(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場センサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１〜６０４．３、６０６）であって、少なくとも
−磁気手段（１１２、５１２、６０８、６１０、６１２、６２０）を備えた本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）であって、磁気手段は検出すべき外部磁場の作用によって本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）に印加されるトルクを生成することができる、本体部と、
−検出すべき前記磁場の方向に垂直な軸を有する少なくとも１つのピボットリンクによって前記センサーのインレー部分（１１４、５１４、８０７）に前記本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）を機械的に連結する、前記本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）と区別される、連結手段（１１６、２１６、５１６、７０６、８０６）と、
−前記連結手段（１１６、２１６、５１６、７０６、８０６）から分離され、前記インレー部分（１１４、５１４、８０７）に機械的に連結されている少なくとも１つの第１の部分（１２３、２０３）と、前記本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）に機械的に連結されている少なくとも１つの第２の部分（１２５、２０５）と、さらには前記第１の部分（１２３、２０３）と前記第２の部分（１２５、２０５）との間に備えられ、前記インレー部分（１１４、５１４、８０７）と前記本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）との間に吊り下げられている少なくとも１つの第３の部分（１２７、２０７）とを有する、前記第１の部分（１２３、２０３）及び前記第２の部分（１２５、２０５）以外は前記センサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１〜６０４．３、６０６）のどの要素とも直接に接触していない、少なくとも１つの吊り下げられている応力ゲージ（１２４、２０４、５２４、７０８ａ、７０８ｂ、８０８ａ、８０８ｂ）を備える、前記トルクの作用により前記本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）によって印加される応力を検出するための手段とを有する磁場センサー。
【請求項２】
前記吊り下げられている応力ゲージ（１２４、２０４、５２４、７０８ａ、７０８ｂ、８０８ａ、８０８ｂ）は、前記ピボットリンクの前記軸の外側に、および／またはピボットリンクの前記軸に垂直に配列される請求項１に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１〜６０４．３、６０６）。
【請求項３】
前記磁気手段は、磁化の方向が検出すべき磁場の方向および前記ピボットリンクの前記軸に垂直である少なくとも１つの強磁性体（１１２、５１２、６０８、６１０、６１２）、または検出すべき前記磁場の前記方向に垂直な方向で誘起磁場を発生させることを可能にする平面内で電流が通ることが意図されている少なくとも１つのコイル（６２０）を有する請求項１から２のいずれか一項に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１、６０６）。
【請求項４】
前記強磁性体（１１２、５１２、６０８、６１０、６１２）は、軟強磁性体である請求項３に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１、６０６）。
【請求項５】
前記強磁性体（１１２、５１２、６０８、６１０、６１２）に対する磁化手段も有し、前記強磁性体（１１２、５１２、６０８、６１０、６１２）及び前記磁化手段は、電磁石を形成することが意図されている請求項４に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１、６０６）。
【請求項６】
前記磁気手段は、反強磁性体（９０４．１〜９０４．５）の１つまたは複数の層と交互に並ぶように配列された強磁性体（９０２．１〜９０２．４）の１つまたは複数の層の積み重ねを有する請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１、６０６）。
【請求項７】
層のそれぞれの積み重ねは、互いから切り離されている平行なブロック（９０６．１、９０６．２、９０６．３）の集合を形成する請求項６に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１、６０６）。
【請求項８】
前記本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）は、前記磁気手段（１１２、５１２、６０８、６１０、６１２）が配列されているボックス（１１０、５１０）、または前記磁気手段（６２０）が配列されている面を有する請求項１から７のいずれか一項に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１〜６０４．３、６０６）。
【請求項９】
前記連結手段は少なくとも１つのちょうつがい（１１６、２１６、５１６、７０６、８０６）を有する請求項１から８のいずれか一項に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１〜６０４．３、６０６）。
【請求項１０】
前記本体部（１０８、６２２、７０２、８０２）は、互いに平行な２つの主要面（１１８、１２０）を有し、前記ちょうつがい（１１６、２１６、７０６、８０６）は前記本体部（１０８、６２２、７０２、８０２）の前記２つの主要面の両方に実質的に垂直な前記本体部（１０８、６２２、７０２、８０２）の面に連結される請求項９に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、６０２、６０４、６０４．１〜６０４．３、６０６）。
【請求項１１】
前記吊り下げられている応力ゲージ（１２４、５２４、７０８ａ、７０８ｂ、８０８ａ、８０８ｂ）は、ピエゾ抵抗タイプであり、半導体材料または金属材料からなる少なくとも１つの梁を有する請求項１から１０のいずれか一項に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１〜６０４．３、６０６）。
【請求項１２】
前記検出手段は、前記吊り下げられている応力ゲージ（１２４、５２４、７０８ａ、７０８ｂ、８０８ａ、８０８ｂ）の電気抵抗を測定するための手段（１２６、５３０、５３２）も有する請求項１１に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１〜６０４．３、６０６）。
【請求項１３】
前記吊り下げられている応力ゲージは、共振器タイプであり、少なくとも１つの振動梁（２０４）を有し、前記検出手段は前記振動梁（２０４）を励起するための手段（２０２、２０６）および前記梁（２０４）の振動周波数の変動を測定するための手段（２０８、２１０）も有する請求項１から１０のいずれか一項に記載のセンサー（２００）。
【請求項１４】
前記振動梁（２０４）を励起するための前記手段は、前記振動梁（２０４）に結合された少なくとも１つの励起電極（２０６）に電気的に接続されている直流および／または交流成分（２０２）を持つ少なくとも１つの電圧発生器を有し、前記梁（２０４）の前記振動周波数の変動を測定するための前記手段は、前記振動梁（２０４）に結合された少なくとも１つの検出電極（２０８）の電位の周波数変動を測定するための少なくとも１つの手段（２１０）を有する請求項１３に記載のセンサー（２００）。
【請求項１５】
前記インレー部分（１１４）と前記本体部（１０８）との間に吊り下げられた少なくとも１つの第２の応力ゲージ（１２４ｂ）も有し、前記２つの吊り下げられている応力ゲージ（１２４ａ、１２４ｂ）は前記ピボットリンクの前記軸のいずれかの側に配列される請求項１から１４のいずれか一項に記載のセンサー（４００）。
【請求項１６】
前記インレー部分（５１４）と前記本体部（５０８）との間に吊り下げられた少なくとも１つの応力ゲージ（５２４）を有し、前記少なくとも１つの応力ゲージがホイートストンブリッジ内に取り付けられる請求項１から１５のいずれか一項に記載のセンサー（５００）。
【請求項１７】
−前記第１の本体部（１０８ａ）と実質的に類似の、第２の磁気手段（１１２ｂ）を備えた第２の本体部（１０８ｂ）であって、前記第２の磁気手段は検出すべき前記磁場の作用によって前記第２の本体部（１０８ｂ）に印加される第２のトルクを生成することができる、第２の本体部（１０８ｂ）と、
−検出すべき前記磁場の方向に垂直な軸を有する少なくとも１つのピボットリンクによって前記センサー（３００）のインレー部分（１１４ｂ）に前記第２の本体部（１０８ｂ）を機械的に連結する第２の連結手段（１１６）と、
−前記第２のトルクの作用により前記第２の本体部（１０８ｂ）によって印加される応力を検出するための第２の手段であって、前記インレー部分（１１４ｂ）と前記第２の本体部（１０８ｂ）との間に吊り下げられ、それぞれ張力または圧縮力が加えられた状態で作動する前記第１の吊り下げられている応力ゲージ（１２４ａ）に関して圧縮力または張力が加えられた状態で差動的に作動することが意図されている少なくとも１つの第２の応力ゲージ（１２４ｂ）を有する、第２の手段も有する請求項１から１６のいずれか一項に記載のセンサー（３００）。
【請求項１８】
前記本体部（５０８）は、２つの平行な主要面（５２０）を有し、前記２つの主要面（５２０）を貫通する、前記２つの主要面（５２０）に関して中心位置に揃えられている陥凹部（５０９）を有するセンサー（５００）であって、
−検出すべき前記磁場の方向に垂直であり、前記本体部（５０８）の前記２つの主要面（５２０）に垂直である軸を有するピボットリンクによって、それぞれの壁が前記本体部（５０８）の前記２つの主要面（５２０）に垂直であり前記陥凹部（５０９）の側部を形成する、前記本体部（５０８）の壁を前記陥凹部（５０９）内に配列されている前記センサー（５００）の前記インレー部分（５１４）にそれぞれ機械的に連結する少なくとも２つの連結手段（５１６ａ〜５１６ｄ）と、
−前記センサー（５００）の前記インレー部分（５１４）と前記本体部（５０８）との間に吊り下げられた少なくとも１つのピエゾ抵抗応力ゲージ（５２４ａ〜５２４ｄ）も有する請求項１〜１６のいずれか一項に記載のセンサー（５００）。
【請求項１９】
ＭＥＭＳタイプおよび／またはＮＥＭＳタイプである請求項１から１８のいずれか一項に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１ − ６０４．３、６０６）。
【請求項２０】
前記本体部（７０２、８０２）は、前記本体部（７０２、８０２）の重心が前記ピボットリンクの前記軸に一致するような形状を有する請求項１から１９のいずれか一項に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１〜６０４．３、６０６）。
【請求項２１】
前記磁気手段（１１２、５１２、６０８、６１０、６１２、６２０）の重心は、前記ピボットリンクの前記軸に一致する請求項１から２０のいずれか一項に記載のセンサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１〜６０４．３、６０６）。
【請求項２２】
前記磁気センサー（６０２、６０４、６０４．１〜６０４．２、６０６）はこれらのセンサー（６０２、６０４、６０４．１〜６０４．２、６０６）によって測定されることが意図されている前記磁場の方向が互いに垂直になるように配列される請求項１から２１のいずれか一項に記載の２つ、または３つの磁気センサー（６０２、６０４、６０４．１〜６０４．２、６０６）をそれぞれ有する２つまたは３つの方向の磁場を測定する磁場センサー（６００）。
【請求項２３】
前記磁気センサー（６０４、６０４．１〜６０４．２、６０６）のうちの２つの磁気センサーの前記ピボットリンクの前記軸は、前記第３の磁気センサー（６０２）の前記ピボットリンクの前記軸に垂直である請求項２２に記載の３方磁場センサー（６００）。
【請求項２４】
それぞれの磁気センサー（６０２、６０４、６０６）は、少なくとも１つの強磁性体を有し、前記磁性体の磁化方向は、前記センサー（６０２、６０４、６０６）によって検出される前記磁場の成分の方向に垂直であり、前記センサー（６０２、６０４、６０６）の前記ピボットリンクの前記軸に垂直である請求項２３に記載のセンサー（６００）。
【請求項２５】
それぞれの磁気センサー（６０２、６０４．１〜６０４．３）は、少なくとも１つの強磁性体（６１０、６１２）を有し、前記磁化方向は、前記センサー（６０２、６０４．１〜６０４．３）の前記ピボットリンクの前記軸に垂直であり、前記３つの磁気センサー（６０２、６０４．１〜６０４．３）の前記強磁性体（６１０、６１２）の前記磁化方向は類似しており、また磁力線を前記磁力線の初期方向に垂直な第１の方向に再配向することができる少なくとも１つの磁束ガイド（６５０、６６０）を有し、前記磁束ガイド（６５０、６６０）はこのセンサー（６０４．２）が前記再配向された磁力線によって形成される前記磁場を測定できるように前記３つの磁気センサーのうちの１つ（６０４．２）に結合される請求項２３に記載のセンサー（６００）。
【請求項２６】
前記磁束ガイド（６６０）が結合される前記センサー（６０４．２）に類似の少なくとも１つの第４の磁気センサー（６０４．３）も有し、前記磁束ガイド（６６０）は前記磁力線の初期方向に垂直であるが、前記磁力線の前記第１の再配向された方向と反対の第２の方向に前記磁力線を配向することができ、前記磁束ガイド（６６０）は前記第４のセンサー（６０４．３）が前記第２の方向の前記再配向された磁力線によって形成される前記磁場を測定できるように前記第４の磁気センサー（６０４．３）にも結合される請求項２５に記載のセンサー（６００）。
【請求項２７】
前記磁束ガイド（６５０、６６０）は、少なくとも１つの磁力線増幅要素（６５２、６６２．１、６６２．２）を有する請求項２５または２６のいずれか一項に記載のセンサー（６００）。
【請求項２８】
磁場センサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１〜６０４．３、６０６）を製作する方法であって、少なくとも
−磁気手段（１１２、５１２、６０８、６１０、６１２、６２０）を備えた本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）を製作する工程であって、前記磁気手段は検出すべき外部磁場の作用によって本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）に印加されるトルクを生成することができる、工程と、
−検出すべき前記磁場の方向に垂直な軸を有する少なくとも１つのピボットリンクによって前記センサーのインレー部分（１１４、５１４、８０７）に前記本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）を機械的に連結する、前記本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）と区別される、連結手段（１１６、２１６、５１６、７０６、８０６）を製作する工程と、
−前記連結手段（１１６、２１６、５１６、７０６、８０６）から分離され、少なくとも１つの第１の部分が前記インレー部分（１１４、５１４、８０７）に機械的に連結され、少なくとも１つの第２の部分が前記本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）に機械的に連結され、前記第１の部分と前記第２の部分との間に配列されている少なくとも１つの第３の部分が前記インレー部分（１１４、５１４、８０７）と前記本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）との間に吊り下げられている、前記第１の部分（１２３、２０３）及び図第２の部分（１２５、２０５）以外は前記センサー（１００、２００、３００、４００、５００、６０２、６０４、６０４．１〜６０４．３、６０６）のどの要素とも直接に接触していない、少なくとも１つの吊り下げられている応力ゲージ（１２４、２０４、５２４、７０８ａ、７０８ｂ、８０８ａ、８０８ｂ）を有する、前記トルクの作用により本体部（１０８、５０８、６２２、７０２、８０２）によって印加される応力を検出するための手段を製作する工程と含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ小型センサーを使用する、磁気センサーの分野、より具体的には、単軸または多軸磁場（ｍｏｎｏ−  ｏｒ  ｍｕｌｔｉ−ａｘｉｓ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄｓ）を測定するためのデバイスおよび方法に関するものである。
【０００２】
対象用途としては、例えば、地球磁場を測定して方位を再構成するもの（コンパスタイプの用途）が挙げられるが、磁気測定場（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｆｉｅｌｄ）を使用するすべての用途（例えば、遠隔電流測定）もそうである。
【背景技術】
【０００３】
小型センサーを使用して磁場測定を実行するために、物理学の異なる原理に基づいて多くの技術が開発されてきた。例としては、特に、ホール効果センサー、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗）センサー、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗）センサー、フラックスゲートまたは磁気測定センサー、ローレンツ力センサー、または磁性体センサーが挙げられる。
【０００４】
頻繁に遭遇する問題の１つは、複数の軸にそって磁場測定を実行することができるセンサーの生産に関するものである。センサーの平面内に配置された２本の軸にそった磁場の成分を測定するセンサーは、すでに製作されている。しかし、磁場の垂直成分（センサーの平面に対して垂直な成分）も測定したい場合、このようなセンサーの生産は、特にセンサーの平面内に配置されている磁場の磁気成分をこのセンサーで測定したい場合に、いっそう複雑なものとなる。
【０００５】
さらに、ある種のセンサーは、いくつかの磁場測定を実行するように適合されない。例えば、磁場の測定を実行するためには、ホール効果センサーの分解能はあまりにも低すぎて、この磁場の方向を正確に決定することができない。ＧＭＲセンサーはヒステリシスを有しており、地球磁場の測定（約５０μＴに等しい）とは相容れない低磁場非線形測定（約１００μＴ未満）を実行する。
【０００６】
例えば、ＡＭＲおよびフラックスゲートセンサーなどの他の種類のセンサーも、かなりの電力消費を伴い、これは、例えば、これらのセンサーがボード搭載用途で使用されることが意図されている場合に欠点となりうる。
【０００７】
ローレンツ力センサーは、地球磁場などの磁場の正確な測定を実行したい場合にきわめて大きい。さらに、共振モードでの動作には、高価な真空パッケージングを通じてのみ得られる実質的な品質係数が要求される。
【０００８】
ローレンツ力センサーに関して、硬磁性体センサーは、磁場の存在下において力またはトルクを発生させるために電流を必要とせず、これは電力消費に関して有利である。しかし、既存の磁性体センサーには、他にも、１または２本の軸のみによる検出、非集積化センサーであること、加速度に過敏であること、または磁場検出感度が過度に低いことといった欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の一目的は、もっぱらマイクロシステムまたはナノシステム技術を使用して作ることができる、つまり、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳタイプであり、単軸もしくは多軸磁場検出を可能にする、加速度にはあまり敏感でなく、強い磁気感受性を有する、高集積化された、コンパクトな磁場センサーを提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そのために、本発明は、少なくとも、
−磁気手段を備えた本体部であって、磁気手段は検出すべき外部磁場の作用によって本体部に印加されるトルクを生成することができる、本体部と、
−検出すべき磁場の方向に垂直な軸を有する少なくとも１つのピボットリンクによってセンサーのインレー部分に本体部を機械的に連結する、本体部から分離されている、連結手段と、
−連結手段から分離され、インレー部分に機械的に連結されている少なくとも１つの第１の部分と、本体部に機械的に連結されている少なくとも１つの第２の部分と、さらには第１の部分と第２の部分との間に備えられ、インレー部分と本体部との間に吊り下げられている少なくとも１つの第３の部分とを有する、少なくとも１つの吊り下げられている応力ゲージを備える、トルクの作用により本体部によって印加される応力を検出するための手段とを具備する磁場センサーを提案する。
【００１１】
特に、このようなデバイスを使用すると、地球磁場（約５０μＴでもある）の成分をよい方位精度（典型的には約１°未満）で測定することが可能になる。さらに、このようなセンサーを携帯できる自律型の用途で使用すると、使用される検出手段によっては容積を縮小し、質量を小さくし、電力消費を潜在的に減らせる。
【００１２】
このデバイスは、遠隔電流の測定などの、他の種類の磁場測定にも適用される。
【００１３】
このようなセンサーは、いくつかの独立した部分、つまり、本体部、連結手段、および検出手段を有する。このセンサーでは、応力ゲージをインレー部分と本体部との間に吊り下げる。そのために、ゲージの少なくとも２つの部分（例えば、端部）は、（例えば、インレー連結部によって）インレー部分および本体部に機械的に連結される。したがって、応力ゲージの少なくとも１つの第３の部分は、これら２つの要素の間に吊り下げられ、この第３の部分はセンサーのどの要素とも接触せず、特に、連結手段とは接触しない。
【００１４】
磁場を検出するための手段が吊り下げられるとした場合、つまり、磁気手段を有する本体部およびセンサーの残り部分と無相関である場合、センサーの異なる部分、つまり本体部、検出手段、および連結手段を、互いに独立して最適化することが可能である。特に、異なる厚さを持つようにこれら３つの部分を製造することが可能である。これらの検出手段を異なる場所に位置決めし、本体部によって印加される応力のよい測定を実行できるように検出手段の場所を選択することも可能である。
【００１５】
さらに、応力ゲージを、インレー部分と本体部との間に吊り下げられるように製作することによって、このゲージを、そのセクションができる限り小さくなるように製作することが可能であり、これにより、その検出器感度を最適化することが可能になる。センサーの一要素内に埋め込まれていない、吊り下げた応力ゲージを使用することによって、応力ゲージがセンサーの要素内のドーパント注入によって、例えば、連結手段上に形成された場合に現れる漏れ電流の出現が回避される。
【００１６】
さらに、磁場の測定が、吊り下げられたゲージ、つまり、磁場に敏感な部分と無相関である手段、つまり、本体部によって行われるならば、センサーの構造により、本質的に、その設計に応じて、吊り下げられているゲージ上の応力増幅が引き起こされ、これにより、実行される測定の感度が改善されうる。
【００１７】
さらに、少なくとも、
−磁気手段を備えた本体部であって、磁気手段は検出すべき外部磁場の作用によって本体部に印加されるトルクを生成することができる、本体部と、
−検出すべき磁場の方向に垂直な軸を有する少なくとも１つのピボットリンクによってセンサーのインレー部分に本体部を機械的に連結する連結手段と、
−インレー部分と本体部との間に吊り下げられる少なくとも１つの応力ゲージを有する、トルクの作用により本体部によって印加される応力を検出するための手段とを有する磁場センサーが提案される。
【００１８】
吊り下げられた応力ゲージは、ピボットリンクの軸の外に、および／またはピボットリンクの軸に垂直に配置されうる。
【００１９】
その結果、トルクが本体部の平面に垂直な軸を有する場合、応力ゲージは、好ましくは、ピボットリンクの軸に関して、少なくとも本体部の前記平面内で、オフセットされうる。トルクが本体部の平面内に軸を有する場合、応力ゲージは、好ましくは、少なくとも本体部の平面に垂直な少なくとも１つの平面内に配置され、ピボットリンクの軸に関してオフセットされうる。
【００２０】
磁気手段は、強磁性体、好ましくは、硬強磁性体を備えるものとしてよく、その磁化方向は、検出すべき磁場の方向およびピボットリンクの軸に垂直である。このような磁気手段は、特に、電力を使用せずに動作するという利点を有し、これはセンサーの電力消費の低減に寄与する。
【００２１】
強磁性体は、例えば、ＣｏＰｔ、またはＮｄＦｅＢ、またはＳｍＣｏとすることができる。これらの材料は、特に、強い保磁力、例えば、約０．１Ｔより大きい保磁力を有するという利点を有し、これは、従来技術のＡＭＲセンサー内に存在する磁気層とは異なり、センサーの耐用期間において再磁化する必要はないことを意味する。
【００２２】
一代替的形態では、強磁性体は、軟強磁性体、つまり、保磁力が低い、例えば、約１ｍＴ以下の、例えば、ＦｅＮｉまたはＣｏＦｅからなる軟強磁性体とすることができる。軟強磁性体の磁化は、外部磁場に応じて、特に、測定すべき磁場に応じて変化する。したがって、磁気手段が軟強磁性体を備える場合、磁気手段を備える本体部は、測定すべき磁場の方向に直交する方向に楕円形とすることができ、これにより、測定すべき磁場の方向に直交する前記方向にいわゆる「形状」異方性を引き起こす。この楕円形の長さ／幅の比は、５以上とすることができる。さらに、軟磁性体から生じる磁場の測定結果が非線形であれば、この非線形性を、測定すべき磁場に関して、例えば、１００以上の比で、非常に大きくなるように形状異方性磁場（磁場の形状および特性に依存する）を最大化することによって最小化することが可能である。
【００２３】
軟強磁性体から作り出される磁場の測定の非線形性を最小にするために、磁気手段が軟強磁性体を含む場合に、センサーが、固定であるか、または可変である分極磁場によって軟強磁性体を磁化することができる前記強磁性体に対する磁化手段を有することもできるということも可能であり、強磁性体およびこれらの磁化手段は電磁石を形成することを意図されている。これらの磁化手段は、定常もしくは可変電流が通ることが意図される少なくとも１つのコイルを有することができ、このコイルは、構造内に組み込むことができ、センサーの本体部上に位置決めすることができ、または例えば、センサーの他の要素の外にあり、肉眼で見える寸法を有することができる。
【００２４】
最後に、軟強磁性体が、強磁性体を層の特定の積み重ねにすることによって、硬強磁性体に似た特性を有する、つまり、外部磁場に応じて変化しない磁化を有することも可能である。実際、磁気手段は、反強磁性体の１つまたは複数の層と交互になるように配置された強磁性体の１つまたは複数の層の積み重ねを備えることができる。このような一代替的形態では、層のそれぞれの積み重ねは、互いから切り離されている平行ブロックの集合を形成しうる。これらのブロックは、直方体の形状を取ることができ、それぞれのブロックは積み重ねのそれぞれの層の一部を有することができる。さらに、これらのブロックが磁化軸の方向に平行に細長い場合、これにより、測定すべき磁場の方向に直交する方向に形状異方性が持ち込まれる。
【００２５】
他の代替的形態では、磁気手段は、平面内で電流が通ることが意図されている少なくとも１つのコイルを有することができ、これにより、検出すべき磁場の方向に垂直な方向で誘起磁場を発生させることが可能になる。
【００２６】
磁気手段の測定すべき磁場に敏感なパラメータが、制御されつつ変化する場合（例えば、磁気手段が可変分極磁場内に配置された少なくとも１つの軟強磁性体を有し、この場合に敏感なパラメータが強磁性体の磁化に対応しているとき、または磁気手段が可変電流が通ることを意図されている少なくとも１つのコイルを備え、この場合に敏感なパラメータがコイルの電流に対応するとき）、この敏感なパラメータをセンサーの本体部の機械的共振周波数に実質的に近い周波数で変化させることが可能であり、これにより、センサーの本体部を共振させ、こうして形成される機械的共振器の品質係数（１００，０００より大きい値とすることができる）だけセンサーの検出手段上に印加される力を増幅することが可能になる。この方法で、センサーの感度をこの品質係数だけ増大させることが可能である。
【００２７】
本体部は、磁気手段が配置されるボックス、または磁気手段が配置される面を有するものとしてよい。
【００２８】
この方法では、本体部は、強磁性体が配置されるボックス、またはコイルが配置される面を有するものとしてよい。
【００２９】
連結手段は、少なくとも１つのちょうつがいを有することができる。好ましくは、このちょうつがいは、本体部の厚さ以下の厚さを有するものとしてよい。
【００３０】
本体部は、実質的に直方体の形状を取ることができる。本体部は、２つの主要な、互いに関して平行な、または対向する面を有することができ、ちょうつがいは本体部のこの２つの主要面に実質的に垂直な本体部の他の面に連結することができる。
【００３１】
吊り下げられている応力ゲージは、ピエゾ抵抗タイプのものとすることができ、導体材料からなる、例えばまっすぐな、少なくとも１つの梁、または例えば、Ｕ字形、組格子模様、またはコイル状に曲げられる金属材料からなる少なくとも１つの梁を有することができる。
【００３２】
ピエゾ抵抗検出機能を実装することによって、センサーは、周囲圧力で動作することができ、したがって、カプセル封入を必要としない。
【００３３】
検出手段は、吊り下げられている応力ゲージの電気抵抗を測定するための手段も有することができる。
【００３４】
吊り下げられている応力ゲージは、共振器タイプとすることができ、少なくとも１つの振動梁を有し、また検出手段は振動梁を励起するための手段および梁の振動周波数の変動を測定するための手段を備えることができる。したがって、このような検出を実行することによって、例えば、振動梁の共振周波数の容量性検出を実行することによって、センサーの電力消費を低く抑える。振動梁は、実質的に長手方向の梁であるか、または他の形状、例えば、音叉の形状の梁とすることができる。
【００３５】
振動梁を励起するための手段は、振動梁に結合された少なくとも１つの励起電極に電気的に接続されている直流および／または交流成分を持つ少なくとも１つの電圧発生器を有することができ、また梁の振動周波数の変動を測定するための手段は、振動梁に結合された少なくとも１つの検出電極の電位の周波数変動を測定するための少なくとも１つの手段を有することができる。振動周波数の変動を測定するための手段は、ピエゾ抵抗手段とすることができる。
【００３６】
一代替的形態では、センサーは、インレー部分と本体部との間に吊り下げられた少なくとも１つの第２の応力ゲージも有することができ、これら２つの吊り下げられている応力ゲージはピボットリンクの軸のいずれかの側に配置されうる。特に、この代替的形態を使用すると、差動磁場検出（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）を行うことができ、これにより、磁場の測定精度を上げることが可能になる。好ましくは、応力ゲージは、ピボットリンクの軸に関して対称的に配置するとよい。
【００３７】
センサーは、インレー部分とホイートストンブリッジ内に取り付けられた本体部との間に吊り下げられた少なくとも１つの応力ゲージを有することができる。センサーが吊り下げられている応力ゲージをいくつか有している場合、それらの応力ゲージのうちの１つまたは複数をホイートストンブリッジ内に取り付けることができる。単一の応力ゲージがホイートストンブリッジ内に取り付けられる場合、ホイートストンブリッジの他の抵抗器は、基準抵抗器とすることができる。
【００３８】
他の代替的形態では、センサーは、
−第１の本体部と実質的に類似の、第２の磁気手段を備えた第２の本体部であって、第２の磁気手段は検出すべき磁場の作用によって第２の本体部に印加される第２のトルクを生成することができる、第２の本体部と、
−検出すべき磁場の方向に垂直な軸を有する少なくとも１つのピボットリンクによってセンサーのインレー部分に第２の本体部を機械的に連結する第２の連結手段と、
−第２のトルクの作用により第２の本体部によって印加される応力を検出するための第２の手段であって、インレー部分と第２の本体部との間に吊り下げられ、それぞれ張力または圧縮力が加えられた状態で作動する第１の吊り下げられている応力ゲージに関して圧縮力または張力が加えられた状態で差動的に作動することが意図されている少なくとも１つの第２の応力ゲージを有する、第２の手段も有することができる。
【００３９】
この差動アセンブリを使用することで、センサーによって差動検出が行われるため、外部磁場によって本体部に印加されるトルクに由来する信号の加速度に由来する信号（圧縮力または張力）を無相関にすることが可能である。
【００４０】
他の代替的形態では、例えば実質的に直方体の形状を持つ、センサーの本体部は、互いに平行な、または対向する、例えば実質的に正方形の形状の２つの主要面を有し、また両方の主要面を通る陥凹部を有することができ、２つの主要面を通る平面内のいくつかのセクションは例えば実質的に正方形の形状を有することができ、陥凹部はこれら２つの主要面のいくつかのセクションに関して中心位置に揃えることができる。この場合、センサーは、
−検出すべき磁場の方向に垂直であり、また本体部の２つの主要面に垂直である軸を有するピボットリンクによって、それぞれの壁が本体部の２つの主要面に垂直であり陥凹部の側部を形成する、本体部の壁を陥凹部内に配置されているセンサーのインレー部分にそれぞれ機械的に連結することができる少なくとも２つの連結手段と、
−センサーのインレー部分と本体部との間に吊り下げられた少なくとも１つのピエゾ抵抗応力ゲージも有することができる。
【００４１】
このようなセンサーがいくつかの吊り下げられた応力ゲージを有する場合、前記ゲージを対として連結手段のピボットリンクの軸のそれぞれのいずれかの側に配置することができる。
【００４２】
これらの代替的実施形態は、差動磁場測定を実行できるという利点を有する。したがって、これらのセンサーは、磁場測定中にセンサーが受ける可能性のある加速度に対してかろうじて感受性があるか、または全く感受性がない。
【００４３】
他の実施形態では、本体部は、本体部の重心がピボットリンクの軸のレベルに実質的に近いか、またはそのレベルにあるような形状を有することができる。この方法で、本体部は、ピボットリンクの軸の周りで実質的に平衡する質量をなす。この代替的形態により、磁場測定中に加速度に対するセンサーの感度を最小にすることが可能になる。
【００４４】
磁気手段の重心は、ピボットリンクの軸に実質的に近いものとしてよい。
【００４５】
センサーは、ＭＥＭＳおよび／またはＮＥＭＳタイプのものとすることができる。
【００４６】
有利には、センサーは、ＳＯＩ基板から作ることができる。このセンサーを製作するのに、例えばＳＯＩ基板内でプレーナ技術を使用することによって、それに、例えば、類似の方法で、例えば同じ基板から、作ることができる３軸加速度計を組み込むか、またはこの技術を用いた差動センサーに加速度の測定を直接実行させることが可能である。したがって、移動の方向付けと測定の両方を実行することを可能にする高度センター（ａｌｔｉｔｕｄｅ  ｃｅｎｔｅｒｓ）を製作することが可能である。さらに、このセンサーは、組立てを必要としないＭＥＭＳおよび／またはＮＥＭＳ構造を形成することができ、これにより、生産コストが低減され、センサーの堅牢性および小型化とコンパクト性が高まる。
【００４７】
本発明は、すでに説明されているような２つ、または３つの磁気センサーをそれぞれ有する２つまたは３つの方向を持つ磁場センサーにも関係し、これらの磁気センサーはそれらのセンサーによって測定されることが意図されている磁場の方向が互いに垂直になるように配置される。したがって、複数の一緒に集積化される単軸センサーにより、センサーの平面に垂直な軸を含む、２または３つの軸にそった磁場の成分を測定することが可能である。
【００４８】
このセンサーが３方磁気センサーである場合、これらの磁気センサーの２つの磁気センサーのピボットリンクの軸は、第３の磁気センサーのピボットリンクの軸に垂直であるものとしてよい。
【００４９】
それぞれの磁気センサーは、少なくとも１つの強磁性体を有することができ、その磁化方向は、前記センサーによって検出される磁場の成分の方向に垂直であり、前記センサーのピボットリンクの軸に垂直であるものとすることができる。
【００５０】
一代替的形態では、それぞれの磁気センサーは、少なくとも１つの強磁性体を有することができ、その磁化方向は、前記センサーのピボットリンクの軸に垂直であり、それら３つの磁気センサーの強磁性体の磁化方向は類似度の高いものとすることができ、また磁力線の方向を前記磁力線の初期方向に垂直な第１の方向に再配向することができる少なくとも１つの磁束ガイドを有することもでき、前記磁束ガイドはこのセンサーが前記再配向された磁力線によって形成される磁場を測定できるように３つの磁気センサーのうちの１つに結合される。
【００５１】
センサーは、磁束ガイドが結合されるセンサーに類似の少なくとも１つの第４の磁気センサーを有することもでき、前記磁束ガイドは場合によっては前記磁力線の初期方向に垂直であるが、磁力線の第１の再配向された方向と反対の第２の方向に従って磁力線を配向することができ、磁束ガイドは第４のセンサーが第２の方向の前記再配向された磁力線によって形成される磁場を測定できるように第４の磁気センサーに結合することもできる。
【００５２】
磁束ガイドは、少なくとも１つの磁力線増幅要素を有することができる。
【００５３】
一般に、検出すべき磁場の測定範囲は、磁気手段のいくつかのパラメータ（例えば、磁性体の体積および／または性質）を修正することによって、および／または応力ゲージのサイズおよび／またはその位置決めを修正することによって調節することができる。
【００５４】
本発明は、磁場センサーを製作するための方法にも関係し、この方法は、少なくとも、
−磁気手段を備えた本体部であって、磁気手段は検出すべき外部磁場の作用によって本体部に印加されるトルクを生成することができる、本体部を製作するステップと、
−検出すべき磁場の方向に垂直な軸を有する少なくとも１つのピボットリンクによってセンサーのインレー部分に本体部を機械的に連結する、本体部から分離されている、連結手段を製作するステップと、
−連結手段から分離され、少なくとも１つの第１の部分がインレー部分に機械的に連結され、少なくとも１つの第２の部分が本体部に機械的に連結され、第１の部分と第２の部分との間に配置された少なくとも１つの第３の部分がインレー部分と本体部との間に吊り下げられている少なくとも１つの吊り下げられた応力ゲージを有する、トルクの作用により本体部によって印加される応力を検出するための手段を製作するステップとを含む。
【００５５】
本発明は、付属の図面を参照しつつ、純粋に参考のため、また非制限的なものとして用意されている実施形態の説明を読むと理解が進むであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１Ａ】第１の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーの上面図である。
【図１Ｂ】第１の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーの横から見た図である。
【図２Ａ】第２実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーの上面図である。
【図２Ｂ】第２の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーの横から見た図である。
【図３】第２の実施形態の代替的実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーの上面図である。
【図４】第２の実施形態の代替的実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーの上面図である。
【図５Ａ】第３の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーの上面図である。
【図５Ｂ】第３の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーの横から見た図である。
【図６Ａ】第４実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーの上面図である。
【図６Ｂ】第４の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーの横から見た図である。
【図７】第５の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーの上面図である。
【図８】特定の一実施形態による、本発明の主題である、３次元磁場センサーの上面図である。
【図９Ａ】本発明の主題である、３次元磁場センサーのいくつかの要素の代替的実施形態を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の主題である、３次元磁場センサーのいくつかの要素の代替的実施形態を示す図である。
【図１０Ａ】本発明の主題である、磁場センサーの強磁性体と反強磁性体の層の積み重ねの例を示す図である。
【図１０Ｂ】本発明の主題である、磁場センサーの強磁性体と反強磁性体の層の積み重ねの例を示す図である。
【図１１Ａ】本発明の主題である、３次元磁場センサーの代替的実施形態を示す図である。
【図１１Ｂ】本発明の主題である、３次元磁場センサーの代替的実施形態を示す図である。
【図１２Ａ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーの平衡状態にある本体部の例を図式的に示す図である。
【図１２Ｂ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーの平衡状態にある本体部の例を図式的に示す図である。
【図１３Ａ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１３Ｂ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１３Ｃ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１３Ｄ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１３Ｅ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１３Ｆ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１３Ｇ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１３Ｈ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１３Ｉ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１３Ｊ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１４Ａ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１４Ｂ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１４Ｃ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１４Ｄ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１４Ｅ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１４Ｆ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１４Ｇ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【図１４Ｈ】特定の実施形態による、本発明の主題である、磁場センサーを生産するための方法のステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
上述の異なる図の同一の、類似の、または同等の部分には、一方の図から次の図へと簡単に移行できるように参照用に同じ番号を振ってある。
【００５８】
図に示されている異なる部分は、図を判読しやすくするために必ずしも均等目盛を使用して示されてはいない。
【００５９】
後述の異なる図に示され、同じ参照番号を付けられている軸は、一方の図と次の図とで類似のものである。
【００６０】
さまざまな可能性（代替えの態様および実施形態）は、相互に排他的ではないと理解されなければならず、組み合わせることができる。
【００６１】
第１の実施形態による磁場センサー１００の一例は、図１Ａおよび１Ｂに関して説明されており、それぞれ、センサー１００の上面図および横から見た図となっている。
【００６２】
センサー１００は、半導体からなる支持層１０２、誘電体層１０４、およびこれもまた半導体からなる表層１０６によって形成される積み重ねを有するＳＯＩ基板から作られる。層１０２および１０６の半導体は、例えば、単結晶または多結晶シリコンである。表層１０６は、ＳｉＧｅまたはＩＩＩ−Ｖ族の他の材料から形成することも可能である。誘電体層１０４は、例えば、ＳｉＯ２からなる。一代替的形態では、センサー１００は、他の種類の基板（バルク、ガラス上の半導体、など）から作ることも可能である。
【００６３】
センサー１００は、センサー１００の可搬部分を形成し、磁場の作用によって本体部１０８を移動することができる磁気手段を備える本体部１０８を有する。この第１の実施形態では、本体部１０８は、表層１０６内に形成されるボックス１１０を有し、そこでは、強磁性体１１２が配列され、永久磁石を形成し、センサー１００が検出することを意図されている外部磁場Ｂｅｘｔ１（これもまた図１Ａおよび１Ｂの矢印によって示されている）の方向に垂直な永久磁石磁化方向Ｂｍａｇｎｅｔ（図１Ａおよび１Ｂでは軸ｘに平行な矢印によって示されている）を有する。強磁性体１１２は、例えば、ＣｏＰｔ、またはＮｄＦｅＢ、またはＳｍＣｏからなる。
【００６４】
一代替的形態では、強磁性体１１２は、保磁力が低い軟強磁性体、例えば、ＦｅＮｉまたはＣｏＦｅとすることができる。この代替的形態では、センサー１００は、強磁性体１１２を磁化し、それにより電磁石を形成することができる磁化手段を有することも可能である。これらの磁化手段では、可変電流または定常電流を通すことが意図されている、本体部１０８上に、またはセンサー１００の隣に配置された、コイルを有することができる。
【００６５】
この第１の実施形態では、本体部１０８は、直方体の形状を取り、その第１の主要面１１８は、下面と呼ばれ、誘電体層１０４と接触している表層１０６の面を通過する平面内にあり、また平面（Ｘ，Ｙ）に平行であり、第２の主要面１２０は、下面１１８の反対側にあり上面と呼ばれる。下面１１８および上面１２０は、センサー平面１００と呼ばれる平面に平行であり、これはさらに平面（Ｘ，Ｙ）に平行である。さらに、強磁性体１１２は、直方体の形のブロックも形成する。この第１の実施形態では、センサー１００は、センサー１００の平面に垂直な単一成分を有する磁場Ｂｅｘｔ１を検出することが意図されている。
【００６６】
本体部１０８は、例えば、数マイクロメートル程度、例えば、２０μｍから１ｍｍまでの範囲のＸ軸とＹ軸にそった寸法、および約１μｍに等しい、または約０．１μｍから１０μｍまでの範囲、または数１０マイクロメートルの厚さ（Ｚ軸にそった寸法）を有する。強磁性体１１２によって形成されるブロックは、数マイクロメートルから５００μｍまでの範囲、例えば、約１０μｍに等しいものとすることができる幅Ｗ（ｙ軸にそった寸法）、および約２０μｍから５００μｍまでの範囲、例えば、約１００μｍに等しいものとすることができる長さＬ（ｘ軸にそった寸法）を有する。特に強磁性体１１２が軟強磁性体である場合に、強磁性体１１２によって形成されるブロックのアスペクト比Ｌ／Ｗは有意であり、例えば、約５以上とすることができる。
【００６７】
本体部１０８、およびより正確にはボックス１１０は、２つのちょうつがい１１６によって、表層１０６の一部によって形成される、センサー１００の固定部分、またはインレー部分１１４に連結される。ちょうつがい１１６は、表層１０６内のエッチングされたシリコン部分であり、これらは、実質的に直方体の形状をしており、厚さ（Ｚ軸にそった寸法）は数ナノメートル程度、または数十ナノメートルから数マイクロメートルまでの範囲、例えば、約５０ｎｍから５００ｎｍまでの範囲である。ちょうつがい１１６は、インレー部分１１４とボックス１１０との間にＹ軸に平行な軸を有するピボットリンクを形成する。これらのちょうつがい１１６のそれぞれは、主要面１１８と１２０に垂直なボックス１１０の同じ側の一方の端部に連結される。図１Ａおよび１Ｂの例では、ちょうつがい１１６は、本体部１０８の下面１１８が配置される平面の延長部内に配列されている。一代替的形態において、これらのちょうつがい１１６は、本体部１０８から異なる高さのところに、例えば、本体部１０８の上面１２０が配置される平面の延長部内で連結される。
【００６８】
センサー１００は、本体部１０８と支持層１０２との間、さらにはちょうつがい１１６と支持層１０２との間に形成された空の空間１２２を有する。この空の空間１２２は、センサー１００の生産時に排除された誘電体層１０４の一部が占有する空間に対応する。したがって、静止時には、つまり、本体部１０８が外部磁場の応力を受けないとき（Ｂｅｘｔ１＝０）、ちょうつがい１１６は、本体部１０８の機械的な支持を行い、それをセンサー１００の平面に平行な平面内に維持する。
【００６９】
センサー１００は、永久磁石の磁化方向Ｂｍａｇｎｅｔに垂直、またセンサー１００の平面に垂直な配向の外部磁場Ｂｅｘｔ１の作用によって本体部１０８の移動を検出することを可能にする手段１２４も有する。このような磁場Ｂｅｘｔ１は、磁気質量１１２を作り、したがって本体部１０８を形成し、インレー部分１１４と本体部１０８との間にちょうつがい１１６によって形成されるピボットリンクの軸の周りの回転を受ける。図１Ａおよび１Ｂの例では、この軸はＹ軸に平行であり（したがって、ＢｍａｇｎｅｔおよびＢｅｘｔ１に垂直であり）、ちょうつがい１１６の厚みの真ん中の、ちょうつがい１１６とインレー部分１１４との間の接合部を通過する。さらに、ちょうつがい１１６が本体部１０８の同じ側の２つの端部の近くに固定されるとすると、これらが、可能な外力が、例えば、センサー１００が加速度を受け、加速度がセンサー１００の平面内で配向されるためセンサー１００の平面内で本体部１０８の回転させることを妨げる、つまり、Ｚ軸およびＸ軸に平行な軸にそって本体部１０８の回転を妨げる。
【００７０】
検出手段１２４は、ここでは、インレー部分１１４と本体部１０８の上面１２０との間に吊り下げられている応力ゲージである。この応力ゲージ１２４は、センサー１００の平面に実質的に平行な平面内に配列される。応力ゲージ１２４はちょうつがい１１６から空間で隔てられる。同様に、本体部１０８の上面図１２０の平面の延長部内にちょうつがいが形成される一代替的実施形態では、応力ゲージ１２４は、この場合には、本体部１０８の下面１１８とインレー部分１１４との間に吊り下げることが可能である。一般に、検出手段１２４およびちょうつがい１１６は、検出手段１２４が磁場Ｂｅｘｔ１に曝されたときに本体部１０８の移動を検出できるようにセンサー１００の平面に平行な同じ平面内に配列されない。
【００７１】
その結果、ちょうつがい１１６によって形成された枢軸の周りの本体部１０８の回転運動により、磁場Ｂｅｘｔ１に垂直で、本体部１０８の回転の平面（平面（Ｘ，Ｚ）に平行な平面）内に配置される、応力ゲージ１２４に力が加えられる。図１Ａおよび１Ｂの例では、矢印で示され、参照記号Ｆ１で表されているこの力は、本体部１０８の回転が磁場Ｂｅｘｔ１の方向に配向されている場合に応力ゲージ１２４を伸長する。磁場Ｂｅｘｔ１が、図１Ａおよび１Ｂに示されている方向と反対の方向に配向された場合、応力ゲージ１２４は、図示されている、応力ゲージ１２４を圧縮する、力Ｆ１とは反対の方向に配向される力を受ける。
【００７２】
このセンサー１００の構造は、本質的に、ゲージ１２４への応力を増幅するが、それは、吊り下げられている応力ゲージ１２４、ちょうつがい１１６、および本体部１０８がレバーアーム構造を形成するからである。したがって、ちょうつがい１１６と応力ゲージ１２４との間の距離が小さければ小さいほど、応力ゲージ１２４に印加される圧縮もしくは伸長力も大きく、これは磁場の結果である。
【００７３】
センサー１００のこの第１の実施形態では、応力ゲージ１２４は、ピエゾ抵抗タイプのものであり、金属梁によって形成される。この梁はここでは「Ｕ」字形に曲げられる。その結果、梁１２４の両端１２３は、インレー部分１１４に当接するように配列され、インレー部分１１４に機械的に連結され（インレーリンクによって）、梁の、梁１２４の曲げられたゾーンによって形成される、実質的に半円形の部分１２５は、本体部１０８に当接するように配列され、本体部１０８に（インレーリンクによって）機械的に連結される。応力ゲージ１２４は、ここでは、本体部１０８とインレー部分１１４との間に形成された空の空間１２９内のインレー部分１１４と本体部１０８との間に吊り下げられ、２つのちょうつがい１１６が配置されている端部１２３と半円形部分１２５との間に配列された２つの部分１２７を有する。梁１２４のマイクロメータ単位のまたはナノメートル単位の寸法を与えた場合、後者は、マイクロ梁もしくはナノ梁、またはマイクロワイヤもしくはナノワイヤとも称されうる。梁１２４は、Ｂｅｘｔ１がゼロのときに、初期抵抗Ｒを有し、これは、ゼロでない磁場Ｂｅｘｔ１の存在下で本体部１０８の移動によって梁１２４が圧縮されるか、または伸長されるときに、±ΔＲだけ変化し、ΔＲの値はＢｅｘｔ１の値に比例する。この方法で、ΔＲの値を測定することによって、Ｂｅｘｔ１の値を推定することが可能である。一代替的形態では、ピエゾ抵抗応力ゲージ１２４は、半導体ベースの梁によって形成されるか、またはより一般的には、ピエゾ抵抗特性を有する任意の種類の材料から構成することが可能である。
【００７４】
センサー１００は、２つの電気接点１２８に接続されている、応力ゲージ１２４、ここではオーム計の電気抵抗を測定するための手段１２６を有する。それぞれの電気接点１２８は、インレーゾーン１１４上に配列された金属部分によって形成され、それぞれの電気接点１２８は応力ゲージ１２４の２つの端部のうちの一方に、つまり、梁１２４の２つの端部のうちの一方に接続される。したがって、応力ゲージ１２４の抵抗の変動ΔＲを測定することが可能である。
【００７５】
したがって、センサー１００は、センサー１００の静止部分を形成するインレー部分１１４とセンサー１００の可動部分を形成する本体部１０８との間に吊り下げられた磁場測定手段１２４を有する。したがって、これらの測定手段１２４は、磁場に敏感な構造、つまり、永久磁石１１２を有する本体部１０８から無相関である。したがって、センサー１００は、測定手段１２４と磁場１０８に敏感な部分との間が無相関であるとした場合に、互いに無関係に最適化されうる３つの部分、
−磁場に敏感で、永久磁石を備える第１の部分、つまり、本体部１０８と、
−第１の部分が磁場に曝されたときに得られる応力に敏感な第２の部分、つまり、検出手段１２４と、
−第１の部分をアンカーまたはインレー部分に連結する３の部分、つまり、ちょうつがい１１６とを有する。
【００７６】
この最適化は、例えば、互いと無関係に選択できる、これらの部分のうちのそれぞれの厚さ（Ｚ軸に平行な寸法）に関係するものとしてよい。
【００７７】
第２の実施形態による磁場センサー２００の一例は、図２Ａおよび２Ｂに関して説明されており、それぞれ、センサー２００の上面図および横から見た図となっている。
【００７８】
第１の実施形態によるセンサー１００と同様に、センサー２００は、層１０２、１０４、および１０６（図２Ａには示されていない）を有するＳＯＩ基板から作られ、本体部１０８、インレー部分１１４、応力ゲージ１２４、および測定手段１２６を備える。
【００７９】
センサー１００に対し、センサー２００は、センサー２００の平面（センサー１００の平面に類似しており、平面（Ｘ，Ｙ）に平行である）に垂直な磁場を検出するようには意図されていないが、磁場Ｂｅｘｔ２はセンサー２００の平面内で配向され、ここではＹ軸に平行であり、磁化方向Ｂｍａｇｎｅｔに垂直である。
【００８０】
このような検出を実行するため、本体部１０８は、２つのちょうつがい１１６によってインレーゾーン１１４に連結されないが、その単一のちょうつがい２１６によって厚み全体にわたって、本体部１０８の２つの主要面１１８および１２０に垂直な本体部１０８の一方の側の実質的に真ん中で、本体部１０８に連結され、インレー部分１１４から本体部１０８を隔てる空の空間１２９内に配列される。この磁場Ｂｅｘｔ２は、強磁性体１１２を形成する傾向があり、したがって、本体部１０８は、センサー２００の平面に垂直な軸の周りの回転を受ける。図２Ａおよび２Ｂの例では、この軸はＺ軸に平行であり（したがって、ＢｍａｇｎｅｔおよびＢｅｘｔ２に垂直であり）、ちょうつがい２１６とインレー部分１１４との間の接合部を通過する。ちょうつがい２１６は、ここでは、インレー部分１１４に関して本体部１０８の、すでに説明されているちょうつがい１１６と同じ機械的支持を行い、ピボットリンクの役割を果たす。
【００８１】
センサー２００の応力ゲージ１２４は、ちょうつがい２１６の側部に形成される。したがって、図２Ａおよび２Ｂに示されている検出すべき磁場Ｂｅｘｔ２（つまり、Ｙ軸に平行な成分を有する）の存在下で、応力ゲージ１２４は、図２Ａおよび２Ｂに示されているように力Ｆ２で圧縮され、そこから、Ｂｅｘｔ２の値は、センサー１００と同じ原理（応力ゲージ１２４の電気抵抗の変動の測定結果）に従って推定することができる。検出すべき磁場の成分がＢｅｘｔ２と反対の方向にある場合、応力ゲージ１２４は、力Ｆ２と反対の方向の力によって伸長される。
【００８２】
図３は、第２の実施形態の第１の代替的形態におけるセンサー２００の上面図である。この代替的形態では、検出手段１２４は、吊り下げられている金属梁によって形成されたピエゾ抵抗応力ゲージを有しないが、吊り下げられている半導体梁によるものを有している。ここで、この梁はシリコンベースであり、ＳＯＩ基板の表層の一部をエッチングすることによって形成され、それからセンサー２００が作られる。
【００８３】
吊り下げられているＵ字形金属梁に対して、シリコン梁１２４は、ここでは、実質的にまっすぐな形状であり、第１の端部１２３は（インレー連結部によって）インレー部分１１４に機械的に連結され、第２の端部１２５は（インレー連結部によって）本体部１０８のボックス１１０に機械的に連結され、空の空間１２９内に吊り下げられる中心部分１２７が本体部１０８とインレー部分１１４との間に形成される。梁がボックス１１０およびインレー部分１１４と同じ材料から作られるならば、電気接点１２８の１つは、ここでは、梁１２４の第１の自由端の近くのインレー部分１１４の第１の部分上に形成され、第２の電気接点１２８は、ちょうつがい２１６が連結されるインレー部分１１４の部分上に形成される。オーム計１２６を電気接点１２８の間に接続することによって、シリコン梁１２４の抵抗および抵抗変動とともに、インレー部分１１４および梁１２４の端部１２３、１２５と電気接点１２８との間に配置されているボックス１１０のシリコンの抵抗を測定する。インレー部分１１４および梁１２４の端部１２３、１２５の間のボックス１１０のシリコンの電気抵抗が変化しないならば、測定された抵抗変動は、吊り下げられている梁１２４の電気抵抗の変動にも対応する。
【００８４】
代替的形態は、特に、磁気センサー内の電気接点１２８の配置に対し応力をかけないという利点を有する。したがって、電気接点１２８は、梁１２４の端部と異なる場所に配列されうる。さらに、この代替的形態では、特に実質的にナノメートル規模の寸法を持つセクションが梁にある場合に、梁１２４内に非常に実質的に高いピエゾ抵抗効果が生じうる。
【００８５】
図４は、第２の実施形態の第２の代替的形態におけるセンサー２００の上面図である。この第２の代替的形態では、検出手段１２４は、ピエゾ抵抗応力ゲージを備えず、その代わりに共振器２０４を備え、これは例えば表層１０６内にエッチングすることによって作られる、振動リーフ（ｖｉｂｒａｔｉｎｇ  ｌｅａｆ）または振動梁と称することもでき、本体部１０８とインレー部分１１４との間に形成される空の空間１２９内に、インレー部分１１４に（インレーリンクによって）機械的に連結された第１の端部２０３、本体部１０８に（インレー連結部によって）機械的に連結された第２の端部２０５、およびインレー部分１１４と本体部１０８との間に吊り下げられる中心部２０７を備える。検出手段１２４は、共振器２０４を振動するように意図されている２つの励起電極２０６、さらには２つの励起電極２０６の間に配列され、共振器２０４の振動周波数の変動を検出するように意図されている検出電極２０８も備える。電極２０６および２０８のそれぞれの上に、さらにはインレー部分１１４上に、電気接点１２８が形成される。直流成分と交流成分とを送出する、電圧発生器２０２は、励起電極２０６上に形成された２つの電気接点１２８に接続される。最後に、電圧計２１０を検出電極２０８上に配列されている電気接点１２８と質量との間に接続する（インレー部分１１４はこの質量にも連結される）。
【００８６】
したがって、磁場Ｂｅｘｔ２が存在することで本体部１０８が移動して力Ｆ２が共振器２０４に印加された場合、励起電極２０６の間に印加される電圧の交流成分の周波数に等しい共振器２０４の振動周波数は、これらの電圧が周波数変動を測定するための手段、つまり電圧計２１０によって梁の共振周波に依存するので、修正される。周波数変動は、検出電極２０８と電圧計２１０とによって検出される。この測定された周波数差から、Ｂｅｘｔ２の値を推定することが可能になる。
【００８７】
第３の実施形態によるこの磁場センサー３００の一例は、図５Ａおよび５Ｂに関して説明されており、それぞれ、センサー３００の上面図および横から見た図となっている。
【００８８】
このセンサー３００は、すでに説明されているセンサー１００に似た第１の検出構造１００ａを有する。さらに、センサー３００は、第１の検出構造１００ａと同じ要素を有するが、配列の仕方が異なる第２の検出構造１００ｂも有する。これら２つの検出構造１００ａおよび１００ｂの本体部１０８ａおよび１０８ｂは、類似しており、これら２つの構造１００ａ、１００ｂの強磁性体１１２ａおよび１１２ｂはＺ軸に平行に配向されている同じ磁化方向（Ｂｍａｇｎｅｔ）を有する。しかし、これら２つの検出構造１００ａおよび１００ｂの他の要素、つまり、インレー部分１１４ａ、１１４ｂ、ちょうつがい１１６ａ、１１６ｂ、検出手段１２４ａ、１２４ｂ、および電気接点１２８ａ、１２８ｂは、センサー３００の平面および検出構造１００ａおよび１００ｂの平面に平行な平面（Ｘ，Ｙ）に垂直な軸にそって他方の要素に関して互いに軸対称に配列される。このようにして、ちょうつがい１１６ａは第１の構造１００ａ内で本体部１０８ａの第１の側部に連結され、ちょうつがい１１６ｂは、第２の検出構造１００ｂ内において、構造上の類似性から、本体部１０８ａの第１の側部に対応する本体部１０８ｂの第１の側部の反対側の本体部１０８ｂの第２の側部に連結される。
【００８９】
したがって、センサー３００により、磁場の示差測定を実行することが可能になる。２つの検出構造１００ａ、１００ｂの本体部１０８ａ、１０８ｂが同じ磁場、ここではＢｅｘｔ１に曝された場合、２つの強磁性体１１２ａ、１１２ｂの同じ磁化配向Ｂｍａｇｎｅｔが与えられたとすると２つの検出構造１００ａ、１００ｂに対する配向および値に関して類似している、発生する力Ｆ１により、結局、第１の検出構造１００ａの検出手段１２４ａが伸長し、第２の検出構造１００ｂの検出手段１２４ｂが圧縮される。
【００９０】
このような差動センサー３００は、そのような加速度の存在下で、２つの検出手段１２４ａ、１２４ｂのいずれかの側において磁場Ｂｅｘｔ１によって引き起こされる力Ｆ１に加えて、追加の圧縮および張力を受けた以降に測定することを意図されている磁場Ｂｅｘｔ１に平行な加速度に敏感でないという利点を有する。この追加の圧縮および張力は、互いに補完し合うものであり、したがって、オーム計１２６ａ、１２６ｂを使用して行った測定の結果から、加速度の効果を排除することによって、Ｆ１の値を推定し、したがって、Ｂｅｘｔ１の実際の値を計算することが可能になる。
【００９１】
第４の実施形態による磁場センサー４００の一例は、図６Ａおよび６Ｂに関して説明されており、それぞれ、センサー４００の上面図および横から見た図となっている。
【００９２】
すでに説明されているセンサー２００に対して、センサー４００は、センサー２００の応力ゲージ１２４に対応する、第１の検出手段１２４ａを有するが、例えば、第１の検出手段１２４ａに類似の、第２の検出手段１２４ｂも有する。したがって、これらの検出手段１２４ａ、１２４ｂは、それぞれ、「Ｕ」字形に曲げられ、本体部１０８とインレー部分１１４との間に吊り下げられている金属梁によって形成されるピエゾ抵抗応力ゲージを有する。ちょうつがい２１６は、第１の検出手段１２４ａと第２の検出手段１２４ｂとの間に配列される。したがって、ちょうつがい２１６に配置されている本体部１０８の回転の軸のいずれかの側に応力ゲージ１２４ａ、１２４ｂが配列されていることが見て取れる。
【００９３】
したがって、センサー３００と同様に、このセンサー４００は、磁場示差測定構造を形成する。本体部１０８が、図６Ａおよび６Ｂに示されている磁場Ｂｅｘｔ２に曝された場合、センサー４００の平面に垂直な軸の周りの本体部１０８の回転に対応する、本体部１０８の移動は、第１の検出手段１２４ａに印加される圧縮力Ｆ２、およびの第２の検出手段１２４ｂに印加される張力Ｆ３となる。
【００９４】
第５の実施形態による磁場センサー５００の一例は、図７に関して説明されており、それぞれ、センサー５００の上面図となっている。
【００９５】
すでに説明されているセンサー１００、２００、３００、および４００と同様に、センサー５００は、半導体ベースの支持層１０２、誘電体層１０４、およびこれもまた半導体からなる表層１０６によって形成される積み重ねを備えるＳＯＩ基板から作られる。センサー５００は、磁気手段を備える本体部５０８を有する。この第５の実施形態では、本体部５０８は、ＳＯＩ基板の表層１０６内に形成されるボックス５１０を有し、そこでは、強磁性体５１２が配列され、センサー５００が検出することを意図されている外部磁場Ｂｅｘｔ２の方向に垂直な永久磁石磁化方向Ｂｍａｇｎｅｔを有する永久磁石を形成する。強磁性体５１２は、例えば、すでに説明されている強磁性体１１２に類似の性質を持つものである。
【００９６】
この第５の実施形態では、本体部５０８は、直方体の形状を有し、その第１の主要面は、下面と呼ばれ、図７には示されていないが、誘電体層１０４と接触している表層の面を通過する平面内に含まれ、また平面（Ｘ，Ｙ）に平行であり、その第２の主要面５２０は、下面の反対側にあり、上面と呼ばれる。下面および上面５２０は、センサー５００の平面と呼ばれる平面に平行である（平面（Ｘ，Ｙ）に平行である）。本体部５０８は陥凹部５０９も有し、平面（Ｘ，Ｙ）に平行な平面内のそのセクションは実質的に正方形である。ボックス５１０の内壁は、陥凹部５０９の輪郭を形成し、ボックス５１０の外壁は、本体部５０８の外側の輪郭を形成する。
【００９７】
本体部５０８は、インレー部分５１４と呼ばれるセンサー５００の静止部分に連結され、陥凹部５０９内に配列される表層の一部によって特に形成される。本体部５０８とインレー部分５０４との間の連結部は、４つのちょうつがい５１６ａから５１６ｄ、例えば、センサー２００および４００に関してすでに説明されているちょうつがい２１６と同様に形成される。インレー部分５１４は平面（Ｘ，Ｙ）に平行な平面内に実質的に正方形のセクションを有し、ちょうつがい５１６ａ〜５１６ｄのそれぞれは、インレーゾーン５１４の側部を、陥凹部５０９の、ボックス５１０の内壁の側部に連結する。
【００９８】
センサー５００は、４つのピエゾ抵抗応力ゲージ５２４ａから５２４ｄを備える検出手段も有し、それぞれ「Ｕ」字形に曲げ、陥凹部５０９を画成する内壁のところのボックス５１０の側部とインレー部分５１４の四隅との間に吊り下げられている金属梁によって形成される。４つのピエゾ抵抗応力ゲージ５２４ａ〜５２４ｄは、平面（Ｘ，Ｙ）内において、検出すべき磁場Ｂｅｘｔ２の方向に垂直な方向に延在する。
【００９９】
磁場Ｂｅｘｔ２は、強磁性体５１２を形成する傾向があり、したがって、本体部５０８は、Ｚ軸に平行な軸の周りの回転を受ける、つまり、センサー５００の平面に垂直であり、センサー５００の平面内のその位置はインレー部分５１４の中心に実質的に対応する。
【０１００】
したがって、その結果、インレー部分５１４の周りの本体部５０８の回転運動により、インレー部分５１４の対向する２つのコーナーに配置されている検出手段５２４ａ、５２４ｃのうちの２つに印加される圧縮力Ｆ４およびインレー部分５１４の他の対向する２つのコーナーに配置されている他の２つの検出手段５２４ｂ、５２４ｄに印加される伸長力Ｆ５が印加され、これら２つの力Ｆ４およびＦ５は磁場Ｂｅｘｔ２に垂直であり、センサー５００の平面内に配置される。検出すべき磁場がＢｅｘｔ２の方向と反対の方向に配向される場合、圧縮力Ｆ４は、検出手段５２４ｂ、５２４ｄ上に印加され、伸長力Ｆ５は、検出手段５２４ａ、５２４ｃ上に印加される。
【０１０１】
ピエゾ抵抗応力ゲージ５２４ａ〜５２４ｄのうちのそれぞれのピエゾ抵抗応力ゲージの２つの端部が、インレー部分５１４上に形成された一対の電気接点５２８ａ〜５２８ｄに接続される。この第５の実施形態では、４つのピエゾ抵抗応力ゲージ５２４ａ〜５２４ｄのうちのそれぞれのピエゾ抵抗応力ゲージの電気接点のうちの１つが電圧発生器Ｖ１  ５３０に接続され、他の４つの電気接点は電圧Ｖ２を測定する電圧計５３２に接続され、これによりホイートストンブリッジが形成される。したがって、圧縮力Ｆ４を受けるピエゾ抵抗応力ゲージ５２４ａおよび５２４ｃには抵抗変動−ΔＲがあり、伸長力Ｆ５を受けるピエゾ抵抗応力ゲージ５２４ｂおよび５２４ｄには抵抗変動＋ΔＲがある。４つの応力ゲージ５２４ａ〜５２４ｄは、それぞれ、互いに類似の初期抵抗Ｒを有し、したがって、
【０１０２】
【数１】
0005587341.tif 000002
【０１０３】
となるか、または
【０１０４】
【数２】
0005587341.tif 000003
【０１０５】
となる。
【０１０６】
次いで、Ｂｅｘｔ２の値をΔＲの値から推定することができる。
【０１０７】
以下に例として、すでに説明されている、本体部１０８を有する、センサー２００で得られる特性の理論値を示すが、ボックス１１０の外壁に対応する、平面（Ｘ，Ｙ）におけるその寸法は、約１００μｍに等しく、その厚さ（Ｚ軸にそった寸法）は約１μｍに等しい。このセンサー２００の応力ゲージ１２４は、ここでは、センサー５００についてすでに説明されている原理による３つの基準抵抗器を持ち、高さが約５００ｎｍに等しく、幅が約１００ｎｍに等しく、長さが約１μｍに等しい、ホイートストンブリッジ内に取り付けられたシリコンナノワイヤであり、
感度＝２１Ｖ／Ｖ／Ｔ
である。
【０１０８】
ノイズ密度（１ｋＨｚで、電圧Ｖｂｒｉｄｇｅを５Ｖとする）＝８ｎＶ／Ｈｚ０．５
【０１０９】
分解能（帯域幅５０Ｈｚおよび電圧Ｖｂｒｉｄｇｅ、つまり、５Ｖのホイートストンブリッジの端子における電圧）＝４，２．１０−１０Ｔ
【０１１０】
フルスケール（動作範囲）＝９．１０−４Ｔ
【０１１１】
すでに説明されている磁場センサー１００から５００は、与えられた軸にそった磁場、つまり、１つの軸にそった単一成分を有する磁場の測定を実行する。互いに垂直な２つの軸にそった成分を有する磁場の測定を実行する、つまり、２次元磁場測定を実行するセンサーを作ることも可能である（センサー２Ｄ）。そのために、磁場Ｂｅｘｔ１を検出することができるすでに説明されているセンサーのうちの１つに類似の第１の構造を形成し、Ｂｅｘｔ１に垂直な磁場Ｂｅｘｔ２を検出することができるすでに説明されているセンサーのうちの１つに類似の第２の構造を形成する。したがって、これら２つの構造を使用することで、磁場の成分を互いに垂直な２つの方向で測定することが可能になる。こうして、例えば、センサー１００と２００、または１００と４００、または１００と５００、または３００と２００、または３００と４００、または３００と５００に対応する２つの測定構造を有するセンサー２Ｄが得られる。
【０１１２】
互いに垂直な３つの軸にそった成分を有する磁場の測定を実行する、つまり、３つの方向で磁場測定を実行するセンサーを作ることも可能である。このような１つのセンサー６００の一例は、図８に示されている。このセンサー６００は、すでに説明されているセンサー１００に類似の、Ｚ軸に平行な測定すべき磁場の成分ＢｅｘｔＡを測定することができる第１の構造６０２を有する。一代替的形態では、この第１の構造６０２は、センサー３００に類似のものとすることが可能である。センサー６００は、すでに説明されているセンサー２００に類似の、Ｙ軸に平行な測定すべき磁場の成分ＢｅｘｔＢを測定することができる第２の構造６０４も有する。一代替的形態では、この第２の構造６０４は、センサー４００またはセンサー５００に類似のものとすることが可能である。
【０１１３】
最後に、センサー６００は、第２の構造６０４と同じ要素を有するが、平面（Ｘ，Ｙ）内で９０°の回転を受けている第３の構造６０６も有する。こうして、この第３の構造６０６の応力ゲージは、Ｙ軸に平行な圧縮または伸長力を受け、したがって、Ｘ軸に平行な磁場の成分ＢｅｘｔＣを測定することができる。この第３の構造の本体部の強磁性体６０８は、第１の構造６０２と第２の構造６０４の強磁性体６１０および６１２の磁場配向Ｂｍａｇｎｅｔ１に垂直であり、Ｘ軸に平行な磁場配向Ｂｍａｇｎｅｔ２を有する。この強磁性体６０８は、センサー６００の生産時に、最初から、したがって強磁性体６１０および６１２と異なる、そのような磁場配向を有する強磁性体を蒸着することによって、または最初に第１の構造６０４および第２の構造６０６と同じ強磁性体を蒸着し（したがって、磁性体６０８、６１０、および６１２の３つの部分は磁場配向Ｂｍａｇｎｅｔ１を有する）、次いで、周囲温度で磁石の保磁力場より低い値により垂直の磁場を印加している間に、例えばレーザーにより、強磁性体６０８を局部的に加熱し、この磁場配向を磁場配向Ｂｍａｇｎｅｔ２が得られるまで修正することによって、得ることができる。
【０１１４】
センサー１００についてすでに説明されている代替的実施形態（磁化手段と結合されるか、または結合されない軟強磁性体の使用）も、すでに説明されているセンサー２００から６００に適用されうる。
【０１１５】
このセンサー３Ｄの一代替的実施形態では、センサー６００の第３の構造６０６を図９Ａに示されている構造６１４で置き換えることができる。この構造６１４は、Ｚ軸に平行な磁場配向Ｂｍａｇｎｅｔ３を有する、この第３の構造の強磁性体６１６に関するものであることを除き、第１の構造６０２と似ている。このような強磁性体は、強磁性体６１０および６１２と最初から異なっているか、または第１の構造６０２および第２の構造６０４のと似ている強磁性体の磁場の下で局部加熱を行うことによって得ることができる。
【０１１６】
第２の代替的実施形態では、センサー６００の第３の構造６０６を図９Ｂに示されている構造６１８で置き換えることができる。この構造６１８は、この構造６１８が強磁性体またはボックスを有していないことを除いて、構造６１４に類似している。実際、すでに説明されている構造およびセンサーと異なり、この構造６１８は、ここでは直方体の形状を有し、例えば図１Ａおよび１Ｂに関して説明されている本体部１０８のと似た寸法を持つ、半導体ベースである、例えば、シリコンの本体部６２２を有する。コイル６２０は、本体部６２２の主要面の周囲に配列される。したがって、このコイル６２２に電流が通されたときに、磁場ＢｅｘｔＣの存在下で、本体部６２２は構造６１４の磁性体６１６が受けるのと似た回転力に曝される。したがって、この構造６１８を使用することで、Ｘ軸に平行な磁場の成分ＢｅｘｔＣを検出することが可能になる。
【０１１７】
第３の代替的実施形態では、３つの構造６０２、６０４、および６０６が、構造６０２、６０４、および６０６のうちのそれぞれの構造の各本体部内で、図８に示されている例の場合と同様に単一の強磁性体６０８、６１０、６１２を有せず、あるいは、図１０Ａに示されているように、強磁性体からなる層と反強磁性体からなる層とを交互に含む層の積み重ねを有することが可能である。この積み重ねは、図１０Ａの例で９０２．１〜９０２．４と参照されているそれぞれの強磁性体ベースの層が反強磁性体９０４．１〜９０４．５の２つの層の間に配列されるように形成されうる。
【０１１８】
強磁性体は、高い飽和磁化、例えば約１０００ｅｍｕ／ｃｍ３（約１．２６Ｔ）より大きい値を持つ、軟強磁性体とすることができる。このような強磁性体はＦｅ、Ｃｏ、およびＮｉの合金としてよい。反強磁性体は、Ｍｎの合金、例えばＮｉＭｎ、ＰｔＭｎ、またはＰｄＰｔＭｎのタイプの合金としてよい。他の例によれば、反強磁性体は、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ、またはＦｅ２Ｏ３としてよい。
【０１１９】
反強磁性体９０４．１〜９０４．５の層が、強磁性体９０２．１〜９０２．４の層のうちのそれぞれのいずれかの側部に配列されるとすれば、反強磁性体と強磁性体との間の界面における交換カップリングにより、これらの材料の磁場配向を画定する秩序アニーリング（ｏｒｄｅｒ  ａｎｎｅａｌｉｎｇ）の際に画定される方向に挿入された強磁性体の層の磁化をブロックすることが可能である。
【０１２０】
反強磁性体９０４．１〜９０４．５の層は、厚さｔ’（図１０Ａに示されているｚ軸にそった寸法）を有する、例えば約２ｎｍから５０ｎｍまでの範囲、例えば、２０ｎｍ程度とすることができる。強磁性体ベースの層９０２．１〜９０２．４は、厚さｔ（図１０Ａに示されているｚ軸にそった寸法）を有する、例えば約２ｎｍから４０ｎｍまでの範囲、例えば、１０ｎｍ程度とすることができる。この積み重ねは、例えば、総数約８から５０（図１０Ａの例では９）の層を有し、この層の数は積み重ねが約１００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲、例えば実質的に約１００ｎｍに等しい全厚を有するように層の厚さｔおよびｔ’に応じて特に適合されている。
【０１２１】
これらの層の積み重ねは、センサー６００のそれぞれの構造６０２、６０４、および６０６において、楕円形のまたは細長い、直方体ブロックを形成する。したがって、層のそのような積み重ねによって形成されるそれぞれのブロックは、例えば、約２０μｍから５００μｍまでの範囲、例えば２０μｍ程度の幅Ｗ（図１０Ａのｙ軸にそった寸法、これは図８に示されている構造６０２および６０４に対するｙ軸にそい、図８の構造６０６に対するｘ軸にそった寸法に対応する）、および例えば、約２０μｍから５００μｍまでの範囲、例えば１００μｍ程度の長さＬ（図１０Ａのｘ軸にそった寸法、これは図８の構造６０２および６０４に対するｘ軸にそい、図８の構造６０６に対するｙ軸にそった寸法に対応する）を有する。それぞれのブロックのアスペクト比Ｌ／Ｗは、実質的な値、例えば５以上とすることができる。
【０１２２】
一代替的形態では、構造６０２、６０４、および６０６の層のこれらの積み重ねのうちの１つまたは複数は、直方体の形状で平行な、互いに切り離されている、図１０Ｂの例において９０６．１から９０６．３で参照されているサブブロックの集合の形態を取りうる。これらのブロック、つまり層の積み重ねを平行六面体のサブブロックに、特に実質的アスペクト比が長さＬと幅Ｗｉとの比、例えばＬ／Ｗｉ≧１０であるサブブロックに細分することで、検出すべき磁場の方向に直交する方向に形状異方性を持ち込み、したがって、その最大の寸法Ｌの方向に対応するそれらの各主方向にそって適切な磁化整列（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎｓ）を確実にすることが可能である。この幅Ｗｉは、例えば、約０．２５μｍから１０μｍまでの範囲であり、好ましくは約５μｍより小さい。このようなサブブロックは、強磁性体と反強磁性体の積み重ねた層において、例えばＩＢＥ（イオンエッチング）型のエッチングを実行することによって得ることができる。
【０１２３】
強磁性体と反強磁性体の層の積み重ねは、図８に示されている磁性体６０８、６１０、および６１２と同様に、つまり、構造６０２および６０４に対する磁場配向Ｂｍａｇｎｅｔ１の方向にそって、また構造６０６に対する磁場配向Ｂｍａｇｎｅｔ２の方向に、磁場配向されることが意図されており、ただし、これら２つの磁場配向Ｂｍａｇｎｅｔ１およびＢｍａｇｎｅｔ２は互いに垂直である。
【０１２４】
この代替的実施形態に従って構造６０２、６０４、および６０６の製造する際に、層９０２．１〜９０２．４および９０４．１〜９０４．５の積み重ねを形成した後、秩序アニーリングを実行し、この温度により、反磁性体を秩序化することが可能になる。
【０１２５】
反強磁性体が秩序状態にない、例えば、ＮｉＭｎ、ＰｔＭｎ、またはＰｄＰｔＭｎのタイプ、つまり、蒸着後に交換カップリングを有しない材料である場合、この材料の秩序化温度以上の温度でアニーリング工程を実行する。この秩序化温度は、典型的には約２５０℃より高い。ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ、またはＦｅ２Ｏ３などの秩序反強磁性体（ｏｒｄｅｒｌｙ  ａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｍａｔｅｒｉａｌ）、つまり、蒸着後に交換カップリングを有する反強磁性体については、典型的には約１５０℃から２５０℃までの範囲の、この材料のブロッキング温度またはネール温度より高い温度でアニーリング工程を実行する。反強磁性体がＰｔＭｎである場合に、例えば２６０℃より高い温度でアニーリングを実行することができる。
【０１２６】
アニーリング時に、特にその開始時に、磁場
【０１２７】
【数３】
0005587341.tif 000004
【０１２８】
が印加され、磁場配向Ｂｍａｇｎｅｔ１およびＢｍａｇｎｅｔ２に関してゼロでない角度、例えば約４５°に等しい角度を形成するように配向される。
【０１２９】
印加磁場は、困難軸にそってブロックの飽和磁場に対応する所定の磁場の値を超えるように強度
【０１３０】
【数４】
0005587341.tif 000005
【０１３１】
＝Ｂｓａｔが与えられている飽和磁場とすることができる。
【０１３２】
困難軸は、ブロック、つまり、層の積み重ねの磁化を整列するように印加される磁場が最大となる軸であり、この磁場は層の積み重ねの最小の寸法、つまり、幅Ｗにそって磁化を飽和させるために必要な磁場である。異なる幅を持つ層の積み重ねが形成される場合、最小の幅を持つ層の積み重ねの飽和磁場より大きい飽和磁場が印加される。
【０１３３】
印加される飽和磁場は、前記所定の値よりかなり大きく、例えば、１Ｔまたは２Ｔ程度であるものとしてよい。
【０１３４】
アニーリング時に、印加磁場の強度が下がるため、構造６０２および６０４の層の積み重ねの長さが測定される軸に対応する、ｘ軸にそって射影される印加磁場のモジュールは、構造６０２および６０４の層の積み重ねの飽和磁場ＨＬ以上であり、構造６０６の層の積み重ねの長さが測定される軸に対応する、ｙ軸にそって射影される印加磁場のモジュールは、構造６０６の層の積み重ねの飽和磁場ＨＬ以上である。
【０１３５】
したがって、ｙ軸にそって射影される印加磁場のモジュールは、その磁化困難軸にそって構造６０２および６０４の層の積み重ねの飽和磁場より小さい。さらに、ｘ軸にそって射影される印加磁場のモジュールは、構造６０６の層の積み重ねの磁化困難軸にそって飽和磁場より小さい。
【０１３６】
ｙ軸にそって射影される印加磁場のモジュールは、磁化困難軸にそって構造６０２および６０４の層の積み重ねの飽和磁場に比べて２０倍弱く、これにより、その主方向（その長さＬに平行な方向）から５°において構造６０２および６０４の層の積み重ねにおける磁化の整列が保証される。
【０１３７】
ｘ軸にそって配向された長さＬの層の積み重ねの飽和磁場ＨＬは、式
【０１３８】
【数５】
0005587341.tif 000006
【０１３９】
を使用して評価することができる。
【０１４０】
ｙ軸にそった層のこの同じ積み重ねの飽和磁場ＨＷは、式
【０１４１】
【数６】
0005587341.tif 000007
【０１４２】
を使用して評価することができ、ただし、
ｔ：積み重ねに対する強磁性体ベースの層の集合の厚さ、
Ｍｓ：強磁性体の飽和磁化、
Ｌ：磁性体の層の最大の寸法、つまり長さ、
Ｗ：磁性体の層の最小の寸法、つまり幅。
【０１４３】
例えば、長さ約１００μｍ、幅２μｍ、および厚さ約１００ナノメートルの積み重ねに対して、ＨＬ＝１．１０−４ＴおよびＨｗ＝０．５１３Ｔとなる。
【０１４４】
４５°で０．０３Ｔの磁場を印加することによって、その配向に関係なくブロックの主軸の５°以上で磁化の配向を得ることが可能である。
【０１４５】
最小の寸法にそって射影される磁場のモジュールは、好ましくは、最大の寸法に関して５°よりよい整列が確実になるようにＨＬの約５％より小さく、最大の寸法に関して２°よりよい整列に対して約２％より小さい。
【０１４６】
構造６０２および６０４の層の積み重ねが異なる幅を有する場合、主方向、つまり、層のそれぞれの積み重ねの長さＬにそった方向に関して異なる整列が得られる。
【０１４７】
例えば、構造６０２の積み重ねの層が第１の幅Ｗ＝Ｗ１＝１０μｍを有し、第２の構造６０４の積み重ねの層が第２の幅Ｗ＝Ｗ２＝２μｍを有し、構造６０２および６０４の層が長さＬ＝１００μｍを有し、例えば約０．０３Ｔに等しい磁場が印加される場合、構造６０２の層の積み重ねにおける磁化は、主方向に関して約２０°だけ整列がずれるが、この整列のずれは構造６０４の層の積み重ねにおいて僅か５°である。
【０１４８】
アニーリング炉内で過剰に弱い磁場を使用しなくてもすむように、幅Ｗが約２μｍより小さい層の積み重ねを形成することが好ましい場合がある。
【０１４９】
磁場の強度を下げた後、アニーリング温度を下げて、層のそれぞれの積み重ねにおいて、反強磁性体と強磁性体との交換を発生し、これにより、磁化方向を永久的に凍結することが可能になる。
【０１５０】
アニーリングの終了時に、磁化配向がｘ軸の方向と実質的に平行であるか、またはｘ軸の方向から５°より小さい角度だけ異なりうる方向において同じであるそれぞれが強磁性体と反強磁性体の層の積み重ねを有する構造６０２および６０４が得られるが、構造６０６は、構造６０２および６０４の層の積み重ねの方向に実質的に直交する、異なる配向の磁化を有する強磁性体と反強磁性体の層の積み重ねを有することができる。
【０１５１】
そのようなセンサーにより、磁石のものと似た強い崩壊的磁場が構造６０２、６０４、および６０６の磁化配向を逆転するとすれば、この配向は、磁石がセンサーから一定距離だけ離された後に回復するであろう。小さな軸（幅）にそった磁化は、磁気崩壊がある場合に回転しうるが、崩壊が終わると初期位置に戻る。
【０１５２】
図１１Ａに示されているセンサー６００の第４の代替的実施形態では、後者を第１の構造６０２、および図８に示されている構造６０４に類似の２つの構造６０４．１および６０４．２から作ることが可能である。図８に示されているセンサー６００と同様に、第１の構造６０２によって、ｚ軸に平行な磁場の成分ＢｅｘｔＡを測定することが可能になり、第２の構造６０４．１によって、ｙ軸に平行な磁場の成分ＢｅｘｔＢを測定することが可能になる。
【０１５３】
このセンサー６００は、第２の構造６０４．１に類似する、第３の構造６０４．２も有する。この第３の構造６０４．２は、磁束ガイド６５０に結合され、これにより、第３の構造６０４．２の磁性体６１２の磁化方向Ｂｍａｇｎｅｔ１に垂直な方向、つまり、ｙ軸に平行な方向に磁場の成分ＢｅｘｔＣを再配向し、第３の構造が磁場の成分ＢｅｘｔＣを測定できるようにすることが可能である。
【０１５４】
磁束ガイド６５０は、軟強磁性体から作られ、ｘ軸に平行な磁力線をｙ軸に平行な磁力線として再配向することを可能にする構造を有する。磁束ガイド６５０は、幅がＬｙに等しい入口と幅がＬｘに等しい出口を有する漏斗形状の入力要素６５２を有し、Ｌｘは磁性体６１２によって形成されるブロックの長さ（ｘ軸にそった寸法）に対応する。入力要素６５２は、９０°の角度をなす第１の曲げられた要素６５４に連結され、これにより、ｙ軸に平行に、入力要素６５２に入った磁力線を再配向することが可能である。次いで、この再配向された磁場は、第３の構造６０４．２によって測定されうる。磁束ガイド６５０は、ｘ軸に平行な磁力線を再配向することを可能にする第２の曲げられた要素６５６も有し、次いで、これらの再配向された磁力線は幅がＬｘに等しい入力部および幅がＬｙに等しい出力部を有する、逆さ漏斗の形状の出力要素６５８によって「排出」される。磁束ガイド６５０の異なる要素が、第３の構造６０４．２の周りに対称構造を形成する。
【０１５５】
磁束ガイド６５０の入力要素６５２により、例えば約５に等しいものとしてよい、比Ｌｙ／Ｌｘに実質的に比例する磁力線の増幅を実行することが可能である。このようにして、成分ＢｅｘｔＣ＝５０μＴの場合、第３の構造６０４．２によって測定される誘導は、Ｂｙ＝−２１８μＴとなるようにｙ軸に平行に配向された誘導に対応するものとしてよい。成分ＢｅｘｔＣ＝５０μＴの場合、第３の構造６０４．２によって測定される誘導は、Ｂｙ＝２２５μＴとなるようにｙ軸に平行に配向された誘導に対応するものとしてよい。
【０１５６】
このような磁束ガイド６５０を１つ使用することで、同じ磁場配向（図１１Ａの例のＢｍａｇｎｅｔ１）を持つ磁性体からすべて作ることができる構造から３軸センサーを生産することが可能になる。
【０１５７】
図１１Ａに示されているセンサー６００の例では、磁束ガイド６５０に結合されている第３の構造６０４．２により、磁場の成分ＢｅｘｔＣを測定することが可能である。しかし、第３の構造６０４．２は、磁場の成分ＢｅｘｔＢだけでなく、ｙ軸平行な可能な加速度にも敏感である。磁場の成分ＢｅｘｔＢおよびｙ軸にそった加速度に関して磁場の成分ＢｅｘｔＣを測定することが意図されている構造の敏感さを落とすために、センサー６００を図１１Ｂに示されている他の代替的形態に従って作ることができる。
【０１５８】
図１１Ｂに示されているセンサー６００のこの代替的実施形態では、センサー６００は構造６０２、および図１１Ｂにおいて６０４．１、６０４．２、および６０４．３と参照されている、図８の構造６０４に類似の３つの構造を備える。図１１Ａに示されているセンサー６００と同様に、第１の構造６０２によって、Ｚ軸に平行な測定すべき磁場の成分ＢｅｘｔＡを測定することが可能になり、第２の構造６０４．１によって、Ｙ軸に平行な磁場の成分ＢｅｘｔＢを測定することが可能になる。
【０１５９】
他の２つの構造６０４．２および６０４．３は、磁場の成分ＢｅｘｔＣを測定するために異なる動作をする。そのために、これら２つの構造６０４．２および６０４．３は、磁束ガイド６６０に結合される。磁束ガイド６６０は、例えば図１１Ａに関してすでに説明されている入力要素６５２および第１の曲げられた要素６５４に類似している、第１の入力要素６６２．１および第１の曲げられた要素６６４．１を有し、第１の曲げられた要素６６４．１によって、ｙ軸に平行に再配向された磁力線を第３の構造６０４．２内に入れることが可能である。同様に、磁束ガイド６６０は第２の入力要素６６２．２および第２の曲げられた要素６６４．２を有し、これにより、ｙ軸に平行な磁場の成分ＢｅｘｔＣの磁力線を再配向し、第１の入力要素６６２．１および第１の曲げられた要素６６４．１によってなされる再配向の方向と反対の方向にすることが可能である。磁束ガイド６６０は、第３の要素６６６も有し、これにより、構造６０４．２および６０４．３から出る磁力線を再配向し、それらを、例えば、図１１Ａに関してすでに説明されている出力要素６５８と同様に、出力要素６６８へ伝えることが可能である。
【０１６０】
この代替的形態では、本体部の連結要素、ならびに第３の構造６０４．２および第４の構造６０４．３の応力ゲージは、第３の構造６０４．２および第４の構造６０４．３ならびに磁束ガイド６６０によって形成されるアセンブリが磁場の成分ＢｅｘｔＢおよびｙ軸に平行な加速度に対して敏感でないように本体部の同じ側に配列される。
【０１６１】
磁束ガイド６５０および６６０の入力要素はフレア型でないように作ることもでき、これらの要素はこの場合に一様な幅Ｌｘを有する。この場合、磁束ガイド６５０および６６０は、事前の増幅を行わずに磁力線を再配向する。入力要素をフレア型にしないようにすることも可能であるが、磁束ガイドの曲げられた要素は磁場の成分ＢｅｘｔＣに従って磁力線を増幅せず、むしろｙ軸に平行に再配向された磁力線を増幅するようにフレア型部分を有することが可能である。
【０１６２】
すでに説明されているセンサーは、ＳＯＩ基板から表面技術を使用して形成され、これにより、これらのセンサーをＳＯＩ基板内に完全に組み込んだ状態にできる。
【０１６３】
すでに説明されているセンサー１００から５００の一代替的形態では、ボックス内に配列されている強磁性体を有するこれらのセンサーの本体部をモノリシック構造の本体部で置き換えることができ、それぞれ上で説明されている検出構造６１８と同様に、本体部の主要面の１つの上に配列されたコイルを有する。さらに、他の代替的形態では、すでに説明されているセンサーの本体部は、強磁性体が配列されるボックスを備えないが、その代わりに、磁性体の複数の積み重ねられた層によって形成されうる。
【０１６４】
さらに、すでに説明されているセンサー１００から６００において、使用される強磁性体は硬質または軟質としてよい。最後に、センサー１００から６００のうちの１つが軟強磁性体で作られる場合、センサー６００の代替的実施形態ですでに説明されているように、この材料を強磁性体または反強磁性体からなる層の積み重ねの形態に配列することも可能である。
【０１６５】
センサー１００から６００のうちの１つが軟強磁性体、またはコイルを有するモノリシック構造の本体部を使用する場合（例えば、すでに説明されている検出構造６１８のように）、つまり、測定すべき磁場に敏感なセンサーのパラメータが可変である場合、この敏感なパラメータをセンサーの本体部の機械的共振周波数に実質的に近い周波数に合わせて変化させることが可能であり、これにより、センサーの本体部を共振させ、そうして形成される機械共振器の品質係数だけセンサーの検出手段に印加される力を増幅することが可能になる。
【０１６６】
本体部が実質的に矩形であり、連結手段のその軸が実質的に本体部の側部のうちの１つの側部にある、すでに説明されている異なるセンサーの一代替的実施形態では、これらのセンサーの本体部は、本体部の重心が実質的にセンサーの連結手段の枢軸にあるような形状を取りうる。
【０１６７】
実際、加速度の存在下において、センサーの本体部は、力場
【０１６８】
【数７】
0005587341.tif 000008
【０１６９】
を受けるが、ただし、
【０１７０】
【数８】
0005587341.tif 000009
【０１７１】
は加速度であり、ρは本体部の材料の密度である。座標
【０１７２】
【数９】
0005587341.tif 000010
【０１７３】
の点におけるこの力場から結果として生じるトルクは、
【０１７４】
【数１０】
0005587341.tif 000011
【０１７５】
と書くことができるが、ただし、
【０１７６】
【数１１】
0005587341.tif 000012
【０１７７】
はピボットの座標であり、Ｖは本体部の体積である。本体部のスケール上で
【０１７８】
【数１２】
0005587341.tif 000013
【０１７９】
は一定であると考えられるとすると、
【０１８０】
【数１３】
0005587341.tif 000014
【０１８１】
が成り立つという事実に言い換えられる本体部がピボットのところで平衡している状況である場合、ピボットのところで本体部に印加されるトルク
【０１８２】
【数１４】
0005587341.tif 000015
【０１８３】
は、加速度への本体部の感受性のように、ゼロである。
【０１８４】
同様に、センサーの本体部上に配置される磁気手段は、有利には、このピボットで印加される、磁場勾配
【０１８５】
【数１５】
0005587341.tif 000016
【０１８６】
の存在下で磁性体に加えられる力場から結果として得られるトルクが、この場合に、０に実質的に近く、その結果、磁場勾配に対するセンサーの感度もそうであるようにピボットに関して平衡している可能性がある。
【０１８７】
このような１つの本体部７０２の第１の実施形態は、図１２Ａに線図として示されている。磁気手段は、この図には示されていないけれども、本体部７０２上、および／または本体部７０２内に、バランスよく、均一に分配される。この図１２Ａでは、本体部７０２は、平面（Ｘ，Ｙ）内に、実質的に矩形の形状を有し、ｘ軸にそったその寸法はｙ軸にそった寸法より大きく、本体部７０２の重心への接近手段をなす陥凹部７０４を有する。したがって、本体部７０２は、「Ｕ」字形であり、その重心は陥凹部７０４によって露わにされる壁７０５のところに実質的にある。本体部７０２は、実質的に重心のところでちょうつがい７０６に連結され（壁７０５によって）、このちょうつがい７０６は図１２Ａに示されていないセンサーのインレーゾーンにも連結されることが意図されている。本体部７０２を有するセンサーの２つの応力ゲージ７０８ａ、７０８ｂも、本体部７０２の壁７０５に連結される。このような１つの本体部７０２は、ちょうつがい７０６の連結軸（ｚ軸に平行な軸）の周りで平衡する質量を形成し、例えば、ｙ軸にそって配向される磁場を検出するために、本体部１０８の代わりに、すでに説明されているセンサー４００内で使用されうる。
【０１８８】
このような１つの本体部８０２の実施形態の第２の例は、図１２Ｂに線図として示されている。ここでもまた、磁気手段は図示されていないけれども、例えば、本体部８０２上、および／または本体部８０２内に、均一に分配され、平衡状態にある。この図１２Ｂでは、本体部８０２は、平面（Ｘ，Ｙ）内において、実質的に矩形である。本体部８０２は、センサーのインレーゾーン８０７が配列される中央陥凹部８０４を有し、これは実質的に本体部８０２の重心のところでｙ軸に平行な連結軸を形成する２つのちょうつがい８０６によって本体部８０２に連結される。本体部８０２は、応力ゲージ８０８ａ、８０８ｂが配列され、本体部８０２に連結される２つの他の陥凹部８０４ｂも有する。
【０１８９】
このような１つの本体部８０２は、ちょうつがい８０６によって形成される連結軸の周りで平衡する質量を形成し、例えば、ｚ軸にそって配向される磁場を検出するために、本体部１０８の代わりに、すでに説明されているセンサー１００内で使用されうる。
【０１９０】
例えば、これらのセンサーを特定の大気中で動作させたい場合、すでに説明されているセンサーをカプセルに封入することも可能である。このようなカプセル封入により、腐食および化学攻撃を受けやすい、また機械的に脆い、ＮｄＦｅＢまたはＳｍＣｏなどの使用されている強磁性体を保護することも可能である。このようなカプセル封入は、ＭＥＭＳタイプのデバイスに対する従来のカプセル封入と同様に行うことができる。さらに、すでに説明されているセンサーの真空カプセル封入により、ブラウンノイズを低減することが可能である。その場合、磁性体は、不動態層によって保護されうる。
【０１９１】
最後に、すでに説明されているセンサーはすべて、例えば、第１の端部のところで少なくとも１つの連結要素によって互いに機械的に連結された少なくとも２つの剛性アームを備える応力増幅セルを具備することができ、その２つの剛性アームのうちの第１のアームの第２の端部は本体部に機械的に連結され、その２つの剛性アームのうちの第２のアームの第２の端部はインレーゾーンに連結され、前記連結要素、つまりその２つの剛性アームの第１の端部は吊り下げられている応力ゲージの一端に機械的に連結される（この端部はすでに説明されているセンサーの本体部に連結されるものに対応する）。そのような応力増幅セルは、特に、センサーの平面内で、例えば、センサーが作られるＳＯＩ基板の表層内に形成されうる。すでに説明されている磁場センサーを１つまたは複数の応力増幅セルと結合することによって、これらのセンサーによって行われる磁場測定の感度が改善される。
【０１９２】
図１３Ａから１３Ｊ（横から見た図）に関して、図１Ａおよび１Ｂに関してすでに説明されているセンサー１００を生産する第１の方法の一例を説明する。
【０１９３】
図１３Ａに示されているように、センサー１００は、すでに説明されている層１０２、１０４、および１０６を有するＳＯＩ基板から作られる。この実施形態では、シリコンの層１０２は、約７５０μｍに等しい厚さを有し、ＳｉＯ２の層１０４は、厚さ約０．４μｍであり、シリコンの表層１０６は、厚さ約５μｍである。ＳｉＮベースの層１０７も、例えば、ＬＰＣＶＤ（低圧化学蒸着）によって表層１０６上に蒸着される。この層１０７は、エッチングマスクを形成することが意図されている。
【０１９４】
次いで、リソグラフィおよびエッチングを、ＤＲＩＥ（深掘り反応性イオンエッチング）により表層１０６内で行い、ちょうつがい１１６（図１３Ｂ）を形成することが意図されている表層１０６の一部を取り除く。このエッチングは、誘電体層１０４上のストッパーで行われる。
【０１９５】
次いで、図１３Ｃに示されているように、表層１０６の前記一部を薄くして、ちょうつがい１１６を形成する。この薄くする作業は、所望の厚さ（ｚ軸にそった寸法）がちょうつがい１１６に対して得られるまで行われる。この薄くする作業は、センサー１００および３００の場合と同様に、ちょうつがいの厚さがセンサーの本体部の厚さより小さいときに行われる。しかし、ちょうつがいの厚さが本体部の厚さに実質的に等しいちょうつがい２００、４００、または５００のうちの１つが作られる場合、この薄くする工程は実行されない。
【０１９６】
次いで、閉塞酸化物１０９、例えば、リン珪酸ガラスを、デバイス全体に蒸着し、ちょうつがい１１６の周りの空の空間を一時的に充填する。次いで、ＳｉＮの層１０７上の閉塞酸化物を、例えば、ＳｉＮ層１０７上のストッパーを使用した機械化学的平坦化によって取り除き、先行するエッチング工程（図１３Ｄ）によって表層１０６内に形成されたキャビティ内に見つかった閉塞酸化物１０９のみを保持する。
【０１９７】
図１３Ｅに示されているように、リソグラフィおよび時間エッチングを、例えば、ＤＲＩＥにより、シリコンの表層１０６内のストッパーを使用してシリコン１０６の表層内で行い、センサー１００の強磁性体１１２の蒸着が意図されている場所１１１を形成する。
【０１９８】
次いで、強磁性体をデバイス全体に蒸着して、その場所１１１を充填する。次いで、ＳｉＮ層１０７上に配置されている強磁性体を、例えば、ＳｉＮ層１０７上のストッパーを使用した機械化学的平坦化によって取り除き、場所１１１（図１３Ｆ）内に見つかった強磁性体１１２のみを保持する。
【０１９９】
次いで、強磁性体１１２のアニーリングおよび磁化を行い、ここではＸ軸に平行な、材料１１２の磁化方向Ｂｍａｇｎｅｔを画定する。次いで、例えばＳｉＮからなる、例えば約０．３μｍに等しい厚さを持つ不動態層１１３をデバイスに蒸着するが、ただし、応力ゲージが吊り下げられることを意図されている場所（図１３Ｇ）を除く。
【０２００】
次いで、金属ゲージ１２４の蒸着を行い、次いで、ＳｉＯ２ベースの保護層１１５をデバイス全体に蒸着するが、これは特に応力ゲージ１２４（図１３Ｈ）を保護することが意図されている。
【０２０１】
次いで、図１３Ｉに示されているように、保護層１１５内に、特に応力ゲージ１２４の自由端の上に開口部が形成され、金属化の蒸着によって電気接点１２８が形成され、表層１０６内でディープエッチングも行われ、これにより、ボックス１１０の輪郭を画定し、形成する。最後に、デバイス上に存在する酸化物、つまり、保護層１１５、さらには閉塞酸化物１０９、およびボックス１１０の下に、またちょうつがい１１６の下に配置されているＳｉＯ２の層１０４の一部分のエッチングが行われ、これにより、本体部１０８およびちょうつがい１１６がセンサー１００（図１３Ｊ）の残り部分から取り除かれる。
【０２０２】
上記の工程は、センサー１００の製造に関して説明されているけれども、これらは、すでに説明されている他のセンサー２００、３００、４００、５００、および６００の製造にも適用されうる。
【０２０３】
次に、図１４Ａから１４Ｈ（横から見た図）を参照して、図３に関して説明されている代替的形態における、つまり、シリコン梁によって形成されたピエゾ抵抗ゲージを有する、センサー２００を製造する第２の方法の一例を説明する。
【０２０４】
図１４Ａに示されているように、センサーは、すでに説明されている層１０２、１０４、および１０６を有するＳＯＩ基板から作られる。この実施形態では、シリコンの層１０２は、約７５０μｍの厚さを有し、ＳｉＯ２の層１０４は、厚さ約０．４μｍであり、シリコンの表層１０６は、厚さ約２００ｎｍである。ピエゾ抵抗ゲージ１２４、つまり、ここではシリコンナノ梁を形成するために、表層１０６内でエッチングを実行する。
【０２０５】
次いで、図１４Ｂに示されているように、デバイス上に酸化物蒸着を行い、それにより、ピエゾ抵抗応力ゲージ１２４を画成する層１０６内にすでにエッチングされているゾーンを充填する。次いで、この酸化物をエッチングして、ピエゾ抵抗ゲージ１２４のところに一部１１７のみ保持する。
【０２０６】
次いで、シリコン層１０６の厚膜エピタキシーを行い、特に酸化物部分１１７を覆い、次いで不動態層１０７、ここではＳｉＮベースの層をエピタキシー層１０６（図１４Ｃ）上に蒸着する。
【０２０７】
図１３Ｅと同様に、リソグラフィおよび時間エッチング、例えば、ＤＲＩＥを、エピタキシーシリコン層１０６内のストッパーを使用してエピタキシーシリコン層１０６内で行い、センサー２００の強磁性体１１２の蒸着が意図されている場所１１１を形成する（図１４Ｄ）。
【０２０８】
次いで、強磁性体をデバイス全体に蒸着して、特にその場所１１１を充填する。次いで、ＳｉＮの層１０７上に配置されている強磁性体を、例えば、ＳｉＮ層１０７上のストッパーを使用した機械化学的平坦化によって取り除き、場所１１１に強磁性体層１１２のみを保持する。次いで、強磁性体層１１２のアニーリングおよび磁化を行い、ここではＸ軸に平行な、材料１１２の磁化方向Ｂｍａｇｎｅｔを画定する。次いで、例えばＳｉＮからなる、例えば約０．３μｍに等しい厚さを持つ不動態層１１３をデバイスに蒸着する（図１４Ｅ）。
【０２０９】
次いで、不動態層１１３の一部をエッチングし、次いで、金属層を蒸着し、不動態層１１３（図１４Ｆ）内ですでにエッチングされている部分でエッチングすることによって電気接点１２８を形成する。
【０２１０】
次いで、不動態層１１３およびエピタキシーシリコン層１０６においてエッチングを行い、ボックス１１０だけでなく、ボックス１１０とデバイスの残り部分（図１４Ｇ）との間でピボットリンクを機械的に連結し形成することが意図されているちょうつがい（参照されていない）を画成する。
【０２１１】
次いで、誘電体層１０４の一部とともに酸化物部分１１７を、例えば、ウェットエッチングによってエッチングし、ボックス１１０、応力ゲージ１２４、およびちょうつがいをセンサー２００の残り部分から剥離する（図１４Ｈ）。次いで、不動態層１１３を、例えばエッチングすることによって、取り除くことも可能である。
【０２１２】
上記の方法は、センサー２００の製造に関して説明されているけれども、これは、すでに説明されている他のセンサー１００、３００、４００、５００、および６００の製造にも適用されうる。
【符号の説明】
【０２１３】
Ｂｅｘｔ１  外部磁場
Ｂｅｘｔ２  磁場
ＢｅｘｔＡ  成分
ＢｅｘｔＢ  成分
ＢｅｘｔＣ  磁場
Ｂｍａｇｎｅｔ  永久磁石磁化方向
Ｂｍａｇｎｅｔ１  磁場配向
Ｂｍａｇｎｅｔ２  磁場配向
Ｂｍａｇｎｅｔ３  磁場配向
Ｆ１、Ｆ２  力
Ｆ４  圧縮力
Ｆ５  伸長力
Ｖ１  電圧発生器
Ｖ２  電圧
１００  磁場センサー
１００ａ  第１の検出構造
１００ｂ  第２の検出構造
１０２  支持層
１０４  誘電体層
１０６  表層
１０７  ＳｉＮの層
１０８  本体部
１０８ａおよび１０８ｂ  本体部
１０９  閉塞酸化物
１１０  ボックス
１１１  場所
１１２  強磁性体
１１２ａおよび１１２ｂ  強磁性体
１１３  不動態層
１１４  インレー部分
１１４ａ、１１４ｂ  インレー部分
１１５  保護層
１１６  ちょうつがい
１１６ａ、１１６ｂ  ちょうつがい
１１７  一部
１１８  下面
１２０  上面
１２２  空の空間
１２３  両端
１２４  手段
１２４ａ、１２４ｂ  検出手段
１２５  半円形部分
１２６  手段
１２６ａ、１２６ｂ  オーム計
１２７  部分
１２８  電気接点
１２８ａ、１２８ｂ  電気接点
１２９  空の空間
２００  磁場センサー
２０２  電圧発生器
２０３  第１の端部
２０４  共振器
２０５  第２の端部
２０６  励起電極
２０７  中心部
２０８  検出電極
２１０  電圧計
２１６  ちょうつがい
３００  磁場センサー
４００  磁場センサー
５００  磁場センサー
５０８  本体部
５０９  陥凹部
５１０  ボックス
５１２  強磁性体
５１４  インレー部分
５１６ａから５１６ｄ  ちょうつがい
５２０  主要面
５２４ａから５２４ｄ  ピエゾ抵抗応力ゲージ
５２８ａ〜５２８ｄ  電気接点
５３０  電圧発生器Ｖ１
５３２  電圧計
６００  センサー
６０２  第１の構造
６０４  第２の構造
６０４．１、６０４．２、６０４．３  構造
６０６  第３の構造
６０８、６１０および６１２  強磁性体
６１４  構造
６１６  強磁性体
６１８  構造
６２０  コイル
６２２  本体部
６５０  磁束ガイド
６５２  入力要素
６５４  第１の曲げられた要素
６５６  第２の曲げられた要素
６５８  逆さ漏斗の形状の出力要素
６６０  磁束ガイド
６６２．１  第１の入力要素
６６２．２  第２の入力要素
６６４．１  第１の曲げられた要素
６６４．２  第２の曲げられた要素
７０２  本体部
７０４  陥凹部
７０５  壁
７０６  ちょうつがい
７０８ａ、７０８ｂ  応力ゲージ
８０２  本体部
８０４  中央陥凹部
８０４ｂ  陥凹部
８０６  ちょうつがい
８０７  インレーゾーン
８０８ａ、８０８ｂ  応力ゲージ
９０２．１〜９０２．４  強磁性体
９０４．１〜９０４．５  反強磁性体
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
0005587341.tif 000023
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
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【図１３Ｆ】
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【図１３Ｇ】
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【図１３Ｈ】
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【図１３Ｉ】
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【図１３Ｊ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１４Ｅ】
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【図１４Ｆ】
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【図１４Ｇ】
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【図１４Ｈ】
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