(57)【要約】【課題】オリジナルゲージパターンの傾きの程度に起因して発生する、ブリッジ回路のオフセット電圧の中心値のずれを防止することを可能とする磁気センサを提供することを目的とする。【解決手段】磁気センサ（１０）が有する２つの磁気抵抗素子ブリッジ（１１、１２）を左右対称に配置するだけでなく、各磁気抵抗素子ブリッジを構成する複数の磁気抵抗素子をも左右対称に配置したので、パターンニングされた磁気抵抗素子（Ｒ１〜Ｒ８）の抵抗値がその角度に応じて変化しても、複数の磁気抵抗素子から構成されるブリッジ回路のオフセット電圧の中心値ずれを無くすという効果が得られる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界の変化を検出するための複数の磁気抵抗素子から構成される第１の磁気抵抗ブリッジと、
前記磁界の変化を検出するための複数の磁気抵抗素子から構成される第２の磁気抵抗ブリッジとを有し、
前記第１の磁気抵抗ブリッジと前記第２の磁気抵抗ブリッジが、前記磁界の向きに対して左右対称に配置されており、
前記第１の磁気抵抗ブリッジを構成する前記複数の磁気抵抗素子が、前記磁界の向きに対して左右対称に配置されており、
前記第２の磁気抵抗ブリッジを構成する前記複数の磁気抵抗素子が、前記磁界の向きに対して左右対称に配置されることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記第１又は第２の磁気抵抗ブリッジにおける前記複数の磁気抵抗素子は、放射状に配置されている請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記第１及び前記第２の磁気抵抗ブリッジにおける前記複数の磁気抵抗素子の全てが、前記磁気の向きに対して一定の角度を持って配置されている請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記第１及び前記第２の磁気抵抗ブリッジは各々放射状に配置された４つの磁気抵抗素子から構成され、前記４つの磁気抵抗素子の内対向する２つの磁気抵抗素子をそれぞれ１組の磁気抵抗素子とし、各１組の磁気抵抗素子の中点電位をそれぞれの磁気抵抗ブリッジの出力とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記１組の磁気抵抗素子は、直線状に配置されている請求項４に記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体磁気センサ、特に磁気抵抗素子を用いた半導体磁気センサに係り、詳しくは、センサ出力のオフセット電圧の中心値ずれをなくすことを可能とする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外部応力による磁歪効果の影響を消去するように左右の磁気抵抗ブリッジを対称となるように配置した磁気センサが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、磁気抵抗ブリッジの組み付けずれ等によって発生するオフセット電圧を調整できるように、磁気抵抗素子を配置した磁気センサが知られている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
図３に、磁気センサ２０における磁気抵抗素子の配置図を示す。図３において、磁気センサ２０は２つの磁気抵抗素子ブリッジ２１及び２２を有し、各磁気抵抗素子ブリッジはバイアス磁界の方向に対して各々角度θだけ傾けて配置されている。磁気抵抗ブリッジ２１は、４つの磁気抵抗素子Ｒ９〜Ｒ１１から構成され、磁気抵抗ブリッジ２２も同様に４つの磁気抵抗素子Ｒ１２〜Ｒ１６から構成されている。
【０００５】
図３に示す磁気センサ２０の等価回路を図４に示す。図４に示すように、磁気抵抗素子Ｒ９〜Ｒ１６が、ブリッジ回路を形成している。
【０００６】
このような磁気センサ２０では、被検出対象である磁性体の回転に伴うバイアス磁界の向きの変化を、磁気抵抗素子Ｒ９〜Ｒ１６の抵抗値の変化として検出するものである。具体的には、ブリッジ回路の中点電圧Ｖａ及びＶｂの値を用いて、被検出対象の磁性体の回転を検出する。したがって、バイアス磁界の向きの変化が無い場合には、中点電位の差（Ｖａ―Ｖｂ）として表すことができるブリッジ回路のオフセット電圧の中心値は一定であることが望ましい。なお、２つの磁気抵抗素子ブリッジ２１及び２２を各々角度θだけ傾けて配置するのは、バイアス磁界の向きの変化をより顕著に受けるようにするためである。
【０００７】
また、各磁気抵抗素子Ｒ９〜Ｒ１６は、Ｎｉを主成分とする強磁性磁気抵抗素子（例えば、Ｎｉ−Ｃｏ合金又はＮｉ−Ｆｅ合金）であって、蒸着等により薄膜をガラス基板上の付着させた後、ガラスマスク描画装置等によって所定のパターンにパターンニングされたものである。なお、ガラスマスク描画装置は、予め作成された磁気抵抗素子のオリジナルゲージパターンを読取り、次に読取ったデータに基づいてパターンニングを行う。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１５３６８３号公報（第２図（ａ））
【特許文献２】
特開２０００−３３７９２１号公報（第２〜３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁気センサ２０では、ガラスマスク描画装置による磁気抵抗素子のオリジナルゲージパターンの読取りの際のデータ変換誤差によって、パターンニングされる磁気抵抗素子の線幅が変化してしまうことがある。磁気抵抗素子の抵抗値は線幅に反比例して変化することから、線幅が変化すると抵抗値が変化し、ブリッジ回路の中点電位の差であるオフセット電圧の中心値がずれるという不具合があった。
【００１０】
図５を用いて、オリジナルゲージパターンの読取りの際のデータ変換誤差の発生について説明する。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、いずれも、線幅ｐのオリジナルゲージパターンの一部を示している。ただし、図５（ａ）では、オリジナルゲージパターンの一部が、ガラスマスク描画装置の読取り時のスキャン方向ｓと垂直な場合を示し、図５（ｂ）はスキャン方向ｓとθ１だけ傾いている場合、図５（ｃ）はスキャン方向ｓとθ２だけ傾いている場合を示している。図５（ａ）の場合、線幅ｐのオリジナルゲージパターンは、線幅ｐの領域５０と認識される。しかしながら、スキャン方向ｓに対して傾きを有するオリジナルゲージパターンの斜め線は階段状に認識されてしまう。即ち、図５（ｂ）では領域５１として、図５（ｃ）では領域５２として認識される。認識されたパターン（５０、５１、５２）は、そのまま磁気抵抗素子としてパターンニングされることから、オリジナルゲージパターンとスキャン方向ｓとが成す角度に応じて、パターンニングされる磁気抵抗素子の抵抗値が変化することとなる。
【００１１】
例えば、図３における磁気センサ２０において、磁気抵抗素子Ｒ１１の抵抗値が大きくなった場合、ガラスマスク描画装置の読取り時のスキャン方向がバイアス磁界の向きと同一とすると、磁気抵抗素子Ｒ１１と同じ傾きを有する磁気抵抗素子Ｒ１０、Ｒ１３、Ｒ１６の抵抗値も大きくなることとなる。したがって、図４に示すブリッジ回路では、Ｖａの電圧が下がり、Ｖｂの電圧が上がる。そのために、ブリッジ回路の中点電位の差（Ｖａ―Ｖｂ）であるオフセット電圧の中心値がずれてしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、オリジナルゲージパターンの傾きの程度に起因して発生する、ブリッジ回路のオフセット電圧の中心値のずれを防止することを可能とする磁気センサを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る本発明では、磁気センサが有する２つの磁気抵抗素子ブリッジを左右対称に配置するだけでなく、各磁気抵抗素子ブリッジを構成する複数の磁気抵抗素子をも左右対称に配置したので、パターンニングされた磁気抵抗素子の抵抗値がその角度に応じて変化しても、複数の磁気抵抗素子から構成されるブリッジ回路のオフセット電圧の中心値ずれを無くすという効果が得られる。
【００１４】
請求項２に係る発明では、磁気センサが有する各磁気抵抗素子ブリッジを構成する複数の磁気抵抗素子を放射状に配置したので、磁界をより顕著に検出するという効果をさらに得ることができる。
【００１５】
請求項３に係る発明では、磁気センサが有する各磁気抵抗素子ブリッジを構成する全ての磁気抵抗素子を磁気の向きに対して一定の同じ角度を持って配置したので、パターンニングされた磁気抵抗素子の抵抗値がその角度に応じて変化したとしても、全て同じように変化することから、データ変換誤差に起因するブリッジ回路のオフセット電圧の中心値ずれを確実に無くすことができるという効果が得られる。
【００１６】
請求項４及び５に係る発明では、さらに、磁気センサが有する各磁気抵抗ブリッジを、各々放射状に配置された４つの磁気抵抗素子から構成し、４つの磁気抵抗素子の内対向する２つの磁気抵抗素子をそれぞれ１組の磁気抵抗素子として直線状に配置し、各１組の磁気抵抗素子の中点電位をそれぞれの磁気抵抗ブリッジの出力としたので、磁界をより顕著に検出することができると共に、データ変換誤差に起因するブリッジ回路のオフセット電圧の中心値ずれを確実に無くすことができるという効果が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る磁気センサ１０について、図１及び図２を用いて説明する。
【００１８】
図１に、磁気センサ１０における磁気抵抗素子ブリッジの配置図を示す。図１において、磁気センサ１０は２つの磁気抵抗素子ブリッジ１１及び１２を有し、磁気抵抗素子ブリッジ１１及び１２はバイアス磁界の向きに対して左右対称に配置されている。さらに、各磁気抵抗素子ブリッジ１１及び１２を構成する複数の磁気抵抗素子も、バイアス磁界の向きに対して左右対称に配置されている。磁気抵抗素子ブリッジ１１及び１２は、それぞれ４つの磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ４及びＲ５〜Ｒ８が放射状に配置された構成を有している。また、全ての磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８は、バイアス磁界の向きに対して、左右の逆はあるが、４５度の角度を持って配置されている。さらに、各磁気抵抗素子ブリッジ１１及び１２は、各々対向する２つの磁気抵抗素子が直線状に配置されている。
【００１９】
図１に示す磁気センサ１０の等価回路を図２に示す。図２に示すように、磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８が、ブリッジ回路を形成している。ブリッジ回路では、磁気抵抗素子ブリッジ１１の磁気抵抗素子Ｒ１及びＲ４と、磁気抵抗素子Ｒ２及びＲ３の中点電位をＶａとし、磁気抵抗素子ブリッジ１２の磁気抵抗素子Ｒ５及びＲ８と、磁気抵抗素子Ｒ６及びＲ７の中点電位をＶｂとしている。
【００２０】
このような磁気センサ１０では、被検出対象である磁性体の回転に伴うバイアス磁界の向きの変化を、磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８の抵抗値の変化として、中点電圧Ｖａ及びＶｂの値を利用して、検出するものである。
【００２１】
各磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８は、強磁性磁気抵抗素子（例えば、Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金又はＭｎ−Ｓｂ合金）であって、蒸着等により薄膜をガラス基板上の付着させた後、ガラスマスク描画装置等によって所定のパターンにパターンニングされたものである。なお、ガラスマスク描画装置は、予め作成された磁気抵抗素子のオリジナルゲージパターンを読取り、次に読取ったデータに基づいてパターンニングを行う。
【００２２】
例えば、図１における磁気センサ１０において、前述したガラスマスク描画装置による読取り時のデータ変換誤差によって、磁気抵抗素子Ｒ３の抵抗値が大きくなった場合、ガラスマスク描画装置の読取り時のスキャン方向がバイアス磁界の向きと同一とすると、他の全ての磁気抵抗素子（Ｒ１、Ｒ２及びＲ４〜Ｒ８）は磁気抵抗素子３と同じ傾きを有しているので、他の全ての磁気抵抗素子の抵抗値も大きくなる。したがって、図２に示すブリッジ回路では、Ｖａ及びＶｂの電圧は変化せず、ブリッジ回路の中点電位の差（Ｖａ―Ｖｂ）であるオフセット電圧の中心値にずれは生じない。
【００２３】
このように、２つの磁気抵抗素子ブリッジが左右対称に配置されているだけでなく、各磁気抵抗素子ブリッジ自体も左右対称に構成されているので、前述したガラスマスク描画装置による読取り時のデータ変換誤差に起因して発生する、ブリッジ回路のオフセット電圧の中心値ずれを無くすことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる磁気センサの一例を示す図である。
【図２】図１に示す磁気センサにおける等価回路を示す図である。
【図３】磁気センサの一例を示す図である。
【図４】図４に示す磁気センサにおける等価回路を示す図である。
【図５】データ変換誤差による線幅のばらつきを説明するための図である。
【符号の説明】
１０…磁気センサ
１１、１２…磁気抵抗素子ブリッジ
Ｒ１〜Ｒ８…磁気抵抗素子
【図１】
2004301741.tif 000003
【図２】
2004301741.tif 000004
【図３】
2004301741.tif 000005
【図４】
2004301741.tif 000006
【図５】
2004301741.tif 000007