(57)【要約】【課題】磁気検出装置において、磁気とは異なる物理量によって磁気抵抗素子の抵抗値が変動することを抑制する。【解決手段】磁気抵抗素子１３を構成する第１、第２パターン１５ａ、１５ｂと、磁気抵抗部１４を構成する第３、第４パターン１６ａ、１６ｂと、を複数の微小要素１２０に分割する。第１パターン１５ａの一つの微小要素１２０が他の全ての微小要素１２０から受ける磁気力を第１微小磁気力とし、第２パターン１５ｂの一つの微小要素１２０が他の全ての微小要素１２０から受ける磁気力を第２微小磁気力とする。第１パターン１５ａの微小要素１２０全てについて第１微小磁気力を足し合わせた第１合算磁気力と、第２パターン１５ｂの微小要素１２０全てについて第２微小磁気力を足し合わせた第２合算磁気力と、が等しくなるように、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂを基板１１の一面１１ａに配置する。【選択図】図２
2015121448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面（１１ａ）を有する基板（１１）と、
前記基板（１１）の一面（１１ａ）に形成された第１磁気抵抗薄膜（１５）が第１パターン（１５ａ）と第２パターン（１５ｂ）とに分割されて構成されており、前記第１パターン（１５ａ）及び前記第２パターン（１５ｂ）が磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて検出信号を出力する磁気抵抗素子（１３）と、
を備え、
前記基板（１１）の一面（１１ａ）は、前記基板（１１）の一面（１１ａ）の面方向に延びる中心線（１１ｂ）を介して第１領域（１１ｃ）と、この第１領域（１１ｃ）に隣接する第２領域（１１ｄ）と、に分割されており、
前記第１パターン（１５ａ）は前記第１領域（１１ｃ）に配置され、前記第２パターン（１５ｂ）は第２領域（１１ｄ）に配置されており、
さらに、前記第１パターン（１５ａ）及び前記第２パターン（１５ｂ）は、複数の微小要素（１２０）に分割されたとして、前記第１パターン（１５ａ）を構成する一つの微小要素（１２０）が他の全ての微小要素（１２０）から受ける磁気力を第１微小磁気力と定義すると共に、前記第２パターン（１５ｂ）を構成する一つの微小要素（１２０）が他の全ての微小要素（１２０）から受ける磁気力を第２微小磁気力と定義すると、前記第１パターン（１５ａ）を構成する微小要素（１２０）全てについて前記第１微小磁気力が足し合わされた第１合算磁気力と、前記第２パターン（１５ｂ）を構成する微小要素（１２０）全てについて前記第２微小磁気力が足し合わされた第２合算磁気力と、が等しくなるように、前記基板（１１）の一面（１１ａ）に配置されていることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記基板（１１）の一面（１１ａ）に形成された第２磁気抵抗薄膜（１６）が第３パターン（１６ａ）と第４パターン（１６ｂ）とに分割されて構成された磁気抵抗部（１４）を備え、
前記第３パターン（１６ａ）は前記第１領域（１１ｃ）に配置され、前記第４パターン（１６ｂ）は前記第２領域（１１ｄ）に配置されており、
前記第３パターン（１６ａ）及び前記第４パターン（１６ｂ）は、前記複数の微小要素（１２０）に分割されたとすると、
前記第１パターン（１５ａ）及び前記第２パターン（１５ｂ）は、前記第１合算磁気力と前記第２合算磁気力とが等しくなるように、前記基板（１１）の一面（１１ａ）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項３】
一面（１１ａ）を有する基板（１１）と、
前記基板（１１）の一面（１１ａ）に形成された第１磁気抵抗薄膜（１５）が第１パターン（１５ａ）と第２パターン（１５ｂ）とに分割されて構成されており、前記第１パターン（１５ａ）及び前記第２パターン（１５ｂ）が磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて検出信号を出力する磁気抵抗素子（１３）と、を備え、
前記基板（１１）の一面（１１ａ）は、前記基板（１１）の一面（１１ａ）の面方向に延びる中心線（１１ｂ）を介して第１領域（１１ｃ）と、この第１領域（１１ｃ）に隣接する第２領域（１１ｄ）と、に分割されており、
前記第１パターン（１５ａ）は前記第１領域（１１ｃ）に配置され、前記第２パターン（１５ｂ）は前記第２領域（１１ｄ）に配置された磁気検出装置の製造方法であって、
ウェハ（１００）を用意し、前記ウェハ（１００）に前記磁気抵抗素子（１３）を複数形成する素子形成工程と、
前記ウェハ（１００）を前記基板（１１）毎に分割する分割工程と、
を含んでおり、
前記素子形成工程では、前記第１磁気抵抗薄膜（１５）を複数の微小要素（１２０）に分割したとして、前記第１パターン（１５ａ）を構成する一つの微小要素（１２０）が他の全ての微小要素（１２０）から受ける磁気力を第１微小磁気力と定義すると共に、前記第２パターン（１５ｂ）を構成する一つの微小要素（１２０）が他の全ての微小要素（１２０）から受ける磁気力を第２微小磁気力と定義すると、前記第１パターン（１５ａ）を構成する微小要素（１２０）全てについて前記第１微小磁気力が足し合わされた第１合算磁気力と、前記第２パターン（１５ｂ）を構成する微小要素（１２０）全てについて前記第２微小磁気力が足し合わされた第２合算磁気力と、が等しくなるように、前記ウェハ（１００）に前記複数の磁気抵抗素子（１３）を形成することを特徴とする磁気検出装置の製造方法。
【請求項４】
前記基板（１１）の一面（１１ａ）に形成された第２磁気抵抗薄膜（１６）が第３パターン（１６ａ）と第４パターン（１６ｂ）とに分割されて構成された磁気抵抗部（１４）を備え、
前記第３パターン（１６ａ）は前記第１領域（１１ｃ）に配置され、前記第４パターン（１６ｂ）は前記第２領域（１１ｄ）に配置された磁気検出装置の製造方法であって、
前記素子形成工程では、前記磁気抵抗素子（１３）及び前記磁気抵抗部（１４）を複数形成し、
さらに、前記素子形成工程では、前記第２磁気抵抗薄膜（１６）を前記複数の微小要素（１２０）に分割したとして、前記第１合算磁気力と前記第２合算磁気力とが等しくなるように、前記ウェハ（１００）に前記複数の磁気抵抗素子（１３）を形成することを特徴とする請求項３に記載の磁気検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部磁界の変化を検出する磁気検出装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、磁気抵抗材料から形成された複数のストリップ状導体を備えた磁気検出装置が、例えば特許文献１で提案されている。複数のストリップ状導体は、ブリッジ回路を構成するように接続されている。これにより、複数のストリップ状導体は磁気抵抗素子を構成している。そして、外部から受ける磁界の変化に応じてブリッジ回路の中点の電位が変化するようになっている。
【０００３】
また、複数のストリップ状導体のうち最も外側に位置するストリップ状導体の隣には当該ストリップ状導体から電気的に分離されていると共に所定の間隔で配置された遮蔽ストリップが設けられている。これにより、磁気抵抗材料から形成される全てのストリップ状導体に作用する磁界、特に減磁界の均質化が図られるので、ブリッジ回路の出力特性を改善することが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２３４５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、磁界とは異なる物理量、例えば温度等のストレスが複数のストリップ状導体に印加された場合、複数のストリップ状導体が相互に干渉することによりストリップ状導体の抵抗値が変動してしまう。これは、磁気抵抗材料の磁気モーメントすなわちスピンの全体の整列性に起因していると考えられる。したがって、ストリップ状導体の周囲に遮蔽ストリップが配置されているだけでは、温度等のストレスに対する抵抗値の変動を抑制することが困難だった。
【０００６】
なお、ストリップ状導体が外部から受ける温度等のストレスは、磁気抵抗装置として製品が構成された後だけではなく、磁気抵抗装置が製造される際に受けるものも含まれる。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、磁気とは異なる物理量によって磁気抵抗素子の抵抗値が変動することを抑制することができる磁気検出装置を提供することを第１の目的とする。また、当該磁気検出装置の製造方法を提供することを第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一面（１１ａ）を有する基板（１１）を備えている。また、基板（１１）の一面（１１ａ）に形成された第１磁気抵抗薄膜（１５）が第１パターン（１５ａ）と第２パターン（１５ｂ）とに分割されて構成されており、第１パターン（１５ａ）及び第２パターン（１５ｂ）が磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて検出信号を出力する磁気抵抗素子（１３）を備えている。
【０００９】
そして、基板（１１）の一面（１１ａ）は、基板（１１）の一面（１１ａ）の面方向に延びる中心線（１１ｂ）を介して第１領域（１１ｃ）と、この第１領域（１１ｃ）に隣接する第２領域（１１ｄ）と、に分割されている。また、第１パターン（１５ａ）は第１領域（１１ｃ）に配置され、第２パターン（１５ｂ）は第２領域（１１ｄ）に配置されている。
【００１０】
さらに、第１パターン（１５ａ）及び第２パターン（１５ｂ）は、複数の微小要素（１２０）に分割されたとして、第１パターン（１５ａ）を構成する一つの微小要素（１２０）が他の全ての微小要素（１２０）から受ける磁気力を第１微小磁気力と定義する。また、第２パターン（１５ｂ）を構成する一つの微小要素（１２０）が他の全ての微小要素（１２０）から受ける磁気力を第２微小磁気力と定義する。
【００１１】
そして、第１パターン（１５ａ）及び第２パターン（１５ｂ）は、第１パターン（１５ａ）を構成する微小要素（１２０）全てについて第１微小磁気力が足し合わされた第１合算磁気力と、第２パターン（１５ｂ）を構成する微小要素（１２０）全てについて第２微小磁気力が足し合わされた第２合算磁気力と、が等しくなるように、基板（１１）の一面（１１ａ）に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
これによると、第１パターン（１５ａ）が第２パターン（１５ｂ）に及ぼす磁気的な影響と、第２パターン（１５ｂ）が第１パターン（１５ａ）に及ぼす磁気的な影響とが対称となる。すなわち、第１パターン（１５ａ）及び第２パターン（１５ｂ）の全体の磁気モーメントのバランスが取られている。このため、第１パターン（１５ａ）及び第２パターン（１５ｂ）が磁気とは異なる物理量を受けたときに磁気的な相互作用が生じにくくなる。したがって、磁気とは異なる物理量によって磁気抵抗素子（１３）の抵抗値が変動することを抑制することができる。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、磁気検出装置の製造方法であって、まず、ウェハ（１００）を用意し、前記ウェハ（１００）に磁気抵抗素子（１３）を複数形成する（素子形成工程）。続いて、ウェハ（１００）を基板（１１）毎に分割する（分割工程）。
【００１４】
そして、素子形成工程では、第１パターン（１５ａ）を構成する微小要素（１２０）全てについて第１微小磁気力が足し合わされた第１合算磁気力と、第２パターン（１５ｂ）を構成する微小要素（１２０）全てについて第２微小磁気力が足し合わされた第２合算磁気力と、が等しくなるように、ウェハ（１００）に複数の磁気抵抗素子（１３）を形成することを特徴とする。
【００１５】
これによると、ウェハ（１００）の状態で第１パターン（１５ａ）が受ける磁気的な影響と、第２パターン（１５ｂ）が受ける磁気的な影響と、が対称になっている。このため、製造段階でウェハ（１００）が温度等のストレスを受けたとしても複数の磁気抵抗素子（１３）が磁気的に安定している。したがって、磁気検出装置の製造段階から磁気抵抗素子（１３）の抵抗値が変動することを抑制することができる。もちろん、磁気検出装置の完成後においても、第１パターン（１５ａ）と第２パターン（１５ｂ）との磁気的な影響の対称性が維持されているので、磁気とは異なる物理量によって磁気抵抗素子（１３）の抵抗値が変動することを抑制し続けることができる。
【００１６】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る磁気検出装置とギヤとの配置関係を示した図である。
【図２】センサチップの平面図である。
【図３】図２のIII−III断面図である。
【図４】磁気検出装置の製造工程の流れを説明するための図である。
【図５】２つの磁荷の間に働く磁気力を説明するための図である。
【図６】一つの微小要素が他の微小要素から受ける磁気力を説明するための図である。
【図７】Ａ水準の配置を示した図である。
【図８】Ａ水準においてゲージが受ける磁気力を示した図である。
【図９】Ｂ水準の配置を示した図である。
【図１０】Ｂ水準においてゲージが受ける磁気力を示した図である。
【図１１】Ｃ水準の配置を示した図である。
【図１２】Ｃ水準においてゲージが受ける磁気力を示した図である。
【図１３】Ａ水準、Ｂ水準、及びＣ水準についてオフセット変動量を比較した図である。
【図１４】Ａ水準に係るセンサチップのオフセット変動量の変化を示した図である。
【図１５】Ｃ水準に係るセンサチップのオフセット変動量の変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態について図を参照して説明する。図１に示されるように、本実施形態に係る磁気検出装置１は、例えば、内燃機関であるエンジンのクランク軸に固定されたギヤ２の外周部に配置されている。また、磁気検出装置１は、ギヤ２の回転数（回転角度）を検出するように構成されている。
【００１９】
具体的に、磁気検出装置１は、センサチップ１０、回路チップ２０、磁石３０、ハウジング４０、及びターミナル５０を備えて構成されている。
【００２０】
図２に示されるように、センサチップ１０は、基板１１、絶縁膜１２、磁気抵抗素子１３、及び磁気抵抗部１４を有している。基板１１はシリコン基板等の板状の半導体基板である。図３に示されるように、絶縁膜１２は基板１１の上に形成されている。絶縁膜１２の表面が基板１１の一面１１ａに対応している。
【００２１】
磁気抵抗素子１３は、絶縁膜１２の上に形成された第１磁気抵抗薄膜１５が所定のパターンにレイアウトされることで構成されている。一方、磁気抵抗部１４は、絶縁膜１２の上に形成された第２磁気抵抗薄膜１６が所定のパターンにレイアウトされることで構成されている。第１磁気抵抗薄膜１５及び第２磁気抵抗薄膜１６は、Ｎｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ等の磁性体材料から形成されている。
【００２２】
そして、図２に示されるように、第１磁気抵抗薄膜１５は、第１パターン１５ａと第２パターン１５ｂとに分割されて構成されている。第１パターン１５ａ及び第２パターン１５ｂは、ブリッジ回路を構成するように電気的に接続されている。そして、磁気抵抗素子１３は、第１パターン１５ａ及び第２パターン１５ｂが磁場の影響を受けたときの抵抗値の変化に基づいて検出信号を出力する。すなわち、磁気抵抗素子１３は、バイアス磁界の変化（磁気ベクトルの変化）に応じて抵抗値が変化するセンシング部（ゲージ）を構成している。
【００２３】
また、第２磁気抵抗薄膜１６は、第３パターン１６ａと第４パターン１６ｂとに分割されて構成されている。第３パターン１６ａ及び第４パターン１６ｂはサージ等のノイズから磁気抵抗素子１３等を保護するための抵抗回路を構成している。なお、第４パターン１６ｂは磁気的な影響の対称性を確保するためのダミー抵抗である。
【００２４】
ここで、基板１１の一面１１ａの長辺を二等分する中心線１１ｂに対して一方の領域を第１領域１１ｃとし、この第１領域１１ｃに隣接する他方の領域を第２領域１１ｄとする。すなわち、中心線１１ｄは基板１１の一面１１ａの面方向に延びる直線である。そして、第１パターン１５ａ及び第３パターン１６ａは第１領域１１ｃに配置され、第２パターン１５ｂ及び第４パターン１６ｂは第２領域１１ｄに配置されている。
【００２５】
また、第１パターン１５ａ及び第２パターン１５ｂの各エリアは、中心線１１ｂに対して線対称となる位置に配置されている。第３パターン１６ａ及び第４パターン１６ｂの各エリアについても同様に、基板１１の一面１１ａにおいて、中心線１１ｂに対して線対称となる位置に配置されている。本実施形態では、第３パターン１６ａ及び第４パターン１６ｂが第１パターン１５ａ及び第２パターン１５ｂを挟むように、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂが基板１１の一面１１ａに配置されている。例えば、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂは図示しない複数の直線状の抵抗部の組み合わせによってレイアウトされている。
【００２６】
さらに、図３に示されるように、センサチップ１０は、第１磁気抵抗薄膜１５及び第２磁気抵抗薄膜１６を覆うように基板１１の一面１１ａに形成された保護膜１７を有している。なお、センサチップ１０は、図２及び図３で示された構成以外にも配線パターンや所望の処理を行う回路等が形成されている。また、図２では保護膜１７を省略している。
【００２７】
図１に示された回路チップ２０は、センサチップ１０から入力した検出信号を処理する回路部を有するものである。回路部は、磁気抵抗素子１３のブリッジ回路に対して電源を供給すると共に、検出信号の差動増幅や２値化等の各種処理を行うように構成されている。
【００２８】
磁石３０は、センサチップ１０に形成されたセンシング部に対して、バイアス磁界を付与するものである。磁石３０は、センサチップ１０の近傍に配置されている。磁石３０の形状や構成材料は特に限定されるものではなく、その配置もセンサチップ１０の近傍であれば良い。磁石３０は断面円形状の中空部を有する円筒状に形成されている。そして、磁石３０は筒内にセンサチップ１０及び回路チップ２０を収容した状態で、ハウジング４０の内部に固定されている。
【００２９】
ハウジング４０は、磁気検出装置１の外観をなすものである。ハウジング４０は、樹脂やセラミック等の非磁性材料を用いて有底筒状に形成されたカバー部材６０と、樹脂等の非磁性かつ絶縁性の材料からなり、カバー部材６０に組み付けられた状態でカバー部材６０の開口端を塞ぐ蓋材７０と、を有して構成されている。ハウジング４０は、これらカバー部材６０及び蓋材７０によって構成された内部空間に上述の磁石３０、センサチップ１０、及び回路チップ２０を収容している。
【００３０】
また、蓋材７０は、カバー部材６０の内方に突出する態様で延設された板状の突出部７１を有している。この突出部７１に、ベアチップ状態のセンサチップ１０及び回路チップ２０がマウントされている。
【００３１】
ターミナル５０は、回路チップ２０と外部とを電気的に接続する端子部品である。ターミナル５０は、蓋材７０を貫通するように蓋材７０に固定されている。これにより、ターミナル５０の一端がハウジング４０の内部空間に位置すると共に、ターミナル５０の他端がハウジング４０の外部に露出する。
【００３２】
本実施形態では、ターミナル５０は、電源端子５１、ＧＮＤ端子５２、及び出力端子５３の３本によって構成されている。そして、センサチップ１０と回路チップ２０とがワイヤ８０を介して電気的に接続され、回路チップ２０とターミナル５０とがワイヤ９０を介して電気的に接続されている。以上が、本実施形態に係る磁気検出装置１の全体構成である。
【００３３】
磁気検出装置１は次のように動作する。まず、ギヤ２が回転すると、磁気抵抗素子１３が磁場の変化の影響を受ける。このため、第１パターン１５ａ及び第２パターン１５ｂによって構成されたブリッジ回路の各中点の電圧が変化する。したがってセンサチップ１０は当該電圧を磁気信号として出力する。一方、回路チップ２０は、磁気信号を差動増幅して磁気信号の振幅と閾値とを比較し、Ｈｉ／Ｌｏの角度信号を取得する。この後、例えばＨｉ／Ｌｏの角度信号によってトランジスタを駆動することにより、Ｈｉ／Ｌｏの出力信号を外部に出力する。
【００３４】
次に、センサチップ１０の製造方法の概略を、図４を参照して説明する。ウェハ段階では、ウェハ１００を用意し、このウェハ１００に絶縁膜１２を形成する。また、絶縁膜１２の上に磁性体薄膜を形成し、磁性体薄膜に対してフォトリソグラフィー及びエッチングを行う。これにより、第１磁気抵抗薄膜１５及び第２磁気抵抗薄膜１６を同時に成膜する。また、このような熱処理により第１磁気抵抗薄膜１５及び第２磁気抵抗薄膜１６は温度等のストレスを受ける。したがって、ウェハ段階において磁気抵抗素子１３の出力値は第１の変動を起こす。この後、保護膜１７等を形成することでウェハ１００が完成となる。
【００３５】
ＡＳＳＹ段階では、ウェハ１００をダイシングカットすることでセンサチップ１０を得る。また、このセンサチップ１０を回路チップ２０等の他の部品と組み合わせる。これにより、ＡＳＳＹとしての磁気検出装置１が完成する。そして、磁気検出装置１は使用される環境に応じて温度等のストレスを受ける。したがって、ＡＳＳＹ段階において磁気抵抗素子１３の出力値は第２の変動を起こす。
【００３６】
センサチップ１０は上記のような温度等のストレスを重ねることで、磁気抵抗素子１３の出力値にオフセット変動量を生じさせる。これは、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂにおける磁気モーメントが変化しているためであると考えられる。したがって、発明者らは、磁気抵抗素子１３の出力値のオフセット変動量を小さくするための条件、すなわち磁気抵抗素子１３及び磁気抵抗部１４の磁気形状依存の耐久変動量（磁気モーメントの変化）の定量化について検討を行った。つまり、以下では、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂを図２に示されるように配置した理由について説明する。
【００３７】
まず、発明者らは、素子形状の定量化を行った。具体的には、図５に示されるように、「ｍ１」と「ｍ２」の各磁荷要素１１０が真空中で距離ｒだけ離れているときに各磁荷要素１１０に働く磁気力Ｆは、
【００３８】
【数１】
2015121448.tif 000003
で表される。数１のｍ１及びｍ２は各磁荷要素１１０の磁気モーメントを示している。また、数１における矢印の記号はベクトルであることを示している。このように、各磁荷要素１１０が磁気力Ｆで干渉し合う。なお、μ0は真空中の透磁率である。
【００３９】
上述のように、磁気抵抗素子１３及び磁気抵抗部１４は磁性体薄膜によって形成されている。このため、磁性体薄膜の一部と他の部分との間で磁気力Ｆが働く。数１に示されるように、各磁荷要素１１０が持つ磁気モーメントの向きに応じて磁気力Ｆが異なってくる。
【００４０】
そこで、図６に示されるように、第１パターン１５ａ及び第２パターン１５ｂを、複数の微小要素１２０に分割する。また、各微小要素１２０に対して番号を振る。図６には示されていないが、第３パターン１６ａ及び第４パターン１６ｂについても複数の微小要素１２０に分割する。なお、図６では第１パターン１５ａ及び第２パターン１５ｂの一部が示されている。
【００４１】
例えば、第２パターン１５ｂのうちｊ番目の微小要素１２０から第１パターン１５ａのうちｉ番目の微小要素１２０に働く磁気力Ｆijは、
【００４２】
【数２】
2015121448.tif 000004
となる。ｍiは第１パターン１５ａのうちｉ番目の微小要素１２０の磁気モーメントを示し、ｍjは第２パターン１５ｂのうちｊ番目の微小要素１２０磁気モーメントを示している。このように、２つの微小要素１２０の間に磁気力Ｆijが働く。
【００４３】
そして、第１パターン１５ａを構成する一つの微小要素１２０が他の全ての微小要素１２０から受ける磁気力を第１微小磁気力と定義する。ここで、「他の全ての微小要素１２０」とは、第１パターン１５ａを構成する一つの微小要素１２０を除いた他の全ての微小要素１２０をいう。言い換えると、「他の全ての微小要素１２０」は、第１パターン１５ａのうち一つの微小要素１２０を除いた残りの微小要素１２０、第２パターン１５ｂの全ての微小要素１２０、第３パターン１６ａの全ての微小要素１２０、第４パターン１６ｂの全ての微小要素１２０を含んでいる。
【００４４】
したがって、第１パターン１５ａを構成する一つの微小要素１２０と周囲の微小要素１２０との間に働く第１微小磁気力は、
【００４５】
【数３】
2015121448.tif 000005
となる。そして、第１パターン１５ａを構成する微小要素１２０全てについて第１微小磁気力が足し合わされることで、第１合算磁気力が得られる。
【００４６】
上記と同様に、第２パターン１５ｂを構成する一つの微小要素１２０が他の全ての微小要素１２０から受ける磁気力を第２微小磁気力と定義する。「他の全ての微小要素１２０」は上記と同じである。すなわち、「他の全ての微小要素１２０」は、第２パターン１５ｂのうち一つの微小要素１２０を除いた残りの微小要素１２０、第１パターン１５ａの全ての微小要素１２０、第３パターン１６ａの全ての微小要素１２０、第４パターン１６ｂの全ての微小要素１２０を含んでいる。
【００４７】
第２微小磁気力についても数３と同様に算出される。また、第２パターン１５ｂを構成する微小要素１２０全てについて第２微小磁気力が足し合わされることで、第２合算磁気力が得られる。
【００４８】
上記の各微小磁気力や各合算磁気力は、これらを求めるように設計されたプログラムを電子計算機に実行させることによって取得することができる。
【００４９】
続いて、発明者らは、３つの水準について検討した。図７に示されるように、１つのセンサチップ１０には、磁気抵抗素子１３を構成する第１パターン１５ａ及び第２パターン１５ｂが配置されていると共に、磁気抵抗部１４を構成する第３パターン１６ａが配置されている。第１パターン１５ａ及び第２パターン１５ｂは中心線１１ｂに対して非対称に配置されている。第３パターン１６ａは対となるパターンが無いので、中心線１１ｂに対して非対称に配置されていると言える。このようなセンサチップ１０がウェハ１００に多数形成されているとする。すなわち、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａがウェハ１００内及びセンサチップ１０内において非対称に配置されたものをＡ水準とする。
【００５０】
なお、ウェハ１００及びセンサチップ１０において、ウェハ１００の表面の面方向においてセンサチップ１０の中心線１１ｂに平行な方向をＹ軸とし、このＹ軸に垂直な方向をＸ軸とする。図９及び図１１についても同様である。
【００５１】
そして、Ａ水準について、上述の数１〜数３を用いて第１パターン１５ａの第１合算磁気力及び第２パターン１５ｂの第２合算磁気力をそれぞれ算出した。また、第１領域１１ｃに配置された第１パターン１５ａの第１合算磁気力をウェハ１００に形成された全てのセンサチップ１０について足し合わせた。この足し合わせの総和を「左ウェハ」とする。すなわち、「左ウェハ」とは、ウェハ１００の状態で一つのセンサチップ１０の第１パターン１５ａが受ける磁気力である。
【００５２】
同様に、第２領域１１ｄに配置された第２パターン１５ｂの第２合算磁気力をウェハ１００に形成された全てのセンサチップ１０について足し合わせた。この足し合わせの総和を「右ウェハ」とする。すなわち、「右ウェハ」とは、ウェハ１００の状態で一つのセンサチップ１０の第２パターン１５ｂが受ける磁気力である。
【００５３】
図８に示されるように、ウェハ１００の状態では、Ｙ軸方向においては左ウェハの磁気力と左ウェハの磁気力とはほぼ同じである。しかし、Ｘ軸方向において、左ウェハの磁気力が右ウェハの磁気力よりも大きな磁気力を持っている。したがって、ウェハ１００の状態では、第１パターン１５ａが受ける磁気力と第２パターン１５ｂが受ける磁気力とのバランスは良くない。
【００５４】
また、第１領域１１ｃに配置された第１パターン１５ａの第１合算磁気力を一つのセンサチップ１０について足し合わせた。この足し合わせの総和を「左チップ」とする。すなわち、「左チップ」とは、一つのセンサチップ１０の状態で第１パターン１５ａが受ける磁気力である。
【００５５】
同様に、第２領域１１ｄに配置された第２パターン１５ｂの第２合算磁気力を一つのセンサチップ１０について足し合わせた。この足し合わせの総和を「右チップ」とする。すなわち、「右チップ」とは、一つのセンサチップ１０の状態で第２パターン１５ｂが受ける磁気力である。
【００５６】
そして、図８に示されるように、右チップの磁気力及び左チップの磁気力の両方がＸ軸方向において同じ方向に偏っている。また、右チップの磁気力と左チップの磁気力との差（０．３４）が大きくなっている。したがって、センサチップ１０の状態においても、第１パターン１５ａが受ける磁気力と第２パターン１５ｂが受ける磁気力とのバランスは良くない。
【００５７】
図９に示されるように、１つのセンサチップ１０には、磁気抵抗素子１３を構成する第１パターン１５ａ及び第２パターン１５ｂが中心線１１ｂに対して線対称に配置されていると共に、磁気抵抗部１４を構成する第３パターン１６ａが配置されている。第３パターン１６ａは対となるパターンが無いだけでなく、隣接するセンサチップ１０の第３パターン１６ａに対してパターンエリアのサイズが異なる。したがって、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａがウェハ１００内では非対称であり、センサチップ１０内で対称配置になっている。この配置をＢ水準とする。
【００５８】
そして、Ｂ水準において、上述のように、左ウェハ、右ウェハ、左チップ、及び右チップの各磁気力を算出した。その結果を図１０に示す。図１０に示されるように、センサチップ１０の状態では、Ａ水準よりも右チップの磁気力と左チップの磁気力との差（０．１５）が小さくなっている。一方、ウェハ１００の状態では、Ａ水準と同様に第１パターン１５ａと第２パターン１５ｂは全く異なる磁気力を受けている。したがって、ウェハ１００及びセンサチップ１０の両方の状態で磁気力のバランスが良いとは言えない。
【００５９】
図１１に示されるように、１つのセンサチップ１０には、磁気抵抗素子１３を構成する第１パターン１５ａ及び第２パターン１５ｂが中心線１１ｂに対して線対称に配置されている。また、磁気抵抗部１４を構成する第３パターン１６ａ及び第４パターン１６ｂが中心線１１ｂに対して線対称に配置されている。すなわち、ダミー抵抗である第４パターン１６ｂを導入した。したがって、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂがウェハ１００内及びセンサチップ１０内で対称配置になっている。この配置をＣ水準とする。
【００６０】
そして、Ｃ水準において、上述のように、左ウェハ、右ウェハ、左チップ、及び右チップの各磁気力を算出した。その結果を図１２に示す。図１２に示されるように、ウェハ１００の状態では、左ウェハと右ウェハの各磁気力がほぼ対称になっている。同様に、センサチップ１０の状態においても、左チップと右チップの各磁気力の差（０．０２）がＢ水準よりも小さくなっている。これは、第１パターン１５ａを構成する微小要素１２０全てについて第１微小磁気力が足し合わされた第１合算磁気力と、第２パターン１５ｂを構成する微小要素１２０全てについて第２微小磁気力が足し合わされた第２合算磁気力と、が等しくなるように、ウェハ１００に複数の磁気抵抗素子１３を形成した結果である。したがって、Ｃ水準ではウェハ１００及びセンサチップ１０の両方の状態で磁気力のバランスが良いと言える。
【００６１】
さらに、発明者らは、上記のＡ水準、Ｂ水準、及びＣ水準の各センサチップ１０において、出力に含まれるオフセット変動量を調べた。その結果を図１３に示す。なお、図１３のグラフの横軸は、磁気力を面積で割って得られた磁気ベクトルを示している。図１３に示されるように、ウェハ１００内及びセンサチップ１０内で非対称配置のＡ水準のオフセット変動量が最も大きくなった。一方、ウェハ１００内及びセンサチップ１０内で対称配置のＣ水準のオフセット変動量が最も小さくなった。
【００６２】
また、発明者らは、Ａ水準及びＣ水準の各センサチップ１０に対して例えば１５０℃の温度ストレスを与えた状態でオフセット変動量の変化を調べた。Ａ水準に係る結果を図１４に示し、Ｃ水準に係る結果を図１５に示す。
【００６３】
図１４に示されるように、Ａ水準のセンサチップ１０では、時間の経過と共にオフセット変動量が大きくなる。これに対し、図１５に示されるように、Ｃ水準のセンサチップ１０では、時間が経過してもオフセット変動量は小さい。この結果からも、Ｃ水準の配置すなわち図２に示された配置が磁気的に最も安定していると考えられる。
【００６４】
以上により、上述の図２に示されるように、中心線１１ｂに対して各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂを配置することにより、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの磁気力の影響を最も安定させることができる。ここで、中心線１１ｂに対する対称性は、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの配置の対称性ではない。第１領域１１ｃに配置された第１パターン１５ａ及び第３パターン１６ａの磁気力の影響と、第２領域１１ｄに配置された第２パターン１５ｂ及び第４パターン１６ｂの磁気力の影響と、が対称になっていることを意味する。言い換えると、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの各磁気エネルギーの和が最小となるように、磁気モーメントが配列していると言える。
【００６５】
このように、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの全体の磁気モーメントのバランスが取られているので、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂの各磁気エネルギーの安定状態を維持することができる。すなわち、各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂが磁気とは異なる物理量を受けたときに互いに磁気的な相互作用を生じにくくすることができる。したがって、磁気とは異なる物理量によって磁気抵抗素子１３の抵抗値が変動することを抑制することができる。
【００６６】
特に、車両のエンジン周りは高温の環境である。このような環境に磁気検出装置１が配置されたとしても、周囲の温度等のストレスによって磁気抵抗素子１３のオフセット変動量を抑制することができる。つまり、磁気検出装置１の出力の精度を確保することができる。
【００６７】
また、製造段階のウェハ１００の状態で、第１パターン１５ａが受ける磁気的な影響と、第２パターン１５ｂが受ける磁気的な影響と、が対称となるように各パターン１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂをレイアウトしている。このため、製造段階から磁気抵抗素子１３の抵抗値が変動することを抑制することができる。
【００６８】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示された磁気検出装置１の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、磁気抵抗素子１３を構成する第１パターン１５ａ及び第２パターン１５ｂによって磁気抵抗部１４である第３パターン１６ａ及び第４パターン１６ｂを挟んだ配置になっていても良い。この場合、第１領域１１ｃにおいて第１パターン１５ａを構成する微小要素１２０全てについて第１微小磁気力が足し合わされた第１合算磁気力と、第２領域１１ｄにおいて第２パターン１５ｂを構成する微小要素１２０全てについて第２微小磁気力が足し合わされた第２合算磁気力と、が等しくなるように、基板１１の一面１１ａに配置されていれば良い。
【００６９】
また、センサチップ１０は磁気抵抗部１４を備えていたが、これは構成の一例である。したがって、センサチップ１０は磁気抵抗部１４を備えていない構成でも良い。この場合、磁気抵抗部１４を構成する第３パターン１６ａ及び第４パターン１６ｂはセンサチップ１０に設けられないので、第１パターン１５ａの磁気力の影響と第２パターン１５ｂの磁気力の影響とが対称になるように磁気抵抗素子１３が形成されていれば良い。
【００７０】
また、上述の磁気検出装置１はギヤ２の回転数（回転角度）を検出するものとして構成されていたが、車両の速度を検出する車速センサとして構成されたものでも良い。この場合、磁気検出装置１は、車両のスピードメータの車速表示に利用される。さらに、磁気検出装置１の用途は車両に限定されず、温度等のストレスを受ける環境で広く利用される。
【符号の説明】
【００７１】
１１    基板
１１ａ  一面
１１ｂ  中心線
１１ｃ  第１領域
１１ｄ  第２領域
１３    磁気抵抗素子
１５    第１磁気抵抗薄膜
１５ａ  第１パターン
１５ｂ  第２パターン
１２０  微小要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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