JP2021512319A - リセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ - Google Patents

Abstract

【課題】バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサ、リセット・コイル、ＡＳＩＣスイッチ回路、および電力リセット回路を備えるリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサを提供すること。【解決手段】バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、基板とこの基板上に位置する磁気抵抗検出アームとを備える。磁気抵抗検出アームは、直列、並列、または直並列に配置された１つまたは複数の磁気抵抗検出ユニット・ストリングで構成される２ポート構造である。ＴＭＲ磁気抵抗検出ユニットの自由層の磁化方向は、異方性の場Ｈｋによって決定され、リファレンス層の磁化方向、および印加磁場と共に、それは、ＮまたはＳ方向に向くことができる。リセット・コイルは、磁気抵抗検出ユニットと共に基板間に位置し、またはそれは、基板の下方のリード・フレーム上に位置する。リセット磁場の方向は、ＮまたはＳのどちらかである。ＡＳＩＣスイッチ回路は、バイアス回路モジュール、読出回路モジュール、および出力回路モジュールを備える。電力リセット回路は、リセット・コイルに接続されている。この装置は、スイッチ・センサの初期状態を設定する能力に加えて、低消費電力および小型サイズという利点を有する。【選択図】図２ａ

Description

本発明は、磁気センサの分野に関し、詳細には、リセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサに関する。

磁気抵抗スイッチ・センサは、家庭用電化製品、家庭用電気器具、需給計器（電気メータ、水道メータ、およびガス・メータ）、自動車、および様々な産業用途などの分野において広く使用されている。典型的な主流の磁気スイッチ・センサには、ホール・センサ、および異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）センサが含まれる。家庭用電化製品応用および需給計器応用の分野では、ホール・スイッチ・センサおよびＡＭＲスイッチ・センサの消費電力は、数マイクロアンペアに到達し得る。これは、数十ヘルツであるその動作周波数を犠牲にして得られる。これらのスイッチ・センサのための切換点は、数十ガウスである。自動車、産業用途、および高い動作周波数を必要とする環境では、ホール・スイッチ・センサおよびＡＭＲスイッチ・センサの消費電力は、ミリアンペア範囲内にあり、その動作周波数は、数キロヘルツの範囲内にある。

トンネル磁気抵抗ＴＭＲ素子を検出素子として利用するセンサは、低消費電力を有し、数キロヘルツまたはさらには数メガヘルツの動作周波数で働くことができ、マイクロアンペア・レベルに到達する消費電力、および数十ガウスのスイッチ動作点を有し、加えて、高感度および低消費電力、高周波応答、および小型サイズを有する。
スイッチ・センサは、一般に、リニア磁気抵抗センサを利用する。出力電圧Ｖおよび外部磁場Ｈのリニア作動エリアでは、動作点および復帰点の磁場閾値が設定され、コンパレータは、デジタル出力のために矩形の高レベルおよび低レベルスイッチ信号出力を実現するために使用される。

自由層の異方性の場Ｈｋ、およびリニアＴＭＲ磁気抵抗センサに印加される外部磁場Ｈｅｘは、互いに直交し、リファレンス層の磁化方向は、自由層の磁化方向に直交する。自由層が外部磁場Ｈｅｘに曝されるとき、自由層の磁化は、Ｈｅｘの方へ回転する。自由層の磁化方向は、リファレンス層の磁化方向の角度９０度から角度０度へ回転する。外部磁場が−Ｈｅｘへ反転させられるとき、自由層の磁化方向は、１８０度の角度へ回転する。この角度範囲では、磁気抵抗は、Ｈに応じて線形である。他方、自由層の異方性の場Ｈｋの方向が外部磁場Ｈｅｘの方向と平行であり、リファレンス層の磁化方向が自由層の磁化方向に平行に設定される場合、外部磁場Ｈｅｘが増加するとき、自由層の磁気モーメントＭは、変わらない。さらに、外部磁場が−Ｈｅｘへ反転する場合、反転外部磁場−Ｈｅｘの振幅がＨｋ未満であるとき、自由層の磁気モーメントＭは、変わらないままである。このとき、Ｍの角度は０度である。反転外部磁場−Ｈｅｘの振幅がＨｋに近いとき、自由層の磁気モーメントＭは、−Ｍへ突然反転し、それによって角度は１８０度である。したがって、矩形のヒステリシス・ループが形成され、対応するＲ対Ｈの曲線も、矩形のヒステリシス・ループによって特徴付けられ、それによって新しいタイプのバイポーラ・ヒステリシス磁気抵抗スイッチ・センサを提供する。

このバイポーラ・ヒステリシス磁気抵抗センサの自由層は、外部磁場を除去する前に印加される外部磁場Ｈｅｘの方向に応じて、印加外部磁場０の条件下で磁化方向Ｍについて２つの安定状態、すなわち、リファレンス層の磁化方向の角度が０度および１８０度である状態を有する。
したがって、各測定中に自由層の磁化方向Ｍの一貫性を確実にするために、リセット・コイルは、ＮまたはＳ方向に作用するリセット磁場Ｈｒを発生させるために使用することができ、それは、測定の開始前または測定の完了後にＨｒを励磁するために選択することができ、それによって自由層の磁化方向Ｍが知られる。

ＴＭＲリニア・スイッチ磁気抵抗センサ・ブリッジの場合、Ｘ軸などの単一の磁場検出方向を有するプッシュ磁気抵抗検出ユニット・チップは、Ｘ軸プル磁気抵抗検出ユニット・チップを得るために一般に使用され、１８０度だけ向きが変えられ、次いで２つのチップは、ワイヤ・ボンディングによって接続され、これは、用意の方法が簡単であり、チップが強磁性リファレンス層構造に対応しさえすればよいという利点、２つのチップを同じ場所に正確な配置するための操作が必要であるという欠点を有し、したがって、操作の誤差によりセンサ測定精度の損失の可能性を高める。
中国特許出願ＣＮ２０１６１０８２１６１０．７は、レーザ・プログラム加熱磁場アニール法を用いて磁気抵抗検出ユニットをスキャンし、ブロッキング温度を超えるまで反強磁性層を急速加熱する方法を開示する。同時に、冷却中に、磁場が、任意の方向に印加されてもよく、任意の方向における磁場検出方向の磁気抵抗検出ユニットの向きが、１つずつ、またはさらにはチップごとにスキャンすることによって実現されてもよい。この方法は、単軸の反対向きに磁気抵抗検出ユニットを有する単一チップ上の磁気抵抗検出ユニットおよびそのアレイの製造を実現することができ、したがって、フリップ・チップの正確な配置の課題を克服し、単一チップの磁気抵抗ブリッジのバッチ製造を実現する。

加えて、ＧＭＲスピン・バルブ構造はＣＩＰモードで働き、すなわち、動作電流は、磁気多層膜の平面と平行であり、それによって自由層の厚さの変化により、センサ抵抗に大きな変化を引き起こし得る。したがって、その厚さの変化は限定され、そのため、Ｈｃは、簡単には制御できない。ＴＭＲセンサはＣＰＰモードで働き、すなわち、
電流は、磁気多層膜の平面に直交し、それによってＴＭＲユニットは、小さい楕円形形状を得るように容易にパターン化することができ、自由層の厚さの制御は、ＴＭＲセンサの性能を低下させず、Ｈｃは、簡単に制御することができる。加えて、ＧＭＲスピン・バルブと比較すると、ＴＭＲは、低消費電力、より高い磁場感度、およびより小型のサイズを有する。

したがって、上記の様々なタイプの磁気抵抗センサ、スイッチ動作原理、および磁場アニール方法の比較に基づいて、およびスイッチの初期状態の課題を解決するために、本発明は、リセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサにおいて、バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサであって、バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、基板とこの基板上に位置する１つまたは複数の磁気抵抗検出アームを備え、磁気抵抗検出アームは、直列、並列、または直並列に配置された１つまたは複数の磁気抵抗検出ユニット・ストリングで構成される２ポート構造であり、磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、直列に配置された１つまたは複数の磁気抵抗検出ユニットを備え、磁気抵抗検出ユニットは、パッシベーション層、上側電極層、自由層、中間絶縁層、リファレンス層、反強磁性層、シード層を備えるＴＭＲ検出ユニットであり、シード層および反強磁性層は、下側電極層を構成し、自由層の磁化方向、磁場検出方向、およびリファレンス層の磁化方向は、ＮまたはＳ方向に全て向いてもよく、自由層の磁化方向は、異方性の場Ｈｋによって唯一決定される、バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサと、基板と磁気抵抗検出ユニットの間におよびまたは基板の下方のリード・フレーム上に位置するリセット・コイルであって、全ての磁気抵抗検出ユニットに作用するリセット磁場の方向は、全てＮまたはＳのどちらかである、リセット・コイルと、バイアス回路モジュール、読出回路モジュール、および出力回路モジュールを備えるＡＳＩＣスイッチ回路であって、バイアス回路モジュールは磁気ヒステリシス・スイッチ・センサ、ならびに読出モジュールおよび機能モジュールの電源端子に接続され、読出回路モジュールは磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの信号出力端子に接続され、出力回路モジュールは、読出回路モジュールに接続される、ＡＳＩＣスイッチ回路と、リセット・コイルに接続された電力リセット回路とを備えるリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサを提案する。

磁気抵抗検出ユニットは、楕円形、菱形、または中央の矩形および先細の両端を有する二軸対称形状であり、長軸ＬはＮまたはＳ方向にあり、短軸はＷであり、中間絶縁層はＡｌ_２Ｏ_３またはＭｇＯの材料であり、自由層は高い異方性の場、すなわちＨｋの材料であり、レーザ・プログラミング・プロセスが使用されるとき、パッシベーション層はレーザ光を透過する材料であり、上側電極層の材料はレーザによる損傷を防ぐために少なくとも１５０ｎｍの厚さを有するＣｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｔｉ、またはＴａの伝導性金属材料であり、反強磁性層は高いブロッキング温度を有する材料であり、磁気抵抗検出ユニットが長い距離にわたって下側電極層によって相互接続されるとき、下側電極層が位置するエリアは、上側電極層が位置するエリアによって覆われ、それによって下側電極層をレーザによる損傷から保護し、リセット・コイルはＣｕ、Ｔａ、Ａｕ、またはＡｌの高伝導性材料であり、基板上に位置するリセット電線は絶縁層によって磁気抵抗検出ユニットから電気的に隔絶されている。

磁気抵抗検出アームのいずれかに含まれる磁気抵抗検出ユニットのリファレンス層の磁化方向は、全てＮまたはＳのどちらかであり、自由層の異方性の場Ｈｋの方向は、全てＮまたはＳのどちらかであり、それにより４つの異なるタイプの磁気抵抗検出アーム、すなわち、Ｎ_ｒＮ_ｆ、Ｎ_ｒＳ_ｆ、Ｓ_ｒＮ_ｆ、およびＳ_ｒＳ_ｆを得る。
バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、単一チップ構造であり、Ｎ_ｒＮ_ｆ、Ｎ_ｒＳ_ｆ、Ｓ_ｒＮ_ｆ、またはＳ_ｒＳ_ｆタイプの磁気抵抗検出アームで構成され、ＮまたはＳ方向に同じ向きを有する外部磁場Ｈｅｘの作用の下で、Ｎ_ｒＮ_ｆおよびＮ_ｒＳ_ｆは、同じスイッチ・レベル磁場特性を有するＮバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサであり、Ｓ_ｒＮ_ｆおよびＳ_ｒＳ_ｆは、同じスイッチ・レベル磁場特性を有するＳバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサであり、ＮおよびＳバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、反対のスイッチ位相特性を有し、あるいはバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、Ｎ_ｒＮ_ｆプッシュまたはプル磁気抵抗検出アームおよびＳ_ｒＮ_ｆプルまたはプッシュ磁気抵抗検出アーム、あるいはＮ_ｒＳ_ｆプッシュまたはプル磁気抵抗検出アームおよびＳ_ｒＳ_ｆプルまたはプッシュ磁気抵抗検出アームで構成されるプッシュ・プル・ブリッジ構造であり、プッシュ・プル・ブリッジ構造は、半ブリッジ、フル・ブリッジ、または準ブリッジである。

バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、プッシュ磁気抵抗検出アーム・チップおよびプル磁気抵抗検出アーム・チップを備えるマルチチップ構造であり、プッシュ磁気抵抗検出アーム・チップ、およびプル磁気抵抗検出アーム・チップは、それぞれＮ_ｒＮ_ｆ、Ｎ_ｒＳ_ｆ、Ｓ_ｒＮ_ｆ、またはＳ_ｒＳ_ｆのタイプの磁気抵抗検出アーム・チップ、および１８０度だけ位相の向きを変えることによって得られるチップに対応し、プッシュ磁気抵抗検出アームおよびプル磁気抵抗検出アームの自由層の磁化方向は、ＮまたはＳ方向のリセット磁場の作用の下で同じであるようになされ、それによりＮ_ｒＮ_ｆプッシュまたはプル磁気抵抗検出アーム・チップおよびＳ_ｒＮ_ｆプルまたはプッシュ磁気抵抗検出アーム・チップ、あるいはＮ_ｒＳ_ｆプッシュまたはプル磁気抵抗検出アーム・チップおよびＳ_ｒＳ_ｆプルまたはプッシュ磁気抵抗検出アーム・チップは、プッシュ・プル・ブリッジ構造を形成するように結合または相互接続され、プッシュ・プル・ブリッジ構造は、半ブリッジ、フル・ブリッジ、または準ブリッジであり得る。

磁気抵抗検出ユニットの反強磁性層の磁化方向が全て同じであるとき、磁気抵抗検出ユニットの反強磁性の磁化方向は、レーザ・プログラミング・プロセスまたはアニール炉磁気アニール・プロセスを用いて書き込まれてもよく、同じ反強磁性層の向きを有する磁気抵抗検出ユニットは、それぞれプッシュ・アーム・エリアおよびプル・アーム・エリアを形成し、プッシュ・プル・ブリッジ構造がフル・ブリッジであるとき、プッシュ・プル・ブリッジ構造は、２つのプッシュ・アーム・エリアおよび２つのプル・アーム・エリアを備え、２つのプッシュ・アーム・エリアおよび２つのプル・アーム・エリアは、互いに隣接しており、または２つのプッシュ・アーム・エリアおよび２つのプル・アーム・エリアは、組み合わされたプッシュ・アーム・エリアおよび組み合わされたプル・アーム・エリアにそれぞれ混合され、プッシュ・アーム・エリアとプル・アーム・エリアの間で、組み合わされたプッシュ・アーム・エリアおよび組み合わされたアーム・エリアは、断熱層によって少なくとも５０μｍだけ隔てられ、プッシュ・プル・ブリッジ構造が半ブリッジであるとき、プッシュ・アーム・エリアおよびプル・アーム・エリアは、断熱層によって少なくとも５０μｍだけ隔てられ、プッシュ磁気抵抗検出ユニットおよびプル磁気抵抗検出ユニットの反強磁性層の磁化方向は、レーザ・プログラミング・プロセスによって書き込まれる。

プッシュ磁気抵抗検出アーム・チップまたはプル磁気抵抗検出アーム・チップの場合、磁気抵抗検出ユニットの反強磁性の磁化方向は、レーザ・プログラミング・プロセスまたはアニール炉磁気アニール・プロセスを用いて書き込まれてもよい。

リセット・コイルが、基板と磁気抵抗検出ユニットの間に位置するとき、リセット・コイルは、並列に配置されたリセット電線を備え、リセット電線は、磁気抵抗検出ユニットのすぐ下方に位置し、ＮＳ方向に直交し、リセット電線中のリセット電流は、同じ大きさおよび方向を有する。

リセット・コイルが、基板の下方のリード・フレーム上に位置するとき、リセット・コイルは、螺旋状であり、並列に配置された少なくとも１つの直線部分エリアを備え、直線部分エリア内のリセット電流は、同じ方向および振幅を有し、Ｎ−Ｓ方向に直交し、磁気抵抗検出ユニットは、直線部分エリアのすぐ上方に全て位置する。

ＡＳＩＣバイアス回路モジュールは、温度補償機能を有する電流源であり、プッシュ・プル・半ブリッジまたはフル・ブリッジ構造が採用されるとき、ＡＳＩＣバイアス回路モジュールは、温度補償機能を有する電圧源である。
ＡＳＩＣ読出回路モジュールは、コンパレータを備え、磁気ヒステリシス・スイッチ・センサが半ブリッジ構造であるとき、出力信号は信号コンパレータの一端に直接接続され、他端は基準信号であり、それがフル・ブリッジ構造であるとき、出力信号は信号コンパレータの両端に直接接続される。
ＡＳＩＣ読出回路モジュールは、磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの信号出力端子に接続されているフィルタおよび増幅器、ならびにコンパレータに接続されているラッチおよびバッファをさらに備える。
ＡＳＩＣ出力回路モジュールは、電流スイッチ、電圧スイッチ、抵抗スイッチ、または別のスイッチである。

磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、ＡＳＩＣスイッチ回路の上部層に直接配設することができ、または磁気ヒステリシス・スイッチ・センサおよびＡＳＩＣスイッチ回路は、結合剤によって接続され、リセット回路中のリセット電流は、直流電流またはパルス電流であり、リセット回路は、ＡＳＩＣリセット回路またはＰＣＢリセット回路とすることでき、ＡＳＩＣスイッチ回路およびＡＳＩＣリセット回路は、ＡＳＩＣスイッチ・リセット回路に組み込むことができる。

磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの動作磁場は、スイッチ立ち上がり電圧の振幅の６０〜８０％であり、リターン磁場は、スイッチ降下電圧の振幅の６０〜８０％である。
先行技術と比較すると、本発明は、上記のスキームを採用し、以下の有益な効果を有する。
本発明は、スイッチ・センサについての低消費電力、小型サイズ、およびプリセット可能な初期状態の特徴を有する。

明細書に組み込まれる図面は、本出願に適合する実施形態を示す明細書の一部を構成し、本出願の原理を説明するために本明細書と共に使用される。本発明の他の特徴、目的、および利点は、下記添付図面を参照してなされる非限定の実施形態の詳細な説明を読むことによってより明らかになる。以下の説明における添付図面は、本発明のいくつかの実施形態にすぎないことが明らかである。当業者は、創作的な努力なしでこれらの添付図面に基づいて他の添付図面を得ることができる。

リセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ機構グループの概略図である。 それぞれ単一チップのリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ構造の平面図および断面図である。 ＴＭＲ磁気抵抗検出ユニットの多層膜構造の図である。 図４ａ１から図４ａ４は、それぞれシングル・アーム・バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサのＮ_ｒＮ_ｆ、Ｎ_ｒＳ_ｆ、Ｓ_ｒＮ_ｆ、およびＳ_ｒＳ_ｆ磁性配向図である。図４ｂ１から図４ｂ４は、それぞれシングル・アーム・バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサのＮ_ｒＮ_ｆ、Ｎ_ｒＳ_ｆ、Ｓ_ｒＮ_ｆ、およびＳ_ｒＳ_ｆ磁性配向に対応するスイッチ・レベル磁場特性曲線グラフである。 プッシュ・プル・バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの磁性配向およびスイッチ・レベル特性の図である。 別の単一チップのリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサの構造図である。 さらに別の単一チップのリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサの構造図である。 マルチチップのリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサの構造図である。 ＡＳＩＣスイッチ回路の構造図である。 バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの電力供給源および信号出力の図である。 バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの回路図である。 バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの閾値のグラフである。 リセット電力供給源信号のグラフである。 リセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサのトポロジー図である。

本発明の実施形態の目的、技術的解決策、および利点をより明確にするために、本発明の実施形態における技術的解決策は、本発明の実施形態における添付図面を参照して、以下明確におよび完全に説明される。説明された実施形態が本発明の実施形態の全部ではなく一部であることは明らかである。
以下、添付図面および実施形態を参照して本発明をより詳細に説明する。

図１は、リセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサの作動原理図であり、１はバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサを示し、２はリセット・コイルを示し、３はＡＳＩＣスイッチ回路を示し、４はリセット回路を示し、５は外部磁場を示す。この例では、それは、Ｎの磁極およびＳの磁極を備えた正方形の硬磁石である。便宜上、外部磁場Ｈｅｘは、Ｎ方向およびＳ方向で特定される。加えて、バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの磁場検出方向については、磁気層の磁化方向は、ＮまたはＳ方向に基づいている。外部磁場５は、磁気抵抗センサ１に作用し、ＡＳＩＣスイッチ回路３によってバイポーラスイッチ・レベル磁場信号６に変換される。異なる方向の外部磁場ＮおよびＳによれば、２つのレベル、すなわち、ＶＨおよびＶＬがあり得る。使用前の０磁場状態におけるスイッチの確実性、例えば、使用前の出力レベルを７のＶＬ状態に維持することを確かなものとするために、各使用前または使用の停止後、リセット・コイル２は、電力供給源４をリセットしてバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサ１に作用するリセット磁場を発生させることによって電力の供給ができ、それによってバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサ１は、７の状態にある。

図２ａおよび図２ｂは、バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの単一の磁気抵抗検出アームの２つのポートおよび単一チップ構造を示す。図２ａは平面図であり、８は基板を示し、９は基板８上に位置する磁気抵抗検出ユニット・アームを示し、磁気抵抗検出ユニット・アーム９は、直列、並列、または直並列に配置された１つまたは複数の磁気抵抗検出ユニット・ストリング１１で構成された２ポート構造である。磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、直列に配置された１つまたは複数の磁気抵抗検出ユニット１３を含む。磁気抵抗検出ユニット１３は、楕円形、菱形、または中央の矩形および先細の両端を有する二軸対称形状であってもよく、長軸ＬはＮまたはＳ方向にあり、短軸はＷである。図３は、パッシベーション層１９０、上側電極層１８０、自由層１７０、中間絶縁層１６０、リファレンス層１５０、反強磁性層１４０、およびシード層１３０を備えたＴＭＲ検出ユニットの多層膜１１０の構造図である。シード層１３０および反強磁性層１４０は下側電極層１２０を構成し、中間絶縁層１６０はＡｌ_２Ｏ_３またはＭｇＯの材料であり、反強磁性層１４０は高いブロッキング温度を有する材料であり、自由層１７０は高い異方性の場Ｈｋであり、１０は基板８と磁気抵抗検出ユニット・ストリング９の間に位置するリセット・コイル１０を示す。リセット・コイル１０は、並列に配置された複数のリセット電線１２を含む。図２ｂは、断面図である。リセット電線１２は、磁気抵抗検出ユニット・ストリング１１と基板８の間に位置するとともに、磁気抵抗検出ユニット・ストリング１１のすぐ下方に位置すると理解することができる。リセット電流の方向Ｉｒは、磁気抵抗検出ユニット１３のＬ方向に直交し、任意の磁気抵抗検出ユニット・ストリングに対応するリセット電線は、同じ電流方向および振幅を有する。図２ａおよび図２ｂのリセット電線は、ジグザグ構造により同じ電流振幅を確実にするとともに同じ電流方向を確実にするために直列に接続されている。

図１の外部磁場源５のＮおよびＳの２つの反対方向が他の方向を定めるために基準方向として使用されるとき、図２ａの磁気抵抗検出ユニット１３に示されるように、長軸ＬがＮまたはＳ方向にあり、図３の多層構造における自由層１７０の磁化方向Ｈｆ、磁場検出方向Ｈｅｘ、およびリファレンス層１５０の磁化方向Ｈｒは全て、Ｎ方向またはＳ方向にある。自由層１７０の磁化密度Ｈｆが異方性の場Ｈｋによって単に決定されるとき、バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサが形成される。

様々なタイプのバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの磁気抵抗検出ユニット構造の説明を容易にするために、以下のタイプの識別名は、
Ｎ_ｒＳ_ｆ
と定められる。
Ｎ、Ｓは向きを表し、Ｎは、方向が外部磁場源のＮ極と同じ向きを有することを表し、Ｓは、外部磁場源のＳ極と同じ向きを表す。
下付き文字ｒはリファレンス層を表し、ｆは自由層を表す。
Ｎ_ｒＳ_ｆは、リファレンス層の向きがＮであり、自由層の向きがＳであることを示す。

他方で、異なる向きの全ての磁気抵抗検出ユニットは同じ基板上に位置するので、それらは、同じ外部磁場によって影響を受ける。したがって、以下の分析において、外部磁場の方向はそのままである。

バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサに含まれる磁気抵抗検出アームは、自由層の磁化方向とリファレンス層の磁化方向の差に従って４タイプに分類することができる。タイプの識別名は、表１に示されている。４つのタイプ、すなわち、Ｎ_ｒＮ_ｆ、Ｎ_ｒＳ_ｆ、Ｓ_ｒＮ_ｆ、およびＳ_ｒＳ_ｆが存在し、対応する磁気抵抗検出ユニットの向きの図、およびスイッチ・レベル磁場特性曲線は、図４に示されている。図４ａ１のＮ_ｒＮ_ｆの向きの図、および図４ａ２のＮ_ｒＳ_ｆの向きの図は、反対の自由層の向きＨｆおよび同じリファレンス層の向きＨｒを有するが、図４ｂ１のスイッチ・レベル磁場特性曲線は、図４ｂ２のスイッチ・レベル磁場特性曲線と同じであることが図面から理解することができる。実際には、図４ａ１および図４ａ２に示された向きの図は、２つのスイッチ・レベルにおける同じスイッチ・レベル磁場特性曲線に対応する２つの向きの図である。したがって、Ｎ_ｒＮ_ｆおよびＮ_ｒＳ_ｆは、Ｎ−バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサとみなすことができる。同様に、図４ａ３および図４ａ４に示された向きの図は、図４ｂ３および図４ｂ４に示された同じスイッチ・レベル磁場特性曲線に対応し、したがってＳ_ｒＮ_ｆおよびＳ_ｒＳ_ｆは、Ｓ−バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサとみなすことができる。Ｓ−バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサ、およびＮ−バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、反対の相を有するスイッチ・レベル磁場特性を有することも理解することができる。すなわち、高レベルおよび低レベルに対応する外部磁場の向きは、反対である。

したがって、バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、単一の向きの磁気抵抗検出ユニットで構成された単一の磁気抵抗検出アームを含むことができる。磁気抵抗検出ユニットは、Ｎ_ｒＮ_ｆ、Ｎ_ｒＳ_ｆ、Ｓ_ｒＮ_ｆ、およびＳ_ｒＳ_ｆの１つであり、その構造は、図２ａおよび図２ｂに示されている。

図５は、バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサのプッシュ・プル構造図である。反対の相を有する２つの磁気抵抗検出アームは、プッシュ・プル構造を形成するためにプッシュ・アームおよびプル・アームとして使用され、それによって強化された信号出力を得る。図５ａ１に示されるように、Ｎ_ｒＳ_ｆおよびＳ_ｒＳ_ｆの磁気抵抗検出アームは、それぞれプッシュ・プル半ブリッジ構造のＲ０２アームおよびＲ０１アームとして使用される。図５ｂ１および図６ｃ１は、それぞれＮ_ｒＳ_ｆおよびＳ_ｒＳ_ｆの磁気抵抗検出ユニットの向きの図である。自由層の磁場Ｈｆは同じ方向を有し、一方、リファレンス層の磁化方向Ｈｒは異なる向きを有すると理解することができる。以下の分析において、複数の磁気抵抗検出アームを含む磁気ヒステリシス・スイッチ・センサ構造では、自由層の磁場Ｈｆの向きは同じであると定められ、したがって、同じウェハ上の自由層のＨｋの向きが同じ製造プロセスによって得られるので、それらは一貫しており、いくつかの磁気抵抗検出ユニットの自由層の反対方向の向きを操作することは比較的難しい。図５ｄ１および図５ｅ１は、反対の相を有するＮ_ｒＳ_ｆおよびＳ_ｒＳ_ｆのスイッチ・レベル磁場特性曲線である。したがって、図５ｆ１に示されたプッシュ・プル・バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサのスイッチ・レベル磁場特性曲線は、図５ｄ１および図５ｅ１に対応するスイッチ・レベル磁場特性曲線の２倍の振幅を有する。

同様に、図５ａ２のＳ_ｒＮ_ｆおよびＮ_ｒＮ_ｆの磁気抵抗検出アームは、それぞれプッシュ・プル半ブリッジ構造のＲ０１およびＲ０２のアームとして使用される。図５ｂ２および図５ｃ２は、それぞれＳ_ｒＮ_ｆおよびＮ_ｒＮ_ｆの磁気抵抗検出ユニットの向きの図である。自由層の磁場Ｈｆが同じ方向を有するが、リファレンス層の磁化方向Ｈｒは異なる向きを有し、図５ｆ２に示されたプッシュ・プル・バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサのスイッチ・レベル磁場特性曲線は、図５ｄ２および図５ｅ２に対応するスイッチ・レベル磁場特性曲線の２倍の振幅を有することも理解することができる。半ブリッジに加えて、バイポーラ・プッシュ・プル磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、フル・ブリッジまたは準ブリッジ構造を有してもよい。

図６は、プッシュ・プル磁気抵抗検出アームを含むリセット可能なプッシュ・プル・バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの構造図である。２つの磁気抵抗検出アーム１４および１５が含まれ、２つの磁気抵抗検出アームに対応するリファレンス層の磁化方向１７および１８は反対方向を有し、自由層の磁化方向は同じであり、２つの磁気抵抗検出アームはプッシュ・プル・ブリッジ構造を形成する。１６は、図２ａおよび図２ｂに示されるように単一の磁気抵抗検出アームに対応するリセット可能なコイル１０と構造が同様であるリセット・コイルを示す。全てのプッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングに対応するリセット電流１９、および全てのプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングに対応するリセット電流２０は、同じ方向および同じ電流振幅を有する。

図７は、４つの磁気抵抗検出アーム２１、２２、２３、および２４を含むリセット可能なプッシュ・プル・フル・ブリッジバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの簡単な図であり、プッシュ磁気抵抗検出アーム２１、２３、およびプル磁気抵抗検出アーム２２、２４は、反対のリファレンス層の方向を有し、磁気抵抗検出アーム２１、２３および磁気抵抗検出アーム２２、２４に対応するリセット・コイル２５、２６、２７、２８も、プッシュ磁気抵抗検出ユニット・ストリングおよびプル磁気抵抗検出ユニット・ストリングに関して同じリセット電流Ｉｒの方向、および電流の振幅を有する。

図６および図７は、単一チップ構造を実現するようにプッシュ磁気抵抗検出ユニット・アームおよびプル磁気抵抗検出ユニット・アームの反強磁性層の反対の磁化方向書き込み動作を実現するためにレーザ・プログラミング・プロセスを使用する必要がある。

図８は、フリップ・スライス法（ｆｌｉｐ−ｓｌｉｃｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ）によって用意されたリセット可能なバイポーラ磁気ヒステリシス・プッシュ・プル磁気抵抗センサ構造であり、２９は螺旋状構造のリセット・コイルを示し、励磁エリア３０は並列に配置され、同じ電流方向および間隔を有するリセット電線を含む。単一の磁気抵抗検出ユニット・アームをそれぞれ含む２つのチップ３１および３２は、それぞれ１８０度向きが変えられた位相を有し、図８ａに示された初期のＩｒ＝０の状態において、リファレンス層の磁化方向Ｈｒが反対であり、自由層の磁化方向Ｈｒは反対であり、リセット電線方向いに直交する。図８ｂに示された励磁状態Ｉｒ＝Ｉの後、２つのチップの自由層の磁化方向は、同じ方向を有する。図８ｃでは、除去電流Ｉｒ＝０の後、２つのチップの自由層の磁化方向は、同じに維持され、それによってリセット・コイルを含むフリップ・チップ・バイポーラ磁気ヒステリシス・プッシュ・プル磁気抵抗スイッチ・センサを得る。

同様に、図２、図６、および図７に示された単一チップ・バイポーラ磁気ヒステリシス・プッシュ・プル磁気抵抗スイッチ・センサは、図８に示されたコイル２９のエリア３０内に配置することができ、基板と磁気抵抗検出ユニットの間に位置するリセット・コイルは置き換えられ、これは、リセット可能な単一チップ・バイポーラ磁気ヒステリシス・プッシュ・プル磁気抵抗スイッチ・センサを実現することができる。

図９は、バイアス回路モジュール、読出回路モジュール、および出力回路モジュールを備えるＡＳＩＣ回路の構造図である。バイアス回路モジュールは、磁気ヒステリシス・スイッチ・センサ、ならびに読出モジュールおよび機能モジュールの電源端子に接続されている。読出回路モジュールは、磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの信号出力端子に接続され、出力回路モジュールは、読出回路モジュールに接続されている。

図１０は、バイアス回路モジュールおよび磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの接続図である。単一の磁気抵抗検出アームを含む単極性の磁気ヒステリシス・スイッチ・センサおよびバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの場合、ＡＳＩＣバイアス回路モジュールは、電流源３５であり得る。プッシュ・プル磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの場合、ＡＳＩＣバイアス回路モジュールは、電圧源３７であり得、電圧源と電流源の両方は、温度補償機能を有する。読出回路モジュールは、コンパレータ３６を含む。プッシュ・プル磁気ヒステリシス・スイッチ・センサが半ブリッジ構造であるとき、図１０ｂに示されるように、出力信号は信号コンパレータの一端に直接接続され、他端は基準信号である。プッシュ・プル磁気ヒステリシス・スイッチ・センサがフル・ブリッジ構造であるとき、図１０ｃに示されるように、出力信号は、信号コンパレータの２つの端部に直接接続されている。ＡＳＩＣ読出回路モジュールは、磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの信号出力端子に接続されているフィルタおよび増幅器、ならびにコンパレータに接続されているラッチおよびバッファも含む。

図１１は、典型的なプッシュ・プル・フル・ブリッジ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサであり、６００はフル・ブリッジ・プッシュ・プル・センサを示し、６０１はコンパレータを示し、６０２は出力回路モジュールを示し、これは、電流スイッチ、電圧スイッチ、抵抗スイッチ、または別のスイッチであり得る。

図１２は、バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの動作磁場閾値のグラフであり、スイッチング動作Ｈｏｐは、電圧振幅閾値（動作閾値）３８の６０〜８０％であり、リターン磁場Ｈｒｐは、スイッチ降下電圧（リターン閾値）３９の振幅の６０〜８０％である。

図１３は、２つの形態、すなわち、図１３ａに示された直流電流、および図１３ｂに示されたパルス電流の形態を有するリセット電流の波形図であり、ただし、振幅Ｉｍ、および持続期間ｔｍである。

図１４は、磁気ヒステリシス・スイッチ・センサ、ＡＳＩＣスイッチ回路、およびリセット回路の接続図である。図１４ａのバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサ４０は、ＡＳＩＣスイッチ回路５０およびＡＳＩＣリセット回路の上部層に直接配設することができ、または図１４ｂでは、磁気ヒステリシス・スイッチ・センサ４０、ＡＳＩＣスイッチ回路、およびＡＳＩＣリセット回路５０は、結合剤６０を介して接続されている。ＡＳＩＣスイッチ回路およびリセット回路は、両ＡＳＩＣ回路である。図１４ｃでは、バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサ４０は、ＡＳＩＣスイッチ回路５０の上部層に直接配設することができ、リセット回路は、ＰＣＢ回路である。図１４ｄでは、磁気ヒステリシス・スイッチ・センサ４０、およびＡＳＩＣスイッチ回路は、結合剤６０によって接続され、リセット回路は、ＰＣＢ回路である。

本発明では、磁気抵抗検出ユニットの反強磁性層の磁化方向が単一チップ構造内で同じであるとき、レーザ・プログラミング・プロセスまたはアニール炉磁気アニール・プロセスを使用して、磁気抵抗検出ユニットの反強磁性の磁化方向を書き込むことができる。同じ反強磁性層の向きを有する磁気抵抗検出ユニットは、それぞれ、プッシュ・アーム・エリアおよびプル・アーム・エリアを形成する。プッシュ・プル・ブリッジ構造がフル・ブリッジであるとき、２つのプッシュ・アーム・エリアおよび２つのプル・アーム・エリアが含まれ、２つのプッシュ・アーム・エリアおよび２つのプル・アーム・エリアは互いに隣接し、または２つのプッシュ・アーム・エリアおよび２つのプル・アーム・エリアは組み合わされたプッシュ・アーム・エリアおよび組み合わされたプル・アーム・エリアにそれぞれ混合され、プッシュ・アーム・エリアとプル・アーム・エリアの間で、組み合わされたプッシュ・アーム・エリアおよび組み合わされたアーム・エリアは、断熱層によって少なくとも５０μｍだけ隔てられる。プッシュ・プル・ブリッジ構造が半ブリッジであるとき、プッシュ・アーム・エリアおよびプル・アーム・エリアは、断熱層によって少なくとも５０μｍだけ隔てられる。プッシュ磁気抵抗検出ユニットおよびプル磁気抵抗検出ユニットの反強磁性層の磁化方向は、レーザ・プログラミング・プロセスによって書き込まれる。フリップ・フロップ・チップ構造が使用されるとき、プッシュ磁気抵抗検出アーム・チップまたはプル磁気抵抗検出アーム・チップの場合、磁気抵抗検出ユニットの反強磁性の磁化方向は、レーザ・プログラミング・プロセスまたはアニール炉磁気アニール・プロセスを用いることによって書き込まれる。

レーザ・プログラミング・プロセスが使用されるとき、パッシベーション層はレーザを透過する材料であり、上側電極層の材料はレーザによる損傷を防ぐために少なくとも１５０ｎｍの厚さを有するＣｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｔｉ、またはＴａの伝導性金属材料であり、反強磁性層は高いブロッキング温度を有する材料である。磁気抵抗検出ユニットが長い距離にわたって下側電極層によって相互接続されるとき、下側電極層が位置するエリアは、上側電極層が位置するエリアによって覆われ、それによって下側電極層をレーザによる損傷から保護する。リセット・コイルはＣｕ、Ｔａ、Ａｕ、またはＡｌの高伝導性材料である。基板上に位置するリセット電線は絶縁層によって磁気抵抗検出ユニットから電気的に隔絶されている。

上記の内容は、特定の好ましい実施と組み合わせた本発明のさらなる詳細な説明であり、本発明の特定の実施はこれらの説明に限定されるとみなすことはできない。当業者にとっては、本出願が前述の例示的な実施形態の詳細に限定されないとともに、本出願が本出願の趣旨および基本的特徴から逸脱することなく他の特定の形態で実施できることは明らかである。したがって、あらゆる観点から、実施形態は、例示的および非限定とみなされるべきである。本出願の範囲は、上記の説明ではなく添付の特許請求の範囲によって定められ、したがって、特許請求の範囲の趣意およびその均等な要素の範囲に入る全ての変更は本出願に含まれることが意図される。特許請求の範囲におけるいずれの参照番号によっても、含まれる特許請求の範囲を限定するものとみなされるべきではない。加えて、「含む、備える（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という語は他のユニットまたはステップを除外するものではなく、単数形は複数形を除外しないことは明らかである。

Claims (15)

1. 基板と該基板上に位置する１つまたは複数の磁気抵抗検出アームとを備えるバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサであって、該磁気抵抗検出アームは、直列、並列、または直並列に配置された１つまたは複数の磁気抵抗検出ユニット・ストリングで構成される２ポート構造であり、該磁気抵抗検出ユニット・ストリングは、直列に配置された１つまたは複数の磁気抵抗検出ユニットを備え、該磁気抵抗検出ユニットは、パッシベーション層、上側電極層、自由層、中間絶縁層、リファレンス層、反強磁性層、およびシード層を備えるＴＭＲ検出ユニットであり、該シード層および該反強磁性層は、下側電極層を構成し、該自由層の磁化方向、磁場検出方向、および該リファレンス層の磁化方向は、ＮまたはＳ方向に全て向いており、該自由層の該磁化方向は、異方性の場Ｈｋによって唯一決定される、バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサと、
   該基板と該磁気抵抗検出ユニットの間にまたは該基板の下方のリード・フレーム上に位置するリセット・コイルであって、全ての該磁気抵抗検出ユニットに作用するリセット磁場の方向は、全てＮまたはＳのどちらかである、リセット・コイルと、
   バイアス回路モジュール、読出回路モジュール、および出力回路モジュールを備えるＡＳＩＣスイッチ回路であって、該バイアス回路モジュールは該磁気ヒステリシス・スイッチ・センサ、ならびに読出モジュールおよび機能モジュールの電源端子に接続され、該読出回路モジュールは該磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの信号出力端子に接続され、該出力回路モジュールは、該読出回路モジュールに接続される、ＡＳＩＣスイッチ回路と、
   該リセット・コイルに接続された電力リセット回路と、を備える、リセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
2. 前記磁気抵抗検出ユニットは、楕円形、菱形、または中央の矩形および先細の両端を有する二軸対称形状であり、長軸ＬはＮまたはＳ方向にあり、短軸はＷであり、前記中間絶縁層はＡｌ_２Ｏ_３またはＭｇＯの材料であり、前記自由層は高い異方性の場Ｈｋの材料であり、レーザ・プログラミング・プロセスが使用されるとき、前記パッシベーション層はレーザを透過する材料であり、前記上側電極層の材料はレーザによる損傷を防ぐために少なくとも１５０ｎｍの厚さを有するＣｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ｔｉ、またはＴａの伝導性金属材料であり、前記反強磁性層は高いブロッキング温度を有する材料であり、前記磁気抵抗検出ユニットが長い距離にわたって前記下側電極層によって相互接続されるとき、該下側電極層が位置するエリアは、該上側電極層が位置するエリアによって覆われ、それによって該下側電極層をレーザによる損傷から保護し、前記リセット・コイルはＣｕ、Ｔａ、Ａｕ、またはＡｌの高伝導性材料であり、前記基板上に位置するリセット電線は絶縁層によって該磁気抵抗検出ユニットから電気的に隔絶されている、請求項１記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
3. 前記磁気抵抗検出アームのいずれかに含まれる前記磁気抵抗検出ユニットの前記リファレンス層の前記磁化方向は、全てＮまたはＳのどちらかであり、前記自由層の異方性の場Ｈｋの方向は、全てＮまたはＳのどちらかであり、それにより４つの異なるタイプの磁気抵抗検出アーム、すなわち、Ｎ_ｒＮ_ｆ、Ｎ_ｒＳ_ｆ、Ｓ_ｒＮ_ｆ、およびＳ_ｒＳ_ｆを得る、請求項１記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
4. 前記バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、単一チップ構造であり、前記Ｎ_ｒＮ_ｆ、Ｎ_ｒＳ_ｆ、Ｓ_ｒＮ_ｆ、またはＳ_ｒＳ_ｆタイプの磁気抵抗検出アームで構成され、前記ＮまたはＳ方向に同じ向きを有する外部磁場Ｈｅｘの作用の下で、Ｎ_ｒＮ_ｆおよびＮ_ｒＳ_ｆは、同じスイッチ・レベル磁場特性を有するＮバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサであり、Ｓ_ｒＮ_ｆおよびＳ_ｒＳ_ｆは、同じスイッチ・レベル磁場特性を有するＳバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサであり、前記ＮおよびＳバイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、反対のスイッチ位相特性を有し、あるいは前記バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、Ｎ_ｒＮ_ｆプッシュまたはプル磁気抵抗検出アームおよびＳ_ｒＮ_ｆプルまたはプッシュ磁気抵抗検出アーム、あるいはＮ_ｒＳ_ｆプッシュまたはプル磁気抵抗検出アームおよびＳ_ｒＳ_ｆプルまたはプッシュ磁気抵抗検出アームで構成されるプッシュ・プル・ブリッジ構造であり、前記プッシュ・プル・ブリッジ構造は、半ブリッジ、フル・ブリッジ、または準ブリッジである、請求項３記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
5. 前記バイポーラ磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、プッシュ磁気抵抗検出アーム・チップおよびプル磁気抵抗検出アーム・チップを備えるマルチチップ構造であり、前記プッシュ磁気抵抗検出アーム・チップ、および前記プル磁気抵抗検出アーム・チップは、それぞれ前記Ｎ_ｒＮ_ｆ、Ｎ_ｒＳ_ｆ、Ｓ_ｒＮ_ｆ、またはＳ_ｒＳ_ｆのタイプの前記磁気抵抗検出アーム・チップ、および１８０度だけ位相の向きを変えることによって得られるチップに対応し、前記プッシュ磁気抵抗検出アームおよび前記プル磁気抵抗検出アームの前記自由層の磁化方向は、前記ＮまたはＳ方向のリセット磁場の作用の下で同じであるようになされ、それによりＮ_ｒＮ_ｆプッシュまたはプル磁気抵抗検出アーム・チップおよびＳ_ｒＮ_ｆプルまたはプッシュ磁気抵抗検出アーム・チップ、あるいはＮ_ｒＳ_ｆプッシュまたはプル磁気抵抗検出アーム・チップおよびＳ_ｒＳ_ｆプルまたはプッシュ磁気抵抗検出アーム・チップは、プッシュ・プル・ブリッジ構造を形成するように結合または相互接続され、該プッシュ・プル・ブリッジ構造は、半ブリッジ、フル・ブリッジ、または準ブリッジである、請求項３記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
6. 前記磁気抵抗検出ユニットの前記反強磁性層の前記磁化方向は、全て同じであり、該磁気抵抗検出ユニットの前記反強磁性の磁化方向は、レーザ・プログラミング・プロセスまたはアニール炉磁気アニール・プロセスを用いて書き込まれ、
   同じ反強磁性層の向きを有する該磁気抵抗検出ユニットは、それぞれプッシュ・アーム・エリアおよびプル・アーム・エリアを形成し、
   前記プッシュ・プル・ブリッジ構造は、２つのプッシュ・アーム・エリアおよび２つのプル・アーム・エリアを備えるフル・ブリッジであり、該２つのプッシュ・アーム・エリアおよび該２つのプル・アーム・エリアは、互いに隣接しており、または該２つのプッシュ・アーム・エリアおよび該２つのプル・アーム・エリアは、組み合わされたプッシュ・アーム・エリアおよび組み合わされたプル・アーム・エリアにそれぞれ混合され、該プッシュ・アーム・エリアと該プル・アーム・エリアの間で、該組み合わされたプッシュ・アーム・エリアおよび該組み合わされたアーム・エリアは、断熱層によって少なくとも５０μｍだけ隔てられ、
   あるいは前記プッシュ・プル・ブリッジ構造は、半ブリッジであり、該プッシュ・アーム・エリアおよび該プル・アーム・エリアは、断熱層によって少なくとも５０μｍだけ隔てられ、前記プッシュ磁気抵抗検出ユニットおよび前記プル磁気抵抗検出ユニットの前記反強磁性層の前記磁化方向は、レーザ・プログラミング・プロセスによって書き込まれる、請求項４記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
7. プッシュ磁気抵抗検出アーム・チップまたはプル磁気抵抗検出アーム・チップの場合、前記磁気抵抗検出ユニットの前記反強磁性の磁化方向は、レーザ・プログラミング・プロセスまたはアニール炉磁気アニール・プロセスを用いて書き込まれる、請求項４記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
8. 前記リセット・コイルは、前記基板と前記磁気抵抗検出ユニットの間に位置し、該リセット・コイルは、並列に配置されたリセット電線を備え、該リセット電線は、該磁気抵抗検出ユニットのすぐ下方に位置し、Ｎ−Ｓ方向に直交し、該リセット電線中のリセット電流は、同じ大きさおよび方向を有する、請求項１記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
9. 前記リセット・コイルは、前記基板の下方のリード・フレーム上に位置し、該リセット・コイルは、螺旋状であり、並列に配置された少なくとも１つの直線部分エリアを備え、該直線部分エリア内のリセット電流は、同じ方向および振幅を有し、Ｎ−Ｓ方向に直交し、前記磁気抵抗検出ユニットは、該直線部分エリアのすぐ上方に全て位置する、請求項１記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
10. ＡＳＩＣバイアス回路モジュールは、温度補償機能を有する電流源であり、プッシュ・プル・半ブリッジまたはフル・ブリッジ構造が採用されるとき、該ＡＳＩＣバイアス回路モジュールは、温度補償機能を有する電圧源である、請求項１記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
11. ＡＳＩＣ読出回路モジュールはコンパレータを備え、前記磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは半ブリッジ構造であり、出力信号は該信号コンパレータの一端に直接接続され、該信号コンパレータの他端は基準信号であり、または前記磁気ヒステリシス・スイッチ・センサはフル・ブリッジ構造であり、該出力信号は該信号コンパレータの両端に直接接続される、請求項１記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
12. ＡＳＩＣ読出回路モジュールは、前記磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの前記信号出力端子に接続されているフィルタおよび増幅器、ならびにコンパレータに接続されているラッチおよびバッファをさらに備える、請求項１記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
13. ＡＳＩＣ出力回路モジュールは、電流スイッチ、電圧スイッチ、または抵抗スイッチである、請求項１記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
14. 前記磁気ヒステリシス・スイッチ・センサは、前記ＡＳＩＣスイッチ回路の上部層に直接配設することができ、または前記磁気ヒステリシス・スイッチ・センサおよび前記ＡＳＩＣスイッチ回路は、結合剤によって接続され、前記リセット回路中のリセット電流は、直流電流またはパルス電流であり、該リセット回路は、ＡＳＩＣリセット回路またはＰＣＢリセット回路とすることでき、該ＡＳＩＣスイッチ回路および該ＡＳＩＣリセット回路は、ＡＳＩＣスイッチ・リセット回路に組み込むことができる、請求項１記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。
15. 前記磁気ヒステリシス・スイッチ・センサの動作磁場は、スイッチ立ち上がり電圧の振幅の６０〜８０％であり、リターン磁場は、スイッチ降下電圧の振幅の６０〜８０％である、請求項１記載のリセット可能なバイポーラ・スイッチ・センサ。

Images