(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサであって、シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサと、キャリブレーションコイルまたは／および初期化コイルとを備え、
前記シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサは、基板上に設置された、軟質強磁性磁束コンセントレータと磁気抵抗検知ユニットアレイとを備え、
前記軟質強磁性磁束コンセントレータは細長く、Ｙ方向に沿った長軸とＸ方向に沿った短軸とを有し、
すべての前記磁気抵抗検知ユニットはＴＭＲ検知ユニットであり、ピン止め層の磁化方向はすべてが前記Ｘ方向に沿い、その自由層の磁化方向はすべてが前記Ｙ方向に沿い、前記磁気抵抗検知ユニットは、前記Ｙ方向に沿った、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングとプル磁気抵抗検知ユニットストリングとを形成するように電気的に接続され、それらはそれぞれ、対応する軟質強磁性磁束コンセントレータの表面の上部または下部にＹ軸中心線の両側に設置され、前記Ｙ軸中心線から同じ距離を有し、前記プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよび前記プル磁気抵抗検知ユニットストリングは、プッシュ−プル磁気抵抗センサを形成するように電気的に接続され、
Ｚ方向外部磁場が測定される場合、前記軟質強磁性磁束コンセントレータが前記Ｚ方向外部磁場を、前記ピン止め層の前記磁化方向にパラレルおよびアンチパラレルであり、同一の振幅を有し、前記プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングと前記プル磁気抵抗検知ユニットストリングとにそれぞれ印加される、２つの磁場成分へと歪ませ、
前記キャリブレーションコイルを備えた構成の場合には、前記キャリブレーションコイルは、前記プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングと前記プル磁気抵抗検知ユニットストリングとにパラレルなストレートワイヤを備え、前記プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングと前記プル磁気抵抗検知ユニットストリングとでそれぞれキャリブレーション磁場を発生させ、前記キャリブレーション磁場は、同一の強度を有するが前記ピン止め層の前記磁化方向にそれぞれパラレルなおよびアンチパラレルな磁場成分を有し、
前記初期化コイルを備えた構成の場合には、前記初期化コイルは、前記磁気抵抗検知ユニットの前記ピン止め層の前記磁化方向にパラレルなストレートワイヤを備え、すべての前記磁気抵抗検知ユニットで前記自由層の前記磁化方向にパラレルな磁場成分を有する均一な初期化磁場を発生させる、シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【請求項２】
前記キャリブレーションコイルは、平面キャリブレーションコイルであり、前記平面キャリブレーションコイルの前記ストレートワイヤは、前記プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングと前記プル磁気抵抗検知ユニットストリングとに一対一で対応し、前記軟質強磁性磁束コンセントレータの前記Ｙ軸中心線の、それぞれ前記プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよび前記プル磁気抵抗検知ユニットストリングと同じ側に設置され、前記プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングに対応する前記ストレートワイヤと前記プル磁気抵抗検知ユニットストリングに対応する前記ストレートワイヤは、反対方向の電流を有する、請求項１に記載のキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【請求項３】
前記平面キャリブレーションコイルの前記ストレートワイヤと前記軟質強磁性磁束コンセントレータの前記Ｙ軸中心線との間の距離は、０から（１／２＊Ｌｘ＋１／２＊Ｌｇａｐ）であり、Ｌｘは前記磁束コンセントレータの幅であり、Ｌｇａｐは隣接する磁束コンセントレータ間の間隙の幅である、請求項２に記載のキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【請求項４】
前記平面キャリブレーションコイルの前記ストレートワイヤと前記対応する軟質強磁性磁束コンセントレータの前記Ｙ軸中心線との間の前記距離が０から１／２＊Ｌｘである場合、前記平面コイルは、前記シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサの前記基板の上部および磁気抵抗検知ユニットの下部、磁気抵抗検知ユニットと軟質強磁性磁束コンセントレータとの間、または軟質強磁性磁束コンセントレータの上部に設置される、請求項３に記載のキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【請求項５】
前記平面キャリブレーションコイルの前記ストレートワイヤと前記対応する軟質強磁性磁束コンセントレータの前記Ｙ軸中心線との間の前記距離が１／２＊Ｌｘから（１／２＊Ｌｘ＋１／２＊Ｌｇａｐ）である場合、前記平面キャリブレーションコイルは、前記シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサの前記基板の上部および磁気抵抗検知ユニットの下部、磁気抵抗検知ユニットと軟質強磁性磁束コンセントレータとの間、または軟質強磁性磁束コンセントレータ間の間隙に設置される、請求項３に記載のキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【請求項６】
前記キャリブレーションコイルは、前記軟質強磁性磁束コンセントレータおよび前記磁気抵抗検知ユニットの周りに巻き付けられた三次元キャリブレーションコイルであり、
前記三次元キャリブレーションコイルは、互いに電気的に直列に接続された複数の三次元キャリブレーションサブコイルを備え、前記軟質強磁性磁束コンセントレータ、前記プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング、および前記プル磁気抵抗検知ユニットストリングの各々は、前記三次元キャリブレーションサブコイルの１つに対応し、
前記三次元キャリブレーションサブコイルは、前記軟質強磁性磁束コンセントレータの前記Ｙ軸中心線にパラレルなストレートワイヤの第１のグループおよびストレートワイヤの第２のグループを備え、ストレートワイヤの前記第１のグループおよびストレートワイヤの前記第２のグループは、前記軟質強磁性磁束コンセントレータの前記Ｙ軸中心線の両側に対称に分布させられ、
ストレートワイヤの前記第１のグループ／第２のグループは、２つのストレートワイヤを備え、ストレートワイヤの前記第１のグループ／第２のグループの前記２つのストレートワイヤはそれぞれ、前記軟質強磁性磁束コンセントレータまたは前記プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよび前記プル磁気抵抗検知ユニットストリングの表面上に設置され、
ストレートワイヤの前記第１のグループにおける１つのストレートワイヤとストレートワイヤの前記第２のグループにおける１つのストレートワイヤは、前記Ｙ軸中心線に対し対称であり、前記プッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング間のエリアに分布させられ、ストレートワイヤの前記第１のグループにおける他のストレートワイヤとストレートワイヤの前記第２のグループにおける他のストレートワイヤは、前記Ｙ軸中心線に対し対称であり、前記プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよび前記プル磁気抵抗検知ユニットストリングの外側のエリアに分布させられ、
ストレートワイヤの前記第１のグループは、第１の三次元ソレノイドコイルを形成し、ストレートワイヤの前記第２のグループは、第２の三次元ソレノイドコイルを形成し、前記第１および第２の三次元ソレノイドコイルは、反対の巻き付け方向を有し、互いに電気的に直列に接続され、前記三次元ソレノイドコイルの一方は、前記Ｘ方向にパラレルな磁場を発生させ、他方は−Ｘ方向の磁場を発生させる、請求項１に記載のキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【請求項７】
前記初期化コイルは、平面初期化コイルであり、前記平面初期化コイルは、前記軟質強磁性磁束コンセントレータの前記Ｙ軸中心線に対し垂直な、電気的に直列に接続された、複数のストレートワイヤを備え、前記ストレートワイヤは、前記Ｘ軸方向に沿った前記Ｚ軸線形センサの磁気抵抗検知ユニット列の真上または真下に設置され、同一の電流方向を有する、請求項１に記載のキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【請求項８】
前記初期化コイルは、三次元初期化コイルであり、前記三次元初期化コイルは、前記Ｘ軸方向に沿った前記磁気抵抗検知ユニットアレイの磁気抵抗検知ユニット列にパラレルな、複数の、ストレートワイヤの第１のグループとストレートワイヤの第２のグループとを備え、
ストレートワイヤの前記第１のグループおよびストレートワイヤの前記第２のグループはそれぞれ、前記軟質強磁性磁束コンセントレータおよび前記磁気抵抗検知ユニットの表面上に設置され、ストレートワイヤの前記第１のグループおよびストレートワイヤの前記第２のグループは、反対の電流方向を有し、ソレノイドコイルを形成するように接続される、請求項１に記載のキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【請求項９】
前記初期化コイルおよび前記キャリブレーションコイルは高導電性材料で作られ、前記高導電性材料はＣｕ、Ａｕ、またはＡｇである、請求項１から８のいずれかに記載のキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【請求項１０】
前記初期化コイル／キャリブレーションコイルおよび前記シングルチップＺ軸磁気抵抗センサは、電気絶縁材料を使用することにより分離され、前記絶縁材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ポリイミド、またはフォトレジストである、請求項９に記載のキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【請求項１１】
前記キャリブレーションコイルは、正のポートおよび負のポートを備え、電流が前記正のポートおよび前記負のポートを通過するとき、それにより発生させられるキャリブレーション磁場の振幅は、前記プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよび前記プル磁気抵抗検知ユニットストリングの線形動作エリア内である、請求項１から６のいずれかに記載のキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【請求項１２】
前記キャリブレーションコイルにおける電流は、設定された電流値または設定された複数の電流値である、請求項１１に記載のキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【請求項１３】
前記初期化コイルは２つのポートを備え、前記初期化磁場の大きさは、前記自由層の飽和磁場値より高い、請求項１、７、または８に記載のキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【請求項１４】
前記初期化コイルにおける電流は、パルス電流またはＤＣ電流である、請求項１３に記載のキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気センサの分野に関し、特に、キャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気トンネル接合（ＭＴＪ）センサは、高感度、小型、低コスト、低電力消費、等といった点で有利である。ＭＴＪセンサは高い磁気抵抗を有し、それは標準的な半導体製造工程に適合する。しかしながら高性能のＭＴＪ線形磁場センサを作製するための方法は、未だ十分に開発されていない。特に、温度依存性およびヒステリシスを効果的に制御することは困難である。
【０００３】
磁場センサは、個々の磁気抵抗素子から成る。実際の応用中、磁気抵抗素子は一般的に、オフセットをなくし、感度を高め、温度依存性を補償するために、ブリッジを形成するように接続される。ブリッジ構造はある程度まで温度依存性を補償できる。しかしながら、センサの磁気抵抗器の固有磁気性能の温度への依存性は完全には抑制されないであろう。高精密な測定のためには、実際の性能条件下で感度をキャリブレートする必要があり、この目的は、センサの検知方向に沿って磁場を発生させるためにチップレベルのキャリブレーションコイルを使用することにより達成できる。
【０００４】
加えて、磁気抵抗センサは強磁性検知素子から成るので、出力曲線は非線形である。ヒステリシスの発生が、検知素子および他のパーツ（たとえば、磁気遮蔽層または磁束コンセントレータ層）内のドメイン壁の移動により引き起こされる。上記問題を解消するため、高性能の磁気抵抗センサは一般的に、磁気ドメインをなくすために検知素子のための周期的な飽和の場を提供するために別のコイルを必要とし、このコイルは初期化コイルと呼ばれる。
【０００５】
特許文献１は図１に示すように、Ｚ方向、すなわち基板に垂直な方向の外部磁場を測定するためのシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサを公表した。シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサは、基板１と、基板１上に設置され、Ｙ軸方向である長さ方向とＸ軸方向である幅方向とを有する、複数の細長い軟質強磁性磁束コンセントレータ２と、軟質強磁性磁束コンセントレータ２の上面または下面上に設置された磁気抵抗検知ユニットアレイ４および５とを含む。磁気抵抗検知ユニットアレイは、Ｙ軸方向に沿ったプッシュ磁気抵抗ユニットストリング４とプル磁気抵抗ユニットストリング５とに配列され、それらはそれぞれ、軟質強磁性磁束コンセントレータ２のＹ軸中心線３の両側に設置され、Ｙ軸中心線から同じ距離を有する。プッシュ磁気抵抗ユニットストリング４とプル磁気抵抗ユニットストリング５は、プッシュ−プルブリッジを形成するように電気的に接続される。磁気抵抗検知ユニットのピン止め層の方向および磁場検知方向は、Ｘ軸方向に沿う。外部磁場がＺ軸方向に印加される場合、軟質強磁性磁束コンセントレータ２がＺ方向磁場を、同一の振幅を有する反対向きの方向のＸ軸および−Ｘ軸磁場成分を有する２つの磁場成分へと歪ませる。この２つの検知方向磁場がプッシュ磁気抵抗ストリング４およびプル磁気抵抗ストリング５に印加され、それによりプッシュ−プル磁気抵抗センサを形成する。
【０００６】
図２は、シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサの横断面図である。プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５が基板１上に設置されていることが理解され得る。軟質強磁性磁束コンセントレータ２は、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５の上部に設置される。そのうえ、シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサはさらに、電極６と、層の間に設置され、磁気抵抗検知ユニットの電極を磁気抵抗検知ユニット４、５および軟質強磁性磁束コンセントレータ２から分離するように構成された、絶縁層７および８と、デバイス全体を保護するように構成されたパシベーション層９とを含む。
【０００７】
図１および図２に示されたシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサにおける磁気抵抗検知ユニットストリング４および５は、ＴＭＲ磁気抵抗検知ユニットであり、各々が自由層、ピン止め層、および中心障壁層を含む。自由層の最初の磁化方向はＹ軸方向であり、ピン止め層の磁化方向、すなわち磁場検知方向は、Ｘ軸方向である。上述したシングルチップＺ軸磁気抵抗センサはＺ軸磁場成分を効果的に測定できるが、それは以下の問題を有する。
【０００８】
１）ウェハテストステージにおいて、電磁コイルおよび電磁コイル電源を含む複雑なＺ方向外部磁場発生系が設計される必要がある。そのうえ、電磁コイル系がプローブプラットフォームと一緒に移動する必要があり、それにより測定のためのコストを増大させ、測定の効率に影響を及ぼす。
【０００９】
２）電磁コイル系の磁場の印加および位置決めが非精密であり、測定の精密さに影響を及ぼす。
【００１０】
３）磁気ドメインが自由層の軟質強磁性薄膜中に存在し、外部磁場が印加された場合、磁気ドメインの移動が不可逆である。結果として、外部磁場が除去された後、自由層の強磁性薄膜はその最初の状態に戻ることができない。結果として、ヒステリシスが生成され、センサの繰り返し精度を保証することを難しくする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】中国特許出願第２０１３１０４０９４４６．５号明細書
【発明の概要】
【００１２】
上記問題を解決するために、本発明は、キャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサを提供する。上記シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサ構造をベースに、キャリブレーションコイル／初期化コイルがチップ上で組み立てられ、十分な電流がそれを通過することができる。プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングが設置された位置において、同一の大きさを有する電流誘起磁場が、それぞれＸ方向および−Ｘ方向に沿って発生させられる。磁場の大きさは、電流を調節することにより精密に調節され得る。キャリブレーションコイルがＺ軸センサチップ上に設置されるので、測定中、プローブを使用して電流を印加することにより測定を実現することが実行可能であり、それにより測定の効率および精密さを改善する。
【００１３】
同様に、Ｚ軸磁気抵抗センサが外部磁場の影響下で不可逆な磁化状態の変化を有する場合、電流が初期化コイルを通じて提供されることができ、自由層の最初の磁化方向に沿った外部磁場がすべての磁気抵抗検知ユニットで発生させられ、それにより、自由層の磁化状態を回復し、磁場曝露履歴による軟質磁気薄膜の磁化状態への影響をなくす。
【００１４】
本発明に係るキャリブレーション／初期化コイルを有するシングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサは、シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサと、キャリブレーションコイルまたは／および初期化コイルとを含む。シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサは、Ｚ方向磁場を、反対の方向および同一の振幅を有し、Ｘ軸および−Ｘ軸方向の磁場成分を有する、２つの検知方向磁場へと歪ませるための軟質強磁性磁束コンセントレータと、複数の磁気抵抗ユニットを含むアレイとを含む。複数の磁気抵抗ユニットは、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングとプル磁気抵抗検知ユニットストリングとを形成する。
【００１５】
キャリブレーションコイル／初期化コイルはそれぞれ、シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサの磁気抵抗検知ユニットのピン止め層／自由層の磁化方向にパラレルなストレートワイヤを含む。
【００１６】
キャリブレーションコイルは、シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサのプッシュ／プル磁気抵抗検知ユニットストリングで、ピン止め層の方向にパラレルな／アンチパラレルな、同等のキャリブレーション磁場を発生させる。初期化コイルは、シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサのすべての磁気抵抗検知ユニットで、自由層の磁化方向の均一な初期化磁場を発生させる。
【００１７】
キャリブレーションコイルは、平面コイルである。平面キャリブレーションコイルのストレートワイヤは、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングに一対一で対応し、軟質強磁性磁束コンセントレータのＹ軸中心線の、それぞれプッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングと同じ側に設置される。プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングに対応するストレートワイヤとプル磁気抵抗検知ユニットストリングに対応するストレートワイヤは、反対方向の電流を有する。
【００１８】
平面キャリブレーションコイルのストレートワイヤと軟質強磁性磁束コンセントレータのＹ軸中心線との間の距離は、０から（１／２＊Ｌｘ＋１／２＊Ｌｇａｐ）であり、ここでＬｘは、磁束コンセントレータの幅であり、Ｌｇａｐは、磁束コンセントレータ間の間隙の幅である。
【００１９】
平面キャリブレーションコイルのストレートワイヤとＹ軸中心線との間の距離が０から１／２＊Ｌｘである場合、平面コイルは、シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサの基板の上部および磁気抵抗検知ユニットの下部、磁気抵抗検知ユニットと軟質強磁性磁束コンセントレータとの間、または軟質強磁性磁束コンセントレータの上部に設置される。
【００２０】
平面キャリブレーションコイルのストレートワイヤとＹ軸中心線との間の距離が１／２＊Ｌｘから（１／２＊Ｌｘ＋１／２＊Ｌｇａｐ）である場合、平面コイルは、シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサの基板の上部および磁気抵抗検知ユニットの下部、磁気抵抗検知ユニットと軟質強磁性磁束コンセントレータとの間、または軟質強磁性磁束コンセントレータ間の間隙に設置される。
【００２１】
キャリブレーションコイルは、軟質強磁性磁束コンセントレータおよび磁気抵抗検知ユニットの周りに巻き付けられた三次元キャリブレーションコイルである。
【００２２】
三次元キャリブレーションコイルは、直列に接続された複数の三次元キャリブレーションサブコイルを含む。軟質強磁性磁束コンセントレータ、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング、およびプル磁気抵抗検知ユニットストリングの各々は、三次元キャリブレーションサブコイルの１つに対応する。
【００２３】
三次元キャリブレーションサブコイルは、軟質強磁性磁束コンセントレータのＹ軸中心線にパラレルな、ストレートワイヤの第１のグループとストレートワイヤの第２のグループとを含む。ストレートワイヤの第１のグループとストレートワイヤの第２のグループは、軟質強磁性磁束コンセントレータのＹ軸中心線の両側に対称に分布させられる。ストレートワイヤの第１のグループ／第２のグループは、２つのストレートワイヤを含む。ストレートワイヤの第１のグループ／第２のグループの２つのストレートワイヤはそれぞれ、軟質強磁性磁束コンセントレータまたはプッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングの表面上に設置される。ストレートワイヤの第１のグループにおける１つのストレートワイヤとストレートワイヤの第２のグループにおける１つのストレートワイヤは、Ｙ軸中心線に対し対称であり、プッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング間のエリアに分布させられる。ストレートワイヤの第１のグループにおける他のストレートワイヤとストレートワイヤの第２のグループにおける他のストレートワイヤは、Ｙ軸中心線に対し対称であり、プッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングの外部のエリアに分布させられる。Ｙ軸中心線の両側のストレートワイヤの第１のグループとストレートワイヤの第２のグループは各々、三次元ソレノイドコイルを形成する。
【００２４】
２つの三次元ソレノイドコイルは、反対の巻き付け方向を有し、互いに直列に接続される。三次元ソレノイドコイルの１つは、Ｘ方向にパラレルな磁場を発生させ、他の三次元ソレノイドコイルは、−Ｘ方向の磁場を発生させる。
【００２５】
初期化コイルは、平面初期化コイルである。平面初期化コイルは、軟質強磁性磁束コンセントレータのＹ軸中心線に垂直な複数の直列に接続されたストレートワイヤを含む。ストレートワイヤは、Ｘ軸方向に沿ってＺ軸線形センサの磁気抵抗ユニット列の真上または真下に設置され、同一の電流方向を有する。
【００２６】
初期化コイルは、三次元初期化コイルである。三次元初期化コイルは、Ｘ軸方向に沿って磁気抵抗検知ユニットアレイの磁気抵抗ユニット列にパラレルな、複数の、ストレートワイヤの第１のグループとストレートワイヤの第２のグループを含む。ストレートワイヤの第１のグループおよびストレートワイヤの第２のグループはそれぞれ、軟質強磁性磁束コンセントレータおよび磁気抵抗ユニットの表面上に設置される。ストレートワイヤの第１のグループとストレートワイヤの第２のグループは反対の電流方向を有し、ソレノイドコイルを形成するように接続される。
【００２７】
初期化コイルおよびキャリブレーションコイルは、Ｃｕ、Ａｕ、およびＡｇといった高導電性材料で作られる。
【００２８】
初期化コイル／キャリブレーションコイルおよびシングルチップＺ軸磁気抵抗センサは、電気絶縁材料を使用することにより分離される。絶縁材料は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ポリイミド、またはフォトレジストである。
【００２９】
キャリブレーションコイルは、正のポートと負のポートを含む。電流が２つのポートを通過する場合、それにより発生させられるキャリブレーション磁場の振幅は、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングの線形動作エリア内である。
【００３０】
キャリブレーションコイルの電流は、単一の電流値または複数の電流値に設定され得る。
【００３１】
初期化コイルは、２つのポートを含み、初期化磁場の大きさは、自由層の飽和磁場値より高い。
【００３２】
初期化コイルにおける電流は、パルス電流またはＤＣ電流である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサの構造図である。
【図２】シングルチップＺ軸線形磁気抵抗センサの横断面図である。
【図３】平面キャリブレーションコイルの第１のパターンを示す図である。
【図４】平面キャリブレーションコイルの第２のパターンを示す図である。
【図５】平面キャリブレーションコイルの第１の位置を示す図である。
【図６】平面キャリブレーションコイルの第２の位置を示す図である。
【図７】平面キャリブレーションコイルの第３の位置を示す図である。
【図８】平面キャリブレーションコイルの第４の位置を示す図である。
【図９】シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上の平面キャリブレーションコイルの磁力線の第１の分布図である。
【図１０】磁気抵抗検知ユニットの位置での平面キャリブレーションコイルのＸ方向磁場の第１の分布図である。
【図１１】シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上の平面キャリブレーションコイルの磁力線の第２の分布図である。
【図１２】磁気抵抗検知ユニットの位置での平面キャリブレーションコイルのＸ方向磁場の第２の分布図である。
【図１３】シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上の平面キャリブレーションコイルの磁力線の第３の分布図である。
【図１４】磁気抵抗検知ユニットの位置での平面キャリブレーションコイルのＸ方向磁場の第３の分布図である。
【図１５】三次元キャリブレーションコイルの構造図である。
【図１６】三次元キャリブレーションコイルの横断面図である。
【図１７】シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上の三次元キャリブレーションコイルの磁力線の分布図である。
【図１８】磁気抵抗検知ユニットの位置での三次元キャリブレーションコイルのＸ方向磁場の分布図である。
【図１９】平面初期化コイルの構造図である。
【図２０】平面初期化コイルの断面位置を示す第１の図である。
【図２１】平面初期化コイルの断面位置を示す第２の図である。
【図２２】平面初期化コイルの断面位置を示す第３の図である。
【図２３】シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上の平面初期化コイルの磁力線の分布図である。
【図２４】磁気抵抗検知ユニットの位置での平面初期化コイルのＹ方向磁場の分布図である。
【図２５】三次元初期化コイルの構造図である。
【図２６】三次元初期化コイルの断面位置を示す図である。
【図２７】シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上の三次元初期化コイルの磁力線の分布図である。
【図２８】磁気抵抗検知ユニットの位置での三次元初期化コイルのＹ方向磁場の分布図である。
【図２９】シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上の初期化コイルおよびキャリブレーションコイルの第１の横断面図である。
【図３０】シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上の初期化コイルおよびキャリブレーションコイルの第２の横断面図である。
【図３１】シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上の初期化コイルおよびキャリブレーションコイルの第３の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明が、添付図面を参照して、また以下の実施例との組み合わせにより、詳細に説明される。
【実施例１】
【００３５】
図３および図４はそれぞれ、シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上の平面キャリブレーションコイル１０１および１０２の２つの構造分布図である。平面キャリブレーションコイル１０１および１０２は、軟質強磁性磁束コンセントレータのＹ軸中心線３にパラレルな複数のストレートワイヤ１０、１１、１２、および１３を含む。ストレートワイヤ１０、１１、１２、および１３は、軟質強磁性磁束コンセントレータのＹ軸中心線３の両側に設置される。ストレートワイヤ１０および１２は、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４と同じ側に設置され、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４に一対一で対応する。ストレートワイヤ１１および１３は、プル磁気抵抗検知ユニットストリング５と同じ側に設置され、プル磁気抵抗検知ユニットストリング５に一対一で対応する。さらに、図３において、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４に対応するストレートワイヤ１０およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５に対応するストレートワイヤ１１は、Ｙ軸中心線３に対し同じ距離を有する。図４において、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４に対応するストレートワイヤ１２およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５に対応するストレートワイヤ１３もまた、Ｙ軸中心線３に対し同じ距離を有する。
【００３６】
軟質強磁性磁束コンセントレータのＹ軸中心線の両側の１つに設置されたすべてのストレートワイヤは同じ電流方向を有し、反対側に設置されたストレートワイヤのすべては反対の電流方向を有する。図３におけるストレートワイヤ１０とストレートワイヤ１１、ならびに図４におけるストレートワイヤ１２とストレートワイヤ１３は、反対の電流方向を有する。
【００３７】
すべてのストレートワイヤとＹ軸中心線との間の距離は、０から（１／２＊Ｌｘ＋１／２＊Ｌｇａｐ）である。さらに、すべてのストレートワイヤは、軟質強磁性磁束コンセントレータが設置されたエリアに設置され得、すなわち、すべてのストレートワイヤとＹ軸中心線との間の距離は、０から１／２＊Ｌｘであり、すなわち、すべてのストレートワイヤは、３と３１との間および３と３３との間のエリアに設置される。
【００３８】
図３に対応する平面キャリブレーションコイル構造において、ストレートワイヤ１０および１１は、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５の真上または真下に直接的に設置される。
【００３９】
図４に対応する平面キャリブレーションコイルにおいて、ストレートワイヤは、軟質強磁性磁束コンセントレータ間の間隙に設置され、すなわち、ストレートワイヤとＹ軸中心線との間の距離は、１／２＊Ｌｘから（１／２＊Ｌｘ＋１／２＊Ｌｇａｐ）である。図４に示すように、ストレートワイヤ１２および１３は、磁束コンセントレータの両側の間隙に設置され、すなわち、３１と３２との間および３３と３４との間のエリアに設置される。
【００４０】
図５から図８は、シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上の平面キャリブレーションコイル１０１および１０２の可能な位置の横断面図である。図３に例として示された０から１／２＊Ｌｘの平面キャリブレーションコイル１０１のストレートワイヤとＹ軸中心線との間の距離を使用することにより、平面キャリブレーションコイル１０１は、図５に示すように基板１の上部かつプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４と５との間、図６に示すように軟質強磁性磁束コンセントレータ２とプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４および５との間、および図７に示すように軟質強磁性磁束コンセントレータ２の上部に設置され得る。それに対応して、絶縁層８１、８２、および８３が、平面キャリブレーションコイル１０１を周辺層から電気的に分離するようにそれぞれ導入される。
【００４１】
図４に例として示された１／２＊Ｌｘから（１／２＊Ｌｘ＋１／２＊Ｌｇａｐ）の平面キャリブレーションコイル１０２のストレートワイヤとＹ軸中心線との間の距離を使用することにより、図５に示すように基板１の上部かつプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４と５との間に設置されること、図６に示すように軟質強磁性磁束コンセントレータ２とプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４および５との間に設置されることに加えて、平面キャリブレーションコイル１０２はさらに、図８に示すようにプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングの上部および軟質強磁性磁束コンセントレータ２と２’との間の間隙に設置され得る。
【００４２】
図９および図１０はそれぞれ、シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上で図４に示す平面キャリブレーションコイル１０２により発生させられる磁場の磁力線の分布と、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングでのＸ方向に沿った磁場の磁場成分の分布を示す。ストレートワイヤは、２つの隣接する軟質強磁性磁束コンセントレータ２の間の間隙に設置される。プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５のところに設置されたストレートワイヤはそれぞれ、反対方向の磁力線の２つの円周状分布を発生させる。円周状の磁力線は、軟質強磁性磁束コンセントレータ２を通過し、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５に到達し、ここで、ｎ１〜ｎ５はそれぞれ、軟質強磁性磁束コンセントレータ２の中心位置に対応し、ｍ１〜ｍ１０はそれぞれ、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングの位置に対応する。図１０から、磁束コンセントレータ２の中心位置、すなわち位置ｎ１〜ｎ５でのＸ方向磁場成分が０である一方で、磁束コンセントレータ２の表面に設置されたプッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５は、反対のＸ方向磁場成分を有することが理解され得る。すなわち、ｍ１とｍ２は、同一の大きさと反対の方向を有し、ｍ３とｍ４は、同一の大きさと反対の方向を有し、ｍ５とｍ６は、同一の大きさと反対の方向を有し、ｍ７とｍ８は、同一の大きさと反対の方向を有し、ｍ９とｍ１０は、同一の大きさと反対の方向を有する。
【００４３】
図１１および図１２、ならびに図１３および図１４はそれぞれ、図３に示す平面キャリブレーションコイル１０１がプッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５の表面の下部に設置された場合および軟質強磁性磁束コンセントレータ２の表面の上部に設置された場合の、センサの位置での磁力線の分布およびＸ方向磁場成分の分布を示す。
【００４４】
図１１において、平面キャリブレーションコイル１０１は、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング２およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４の真下の位置に設置され、ｎ１１〜ｎ１５はそれぞれ、軟質強磁性磁束コンセントレータ２の中心位置であり、ｍ１１〜ｍ２０はそれぞれ、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングであることが理解され得る。図１２において、磁気抵抗検知ユニットの位置で、およびＸ方向とパラレルに、ｎ１１〜ｎ１５のＸ方向磁場成分は０である一方で、プッシュ磁気抵抗検知ユニットｍ１１とプル磁気抵抗検知ユニットｍ１２だけでなく、ｍ１３とｍ１４、ｍ１５とｍ１６、ｍ１７とｍ１８、およびｍ１９とｍ２０は、同一の大きさと反対の方向のＸ方向磁場成分を有する。
【００４５】
図１３において、平面キャリブレーションコイル１０１は、軟質強磁性磁束コンセントレータ２の表面位置の上部に設置され、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５にそれぞれ対応し、ｎ２１〜２５はそれぞれ、軟質強磁性磁束コンセントレータ２の中心位置であり、ｍ２１〜２５はそれぞれ、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングである。図１４において、磁気抵抗検知ユニットストリングの位置で、ｎ２１〜ｎ２５でのＸ方向磁場成分は０である一方で、プッシュ磁気抵抗ユニット４とプル磁気抵抗ユニット５、すなわち、ｍ２１とｍ２２、ｍ２３とｍ２４、ｍ２５とｍ２６、ｍ２７とｍ２８、およびｍ２９とｍ３０は、同一の大きさと反対の方向のＸ方向磁場成分を有する。２つのケースにおいて、磁力線は、ストレートワイヤを中心に２つの環状リングを形成する。明確に、ストレートワイヤが図１１に示すように軟質強磁性磁束コンセントレータの下部に設置される場合、センサの位置で発生させられるＸ方向磁場成分は、ストレートワイヤが図１３に示すように軟質強磁性磁束コンセントレータの上部に設置される場合のＸ方向磁場成分より明らかに大きい。
【００４６】
したがって、平面キャリブレーションコイルは、電流を調節することによって反対の方向と同一の大きさを有するプッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングの磁場を実現することができ、それにより、Ｚ方向の外部磁場を置き換え、シングルチップＺ軸磁気抵抗センサでのキャリブレーションを実現する。
【実施例２】
【００４７】
図１５は、三次元キャリブレーションコイル１０３の構造図である。プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング５、プル磁気抵抗検知ユニットストリング４、およびその表面上に設置された軟質強磁性磁束コンセントレータ２の各々に対応する、三次元キャリブレーションサブコイルが存在し、三次元キャリブレーションサブコイルが互いに直列に接続されていることが理解され得る。
【００４８】
三次元コイルの各々は、軟質強磁性磁束コンセントレータのＹ軸中心線３にパラレルなストレートワイヤの第１のグループおよびストレートワイヤの第２のグループを含む。ストレートワイヤの第１のグループおよびストレートワイヤの第２のグループは、対応する軟質強磁性磁束コンセントレータのＹ軸中心線３の両側に対称に分布させられる。ストレートワイヤ１４および１６はストレートワイヤの第１のグループを形成し、ストレートワイヤ１５および１７はストレートワイヤの第２のグループを形成する。ストレートワイヤ１４および１５は、軟質強磁性磁束コンセントレータ／プッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングの表面上に設置され、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング５とプル磁気抵抗検知ユニットストリング４との間のエリアに設置され、Ｙ軸中心線３に対し対称である。
【００４９】
ストレートワイヤ１６および１７は、プッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング／軟質強磁性磁束コンセントレータの表面上に設置され、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング５およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４の外側に設置され、Ｙ軸中心線３に対し対称である。Ｙ軸中心線３の両側に設置されたストレートワイヤの２つのグループは各々、ソレノイドコイルを形成し、ソレノイドコイルは直列に接続され、反対の巻き付け方向を有する。このようにして、三次元キャリブレーションサブコイルは、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング５およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４でそれぞれ、Ｘ方向および−Ｘ方向の同一の大きさを有する磁場を発生させる。さらに、軟質強磁性磁束コンセントレータにより、コイルで必要とされる電流が大幅に減じられ、したがって電力消費を減じる。
【００５０】
図１６は、シングルチップＺ軸磁気抵抗センサの横断面図上の三次元キャリブレーションコイル１０３の位置を示す図である。ストレートワイヤの２つのグループにおいて、ストレートワイヤの２つのグループにおける対応するストレートワイヤ１４および１５は、軟質強磁性磁束コンセントレータ２の表面上に設置され、他の対応するストレートワイヤ１６および１７は、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング５およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４の表面上に設置される。１４と１５がＹ軸中心線に対し対称に分布させられ、１６と１７がＹ軸中心線に対し対称に分布させられる。１４および１５は、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング５とプル磁気抵抗検知ユニットストリング４との間のエリアに分布させられ、１６および１７は、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング５およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４の外側のエリアに分布させられる。１４と１６がソレノイドコイルを形成し、１５と１７がソレノイドコイルを形成し、２つのソレノイドコイルは、直列に接続され、反対の巻き付け方向を有する。実施例１と同様に、三次元コイルを他のコンポーネントから分離するための絶縁層８４および８５もまた含まれる。図１６に示す３１において、ストレートワイヤ１４および１５は、軟質強磁性磁束コンセントレータの表面上に設置され、１６および１７は、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング５およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４の表面上に設置される。実際それはまた、もしその２つの位置が交換されても、三次元キャリブレーションコイルに適用可能である。
【００５１】
図１７および図１８はそれぞれ、シングルチップＺ軸磁気抵抗センサチップ上の三次元キャリブレーションコイル１０３の磁力線の分布と、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５のＸ軸磁場の分布図を示す。三次元キャリブレーションサブコイル１０３が、磁束コンセントレータ２、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４、およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５で磁力線のループを形成し、軟質強磁性磁束コンセントレータ、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング、およびプル磁気抵抗検知ユニットストリングを連続的に通過することが理解され得る。図１７において、ｍ３１〜ｍ３４はそれぞれ、軟質強磁性磁束コンセントレータ２の中心線であり、ｎ４１〜ｎ４８はそれぞれ、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５の位置である。図１８において、軟質強磁性磁束コンセントレータの中心線ｍ３１〜ｍ３４ではＸ方向磁場成分は０であり、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４とプル磁気抵抗検知ユニットストリング５に関しては、すなわち、ｎ４１とｎ４２、ｎ４３とｎ４４、ｎ４５とｎ４６、およびｎ４７とｎ４８は、キャリブレーション磁場の要求を満たす、同一の大きさおよび反対方向のｘ方向磁場成分を有する。
【実施例３】
【００５２】
図１９は、Ｘ軸にパラレルな複数のストレートワイヤ１８を含む平面初期化コイル１０４の構造図である。ストレートワイヤ１８は、Ｙ軸中心線３に対し垂直であり、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング５およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４上で磁気抵抗検知ユニット間でＸ方向に沿って磁気抵抗検知ユニットを横断し、磁気抵抗検知ユニットの真上または真下の位置に設置される。ストレートワイヤの電流方向は同じであるので、それにより磁気抵抗ユニットの位置でＹ方向に沿って発生させられる磁気成分は同一の大きさおよび同一の方向を有する。
【００５３】
図２０から図２２はそれぞれ、シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上の平面初期化コイル１０４の位置の横断面図を示す。図２０において、平面初期化コイル１０４は、基板１の上部、およびプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４および５の下部に設置されるが、それらはまた、プッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４および５の上部にも設置され得る。図２１において、平面初期化コイル１０４は、軟質強磁性磁束コンセントレータ２とプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４および５との間に設置される。図２２において、平面初期化コイル１０４は、軟質強磁性磁束コンセントレータ２の上部に設置される。キャリブレーションコイルの実施例と同様に、絶縁層８６、８７、および８８が、それぞれワイヤコイルの電気的絶縁を実現するように使用され、かくして平面初期化コイル１０４を周辺コンポーネントから分離する。
【００５４】
図２３は、Ｙ方向断面上の平面初期化コイル１０４の磁力線の分布図である。各々のストレートワイヤが軟質強磁性磁束コンセントレータ２の表面上で磁力線のループを発生させることが理解され得、ここで、ｎ５１〜ｎ５５はそれぞれ、軟質強磁性磁束コンセントレータ２上に設置されたプッシュ磁気抵抗検知ユニットストリングまたはプル磁気抵抗検知ユニットストリングであり、それによりプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングｎ５１〜ｎ５５のところで発生させられるＹ方向の磁場成分が図２４に示されている。すべての磁気抵抗検知ユニットが均一なＹ方向磁場の中に設置され、それらが同一の磁場振幅および同一の方向を有することが理解され得る。
【実施例４】
【００５５】
図２５は、Ｘ軸にパラレルなストレートワイヤ１９および２０の上側および下側のグループを含む三次元初期化コイル１０５の構造図である。ストレートワイヤ１９および２０は、軟質強磁性磁束コンセントレータ２、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング５、およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４を磁心として使用することにより、ソレノイド構造を形成するように巻き付けられ、１９と２０は反対の電流方向を有する。
【００５６】
図２６は、シングルチップＺ軸磁気抵抗センサの断面上の三次元初期化コイル１０５の分布図であり、ここで、そのストレートワイヤ１９および２０の上側および下側のグループはそれぞれ、軟質強磁性磁束コンセントレータ２、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４、およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５の表面上に設置され、両サイドのバインディングポストを使用してループを形成することにより接続される。２つの絶縁層８９および９０が、三次元初期化コイル１０５の電気的分離を保証するように、周辺コンポーネントから分離されるように追加される。
【００５７】
図２７および図２８は、電流がソレノイドコイルを通過するときに、軟質強磁性磁束コンセントレータ、プッシュ磁気抵抗検知ユニットストリング４、およびプル磁気抵抗検知ユニットストリング５で三次元初期化コイル１０５の上側および下側のストレートワイヤによって形成されたソレノイドコイルによって発生させられる磁力線の分布を示し、ここで、ｎ６１〜ｎ６５はそれぞれ、磁気抵抗検知ユニットストリングである。図２８から、Ｙ方向磁場が磁気抵抗検知ユニットで周期的に分布させられることが理解され得、ここで、位置ｎ６１〜ｎ６５でのＹ方向磁場成分は同一の大きさおよび同一の方向を有する。したがって、ストレートワイヤの上側および下側の層が均一な間隔で配列される限り、得られる磁力線およびプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４および５で発生させられるＹ方向磁場分布は周期的に分布させられ、同一のＹ方向磁場がプッシュ磁気抵抗検知ユニットおよびプル磁気抵抗検知ユニットの磁気抵抗検知ユニットで発生させられる。したがって、上側および下側のＤＣワイヤは、プッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリングの真上または真下に設置され得、また他のエリアにも設置され得る。ＤＣワイヤが均一に分布させられる限り、磁気抵抗検知ユニットストリングで発生させられる磁場は、同一の大きさおよび同一の方向を有する。
【実施例５】
【００５８】
単一の平面キャリブレーションコイル、三次元キャリブレーションコイル、平面初期化コイル、および三次元初期化コイルの構造が上述されている。そのうえ、シングルチップＺ軸磁気抵抗センサ上のそれらの位置構造がさらに例示されている。
【００５９】
Ｚ軸磁気抵抗センサは、シングルチップＺ軸磁気抵抗センサに加えて、キャリブレーションコイル、初期化コイル、または両方をそれに含むように設計され得る。
【００６０】
キャリブレーションコイルと初期化コイルの両方が含まれる場合、平面キャリブレーションコイルと平面初期化コイルは同じ位置に設置され得、たとえば、基板の上部およびプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットの下部に設置され得るか、または軟質強磁性磁束コンセントレータとプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットとの間に設置され得るか、または軟質強磁性磁束コンセントレータの上部に設置され得、また上記３つの位置におけるいずれか２つの位置の自由な組み合わせに設置され得る、ということに注意すべきである。三次元キャリブレーションコイルおよび三次元初期化コイルのために、固定巻き付け方法、すなわち、軟質強磁性磁束コンセントレータとプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットを中心として使用することによる巻き付けが提供される。三次元コイルと平面コイルの組み合わせについては、三次元コイルが固定位置に設置され、平面コイルは上記３つの位置におけるいずれかの位置に設置される。両方のコイルが三次元コイルであるケースでは、１つの組み合わせしか存在しない。
【００６１】
例示の簡単さのために、図２９から図３１に示すように、平面キャリブレーションコイルと平面初期化コイルの典型的な組み合わせの構造が３つのみ提供される。図２９に示すように、平面キャリブレーションコイル１０６と平面初期化コイル１０７は、両方とも基板１の上部およびプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４および５の間に設置される。図３０において、平面キャリブレーションコイル１０６は、軟質強磁性磁束コンセントレータ２とプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４および５との間に設置され、平面初期化コイル１０７は、基板１の上部およびプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４および５の間に設置される。図３１において、平面キャリブレーションコイル１０６は、軟質強磁性磁束コンセントレータ２の上部に設置され、平面初期化コイル１０７は、基板１の上部およびプッシュおよびプル磁気抵抗検知ユニットストリング４および５の間に設置される。
【００６２】
さらに、実際の使用中、ＤＣ電流が、外部磁場を置き換えるためにＤＣ磁場を発生させるようにキャリブレーションコイルに荷電される。キャリブレーション手法は、チップが認証されるかどうかを決定するために、ＤＣ電流値を予め決定することと、基準値とその電流値でのシングルチップＺ軸磁気抵抗センサの出力値との間の差を観察すること、または、ＤＣ電流値のスキャン値を予め決定することと、シングルチップＺ軸磁気抵抗センサの出力曲線と検量線との間の差を観察することであり得る。
【００６３】
初期化コイルについては、磁化状態が元の状態に復元されるように、荷電される回路の振幅が自由層より高い飽和値を発生させる必要があり、初期化電流はパルスまたはＤＣ回路であり得る。
【００６４】
上記実施例は、発明の保護範囲を限定することよりもむしろ、単に発明の技術概念および特徴を例示するために使用され、当業者に発明の内容の理解およびそれに係る実現を可能にさせるように意図される。発明の精神にしたがってなされる同等の変形または変更は発明の保護範囲に組み込まれるべきである。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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