(57)【要約】  磁気センシング装置及びその磁気誘導方法については、前記装置が、第三方向磁気センシング部品を備え、この磁気センシング装置は、同一のウェハー又はチップにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の誘導デバイスを設置し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向での磁界信号を独立して測定することができる。前記第三方向磁気センシング部品は、表面に溝（１１）がある基板（１０）と、少なくとも一対のマッチングされた磁気センシングモジュール（１０１、１０２、１０３、１０４）とを備える。磁気センシングモジュール（１０１、１０２、１０３、１０４）は、第三方向の磁気信号を収集し、この磁気信号を出力する導磁ユニット（２０）と、前記基板（１０）表面に設置され、前記導磁ユニット（２０）から出力された第三方向の磁気信号を受信し、且つ、この磁気信号によって、第三方向に対応する磁界強度を測定する誘導ユニットと、を備える。各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュール（１０１、１０２、１０３、１０４）が設置された後、各対の磁気センシングモジュール（１０１、１０２、１０３、１０４）の第一方向、第二方向での磁界信号出力を直接的に相殺することができる。
2016502098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第三方向磁気センシング部品を備え、前記第三方向磁気センシング部品は、表面に溝を有する基板と、少なくとも一対のマッチングされた磁気センシングモジュールとを備え、
前記磁気センシングモジュールは、
本体部分が溝内に設置され、且つ、一部が溝から基板表面に露出し、第三方向の磁気信号を収集し、この磁気信号を出力する導磁ユニットと、
前記基板表面に設置され、前記導磁ユニットから出力された第三方向の磁気信号を受信し、且つ、この磁気信号によって、第三方向に対応する磁界強度を測定する誘導ユニットと、を備え、
前記誘導ユニットは、磁気材料層を備え、前記磁気材料層の磁気材料の抵抗は磁界強度及び方向の変化に伴って変化し、
各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールが設置された後、各対の磁気センシングモジュールの第一方向及び／又は第二方向での磁界信号出力を直接的に相殺することができる、ことを特徴とする磁気センシング装置。
【請求項２】
前記第三方向磁気センシング部品は、垂直方向磁気センシング部品であり、
前記導磁ユニットは、垂直方向の磁気信号を収集し、この磁気信号を出力し、
前記誘導ユニットは、基板表面と平行する方向に関して誘導する磁気センサーであり、前記基板表面に設置され、前記導磁ユニットから出力された垂直方向の磁気信号を受信し、且つ、この磁気信号によって、垂直方向に対応する磁界強度を測定し、
前記磁気センシング装置は、互いに垂直になり且つ基板表面と平行する第一方向及び第二方向のそれぞれでの磁気信号に対して誘導するための第一磁気センサー及び第二磁気センサーを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気センシング装置。
【請求項３】
前記磁気センシング装置は、基板表面と平行する第一方向及び第二方向のそれぞれでの磁気信号に対して誘導するための第一磁気センサー及び第二磁気センサーを更に備え、第一方向、第二方向、第三方向のいずれか両方は互いに垂直になることを特徴とする請求項１に記載の磁気センシング装置。
【請求項４】
各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールのセッティングは、溝と誘導ユニットとの相対的な位置と、誘導ユニットが外部励起磁界で取得する初期磁化方向と、磁気センシングモジュールにおける電流方向との三つの要素を含み、
溝と誘導ユニットとの相対的な位置については、溝は、対応する誘導ユニットの一方の側、または他方の側に設置され、導磁ユニットは、誘導ユニットの左側に位置し、第三方向の磁界を基板表面における一方の方向にガイドし、導磁ユニットは、誘導ユニットの右側に位置し、第三方向の磁界を基板表面における他方の方向にガイドし、
誘導ユニットが外部励起磁界で取得する初期磁化方向については、二つの磁気センシングモジュールの初期磁化方向は、同一または逆に設置され、
磁気センシングモジュールにおける電流方向については、二つの磁気センシングモジュールにおける電流方向は、同一または直交に設置され、
各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールの三つの要素は、第一の要素が逆に設置され、他の二つの要素が同一に設置され、または、すべて逆に設置され、
上記の二つの磁気センシングモジュールの対照は、二つの磁気センシングモジュールが平行に設置されることに関することを特徴とする請求項１に記載の磁気センシング装置。
【請求項５】
各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールは、それぞれ、互いに平行に設置され、つまり、二つの磁気センシングモジュールにおける誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向は同一または逆であることを特徴とする請求項４に記載の磁気センシング装置。
【請求項６】
各の磁気センシングモジュールは、それぞれ、互いに平行に設置され、
接続された二つの磁気センシングモジュールの三つの要素は、第一の要素が逆に設置されるとともに、他の二つの要素が同一に設置され、または、すべて逆に設置されることを特徴とする請求項４に記載の磁気センシング装置。
【請求項７】
前記第三方向磁気センシング部品は、第一磁気センシングモジュールと、第二磁気センシングモジュールと、第三磁気センシングモジュールと、第四磁気センシングモジュールとを備え、
各磁気センシングモジュールは平行に設置され、つまり、各磁気センシングモジュールにおける誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向は同一または逆であり、且つ、各磁気センシングモジュールの溝の延在方向は平行であり、または重なり合い、
前記第一磁気センシングモジュールの第一端および第二磁気センシングモジュールの第一端は接地し、第一磁気センシングモジュールの第二端は第四磁気センシングモジュールの第一端に接続され、第二磁気センシングモジュールの第二端は第三磁気センシングモジュールの第一端に接続され、第三磁気センシングモジュールの第二端及び第四磁気センシングモジュールの第二端は電源に接続し、第一磁気センシングモジュールの第二端と第二磁気センシングモジュールの第二端との間には電気信号が出力され、
前記第一磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第一側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向であり、電流方向はＢ方向であり、
前記第二磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第二側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と逆の方向であり、電流方向はＢ方向に垂直な方向であり、
前記第三磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第一側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と同一の方向であり、電流方向はＢ方向と平行する方向であり、
前記第四磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第二側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と逆の方向であり、電流方向はＢ方向に垂直な方向であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁気センシング装置。
【請求項８】
前記第三方向磁気センシング部品は、第一磁気センシングモジュールと、第二磁気センシングモジュールと、第三磁気センシングモジュールと、第四磁気センシングモジュールとを備え、
各磁気センシングモジュールは平行に設置され、または、中心が同一の直線に位置し、つまり、各磁気センシングモジュールにおける誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向は同一または逆であり、且つ、各磁気センシングモジュールの溝の延在方向は平行であり、または重なり合い、
前記第一磁気センシングモジュールの第一端および第二磁気センシングモジュールの第一端は接地し、第一磁気センシングモジュールの第二端は第四磁気センシングモジュールの第一端に接続され、第二磁気センシングモジュールの第二端は第三磁気センシングモジュールの第一端に接続され、第三磁気センシングモジュールの第二端及び第四磁気センシングモジュールの第二端は電源に接続し、第一磁気センシングモジュールの第二端と第二磁気センシングモジュールの第二端との間には電気信号が出力され、
前記第一磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第一側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向であり、電流方向はＢ方向であり、
前記第二磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第二側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と同一の方向であり、電流方向はＢ方向と平行する方向であり、
前記第三磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第一側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と同一の方向であり、電流方向はＢ方向と平行する方向であり、
前記第四磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第二側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と同一の方向であり、電流方向はＢ方向と平行する方向であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁気センシング装置。
【請求項９】
前記第三方向磁気センシング部品は、第一磁気センシングモジュールと、第二磁気センシングモジュールと、第三磁気センシングモジュールと、第四磁気センシングモジュールとを備え、
前記第一磁気センシングモジュール及び第二磁気センシングモジュールにおける誘導ユニットの磁気材料層の磁化方向は同一または逆であり、且つ、各磁気センシングモジュールの溝の延在方向は平行であり、または重なり合い、
それぞれの前記第三磁気センシングモジュール及び第四磁気センシングモジュールは、第一磁気センシングモジュール及び第二磁気センシングモジュールに垂直であり、つまり、第三磁気センシングモジュール及び第四磁気センシングモジュールのそれぞれにおける誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向は、第一磁気センシングモジュール及び第二磁気センシングモジュールにおける初期磁化方向に垂直であり、且つ、第三磁気センシングモジュール及び第四磁気センシングモジュールのそれぞれにおける溝の延在方向は、第一磁気センシングモジュール及び第二磁気センシングモジュールにおける溝の延在方向に垂直であり、
前記第一磁気センシングモジュールの第一端および第二磁気センシングモジュールの第一端は接地し、第一磁気センシングモジュールの第二端は第四磁気センシングモジュールの第一端に接続され、第二磁気センシングモジュールの第二端は第三磁気センシングモジュールの第一端に接続され、第三磁気センシングモジュールの第二端及び第四磁気センシングモジュールの第二端は電源に接続し、第一磁気センシングモジュールの第二端と第二磁気センシングモジュールの第二端との間には電気信号が出力され、
前記第一磁気センシングモジュール及び第二磁気センシングモジュールは、一対のマッチングされた磁気センシングモジュールとし、三つの要素についは、溝及び誘導ユニットの相対的な位置が逆に設置され、初期磁化方向及び電流方向が同一に設置され、或いは、溝及び誘導ユニットの相対的な位置が逆に設置され、初期磁化方向が逆に設置され、電流方向が垂直であり、
前記第三磁気センシングモジュール及び第四磁気センシングモジュールは、一対のマッチングされた磁気センシングモジュールとし、三つの要素についは、溝及び誘導ユニットの相対的な位置が逆に設置され、初期磁化方向及び電流方向が同一に設置され、或いは、溝及び誘導ユニットの相対的な位置が逆に設置され、初期磁化方向が逆に設置され、電流方向が垂直であることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載の磁気センシング装置。
【請求項１０】
前記第三方向磁気センシング部品は、磁界強度及び磁界方向を算出して出力するための周辺回路を備え、
前記導磁ユニットの本体部分と基板表面との夾角は４５°〜９０°であり、前記誘導ユニットは、基板表面に密着して設置され、基板表面と平行し、
前記第一方向はＸ軸方向であり、第二方向はＹ軸方向であり、第三方向はＺ軸方向であることを特徴とする請求項１に記載の磁気センシング装置。
【請求項１１】
第一方向及び／又は第二方向の磁気信号に対して誘導することにより第一方向及び／又は第二方向に対応する磁界強度及び磁界方向を測定するための第二磁気センシング部品を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気センシング装置。
【請求項１２】
前記第二磁気センシング部品は、第五誘導サブユニットと、第六誘導サブユニットと、第七誘導サブユニットと、第八誘導サブユニットとの四つの誘導サブユニットを備え、
上記各誘導サブユニットは、磁気材料層を備え、この磁気材料層の磁気材料の抵抗が磁界強度及び方向の変化に伴って変化することを特徴とする請求項１１に記載の磁気センシング装置。
【請求項１３】
前記導磁ユニットは、第一導磁サブユニットと、第二導磁サブユニットと、第三導磁サブユニットと、第四導磁サブユニットとの四つの導磁サブユニットを備え、
前記誘導ユニットは、第一誘導サブユニットと、第二誘導サブユニットと、第三誘導サブユニットと、第四誘導サブユニットとの四つの誘導サブユニットを備え、
前記第一導磁サブユニットと第一誘導サブユニットとはマッチングされ、第三方向磁気センシング部品の第一磁気センシングモジュールとし、
前記第二導磁サブユニットと第二誘導サブユニットとはマッチングされ、第三方向磁気センシング部品の第二磁気センシングモジュールとし、
前記第三導磁サブユニットと第三誘導サブユニットとはマッチングされ、第三方向磁気センシング部品の第三磁気センシングモジュールとし、
前記第四導磁サブユニットと第四誘導サブユニットとはマッチングされ、第三方向磁気センシング部品の第四磁気センシングモジュールとし、
前記各誘導サブユニットは、磁気材料層を備え、この磁気材料層の磁気材料の抵抗が磁界強度及び方向の変化によって変化し、
前記基板には、一列または複数列の溝が設けられ、一列の溝が一つの長い溝からなり、あるいは、一列の溝が複数のサブ溝を含み、
各導磁サブユニットは、複数の磁気部材を備え、各磁気部材は、本体部分が対応する溝内に設置され、且つ、一部が溝外に露出し、露出した部分は、対応する誘導サブユニットの磁気材料層に隣接し、
各磁気部材は、一部が溝外に露出し、露出した部分と対応する誘導サブユニットの磁気材料層との距離は、０〜２０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の磁気センシング装置。
【請求項１４】
導磁ユニット及び誘導ユニットのそれぞれは、磁気材料層を備え、
前記磁気材料層の材料は、磁気抵抗材料であり、異方性磁気抵抗材料、巨大磁気抵抗材料またはトンネル磁気抵抗材料であり、前記磁気センシング装置の原理は、異方性磁気抵抗、巨大磁気抵抗またはトンネル磁気抵抗であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁気センシング装置。
【請求項１５】
前記導磁ユニット及び誘導ユニットの磁気材料層は、同一の磁気材料からなり、層数が同一であり、同回の堆積によって得られ、
前記導磁ユニット及び誘導ユニットの磁気材料層は、異なる磁気材料からなり、複数回の堆積によって得られることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁気センシング装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の磁気センシング装置の磁気誘導方法であって、第三方向磁界誘導ステップを備え、具体的には、
導磁ユニットが第三方向の磁気信号を収集し、この磁気信号を出力することと、
誘導ユニットが前記導磁ユニットから出力された第三方向の磁気信号を受信し、且つこの磁気信号によって、第三方向に対応する磁界強度及び磁界方向を測定することと、
前記磁気センシング装置の各対の磁気センシングモジュールが設置された後、各対の磁気センシングモジュールは、各対の磁気センシングモジュールの第一方向及び／又は第二方向での磁界信号出力を直接的に相殺することができることとを、備えることを特徴とする磁気誘導方法。
【請求項１７】
第一方向、第二方向の磁気信号に対して誘導することにより第一方向、第二方向に対応する磁界強度及び磁界方向を測定する第一方向、第二方向磁界誘導ステップを更に備えることを特徴とする請求項１６に記載の磁気誘導方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子通信技術分野に属し、磁気センシング装置に関し、特に、シングルチップ三軸磁気センシング装置に関しており、また、本発明は、上記磁気センシング装置の磁気センシング方法に更に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサーは、その原理によって、ホール素子、磁気ダイオード、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）素子、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、誘導コイル及び超伝導量子干渉磁力計などに分類される。
【０００３】
電子コンパスは、磁気センサーの重要な応用領域の一つであり、近年の消費電子の急速な発展に伴って、ナビゲーションシステム以外に、ますます多くのスマートフォンやタブレットコンピュータにも、電子コンパスが配置され、ユーザーに大きい応用便利を与える。近年、磁気センサーは、両軸から三軸へ発展することが要求され始める。両軸の磁気センサー、即ち、平面磁気センサーは、平面での磁界強度及び方向を測定するためのものであり、Ｘ軸とＹ軸の両方向で示されることができる。
【０００４】
以下、従来の磁気センサーの動作原理は説明します。磁気センサーは、異方性磁気抵抗（Ａｎiｓｏｔｒｏｐiｃ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓiｓｔａｎｃｅ）材料によって空間における磁気誘導度を検出する。この結晶構造を有する合金材料は、外界の磁界に対して非常に敏感であり、磁界強度の変化に起因して異方性磁気抵抗素子自身の抵抗値が変化する。
【０００５】
図１に示すように、製造、応用の過程では、強磁界をＡＭＲユニットに印加することにより、このＡＭＲユニットをある方向に磁化させ、主磁気域を形成しており、主磁気域に垂直であり軸が該ＡＭＲの敏感軸と呼ばれる。測定結果を線形的に変化させるために、図２に示すように、ＡＭＲ材料の上方の金属導線が４５°の角で傾斜して並列し、電流がこれらの導線とＡＭＲ材料を経て流れる。ＡＭＲ材料に初期の強磁界で形成された主磁気域と電流の方向との間に、４５°の角が挟まれる。
【０００６】
図３に示すように、外部磁界Ｈａがある場合、ＡＭＲユニットにおける主磁気域の方向が変化し、初期の方向ではないため、磁界方向Ｍと電流Ｉとの夾角θも変化する。図４に示すように、ＡＭＲ材料の場合、θ角の変化に起因して、ＡＭＲ自身の抵抗値は変化する。
【０００７】
ＡＭＲユニットの抵抗の変化を測定することにより、外部磁界を算出できる。実際の応用では、図５に示すように、デバイスの感度などを高めるために、磁気センサーは、ホイートストン・ブリッジで、ＡＭＲ抵抗値の変化を検出する。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４は、初期状態が同一であるＡＭＲ抵抗であり、外部磁界を検出する場合、Ｒ１、Ｒ２の抵抗値がΔＲ増加し、Ｒ３、Ｒ４の抵抗値がΔＲ低減する。このように、外部磁界がない場合、ブリッジの出力がゼロであり、外部磁界がある場合、ブリッジの出力が微小な電圧ΔＶである。
【０００８】
従来の三軸センサーは、一つの平面（Ｘ、Ｙの両軸）センシング部品とＺ方向の磁気センシング部品とをシステムレベルでパッケージングして組み合わせ、三軸センシング機能を実現する。つまり、二つのウェハー又はチップに平面センシング部品およびＺ方向磁気センシング部品をそれぞれ設置し、最後にパッケージにより接続する必要がある。従来で、シングルウェハー又はチップで同時に三軸センサーを製造することができない。
これに鑑みて、シングルウェハー又はチップで三軸センサーを製造することができる新しい磁気センシング装置を設計することは非常に望まれる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の誘導デバイスを同一のウェハー又はチップに設置でき、良好な製造性、優れた性能及び顕著な価格競争力を有する磁気センシング装置を提供する。
【００１０】
本発明は、同一のウェハー又はチップに設置した誘導デバイスによってＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の磁界データに対して誘導できる前記磁気センシング装置の磁気誘導設計方法を更に提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の技術課題を解決するために、本発明は、磁気センシング装置を提供し、この装置は、第三方向磁気センシング部品を備え、前記第三方向磁気センシング部品は、表面に溝がある基板と、少なくとも一対のマッチングされた磁気センシングモジュールとを備え、
前記磁気センシングモジュールは、
本体部分が溝内に設置され、且つ、一部が溝から基板表面に露出し、第三方向の磁気信号を収集し、この磁気信号を出力する導磁ユニットと、
【００１２】
前記基板表面に設置され、前記導磁ユニットから出力された第三方向の磁気信号を受信し、且つ、この磁気信号によって、第三方向に対応する磁界強度を測定する誘導ユニットと、を備え、
前記誘導ユニットは、磁気材料層を備え、前記磁気材料層の磁気材料の抵抗は磁界強度及び方向の変化に伴って変化し、
【００１３】
各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールが設置された後、各対の磁気センシングモジュールの第一方向及び／又は第二方向での磁界信号出力を直接的に相殺することができる。
本発明の一つの好適な形態としては、前記第三方向磁気センシング部品は、垂直方向磁気センシング部品であり、
前記導磁ユニットは、垂直方向の磁気信号を収集し、この磁気信号を出力し、
【００１４】
前記誘導ユニットは、基板表面と平行する方向に関して誘導する磁気センサーであり、前記基板表面に設置され、前記導磁ユニットから出力された垂直方向の磁気信号を受信し、且つ、この磁気信号によって、垂直方向に対応する磁界強度を測定し、
【００１５】
前記磁気センシング装置は、互いに垂直であり且つ基板表面と平行する第一方向及び第二方向のそれぞれでの磁気信号に対して誘導するための第一磁気センサー及び第二磁気センサーを更に備える。
【００１６】
本発明の一つの好適な形態としては、前記磁気センシング装置は、基板表面と平行する第一方向及び第二方向のそれぞれでの磁気信号に対して誘導するための第一磁気センサー及び第二磁気センサーを更に備え、第一方向、第二方向、第三方向のいずれか両方は互いに垂直である。
【００１７】
本発明の一つの好適な形態としては、各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールのセッティングは、溝と誘導ユニットとの相対的な位置と、誘導ユニットが外部励起磁界で取得する初期磁化方向と、磁気センシングモジュールにおける電流方向との三つの要素を含み、
【００１８】
溝と誘導ユニットとの相対的な位置については、溝は、対応する誘導ユニットの一方の側、または他方の側に設置され、導磁ユニットは、誘導ユニットの左側に位置し、第三方向の磁界を基板表面における一方の方向にガイドし、導磁ユニットは、誘導ユニットの右側に位置し、第三方向の磁界を基板表面における他方の方向にガイドし、
誘導ユニットが外部励起磁界で取得する初期磁化方向については、二つの磁気センシングモジュールの初期磁化方向は、同一または逆に設置され、
磁気センシングモジュールにおける電流方向については、二つの磁気センシングモジュールにおける電流方向は、同一または直交に設置され、
【００１９】
各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールの三つの要素は、第一の要素が逆に設置され、他の二つの要素が同一に設置され、または、すべて逆に設置され、
【００２０】
上記の二つの磁気センシングモジュールの対照は、二つの磁気センシングモジュールが平行に設置されることに関する。平行に設置されることは、二つの磁気センシングモジュールにおける誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向は同一または逆であり、且つ、二つの磁気センシングモジュールの溝の延在方向は平行であり、または重なり合うことを意味する。
【００２１】
本発明の一つの好適な形態としては、各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールは、それぞれ、互いに平行に設置され、つまり、二つの磁気センシングモジュールにおける誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向は同一または逆である。
【００２２】
本発明の一つの好適な形態としては、各の磁気センシングモジュールは、それぞれ、互いに平行に設置され、接続された二つの磁気センシングモジュールの三つの要素は、第一の要素が逆に設置されるとともに、他の二つの要素が同一に設置され、または、すべて逆に設置される。
【００２３】
本発明の一つの好適な形態としては、前記第三方向磁気センシング部品は、第一磁気センシングモジュールと、第二磁気センシングモジュールと、第三磁気センシングモジュールと、第四磁気センシングモジュールとを備え、
【００２４】
各磁気センシングモジュールは平行に設置され、つまり、各磁気センシングモジュールにおける誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向は同一または逆であり、且つ、各磁気センシングモジュールの溝の延在方向は平行であり、または重なり合い、
【００２５】
前記第一磁気センシングモジュールの第一端および第二磁気センシングモジュールの第一端は接地し、第一磁気センシングモジュールの第二端は第四磁気センシングモジュールの第一端に接続され、第二磁気センシングモジュールの第二端は第三磁気センシングモジュールの第一端に接続され、第三磁気センシングモジュールの第二端及び第四磁気センシングモジュールの第二端は電源に接続し、第一磁気センシングモジュールの第二端と第二磁気センシングモジュールの第二端との間には電気信号が出力され、
【００２６】
前記第一磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第一側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向であり、電流方向はＢ方向であり、
【００２７】
前記第二磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第二側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と逆の方向であり、電流方向はＢ方向に垂直な方向であり、
【００２８】
前記第三磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第一側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と同一の方向であり、電流方向はＢ方向と平行する方向であり、
【００２９】
前記第四磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第二側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と逆の方向であり、電流方向はＢ方向に垂直な方向である。
【００３０】
本発明の一つの好適な形態としては、前記第三方向磁気センシング部品は、第一磁気センシングモジュールと、第二磁気センシングモジュールと、第三磁気センシングモジュールと、第四磁気センシングモジュールとを備え、
【００３１】
各磁気センシングモジュールは平行に設置され、つまり、各磁気センシングモジュールにおける誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向は同一または逆であり、且つ、各磁気センシングモジュールの溝の延在方向は平行であり、または重なり合い、
【００３２】
前記第一磁気センシングモジュールの第一端および第二磁気センシングモジュールの第一端は接地し、第一磁気センシングモジュールの第二端は第四磁気センシングモジュールの第一端に接続され、第二磁気センシングモジュールの第二端は第三磁気センシングモジュールの第一端に接続され、第三磁気センシングモジュールの第二端及び第四磁気センシングモジュールの第二端は電源に接続し、第一磁気センシングモジュールの第二端と第二磁気センシングモジュールの第二端との間には電気信号が出力され、
【００３３】
前記第一磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第一側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向であり、電流方向はＢ方向であり、
【００３４】
前記第二磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第二側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と同一の方向であり、電流方向はＢ方向と平行する方向であり、
【００３５】
前記第三磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第一側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と同一の方向であり、電流方向はＢ方向と平行する方向であり、
【００３６】
前記第四磁気センシングモジュールにおいては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第二側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と同一の方向であり、電流方向はＢ方向と平行する方向である。
【００３７】
本発明の一つの好適な形態としては、前記第三方向磁気センシング部品は、第一磁気センシングモジュールと、第二磁気センシングモジュールと、第三磁気センシングモジュールと、第四磁気センシングモジュールとを備え、
【００３８】
前記第一磁気センシングモジュール及び第二磁気センシングモジュールは、中心が同一の直線に位置し、つまり、前記第一磁気センシングモジュール及び第二磁気センシングモジュールにおける誘導ユニットの磁気材料層の磁化方向は同一または逆であり、且つ、各磁気センシングモジュールの溝の延在方向は平行であり、または重なり合い、
【００３９】
前記第三磁気センシングモジュール及び第四磁気センシングモジュールのそれぞれは、第一磁気センシングモジュール及び第二磁気センシングモジュールに垂直であり、つまり、第三磁気センシングモジュール及び第四磁気センシングモジュールのそれぞれにおける誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向は、第一磁気センシングモジュール及び第二磁気センシングモジュールにおける初期磁化方向に垂直であり、且つ、第三磁気センシングモジュール及び第四磁気センシングモジュールのそれぞれにおける溝の延在方向は、第一磁気センシングモジュール及び第二磁気センシングモジュールにおける溝の延在方向に垂直であり、
【００４０】
前記第一磁気センシングモジュールの第一端および第二磁気センシングモジュールの第一端は接地し、第一磁気センシングモジュールの第二端は第四磁気センシングモジュールの第一端に接続され、第二磁気センシングモジュールの第二端は第三磁気センシングモジュールの第一端に接続され、第三磁気センシングモジュールの第二端及び第四磁気センシングモジュールの第二端は電源に接続し、第一磁気センシングモジュールの第二端と第二磁気センシングモジュールの第二端との間には電気信号が出力され、
【００４１】
前記第一磁気センシングモジュール及び第二磁気センシングモジュールは、一対のマッチングされた磁気センシングモジュールとし、三つの要素についは、溝及び誘導ユニットの相対的な位置が逆に設置され、初期磁化方向及び電流方向が同一に設置され、或いは、溝及び誘導ユニットの相対的な位置が逆に設置され、初期磁化方向が逆に設置され、電流方向が垂直であり、
【００４２】
前記第三磁気センシングモジュール及び第四磁気センシングモジュールは、一対のマッチングされた磁気センシングモジュールとし、三つの要素についは、溝及び誘導ユニットの相対的な位置が逆に設置され、初期磁化方向及び電流方向が同一に設置され、或いは、溝及び誘導ユニットの相対的な位置が逆に設置され、初期磁化方向が逆に設置され、電流方向が垂直である。
本発明の一つの好適な形態としては、前記第三方向磁気センシング部品は、磁界強度及び磁界方向を算出して出力するための周辺回路を備え、
前記導磁ユニットの本体部分と基板表面との夾角は４５°〜９０°であり、前記誘導ユニットは、基板表面に密着して設置され、基板表面と平行し、
前記第一方向はＸ軸方向であり、第二方向はＹ軸方向であり、第三方向はＺ軸方向である。
【００４３】
本発明の一つの好適な形態としては、前記装置は、第一方向及び／又は第二方向の磁気信号に対して誘導することにより第一方向及び／又は第二方向に対応する磁界強度及び磁界方向を測定するための第二磁気センシング部品を更に備える。
【００４４】
本発明の一つの好適な形態としては、前記第二磁気センシング部品は、第五誘導サブユニットと、第六誘導サブユニットと、第七誘導サブユニットと、第八誘導サブユニットとの四つの誘導サブユニットを備え、
【００４５】
上記各誘導サブユニットは、磁気材料層を備え、この磁気材料層の磁気材料の抵抗が磁界強度及び方向の変化に伴って変化し、この磁気材料層に、平行に設置された複数の電極が設けられ、電極の設置方向と磁気材料層の磁化方向との夾角は１０°〜８０°である。
【００４６】
本発明の一つの好適な形態としては、前記導磁ユニットは、第一導磁サブユニットと、第二導磁サブユニットと、第三導磁サブユニットと、第四導磁サブユニットとの四つの導磁サブユニットを備え、
前記誘導ユニットは、第一誘導サブユニットと、第二誘導サブユニットと、第三誘導サブユニットと、第四誘導サブユニットとの四つの誘導サブユニットを備え、
前記第一導磁サブユニットと第一誘導サブユニットとはマッチングされ、第三方向磁気センシング部品の第一磁気センシングモジュールとし、
前記第二導磁サブユニットと第二誘導サブユニットとはマッチングされ、第三方向磁気センシング部品の第二磁気センシングモジュールとし、
前記第三導磁サブユニットと第三誘導サブユニットとはマッチングされ、第三方向磁気センシング部品の第三磁気センシングモジュールとし、
前記第四導磁サブユニットと第四誘導サブユニットとはマッチングされ、第三方向磁気センシング部品の第四磁気センシングモジュールとし、
【００４７】
前記各誘導サブユニットは、磁気材料層を備え、この磁気材料層の磁気材料の抵抗が磁界強度及び方向の変化によって変化し、この磁気材料層に、平行に設置された複数の電極が設けられ、電極の設置方向と磁気材料層の磁化方向との夾角は１０°〜８０°であり、
【００４８】
前記導磁ユニット及び誘導ユニットのそれぞれは、磁気材料層を備え、前記磁気材料層の材料は、磁気抵抗材料であり、異方性磁気抵抗材料、巨大磁気抵抗材料またはトンネル磁気抵抗材料であり、特徴は、磁界の変化に伴って材料の抵抗率が変化することである。
前記磁気センシング装置の原理は、異方性磁気抵抗、巨大磁気抵抗またはトンネル磁気抵抗である。
前記基板には、一列または複数列の溝が設けられ、一列の溝が一つの長い溝からなり、あるいは、一列の溝が複数のサブ溝を含み、
【００４９】
各導磁サブユニットは、複数の磁気部材を備え、各磁気部材は、本体部分が対応する溝内に設置され、且つ、一部が溝外に露出し、露出した部分は、対応する誘導サブユニットの磁気材料層に隣接し、
各磁気部材は、一部が溝外に露出し、露出した部分と対応する誘導サブユニットの磁気材料層との距離は、０〜２０μｍである。
【００５０】
本発明の一つの好適な形態としては、前記導磁ユニット及び誘導ユニットの磁気材料層は、同一の磁気材料からなり、層数が同一であり、同回の堆積によって得られ、前記導磁ユニット及び誘導ユニットの磁気材料層は、異なる磁気材料からなり、複数回の堆積によって得られる。
本発明の一つの好適な形態としては、磁気センシング装置の磁気誘導方法であって、第三方向磁界誘導ステップを備え、具体的には、
導磁ユニットが第三方向の磁気信号を収集し、この磁気信号を出力することと、
【００５１】
誘導ユニットが前記導磁ユニットから出力された第三方向の磁気信号を受信し、且つこの磁気信号によって、第三方向に対応する磁界強度及び磁界方向を測定することと、
【００５２】
前記磁気センシング装置の各対の磁気センシングモジュールが設置された後、各対の磁気センシングモジュールは、各対の磁気センシングモジュールの第一方向及び／又は第二方向での磁界信号出力を直接的に相殺することができることとを、備える。
【００５３】
本発明の一つの好適な形態としては、前記方法は、第一方向、第二方向の磁気信号に対して誘導することにより第一方向、第二方向に対応する磁界強度及び磁界方向を測定する第一方向、第二方向磁界誘導ステップを更に備える。
【００５４】
本発明の有益な効果は、本発明の提供する磁気センシング装置及びその磁気誘導方法によれば、単一のウェハー／チップにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸方向のセンシングユニットを同時に有し、単一のチップにＡＳＩＣ周辺回路を選択的に集積でき、この製造プロセスが標準のＣＭＯＳプロセスと完全に共通であり、良好な製造性、優れた性能及び顕著な価格競争力を有することである。本発明では、各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールは設置された後、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向での磁界信号を独立して測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、従来の磁気センシング装置の磁気材料の概略図である。
【図２】図２は、従来の磁気センシング装置の磁気材料及び導線の構造概略図である。
【図３】図３は、磁界方向と電流方向の夾角概略図である。
【図４】図４は、磁気材料のθ−Ｒ特性のグラフである。
【図５】図５は、ホイートストン・ブリッジの接続図である。
【図６】図６は、本発明の磁気センシング装置の部分平面図である。
【図７】図７は、図１のＡ−Ａ線の断面図である。
【図８】図８は、本発明の磁気センシング装置の構成概略図である。
【図９】図９は、実施例６に係る磁気センシング装置の部分平面図である。
【図１０】図１０は、実施例２に係る本発明の磁気センシング装置の構成概略図である。
【図１１】図１１は、実施例３に係る本発明の磁気センシング装置の構成概略図である。
【図１２】図１２は、実施例４に係る本発明の磁気センシング装置の構成概略図である。
【図１３】図１３は、実施例５に係る本発明の磁気センシング装置の構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００５７】
＜実施例１＞
図６、図７を参照すると、図７は、図６におけるＡ−Ａ方向に沿った投影である。本発明は、Ｚ軸磁気センシング部品を備える磁気センシング装置を開示し、このＺ軸磁気センシング部品は、基板１０と、少なくとも一対のマッチングされた磁気センシングモジュールとを備える。磁気センシングモジュールは、導磁ユニット２０と、誘導ユニットとを備える。基板１０はＣＭＯＳ周辺回路を含んでもよい。各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールが設置された後、各対の磁気センシングモジュールのＸ軸方向及び／又はＹ軸方向での磁界信号出力を直接的に相殺することができる。
【００５８】
基板１０の表面には、媒質層があり、且つ、媒質層に溝１１がある。前記基板には、一列または複数列の溝が設けられ、本実施例では、一列の溝は複数のサブ溝１１を含む。
【００５９】
導磁ユニット２０は、本体部分が溝１１内に設置され、且つ、一部が溝１１から基板表面に露出しており、Ｚ軸方向の磁気信号を収集し、この磁気信号を誘導ユニットに出力するためのものである。
【００６０】
誘導ユニットは、前記基板表面に設置され、前記導磁ユニット２０から出力されたＺ軸方向の磁気信号を受信し、且つ、この磁気信号によって、Ｚ軸方向に対応する磁界強度を測定するためのものである。誘導ユニットは、磁気材料層３０及びこの磁気材料層３０に平行に設置された複数の電極４０を備える。前記磁気材料層３０の磁気材料の抵抗は、磁界強度の方向と関係がある。導磁ユニット２０を設置することにより、誘導ユニットは、Ｚ軸方向の磁界を水平方向（Ｘ軸方向及び／又はＹ軸方向）にガイドして測定する。
【００６１】
なお、前記磁気センシング装置は、基板表面と平行するＸ軸方向及びＹ軸方向での磁気信号（例えば、磁界強度及び磁界方向）をそれぞれ誘導するためのＡ軸磁気センサー及びＢ軸磁気センサーを更に備え、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向のいずれか両方は、互いに垂直である。
【００６２】
前記導磁ユニット２０及び誘導ユニットの磁気材料層３０は、同一の磁気材料からなり、層数が同一であり、且つ同回の堆積によって得られ、例えば、導磁ユニット２０及び誘導ユニットの磁気材料層３０が、異方性磁気センサー（ＡＭＲ）であってもよく、ＴＭＲ、ＧＭＲであってもよい。もちろん、前記導磁ユニット２０及び誘導ユニットの磁気材料層３０は、異なる磁気材料からなってもよく、あるいは、層数が異なり、すなわち、複数回の堆積とリソグラフィーによって得られてもよい。
【００６３】
図７に示すように、前記導磁ユニット２０の本体部分と基板表面がある平面との夾角は４５°〜９０°である（例えば、夾角が８５°であってもよい）。前記誘導ユニットの磁気材料層３０は、基板表面に密着して設置され、基板表面と平行する。
【００６４】
図８を参照すると、前記導磁ユニット２０は、第一導磁サブユニットと、第二導磁サブユニットと、第三導磁サブユニットと、第四導磁サブユニットとの四つの導磁サブユニットを備える。各導磁サブユニットは、複数の磁気部材を備え、図７に示すように、各磁気部材は、本体部分が対応する溝１１内に設置され、且つ一部が溝１１外に露出する。露出した部分は対応する誘導サブユニットの磁気材料層に隣接して設置され、距離ｃは、好ましくは、０〜２０μｍであり、一般的に、０μｍ、０．５μｍ、１．０μｍ、１．５μｍ、５μｍ、１０μｍである。また、図７に示すように、ａは０〜２μｍの範囲（例えば、０．５μｍ、１μｍ）であり、ｂは０〜１μｍの範囲（例えば、０μｍ、０．１μｍ、０．２μｍ）であり、ｄは０．５〜１０μｍの範囲（例えば、３μｍ、６μｍ）であり、Ｔｈｅｔａは０〜４５°の角度範囲（例えば、５°）である。
【００６５】
前記誘導ユニットは、第一誘導サブユニットと、第二誘導サブユニットと、第三誘導サブユニットと、第四誘導サブユニットとの四つの誘導サブユニットを備える。上述の各誘導サブユニットは、磁気材料層３０を備え、この磁気材料層３０の磁気材料の抵抗は、磁界強度の方向と関係があり、磁気材料の抵抗が磁界強度及び方向の変化に伴って変化する。
【００６６】
前記第一導磁サブユニットと第一誘導サブユニットとはマッチングされ、Ｚ軸磁気センシング部品の第一磁気センシングモジュールとする。前記第二導磁サブユニットと第二誘導サブユニットとはマッチングされ、Ｚ軸磁気センシング部品の第二磁気センシングモジュールとする。前記第三導磁サブユニットと第三誘導サブユニットとはマッチングされ、Ｚ軸磁気センシング部品の第三磁気センシングモジュールとする。前記第４導磁サブユニットと第四誘導サブユニットとはマッチングされ、Ｚ軸磁気センシング部品の第四磁気センシングモジュールとする。
【００６７】
図８に示す磁気センシング装置は、ホイートストン・ブリッジ構造を採用し、一層敏感に外部磁界を測定できる。実際の応用において、一つの導磁サブユニットと一つの誘導サブユニットとを採用し、磁界を測定してもよく、ここで詳しい説明は省略する。
【００６８】
また、各対の磁気センシングモジュールのＸ軸方向及び／又はＹ軸方向での磁界信号出力を直接的に相殺することができるために、二つの磁気センシングモジュールの三つの要素をセッティングする必要がある。
各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールの三つの要素は、以下の通りである。
【００６９】
（１）溝と誘導ユニットとの相対的な位置である。溝は、対応する誘導ユニットの一方の側、または他方の側に設置される。導磁ユニットは、誘導ユニットの左側に位置し、第三方向の磁界を基板表面における一方の方向にガイドする。導磁ユニットは、誘導ユニットの右側に位置し、第三方向の磁界を基板表面における他方の方向にガイドする。
（２）誘導ユニットが外部励起磁界で取得する初期磁化方向である。二つの磁気センシングモジュールの初期磁化方向は、同一または逆に設置されてもよい。
（３）磁気センシングモジュールにおける電流方向である。二つの磁気センシングモジュールにおける電流方向は、同一または直交に設置されてもよい。
【００７０】
各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールの三つの要素は、第一の要素が逆に設置され、他の二つの要素が同一に設置され、または、すべて逆に設置される。もちろん、本発明は、複数の変形が可能であり、本実施例及び後の実施例が複数の典型的な形態を開示するにすぎない。
【００７１】
好ましくは、各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールは、それぞれ、互いに平行に設置され、つまり、二つのマッチングされた磁気センシングモジュールにおける誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向は同一または逆であり、且つ、二つの磁気センシングモジュールの溝の延在方向は平行であり、または重なり合う。二つの磁気センシングモジュールが平行に設置されない場合、対照する前に、二つの磁気センシングモジュールを平行になるように回し、そして、対照を行う。
【００７２】
さらに、各の磁気センシングモジュールは、それぞれ、互いに平行に設置され、接続された二つの磁気センシングモジュールの三つの要素は、第一の要素が逆に設置されるとともに、他の二つの要素が同一に設置され、または、すべて逆に設置される。
【００７３】
本発明の一つの実施例では、前記装置は、Ｘ軸、Ｙ軸方向の磁気信号に対して誘導することによりＸ軸、Ｙ軸方向に対応する磁界強度及び磁界方向を測定するためのＸ軸Ｙ軸磁気センシング部品を更に備える。Ｘ軸Ｙ軸磁気センシング部品は、Ｚ軸磁気センシング部品の誘導ユニットではない。Ｚ軸磁気センシング部品の誘導ユニットは、Ｚ軸の方向に関して誘導するためのものであるが、Ｘ軸Ｙ軸磁気センシング部品の誘導ユニットは、Ｘ軸及び／又はＹ軸の方向に関して誘導するためのものである。
【００７４】
前記のＸ軸Ｙ軸磁気センシング部品は、第五誘導サブユニットと、第六誘導サブユニットと、第七誘導サブユニットと、第八誘導サブユニットとの四つの誘導サブユニットを備える。上記各誘導サブユニットは、磁気材料層を備え、この磁気材料層の磁気材料の抵抗が磁界強度及び方向の変化に伴って変化し、この磁気材料層に、平行に設置された複数の電極が設けられる。電極の設置方向と磁気材料層の磁化方向との夾角は１０°〜８０°であり、好ましくは４５°である。このように、前記Ｘ軸Ｙ軸磁気センシング部品は、一つの誘導ユニットだけを備えてもよく、つまり、ホイートストン・ブリッジの形態を採用しなくてもよい。
【００７５】
以上、本発明の磁気センシング装置の構造について説明した。本発明は、上記磁気センシング装置を開示するとともに、上記磁気センシング装置の磁気誘導方法を開示する。前記方法は、Ｚ軸方向磁界誘導ステップを備え、具体的には、導磁ユニットがＺ軸方向の磁気信号に対して誘導し、この磁気信号を出力することと、誘導ユニットが前記導磁ユニットから出力されたＺ軸方向の磁気信号を受信し、且つこの磁気信号によって、Ｚ軸方向に対応する磁界強度及び磁界方向を測定することとを備える。前記磁気センシング装置の各対の磁気センシングモジュールが設置された後、各対の磁気センシングモジュールは、各対の磁気センシングモジュールの第一方向及び／又は第二方向での磁界信号出力を直接的に相殺することができる。
【００７６】
また、前記方法は、Ｘ軸、Ｙ軸方向磁界誘導ステップを更に備え、つまり、Ｘ軸、Ｙ軸方向の磁気信号に対して誘導することによりＸ軸、Ｙ軸方向に対応する磁界強度及び磁界方向を測定することを備える。
それとともに、本発明は、上記磁気センシング装置の製造プロセスを更に開示し、前記製造プロセスは、以下のステップを備える。
ステップＳ１では、基板を設置し、この基板がＣＭＯＳ周辺回路を含んでもよい。
ステップＳ２では、基板の表面に媒質層があり、センシング装置と基板を離間し、媒質層に製造プロセスで溝を設置する。
【００７７】
ステップＳ３では、基板表面に磁気材料とバリア材料を堆積し、磁気材料とバリア材料のそれぞれが単層または多層材料であり、その後、制造プロセスで誘導ユニット及び導磁ユニットを同時に形成するため、導磁ユニット及び誘導ユニットは同一の磁気材料からなり、同回の堆積によって得られる。導磁ユニットは、本体部分が溝内に堆積され、且つ一部が溝から基板表面に露出する。
【００７８】
好ましくは、本発明の磁気センシング装置は、Ｘ軸Ｙ軸誘導部品を更に備える。ステップＳ３では、基板表面に誘導ユニット及び導磁ユニットを堆積すると同時に、Ｘ軸Ｙ軸磁気センシング部品に必要な磁気材料層を堆積し、つまり、Ｘ軸、Ｙ軸での必要な磁気材料層とΖ軸に関して必要な誘導ユニット及び導磁ユニットとを同時に製造する。
【００７９】
あるいは、このステップでは、複数回の材料堆積と製造プロセスによって、誘導ユニットと導磁ユニットをそれぞれ形成し、すなわち、両者が異なる材料層からなる。
【００８０】
ステップＳ４では、誘導ユニット及びＸ軸Ｙ軸誘導部品の磁気材料層にそれぞれ電極層を設置し、その後、媒質充填と配線などのプロセスでセンシング装置の製造を完了する。
【００８１】
＜実施例２＞
図１０を参照すると、本実施例は、前記第三方向磁気センシング部品が第一磁気センシングモジュール１０１と、第二磁気センシングモジュール１０２と、第三磁気センシングモジュール１０３と、第四磁気センシングモジュール１０４とを備えるという点で、実施例１と相違する。各磁気センシングモジュールは平行に設置され、または、中心が同一の直線に位置し、つまり、各磁気センシングモジュールにおける誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向は同一または逆であり、且つ、各磁気センシングモジュールの溝の延在方向は平行であり、または重なり合う。
【００８２】
前記第一磁気センシングモジュール１０１の第一端および第二磁気センシングモジュール１０２の第一端は接地し、第一磁気センシングモジュール１０１の第二端は第四磁気センシングモジュール１０４の第一端に接続され、第二磁気センシングモジュール１０２の第二端は第三磁気センシングモジュール１０３の第一端に接続され、第三磁気センシングモジュール１０３の第二端及び第四磁気センシングモジュール１０４の第二端は電源に接続し、第一磁気センシングモジュール１０１の第二端と第二磁気センシングモジュール１０２の第二端との間には電圧計が接続される（つまり、電気信号出力）。電源、電圧計及び接地の位置は他の状況（例えば、接地及び電源の位置は交換されてもよく、電源及び電圧計の位置は交換されてもよい等）であってもよく、ここで例示に過ぎない。
【００８３】
前記第一磁気センシングモジュール１０１においては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第一側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向であり、電流方向はＢ方向である。
【００８４】
前記第二磁気センシングモジュール１０２においては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第二側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と逆の方向であり、電流方向はＢ方向に垂直な方向である。
【００８５】
前記第三磁気センシングモジュール１０３においては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第一側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と同一の方向であり、電流方向はＢ方向と平行する方向である。
【００８６】
前記第四磁気センシングモジュール１０４においては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第二側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と逆の方向であり、電流方向はＢ方向に垂直な方向である。
【００８７】
図１０に示すように、各磁気センシングモジュールは互いに平行に設置され、接続された二つの磁気センシングモジュール（例えば、磁気センシングモジュール１０１と磁気センシングモジュール１０２との間、磁気センシングモジュール１０１と磁気センシングモジュール１０４との間）の三つの要素は、一つの要素が逆に設置されるとともに、他の二つの要素が同一に設置され、または、すべて三つの要素は逆に設置される。
【００８８】
前記導磁ユニット及び誘導ユニットのぞれぞれは、磁気材料層を備える。前記磁気材料層の材料は磁気抵抗材料であり、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）材料、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）材料またはトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）材料である。特徴は、磁界の変化に伴って材料の抵抗率が変化することである。磁気センサーの原理は、異方性磁気センサー（ＡＭＲ）であり、ＴＭＲ及びＧＭＲであってもよい。
【００８９】
＜実施例３＞
図１１を参照すると、本実施例は、前記第三方向磁気センシング部品が第一磁気センシングモジュール１０１と、第二磁気センシングモジュール１０２と、第三磁気センシングモジュール１０３と、第四磁気センシングモジュール１０４とを備えるという点で、実施例１と相違する。各磁気センシングモジュールは平行に設置され、または、中心が同一の直線に位置し、つまり、各磁気センシングモジュールにおける誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向は同一または逆であり、且つ、各磁気センシングモジュールの溝の延在方向は平行であり、または重なり合う。
【００９０】
前記第一磁気センシングモジュール１０１の第一端および第二磁気センシングモジュール１０２の第一端は接地し、第一磁気センシングモジュール１０１の第二端は第四磁気センシングモジュール１０４の第一端に接続され、第二磁気センシングモジュール１０２の第二端は第三磁気センシングモジュール１０３の第一端に接続され、第三磁気センシングモジュール１０３の第二端及び第四磁気センシングモジュール１０４の第二端は電源に接続し、第一磁気センシングモジュール１０１の第二端と第二磁気センシングモジュール１０２の第二端との間には電気信号が出力される。
【００９１】
前記第一磁気センシングモジュール１０１においては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第一側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向であり、電流方向はＢ方向である。
【００９２】
前記第二磁気センシングモジュール１０２においては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第二側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と同一の方向であり、電流方向はＢ方向と平行する方向である。
【００９３】
前記第三磁気センシングモジュール１０３においては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第二側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と逆の方向であり、電流方向はＢ方向と平行する方向である。
【００９４】
前記第四磁気センシングモジュール１０４においては、誘導ユニットの各部分とマッチングされた溝は誘導ユニットの当該マッチング部分の第一側に設置され、誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向はＡ方向と逆の方向であり、電流方向はＢ方向と平行する方向である。
磁気センサーの原理は、異方性磁気センサー（ＡＭＲ）であり、ＴＭＲ及びＧＭＲであってもよい。
【００９５】
＜実施例４＞
図１２を参照すると、本実施例は、前記第三方向磁気センシング部品が第一磁気センシングモジュール１０１と、第二磁気センシングモジュール１０２と、第三磁気センシングモジュール１０３と、第四磁気センシングモジュール１０４とを備えるという点で、実施例１と相違する。
【００９６】
前記第一磁気センシングモジュール１０１及び第二磁気センシングモジュール１０２は、中心が同一の直線に位置し、つまり、前記第一磁気センシングモジュール１０１及び第二磁気センシングモジュール１０２における誘導ユニットの磁気材料層の初期磁化方向は同一または逆であり、且つ、各磁気センシングモジュールの溝の延在方向は平行であり、または重なり合う。
【００９７】
前記第三磁気センシングモジュール１０３及び第四磁気センシングモジュール１０４のそれぞれは、第一磁気センシングモジュール１０１に垂直であり、つまり、前記第三磁気センシングモジュール１０３及び第四磁気センシングモジュール１０４のそれぞれにおける誘導ユニットの磁気材料層の磁化方向は、第一磁気センシングモジュール１０１における磁化方向に垂直であり、且つ、第三磁気センシングモジュール１０３及び第四磁気センシングモジュール１０４のそれぞれにおける溝の延在方向は、第一磁気センシングモジュール１０１における溝の延在方向に垂直である。
【００９８】
前記第一磁気センシングモジュール１０１の第一端および第二磁気センシングモジュール１０２の第一端は接地し、第一磁気センシングモジュール１０１の第二端は第四磁気センシングモジュール１０４の第一端に接続され、第二磁気センシングモジュール１０２の第二端は第三磁気センシングモジュール１０３の第一端に接続され、第三磁気センシングモジュール１０３の第二端及び第四磁気センシングモジュール１０４の第二端は電源に接続し、第一磁気センシングモジュール１０１の第二端と第二磁気センシングモジュール１０２の第二端との間には電気信号が出力される。
【００９９】
前記第一磁気センシングモジュール１０１及び第二磁気センシングモジュール１０２は、一対のマッチングされた磁気センシングモジュールとし、三つの要素についは、溝及び誘導ユニットの相対的な位置が逆に設置され、磁化方向及び電流方向が同一に設置される。
【０１００】
前記第三磁気センシングモジュール１０３及び第四磁気センシングモジュール１０４は、一対のマッチングされた磁気センシングモジュールとし、三つの要素についは、溝及び誘導ユニットの相対的な位置が逆に設置され、磁化方向及び電流方向が同一に設置される。
【０１０１】
＜実施例５＞
図１３を参照すると、本実施例は、前記第一磁気センシングモジュール１０１及び第二磁気センシングモジュール１０２が一対の互いにマッチングされた磁気センシングモジュールとし、三つの要素がすべて逆に設置されるという点で、実施例４と相違する。
【０１０２】
前記第三磁気センシングモジュール１０３及び第四磁気センシングモジュール１０４が一対の互いにマッチングされた磁気センシングモジュールとし、三つの要素がすべて逆に設置される。
【０１０３】
＜実施例６＞
本実施例は、複数の導磁構造が同一の溝を共有するという点で実施例１と相違する。図９を参照すると、基板１０における溝１１は、一列または複数列設置されてもよく、一列の溝１１が細長い溝に設置され、多くの磁気部材によって共有されてもよい。また、この構造は、導磁ユニットがセンシングユニットに接続されてもよく、つまり、距離が０μｍである。
【０１０４】
＜実施例７＞
本実施例では、本発明の磁気センシング装置は、ＣＭＯＳチップを更に備え、実施例１に係る基板がＣＭＯＳチップに設置される。つまり、磁気センシング装置は従来のＣＭＯＳチップの機能を有する。即ち、単一のチップは、ＣＭＯＳチップとセンシング装置を同時に有し、高い集積度を有する。
【０１０５】
＜実施例８＞
本実施例では、磁気センシング装置の導磁ユニットと、センシングユニットと、Ｘ軸Ｙ軸磁気センシング部品とに必要な磁気材料層は、磁気敏感材料、例えばＮｉＦｅ合金材料である。また、緩衝層、例えば、ＴａＮ等は、備わってもよい。なお、磁気敏感材料層及び緩衝層材料は、多層の材料であってもよい。
【０１０６】
磁気敏感材料は、異方性磁気抵抗材料、巨大磁気抵抗材料、トンネル磁気抵抗を含み、多層であってもよく、あるいは単層であってもよい。多層材料の厚さと層数は、実際によって調節可能である。
また、１組の導磁ユニットは複数の導磁構造とマッチングされてもよく、測定は一層敏感になる。
【０１０７】
＜実施例９＞
本実施例では、磁気センシング装置が誘導できる三次元方向は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸以外の第一方向、第二方向、第三方向であってもよく、第一方向、第二方向、第三方向のいずれか両方を互いに垂直にさせればよい。
【０１０８】
上述したように、本発明に係る磁気センシング装置及び磁気誘導方法は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の誘導デバイスを同一のウェハー又はチップに設置でき、良好な製造性、優れた性能及び顕著な価格競争力を有する。本発明では、各対のマッチングされた二つの磁気センシングモジュールは設置された後、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向での磁界信号を独立して測定することができる。
【０１０９】
ここで、本発明についての説明と応用は、例示であり、本発明の範囲を上記の実施例に限定しないものである。ここで開示された実施例の変形と変更は可能であり、当業者にとって、実施例の代わり及び同等の様々な部品は公知である。当業者にとって、本発明の精神または要旨を逸脱しない場合、本発明は、他の形態、構造、配置、割合及び他のアセンブリー、材料、部品で実現されることが明らかである。本発明の範囲と精神を逸脱しない場合、ここで開示された実施例について他の変形と変更を行うことができる。
【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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【国際調査報告】
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