JP6073565B2 - 磁気抵抗素子 - Google Patents
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Description
本発明は、外部磁場強度を検知する磁気抵抗素子に関する。
一般に、磁気抵抗素子は、素子の入力端子間にバイアスをかけ、周囲の磁界の変化に応じて素子内を流れるキャリアの行路が変化することにより、出力端子に起電力が生じたり、素子の抵抗値が変化したりすることにより磁界強度の測定を行う素子である。
この磁気抵抗素子の用途としては、紙幣などに代表されるような磁気印刷物の磁気パターンを検出する素子、強磁性体からなる歯車の回転を検出する素子などがある。
磁気抵抗素子の磁気抵抗効果は、次式（１）、（２）で表すことができる。
（ΔＲ／Ｒ０）∝（μ×Ｂ）2：低印加磁界時 ……（１）
（ΔＲ／Ｒ０）∝（μ×Ｂ） ：高印加磁界時 ……（２）
（ΔＲ／Ｒ０）∝（μ×Ｂ）2：低印加磁界時 ……（１）
（ΔＲ／Ｒ０）∝（μ×Ｂ） ：高印加磁界時 ……（２）
なお、（１）、（２）式中のΔＲ＝ＲＢ−Ｒ０であり、ＲＢは磁界中での抵抗値Ｒ０は、無磁界での抵抗値である。また、μは電子移動度、Ｂは印加磁界である。ΔＲ／Ｒ０は磁気抵抗素子の感度に相当し、低磁場中では電子移動度μの２乗に比例し、高磁場中では電子移動度μに比例する。よって、磁気抵抗素子では、より高い感度（ΔＲ／Ｒ０）を得るために、電子移動度μの高いＩｎＳｂのバルクや、真空蒸着法により形成した薄膜などが使用されている。
このような磁気抵抗素子の例として、基板上に化合物半導体薄膜がミアンダ状に形成され、その上に短絡電極が複数形成された構造（例えば、特許文献１参照）や、コルビノ構造が知られている。コルビノ構造の磁気抵抗素子は、半導体を中心電極とリング状電極とにより挟んだものである。中心電極を中心として、半導体、リング状電極が同心円上に配置される。コルビノ構造は、ホール効果による電荷の蓄積がないので、大きな磁気抵抗効果が得られる（例えば、特許文献２参照。）。
歯車検出や紙幣認識といった用途では、決まったピッチの磁性体を検出するため、一定の間隔で、一定の面積が検出できるように磁気抵抗素子を配置する必要がある。しかしながらコルビノ構造では、内側電極層からリードの引きだしができないためこれらの用途に使用することができない。そこで、コルビノ形磁気抵抗素子を２等分した形の構成を有するハーフコルビノ形の対を対抗させ、複数個基板上に直列に接続した構造が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
しかしながら、この構成ではハーフコルビノ素子の１対のうち片方のみしか有効に利用できておらず、また、磁気抵抗効果が不十分なため、同心円状の短絡電極を複数形成する必要があった。さらには、電極層を広面積に配置しているため、単位面積あたりの抵抗値が低下し、例えば半導体素子の小型化を実現させようとした場合に、十分な素子抵抗が得られないという問題があった。
本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、工業的製造が容易な方法で、歯車検出や紙幣認識といった用途に実用可能で、高い磁気抵抗効果を有し、抵抗も維持した磁気抵抗素子を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る磁気抵抗素子は、基板上に形成された化合物半導体膜からなる感磁部と、上記感磁部の上部に、上記感磁部の１／３以下の幅で配置される感磁部接続電極と、上記感磁部接続電極と分離し、上記感磁部に、上記感磁部接続電極の接続幅よりも広い幅で接続される短絡電極とを備え、上記短絡電極の形状は、上記感磁部接続電極と上記感磁部とが接続する接続電極接続部から遠ざかるにつれて、上記接続電極接続部と上記短絡電極との間の距離が徐々に長くなる部分を有するように形成され、上記感磁部、上記感磁部接続電極、及び、上記短絡電極からなるユニットを複数個直列に接続し、上記感磁部接続電極と、隣接する上記短絡電極とが接続されることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に係る磁気抵抗素子は、上記感磁部接続電極と、上記短絡電極とが、連続した同一の金属で構成されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項３に係る磁気抵抗素子は、基板上に形成された化合物半導体膜からなる２つ以上の感磁部と、外部接続用の３つの端子電極とを備えることを特徴とする。
また、本発明の請求項４に係る磁気抵抗素子は、基板上に形成された化合物半導体膜からなる４つ以上の短冊状の感磁部と、外部接続用の４つの端子電極とを備える磁気抵抗素子において、上記感磁部が並行に形成され、上記感磁部からなる抵抗体がフルブリッジ構造に接続されることを特徴とする。
また、本発明の請求項５に係る磁気抵抗素子は、上記感磁部の上に保護膜が形成され、上記感磁部接続電極の下に上記保護膜がないエリアを形成することにより、上記感磁部接続電極と上記感磁部とを接続することを特徴とする。
また、本発明の請求項６に係る磁気抵抗素子は、上記感磁部接続電極の上記感磁部との接続部から上記短絡電極の中央部までの距離Ｌよりも、上記感磁部接続電極の上記感磁部との接続部と上記短絡電極の中央部以外との距離の方が長いことを特徴とする。
また、本発明の請求項７に係る磁気抵抗素子は、上記感磁部が四角形であることを特徴とする。
また、本発明の請求項８に係る磁気抵抗素子は、電流の進行方向に対して垂直な方向に上記短絡電極が形成されることを特徴とする。
また、本発明の請求項９に係る磁気抵抗素子は、上記感磁部が四角形であって、電流の進行方向に対して平行方向の感磁部端部にも短絡電極を形成することを特徴とする。
また、本発明の請求項９に係る磁気抵抗素子は、上記感磁部が四角形であって、電流の進行方向に対して平行方向の感磁部端部にも短絡電極を形成することを特徴とする。
また、本発明の請求項１０に係る磁気抵抗素子は、上記感磁部接続電極の上記感磁部との接続部から上記短絡電極の中央部までの距離Ｌと、感磁部の幅Ｗの比率Ｌ／ＷがＬ／Ｗ＝０．０５以上１．２５以下であることを特徴とする。
また、本発明の請求項１１に係る磁気抵抗素子は、上記感磁部、上記感磁部接続電極、及び、上記短絡電極からなるユニット毎に、上記感磁部が分断されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項１２に係る磁気抵抗素子は、上記化合物半導体膜は、ＩｎＡｓyＳｂ(1-y)（０≦ｙ≦１）からなる薄膜であることを特徴とする。
また、本発明の請求項１３に係る磁気抵抗素子は、上記基板は、Ｓｉ基板またはＧａＡｓ基板であることを特徴とする。
本発明の磁気抵抗素子によれば、感磁部の短冊、オフセット電圧を小さくして、検出精度を向上させた磁気抵抗素子を工業的に容易に提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、複数の図面において同一の符号は同一物を表し、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の一実施形態に係る磁気抵抗素子１００を示したものであり、図１（ａ）は、磁気抵抗素子を示す構成図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の部分の拡大構成図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）と同様の部分の断面図である。
図１において、磁気抵抗素子１００は、絶縁基板１１１と、絶縁基板１１１上にあって、化合物半導体膜１１２ａから成る感磁部１１２と、感磁部１１２の上部または側面に形成された電極１１３と、感磁部１１２間を接続するための接続電極１１５を備え、これらの構成ユニットが少なくとも４つ以上直列に接続される。電極１１３は、感磁部１１２の上部に感磁部１１２の１／３以下の幅で配置される感磁部接続電極１１３ａと、感磁部１１２に感磁部接続電極１１３ａの接続幅よりも広い幅で接続される短絡電極１１３ｂと、感磁部接続電極１１３ａと感磁部１１２との接続部である接続電極接続部１１３ｃとを備える。また、磁気抵抗素子１００は、さらに、接続電極１１５及び感磁部１１２を形成する化合物半導体膜１１２ａを保護するための保護膜１１６を備え、保護膜１１６は、短絡電極１１３ｂと接続電極接続部１１３ｃ以外の領域に形成される。
感磁部１１２の幅Ｗに対して、感磁部１１２で接続された接続電極接続部１１３ｃと短絡電極１１３ｂとの間の距離Ｌは、長くなればホール効果による電荷の蓄積が発生し、磁気抵抗効果が下がり、Ｌが短くなれば抵抗値が下がるので、Ｌ／Ｗ＝０．０５〜１．２５の範囲が好ましい。より好ましくは０．１〜０．７である。
これらの構成ユニットの直列に配置した数は、上限を制限するものではないが、少ないと抵抗値が小さくなり、数が多いとチップサイズが大きくなるため、４個以上１０００個以下が好ましい。また、より好ましくは、２０個以上２００個以下である。また、図１に示す、磁気抵抗素子１００は、外部との電気的接続を行うための４つの取り出し電極１１４を備え、これにより、取り出し電極１１４に外部端子を接続することによって、感磁部１１２からなる抵抗体がフルブリッジ構造に接続される。なお、本発明に関しては、接続端子数を制限するものではなく、２端子や３端子、あるいは５端子以上であっても良い。
図１では、感磁部として長方形の短冊上に電極を配置した構造を示したが、図２に示す別の実施形態２００のように、ユニット毎に感磁部２１２を分断した構造としてもよい。本発明では、感磁部の分断有無を指定するものではないが、このようにユニット毎に感磁部を分断した構造の方が磁気抵抗効果に関与しない感磁部が存在せず抵抗値が高くできるため、より好ましい。
また、分断した感磁部１１２の形状は、長方形が結晶構造上、及び、加工性の観点で好ましいが、図３に示すように、例えば、円形状等であっても良い。
また、図１に示すように、保護膜１１６を形成し、感磁部１１２と接続する部分の保護膜１１６を除去して接続電極接続部１１３ｃと感磁部１１２を接続した構造の方が、配線電極による抵抗低下がないため好ましいが、図４に示すように、感磁部１１２と電極１１３の間に保護膜１１６を介さずに積層する構造であっても良い。なお、図４において、図４（ａ）は、感磁部を分断していない場合を示し、図４（ｂ）は、感磁部を分断している場合を示す。このような構造の場合も、上述のように、感磁部１１２を分断している方が好ましい。
また、短絡電極１１３ｂの形状は、円形であっても良いが、感磁部の電流方向について垂直である方が、電子が磁場中に曲げられた際に、進行経路が長くなり、結果的に磁気抵抗効果が高くなるため好ましい。また、より好ましくは、図３（ａ），（ｂ），（ｈ）に示すように、接続電極接続部１１３ｃから遠ざかるにつれ距離が長くなる構造が望ましい。例えば、６００ｍＴで移動度４００００ｃｍ2／（Ｖ・ｓ）の場合は、電子の進行方向は、進行方向に対して６７°の方向に曲げられるため、長方形の感磁部１１２とした場合、図１、図２、図３（ａ）に示したように、短絡電極１１３ｂは電流進行方向の感磁部側面にも接続した構造の方が、より高磁場での電荷の蓄積が緩和できるため好ましい。
磁気抵抗素子１００の感磁部１１２を構成する化合物半導体膜１１２ａは、ＩｎＳｂやＩｎＡｓのバルク、あるいは、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、またはＩｎＡｓyＳｂ(1-y)（０≦ｙ≦１）、ＩｎaＡｌbＧａ(1-a-b)ＡｓxＳｂ(1-x)（０≦ａ＋ｂ≦１、０≦ｘ≦１）からなる薄膜であることが好ましいが、本発明においては、その構成元素に限定するものではない。また、Ｓｉや、Ｓｎ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｇｅ、またはＣなどの不純物をドープしたものであっても良い。
化合物半導体膜１１２ａが薄膜である場合、薄膜を形成する方法としては、真空蒸着法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法などが好ましいが、必ずしもこれらの形成方法でなくても良い。
感磁部接続電極１１３ａ、短絡電極１１３ｂ、接続電極接続部１１３ｃ、取り出し電極１１４、および、接続電極１１５は、蒸着法、スパッタ法、またはめっき法などを使用して形成され、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ単層、または、Ｔｉ／Ａｕ、Ｎｉ／Ａｕ、Ｃｒ／Ｃｕ、Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ、Ｔｉ／Ａｕ／Ｎｉ、Ｃｒ／Ａｕ／Ｎｉ、Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｎｉ、ＮｉＣｒ／Ａｕの積層などとしても良いが、これらの構成元素を限定するものではない。
感磁部接続電極１１３ａ、短絡電極１１３ｂ、接続電極接続部１１３ｃ、取り出し電極１１４、および、接続電極１１５は、必ずしも同じ電極構造でなくても良いが、同じ電極構造とし、同じ工程で形成する方が工業的には好ましい。また、電極厚は厚いと製造時間が長くなってしまうため工業的に不利であり、薄いと抵抗値が高くなってしまうため、例えば０．１〜１．５μｍが好ましい。より好ましくは０．３〜１μｍであり、さらに好ましくは０．３〜０．７μｍである。
化合物半導体膜１１２ａを保護するための保護膜１１６は、一般的には絶縁性無機質材料であることが好ましい。保護膜１１６には、例えば、窒化シリコンや酸化ケイ素等の薄膜を、プラズマＣＶＤ法等により１５０〜５００ｎｍ程度形成したものが使用されるが、本発明においては、保護膜１１６の有無、種類、および膜厚を規定するものではない。
そして、このようにして形成された磁気抵抗素子１００において、図１に示すように、素子外部に形成されるモールド樹脂による、化合物半導体膜１１２ａからなる感磁部１１２や各電極１１３への圧力や面内応力を緩和する目的で、感磁部１１２および短絡電極１１３上を覆うように軟樹脂層１１７が形成されることが多い。この軟樹脂層１１７には、一般的に、１〜３００μｍのシリコン系樹脂や、１〜１０μｍ厚のゴム系樹脂が使用されるが、本発明においては、軟樹脂層１１７の有無、種類、および膜厚を規定するものではない。
次に、本発明の一実施形態に係る例として、４つの取り出し電極を有する磁気抵抗素子の製造方法について説明する。
図５（ａ）〜（ｅ）は、図２に示す、磁気抵抗素子２００と同様の磁気抵抗素子５００の製造プロセスフローを示す図であって、図２（ａ）に示すＸ−Ｙ断面図を示す図である。簡便化のため、２ユニット部のみを表記している。製造プロセスには、通常のフォトグラフィーの技術を使用することができる。
まず、図５（ａ）に示すように、まず、絶縁基板５１１上に化合物半導体膜５１２ａを成膜する。絶縁基板５１１としては、例えば、厚さ６２５μｍのＧａＡｓ基板を適用することができる。また、絶縁基板５１１として、Ｓｉ基板を適用することもできる。上記化合物半導体膜５１２ａとして、例えばＩｎＳｂ膜を成膜する。
次に、図５（ｂ）に示すように、化合物半導体膜５１２ａ上に、感磁部５１２形成用のマスクパターンを露光・現像し、その後、化合物半導体膜５１２ａを、塩酸・過酸化水素系のエッチング液で所望の形状にメサエッチングして、絶縁基板５１１上に感磁部５１２を形成する。感磁部５１２の形成方法は、ドライ方式でもよく、塩酸・過酸化水素系以外のエッチング液を使用してもよい。そして、保護膜５１６としての窒化シリコン膜を、プラズマＣＶＤ法により感磁部５１２の上に例えば、１５０ｎｍ程度形成する。
次いで、図５（ｃ）に示すように、感磁部５１２上の、感磁部接続電極５１３ａ、接続電極接続部５１３ｃ、取り出し電極５１４、および、接続電極５１５を形成する部分の保護膜５１６としての窒化シリコン膜を、感磁部接続電極５１３ａ、短絡電極５１３ｂを形成する部分よりも狭い範囲で反応性イオンエッチング装置を使用して除去すると共に、取り出し電極５１４および接続電極５１５を形成する部分の窒化シリコン膜（保護膜５１６）を除去する。
次いで、図５（ｄ）に示すように、フォトリソグラフィー、リフトオフ法を使用して、感磁部接続電極５１３ａ、短絡電極５１３ｂ、接続電極接続部５１３ｃ、取り出し電極５１４、および、接続電極５１５を形成する。感磁部接続電極５１３ａ、短絡電極５１３ｂ、接続電極接続部５１３ｃ、取り出し電極５１４、および、接続電極５１５は、前述のように、蒸着法、スパッタ法、またはめっき法などを使用して形成し、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｕ単層或いは、前述のようにこれらを含む積層に形成される。
最後に、図５（ｅ）に示すように、感磁部５１２、感磁部接続電極５１３ａ、短絡電極５１３ｂ、及び、接続電極接続部５１３ｃ全面を覆うように、軟樹脂層５１７をフォトリソグラフィーにより形成する。
これにより、４つの入出力用の取り出し電極（端子電極）５１４を有し、各取り出し電極５１４間に、感磁部５１２と、感磁部接続電極５１３ａと、短絡電極５１３ｂと、接続電極接続部５１３ｃとを有する４端子構成の磁気抵抗素子５００を、フォトリソグラフィーを応用して作成することができる。
また、化合物半導体膜５１２ａを形成する化合物半導体は閃亜鉛鉱構造の化合物半導体であればよく、バルクであっても良い。また、各電極５１３乃至５１５を形成した後に保護膜５１６を形成しても良く、保護膜５１６の種類は窒化シリコンでなくても良い。保護膜５１６を除去する方法は、反応性イオンエッチングではなく、他のドライエッチングやウエットエッチング方式であっても良い。
また、感磁部接続電極５１３ａ、短絡電極５１３ｂ、接続電極接続部５１３ｃ、取り出し電極５１４、および、接続電極５１５とは２度に分けて形成しても良い。また、取り出し電極５１４及び接続電極５１５と、感磁部接続電極５１３ａ、短絡電極５１３ｂ、及び、接続電極接続部５１３ｃとは異なる電極材料で形成してもよく、また、取り出し電極５１４と接続電極５１５とも異なる電極材料で形成してもよい。
ここで、化合物半導体膜５１２ａが薄膜状半導体層に対応し、取り出し電極５１４が入出力電極に対応し、短絡電極５１３ｂを形成するＡｕ層が金属層に対応している。
以下に、本発明の実施例を説明する。なお、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
まず、厚さ０．６３ｍｍの半絶縁性ＧａＡｓ単結晶基板５１１上に、分子線エピタキシー法を使用して、ＳｎドープＩｎＳｂ薄膜５１２ａをエピタキシャル成長させた（図５（ａ））。
まず、厚さ０．６３ｍｍの半絶縁性ＧａＡｓ単結晶基板５１１上に、分子線エピタキシー法を使用して、ＳｎドープＩｎＳｂ薄膜５１２ａをエピタキシャル成長させた（図５（ａ））。
次に、ＧａＡｓ基板５１１上に成膜したＩｎＳｂ薄膜５１２ａの表面にフォトレジストを均一に塗布し、露光・現像した後に、塩酸・過酸化水素系のエッチング液でメサエッチングし、ＩｎＳｂ薄膜５１２ａからなる感磁部５１２を形成した（図５（ａ））。
感磁部としてのＩｎＳｂ薄膜５１２ａの上に、保護膜５１６として窒化シリコン薄膜をプラズマＣＶＤ法で１５０ｎｍ形成した（図５（ｂ））。
その後、再度フォトレジストを塗布した後に、感磁部接続電極５１３ａ、短絡電極５１３ｂ、接続電極接続部５１３ｃ、取り出し電極５１４、および、接続電極５１５の端部を形成する部分の窒化シリコン薄膜５１２ａを、ＣＦ4ガスにより反応性イオンエッチング装置を用いて除去した（図５（ｃ））。
続いてフォトレジストを塗布して、露光・現像を行って、感磁部接続電極５１３ａ、短絡電極５１３ｂ、接続電極接続部５１３ｃ、取り出し電極５１４、及び、接続電極５１５を形成するための電極形成用のフォトレジストマスクを形成した。
次に、真空蒸着法により、感磁部接続電極５１３ａ、短絡電極５１３ｂ、接続電極接続部５１３ｃ、取り出し電極５１４、及び、接続電極５１５を蒸着し、リフトオフ法で感磁部接続電極５１３ａ、短絡電極５１３ｂ、接続電極接続部５１３ｃ、取り出し電極５１４、及び、接続電極５１５を形成した。これら電極は、Ｔｉ／Ａｕの積層構造とした、１層目のＴｉを形成後、真空中で引き続き２層目のＡｕを形成した。各電極５１３乃至５１５の厚さは、Ｔｉ／Ａｕ＝１００ｎｍ／４５０ｎｍとした（図５（ｄ））。
次に、モールド樹脂による圧力や面内応力を緩和するために、感磁部５１２、感磁部接続電極５１３ａ、短絡電極５１３ｂ、及び、接続電極接続部５１３ｃを含む全面に軟樹脂層５１７としてゴム系樹脂を形成した（図５（ｅ））。
このようにして、上述の図５と同様の手順で、化合物半導体膜５１２ａを感磁部５１２とし、半導体感磁部５１２の列が１素子あたり８列であり、取り出し電極５１４間に、複数の感磁部５１２、感磁部接続電極５１３ａ、短絡電極５１３ｂ、接続電極接続部５１３ｃを有する４端子の磁気抵抗素子５００を複数製作した。感磁部５１２は、分断した構造であり、長方形に加工した。また、感磁部５１２と接続する部分の保護膜５１６を除去して接続電極接続部５１３ｃと感磁部５１２を接続する構造とした。短絡電極５１３ｂは、感磁部５１２の電流方向について垂直に配置し、さらに、電流進行方向の感磁部側面にも接続する構造とした。感磁部５１２の幅Ｗは７５μｍ、感磁部５１２で接続された接続電極接続部５１３ｃと短絡電極５１３ｂとの間の距離Ｌは１８μｍ、Ｌ／Ｗ＝０．２４とした。これらの構成ユニットの直列に配置した数は、１２個であった。
次に、このようにして製作した磁気抵抗素子５００に対し、これらを評価するための試験を行った。この試験は次の手順で行った。
裏面研削によって、ＧａＡｓ基板５１１を所定の厚さに研磨し、リードフレーム上に接着剤で接着した後に、プラスチックパッケージでモールドした。その後、磁場中の抵抗を測定して磁気抵抗効果を評価した。
半導体層と、サイズが幅４．４ｍｍ、奥行き４．４ｍｍ、高さ５ｍｍのＳｍＣｏ磁石との距離を０．４５ｍｍとし、半導体層と磁性歯車との距離を０．１５ｍｍとして磁場シュミレーションし、得られた磁気抵抗効果より、５Ｖ印加時の出力振幅電圧をシミュレーションしたところ、７１１ｍＶと高い出力が得られた。
特性評価として磁場中での抵抗値を測定し、磁気抵抗変化率を計算した。その結果を後述する比較例を含めて、図６に示す。このときの抵抗値は１６０Ωであった。例えば、６００ｍＴでの磁気抵抗変化率は、３３０％と非常に大きな値となった。
（比較例１）
図７は、比較のために使用した、従来の磁気抵抗素子の一例を示す構成図である。
図７に示すように、従来の磁気抵抗素子７００は、基板上に化合物半導体薄膜がミアンダ状に形成され、その上に短絡電極が複数形成された構造でパターンを形成した。作成フローは実施例１と同様に行った。短絡電極間が磁気を検出する１ユニットとなるが、直列に接続したユニット数は１２個であった。また、このときの抵抗値は７５Ωであった。また、６００ｍＴでの磁気抵抗変化率は２７０％と実施例１よりも低い値となった。
図７は、比較のために使用した、従来の磁気抵抗素子の一例を示す構成図である。
図７に示すように、従来の磁気抵抗素子７００は、基板上に化合物半導体薄膜がミアンダ状に形成され、その上に短絡電極が複数形成された構造でパターンを形成した。作成フローは実施例１と同様に行った。短絡電極間が磁気を検出する１ユニットとなるが、直列に接続したユニット数は１２個であった。また、このときの抵抗値は７５Ωであった。また、６００ｍＴでの磁気抵抗変化率は２７０％と実施例１よりも低い値となった。
比較例１も実施例１と同様に、半導体層と、サイズが幅４．４ｍｍ、奥行き４．４ｍｍ、高さ５ｍｍのＳｍＣｏ磁石との距離を０．４５ｍｍとし、半導体層と磁性歯車との距離を０．１５ｍｍとして磁場シュミレーションし、得られた磁気抵抗効果より、５Ｖ印加時の出力振幅電圧をシミュレーションしたところ、６１５ｍＶと実施例１よりも低い出力となった。
以上のように、本発明によれば、感磁部の短冊、オフセット電圧を小さくして、検出精度を向上させた磁気抵抗素子を工業的に容易に提供することができる。
１００，２００，５００ 磁気抵抗素子
１１１，２１１，５１１ 絶縁基板
１１２，２１２，５１２ 感磁部
１１２ａ，２１２ａ，５１２ａ 化合物半導体膜などの磁気抵抗体膜
１１３、２１３、５１３ 電極
１１３ａ，２１３ａ，５１３ａ 感磁部接続電極
１１３ｂ，２１３ｂ，５１３ｂ 短絡電極
１１３ｃ，２１３ｃ，５１３ｃ 接続電極接続部
１１４，２１４，５１４ 取り出し電極
１１５，２１５，５１５ 接続電極
１１６，２１６，５１６ 保護膜
１１７，２１７，５１７ 軟樹脂層
１１１，２１１，５１１ 絶縁基板
１１２，２１２，５１２ 感磁部
１１２ａ，２１２ａ，５１２ａ 化合物半導体膜などの磁気抵抗体膜
１１３、２１３、５１３ 電極
１１３ａ，２１３ａ，５１３ａ 感磁部接続電極
１１３ｂ，２１３ｂ，５１３ｂ 短絡電極
１１３ｃ，２１３ｃ，５１３ｃ 接続電極接続部
１１４，２１４，５１４ 取り出し電極
１１５，２１５，５１５ 接続電極
１１６，２１６，５１６ 保護膜
１１７，２１７，５１７ 軟樹脂層
Claims (15)
- 基板上に形成された化合物半導体膜からなる感磁部と、
前記感磁部の上部に、前記感磁部の１／３以下の幅で配置される感磁部接続電極と、
前記感磁部接続電極と分離し、前記感磁部に、前記感磁部接続電極の接続幅よりも広い幅で接続される短絡電極と
を備え、
前記短絡電極の形状は、前記感磁部接続電極と前記感磁部とが接続する接続電極接続部から遠ざかるにつれて、前記接続電極接続部と前記短絡電極との間の距離が徐々に長くなる部分を有するように形成され、
前記感磁部、前記感磁部接続電極、及び、前記短絡電極からなるユニットを複数個直列に接続し、
前記感磁部接続電極と、隣接する前記短絡電極とが接続されることを特徴とする磁気抵抗素子。 - 前記感磁部接続電極と、前記短絡電極とが、連続した同一の金属で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。
- 基板上に形成された化合物半導体膜からなる２つ以上の感磁部と、
外部接続用の３つの端子電極と
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気抵抗素子。 - 基板上に形成された化合物半導体膜からなる４つ以上の短冊状の感磁部と、
外部接続用の４つの端子電極と
を備える磁気抵抗素子において、
前記感磁部が並行に形成され、前記感磁部からなる抵抗体がフルブリッジ構造に接続されることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気抵抗素子。 - 前記感磁部の上に保護膜が形成され、前記感磁部接続電極の下に前記保護膜がないエリアを形成することにより、前記感磁部接続電極と前記感磁部とを接続することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子。
- 前記感磁部接続電極の前記感磁部との接続部から前記短絡電極の中央部までの距離Ｌよりも、前記感磁部接続電極の前記感磁部との接続部と前記短絡電極の中央部以外との距離の方が長いことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子。
- 前記感磁部が四角形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子。
- 電流の進行方向に対して垂直な方向に前記短絡電極が形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子。
- 前記感磁部が四角形であって、電流の進行方向に対して平行方向の感磁部端部にも短絡電極を形成することを特徴とする請求項８に記載の磁気抵抗素子。
- 前記感磁部接続電極の前記感磁部との接続部から前記短絡電極の中央部までの距離Ｌと、感磁部の幅Ｗの比率Ｌ／ＷがＬ／Ｗ＝０．０５以上１．２５以下であることを特徴とする請求項７または９に記載の磁気抵抗素子。
- 前記感磁部、前記感磁部接続電極、及び、前記短絡電極からなるユニット毎に、前記感磁部が分断されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子。
- 前記化合物半導体膜は、ＩｎＡｓyＳｂ(1-y)（０≦ｙ≦１）からなる薄膜であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子。
- 前記基板は、Ｓｉ基板またはＧａＡｓ基板であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子。
- 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子により紙幣の磁気パターンを検出することを特徴とする紙幣認識装置。
- 請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子により強磁性体からなる歯車の回転を検出することを特徴とする歯車検出装置。
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