DE3800243C2

DE3800243C2 -

Info

Publication number: DE3800243C2
Application number: DE3800243A
Authority: DE
Inventors: Ichiro Fuji Shizuoka Jp Shibasaki; Yoshiyasu Fuji Shizuoka Jp Sugimoto
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1987-01-09
Filing date: 1988-01-07
Publication date: 1993-07-29
Also published as: KR880009414A; DE3800243A1; NL8800046A; JPS63170981A; FR2609576B1; KR910002314B1; JP2587822B2; FR2609576A1; NL192232B; NL192232C; US4835510A

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetoresistives Element aus ferromagnetischem Material und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

In letzter Zeit werden magnetoresistive Elemente aus ferromagnetischen Materialien als Winkelstellungsdetektoren, Magnetsensoren und ähnliches eingesetzt. Ein magnetoresistives Element aus ferromagnetischem Material ist ein Element, bei dem sich der elektrische Widerstand abhängig von dem Winkel zwischen der Magnetisierungsrichtung des ferromagnetischen Materials und der Richtung eines durchfließenden elektrischen Stromes ändert, wenn das ferromagnetische Material in ein Magnetfeld gebracht wird.

Typische Beispiele magnetischer Materialien mit magnetoresistivem Effekt sind Ni-Fe-Legierungen, Ni-Co-Legierungen und andere ferromagnetische Materialien.

Ein typisches Beispiel solch eines magnetoresistiven Elements aus ferromagnetischem Material ist in den Fig. 1A und 1B gezeigt. Fig. 1A stellt eine Draufsicht auf das Element und Fig. 1B eine Schnittansicht längs der Linie A-A′ in Fig. 1 dar. In diesen Figuren ist das magnetoresistive Element allgemein mit 0 bezeichnet. Das Element 0 weist magnetisch empfindliche Teile 1 in Form eines Musters schmaler Linien, Zuleitungsteile 2, deren Breite nicht unter etlichen 100 µm liegt, Anschlußteile 3 für den äußeren Anschluß und ein Substrat 4 auf. Die Empfindlichkeit solch eines magnetoresistiven Elements ist als ΔR/R definiert, wobei ΔR die Widerstandsänderung der magnetisch empfindlichen Teile 1 ist, die auftritt, wenn das Element einem Magnetfeld ausgesetzt wird. R stellt den Widerstand des gesamten Elements dar. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit des magnetoresistiven Elements ist eine deutliche Erhöhung von ΔR und eine Verringerung des prozentualen Anteils des Widerstandes der Zuleitungsteile 2 erforderlich. Aus diesen Gründen ist es üblich, wenn das für die Zuleitungen 2 verwendete Filmmaterial dasselbe ist wie das der magnetisch empfindlichen Teile 1, die Filmdicke der Zuleitungsteile 2 gleich der der magnetisch empfindlichen Teile 1 zu machen, ihre Breite jedoch zu vergrößern, wie es in den Fig. 1A und 1B vereinfacht dargestellt ist.

Diese Methode hat den Vorteil, daß das Muster für ein solches Element leicht ausgebildet werden kann. Andererseits sind mit dieser Methode etliche Probleme verbunden. Zum einen ist es schwierig, das Element sehr klein auszubilden, da der Filmwiderstand des Dünnfilms groß ist und folglich eine große Substratfläche nötig ist, um den elektrischen Widerstand der Zuleitungsteile zu verringern. Zum anderen kann eine gewünschte Empfindlichkeit oft deshalb nicht erzielt werden, weil der Widerstand der Zuleitungsteile, der gewöhnlich 5 bis 10% des Gesamtwiderstandes beträgt, nicht ausreichend gering gemacht werden kann. Des weiteren kann ein Ungleichgewicht der Widerstandswerte der Zuleitungsteile auftreten, das heißt, es ergibt sich eine Offsetspannung am Ausgang des magnetoresistiven Elements, selbst wenn dieses keinem Magnetfeld ausgesetzt ist. Dies wiederum beeinträchtigt die Eigenschaften des Elements. Diese herkömmliche Methode leidet noch an weiteren Problemen, daß nämlich, wenn ein Dünnfilm gleicher Dicke und gleichen Materials wie der der magnetisch empfindlichen Teile 1 zur Ausbildung der Zuleitungsteile 2 verwendet wird, deren Filmwiderstand groß wird. Es ist dann nicht möglich, eine ausreichende Zuverlässigkeit sicherzustellen, da der äußere elektrische Anschluß nicht ohne Schwierigkeiten hergestellt werden kann.

Es ist eine andere Methode vorgeschlagen worden, bei der die Filmdicke der Zuleitungsteile 2 größer ist als die des bzw. der magnetisch empfindlichen Teile 1. Nach einer weiteren vorgeschlagenen Methode soll für die Zuleitungsteile 2 Material höherer Leitfähigkeit als für die magnetisch empfindlichen Teile 1 verwendet werden. Mit diesen Methoden läßt sich das magnetoresistive Element miniaturisieren. Die Fig. 2A und 2B zeigen solch ein herkömmliches magnetoresistives Element, wobei Fig. 2A eine Draufsicht und Fig. 2B eine Schnittansicht längs der Linie A-A′ von Fig. 2A ist. In diesen Figuren bezeichnet 22 einen Teil eines Zuleitungsteils 2, der gleichzeitig mit den magnetisch empfindlichen Teilen 1 aus demselben Material wie diese ausgebildet wird. 21 bezeichnet ein auf dem Teil 22 ausgebildetes Zuleitungselement. In diesem Fall unterscheiden sich die Abschnitte 1 des empfindlichen Teils des magnetisch empfindlichen Elements und die Zuleitungsteile 2 des magnetoresistiven Elements voneinander im Hinblick auf die Filmdicke. Solch ein Aufbau führt zu dem Vorteil, daß die Zuleitungsteile einen niedrigen Filmwiderstand aufweisen.

Da jedoch bei dieser Methode die magnetisch empfindlichen Teile und die Zuleitungsteile gesondert ausgebildet werden, ist die Ausrichtung der Verbindungen zwischen ihnen schwierig. Herkömmliche Elemente haben im allgemeinen eine oder beide Außenkanten der magnetisch empfindlichen Teile mit einer geringen Breite und wenigstens eine der Außenkanten von Zuleitungsteilen längs einer geraden Linie angeordnet. Bei einem solchen Aufbau tritt jedoch oft eine Offsetspannung aufgrund einer geringen Diskrepanz bei der Ausrichtung an den Verbindungen zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen auf. Diese Diskrepanz tritt bei der Herstellung des magnetoresistiven Elements unvermeidlich auf.

Fig. 3A zeigt ein Beispiel eines Musters für die Verbindung zwischen einem magnetisch empfindlichen Teil 1 und Zuleitungsteilen 2, wo die Filmbreiten einander gleichen. In der Praxis werden die magnetisch empfindlichen Teile 1 und die Zuleitungsteile 2 nicht gleichzeitig hergestellt, so daß eine Diskrepanz in der Ausrichtung, wie sie in Fig. 3B gezeigt ist, leicht auftreten kann. Als Folge kann an der Grenze zwischen einem magnetisch empfindlichen Teil 1 und einem Zuleitungsteil 2 ein Zuleitungsbruch auftreten, so daß die hergestellten Elemente unzuverlässig sind. Außerdem wird wegen dieser Ausrichtungsdiskrepanz die Offsetspannung groß, wie zuvor beschrieben.

Fig. 4A zeigt ein Beispiel des Musters der Verbindung zwischen einem magnetisch empfindlichen Teil 1 und Zuleitungsteilen 2, die jeweils nur an ihrer einen Seite gegenüber dem magnetisch empfindlichen Teil 1 verbreitert sind. Eine Ausrichtungsdiskrepanz tritt auch in diesem Fall auf, wie in Fig. 4B gezeigt, und auch hier kann es zu einem Bruch an den Grenzen zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen kommen. In einem solchen Fall wird die Offsetspannung hoch, und demzufolge ist das Element nicht zuverlässig. Wenn also das magnetoresistive Element so ausgelegt wird, daß alle magnetisch empfindlichen Teile denselben Widerstandswert aufweisen, dann ist eine Diskrepanz zwischen den Widerstandswerten der magnetisch empfindlichen Teile dennoch unvermeidlich, und zwar infolge der Diskrepanz im Muster für die Verbindungen zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen 1 und den Zuleitungsteilen 2 während der Herstellung des magnetoresistiven Elements.

Fig. 5 ist eine Draufsicht auf ein weiteres magnetoresistives Element, das auf gleiche Weise wie das in den Fig. 2A und 2B gezeigte hergestellt wurde. Dieses Beispiel unterscheidet sich in der Anordnung der magnetisch empfindlichen Teile von dem in den Fig. 2A und 2B gezeigten, jedoch ist die Form der Verbindungsabschnitte zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen identisch mit dem in den Fig. 2A und 2B gezeigten herkömmlichen Beispiel. Daher leidet das Beispiel von Fig. 5 an den gleichen Problemen, wie sie voranstehend erläutert wurden.

Es soll nun kurz die Offsetspannung eines magnetoresistiven Elements erläutert werden. Fig. 6 zeigt ein Ersatzschaltbild des magnetoresistiven Elements von Fig. 2A. Unter Offsetspannung wird eine Spannung verstanden, die an den Ausgangsanschlüssen auftritt, selbst wenn das magnetoresistive Element keinem Magnetfeld ausgesetzt ist. Der Wert dieser Offsetspannung ist die Spannungsdifferenz zwischen der Sollspannung an den Ausgangsanschlüssen und der tatsächlich erhaltenen Spannung. Im Ersatzschaltbild von Fig. 6 ist die Offsetspannung V_off=V₂₄-V′₂₄ unter der Annahme, daß die Sollspannung V₂₄ und die tatsächlich erhaltene Spannung zwischen den Elektroden 3-2 und 3-4 V′₂₄ beträgt. Diese Offsetspannung tritt auf, wenn zwischen den Anschlüssen 3-1 und 3-3 eine Eingangsspannung Vin angelegt wird.

In Fig. 6 sind R₁, R₂, R₃ und R₄ Widerstandswerte der Zuleitungsteile 2-1, 2-2, 2-3 bzw. 2-4, wie sie in Fig. 2A bezeichnet sind. R₁₂, R₂₃, R₃₄ und R₁₄ sind Widerstandswerte der magnetisch empfindlichen Teile 1 zwischen den Zuleitungsteilen 2-1 und 2-2, den Zuleitungsteilen 2-2 und 2- 3, den Zuleitungsteilen 2-3 und 2-4 bzw. den Zuleitungsteilen 2-1 und 2-4. r₁₄, r′₁₄, r₃₄, r′₃₄, r₂₃, r′₂₃, r₁₂ und r′₁₂ bezeichnen kombinierte Widerstandswerte eines Teils der Zuleitungsteile 2 und der jeweiligen Verbindungsabschnitte. Damit ΔR/R groß wird, müssen R₁, R₂, R₃, R₄ sowie r₁₄, r′₁₄, r₃₄, r′₃₄, r₂₃, r′₂₃, r₁₂ und r′₁₂ klein sein. Wenn die Werte von r₁₄, r′₁₄, r₃₄, r′₃₄, r₂₃, r′₂₃, r₁₂ und r′₁₂ sich voneinander unterscheiden, tritt eine Streuung in den Sollwiderstandswerten der die magnetisch empfindlichen Teile enthaltenden Brückenschaltung auf, was die Offsetspannung verursacht. Wenn die Verbindungsabschnitte gemäß Darstellung in den Fig. 3A oder 4A gestaltet werden und die Ausrichtung zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen 1 und den Zuleitungsteilen 2 auch nur geringfügig von dem gewünschten Zustand abweicht, dann tritt eine Streuung zwischen den Werten von r₁₂ bis r₁₄ und den Werten r′₁₂ bis r′₁₄ auf, was die Offsetspannung verursacht. Diese Offsetspannung verschlechtert die Eigenschaften des Elements und führt zu einer geringen Produktionsausbeute.

In Patent Abstracts of Japan E-156, 3.2.1983, Band 7, Nr. 27, 57-1 83 085 A ist ein magnetisches Reluktanzelement mit zwei Elektroden und daran angeschlossenen Widerstandsbahnen gezeigt. Letzere umfassen gestreckte Abschnitte und Wendeabschnitte. Der Widerstand der Wendeabschnitte wird durch geeignete Materialzusammensetzung kleiner gemacht als der Widerstand der gestreckten Bahnen. Letztere sind an die Elektroden angeschlossen. Bei dieser Anordnung sind keine Zuleitungsteile vorhanden. Sowohl die Wendeabschnitte als auch die gestreckten Abschnitte sind Teile, die nicht den oben angesprochenen Zuleitungsteilen (2) entsprechen. Wegen des Fehlens von Zuleitungsteilen entsteht auch nicht das hier interessierende Problem von Offset-Spannungen. Aus Patent Abstracts of Japan E-437, 16.9.1986, Band 10, Nr. 272, 61-94 383 A ist ein magnetischer Sensorabschnitt bekannt, der direkt mit Anschlüssen verbunden ist. Hier ist überhaupt kein Zuleitungsmuster vorhanden. Der Sensorabschnitt ist ein gemusterter, dünner ferromagnetischer Film aus dem gleichen Material wie die Anschlüsse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetorestriktives Element und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, welches eine hohe Empfindlichkeit ausweist und nicht unter Offset-Spannungen infolge von Fehlanpassungen zwischen Verbindungen und magnetisch empfindlichen Teilen leidet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 beziehungsweise im Anspruch 12 angegebene Erfindung.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 bzw. 13 bis 18 angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Element ist die elektrische Symmetrie auch dann erhalten, wenn eine unerwünschte leichte Verschiebung gegenüber der Sollausrichtung an den Verbindungsstellen zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen auftritt, wie sie bei der Herstellung nicht immer vermieden werden kann.

Verglichen mit der herkömmlichen Form dieser Verbindung zeichnet sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung durch eine sehr geringe Widerstandsänderung zwischen magnetisch empfindlichen Teilen und Zuleitungsteilen aus. Dadurch, daß die ersten Verbindungsabschnitte in Querrichtung über die beiden Seiten der magnetisch empfindlichen Teile herausragen, wird die Symmetrie der Sollwerte der elektrischen Widerstände der empfindlichen Teile nicht geändert, so daß keine Offset- Spannungen auftreten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1A eine Draufsicht auf ein Beispiel eines herkömmlichen magnetoresistiven Elements,

Fig. 1B eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A′ in Fig. 1A,

Fig. 2A eine Draufsicht auf ein anderes Beispiel eines herkömmlichen magnetoresistiven Elements,

Fig. 2B eine Schnittansicht längs der Linie A-A′ in Fig. 2A,

Fig. 3A und 4A herkömmliche Muster der Verbindung zwischen einem magnetisch empfindlichen Teil und einem Zuleitungsteil,

Fig. 3B und 4B Darstellungen von Mustern der Verbindung entsprechend den Fig. 3A bzw. 4A,

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein anderes Beispiel eines herkömmlichen magnetoresistiven Elements,

Fig. 6 ein Ersatzschaltbild eines magnetoresistiven Elements aus ferromagnetischem Material mit vier Anschlüssen,

Fig. 7, 8 und 9 Draufsichten auf Ausführungsbeispiele des magnetoresistiven Elements gemäß der Erfindung,

Fig. 10A, 10B, 11A, 11B, 12A und 12B andere Ausführungsbeispiele des magnetoresistiven Elements gemäß der Erfindung, wobei Fig. 10A, 11A und 12A Draufsichten und Fig. 10B, 11B und 12B Querschnittsansichten längs der Linie A-A′ in den Fig. 10A, 11A bzw. 12A sind,

Fig. 13 bis 17 Draufsichten auf weitere Ausführungsbeispiele des magnetoresistiven Elements gemäß der Erfindung,

Fig. 18, 19, 20, 21 und 22 vergrößerte Ansichten der Verbindung zwischen magnetisch empfindlichen Teil und ersten Verbindungsabschnitten von Ausführungsbeispielen des magnetoresistiven Elements gemäß der Erfindung,

Fig. 22A und 22B bis 28A und 28B Darstellungen zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens des magnetoresistiven Elements gemäß der Erfindung, wobei Fig. 22A bis 28A Draufsichten auf das Element nach den einzelnen Verfahrensschritten und Fig. 22B bis 28B entsprechende Querschnittsansichten sind,

Fig. 29A und 29B bis 34A und 34B Darstellungen zur Erläuterung anderer Verfahren zur Herstellung des magnetoresistiven Elements gemäß der Erfindung, wobei Fig. 29A bis 34A Draufsichten auf das Element nach den einzelnen Verfahrensschritten und Fig. 29B bis 34B entsprechende Querschnittsansichten sind, und

Fig. 35A und 35B bis 41A und 41B Darstellungen zur Erläuterung wiederum anderer Verfahren zur Herstellung des magnetoresistiven Elements gemäß der Erfindung, wobei Fig. 35A bis 41A Draufsichten auf das Element nach den einzelnen Verfahrensschritten und Fig. 35B bis 41B entsprechende Querschnittsansichten sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele des magnetoresistiven Elements gemäß der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen erläutert.

Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des magnetoresistiven Elements gemäß der Erfindung, bei dem Teile, die Teilen des Elements 0 in den Fig. 1 bis 5 entsprechen, mit denselben Bezugszahlen, jedoch um 100 erhöht, bezeichnet sind. Dieses Ausführungsbeispiel betrifft beispielhaft ein Element mit vier Anschlüssen. In Fig. 7 bezeichnet 100 das magnetoresistive Element insgesamt. 101 ist ein magnetisch empfindlicher Teil und 102 ein Zuleitungsteil. Jeder Zuleitungsteil ist mit einem jeweiligen Anschluß 103 (103-1, 103-2, 103-3 bzw. 103-4) versehen. Die Zuleitungsteile 102 sind so ausgelegt, daß ihr Filmwiderstand ausreichend gering ist.

Es besteht eine enge Beziehung zwischen dem Widerstand der Zuleitungsteile und der Empfindlichkeit des magnetoresistiven Elements. Bei dem in den Fig. 1A und 1B gezeigten herkömmlichen Element liegt der Widerstand der Zuleitungsteile gewöhnlich im Bereich von 5 bis 10% des Gesamtwiderstandes des magnetoresistiven Elements. Da die Empfindlichkeit des magnetoresistiven Elements, wie schon angegeben, ΔR/R ist, liegt, wenn der Widerstand der Zuleitungsteile 10% beträgt, der praktische Wert von ΔR/R des magnetoresistiven Elements in der Größenordnung von nur 2,7%, selbst wenn sich der Widerstand der magnetisch empfindlichen Teile um 3% ändert. Bei dem magnetoresistiven Element gemäß der Erfindung ist die Verringerung der Empfindlichkeit ΔR/R gering, da der Filmwiderstand der Zuleitungsteile, verglichen mit dem der magnetisch empfindlichen Teile, auf einen niedrigen Wert begrenzt ist. Wenn beispielsweise die Zuleitungsteile so ausgelegt sind, daß ihr Filmwiderstand ¹/₅ desjenigen der magnetisch empfindlichen Teile beträgt, dann liegt der Widerstand der Zuleitungsteile im Bereich von 1 bis 2%, selbst wenn die Zuleitungsteile dasselbe Muster wie die herkömmlichen Elemente aufweisen. Daher ist die Verringerung der Empfindlichkeit äußerst gering, da der praktische Wert von ΔR/R in den Bereich von 2,94 bis 2,97% fällt, wenn man annimmt, daß die Änderung des Widerstandes der magnetisch empfindlichen Teile 3% beträgt.

Da ferner r₁₂ bis r₁₄ und r′₁₂ bis r′₁₄ im Ersatzschaltbild von Fig. 6 auf einen niedrigen Wert beschränkt werden können, kann der Absolutwert der Streuung dieser Werte verringert und damit die Offsetspannung minimal gemacht werden.

Weitere Merkmale dieses Ausführungsbeispiels sind, daß die Breite des Randabschnittes oder Anschlußendes (Bezugszahl 120 in den Figuren) der Zuleitungsteile an den Verbindungsstellen zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen größer ist als die der Randabschnitte oder Anschlußenden (Bezugszahl 110 in den Figuren) der magnetisch empfindlichen Teile. Die Zuleitungsteile ragen also an diesen Stellen in Querrichtung über beide Seiten des jeweiligen magnetisch empfindlichen Teils hinaus.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzen die magnetisch empfindlichen Teile eine Selbstausrichtungsgestalt, bei der ihre Verbindungsstellen automatisch von den Zuleitungsteilen bestimmt werden, so daß die Lagediskrepanz zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen minimal wird. Wenn die Verbindungsstellen so gestaltet sind, tritt keine Änderung des Widerstandes der Verbindungen auf, selbst wenn eine Ausrichtungsdiskrepanz zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen besteht. Es ergibt sich deshalb keine Änderung des Gleichgewichtszustandes der Widerstände im Ersatzschaltbild von Fig. 6, und demzufolge wird keine Offsetspannung erzeugt.

Ein weiteres Merkmal dieses Ausführungsbeispiels ist, daß die magnetisch empfindlichen Teile und die Zuleitungsteile im Bereich ihrer Verbindungen in einer geometrisch symmetrischen Form angeordnet sind. Betrachtet man die magnetisch empfindlichen Teile und ihre Umgebung in Fig. 7, das heißt den gestrichelt umrahmten Bereich in der Figur, dann befinden sich die Verbindungen von vier magnetisch empfindlichen Teilen mit den Zuleitungsteilen in symmetrischer Beziehung, so daß die Symmetrieeigenschaften ihrer Widerstände auch dann nicht schlechter werden, wenn eine Ausrichtungsdiskrepanz zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen auftritt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Teile, die nicht symmetrisch sind, nur die Zuleitungsteile auf der rechten und der linken Seite. Diese Teile haben jedoch einen niedrigen Filmwiderstand, wie oben erklärt, so daß sie auf die Symmetrie der Widerstände keinen Einfluß ausüben. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ermöglicht es demnach, die auf einer Ausrichtungsdiskrepanz beruhende Offsetspannung deutlich zu verringern.

Ein weiteres Merkmal dieses Ausführungsbeispiels ist, daß die Anschlußenden 110 der magnetisch empfindlichen Teile nahe den Verbindungsstellen zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen eine größere Breite aufweisen als die anderen Abschnitte dieser Teile. Dies erlaubt eine weitere Reduzierung nachteiliger Auswirkungen einer Ausrichtungsdiskrepanz. Einzelheiten solch eines magnetoresistiven Elements und Verfahren zu seiner Herstellung werden später noch erläutert.

Ein weiteres, mit 100′ bezeichnetes magnetoresistives Element gemäß der Erfindung ist in Fig. 8 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Symmetrie der Form der Zuleitungsteile verglichen mit dem Ausführungsbeispiel von Fig. 7 weiter verbessert und somit die auf irgendeine Ausrichtungsdiskrepanz zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen beruhende Offsetspannung im Prinzip nahezu Null.

Fig. 9 zeigt ein anderes, mit 100′′ bezeichnetes Ausführungsbeispiel des magnetoresistiven Elements gemäß der Erfindung. Während bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 7 und 8 die magnetisch empfindlichen Teile im Verhältnis zwei auf zwei mit den Zuleitungsteilen verbunden sind, die den magnetisch empfindlichen Teilen gegenüberliegen, und die Verbindungsstellen auf zwei parallelen geraden Linien (130, 132 in Fig. 7 und 130′ und 132′ in Fig. 8) liegen, sind bei diesem Ausführungsbeispiel vier magnetisch empfindliche Teile so mit den Zuleitungsteilen verbunden, daß sie in bezug auf letztere auf einer einzigen geraden Linie 132′′ liegen. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Filmwiderstand der Zuleitungsteile, verglichen mit dem der magnetisch empfindlichen Teile, in ähnlicher Weise auf einen ausreichend niedrigen Wert begrenzt, und die Gestaltung der Verbindungsstellen zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen ist genauso wie bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel. Jede Verbindungsstelle zwischen einem magnetisch empfindlichen Teil und einem Zuleitungsteil hat eine symmetrische Form, und in ähnlicher Weise sind die Formen der Zuleitungsteile, die in der Figur gestrichelt umrandet sind, im wesentlichen symmetrisch. Auch das magnetoresistive Element dieses Ausführungsbeispiels hat deshalb einen großen Wert von ΔR/R und somit eine hohe Empfindlichkeit. Außerdem tritt nahezu keine Offsetspannung infolge einer Ausrichtungsdiskrepanz auf.

Die Fig. 10A und 10B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines magnetoresistiven Elements 200 gemäß der Erfindung, das mit drei Anschlüssen versehen ist. Fig. 10A ist eine Draufsicht auf das Element und Fig. 10B eine Schnittansicht längs der Linie A-A′ in Fig. 10A. In dieser Figur bezeichnet 201 ein magnetisch empfindliches Teil und 210 eine Kante oder ein Anschlußende dieses Teils in der Nähe eines Zuleitungsteils 202. Das Zuleitungsteil setzt sich aus einem Abschnitt 221, der dick ist und einen geringen Filmwiderstand aufweist, und einem darauf ausgebildeten Abschnitt 222 zusammen, der aus dem gleichen Material wie das magnetisch empfindliche Teil 201 besteht und ebenso dick ist wie dieses. Die Bezugszahlen 203-1, 203-2 und 203- 3 bezeichnen Anschlüsse. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel haben die Zuleitungsteile einen geringen Filmwiderstand, so daß sich ein großer Wert für ΔR/R und damit eine hohe Empfindlichkeit ergeben. Die Breite der Anschlußenden 220 der Zuleitungsteile ist längs der Querlinie 232 größer als die der magnetisch empfindlichen Teile an der Verbindungsstelle zwischen zwei magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen. Die Form der Verbindungsstelle zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen ist symmetrisch. Daher tritt keine Streuung des Widerstandes aufgrund einer Ausrichtungsdiskrepanz und damit auch keine Offsetspannung auf.

Der Grund, warum bei diesem Ausführungsbeispiel keine Offsetspannung auftritt, selbst wenn eine Diskrepanz zwischen der Lage der magnetisch empfindlichen Teile und derjenigen der Zuleitungsteile besteht, soll nachfolgend erläutert werden.

Die Fig. 11A, 11B sowie 12A und 12B zeigen solch einen Fall, bei dem eine Diskrepanz vorhanden ist. Die Fig. 11A und 12A zeigen Draufsichten, die Fig. 11B und 12B Querschnittsansichten längs der Linie A-A′ in den Fig. 11A bzw. 12A.

Selbst wenn die Zuleitungsteile bei der Ausbildung der Muster gegenüber dem in den Fig. 10A und 10B gezeigten Fall gemäß Darstellung in den Fig. 11A und 11B nach links verschoben sind, ist immer noch eine Verbindung der magnetisch empfindlichen Teile mit den Zuleitungsteilen über die ganze Breite der Verbindung sichergestellt, da die Breite der Zuleitungsteile in Querrichtung an den Verbindungsstellen größer ist als diejenige der magnetisch empfindlichen Teile. Folglich bleibt die Symmetrie der Widerstände der magnetisch empfindlichen Teile und der Zuleitungsteile im wesentlichen erhalten, und es tritt keine Offsetspannung infolge der Lageverschiebung auf. Die Fig. 12A und 12B zeigen andererseits einen Fall, wo die magnetisch empfindlichen Elemente nach oben verschoben sind. Auch in diesem Fall bleibt die Symmetrie der Widerstände der magnetisch empfindlichen Teile und der Zuleitungsteile erhalten, und es tritt keine Offsetspannung infolge der Positionsdiskrepanz auf.

Weitere Ausführungsbeispiele des magnetoresistiven Elements mit zwei magnetisch empfindlichen Teilen und drei Anschlüssen sind in den Fig. 13 bis 17 gezeigt. Bei dem Ausführungsbeispiel 300 in Fig. 13 sind zwei gerade magnetisch empfindliche Teile 301 zu beiden Seiten eines zentralen Zuleitungsteils angeordnet. Bei dem in Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispiel 300′ sind zwei mäander- oder wellenförmig geformte magnetisch empfindliche Teile 301′ in der Mitte vorgesehen. Bei dem in Fig. 15 gezeigten Ausführungsbeispiel 300′′ sind in der Mitte zwei gerade magnetisch empfindliche Teile 301′′ vorgesehen. Bei dem in Fig. 16 gezeigten Ausführungsbeispiel 300′′′ sind zwei gerade magnetisch empfindliche Teile 301′′′ auf einer Seite eines Zuleitungsteils angeordnet. Schließlich sind bei dem in Fig. 17 gezeigten Ausführungsbeispiel 300′′′′ zwei gerade magnetisch empfindliche Teile 301′′′′ in der Mitte vorgesehen und an einem Ende verbunden. Bei allen Ausführungsformen ist der Filmwiderstand der Zuleitungsteile ausreichend niedriger als der der magnetisch empfindlichen Teile. Wie ferner aus den einzelnen Figuren ersichtlich, ist bei allen Ausführungsbeispielen die Breite der Zuleitungsteile an den Verbindungsstellen mit den magnetisch empfindlichen Teilen größer als die Breite der magnetisch empfindlichen Teile, und die Zuleitungsteile haben jeweils geometrisch symmetrische Formen.

Deshalb läßt sich eine Offsetspannung auch dann nicht feststellen, wenn eine Diskrepanz in der Zuordnung zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen auftritt. Die Breite und die Form der Kanten oder Anschlußenden der magnetisch empfindlichen Teile an den Verbindungsstellen mit den Zuleitungsteilen soll nachfolgend erläutert werden.

Fig. 18 zeigt eine grundsätzliche Form einer Verbindungsstelle zwischen einem magnetisch empfindlichen Teil und einem Zuleitungsteil bei dem magnetoresistiven Element gemäß der Erfindung. Wie aus dieser Figur ersichtlich, hat das magnetisch empfindliche Teil 401 bis herunter zu seinem Anschlußende 410 eine gleichbleibende Breite. Die Bezugszahl 420 bezeichnet das Anschlußende des Zuleitungsteils, dessen Breite in Querrichtung ausreichend größer als die des magnetisch empfindlichen Teils 401 ist und das sich auf beiden Seiten über das Anschlußende 410 des magnetisch empfindlichen Teils hinaus erstreckt. Selbst wenn daher die Ausrichtung zwischen dem magnetisch empfindlichen Teil 401 und dem Anschlußende 420 des Zuleitungsteils nicht exakt ist, bleibt der Widerstand der Verbindung zwischen den beiden Teilen unbeeinflußt.

Die Fig. 19, 20 und 21 sind vergrößerte Darstellungen einer solchen Verbindungsstelle. Die Anschlußenden 110, 510 und 310 des magnetisch empfindlichen Teils 101, 501 und 301 besitzen eine größere Breite als der Rest des magnetisch empfindlichen Teils 101, 501 und 301. Wenn die Breite der Anschlußenden (Kanten) gemäß Darstellung in Fig. 19 vergrößert oder zu der in Fig. 20 oder Fig. 21 gezeigten Form oder anderen Formen geweitet ist, wird der Widerstand des Anschlußendes geringer als der der übrigen Teile des magnetisch empfindlichen Teils.

Ein praktisches Verfahren zur Herstellung des magnetoresistiven Elements gemäß der Erfindung und seine Eigenschaften werden nachfolgend erläutert.

Herstellungsbeispiel 1

Ein Beispiel der Herstellung des magnetoresistiven Elements gemäß der Erfindung soll unter Bezug auf die Fig. 22A und 22B bis 28A und 28B beschrieben werden. Mit diesem Beispiel wurde das in Fig. 9 gezeigte magnetoresistive Element mit vier Anschlüssen hergestellt. Jede der Fig. 22A bis 28A zeigt eine Draufsicht auf das Element im Verlauf der einzelnen Herstellungsschritte, und jede der Fig. 22B bis 28B zeigt einen entsprechenden Querschnitt längs der Linie A-A′ der jeweiligen der Fig. 22A bis 28A.

Wie aus den Fig. 22A und 22B ersichtlich, wird auf der gesamten Oberfläche eines quadratischen Glassubstrats 104′′ mit einer Kantenlänge von etwa 5 cm (2 Zoll), das spiegelpoliert wurde, ein Dünnfilm 121′′ aus einer Ni-Co-Legierung mit einer Dicke von 0,3 µm und einem niedrigen Filmwiderstand (nicht mehr als 0,5 Ohm) ausgebildet, und zwar mit Hilfe einer Gleichstromaufstäubungstechnik, bei der das Substrat durch Wärmezufuhr auf 300°C gehalten wurde. Ein Teil des Dünnfilms 121′′ wurde dann mit Hilfe einer Fotoresistmaske durch Ätzen entfernt, wie in den Fig. 23A und 23B dargestellt. Hierfür wurde ein Ätzmittel verwendet, das durch Mischen von 63 g/l Ammoniumpersulfatlösung und 2% Schwefelsäure erhalten wurde. Danach wurde ein Dünnfilm 122′′ einer Ni-Co-Legierung (deren Filmwiderstand in der Größenordnung von 2,5 Ohm lag) mit einer Zusammensetzung, die mit der des Dünnfilms 121′′ übereinstimmte, in einer Dicke von 0,06 µm auf die freiliegende Fläche des Substrats und des Dünnfilms 121′′ aufgebracht, wie in den Fig. 24A und 24B dargestellt. Dies erfolgte unter Erhitzen der gesamten Oberfläche des Substrats. Gemäß den Fig. 25A und 25B wurden dann magnetisch empfindliche Teile 101′′ (mit einer Breite von 9 µm und einer Länge von 2 mm) ausgebildet, wozu von einer Ionenfrästechnik unter Verwendung einer Fotoresistmaske Gebrauch gemacht wurde. Mit Hilfe eines Verfahrens, das sich zum Plattieren lediglich gewünschter Teile eignet, etwa einer Musterplattierungstechnik oder ähnlichem, wurden Ni-Schichten und Au-Schichten zum Erhalt der Anschlüsse 103′′ für den externen Anschluß ausgebildet, wie es in den Fig. 26A und 26B gezeigt ist. Danach wurde ein Teil der Dünnfilme 121′′ und 122′′ aus der ferromagnetischen Legierung zur Bildung der Zuleitungsteile 102′′ geätzt, wonach man das magnetoresistive Element aus ferromagnetischem Material mit vier Anschlüssen erhielt, das in den Fig. 27A und 27B gezeigt ist. Die Breite der Zuleitungsteile in der Nähe der Anschlüsse betrug 700 µm. Die Form der magnetisch empfindlichen Teile ist hier vereinfacht wiedergegeben, sie war tatsächlich im wesentlichen identisch mit der Form des in Fig. 9 gezeigten Ausführungsbeispiels. Nachfolgend wurde ein Passivierungsfilm 105′′, ein Oxidfilm wie Siliziumdioxid oder Siliziumnitrid, aufgebracht, wie es in den Fig. 28A und 28B gezeigt ist, um das erfindungsgemäße Element fertigzustellen. Schließlich wurde das Glassubstrat in einzelne Elemente einer Breite von 4 mm und einer Länge von 5 mm zerteilt.

Wie aus den Figuren entnehmbar, wurden bei diesem beispielhaften Verfahren Fenster in dem Film des der Ausbildung der Zuleitungsteile dienenden Materials hergestellt, und eine Seite jedes Fensters dient als der Teil, der mit den magnetisch empfindlichen Elementen verbunden wird. Die magnetisch empfindlichen Elemente werden innerhalb des Fensters ausgebildet, und ein Teil von ihnen ist langgestreckt und bedeckt ein Zuleitungsteil. Die Verbindungsstellen zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen werden daher durch Selbstausrichtung in bezug auf die Zuleitungsteile lokalisiert. Wie schon oben erläutert, sind die Verbindungsstellen zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen mit einer solchen Form versehen, die kein Ungleichgewicht der Widerstandswerte hervorruft, selbst wenn eine Ausrichtungsdiskrepanz existiert.

Zu Vergleichszwecken wurde ein magnetoresistives Element, wie es in Fig. 5 gezeigt ist und dessen Form der des Elements dieses Beispiels relativ ähnlich ist, als ein Vergleichsbeispiel hergestellt. Die Größe dieses Vergleichsbeispiels ist ähnlich der des gerade beschriebenen Beispiels der Erfindung mit Außenabmessungen von 4 mm Breite und 5 mm Länge und magnetisch empfindlichen Teilen mit einer Länge von 2 mm und einer Breite von 9 µm. Die Breite der Zuleitungsteile in der Nähe der Anschlüsse betrug 700 µm.

Von der Auslegung her gesehen, sind das erfindungsgemäße Beispiel und das Vergleichsbeispiel in einer Form ausgebildet, bei der keinerlei Offsetspannung auftritt. Das heißt, diese Elemente sind so ausgelegt, daß in der Ersatzschaltung von Fig. 6 R₁₂=R₂₃=R₃₄=R₁₄, r′₁₂+R₁₂+r₁₂=r′₂₃+R₂₃+r₂₃ und r₁₄+R₁₄+r′₁₄=r₃₄+R₃₄+r′₃₄.

Die Werte der Offsetspannung und der Empfindlichkeit ΔR/R des erfindungsgemäßen Beispiels und des Vergleichsbeispiels sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. Es sei noch einmal daran erinnert, daß unter Offsetspannung hier eine Potentialdifferenz gemeint ist, die ohne Anlegen eines Magnetfeldes zwischen den Anschlüssen 103-2 und 103-4 und zwischen den Anschlüssen 3-2 und 3-4 in Fig. 7 bzw. 5 auftritt, wenn eine Spannung von 5 V zwischen den Anschlüssen 103-1 und 103-3 bzw. 3-1 und 3-3 angelegt wird. Die Werte von ΔR/R wurden mit einem statischen Magnetfeld von 200 (10³/4 Π) A/m bestimmt. Sowohl die Offsetspannung als auch ΔR/R stellen einen Mittelwert aus den Messungen an hundert Elementen dar. Zusätzlich ist der Toleranzbereich angegeben.

Tabelle 1

Wie aus den in Tabelle 1 aufgeführten Ergebnissen ersichtlich, weist das erfindungsgemäße Element im Vergleich zu dem herkömmlichen eine sehr geringe Offsetspannung mit geringer Toleranz auf. Es ist erwünscht, daß die Offsetspannung keinen höheren Absolutwert als 10 mV aufweist. Das erfindungsgemäße Element kann daher mit sehr hoher Ausbeute hergestellt werden. Auch die Empfindlichkeit ΔR/R des erfindungsgemäßen Elements ist, verglichen mit dem herkömmlichen Element, ganz ausgezeichnet.

Auf gleiche Weise wie oben, jedoch mit einer Ni-Fe-Legierung anstelle einer Ni-Co-Legierung, wurde ein weiteres magnetoresistives Element hergestellt. Bei ihm ergaben sich Resultate ähnlich den obengenannten. Die mit der vorliegenden Erfindung erzielte Wirkung ist also unabhängig von den Materialien wie Ni-Co-Legierungen oder Ni-Fe-Legierungen und eignet sich für magnetisch empfindliche Teile des magnetoresistiven Elements.

Herstellungsbeispiel 2

Nach Verfahren, die denen im Herstellungsbeispiel 1 ganz ähnlich waren, wurden Elemente mit drei Anschlüssen hergestellt, und zwar solche gemäß den Ausführungsformen der Erfindung, wie in den Fig. 10A und 10B gezeigt, und als Vergleichsbeispiele herkömmliche Elemente mit drei Anschlüssen, deren Form ähnlich der der erfindungsgemäßen Elemente war. Die äußere Form der erfindungsgemäßen Elemente und der Vergleichsbeispiele ergab sich aus einer Breite von 3 mm und Länge von 4 mm, wobei die magnetisch empfindlichen Teile 1,5 mm lang und 9 µm breit waren und die Breite der Zuleitungsteile in der Nähe der Anschlüsse 600 µm betrug. Diese Elemente waren so ausgelegt, daß keine Offsetspannung auftreten sollte. In diesem Fall ist die Offsetspannung die Differenz zwischen der Sollspannung und der tatsächlich erhaltenen Spannung, die bei fehlendem externen Magnetfeld am Anschluß 203-2 auftritt, wenn ein Eingangssignal zwischen den Anschlüssen 203-1 und 203-3 des in den Fig. 10A und 10B gezeigten Elements angelegt wird.

Wenn das Element so ausgelegt wird, daß die Widerstände R₁₂ und R₂₃ der entsprechenden magnetisch empfindlichen Teile einander gleich sind und auch die Widerstände R₁ und R₃ der entsprechenden Zuleitungsteile einander gleich sind, dann wird ohne Magnetfeld das Mittelpunktpotential am Anschluß 203-2 grade gleich der halben Eingangsspannung. Bei diesem Herstellungsbeispiel wurden die Elemente so ausgelegt, daß R₁₂=R₂₃ und R₁=R₃ waren.

Die Offsetspannung und die Empfindlichkeit ΔR/R der auf diese Weise hergestellten Elemente sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Wie im Herstellungsbeispiel 1 bezieht sich der angegebene Wert der Offsetspannung auf eine Eingangsspannung von 5 V und der Wert von ΔR/R auf ein statisches Magnetfeld von 200 (10³/4 Π) A/m.

Tabelle 2

Die vorstehenden Ergebnisse sind mit denen aus dem Herstellungsbeispiel 1 nahezu identisch, das heißt, das erfindungsgemäße Element hat, verglichen mit dem herkömmlichen Element, eine sehr geringe Offsetspannung mit geringer Toleranz. Außerdem ist die Empfindlichkeit ΔR/R des erfindungsgemäßen Elements, verglichen mit dem herkömmlichen Element, ausgezeichnet.

Herstellungsbeispiel 3

Unter Bezug auf die Fig. 29A und 29B bis 34A und 34B soll nachfolgend das Beispiel einer Herstellung eines weiteren magnetoresistiven Elements gemäß der Erfindung beschrieben werden. Jede der Fig. 29A bis 34A zeigt eine Draufsicht auf das Element im Verlauf der einzelnen Verfahrensschritte, während die Fig. 29B bis 34B Schnittansichten längs der Linie A-A′ in der jeweiligen der Fig. 29A bis 37A sind. Dieses Beispiel bezieht sich auf die Herstellung eines anderen Elements (700 in Fig. 34A) mit drei Anschlüssen.

Wie in den Fig. 29A und 29B gezeigt, wurden ein Dünnfilm 706 aus Ti mit einer Dicke von 0,2 µm und ein Dünnfilm 707 aus Au mit einer Dicke von 1 µm auf der gesamten Oberfläche eines quadratischen Glassubstrats 704 mit einer Kantenlänge von etwa 5 cm (2 Zoll) abgeschieden. Das Glassubstrat wurde vorher einer Spiegelpolierung unterzogen. Die Abscheidung erfolgte mit der Vakuumabscheidungstechnik unter Erhitzung des Substrats auf 300°C. Mit Hilfe einer Ionenfrästechnik wurden dann Teile der Dünnschicht aus Au und Ti gleichzeitig durch Ätzen unter Verwendung einer Fotoresistmaske entfernt. Das Ergebnis ist in den Fig. 30A und 30B dargestellt. Danach wurde gemäß Fig. 31A und 31B ein Dünnfilm 722 aus einer Ni-Co-Legierung mit einer Dicke von 0,06 µm (Filmwiderstand in der Größenordnung von 2,5 Ohm) auf der gesamten Oberfläche des Substrats, das heißt auf dem verbliebenen Au-Dünnfilm 707 und der freiliegenden Oberfläche des Substrats, aufgebracht. Dies erfolgte unter Erhitzung der gesamten Oberfläche des Substrats durch eine Gleichstromaufstäubungstechnik. Gemäß Fig. 32A und 32B wurden dann Muster magnetisch empfindlicher Teile 701 unter Verwendung einer Fotoresistmaske durch eine Ionenfrästechnik hergestellt. Dann wurde ein den Anschlüssen entsprechender Teil des Dünnfilms 722 durch Ätzen mit dem beim Herstellungsbeispiel 1 genannten Ätzmittel entfernt. Dabei wurden gemäß Fig. 33A und 33B Au-Anschlußstellen ausgebildet. Schließlich wurde ein Passivierungsfilm 705 aus SiO₂ zur Fertigstellung des erfindungsgemäßen Elements aufgebracht, wie es in den Fig. 34A und 34B dargestellt ist.

Die Eigenschaften des auf vorstehend genannte Weise hergestellten Elements sind in Tabelle 3 zusammengefaßt. Die Offsetspannung und die Empfindlichkeit ΔR/R in Tabelle 3 wurden auf gleiche Weise wie beim Vergleichsbeispiel 2 bestimmt.

Tabelle 3

Selbst wenn also ein von den Herstellungsbeispielen 1 und 2 abweichendes Verfahren zur Herstellung des Elements eingesetzt wird, erhält man Elemente mit einer sehr niedrigen Offsetspannung und einer hohen Empfindlichkeit ΔR/R.

Herstellungsbeispiel 4

Nachfolgend wird ein weiteres Herstellungsbeispiel, nämlich das für das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen magnetoresistiven Elements 700′ (Fig. 41A) unter Bezug auf die Zeichnungen 35A und 35B bis 41A und 41B beschrieben. Jede der Fig. 35A bis 41A zeigt eine Draufsicht auf das Element im Verlauf der Herstellung, während jede der Fig. 35B bis 41B eine Schnittansicht längs der Linie A-A′ in der jeweiligen der Fig. 35A bis 41A ist.

Wie in den Fig. 35A und 35B gezeigt, wurde ein Dünnfilm 721′ aus einer Ni-Co-Legierung mit einer Dicke von 0,3 µm auf der gesamten Oberfläche eines quadratischen Glassubstrats 704′ mit einer Kantenlänge von etwa 5 cm (2 Zoll), das spiegelpoliert war, mit Hilfe einer Gleichstromaufstäubung abgeschieden, wobei das Glassubstrat durch Erhitzen auf 300°C gehalten wurde. Gemäß Fig. 36A und 36B wurden unerwünschte Teile des Dünnfilms 721′ dann unter Verwendung einer Fotoresistmaske durch Ätzen des Films mit einem Ammoniumpersulfatätzmittel ähnlich dem, das beim Herstellungsbeispiel 1 verwendet wurde, entfernt. Dann wurde ein Dünnfilm 722′ aus einer Ni-Co-Legierung mit einer Dicke von 0,06 µm und der gleichen Zusammensetzung wie der Dünnfilm 721′ auf der gesamten Oberfläche des Substrats ausgebildet, das heißt auf dem verbliebenen Dünnfilm 721′ und der freiliegenden Substratoberfläche. Dies erfolgte mittels einer Gleichstromaufstäubungstechnik und führte zu dem in den Fig. 37A und 37B gezeigten Ergebnis. Als nächstes wurden Muster magnetoresistiver Elemente mit magnetisch empfindlichen Teilen 701′ und Zuleitungsteilen 722′ unter Verwendung einer Fotoresistmaske mittels einer Ionenfrästechnik ausgebildet, wie in den Fig. 38A und 38B gezeigt. Ein Film 705′ aus SiO₂ mit einer Dicke von etwa 2 µm wurde dann auf der gesamten Oberfläche des Substrats, das heißt auf dem verbliebenen Teil des Films 722′ und der freiliegenden Substratoberfläche, abgeschieden. Teile des SiO₂-Films entsprechend den Anschlüssen wurden unter Verwendung einer Fotoresistmaske und eines HF-Ätzmittels durch Ätzen entfernt, wie in den Fig. 39A und 39B dargestellt. Danach wurde ein Ni- Film 708′ auf der gesamten Oberfläche des freiliegenden Films 722′ aus der Ni-Co-Legierung und auf dem zurückgebliebenen SiO₂-Film 705′ mittels Gleichstromaufstäubung abgeschieden, wie in den Fig. 40A und 40B gezeigt. Dann wurde Au 707′ auf die Anschlüsse plattiert und der nicht mit Au plattierte Teil des Ni-Films 708′ durch Ätzen entfernt, wie in den Fig. 41A und 41B gezeigt. Damit war das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Elements fertiggestellt.

Die Eigenschaften des so hergestellten Elements sind in Tabelle 4 aufgeführt. Die Offsetspannung und die Empfindlichkeit ΔR/R wurden in gleicher Weise wie beim Herstellungsbeispiel 2 bestimmt.

Tabelle 4

Auch bei der Herstellung nach dem vorgenannten Herstellungsbeispiel 4 ist es demnach möglich, Elemente mit einer sehr niedrigen Offsetspannung und einer hohen Empfindlichkeit ΔR/R herzustellen.

Wie voranstehend erläutert, kann mit der Erfindung die Empfindlichkeit des magnetoresistiven Elements erhöht werden, da der Filmwiderstand der Zuleitungsteile gering ist. Da ferner die Form der Verbindungsstellen zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen und den Zuleitungsteilen so ausgelegt ist, daß eine Widerstandsänderung infolge einer Ausrichtungsdiskrepanz sehr gering ist, und die Symmetrie der elektrischen Widerstände zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen des magnetoresistiven Elements bei einer Diskrepanz der Positionen, die von einer Verschiebung der relativen Positionen von magnetisch empfindlichen Teilen und Zuleitungsteilen in Parallelrichtung herrührt, nicht geändert wird, kann die Erzeugung einer Offsetspannung auf einen sehr geringen Wert beschränkt werden.

Das magnetoresistive Element gemäß der Erfindung ist darüber hinaus so ausgestaltet, daß die magnetisch empfindlichen Teile in einer Selbstausrichtungsweise mit den Zuleitungsteilen verbunden werden.

Die magnetoresistiven Elemente gemäß der Erfindung können deshalb leicht mit einer hohen Ausbeute hergestellt werden, ohne eine übermäßig präzise Maskenausrichtung zu erfordern. Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für die Massenproduktion magnetoresistiver Elemente, da sie zu einer leichten Herstellung von Elementen mit einer hohen Empfindlichkeit und einer hohen Zuverlässigkeit führt.

Claims

1. Magnetoresistives Element aus ferromagnetischem Material, umfassend

a) mehrere längs gerichtete, magnetisch empfindliche Teile (101), von denen jedes aus einem Film aus ferromagnetischem Material mit magnetoresistivem Effekt und einem Paar Verbindungsenden besteht,
b) Anschlußteile (103) für externe Anschlüsse, und
c) aus metallischem Filmmaterial bestehende Zuleitungsteile (102), die zwischen den magnetisch empfindlichen Teilen (101) und den Anschlußteilen (103) liegen und erste Verbindungsabschnitte aufweisen, die an die einen Verbindungsenden der magnetisch empfindlichen Teile (101) angeschlossen sind, sowie zweite Verbindungsabschnitte aufweisen, die mit zugehörigen Anschlußteilen (103) verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet, daß

d) die Zuleitungsteile (102) einen geringeren Filmwiderstand, d. i. der spezifische Widerstand des Filmmaterials, dividiert durch die Schichtdicke, als die magnetisch empfindlichen Teile aufweist, und
e) die ersten Verbindungsabschnitte in Querrichtung über beide Seiten der magnetisch empfindlichen Teile (101) hinausragen.

2. Magnetoresistives Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Verbindungsenden (110) jedes der magnetisch empfindlichen Teile (101) in der Nähe der ersten Verbindungsabschnitte größer ist als die Breite der übrigen Teile des magnetisch empfindlichen Teils (101).

3. Magnetoresistives Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Verbindungsabschnitte eine symmetrische Form hat.

4. Magnetoresistives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzen, die durch die Verbindungen zwischen den ersten Verbindungsabschnitten und den Verbindungsenden der magnetisch empfindlichen Teile (101) gebildet werden, auf einer geraden Linie liegen und daß die magnetisch empfindlichen Teile mit den Zuleitungsteilen (102) selbst-ausgerichtet sind.

5. Magnetoresistives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzen der ersten Verbindungsabschnitte und der Verbindungsenden der magnetisch empfindlichen Teile (101) auf zwei parallelen Linien liegen, und daß die magnetisch empfindlichen Teile mit den Zuleitungsteilen selbst-ausgerichtet sind.

6. Magnetoresistives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch empfindlichen Teile (701) symmetrische Form aufweisen.

7. Magnetoresistives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Längsrichtung erstreckende Abschnitte der Enden der magnetisch empfindlichen Teile (201) sich mit den ersten Verbindungsabschnitten der Zuleitungsteile überlappen.

8. Magnetoresistives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zuleitungsteile größer ist als diejenige der magnetisch empfindlichen Teile.

9. Magnetoresistives Element nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zuleitungsteile mindestens dreimal so groß ist wie diejenige der magnetisch empfindlichen Teile.

10. Magnetoresistives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Widerstand des Filmmaterials der Zuleitungsteile niedriger ist als derjenige des Filmmaterials für die magnetisch empfindlichen Elemente.

11. Magnetoresistives Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Filmwiderstand der Zuleitungsteile nicht mehr als 1/5 derjenigen der magnetisch empfindlichen Teile ausmacht.

12. Verfahren zum Herstellen eines magnetoresistiven Elements nach einem der Ansprüche 1-11, mit folgenden Schritten:
auf einem Substrat (104′′) wird eine erste Schicht (121′′) aus einem leitenden Material in einem Zuleitungsmuster gebildet, welches Zuleitungs-Verbindungsabschnitte enthält, die entlang einer oder zweier paralleler gerader Linien in Querrichtung angeordnet sind, und
auf dem Substrat (104′′) wird eine zweite Schicht (122′′) aus einem magnetoresistiven Material derart ausgebildet, daß sie einen größeren Filmwiderstand aufweist als die erste Schicht (122′′), wobei die Ausbildung in einem Muster erfolgt, bei dem ein oder mehrere Verbindungsenden mit einer vorbestimmten Breite entlang der Linie angeordnet sind,
wobei während der Bildung der ersten Schicht die Breite der Zuleitungs-Verbindungsabschnitte in Querrichtung um ein Stück größer gemacht wird als die vorbestimmte Breite entlang der geraden Linie, und
bei der Bildung der zweiten Schicht die Verbindungsenden entlang der geraden Linie in passendem Kontakt mit den zugehörigen ersten Verbindungsabschnitten der Zuleitungen positioniert werden, wodurch sich jeder erste Verbindungsabschnitt eines Zuleitungsteils entlang der geraden Linie quer zu beiden Seiten des zugehörigen Verbindungsendes erstreckt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußteile gebildet werden, die mit zweiten Verbindungsabschnitten der Zuleitungsteile in Kontakt stehen.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bilden der zweiten Schicht die Schicht aus magnetosensitivem Material überlappend auf den Zuleitungsteilen angebracht wird, wenn die magnetisch empfindlichen Teile auf dem Substrat gebildet werden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußteile in Kontakt mit den überlappenden Abschnitten der ersten Schicht an von den ersten Verbindungsabschnitten der Zuleitungsteile getrennten Stellen gebildet werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Schicht aus einem Passivierungsmaterial gebildet wird, die im wesentlichen die erste Schicht und die zweite Schicht insgesamt abdeckt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß beim Bilden der ersten Schicht und der zweiten Schicht die Dicken der Zuleitungsteile so eingestellt werden, daß sie größer sind als die Dicken der magnetisch empfindlichen Teile.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß in einem vorläufigen Arbeitsschritt das leitende Material und das magnetosensitive Material derart gewählt werden, daß der spezifische Widerstand des leitenden Materials für die erste Schicht niedriger ist als derjenige des magnetosensitiven Materials für die zweite Schicht.