JPH07280905A - Magnetic sensor - Google Patents

Magnetic sensor

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JPH07280905A
JPH07280905A JP6590694A JP6590694A JPH07280905A JP H07280905 A JPH07280905 A JP H07280905A JP 6590694 A JP6590694 A JP 6590694A JP 6590694 A JP6590694 A JP 6590694A JP H07280905 A JPH07280905 A JP H07280905A
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JP
Japan
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coil
magnetic sensor
coil wiring
copper
laminated
Prior art date
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Pending
Application number
JP6590694A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuya Munaka
達也 務中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To provide a magnetic sensor whose detection sensitivity is good, in which heat generated by an exciting coil is small and in which thin films are integrated. CONSTITUTION:A coil wiring part 3 formed out of copper Cu is laminated, via an intermediate layer 2 formed out of aluminum Al, on a substrate 1 formed out of silicon dioxide SiO2. In addition, an insulating layer 5 formed out of silicon oxide SiO is laminated on the coil wiring part 3 via an intermediate layer 4 which is formed out of aluminum Al and alumina Al2O3. As a result, the coil wiring part 3 is laminated with a good contact property with reference to the substrate 1 and the insulating layer 5 via an aluminum compound whose close adhesion with copper Cu and a silicon oxide is good.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば地磁気等を測定
するのに使用される磁気センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic sensor used to measure, for example, geomagnetism.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、地磁気等の外部磁界を測定する磁
気センサの小型化、量産化を図るため、薄膜集積化され
た磁気センサが開発されており、中でもその特性上小型
化が可能なフラックスゲート型磁気センサは薄膜集積化
に適したものとなる。
2. Description of the Related Art Recently, a thin film integrated magnetic sensor has been developed in order to miniaturize and mass produce a magnetic sensor for measuring an external magnetic field such as geomagnetism. The gate type magnetic sensor is suitable for thin film integration.

【0003】図4は、このフラックスゲート型磁気セン
サの原理図を示しもので、励振コイル13aにはリング
コアLを飽和磁化させるのに十分な交流電流IEXが供給
されており、A点及びB点ではこのリングコアLを介し
て交流磁束φEXが生じる。そして、受信コイル13b
は、A点における磁束φA の変化により生じる電圧vA
とB点における磁束φB の変化により生じる電圧vB
を加算して検出できるように巻かれている。従って、か
かる構成において、外部磁界Hが存在しない場合、A点
及びB点における磁束φA 、φB ともその大きさが磁束
φEXと等しくかつ曲性が反対であるため、受信コイル1
3bに信号電圧は現れないが、外部磁界Hが存在すると
A点及びB点における磁束の不均衡が生じて受信コイル
13bに信号電圧が現れ、これを解析することで外部磁
界Hの測定が可能となる。
FIG. 4 shows a principle diagram of this flux gate type magnetic sensor. The exciting coil 13a is supplied with an alternating current IEX sufficient for saturation magnetization of the ring core L, and points A and B are provided. Then, an AC magnetic flux φEX is generated via the ring core L. And the receiving coil 13b
Is the voltage v A generated by the change in the magnetic flux φ A at point A.
And the voltage v B generated by the change of the magnetic flux φ B at the point B are added so that they can be detected. Therefore, in such a configuration, when the external magnetic field H is not present, the magnetic fluxes φ A and φ B at the points A and B are equal in magnitude to the magnetic flux φ EX and have opposite bendability.
Although no signal voltage appears at 3b, when an external magnetic field H exists, an imbalance of magnetic flux occurs at points A and B, and a signal voltage appears at the receiving coil 13b. By analyzing this, the external magnetic field H can be measured. Becomes

【0004】そして、従来かかる薄膜集積化したフラッ
クスゲート型磁気センサでは、受信コイルや励振コイル
等を含めたコイル配線部は、絶縁層として用いられるS
i0やSi02 等のシリコン酸化物と密着性が良好なア
ルミニウムAlで形成されていた。
In the conventional thin film integrated flux gate type magnetic sensor, the coil wiring portion including the receiving coil and the exciting coil is used as an insulating layer.
silicon oxide and adhesion, such as i0 and Si0 2 was formed with good aluminum Al.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウムAlはその抵抗値が大きいため、これをコイル配
線部に用いると、検出感度が劣化し、また、励振コイル
の発熱により検出結果に悪影響を与えるという問題があ
った。
However, since aluminum Al has a large resistance value, if it is used for the coil wiring portion, the detection sensitivity is deteriorated, and heat generation of the exciting coil adversely affects the detection result. There was a problem.

【0006】一方、コイル配線部を抵抗値が低い銅Cu
で形成すると、シリコン酸化物との密着性が悪いためそ
の積層が困難となる。
On the other hand, the coil wiring portion is made of copper Cu having a low resistance value.
If it is formed by (1), the adhesion with silicon oxide is poor, so that its lamination becomes difficult.

【0007】さらに、銅Cu及びシリコン酸化物との間
にクロムCrを積層することにより両者の密着性を高め
ることは公知の事実であるが、強磁性体であるクロムC
rを磁気センサに用いることは不可能である。
Further, it is a well-known fact that chromium Cr is laminated between copper Cu and silicon oxide to enhance the adhesion between them, but it is a ferromagnetic material such as chromium C.
It is impossible to use r for a magnetic sensor.

【0008】本発明は、上記課題を解決するために創案
されたもので、検出感度が良好で、しかも、励振コイル
の発熱が少ない薄膜集積化された磁気センサを提供する
ことを目的とする。
The present invention was conceived to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a thin film integrated magnetic sensor which has good detection sensitivity and has less heat generation in the excitation coil.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はシリコン酸化物で形成した絶縁層を介して
積層されたコイル配線部によって外部磁界を検出する薄
膜集積化された磁気センサにおいて、前記コイル配線部
を銅で形成すると共に、前記絶縁層とコイル配線部との
間にアルミニウム化合物を介在させたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a thin film integrated magnetic sensor for detecting an external magnetic field by a coil wiring portion laminated via an insulating layer made of silicon oxide. In the above, the coil wiring portion is formed of copper, and an aluminum compound is interposed between the insulating layer and the coil wiring portion.

【0010】[0010]

【作用】本発明の作用を図3に基づいて説明すると、二
酸化シリコンSiO2 で形成した基板1上にアルミニウ
ムAlで形成した中間層2を介して銅Cuで形成したコ
イル配線部3を積層し、さらに、このコイル配線部3に
アルミニウムAl及びアルミナAl2 3 で形成した中
間層4を介して酸化シリコンSiOで形成した絶縁層5
を積層したため、銅Cuで形成したコイル配線部3は、
銅Cu及びシリコン酸化物と密着性のよいアルミニウム
Alを介して基板1及び絶縁層5に対して密着性よく積
層される。このため、薄膜集積化された磁気センサにお
いて、コイル配線部3に低抵抗の銅Cuを用いることが
可能となり、外部磁界の検出感度が向上し、励振コイル
の発熱による検出結果への悪影響が大幅に減少する。
The operation of the present invention will be described with reference to FIG. 3. A coil wiring portion 3 made of copper Cu is laminated on a substrate 1 made of silicon dioxide SiO2 with an intermediate layer 2 made of aluminum Al interposed therebetween. Further, an insulating layer 5 made of silicon oxide SiO is formed on the coil wiring portion 3 via an intermediate layer 4 made of aluminum Al and alumina Al 2 O 3.
Since the coil wiring portion 3 formed of copper Cu is
It is laminated on the substrate 1 and the insulating layer 5 with good adhesion via copper Al and aluminum Al having good adhesion with silicon oxide. Therefore, in the thin film integrated magnetic sensor, it is possible to use copper Cu having a low resistance for the coil wiring portion 3, the detection sensitivity of the external magnetic field is improved, and the adverse effect on the detection result due to the heat generation of the excitation coil is significant. Decrease to.

【0011】[0011]

【実施例】本発明の一実施例を図1〜図3に基づいて説
明する。図1及び図2は磁気センサの小型化に適したフ
ラックスゲート型磁気センサについて受信コイル及び励
振コイル等のコイル配線部を薄膜集積化する過程の回路
パターンを示したものである。まず、図1で示されるよ
うに、第1の配線層には基板1上に励振コイルを形成す
るためのL字型の励振線3a’及び受信コイルを形成す
るための信号線3b’が、図1では不図示のリングコア
L(図2)が形成される領域に相当する円周上に沿って
互いに所定の間隔を隔てて形成されている。そして、図
2で示されるように、第2の配線層は、励振線3a’及
び信号線3b’で形成される第1の配線層の上に絶縁層
及びリングコアLを積層し、さらに絶縁層を積層した上
に形成され、この第2の配線層は、図1で示した第1の
配線層の各線3a’及び3b’とはL字の向きが逆で、
それぞれ第1の配線層の各線3a’及び3b’とリング
コアLを挟んで対抗する位置に形成される励振線3a”
及び信号線3b”、及びこの励振線3a”及び信号線3
b”の引出電極11及び10からなる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 show a circuit pattern of a flux gate type magnetic sensor suitable for miniaturization of a magnetic sensor in the process of thin film integration of a coil wiring portion such as a receiving coil and an exciting coil. First, as shown in FIG. 1, an L-shaped excitation line 3a ′ for forming an excitation coil and a signal line 3b ′ for forming a reception coil are formed on the substrate 1 in the first wiring layer. In FIG. 1, the ring cores L (FIG. 2) (not shown) are formed at predetermined intervals along the circumference corresponding to the region where they are formed. Then, as shown in FIG. 2, the second wiring layer is formed by laminating an insulating layer and a ring core L on the first wiring layer formed by the excitation line 3a ′ and the signal line 3b ′, and further by insulating layer This second wiring layer has an L-shaped direction opposite to that of each line 3a ′ and 3b ′ of the first wiring layer shown in FIG.
Excitation lines 3a ″ formed at positions opposing the respective lines 3a ′ and 3b ′ of the first wiring layer with the ring core L interposed therebetween.
And the signal line 3b ″, and the excitation line 3a ″ and the signal line 3
It consists of extraction electrodes 11 and 10 of b ″.

【0012】ここで、第1の配線層の励振線3a’と第
2の配線層の励振線3a”及び第1の配線層の信号線3
b’と第2の配線層の信号線3b”とは、第1の配線層
と第2の配線層との間に積層して形成されたリングコア
Lをそれぞれ巻きつけるように不図示のコンタクトホー
ルを介して接続されている。そして、第1の配線層の励
振線3a’、第2の配線層の励振線3a”及びコンタク
トホール内の接続線によって励振コイルが、また同様に
第1の配線層の信号線3b’及び第2の配線層の信号線
3b”、及びコンタクトホール内の接続線によって受信
コイルがそれぞれ形成され、図4の原理図で示したフラ
ックスゲート型磁気センサと同様の構成が実現される。
Here, the excitation line 3a 'of the first wiring layer, the excitation line 3a "of the second wiring layer, and the signal line 3 of the first wiring layer.
b ′ and the signal line 3b ″ of the second wiring layer are contact holes (not shown) for winding the ring cores L formed by laminating between the first wiring layer and the second wiring layer, respectively. The excitation line 3a ′ of the first wiring layer, the excitation line 3a ″ of the second wiring layer, and the connection line in the contact hole form the excitation coil, and similarly the first wiring. A receiving coil is formed by the signal line 3b ′ of the layer, the signal line 3b ″ of the second wiring layer, and the connection line in the contact hole, respectively, and the same structure as the fluxgate magnetic sensor shown in the principle diagram of FIG. Is realized.

【0013】次に、以上のように構成される薄膜集積化
された磁気センサにおいて、上述した励振線3a’,3
a”、信号線3b’,3b”及び引出電極10,11等
のコイル配線部を基板1上に積層する場合について説明
する。図3は、上述した第1の配線層または第2の配線
層のコイル配線部を含む一つの断面図を示したもので、
例えば、この断面図を第1の配線層の断面図とすると、
絶縁層5の上部には、リングコアLが形成される層、及
び第2の配線層とリングコアLとを絶縁するための絶縁
層及び第2の配線層等が積層される。
Next, in the thin-film integrated magnetic sensor having the above-mentioned structure, the above-mentioned excitation lines 3a ', 3
A case in which the coil wiring parts such as a ″, the signal lines 3b ′ and 3b ″, and the extraction electrodes 10 and 11 are laminated on the substrate 1 will be described. FIG. 3 shows one cross-sectional view including the coil wiring portion of the first wiring layer or the second wiring layer described above,
For example, if this sectional view is taken as a sectional view of the first wiring layer,
A layer on which the ring core L is formed, an insulating layer for insulating the second wiring layer from the ring core L, a second wiring layer, and the like are stacked on the insulating layer 5.

【0014】同図に示されるように、かかる配線層は、
二酸化シリコンSi02 で形成した基板1上に、スパッ
タリング等によりアルミニウムAlを50nm程度蒸着
することで中間層2を積層し、その上に銅Cuを2μm
程度蒸着して形成したコイル配線層3を積層した後、コ
イル配線層3の上にアルミニウムAl及びアルミナAl
2 3 からなる中間層4を積層し、さらに、この中間層
4の上に、酸化シリコンSi0で形成された絶縁層5を
積層することによって形成される。そして、この絶縁層
5上にはさらに、他のコイル配線層等の回路パターンが
積層される。ここで、中間層4は、スパッタリング等に
よりアルミニウムAlを100nm程度蒸着した後、陽
極電極法によって酸化して、上部を50nm程度のアル
ミナAl2 3 とすることによって2層構造としたた
め、絶縁層5を介してさらに積層されるコイル配線部等
との絶縁性がより良好なものとなり、外部磁界の検出感
度等がさらに向上する。
As shown in the figure, the wiring layer is
An intermediate layer 2 is laminated on the substrate 1 made of silicon dioxide SiO 2 by vapor deposition of aluminum Al to a thickness of about 50 nm by sputtering or the like, and copper Cu of 2 μm is deposited thereon.
After stacking the coil wiring layers 3 formed by vapor deposition, aluminum Al and alumina Al are formed on the coil wiring layers 3.
It is formed by stacking an intermediate layer 4 made of 2 O 3 and further stacking an insulating layer 5 made of silicon oxide Si0 on the intermediate layer 4. Then, a circuit pattern such as another coil wiring layer is further laminated on the insulating layer 5. Here, the intermediate layer 4 has a two-layer structure in which aluminum Al is vapor-deposited to a thickness of about 100 nm by sputtering or the like, and is then oxidized by the anode electrode method to form alumina Al 2 O 3 having a thickness of about 50 nm. The insulating property with respect to the coil wiring portion and the like, which are further laminated via 5, is further improved, and the detection sensitivity of the external magnetic field and the like are further improved.

【0015】なお、上述の実施例では、基板1を二酸化
シリコンSiO2 、絶縁層5を酸化シリコンSiOで形
成したが、本発明はこれに限定されるものではなく、一
般にSiOX で表されるシリコン酸化物であれば何でも
よい。また、中間層2,4をアルミニウムAlやアルミ
ナAl2 3 で形成したが、本発明はこれに限定される
ものではなく、AlX Y 等アルミニウムを含むアルミ
ニウム化合物であれば何でもよい。例えば、アルミニウ
ムと合金を作る元素として、B,C,Nb,Ga,G
e,Hf,Li,Mg,Mn,Pn,Sb,Ta,T
i,U,V,W,Zn,Zr,Cu,Si等が考えられ
る。
Although the substrate 1 is formed of silicon dioxide SiO 2 and the insulating layer 5 is formed of silicon oxide SiO in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this and is generally represented by SiO x. Any silicon oxide may be used. Further, the intermediate layers 2 and 4 are formed of aluminum Al or alumina Al 2 O 3 , but the present invention is not limited to this, and any aluminum compound containing aluminum such as Al X O Y may be used. For example, elements that form an alloy with aluminum include B, C, Nb, Ga, and G.
e, Hf, Li, Mg, Mn, Pn, Sb, Ta, T
i, U, V, W, Zn, Zr, Cu, Si and the like are considered.

【0016】以上のように、本発明によれば、銅Cuで
形成したコイル配線部3を、銅Cu及びシリコン酸化物
SiOX と密着性がよいアルミニウム化合物を介して積
層する構成を採用したため、銅Cuで形成したコイル配
線部3とシリコン酸化物SiOX で形成した絶縁層5は
共に密着性よく積層される。このため、薄膜集積化され
た磁気センサにおいて、コイル配線部に低抵抗の銅Cu
を用いることが可能となり、外部磁界の検出感度を向上
させ、励振コイルの発熱等による検出結果への悪影響を
大幅に減少させることができる。
As described above, according to the present invention, since the coil wiring portion 3 formed of copper Cu is laminated with copper Cu and the silicon oxide SiO x via the aluminum compound having good adhesion, The coil wiring portion 3 made of copper Cu and the insulating layer 5 made of silicon oxide SiO x are laminated together with good adhesion. Therefore, in a thin film integrated magnetic sensor, low resistance copper Cu is used in the coil wiring portion.
Can be used, the sensitivity of detecting the external magnetic field can be improved, and the adverse effect on the detection result due to heat generation of the excitation coil can be significantly reduced.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明にかかる磁気センサによれば、銅
Cuで形成したコイル配線部を、銅Cu及びシリコン酸
化物SiOX と密着性がよいアルミニウム化合物介して
積層する構成を採用したため、薄膜集積化された磁気セ
ンサにおいて、コイル配線部に低抵抗の銅Cuを用いる
ことが可能となり、外部磁界の検出感度が向上し、励振
コイルの発熱等による検出結果への悪影響が大幅に減少
する。
According to the magnetic sensor of the present invention, since the coil wiring portion formed of copper Cu is laminated with copper Cu and the silicon oxide SiO x via an aluminum compound having good adhesion, a thin film is formed. In the integrated magnetic sensor, it is possible to use copper Cu having a low resistance in the coil wiring portion, the detection sensitivity of the external magnetic field is improved, and the adverse effect on the detection result due to heat generation of the excitation coil is significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】フラックスゲート型磁気センサについて第1層
目のコイル配線部の回路パターンを示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a circuit pattern of a coil wiring portion of a first layer of a fluxgate type magnetic sensor.

【図2】フラックスゲート型磁気センサについて第2層
目のコイル配線部の回路パターンを示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a circuit pattern of a coil wiring portion of a second layer of a flux gate type magnetic sensor.

【図3】本発明にかかる薄膜集積化したコイル配線部の
断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a coil wiring portion in which a thin film is integrated according to the present invention.

【図4】フラックスゲート型磁気センサの構成図であ
る。
FIG. 4 is a configuration diagram of a flux gate type magnetic sensor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリコン酸化物で形成した絶縁層を介し
て積層されたコイル配線部によって外部磁界を検出する
薄膜集積化された磁気センサにおいて、 前記コイル配線部を銅で形成すると共に、前記絶縁層と
前記コイル配線部との間にアルミニウム化合物を介在さ
せたことを特徴とする磁気センサ。
1. A magnetic sensor integrated with a thin film, which detects an external magnetic field by a coil wiring portion laminated via an insulating layer made of silicon oxide, wherein the coil wiring portion is formed of copper and the insulation is formed. A magnetic sensor comprising an aluminum compound interposed between a layer and the coil wiring portion.
JP6590694A 1994-04-04 1994-04-04 Magnetic sensor Pending JPH07280905A (en)

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