(57)【要約】磁界感知構造（１０４）の少なくとも一部分の近傍にキーパ材料（１０８）を設けるステップを含む、磁界センサ（１００）を製造する方法。磁界センサは少なくとも基板（１０２）、磁界感知構造、及び少なくとも１つの電流ストラップ（１０６）を含む。
2005502888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの基板、磁界感知構造、及び少なくとも１つの電流ストラップを含む磁界センサを製造する方法であって、前記磁界感知構造の少なくとも一部分の近傍にキーパ材料を設けるステップを含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの電流ストラップの１つはセットリセットストラップ又はオフセットストラップである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つの電流ストラップはセットリセットストラップ及びオフセットストラップを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記磁界センサは前記セットリセットストラップの少なくとも一部分と前記オフセットストラップとを分離する誘電体層を更に含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記磁界センサは少なくとも１つの電流ストラップの少なくとも一部分を前記磁界感知構造から分離する誘電体層を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記キーパ材料に隣接してフォトレジストの層を設けるステップと、
前記フォトレジストの層をフォトリソグラフィプロセスに曝すステップと、
前記フォトレジストを現像するステップと、
前記キーパ材料をエッチングするステップとを更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記磁界感知構造は磁界感知のための少なくとも１つの磁気ストリップを含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
請求項７の方法において、少なくとも１つの磁気ストリップがパーマロイストラップである方法。
【請求項９】
請求項７の方法において、少なくとも１つの磁気ストリップがバーバーポールバイアスされる方法。
【請求項１０】
前記磁界感知構造は磁界感知のための複数の磁気ストリップを含む請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記磁気ストリップの少なくとも２つが互いにほぼ並列に配置される請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記磁気ストリップの少なくとも２つが互いに直列に電気的に接続される請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、互いに直列に電気的に接続される少なくとも２つの磁気ストリップが互いに直列に電気的に接続される少なくとも２つの他の磁気ストリップに電気的に接続される方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法にいて、互いに直列に電気的に接続される磁気ストリップの少なくとも２つが少なくとも１つの感知端子に電気的に接続される方法。
【請求項１５】
前記磁界感知構造は前記磁界感知構造に電流が印加されたときに磁界指示を生じるように動作し、前記磁気指示は外部から印加された界の磁化方向を表す請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記磁界感知構造は前記磁界指示を生じるためのブリッジ回路を含み、前記ブリッジ回路はインピーダンスブリッジ回路又は抵抗ブリッジ回路である請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
請求項１に記載の方法において、少なくとも１つの電流ストラップがほぼ蛇状パターンに配置される方法。
【請求項１８】
前記キーパ材料はニッケル、鉄、又はコバルトを含む請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
磁界を感知するための感知構造と、
前記感知構造の近傍で磁束を発生するための少なくとも１つの電流ストラップと、
磁束を集中させるためのキーパ層と、
前記感知構造、前記電流ストラップ、及び前記キーパ層を支持するための基板とを組み合わせて備える磁界感知デバイス。
【請求項２０】
前記キーパ層は前記感知構造の少なくとも一部分の近傍にある請求項１９に記載の磁界感知デバイス。
【請求項２１】
請求項１９に記載の磁界感知デバイスであって、少なくとも１つの電流ストラップの１つがセットリセットストラップ又はオフセットストラップである磁界感知デバイス。
【請求項２２】
請求項１９に記載の磁界感知デバイスであって、少なくとも１つの電流ストラップがセットリセットストラップ及びオフセットストラップを含む磁界感知デバイス。
【請求項２３】
前記磁界感知デバイスは前記セットリセットストラップの少なくとも一部分と前記オフセットストラップとを分離する誘電体層を更に含む請求項２２に記載の磁界感知デバイス。
【請求項２４】
前記磁界感知デバイスは少なくとも１つの電流ストラップの少なくとも一部分を感知構造から分離した誘電体層を更に含む請求項１９に記載の磁界感知デバイス。
【請求項２５】
前記キーパ層はフォトマスキングプロセスによって作られる請求項１９に記載の磁界感知デバイス。
【請求項２６】
前記感知構造は磁界感知のための少なくとも１つの磁気ストリップを有する請求項１９に記載の磁界感知デバイス。
【請求項２７】
請求項２６に記載の磁界感知デバイスであって、少なくとも１つの磁界ストリップがパーマロイストリップである磁界感知デバイス。
【請求項２８】
請求項２６に記載の磁界感知デバイスであって、少なくとも１つの磁気ストリップがバーバーポールバイアスされる磁界感知デバイス。
【請求項２９】
前記感知構造は磁界感知のための複数の磁気ストリップを有する請求項１９に記載の磁界感知デバイス。
【請求項３０】
前記磁気ストリップの少なくとも２つが、互いにほぼ並列に配置される請求項２９に記載の磁界感知デバイス。
【請求項３１】
前記磁気ストリップの少なくとも２つが、互いに直列に電気的に接続される請求項２９に記載の磁界感知デバイス。
【請求項３２】
請求項３１に記載の磁界感知デバイスであって、互いに直列に電気的に接続された前記磁気ストリップの前記少なくとも２つが、互いに直列に電気的に接続された少なくとも２つの他の磁気ストリップに電気的に接続される磁界感知デバイス。
【請求項３３】
請求項３１に記載の磁界感知デバイスであって、互いに直列に電気的に接続された磁気ストリップの前記少なくとも２つが、少なくとも１つの感知端子に電気的に接続される載の磁界感知デバイス。
【請求項３４】
前記感知構造に電流が印加されたときに磁界指示を生じるように前記感知構造が動作し、前記磁界指示が外部から印加された界の磁界強度を表す請求項１９に記載の磁界感知デバイス。
【請求項３５】
前記感知構造は磁界指示を生じるためのブリッジ回路を含み、前記ブリッジ回路はインピーダンスブリッジ回路又は抵抗ブリッジ回路である請求項３４に記載の磁界感知デバイス。
【請求項３６】
前記少なくとも１つの電流ストラップは蛇状パターンに配置される請求項１９に記載の磁界感知デバイス。
【請求項３７】
前記キーパ層はニッケル、鉄、又はコバルトを含む請求項１９に記載の磁界感知デバイス。
【請求項３８】
磁界感知手段と、
電流ストラップ手段と、
前記磁界感知手段の少なくとも一部分の近傍のキーパ手段と、を組み合わせて備える磁界センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に磁界及び電流センサに関し、より詳細には、センサに電流誘導界を印加するためのチップ又は導電ストラップを利用する磁界センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁界センサは磁気コンパス、鉄金属検出及び電流感知に用途を有する。それらは機械部品、地球の磁界、地下鉱物、又は電気デバイス及び線の磁界変動を検出する。これらの状況においては、磁界の小さい変化を検出することが可能な磁気抵抗センサ（ＭＲセンサ：magnetoresistive sensor）を使用することができる。そのようなＭＲセンサは一般的な集積回路製作技法を使用して形成することができる。一般に、ＭＲセンサは、磁気抵抗材料としてパーマロイ、ニッケル及び鉄を含有する強磁性合金を使用する。
【０００３】
しばしば、パーマロイは、パーマロイフィルムの薄いストリップとして配置される。そのようなストリップは、通常それらの幅よりも数倍長く、各ストリップは長軸（即ち「容易軸」）及び短軸を有することになる。更に、ストリップの設計により、又は外部磁界の使用により、ストリップはしばしばデフォルト（default;不履行）又はリセット状態にある間、特定の方向（例えば容易軸方向）に磁化することができる。たとえそうでも、外部磁界は、ストリップに作用しリセット状態の磁化方向から遠ざかるように磁化方向を回転させることができる。
【０００４】
電流を個別のストリップに流すと、ストリップの磁化方向は電流の方向とある角度をなすことがある。磁化方向が変化するにつれて、ストリップの有効抵抗は変化する。詳細には、磁化方向が電流の方向に平行になるとストリップの抵抗は最大になり、磁化方向が電流の方向に垂直になるとストリップの抵抗は最小になる。従って、外部磁界がパーマロイストリップにその磁化方向を回転させるように作用すると、ストリップの抵抗は変化することがある。この変化した抵抗により、電流をストリップに流したときにストリップの両端間に電圧降下の変化が生じ得る。この電圧の変化はストリップに作用する外部磁界の磁化方向の変化の指示として測定することができる。
【０００５】
ＭＲセンサの磁界感知構造を形成するために、いくつかのパーマロイストリップを電気的に接続することができる。パーマロイストリップは、ストリップの長軸に対して４５度の角度をなすストリップ両端間の導体とともに、「ヘリンボン（herringbone；矢はず模様）」パターンの連続抵抗として、又は磁気抵抗材料の線形ストリップとしてＭＲセンサの基板上に置くことができる。この後者の構成は「バーバーポールバイアス(barber-pole biasing;床屋の看板柱)」と呼ばれる。これは、導体の構成のために、ストリップに電流をストリップの長軸に対して４５度で流れさせることができる。これらの感知構造設計はバーラットＢパント（Bharat B.Pant）の、本願と同一譲請人に譲渡された１９８９年７月１１日付けの米国特許第４８４７５８４号で議論されている。米国特許第４８４７５８４号は全文が引用により本明細書に組み込まれる。
【０００６】
磁気抵抗材料の構成が何であろうと、材料の磁化方向は測定の再現性のために単一の磁区状態に設定されなければならない。残念ながら、この磁区設定（domain setting）は磁気抵抗材料の近傍に強力な磁界が存在することにより製造後に乱れることがある。いくつかの設計では、磁区設定をリセットするために特に大きい外部磁石を置くことができるが、これは、ＭＲセンサが既にシステムにパッケージされる場合は容易でないことがある。特に、いくつかの状況では単一のパッケージ中のいくつかのセンサを反対方向に磁化する必要がある。この場合、各センサの周りに個別のコイルを巻くことができるが、個別のコイルは高価であり、しばしばセンサをリセットするのに必要な大きい磁界を発生させることが不可能である。
【０００７】
代替的に、ＭＲセンサの磁区状態をリセットするため、及びＭＲセンサをバイアスするために、それぞれセットリセットストラップ及びオフセットストラップと呼ばれる電流ストラップ（current straps）を使用することができる。同じくバーラットＢパントの米国特許第５２４７２７８号にはこの目的で電流ストラップを使用することが開示されている。米国特許第５２４７２７８号は全文が引用により本明細書に組み込まれる。
【０００８】
セットリセットストラップ及びオフセットストラップは必要な場合あらゆる測定の前に利用することができる。ただし、いくつかの用途では、ＭＲセンサデバイスの電源投入時など、いくつかの場合にセットリセット及び／又はオフセットストラップのみを使用することが好ましいことがある。同様に、異常磁界の発生は、ＭＲセンサの磁区状態をリセットするため、及び／又はＭＲセンサをバイアスするために、セットリセットストラップ及び／又はオフセットストラップを使用するのに適した時間とすることができる。セットリセット及びオフセットストラップは漂遊界、較正、電流測定、又は磁気初期化（スタートアップ）を補償するために使用することもできる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これらのセットリセットストラップ及びオフセットストラップは、より大きく、より高価な外部手段よりもＭＲセンサをリセット及びバイアスする効率的な手段になる。更に、ストラップはＭＲセンサと同じ基板上に付着すること（deposition）によって形成することができるので、ストラップは他の手段よりも磁界感知構造のより近くに配置することができる。これによりＭＲセンサをリセット又はバイアスするのにより少ないエネルギーを使用することが可能になる。
【００１０】
更に、サイズ又は他の制約のために、これらのストラップは単に数ミクロン厚とすることができる。残念ながら、磁界感知構造をリセット又はバイアスするためにある強度磁界が必要であるため、ストラップは、必要なリセット又はバイアス磁界を発生させるのに必要な電流の量を維持するのに十分なサイズとすることはできない。更に、ストラップがこの電流を維持することが可能な場合でも、デバイスの設計上、そのような電流を発生させるか又は所望の時間中そのような電流を発生させる能力をもつ電源は不可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一実施例では、磁界センサを製造するための方法は、磁界感知構造の近傍にキーパ材料(keeper material;保持材料)を設けるステップを含む。センサは基板、電流ストラップ、及び磁界感知構造を含む。本発明の別の実施例は、電流ストラップとしてセットリセットストラップ又はオフセットストラップのいずれかを提供する。この実施例はまた同じセンサにセットリセットストラップとオフセットストラップの両方を含むことができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施例では、磁界感知構造は互いに、また磁界指示が発生した出力端子に、電気的に接続されたパーマロイストラップを含む。本システム及び方法の上記及び他の特徴及び利点は、同じ参照符号が異なる図を通じて同じ部品をさす添付の図面に示される本システム及び方法の好ましい実施例についての以下のより詳細な説明から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の図面を参照しながら本発明の好ましい実施例について説明する。図１は、基板１０２、磁界感知構造１０４、感知端子１１０、１１２、セットリセットストラップ１０６、セットリセット端子１１４、１１６、及びキーパ材料１０８を含む磁界センサ１００を示す。基板１０２は、磁界センサ１００用のベースになり、シリコンウエハ、ガラス層、又は別の適切な材料を備えることができる。基板１０２の上方にある磁界感知構造１０４は磁界を検出する。磁界感知構造１０４は磁界感知の当業者に知られている材料及び構成のいずれかを備えることができる。
【００１４】
更に、図１の感知構造１０４は感知端子１１０、１１２に接続する。既知の電流を感知端子１１０に入れ、感知構造１０４に通して、感知端子１１２から出すと、感知端子１１０、１１２の両端間の電圧降下を測定することができる。これから、既知の電流に対する感知構造１０４の抵抗を計算することができる。外部磁界を感知構造１０４に印加すると、この外部磁界は磁界感知構造１０４の磁界の方向を変更し、磁界感知構造１０４を通る電流の方向を本質的に変更することができる。電流方向のこの変更は構造１０４の抵抗を変化させることができる。抵抗のこの変化は外部磁界の方向の指示として役立つことができる。
【００１５】
セットリセットストラップ１０６は、一例がアルミニウムである導電材料で形成することができる。センサ１００はセットリセットストラップの代わりに又はそれに加えてオフセットストラップなどの様々な電流ストラップを利用することができる。セットリセットストラップ１０６はセットリセット端子１１４、１１６に接続する。十分な大きさの電流をセットリセット端子１１４、１１６間及びセットリセットストラップ１０６に走らせると、セットリセットストラップ１０６の周りに発生した磁束が単一の磁区中に感知構造１０４をリセットすることができる。単一磁区中に感知構造１０４を向けることによって、感知構造１０４がそこから外部磁界に対してより一様に応答することができる「ベースライン」状態を確立することができる。
【００１６】
この一様な応答の一例として、感知構造１０４を第１の方向、この場合はベースライン状態方向に向けた場合、既知の電流を感知端子１１０、１１２に走らせたときに感知端子１１０、１１２両端間の第１の電圧降下を測定することができる。既知の電流及び第１の電圧降下から、第１の抵抗を計算することができる。この場合、第１の抵抗は、感知構造１０４が第１の方向又はベースライン方向に向けられている限り、一定のままであるはずである。同様の状況下で、感知構造１０４をベースライン方向に向けると、第１の抵抗は感知構造１０４用のベースライン抵抗として役立つはずである。このベースライン抵抗は一定のまっまであるはずであり、これは抵抗の変化を測定することができるベンチマークとして使用することができる。
【００１７】
本例を続けると、外部磁界をＭＲセンサに印加することができる。外部磁界は磁界構造を第２の磁化方向に向けさせることができる。この例のために、第２の磁化方向が第１の磁化方向から２０度回転されると仮定する。再び既知の電流を感知端子１１０、１１２に走らせることによって、第２の電圧降下を測定し、第２の磁化方向に対応する第２の抵抗を計算することができる。第２の抵抗に対する第１の抵抗との差異を取ると第１の抵抗の変化が得られる。概して、感知構造１０４の抵抗は感知構造１０４の磁化方向の変化にほぼ直線比例して変動する。この関係は１９９９年３月付けのカルソ他（Caruso,et al.）によるセンサ雑誌論文「AMR Magnetic Field Sensors」、http://www.sesorsmag.com/articles/0399/0399 18/main.shtmlに記載されている。「AMR Magnetic Field Sensors」は全文が引用により本明細書に組み込まれる。
【００１８】
従って、第１の抵抗の変化は第１の磁化方向から遠ざかる感知構造１０４の磁化の方向の変化の指示として使用することができる。従って、第１の抵抗の値及び感知構造１０４の第１の磁化方向が分かれば、第２の抵抗を測定することによって第２の磁化方向を計算することができる。第１の抵抗及び第１の磁化方向が既知のベースライン状態に対応しているとき、外部磁界が印加される前にそれらを再測定する必要を省略することができる。しかし、ベースライン抵抗及び磁化方向を使用しない場合は、ＭＲセンサによる各測定の前に第１の磁化方向及び抵抗を再決定する必要があることがある。ベースライン状態を使用する利点は、特定の磁界から生じる磁化方向を計算するためにただ１つの抵抗値を測定することが必要なことである。
【００１９】
更に、使用中、感知構造１０４は感知構造１０４を複数の磁区に断片化することがある妨害磁界に曝されることがある。この状況では、外部磁界は磁気感知構造１０４の異なる部分に異なって影響することがある。これにより外部磁界の方向の決定が不正確になることがあり、それにより方向決定が同様の外部磁界に対して矛盾するようになることがある。従って、外部磁界を測定する前にベースライン状態に対して感知構造１０４をリセットすることが好ましい。
【００２０】
セットリセットパルス中、感知構造１０４をセット又はリセットするために十分な磁区を発生させるのに必要な電流の量は相当になることがある。例えば、いくつかの用途では、２つのアンプパルスが必要になることがある。同時に、十分なサイズ又は電力制約がそのような相当のパルスを供給する能力を制限することがある用途ではＭＲセンサが使用される。特に、センサ部品がわずか数ミクロン厚とすることができる用途では、セットリセットストラップ１０６は必要な電流パルスを搬送することが物理的に不可能なことがある。また、必要な電流を供給するため、又はそのような電流を一貫して供給するために電力供給が利用できる可能性がないことがある。
【００２１】
更に、セットリセットストラップ１０６により発生した磁束がストラップを囲むので、発生した束の一部は感知構造１０４に向かって集中し、発生した束の一部は感知構造１０４から遠ざかって集中する。この後者の磁束は感知構造１０４をセット又はリセットする目的の観点で本質的に使用されないか又は不十分に使用されることがある。スペース又は他の制約のために、利用可能な又は許容できる電流が制限される状況では、キーパ材料１０８は感知構造１０４上へのこの使用されないか又は不十分に使用される磁束を集中させるのを支援することがある。キーパ材料１０８は、例えばニッケル、鉄、コバルト、又はそれらの材料の化合物を含むことができる、当技術分野で知られているパーマロイタイプの材料又はそれらの化合物からなることができる。キーパ材料１０８の集中効果のために、いくつかの場合、セットリセットストラップ１０６は以前に必要だったよりも少ない磁束を発生させるが、所望のセット又はリセットを依然達成することができる。この減少した磁束はセットリセットストラップ１０６を通る以前に必要だったよりも低い強度の電流によって発生させることができる。
【００２２】
キーパ材料１０８は、感知構造１０４上に磁界を集中させるように感知構造１０４の近傍に設けられる。好ましくは、キーパ材料１０８は、キーパ材料１０８が感知構造１０４の直ぐ上方にあるがそれに接触しないように、基板１０２上の感知構造１０４及びセットリセットストラップ１０６の上方に積層することができる。そうだとしても、キーパ材料１０８は、それが感知構造１０４上に磁束を集中させるために感知構造１０４に十分近くにある限り、感知構造１０４の直ぐ上方にある必要はない。
【００２３】
図２は、基板２０２、磁界感知構造２０４、セットリセットストラップ２２２、及びオフセットストラップ２１６を開示する。また開示されているのはセットリセット端子２２４、２２６、オフセット端子２１８、２２０及び感知端子２０６、２０８、２１０、２１２、２１４である。最後に、キーパ材料２２８は感知構造２０４の近傍に示されている。図１におけるように、既知の電流は端子の両端間に電圧降下をもたらす感知端子２０６、２１４の間を走ることができる。この電圧降下を測定でき、感知構造抵抗を計算することができる。この実施例は２つの感知端子１１０、１１２しか有さない図１と反対に５つの感知端子２０６、２０８、２１０、２１２、２１４を有する。これらの過剰な端子は図１の感知構造よりも複雑な方法で構成された感知構造を許容する。例えば、図２の感知構造は抵抗ブリッジ、ホイートストンブリッジなどの誘導ブリッジ、又は他の所望の構成として構成できる。ホイートストンブリッジ回路構成を図３に示す。
【００２４】
セットリセットストラップ２２２は、図２のセットリセットストラップ２２２が蛇状パターンに配置されることを除けば、図１のセットリセット構造１０６と同様に動作する。蛇状パターンは渦、図２に示すような「Ｓ」形、「Ｕ」形、ジグザグ形、これらの組合せ、又はストラップあるいはストラップ部分が曲がっているか傾斜している形状であることができる。
【００２５】
リセットパルス電流がセットリセット端子２２４からセットリセット端子２２６を通って走るとき、感知構造２０４の磁界方向はベースライン磁化方向に、一般にその長軸に沿ってリセットされる。ストラップのバーバーポールバイアスのために、このベースライン磁化方向はセットリセットストラップ２２２を通る電流に対して４５度傾斜している。この様に向けられたとき、感知構造２０４の抵抗の変化は「ＡＭＲ磁界センサ」に記載されているように、磁化方向の変化に対してほぼ線形割合になっている。
【００２６】
この実施例も図１の実施例とは異なり、オフセットストラップ２１６を有している。電流がオフセット端子２１８からオフセット端子２２０を通って走ったとき、例えば、背景磁界を補償するために感知構造２０４の要素をバイアスできる。この実施例では、オフセットストラップ２１６における電流は感知構造２０４の要素の長軸に垂直な磁束を発生する。電流はオフセットストラップ２１６を通って一定の方向に走り、感知構造２０４の要素のすべてを同一方向にバイアスする。所望のならば、オフセットストラップは感知構造２０４の要素を異なる方向にもバイアスするために構成できる。オフセットストラップ２１６のいくつかの追加用途はパントへの米国特許第５２４７２７８号で見つかる。
【００２７】
図２は、感知構造２０４の要素の上に磁束を集中させるキーパ材料２２８を示す。前に書いたように、キーパ材料２２８はセットリセットストラップ２２２の磁束を集中でき、キーパ材料２２８はオフセットストラップ２１６が発生した磁束も集中する。従って、ある場合には、キーパ材料２２８の集中効果のために、オフセットストラップ２１６は以前に必要とされるものよりも少ない磁束を発生できるが感知構造２０４の所望のバイアスを依然達成できる。この減った磁束は以前に必要とされたものよりもオフセットストラップ２１６を通る少ない力の電流によって発生できる。
【００２８】
ここで図３を見ると、これは図２の磁界感知構造２０４及び感知端子２０６、２０８、２１０、２１２、２１４によって形成されたホイートストンブリッジ３００の電気概略図を示している。この図で、磁界感知構造２０４は感知端子２０６、２０８、２１０、２１２、２１４によって分けられた４つの感知構造要素３０２、３０４、３０６、３０８により表されている。ブリッジ３００は感知構造２０４に垂直な方向の外部磁界を感じる磁界センサである。端子２１４に接続された端子２０６及び端子２０８及び２１２の間に印加された電圧により、ブリッジ３００の出力は端子２０６及び２１０の間のものになる。
【００２９】
ここで図４及び図５を見ると、図４は図２のセンサ２００を形成する例示的な方法の方法流れ４００を示している。図５は図２の線５−５に沿った水平線からの例示的なＭＲのセンサ２００の破断図である。図４で、好ましくは、材料が基板２０２の上に付着される８つの層ステップ（layer steps）４０２、４０４、４０６、４０８、４１０、４１２、４１４、４１６が層ごとに示される４つまでのサブステップで行われる。付着、切断、エッチング、及びフォトリソグラフィプロセスで使用される他のステップはピータバン・ザント（Peter Van Zant）による「Microchip Fabrication,Fourth Edition」に記載されている。バン・ザントによる「Microchip Fabrication」は全文が引用により本明細書に組み込まれる。ＭＲセンサの一般方法はウイットクラフト（Witcraft）他の１９９８年１０月１３日付けで本願と同一譲請人に譲渡された米国特許第５８２０９２４号に記載されている。米国特許第５８２０９２４号は全文が引用により本明細書に組み込まれる。
【００３０】
層ステップ４０２の第１のサブステップ４１８で、熱酸化物を誘電体として付着する。熱酸化物は、限定はしないが、二酸化ケイ素などの当技術分野で知られている多くの誘電体から選択することができる。図５に示した例示的な実施例では、熱酸化物は層５０２に対応し、基板２０２の上に付着されてある。次いでサブステップ４２０で、パーマロイをウエハの上に付着する。このパーマロイは好ましくはニッケル８１％、鉄１９％である。この後、サブステップ４２２でフォトリソグラフィプロセスによってパーマロイを切断し、最後にサブステップ４２４でエッチングする。この実施例ではこの層ステップ４０２で付着したパーマロイを切断し、エッチングして図２及び図５の磁界感知構造２０４に記されたパーマロイストリップにする。
【００３１】
第２の層ステップ４０４のサブステップ４２６で、スパッタエッチングを第１の金属の付着とともに行う。この第１の金属は、限定はしないが、アルミニウム、銅、及びスズなどのセンサ接続用の当技術分野で知られている金属又は合金から構成することができる。次いでサブステップ４２８で第１の金属をフォトリソグラフィプロセスによって切断し、サブステップ４３０でエッチングする。この時点で残っている金属は図５に示す金属層５０３を形成する。この層ステップ４０４は感知構造２０４のパーマロイストラップ間の第１の金属接続５０３になる。また、感知端子２０６、２０８、２１０、２１２、２１４用の接続はこの層ステップ４０４で形成することができる。
【００３２】
次の層ステップ４０６では感知構造２０４上に誘電体層を置く。サブステップ４３２で誘電体をウエハ上に付着する。サブステップ４３４でバイア切断（via cut）を行い、サブステップ４３６で酸化物エッチングを行う。この時点で残っている誘電体は図５に示す誘電体層５０４を形成する。図５に示す好ましい実施例では、第１の誘電体層５０４は感知構造２０４をオフセットストラップ２１６、セットリセットストラップ２２２、及びキーパ材料２２８から電気的に分離するために使用される。第１の誘電体は、限定はしないが、酸化ケイ素などの当技術分野で知られている多くの誘電体から選択することができる。
【００３３】
次いで、層ステップ４０８で第２の金属層を形成する。第２の金属層ステップ４０８で、第１の金属層ステップ４０４と同様に、第２の金属をサブステップ４３８で付着する。この金属は第１の金属層５０３と同じ材料であるか、又は電流ストラップの当技術分野で知られている金属又は合金のいずれかから構成することができる。次いで、サブステップ４４０でこの金属を切断し、サブステップ４４２でエッチングする。図５に示す好ましい実施例では、この時点で残っている金属層はセンサ２００用のオフセットストラップ２１６として役立つことができる。とはいえ、この層は電流ストラップ用のセットリセットストラップ又は他のタイプとして役立つことができ、又は完全に省略することができる。
【００３４】
この後、第２の誘電体層ステップ４１０を実行する。サブステップ４４４で第２の誘電体を付着し、サブステップ４４６でバイア切断を行い、サブステップ４４８でエッチングを行う。この時点で残っている誘電体は図５に示す誘電体層５０６を形成する。第２の誘電体層５０６は使用される第１の誘電体５０４と同じ誘電材料、又は当技術分野で知られている他の誘電材料のいずれかを使用することができる。図５に示す実施例では、第２の誘電体層５０６はセットリセットストラップ２２２をオフセットストラップ２１６及び感知構造２０４から分離する。誘電体層のコンテキストでの分離は、層分離される層が誘電体層に隣接する必要はない。例えば、この実施例では、感知構造２０４が第２の誘電体層５０６及びセットリセットストラップ２２２からいくつかの層遠ざかって配置される場合でも、第２の誘電体層５０６はセットリセットストラップ２２２及び感知構造２０４を分離する。第２又は第３の金属層を省略した実施例では、第２の誘電体層５０６を省略することができる。
【００３５】
第３の金属層ステップ４１２は、第２の金属層ステップ４０８と同様にして実行する。サブステップ４５０で第３の金属を付着し、サブステップ４５２で切断し、サブステップ４５４でエッチングする。図５に示す好ましい実施例では、第３の金属層はセンサ２００用のオフセットストラップ２２２として役立つことができる。あるいは、第３の金属層はオフセットストラップ又は他の電流ストラップとしても役立つことができる。第２の金属層と同様に、第３の金属層を同様に省略することができる。そうだとしても、これら２つの金属層の少なくとも一方はキーパ材料２２８の集中効果を利用するために存在すべきである。この第３の金属層はアルミニウム、銅、及びスズの合金など、電流ストラップの当技術分野で知られている金属又は合金から構成することもできる。
【００３６】
層ステップ４１４で、キーパ材料２２８をサブステップ４５６で付着し、サブステップ４５８で切断し、サブステップ４６０でエッチングする。キーパ材料２２８は、例えばニッケル、鉄、コバルト、又はそのような材料の化合物を含むことができる当技術分野で知られているパーマロイタイプの材料又はそれらの化合物から構成することができる。図５に示す実施例では、キーパ材料２２８はセットリセットストラップ２２２にすぐ隣接し、好ましくはキーパ材料２２８もできるだけオフセットストラップ２１６に近い。このようにして、キーパ材料２２８は電流ストラップ２１６、２２２によって発生した磁束をより効果的に集中させることができる。更に、キーパ材料２２８を中間層によって電流ストラップ２１６、２２２から分離することができる。
【００３７】
層ステップ４１６は、サブステップ４６２でウエハ上にプラズマ窒化物を付着することで始まる。次いで、サブステップ４６４でパッシベーションバイアカットを行い、サブステップ４６６で窒化物エッチングを行う。プラズマ窒化物層５０８を図５の例示的な実施例に示す。
【００３８】
図５に示す例示的な実施例の特徴をもう一度見ると、その図は図２の線５−５に沿った水平線からのＭＲセンサ２００の破断図を示す。図は基板層２０２、熱酸化物層５０２、感知構造２０４、第１の誘電層５０４、オフセットストラップ２１６、第２の誘電層５０６、セットリセットストラップ２２２、キーパ材料２２８及びプラズマ窒化物層５０８を示す。第１の誘電層５０４は感知構造２０４を覆う。第１の誘電層５０４の上にはオフセットストラップ２１６がある。オフセットストラップ２１６は感知構造２０４の上を通過しながら線５に平行に走る。オフセットストラップ２１６は第２の誘電層５０６の下にある。第２の誘電体層５０６及びオフセット端子２１８に接続するプラズマ窒化物層５０８を通って切断されたオフセットバイア５１０がある。セットリセットストラップ２２２は第２の誘電層５０６の上にある。キーパ材料２２８はセットリセットストラップ２２２の上にある。キーパ材料２２８及びセットリセットストラップ２２２はプラズマ窒化物層５０８の下にある。
【００３９】
本発明の実施例によるセットリセットストラップ及びオフセットストラップは必要な場合あらゆる測定の前に利用することができる。ただし、いくつかの用途では、ＭＲセンサデバイスの電源投入時など、いくつかの場合にセットリセット及び／又はオフセットストラップのみを使用することが好ましいことがある。同様に、異常磁界の発生は、ＭＲセンサの磁区状態をリセットするため、及び／又はＭＲセンサをバイアスするために、セットリセットストラップ及び／又はオフセットストラップを使用するのに適した時間とすることができる。セットリセット及びオフセットストラップは漂遊界、較正、電流測定、又は磁気初期化（スタートアップ）を補償するために使用することもできる。
【００４０】
本発明の原理を適用することができる広範な様々な実施例に鑑みて、図示の実施例が例示的なものにすぎないことを理解すべきであり、本発明の範囲を限定するものとしてとるべきでない。特許請求の範囲は、その旨が述べられていない限り記載の順序及び要素に限定されるものとして読むべきでない。従って、首記の特許請求の範囲及びその均等物の範囲及び趣旨に入るすべての実施例を本発明として請求する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明によるセンサを示す図である。
【図２】本発明によるセンサの好ましい実施例を示す図である。
【図３】図２の磁界感知構造２０４及び感知端子２０６、２０８、２１０、２１２、２１４の構成の電気的な概略図である。
【図４】本発明によるセンサを製作するために例示的な方法の流れ図である。
【図５】本発明の好ましい実施例によるセンサの基板層の破断図である。
【図２】
2005502888.tif 000003
【図４】
2005502888.tif 000004
【国際公開パンフレット】
2005502888.tif 000005
2005502888.tif 000006
2005502888.tif 000007
2005502888.tif 000008
2005502888.tif 000009
2005502888.tif 000010
2005502888.tif 000011
2005502888.tif 000012
2005502888.tif 000013
2005502888.tif 000014
2005502888.tif 000015
2005502888.tif 000016
2005502888.tif 000017
2005502888.tif 000018
2005502888.tif 000019
2005502888.tif 000020
2005502888.tif 000021
2005502888.tif 000022
2005502888.tif 000023
2005502888.tif 000024
2005502888.tif 000025
2005502888.tif 000026
2005502888.tif 000027
2005502888.tif 000028
2005502888.tif 000029
2005502888.tif 000030
2005502888.tif 000031
2005502888.tif 000032
2005502888.tif 000033
【国際調査報告】
2005502888.tif 000034
2005502888.tif 000035
2005502888.tif 000036