KR20180047574A - 홀효과 증대를 위한 홀플레이트 적층구조 및 이를 이용한 3차원 홀센서 - Google Patents

홀효과 증대를 위한 홀플레이트 적층구조 및 이를 이용한 3차원 홀센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 홀효과 증대를 위한 홀플레이트(11A~11D) 적층구조 및 이를 이용한 3차원 홀센서에 관한 것이다. 본 발명은 본 발명은 다수개의 층으로 구성되되 비아홀을 통해 연결되고 이들을 가로지르는 방향으로 전류가 인가되는 메탈레이어(10,110)와, 상기 메탈레이어(10,110)와 인접한 위치에 상기 메탈레이어(10,110)와 같은 방향으로 적층되는 다수개의 층으로 구성되되 각각의 층은 비아홀을 통해 연결되고 서로 이격된 한 쌍의 분리메탈(31A~31D)로 구성되는 방향전환레이어(30,130)와, 상기 메탈레이어(10,110) 중 어느 한 층 및 방향전환레이어(30,130) 중 어느 한 층 사이를 전기적으로 연결하여 상기 메탈레이어(10,110)와 방향전환레이어(30,130)에는 서로 반대방향으로 전류가 흐르도록 하는 제1브릿지(50A, 50B)를 포함한다. 본 발명에 의하면 홀플레이트(11A~11D)가 적층된 방향을 따라 전자가 이동할 수 있는 유효구간이 충분히 확보되므로, 직접회로의 얇은 두께에서도 홀효과를 충분히 누적시켜 평면방향으로 작용하는 자기장의 측정이 가능해진다.

Description

홀효과 증대를 위한 홀플레이트 적층구조 및 이를 이용한 3차원 홀센서{Multilayer structure to increase hall effect and three dimensional hall effect sensor using this}
본 발명은 홀효과 증대를 위한 홀플레이트 적층구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수평방향의 자기장을 감지하기 위한 홀플레이트 구조와 이를 이용한 3차원 홀센서에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼의 평면내 자기장을 검출하기 위한 기술이 개발되고 있는데, 이러한 자기장 검출을 위해 홀효과(hall effect)가 널리 사용되고 있다. 홀효과는 전류에 대해 직각방향으로 자계를 가했을 때 전류와 자계에 각각 직각인 방향으로 기전력이 발생하는 현상을 의미하는 것으로, 홀센서는 웨이퍼 평면 내에서 기전력을 측정하여 자기장의 발생여부 및 크기를 측정하게 된다.
이러한 홀효과를 이용하기 위해서는 전류가 흐를 수 있는 소정의 경로가 확보되어야 한다. 따라서 전류가 흐를 수 있는 구간이 충분한 웨이퍼의 평면방향과 직교한 두께방향으로 발생하는 자기장의 측정은 비교적 용이하지만, 이와 수직한 방향, 즉 웨이퍼의 길이방향으로 발생하는 자기장의 측정은 어렵다. 왜냐하면 집적회로 장치(IC)는 그 두께가 매우 얇으므로 두께 방향으로 전자가 이동할 수 있는 충분한 거리를 확보하기 어렵기 때문이다.
이를 해결하기 위해서 종래의 자기장 센서는 강자성체를 이용하여 자기장을 휘어 경로를 바꾸거나, 후공정에서 센싱장치를 수직한 방향으로 세워 결합하는 방법 등이 사용되었으나, 이는 구조 및 제조공정이 복잡하고 제조비용이 증가하며, 선형성이 떨어져 정확한 측정이 어려운 문제점이 있었다.
미국 등록특허 제9,312,473호
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 홀플레이트를 적층하고 이를 통해 전류가 흐르는 유효구간을 충분히 확보하여 홀효과를 누적시켜 얇은 두께에서도 충분한 홀효과를 확보할 수 있도록 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 다수개의 층으로 구성되되 비아홀을 통해 연결되고 이들을 가로지르는 방향으로 전류가 인가되는 메탈레이어와, 상기 메탈레이어와 인접한 위치에 상기 메탈레이어와 같은 방향으로 적층되는 다수개의 층으로 구성되되 각각의 층은 비아홀을 통해 연결되고 서로 이격된 한 쌍의 분리메탈로 구성되는 방향전환레이어와, 상기 메탈레이어 중 어느 한 층 및 방향전환레이어 중 어느 한 층 사이를 전기적으로 연결하여 상기 메탈레이어와 방향전환레이어에는 서로 반대방향으로 전류가 흐르도록 하는 브릿지를 포함한다.
상기 브릿지는 상기 한 쌍의 분리메탈에 각각 연결되고, 상기 메탈레이어에 공급되는 전류의 방향과 직교한 방향으로 자기장이 가해지면 상기 전류가 가해지는 방향을 따라 전하가 편향되고, 전하가 편향된 상태로 상기 브릿지를 통해 상기 방향전환레이어에 전달된다.
상기 메탈레이어 및 방향전환레이어는 서로 동일한 높이에서 동일한 층으로 구성되고, 상기 브릿지는 상기 메탈레이어 및 방향전환레이어의 상단 또는 하단 중 어느 하나를 연결한다.
상기 브릿지는 상기 메탈레이어 및 방향전환레이어의 사이를 연결하는 제1하부브릿지와, 상기 제1하부브릿지와 반대쪽에 위치하여 상기 방향전환레이어 및 이웃한 다른 메탈레이어 사이를 연결하는 제1상부브릿지를 포함하고, 동일한 구조가 반복적으로 형성되어 일방향으로 연장된다.
상기 메탈레이어는 전류의 전달방향과 직교한 방향으로 연장되는 홀플레이트가 적층되어 구성되고, 적층된 홀플레이트 사이에는 비아홀이 형성되어 이들 사이를 전기적으로 연결한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명은 실리콘웨이퍼레이어와, 상기 실리콘웨이퍼레이어 상에 적층되는 센싱수단으로 구성되고, 상기 센싱수단은 다수개의 층으로 구성되되 비아홀을 통해 연결되고 이들을 가로지르는 방향으로 전류가 인가되는 메탈레이어와, 상기 메탈레이어와 인접한 위치에 상기 메탈레이어와 같은 방향으로 적층되는 다수개의 층으로 구성되되 각각의 층은 비아홀을 통해 연결되고 서로 이격된 한 쌍의 분리메탈로 구성되는 방향전환레이어와, 상기 메탈레이어 중 어느 한 층 및 방향전환레이어 중 어느 한 층 사이를 전기적으로 연결하여 상기 메탈레이어와 방향전환레이어에는 서로 반대방향으로 전류가 흐르도록 하는 브릿지를 포함한다.
상기 브릿지는 상기 한 쌍의 분리메탈에 각각 연결되고, 상기 메탈레이어에 공급되는 전류의 방향과 직교한 방향으로 자기장이 가해지면 상기 전류가 가해지는 방향을 따라 전하가 편향되고, 전하가 편향된 상태로 상기 브릿지를 통해 상기 방향전환레이어에 전달된다.
상기 브릿지는 상기 메탈레이어 및 방향전환레이어 사이를 연결하는 제1하부브릿지와, 상기 제1하부브릿지와 반대쪽에 위치하여 상기 방향전환레이어 및 이웃한 다른 메탈레이어 사이를 연결하는 제1상부브릿지를 포함하여, 상기 센싱수단은 메탈레이어-제1하부브릿지-방향전환레이어-제1상부브릿지 구조가 일방향으로 연속적으로 연장되어 구성된다.
위에서 살핀 바와 같은 본 발명에 의한 홀효과 증대를 위한 홀플레이트 적층구조 및 이를 이용한 3차원 홀센서에는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명에 의하면 홀플레이트가 적층된 방향을 따라 전자가 이동할 수 있는 유효구간이 충분히 확보되므로, 직접회로의 얇은 두께에서도 홀효과를 충분히 누적시켜 평면방향으로 작용하는 자기장의 측정이 가능해지는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 강자성체를 부가하거나 후공정을 통해서 센싱장치를 수직한 방향으로 설치할 필요가 없고, 종래의 메탈레이어 형성과정(예를 들어 라우팅을 위한 메탈층 성형과정)을 이용하여 쉽게 구현할 수 있어, 제조공정이 단순화되고 제조비용이 감소되는 효과가 있다.
또한, 홀효과 누적을 위한 메탈레이어와 함께, 방향전환레이어를 통해 전자가 반대방향으로 이동할 때는 홀효과가 상쇄되지 않도록 좌우방향의 전자이동을 단절시킴으로써 효율이 향상되고, 선형성이 좋아져 보다 정확한 센싱이 이루어지는 효과도 있다.
그리고, 본 발명에 의하면 얇은 직접회로 내에서 충분한 전자이동 유효구간을 확보함으로써 수직방향과 수평방향 양쪽으로 모두 자기장을 측정할 수 있어 센서의 기능성과 호환성이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 홀효과 개념을 설명하기 위한 개념도.
도 2는 본 발명에 의한 홀효과 증대를 위한 홀플레이트 적층구조의 일실시례를 보인 개념도.
도 3은 도 1의 구조가 연속적으로 이어지는 모습을 개략적으로 보인 개념도.
도 4는 본 발명에 의해 홀효과가 누적되는 과정을 나타내는 개념도.
이하, 본 발명의 일부 실시례들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
본 발명은 홀효과 증대를 위한 홀플레이트(11A~11D) 적층구조 및 이를 이용한 3차원 홀센서에 관한 것이다. 본 발명은 홀효과를 이용하여 자기장을 감지하기 위한 구조로서, 다양한 분야에서 센싱장치로 사용될 수 있다. 예를 들어 위치감지, 직류/교류전류감지, 자기장의 크기측정, 회전체의 회전수 측정, 비접촉식 스위치 등 다양하게 응용될 수 있으며, 자동차의 내부 등에 센서로 설치될 수 있다. 이하에서는 기본적인 센싱기능을 설명하기로 한다.
도 1에는 홀효과를 발생시키는 기본 구조가 도시되어 있다. 이에 보듯이, 본 발명을 구성하는 하나의 홀플레이트(11A~11D)에 전류(I)가 인가되고, 이와 직교한 방향으로 자기장(B)이 형성되면, 전류 및 자기장과 직교한 방향으로 기전력(Vh)이 발생한다. 보다 정확하게는, 이러한 홀효과는 플레밍의 왼손법칙에 따라 전류와 자계 양쪽에 대해 직각인 방향으로 로렌츠의 힘이 발생하여 전하를 편향시키는 것을 의미한다. 그리고 이러한 전하의 편향에 의해 전류와 자계 양쪽에 대해 직각인 방향으로 기전력이 발생하는 것이다.
본 발명에서는 이러한 전하의 편향, 즉 전자의 쏠림을 증대하기 위한 것이다. 본 발명의 홀플레이트(11A~11D) 적층구조는 메탈레이어(10,110)를 가로질러 흐르는 전류가 하방으로 흐르는 과정에서 전하가 한 방향으로 편향되고, 편향된 상태로 브릿지 및 방향전환레이어(30,130)를 이동한 후에 다음 메탈레이어(10,110)를 이동하면서 다시 전하가 한 방향으로 편향되어 결과적으로 기전력이 누적되는 결과를 가져오게 된다. 이하에서 이러한 본 발명의 구조를 구체적으로 살펴보기로 한다.
먼저 본 발명은 다수개의 홀플레이트(11A~11D)가 적층되어 하나의 메탈레이어(10,110)를 형성한다. 상기 홀플레이트(11A~11D)는 금속재질로, 실리콘 웨이퍼(미도시)의 상면에 적층되는 금속층의 일부일 수 있다. 상기 홀플레이트(11A~11D)는 도 2에서 보듯이 상하방향으로 적층되며, 본 실시례에서는 총 4개의 홀플레이트(11A~11D)가 적층된다. 상기 홀플레이트(11A~11D)가 적층되는 개수는 반드시 4개에 한정될 필요는 없으며, 집적회로를 제조하는 과정에서 형성되는 금속층의 개수에 대응하여 다양한 변형이 가능하다. 한편, 본 발명에서 상기 메탈레이어(10,110)는 다시 다수개로 구성되므로, 편의를 위해서 제1메탈레이어(10), 제2메탈레이어(110) 등으로 구분하여 칭하기로 한다.
상기 제1메탈레이어(10)를 구성하는 홀플레이트(11A~11D) 사이는 비아홀을 통해 연결된다. 상기 비아홀은 절연층(미도시)에 형성되는 것으로, 절연층은 홀플레이트(11A~11D) 사이사이에 형성된다. 상기 비아홀이 절연층에 형성되고, 비아홀에 구비된 도전성 구조(17)를 통해서 비아홀의 상하에 위치한 홀플레이트(11A~11D) 사이가 전기적으로 연결된다. 상기 비아홀은 금속층과 절연층을 제조하는 과정에서 함께 형성될 수 있다. 도면부호 11A 내지 11D는 제1홀플레이트 내지 제4홀플레이트(11A~11D)를 각각 나타낸다. 각각의 홀플레이트(11A~11D)들은 동일한 재질로 만들어질 수도 있으나, 직접회로를 구성하는 금속층과 동일한 재질로 만들어지므로, 서로 다를 수도 있다.
상기 제1메탈레이어(10)에는 전류(I)가 인가된다. 상기 전류는 제1메탈레이어(10)를 가로지르는 방향, 즉 도면을 기준으로 하여 위쪽에서 아래쪽으로 인가된다. 이때, 만약 직접회로에 이와 수직한 방향으로 자기장(B)이 형성되면, 전류(I) 및 자기장(B)에 각각 직교한 방향(도 2를 기준으로 좌측에서 우측방향)으로 힘(Fm)이 발생하여 전하가 한쪽 방향으로 편향된다. 만일, 제1메탈레이어(10)의 전체 높이가 낮다면 이러한 전하의 편향 정도가 매우 작아 유의미한 값이 도출되지 않겠지만, 본 발명에서는 전자가 다수개의 홀플레이트(11A~11D)가 적층되어 구성된 제1메탈레이어(10)를 이동하는 과정에서 한쪽으로 쏠릴 수 있다. 물론, 제1메탈레이어(10)의 전체 높이는 매우 낮으므로, 하나의 제1메탈레이어(10)와 더불어 다수개의 추가 메탈레이어(110,210)를 통해 이러한 전하의 편향을 가중시켜야 한다.
상기 제1메탈레이어(10)에 인접한 위치에는 방향전환레이어(30,130)가 구비된다. 상기 방향전환레이어(30,130)는 상기 제1메탈레이어(10)와 나란한 방향으로 연장되는 것으로, 다수개의 분리메탈(31A~31D)이 적층되어 구성된다. 상기 방향전환레이어(30,130)는 상기 제1메탈레이어(10)와 연결되어 전류를 연속적으로 흐르게 하는 것으로, 제1메탈레이어(10)와 마찬가지로 실리콘 웨이퍼 상에 설치된다. 상기 방향전환레이어(30,130)를 구성하는 각각의 분리메탈(31A~31D)은 금속재질로 만들어지는데, 실리콘 웨이퍼(미도시)의 상면에 적층되는 금속층의 일부일 수 있다. 상기 방향전환레이어(30,130)는 도 2에서 보듯이 상하방향으로 적층되며, 본 실시례에서는 총 4개의 분리메탈(31A~31D)이 적층된다. 상기 분리메탈(31A~31D)이 적층되는 개수는 반드시 4개에 한정될 필요는 없으며, 집적회로를 제조하는 과정에서 형성되는 금속층의 개수에 대응하여 다양한 변형이 가능하다. 한편, 본 발명에서 상기 방향전환레이어(30,130)는 다시 다수개로 구성되므로, 편의를 위해서 제1방향전환레이어(30), 제2방향전환레이어(130) 등으로 구분하여 칭하기로 한다.
상기 제1방향전환레이어(30)는 상기 제1메탈레이어(10)와 반대방향으로 전자를 이동시킨다. 보다 정확하게는, 상기 제1메탈레이어(10)에 인가된 전류는 상부로부터 하부로 흐르지만, 제1방향전환레이어(30)를 통해서는 반대로 하부로부터 상부로 전류가 흐르게 된다. 이것은 제1메탈레이어(10)와 제1방향전환레이어(30) 사이를 연결하는 제1하부브릿지(50A)가 아래쪽에 구비되기 때문이다.
이때, 상기 제1방향전환레이어(30)는 제1메탈레이어(10)와 반대방향으로 전류를 흐르게 하므로, 홀효과의 방향도 반대가 된다. 도 2에서 보듯이, 상기 제1방향전환레이어(30)에 발생하는 홀효과는 도면을 기준으로 우측에서 좌측으로 발생한다. 따라서, 앞서 제1메탈레이어(10)에서 발생한 홀효과를 상쇄시킬 수도 있다. 하지만 본 발명에서 상기 제1방향전환레이어(30)를 구성하는 각각의 분리메탈(31A~31D)은 서로 분리된 한 쌍으로 구성된다. 따라서 홀효과가 반대방향으로 작용되는 구간이 매우 짧아, 전하의 편향을 상쇄하지 않고 편향된 상태로 전하를 위쪽으로 전달하게 된다.
보다 정확하게는, 도 2에서 보듯이 한 쌍의 분리메탈(31A~31D), 예를 들어 가장 하부의 제1분리메탈(31A)은 그 사이가 단절된 한 쌍으로 구성된다. 제2분리메탈 내지 제4분리메탈(31B~31D)도 마찬가지로 단절된 한 쌍으로 구성되고, 그 사이에는 단절구간(A)이 형성되어 있다. 따라서 홀효과가 반대방향으로 작용되는 구간은 각 분리메탈(31A~31D) 내에 한정되므로, 앞서 편향되었던 전하는 편향된 상태를 유지하면서 상부로 이동할 수 있다. 도 2에서 보듯이, 가장 상부의 제4분리메탈(31D)로 전달된 전하는 편항되어 좌우에서 서로 다른 크기(Δ)를 갖게 되고, 홀효과를 유지할 수 있다.
상기 각 분리메탈(31A~31D) 사이도 역시 비아홀을 통해 연결된다. 상기 비아홀은 상기 제1메탈레이어(10)의 비아홀과 마찬가지로, 분리메탈(31A~31D) 사이의 절연층(미도시)에 형성되는 것으로, 절연층은 분리메탈(31A~31D) 사이사이에 형성된다. 상기 비아홀이 절연층에 형성되고, 비아홀에 구비된 도전성 구조(37)를 통해서 비아홀의 상하에 위치한 분리메탈(31A~31D) 사이가 전기적으로 연결된다. 상기 비아홀은 금속층과 절연층을 제조하는 과정에서 함께 형성될 수 있다.
결과적으로, 상기 메탈레이어(10,110) 및 방향전환레이어(30,130)는 서로 동일한 높이에서 동일한 층으로 구성된다.
한편, 상기 제1메탈레이어(10)와 상기 제1방향전환레이어(30) 사이에는 제1브릿지(50A, 50B)가 구비된다. 상기 제1브릿지(50A, 50B)는 상기 제1메탈레이어(10) 중 어느 한 층 및 제1방향전환레이어(30) 중 어느 한 층 사이를 전기적으로 연결하여 상기 제1메탈레이어(10)와 제1방향전환레이어(30)에는 서로 반대방향으로 전류가 흐르도록 하는 것이다. 동시에, 제1브릿지(50A, 50B)는 제1방향전환레이어(30)와 이웃한 다른 메탈레이어(110)를 전기적으로 연결한다. 상기 제1브릿지(50A, 50B)는 역시 금속재질로 형성되며, 제1메탈레이어(10) 및 제1방향전환레이어(30)와 마찬가지로 실리콘 웨이퍼 상에 설치된다. 상기 제1브릿지(50A, 50B)는 실리콘 웨이퍼(미도시)의 상면에 적층되는 금속층의 일부일 수 있다.
도 2에서 보듯이, 상기 제1브릿지(50A, 50B)는 한 쌍(50A, 50B)으로 구성된다. 상기 제1브릿지(50A, 50B)는 제1하부브릿지(50A) 및 제1상부브릿지(50B)로 구성되는데, 제1하부브릿지(50A)는 상기 제1메탈레이어(10) 및 제1방향전환레이어(30) 사이를 연결하고, 제1상부브릿지(50B)는 상기 제1하부브릿지(50A)와 반대쪽에 위치하여 상기 제1방향전환레이어(30)를 이웃한 다른 메탈레이어, 즉 제2메탈레이어(110)와 연결한다. 아래에서 설명될 바와 같이, 이러한 동일한 구조가 반복적으로 형성되어 일방향으로 연장되면 홀효과가 증대될 수 있다. 참고로, 상기 제1브릿지(50A, 50B)를 구성하는 제1하부브릿지(50A) 및 제1상부브릿지(50B)의 명칭은 도 2를 기준으로 부여한 것으로, 만약 도 2에 도시된 본 발명에 의한 홀플레이트 적층구조가 반대 방향으로 형성된다면 제1하부브릿지(50A)가 제1상부브릿지(50B) 보다 위쪽에 있을 수도 있다.
한편, 상기 제1하부브릿지(50A)는 두 갈래로 나뉘어지고, 이들은 상기 한 쌍의 제1분리메탈(31A)에 각각 연결된다. 결과적으로, 상기 제1메탈레이어(10)에 공급되는 전류의 방향과 직교한 방향으로 자기장이 가해지면 상기 전류가 인가되는 방향을 따라 전하가 편향되고, 전하가 편향된 상태로 제1하부브릿지(50A)를 통해 상기 제1방향전환레이어(30)에 전달되는 것이다.
그리고, 도 3에서 보듯이, 상기 제1방향전환레이어(30) 중 전류의 흐름 방향을 따라 가장 바깥쪽 층에 있는 제4분리메탈(31A~31D)에는 제1상부브릿지(50B)의 일단이 연결되고, 상기 제1상부브릿지(50B)의 타단에는 다른 메탈레이어, 즉 제2메탈레이어(110)가 연결된다. 그리고 이러한 구조가 반복적으로 형성되어 일방향으로 길게 연장된다. 즉, 제n메탈레이어-제n하부브릿지-제n방향전환레이어-제n상부브릿지-제n+1메탈레이어 구조가 일방향으로 연속적으로 연장되면서 본 발명을 구성하는 것이다.
이러한 구조를 통해서, 홀효과를 발생시킬 수 있는 유효구간이 크게 늘어나게 되고, 전하의 쏠림이 누적될 수 있다. 결과적으로 홀효과가 증가하여 자기장을 검출 센서의 효율이 향상된다. 물론, 본 발명은 금속매질이며 일정한 방향으로 연장되는 메탈레이어(10,110)와 방향전환레이어(30,130)에 의해 선형적인 값을 없을 수 있으므로, 정확한 센싱이 이루어질 수 있다. 도 3에서 보듯이, 전하의 쏠림이 누적되어 편향된 전하는 양쪽의 분리메탈(31A~31D)에서 최종적으로 서로 다른 크기(Δn)를 갖게 되고, 홀효과를 증대할 수 있다.
도 4를 참조하여, 본 발명을 설명하면, 제1메탈레이어(10)를 통과하면서(화살표① 방향) 홀효과가 발생한 전하는 제1브릿지(50A, 50B) 중 제1하부브릿지(50A)를 통해 제1방향전환레이어(30)로 연결된다. 제1방향전환레이어(30)는 분리되어 있어 이를 따라 상부(화살표①' 방향)로 이동하는 전하는 홀효과를 유지하게 된다.
그리고, 전류는 제1상부브릿지(50B)를 통해 다시 제2메탈레이어(110) 방향으로 흐르게 되고, 제2메탈레이어(110)를 따라 하부(화살표② 방향)로 이동하면서 전하가 더욱 편향된다. 전하가 편향된 상태로 제2브릿지(150A,150B) 중 제2하부브릿지(150A)를 통해 이동한 후에 제2방향전환레이어(130)의 하부로부터 상부(화살표②' 방향)로 흐르는 과정에서는 전하가 반대방향으로 편향되지 않으므로 홀효과의 상쇄가 방지된다. 그리고 전류는 제2상부브릿지(150B)를 통해서 인접한 제3메탈레이어(310)로 흐른다. 그리고 이와 같은 과정이 반복되면서 홀효과는 더욱 가중되어 홀효과를 증가시키게 된다.
이상에서, 본 발명에 따른 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 제1메탈레이어 30: 제1방향전환레이어
50A,50B: 제1브릿지 110: 제2메탈레이어
130: 제2방향전환레이어 150A,150B: 제2브릿지

Claims (8)

  1. 다수개의 층으로 구성되되 비아홀을 통해 서로 연결되고 이들을 가로지르는 방향으로 전류가 인가되는 메탈레이어와,
    상기 메탈레이어와 인접한 위치에 상기 메탈레이어와 같은 방향으로 적층되는 다수개의 층으로 구성되되 각각의 층은 비아홀을 통해 연결되고 서로 이격된 한 쌍의 분리메탈로 구성되는 방향전환레이어와,
    상기 메탈레이어 중 어느 한 층 및 방향전환레이어 중 어느 한 층 사이를 전기적으로 연결하여 상기 메탈레이어와 방향전환레이어에는 서로 반대방향으로 전류가 흐르도록 하는 브릿지를 포함하는 홀효과 증대를 위한 홀플레이트 적층구조.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 브릿지는 상기 한 쌍의 분리메탈에 각각 연결되고, 상기 메탈레이어에 공급되는 전류의 방향과 직교한 방향으로 자기장이 가해지면 상기 전류가 가해지는 방향을 따라 전하가 편향되고, 전하가 편향된 상태로 상기 브릿지를 통해 상기 방향전환레이어에 전달되는 홀효과 증대를 위한 홀플레이트 적층구조.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 메탈레이어 및 방향전환레이어는 서로 동일한 높이에서 동일한 층으로 구성되고, 상기 브릿지는 상기 메탈레이어 및 방향전환레이어의 상단 또는 하단 중 어느 하나를 연결하는 홀효과 증대를 위한 홀플레이트 적층구조.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 브릿지는 상기 메탈레이어 및 방향전환레이어의 사이를 연결하는 하부브릿지와, 상기 하부브릿지와 반대쪽에 위치하여 상기 방향전환레이어 및 이웃한 다른 메탈레이어 사이를 연결하는 상부브릿지를 포함하고, 동일한 구조가 반복적으로 형성되어 일방향으로 연장되는 홀효과 증대를 위한 홀플레이트 적층구조.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 메탈레이어는 전류의 전달방향과 직교한 방향으로 연장되는 홀플레이트가 적층되어 구성되고, 적층된 홀플레이트 사이에는 비아홀이 형성되어 이들 사이를 전기적으로 연결하는 홀효과 증대를 위한 홀플레이트 적층구조.
  6. 실리콘웨이퍼레이어와,
    상기 실리콘웨이퍼레이어 상에 적층되는 센싱수단으로 구성되고,
    상기 센싱수단은
    다수개의 층으로 구성되되 비아홀을 통해 연결되고 이들을 가로지르는 방향으로 전류가 인가되는 메탈레이어와,
    상기 메탈레이어와 인접한 위치에 상기 메탈레이어와 같은 방향으로 적층되는 다수개의 층으로 구성되되 각각의 층은 비아홀을 통해 연결되고 서로 이격된 한 쌍의 분리메탈로 구성되는 방향전환레이어와,
    상기 메탈레이어 중 어느 한 층 및 방향전환레이어 중 어느 한 층 사이를 전기적으로 연결하여 상기 메탈레이어와 방향전환레이어에는 서로 반대방향으로 전류가 흐르도록 하는 브릿지를 포함하는 홀플레이트 적층구조를 이용한 3차원 홀센서.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 브릿지는 상기 한 쌍의 분리메탈에 각각 연결되고, 상기 메탈레이어에 공급되는 전류의 방향과 직교한 방향으로 자기장이 가해지면 상기 전류가 가해지는 방향을 따라 전하가 편향되고, 전하가 편향된 상태로 상기 브릿지를 통해 상기 방향전환레이어에 전달되는 홀플레이트 적층구조를 이용한 3차원 홀센서.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 브릿지는 상기 메탈레이어 및 방향전환레이어 사이를 연결하는 하부브릿지와, 상기 하부브릿지와 반대쪽에 위치하여 상기 방향전환레이어 및 이웃한 다른 메탈레이어 사이를 연결하는 상부브릿지를 포함하여, 상기 센싱수단은 메탈레이어-하부브릿지-방향전환레이어-상부브릿지 구조가 일방향으로 연속적으로 연장되어 구성되는 홀플레이트 적층구조를 이용한 3차원 홀센서.

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