten Referenzposition haben. Insbesondere sind in der vorliegenden Ausführungsform die vorgenannten zwei verschiedenen Richtungen eine Richtung parallel zu einer XY-Ebene und eine Richtung parallel zur Z-Richtung. Der Prozessor 40 ist beispielsweise aus einem anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC) aufgebaut.
Der Prozessor 40 kann zum Beispiel in einem Träger, der den Magnetsensor 1 trägt, enthalten sein. Der Träger weist eine Mehrzahl von Elektrodenkontaktflächen auf. Die ersten und zweiten Detektionsschaltungen 20 und 30 sind mit dem Prozessor 40 über die Mehrzahl von Elektrodenkontaktflächen des Magnetsensors 1, die Mehrzahl von Elektrodenkontaktflächen des Trägers und beispielsweise eine Mehrzahl von Bonddrähten verbunden. In einem Fall, in dem die Mehrzahl der Elektrodenkontaktflächen des Magnetsensors 1 auf der oberen Fläche 1a des Magnetsensors 1 bereitgestellt ist, kann der Magnetsensor 1 auf der oberen Fläche des Trägers in einer solchen Position montiert werden, dass die untere Fläche des Magnetsensors 1 zur oberen Fläche des Trägers weist.
Nachfolgend werden die erste und die zweite Detektionsschaltung 20 und 30 mit Bezug auf die 3 bis 6 beschrieben. 3 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung der ersten Detektionsschaltung 20 zeigt. 4 ist ein Schaltplan, der eine Schaltungsanordnung der zweiten Detektionsschaltung 30 zeigt. 5 ist eine Draufsicht auf einen Teil des Magnetsensors 1. 6 ist eine Schnittansicht, die einen Teil des Magnetsensors 1 zeigt.
Wie hier in 5 gezeigt, sind eine U-Richtung und eine V-Richtung wie folgt definiert. Die U-Richtung ist eine Richtung, die von der X-Richtung in die -Y-Richtung gedreht ist. Die V-Richtung ist eine Richtung, die von der Y-Richtung in die X-Richtung gedreht ist. Genauer gesagt ist in der vorliegenden Ausführungsform die U-Richtung auf eine Richtung festgelegt, die von der X-Richtung in die -Y-Richtung um α gedreht ist, und die V-Richtung wird auf eine Richtung festgelegt, die von der Y-Richtung in die X-Richtung um α gedreht ist. Es ist zu beachten, dass α ein Winkel ist, der größer als 0° und kleiner als 90° ist. Zum Beispiel ist α gleich 45°. -U-Richtung bezieht sich auf eine Richtung, die der U-Richtung entgegengesetzt ist, und -V-Richtung bezieht sich auf eine Richtung, die der V-Richtung entgegengesetzt ist.
Wie in 6 gezeigt, sind eine W1-Richtung und eine W2-Richtung wie folgt definiert. Die W1-Richtung ist eine Richtung, die von der V-Richtung in die -Z-Richtung gedreht ist. Die W2-Richtung ist eine Richtung, die von der V-Richtung in die Z-Richtung gedreht ist. Genauer gesagt ist in der vorliegenden Ausführungsform die W1-Richtung eine Richtung, die von der V-Richtung in die -Z-Richtung um β gedreht ist, und die W2-Richtung ist eine Richtung, die von der V-Richtung in die Z-Richtung um β gedreht ist. Es ist zu beachten, dass β ein Winkel größer als 0° und kleiner als 90° ist. Die -W1-Richtung bezieht sich auf eine Richtung, die der W1-Richtung entgegengesetzt ist, und die -W2-Richtung bezieht sich auf eine Richtung, die der W2-Richtung entgegengesetzt ist. Die W1-Richtung und die W2-Richtung sind beide orthogonal zur U-Richtung.
Die erste Detektionsschaltung 20 ist so konfiguriert, dass sie eine Komponente des Zielmagnetfeldes in einer Richtung parallel zur W1-Richtung detektiert und zumindest ein erstes Detektionssignal erzeugt, das mit der Komponente korrespondiert. Die zweite Detektionsschaltung 30 ist so konfiguriert, dass sie eine Komponente des Zielmagnetfeldes in einer Richtung parallel zur W2-Richtung erfasst und zumindest ein zweites Detektionssignal erzeugt, das mit der Komponente korrespondiert.
Wie in 3 gezeigt, weist die erste Detektionsschaltung 20 einen Stromversorgungsanschluss V2, einen Masseanschluss G2, Signalausgangsanschlüsse E21 und E22, einen ersten Widerstandsabschnitt R21, einen zweiten Widerstandsabschnitt R22, einen dritten Widerstandsabschnitt R23 und einen vierten Widerstandsabschnitt R24 auf. Die Mehrzahl der MR-Elemente der ersten Detektionsschaltung 20 bilden die ersten bis vierten Widerstandsabschnitte R21, R22, R23 und R24.
Der erste Widerstandsabschnitt R21 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V2 und dem Signalausgangsanschluss E21 bereitgestellt. Der zweite Widerstandsabschnitt R22 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss E21 und dem Masseanschluss G2 bereitgestellt. Der dritte Widerstandsabschnitt R23 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss E22 und dem Masseanschluss G2 bereitgestellt. Der vierte Widerstandsabschnitt R24 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V2 und dem Signalausgangsanschluss E22 bereitgestellt.
Wie in 4 gezeigt, weist die zweite Detektionsschaltung 30 einen Stromversorgungsanschluss V3, einen Masseanschluss G3, Signalausgangsanschlüsse E31 und E32, einen ersten Widerstandsabschnitt R31, einen zweiten Widerstandsabschnitt R32, einen dritten Widerstandsabschnitt R33 und einen vierten Widerstandsabschnitt R34 auf. Die Mehrzahl der MR-Elemente der zweiten Detektionsschaltung 30 bilden die ersten bis vierten Widerstandsabschnitte R31, R32, R33 und R34.
Der erste Widerstandsabschnitt R31 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V3 und dem Signalausgangsanschluss E31 bereitgestellt. Der zweite Widerstandsabschnitt R32 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss E31 und dem Masseanschluss G3 bereitgestellt. Der dritte Widerstandsabschnitt R33 ist zwischen dem Signalausgangsanschluss E32 und dem Masseanschluss G3 bereitgestellt. Der vierte Widerstandsabschnitt R34 ist zwischen dem Stromversorgungsanschluss V3 und dem Signalausgangsanschluss E32 bereitgestellt.
An jeden der Stromversorgungsanschlüsse V2 und V3 wird eine Spannung oder ein Strom mit einer vorbestimmten Größe angelegt. Jeder der Masseanschlüsse G2 und G3 ist mit der Masse verbunden.
Die Mehrzahl von MR-Elementen der ersten Detektionsschaltung 20 wird als eine Mehrzahl von ersten MR-Elementen 50B bezeichnet. Die Mehrzahl von MR-Elementen der zweiten Detektionsschaltung 30 wird als eine Mehrzahl von zweiten MR-Elementen 50C bezeichnet. Da die erste und zweite Detektionsschaltung 20 und 30 die Komponenten des Magnetsensors 1 sind, kann gesagt werden, dass der Magnetsensor 1 die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C aufweist. Jedes einzelne MR-Element wird mit der Referenznummer 50 bezeichnet.
7 ist eine Seitenansicht, die das MR-Element 50 zeigt. Das MR-Element 50 ist ein Spin-Ventil-MR-Element, das eine Mehrzahl von Magnetschichten aufweist. Das MR-Element 50 weist eine magnetisierte Schicht 51 mit einer Magnetisierung auf, deren Richtung fest ist, eine freie Schicht 53 mit einer Magnetisierung, deren Richtung abhängig von der Richtung eines Zielmagnetfeldes variabel ist, und eine Spaltschicht 52, die sich zwischen der magnetisierten Schicht 51 und der freien Schicht 53 befindet. Das MR-Element 50 kann ein tunnel-magnetoresistives (TMR) Element oder ein riesenmagnetoresistives (GMR) Element sein. In dem TMR-Element ist die Spaltschicht 52 eine Tunnelbarriereschicht. In dem GMR-Element ist die Spaltschicht 52 eine nichtmagnetische leitfähige Schicht. Der Widerstand des MR-Elements 50 ändert sich mit dem Winkel, den die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 53 in Bezug auf die Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 51 bildet. Der Widerstand des MR-Elements 50 hat seinen minimalen Wert, wenn der vorgenannte Winkel 0° ist, und seinen maximalen Wert, wenn der vorgenannte Winkel 180° ist. In jedem MR-Element 50 weist die freie Schicht 53 eine Formanisotropie auf, die die Richtung der leichten Magnetisierungsachse orthogonal zur Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 51 einstellt. Als Verfahren zum Einstellen der leichten Magnetisierungsachse in eine vorbestimmte Richtung in der freien Schicht 53 kann ein Magnet verwendet werden, der so konfiguriert ist, dass er ein Vormagnetisierungsfeld an die freie Schicht 53 anlegt. Die magnetisierte Schicht 51, die Spaltschicht 52 und die freie Schicht 53 sind in dieser Reihenfolge gestapelt.
Das MR-Element 50 kann ferner eine antiferromagnetische Schicht aufweisen, die auf der magnetisierten Schicht 51 auf der der Spaltschicht 52 gegenüberliegenden Seite aufgebracht ist. Die antiferromagnetische Schicht ist aus einem antiferromagnetischen Material gebildet und steht in Austauschkopplung mit der magnetisierten Schicht 51, um dadurch die Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 51 zu fixieren. Alternativ kann die magnetisierte Schicht 51 eine so genannte selbstgepinnte Schicht sein (Synthetic Ferri Pinned layer, SFP layer). Die selbstgepinnte Schicht hat eine gestapelte Ferri-Struktur, in der eine ferromagnetische Schicht, eine nichtmagnetische Zwischenschicht und eine ferromagnetische Schicht gestapelt sind, und die beiden ferromagnetischen Schichten antiferromagnetisch gekoppelt sind.
Es sollte verstanden werden, dass die Schichten 51 bis 53 jedes MR-Elements 50 in der umgekehrten Reihenfolge wie in 7 gezeigt gestapelt werden können.
In den 3 und 4 stellen durchgezogene Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 51 der MR-Elemente 50 dar. Hohle Pfeile stellen die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 53 der MR-Elemente 50 in einem Fall dar, in dem kein Zielmagnetfeld an die MR-Elemente 50 angelegt ist.
In dem in 3 gezeigten Beispiel sind die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 51 in jedem der ersten und dritten Widerstandsabschnitte R21 und R23 die W1-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 51 in jedem der zweiten und vierten Widerstandsabschnitte R22 und R24 sind die -W1-Richtung. Die freie Schicht 53 in jedem der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B weist eine Formanisotropie auf, die die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf eine Richtung parallel zur U-Richtung festlegt. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 53 in jedem der ersten und zweiten Widerstandsabschnitte R21 und R22 in einem Fall, in dem kein Zielmagnetfeld an die ersten MR-Elemente 50B angelegt wird, sind die U-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 53 in jedem der dritten und vierten Widerstandsabschnitte R23 und R24 sind im vorgenannten Fall die -U-Richtung.
In dem in 4 gezeigten Beispiel sind die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 51 in jedem der ersten und dritten Widerstandsabschnitte R31 und R33 die W2-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 51 in jedem der zweiten und vierten Widerstandsabschnitte R32 und R34 sind die -W2-Richtung. Die freie Schicht 53 in jedem der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C weist eine Formanisotropie auf, die die Richtung der leichten Magnetisierungsachse auf eine Richtung parallel zur U-Richtung festlegt. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 53 in jedem der ersten und zweiten Widerstandsabschnitte R31 und R32 in einem Fall, in dem kein Zielmagnetfeld an die zweiten MR-Elemente 50C angelegt wird, sind die U-Richtung. Die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten 53 in jedem der dritten und vierten Widerstandsabschnitte R33 und R34 sind im vorgenannten Fall die -U-Richtung.
Der Magnetsensor 1 weist einen Magnetfeldgenerator auf, der so konfiguriert ist, dass er ein Magnetfeld in einer vorgegebenen Richtung an die freie Schicht 53 jedes der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B und der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C anlegt. In der vorliegenden Ausführungsform weist der Magnetfeldgenerator eine Spule 80 auf, die ein Magnetfeld in der vorgegebenen Richtung an die freie Schicht 53 in jedem der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B und der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C anlegt.
Es ist zu beachten, dass die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 51 und die Richtungen der leichten Magnetisierungsachsen der freien Schichten 53 im Hinblick auf die Genauigkeit der Herstellung der MR-Elemente 50 und dergleichen geringfügig von den vorgenannten Richtungen abweichen können. Die magnetisierten Schichten 51 können so magnetisiert werden, dass sie Magnetisierungskomponenten in den vorgenannten Richtungen als Hauptkomponenten aufweisen. In diesem Fall sind die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 51 die gleichen oder im Wesentlichen die gleichen wie die vorgenannten Richtungen.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das MR-Element 50 so konfiguriert, dass ein Strom in der Stapelrichtung der Mehrzahl von magnetischen Schichten fließt, d.h. der magnetisierten Schicht 51 und der freien Schicht 53. Wie unten beschrieben, weist der Magnetsensor 1 eine untere Elektrode und eine obere Elektrode auf, um einen Strom durch das MR-Element 50 fließen zu lassen. Das MR-Element 50 ist zwischen der unteren Elektrode und der oberen Elektrode aufgebracht.
Nachfolgend wird ein spezifischer Aufbau des Magnetsensors 1 mit Bezug auf die 5 und 6 im Detail beschrieben. 6 zeigt einen Teil eines Querschnitts an einer Stelle, die in 5 durch die Linie 6-6 angedeutet ist.
Der Magnetsensor 1 weist ein Substrat 301 mit einer oberen Fläche 301a, Isolationsschichten 302, 303, 304, 305, 306, 307, 308, 309 und 310, eine Mehrzahl von unteren Elektroden 61B, eine Mehrzahl von unteren Elektroden 61C, eine Mehrzahl von oberen Elektroden 62B, eine Mehrzahl von oberen Elektroden 62C, eine Mehrzahl von unteren Spulenelementen 81 und eine Mehrzahl von oberen Spulenelementen 82 auf. Es wird angenommen, dass die obere Fläche 301a des Substrats 301 parallel zur XY-Ebene ist. Die Z-Richtung ist ebenfalls eine Richtung senkrecht zur oberen Fläche 301a des Substrats 301. Die Spulenelemente sind ein Teil der Spulenwicklung.
Die Isolationsschicht 302 ist auf dem Substrat 301 aufgebracht. Die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 81 sind auf der Isolationsschicht 302 aufgebracht. Die Isolationsschicht 303 ist um die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 81 auf der Isolationsschicht 302 aufgebracht. Die Isolationsschichten 304 und 305 sind in dieser Reihenfolge auf die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 81 und die Isolationsschicht 303 gestapelt.
Die Mehrzahl der unteren Elektroden 61B und die Mehrzahl der unteren Elektroden 61C sind auf der Isolationsschicht 305 aufgebracht. Die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B sind auf der Mehrzahl der unteren Elektroden 61B aufgebracht. Die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C sind auf der Mehrzahl der unteren Elektroden 61C aufgebracht. Die Isolationsschicht 306 ist auf der Mehrzahl der unteren Elektroden 61B und der Mehrzahl der unteren Elektroden 61C und um die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B und um die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C aufgebracht. Die Isolationsschicht 307 ist auf der Isolationsschicht 305 und um die Mehrzahl der unteren Elektroden 61B, um die Mehrzahl der unteren Elektroden 61C und um die Isolationsschicht 306 aufgebracht.
Die Isolationsschicht 308 ist auf einem Teil jedes der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B, auf einem Teil jedes der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C und auf den Isolationsschichten 306 und 307 aufgebracht. Die Mehrzahl der oberen Elektroden 62B sind auf einem anderen Teil jedes der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B und auf einem Teil der Isolationsschicht 308 aufgebracht. Die Mehrzahl der oberen Elektroden 62C sind auf einem anderen Teil jedes der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C und auf einem Teil der Isolationsschicht 308 aufgebracht. Die Isolationsschicht 309 ist auf einem anderen Teil der Isolationsschicht 308 und um die Mehrzahl der oberen Elektroden 62B und um die Mehrzahl der oberen Elektroden 62C aufgebracht.
Die Isolationsschicht 310 ist auf der Mehrzahl der oberen Elektroden 62B, der Mehrzahl der oberen Elektroden 62C und der Isolationsschicht 309 aufgebracht. Die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 82 sind auf der Isolationsschicht 310 aufgebracht. Der Magnetsensor 1 kann ferner eine nicht gezeigte Isolationsschicht aufweisen, die die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 82 und die Isolationsschicht 310 bedeckt.
Der Magnetsensor 1 weist ein Trägerelement auf, das die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C trägt. Das Trägerelement weist zumindest eine geneigte Fläche auf, die in Bezug auf die obere Fläche 301a des Substrats 301 geneigt ist. Insbesondere weist das Trägerelement in dieser Ausführungsform die Isolationsschicht 305 auf. Es ist zu beachten, dass in 5 als Komponenten des Magnetsensors 1 die Isolationsschicht 305, die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B, die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C und die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 82 gezeigt sind.
Die Isolationsschicht 305 weist eine Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c auf, die jeweils in einer Richtung (der Z-Richtung) von der oberen Fläche 301a des Substrats 301 weg vorstehen. Jede der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c erstreckt sich in einer Richtung parallel zur U-Richtung. Die Gesamtform jeder der vorstehenden Flächen 305c ist eine halbzylindrische gekrümmte Fläche, die durch Verschieben der gekrümmten Form (Bogenform) der in 6 gezeigten vorstehenden Fläche 305c entlang der Richtung parallel zur U-Richtung gebildet wird. Die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c sind in vorbestimmten Abständen entlang einer Richtung parallel zur V-Richtung angeordnet.
Jede der Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c weist einen oberen Endabschnitt auf, der am weitesten von der oberen Fläche 301a des Substrats 301 entfernt ist. In der Ausführungsform erstreckt sich jeder der oberen Endabschnitte der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c in der Richtung parallel zur U-Richtung. Hierbei ist der Schwerpunkt auf einer bestimmten vorstehenden Fläche 305c der Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c gesetzt. Die vorstehende Fläche 305c weist eine erste geneigte Fläche 305a und eine zweite geneigte Fläche 305b auf. Die erste geneigte Fläche 305a bezieht sich auf den Teil der vorstehenden Fläche 305c auf der Seite der V-Richtung des oberen Endabschnitts der vorstehenden Fläche 305c. Die zweite geneigte Fläche 305b bezieht sich auf den Teil der vorstehenden Fläche 305c auf der Seite der -V-Richtung des oberen Endabschnitts der vorstehenden Fläche 305c. In 5 ist eine Grenze zwischen der ersten geneigten Fläche 305a und der zweiten geneigten Fläche 305b durch eine gepunktete Linie gekennzeichnet.
Der obere Endabschnitt der vorstehenden Fläche 305c kann die Grenze zwischen der ersten geneigten Fläche 305a und der zweiten geneigten Fläche 305b sein. In einem solchen Fall kennzeichnet die gestrichelte Linie in 5 den oberen Endabschnitt der vorstehenden Fläche 305c.
Die obere Fläche 301a des Substrats 301 ist parallel zur XY-Ebene. Die erste geneigte Fläche 305a und die zweite geneigte Fläche 305b sind jeweils in Bezug auf die obere Fläche 301a des Substrats 301, d. h. die XY-Ebene, geneigt. In einem Querschnitt senkrecht zur oberen Fläche 301a des Substrats 301 wird ein Abstand zwischen der ersten geneigten Fläche 305a und der zweiten geneigten Fläche 305b in einer Richtung weg von der oberen Fläche 301a des Substrats 301 kleiner.
In der Ausführungsform, da zwei oder mehr vorstehende Flächen 305c vorhanden sind, ist die Anzahl jeder der ersten geneigten Flächen 305a und der zweiten geneigten Flächen 305b ebenfalls zwei oder mehr. Die Isolationsschicht 305 weist die Mehrzahl der ersten geneigten Flächen 305a und die Mehrzahl der zweiten geneigten Flächen 305b auf.
Die Isolationsschicht 305 weist ferner eine ebene Fläche 305d auf, die um die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c vorhanden ist. Die ebene Fläche 305d ist eine Fläche parallel zur oberen Fläche 301a des Substrats 301. Jede der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c steht in Z-Richtung von der ebenen Fläche 305d vor. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c in vorbestimmten Abständen aufgebracht. Somit befindet sich die ebene Fläche 305d zwischen den beiden vorstehenden Flächen 305c, die in V-Richtung aneinandergrenzen.
Die Isolationsschicht 305 weist eine Mehrzahl von vorstehenden Abschnitten auf, die jeweils in Z-Richtung vorstehen, und einen flachen Abschnitt, der um die Mehrzahl der vorstehenden Abschnitte vorhanden ist. Jeder der Mehrzahl der vorstehenden Abschnitte erstreckt sich in der Richtung parallel zur U-Richtung und weist die vorstehende Fläche 305c auf. Die Mehrzahl der vorstehenden Abschnitte sind in vorbestimmten Abständen in der Richtung parallel zur V-Richtung angeordnet. Die Dicke (die Abmessung in Z-Richtung) des flachen Abschnitts ist im Wesentlichen konstant. Die Isolationsschicht 304 hat eine im Wesentlichen konstante Dicke (d. h. eine Abmessung in der Z-Richtung) und ist entlang der unteren Fläche der Isolationsschicht 305 ausgebildet.
Die Mehrzahl der unteren Elektroden 61B sind auf der Mehrzahl der ersten geneigten Flächen 305a aufgebracht. Die Mehrzahl der unteren Elektroden 61C sind auf der Mehrzahl der zweiten geneigten Flächen 305b aufgebracht. Da, wie oben beschrieben, jede der ersten geneigten Flächen 305a und der zweiten geneigten Flächen 305b in Bezug auf die obere Fläche 301a des Substrats 301, d. h. die XY-Ebene, geneigt ist, sind jede der oberen Flächen der Mehrzahl der unteren Elektroden 61B und jede der oberen Flächen der Mehrzahl der unteren Elektroden 61C ebenfalls in Bezug auf die XY-Ebene geneigt. Es kann also gesagt werden, dass die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C auf den geneigten Flächen aufgebracht sind, die in Bezug auf die XY-Ebene geneigt sind. Die Isolationsschicht 305 ist ein Element, das jedes der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B und der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C trägt, so dass diese MR-Elemente in Bezug auf die XY-Ebene geneigt werden können.
Es ist zu beachten, dass es sich bei den ersten geneigten Flächen 305a um gekrümmte Flächen handelt. Daher sind die ersten MR-Elemente 50B entlang der gekrümmten Flächen (der ersten geneigten Flächen 305a) gekrümmt. Der Einfachheit halber sind in der vorliegenden Ausführungsform die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 51 der ersten MR-Elemente 50B als gerade Richtungen definiert, wie oben beschrieben. Die W1-Richtung und die -W1-Richtung, die die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 51 der ersten MR-Elemente 50B sind, sind auch Richtungen, in denen die Tangenten an die ersten geneigten Flächen 305a in der Nähe der ersten MR-Elemente 50B verlaufen.
In ähnlicher Weise sind in der Ausführungsform die zweiten geneigten Flächen 305b gekrümmte Flächen. Daher sind die zweiten MR-Elemente 50C entlang der gekrümmten Flächen (der zweiten geneigten Flächen 305b) gekrümmt. Der Einfachheit halber sind in der vorliegenden Ausführungsform die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 51 der zweiten MR-Elemente 50C als gerade Richtungen definiert, wie oben beschrieben. Die W2-Richtung und die -W2-Richtung, die die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 51 der zweiten MR-Elemente 50C sind, sind auch Richtungen, in denen die Tangenten an die zweiten geneigten Flächen 305b in der Nähe der zweiten MR-Elemente 50C verlaufen.
Wie in 5 gezeigt, sind die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B so aufgebracht, dass zwei oder mehr MR-Elemente 50B sowohl in der U-Richtung als auch in der V-Richtung angeordnet sind. Die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B sind in einer Reihe auf einer ersten geneigten Fläche 305a ausgerichtet. In ähnlicher Weise sind die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C so aufgebracht, dass zwei oder mehr MR-Elemente 50C sowohl in der U-Richtung als auch in der V-Richtung angeordnet sind. Die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C sind in einer Reihe auf einer zweiten geneigten Fläche 305b ausgerichtet. In der Ausführungsform sind die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C abwechselnd in der Richtung parallel zur V-Richtung angeordnet.
Es ist zu beachten, dass ein erstes MR-Element 50B und ein zweites MR-Element 50C, die aneinander grenzen, in der Z-Richtung gesehen in der Richtung parallel zur U-Richtung abweichen können oder nicht. Zwei erste MR-Elemente 50B, die über ein zweites MR-Element 50C aneinander grenzen, können in der Z-Richtung gesehen parallel zur U-Richtung abweichen oder nicht. Zwei zweite MR-Elemente 50C, die über ein erstes MR-Element 50B aneinander grenzen, können in der Z-Richtung gesehen parallel zur U-Richtung abweichen oder nicht.
Die Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B sind durch die Mehrzahl der unteren Elektroden 61B und die Mehrzahl der oberen Elektroden 62B in Reihe verbunden. Ein Verfahren zum Verbinden der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B wird im Detail in Bezug auf 7 beschrieben. In 7 bezeichnet das Bezugszeichen 61 eine untere Elektrode, die mit einem bestimmten MR-Element 50 korrespondiert, und das Bezugszeichen 62 bezeichnet eine obere Elektrode, die mit dem bestimmten MR-Element 50 korrespondiert. Wie in 7 gezeigt, hat jede untere Elektrode 61 eine lange, schlanke Form. Zwei untere Elektroden 61, die in longitudinaler Richtung der unteren Elektroden 61 aneinandergrenzen, weisen einen Spalt dazwischen auf. MR-Elemente 50 sind in der Nähe der beiden longitudinalen Enden auf der oberen Fläche jeder unteren Elektrode 61 aufgebracht. Jede obere Elektrode 62 hat eine lange schlanke Form und verbindet zwei benachbarte MR-Elemente 50 elektrisch, die auf zwei unteren Elektroden 61 aufgebracht sind, die in longitudinaler Richtung der unteren Elektroden 61 aneinandergrenzen.
Obwohl nicht gezeigt, ist ein MR-Element 50, das sich am Ende einer Reihe einer Mehrzahl von ausgerichteten MR-Elementen 50 befindet, mit einem anderen MR-Element 50 verbunden, das sich am Ende einer anderen Reihe einer Mehrzahl von MR-Elementen 50 befindet, die in einer Richtung angrenzen, die sich mit der longitudinalen Richtung der unteren Elektroden 61 schneidet. Solche zwei MR-Elemente 50 sind durch eine nicht gezeigte Elektrode miteinander verbunden. Die nicht gezeigte Elektrode kann eine Elektrode sein, die die unteren Flächen oder die oberen Flächen der beiden MR-Elemente 50 miteinander verbindet.
In einem Fall, in dem die in 7 gezeigten MR-Elemente 50 die ersten MR-Elemente 50B sind, korrespondieren die in 7 gezeigten unteren Elektroden 61 mit den unteren Elektroden 61B, und die in 7 gezeigten oberen Elektroden 62 korrespondieren mit den oberen Elektroden 62B. In solch einem Fall ist die longitudinale Richtung der unteren Elektroden 61 parallel zur U-Richtung.
In ähnlicher Weise sind die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C durch die Mehrzahl der unteren Elektroden 61C und die Mehrzahl der oberen Elektroden 62C in Reihe verbunden. Die vorangehende Beschreibung des Verfahrens zum Verbinden der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B gilt auch für das Verfahren zum Verbinden der Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C. In einem Fall, in dem die in 7 gezeigten MR-Elemente 50 die zweiten MR-Elemente 50C sind, korrespondieren die in 7 gezeigten unteren Elektroden 61 mit den unteren Elektroden 61C, und die in 7 gezeigten oberen Elektroden 62 korrespondieren mit den oberen Elektroden 62C. In solch einem Fall ist die longitudinale Richtung der unteren Elektroden 61 parallel zur U-Richtung.
Jedes der Mehrzahl der oberen Spulenelemente 82 erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Y-Richtung. Die Mehrzahl der oberen Spulenelemente 82 sind in der X-Richtung angeordnet. Insbesondere überlappt in der vorliegenden Ausführungsform, wenn in Z-Richtung gesehen, jedes der Mehrzahl der ersten MR-Elemente 50B und die Mehrzahl der zweiten MR-Elemente 50C zwei obere Spulenelemente 82.
Jedes der Mehrzahl der unteren Spulenelemente 81 erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Y-Richtung. Die Mehrzahl der unteren Spulenelemente 81 ist in der X-Richtung angeordnet. Die Form und die Anordnung der Mehrzahl der unteren Spulenelemente 81 können gleich oder anders als die der Mehrzahl der oberen Spulenelemente 82 sein. In dem in den 5 und 6 gezeigten Beispiel ist die Abmessung in X-Richtung jedes der Mehrzahl von unteren Spulenelementen 81 kleiner als die Abmessung in X-Richtung jedes der Mehrzahl von oberen Spulenelementen 82. Der Abstand zwischen zwei in X-Richtung aneinander grenzenden unteren Spulenelementen 81 ist kleiner als der Abstand zwischen zwei in X-Richtung aneinander grenzenden oberen Spulenelementen 82.
In dem in den 5 und 6 gezeigten Beispiel sind die Mehrzahl von unteren Spulenelementen 81 und die Mehrzahl von oberen Spulenelementen 82 elektrisch so verbunden, dass sie die Spule 80 bilden, die ein Magnetfeld in einer Richtung parallel zur X-Richtung an die freie Schicht 53 in jedem der Mehrzahl von ersten MR-Elementen 50B und der Mehrzahl von zweiten MR-Elementen 50C anlegt. Alternativ kann die Spule 80 so konfiguriert sein, dass sie beispielsweise in der Lage ist ein Magnetfeld in der X-Richtung an die freien Schichten 53 im ersten und zweiten Widerstandsabschnitt R21 und R22 der ersten Detektionsschaltung 20 und im ersten und zweiten Widerstandsabschnitt R31 und R32 der zweiten Detektionsschaltung 30 anzulegen und ein Magnetfeld in der -X-Richtung an die freien Schichten 53 im dritten und vierten Widerstandsabschnitt R23 und R24 der ersten Detektionsschaltung 20 und im dritten und vierten Widerstandsabschnitt R33 und R34 der zweiten Detektionsschaltung 30 anzulegen. Die Spule 80 kann durch den Prozessor 40 gesteuert werden.
Als nächstes werden das erste und das zweite Detektionssignal beschrieben. Zunächst wird das erste Detektionssignal mit Bezug auf 3 beschrieben. Wenn sich die Stärke der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur W1-Richtung ändert, ändert sich der Widerstand jedes der Widerstandsabschnitte R21 bis R24 der ersten Detektionsschaltung 20 entweder so, dass sich die Widerstände der Widerstandsabschnitte R21 und R23 erhöhen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R22 und R24 verringern, oder so, dass sich die Widerstände der Widerstandsabschnitte R21 und R23 verringern und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R22 und R24 erhöhen. Dabei ändert sich das elektrische Potential an jedem der Signalausgangsanschlüsse E21 und E22. Die erste Detektionsschaltung 20 erzeugt ein Signal, das mit dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E21 korrespondiert, als ein erstes Detektionssignal S21 und erzeugt ein Signal, das mit dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E22 korrespondiert, als ein erstes Detektionssignal S22.
Als nächstes wird das zweite Detektionssignal mit Bezug auf 4 beschrieben. Wenn sich die Stärke der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur W2-Richtung ändert, ändert sich der Widerstand jedes der Widerstandsabschnitte R31 bis R34 der zweiten Detektionsschaltung 30 entweder so, dass sich die Widerstände der Widerstandsabschnitte R31 und R33 erhöhen und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R32 und R34 verringern oder so, dass sich die Widerstände der Widerstandsabschnitte R31 und R33 verringern und die Widerstände der Widerstandsabschnitte R32 und R34 erhöhen. Dabei ändert sich das elektrische Potential an jedem der Signalausgangsanschlüsse E31 und E32. Die zweite Detektionsschaltung 30 erzeugt ein Signal, das mit dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E31 korrespondiert, als zweites Detektionssignal S31, und erzeugt ein Signal, das mit dem elektrischen Potential des Signalausgangsanschlusses E32 korrespondiert, als zweites Detektionssignal S32.
Als nächstes wird die Funktionsweise des Prozessors 40 beschrieben. Der Prozessor 40 ist so konfiguriert, dass er den ersten Detektionswert und den zweiten Detektionswert basierend auf den ersten Detektionssignalen S21 und S22 und den zweiten Detektionssignalen S31 und S32 erzeugt. Der erste Detektionswert ist ein Detektionswert, der mit der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur V-Richtung korrespondiert. Der zweite Detektionswert ist ein Detektionswert, der mit der Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur Z-Richtung korrespondiert. Der erste Detektionswert wird durch ein Symbol Sv dargestellt und der zweite Detektionswert wird durch ein Symbol Sz dargestellt.
Der Prozessor 40 erzeugt die ersten und zweiten Detektionswerte Sv und Sz beispielsweise wie folgt. Zunächst erzeugt der Prozessor 40 einen Wert S1 durch eine Arithmetik, die das Bilden der Differenz S21-S22 zwischen dem ersten Detektionssignal S21 und dem ersten Detektionssignal S22 aufweist, und erzeugt einen Wert S2 durch eine Arithmetik, die das Bilden der Differenz S31-S32 zwischen dem zweiten Detektionssignal S31 und dem zweiten Detektionssignal S32 aufweist. Als nächstes berechnet der Prozessor 40 die Werte S3 und S4 unter Verwendung der folgenden Ausdrücke (1) und (2) . $S3 = (S 2 + S 1) / (2 cos α)$
$S 4 = (S 2 - S 1) / (2 sin α)$
Der erste Detektionswert Sv kann der Wert S3 selbst sein oder ein Ergebnis einer vorbestimmten Korrektur, wie z. B. einer Verstärkungsanpassung oder einer Offset-Anpassung, die an dem Wert S3 vorgenommen wurde. In gleicher Weise kann der zweite Detektionswert Sz der Wert S4 selbst sein oder ein Ergebnis einer vorbestimmten Korrektur, wie z. B. einer Verstärkungsanpassung oder einer Offset-Anpassung, die an dem Wert S4 vorgenommen wurde.
Als nächstes werden die Merkmale der Struktur des Magnetsensors 1 gemäß der Ausführungsform beschrieben. Zunächst wird ein erstes Beispiel beschrieben. 8 ist eine Schnittansicht, die erste und zweite Isolationsabschnitte des ersten Beispiels zeigt.
8 zeigt einen Querschnitt durch das MR-Element 50 aufgebracht auf einer bestimmten geneigten Fläche 305e und parallel zu einer VZ-Ebene. Nachfolgend wird ein Querschnitt parallel zur VZ-Ebene als VZ-Querschnitt bezeichnet. Der in 8 gezeigte VZ-Querschnitt kann derjenige sein, in dem ein Querschnitt des MR-Elements 50 von einer Position auf der Seite der U-Richtung wie in 6 gesehen wird. In solch einem Fall korrespondieren das MR-Element 50, die untere Elektrode 61 und die geneigte Fläche 305e jeweils mit dem ersten MR-Element 50B, der unteren Elektrode 61B und der ersten geneigten Fläche 305a. Alternativ kann der in 8 gezeigte VZ-Querschnitt derjenige sein, bei dem ein Querschnitt des MR-Elements 50 von einer Position auf der Seite der -U-Richtung gesehen wird. In solch einem Fall korrespondieren das MR-Element 50, die untere Elektrode 61 und die geneigte Fläche 305e jeweils mit dem zweiten MR-Element 50C, der unteren Elektrode 61C und der zweiten geneigten Fläche 305b.
Hier, wie in den 8 und 9 gezeigt, werden eine erste Richtung D1 und eine zweite Richtung D2 parallel zur VZ-Ebene definiert. Die erste Richtung D1 ist eine Richtung, die entlang der geneigten Fläche 305e liegt, und ist auch eine Richtung weg von einer Bezugsebene. In der vorliegenden Ausführungsform ist angenommen, dass die obere Fläche 301a des Substrats 301 (siehe 6) die Bezugsebene ist. Die Z-Richtung ist eine Richtung, die senkrecht zur Bezugsebene (der oberen Fläche 301a des Substrats 301) liegt. Die zweite Richtung D2 ist eine Richtung, die entlang der geneigten Fläche 305e liegt, und ist ebenfalls näher an der Bezugsebene (der oberen Fläche 301a des Substrats 301).
In der folgenden Beschreibung wird eine Richtung, die entlang der geneigten Fläche 305e liegt und parallel zur ersten Richtung D1 ist (eine Richtung parallel zur zweiten Richtung D2), einfach als eine Richtung entlang der geneigten Fläche 305e bezeichnet. Eine solche Richtung ist auch eine Richtung, die entlang der geneigten Fläche 305e liegt und in der sich ein Abstand von der Bezugsebene (der oberen Fläche 301a des Substrats 301) ändert.
Das MR-Element 50 weist eine untere Fläche 50a, die zur geneigten Fläche 305e weist, eine obere Fläche 50b auf der der unteren Fläche 50a gegenüberliegenden Seite, eine erste Seitenfläche 50c und eine zweite Seitenfläche 50d auf. Die erste Seitenfläche 50c verbindet einen Endabschnitt der unteren Fläche 50a auf der Seite der zweiten Richtung D2 und einen Endabschnitt der oberen Fläche 50b auf der Seite der zweiten Richtung D2. Die zweite Seitenfläche 50d ist in der ersten Richtung D1 vor der ersten Seitenfläche 50c aufgebracht. Die zweite Seitenfläche 50d verbindet einen Endabschnitt der unteren Fläche 50a auf der Seite der ersten Richtung D1 und einen Endabschnitt der oberen Fläche 50b auf der Seite der ersten Richtung D1.
Die untere Elektrode 61 ist zwischen dem MR-Element 50 und der geneigten Fläche 305e bereitgestellt. Die untere Elektrode 61 weist eine untere Fläche 61a, die zur geneigten Fläche 305e weist, eine obere Fläche 61b auf einer der unteren Fläche 61a gegenüberliegenden Seite, und zwei Seitenflächen (siehe 6) auf, die jeweils die untere Fläche 61a und die obere Fläche 61b verbinden. Es ist zu beachten, dass die untere Elektrode 61 auf einem Bereich von der geneigten Fläche 305e zu der ebenen Fläche 305d gebildet sein kann. In einem solchen Fall ist eine der beiden Seitenflächen der unteren Elektrode 61 auf der geneigten Fläche 305e und die andere auf der ebenen Fläche 305d aufgebracht. Alternativ kann auch die gesamte untere Elektrode 61 auf der geneigten Fläche 305e aufgebracht sein. In solch einem Fall sind beide Seitenflächen der unteren Elektrode 61 auf der geneigten Fläche 305e aufgebracht.
Der Magnetsensor 1 weist einen ersten Isolationsabschnitt 311 und einen zweiten Isolationsabschnitt 312 auf. Jeder der ersten und zweiten Isolationsabschnitte 311 und 312 kann eine einzelne Isolationsschicht oder eine Mehrzahl von Isolationsschichten aufweisen. Insbesondere weist in der vorliegenden Ausführungsform jeder der ersten und zweiten Isolationsabschnitte 311 und 312 die in 6 gezeigten Isolationsschichten 306 und 308 auf. Es ist zu beachten, dass jede der Isolationsschichten 306 und 308 auch einen einzelnen Isolationsfilm oder eine Mehrzahl von Isolationsfilmen aufweisen kann.
Da jede der Isolationsschichten 306 und 308 aus einem Isolationsmaterial gebildet ist, ist auch jeder der ersten und zweiten Isolationsabschnitte 311 und 312 aus einem Isolationsmaterial gebildet. Al₂O₃ oder SiO₂ wird beispielsweise als Isolationsmaterial für die Bildung jedes der ersten und zweiten Isolationsabschnitte 311 und 312 (jede der Isolationsschichten 306 und 308) genutzt.
Der erste Isolationsabschnitt 311 ist auf einem Teil des MR-Elements 50 aufgebracht. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform der erste Isolationsabschnitt 311 auf der ersten Seitenfläche 50c des MR-Elements 50 und auf einem Teil der oberen Fläche 50b des MR-Elements 50 aufgebracht.
Der zweite Isolationsabschnitt 312 ist auf einem anderen Teil des MR-Elements 50 an einer Position vor dem ersten Isolationsabschnitt 311 in der ersten Richtung D1 aufgebracht. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform der zweite Isolationsabschnitt 312 auf der zweiten Seitenfläche 50d des MR-Elements 50 und auf einem anderen Teil der oberen Fläche 50b des MR-Elements 50 aufgebracht.
Die obere Elektrode 62 (siehe 7) ist auf dem MR-Element 50, dem ersten Isolationsabschnitt 311 und dem zweiten Isolationsabschnitt 312 aufgebracht und ist elektrisch mit dem MR-Element 50 verbunden. Ein Teil von jedem ersten und zweiten Isolationsabschnitt 311 und 312 ist zwischen dem MR-Element 50 und der oberen Elektrode 62 bereitgestellt. Ein weiterer Teil von jedem ersten und zweiten Isolationsabschnitt 311 und 312 ist zwischen der unteren Elektrode 61 und der oberen Elektrode 62 bereitgestellt.
Bisher wurden die strukturellen Merkmale des Magnetsensors 1 beschrieben, die sich auf eine einzelne geneigte Fläche 305e (eine einzelne erste geneigte Fläche 305a oder eine einzelne zweite geneigte Fläche 305b) konzentrieren. In der vorliegenden Ausführungsform gibt es eine Mehrzahl von ersten geneigten Flächen 305a und eine Mehrzahl von zweiten geneigten Flächen 305b. Die vorangehende Beschreibung der einzelnen geneigten Fläche 305e gilt auch für jede der Mehrzahl der ersten geneigten Flächen 305a und der Mehrzahl der zweiten geneigten Flächen 305b.
Nun ist die Aufmerksamkeit auf eine einzelne erste geneigte Fläche 305a und eine einzelne zweite geneigte Fläche 305b, die in einer einzelnen vorstehenden Fläche 305c enthalten sind, ein einzelnes erstes MR-Element 50B, das auf der einzelnen ersten geneigten Fläche 305a aufgebracht ist, und ein einzelnes zweites MR-Element 50C, das auf der einzelnen zweiten geneigten Fläche 305b aufgebracht ist (siehe 6), zu richten. Der zweite Isolationsabschnitt 312 aufgebracht auf einem Teil des ersten MR-Elements 50B und der zweite Isolationsabschnitt 312 aufgebracht auf einem Teil des zweiten MR-Elements 50C können ein einziger kontinuierlicher ungeteilter Isolationsabschnitt sein. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Teil, der durchgehend ist, der Isolationsschicht 308 über einem Bereich von der ersten geneigten Fläche 305a bis zur zweiten geneigten Fläche 305b gebildet.
Als nächstes ist die Aufmerksamkeit auf die beiden vorstehenden Flächen 305c zu richten, die in der Richtung parallel zur V-Richtung aneinandergrenzen, wobei die erste geneigte Fläche 305a in der vorstehenden Fläche 305c auf der Seite der -V-Richtung vorhanden ist, die zweite geneigte Fläche 305b in der vorstehenden Fläche 305c auf der Seite der V-Richtung vorhanden ist, das einzelne erste MR-Element 50B auf der einzelnen ersten geneigten Fläche 305a aufgebracht ist und das einzelne zweite MR-Element 50C auf der einzelnen zweiten geneigten Fläche 305b aufgebracht ist (siehe 6). Der erste Isolationsabschnitt 311 aufgebracht auf einem Teil des ersten MR-Elements 50B und der erste Isolationsabschnitt 311 aufgebracht auf einem Teil des zweiten MR-Elements 50C können ein einziger kontinuierlicher ungeteilter Isolationsabschnitt sein. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Teil, der durchgehend ist, der Isolationsschicht 308 über einem Bereich von der ersten geneigten Fläche 305a bis zur zweiten geneigten Fläche 305b gebildet.
Obwohl nicht gezeigt, können der erste Isolationsabschnitt 311 und der zweite Isolationsabschnitt 312 auch ein einziger kontinuierlicher, ungeteilter Isolationsabschnitt sein. Insbesondere kann in der vorliegenden Ausführungsform die Isolationsschicht 308 über der Mehrzahl der ersten geneigten Flächen 305a und der Mehrzahl der zweiten geneigten Flächen 305b gebildet werden, ohne geteilt zu sein. Die Isolationsschicht 306 kann um das erste MR-Element 50B herum gebildet werden, ohne dass sie über jeder der Mehrzahl der ersten geneigten Flächen 305a geteilt ist. In ähnlicher Weise kann die Isolationsschicht 306 um das zweite MR-Element 50C herum gebildet werden, ohne dass sie über jeder der Mehrzahl der zweiten geneigten Flächen 305b geteilt ist.
Als nächstes wird ein zweites Beispiel beschrieben. 9 ist eine Schnittansicht, die den ersten und zweiten Isolationsabschnitt 311 und 312 des zweiten Beispiels zeigt. Im zweiten Beispiel ist der Flächeninhalt der oberen Fläche 50b des MR-Elements 50, die mit dem ersten Isolationsabschnitt 311 bedeckt ist, größer als der Flächeninhalt der oberen Fläche 50b des MR-Elements 50, die mit dem zweiten Isolationsabschnitt 312 bedeckt ist.
Als nächstes wird ein drittes Beispiel beschrieben. 10 ist eine Schnittansicht, die den ersten und zweiten Isolationsabschnitt 311 und 312 des dritten Beispiels zeigt. Im dritten Beispiel ist der Flächeninhalt der oberen Fläche 50b des MR-Elements 50, die mit dem zweiten Isolationsabschnitt 312 bedeckt ist, größer als der Flächeninhalt der oberen Fläche 50b des MR-Elements 50, die mit dem ersten Isolationsabschnitt 311 bedeckt ist.
Als nächstes wird ein viertes Beispiel beschrieben. 11 ist eine Schnittansicht, die die ersten und zweiten Isolationsabschnitte 311 und 312 des vierten Beispiels zeigt. Im vierten Beispiel bedeckt der zweite Isolationsabschnitt 312 die zweite Seitenfläche 50d des MR-Elements 50, aber nicht die obere Fläche 50b des MR-Elements 50.
Im Folgenden werden die Funktionsweise und die Effekte des Magnetsensors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Isolationsschichten 306 und 308 um jedes MR-Element 50 aufgebracht. Jeder der ersten und zweiten Isolationsabschnitte 311 und 312 weist die Isolationsschichten 306 und 308 auf. Die um jedes MR-Element 50 aufgebrachten Isolationsabschnitte (Isolationsschichten) sind bekannt dafür die Eigenschaften des MR-Elements 50 beeinflussen. In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Isolationsabschnitt 311 auf einem Teil des MR-Elements 50 aufgebracht und der zweite Isolationsabschnitt 312 ist auf einem anderen Teil des MR-Elements 50 aufgebracht. Dabei können gemäß der vorliegenden Ausführungsform die gewünschten Eigenschaften erreicht werden.
Nachfolgend wird die Empfindlichkeit des MR-Elements 50 als ein Beispiel für die Eigenschaften des MR-Elements 50 beschrieben. Die freie Schicht 53 hat eine Formanisotropie, die die Richtung der leichten Magnetisierungsachse parallel zur U-Richtung festlegt. In einem Fall, in dem kein Zielmagnetfeld an das MR-Element 50 angelegt wird, ist die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 53 die U-Richtung oder die -U-Richtung. In dem MR-Element 50 mit einer solchen Konfiguration, wenn die Anisotropie der freien Schicht 53 in einer Richtung orthogonal zu der U-Richtung erhöht wird, wird sich die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 53 eher ändern, mit dem Ergebnis, dass die Empfindlichkeit des MR-Elements 50 verbessert.
Beispielsweise ist es möglich, die Anisotropie der freien Schicht 53 in der Richtung orthogonal zur U-Richtung zu erhöhen, indem die freie Schicht 53 unter Nutzung einer negativen magnetostriktiven Schicht gebildet wird und der erste und zweite Isolationsabschnitt 311 und 312 unter Nutzung einer Isolationsschicht gebildet werden, die eine Druckspannung auf die freie Schicht 53 ausübt. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform der erste Isolationsabschnitt 311 auf einem Teil des MR-Elements 50 aufgebracht und der zweite Isolationsabschnitt 312 ist auf einem anderen Teil des MR-Elements 50 aufgebracht. Insbesondere ist bei der vorliegenden Ausführungsform zumindest einer der ersten Isolationsabschnitte 311 oder der zweiten Isolationsabschnitte 312 auf der oberen Fläche 50b des MR-Elements 50 aufgebracht. Dabei kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Anisotropie der freien Schicht 53 in der Richtung orthogonal zur U-Richtung erhöht sein als in einem Fall, in dem der erste und der zweite Isolationsabschnitt 311 und 312 nicht auf einem Teil des MR-Elements 50 aufgebracht sind, und somit kann die Empfindlichkeit des MR-Elements 50 verbessert werden.
Das MR-Element 50 wird übrigens auf der geneigten Fläche 305e gebildet. Jede der ersten und zweiten Seitenflächen 50c und 50d ist aufgrund von Beschränkungen des Produktionsprozesses zur Bildung des MR-Elements 50 verjüngt. Daher wird der Flächeninhalt der freien Schicht 53, die sich an einer von der geneigten Fläche 305e entfernten Position befindet, klein und die äußere Umfangslänge der freien Schicht 53 wird ebenfalls kurz. In einem Fall, in dem die ersten und zweiten Isolationsabschnitte 311 und 312 nicht auf einem Teil des MR-Elements 50 aufgebracht sind, kann es unmöglich sein, eine ausreichend hohe Druckspannung auf die freie Schicht 53 auszuüben. Im Gegensatz dazu sind in der vorliegenden Ausführungsform die ersten und zweiten Isolationsabschnitte 311 und 312 auf einem Teil des MR-Elements 50 aufgebracht, wie oben beschrieben. Dabei kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine ausreichend hohe Druckspannung auf die freie Schicht 53 ausgeübt werden.
Es ist zu beachten, dass die Größe der Druckspannung, die auf die freie Schicht 53 ausgeübt wird, gesteuert werden kann, indem die Mengen der ersten und zweiten Isolationsabschnitte 311 und 312, die auf jedem MR-Element 50 aufgebracht sind, gesteuert oder die Konfiguration jedes der ersten und zweiten Isolationsabschnitte 311 und 312 anpasst werden. Beispielsweise kann in einem Fall, in dem jeder der ersten und zweiten Isolationsabschnitte 311 und 312 eine dreischichtige Struktur aus Al₂O₃/SiO₂/Al₂O₃ hat, die Größe der Druckspannung durch Änderung des Verhältnisses der Dicke jeder Schicht eingestellt werden.
Wenn die auf die freie Schicht 53 ausgeübte Druckspannung erhöht wird, kann sich die Empfindlichkeitshysterese des MR-Elements 50 erhöhen. Die Empfindlichkeitshysterese des MR-Elements 50 kann durch Steuerung der Größe der auf die freie Schicht 53 ausgeübten Druckspannung wie oben beschrieben gesteuert werden.
Es ist zu beachten, dass die Beschreibung bisher von einem Beispielsfall gemacht wurde, bei dem die freie Schicht 53 an einer Position weiter von der geneigten Fläche 305e aufgebracht ist als eine Position, bei der die magnetisierte Schicht 51 wie in 7 gezeigt aufgebracht ist. Die Konfiguration des MR-Elements 50 ist jedoch nicht auf das in 7 gezeigte Beispiel beschränkt und die magnetisierte Schicht 51 kann an einer Position weiter von der geneigten Fläche 305e aufgebracht sein als eine Position, bei der die freie Schicht 53 aufgebracht ist. In solch einem Fall kann das Material der magnetisierten Schicht 51, des ersten Isolationsabschnitts 311 und des zweiten Isolationsabschnitts 312 so gewählt werden, dass sich die Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 51 weniger wahrscheinlich ändert. In einem solchen Fall ist es möglich, Änderungen in der Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 51 leichter zu unterdrücken, indem der erste und der zweite Isolationsabschnitt 311 und 312 auf einem Teil des MR-Elements 50 aufgebracht werden, als in einem Fall, in dem der erste und der zweite Isolationsabschnitt 311 und 312 nicht auf einem Teil des MR-Elements 50 aufgebracht werden.
[Zweite Ausführungsform]
Ein Magnetsensor gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun mit Bezug auf 12 beschrieben. 12 ist eine Schnittansicht, die einen Teil des Magnetsensors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
In der vorliegenden Ausführungsform hat jede der Mehrzahl der vorstehenden Flächen 305c der Isolationsschicht 305 eine dreieckige dachartige Gesamtform, die durch Bewegen der in 12 gezeigten Dreiecksform der vorstehenden Fläche 305c in der Richtung parallel zur U-Richtung gebildet wird. Alle die Mehrzahl der ersten geneigten Flächen 305a und die Mehrzahl der zweiten geneigten Flächen 305b der Isolationsschicht 305 sind ebene Flächen. Jede der Mehrzahl der ersten geneigten Flächen 305a ist eine ebene Fläche parallel zur U-Richtung und zur W1-Richtung. Jede der Mehrzahl der zweiten geneigten Flächen 305b ist eine ebene Fläche parallel zur U-Richtung und zur W2-Richtung.
Wie das in 6 gezeigte Beispiel kann die Isolationsschicht 305 eine Mehrzahl von Vorsprüngen zur Bildung der Mehrzahl von vorstehenden Flächen 305c aufweisen. Alternativ kann die Isolationsschicht 305 eine Mehrzahl von Schrägen aufweisen, die in der Richtung parallel zur V-Richtung angeordnet sind. Die Mehrzahl der Schrägen weist jeweils eine erste Wandfläche auf, die mit einer ersten geneigten Fläche 305a korrespondiert, und eine zweite Wandfläche, die mit einer zweiten geneigten Fläche 305b korrespondiert. Eine vorstehende Fläche 305c wird durch die erste Wandfläche einer Schräge und die zweite Wandfläche einer anderen Schräge gebildet, die auf der Seite der V-Richtung an die eine Schräge angrenzt.
In dem in 12 gezeigten Beispiel hat die Mehrzahl der Schrägen jeweils eine untere Fläche, die der ebenen Fläche 305d entspricht. Die Mehrzahl der Schrägen muss jedoch nicht jeweils eine untere Fläche aufweisen.
Die Konfiguration, die Funktionsweise und die Effekte der vorliegenden Ausführungsform sind ansonsten die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt und es können verschiedene Modifikationen daran vorgenommen werden. Zum Beispiel ist die Form jedes der ersten und zweiten Isolationsabschnitte 311 und 312 nicht auf das in jeder Ausführungsform gezeigte Beispiel beschränkt und kann jede beliebige Form haben, solange die Anforderungen der Ansprüche erfüllt sind.
Der Magnetsensor 1 kann ferner eine dritte Detektionsschaltung aufweisen, die so konfiguriert ist, dass sie eine Komponente des Zielmagnetfeldes in einer Richtung parallel zur XY-Ebene detektiert und zumindest ein drittes Detektionssignal erzeugt, das eine Korrespondenz mit der Komponente hat. In solch einem Fall kann der Prozessor 40 so konfiguriert sein, dass er auf der Grundlage des zumindest einen dritten Detektionssignals einen Detektionswert erzeugt, der mit einer Komponente des Zielmagnetfeldes in der Richtung parallel zur U-Richtung korrespondiert. Die dritte Detektionsschaltung kann in die erste und zweite Detektionsschaltung 20 und 30 integriert sein oder kann einen von der ersten und zweiten Detektionsschaltung 20 und 30 getrennten Chip aufweisen.
Wie oben beschrieben, weist der Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ein Substrat aufweisend eine Bezugsebene; ein Trägerelement angeordnet auf dem Substrat, wobei das Trägerelement zumindest eine geneigte Fläche aufweist, die in Bezug auf die Bezugsebene geneigt ist; zumindest ein magnetisches Detektionselement aufgebracht auf der zumindest einen geneigten Fläche; einen ersten Isolationsabschnitt aus einem Isolationsmaterial aufgebracht auf einem Teil des zumindest einen magnetischen Detektionselements; und einen zweiten Isolationsabschnitt aus einem Isolationsmaterial aufgebracht auf einem anderen Teil des zumindest einen magnetischen Detektionselements an einer Position vor dem ersten Isolationsabschnitt in einer Richtung entlang der zumindest einen geneigten Fläche auf, wobei die Richtung eine Richtung weg von der Bezugsebene ist.
Der Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner eine obere Elektrode aufweisen, die an dem zumindest einen magnetischen Detektionselement, dem ersten Isolationsabschnitt und dem zweiten Isolationsabschnitt aufgebracht ist, wobei die obere Elektrode elektrisch mit dem zumindest einen magnetischen Detektionselement verbunden ist. Der Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner eine untere Elektrode aufweisen, die zwischen dem zumindest einen magnetischen Detektionselement und der zumindest einen geneigten Fläche bereitgestellt ist, wobei die untere Elektrode mit dem zumindest einen magnetischen Detektionselement elektrisch verbunden ist.
In dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann das zumindest eine magnetische Detektionselement eine untere Fläche, die zur zumindest einen geneigten Fläche weist, eine obere Fläche auf einer der unteren Fläche gegenüberliegenden Seite und erste und zweite Seitenflächen aufweisen, die jeweils die untere Fläche und die obere Fläche verbinden. Der erste Isolationsabschnitt kann zumindest auf der ersten Seitenfläche aufgebracht sein. Der zweite Isolationsabschnitt kann zumindest auf der zweiten Seitenfläche aufgebracht sein. Der erste Isolationsabschnitt kann ferner auf einem Teil der oberen Fläche des zumindest einen magnetischen Detektionselements aufgebracht sein. Der zweite Isolationsabschnitt kann ferner auf einem Teil der oberen Fläche des zumindest einen magnetischen Detektionselements aufgebracht sein. Alternativ kann der zweite Isolationsabschnitt nicht auf der oberen Fläche des zumindest einen magnetischen Detektionselements aufgebracht sein.
In dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die zumindest eine geneigte Fläche eine gekrümmte Fläche sein. Alternativ kann die zumindest eine geneigte Fläche auch eine ebene Fläche sein.
In dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die zumindest eine geneigte Fläche eine erste geneigte Fläche und eine zweite geneigte Fläche aufweisen, die in unterschiedliche Richtungen weisen. Das zumindest eine magnetische Detektionselement kann ein erstes magnetisches Detektionselement aufgebracht auf der ersten geneigten Fläche und ein zweites magnetisches Detektionselement aufgebracht auf der zweiten geneigten Fläche aufweisen. Das Trägerelement kann eine vorstehende Fläche aufweisen, die in eine Richtung weg von der Bezugsebene vorsteht. Die vorstehende Fläche kann die erste geneigte Fläche und die zweite geneigte Fläche aufweisen. Der zweite Isolationsabschnitt aufgebracht auf dem ersten magnetischen Detektionselement und der zweite Isolationsabschnitt aufgebracht auf dem zweiten magnetischen Detektionselement können ein einziger Isolationsabschnitt sein.
In dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die zumindest eine geneigte Fläche eine erste geneigte Fläche und eine zweite geneigte Fläche aufweisen, die in unterschiedliche Richtungen weisen. Das zumindest eine magnetische Detektionselement kann ein erstes magnetisches Detektionselement aufgebracht auf der ersten geneigten Fläche und ein zweites magnetisches Detektionselement aufgebracht auf der zweiten geneigten Fläche aufweisen. Das Trägerelement kann eine erste vorstehende Fläche und eine zweite vorstehende Fläche aufweisen, die jeweils in eine Richtung weg von der Bezugsebene vorstehen. Die erste vorstehende Fläche kann die erste geneigte Fläche aufweisen. Die zweite vorstehende Fläche kann die zweite geneigte Fläche aufweisen. Der erste Isolationsabschnitt aufgebracht auf dem ersten magnetischen Detektionselement und der erste Isolationsabschnitt aufgebracht auf dem zweiten magnetischen Detektionselement können ein einziger Isolationsabschnitt sein.
In dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann jeder der erste Isolationsabschnitt und der zweite Isolationsabschnitt eine erste Isolationsschicht aus einem Isolationsmaterial und eine zweite Isolationsschicht aus einem Isolationsmaterial aufgebracht auf der ersten Isolationsschicht aufweisen. Das zumindest eine magnetische Detektionselement kann eine untere Fläche, die zur zumindest einen geneigten Fläche weist, eine obere Fläche auf einer der unteren Fläche gegenüberliegenden Seite und erste und zweite Seitenflächen aufweisen, die jeweils die untere Fläche und die obere Fläche verbinden. Die erste Isolationsschicht kann in Kontakt mit der ersten Seitenfläche und der zweiten Seitenfläche sein.
Offensichtlich sind verschiedene Modifikationsbeispiele und Variationen der vorliegenden Erfindung im Lichte der obigen Lehren möglich. Daher ist es zu verstehen, dass im Rahmen der beigefügten Ansprüche und Äquivalente davon, die vorliegende Erfindung in anderen Ausführungsformen als die vorstehenden Ausführungsformen praktiziert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 20060176142 A1 [0004]
JP 2008141210 [0004, 0005]
US 2006/0176142 A1 [0005]

Claims

Ein Magnetsensor (1) umfassend: ein Substrat (301) aufweisend eine Bezugsebene (301a); ein Trägerelement (305) aufgebracht auf dem Substrat (301), wobei das Trägerelement (305) zumindest eine geneigte Fläche (305a, 305b, 305e) aufweist, die in Bezug auf die Bezugsebene (301a) geneigt ist; zumindest ein magnetisches Detektionselement (50) aufgebracht auf der zumindest einen geneigten Fläche (305a, 305b, 305e); einen ersten Isolationsabschnitt (311) aus einem Isolationsmaterial aufgebracht auf einem Teil des zumindest einen magnetischen Detektionselements (50); und einen zweiten Isolationsabschnitt (312) aus einem Isolationsmaterial aufgebracht auf einem anderen Teil des zumindest einen magnetischen Detektionselements (50) an einer Position vor dem ersten Isolationsabschnitt (311) in einer Richtung entlang der zumindest einen geneigten Fläche (305a, 305b, 305e), wobei die Richtung eine Richtung weg von der Bezugsebene (301a) ist.
Der Magnetsensor (1) nach Anspruch 1, ferner umfassend eine obere Elektrode (62), die auf dem zumindest einen magnetischen Detektionselement (50), dem ersten Isolationsabschnitt (311) und dem zweiten Isolationsabschnitt (312) aufgebracht ist, wobei die obere Elektrode (62) mit dem zumindest einen magnetischen Detektionselement (50) elektrisch verbunden ist.
Der Magnetsensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine untere Elektrode (61), die zwischen dem zumindest einen magnetischen Detektionselement (50) und der zumindest einen geneigten Fläche (305a, 305b, 305e) bereitgestellt ist, wobei die untere Elektrode (61) elektrisch mit dem zumindest einen magnetischen Detektionselement (50) verbunden ist.
Der Magnetsensor (1) nach Anspruch 1, wobei: das zumindest eine magnetische Detektionselement (50) eine untere Fläche (50a), die zu der zumindest einen geneigten Fläche (305a, 305b, 305e) weist, eine obere Fläche (50b) auf einer der unteren Fläche (50a) gegenüberliegenden Seite und eine erste und eine zweite Seitenfläche (50c, 50d) aufweist, die jeweils die untere Fläche (50a) und die obere Fläche (50b) verbinden, der erste Isolationsabschnitt (311) zumindest auf der ersten Seitenfläche (50c) aufgebracht ist, und der zweite Isolationsabschnitt (312) zumindest auf der zweiten Seitenfläche (50d) aufgebracht ist.
Der Magnetsensor (1) nach Anspruch 4, wobei der erste Isolationsabschnitt (311) ferner auf einem Teil der oberen Fläche (50b) des zumindest einen magnetischen Detektionselements (50) aufgebracht ist.
Der Magnetsensor (1) nach Anspruch 4, wobei der zweite Isolationsabschnitt (312) ferner auf einem Teil der oberen Fläche (50b) des zumindest einen magnetischen Detektionselements (50) aufgebracht ist.
Der Magnetsensor (1) nach Anspruch 4, wobei der zweite Isolationsabschnitt (312) nicht auf der oberen Fläche (50b) des zumindest einen magnetischen Detektionselements (50) aufgebracht ist.
Der Magnetsensor (1) nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine geneigte Fläche (305a, 305b, 305e) eine gekrümmte Fläche ist.
Der Magnetsensor (1) nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine geneigte Fläche (305a, 305b) eine ebene Fläche ist.
Der Magnetsensor (1) nach Anspruch 1, wobei: die zumindest eine geneigte Fläche (305a, 305b, 305e) eine erste geneigte Fläche (305a) und eine zweite geneigte Fläche (305b) aufweist, die in unterschiedliche Richtungen weisen; das zumindest eine magnetische Detektionselement (50) ein erstes magnetisches Detektionselement (50B) aufgebracht auf der ersten geneigten Fläche (305a) und ein zweites magnetisches Detektionselement (50C) aufgebracht auf der zweiten geneigten Fläche (305b) aufweist; das Trägerelement (305) eine vorstehende Fläche (305c) aufweist, die in einer Richtung weg von der Bezugsebene (301a) vorsteht; die vorstehende Fläche (305c) die erste geneigte Fläche (305a) und die zweite geneigte Fläche (305b) aufweist; und der zweite Isolationsabschnitt (312) aufgebracht auf dem ersten magnetischen Detektionselement (50B) und der zweite Isolationsabschnitt (312) aufgebracht auf dem zweiten magnetischen Detektionselement (50C) ein einziger Isolationsabschnitt sind.
Der Magnetsensor (1) nach Anspruch 1, wobei: die zumindest eine geneigte Fläche (305a, 305b, 305e) eine erste geneigte Fläche (305a) und eine zweite geneigte Fläche (305b) aufweist, die in unterschiedliche Richtungen weisen; das zumindest eine magnetische Detektionselement (50) ein erstes magnetisches Detektionselement (50B) aufgebracht auf der ersten geneigten Fläche (305a) und ein zweites magnetisches Detektionselement (50C) aufgebracht auf der zweiten geneigten Fläche (305b) aufweist; das Trägerelement (305) eine erste vorstehende Fläche (305c) und eine zweite vorstehende Fläche (305c) aufweist, die jeweils in einer Richtung weg von der Bezugsebene (301a) vorstehen; die erste vorstehende Fläche (305c) die erste geneigte Fläche (305a) aufweist; die zweite vorstehende Fläche (305c) die zweite geneigte Fläche (305b) aufweist; und der erste Isolationsabschnitt (311) aufgebracht auf dem ersten magnetischen Detektionselement (50B) und der erste Isolationsabschnitt (311) aufgebracht auf dem zweiten magnetischen Detektionselement (50C) ein einziger Isolationsabschnitt sind.
Der Magnetsensor (1) nach Anspruch 1, wobei der erste Isolationsabschnitt (311) und der zweite Isolationsabschnitt (312) jeweils eine erste Isolationsschicht (306) aus einem Isolationsmaterial und eine zweite Isolationsschicht (308) aus einem Isolationsmaterial aufgebracht auf der ersten Isolationsschicht (306) aufweisen.
Der Magnetsensor (1) nach Anspruch 12, wobei: das zumindest eine magnetische Detektionselement (50) eine untere Fläche (50a), die zu der zumindest einen geneigten Fläche (305a, 305b, 305e) weist, eine obere Fläche (50b) auf einer der unteren Fläche (50a) gegenüberliegenden Seite und eine erste und eine zweite Seitenfläche (50c, 50d) aufweist, die jeweils die untere Fläche (50a) und die obere Fläche (50b) verbinden; die erste Isolationsschicht (306) des ersten Isolationsabschnitts (311) in Kontakt mit der ersten Seitenfläche (50c) ist; und die erste Isolationsschicht (306) des zweiten Isolationsabschnitts (312) in Kontakt mit der zweiten Seitenfläche (50d) ist.