JPH0130409B2 - - Google Patents
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- JPH0130409B2 JPH0130409B2 JP57221138A JP22113882A JPH0130409B2 JP H0130409 B2 JPH0130409 B2 JP H0130409B2 JP 57221138 A JP57221138 A JP 57221138A JP 22113882 A JP22113882 A JP 22113882A JP H0130409 B2 JPH0130409 B2 JP H0130409B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/023—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はリニアエンコーダ、ロータリーエンコ
ーダ等のエンコーダの磁化パターンの検出や、磁
気テープ、磁気デイスク等の磁気記録媒体に記録
された情報の読み取りを行うための磁気抵抗素子
を具える磁気検出器に関するものである。
ーダ等のエンコーダの磁化パターンの検出や、磁
気テープ、磁気デイスク等の磁気記録媒体に記録
された情報の読み取りを行うための磁気抵抗素子
を具える磁気検出器に関するものである。
このような磁気抵抗素子を具える磁気検出器と
して、絶縁膜を挾んで二層の磁気抵抗素子を上下
に設け、相互に磁気的バイアスを与えるようにし
たものが特公昭53−37204号公報および同53−
37205号公報などに記載されており、公知である。
例えば特公昭53−37204号公報に記載された磁気
検出器では磁気抵抗素子を上下に二層積層し、一
方の磁気抵抗素子に流れる駆動電流により発生す
る磁界により他方の磁気抵抗素子にバイアス磁界
を印加するものであり、これを以後、一次バイア
ス方式と云う。また、特公昭53−37205号公報に
記載された磁気検出器は、一方の磁気抵抗素子を
流れる駆動電流により発生する磁界が他方の磁気
抵抗素子に加えられ、この他方の磁気抵抗素子に
おける磁化の一成分が逆磁界を生じ、この逆磁界
が一方の磁気抵抗素子にバイアス磁界として印加
されるものであり、これを以後二次バイアス方式
と云う。
して、絶縁膜を挾んで二層の磁気抵抗素子を上下
に設け、相互に磁気的バイアスを与えるようにし
たものが特公昭53−37204号公報および同53−
37205号公報などに記載されており、公知である。
例えば特公昭53−37204号公報に記載された磁気
検出器では磁気抵抗素子を上下に二層積層し、一
方の磁気抵抗素子に流れる駆動電流により発生す
る磁界により他方の磁気抵抗素子にバイアス磁界
を印加するものであり、これを以後、一次バイア
ス方式と云う。また、特公昭53−37205号公報に
記載された磁気検出器は、一方の磁気抵抗素子を
流れる駆動電流により発生する磁界が他方の磁気
抵抗素子に加えられ、この他方の磁気抵抗素子に
おける磁化の一成分が逆磁界を生じ、この逆磁界
が一方の磁気抵抗素子にバイアス磁界として印加
されるものであり、これを以後二次バイアス方式
と云う。
第１図は上述した特公昭53−37204号公報に記
載された磁気検出器の回路図である。絶縁膜を介
して上下に積層された第１および第２の磁気抵抗
素子MR１およびMR２を定電流源Ｓと大地電位
との間に並列に接続し、定電流源Ｓと磁気抵抗素
子MR１およびMR２との接続点に現われる電圧
V1およびV2の差を差動増幅器DAで求めるように
したものである。
載された磁気検出器の回路図である。絶縁膜を介
して上下に積層された第１および第２の磁気抵抗
素子MR１およびMR２を定電流源Ｓと大地電位
との間に並列に接続し、定電流源Ｓと磁気抵抗素
子MR１およびMR２との接続点に現われる電圧
V1およびV2の差を差動増幅器DAで求めるように
したものである。
このような相互磁気バイアス形の磁気検出器
は、例えば絶縁基板上に第１の磁気抵抗膜、絶縁
膜および第２の磁気抵抗膜を順次に被着して構成
されているが、安定した検出出力を得るために
は、第１および第２の磁気抵抗膜が同一の磁気特
性を有することが必要となる。このような磁気検
出器を製造する方法としては、基板上に第１磁気
抵抗膜および電極膜を蒸着し、フオトエツチング
等によりパターニングした後、絶縁膜を蒸着し、
さらにその上に第２磁気抵抗膜および電極膜を蒸
着してパターニングする方法が一般的に考えられ
る。しかしながら、このような製造方法では、第
１および第２の磁気抵抗素子は異なる磁気抵抗膜
から形成されるので、膜厚、比抵抗、抵抗温度係
数等が同一となりにくく、磁気特性が揃わなくな
る欠点がある。また第１および第２の磁気抵抗素
子は別々の工程でパターニングして形成されるた
め、寸法精度が悪く、同一の寸法とならず、この
ために磁気特性に差異が現われる欠点もある。し
たがつて、無磁界における出力電圧である不平衡
電圧が発生し、それが温度によつてドリフトする
ため、正確な磁気検出を行うことができない欠点
がある。
は、例えば絶縁基板上に第１の磁気抵抗膜、絶縁
膜および第２の磁気抵抗膜を順次に被着して構成
されているが、安定した検出出力を得るために
は、第１および第２の磁気抵抗膜が同一の磁気特
性を有することが必要となる。このような磁気検
出器を製造する方法としては、基板上に第１磁気
抵抗膜および電極膜を蒸着し、フオトエツチング
等によりパターニングした後、絶縁膜を蒸着し、
さらにその上に第２磁気抵抗膜および電極膜を蒸
着してパターニングする方法が一般的に考えられ
る。しかしながら、このような製造方法では、第
１および第２の磁気抵抗素子は異なる磁気抵抗膜
から形成されるので、膜厚、比抵抗、抵抗温度係
数等が同一となりにくく、磁気特性が揃わなくな
る欠点がある。また第１および第２の磁気抵抗素
子は別々の工程でパターニングして形成されるた
め、寸法精度が悪く、同一の寸法とならず、この
ために磁気特性に差異が現われる欠点もある。し
たがつて、無磁界における出力電圧である不平衡
電圧が発生し、それが温度によつてドリフトする
ため、正確な磁気検出を行うことができない欠点
がある。
本発明の目的は上述した欠点を除去し、膜厚、
比抵抗、抵抗温度係数等の磁気特性に差異があつ
ても正確な磁気検出を行うことができるように構
成した磁気検出器を提供しようとするものであ
る。
比抵抗、抵抗温度係数等の磁気特性に差異があつ
ても正確な磁気検出を行うことができるように構
成した磁気検出器を提供しようとするものであ
る。
本発明の磁気検出器は、基板上に設けられた第
１の磁気抵抗膜をパターニングして形成され、比
抵抗、膜厚が等しい第１および第２の磁気抵抗素
子と、第１の磁気抵抗膜から絶縁膜を介して分離
された第２の磁気抵抗膜をパターニングして前記
第１および第２の磁気抵抗素子と整列するように
形成され、比抵抗、膜厚が等しい第３および第４
の磁気抵抗素子とを具え、第１および第３の磁気
抵抗素子の形状係数を等しくするとともに第２お
よび第４の磁気抵抗素子の形状係数を等しくし、
これら第１〜第４の磁気抵抗素子を、第１と第３
の磁気抵抗素子および第２と第４の磁気抵抗素子
が相互に磁気的にバイアスするとともに、ブリツ
ジ回路を構成するよう接続したことを特徴とする
ものである。
１の磁気抵抗膜をパターニングして形成され、比
抵抗、膜厚が等しい第１および第２の磁気抵抗素
子と、第１の磁気抵抗膜から絶縁膜を介して分離
された第２の磁気抵抗膜をパターニングして前記
第１および第２の磁気抵抗素子と整列するように
形成され、比抵抗、膜厚が等しい第３および第４
の磁気抵抗素子とを具え、第１および第３の磁気
抵抗素子の形状係数を等しくするとともに第２お
よび第４の磁気抵抗素子の形状係数を等しくし、
これら第１〜第４の磁気抵抗素子を、第１と第３
の磁気抵抗素子および第２と第４の磁気抵抗素子
が相互に磁気的にバイアスするとともに、ブリツ
ジ回路を構成するよう接続したことを特徴とする
ものである。
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。
る。
第２図Ａは本発明の磁気検出器の一例の構成を
示す線図的平面図であり、第２図Ｂは線図的斜視
図である。第２図ＡおよびＢでは図面を明瞭とす
るために上側の絶縁層は省いてあると共に第２図
Ａにおいては磁気抵抗膜には斜線を付けて示し
た。本例では４個の磁気抵抗素子MR１〜MR４
を具えるものであり、素子MR１〜MR２および
MR３とMR４はそれぞれ同じ磁気抵抗膜をパタ
ーンニングして形成されており、素子MR１と
MR３およびMR２とMR４上下に積層されてい
る。これらの素子はガラス基板Ｓの上に形成され
ており、素子MR１，MR３とMR２，MR４と
の間には絶縁膜INSが介挿されている。４つの磁
気抵抗素子MR１〜MR４は第２図Ｃに示すよう
にブリツジ回路を構成するように接続されてい
る。すなわち、下端の素子MR１とMR２の一端
は接点Ｃ１およびＣ２で導体Ｌ１に接続され、こ
の導体は端子Ｔ１に接続されている。上側の素子
MR３とMR４の一端は接点Ｃ３およびＣ４で導
体Ｌ２に接続され、この導体は端子Ｔ２に接続さ
れている。下側の素子MR１の他端は接点Ｃ５お
よび導体Ｌ３を経て端子Ｔ３に接続され、上側の
素子MR３の他端は接点Ｃ６および導体Ｌ４を経
て端子Ｔ４に接続され、下側の素子MR２の他端
は接点Ｃ７および導体Ｌ５を経て端子Ｔ５に接続
され、上記の素子MR４の他端は接点Ｃ８および
導体Ｌ６を経て端子Ｔ６に接続されている。第２
図Ａにおいては、下側の素子MR１およびMR２
に対する接点は２重枠で示してある。第２図Ｃに
示すように、端子Ｔ１およびＴ２はブリツジ回路
の出力端子であり、差動増幅器DAの差動入力端
子に接続され、端子Ｔ３とＴ４は電源Ｅの正端子
に共通に接続され、端子Ｔ５とＴ６は負端子に共
通に接続される。したがつて端子Ｔ３とＴ４およ
びＴ５とＴ６はそれぞれ１個の端子とすることも
できるが、製造工程途中で磁気抵抗素子の短絡試
験などを行なうためには、上述したように別個に
端子を設けておくのが好適である。
示す線図的平面図であり、第２図Ｂは線図的斜視
図である。第２図ＡおよびＢでは図面を明瞭とす
るために上側の絶縁層は省いてあると共に第２図
Ａにおいては磁気抵抗膜には斜線を付けて示し
た。本例では４個の磁気抵抗素子MR１〜MR４
を具えるものであり、素子MR１〜MR２および
MR３とMR４はそれぞれ同じ磁気抵抗膜をパタ
ーンニングして形成されており、素子MR１と
MR３およびMR２とMR４上下に積層されてい
る。これらの素子はガラス基板Ｓの上に形成され
ており、素子MR１，MR３とMR２，MR４と
の間には絶縁膜INSが介挿されている。４つの磁
気抵抗素子MR１〜MR４は第２図Ｃに示すよう
にブリツジ回路を構成するように接続されてい
る。すなわち、下端の素子MR１とMR２の一端
は接点Ｃ１およびＣ２で導体Ｌ１に接続され、こ
の導体は端子Ｔ１に接続されている。上側の素子
MR３とMR４の一端は接点Ｃ３およびＣ４で導
体Ｌ２に接続され、この導体は端子Ｔ２に接続さ
れている。下側の素子MR１の他端は接点Ｃ５お
よび導体Ｌ３を経て端子Ｔ３に接続され、上側の
素子MR３の他端は接点Ｃ６および導体Ｌ４を経
て端子Ｔ４に接続され、下側の素子MR２の他端
は接点Ｃ７および導体Ｌ５を経て端子Ｔ５に接続
され、上記の素子MR４の他端は接点Ｃ８および
導体Ｌ６を経て端子Ｔ６に接続されている。第２
図Ａにおいては、下側の素子MR１およびMR２
に対する接点は２重枠で示してある。第２図Ｃに
示すように、端子Ｔ１およびＴ２はブリツジ回路
の出力端子であり、差動増幅器DAの差動入力端
子に接続され、端子Ｔ３とＴ４は電源Ｅの正端子
に共通に接続され、端子Ｔ５とＴ６は負端子に共
通に接続される。したがつて端子Ｔ３とＴ４およ
びＴ５とＴ６はそれぞれ１個の端子とすることも
できるが、製造工程途中で磁気抵抗素子の短絡試
験などを行なうためには、上述したように別個に
端子を設けておくのが好適である。
このような構成においては、二次バイアス効果
による相互バイアスは第２図Ｃにおいて素子MR
２とMR３には紙面の下から上に向うバイアス磁
界が印加され、素子MR１とMR４には紙面の上
から下へ向うバイアス磁界が印加されることにな
り、出力信号が得られる結合となる。したがつて
差動増幅器DAの出力端子からは磁気検出出力が
ノイズに影響されずに高感度で得られることにな
る。
による相互バイアスは第２図Ｃにおいて素子MR
２とMR３には紙面の下から上に向うバイアス磁
界が印加され、素子MR１とMR４には紙面の上
から下へ向うバイアス磁界が印加されることにな
り、出力信号が得られる結合となる。したがつて
差動増幅器DAの出力端子からは磁気検出出力が
ノイズに影響されずに高感度で得られることにな
る。
次に本例の磁気検出器における不平衡電圧を考
察してみる。今、第１および第２の素子MR１お
よびMR２を構成する第１の磁気抵抗膜の温度係
数をもつた比抵抗をρ1（Ｔ）、膜厚をt1とし、第３
および第４の素子MR３およびMR４を構成する
第２の磁気抵抗膜の比抵抗をρ2（Ｔ）、膜厚をt2と
し、第１および第３の素子MR１およびMR３の
パターン形状係数（すなわち長さ／幅）をk1、第
２および第３の素子MR２およびMR４のパター
ン形状係数をk2とすると、第１〜第４の磁気抵抗
素子MR１〜MR４の抵抗値R1〜R4は次のように
なる。
察してみる。今、第１および第２の素子MR１お
よびMR２を構成する第１の磁気抵抗膜の温度係
数をもつた比抵抗をρ1（Ｔ）、膜厚をt1とし、第３
および第４の素子MR３およびMR４を構成する
第２の磁気抵抗膜の比抵抗をρ2（Ｔ）、膜厚をt2と
し、第１および第３の素子MR１およびMR３の
パターン形状係数（すなわち長さ／幅）をk1、第
２および第３の素子MR２およびMR４のパター
ン形状係数をk2とすると、第１〜第４の磁気抵抗
素子MR１〜MR４の抵抗値R1〜R4は次のように
なる。
R1＝ρ1（Ｔ）k1／t1
R2＝ρ1（Ｔ）k2／t1
R3＝ρ2（Ｔ）k1／t2
R4＝ρ2（Ｔ）k2／t2
したがつて被検出磁界がない場合の不平衡電圧
ΔVは、電源Ｅの電圧をVSとすると、 ΔV＝V1−V2＝VS・R2／R1＋R2−VS・R4／R3＋R4＝VS・
ρ1（Ｔ）k2／t1／ρ1（Ｔ）・k1／t1＋ρ1（Ｔ）・k2
／t1 −VS・ρ2（Ｔ）・k2／t2／ρ2（Ｔ）・k1／t2＋ρ
2（Ｔ）・k2／t2＝VS｛k2／k1＋k2−k2／k1＋k2｝＝０ となる。すなわち、ρ1（Ｔ）≠ρ2（Ｔ）、t1≠t2ある
いはk1≠k2であつても不平衡電圧ΔVは常に零と
なり、オフセツトや温度ドリフトもなく、正確な
磁気検出を行なうことができる。
ΔVは、電源Ｅの電圧をVSとすると、 ΔV＝V1−V2＝VS・R2／R1＋R2−VS・R4／R3＋R4＝VS・
ρ1（Ｔ）k2／t1／ρ1（Ｔ）・k1／t1＋ρ1（Ｔ）・k2
／t1 −VS・ρ2（Ｔ）・k2／t2／ρ2（Ｔ）・k1／t2＋ρ
2（Ｔ）・k2／t2＝VS｛k2／k1＋k2−k2／k1＋k2｝＝０ となる。すなわち、ρ1（Ｔ）≠ρ2（Ｔ）、t1≠t2ある
いはk1≠k2であつても不平衡電圧ΔVは常に零と
なり、オフセツトや温度ドリフトもなく、正確な
磁気検出を行なうことができる。
次に上述した磁気検出器を製造する方法につい
て説明する。第３図に示すように、シリコン基板
１１の上に厚さ500ÅのTa2O5より成る第１絶縁
膜１２、厚さ300Åの81％Ni−19％Feパーマロイ
より成る第１磁気抵抗膜１３、厚さ1500Åの
SiO2より成る第２絶縁膜１４、厚さ500Åの
Ta2O5より成る第３絶縁膜１５、厚さ300Åの
NiFeパーマロイより成る第２磁気抵抗膜１６お
よび厚さ1500ÅのSiO2より成る第４絶縁膜１７
の６層を順次に蒸着する。この蒸着はシリコン基
板１１を300℃の温度に加熱して行なう。次にポ
ジタイプのフオトレジスト膜を被着する。この蒸
着中、基板１は例えば300℃の温度に加熱してお
く。フオトレジスト膜としては、例えばドライエ
ツチング用のAZ−1350を用いることができる。
て説明する。第３図に示すように、シリコン基板
１１の上に厚さ500ÅのTa2O5より成る第１絶縁
膜１２、厚さ300Åの81％Ni−19％Feパーマロイ
より成る第１磁気抵抗膜１３、厚さ1500Åの
SiO2より成る第２絶縁膜１４、厚さ500Åの
Ta2O5より成る第３絶縁膜１５、厚さ300Åの
NiFeパーマロイより成る第２磁気抵抗膜１６お
よび厚さ1500ÅのSiO2より成る第４絶縁膜１７
の６層を順次に蒸着する。この蒸着はシリコン基
板１１を300℃の温度に加熱して行なう。次にポ
ジタイプのフオトレジスト膜を被着する。この蒸
着中、基板１は例えば300℃の温度に加熱してお
く。フオトレジスト膜としては、例えばドライエ
ツチング用のAZ−1350を用いることができる。
次に、第４図に示すように、形成すべき磁気抵
抗素子のパターンに対応する所望のパターンを有
するフオトマスク１を用いて光を選択的に照射
し、フオトマスク１の透明部分１ａを透過した光
が当つたフオトレジスト膜の非硬化部分を除去す
る。本例ではフオトマスク１により形成される磁
気抵抗素子の長さＬを約１mmとし、幅Ｗを50μと
する。
抗素子のパターンに対応する所望のパターンを有
するフオトマスク１を用いて光を選択的に照射
し、フオトマスク１の透明部分１ａを透過した光
が当つたフオトレジスト膜の非硬化部分を除去す
る。本例ではフオトマスク１により形成される磁
気抵抗素子の長さＬを約１mmとし、幅Ｗを50μと
する。
このパターニングはTa2O5およびSiO2より成る
絶縁膜を除去するCF4ガスと、FeNiより成る磁
気抵抗膜を除去するCCl4ガスと、このCCl4ガス
の作用を補助するO2ガスとを含むガスを用いる
ドライエツチングにより行う。このようにして６
層全部を一回のエツチング処理により除去するの
で工程が簡単になると共に上下に積層される磁気
抵抗素子の寸法形状を完全に一致させることがで
き、特性の等しいものが容易に得られる。また、
第１および第２の磁気抵抗素子は第１の抵抗膜か
ら形成し第３および第４の磁気抵抗素子は第２の
磁気抵抗膜から形成するのでこれらの膜厚や特性
も揃つたものとなる。
絶縁膜を除去するCF4ガスと、FeNiより成る磁
気抵抗膜を除去するCCl4ガスと、このCCl4ガス
の作用を補助するO2ガスとを含むガスを用いる
ドライエツチングにより行う。このようにして６
層全部を一回のエツチング処理により除去するの
で工程が簡単になると共に上下に積層される磁気
抵抗素子の寸法形状を完全に一致させることがで
き、特性の等しいものが容易に得られる。また、
第１および第２の磁気抵抗素子は第１の抵抗膜か
ら形成し第３および第４の磁気抵抗素子は第２の
磁気抵抗膜から形成するのでこれらの膜厚や特性
も揃つたものとなる。
次に第５図に示すように、新たなネガタイプの
フオトレジスト膜１８を被着した後、第６図に示
すように下側の第１磁気抵抗膜１３に対する接点
を形成すべき位置に不透明部２ａを形成したフオ
トマスク２によりフオトレジスト膜１８の対応す
る位置に孔１８ａをあける。
フオトレジスト膜１８を被着した後、第６図に示
すように下側の第１磁気抵抗膜１３に対する接点
を形成すべき位置に不透明部２ａを形成したフオ
トマスク２によりフオトレジスト膜１８の対応す
る位置に孔１８ａをあける。
次に、第４絶縁膜１７、第２磁気抵抗膜１６お
よび第３絶縁膜１７に対してエツチング処理を施
こし、第７図に示すように第２絶縁膜１４まで達
するスルーホール２０を形成する。この場合に
も、第３図に示した工程で用いたCF4ガス、CCl4
ガス、O2ガスを用いるドライエツチングを採用
できる。この工程では第２絶縁膜１４の表面が露
出するまで行なえばよく、この第２絶縁膜が多少
エツチングされてもよいので、エツチングの制御
をそれほど厳密に行なう必要はない。また、この
エツチングはウエツトエツチングで行なうことも
でき、この場合にはSiO2に対してはフツ酸系チ
ツチヤント、Ta2O5に対してはアルカリ系エツチ
ヤント、磁気抵抗膜を構成するFeNiに対しては
強酸混液エツチヤントをそれぞれ用いることがで
きる。
よび第３絶縁膜１７に対してエツチング処理を施
こし、第７図に示すように第２絶縁膜１４まで達
するスルーホール２０を形成する。この場合に
も、第３図に示した工程で用いたCF4ガス、CCl4
ガス、O2ガスを用いるドライエツチングを採用
できる。この工程では第２絶縁膜１４の表面が露
出するまで行なえばよく、この第２絶縁膜が多少
エツチングされてもよいので、エツチングの制御
をそれほど厳密に行なう必要はない。また、この
エツチングはウエツトエツチングで行なうことも
でき、この場合にはSiO2に対してはフツ酸系チ
ツチヤント、Ta2O5に対してはアルカリ系エツチ
ヤント、磁気抵抗膜を構成するFeNiに対しては
強酸混液エツチヤントをそれぞれ用いることがで
きる。
次に第８図に示すようにネガタイプのポリイミ
ド系の絶縁性フオトレジスト膜２１を被着した
後、第９図に示すようなフオトマスク３を用い
て、フオトレジスト膜２１に孔２１ａおよび２１
ｂをあける。孔２１ａは上述したスルーホール２
０の底部に形成されるものであり、これと対応す
るフオトマスク３の不透明部を符号３ａで示す。
また、他の不透明部３ｂは上側の磁気抵抗膜１６
に対する接点を形成するための孔２１ｂに対応し
ている。また、フオトマスク２２には不透明部２
２ｃを形成するが、これは後にボンデイングする
ためにこの部分の絶縁性フオトレジスト膜２１を
除去するためのものであり、この部分に対応する
フオトレジスト膜２１の孔は第８図では示してい
ない。
ド系の絶縁性フオトレジスト膜２１を被着した
後、第９図に示すようなフオトマスク３を用い
て、フオトレジスト膜２１に孔２１ａおよび２１
ｂをあける。孔２１ａは上述したスルーホール２
０の底部に形成されるものであり、これと対応す
るフオトマスク３の不透明部を符号３ａで示す。
また、他の不透明部３ｂは上側の磁気抵抗膜１６
に対する接点を形成するための孔２１ｂに対応し
ている。また、フオトマスク２２には不透明部２
２ｃを形成するが、これは後にボンデイングする
ためにこの部分の絶縁性フオトレジスト膜２１を
除去するためのものであり、この部分に対応する
フオトレジスト膜２１の孔は第８図では示してい
ない。
次に、第１０図に示すようにフオトレジスト膜
２１にあけた孔２１ａおよび２１ｂを経てSiO2
より成る第２絶縁膜１４と同じくSiO2より成る
第４絶縁膜１７を、SiO2を選択的に侵すがTa2O5
は侵さないエツチヤント、例えばフツ酸系エツチ
ヤントであるHF＋6NH4Fによりウエツトエツチ
ングして除去し、それぞれ第１および第２磁気抵
抗膜１３および１６に達する孔１４ａおよび１７
ａを形成する。このように、SiO2を選択的に腐
食除去するエツチヤントを用いて孔を形成するた
め、第１および第２の磁気抵抗膜１３および１６
がピンホールを介して短絡するのを有効に防止す
ることができる。
２１にあけた孔２１ａおよび２１ｂを経てSiO2
より成る第２絶縁膜１４と同じくSiO2より成る
第４絶縁膜１７を、SiO2を選択的に侵すがTa2O5
は侵さないエツチヤント、例えばフツ酸系エツチ
ヤントであるHF＋6NH4Fによりウエツトエツチ
ングして除去し、それぞれ第１および第２磁気抵
抗膜１３および１６に達する孔１４ａおよび１７
ａを形成する。このように、SiO2を選択的に腐
食除去するエツチヤントを用いて孔を形成するた
め、第１および第２の磁気抵抗膜１３および１６
がピンホールを介して短絡するのを有効に防止す
ることができる。
次に、第１１図に示すように、フオトレジスト
膜２１上に、2000Åの厚さのMo膜および5000Å
のAu膜を順次に蒸着して金属膜２３を形成する。
この間、基板１１は約250℃の温度に加熱する。
膜２１上に、2000Åの厚さのMo膜および5000Å
のAu膜を順次に蒸着して金属膜２３を形成する。
この間、基板１１は約250℃の温度に加熱する。
次に、ポジタイプのフオトレジスト膜を被着し
た後、第１２図に示すフオトマスク４を用いて金
属膜２３をパターニングして第１３図に示すよう
な導体パターンを形成する。
た後、第１２図に示すフオトマスク４を用いて金
属膜２３をパターニングして第１３図に示すよう
な導体パターンを形成する。
次に、第１４図に示すように、ガラスエポキシ
より構成した絶縁基板上に5μの厚さのNi層の上
に1μの厚さのAu層を被着した後、所定のパター
ニングを行なつたボード２４の金属部分２５ａ上
に、上述したようにして形成した磁気抵抗素子チ
ツプ２６および２７を載せ、シリコン基板１１を
金属部分２５ａにボンデイングする。この金属部
分２５ａを大面積とすることにより、これを介し
ての放熱作用が助長される効果が得られる。上述
したように各チツプ２６および２７はそれぞれ４
個の磁気抵抗素子を有しており、各チツプの導体
の端子Ｔ１〜Ｔ６およびＴ１′〜Ｔ６′はそれぞれ
微細なワイヤ２８を介してボード２４の導体部分
２５ａおよび２５ｂに接続する。このワイヤボン
デイングを良好に行なうために、導体端子Ｔ１〜
Ｔ６，Ｔ１′〜Ｔ６′の下側では、絶縁性フオトレ
ジスト膜２１は上述したように除去してある。
より構成した絶縁基板上に5μの厚さのNi層の上
に1μの厚さのAu層を被着した後、所定のパター
ニングを行なつたボード２４の金属部分２５ａ上
に、上述したようにして形成した磁気抵抗素子チ
ツプ２６および２７を載せ、シリコン基板１１を
金属部分２５ａにボンデイングする。この金属部
分２５ａを大面積とすることにより、これを介し
ての放熱作用が助長される効果が得られる。上述
したように各チツプ２６および２７はそれぞれ４
個の磁気抵抗素子を有しており、各チツプの導体
の端子Ｔ１〜Ｔ６およびＴ１′〜Ｔ６′はそれぞれ
微細なワイヤ２８を介してボード２４の導体部分
２５ａおよび２５ｂに接続する。このワイヤボン
デイングを良好に行なうために、導体端子Ｔ１〜
Ｔ６，Ｔ１′〜Ｔ６′の下側では、絶縁性フオトレ
ジスト膜２１は上述したように除去してある。
これら２個の磁気抵抗素子チツプ２６および２
７に形成された８個の磁気抵抗素子MR１〜MR
４およびMR１′〜MR４′は第１５図に示すよう
に接続されるので、ボード２４上の端子２９ａお
よび２９ｆは電源Ｅの正および負端子にそれぞれ
接続され、端子２９ｂおよび２９ｃは第１差動増
幅器DAに接続され、端子２９ｄおよび２９ｅは
第２差動増幅器DA′にそれぞれ接続される。これ
ら差動増幅器DAおよびDA′の出力は信号処理回
路SPCに供給され、ここで信号処理される。本例
の磁気検出器３０は第１６図に示すように、エン
コーダとして使用され、予じめ所定のパターンに
したがつて着磁された一対の磁化パターン３１ａ
および３１ｂと磁気抵抗素子チツプ２６および２
７が位相がずれた状態で対向するように傾斜して
配置される。したがつて信号処理回路SPCから
は、変位の方向および変位量を表わす信号が出力
されることになる。
７に形成された８個の磁気抵抗素子MR１〜MR
４およびMR１′〜MR４′は第１５図に示すよう
に接続されるので、ボード２４上の端子２９ａお
よび２９ｆは電源Ｅの正および負端子にそれぞれ
接続され、端子２９ｂおよび２９ｃは第１差動増
幅器DAに接続され、端子２９ｄおよび２９ｅは
第２差動増幅器DA′にそれぞれ接続される。これ
ら差動増幅器DAおよびDA′の出力は信号処理回
路SPCに供給され、ここで信号処理される。本例
の磁気検出器３０は第１６図に示すように、エン
コーダとして使用され、予じめ所定のパターンに
したがつて着磁された一対の磁化パターン３１ａ
および３１ｂと磁気抵抗素子チツプ２６および２
７が位相がずれた状態で対向するように傾斜して
配置される。したがつて信号処理回路SPCから
は、変位の方向および変位量を表わす信号が出力
されることになる。
本発明は上述した実施例に限定されるものでは
なく、幾多の変更や変形を加えることができる。
例えば第１〜第４の磁気抵抗素子MR１〜MR４
の接続は上述した例に限られるものではなく、第
１７図に示すような結線方法も可能である。本例
でも二次バイアス効果によつて第１および第４磁
気抵抗素子MR１およびMR４は紙面の上から下
に向うバイアス磁界を受け、第２および第３磁気
抵抗素子MR２およびMR３は紙面の下から上に
向うバイアス磁界を受ける。また、本例の不平衡
電圧ΔVは、 ΔV＝VS｛R3／R1＋R3−R4／R2＋R4｝ ＝VS｛ρ2（Ｔ）・k2／t2／ρ1（Ｔ）・k1／t1＋ρ
2（Ｔ）・k2／t2−ρ2（Ｔ）・k2／t2／ρ1（Ｔ）k1／t
1＋ρ2（Ｔ）・k2／t2｝＝０ となり、上述した実施例と全く同じ効果が得られ
る。第１８図は本発明磁気検出器のさらに他の例
を示すものであり、本例では、第１および第３の
磁気抵抗素子には紙面の上から下に向かうバイア
ス磁界が印加され、第２および第４の磁気抵抗素
子には紙面の下から上に向かうバイアス磁界が印
加される。また、本例での不平衡電圧ΔVは、 ΔV＝VS・｛R3／R1＋R3−R4／R2＋R4｝ ＝VS｛ρ1（Ｔ）・k2／t1／ρ1（Ｔ）・k1／t1＋ρ
1（Ｔ）k2／t1−ρ2（Ｔ）・k1／t2／ρ2（Ｔ）・k1／t
2＋ρ2（Ｔ）・k2／t2｝ ＝VS｛k2／k1＋k2−k1／k1＋k2｝＝VS・k2−k1／k1
＋k2 一般に形状係数k1とk2とは等しくないのでΔV
は零とならないが、温度による変動分はないので
温度ドリフトは生じない。また、この不平衡電圧
ΔVは一定であるからオフセツト電圧として容易
に除去することができる。
なく、幾多の変更や変形を加えることができる。
例えば第１〜第４の磁気抵抗素子MR１〜MR４
の接続は上述した例に限られるものではなく、第
１７図に示すような結線方法も可能である。本例
でも二次バイアス効果によつて第１および第４磁
気抵抗素子MR１およびMR４は紙面の上から下
に向うバイアス磁界を受け、第２および第３磁気
抵抗素子MR２およびMR３は紙面の下から上に
向うバイアス磁界を受ける。また、本例の不平衡
電圧ΔVは、 ΔV＝VS｛R3／R1＋R3−R4／R2＋R4｝ ＝VS｛ρ2（Ｔ）・k2／t2／ρ1（Ｔ）・k1／t1＋ρ
2（Ｔ）・k2／t2−ρ2（Ｔ）・k2／t2／ρ1（Ｔ）k1／t
1＋ρ2（Ｔ）・k2／t2｝＝０ となり、上述した実施例と全く同じ効果が得られ
る。第１８図は本発明磁気検出器のさらに他の例
を示すものであり、本例では、第１および第３の
磁気抵抗素子には紙面の上から下に向かうバイア
ス磁界が印加され、第２および第４の磁気抵抗素
子には紙面の下から上に向かうバイアス磁界が印
加される。また、本例での不平衡電圧ΔVは、 ΔV＝VS・｛R3／R1＋R3−R4／R2＋R4｝ ＝VS｛ρ1（Ｔ）・k2／t1／ρ1（Ｔ）・k1／t1＋ρ
1（Ｔ）k2／t1−ρ2（Ｔ）・k1／t2／ρ2（Ｔ）・k1／t
2＋ρ2（Ｔ）・k2／t2｝ ＝VS｛k2／k1＋k2−k1／k1＋k2｝＝VS・k2−k1／k1
＋k2 一般に形状係数k1とk2とは等しくないのでΔV
は零とならないが、温度による変動分はないので
温度ドリフトは生じない。また、この不平衡電圧
ΔVは一定であるからオフセツト電圧として容易
に除去することができる。
さらに上述した実施例では絶縁膜としてSiO2
およびTa2O5を用いたが、その他の酸化物、フツ
化物、チツ化物を用いることができ、例えばフツ
化物としてはMgF2、チツ化物としてはSi3N4を
用いることができる。エツチングはドライエツチ
ングやウエツトエツチングだけでなく、Arガス
中でのスパツタエツチングを採用することもでき
る。さらに、ポリイミド系の絶縁性フオトレジス
ト膜をそのまま残して絶縁膜としたが、他の絶縁
膜を被着してフオトレジスト膜は剥離してもよ
い。また、上述した実施例では基板としてガラス
およびシリコンを用いたが、セラミツク等の他の
材料を用いることもできる。上述した実施例では
４個の磁気抵抗素子を具えるチツプを形成した
が、上下方向に２個以上の磁気抵抗素子が配列さ
れるようなものであればどのようなものでも良
い。また、上述した例では磁気エンコーダについ
て説明したが、磁気テープ、磁気デイスク等の記
録媒体に記録された情報の読取ヘツドとすること
もできる。さらに上述した実施例では、フオトレ
ジスト膜にフオトマスクを介して選択的に光を照
射してエツチング用のマスクを形成したが、電子
ビームの照射により選択的に硬化するレジスト膜
を用いることもでき、このような場合にはフオト
マスクは不要となる。また、上述した例では相互
バイアスを二次バイアス方式で行なつたが、一次
バイアス方式で行なつてもよい。
およびTa2O5を用いたが、その他の酸化物、フツ
化物、チツ化物を用いることができ、例えばフツ
化物としてはMgF2、チツ化物としてはSi3N4を
用いることができる。エツチングはドライエツチ
ングやウエツトエツチングだけでなく、Arガス
中でのスパツタエツチングを採用することもでき
る。さらに、ポリイミド系の絶縁性フオトレジス
ト膜をそのまま残して絶縁膜としたが、他の絶縁
膜を被着してフオトレジスト膜は剥離してもよ
い。また、上述した実施例では基板としてガラス
およびシリコンを用いたが、セラミツク等の他の
材料を用いることもできる。上述した実施例では
４個の磁気抵抗素子を具えるチツプを形成した
が、上下方向に２個以上の磁気抵抗素子が配列さ
れるようなものであればどのようなものでも良
い。また、上述した例では磁気エンコーダについ
て説明したが、磁気テープ、磁気デイスク等の記
録媒体に記録された情報の読取ヘツドとすること
もできる。さらに上述した実施例では、フオトレ
ジスト膜にフオトマスクを介して選択的に光を照
射してエツチング用のマスクを形成したが、電子
ビームの照射により選択的に硬化するレジスト膜
を用いることもでき、このような場合にはフオト
マスクは不要となる。また、上述した例では相互
バイアスを二次バイアス方式で行なつたが、一次
バイアス方式で行なつてもよい。
上述したように本発明の磁気検出器によれば、
上下に積重ねられた磁気抵抗素子の寸法、形状は
精密に一致すると共に左右に並んだ磁気抵抗素子
も同一の磁気抵抗膜から作られているので、磁気
特性の等しいものが得られ、検出精度が著しく向
上する利点がある。また、上述した実施例では金
属膜を被着する以前に絶縁膜によつてスルーホー
ルの側壁を被覆するので短絡を有効に防止するこ
とができる。この場合、絶縁膜として絶縁性のレ
ジスト膜を用いると工程はさらに少なくなる効果
がある。また、異種の絶縁膜を用いて選択エツチ
ングを行なうことにより、ピンホールを介して短
絡をさらに有効に防止することができる。さら
に、基板としてシリコンを用いると放熱特性が良
好となり、より大きな電流を磁気抵抗素子に流す
ことができるので、Ｓ／Ｎの高い検出出力が得ら
れる効果もある。このシリコン基板は半導体製造
分野において広く使用されているので、容易に良
質のものを入手できる利点もある。さらに各磁気
抵抗素子は同じ材質の絶縁膜で挾まれた構造とな
るので、磁気的特性が揃うことになり、一層正確
な検出が可能となる利点もある。
上下に積重ねられた磁気抵抗素子の寸法、形状は
精密に一致すると共に左右に並んだ磁気抵抗素子
も同一の磁気抵抗膜から作られているので、磁気
特性の等しいものが得られ、検出精度が著しく向
上する利点がある。また、上述した実施例では金
属膜を被着する以前に絶縁膜によつてスルーホー
ルの側壁を被覆するので短絡を有効に防止するこ
とができる。この場合、絶縁膜として絶縁性のレ
ジスト膜を用いると工程はさらに少なくなる効果
がある。また、異種の絶縁膜を用いて選択エツチ
ングを行なうことにより、ピンホールを介して短
絡をさらに有効に防止することができる。さら
に、基板としてシリコンを用いると放熱特性が良
好となり、より大きな電流を磁気抵抗素子に流す
ことができるので、Ｓ／Ｎの高い検出出力が得ら
れる効果もある。このシリコン基板は半導体製造
分野において広く使用されているので、容易に良
質のものを入手できる利点もある。さらに各磁気
抵抗素子は同じ材質の絶縁膜で挾まれた構造とな
るので、磁気的特性が揃うことになり、一層正確
な検出が可能となる利点もある。
第１図は従来の磁気検出器の一例の構成を示す
回路図、第２図ＡおよびＢは本発明の磁気検出器
の一例の構成を線図的に示す平面図および斜視
図、第２図Ｃは同じくその接続を示す回路図、第
３図〜第１３図は本発明の磁気検出器を製造する
順次の製造工程およびフオトマスクを示す図、第
１４図は本発明の磁気検出器により構成したエン
コーダを示す図、第１５図は同じくその回路図、
第１６図は同じくその使用態様を示す図、第１７
図および第１８図は本発明の磁気検出器の他の例
を示す回路図である。 Ｓ……基板、MR１〜MR４……磁気抵抗素
子、INS……絶縁膜、Ｃ１〜Ｃ８……接点、Ｌ１
〜Ｌ６……導体、Ｅ……電源、DA，DA′……差
動増幅器、１１……基板、１３，１４……磁気抵
抗膜、１２，１４，１５，１７……絶縁膜、１
８，２１……フオトレジスト膜、２２……金属
膜、１９，２３……フオトマスク。
回路図、第２図ＡおよびＢは本発明の磁気検出器
の一例の構成を線図的に示す平面図および斜視
図、第２図Ｃは同じくその接続を示す回路図、第
３図〜第１３図は本発明の磁気検出器を製造する
順次の製造工程およびフオトマスクを示す図、第
１４図は本発明の磁気検出器により構成したエン
コーダを示す図、第１５図は同じくその回路図、
第１６図は同じくその使用態様を示す図、第１７
図および第１８図は本発明の磁気検出器の他の例
を示す回路図である。 Ｓ……基板、MR１〜MR４……磁気抵抗素
子、INS……絶縁膜、Ｃ１〜Ｃ８……接点、Ｌ１
〜Ｌ６……導体、Ｅ……電源、DA，DA′……差
動増幅器、１１……基板、１３，１４……磁気抵
抗膜、１２，１４，１５，１７……絶縁膜、１
８，２１……フオトレジスト膜、２２……金属
膜、１９，２３……フオトマスク。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 基板上に設けられた第１の磁気抵抗膜をパタ
ーニングして形成され、比抵抗、膜厚が等しい第
１および第２の磁気抵抗素子と、第１の磁気抵抗
膜から絶縁膜を介して分離された第２の磁気抵抗
膜をパターニングして前記第１および第２の磁気
抵抗素子と整列するように形成され、比抵抗、膜
厚が等しい第３および第４の磁気抵抗素子とを具
え、第１および第３の磁気抵抗素子の形状係数を
等しくするとともに第２および第４の磁気抵抗素
子の形状係数を等しくし、これら第１〜第４の磁
気抵抗素子を、第１と第３の磁気抵抗素子および
第２と第４の磁気抵抗素子が相互に磁気的にバイ
アスすると共に、ブリツジ回路を構成するように
接続したことを特徴とする磁気抵抗素子を具える
磁気検出器。 ２ 前記基板をシリコン基板としたことを特徴と
する特許請求の範囲１記載の磁気検出器。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57221138A JPS59111011A (ja) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | 磁気抵抗素子を具える磁気検出器 |
| US06/473,250 US4616281A (en) | 1982-03-10 | 1983-03-08 | Displacement detecting apparatus comprising magnetoresistive elements |
| DE3308404A DE3308404C2 (de) | 1982-03-10 | 1983-03-09 | Vorrichtung zur Messung einer Relativverschiebung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57221138A JPS59111011A (ja) | 1982-12-17 | 1982-12-17 | 磁気抵抗素子を具える磁気検出器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59111011A JPS59111011A (ja) | 1984-06-27 |
| JPH0130409B2 true JPH0130409B2 (ja) | 1989-06-20 |
Family
ID=16762050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57221138A Granted JPS59111011A (ja) | 1982-03-10 | 1982-12-17 | 磁気抵抗素子を具える磁気検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59111011A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3788831T2 (de) * | 1986-07-29 | 1994-08-11 | Nippon Denso Co | Kontaktloses Potentiometer. |
| JP2667283B2 (ja) * | 1990-07-30 | 1997-10-27 | 三菱製鋼 株式会社 | 磁気抵抗効果型磁気センサ |
| EP2330432B1 (en) * | 2009-11-19 | 2013-01-09 | Nxp B.V. | Magnetic field sensor |
| CN109654989A (zh) * | 2019-01-09 | 2019-04-19 | 西安建筑科技大学 | 一种电阻位移传感器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5337204A (en) * | 1976-06-11 | 1978-04-06 | Babcock & Wilcox Ltd | Boiler for use in ship |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS572891Y2 (ja) * | 1974-04-16 | 1982-01-19 |
-
1982
- 1982-12-17 JP JP57221138A patent/JPS59111011A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5337204A (en) * | 1976-06-11 | 1978-04-06 | Babcock & Wilcox Ltd | Boiler for use in ship |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59111011A (ja) | 1984-06-27 |
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