JP6491441B2 - ホールセンサ基板構造およびホールセンサ - Google Patents
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Description
比較例に係るホールセンサ1Aの模式的断面構造は、図12に示すように表される。
実施の形態に係るホールセンサ基板構造の模式的断面構造は、図1〜図3に示すように表される。
実施の形態に係るホールセンサ1の模式的平面パターン構成は、図4に示すように表される。また、実施の形態に係るホールセンサであって、図4のI−I線に沿う模式的断面構造例1は、図5に示すように表され、図4のI−I線に沿う模式的断面構造例2は、図6に示すように表され、図4のI−I線に沿う模式的断面構造例3は、図7に示すように表される。
構造例1では、図5に示すように、感磁層14と第2磁性薄膜12の側面に段差構造を備え、第1パッド電極P1(24)・第3パッド電極P3(26)は、感磁層14上に配置されると共に、段差構造の側面および段差底面の基板10上に配置された絶縁層22を介して延在して配置されている。
構造例2では、図6に示すように、感磁層14は平坦化構造を備え、第1パッド電極P1(24)・第3パッド電極P3(26)は、感磁層14上に配置されると共に、感磁層14上に配置された絶縁層22上に延在して配置されている。
構造例3では、図7に示すように、感磁層14は平坦化構造を備え、第1パッド電極P1(24)・第3パッド電極P3(26)は、感磁層14上に配置されると共に、感磁層14上に配置された絶縁層22/第1磁性薄膜16上に延在して配置されている。
パッケージ封止された実施の形態に係るホールセンサ1の模式的断面構造は、図8に示すように表される。
一様な磁界H中の非磁性体50による磁束52は模式的に図9(a)に示すように表され、一様な磁界H中の磁性体56による磁束54は模式的に図9(b)に示すように表される。
実施の形態に係るホールセンサ1に適用可能なGaAsエピタキシャル層11/GaAs基板10の模式的断面構造は、図10に示すように表される。GaAsエピタキシャル成長層11は、上記の実施の形態に係るホールセンサ1における感磁層14として動作する。GaAsエピタキシャル成長層11は、例えば、1×1016〜5×1017cm- 3程度にドーピングされ、抵抗値コントロールを実施している。GaAsエピタキシャル成長層11の不純物密度を制御して、抵抗値を制御することによって、集磁効果による感度を制御することができる。
実施の形態に係るホールセンサ1におけるホール効果の説明図は、図11に示すように表される。
VH=KH×IC×BO (1)
ここで、積感度KHは、材料および幾何学的寸法によって決まる定数である。
上記のように、本実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、本実施の形態を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
2…ホールセンサ基板構造
10…基板
11…エピタキシャル層
12、16…磁性薄膜
14…感磁層
22…絶縁層
24、26、P1、P2、P3、P4…パッド電極
28…樹脂封止層
301、303…ボンディングワイヤ
30B、32B…ワイヤ接続部
34、36…リードフレーム(電極端子)
50…非磁性体
52、54…磁力線
56…磁性体
H…磁界
BO…印加される磁場(磁束密度)
IH…電流
VH…出力ホール電圧
Claims (28)
- 基板と、
前記基板上に配置された感磁層と、
前記感磁層上に配置された第1磁性薄膜と、
前記基板と前記感磁層との間に配置された第2磁性薄膜と
を備えることを特徴とするホールセンサ基板構造。 - 前記基板は、半導体基板若しくは磁性体基板を備えることを特徴とする請求項1に記載のホールセンサ基板構造。
- 前記基板は、GaAs基板、InAs基板、またはSi基板のいずれかを備えることを特徴とする請求項1に記載のホールセンサ基板構造。
- 前記感磁層は、半導体層若しくは磁性体層を備えることを特徴とする請求項1に記載のホールセンサ基板構造。
- 前記感磁層は、GaAs層、またはInAs層を備えることを特徴とする請求項1に記載のホールセンサ基板構造。
- 前記第1磁性薄膜若しくは前記第2磁性薄膜は、磁性半導体、酸化物磁性体若しくは金属膜のいずれかを備えることを特徴とする請求項1に記載のホールセンサ基板構造。
- 基板と、
前記基板上に配置された感磁層と、
前記感磁層上に配置された第1磁性薄膜と、
前記基板と前記感磁層との間に配置された第2磁性薄膜と
を備えるホールセンサ基板構造であって、
前記基板は、GaAs基板を備え、
前記感磁層は、GaAs層を備え、
前記第1磁性薄膜若しくは前記第2磁性薄膜は、GaMnAs層を備えることを特徴とするホールセンサ基板構造。 - 基板と、
前記基板上に配置された感磁層と、
前記感磁層上に配置された第1磁性薄膜と、
前記基板と前記感磁層との間に配置された第2磁性薄膜と
を備えるホールセンサ基板構造であって、
前記基板は、InAs基板を備え、
前記感磁層は、InAs層を備え、
前記第1磁性薄膜若しくは前記第2磁性薄膜は、InMnAs層を備えることを特徴とするホールセンサ基板構造。 - 前記第1磁性薄膜若しくは前記第2磁性薄膜は、フェライトを備えることを特徴とする請求項1に記載のホールセンサ基板構造。
- 前記第1磁性薄膜若しくは前記第2磁性薄膜は、Co基合金、鉄合金、もしくは磁性体ナノ粒子層のいずれかを備えることを特徴とする請求項1に記載のホールセンサ基板構造。
- 基板と、
前記基板上に配置された感磁層と、
前記感磁層上に配置された第1磁性薄膜と、
前記基板と前記感磁層との間に配置された第2磁性薄膜と、
前記第1磁性薄膜上に配置された絶縁層と、
前記感磁層上に配置されたパッド電極と
を備えることを特徴とするホールセンサ。 - 前記感磁層と前記第2磁性薄膜の側面に段差構造を備え、
前記パッド電極は、前記段差構造の側面および段差底面の前記基板上に延在して配置されることを特徴とする請求項11に記載のホールセンサ。 - 前記感磁層は平坦化構造を備え、
前記パッド電極は、前記感磁層上に延在して配置されることを特徴とする請求項11に記載のホールセンサ。 - 前記感磁層は平坦化構造を備え、
前記パッド電極は、前記第1磁性薄膜上に延在して配置されることを特徴とする請求項11に記載のホールセンサ。 - 前記基板は、半導体基板若しくは磁性体基板を備えることを特徴とする請求項11に記載のホールセンサ。
- 前記基板は、GaAs基板、InAs基板、またはSi基板のいずれかを備えることを特徴とする請求項11に記載のホールセンサ。
- 前記感磁層は、半導体層若しくは磁性体層を備えることを特徴とする請求項11に記載のホールセンサ。
- 前記感磁層は、GaAs層、またはInAs層を備えることを特徴とする請求項11に記載のホールセンサ。
- 前記第1磁性薄膜若しくは前記第2磁性薄膜は、磁性半導体、酸化物磁性体若しくは金属膜のいずれかを備えることを特徴とする請求項11に記載のホールセンサ。
- 前記基板は、GaAs基板を備え、
前記感磁層は、GaAs層を備え、
前記第1磁性薄膜若しくは前記第2磁性薄膜は、GaMnAs層を備えることを特徴とする請求項11に記載のホールセンサ。 - 前記基板は、InAs基板を備え、
前記感磁層は、InAs層を備え、
前記第1磁性薄膜若しくは前記第2磁性薄膜は、InMnAs層を備えることを特徴とする請求項11に記載のホールセンサ。 - 前記第1磁性薄膜若しくは前記第2磁性薄膜は、フェライトを備えることを特徴とする請求項11に記載のホールセンサ。
- 前記第1磁性薄膜若しくは前記第2磁性薄膜は、Co基合金、鉄合金、もしくは磁性体ナノ粒子層のいずれかを備えることを特徴とする請求項11に記載のホールセンサ。
- 前記パッド電極は、クロスバー形状に接続されたことを特徴とする請求項11〜23のいずれか1項に記載のホールセンサ。
- 前記パッド電極は、第1パッド電極、第2パッド電極、第3パッド電極および第4パッド電極を備え、
前記第4パッド電極から前記第2パッド電極方向に電流I H を導通し、前記ホールセンサ中央部に印加される磁場をB O とすると、前記第1パッド電極と前記第3パッド電極と間には、材料および幾何学的寸法によって決まる定数である積感度をK H とすると、
V H =K H ×I H ×B O
で表される出力ホール電圧V H が発生することを特徴とする請求項24に記載のホールセンサ。 - 第1リードフレームおよび第3リードフレームと、
前記第3リードフレーム上に配置された基板と、
前記基板上に配置された感磁層と、
前記感磁層上に配置された第1磁性薄膜と、
前記基板と前記感磁層との間に配置された第2磁性薄膜と、
前記第1磁性薄膜上に配置された絶縁層と、
前記感磁層上に配置された第1パッド電極、第2パッド電極、第3パッド電極および第4パッド電極と、
前記第1リードフレームと前記第1パッド電極との間に接続された第1ボンディングワイヤと、
前記第3リードフレームと前記第3パッド電極との間に接続された第3ボンディングワイヤと、
素子全体をパッケージ封止する樹脂封止層と
を備えることを特徴とするホールセンサ。 - 前記第1パッド電極、前記第2パッド電極、前記第3パッド電極および前記第4パッド電極は、クロスバー形状に接続されたことを特徴とする請求項26に記載のホールセンサ。
- 前記第4パッド電極から前記第2パッド電極方向に電流I H を導通し、前記ホールセンサ中央部に印加される磁場をB O とすると、前記第1パッド電極と前記第3パッド電極と間には、材料および幾何学的寸法によって決まる定数である積感度をK H とすると、
V H =K H ×I H ×B O
で表される出力ホール電圧V H が発生することを特徴とする請求項27に記載のホールセンサ。
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