TWI274173B

TWI274173B - Magnetic sensor

Info

Publication number: TWI274173B
Application number: TW091132071A
Authority: TW
Inventors: Toshihisa Suzuki; Hideki Sato; Makoto Kaneko
Original assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2007-02-21
Also published as: EP1306687A2; JP3835354B2; CN1229881C; KR100642114B1; US20030094944A1; HK1053010A1; ES2267926T3; KR20030036002A; EP1306687B1; CN1417872A; US6707298B2; DE60213539D1; JP2003202365A; CN2600826Y; TW200300496A; HK1053010B; DE60213539T2; EP1306687A3

Description

1274173 ⑴ 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明）發明背景發明領域本發明關於一種磁感測器，其包含一磁阻效應元件，及用於產生應用到該磁阻效應元件的磁場之元件。相關技藝說明

迄今已知的磁感測器係做為一磁場偵測元件，一磁阻效應元件，例如一巨型磁阻效應元件（G M R元件），或一磁性隧穿效應元件（TMR元件）。如圖3 3所示，這種磁性元件可包含一種施加偏壓磁場到一磁阻效應元件1 0 0之線圈 1 1 0。在此例中，該線圈1 1 0係螺旋地形成，而該磁阻效應元件1 0 0即形成在該線圈1 1 0的螺旋之上，且在平面圖上為該螺旋中心及該最外部圓周部份之間。施加到該磁阻效應元件1 0 0之偏壓磁場係由流動通過位在該磁阻效應元件 1 0 0正下方之線圈1 1 0的繞組之電流所產生。

但是，根據以上的先前技藝，該線圈Π 0包含大的部份，其並未直接貢獻於該偏壓磁場的形成，其造成在該感測器中線圈1 1 0的大佔用面積，造成的問題是該線圈1 1 〇將為該磁感測器小型化的阻礙。另一個問題是因為該線圈π 0 的整體長度當其阻抗增加時即會增加，用於產生該偏壓磁場的功率消耗將會增加，或因為不能保證在一有限的供電電壓所需要的電流，其很難形成一所要的偏壓磁場。發明概要本發明被考慮來處理以上的問題。根據本發明第一方 1274173 (2) 面，其提供一磁感測器，其包含一薄膜狀磁阴及一線圈，其形成在平行於該磁阻效應元件之的一平面中，該線圈係產生磁場來施加到該磁 :其中該線圈包含形成平面圖上一螺旋的第一成平面圖上一螺旋的第二導體；其中該磁阻效於平面圖上該第一導體的螺旋中心與該第二中心之間；且其中該第一導體及第二導體之連上相同方向上的電流傳送通過該第一導體的-份在平面圖上重豐該磁阻效應元件’並通過該一部份i其部份在平面圖上重豐該磁阻效應天磁阻效應元件可包含一巨型磁阻效應元件、一應元件等。因此，該磁阻效應元件係置於在平面圖上第一導體的螺旋中心，及在平面圖上為一螺旋的螺旋中心，而實質上在相同方向上的電流傳一導體的一部份，其部份在平面圖上重疊該磁，及該第二導體的一部份，其部份在平面圖上效應元件。因此，因為形成該線圈的導體之大來產生施加到該磁阻效應元件的磁場，在該感圈的佔用面積可降低。在此例中，較佳地是，該第一導體的該部圖上重疊該磁阻效應元件之部份，及該第二導位於平面圖上重疊該磁阻效應元件之部份係線平行。發巧說蝻續夏 .效應元件；平面膜表面阻效應元件導體，及形應元件係置導體的螺旋接使得實質 -部份，其部第二導體的 t件。上述的磁性隧穿效為一螺旋之之第二導體送通過該第阻效應元件重疊該磁阻的部份可用測器中該線份位於平面體的該部份彼此形成直

1274173 因此，因為一電流平行流動於每個在該磁阻效應元件之下方通過的每個導體（其部份為平面圖上重疊該磁阻效應元件），每個由流動在每個導體中的電流所產生的每個磁場彼此並未偏移。因此，施加於該磁阻效應元件之磁場可以有效率地產生（不需要浪費電力）。

較佳地是，該第一及第二導體的寬度在平面圖上重疊該磁阻效應元件的部份為相等，該寬度不同於在其餘部份的第一及第二導體的寬度。因此，整個線圈的阻抗值可以降低，而產生一預定大小的磁場所需要的電流大小係施加到每個導體，其傳送在該磁阻效應元件正下方，藉此使其可能來降低功率消耗。

在這種磁感測器中，該線圈可做為一線圈來產生一磁場來確認是否磁阻效應元件正常工作。在該例中該磁阻效應元件為一磁阻效應元件（如一巨型磁阻效應元件），其包含一自由層及一梢層，該線圈可做為一線圈來產生一磁場來初始化該自由層的磁性化方向。再者，如果該磁阻效應元件為一磁性隧穿效應元件，該線圈可以做為一線圈來產生該磁性隧穿效應元件的偏壓磁場，以偵測施加於該元件的磁場。根據本發明第二方面，其提供一包含基板的磁感測器 :一形成在該基板上的第一磁偵測部份（單元），該第一磁偵測部份代表一物理量，其會隨著在一第一指向之第一方向中的磁場大小增加時即增加（即變為較大），該第一磁偵測部份代表該物理量會隨著在該第一指向之第一方向的 1274173 _ ⑷ 發明、號明讀頁相反方向上的磁場大小增加時即會降低（即變為較小）；一形成在該基板上的第二磁偵測部份，該第二磁偵測部份代表一物理量，其隨著橫跨該第一指向（如成直角）之第二指向上的第一方向中的磁場大小增加時即會增加（即成為較. 大），該第二磁偵測部份代表該物理量隨著在該第二指向上的第二方向之相反方向上的磁場大小增加時即會降低（即成為較小）；一第一測試線圈置於該第一磁偵測部份附近（例如埋入在該基板内的第一磁偵測部份之下），用以產生一磁場，其在該第一指向上的大小及方向改變係依據流動通過的電流，該第一測試線圈施加該產生的磁場到該第一磁偵測部份；一第二測試線圈置於該第二磁偵測部份的附近，或埋入在該基板内的該第二磁偵測部份之下，用以產生一磁場，其大小及方向在第二指向上的改變係根據流過的電流，該第二測試線圈施加該產生的磁場到該第二磁偵測部份；一電流供應源；一連接導體，用以串聯連接該第一測試線圈及第二測試線圈到該電流供應源；及一導電控制電路，其插入在一封閉電路中，其包含該電流供應源，該第一測試線圈、該第二測試線圈，及該連接導體，用以切換該第一測試線圈的狀態及該第二測試線圈的狀態到一導電狀態，其中來自該電流供應源的電流流過其間，或一非導電狀態，其中該電流被切斷。此磁感測器在該基板上包含至少兩個磁偵測部份。這些磁偵測部份可為該磁阻效應元件本身，或可為那些由連接複數個磁阻效應元件所形成者，例如形式為一電橋電路 1274173 發明說明續頁 (5) 。該第一磁測部份為這些磁偵測部份之一，代表一物理量，其隨著在該第一指向上的第一方向中的磁場大小增加時而成為較大，並代表該物理量，其隨著在該第一指向上的第一方向之相反方向中的磁場大小增加時而成為較小。該第二磁測部份為這些磁偵測部份之另一個，其代表一物理量，其隨著在該第二指向上的第二方向中的磁場大小增加時而成為較大，並代表該物理量，其隨著在該第二指向上的第二方向之相反方向中的磁場大小增加時而成為較小。該物理量例如可為一阻抗值，或可為一電壓值。再者，此磁感測器包含第一測試線圈，用以產生一磁場，其在該第一指向上的大小及方向改變，以施加該產生的磁場到該第一磁偵測部份；該第二測試線圈產生一磁場，其大小及方向在該第二指向上改變，以施加該產生的磁場到該第二磁偵測部份；該電流供應源；該連接導體；·及該導電控制電路。該第一測試線圈及第二測試線圈係由連接導體串聯連接到該電流供應源。該第一測試線圈及第二測試線圈的狀態之控制使得其每一個可為一導電狀態或非導電狀態。在此例中，這些測試線圈之每一個（該第一測試線圈及第二測試線圈）可由連接該第一螺旋導體及第二螺旋導體所形成，或可假設為圖3 3所示的形狀。利用以上的結構，因為該第一測試線圈及第二測試線圈係串聯連接到該電流供應源，該電流傳送通過這些線圈之一的大小永遠相同於傳送通過這些線圈的另一個之電流。因此其有可能來簡易地保持藉由該第一測試線圈施加 -10- 1274173 f戀Ϊ翻 ⑹ 到該第一磁偵測部份之磁場大小及由該第二測試線圈施加到該第二磁偵測部份之磁場大小之間的比率為一預期的數值（如ϊ)。因此，其有可能決定（其成為值得決定）是否由該第一偵測部份所代表的物理量與由該第二偵測部份所代表的物理量之間的比率為該預期的數值（如大約為 1 )。在此方面，將使用具體的範例來說明。在此範例中，其假設該第一磁偵測部份係設置成來代表當施加第一方向上一預定大小的磁場時的第一大小之物理量，而該第二磁偵測部份係設置成來代表當施加第二方向上與該預定大小相同大小的磁場時與該第一大小相同大小之物理量。其亦假設該第一測試線圈係設置成一形狀，繞組的數目等等，其方式即為當其中通過一預定大小（在某個方向上）的電流時，應用在該第一方向上一預定大小H b之磁場到該第一磁偵測部份；而該第二測試線圈係設置成一形狀，繞組的數目等等，其方式即為當其中通過一與預定大小相同大小的電流時，應用與在該第二方向上預定大小Hb相同大小之磁場到該第二磁偵測部份。在此例中，根據上述的結構，因為該第一測試線圈及該第二測試線圈係串聯連接到該電流供應源，相同大小的電流使其流動通過（或穿過）該第一測試線圈及該第二測試線圈，不論該導電控制電路之特性（例如不論其切換電晶體的阻抗特性，其中該導電控制電路包含用於在該導電狀態及該非導電狀態之間的切換狀態之切換電晶體）。因 -11 - 1274173 發明說明續頁此，該第一測試線圈及第二測試線圈將在每個對應的方向上施加相同大小H b的磁場到每個相對應的磁偵測部份。因此，該第一及第二磁偵測部份可預期來代表相同大小的物理量（即該比率預期為1)。因此，如果由該第一及第二磁偵測部份所代表的物理量大於一預定值時，其有可能決定該第一及第二磁偵測部份之間的平衡即喪失。特別是，不像是本發明的特徵，如果該第一測試線圈的電流供應源及導電控制電路，及該第二測試線圈的電流供應源及導電控制電路係彼此獨立形成，其很難施加相同大小的電流到該第一測試線圈及該第二測試線圈，其係因為在兩個電流供應源之間的特性差異，及兩個導電控制電路之間的特性差異。因此，在未使用本發明的組態中，由該第一測試線圈所產生的磁場大小及該第二測試線圈所產生的磁場大小有時候並不相同。因此，即使由該第一磁偵測部份所代表的物理量及該第二磁偵測部份所代表的物理量不相同，在兩個偵測部份之間的平衡可能會喪失。因此，其不可能決定在這兩個偵測部份之間的平衡會在這種狀況下喪失。相反地，根據本發明的特徵，因為該第一測試線圈及該第二測試線圈係串聯連接來共用該電流供應源及該導電控制電路，傳送通過這些線圈之電流大小不會不相同。因此其有可能來確實地決定是否該第一磁偵測部份及第二磁偵測部份之間的特性平衡已經喪失。請注意，該第一測試線圈及該第二測試線圈可獨立地 -12- 1274173 ⑻ 縈明碑?月續展: 由該第一磁偵測部份及該第二磁偵測部份所形成，或其可利用該第一磁偵測部份及該第二磁偵測部份來形成在相同的基板（晶片）之内。特別是，如果該第一測試線圈及該第二測試線圈利用該第一磁偵測部份及該第二磁偵測部份來形成在相同的基板内，其可提供一磁感測器，其較小，且為包含測試部份（單元）之便宜的單晶片。根據本發明第三方面，其提供這種磁感測器，進一步包含一偵測電路，用以回應於來自外部的一指令信號來選擇該第一磁偵測部份或該第二磁偵測部份，以偵測由該選擇的磁偵測部份所代表的一物理量；及用以產生該指令信號之控制電路；其中該第一偵測部份係設置成來代表當一預定大小的磁場施加於該第一指向上的第一方向時的一第一大小之物理量，該第一磁偵測部份係設置成代表當該預定大小的磁場施加於該第一指向上的第一方向上相反的方向時，不同於該第一大小的一第二大小的物理量，其中該第二磁偵測部份係設置成來代表當一預定大小的磁場施加於該第二指向上的第二方向時的一第一大小之物理量，該第二磁偵測部份係設置成代表當該預定大小的磁場施加於該第二指向上的第二方向上相反的方向時，該第二大小的物理量，而其中一預定大小的電流在一預定方向上流動通過該第一測試線圈，該第一測試線圈施加該預定大小的磁場在第一方向上到該第一磁偵測部份，而該第二測試線圈在相反於該第二方向的方向上施加該預定大小的磁場到該第二磁偵測部份，藉此當該預定大小的電流在 -13 - 蚕明#明續I A，' ' 。 \ 1274173 (9) 相反於該預定方向的方向上流動通過該第一測試線圈，該第一測試線圈在相反於該第一方向的方向上施加該預定大小的磁場到該第一磁偵測部份，且該第二測試線圈在該第二方向上施加該預定量的磁場到該第二磁偵測部份。藉由以上的方面，該預定大小的磁場在當該預定方向上預定大小的電流在該第一測試線圈中流動時，即施加於該第一指向中第一方向上的第一磁偵測部份。因此，如果該偵測電路根據來自外部的指令信號來選擇該第一磁偵測部份，並偵測由該第一磁偵測部份代表的物理量，該偵測結果必須為該第一大小的物理量（實質上與第一大小相同的大小），只要該偵測電路來選擇該磁偵測部份之一的選擇功能為正常。類似地，該預定大小的磁場在當該預定方向上預定大小的電流在該第一測試線圈中流動時，即施加於相反於該第二方向之方向上的第二磁偵測部份。因此，如果該偵測電路根據來自外部的指令信號來選擇該第二磁偵測部份，並偵測由該第二磁偵測部份代表的物理量，該偵測結果必須為不同於該第一大小的該第二大小的物理量（實質上與第二大小相同的大小），只要該偵測電路來選擇該磁偵測部份之一的選擇功能為正常。相反地，如果該偵測電路的選擇功能並不正常，而該偵測電路選擇該第二磁偵測部份，雖然來自外部的指令信號代表來選擇該第一磁偵測部份，該偵測電路的偵測結果將為第二大小的物理量（實質上為與第二大小相同的大小） 14 1274173 __:讎 (10) ，其不同於所預期的第一大小，當在該預定方向上該預定大小的電流在第一測試線圈中流動，因為該預定大小的磁場藉由該第二測試線圈施加該第二磁偵測部份在相反於第二方向的方向上。

類似地，如果該偵測電路的選擇功能為不正常，而該偵測電路選擇該第一磁偵測部份，雖然來自外部的指令信號代表來選擇該第二磁偵測部份，該偵測電路的偵測結杲將為第一大小的物理量（實質上為與第一大小相同的大小），其不同於所預期的第二大小，當在該預定方向上該預定大小的電流在第一測試線圈中流動時，因為該預定大小的磁場藉由第一方向之該第一測試線圈施加至該第一磁偵測部份。

也就是說，在如上述的磁感測器中，如果該偵測電路的選擇功能異常（即該電路為一誤動作狀態），當在該預定方向上預定大小的電流施加到該第一測試線圈時，且當該第一磁偵測部份的物理量即根據該指令信號嘗試來選擇及偵測，所得到（實際）偵測量當預期為第一大小時將為第二大小。類似地，如果該偵測電路的選擇功能為異常，當在該預定方向上該預定大小的電流即施加到該第一測試線圈，且當該第二磁偵測部份之物理量即根據該指令信號來嘗試選擇及偵測，所得到的偵測量當預期第二大小時將為該第一大小。因此，基於該指令信號及該偵測結果之組合，其有可能決定是否該磁感測器為異常（該偵測電路的選擇功能）。 -15 - 1274173 發明、k:明績夏 , ^ .ϊ > 、、，、 00

其必須暸解到，施加於該例之相同的理論中，該控制電路使得該預定大小的電流在該第一測試線圈中流動在相反於該預定方向的方向上。也就是說，如果該偵測電路的選擇功能為異常，且在相反於該預定方向之方向上的預定大小之電流係流動在該第一測試線圈中，當該第一磁偵測部份的物理量即根據該指令信號嘗試來偵測，所得到的偵測量在預期為第二大小時將為第一大小；或當該第二大小的物理量即根據該指令信號嘗試來偵測，所得到的偵測量在當預期第一大小時將為該第二大小。基於該指令信號及該偵測結果之這種組合，其有可能決定是否該磁感測器為異常（該偵測電路的選擇功能）。

因此，根據具有這種結構之磁感測器，根據來自外部的指令信號所預期的理想偵測值與該實際偵測值之間有差異時，其有可能決定該偵測電路（磁感測器）為異常。·其必須注意到，因為多種的異常可簡易地利用上述的結構來偵測，其可依需要來決定是否該第一磁偵測部份及第二磁偵測部份之間的平衡已喪失。圖式簡單說明本發明之上述及其它目的、方面、特徵及好處將可藉由以下的詳細說明及配合所附圖面而更為暸解，其中：圖1為依據本發明第一具體實施例的一磁感測器之架構平面圖；圖2所示為圖1所示的磁感測器之磁性隧穿效應元件（群組）及一偏壓磁場線圈的部份放大平面圖； -16 - 1274173 發萌說明績頁: (12) 圖3所示為沿著圖：2之線1 - 1所切割之磁性隧穿效應元件及該偏壓磁場線圈的截面圖；圖4所示為沿著圖2之線2 - 2所切割之磁性隧穿效應元件及該偏壓磁場線圈的截面圖，圖5所示為如圖1所示之磁性隧穿效應元件的感應層之磁性化曲線；

圖6所示為如圖1所示之磁性隧穿效應元件的參考層之磁性化曲線；圖7所示為圖1所示的該磁性隧穿效應元件之M R曲線（該磁場的阻抗改變），圖8所示為施加於圖1所示的磁性隧穿效應元件之交流偏壓磁場；圖9所示為在圖1所示之磁性隧穿效應元件的阻抗變化，其中如圖8所示的交流偏壓磁場即施加到該磁性隧穿效應元件，並改變要偵測的一外部磁場；

圖1 0所示為對於要偵測的磁場，如圖1所示之磁性隧穿效應元件的偵測值之變化；圖1 1為依據本發明第二具體實施例的該磁感測器之架構平面圖；圖1 2所示為圖1 1所示之磁感測器的GMR元件及線圈之部份放大的平面圖；圖13所示為圖12所示之GMR元件的平面圖；圖1 4所示為沿著圖1 2的線3 - 3所切割的G M R元件及線圈之架構性截面圖； -17- 1274173 發明說'明續頁、、 (13) 圖1 5所示為圖1 2所示之G M R元件的旋轉闊薄膜之結構；圖1 6所示為對於外部磁場，圖1 2所示之G M R元件的阻抗改變；圖1 7所示為包含在圖1 2所示的磁感測器中的X軸磁感測器之等效電路圖；圖1 8所示為在圖1 7所示之X軸磁感測器的X軸方向中改變的外部磁場之輸出電壓（實線）的變化，及該X軸磁感測器的Υ軸方向上變化的磁場之輸出電壓（虛線）的變化；圖1 9為依據本發明第三具體實施例的該磁感測器之架構平面圖；圖2 0為依據本發明第四具體實施例的該磁感測器之架構平面圖；圖2 1所示為圖2 0所示之第一磁偵測部份（單元）之TMR 元件的阻抗值特性；圖2 2所示為圖2 0所示之第二磁偵測部份（單元）之TMR 元件的阻抗值特性；圖23(A)、（Β)所示為當圖20所示的磁感測器為正常時由一控制電路所得到的偵測值；圖24(A)、（Β)所示為當圖20所示的該磁感測器之第一磁偵測部份的敏感度不足時，由該控制電路所得到的偵測值；圖2 5 (A )、（ Β )所示為當圖2 0所示的該磁感測器之第二磁偵測部份的敏感度不足時，由該控制電路所得到的偵測 -18 -

1274173 (14) 值；圖2 6 (A )、（ B )所示為當圖2 0所示的該磁感測器之第一磁偵測部份的磁滯過量時，由該控制電路所得到的偵測值；圖2 7 (A )、（ Β )所示為當圖2 0所示的該磁感測器之第二磁偵測部份的遲滯過量時，由該控制電路所得到的偵測值；

圖2 8 (A )、（ B )所示為傳送通過圖2 0所示的磁感測器之測試線圈的電流大小不能改變時所發生了異常時，可由該控制電路得到的偵測值（該測試的電流不能夠關閉）；圖29(A)、（B)所示為當一電流不能夠施加到圖20所示的該磁感測器之測試線圈所發生的異常時，由該控制電路所得到的偵測值；圖3 0(A)、（B)所示為當傳送通過圖20所示的該磁感測器之測試線圈的電流方向不能夠改變所發生的異常時，由該控制電路所得到的偵測值；

圖3 1(A)、（B)所示為當一偵測電路永遠選擇圖20所示的磁感測器中第一磁偵測部份所發生的異常時，由該控制電路所得到的偵測值；圖3 2 (A )、（ B )所示為當一偵測電路永遠選擇圖2 0所示的磁感測器中第二磁偵測部份所發生的異常時，由該控制電路所得到的偵測值；圖3 3所示為一習用磁感測器之磁性隧穿效應元件（群組）及一偏壓磁場線圈的部份放大平面圖；圖3 4為依據本發明之磁感測器的另一個具體實施例之架構平面圖； -19 - 1274173 (15) 發明鉍明續頁圖3 5所示為沿著圖3 4的線4 - 4所取得的該磁感測器之部份的截面圖；圖3 6所示為沿著圖3 4的線5 - 5所取得的該磁感測器之部份的截面圖；圖3 7所示為根據該第四具體實施例的修正，使用GMR 元件的磁感測器的截面圖。較佳具體實施例說明現在將參考圖面來說明根據本發明之磁感測器的具體實施例。根據圖1的第一具體實施例之磁感測器1 〇，其為一平面圖，其中包含一基板10a，其由例如Si02/Si、 Si3N4/Si、玻璃或石英所製成。該基板10a假設為大致的正方形，其側邊沿著X軸及Y軸延伸，並彼此垂直，其厚度係在Z軸方向，同時垂直於X軸及Y軸。該磁感測器1 0亦包含兩個薄膜狀的磁隧穿效應元件（群組）1 1及1 2 ;及偏壓磁場線圈2 1及2 2，其分別形成在該磁隧穿效應元件（群組）1 1 及1 2之下（朝向該基板1 0 a，即在負Z軸方向的側邊上），並在平行於該薄膜的平面膜表面之平面上（即X-Y平面）。該偏壓磁場線圈2 1及2 2施加（提供）偏壓磁場，用以偵測（量測）分別施力〇到磁隧穿效應元件1 1及1 2之外部磁場。該磁隧穿效應元件（群組）1 1及1 2具有彼此相同的結構，且該偏壓磁場線圈2 1及2 2具有彼此相同的結構，除了在該基板1 0 a上的位置，及其所形成的方向。因此，接下來該磁隧穿效應元件（群組）1 1及該偏壓磁場線圈2 1將參考圖2到圖5做為範例來說明。 -20- 發明說明續頁 1274173 (16) 圖2所示為該磁隧穿效應元件（群組）1 1及該偏壓磁場線圈2 1的形狀及相對位置的部份放大平面圖。在此圖中，可省略該磁隧穿效應元件1 1之上電極、一層間絕緣層及類似者。其將在後續說明。圖3及圖4所示分別為沿著圖2之線 1 - 1的平面及沿著線2 - 2的平面所切割的該磁隧穿效應元件1 1及該偏壓磁場線圈2 1的截面圖。該磁隧穿效應元件1 1包含形成在該基板1 0 a上的一第一絕緣層1 0 b，及形成在該第一絕緣層1 0 b上的一第二絕緣層 1 0 c。導線2 1 a係連接到έ玄偏壓磁場線圈2 1的' 端’而導線 2 1 b即連接到該偏壓磁場線圈2 1之另一端。這些線2 1 a及 2 1 b以紹（a 1 u m i n u m)製成，並埋入在第一絕緣層1 0 b。以銘製成的該偏壓磁場線圈2 1係埋入在該第二絕緣層1 0 c中。一下電極1 1 a，其平坦表面為一長方形，其側邊係沿著 X軸及Y軸，而厚度在Z軸方向，其形成在該第二絕緣層1 0 c 上。該下電極1 1 a形成為一導電非磁性金屬材料，其為T a (或可為Ci*或Ti)，藉此具有一薄膜厚度大約為30 nm。一抗強磁性薄膜1 1 b，其具有如同該下電極1 1 a之相同的平面形狀，其以PtMn構成，其薄膜厚度大約為1 5 nm。該抗強磁性薄膜1 1 b係形成在該下電極1 1 a上。在該抗強磁性薄膜1 1 b上，如圖4所示，一對強磁性薄膜11c及11c由NiFe製成，其薄膜厚度大約為20 nm，其為疊層（堆積），而彼此在X軸方向上留有一間距。每個強磁性薄膜1 1 c及1 1 c具有平面圖上的長方形形狀，其短邊及長邊分別沿著X軸及Y軸延伸，並為一薄膜，其厚度在Z軸方 1274173 發明說明續頁向。每個強磁性薄膜1 1 C及1 1 c係放置成具有每個長邊彼此相對平行。該強磁性薄膜Π c及1 1 c構成一按壓層，其中該磁性化方向藉由該抗強磁性薄膜Π b來鬆散地固定（梢）在該短邊的方向（正X軸方向）。也就是說，該強磁性薄膜1 1 c 、1 1 c及該抗強磁性薄膜1 1 b形成通常稱為一固定的磁性化層之疊層，其亦在本具體實施例中稱之為感應層。

絕緣層1 1 d，其在平面圖上與該強磁性薄膜11 c具有相同的形狀，其每個形成在每個強磁性薄膜上1 1 c。該絕緣層 1 Id係由Al2〇3 (Al-Ο)製成為一絕緣材料，並形成為膜厚約為 1 nm 〇

每個強磁性薄膜1 1 e在平面圖上具有與該絕緣層1 1 d相同的形狀，並由NiFe製成，其膜厚大約為80 nm。每個強磁性薄膜1 1 e係形成在每個絕緣層1 1 d上。此強磁性薄膜 1 1 e構成一自由層（自由磁性化層），其磁性化方向係回應於該外部磁場來改變。該強磁性薄膜1 1 e形成一磁性隧穿接合結構，其具有由該強磁性薄膜1 1 c所構成的按壓層，及該絕緣層1 1 d。也就是說，該抗強磁性薄膜1 1 b、該強磁性薄膜1 1 c、該絕緣層1 1 d及該強磁性薄膜11 e，其構成一磁性隧穿效應元件（除了該電極等）。在本具體實施例中，該強磁性薄膜1 1 e亦稱之為一參考層。仿製層1 1 f，其在平面圖上具有與每個強磁性薄膜Π e 相同的形狀，其每個形成在每個強磁性薄膜1 1 e上。此仿製層1 1 f係由Ta薄膜製成的導電非磁性金屬材料所構成，其薄膜厚度大約為40 nm。 -22 -

1274173 (18) 一層間絕緣層1 0 d係提供在一區域中，其涵蓋該第二絕緣層1 0 c、該下電極1 1 a、該抗強磁性薄膜1 1 b、該強磁性薄膜1 1 c、及該絕緣層1 1 d、該強磁性薄膜1 1 e，及該仿製層1 1 f。該層間絕緣層1 0 d係由S i〇2製成，其薄膜厚度大約 2 5 0 nm 〇

接觸孔1 0 d 1及1 0 d 1其每個形成在每個仿製層11 f的層間絕緣層1 0 d。上電極1 1 g及1 1 g，其由例如鋁製成，其膜厚大約3 00 nm，其形成來在其中埋入該接觸孔10dl，藉以電性連接到每個配對的仿製層1 1 f及1 1 f到IC電路，其並未示出。依此方式，該下電極1 1 a及該上電極1 1 g及1 1 g係電性連接到每個強磁性薄膜1 1 e及1 1 e，且每個強磁性薄膜 1 1 c及1 1 c即形成一對的磁性隧穿接合結構，藉此形成該磁性隧穿效應元件（群組）1 1，其中該梢接層的磁性化方向彼此相同。因此，複數個（一對）磁性隧穿接合結構即串聯連接。此外，由S i〇及S iN製成的一保護層1 0 e即形成在該上電極1 1 g及11 g上。前述的偏壓磁場線圈2 1係用於施加（提供）一交流偏壓磁場到該磁性隧穿效應元件（群組）1 1。如圖2所示，一線性導體在一 X-Y平面上彎曲並轉成直角（其在由該磁性隧穿效應元件1 1的每個薄膜所構成的一平面所平行的平面上），並形成一對螺旋，其每個在一平面圖上具有實質上相同的形狀（「在平面圖上」代表由在Z軸方向上的位置沿著Z軸觀看該磁感測器）。也就是說，該偏壓磁場線圈2 1 包含一形成一螺旋的第一導體（一第一線圈單元）2 1 - 1，其 -23 - 1274173

發萌澈:朗讀頁^ 直徑在平面上由一螺旋中心P 1當其逆時針旋轉時（其亦可順時針旋轉）而逐漸變得較大，以及一形成一螺旋的第二導體（一第二線圈單元）2 1 -2，其直徑在平面上由一螺旋中心P 2當其逆時針旋轉時而逐漸變得較大。如下述，此線圈2 1有時候稱為一雙螺旋類型的線圈，藉以區別於習用的線圈（單螺旋類型的線圈）。該磁性隧穿效應元件1 1係在平面圖上置於該第一導體 2 1 - 1的螺旋中心P 1及該第二導體2 1 - 2的螺旋中心P 2之間。該偏壓磁場線圈2 1之設置係由連接該第一導體2 1 -1的最外部圓周部份到該第二導體2 1 -2的最外部圓周部份，其形狀如字母n S "，所以當一預定的電位差施加於該導線（部份） 2 1 a及2 1 b之間時，一電流在每個導體中相同的方向上流動，其至少在一平面圖上重疊該磁性隧穿效應元件1 1 (即一電流在傳送通過此區域的每個導體中的相同方向上流動）。現在，前述所設置的磁性隧穿效應元件11的運作（偵測磁場的原理）將做說明。如上所述，該感應層的強磁性薄膜1 1 C其磁性化係鬆散地梢在該短邊方向上（正X軸方向）。當一磁場施加於該強磁性薄膜1 1 C時，其在沿著該強磁性薄膜1 1 c的長邊的指向（即Y軸方向，及垂直於該梢接的磁性化之方向的指向上）内會改變其大小及方向，該感應層（強磁性薄膜1 1 c)的磁性化方向逐漸改變（轉向），而該感應層的磁性化在該磁場改變的方向上之變化如圖5所示。也就是說，該感應層的磁性化（大小）在當以上的磁場之大 -24- 1274173 奋明說明續、貧 (20) 小大於一飽和磁場Η 1時，及當小於一飽和磁場Η 2時大約為固定，且該感應層的磁性化在當該磁場範圍在該飽和磁場Η 2及Η 1之間的範圍内時，係大致正比於該磁場的大小來變化（大約為線性）。

另一方面，當上述的磁場（即大小及方向在及Υ軸方向上改變之磁場）施加到該參考層的強磁性薄膜1 1 e時，該參考層的磁性化在該磁場改變的方向上之變化如圖6所示。也就是說，該參考層的磁性化（大小）在當以上的磁場之大小大於一飽和磁場Η 3時，及當小於一飽和磁場Η 4時大約為固定，且該感應層的磁性化在當該磁場範圍在該磁場的大小對應於該飽和磁場Η3及Η4時會逐步地改變。此參考層的磁性化特性可防止該強磁性薄膜1 1 e的形狀非等向性，其為磁性化方向配合於縱向方向（長邊方向、主軸方向）。

因此，該磁性隧穿效應元件1 1的阻抗R之改變如圖7所示。在圖7中，該實線代表當磁場由負變為正時的阻抗值改變，而虛線代表當該磁場由正變為負時的阻抗值改變。如圖7可看出，該阻抗值為相對於該磁場的均勻函數（該阻抗相對於y軸為軸對稱，當該磁場沿著X軸（X座標）繪製時，該阻抗係沿著y軸（y座標）繪製，其垂直於X軸，如圖7 之圖形所示。在本磁感測器1 0中，一交流偏壓磁場HAC，其在Y軸方向（該強磁性薄膜1 1 e的長邊方向）上變化，形式為一三角波，如圖8所示，其利用線圈2 1來提供給該磁性隧穿效應 -25 - 1274173 (21) 發9月:巍明:續'頁元件1 1。此交流偏壓磁場H A C為一線性變化的磁場（掃過），其週期4T在一最大值Hmax (= H a> 0 )及一最小值H m i η ( = -Ha)之間，其等於倒轉該最大值Hmax的絕對值符號的數值。該交流偏壓磁場HAC的此最大值Hmax係設定大於該參考層的飽和磁場Η 3，並小於該感應層的飽和磁場Η 1 。類似地，該交流偏壓磁場HAC的最小值Hmin係設定小於該參考層的飽和磁場H4，並大於該感應層的飽和磁場 H2。如果提供這種交流偏壓磁場H A C到該磁隧穿效應元件 1 1，且所要偵測的外部磁場h即在平行於該交流偏壓磁場 HAC的方向上改變，該磁性隧穿效應元件1 1的阻抗R之變化如圖9所示。在圖9中，該虛線Α代表阻抗R，當要偵測的外部磁場h為” Ο π時，該實線B代表該阻抗R，其係當該外部磁場h為某個正值時（相對於Υ軸方向），而該破折線C 代表當外部磁場h為某個負值時的阻抗R (相對於Y軸方向）。該磁感測器1 0量測一第一事件及一第二事件之間的時間x(或xl、x2)。該第一事件為當該磁性隧穿效應元件1 1 的阻抗R由數值Th之上向下穿過一臨界值Th，而該第二事件為當下一次該阻抗R由該數值Th之上向下穿過該臨界值Th時該磁感測器1 0亦量測該第二事件與該第三事件之間的時間y(或y 1、y2)，其中該阻抗R進一步由該數值Th 之上向下穿過該臨界值Th。該磁感測器1 0包含未示出的 IC電路，用以輸出一偵測值D，其由以下的等式1表示： -26- 1274173 (22) [等式i] D = x/(x + Y) 此偵測值（負荷）D，如圖1 0所示，其正比於要偵測的外部磁場（大小）’並根據該父流偏麼磁场· HAC的隶大值Ha 來變化。另一方面，該偵測值D並不根據該磁性隧穿效應元件1 1的輸出特性變化。因此，即使該磁性隧穿效應元件 (群組）1 1的輸出特性由於一元件溫度變化或劣化而改變，該磁感測器1 0補償此改變，並可準確地偵測在Y軸方向上明顯微小的磁場。該時間x(或X 1、x2)可為在該阻抗R 由低於數值Th向上穿過該臨界值Th的第一事件，與該阻抗R下一次由低於數值Th向上穿過該臨界值Th的第二事件之間的時間，而該時間y(或y 1、y2)可為該第二事件，與該阻抗值R下一次進一步由低於該數值Th向上穿過該臨界值Th的第三事件之間的時間。此外，該偵測值D另可為 D = y/(x + y) 〇請再次參考圖1，該偏壓磁場線圈2 1係連接到一控制電路（未示出），並提供該交流偏壓磁場H AC到該磁性隧穿效應元件1 1。另一方面，該磁性隧穿效應元件1 2係同等於該磁性隧穿效應元件1 1，其形成在該基板1 〇 a上，其狀態為逆時針旋轉在9 0 °。該偏壓磁場線圈2 2係連接到該控制電路（未示出），並提供該交流偏壓磁場H A C，其在X軸方向上改變到該磁性隧穿效應元件1 2。因此，該磁性隧穿效應元件1 1及1 2分別形成一 Y軸磁感測器，用以偵測在Y軸方向上的磁場，及一 X軸磁感測器，用以偵測在X軸方向上 -27- 1274173 奋明榦明續見 (23) 的磁场·。

每個線圈2 1及2 2為一雙螺旋類型的線圈，其在平面圖上具有一對螺旋，因此具有一小的佔用面積，並消耗較少的功率。接下來，此方面將藉由比較圖2所示的線圈2 1與圖3 3所示的習用線圈1 1 0來說明。為了簡單的比較，在圖2 及圖3 3中，形成每個線圈及相鄰導體之間的間距寬度之導體寬度其每個皆製作成相同，而9個導體通過該磁性隧穿效應元件1 1及1 0 0正下方的區域（該部份在平面圖上重疊於該磁性隧穿效應元件1 1或1 0 0)。

首先觀察該佔用面積，其將可瞭解到因為該線圈2 1具有該導體部份的一大比例（該導體的通過該磁性隧穿效應元件1 1的正下方），其貢獻於該偏壓磁場的產生到整個線圈2 1，該線圈2 1明顯地小於該線圈1 1 0。事實上，如果圖 33所示的習用類型之線圈100所形成的導體寬度為5.6 μιτι ，在相鄰導體之間的間隔寬度為〇 . 7 μπι，而該磁性隧穿效應元件11及100之尺寸為120 X 64 μηι2，該線圈110的面積將為2 82 X 3 3 2 μπι2。相反地，如果圖2所示的雙螺旋類型線圈2 1形成為與該線圈1 0 0具有相同的寬度及相同的間距，其面積將為191 x 286 μπι2。接著，兩個偏壓磁場線圈的電性數值可在當該兩個線圈的每一個產生1 5〇e的偏壓磁場到該磁性隧穿效應元件 1 1或1 0 0時即可得到。兩個線圈中的一個為如同習用線圈 1 1 0之單螺旋類型的線圈。其它的線圈為如同線圈2 1之雙螺旋類型的線圈。該兩個磁性隧穿效應元件Π及1 0 0的大 -28 - 1274173 _ (24) 誇#說:明:f凳小皆為6 Ο X 1 2 Ο μηι2。其結果如表1所示。 [表格1 ] 型式 a (μηι) b (μηι) c (μηι) Ν (turn) I(mA) V(V) W(mW) 型式A 2 2 2 45 494.4 20.3 10.0 202.7 型式B 3 3 3 33 248.3 27.8 6.9 191.2 型式C 4 4 4 26 150.2 35.3 5.3 186.6 型式D 5 5 5 22 105.8 42.8 4.5 193.4 型式E 5 5 5 10 χ2 62.7 42.8 2.7 114.6 型式F 5 8 11 10x2 57.2 42.8 2.4 104.5

在表1中，型式Α或D代表習用的單螺旋類型的線圈，而型式E及F代表根據本發明之雙螺旋類型的線圈。在表1中，如圖2及圖3 3所示，n a π為通過該磁性隧穿效應元件1 1 或100正下方的導體寬度（直接貢獻於產生該偏壓磁場的導體）；’’ b "為平行於該磁性隧穿元件1 1或1 0 0之每個長邊所延伸的導體寬度（即為在該磁性隧穿效應元件Π或1 〇〇之兩側之外沿著該X轴方向的導體寬度）；"c"為並非在該磁性隧穿元件11或100正下方的部份中的導體寬度，其平行延伸於該磁性隧穿效應元件1 1或1 0 0的短邊；” N"為該螺旋繞組的數目；” R ”為每個線圈的阻抗；” I"為每個線圈的電流；"V π為每個線圈兩端之間的電壓；而"W ’’為每個線圈的功率消耗。在每個線圈的任何部份中，該相鄰導體之間的間隔寬度為0.7 μπι。 -29- 1274173 奋明說明績頁 (25) 此處，得到如表1所示之每個數值之方法將簡單說明。首先，為了在該線圈的上半部產生一磁場1〇e，即決定構成該線圈的該導體的單位寬度所需要的電流i (即電流密度）。然後，藉由考慮該電流i，及該線圈之導體寬度與該相鄰導體之間的間隔寬度之總和（即（a + 0.7) μηι)，即可根據以下等式2決定在該線圈的上半部中產生磁場1 5〇e所需要的電流。 [等式2] I=i· 15· (a + 0.7) 另一方面，該線圈的繞線數N係由該元件的長邊之長度 (120 μιη)除以該線圈導體的寬度與該相鄰導體之間的間隔寬度的總和（即（a + 0.7) μιη)。如上所述，該線圈的形狀即決定，而該阻抗R基於該線圈的整體長度、用於該線圈的一材料的片電阻值（在此例中為A 1 )、及在該線圈"a π、 n b ”及’’ c π之每個部份中的導體寬度來得到。然後，該電壓 V及該功率消耗W即基於該電流I及阻抗R來決定。由表1可知，當該導體na"到nc”之所有寬度皆彼此相同時，由型式A到D所示的習用單螺旋類型線圈需要較大的電流r，較少的繞組數目N，及較低的電壓V，因為該導體 n af’到ncn之寬度變為較大。該功率消耗nW”在當該導體’’a" 到n c "的每個寬度大約為4 μιη時成為最小（參見型式C )。相反地，根據本發明使用該雙螺旋類型線圈，如型式Ε 所示，可形成阻抗R，兩端之間的電壓V，及功率消耗W ，其相較於習用的線圈明顯較低。舉例而言，由型式D及 1274173 餐補'巍确績頁‘ (26) 型式E之間的比較可以瞭解，該型式E的線圈可降低功率消耗到習用線圈的大約一半。該型式E的線圈可使得功率 W消耗明顯降低，即使相較於型式C的線圈，其功率消耗 W接近於最小值。

再者，由表1可以瞭解，根據本發明的線圈可降低兩端之間的電壓V。因此，根據本發明的線圈可永遠產生所需要大小的磁場，即使電源供應的電壓較低。此外，由比較型式E及型式F之間可以瞭解，該功率消號W可進一步藉由調整導體n b "及"c ”的寬度來降低，其部份根據本發明並非位於該元件的正下方。也就是說，該功率消耗W可由相等該第一及第二導體在重疊於該磁性隧穿效應元件1 1之部份中的每個寬度” a"來降低，其為該磁阻效應元件，在平面圖上，可使得位在其它部份的第一及第二導體之每個寬度” b”及”cn與寬度nan不同。

如上所述，根據第一具體實施例，該偏壓磁場係提供給具有該感應層及該參考層之GMR元件，以偵測該外部電場，藉以提供用於偵測的特性未改變之磁感測器。此外，根據第一具體實施例，因為該線圈為雙螺旋類型線圈，可提供小型的磁感測器，且消耗較低的功率。其必須瞭解到，該磁感測器1 0的每個磁性隧穿效應元件（群組）1 1及2’1 為其中一對磁性隧穿效應元件係串聯連接，但是其可為當中有更多的磁性隧穿效應元件串聯連接。接下來，將說明根據本發明之磁感測器之第二具體實施例。在第一具體實施例中的磁感測器使用TMR元件，但 -31 - 1274173 IIS1 (27) 是在該第二具體實施例中的磁感測器並不相同，其使用 G M R元件（巨型磁阻效應元件），其包含一梢接層，其包含一梢接層、一壓迫層’一間隔層’及一自由層。再者，在該第一具體實施例中的線圈2 1及2 2產生用於偵測該外部磁場的偏壓磁場，但是在該第二具體實施例中的線圈則不同，其中係在該GMR元件的自由層中起始化該磁性化方向而產生一初始化磁場。

更新地是，如圖1 1所示’在该苐一具體實施例中的磁感測器3 0包含由石英玻璃所製成的一基板3 0 a (或可為 Si〇2/Si或Si3N4/Si)，其具有一長方形形狀（幾乎是正方形），其沿著X軸與Y軸的側邊彼此垂直，其厚度係在垂直於X 軸與γ軸之Z軸方向上；在該基板3 0 a上形成總共8個G M R 元件3 1到3 8 ;初始化線圈4 1到4 8來分別提供（施加）該初始化磁場到每個GMR元件3 1到3 8 ;及控制電路5 1到5 8，·其分別連接到每個線圈4 1到4 8，以提供一預定的電位差到每個線圈4 1到4 8之兩端。第一 X軸G M R元件3 1係形成在由該基板3 0 a的Υ抽方向上大約中心部份略為向下的一部份中，並在該負X軸方向的一末端部份的附近。該GMR元件3 1的梢接層之梢接的磁性化方向即為負X軸方向。第二X軸G M R元件3 2係形成在由該基板3 0 a的Υ軸方向上大約中心部份略為向上的一部份中，並在該負X軸方向的一末端部份的附近。該GMR 元件3 2的梢接層之梢接的磁性化方向即為負X軸方向。第二X轴G M R元件3 3係形成在由該基板3 0 a的Y轴方向上大 -32- 1274173 _ (28) 發明說明續頁約中心部份略為向上的一部份中，並在該正X軸方向的一末端部份的附近。該GMR元件3 3的梢接層之梢接的磁性化方向即為正X軸方向。第四X軸G M R元件3 4係形成在由該基板3 0 a的Υ軸方向上大約中心部份略為向下的·-部份中，並在該正X轴方向的一末端部份的附近。該G M R元件 3 4的梢接層之梢接的磁性化方向即為正X軸方向。該第一 Υ軸G M R元件3 5係形成在由該基板3 0 a的X軸方向上大約中心部份的左側上，並在該正Y軸方向的一末端部份的附近。該GMR元件3 5的梢接層之梢接的磁性化方向即為正Y軸方向。該第二Y軸GMR元件3 6係形成在由該基板3 0 a的X軸方向上大約中心部份的右側上，並在該正Y 軸方向的一末端部份的附近。該G M R元件3 6的梢接層之梢接的磁性化方向即為正Υ軸方向。該第三Υ軸G M R元件 3 7係形成在由該基板3 0 a的X轴方向上大約中心部份的右側上，並在該負Y軸方向的一末端部份的附近。該G M R元件3 7的梢接層之梢接的磁性化方向即為負Υ軸方向。該第四Υ軸GMR元件38係形成在由該基板30a的X軸方向上大約中心部份的左側上，並在該負Y軸方向的一末端部份的附近。該G M R元件3 8的梢接層之梢接的磁性化方向即為負Υ軸方向。每個G M R元件3 1到3 8具有相同的結構，而每個線圈4 1 到4 8具有相同的結構，除了在基板3 0 a上的位置及其所形成的方向。因此，接下來將以該第一 X軸G M R元件3 1及該線圈4 1為範例來說明。 1274173 奋明鍊、明磺、頁、、、、、'、八 Ά、Λ、 VS、、、、 > ' (29) 具有線圈41之第一 X軸GMR元件31之平面圖示於圖12 。圖13為圖12所示之GMR元件的放大平面圖。圖14所示為沿著圖1 2的線3 - 3的平面所切割之圖1 2所示的G M R元件的架構性截面圖。該第一 X軸GMR元件3 1，如這些圖面所示，係包含複數個窄帶狀部份3 1 a ... 3 1 a，其由旋轉閥薄膜S V製成，並在Υ 轴方向上具有一縱方向（一長軸）；及偏壓磁鐵薄膜（硬的強磁性薄膜層）3 1 b…3 1 b，其由硬強磁性材料製成，其具有高的強制力及高的正方型比例，例如CoCrPt，且其係在 γ軸方向上形成在每個窄帶狀部份3 1 a的兩個末端之下。每個窄帶狀部份3 1 a在X軸方向上延伸於該偏壓磁鐵薄膜 3 1 b的上表面上，並結合到該相鄰的窄帶狀部份3 1 a。該第一 X軸GMR元件31的旋轉閥薄膜SV包含一自由層 (自由磁性化層）F、一導電間隔層S，其由銅製成，厚度為 2.4 nm (24 A) 7 一梢層（固定層，固定磁性化層）p，及一覆蓋層C’由鈦（丁i)或ί旦（Ta)製成，其厚度為2.5nm(25A) ’其係依序堆積在該基板3 0 a上，如圖1 5所示來說明該薄膜結構。該自由層F為一層之磁性化方向根據外部磁場的方向來變化，並包含一 C ο Z rN b非晶形磁性層3 1 - 1，其直接形成在該基板30a上，其薄膜厚度為8nm(8〇A)，一 NiFe磁性層3 1 - 2，其形成在C ο Z r N b非晶形磁性層3 1 - 1之上，其膜厚為3.3 nm (33A)，及一 CoFe層31-3，其形成在該NiFe磁性層3 1 - 2上，其膜厚大約為1到3 n m ( 1 0 t 〇 3 0 A)。該 -34- 1274173

CoZrNb非晶形磁性層^“及NiFe磁性層31_2構成一軟性強磁性材料薄膜層。該c 〇 F e層3 1 - 3防止n i F e磁性層3 1 - 2 的N1及間隔層S的銅3丨_ 4之擴散。上述的偏壓磁鐵薄膜 3 113._.3113在¥軸方向上提供該偏壓磁場到該自由層{：(由圖 12及圖13之寬箭頭所代表的負γ軸方向），藉以維持該自由層F的單軸非等向性。該梢層P係由重疊膜厚為2.2 nm (22 A)之CoFe磁性層 3 1 - 5 ’及一抗強磁性薄膜3丨-6所製成，其係形成為一 ptMn 合金，其包含44到55 m〇l%之Pt，其膜厚為Μ謂（ho A) 。該CoFe磁性層31_5係以交換耦合方式到該磁性化抗強磁性薄膜3 1-6。因此，該CoFe磁性化層3丨_5之磁性化方向即梢在（固定）在負X軸方向上，如上所述。因此所設置的第一 X軸GMR元件31提供一阻抗值，其以大致正比於該外部磁場來變化，其沿著該Χ軸改變，其範圍在-He到+Hc，如圖1 6的實線所示，並提供一大約固定的數值到該外部磁場，其沿著γ軸改變，如圖丨6的破折線所示。在此磁感測器3 0中，如圖1 7所示，該第一到第四X軸 GMR元件3 1到3 4為完全電橋連接，藉此形成該X軸磁感測器，用以偵測在X軸方向上的磁場。在圖1 7中，在每個G M R 元件3 1到3 4中給定的箭頭代表該g M R元件3 1到3 4之梢層（梢接層）之梢接磁性化方向。在這種結構中，於該第二X 車由G M R元件3 2及該第三X轴G M R元件3 3的一連接點Va ’以及該第一 X軸GMR元件31及該第四X軸GMR元件34的一連 -35 -

1274173 (31) 接點Vb之間施加一固定的電位差。然後，於該第一元件3 1及該等三乂軸GMR元件33的一連接點vc之的電和Γ '^間位差（Vc-vd)，以及該第二X軸GMR元件32及該第咖

車由 G Ιντ ^ -X R元件3 4的一連接點Vd係取出做為一感測器輪 V 〇 u t。出因此，二亡v i 邊X軸磁感測器提出一輸出電壓V χ。u t，其大比於該八奴正 μ卜部磁場來改變，其沿著X軸在_Hc到+Hc之簕改變，礼阗内 D圖1 8之實線所示，並提出一大約為” 〇 "之輪山壓到該外Λ j出電 ^ 4磁場，其沿著Υ軸改變，如圖1 8的破折線所一該第一叮。到第四Υ軸GMR元件35到39為完全電橋連接，此形成哕ν Α ^ 、由磁感測态，類似於遠X車由磁感測器。該γ軸磁而範圍在-He到+Hc，並提供感/則扣提供一輸出電壓vy〇ut，其大致正比於該外部磁場來改變，其沿著Y軸變化之輪出電壓到該外部磁場，其沿著X軸改變大約為士上所述，該磁感測器3 0可偵測該外部磁場，而不需要該又/瓜偏I礤場HAC或類似者來偵測該外部磁場，不像是該磁感測器1 〇。以另方面，如圖1 2及圖1 3所示，該窄帶狀部份3丨a的自曰系、$疋該偏壓磁場，其方向由該偏壓磁鐵薄膜 3 1 b…3 1 b之寬箭頭所示的方向上的偏壓磁場，而藉此該自由層F的增性化方向係設計成固定在一狀態中，其並未施加外°卩礤場。但是，如果施加一強外部磁場，該自由層 F的磁性化方向可在遠離該偏壓磁鐵薄膜3 1 b…3 1 b之位置亨（P在圖12及圖13之Y軸方向的中央部份附近），造 -36· 發、明說明績頁、 1274173 ㈤成該GMR元件的特性之改變（劣化）。

由以上的觀點，在本具體實施例中，前述的線圈4 1到 4 8施加該磁場來初始化該自由層F的磁性化方向。接下來，此點將藉由該第一 X軸GMR元件31及該線圈41做為其它的範例來詳細地說明。如圖1 2所示，該線圈4 1為一雙螺旋類型線圈，其結構類似於在該第一具體實施例中的偏壓磁場線圈2 1，並包含該導體（即該第一導體4 1 - 1、該第二導體4 1-2)，其形成一對螺旋。該第一 X軸GMR元件31係置於平面圖上的一對螺旋中心P 1及P 2 (由正Z軸方向觀看）。

再者，該第一導體4 1 - 1及該第二導體4 1 -2保證線性（直線）形狀，並彼此平行在平面圖上重疊該第一 X軸GMR元件3 1(即通過該第一 X軸GMR元件31正下方之部份）。該電流在此部份中於相同方向上流動通過每個導體。在此部份中的每個導體之縱向方向（該長軸）係在平面圖上垂直於該窄帶狀部份3 1 a之縱向方向（該長軸）。圖1 1所示的控制電路5 1在預定的條件下施加電位差在該線圈4 1的兩端之間，例如在開始量測該外部磁場之前，以在該線圈4 1中造成一預定的電流流動。也就是說，在此具體實施例中磁感測器為一磁感測器，其包含該磁阻效應元件，其包含該自由層及該梢層，例如該GMR元件及TMR元件，並包含該偏壓磁鐵3 lb...3 lb ，其置於該自由層的兩端，以穩定化該自由層的磁性化方向，其狀態為該外部磁場藉由在一預定方向（垂直於該梢接層的梢接磁性化之方向的方向）上施加該偏壓磁場到該 -37-

1274173 (33) 自由層而未施力σ ;及該初始化線圈4 1到4 8，其係提供在該自由層之下（非常靠近該自由層），用以在相同於該偏壓磁場的方向上產生一磁場，藉由在預定條件（例如在該磁性偵測開始之前）之下導電（即藉由電流）來施加該磁場到該自由層。在這種結構中，該線圈4 1產生該初始化磁場，用以回傳（初始化）該自由層F的磁性化方向到一設計的方向（由該偏壓磁鐵薄膜3 1 b…3 1 b之偏壓磁場方向）。因此，即使該自由層F的磁性化方向由於任何理由而受到干擾，例如施加於該磁感測器的強磁場（意即即使一磁性領域成為不穩定），其可修正。因此，其提供一高度可靠的磁感測器。依此方式，在該第二具體實施例中，因為該自由層F的磁性化方向可初始化，其有可能來維持該GMR元件的初始特性。再者，因為該線圈4 1到4 8為該雙螺旋類型線圈，該磁感測器3 0可由於該線圈的小佔用面積而小型化，且其有可能降低該初始化的功率消耗。同時，在該第二具體實施例中，每個線圈4 1到4 8即具有該控制電路5 1到5 8，其分別施加電流到線圈4 1到4 8，用以產生該初始化磁場。因此，一電性連接路徑的整體長度可以縮短，其相較於當每個線圈4 1到4 8串聯連接來共用一個控制電路，其提供一電流到這些線圈。因此，該第二具體實施例可降低整個電路的阻抗值，以降低功率消耗。接下來，將說明根據本發明之磁感測器的第三具體實施例。圖1 9所示為根據第三具體實施例的一磁感測器6 0 -38 - mmm 、';、、ί、 * 1274173 (34) 之乎面圖。此磁感測器6 Ο根據該第二具體實施例在線圈7 1 到7 8的方向而言係不同於該磁感測器3 0，及該線圈7 1到7 8 之連接方式。此外，該磁感測器6 0的線圈7 1到7 8係不同於該磁感測器3 0之線圈4 1到4 8，其中該線圈7 1到7 8產生一測試磁場’用以決定每個GMR元件是否正常運作（是否其偵測到工常的外部磁場），藉此該磁感測器3 0之線圈4 1到4 8 產生該初始化磁場。更近年來，該磁感測器ό 0包含一基板上6 0 a的8個G M R 元件6 1到6 8，該8個線圈7 1到7 8係分別形成在每個該GMR 元件6 1到6 8 ’且其在平面上形成平行於該Gmr元件6 1到 6 8之每個平坦薄膜表面，及一控制電路7 9。該GMR元件6 1到6 8在該第二具體實施例中係相對於該基板之位置及結構係相同於該GMR元件3 1到3 8。也就是説，該GMR元件61到64為電橋連接，以構成該X軸磁感測器來偵測x軸方向上的磁場，且該GMR元件6 5到6 8為類似地電橋連接來構成該Y軸磁感測器，用以偵測在該Y軸方向上的磁場。再者，每個GMR元件6 1到6 8係連接到一未示出的偵測電路（磁場偵測的控制LSI)，其偵測由該GMR 元件6 1到6 8所呈現的該阻抗值。該線圈7 1到7 8為雙螺旋類型線圈，類似於該第一具體實施例中的線圈2 1及2 2，及第二具體實施例中的線圈4 1 到4 8。由圖1 9之寬箭頭所示，該線圈7丨到7 4係形成來產生在正X軸方向上的磁場，其位在每個螺旋中心之間的線段附近，而該線圈7 5到7 8係形成來產生負Y軸方向上的磁場 -39-

1274173 (35) ，其係在每個螺旋中心之間的線段附近。該控制電路79 的一端與該線圈7 6的一段彼此連接。該線圈7 6、7 5、7 2 、7 1、7 8、7 7、7 4及7 3係依此順序串聯連接’並在末端處，未連接到該線圈7 4之線圈7 3的末端之一係連接到該控制電路79的另一端。再者’該GMR元件61到68係置於平面圖上每個相對應的配對之線圈7 1到7 8之螺旋中心，其類似於那些在第一及第二具體實施例中。在這種結構中，當滿足預定的條件時，例如當由該磁感測器6 0來偵測該外部磁場的開始時間到達時’該控制電路7 9在該兩個末端之間產生該電位差時，以具有一電流流動通過該線圈7 1到7 8，所以該線圈7 1到7 8分別施加該磁場來測試到該GMR元件6 1到6 8。該磁感測器6 0利用未示出的偵測電路來監視在此狀態中每個GMR元件6 1到6 8之輸出，並決定是否該GMR元件6 1到6 8基於是否該預期的輸出已經偵測到異常。決定是否發生一異常之執行使得例如是否一開啟失敗發生在每個G M R元件6 1到6 8中，是否發生一短路（短電路）失敗，是否敏感度不足’及是否控制電晶體正常地運作。如前所述，在該第三具體實施例中，因為其有可能產生該磁場來決定在每個GMR元件6 1到6 8中是否發生異常 ’該磁感測器6 0可執行一自我診斷。此外，因為每個線圈 7 1到7 8為雙螺旋類型線圈，該磁感測器6 〇的小型化可由:於該線圈的小佔用面積來得到，其有可能降低產生該測試磁場的功率消耗。再者，因為每個線圈7 1到7 8係串聯連接， -40- 1274173 (36)

及一控制電路7 9同時施加電流到每個線圈7 1到7 8，相同大小的測試磁場可對於每個G M R元件6 1到6 8來產生，因此其成為有可能來更為準確地決定在每個GMR元件6 1到6 8 中是否發生一異常。再者，如果該偵測電路具有一功能來獨立地選擇該 GMR元件6 1到6 8中的一個，其有可能簡單地偵測在該選擇功能中是否發生一異常。此係因為例如如果該偵測電路的選擇功能為異常，根據該磁場之輸出為Y軸方向，其在當選擇用於偵測在X軸方向上的磁場之GMR元件時可得到，因為該測試磁場係同時提供給所有的GMR元件6 1到 68 ° 接著，將說明根據本發明之磁感測器之第四具體實施例。圖2 0所示為根據第四具體實施例之磁感測器8 0的平面圖。此磁感測器80包含形成在一基板80a上的兩個TMR元件8 1及8 2，及形成在該基板8 0 a中的兩個測試線圈9 1及9 2 ，並在一平面上平行於該TMR元件8 1及82之每個平坦薄膜表面。該磁感測器8 0包含一偵測電路9 3、一電流供應電路 94，及一控制電路95，其每個係形成在該基板80a之上。構成一第一磁偵測部份之TMR元件8 1 (X軸磁偵測單元）包含與第一具體實施例中所述的TMR元件相同的薄膜結構（請參見圖3及圖4)。其必須注意到，該TMR元件81的梢接層之磁性化方向係平行於該負X軸方向。該TMR元件8 1 的梢接層之磁性化係固定（梢接），所以該鱗性化方向不會受到要偵測的外部磁場所改變。再者，於TMR元件8 1的自 1274173 發曰月說:明續頁 (37) 由層中，根據要偵測的該磁場之X軸方向上的組成之方向及大小來線性地改變該磁性化方向及大小。因此，該TMR元件8 1係由圖2 0之輪廓箭頭所代表的偵測方向。也就是說，如圖2 1所示，該TMR元件8 1呈現一阻抗值（物理量），其在當在一第一指向（即X軸方向）中一第一方向（即正X軸方向）上的磁場大小成為較大（即增加）時即成為較大，其在最高到一預定值的範圍，並呈現一阻抗值（該物理量），其在當在一第一指向中相反於一第一方向 (即負X軸方向）上的磁場大小成為較大（即增加）時即成為較小（即降低），其在最高到一預定值的範圍。再者，該TMR元件8 1，如果其特性為正常，當由該第一測試線圈9 1在該第一指向上的第一方向（即在正X軸方向）上施加一預定大小Hb的磁場時呈現一第一大小的阻抗值S X 1，並當由該第一測試線圈9 1未施加磁場時，即呈現一阻抗值Sx2，且在當由該第一測試線圈9 1在相反於該第一指向上的第一方向之方向（即在負X軸方向）上施加該預定大小Hb的磁場時呈現一第二大小的阻抗值Sx3。構成一第二磁偵測部份之TMR元件82 (Y軸磁偵測單元）包含與該TMR元件81相同的薄膜結構。該TMR元件82的梢接層之磁性化方向係平行於該負Y軸方向。該TMR元件82 的梢接層之磁性化係固定（梢接），所以該磁性化方向不會受到要偵測的外部磁場所改變。再者，於TMR元件8 2的自由層中，根據要偵測的該磁場之Y軸方向上的組成之方向及大小來線性地改變該磁性化方向及大小。 -42 - 1274173 (38) 因此，該TMR元件8 2係由圖2 0之輪廓箭頭所代表的偵測方向。也就是說，如圖2 2所示，該TMR元件8 2呈現一阻抗值（物理量），其在當在橫跨此例（垂直於）第一指向（即X 軸方向）之第二指向（即Y軸方向）的一第二方向（即正Y軸方向）上的磁場大小成為較大（即增加）時即成為較大，其在最高到一預定值的範圍，並呈現一阻抗值（該物理量），其在當在一第二指向中相反於一第二方向（即負Y軸方向）上的磁場大小成為較大時即成為較小，其在最高到一預定值的範圍。再者，該TMR元件82，如果其特性為正常，即呈現一阻抗值Sy 1，其與該阻抗值Sx 1具有相同的大小，其為第一大小的物理量，當由該第二測試線圈92在該第二指向上的第二方向（即正Y軸方向）施加該預定大小Hb的磁場時，並呈現一阻抗值S y 2，其當為該第二測試線圈9 2未施加該磁場時與該阻抗值S X 2具有相同的大小，並呈現一阻抗值Sy3，其與該阻抗值Sx3具有相同的大小，其為第二大小的物理量，當由該第二測試線圈9 2在相反於該第二指向上的第二方向之方向上（即負Y軸方向）施加該預定大小 Hb的磁場時。該第一測試線圈9 1為該雙螺旋類型線圈，其與該磁感測器1 0的線圈2 2為相同的方式形成，其一端透過一連接導體9 6 a連接到該電流供應電路9 4之一終端P 1，而其另一端透過一連接導體9 6 b連接到該第二測試線圈9 2之一終端，藉以施加在該X抽方向上改變方向及大小之磁場到該 -43 -

1274173 TMR元件81。該第二測試線圈9 2為該雙螺旋類型的線圈，其與該磁感測器1 0的線圈2 2為相同的方式形成，而其另一端係透過一連接導體9 6 c來連接到該電流供應電路9 4的其它終端P 2，藉此施加磁場，其方向及大小在Y軸方向上改變〇如上所述，因為該第一測試線圈9 1及該第二測試線圈 92係串聯連接到該電流供應電路94，及該連接導體96a到 9 6 c，具有相同大小的電流（相同流動）即同時流動通過第一測試線圈9 1及第二測試線圈9 2。再者，如圖2 0之黑箭頭所示，當在一預定方向上一預定大小的電流使其流過該第一測試線圈9 1，該第一測試線圈9 1在正X軸方向上施加該預定大小Hb的磁場到該TMR元件8 1，而該第二測試線圈 92在負Y軸方向上施加該預定大小Hb的磁場到該TMR元件8 2;且當在相反於該預定方向上的預定大小的電流使其流動通過該第一測試線圈9 1時，該第一測試線圈9 1在負X 軸方向上施加該預定大小Hb之磁場到該TMR元件8 1，而該第二測試線圈9 2在該正Y軸方向上施加該預定大小Hb 的磁場到該TMR元件82。該偵測電路93選擇TMR元件81或TMR元件82,並偵測該選擇的TMR元件之阻抗值為一數位值。該偵測電路9 3包含一類比到數位轉換器93 a(以下稱之為"ADC 93a")，其為輸出該偵測的數位值到該控制電路9 5之電路，其具有一個通道，而一切換元件9 3 b實際上為一電晶體。該ADC 93a的輸入終端係連接到該TMR元件8 1及該 -44 - (40) & 1274173 ΤMR元件8 2的每個末端，而另一個輸入終端則連接到該切換元件9 3 b的固定終端。該切換元件9 3 b由該控制電路9 5 輸入一指令信號到該固定終端到該TMR元件8 1的另一端或該TMR元件82之另一端，藉此該ADC 93a選擇一元件，其為該選擇元件的輸出，其經過類比到數位的轉換。該電流供應電路9 4包含一切換元件M S、切換元件S 1到 S 4構成一電流方向切換電路（該切換元件M S及切換元件 S 1到S 4構成一導電控制電路），及一固定電流源（電流供應源）I S來供應一固定電流。該切換元件M S及S 1到S 4實際上為電晶體，其中每一個係根據來自該控制電路9 5的指令信號來切換到Π〇Ν”狀態（導電狀態）或一 "OFF”狀態（非導電狀態）。該切換元件M S係做為稱之為一主開關，而其一端係連接到該固定電流源IS的輸出側，而另一端連接到該電流方向切換電路的切換元件S 1及S 3之每個末端。該切換元件 S 1的另一端係連接到該切換元件S 2的一端，而該切換元件S 2的係連接到該固定電流源I S之另一端。類似地，該切換元件S 3的另一端係連接到該切換元件S 4的一端，而該切換元件S 4的係連接到該固定電流源I S之另一端。再者，該電流供應電路9 4的終端Ρ I為該第一測試線圈9 1所連接，其連接在該切換元件S 3及S 4之間，而該電流供應電路 9 4的終端Ρ 2，其為該第二測試線圈9 2所連接，必連接在該切換元件S 1及S 2之間。該控制電路9 5在正常狀態下會傳送出一指令信號到該 -45 -

1274173 (41) 切換元素M S及S 1或S 4，用以設定該切換元件M S，而該電流方向切換電路的切換元件S 1到S 4成為一 ”〇F F ”狀態，並提供一指令信號到該切換元件9 3 b，其係在每次經過一預定時間時來選擇該TMR元件，其阻抗值係由ADC 93 a進行類比到數位轉換，然後得到該TMR元件8 1或8 2之類比到數位轉換阻抗值做為一數位值。再者，當滿足預定條件時（開始測試或診斷之條件），例如未示出的一開關為關閉，該控制電路9 5供應一指令信號到該主開關MS，用以改變該切換元件MS的狀態成為Π〇Ν" 狀態，亦供應一指令信號到該切換元件S 1到S 4，用以改變該電流方向切換電路的切換元件S 1及S 4的狀態成為該 π ΟΝ π狀態，並用以改變該切換元件S 3及S 2的狀態成為 ” OFF”狀態，或一指令信號來改變該電流方向切換電路的切換元件S 3及S 2之狀態成為” ON ”狀態，並改變該切換元件S1及S4的狀態成為"OFF"狀態。接著，將說明依上述設置的磁感測器δ 0之運作。如前所述，因為該切換元件M S及該電流方向切換電路的切換元件S 1到S4通常為"OFF”狀態，該第一及第二測試線圈9 1 及92並未產生任何磁場。再者，因為該切換元件93b在每次經過預定時間時即切換，由TMR元件8 1所代表的阻抗值或由TMR元件82所代表的阻抗值由ADC 93 a轉換（偵測）到一數位值。該轉換的數值係用來由該電路偵測地球磁場或類似者。接著，將說明當該磁感測器8 0在滿足預定條件之後做 -46- 1274173 _ (42) I iig· 測試的運作。在此磁感測器8 0中，其決定出是否該第一及第二測試線圈9 1及9 2產生該預期的測試磁場（即是否該偵測電路9 3及該電流供應電路9 4運作正常），除了測試該 TMR元件8 1及8 2的特徵錯誤之外（即測試是否該敏感度過度地低，是否該磁滯為過度地大）。接下來，這種檢查的程序將採用例如所有TMR元件8 1及8 2、偵測電路9 3及該磁感測器8 0的電流供應電路9 4正常運作之下來說明。

(第一程序）該控制電路9 5首先提供給每個相對應的元件一指令信號來改變該主開關M S的狀態成為”〇N ”狀態，一指令信號來改變該電流方向切換電路的切換元件S 1及S 4的狀態成為Π〇ΝΠ狀態，即改變該切換元件S3及S2的狀態成為"OFF” 狀態，及一指令信號給該切換元件9 3 b來選擇該TMR元件 8卜

在此例中，因為所有皆正常運作，該切換元件M S係切換成π ΟΝ π狀態，該電流方向切換元件的切換元件S 1及S 4 成為”ON”狀態，且該切換元件S3及S2成為"OFF”狀態。因此，該固定電流供應I S的電流依以下順序傳送通過該切換元件M S，該切換元件S 1、該第二測試線圈9 2、該第一測試線圈9 1、該切換元件S 4，及該固定電流供應I S。在此說明書中，此狀態亦稱為一狀態，其中施加到該第一及第二測試線圈的指示的電流即構成具有一預定大小的正電流。在此例中，該第二測試線圈9 2在負Υ軸方向上施加該大小Hb之磁場到該TMR元件82，及該第一測試線圈9 1在該 -47 - 1274173 寮明我明續頁 (43) 正X軸方向上施加該大小Hb的磁場到該TMR元件8 1。在此狀況下，該TMR元件8 1呈現組阻抗為阻抗值Sx 1，而該ADC 9 3 a轉換該TMR元件8 1的阻抗值成為一數位值。因此，如圖23之（A)所示，該控制電路95得到該阻抗值Sxl成為來自 ADC 93a之數值XI。 (第二程序）

接下來，該控制電路9 5提供一指令信號到該切換元件 M S，用以改變該切換元件M S的狀態成為"〇F F ’’狀態。因此，因為該切換元件MS由’’ON"狀態切換到”〇FFn狀態，該第一測試線圈9 1及該第二測試線圈92即為一非導電狀態。由此，來自該固定電流供應IS的電流即關閉。因此，該第一及第二測試線圈9 1及92並未產生任何磁場。

在此狀況下，該T M R元件8 1呈現的阻抗為一阻抗值S X 2 ，而該ADC 93 a轉換該TMR元件8 1的阻抗值成為一數位值。因此，如圖23之（A)所示，該控制電路95得到該阻抗值 8\2，其小於該阻抗值3乂1做為來自八00933之數值乂2。 (第三程序）接著，該控制電路9 5提供給每個相對應的元件一指令信號用於改變該主開關MS的狀態再次成為"ON”狀態，一指令信號用於改變該電流方向切換電路的切換元件S 1及 S 4的狀態成為"〇F F 狀態，及一指令信號來改變該切換元件S 3及S 2的狀態成為"ON ”狀態。因此，該切換元件MS即切換成"ON”狀態，該電流方向切換電路的切換元件S 1及S 4改變成”〇F F π狀態，而該切換 -48 - 1274173 發明說明績頁 (44) 元件S 3及S 2改變成"〇N "狀態。因此，該固定電流供應I S 的電流依序傳送通過該切換元件M S、該切換元件S 3、該第一測試線圈9 1、該第二測試線圈9 2、該切換元件S 2及該固定電流供應IS。在此說明書中，此狀態亦稱為一狀態，其中施加到該第一及第二測試線圈的指示的電流即構成具有一預定大小的負電流。因此，該第一測試線圈9 1在該負X軸方向上施加該大小 H b之磁場到該T M R元件8 1，而該第二測試線圈9 2在該正Υ 軸方向上施加該大小H b之磁場到該T M R元件8 2。在此狀況下，該TMR元件8 1呈現的阻抗為一阻抗值S X 3，而該A D C 9 3 a轉換該TMR元件8 1的阻抗值成為一數位值。因此，如圖23之（A)所示，該控制電路95得到該阻抗值Sx3成為來自 ADC 93a之數值X3。 (第四程序）接著，該控制電路9 5提供一指令信號到該切換元件M S ，用以改變該切換元件M S的狀態成為”〇F F π狀態。因此，因為該切換元件MS由” ON”狀態切換到”OFF"狀態，該第一測試線圈9 1及該第二測試線圈9 2即為一非導電狀態。由此，來自該固定電流供應IS的電流即關閉。因此，該第一及第二測試線圈9 1及9 2並未產生任何磁場。在此狀況下，該T M R元件8 1呈現的阻抗為一阻抗值S X 4 ，其接近於該阻抗值S X 2，而該A D C 9 3 a轉換該T M R元件 8 1的阻抗值成為一數位值。因此，如圖2 3之（A )所示，該控制電路9 5得到該阻抗值S X 4成為來自A D C 9 3 a之數值 -49 - 1274173 發明說明續頁 (45) X4。 (第五程序）接著，該控制電路9 5提供每個相對應的元件一指令信號來改變該主開關M S的狀態成為"〇N ”狀態，一指令信號來改變該電流方向切換電路的切換元件S 1及S 4的狀態成為” ON "狀態，一指令信號來改變該切換元件S 3及S 2的狀態成為’’OFF”狀態，及一指令信號給該切換元件93b來選擇該TMR元件82。因此，該固定電流供應I S的電流依以下順序傳送通過該切換元件M S，該切換元件S 1、該第二測試線圈9 2、該第一測試線圈9 1、該切換元件S 4，及該固定電流供應I S。因此，因為該第二測試線圈9 2在負Υ軸方向上施加該大小H b 之磁場到該TMR元件82，該TMR元件82呈現的阻抗為一阻抗值Sy3，而該ADC 93a轉換該TMR元件82的阻抗值成·為一數位值。因此，如圖2 3之（B )所示，該控制電路9 5得到該阻抗值Sy3成為來自ADC 93a之數值Y1。 (第六程序）接著，該控制電路9 5提供一指令信號到該切換元件M S ，用以改變該切換元件M S的狀態成為”〇F F "狀態。因此，因為該切換元件MS由π ON”狀態切換到π OFF"狀態，該第一測試線圈9 1及該第二測試線圈9 2為一非導電狀態。由此，來自該固定電流供應IS的電流即關閉。因此，該第一及第二測試線圈9 1及9 2並未產生任何磁場。在此狀況下，因為ADC 93 a轉換該TMR元件82的阻抗值

1274173 成為一數位值，如圖23之（B)所示，該控制電路95得到該阻抗值S y 2，其大於該阻抗值S y 3，如同來自A D C 9 3 a之數值Y2。 (第七程序）

接著，該控制電路9 5提供給每個相對應的元件一指令信號用於改變該主開關M S的狀態再次成為” ON"狀態，一指令信號用於改變該電流方向切換電路的切換元件S 1及 S4的狀態成為”OFF"狀態，及一指令信號來改變該切換元件S 3及S 2的狀態成為π ON "狀態。

因此，該切換元件M S即切換成π ON ”狀態，該電流方向切換電路的切換元件S1及S4改變成n〇FF"狀態，而該切換元件S 3及S 2改變成π ON 〃狀態。在此狀況下，該第二測試線圈92在該正Y軸方向上施加大小為Hb之磁場到該TMR 元件8 2。此時，該TMR元件8 2呈現的阻抗為一阻抗值S y 1 ，而該ADC 93a轉換該TMR元件82的阻抗值成為一數位值。因此，如圖2 3之（B )所示，該控制電路9 5得到該阻抗值 Syl成為來自ADC 93a之數值Y3。 (第八程序）接著，該控制電路9 5提供一指令信號到該切換元件MS ，用以改變該切換元件MS的狀態成為"OFF"狀態。因此，因為該切換元件MS由” ON”狀態切換到"OFF”狀態，該第一測試線圈9 1及該第二測試線圈9 2即為一非導電狀態。由此，來自該固定電流供應IS的電流即關閉。因此，該第一及第二測試線圈9 1及9 2並未產生任何磁場。 -51 - (47)1274173 續頁在此狀況下，該TMR元件8 2呈現的阻抗值為〜卩且抗值

Sy4，其接近於該阻抗值Sy2 ,而該ADC 93a轉換該Tmr元件82的阻抗值成為一數位值。因此，如圖23之（B)所示，泫控制電路95得到該阻抗值Sy4成為來自ADC 93 a之數值 Y4 〇 (第九程序：異常決定步驟）該控制電路9 5在以上的第一到第八程序期間得到數值

X 1到X4 ’及數值Y 1到Y4，然後決定是否滿足以下的等式 3到等式6。 [等式3] XI - X3 ^ C1 [等式4] |X2 - X4| < C2 [等式5]

Y3 - Y1 ^ C 1 [等式6] |Y2 - Y4| < C2 在以上的等式3及等式5中的數值Cl係選擇為當該TMr 元件8 1的敏感度不足時即大於該數值（XI-X3)之最大數值 ’當該TMR元件82的敏感度不足時來大於該數值（Y3 - Y 1 ) 之最大值。在以上的等式4及等式6中的數值C2係選擇為當該TMR元件8 1的磁滯過度大時係小於該最小值|X2 - -52- 1274173

Χ4| ’並在當該TMR元件82的磁滯過度大時，即小於該最小值|Y2 - Υ4|。請注意該數值C1& C2皆為正值。現在’所有的TMR元件8丨及8 2、偵測電路9 3及該磁感測器8 0的電流供應電路9 4即適當地（正常地）運作，造成χ i

接下來，將說明該TMR元件8 1的敏感度不足，其餘則適當地（正常地）運作。在此例中，當該大小Hb的磁場即施加於正X軸方向，該TMR元件8 1呈現一數值小於該阻抗值 S X 1並大於該阻抗值s X 2，且當該大小H b的磁場施加於負X 軸方向時，該TMR元件8 1呈現的數值大於該阻抗值Sx3 ’ 並小於該阻抗值S x2。由此，該控制電路9 5得到圖2 4之（A) 所示的數值XI到X4，及圖24之（B)所示的數值Y1到Y4，其藉由以上的程序1到程序8。在此例中，由於該TMR元件81的敏感度不足，雖滿足等式4到6，該數值（X 1 - X 3 )較小，因此並不滿足等式3。基於此結果，該控制電路9 5決定該TMR元件8 1具有一不足敏感度的異常。接下來，將說明該TMR元件8 2的敏感度不足時，其餘則適當地（正常地）運作。在此例中，當大小H b之磁場施加於正Y軸上時，該TMR元件82呈現的數值為小於該阻抗值 -53 · 1274173 (49) 顯貢: S y 1及大於該阻抗時S y 2，且當大小H b的磁場施加於負Y 軸方向時，該T M R元件8 2呈現的數值大於該阻抗值S y 3，並小於該阻抗值S y 2。因此，該控制電路9 5得到圖2 5之（A) 所示的數值X 1到X4，及圖2 5所示的（B)之數值Y 1到Y4，藉由採取以上的程序1到程序8。在此例中，雖滿足等式3、等式4及等式6，但是因為該 TMR元件82的敏感度不足，該數值（Y3 - Y1)較小，因此不滿足等式5，基於此結果，該控制電路9 5決定該TMR元件82具有一不足敏感度的異常。接下來，將說明該TMR元件8 1的磁滯過度大時’其餘則適當地（正常地）運作。當大小為Hb的磁場施加於正X軸方向時，然後消除該磁場，該T M R元件8 1呈現的數值明顯地大於該阻抗值Sx2，並小於該阻抗值Sx 1，且當大小Hb 之磁場施加於負X軸方向時，然後消除該磁場，該T M R元件8 1呈現的數值明顯地小於該阻抗值S X 2，並大於該阻抗時S X 3。依此，該控制電路9 5得到如圖2 6之（A)所示的數值 X 1到X 4，及圖2 6之（B )所示之數值Y 1到Y 4，藉由採取以上的程序1到程序8。在此例中，雖滿足等式3、等式5及等式6，但是因為該 TMR元件8 1的磁滯過度大，該數值1X2 - X4丨較大，因此不滿足等式4，基於此結果，該控制電路9 5決定該TMR元件 81具有一過度大的磁滯的異常。接下來，將說明該T M R元件8 2的磁滯過度大時，其餘則適當地（正常地）運作。當施加一大小為H b之磁場在該負 -54- 1274173

Y軸方向時，即消除該磁場，該TMR元件82呈現一數值明顯地小於該阻抗值Sy2，並大於該阻抗值Sy3，且當該大小Hb之磁場施加於正Y軸方向時，則可消除該磁場，該 TMR元件82呈現的數值明顯地大於該阻抗值Sy2，並小於該阻抗值Syl。依此，該控制電路95得到圖27之（A)所示的數值XI到X4，及圖27之（B)所示的數值Y1到Y4，藉由採用上述程序1到程序8。在此例中，可滿足等式3到等式5，但因為該TMR元件 8 2的磁滯過度地大，該數值| Y2 - Y4 |較大，且不滿足等式 6。基於此結果，該控制電路9 5決定該TMR元件8 2具有一過度大的磁滯之異常。接下來，將進行說明當一異常發生在該電流持續來傳送通過該第一及第二測試線圈9 1及9 2 (但是，傳送通過該第一及第二測試線圈9 1及9 2的電流方向可以改變），而其餘正常地工作。此例可發生在例如當該切換元件MS做為該主開關時，其永遠是在〃0N"狀態，且不會改變成”OFF” 狀態。同時在此例中，該控制電路執行以上的程序1到程序8 。當發生這種異常狀態時，因為該明確大小Hb之磁場在正X軸方向即在程序1及程序2中由第一測試線圈9 1施加於該TMR元件8 1，該TMR元件8 1呈現該阻抗值Sxl。再者，因為在負X軸方向上明確大小為Hb之磁場即在程序3及程序4中由該第一測試線圈9 1施加到該TMR元件8 1，該 TMR元件8 1呈現該阻抗值Sx3。類似地，因為在負Y軸方 -55 - 1274173 (51) 讎細頁、向上明確大小Hb之磁場即在程序5及程序6中由該第二測試線圈92施加到TMR元件82，該TMR元件82呈現該阻抗值 Sy3。再者，因為在負Y軸方向上明確大小為Hb之磁場即在程序7及程序8中由該第二測試線圈9 2施加到該τ μ R元件82，該TMR元件82呈現該阻抗值Sy 1。由此，該控制電路95得到圖28之（A)所示的數值XI到X4，及圖28之（B)所示的數值Y1到Y4。因此，可滿足等式3及等式5，但是因為數值X2成為如同數值XI之相同的阻抗值Sxl，而數值X4成為如同數值X3 之相同的阻抗值S X 3，等式4即不滿足。類似地，因為該數值Y2成為與數值Y1相同的阻抗值Sy3,且該數值Y4成為與數值Y3相同的阻抗值Sy 1，等式6即不滿足。當得到這種結果時，該控制電路9 5決定在該磁感測器8 0中發生一異常。接著，將說明如果發生一異常，其中該電流不能傳送通過該第一及第二測試線圈9 1及9 2。此例可發生在例如該切換元件MS做為該主開關時，其永遠在”OFF，’狀態，且不會改變成’’ Ο Ν π狀態，當該第一及第二測試線圈9 1及9 2破損時，或該連接導體96a到96c破損時。同時在此例中，該控制電路亦執行以上的程序1到程序 8。當發生這種異常狀態時，在以上的所有程序1到程序8 ，該第一及第二測試線圈9 1及9 2不會產生任何磁場。因此，所有的數值X 1到X4成為相等於相同的數值，其為圖2 9 之（A)所示的阻抗值Sx2，且所有的數值γι到丫4成為等於 1274173 (52) lilsss；相同的數值，其為圖2 9之（B )所示的阻抗值S y 2。依此，等式4及等式6可滿足，但是等式3及等式5並不滿足。當得到這種結果時，該控制電路9 5決定在該磁感測器8 0中發生一異常。

接著，將說明當發生一異常時，其中傳送通過該第一及第二測試線圈9 1及9 2的電流方向不能改變。此狀況可發生在例如當該電流方向切換電路的切換元件S 1及S 4永遠在Π〇Ν”狀態，且不會改變到n〇FF”狀態，且該切換元件S2 及S3永遠在n〇FFn狀態，且不會改變到"〇ΝΠ狀態。

同時在此例中，該控制電路亦執行以上的程序1到程序 8。在這種異常狀態中，因為在相同方向上相同大小的電流傳送通過該第一測試線圈9 1，在該正X軸方向上大小為 Hb之磁場即在程序1及程序3中施加於TMR元件8 1。因此，如圖3 0之（A)的實線所示，因為由該控制電路9 5所得到的數值X 1及X3成為相等於相同的阻抗值Sx 1，可滿足等式 4，但不滿足等式3。類似地，因為在相同方向上相同大小的電流在程序5及程序7中傳送通過該第二測試線圈9 2，在該負Y軸方向上大小為Hb之磁場即施加於該TMR元件82。因此，如圖30 的（B)之實線所示，因為該數值Y1及Y3成為等於相同的數值S y 3，可滿足等式6，但是不滿足等式5。當得到這種結果時，該控制電路9 5決定在該磁感測器8 0中發生一異常。此外，當該電流方向切換電路的切換元件S 3及S 2永遠為Π〇Ν〃狀態，且不會改變成為MOFF"狀態，且該切換元件 -57- 1274173 (53)

S1及S4永遠在”〇FFn狀態，且不會改變成為”ON"狀態，如圖3 0的（A )及（B )之破折線所示，該數值X 1及數值X 3成為等於相同的阻抗值S X 3，且該數值Y 1及該數值Y 3成為等於相同的阻抗值S y 1。因此，等式3及等式5即不滿足。因此 ’當仔到這種結果時’該控制電路9 5決定在該磁感測器8 0 中發生一異常。接下來，將說明在當發生一異常時，其中該偵測電路 9 3的切換元件9 3 b永遠選擇該TMR元件8 1，且不能選擇該 TM元件82。在這種異常狀態中，因為該TMR元件8 1的阻抗值永遠可偵測到，該程序5到程序8的每個結果實質上分別相同於程序1到程序4的每個結果，如圖3 1之（A)及（B)所示。因此，每個數值X 1到數值X4，其每個數值γ 1到數值Y4分別成為實質上相等。也就是說，因為該數值γ 1成為與該數值 XI相同的阻抗值Sxl，且該數值Y3成為與該數值X3相同的阻抗值Sx3，該數值（Y3 - Y1)與數值（X3 XI)相同的負值。因此，可滿足等式3、等式4及等式6，但是不滿足等式5 。當得到這種結果時，該控制電路9 5決定在該磁感測器8 0 中發生一異常（即在該偵測電路9 3中）。類似地，將說明如果發生一異常時，其中該偵測電路 93的切換元件93b永遠選擇該TMR元件82 ,且不能·選擇該 TMR元件8 1。在這種異常狀態中’因為該T M R元件8 2的阻抗值永遠可偵測Jll，該程序1到程序4的每個結果實質上分別相同於 -58- 1274173 (54) 發明說明續頁夕 Ά、、、、 ♦、程序5到程序8的每個結果，如圖3 2之（A)及（B )所示。因此，每個數值X 1到數值X4，及每個數值Y 1到數值Y4分別成為實質上相等。也就是說，因為該數值X 1成為與該數值 Y 1相同的阻抗值S y 3，且該數值X 3成為與該數值Y 3相同的阻抗值Sy 1，該數值（XI - X3)與數值（Yl - Y3)相同的負值。因此，等式4到等式6即可滿足，但是等式3不滿足。當得到這種結果時，該控制電路9 5決定在該磁感測器8 0中發生一異常（即在該偵測電路9 3中）。 (第十程序：平衡決定步驟）最後，當該控制電路9 5決定目前在這些程序中未發生異常時，該控制電路9 5即決定出是否滿足以下的等式7及等式8，以決定該TMR元件8 1及TMR元件82在特性上是否平衡。請注意一數值C 3為一正的預定值。 [等式7] |X1 - Y3| < C3 [等式8] |X3 - Y11 < C3 當等式7或等式8不滿足時，該控制電路9 5決定發生一異常，其中在TMR元件81及TMR元件82的輸出中的平衡即喪失。如前所述，根據在第四具體實施例中的磁感測器80，因為該第一測試線圈9 1及該第二測試線圈9 2包含在一晶片中（該基板80a)，而該測試磁場可提供給該TMR元件8 1 1274173 (55) 及8 2，該磁感測器8 0的測試裝置並不需要包一磁場。再者，根據該磁感測器8 0，因為該第一該第二測試線圈92係串聯連接到該固定電該電流供應源，而做為一導電控制電路的及該切換元件S 1到S 4係插入在該封閉電路來施加相同大小的電流到該第一及第二測，即使該切換元件M S及S 1到S 4之阻抗值或為相異。因此’因為相同大小的磁场可施加及82，其有可能決定是否兩個元件的輸i 使用等式7及等式8,也就是說基於由TMR元現的阻抗值。另外，根據在第四具體實施例中的磁感該偵測電路9 3選擇該TMR元件8 1或8 2，並在到數位轉換，且可使用不貴且較小的單頻 ADC 93a，其有可能決定是否該偵測電路 (該切換元件9 3 b的）即正常，藉此提供高度器80 〇再者，如上所述，因為在根據本發明之例中的磁感測器使用該雙螺旋線圈，其可產所需要的磁場，而該感測器較小，且消耗4 本發明並不限於上述具體實施例，在本可能有各種修改。例如如果需要的話，由該的兩個或多個線圈，該偏壓磁場及該測試續

含功能來產生測試線圈9 1及流供應I S成為該切換元件M S 中，其有可能試線圈9 1及9 2 類似者的特性到該TMR元件丨為平衡，例如件8 1及8 2所呈測器80，因為其上執行類比道ADC來用於 9 3的選擇功能可靠的磁感測每個具體實施生在每一例中交低的電力。發明的範圍内初始化線圈中 L圈可堆疊，並 -60- 1274173 _ (56) 11¾ 建立在每個磁感測器的基板中，如圖3 4到3 6中所示。圖3 4所示為根據本發明一磁感測器的另一個具體實施例之架構平面圖。圖3 5所示為沿著圖3 4的線4 _ 4所採取的該磁感測器的部份之截面圖。圖3 6所示為沿著圖3 4的線 5 · 5所採取的該磁感測器的部份之截面圖。

此磁感測器包含TMR元件1 1及1 2、初始化線圈2 0 1及 2 0 2、該測試線圈2 Γ及2 2 ’、電晶體2 0 3來控制流動通過線圈1 1、12、2 Γ及22·等。該TMR元件1 1及12，以及該測試線圈21’及22'，其相同於上述。

該初始化線圈20 1產生磁場來初始化包含在該TMR元件1 1中的一自由層。該初始化線圈2 0 2產生磁場來初始化包含在該TMR元件12中的一自由層。該初始化線圈201及 2 0 2分別形成在該TMR元件1 1及2 1正下方，及分別在該測試線圈2 Γ及2 2 '之上，其係在該基板1 0 a上堆疊的絕緣層 2 0 4中。如所述，根據本發明之磁感測器在一單一晶片中可同時具有初始化線圈及測試線圈。再者，在該第三具體實施例中的磁感測器6 0使用該 GMR元件，但是其可使用該TMR元件，而非GMR元件。此外，在該第四具體實施例中的磁感測器80使用該TMR 元件8 1及8 2，但是其亦使用其它的磁阻效應元件，例如 GMR元件，除了圖37所示的TMR元件81及82，或可使用一磁偵測單元，其中這些磁阻效應元件係以分散式配置在該基板上來形成，並以電橋電路的形式由該連接導體來連接。 -61 -

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其可注意到圖3 7所示為根據上述的第四具體實施例之修正來使用G M R元件的一磁感測器的截面圖。此感測器在一單一晶片中亦同時包含初始化線圈及測試線圈。其亦可注意到依序在該基板1 0 a上疊層（堆疊）一場氧化層8 0 a 1 、一第一絕緣層80a2、一第二絕緣層80a4、一第三絕緣層 80a6及一第一保護層80a7，而該第二保護層形成在這些疊層之上，而該GMR元件包含旋轉閥薄膜SV及偏壓磁鐵薄膜3 1 b。該測試線圈8 0 a3對應於圖2 0所示的線圈9 1及9 2，其形成在該第二絕緣層8 0 a4中。該初始化線圈8 0 a 9係形成在該第一保護層8 0 a7中。該電晶體8 0 a 1 0形成在該第一絕緣層80a2中。

在以上的具體實施例中，該初始化線圈、該偏壓磁場線圈及該測試線圈係形成在該單一基板（單一晶片中），在其中形成有TMR元件或GMR元件。但是，這些線圈係·形成在與其上形成有這些元件的基板不同（獨立）之基板上，而其上承載有元件之基板可緊密接觸於在其上承載線圈的基板。當本發明的說明性及目前較佳的具體實施例已經在此詳細說明之後，其應可瞭解到該發明觀念另可以不同的實施及使用，且所附的申請專利範圍係要視為包含除了目前限於先前技藝之外的這些變化。 -62- 1274173 (58) <圖式代表符號說明> GMR 巨型磁阻效應 TMR 隧穿效應元件 ADC 類比數位轉換器 10a 基板 10b， 10c 絕緣層 1 Odl 接觸孔 1 Od 層間絕緣層 11,12 磁性隧穿效應元件 11a 下電極 lib 抗強磁性薄膜 11c 強磁性薄膜 Hg 上電極 2 1,22 偏壓磁場線圈 2 1b 導線 3 1 偏壓磁鐵薄膜 4 1 線圈 5 1 控制電路 60 磁感測器 80a7 第 - 保護層 91，92 測試線圈 93 偵測路 94 電流供應電路 100 磁阻效應發胡說Μ績頁

-63 -

Claims

1274173 拾、申請專利範圍 1. 一種磁感測器，其包含：一薄膜狀磁阻效應元件；及一線圈，其形成在平行於該磁阻效應元件的平坦薄膜表面之平面中，該線圈可產生磁場而施加於該磁阻效應元件；

其中該線圈包含形成平面圖上一螺旋的第一導體，及形成平面圖上一螺旋的第二導體：其中該磁阻效應元件係在一平面圖上置於該第一導體的螺旋中心及該第二導體的螺旋中心之間；及其中該第一導體及該第二導體之連接使得在實質相同的方向上的電流傳送通過該第一導體的一部份，其在一平面圖上重疊於該磁阻效應元件的一部份，並通過該第二導體的一部份，其在一平面圖上重疊於該磁阻效應元件的一部份。

2. 如申請專利範圍第1項之磁感測器，其中該第一導體的該部份位於平面圖上重疊該磁阻效應元件之部份，及該第二導體的該部份位於平面圖上重疊該磁阻效應元件之部份係彼此形成直線平行。 3. 如申請專利範圍第2項之磁感測器，其中該第一及第二導體在平面圖上重疊於該磁阻效應元件的該部份處的寬度為相等，該寬度係不同於在其餘部份中該第一及第二導體的寬度。 4.如申請專利範圍第1到3項中任一項之磁感測器，其中 1274173 申請專利範圍績頁該線圈係為一種產生一磁場來確認是否該磁阻效應元件正常地運作之線圖。 5. 如申請專利範圍第1到3項中任一項之磁感測器，其中該磁阻效應元件為一包含一自由層及一梢層的磁阻效應元件，且其中該線圈係為一種產生一磁場來初始化該自由層的磁性化方向之線圖。

6. 如申請專利範圍第1到3項中任一項之磁感測器，其中該磁阻效應元件為一磁性隧穿效應元件，且其中該線圈為一種產生一偏壓磁場來允許該磁性隧穿效應元件來偵測施加於該元件的一外部磁場之線圖。 7. —種磁感測器，其包含：一基板；

一第一磁4貞測部份形成在該基板上’該第一磁4貞測部份代表一物理量，其在當一磁場的大小在一第一指向中的第一方向上增加時即變成較大，該第一磁彳貞測部份代表該物理量，其在當一磁場的大小在該第一指向中的第一方向的相反方向上增加時即變成較小；一第二磁偵測部份形成在該基板上，該第二磁偵測部份代表一物理量，其在當一磁場的大小在穿越該第一指向的第二指向中的第二方向上增加時即成為較大，該第二磁偵測部份，其代表該物理量，其在當一磁場的大小在該第二指向中的第二方向的相反方向上增加時即成為較小； -2- 1274173 f谱專利MM磧''頁一第一測試線圈，其置於該第一磁偵測部份的附近，用以產生一磁場，其大小及方向係根據流動通過其間的電流來在該第一指向上改變，以施加該產生的磁場到該第一磁偵測部份；

一第二測試線圈，其置於該第二磁偵測部份的附近，用以產生一磁場，其大小及方向係根據流動通過其間的電流來在該第二指向上改變，以施加該產生的磁場到該第二磁偵測部份；一電流供應源；一連接導體，用以串聯連接該第一測試線圈及該第二測試線圈到該電流供應源；及

一導電控制電路，其插入在一封閉電路中，其包含該電流供應源、該第一測試線圈、該第二測試線圈及該連接導體，用以切換該第一測試線圈及該第二測試線圈的狀態成為一導電狀態，其有由來自該電流供應源的電流流動通過其間，或一非導電狀態，其中該電流係切斷。 8. —種磁感測器，其包含：一基板；一形成在該基板上的第一磁偵測部份，該第一磁偵測部份代表一物理量，其在當一磁場的大小在一第一指向中的第一方向上增加時即成為較大，該第一磁偵測部份代表該物理量，其在當一磁場的大小在該第一指向中第一方向的相反方向上增加時即成為較小； 1274173 一第二磁偵測部份形成在該基板上，該第二磁偵測部份代表一物理量，其在當一磁場的大小在穿越該第一指向的第二指向中的第二方向上增加時即成為較大，該第二磁偵測部份代表該物理量，其在當一磁場的大小在該第二指向中的第二方向的相反方向上增加時即成為較小；一第一測試線圈，其埋入在該基板中，且在該第一磁偵測部份之下，用以產生一磁場，其大小及方向係根據流動通過其間的電流來在該第一指向中改變，以施加該產生的磁場到該第一磁偵測部份；一第二測試線圈，其埋入在該基板中，且在該第二磁偵測部份之下，用以產生一磁場，其大小及方向係根據流動通過其間的電流來在該第二指向中改變，以施加該產生的磁場到該第二磁偵測部份；一電流供應源；一連接導體，用以_聯連接該第一測試線圈及該第二測試線圈到該電流供應源；及一導電控制電路，其插入在一封閉電路中，其包含該電流供應源、該第一測試線圈、該第二測試線圈及該連接導體，用以切換該第一測試線圈及該第二測試線圈的狀態成為一導電狀態，其有由來自該電流供應源的電流流動通過其間，或一非導電狀態，其中該電流係切斷。 9.如申請專利範圍第7或8項之磁感測器，進一步包含：

1274173 一偵測電路，用以回應於來自外部的指令信號來選擇該第一磁偵測部份或該第二磁偵測部份，以偵測由該選擇的磁偵測單元所代表的一物理量；及一控制電路，用以產生該指令信號；其中該第一磁偵測部份係設置成當在該第一指向中第一方向上施加一預定大小的磁場時來代表一第一大小的物理量，該第一磁偵測部份係設置成當該預定大小的磁場施加於該第一指向中第一方向的相反方向上時來代表不同於該第一大小之第二大小的物理量，其中該第二磁偵測部份係設置成當在該第二指向中第二方向上施加該預定大小的磁場時來代表一第一大小的物理量，該第二磁偵測部份係設置成當該預定大小的磁場施加於該第二指向中第二方向的相反方向上時來代表該第二大小的物理量，且其中當一預定大小的電流在一預定方向上流動通過該第一測試線圈時，該第一測試線圈在該第一方向施加該預定大小的磁場到該第一磁偵測部份，而該第二測試線圈在該第二方向的相反方向上施加該預定大小的磁場，藉此當該預定大小的電流經由第一測試線圈，該第一測試線圈在該第一方向的相反方向上施加該預定大小的磁場到該第一磁偵測部份，而該第二測試線圈在該第二方向上施加該預定大小的磁場到該第二磁偵測部份。