JP4550701B2

JP4550701B2 - Sensor device

Info

Publication number: JP4550701B2
Application number: JP2005261176A
Authority: JP
Inventors: 洋一石崎; 克也小木曽; 亨皆川; 文浩鈴木
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2025-09-08
Also published as: JP2007071786A

Description

本発明は、物理変化を検出するセンサ装置に関する。 The present invention relates to a sensor device that detects a physical change.

従来、自動車においては、ステアリングホイールの回転角度を検出するステアリングアングルセンサとして磁気センサが用いられている。
図３に示すように、磁気センサ１は、４つの磁気抵抗素子３１〜３４によりホイートストーンブリッジが構成されたものである。そして、磁気センサ１に対して磁界の方向が所定方向の時、磁気抵抗素子３１，３２間のノードＮ１と、磁気抵抗素子３３，３４間のノードＮ２との間の電圧（ブリッジの各中点電位Ｅ１，Ｅ２の差であるオフセット電圧Ｅ１２）が０Ｖに近いもの程、磁気センサ１として高性能であることが知られている。即ち、磁気抵抗素子３１の電気抵抗値をＲ１、磁気抵抗素子３２の電気抵抗値をＲ２、磁気抵抗素子３３の電気抵抗値をＲ３、磁気抵抗素子３４の電気抵抗値をＲ４としたとき、「Ｒ１×Ｒ４＝Ｒ２×Ｒ３」の関係式が成り立つことが最も好ましい。 Conventionally, in an automobile, a magnetic sensor is used as a steering angle sensor for detecting a rotation angle of a steering wheel.
As shown in FIG. 3, the magnetic sensor 1 has a Wheatstone bridge configured by four magnetoresistive elements 31 to 34. When the direction of the magnetic field with respect to the magnetic sensor 1 is a predetermined direction, the voltage between the node N1 between the magnetoresistive elements 31 and 32 and the node N2 between the magnetoresistive elements 33 and 34 (each midpoint of the bridge) It is known that as the offset voltage E12), which is the difference between the potentials E1 and E2, is closer to 0V, the magnetic sensor 1 has higher performance. That is, when the electrical resistance value of the magnetoresistive element 31 is R1, the electrical resistance value of the magnetoresistive element 32 is R2, the electrical resistance value of the magnetoresistive element 33 is R3, and the electrical resistance value of the magnetoresistive element 34 is R4, Most preferably, the relational expression of “R1 × R4 = R2 × R3” holds.

ここで、磁気センサ１は、オフセット電圧Ｅ１２を０Ｖに近づけるために、つまり前記関係式を成り立たせるために、磁気抵抗素子３１〜３４の各々において、電気抵抗値Ｒ１〜Ｒ４の各々が互いに等しくなるような所要のパターンが予め設定されている。しかしながら、磁気抵抗素子３１〜３４の個々が有する電気抵抗値Ｒ１〜Ｒ４のバラツキは、成膜精度やパターンのエッチング精度に起因しているが、それらの精度の向上だけでは前記関係式を成り立たせることは困難である。 Here, in the magnetic sensor 1, in order to make the offset voltage E12 close to 0V, that is, to satisfy the above relational expression, in each of the magnetoresistive elements 31 to 34, the electric resistance values R1 to R4 are equal to each other. Such a required pattern is preset. However, variations in the electric resistance values R1 to R4 of each of the magnetoresistive elements 31 to 34 are caused by film forming accuracy and pattern etching accuracy, but the above relational expression is established only by improving the accuracy. It is difficult.

そこで、磁気センサ１を製造するのに際して、磁気抵抗素子３１〜３４の一部を切断することで電気抵抗値Ｒ１〜Ｒ４を微調整するトリミングの手法が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開平０５−０３４２２４号公報（段落番号００１９〜００２３、図４、図５） Therefore, when manufacturing the magnetic sensor 1, a trimming technique for finely adjusting the electric resistance values R1 to R4 by cutting a part of the magnetoresistive elements 31 to 34 has been proposed (for example, see Patent Document 1). reference.).
JP 05-034224 A (paragraph numbers 0019 to 0023, FIGS. 4 and 5)

ところが、前記関係式を成り立たせる目的でトリミングを施しても、磁気抵抗素子３１〜３４の各々において、電気抵抗値Ｒ１〜Ｒ４の各々が、トリミング直後のものから互いに異なる度合で経時変化する。このため、ホイートストーンブリッジの平衡が時間の経過に伴って維持されなくなって、オフセット電圧Ｅ１２がレーザトリミング直後の０Ｖから、やがて磁気センサ１の性能を決定する上で無視できない程のレベルにまで達する。 However, even if trimming is performed for the purpose of satisfying the relational expression, in each of the magnetoresistive elements 31 to 34, the electrical resistance values R1 to R4 change with time from the one immediately after trimming to a different degree. For this reason, the balance of the Wheatstone bridge is not maintained with the passage of time, and the offset voltage E12 reaches a level that cannot be ignored in determining the performance of the magnetic sensor 1 from 0V immediately after laser trimming. Reach.

そこで、トリミングに先立って、磁気抵抗素子３１〜３４の各々に対してレーザを照射して磁気抵抗素子３１〜３４の各々の一部を切断することで同磁気抵抗素子３１〜３４の各々を物理的に安定化させることが考えられる。しかしながら、このように磁気抵抗素子３１〜３４の各々の一部を切断するということは、磁気センサ１により磁気の変化を検出するべく設定された所要のパターンをいわば強制的に変化させることに他ならない。言い換えると、この場合、電流経路が変化させられることになる。そうすると、電気抵抗値Ｒ１〜Ｒ４が変化して磁気センサ１の性能が低下する虞がある。 Therefore, prior to trimming, each of the magnetoresistive elements 31 to 34 is physically cut by irradiating each of the magnetoresistive elements 31 to 34 with a laser to cut a part of each of the magnetoresistive elements 31 to 34. It may be possible to stabilize it. However, cutting a part of each of the magnetoresistive elements 31 to 34 in this way is to forcibly change a required pattern set to detect a magnetic change by the magnetic sensor 1. Don't be. In other words, in this case, the current path is changed. If it does so, there exists a possibility that the electrical resistance value R1-R4 may change and the performance of the magnetic sensor 1 may fall.

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、性能を維持しながら、オフセット電圧の経時変化を抑制することが可能なセンサ装置を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such problems, and an object of the present invention is to provide a sensor device capable of suppressing a change with time of an offset voltage while maintaining performance. .

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、物理変化に応じて複数のセンサエレメントの各々の電気信号が変化することに基づいて物理変化を検出するセンサ装置において、複数のセンサエレメントの各々に対応して、熱が付与されて溶融される被熱処理部を設け、前記被熱処理部は、対応するセンサエレメントからずれた位置であって、該センサエレメントと繋がって同センサエレメントから枝分かれするように、若しくは、対応するセンサエレメントからずれた位置であって、該センサエレメントと繋がらず同センサエレメントに対して孤立するように設けられ、この被熱処理部に対して熱が付与される前後において電流経路が変化しないように、対応するセンサエレメントと被熱処理部との間に閉回路が形成されていないことを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in a sensor device that detects a physical change based on changes in electrical signals of a plurality of sensor elements according to a physical change, Corresponding to each of the sensor elements, a heat-treated portion to which heat is applied and melted is provided, and the heat-treated portion is at a position shifted from the corresponding sensor element and connected to the sensor element. Branching from the sensor element or at a position deviated from the corresponding sensor element so as to be isolated from the sensor element without being connected to the sensor element, and heat is applied to the heat-treated portion. as a current path is not changed before and after that, do is closed circuit formed between the corresponding sensor element and the portion to be thermally processed It is characterized in.

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載のセンサ装置において、複数のセンサエレメントの各々は、一筆書が可能なパターンを有し、前記被熱処理部は、対応するセンサエレメントの外形形状を四角形として扱ったとき、該四角形を構成する辺に沿ってセンサエレメントから枝分かれするように、若しくは、該四角形を構成する辺に沿ってセンサエレメントに対して孤立するように設けられ、この被熱処理部に対して熱が付与される前後において電流経路が変化しないように、対応するセンサエレメントと被熱処理部とにより構成されるグループは、一筆書が不可能なパターンを有していることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the sensor device according to the first aspect, each of the plurality of sensor elements has a pattern that can be drawn with one stroke, and the heat-treated portion has an outer shape of the corresponding sensor element. Is treated so as to be branched from the sensor element along the side constituting the square or isolated from the sensor element along the side constituting the square. The group composed of the corresponding sensor element and the heat-treated part has a pattern that can not be drawn with one stroke so that the current path does not change before and after heat is applied to the part. And

請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載のセンサ装置において、前記被熱処理部の一端部は、対応するセンサエレメントからずれた位置であって、該センサエレメントと繋がって同センサエレメントから枝分かれするように、若しくは、対応するセンサエレメントからずれた位置であって、該センサエレメントと繋がらず同センサエレメントに対して孤立するように配置され、複数のセンサエレメントの各々に対応するそれぞれの被熱処理部の他端部が集約されて配置されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the sensor device according to the first or second aspect , the one end portion of the heat-treated portion is a position displaced from the corresponding sensor element, and is connected to the sensor element. It is arranged so that it branches off from the same sensor element or at a position deviated from the corresponding sensor element, is not connected to the sensor element, and is isolated from the sensor element, and corresponds to each of a plurality of sensor elements. The other end part of each to- be-heat-processed part to be arranged is integrated and arrange | positioned, It is characterized by the above-mentioned.

請求項４に記載の発明では、請求項３に記載のセンサ装置において、集約されて配置されている複数の被熱処理部の各々の他端部は、互いに分離するように設けられていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the sensor device according to the third aspect , the other end portions of the plurality of heat-treated portions arranged in an aggregated manner are provided so as to be separated from each other. Features.

請求項５に記載の発明では、請求項３に記載のセンサ装置において、集約されて配置されている複数の被熱処理部の各々の他端部は、互いに繋がるように設けられていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the sensor device according to the third aspect , the other end portions of the plurality of heat-treated portions arranged in an integrated manner are provided so as to be connected to each other. And

請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のセンサ装置において、センサエレメントは、物理変化に応じて電気抵抗値が変化するものであることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the sensor device according to any one of the first to fifth aspects, the sensor element has an electrical resistance value that changes in accordance with a physical change. To do.

以下、本発明の「作用」について説明する。
請求項１に記載の発明によると、被熱処理部に熱が付与されて同被熱処理部が溶融されることで熱エネルギーによりセンサエレメントが物理的に安定化される。このため、センサエレメントの電気信号の経時変化が抑制される。言い換えると、オフセット電圧の経時変化が抑制される。ここに、被熱処理部に熱が付与される前後において電流経路は変化させられない。このため、センサエレメントの電気信号は変化させられず、センサ装置の性能は低下しない。従って、性能を維持しながら、オフセット電圧の経時変化を抑制することができる。 The “action” of the present invention will be described below.
According to the first aspect of the present invention, heat is applied to the heat-treated portion and the heat-treated portion is melted, so that the sensor element is physically stabilized by the heat energy. For this reason, the time-dependent change of the electrical signal of a sensor element is suppressed. In other words, the change with time of the offset voltage is suppressed. Here, the current path is not changed before and after heat is applied to the heat-treated portion. For this reason, the electrical signal of the sensor element cannot be changed, and the performance of the sensor device does not deteriorate. Therefore, it is possible to suppress the change with time of the offset voltage while maintaining the performance.

請求項２に記載の発明によると、センサエレメントのパターンは、被熱処理部に熱が付与される前後において一筆書が可能な態様のまま維持される。つまり、被熱処理部に熱が付与される前後において電流経路は変化させられない。このため、センサエレメントの電気信号は変化させられず、センサ装置の性能は低下しない。従って、性能を維持しながら、オフセット電圧の経時変化を抑制することができる。 According to the second aspect of the present invention, the pattern of the sensor element is maintained in a mode in which one stroke can be written before and after heat is applied to the heat-treated portion. That is, the current path cannot be changed before and after heat is applied to the heat-treated portion. For this reason, the electrical signal of the sensor element cannot be changed, and the performance of the sensor device does not deteriorate. Therefore, it is possible to suppress the change with time of the offset voltage while maintaining the performance.

請求項３に記載の発明によると、複数の被熱処理部が集約されている。このため、複数の被熱処理部に対してまとめて熱を付与することが可能となる。よって、複数の被熱処理部の各々に対して別々に熱を付与する必要がない。従って、被熱処理部に熱を付与する工程の所要時間を短縮することができる。 According to the third aspect of the present invention, a plurality of heat-treated parts are integrated. For this reason, it becomes possible to apply | coat heat with respect to several heat-treated parts collectively. Therefore, it is not necessary to separately apply heat to each of the plurality of heat-treated parts. Therefore, the time required for the step of applying heat to the heat-treated portion can be shortened.

請求項４に記載の発明によると、互いに分離するように設けられている複数の被熱処理部に対してまとめて熱を付与することが可能となる。従って、被熱処理部に熱を付与する工程の所要時間を短縮することができる。 According to the invention described in claim 4 , it is possible to collectively apply heat to a plurality of heat-treated parts provided so as to be separated from each other. Therefore, the time required for the step of applying heat to the heat-treated portion can be shortened.

請求項５に記載の発明によると、互いに繋がるように設けられている複数の被熱処理部に対してまとめて熱を付与することが可能となる。従って、被熱処理部に熱を付与する工程の所要時間を短縮することができる。 According to the invention described in claim 5 , it is possible to collectively apply heat to a plurality of heat-treated portions provided so as to be connected to each other. Therefore, the time required for the step of applying heat to the heat-treated portion can be shortened.

請求項６に記載の発明によると、熱エネルギーによりセンサエレメントが物理的に安定化されることで、センサエレメントの電気抵抗値の経時変化を抑制することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the sensor element is physically stabilized by the thermal energy, so that a change with time of the electric resistance value of the sensor element can be suppressed.

本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の発明によれば、性能を維持しながら、オフセット電圧の経時変化を抑制することができる。 Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects.
According to the invention described in any one of claims 1 to 6 , it is possible to suppress the time-dependent change of the offset voltage while maintaining the performance.

以下、本発明を自動車のステアリングアングルセンサとして用いられる磁気センサに具体化した一実施形態を説明する。
図１及び図２に示すように、磁気センサ１は、基板１０を備えている。基板１０は、半導体（本実施形態ではシリコン）により構成されている。基板１０の上面には、絶縁膜２０が設けられている。絶縁膜２０は、基板１０の上面の略全体を覆うように設けられている。絶縁膜２０は、酸化膜（本実施形態では二酸化珪素）により構成されている。絶縁膜２０の上面には、磁気抵抗素子３１〜３４が設けられている。磁気抵抗素子３１〜３４の各々は、薄膜により一筆書が可能な所要のパターンに形成されている。磁気抵抗素子３１〜３４の各々は、ニッケルコバルトにより構成されている。ニッケルコバルトは、負の磁気特性を有する強磁性体である。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a magnetic sensor used as a steering angle sensor of an automobile will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic sensor 1 includes a substrate 10. The substrate 10 is made of a semiconductor (silicon in this embodiment). An insulating film 20 is provided on the upper surface of the substrate 10. The insulating film 20 is provided so as to cover substantially the entire upper surface of the substrate 10. The insulating film 20 is composed of an oxide film (silicon dioxide in the present embodiment). Magnetoresistive elements 31 to 34 are provided on the upper surface of the insulating film 20. Each of the magnetoresistive elements 31 to 34 is formed in a required pattern capable of one stroke writing with a thin film. Each of the magnetoresistive elements 31 to 34 is made of nickel cobalt. Nickel cobalt is a ferromagnetic material having negative magnetic properties.

絶縁膜２０の上面には、層間絶縁膜４０が設けられている。層間絶縁膜４０は、絶縁膜２０の上面の略全体を覆うように設けられている。層間絶縁膜４０は、磁気抵抗素子３１〜３４の全体を覆うように設けられている。層間絶縁膜４０は、窒化膜（本実施形態では窒化珪素）により構成されている。層間絶縁膜４０の上面には、金属パッド５０が設けられている。金属パッド５０の下面は、磁気抵抗素子３１〜３４の各々の始端及び終端に対して電気的に接続されている。金属パッド５０の上面の一部は、露出されている。金属パッド５０は、アルミニウムにより構成されている。 An interlayer insulating film 40 is provided on the upper surface of the insulating film 20. The interlayer insulating film 40 is provided so as to cover substantially the entire upper surface of the insulating film 20. The interlayer insulating film 40 is provided so as to cover the entire magnetoresistive elements 31 to 34. The interlayer insulating film 40 is composed of a nitride film (silicon nitride in this embodiment). A metal pad 50 is provided on the upper surface of the interlayer insulating film 40. The lower surface of the metal pad 50 is electrically connected to the start and end of each of the magnetoresistive elements 31 to 34. A part of the upper surface of the metal pad 50 is exposed. The metal pad 50 is made of aluminum.

層間絶縁膜４０の上面には、パッシベーション膜６０が設けられている。パッシベーション膜６０は、層間絶縁膜４０の上面の略全体を覆うように設けられている。パッシベーション膜６０は、金属パッド５０の略全体を覆うように設けられている。パッシベーション膜６０は、窒化膜（本実施形態では窒化珪素）により構成されている。 A passivation film 60 is provided on the upper surface of the interlayer insulating film 40. The passivation film 60 is provided so as to cover substantially the entire upper surface of the interlayer insulating film 40. The passivation film 60 is provided so as to cover substantially the entire metal pad 50. The passivation film 60 is composed of a nitride film (silicon nitride in this embodiment).

次に、磁気センサ１を構成する基板１０、絶縁膜２０、磁気抵抗素子３１〜３４、層間絶縁膜４０、金属パッド５０、パッシベーション膜６０が果たす役目について説明する。
基板１０は、磁気抵抗素子３１〜３４の各々を設けるための土台としての役目を果たす。絶縁膜２０は、基板１０と磁気抵抗素子３１〜３４の各々との間に必要な絶縁レベルを確保するための絶縁層としての役目を果たす。言い換えると、絶縁膜２０は、基板１０上に磁気抵抗素子３１〜３４の各々を設ける際の下地としての役目を果たす。 Next, the roles played by the substrate 10, the insulating film 20, the magnetoresistive elements 31 to 34, the interlayer insulating film 40, the metal pad 50, and the passivation film 60 constituting the magnetic sensor 1 will be described.
The substrate 10 serves as a base for providing each of the magnetoresistive elements 31 to 34. The insulating film 20 serves as an insulating layer for ensuring a necessary insulating level between the substrate 10 and each of the magnetoresistive elements 31 to 34. In other words, the insulating film 20 serves as a base when the magnetoresistive elements 31 to 34 are provided on the substrate 10.

磁気抵抗素子３１〜３４は、磁気センサ１により磁気の変化を検出するべく、磁気の変化に応じて電気抵抗値Ｒ１〜Ｒ４が変化するセンサエレメントとしての役目を果たす。層間絶縁膜４０は、磁気抵抗素子３１〜３４の各々を外乱から保護するための保護膜としての役目を果たす。金属パッド５０は、図３に示す態様で磁気抵抗素子３１〜３４間をワイヤーボンディングにより電気的に接続するための媒体としての役目を果たす。パッシベーション膜６０は、磁気抵抗素子３１〜３４の各々を外乱から保護するための保護膜としての役目を果たす。 The magnetoresistive elements 31 to 34 serve as sensor elements in which the electrical resistance values R1 to R4 change according to the change in magnetism so that the magnetic sensor 1 can detect a change in magnetism. The interlayer insulating film 40 serves as a protective film for protecting each of the magnetoresistive elements 31 to 34 from disturbance. The metal pad 50 serves as a medium for electrically connecting the magnetoresistive elements 31 to 34 by wire bonding in the manner shown in FIG. The passivation film 60 serves as a protective film for protecting each of the magnetoresistive elements 31 to 34 from disturbance.

次に、磁気センサ１の特徴的な構成について説明する。
さて、磁気抵抗素子３１に対応して、熱が付与されて溶融される被熱処理部３１ａが設けられている。一方、磁気抵抗素子３２（３３，３４も同様）に対応して、熱が付与されて溶融される被熱処理部３２ａ（３３ａ，３４ａ）が設けられている。被熱処理部３１ａ（３２ａ〜３４ａ）は、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）と同様の材料（ニッケルコバルト）により構成されている。被熱処理部３１ａ（３２ａ〜３４ａ）は、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）から枝分かれするように設けられている。つまり、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）と被熱処理部３１ａ（３２ａ〜３４ａ）とは繋がっている。 Next, a characteristic configuration of the magnetic sensor 1 will be described.
Corresponding to the magnetoresistive element 31, a heat-treated portion 31a that is melted by applying heat is provided. On the other hand, corresponding to the magnetoresistive elements 32 (33 and 34 are the same), heat-treated portions 32a (33a and 34a) to be melted by applying heat are provided. The heat-treated portions 31a (32a to 34a) are made of the same material (nickel cobalt) as the magnetoresistive elements 31 (32 to 34). The heat-treated parts 31a (32a to 34a) are provided so as to branch from the magnetoresistive elements 31 (32 to 34). That is, the magnetoresistive element 31 (32-34) and the heat-treated part 31a (32a-34a) are connected.

加えて、磁気抵抗素子３１に対応して、熱が付与されて溶融される被熱処理部３１ｂが設けられている。一方、磁気抵抗素子３２（３３，３４も同様）に対応して、熱が付与されて溶融される被熱処理部３２ｂ（３３ｂ，３４ｂ）が設けられている。被熱処理部３１ｂ（３２ｂ〜３４ｂ）は、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）と同様の材料（ニッケルコバルト）により構成されている。被熱処理部３１ｂ（３２ｂ〜３４ｂ）は、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）に対して孤立するように設けられている。つまり、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）と被熱処理部３１ｂ（３２ｂ〜３４ｂ）とは繋がっていない。 In addition, corresponding to the magnetoresistive element 31, a heat-treated portion 31b that is melted by applying heat is provided. On the other hand, a heat-treated portion 32b (33b, 34b) that is melted by applying heat is provided corresponding to the magnetoresistive element 32 (same for 33, 34). The heat-treated parts 31b (32b to 34b) are made of the same material (nickel cobalt) as the magnetoresistive elements 31 (32 to 34). The heat-treated portions 31b (32b to 34b) are provided so as to be isolated from the magnetoresistive elements 31 (32 to 34). That is, the magnetoresistive element 31 (32 to 34) and the part to be heat treated 31b (32b to 34b) are not connected.

ここで、対応する磁気抵抗素子３１（３２〜３４）と被熱処理部３１ａ（３２ａ〜３４ａ）との間には、閉回路が形成されていない。つまり、被熱処理部３１ａ（３２ａ〜３４ａ）は、始端から終端に至る経路の途中の１箇所で磁気抵抗素子３１（３２〜３４）と繋がっており、始端及び終端はいずれも磁気抵抗素子３１（３２〜３４）と繋がっていない。別の言い方をすると、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）と被熱処理部３１ａ（３２ａ〜３４ａ）とにより構成されるグループは、一筆書が不可能なパターンを有している。 Here, no closed circuit is formed between the corresponding magnetoresistive elements 31 (32 to 34) and the heat-treated portions 31a (32a to 34a). That is, the part to be heat-treated 31a (32a to 34a) is connected to the magnetoresistive element 31 (32 to 34) at one point along the path from the start end to the end, and both the start end and the end are the magnetoresistive element 31 ( 32 to 34). In other words, the group constituted by the magnetoresistive elements 31 (32 to 34) and the heat-treated parts 31a (32a to 34a) has a pattern that cannot be drawn with one stroke.

尚、被熱処理部３１ｂ（３２ｂ〜３４ｂ）が磁気抵抗素子３１（３２〜３４）に対して孤立するように設けられていることを考えると、対応する磁気抵抗素子３１（３２〜３４）と被熱処理部３１ｂ（３２ｂ〜３４ｂ）との間にも、閉回路が形成されていない。そして、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）と被熱処理部３１ｂ（３２ｂ〜３４ｂ）とにより構成されるグループも、一筆書が不可能なパターンを有している。要するに、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）と被熱処理部３１ａ（３２ａ〜３４ａ）と被熱処理部３１ｂ（３２ｂ〜３４ｂ）とにより構成されるグループは、一筆書が不可能なパターンを有している。 Considering that the heat-treated portions 31b (32b to 34b) are provided so as to be isolated from the magnetoresistive elements 31 (32 to 34), the corresponding magnetoresistive elements 31 (32 to 34) A closed circuit is not formed between the heat treatment section 31b (32b to 34b). And the group comprised by the magnetoresistive element 31 (32-34) and the to-be-heat-processed part 31b (32b-34b) also has a pattern which cannot be drawn with one stroke. In short, the group constituted by the magnetoresistive element 31 (32-34), the heat-treated portion 31a (32a-34a), and the heat-treated portion 31b (32b-34b) has a pattern that cannot be written with one stroke. Yes.

次に、磁気センサ１の製造方法について説明する。
磁気センサ１は、可能な限りトリミングを施すことなくオフセット電圧Ｅ１２を０Ｖに近づけるために（「Ｒ１×Ｒ４＝Ｒ２×Ｒ３」の関係式を成り立たせるために）、磁気抵抗素子３１〜３４の各々において、電気抵抗値Ｒ１〜Ｒ４の各々が互いに等しくなるような所要のパターンが予め設定されている。そして、基板１０の上面に絶縁膜２０が設けられた後、絶縁膜２０の上面に磁気抵抗素子３１〜３４が該パターンに対応してスパッタ成膜される（成膜工程）。また、成膜工程では、被熱処理部３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂもスパッタ成膜される。 Next, a method for manufacturing the magnetic sensor 1 will be described.
In order to make the offset voltage E12 as close to 0V as possible without performing trimming as much as possible (in order to satisfy the relational expression “R1 × R4 = R2 × R3”), the magnetic sensor 1 , A required pattern is set in advance such that the electric resistance values R1 to R4 are equal to each other. Then, after the insulating film 20 is provided on the upper surface of the substrate 10, the magnetoresistive elements 31 to 34 are formed on the upper surface of the insulating film 20 by sputtering corresponding to the pattern (film forming process). In the film forming process, the heat-treated parts 31a to 34a and 31b to 34b are also formed by sputtering.

そして、成膜工程とフォトリソグラフィー工程とが繰り返されて層間絶縁膜４０、金属パッド５０、パッシベーション膜６０が設けられた後、熱処理工程に入る。熱処理工程は、トリミング工程に先立って行われる。熱処理工程では、被熱処理部３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂの各々に対してレーザが照射される。そして、これにより、被熱処理部３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂの各々に熱が付与されて同被熱処理部３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂの各々が溶融される。そして、被熱処理部３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂの各々において、レーザによる熱が付与されて溶融された部分が、結果として切断される。その結果、被熱処理部３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂの各々に溶融部７０が形成される。 Then, after the film forming process and the photolithography process are repeated to provide the interlayer insulating film 40, the metal pad 50, and the passivation film 60, the heat treatment process is started. The heat treatment process is performed prior to the trimming process. In the heat treatment step, each of the heat treated portions 31a to 34a and 31b to 34b is irradiated with laser. Thus, heat is applied to each of the heat-treated parts 31a to 34a and 31b to 34b, and each of the heat-treated parts 31a to 34a and 31b to 34b is melted. And in each of to-be-heat-treated parts 31a-34a, 31b-34b, the part which the heat | fever by a laser was provided and was fuse | melted is cut | disconnected as a result. As a result, the melting part 70 is formed in each of the heat-treated parts 31a to 34a and 31b to 34b.

ここで、磁気抵抗素子３１〜３４の各々のパターンは、溶融部７０が形成される前後において変化しない。つまり、磁気抵抗素子３１〜３４の各々の一部が切断される訳ではなく、磁気抵抗素子３１〜３４からずれた位置に設けられている被熱処理部３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂが切断される。これにより、溶融部７０が形成される前後の段階において電流経路が変化しないように配慮されている。 Here, each pattern of the magnetoresistive elements 31 to 34 does not change before and after the fusion zone 70 is formed. That is, a part of each of the magnetoresistive elements 31 to 34 is not cut, but the heat-treated parts 31a to 34a and 31b to 34b provided at positions shifted from the magnetoresistive elements 31 to 34 are cut. . Thereby, consideration is given so that the current path does not change before and after the fusion zone 70 is formed.

そして、熱処理工程が完了すると、必要に応じてトリミング工程に入る。トリミング工程は、磁気抵抗素子３１〜３４の一部をレーザで切断することで電気抵抗値Ｒ１〜Ｒ４を微調整するために行われる。トリミング工程では、４つの磁気抵抗素子３１〜３４のうち、いずれか１つの磁気抵抗素子の一部がレーザで切断される。この理由は、該切断により１つの磁気抵抗素子の電気抵抗値さえ増大させれば、上記した「Ｒ１×Ｒ４＝Ｒ２×Ｒ３」の関係式が成り立つことになるからである。そして、トリミング工程が完了すると、オフセット電圧Ｅ１２が略０Ｖに設定された好適な磁気センサ１が得られる。 When the heat treatment process is completed, the trimming process is started as necessary. The trimming step is performed to finely adjust the electric resistance values R1 to R4 by cutting a part of the magnetoresistive elements 31 to 34 with a laser. In the trimming step, a part of any one of the four magnetoresistive elements 31 to 34 is cut with a laser. This is because the above-described relational expression “R1 × R4 = R2 × R3” is established as long as the electrical resistance value of one magnetoresistive element is increased by the cutting. When the trimming process is completed, a suitable magnetic sensor 1 in which the offset voltage E12 is set to approximately 0V is obtained.

以上、詳述したように本実施形態によれば、次のような作用、効果を得ることができる。
（１）被熱処理部３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂの各々に熱が付与されて同被熱処理部３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂの各々が溶融されることで熱エネルギーにより磁気抵抗素子３１〜３４の各々が物理的に安定化される。このため、磁気抵抗素子３１〜３４の電気抵抗値Ｒ１〜Ｒ４の経時変化が抑制される。言い換えると、オフセット電圧Ｅ１２の経時変化が抑制される。ここに、被熱処理部３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂの各々に熱が付与される前後において電流経路は変化させられない。このため、磁気抵抗素子３１〜３４の電気抵抗値Ｒ１〜Ｒ４は変化させられず、磁気センサ１の性能は低下しない。従って、性能を維持しながら、オフセット電圧Ｅ１２の経時変化を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the following operations and effects can be obtained.
(1) Heat is applied to each of the heat-treated parts 31a to 34a and 31b to 34b, and each of the heat-treated parts 31a to 34a and 31b to 34b is melted, whereby the magnetoresistive elements 31 to 34 are heated by heat energy. Each is physically stabilized. For this reason, the temporal change of the electrical resistance values R1 to R4 of the magnetoresistive elements 31 to 34 is suppressed. In other words, the change with time of the offset voltage E12 is suppressed. Here, the current path is not changed before and after heat is applied to each of the heat-treated parts 31a to 34a and 31b to 34b. For this reason, the electrical resistance values R1 to R4 of the magnetoresistive elements 31 to 34 are not changed, and the performance of the magnetic sensor 1 is not deteriorated. Accordingly, it is possible to suppress a change with time in the offset voltage E12 while maintaining the performance.

（２）磁気抵抗素子３１〜３４のパターンは、被熱処理部３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂに熱が付与される前後において一筆書が可能な態様のまま維持される。つまり、被熱処理部３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂに熱が付与される前後において電流経路は変化させられない。このため、磁気抵抗素子３１〜３４の電気抵抗値Ｒ１〜Ｒ４は変化させられず、磁気センサ１の性能は低下しない。従って、性能を維持しながら、オフセット電圧Ｅ１２の経時変化を抑制することができる。 (2) The pattern of the magnetoresistive elements 31 to 34 is maintained in a mode in which one stroke can be written before and after heat is applied to the heat-treated parts 31a to 34a and 31b to 34b. That is, the current path cannot be changed before and after heat is applied to the heat-treated parts 31a to 34a and 31b to 34b. For this reason, the electrical resistance values R1 to R4 of the magnetoresistive elements 31 to 34 are not changed, and the performance of the magnetic sensor 1 is not deteriorated. Accordingly, it is possible to suppress a change with time in the offset voltage E12 while maintaining the performance.

（３）磁気抵抗素子３１（３２〜３４）に繋がっている被熱処理部３１ａ（３２ａ〜３４ａ）に付与された熱は、被熱処理部３１ａ（３２ａ〜３４ａ）から磁気抵抗素子３１（３２〜３４）に効率良く伝達される。従って、熱エネルギーにより磁気抵抗素子３１（３２〜３４）を確実に安定化させることができる。要するに、オフセット電圧Ｅ１２の経時変化を抑制することができる。 (3) Heat applied to the heat-treated parts 31a (32a to 34a) connected to the magnetoresistive elements 31 (32 to 34) is transmitted from the heat-treated parts 31a (32a to 34a) to the magnetoresistive elements 31 (32 to 34). ) Is transmitted efficiently. Therefore, the magnetoresistive element 31 (32 to 34) can be reliably stabilized by the heat energy. In short, a change with time of the offset voltage E12 can be suppressed.

（４）磁気抵抗素子３１（３２〜３４）に繋がっていない被熱処理部３１ｂ（３２ｂ〜３４ｂ）に熱が付与される前後において電流経路は変化させられない。このため、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）の電気抵抗値Ｒ１（Ｒ２〜Ｒ４）は変化させられず、磁気センサ１の性能は低下しない。従って、性能を維持することができる。 (4) The current path is not changed before and after heat is applied to the heat-treated parts 31b (32b to 34b) not connected to the magnetoresistive elements 31 (32 to 34). For this reason, the electrical resistance values R1 (R2 to R4) of the magnetoresistive elements 31 (32 to 34) are not changed, and the performance of the magnetic sensor 1 is not deteriorated. Therefore, performance can be maintained.

（５）レーザにより被熱処理部３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂが切断されるとき、層間絶縁膜４０やパッシベーション膜６０も切断される。このため、磁気抵抗素子３１〜３４の各々が層間絶縁膜４０やパッシベーション膜６０から受ける応力の度合が緩和される。そして、これにより、該応力に起因する電気抵抗値Ｒ１〜Ｒ４の経時変化が抑制される。従って、オフセット電圧Ｅ１２の経時変化を抑制することができる。 (5) When the thermal processing parts 31a to 34a and 31b to 34b are cut by the laser, the interlayer insulating film 40 and the passivation film 60 are also cut. For this reason, the degree of stress that each of the magnetoresistive elements 31 to 34 receives from the interlayer insulating film 40 and the passivation film 60 is relaxed. And thereby, the time-dependent change of electrical resistance value R1-R4 resulting from this stress is suppressed. Therefore, the change with time of the offset voltage E12 can be suppressed.

尚、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・磁気抵抗素子３１（３２〜３４）に対応して設けられる被熱処理部は、被熱処理部３１ａ（３２ａ〜３４ａ）と被熱処理部３１ｂ（３２ｂ〜３４ｂ）との組み合わせに限定されない。つまり、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）に繋がっている被熱処理部と磁気抵抗素子３１（３２〜３４）に繋がっていない被熱処理部との組み合わせに限定されない。即ち、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）に繋がっている被熱処理部同士の組み合わせであってもよい。或いは、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）に繋がっていない被熱処理部同士の組み合わせであってもよい。 In addition, the said embodiment can also be changed and actualized as follows.
-The heat-treated part provided corresponding to the magnetoresistive element 31 (32-34) is not limited to the combination of the heat-treated part 31a (32a-34a) and the heat-treated part 31b (32b-34b). That is, it is not limited to the combination of the to-be-heated part connected to the magnetoresistive element 31 (32 to 34) and the to-be-heated part not connected to the magnetoresistive element 31 (32 to 34). That is, the combination of the to-be-heat-processed parts connected to the magnetoresistive element 31 (32-34) may be sufficient. Or the combination of the to-be-heat-processed parts which are not connected with the magnetoresistive element 31 (32-34) may be sufficient.

・磁気抵抗素子３１（３２〜３４）に対応して設けられる被熱処理部の数は２つに限定されない。即ち、４つであってもよい。この場合、磁気抵抗素子３１（３２〜３４）の外形形状を四角形（長方形）として扱ったとき、長方形を構成する四辺の各々に沿って１つずつ被熱処理部が設けられていてもよい。 -The number of the to-be-heated parts provided corresponding to the magnetoresistive element 31 (32-34) is not limited to two. That is, four may be sufficient. In this case, when the outer shape of the magnetoresistive element 31 (32 to 34) is handled as a quadrangle (rectangle), one heat-treated portion may be provided along each of the four sides constituting the rectangle.

・磁気抵抗素子３１（３２〜３４）の外形形状を四角形（長方形）として扱ったとき、長方形を構成する四辺のうちの二辺（例えば、２つの長辺）の各々に沿って１つずつ被熱処理部が設けられていてもよい。 When the outer shape of the magnetoresistive element 31 (32 to 34) is handled as a quadrangle (rectangle), one cover is provided along each of two sides (for example, two long sides) of the four sides constituting the rectangle. A heat treatment part may be provided.

・図４に示す態様で、磁気抵抗素子３１〜３４の各々に対応する被熱処理部３１ｃ〜３４ｃが集約されて配置されている構成を採用してもよい。ちなみに、図４に示す態様では、集約されて配置されている被熱処理部３１ｃ〜３４ｃの各々は、互いに分離するように設けられている。このように構成すると、互いに分離するように設けられている被熱処理部３１ｃ〜３４ｃに対してまとめて熱を付与することが可能となる。よって、被熱処理部３１ｃ〜３４ｃの各々に対して別々に熱を付与する必要がない。従って、被熱処理部３１ｃ〜３４ｃに熱を付与する工程の所要時間を短縮することができる。その結果、磁気センサ１の製造コストを低減できる。尚、被熱処理部３１ｃ〜３４ｃの各々において集約されている側とは反対側の端部については、磁気抵抗素子３１〜３４に繋がっていてもよいし、繋がっていなくてもよい。 -In the aspect shown in FIG. 4, you may employ | adopt the structure by which the to-be-heat-treated parts 31c-34c corresponding to each of the magnetoresistive elements 31-34 are arrange | positioned collectively. Incidentally, in the aspect shown in FIG. 4, each of the heat-treated parts 31c to 34c arranged in an integrated manner is provided so as to be separated from each other. If comprised in this way, it will become possible to provide heat collectively to the to-be-heat-treated parts 31c-34c provided so that it may mutually isolate | separate. Therefore, it is not necessary to separately apply heat to each of the heat-treated parts 31c to 34c. Therefore, the time required for the step of applying heat to the heat-treated parts 31c to 34c can be shortened. As a result, the manufacturing cost of the magnetic sensor 1 can be reduced. In addition, about the edge part on the opposite side to the side aggregated in each of the to-be-heat-treated parts 31c-34c, it may be connected to the magnetoresistive elements 31-34, and may not be connected.

・図５に示す態様で、磁気抵抗素子３１〜３４の各々に対応する被熱処理部３１ｄ〜３４ｄが集約されて配置されている構成を採用してもよい。ちなみに、図５に示す態様では、集約されて配置されている被熱処理部３１ｄ〜３４ｄの各々は、互いに繋がるように設けられている。このように構成すると、互いに繋がるように設けられている被熱処理部３１ｄ〜３４ｄに対してまとめて熱を付与することが可能となる。よって、被熱処理部３１ｄ〜３４ｄの各々に対して別々に熱を付与する必要がない。従って、被熱処理部３１ｄ〜３４ｄに熱を付与する工程の所要時間を短縮することができる。その結果、磁気センサ１の製造コストを低減できる。尚、被熱処理部３１ｄ〜３４ｄの各々において集約されている側とは反対側の端部については、磁気抵抗素子３１〜３４に繋がっていてもよいし、繋がっていなくてもよい。 -In the aspect shown in FIG. 5, you may employ | adopt the structure by which the to-be-heat-processed parts 31d-34d corresponding to each of the magnetoresistive elements 31-34 are collected and arrange | positioned. Incidentally, in the aspect shown in FIG. 5, each of the heat-treated parts 31d to 34d arranged in an integrated manner is provided so as to be connected to each other. If comprised in this way, it will become possible to provide heat collectively to the to-be-heat-treated parts 31d-34d provided so that it may mutually connect. Therefore, it is not necessary to separately apply heat to each of the heat-treated parts 31d to 34d. Therefore, the time required for the step of applying heat to the heat-treated parts 31d to 34d can be shortened. As a result, the manufacturing cost of the magnetic sensor 1 can be reduced. In addition, about the edge part on the opposite side to the side integrated in each of to-be-heat-processed parts 31d-34d, it may be connected to the magnetoresistive elements 31-34, and may not be connected.

・磁気抵抗素子３１〜３４の各々を構成する材料は、ニッケルコバルトに限定されない。即ち、磁気抵抗素子３１〜３４の各々を構成する材料として、パーマロイ等の負の磁気特性を有する強磁性体を採用してもよい。 -The material which comprises each of the magnetoresistive elements 31-34 is not limited to nickel cobalt. That is, as a material constituting each of the magnetoresistive elements 31 to 34, a ferromagnetic material having negative magnetic characteristics such as permalloy may be adopted.

・磁気抵抗素子３１〜３４の各々を構成する材料は、負の磁気特性を有する強磁性体に限定されない。即ち、磁気抵抗素子３１〜３４の各々を構成する材料として、正の磁気特性を有する半導体を採用してもよい。このように正の磁気特性を有する半導体としては、インジウムアンチモン、ガリウムヒ素等が挙げられる。 -The material which comprises each of the magnetoresistive elements 31-34 is not limited to the ferromagnetic material which has a negative magnetic characteristic. That is, a semiconductor having positive magnetic characteristics may be adopted as a material constituting each of the magnetoresistive elements 31 to 34. Examples of such a semiconductor having positive magnetic characteristics include indium antimony and gallium arsenide.

・絶縁膜２０を窒化膜（例えば、窒化珪素）により構成してもよい。
・層間絶縁膜４０を酸化膜（例えば、二酸化珪素）により構成してもよい。
・パッシベーション膜６０を酸化膜（例えば、二酸化珪素）により構成してもよい。 The insulating film 20 may be made of a nitride film (for example, silicon nitride).
The interlayer insulating film 40 may be composed of an oxide film (for example, silicon dioxide).
The passivation film 60 may be composed of an oxide film (for example, silicon dioxide).

・層間絶縁膜４０とパッシベーション膜６０とを互いに異なる材料により構成してもよい。例えば、層間絶縁膜４０を窒化膜により構成する一方でパッシベーション膜６０を酸化膜により構成してもよい。 The interlayer insulating film 40 and the passivation film 60 may be made of different materials. For example, the interlayer insulating film 40 may be composed of a nitride film while the passivation film 60 may be composed of an oxide film.

・磁気センサ以外のセンサ装置に具体化してもよい。例えば、磁気以外に、光、熱、圧力、静電容量、電圧等の変化（物理変化）に応じて電気信号が変化するセンサエレメントを有するセンサ装置に具体化してもよい。 -You may actualize in sensor apparatuses other than a magnetic sensor. For example, in addition to magnetism, a sensor device having a sensor element in which an electrical signal changes in accordance with changes (physical changes) such as light, heat, pressure, capacitance, and voltage may be embodied.

・センサエレメントは、物理変化に応じて電気抵抗値が変化するものに限定されない。つまり、センサエレメントは、物理変化に応じて電流や電圧等の電気信号が変化するものであってもよい。 The sensor element is not limited to one whose electrical resistance value changes according to a physical change. That is, the sensor element may change an electric signal such as current or voltage in accordance with a physical change.

本実施形態の磁気センサの平面図。The top view of the magnetic sensor of this embodiment. 本実施形態の磁気センサの要部断面図。The principal part sectional drawing of the magnetic sensor of this embodiment. 磁気センサの電気回路図。The electric circuit diagram of a magnetic sensor. 他の実施形態の磁気センサの平面図。The top view of the magnetic sensor of other embodiment. 他の実施形態の磁気センサの平面図。The top view of the magnetic sensor of other embodiment.

Explanation of symbols

１…磁気センサ（センサ装置）、３１〜３４…磁気抵抗素子（センサエレメント）、３１ａ〜３４ａ，３１ｂ〜３４ｂ，３１ｃ〜３４ｃ，３１ｄ〜３４ｄ…被熱処理部、Ｒ１〜Ｒ４…電気抵抗値。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic sensor (sensor apparatus), 31-34 ... Magnetoresistive element (sensor element), 31a-34a, 31b-34b, 31c-34c, 31d-34d ... Heat-treated part, R1-R4 ... Electrical resistance value.

Claims

In a sensor device that detects a physical change based on changes in electrical signals of a plurality of sensor elements in accordance with a physical change,
Corresponding to each of the plurality of sensor elements, a heat-treated portion to be heated and melted is provided,
The heat-treated portion is at a position shifted from the corresponding sensor element, and is connected to the sensor element so as to branch from the sensor element, or at a position shifted from the corresponding sensor element, and the sensor element and provided so as to be isolated against the sensor element not connected, so that a current path is not changed before and after the heat is given to the portion to be thermally processed, between the corresponding sensor element and the portion to be thermally processed A sensor device characterized in that a closed circuit is not formed.

The sensor device according to claim 1,
Each of the plurality of sensor elements has a pattern that can be drawn with one stroke,
When the outer shape of the corresponding sensor element is handled as a quadrangle, the heat-treated portion branches from the sensor element along the side that forms the quadrangle, or the sensor element along the side that forms the quadrangle In order to prevent the current path from changing before and after heat is applied to the heat- treated portion, the group composed of the corresponding sensor element and the heat-treated portion is A sensor device characterized by having a pattern impossible.

The sensor device according to claim 1 or 2 ,
One end of the heat-treated portion is a position shifted from the corresponding sensor element, and is connected to the sensor element so as to branch from the sensor element, or is a position shifted from the corresponding sensor element, It is arranged so as not to be connected to the sensor element and to be isolated from the sensor element, and the other end portions of the respective heat-treated parts corresponding to each of the plurality of sensor elements are arranged in an aggregated manner. Sensor device.

The sensor device according to claim 3 ,
The other end part of each of the some to-be-heat-processed part arrange | positioned collectively is provided so that it may isolate | separate from each other.

The sensor device according to claim 3 ,
The other end part of each of the some to-be-heat-processed part arrange | positioned collectively is provided so that it may mutually connect, The sensor apparatus characterized by the above-mentioned.

In the sensor device according to any one of claims 1 to 5 ,
The sensor element has an electric resistance value that changes in accordance with a physical change.