JP3260921B2 - 可動体変位検出装置 - Google Patents
可動体変位検出装置Info
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- G—PHYSICS
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- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
- G01P3/42—Devices characterised by the use of electric or magnetic means
- G01P3/44—Devices characterised by the use of electric or magnetic means for measuring angular speed
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
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- H—ELECTRICITY
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、磁気を利用して可動
体の変位を検出する装置に関するものである。
体の変位を検出する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、車載用の車速センサにおいては、
図１４に示すように、Ｎｉ−ＣｏやＮｉ−Ｆｅといった
薄膜にて強磁性磁気抵抗素子３１を構成するとともに、
この強磁性磁気抵抗素子３１とバイポーラトランジスタ
等の信号処理回路とを集積化したＩＣチップ３２が使用
されている。このＩＣチップ３２がドライブギヤの回転
に伴って回転する多極磁石３３に対向して配置されてい
る。そして、ドライブギヤの回転に伴い多極磁石３３が
回転すると、強磁性磁気抵抗素子３１にて検出される磁
束の変化を電気信号に変換して取り出すことにより回転
検出を行うようになっている。
図１４に示すように、Ｎｉ−ＣｏやＮｉ−Ｆｅといった
薄膜にて強磁性磁気抵抗素子３１を構成するとともに、
この強磁性磁気抵抗素子３１とバイポーラトランジスタ
等の信号処理回路とを集積化したＩＣチップ３２が使用
されている。このＩＣチップ３２がドライブギヤの回転
に伴って回転する多極磁石３３に対向して配置されてい
る。そして、ドライブギヤの回転に伴い多極磁石３３が
回転すると、強磁性磁気抵抗素子３１にて検出される磁
束の変化を電気信号に変換して取り出すことにより回転
検出を行うようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このＮｉ−Ｃ
ｏやＮｉ−Ｆｅの磁気抵抗変化率は２〜５％と非常に小
さく、センシング回路としてＮｉ−ＣｏやＮｉ−Ｆｅ等
の強磁性磁気抵抗素子３１を４つ使用してブリッジ回路
を構成した際に生じる中間電圧差（オフセット電圧）の
Ｓ／Ｎ比が低下してしまう。又、この薄膜は、図１４に
示すように、磁束Ａ（水平ベクトル磁束）の角度依存性
を有しており、最大変化率を得るためには、多極磁石３
３とＩＣチップ３２の位置合わせを高精度に行う必要が
あり、生産コストが高くなるという問題があった。
ｏやＮｉ−Ｆｅの磁気抵抗変化率は２〜５％と非常に小
さく、センシング回路としてＮｉ−ＣｏやＮｉ−Ｆｅ等
の強磁性磁気抵抗素子３１を４つ使用してブリッジ回路
を構成した際に生じる中間電圧差（オフセット電圧）の
Ｓ／Ｎ比が低下してしまう。又、この薄膜は、図１４に
示すように、磁束Ａ（水平ベクトル磁束）の角度依存性
を有しており、最大変化率を得るためには、多極磁石３
３とＩＣチップ３２の位置合わせを高精度に行う必要が
あり、生産コストが高くなるという問題があった。
【０００４】そこで、この発明の目的は、磁気抵抗素子
の磁気抵抗変化率が大きいとともに着磁面に対する磁気
抵抗素子の位置合わせが容易な可動体変位検出装置を提
供することにある。
の磁気抵抗変化率が大きいとともに着磁面に対する磁気
抵抗素子の位置合わせが容易な可動体変位検出装置を提
供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、異な
る磁極を交互に着磁した着磁面を有する可動体と、前記
可動体の着磁面と離間状態で対向配置され、磁性金属の
薄層と非磁性金属の薄層とを交互に繰り返し積層するこ
とにより形成された磁気抵抗素子とを備え、前記磁気抵
抗素子での磁性金属の薄層と非磁性金属の薄層との積層
体は、その表面を絶縁膜で被覆した後にパターニングさ
れた可動体変位検出装置をその要旨とする。
る磁極を交互に着磁した着磁面を有する可動体と、前記
可動体の着磁面と離間状態で対向配置され、磁性金属の
薄層と非磁性金属の薄層とを交互に繰り返し積層するこ
とにより形成された磁気抵抗素子とを備え、前記磁気抵
抗素子での磁性金属の薄層と非磁性金属の薄層との積層
体は、その表面を絶縁膜で被覆した後にパターニングさ
れた可動体変位検出装置をその要旨とする。
【０００６】ここで、前記可動体は、回転体からなるも
のとしてもよい。さらに、請求項３の発明は、異なる磁
極を交互に着磁した着磁面を有する可動体と、前記可動
体の着磁面と離間状態で対向配置され、磁性金属の薄層
と非磁性金属の薄層とを交互に繰り返し積層することに
より形成された磁気抵抗素子とを備えた可動体変位検出
装置であって、信号処理回路素子を形成した基板上に絶
縁膜を形成し、この絶縁膜上に前記信号処理回路素子と
電気接続する配線部材を形成すると共に、この配線部材
上に前記磁気抵抗素子を積層したことを特徴とする可動
体変位検出装置を要旨とするものである。
のとしてもよい。さらに、請求項３の発明は、異なる磁
極を交互に着磁した着磁面を有する可動体と、前記可動
体の着磁面と離間状態で対向配置され、磁性金属の薄層
と非磁性金属の薄層とを交互に繰り返し積層することに
より形成された磁気抵抗素子とを備えた可動体変位検出
装置であって、信号処理回路素子を形成した基板上に絶
縁膜を形成し、この絶縁膜上に前記信号処理回路素子と
電気接続する配線部材を形成すると共に、この配線部材
上に前記磁気抵抗素子を積層したことを特徴とする可動
体変位検出装置を要旨とするものである。
【０００７】
【作用】上記請求項１の発明において、可動体が変位す
ると、着磁面からの磁束の変化を磁気抵抗素子にて抵抗
値に変換して電気信号として取り出される。このとき、
磁気抵抗素子として磁性金属の薄層と非磁性金属の薄層
とを交互に繰り返し積層したものを使用することによ
り、磁気抵抗変化率が大きくなる。又、着磁面に対する
磁気抵抗素子の位置合わせの際に、磁気抵抗素子として
磁性金属の薄層と非磁性金属の薄層とを交互に繰り返し
積層したものは面内角度依存性が無いので、着磁面に対
する磁気抵抗素子の位置合わせが容易となる（（ａ）の
作用）。さらに、前記磁気抵抗素子での磁性金属の薄層
と非磁性金属の薄層との積層体は、その表面を絶縁膜で
被覆した後にパターニングされる。その結果、パターニ
ングのためのホト工程で積層体の表面が高温雰囲気にさ
らされないため積層体の表面酸化が防止される。さら
に、パターニングの際にレジスト剥離液に積層体が触れ
ることがなく積層体の表面の変質が防止される（ｂの作
用）。
ると、着磁面からの磁束の変化を磁気抵抗素子にて抵抗
値に変換して電気信号として取り出される。このとき、
磁気抵抗素子として磁性金属の薄層と非磁性金属の薄層
とを交互に繰り返し積層したものを使用することによ
り、磁気抵抗変化率が大きくなる。又、着磁面に対する
磁気抵抗素子の位置合わせの際に、磁気抵抗素子として
磁性金属の薄層と非磁性金属の薄層とを交互に繰り返し
積層したものは面内角度依存性が無いので、着磁面に対
する磁気抵抗素子の位置合わせが容易となる（（ａ）の
作用）。さらに、前記磁気抵抗素子での磁性金属の薄層
と非磁性金属の薄層との積層体は、その表面を絶縁膜で
被覆した後にパターニングされる。その結果、パターニ
ングのためのホト工程で積層体の表面が高温雰囲気にさ
らされないため積層体の表面酸化が防止される。さら
に、パターニングの際にレジスト剥離液に積層体が触れ
ることがなく積層体の表面の変質が防止される（ｂの作
用）。
【０００８】又、前記可動体として回転体を用いた場合
には、回転体の回転速度等の情報を磁束変化として検出
することができる。請求項３の発明では、前記（ａ）の
作用の他、下記の作用を奏する。配線部材を形成した後
（シンタリング処理後（高温処理後））に、磁気抵抗素
子を形成して電気接合されているため、磁気抵抗素子を
形成後に高温を要するシンタリング処理が不要であり、
磁気抵抗素子への悪影響が防止されている。このため、
配線部材を形成する時のシンタリング処理（高温処理）
による磁気抵抗素子への悪影響を防止しつつ、所期の目
的（磁気抵抗変化率を大きくする、着磁面に対する磁気
抵抗素子の位置合わせを容易にする）を達成することが
できる（ｃの作用）。
には、回転体の回転速度等の情報を磁束変化として検出
することができる。請求項３の発明では、前記（ａ）の
作用の他、下記の作用を奏する。配線部材を形成した後
（シンタリング処理後（高温処理後））に、磁気抵抗素
子を形成して電気接合されているため、磁気抵抗素子を
形成後に高温を要するシンタリング処理が不要であり、
磁気抵抗素子への悪影響が防止されている。このため、
配線部材を形成する時のシンタリング処理（高温処理）
による磁気抵抗素子への悪影響を防止しつつ、所期の目
的（磁気抵抗変化率を大きくする、着磁面に対する磁気
抵抗素子の位置合わせを容易にする）を達成することが
できる（ｃの作用）。
【０００９】
（第１実施例）以下、この発明を具体化した第１実施例
を図面に従って説明する。
を図面に従って説明する。
【００１０】図１には、回転検出装置を車速センサに適
用した全体構成図を示す。又、図２には、図１の平面図
（図１のＡ矢視図）を示す。トランスミッション内のド
ライブギヤ１とドリブンギヤ２が噛み合わされ、ドライ
ブギヤ１の回転がドリブンギヤ２に伝達される。このド
リブンギヤ２には同ギヤ２と一体回転する回転体として
の磁石３が設けられている。この磁石３の上面は、図２
に示すように、Ｎ極，Ｓ極が中心から等角度で交互に繰
り返し着磁され、磁石３は多極磁石となっている。磁石
３の上面（着磁面３ａ）の上方には僅かに離間してＩＣ
チップ１４が対面するように配置されている。
用した全体構成図を示す。又、図２には、図１の平面図
（図１のＡ矢視図）を示す。トランスミッション内のド
ライブギヤ１とドリブンギヤ２が噛み合わされ、ドライ
ブギヤ１の回転がドリブンギヤ２に伝達される。このド
リブンギヤ２には同ギヤ２と一体回転する回転体として
の磁石３が設けられている。この磁石３の上面は、図２
に示すように、Ｎ極，Ｓ極が中心から等角度で交互に繰
り返し着磁され、磁石３は多極磁石となっている。磁石
３の上面（着磁面３ａ）の上方には僅かに離間してＩＣ
チップ１４が対面するように配置されている。
【００１１】ＩＣチップ１４はモールドされ、モールド
ＩＣ４となっている。ＩＣチップ１４には磁気抵抗素子
５が配置され、磁気抵抗素子５にて磁石３のＮ極，Ｓ極
を検知して、ドライブギヤ１の回転（車速）を検出する
ようになっている。
ＩＣ４となっている。ＩＣチップ１４には磁気抵抗素子
５が配置され、磁気抵抗素子５にて磁石３のＮ極，Ｓ極
を検知して、ドライブギヤ１の回転（車速）を検出する
ようになっている。
【００１２】ここで、磁石３の着磁ピッチと磁気抵抗素
子５のパターンピッチの関係を図３を用いて説明する。
まず、ＩＣチップ１４内には４本の磁気抵抗素子５が配
置され、この４本の磁気抵抗素子５によりブリッジ回路
が構成されている。つまり、図３において左側のａブロ
ックに２本の磁気抵抗素子５が配置されるとともに、右
側のｂブロックに２本の磁気抵抗素子５が配置され、ク
ロスしてブリッジ接続されている。そして、磁石３のＮ
極からＳ極に磁束が流れる時、ａブロックの磁気抵抗素
子５に対して垂直の磁束が印加される。又、ｂブロック
の磁気抵抗素子５に対して水平の磁束が印加されるよう
に配置されている。さらに、ａブロックの磁気抵抗素子
５とｂブロックの磁気抵抗素子５のピッチは、磁石３の
Ｎ，Ｓ極のピッチλに対して１／２λが最適である。
尚、ａブロックの磁気抵抗素子５とｂブロックの磁気抵
抗素子５のピッチは、１／２λ近傍でも同様に出力が得
られる。
子５のパターンピッチの関係を図３を用いて説明する。
まず、ＩＣチップ１４内には４本の磁気抵抗素子５が配
置され、この４本の磁気抵抗素子５によりブリッジ回路
が構成されている。つまり、図３において左側のａブロ
ックに２本の磁気抵抗素子５が配置されるとともに、右
側のｂブロックに２本の磁気抵抗素子５が配置され、ク
ロスしてブリッジ接続されている。そして、磁石３のＮ
極からＳ極に磁束が流れる時、ａブロックの磁気抵抗素
子５に対して垂直の磁束が印加される。又、ｂブロック
の磁気抵抗素子５に対して水平の磁束が印加されるよう
に配置されている。さらに、ａブロックの磁気抵抗素子
５とｂブロックの磁気抵抗素子５のピッチは、磁石３の
Ｎ，Ｓ極のピッチλに対して１／２λが最適である。
尚、ａブロックの磁気抵抗素子５とｂブロックの磁気抵
抗素子５のピッチは、１／２λ近傍でも同様に出力が得
られる。
【００１３】次に、ＩＣチップ１４の詳細およびその製
造方法を、図４〜図７に従って説明する。図４に示すよ
うに、単結晶シリコン基板６に信号処理回路素子として
のバイポーラトランジスタを形成する。そして、単結晶
シリコン基板６の上面に絶縁膜７を形成する。さらに、
図５に示すように、その絶縁膜７上にアルミ等の配線材
料８を形成する。
造方法を、図４〜図７に従って説明する。図４に示すよ
うに、単結晶シリコン基板６に信号処理回路素子として
のバイポーラトランジスタを形成する。そして、単結晶
シリコン基板６の上面に絶縁膜７を形成する。さらに、
図５に示すように、その絶縁膜７上にアルミ等の配線材
料８を形成する。
【００１４】さらに、図６に示すように、単結晶シリコ
ン基板６の上面に、Ｎｉ−Ｆｅよりなる軟磁性材料のバ
ッファ層９を数Å〜数１０Å形成する。さらにその上面
に、数Å〜数１０Åの非磁性金属層のＣｕ膜１０を形成
し、さらにその上面に数Å〜数１０Åの磁性金属層のＣ
ｏ膜１１、さらに非磁性金属層のＣｕ膜１０といったよ
うに交互に真空中（例えば、１０-2Ｔorr 以下）でｎ回
積層する。
ン基板６の上面に、Ｎｉ−Ｆｅよりなる軟磁性材料のバ
ッファ層９を数Å〜数１０Å形成する。さらにその上面
に、数Å〜数１０Åの非磁性金属層のＣｕ膜１０を形成
し、さらにその上面に数Å〜数１０Åの磁性金属層のＣ
ｏ膜１１、さらに非磁性金属層のＣｕ膜１０といったよ
うに交互に真空中（例えば、１０-2Ｔorr 以下）でｎ回
積層する。
【００１５】尚、ここで、Ｃｕ膜１０とＣｏ膜１１との
積層回数ｎは、磁気抵抗効果がもっとも大きくなる回数
とする。又、バッファ層９、Ｃｕ膜１０、Ｃｏ膜１１の
膜厚に関しては、飽和磁界の大きさと磁気抵抗変化率の
両者の関係より最適値を選定する。
積層回数ｎは、磁気抵抗効果がもっとも大きくなる回数
とする。又、バッファ層９、Ｃｕ膜１０、Ｃｏ膜１１の
膜厚に関しては、飽和磁界の大きさと磁気抵抗変化率の
両者の関係より最適値を選定する。
【００１６】その後、Ｃｕ膜１０とＣｏ膜１１との積層
体を所望のパターンに加工する。このＣｕ膜１０とＣｏ
膜１１との積層体により前述の磁気抵抗素子５が形成さ
れる。
体を所望のパターンに加工する。このＣｕ膜１０とＣｏ
膜１１との積層体により前述の磁気抵抗素子５が形成さ
れる。
【００１７】引き続き、図７に示すように、単結晶シリ
コン基板６の上面に、シリコンナイトライドよりなる表
面保護膜１２をプラズマＣＶＤ装置を用いて成膜する。
さらに、この表面保護膜１２を導通用端子部のみエッチ
ングして開口部を設ける。この表面保護膜１２にて、Ｃ
ｕ膜１０とＣｏ膜１１との積層体、及び単結晶シリコン
基板６表面に製作した信号処理回路素子（バイポーラト
ランジスタ）が外気から保護される。
コン基板６の上面に、シリコンナイトライドよりなる表
面保護膜１２をプラズマＣＶＤ装置を用いて成膜する。
さらに、この表面保護膜１２を導通用端子部のみエッチ
ングして開口部を設ける。この表面保護膜１２にて、Ｃ
ｕ膜１０とＣｏ膜１１との積層体、及び単結晶シリコン
基板６表面に製作した信号処理回路素子（バイポーラト
ランジスタ）が外気から保護される。
【００１８】次に、このようにして製作されたＣｕ膜１
０とＣｏ膜１１との積層体（磁気抵抗素子５）を用いた
ＩＣチップを公知のモールド封止技術を用いてモールド
する。その結果、モールドＩＣ４が製造される。
０とＣｏ膜１１との積層体（磁気抵抗素子５）を用いた
ＩＣチップを公知のモールド封止技術を用いてモールド
する。その結果、モールドＩＣ４が製造される。
【００１９】図２において、磁石３の上面（着磁面３
ａ）に対してＩＣチップ１４は、傾きがなく配置される
のが最適ではあるが、組付上回避できない傾きが発生し
てしまう。本実施例で用いた磁性金属の薄層（Ｃｏ膜１
１）と非磁性金属の薄層（Ｃｕ膜１０）とを交互に繰り
返し積層することにより形成されるので、磁気抵抗素子
５には面内角度依存性が無い。よって、磁石３の着磁面
３ａに対してＩＣチップ１４の組み付け角度をθ≒±６
０°の範囲まで許容できる。
ａ）に対してＩＣチップ１４は、傾きがなく配置される
のが最適ではあるが、組付上回避できない傾きが発生し
てしまう。本実施例で用いた磁性金属の薄層（Ｃｏ膜１
１）と非磁性金属の薄層（Ｃｕ膜１０）とを交互に繰り
返し積層することにより形成されるので、磁気抵抗素子
５には面内角度依存性が無い。よって、磁石３の着磁面
３ａに対してＩＣチップ１４の組み付け角度をθ≒±６
０°の範囲まで許容できる。
【００２０】図８には、本実施例で用いた磁気抵抗素子
５と従来の強磁性磁気抵抗素子（Ｎｉ−Ｃｏ）の磁気抵
抗変化率のグラフを示す。ここで、本実施例で用いた磁
気抵抗素子５とは、Ｃｕ膜１０の膜厚を２０Åとし、Ｃ
ｏ膜１１の膜厚を１０Åとし、これらを１６回積層し、
さらに、バッファ層９（Ｎｉ−Ｆｅ）の膜厚を５０Åと
したものを使用している。
５と従来の強磁性磁気抵抗素子（Ｎｉ−Ｃｏ）の磁気抵
抗変化率のグラフを示す。ここで、本実施例で用いた磁
気抵抗素子５とは、Ｃｕ膜１０の膜厚を２０Åとし、Ｃ
ｏ膜１１の膜厚を１０Åとし、これらを１６回積層し、
さらに、バッファ層９（Ｎｉ−Ｆｅ）の膜厚を５０Åと
したものを使用している。
【００２１】図８において、素子に対し水平方向に磁束
が印加された場合（図中、ｂで示す）は、従来のＮｉ−
Ｃｏ等の強磁性磁気抵抗素子では抵抗が約２〜５％減少
するが、本実施例の磁気抵抗素子５では抵抗が約２０％
減少する。一方、素子に対し垂直方向に磁束が印加され
た場合（図中、ａで示す）は、両者共に抵抗変化を示さ
ない。
が印加された場合（図中、ｂで示す）は、従来のＮｉ−
Ｃｏ等の強磁性磁気抵抗素子では抵抗が約２〜５％減少
するが、本実施例の磁気抵抗素子５では抵抗が約２０％
減少する。一方、素子に対し垂直方向に磁束が印加され
た場合（図中、ａで示す）は、両者共に抵抗変化を示さ
ない。
【００２２】このような特性を利用して車速センサに適
用した場合の動作を図９，１０を用いて説明する。磁石
３の着磁ピッチλに対して磁気抵抗素子５のパターンピ
ッチは１／２λに配置されている時、Ｎ極から出た磁束
は、ａブロックの磁気抵抗素子５、つまり、抵抗Ｒ１と
抵抗Ｒ３に対して垂直に印加される。すると、このａブ
ロックの磁気抵抗素子５の抵抗値は変化しない。又、磁
束はｂブロックの磁気抵抗素子５、つまり、抵抗Ｒ２と
抵抗Ｒ４に対して水平に印加される。すると、ｂブロッ
クの磁気抵抗素子５の抵抗値は２０％減少する。ここ
で、ブリッジの中点電圧Ｖａの波形を見ると、図１１の
ようにＲ３が大，Ｒ２が小となるため、中点電圧Ｖａが
最大となる。又、図９の中点電圧Ｖｂの波形はＲ４が
小、Ｒ１が大となるため、最小となる。
用した場合の動作を図９，１０を用いて説明する。磁石
３の着磁ピッチλに対して磁気抵抗素子５のパターンピ
ッチは１／２λに配置されている時、Ｎ極から出た磁束
は、ａブロックの磁気抵抗素子５、つまり、抵抗Ｒ１と
抵抗Ｒ３に対して垂直に印加される。すると、このａブ
ロックの磁気抵抗素子５の抵抗値は変化しない。又、磁
束はｂブロックの磁気抵抗素子５、つまり、抵抗Ｒ２と
抵抗Ｒ４に対して水平に印加される。すると、ｂブロッ
クの磁気抵抗素子５の抵抗値は２０％減少する。ここ
で、ブリッジの中点電圧Ｖａの波形を見ると、図１１の
ようにＲ３が大，Ｒ２が小となるため、中点電圧Ｖａが
最大となる。又、図９の中点電圧Ｖｂの波形はＲ４が
小、Ｒ１が大となるため、最小となる。
【００２３】次に、磁石３が回転し、図１０の位置にく
ると、ａブロックの磁気抵抗素子５に水平磁束が、又、
ｂブロックの磁気抵抗素子５に垂直磁束が印加され、前
記の抵抗変化とは逆の関係となり図１１のような波形と
なる。
ると、ａブロックの磁気抵抗素子５に水平磁束が、又、
ｂブロックの磁気抵抗素子５に垂直磁束が印加され、前
記の抵抗変化とは逆の関係となり図１１のような波形と
なる。
【００２４】そして、図９，１１に示すように、この中
点電圧Ｖａ，Ｖｂを、コンパレータ１５に入力して波形
処理して矩波形にして出力される。図１１において、コ
ンパレータ１５の出力をＶO にて示す。
点電圧Ｖａ，Ｖｂを、コンパレータ１５に入力して波形
処理して矩波形にして出力される。図１１において、コ
ンパレータ１５の出力をＶO にて示す。
【００２５】ここで、本実施例の磁気抵抗素子５による
抵抗Ｒ１〜Ｒ４にて構成されたフルブリッジ回路にて中
点電圧Ｖａ，Ｖｂの差（オフセット電圧）が生じるが、
磁気抵抗変化率が２０％と従来のＮｉ−Ｃｏ等の磁気抵
抗変化率に比べ約４倍となるため、Ｓ／Ｎ比にしても約
４倍となり非常に安定した動作が得られる。
抵抗Ｒ１〜Ｒ４にて構成されたフルブリッジ回路にて中
点電圧Ｖａ，Ｖｂの差（オフセット電圧）が生じるが、
磁気抵抗変化率が２０％と従来のＮｉ−Ｃｏ等の磁気抵
抗変化率に比べ約４倍となるため、Ｓ／Ｎ比にしても約
４倍となり非常に安定した動作が得られる。
【００２６】このように本実施例では、磁気抵抗素子５
を、Ｃｏ膜１１（磁性金属の薄層）とＣｕ膜１０（非磁
性金属の薄層）とを交互に繰り返し積層することにより
形成した。よって、磁石３（回転体）が回転すると、着
磁面３ａからの磁束の変化を磁気抵抗素子５にて抵抗値
に変換して電気信号として取り出される。このとき、磁
気抵抗素子５を使用することにより、磁気抵抗変化率が
大きくなる。又、着磁面３ａに対する磁気抵抗素子５の
位置合わせの際に、磁気抵抗素子５は面内角度依存性が
無いので、着磁面３ａに対する磁気抵抗素子の位置合わ
せが容易となる。
を、Ｃｏ膜１１（磁性金属の薄層）とＣｕ膜１０（非磁
性金属の薄層）とを交互に繰り返し積層することにより
形成した。よって、磁石３（回転体）が回転すると、着
磁面３ａからの磁束の変化を磁気抵抗素子５にて抵抗値
に変換して電気信号として取り出される。このとき、磁
気抵抗素子５を使用することにより、磁気抵抗変化率が
大きくなる。又、着磁面３ａに対する磁気抵抗素子５の
位置合わせの際に、磁気抵抗素子５は面内角度依存性が
無いので、着磁面３ａに対する磁気抵抗素子の位置合わ
せが容易となる。
【００２７】又、Ｃｕ膜１０とＣｏ膜１１との積層体の
下にバッファ層９を配置したので、磁気抵抗素子５の特
性を向上することができる。 （第２実施例）次に、第２実施例を第１実施例との相違
点を中心に説明する。
下にバッファ層９を配置したので、磁気抵抗素子５の特
性を向上することができる。 （第２実施例）次に、第２実施例を第１実施例との相違
点を中心に説明する。
【００２８】本実施例では、図１２に示すように、Ｃｕ
膜１０とＣｏ膜１１とを積層した積層体の上面に絶縁膜
１３を配置している。以下に、製造方法を説明する。
膜１０とＣｏ膜１１とを積層した積層体の上面に絶縁膜
１３を配置している。以下に、製造方法を説明する。
【００２９】第１実施例における図５の状態から、図１
２に示すように、単結晶シリコン基板６の上面に、Ｎｉ
−Ｆｅよりなる軟磁性材料のバッファ層９を数Å〜数１
０Å形成し、その上に、数Å〜数１０Åの非磁性層のＣ
ｕ膜１０を形成し、その上に数Å〜数１０Åの磁性金属
層のＣｏ膜１１、さらにその上に非磁性金属層のＣｕ膜
１０といったように交互に真空中（例えば、１０-2Ｔor
r 以下）でｎ回積層する。
２に示すように、単結晶シリコン基板６の上面に、Ｎｉ
−Ｆｅよりなる軟磁性材料のバッファ層９を数Å〜数１
０Å形成し、その上に、数Å〜数１０Åの非磁性層のＣ
ｕ膜１０を形成し、その上に数Å〜数１０Åの磁性金属
層のＣｏ膜１１、さらにその上に非磁性金属層のＣｕ膜
１０といったように交互に真空中（例えば、１０-2Ｔor
r 以下）でｎ回積層する。
【００３０】その後、Ｃｕ膜１０とＣｏ膜１１との積層
体を成膜した直後において、ＳｉＯ 2 よりなる絶縁膜１
３をできるかぎり真空を保持したままスパッタ法やＣＶ
Ｄ法にて形成する。そして、Ｃｕ膜１０とＣｏ膜１１と
の積層体と、絶縁膜１３とを同時にホト工程にて所望の
パターンに加工する。その後、図１３に示すように、シ
リコンナイトライドよりなる表面保護膜１２を成膜す
る。
体を成膜した直後において、ＳｉＯ 2 よりなる絶縁膜１
３をできるかぎり真空を保持したままスパッタ法やＣＶ
Ｄ法にて形成する。そして、Ｃｕ膜１０とＣｏ膜１１と
の積層体と、絶縁膜１３とを同時にホト工程にて所望の
パターンに加工する。その後、図１３に示すように、シ
リコンナイトライドよりなる表面保護膜１２を成膜す
る。
【００３１】このように本実施例では、磁気抵抗素子５
でのＣｏ膜１１（磁性金属の薄層）とＣｕ膜１０（非磁
性金属の薄層）との積層体に対し、その表面を絶縁膜１
３で被覆した後にパターニングした。よって、パターニ
ングするためのホト工程で積層体の表面が高温の酸素雰
囲気にさらされないため表面の酸化が防止できる。又、
エッチング後のレジスト剥離においても積層体が剥離液
に触れることがないので積層体の表面の変質を未然に防
止することができる。又、このように絶縁膜１３の配置
により積層体の酸化や変質が防止できるので、パターニ
ング工程における比抵抗の変化を１／１０〜１／１００
に低減することができるとともに抵抗変化率の低下も防
止できる。
でのＣｏ膜１１（磁性金属の薄層）とＣｕ膜１０（非磁
性金属の薄層）との積層体に対し、その表面を絶縁膜１
３で被覆した後にパターニングした。よって、パターニ
ングするためのホト工程で積層体の表面が高温の酸素雰
囲気にさらされないため表面の酸化が防止できる。又、
エッチング後のレジスト剥離においても積層体が剥離液
に触れることがないので積層体の表面の変質を未然に防
止することができる。又、このように絶縁膜１３の配置
により積層体の酸化や変質が防止できるので、パターニ
ング工程における比抵抗の変化を１／１０〜１／１００
に低減することができるとともに抵抗変化率の低下も防
止できる。
【００３２】尚、この発明は上記各実施例に限られるも
のではなく、例えば、前記実施例ではセンシング部であ
る磁気抵抗素子５と信号処理回路であるバイポーラＩＣ
を１チップ化したが、その他にＣ−ＭＯＳ，Ｂｉ−ＣＭ
ＯＳ等のＭＯＳＦＥＴと集積化してもよい。又、Ｃｕ膜
１０とＣｏ膜１１との積層体よりなる磁気抵抗素子５を
用いたセンシングチップと信号処理回路チップを別々に
する２チップとしてもよい。
のではなく、例えば、前記実施例ではセンシング部であ
る磁気抵抗素子５と信号処理回路であるバイポーラＩＣ
を１チップ化したが、その他にＣ−ＭＯＳ，Ｂｉ−ＣＭ
ＯＳ等のＭＯＳＦＥＴと集積化してもよい。又、Ｃｕ膜
１０とＣｏ膜１１との積層体よりなる磁気抵抗素子５を
用いたセンシングチップと信号処理回路チップを別々に
する２チップとしてもよい。
【００３３】さらに、バッファ層９として前記各実施例
ではＮｉ−Ｆｅを用いたが、Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｏ等の磁性
材料であれば何でもよい。又、磁性金属層として前記各
実施例ではＣｏ膜１１を用いたが、その他、ＦｅやＮｉ
−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｏ，Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ等の磁性金属材
料であれば何でもよい。同じように非磁性金属層には前
記各実施例ではＣｕ膜１０を用いたが、ＣｒやＡｇ，Ｐ
ｔ等の金属材料でもよい。又、絶縁膜１３として前記第
２実施例ではＳｉＯ2 膜を用いたが、その他、ＳｉＮ
膜、Ａｌ2Ｏ3 膜やポリイミド系の絶縁膜を用いてもよ
い。さらに、表面保護膜１２としては上記各実施例では
ナイトライドを用いたが、ＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 やポリ
イミド系の絶縁膜を用いてもよい。
ではＮｉ−Ｆｅを用いたが、Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｏ等の磁性
材料であれば何でもよい。又、磁性金属層として前記各
実施例ではＣｏ膜１１を用いたが、その他、ＦｅやＮｉ
−Ｆｅ，Ｎｉ−Ｃｏ，Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ等の磁性金属材
料であれば何でもよい。同じように非磁性金属層には前
記各実施例ではＣｕ膜１０を用いたが、ＣｒやＡｇ，Ｐ
ｔ等の金属材料でもよい。又、絶縁膜１３として前記第
２実施例ではＳｉＯ2 膜を用いたが、その他、ＳｉＮ
膜、Ａｌ2Ｏ3 膜やポリイミド系の絶縁膜を用いてもよ
い。さらに、表面保護膜１２としては上記各実施例では
ナイトライドを用いたが、ＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 やポリ
イミド系の絶縁膜を用いてもよい。
【００３４】又、異なる磁極を交互に着磁する部材は、
回転体に限らず、例えば磁気抵抗素子に対して平行に可
動する部材であってもよい。
回転体に限らず、例えば磁気抵抗素子に対して平行に可
動する部材であってもよい。
【００３５】
【発明の効果】以上詳述したように請求項１の発明によ
れば、磁気抵抗素子の磁気抵抗変化率が大きいとともに
着磁面に対する磁気抵抗素子の位置合わせが容易にでき
る優れた効果を発揮する。さらに、絶縁膜で被覆した後
にパターニングすることにより、パターニング工程によ
る比抵抗の変化を１／１０〜１／１００に低減できると
ともに、抵抗変化率の低下も防止できる。請求項３の発
明によれば、配線部材を形成する時のシンタリング処理
（高温処理）による磁気抵抗素子への悪影響を防止しつ
つ、所期の目的（磁気抵抗変化率を大きくする、着磁面
に対する磁気抵抗素子の位置合わせを容易にする）を達
成することができる。
れば、磁気抵抗素子の磁気抵抗変化率が大きいとともに
着磁面に対する磁気抵抗素子の位置合わせが容易にでき
る優れた効果を発揮する。さらに、絶縁膜で被覆した後
にパターニングすることにより、パターニング工程によ
る比抵抗の変化を１／１０〜１／１００に低減できると
ともに、抵抗変化率の低下も防止できる。請求項３の発
明によれば、配線部材を形成する時のシンタリング処理
（高温処理）による磁気抵抗素子への悪影響を防止しつ
つ、所期の目的（磁気抵抗変化率を大きくする、着磁面
に対する磁気抵抗素子の位置合わせを容易にする）を達
成することができる。
【図１】第１実施例の回転検出装置を車速センサに適用
した全体構成図である。
した全体構成図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】回転検出装置の説明図である。
【図４】回転検出装置の製造工程図である。
【図５】回転検出装置の製造工程図である。
【図６】回転検出装置の製造工程図である。
【図７】回転検出装置の製造工程図である。
【図８】磁気抵抗変化率を示すグラフである。
【図９】回転検出装置の作用を説明するための説明図で
ある。
ある。
【図１０】回転検出装置の作用を説明するための説明図
である。
である。
【図１１】回転検出装置の作用を説明するための波形図
である。
である。
【図１２】第２実施例の回転検出装置の製造工程図であ
る。
る。
【図１３】第２実施例の回転検出装置の製造工程図であ
る。
る。
【図１４】従来の回転検出装置の説明図である。
【符号の説明】 ３ 回転体としての磁石 ３ａ 着磁面 ５ 磁気抵抗素子 １０ 非磁性金属の薄層としてのＣｕ膜 １１ 磁性金属の薄層としてのＣｏ膜 １３ 絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 康利 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装 株式会社 内 (72)発明者 吉野 好 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装 株式会社 内 (72)発明者 鈴木 基史 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１株式会社 豊田中央研究所 内 (56)参考文献 特開 平５−299721（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−121721（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01B 7/00
Claims (3)
- 【請求項１】 異なる磁極を交互に着磁した着磁面を有
する可動体と、前記可動体の着磁面と離間状態で対向配
置され、磁性金属の薄層と非磁性金属の薄層とを交互に
繰り返し積層することにより形成された磁気抵抗素子
と、を備え、 前記磁気抵抗素子での磁性金属の薄層と非磁性金属の薄
層との積層体は、その表面を絶縁膜で被覆した後にパタ
ーニングされ たことを特徴とする可動体変位検出装置。 - 【請求項２】 前記可動体は、回転体からなることを特
徴とする請求項１に記載の可動体変位検出装置。 - 【請求項３】 異なる磁極を交互に着磁した着磁面を有
する可動体と、前記可動体の着磁面と離間状態で対向配
置され、磁性金属の薄層と非磁性金属の薄層とを交互に
繰り返し積層することにより形成された磁気抵抗素子と
を備えた可動体変位検出装置であって、 信号処理回路素子を形成した基板上に絶縁膜を形成し、
この絶縁膜上に前記信号処理回路素子と電気接続する配
線部材を形成すると共に、この配線部材上に前記磁気抵
抗素子を積層したことを特徴とする可動体変位検出装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21063493A JP3260921B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 可動体変位検出装置 |
| US08/293,966 US5551586A (en) | 1993-08-25 | 1994-08-24 | Method for manufacturing an electromagnetic conversion device and a displacement detector which uses an electromagnetic conversion device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21063493A JP3260921B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 可動体変位検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0763505A JPH0763505A (ja) | 1995-03-10 |
| JP3260921B2 true JP3260921B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=16592567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21063493A Expired - Lifetime JP3260921B2 (ja) | 1993-08-25 | 1993-08-25 | 可動体変位検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5551586A (ja) |
| JP (1) | JP3260921B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0855599A3 (de) * | 1997-01-24 | 2001-05-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektronischer Kompass |
| JP3886589B2 (ja) | 1997-03-07 | 2007-02-28 | アルプス電気株式会社 | 巨大磁気抵抗効果素子センサ |
| FR2772912B1 (fr) * | 1997-12-24 | 2000-01-14 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection de la position d'un objet |
| FR2792403B1 (fr) * | 1999-04-14 | 2001-05-25 | Roulements Soc Nouvelle | Capteur de position et/ou de deplacement comportant une pluralite d'elements sensibles alignes |
| FR2792380B1 (fr) * | 1999-04-14 | 2001-05-25 | Roulements Soc Nouvelle | Roulement pourvu d'un dispositif de detection des impulsions magnetiques issues d'un codeur, ledit dispositif comprenant plusieurs elements sensibles alignes |
| KR100780496B1 (ko) * | 2004-03-24 | 2007-11-29 | 야마하 가부시키가이샤 | 반도체 장치, 자기 센서 및 자기 센서 유닛 |
| JP4739963B2 (ja) * | 2006-01-18 | 2011-08-03 | アルプス電気株式会社 | 車載用ｇｍｒ角度センサ |
| WO2007102465A1 (ja) * | 2006-03-06 | 2007-09-13 | Nidec Sankyo Corporation | 磁気センサ装置、および磁気式エンコーダ装置および磁気スケールの製造方法 |
| US9461242B2 (en) | 2013-09-13 | 2016-10-04 | Micron Technology, Inc. | Magnetic memory cells, methods of fabrication, semiconductor devices, memory systems, and electronic systems |
| US9608197B2 (en) | 2013-09-18 | 2017-03-28 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, methods of fabrication, and semiconductor devices |
| US10454024B2 (en) | 2014-02-28 | 2019-10-22 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, methods of fabrication, and memory devices |
| US9281466B2 (en) | 2014-04-09 | 2016-03-08 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, semiconductor structures, semiconductor devices, and methods of fabrication |
| US9349945B2 (en) | 2014-10-16 | 2016-05-24 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, semiconductor devices, and methods of fabrication |
| US9768377B2 (en) * | 2014-12-02 | 2017-09-19 | Micron Technology, Inc. | Magnetic cell structures, and methods of fabrication |
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1994
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