KR20000029928A - 자기전류센서 - Google Patents

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KR20000029928A
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넌발러타일 일렉트로닉스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명에 따른, 입력 전류의 표시가 제공되는 출력부(60)를 갖는 전류 결정 장치는 입력 전류를 위한 입력 전도체(25)와, 기판(10) 상에 지지되는 전류 센서(54)를 포함하는데, 이들은 서로 전기적으로 절연되지만 센서(54)는 입력 전류에 기인하여 입력 전도체(25) 주위에 발생하는 자계 내에 배치된다. 센서(54)는 입력 전도체의 입력 전도체의 연장부에 수직인 방향으로 기판(10)을 따라 연장하고, 비자기 전도층(14)에 의해 격리된 적어도 한쌍의 강자성체 박막층(12, 13)으로 형성된다. 센서(54)는 기판(10)에 형성되고 비선형성 적응 회로를 포함하여 전류 센서(54)의 비선형성에도 불구하고 개선된 정확성으로 입력 전류의 표시를 제공하는 전자 회로(26, 27, 51, 52, 58∼60)에 전기적으로 접속될 수 있으며, 브리지 회로에 추가 전류 센서(54, 55)를 포함할 수 있다.

Description

자기 전류 센서{MAGNETIC CURRENT SENSOR}
메모리와 같은 디지탈 시스템 및 필드 센서와 같은 아날로그 시스템을 포함하는 많은 종류의 전자 시스템은 자기 장치를 사용한다. 자기계 및 다른 자기 감지 장치는 자기 디스크 메모리 및 다양한 자기 테이프 기억 시스템을 포함하는 많은 종류의 시스템에서 폭넓게 사용되고 있다. 이러한 장치는 다양한 상태에서 감지한 자계를 나타내는 출력 신호를 제공한다.
이러한 자계 센서의 용도중 하나는, 이들 자계를 발생시키는 전류의 특성을 추론하는 근거로서, 전도체의 전기 전류에 의해 발생된 자계를 감지하는 것이다. 실질적인 전류에 의해 발생된 자계가 존재하는 동안, 이러한 감지는 비교적 작은 전류를 포함하는 더 작은 범위의 전류에 있어서 달성하는 것이 더 어려워진다. 이러한 작은 전류에 기인한 자계를 감지할 필요성은 예컨대, 측정되는 자계를 발생시키는 전류가, 실질적인 전기 에너지를 전달하기 보다는 신호 정보를 전달하는 주성분로서, 거의 제공되지 않는 상황에서 발생한다.
이러한 상황은, 신호를 외부 소스 또는 시스템의 다른 부분으로부터 신호의 상호 접속부를 통해 시스템부로 전송하는 것이 종종 필요한 의학 시스템, 계기 시스템 및 제어 시스템에서 발생한다. 종종, 이러한 목적으로 신호 전류를 전달하는 전도체는, 결과적인 자계를 측정하기 위해 이러한 신호에 대한 센서 장치를 포함하는 시스템의 부분으로부터 전기적으로 절연되어야만 한다. 예컨대, 루프 전류의 신호 정보를 전광 또는 정전기 방전을 통해 전달하는 길이가 긴 전류 루프는 발생된 접지와 관련된 큰 전압 전위를 갖게 된다. 이러한 전위는 많은 경우에 신호 감지 및 수신 회로가 루프 전류에 포함된 신호 정보를 여전히 획득할 수 있어야만 하더라도 이 회로로부터 회로에 대한 손상을 회피하도록 유지되어야만 한다.
이러한 목적을 위한 신호 절연체는 종종 비용, 편리함 및 시스템 성능을 이유로 모놀리식 집적 회로 칩에 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 장치에서, 하나 이상의 고체 상태의 자계 센서는 신호를 포함하는 전류에 의해 제공되는 자계를 검출하는데 사용된다. 이러한 상태에서 사용되고 있는 자계 센서의 종류는 홀 효과 장치이다. 이 장치가 자계에 대해 나타내는 감도가 제한적이기 때문에 작은 전류에 기인한 자계를 검출하는 것이 종종 만족스럽지 않았다.
또한, 홀 효과 장치의 제한된 감도를 개선하는 장치에서는 개선적인 또는 보충적인 측정이 종종 이루어지지 않아 만족스럽지 못했다. 자계 집속기의 사용은, 홀 장치의 자계 감지축이 모놀리식 집적 회로의 홀 장치가 이 장치를 지지하는 기판 상에서 연장하는 방향에 대해 수직이기 때문에, 즉 장치의 감지축은 그 폭 또는 길이보다 장치의 두께에 평행하기 때문에 홀 장치를 포함하는 모놀리식 회로에 설치되는 것이 어렵다. 또한, 그 측정된 자계에 대해 홀 장치에 의해 제공된 정보는 브리지 회로에서 이러한 장치의 사용을 제한하는 전압의 형태이며, 그렇지 않으면 전류 신호 정보를 제공하는 출력 신호를 증가시킬 목적으로 사용될 수 있다.
하이브리드 집적 회로 또는 모놀리식 집적 회로에서의 신호 절연을 위한 다른 방법은, 신호 소스로부터의 신호 전류에 의해 제어되는 그 전자계 방사선 강도를 갖는 광원을 사용하는 것이다. 이러한 광원은 전송되고 수신되는 광으로부터 신호 전류의 특성을 추론하는데 사용되는 집적 회로에 제공된 광 검출기로부터 전기적으로 절연된다. 이 방법은 그 결합하는 해결책에 따라 다양한 다른 콘덴서를 사용하기 때문에 기술이 어렵고 경제적 문제가 발생하여 바람직하지 않다. 따라서, 합리적인 비용으로 제조될 수 있고, 비교적 높은 감도를 나타내는 신호 절연 장치가 요구되고 있다.
본 발명은 비교적 큰 자기 저항 특성을 나타내는 강자성체 박막 구조체에 관한 것이며, 더 상세하게는 자계를 감지하는데 이용되는 강자성체 박막 구조체에 관한 것이다.
도 1A 및 도 1B는 본 발명을 채용한 모놀리식 집적 회로 구조체의 일부분을 나타내는 평면도.
도 2A, 2B, 2C, 2D 및 2E는 도 1A 및 도 1B에 도시된 구조체의 일부분에서 층부분을 나타내는 도면.
도 3은 도 1A, 도 1B, 도 2A 내지 도 2E에 도시된 것과 같은 구조체의 특징을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명을 채용한 회로의 회로도를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명을 채용한 다른 회로의 회로도를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명을 채용한 다른 모놀리식 집적 회로 구조체의 일부분을 나타내는 평면도.
본 발명은 전류원로부터 제공되는 입력 전류에 대해 입력 전류의 표시가 제공되는 출력부를 갖는 전류 결정 장치를 제공하는데, 이 전류 결정 장치는 기판 상에 지지되고 인접한 동시에 서로 이격되어 있는 입력 전도체 및 제1 전류 센서를 포함하며, 이들은 입력 전류로부터 발생하는 자계 내에 배치된 제1 전류 센서와 전기적으로 절연되어 있다. 이 제1 전류 센서는 복수의 자기 저항의 이방성 강자성체 박막층으로 형성되며, 이들 박막층중 적어도 2개의 층은 이들 2개의 층 사이에 배치된 비자기성, 전기 전도층에 의해 서로 격리되어 있다.
이 제1 전류 센서는 기판을 가로지르는 제1 방향을 따라 주로 연장하고, 입력 전도체는 제1 방향에 대략 수직인 제2 방향을 따라 주로 연장한다. 실질적인 자기 투자율을 나타내는 재료로 된 층은 입력 전도체와 제1 전류 센서 모두에 인접하게 배치되어 사용되고, 자계 집속기 및 임의의 원하지 않는 외부 자계에 대한 차폐물로서 기능한다.
이 센서는 기판에 형성되어 있는 다른 전자 회로에 전기적으로 접속될 수 있다. 이러한 회로는 전류 센서의 비선형성에도 불구하고, 입력 전류의 더 정확한 표시를 제공하기 위해 비선형성 적응 회로를 포함할 수 있다. 입력 전도체 또는 출력 전도체에 또한 인접한 추가 전류 센서는 감도를 증대시키기 위해 브리지 회로를 형성하도록 제공될 수 있다.
발생하는 자계 상태의 자기 저항적 감지에 기초하여 이러한 신호 절연체용 자계 센서는 강자성체 박막 재료를 이용하여 제조될 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 장치는 모놀리식 집적 회로의 표면 상에 제공될 수 있으며, 이에 따라 센서 장치와 그 전용 동작 회로 사이에 편리한 전기 접속부를 제공할 수 있다.
종래에는, 만일 "샌드위치" 구조체의 강자성체 박막 및 중간층의 두께가 두께에 있어서 충분히 작게 만들어졌다면, 이방성 강자성체 박막이 각각 배치되는 2개의 주표면을 갖는 격리 재료로 된 중간의 박막층의 형태로 제공되는 것은 센서에서 "거대 자기 저항 효과"를 유도하는 것으로 알려져 있다. 결과적으로 증대된 "거대 자기 저항 효과"는 매우 잘 알려진 이방성 자기 저항 응답으로 인한 것보다 더 큰 크기까지의 범위에 있을 수 있는 자기 저항 응답을 산출할 수 있다. 이러한 센서를 포함하는 모놀리식 집적 구조 장치의 외부의 자계를 감지하는 전술한 것과 같은 센서는 더튼(J.M. Daughton)에 의해 계류중인 "Magnetoresistive Structure With Alloy Layer"란 명칭의 출원 제08/384,647호 및 본 출원인에게 양도된 더튼에 의한 "Magnetic Stucture with Stratified Layers"란 명칭의 출원 제08/096,765에 개시되어 있으며, 참조로 본 명세서에 통합되어 있다.
도 1A는 절연체 구조체의 부분으로서 이 신호 절연체에 대한 동작 회로를 용이하게 제공할 수 있는 지지 반도체 칩을 포함하는 모놀리식 집적 회로의 일부분으로서 형성된 신호 절연체의 평면도를 도시한다. 별법으로, 신호 절연체는 세라막 기판 상에 하이브리드 집적 회로의 일부분으로서 형성될 수 있다. 도 1B는 도 1A에 도시된 도면의 일부분을 더 명확하게 확대하여 나타내는 단편도이며, 또한 더 명확하게 이하의 구조를 나타내기 위해 절단한 부분을 나타낸다. 구조체 상에 제공되는 선택적 보호층은 명확함을 위해 도면에서 몇개의 다른 층을 생략하여 도시되고, 구조체의 부분은 점선으로 나타난 부분을 나타내는 다른 구조체 부분 아래의 구조체 부분은 제외하여 실선으로 나타난다.
도 1A 및 1B에 대응하여, 도 2A, 2B, 2C, 2D 및 2E는 도 1A 및 1B에 도시된 구조의 대응 부분의 층 구조를 나타낸다. 이들 층 구조는 도 1A 및 도 1B에 도시된 구조체의 층 구조를 나타내며, 명확히 나타내기 위해 많은 크기들이 과장되거나 축소되어 실제의 단면과는 다르다.
전술한 바와 같이, 전류 감지 구조체는 그 위에 장착된 센서를 위한 적절한 동작 회로를 갖는 반도체 칩(10) 상에 통상적으로 제공된다. 질화 실리콘의 스퍼터 증착에 의해 반도체 칩(10) 상에 형성된 전기 절연층(11)은 차후 상세히 설명되는 바와 같이 비자기성의 전기 전도성 중간층에 의해 서로 격리된 한 쌍의 강자성체 박막층을 포함하는 전류 센서의 "샌드위치" 구조체를 지지한다. 반도체 칩(10) 및 지지층(11)으로 형성된 전류 센서용 기판은 도 2A, 2B, 2C 및 2E에서 이들 도면 사이에서의 구별없이 도면 부호 10으로 지시되어 있다. 지지층(11)의 일부분은 도 2D에 더 상세히 도시되어 있다. 통상적으로, 지지층(11)은 질화 실리콘에 의해 약 10,000Å의 두께로 형성된다.
이후, 전술한 "샌드위치" 구조체는 각 강자성체 박막층에 의해 지지층(11) 상에 제공되며, 중간층은 전류 센서로서 기능하는 자기 저항 회로 저항기를 형성하는 기본층으로서 스퍼터 증착을 통해 제공된다. 이 다층 구조체는 약 1.3Ω/? 이상의 시트 저항률을 가지며, 대략 40 Oe의 포화 영역을 따라 5%을 초과하는 거대 자기 저항 효과를 나타낸다.
이 구조체에서, 제공된 제1 층은 도 2D에 나타난 것과 같이, 질화층(11)으로 스퍼터 증착되는 복합 강자성체 박막층이고, 이 복합 강자성체 박막층의 제1 단층 즉, 도면 부호 12는 65%의 니켈, 15%의 철 및 20%의 코발트의 합금으로 40Å의 두께로 형성되고 통상적으로 약 10,000 가우스의 자기 포화 유도를 갖는다. 이 층의 증착은 외부 자계의 존재 하에서 도면의 면에 평행한 방향을 따라 지향된 막의 면에 이루어져서 면심 입방 구조를 갖는 막이 된다. 이 제조용 자계에 의해 도면의 면을 따라 지향된 막의 증착이 용이해진다. 제2 단층 즉, 도면 부호 13은 또한 유사한 제조용 자계의 존재 하에서 스퍼터 증착으로 제공된다. 이 제2 단층은 5%의 철, 95%의 코발트에 의해 두께 15Å로 형성되어 제1 단층(12)의 자기 모멘트보다 높은 값인 약 16,000 가우스의 자기 모멘트를 갖는 재료가 된다. 이 높은 자기 모멘트를 갖는 재료는 중간층에 인접하게 배치된 후 더 큰 자기 저항 효과를 획득하도록 형성되지만, 낮은 자기 모멘트의 층(12)은 이 층이 없는 경우보다 더 작은 자계에 더 민감한 전류 센서가 되도록 제공된다.
이후, 중간층(14)은 스퍼터 증착에 의해 층(13) 상에 제공되는데, 이 중간층은 전기적으로 전도성을 갖지만 비자기성이다. 층(14)은 통상적으로 구리에 의해 35Å의 두께까지 형성된다. 층(14)의 제공은 층(14) 상에 제공되는 제2 복합 강자성체 박막층을 형성한 이후이고, 이 구조체는 동일한 증착 단계의 이용으로 인해 역의 순서라는 것을 제외하면, 단층들(12, 12)을 포함하는 제1 증착층의 구조체와 일치한다. 따라서, 더 큰 자기 모멘트를 갖는 단층은 층(14)에 다시 인접하게 배치되고, 더 작은 자기 모멘트의 단층이 그 위에 제공된다. 그렇지 않다면 단층들이 동일하기 때문에, 이들은 단층(13, 12)에 대응하여 13' 및 12'로서 도 2D에 지시되어 있다.
이 "샌드위치" 구조체를 완료한 후에, 탄탈 또는 질화 탄탈의 200Å 층이 단층(12') 상에 스퍼터 증착되어 그 하부에 있는 단층(12')을 패시베이트하거나 보호하고, 회로 목적을 위한 전기적 상호 접속부를 형성할 수 있다. 탄탈 또는 질화 탄탈로 된 결과적인 층(15)은 그 전도성 때문에, 전류 센서의 나머지로부터의 전류를 일부 외피시키는 경우가 발생하게 되고 그에 따라 구성된 전류 센서에 의해 달성된 거대 자기 효과가 효과적으로 감소한다. 층(15)은 강자성체의 복합층 및 비자성의 중간층에 대해 매우 큰 두께를 가지기 때문에 도 2D에서 생략한 형태로 도시되어 있다.
유사하게, 층(15) 상에 증착된 추가층(16)은 100Å의 비교적 큰 두께로 인해 도 2D에서 형태로 나타난다. 층(15)은 먼저 스퍼터 크리닝되어 그 둘레로 75Å의 두께가 제거된다. 층(16)은 크리닝된 층(15) 상에 크롬 실리콘층으로서 40%의 크롬 및 60%의 실리콘에 의해 스퍼터 증착되어 그 상에 제공될 밀링 마스크층의 순차적인 에칭을 위한 에칭 스톱(etch stop)부으로서 기능한다.
따라서, 질화 실리콘의 다른층이 층(16) 상에 1000Å의 깊이로 스퍼터 증착되어 밀링 마스크로서 사용되지만, 이 다른층은 이후에 제공되는 추가 절연층에 통합되기 때문에 도 2D에 도시되지 않는다. 이 질화 실리콘 마스크층 상에, 포토레지스터가 증착되고, 에칭 후에 질화 실리콘 마스크층 상에 마스킹 패턴을 남기는 에칭 마스크를 형성하는 방식으로 패턴화된다. 이 최후의 패턴은 밀링 후에, 저항기를 장치 회로 네트워크로 상호 접속하기 위해 연장하는 상호 접속 연장부를 갖는 전류 센서로서 기능하도록 구불구불한 저항기 구조체를 형성한다. 반응성 이온 에칭은 패턴화된 포토레지스트와 함께 사용되어 에칭 스톱부로서 기능하는 질화 크롬층(16)에 대해 하향으로 질화 실리콘 마스크층의 노출된 부분을 제거한다. 이 질화 실리콘 층의 나머지 부분은 연속적인 이온 밀링 단계에 대한 전술한 밀링 마스크로서 기능하여 질화 크롬층(16)의 노출된 부분을 제거한 다음, 제2 복합 강자성체 박막층의 새로운 노출 부분이 단층(13', 12')으로서 형성되고, 중강 비자성 층(14)의 현재 노출된 부분 및 제1 복합 강자성체 박막층의 새로운 노출 부분은 질화 실리콘층(11)에 하향으로 단층(13, 12)으로서 형성된다.
결과적인 전류 센서 및 상호 접속 구조체(17)는 도 2D와는 달리, 큰 크기로 인해 다층 구조가 아닌 단일층 구조로 도시되어 있다. 따라서, 이 단일층 형태에서 결과적인 전류 센서 및 상호 접속 구조체(17)는 도 2B 및 도 2C 모두에 도시되어 있다. 이 구조체 부분은 또한 도 1A 및 도 1B의 평면도에 도시되어 있으며 모든 도면에서 도면 부호 17로 지시되어 있다. 강자성체 박막 복합층의 축은 구조체(17)에서 전류 센서의 가장 긴 부분의 연장 방향에 수직이다.
전류 센서 및 상호 접속 구조체(17)의 완료 후에, 질화 실리콘으로 된 두께 10,000Å 이상의 절연층(20)은 구조체(17)(도 2A, 2B, 2C 및 2E에서 이 절연층에 결합되어 도시된 질화 실리콘 밀링층의 나머지 상에 포함됨) 및 질화 실리콘층(11)의 노출 부분 상에 스퍼터 증착에 의해 제공된다. 절연층(20)의 품질 및 두께는, 이하 상세히 설명되는 바와 같이 신호 전류를 전달하기 위해 제공되는 입력 전도체 상에 나타나는 전압과 전류 센서 및 상호 접속 구조체(17) 사이의 층의 전압을 견디는 능력을 결정할 때 매우 중요하다. 양호한 품질과 10,000Å의 두께를 갖는 절연층(20)은 1000V를 초과하는 차단 전압을 제공하며, 실질적으로 더 큰 전압을 견디기 위해 절연층(20)의 능력을 증대시키도록 더 두꺼운 층이 사용될 수 있다.
층(20)에 대한 2번의 개별적인 에칭은 그 제공 후에 실행된다. 먼저, 포토레지스트가 그 위에 패턴화되어 개구를 제공하는데, 이 개구는 구조체(17)와의 전기적 상호 접속부를 형성하기 위해 절연층(20)에 요구된다. 반응성 이온 에칭은 도 2C에 도시된 바와 같이, 구조체(17)의 층(16)을 노출시키도록 층(20)에 개구(21)를 제공하기 위해 사용된다. 두번째 에칭 단계에서, 포토레지스트는 그 위에 개구를 갖는 패턴으로 제공되는데, 이 개구(22)는 반도체 칩(10)을 형성하는 모놀리식 집적 회로에서 전류 센서 및 상호 접속 구조체(17)를 패드(23)에 접속시키기 위해, 상호 접속 패드(23)를 노출시키는데 요구되며 반도체 칩의 절연층(20), 절연층(11) 및 임의의 다른 층에 형성되어 진다. 도 2C에 도시된 패드(23)의 부분은 여기에 전기적으로 접속된 상호 접속 회로 및 전자 회로와 함께 도시되어 있지 않다.
절연체(20)의 이들 개구가 완성되면, 금속 상호 접속의 제1 층(24)은 크롬 실리콘층(16)의 노출된 부분의 두께의 대략 1/2을 제거하기 위해 스퍼터 크리닝이 개시된다. 이 크리닝 후에, 개구(21, 22)를 채우거나 그렇지 않으면 절연층(20)의 상면에 지지되도록 2%의 구리로 합금된 알루미늄의 층을 스퍼터 증착한다. 층(24)은 크롬 실리콘층(16) 및 탄탈층(15)의 나머지 부분을 통해 구조체에 접속된 개구(21)를 채움으로써 구조체(17)의 "샌드위치" 구조체 부분에 전도적으로 접속되며, 개구(22)를 채움으로써 패드(23)에 또한 직접 접속된다. 포토레지스트는 층(24) 상에 제공되어 반응성 이온 에칭에 의해 연속적으로 제거되는 원하지 않는 부분을 노출하도록 패턴화됨으로써 제1 금속층(24)은 소정의 상호 접속 구조체가 된다.
층(24)의 원하지 않는 부분의 제거에 의해 몇개의 구조체로 나누어지며, 그중 가장 중요한 것은 신호 전류가 전도되는 입력 전도체의 가장 중요한 부분인, 주요부는 16개의 경로의 일부를 따라 도 1A에 도시된 6권선 코일(25)의 형태가 된다. 코일(25) 부분은 도 1B, 2A 및 2B에서 동일한 도면 부호에 의해 지시되어 있다. 코일 상호 접속부(25')는 제1 층 상호 접속 금속으로 형성되어 있고, 도 1A의 코일(25)의 오른편에서 하향으로 외부 상호 접속 패드 장치(26)로 연결되며, 이 외부 상호 접속 패드 장치(26)는 차후 상세히 설명되는 바와 같이, 그 위에 제공된 제2 상호 접속층 금속부를 갖는 제1 층 상호 접속 금속 베이스를 포함한다. 코일(25)의 타단부는 차후 설명되는 바와 같이, 상호 접속 패드 장치(26)에 접속된다. 또한, 상호 접속 패드(28,29)는 전류 센서 및 상호 접속 구조체(17)의 상호 접속 확장부의 단부로부터 도 1A에 또한 도시된 상호 접속 패드(30, 31)로 연장된다. 상호 접속 패드(28)는 도 2E에서와 동일한 참조 부호 번호에 의해 지시된다.
제1 금속 상호 접속층(24)은 통상적으로 5000∼7500Å의 두께로 증착되어, 결과적인 전도성 구조체의 일부가 추가적인 가열 또는 전자 이동의 발생 없이, 신호 전류를 전달하는 전류 전도체에서 5mA/μm까지의 전류 밀도를 허용할 수 있는 것을 보장한다. 원한다면 상호 접속의 제1층에 대해 금, 구리 또는 텅스텐과 같은 다른 금속이 사용될 수 있다. 코일(25)의 권수와 이 코일을 형성하는 전도체의 두께 및 폭은 입력 전류의 소스에 제공되는 임피던스에 영향을 미치도록 변화할 수 있다. 추가적인 회로 구조체가 임피던스를 조절하기 위해 제조될 수 있다.
코일(25) 및 상호 접속 패드(28, 29)의 완성에 이어서, 그 위에 및 층(20)의 노출된 부분 상에 질화 실리콘으로 된 통상적으로 7500Å의 다른층을 증착하여, 추가 절연층(35)을 형성한다. 포토레지스트는 패턴화된 개구에서 층(35) 상에 증착되고, 그 아래에 홀이 층(35)에 제공되어 이하 설명되는 상호 접속 금속의 제2 층에 의해 만들어진 상호 접속부를 공급한다. 반응성 이온 에칭은 도 2A 및 2E에 도시된 바와 같이 층(35)에서 이들 개구(36)를 형성하기 위해 사용된다.
제2 절연층(35) 상에, 추가 금속 증착이 이 층을 덮고 개구(36)를 채우도록 2%의 구리로 합금된 알루미늄의 다시 제2 금속 상호 접속층(37)을 형성하도록 실행된다. 개구(36)를 금속층(37)으로 채움으로써 이 층을 도 2A 및 2E에 도시된 층(24)의 나머지 부분으로부터 형성된 구조체의 노출된 부분에 직접 접속시킨다. 층(37)은 통상적으로 3500Å의 두께로 증착된다. 포토레지스트는 층(37)의 원하지 않는 부분이 제거되는 곳의 개구와 함께 그 위에 배치되어 있으며, 반응성 이온 에칭은 층(37)의 제거 부분을 제공하도록 실행된다. 상기 제거에 따른 결과적인 구조체는 도 1A에 도시되어 있고, 도 2A에 도시된 바와 같이 코일(25)의 내부 단부로부터 절연체(35) 상에서 연장하여 코일(25) 상에서 패드(27)까지 연장한 리드 아웃(38)을 포함한다. 제2 금속층(37)의 나머지 부분은 또한, 패드(26, 30, 31)에 대한 금속 베이스를 형성하고 도 2E에 도시된 바와 같은 제1 금속층(24)의 나머지 부분으로부터 신호를 전송하는데 사용된다. 실선은 도 1A의 다른층에 의해 덮어진 층을 나타내고 있다.
추가 절연층(40)은 금속층(37)의 나머지 부분 및 절연층(35)의 노출된 부분 상에 질화 실리콘을 7500Å 스퍼터 증착함으로써 제공된다. 절연층(40)은 그 이하의 장치 구조체에 대한 패시베이션 및 보호층으로서 기능하고, 또한 전류 센서의 전류 센서부 및 상호 접속 구조체(17) 상에 존재하는 코일(25)의 부분 상에 플럭스 차폐물 및 집속기로서 기능하도록 제공되는 투자(透磁) 가능한 메스에 대한 베이스로서 기능한다.
이러한 집속기의 구조는 강자성체 박막 개시층(41)을 증착함으로서 개시되며, 이 개시층은 후속하는 전기 도금 단계를 위한 전극으로서 그리고 절연층(40)에 제공될 금속의 다음 층을 접착하는 접착층으로서 기능한다. 이어서, 포토레지스트가 증착되어 전류 센서 및 상호 접속 구조체(17) 부분의 층의 부분(41) 상에 개구를 제공하도록 패턴화된다. 그런 다음, 후속하여 증착될 투자 가능한 재료 메스를 위한 응력 완화층(42)으로서 기능하도록 이 개구로 금이 20,000Å 두께로 전기 도금된다. 개시층의 증착 후에 제공된 포토레지스트는 제거되고, 포토레지스트의 새로운 층이 응력 완화층(42) 상에 개구를 형성하도록 제공된다. 투자 가능한 메스(43)는 전기 도금에 의해 최후의 개구에 형성되며, 이 메스는 14 미크론의 두께로 증착되는 80%의 철 및 20%의 니켈을 포함하는 투자 가능한 재료 합금으로 형성된다.
층(43)의 도금을 가이드하는 포토레지스트는 제거된다. 장치는 인산, 아세트산 및 질소산의 혼합물로 형성된 산조에 침지되어, 층(42, 43)의 하부가 아닌 그 부분으로부터 개시층(41)이 제거된다. 결과적인 투자 가능한 메스 차폐물 및 집속기는 도 2B에 도시되어 있다. 그런 다음, 포토레지스트의 추가층은 상호 접속 패드(26, 27, 30, 31) 상에 개구를 갖는 장치 상에 증착되는데, 이 접속 패드는 개구(44)를 통해 층(40)에 제공된다. 반응성 이온 에칭은 도 2E에 도시된 바와 같이, 이러한 개구를 제공하는데 사용되는데, 이 개구는 통과하는 베이스(39)에 볼 본딩 와이어를 통해 외부 회로에 대한 후속의 상호 접속부를 허용한다. 전술한 장치가 제조된 웨이퍼는 웨이퍼 테스트하고, 개별적인 장치를 개별 칩으로 분리하며 이들을 패키징하도록 준비된다.
도 1A, 1B, 2A, 2B, 2C, 2D 및 2E에 도시된 신호 절연 장치의 동작의 기본 모드는 이 구조체에서 발생하는 전압을 모니터링하면서, 전류 센서 및 상호 접속 구조체(17)를 통하는 정전류를 제공하기 위한 것이다. 이 전압은 구조체(17)의 자기 저항 때문에 코일(25)을 통해 유도된 신호 전류의 크기 함수이다. 따라서 특정된 전압은 전류 센서 및 상소 접속 구조체(17)의 전기 저항뿐 아니라, 적어도 충분히 작은 주파수 크기를 갖는 코일(25)에서의 전류에 대한 코일(25)에 흐르는 전류의 크기를 나타낸다.
구조체(17)에 대해 측정된 저항은 코일(25)에서의 0의 신호 전류에 대해 거의 대칭적이고, 그에 따라 동일한 크기의 코일을 통하는 양전류 및 음전류 모두에 대해 발견되는 저항은 서로 대략 동일하다. 그러나, 구조체(17)의 저항은 도 3에 도시된 것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 코일(25)의 신호 전류의 크기의 비선형적 함수가 됨이 밝혀졌다. 이 비선형성은, 이들 도면에 도시된 장치의 구조적 배치 및, 상호 접속 구조체(17)의 전류 센터의 전류 센서를 형성하는 "샌드위치" 구조체의 자기 특성과 차폐물 및 집속기층(43)의 재료의 자기 특성으로부터의 결과로 생각된다. 또한, 코일(25)의 충분히 큰 신호 전류에 대해서, 열 효과는 1400ppm/℃ 부근의 값을 통상적으로 갖는 구조체의 열 계수 때문에, 전류 센서 및 상호 접속 구조체(17)의 저항에 영향을 미친다. 주파수는 장치의 동작은 10∼100 MHz까지의 주파수에 의해 통상적으로 영향받지 않는 범위에 있다.
도 1A, 1B, 2A, 2B, 2C, 2D 및 2E에 도시된 것과 같은 신호 절연체는 전술한 비선형성 때문에 정확성에 있어서 제한받는 코일(25)에 흐르는 전류에 대해 그 출력에서 표시값을 나타낸다. 이 성능 제한은, 추가된 절연체가 초기 절연체에 의해 나타나는 비선형성의 효과를 역으로 하는 것을 도울 수 있도록 2개 이상의 이러한 신호 절연체를 입력 회로에 사용함으로써 실질적으로 감소될 수 있다. 이러한 결과를 달성하는 입력 회로는 도 4에 도시된 입력-출력 전류 추적 장치(50)를 사용하는 것이다.
전류 추적 장치(50)는 양의 전압의 공급에 대한 접속에 적합한 제1 단자(51)와, 음의 전압의 공급에 대한 접속에 적합한 추가 단자(52) 사이에서 동작된다. 다른 단자(53)는 단자(51, 52) 상의 전압이 제공되는 것과 관련하여 기준 전압 또는 접지 기준 전압을 제공하기 위해 접속된다.
추적 장치(50)는 도 1A의 상호 접속 패드 장치(26, 27)에 대응하는 한쌍의 입력 단자이고, 이들은 상기 입력 단자에 대해 도 4를 참조하여 설명된다. 유사하게, 도 1A로부터의 코일(25)은 단자(26, 27) 사이에 상호 접속되고, 도 4에서 25로 지시되어 있다. 코일 상호 접속부(25') 및 도 1A의 코일 리드 아웃(38)은 도 4에 도시된동일한 전도체부에 대한 이들 도면 부호에 마크된다. 최종적으로, 도 1A 및 도 1B의 전류 센서 및 상호 접속 구조체(17)는 도 4에 동일한 저항기로서 마크된다. 코일(25) 및 전류 센서와 상호 접속 구조체(17)는 점선으로 된 박스(54)에 함께 도시되어, 자기 저항 효과형 전류 센서 장치를 함께 형성하는 것을 나타낸다.
도 4의 전류 추적 장치(50)의 나머지 부분은 도 1A 및 도 1B에 도시된 것과 다르며, 자기 저항 효과형 전류 센서(54)의 구조체와 일치하도록 제조된 추가 자기 저항 효과형 전류 센서가 부가되어 도시된다. 따라서, 센서(55)의 자기 저항 부재는 도면 부호 17'로 지시되어 있고, 코일 부재는 자기 저항 효과형 전류 센서(55)을 나타내는 점선 박스에서 도면 부호 25'로 지시되어 있다.
센서(54, 55)의 자기 저항 부재(17,17')에는 각각 한쌍의 정전류원(56, 57)중 대응하는 하나에 의해 동작 동안 정전류가 공급된다. 이들 정전류원은 구조에서 서로 일치되도록 제조되어, 각각에 의해 공급된 전류는 다른 것에 의해 제공된것과 매우 일치한다. 전류원(56)은 단자(51)와 자기 저항 부재(17) 사이에 접속되고, 전류원(57)은 단자(51)와 자기 저항 부재(17') 사이에 접속된다. 자기 저항 부재(17, 17') 각각은 대응하는 정전류원에 의해 공급되는 브리지 회로 부재를 각각 갖는 1/2 브리지 회로를 형성하도록 단자(52)에 접속되는 대향 단부를 가지며, 각 부재는 인접한 코일에 흐르는 전류에 의해 변화하는 저항값을 갖게 된다.
연산 증폭기(58)는 전류 센서와 자기 저항 부재의 대응하는 하나의 접합부에 각각 접속된 차동 입력부를 갖는다. 따라서, 연산 증폭기(58)의 반전 입력부는 전류 소스(58)와 자기 저항 부재(17)의 접합부에 접속된다. 연산 증폭기(58)의 비반전 입력부는 전류원(57)과 자기 저항성 저항 부재(17')의 접합부에 접속된다. 연산 증폭기(58)의 출력부는 다이오드(59)의 애노드 및 전류 추적 장치(50)의 출력부(60)에 접속된다. 또한, 연산 증폭기(58)는 그 대응하는 양의 전압 및 음의 전압 공급 단자에서 단자(51, 52) 모두에 접속된다. 연산 증폭기(58)는 차동 입력부, 단일 출력부, 고이득, 높은 입력 임피던스, 낮은 출력 임피던스 증폭기이고 트랜스 컨덕턴스 증폭기로서 도 4의 회로에서 동작된다.
다이오드(59)의 캐소드는 센서(55)의 코일 부재(25")에 접속된다. 코일 부재(25")의 대향 측면은 접지 단자(53)에 접속된다. 다이오드(59)는 전류가 코일 부재(25")를 통해 흐르는 것을 막아서, 접지로 흐르게 하고 코일을 통해 접지로부터 흐르지 않게 한다. 이는, 인접 코일에서의 전류에 대하여 자기 저항 부재(17, 17')의 저항적 특성의 대칭성으로 인해 달성되며, 이 대칭성은, 입력 코일 부재(17)에서 한방향으로만 흐르는 전류에도 불구하고, 코일 부재(25")을 통해 양 방향으로 흐르는 전류에 대한 안정된 상태를 달성하기 위해 회로에 인가하는 노이즈 펄스를 유도한다.
전류 추적 장치(50)에 의해 감지되고 추적되는 입력 전류는 추적 장치(50)의 입력 단자(26)에 공급되어, 센서(54)의 코일(25)을 통해 단자(27)로부터 설정되는 전류가 된다. 이러한 전류에 의해 자계는 그 부근에서 형성되고, 센서(54)에서의 자기 저항 부재(17)는 그 저항값을 효과적으로 변화시킨다. 이러한 저항 변화는 부재(17)와 전류 센서(56)의 접합부에서 나타나는 전압에서의 변화를 발생시키고, 그에 따라 부재(17)와 전류원(56)의 접합부에서 발생하는 전압과 자기 저항 부재(17')와 전류원(57)의 접합부에서 발생하는 전압 사이에 전압차가 발생한다.
이 전압차는, 트랜스 컨덕턴스 증폭기 또는 전압/전류 인버터로서 기능하는 연산 증폭기(58)의 차동 입력부 사이에서 발생하며, 그에 따라 대응 출력 전류는 이 증폭기에 의해 증폭되어 다이오드(59)를 통해 코일 부재(25")에 공급된다. 이러한 전류에 의해, 단자(26)에서 유도된 입력 전류에 기인하여 연산 증폭기(58)의 입력 단자 사이에 처음 나타나는 전압차를 0으로 하는 방향으로, 부재(17')의 저항에서의 자기 저항 효과에 근거한 변화가 발생한다.
센서(54, 55)에서의 자기 저항 부재(17, 17')는 각각 서로 일치하도록 제조되고, 그 의도된 결과로서, 코일(25")의 전류에 기인하여 부재(17')의 저항의 변화는 코일(25)에 유도된 입력 전류에 기인하여 부재(17)에서 발생되는 변화와 정확히 일치해야만 한다. 따라서, 저항 변화의 밸런스는, 코일(25")에 공급되는 그 출력부에서의 전류가 단자(26)를 통해 유도된 것과 정확히 일치해야만 한다. 따라서, 출력 전류는 연산 증폭기(58)의 출력부에서 코일(25")에 공급되고, 자기 저항 부재(17, 17')가 코일 부재(25, 25')에 흐르는 전류의 필수적인 선형 함수가 아니더라도 단자(26)를 통해 설정된 전류에 본질적으로 동일하다. 이러한 환경에서, 출력 단자(60)에 공급되는 연산 증폭기(58)의 출력 전압은 입력 단자(26)에 흐르는 전류의 측정값이다.
그러나, 일치하는 입력 전류와 출력 전류의 소망의 결과는 센서(54, 55)의 자기 저항 부재(17, 17')의 특성의 일치에 있어서의 밀접함 및 전류 센서(56, 57)에 의해 공급되는 전류의 일치에 있어서의 밀접함에 좌우된다. 코일(25, 25')에서의 전류에 대한 자기 저항 부재(17, 17')에 응답하여 비선형성의 존재는 각 부재(17, 17')가 그 비선형성의 면을 포함하여 잘 일치된다면 이 소망의 결과를 바꾸지 않지만, 이러한 비선형성이 불량하게 일치한다면 소망의 결과를 얻을 가망성이 적을 수 있다.
이는 자기 저항 부재(17, 17')에 대한 저항 특징적 식 즉, 전류 센서(56, 57)에 의해 공급되는 전류, 수율 및 입력 전류의 값에 의해 결정되고 증폭기(58)의 입력부에서 증폭된 전압차와 동일한 코일(25")의 출력 전류를 설정하는 것에 근거하여 발견될 수 있는 전류 추적 장치(50)의 동작을 특징짓는 다음 수학식 1인 방정식에서 볼 수 있다.
상기 수학식 1에서, Iout은 코일(25")을 통해 그 출력에 설정된 증폭기(58)의 출력 전류를 나타내고, Iin은 단자(26)에 공급되어 코일(25)을 통과하는 입력 전류를 나타낸다. 전류 I56및 I57은 전류원(56, 57)중 대응하는 전류원에 의해 설정된 전류이다. 이득 상수 G는 그 출력과 차동 입력 사이에서 연산 증폭기(58)의 트랜스 컨덕턴스를 나타낸다.
각 자기 저항 부재(17, 17')는 코일(25, 25")중 대응하는 코일에서의 전류에 대하여 2차에 대한 비선형 저항기로서 전술한 수학식 1에서 모델화되었다. 이들 모델에 대한 식은 다음 수학식 2이다.
즉, 자기 저항 부재(17, 17')는 이들 전류의 2차로 그들에 의해 감지된 전류로 멱급수에 의해 비선형 저항기로서 모델화된다. 0차 파워에 대한 이 수학식 2의 계수는 각각 R17K0및 R17'K0이고, 1차 멱(power)에 대해서는 각각 R17K1및 R17'K1이며, 2차 멱에 대해서는 각각 R17K2및 R17'K2이다. 2차 다항식 회귀를 이용하여 부재(17, 17')와 같은 자기 저항 부재에 대해 도 3에 도시된 특징에 가장 잘 맞는 것은 다음 수학식 3의 이들 자기 저항 부재에 대한 식을 제공한다.
이 수학식 3은 단자(26)에 공급되어 코일(25)을 통과하는 감지될 입력 전류 Iin및 회로 성분과 토폴로지(topology)에 기초한 회로 파라미터에 의해 코일(25")를 통해 증폭기(58)의 출력으로부터 제공된 Iout에 대해서 구해질 수 있다. G가 충분히 크다고 가정하면, 그 결과는 다음 수학식 4와 같다.
자기 저항 부재의 저항 특성 계수는 상기 2차 베스트 피트 방정식으로부터 구해질 수 있다. 그런 다음, 전류 센서(56, 57)로부터의 전류값에 대한 선택은 Iin값에 대해 평가될 Iout의 이전의 방정식을 허용한다.
함수로서의 Iout의 이러한 방정식은 Iin의 다양한 값에 대한 Iout와 Iin사이의 일치의 정도는 자기 저항 부재(17, 17')의 파라미터의 일치량에 크게 좌우됨을 나타낸다. 코일(25, 25")에서의 전류의 부재 상태에서, 자기 저항 부재(17, 17')의 공칭 저항값에서의 불일치, 즉 R17K0와 K17'K0의 값에 불일치가 있으면, Iout에 대한 최종식에서 루트 안의 제2 항을 고려하면, Iout와 Iin사이에 차이가 많이 있다. 이 차이는 Iin에 좌우되는 루트 안의 제3 항이 제2 항의 크기가 상대적으로 작아질만큼 충분한 크기를 얻을 때까지 지속한다. 그러므로, Iout와 Iin사이의 일치는 부재(17, 17')의 공칭 저항값에서의 불일치가 있으면, Iin의 비교적 작은 값에 대해 매우 불량하다. Iout와 Iin사이의 일치는 Iin의 충분히 큰 값에 대해 현저히 개선된다.
Iout와 Iin사이의 일치는 또한, Iout에 대한 최종식에서 루트 안의 제3 항에서 볼 수 있는 바와 같이, 자기 저항 부재(17, 17') 즉, R17K2와 R17'K2에 대한 2차 표현에서 2차항의 계수에 대한 근접 일치에 의해 개선된다. 이 일치는 자기 저항 부재에 대한 2차 표현에서 선형 항, 여기에서는 R17'K1에 대한 계수가 이러한 표현에서 2차항에 대한 계수보다 상당히 작다면 더 개선된다.
전류 추적 장치(50)의 센서(54, 55)의 자기 저항 부재(17, 17')에 대한 인접한 코일 전류의 함수로서 저항 특성 사이의 일치의 개선의 관점에서, 이들 특성의 양호한 일치를 보장하거나 불일치의 효과를 없애기 위해 실질적인 노력이 어떤 경우에는 필요하다. 일치를 개선시키기 위한 표준 방법은 공지된 저항기 트리밍 기술을 사용하여 제조 후, 서로 더 근접하게 일치하도록 이들 자기 저항 부재중 하나의 저항값을 조절하는 것이다. 다른 방법으로는, 이들 전류 센서에서의 불일치를 극복하기 위해 회로 출력을 제공하는데, 각각의 상태에서 획득된 결과를 효과적으로 평균하도록 충분히 빈번하게, 동작 동안 도 4의 회로에서 전류 센서의 위치를 스왑하는 것이다. 이러한 스왑은 전류원(56, 57) 및 자기 저항 부재(17, 17')로서 동일한 모놀리식 집적 회로로 집적되는 아날로그 전송 게이트로서 상호 보완적 산화 금속 반도체 필드 효과 트랜지스터를 사용하여 제공될 수 있다.
다른 가능성으로는, 도 5에 도시된 회로에 사용되는 풀 브리지 회로에 대한 것이다. 여기에서, 2개의 추가 자기 저항 효과형 전류 센서 장치(56', 57')는 도 4의 전류 센서(56, 57) 대신 사용되고, 물론 센서(54, 55)에 전류를 공급한다. 도 5의 회로에서 단자(26)에 공급되는 입력 전류는 자기 저항 부재(17, 17')를 통과하며, 증폭기(58)로부터의 출력 전류는 자기 저항 부재(17', 17")를 통과한다. 센서(56', 57')의 2개의 각 추가 자기 저항 부재의 사용은 단자(26)에 공급되는 입력 전류에 응답하여 연산 증폭기(58)의 입력부에서의 신호 전압을 2배로 증가시킨다. 이 증가는 자기 저항 부재의 불일치에 기인한 모든 오프셋 전류를 감소시키고, 이러한 감소된 오프셋에 기인하여 거의 동일한 전류에서 동작되기 때문에 선형성을 개선한다.
도 5의 회로에 대한 모놀리식 집적 회로 칩의 가능한 레이아웃은 반도체 재료 기판에 형성된 전자 회로 상의 칩에 다시 제공되는 회로의 자기 상호 작용부에 대해 도 6에 도시되어 있다. 상기 회로의 전자 회로부는 입력 전류와의 상호 작용을 최소화하기 위해 여기에 도시된 점선의 직사각형 내의 기판에 포함된다. 동일한 도면 부호의 지시는 도 5의 회로의 대응하는 요소에 사용되는 도 6의 구성 요소에 사용된다. 이들 요소의 구성은 도 1A, 도 1B 및 도 2A 내지 도 2E에 도시된 요소에 대해 사용되는 것이다.
본 발명은 바람직한 실시예를 참조하여 기술되었지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 변형이 만들어질 수 있음을 이해한다.

Claims (15)

  1. 전류원으로부터 제공되는 입력 전류의 표시를 그 출력부에 제공하는 전류 결정 장치에 있어서,
    기판과;
    상기 기판 상에 지지되고 상기 입력 전류를 전도하는데 적합한 입력 전도체와;
    상기 기판 상에 지지되고 상기 입력 전도체에 인접하지만 간격을 두고 배치되어 상기 입력 전류로부터 생기는 자계로부터 전기적으로 절연되지만 자계 내에 배치되며, 복수의 자기 저항의 이방성 강자성체 박막층으로 구성되며, 이 층의 적어도 2개의 층은 그 2개의 층들 사이에 배치된 비자기성 전기 전도층에 의해 서로 격리되어 있는 제1 전류 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 결정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입력 전도체 및 상기 제1 전류 센서에 인접하게 배치되어 자계 집속기로서 기능하는 실질적인 자기 투자율을 나타내는 재료로 구성된 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 결정 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 전류 센서는 상기 기판 상에서 제1 방향을 따라 주로 연장하며, 상기 입력 전도체는 상기 제1 방향에 실질적으로 수직으로 상기 기판 상의 제2 방향을 따라 주로 연장하는 것을 특징으로 하는 전류 결정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기판은 적어도 그 하나가 상기 제1 전류 센서에 전기적으로 접속된 전자 회로 소자를 포함하는 모놀리식 집적 회로 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 결정 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 기판 상에 지지되고, 상기 기판 상에 지지된 다른 전도체에 인접하지만 간격을 두고 배치되어, 상기 다른 전도체에서 발생하는 전류로부터 생기는 자계로부터 전기적으로 절연되지만 자계 내에 배치되고, 복수의 자기 저항의 이방성 강자성체 박막층으로 구성되며, 이 층의 적어도 2개의 층은 그 2개의 층들 사이에 배치된 비자기성 전기 전도층에 의해 서로 격리되고, 상기 제1 전류 센서에 전기적으로 접속된 제2 전류 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 결정 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 기판에 실질적으로 평행하게 배향되고 실질적인 자기 투자율을 나타내는 재료로 형성된 층을 더 포함하며, 상기 입력 전도체 및 상기 제1 전류 센서는 상기 투자율을 나타내는 재료로 된 층과 상기 기판 사이에 적어도 일부분이 배치되어 자계 집속기로서 기능하는 것을 특징으로 하는 전류 결정 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전류 센서의 각각은 전류를 공급할 수 있는 제1 및 제2 전류원중 대응하는 하나에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전류 결정 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전류 센서의 각각은 제3 및 제4 전류 센서중 대응하는 하나에 전기적으로 접속되고, 상기 제3 및 제4 전류 센서는 각각 복수의 자기 저항의 이방성 강자성체 박막층으로 형성되고, 그 중 적어도 2개의 층은 그 2개의 층들 사이에 배치된 비자기성 전기 전도층에 의해 서로 격리되고, 상기 제4 전류 센서는 상기 제3 전류 센서에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 및 제3 전류 센서는 전기 에너지원 상에서 서로 직렬로 전기 접속되고, 상기 제2 및 제4 전류 센서는 전기 에너지원 상에서 서로 직렬로 전기 접속되어 브리지 회로를 형성하고, 상기 제3 전류 센서는 상기 기판 상에 지지되어 상기 입력 전도체에 인접하지만 간격을 두고 배치되어 상기 입력 전류에서 생기는 자계로부터 전기적으로 절연되지만 이 자계 내에 배치되며, 상기 제4 전류 센서는 상기 기판 상에 지지되고 상기 다른 전도체에 인접하지만 간격을 두고 배치되어 상기 다른 전도체에서 발생하는 전류로부터 생기는 자계로부터 전기적으로 절연되지만 이 자계 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 전류 결정 장치.
  9. 제7항에 있어서, 출력부 및 한쌍의 입력부를 갖는 차동 증폭기를 더 포함하는데, 상기 한쌍의 입력부 사이에서 발생하는 전압차는 상기 출력부에 나타나는 차이의 증폭된 표시값이고, 상기 증폭기 입력부는 각각 상기 제1 및 제2 전류 센서중 대응하는 하나와 상기 제1 및 제2 전류원중 대응하는 하나 사이의 접합부에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전류 결정 장치.
  10. 제8항에 있어서, 출력부 및 한쌍의 입력부를 갖는 차동 증폭기를 더 포함하는데, 상기 한쌍의 입력부 사이에서 발생하는 전압차는 상기 출력부에 나타나는 차이의 증폭된 표시값이고, 상기 증폭기 입력부중 하나는 상기 제1 전류 센서와 제3 전류 센서 사이의 접합부에 전기적으로 접속되고, 상기 증폭기 입력부중 다른 하나는 상기 제2 전류 센서와 제4 전류 센서 사이의 접합부에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전류 결정 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 차동 증폭기 출력부는 상기 다른 전도체에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전류 결정 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 차동 증폭기 출력부는 상기 다른 전도체에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 전류 결정 장치.
  13. 입력부에 공급되는 입력 전류를 실질적으로 추종하는 크기의 출력 전류를 제공하는 전류 추적 장치에 있어서,
    전기 에너지원에 전기적으로 접속되고 자기 저항 효과형 전류 센서인 복수의 자기 저항 부재를 구비한 브리지 회로를 포함하고, 상기 각 자기 저항 부재는 상기 자기 저항 부재에 인접한 감지 전도체를 가지며, 상기 감지 전도체는 상기 입력부에 전기적으로 접속되고, 다른 상기 감지 전도체는 상기 출력 전류를 수신하도록 전기적으로 접속되며;
    상기 브리지 회로에 전기적으로 접속된 복수의 입력부 및 상기 출력 전류를 공급하기 위해 상기 다른 감지 전도체에 전기적으로 접속된 출력부를 갖는 차동 입력 증폭기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 추적 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 브리지 회로는 복수의 전류원을 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 추적 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 브리지 회로는 상기 복수의 전류원에 적어도 4개의 자기 저항 효과형 전류 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전류 추적 장치.
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