(57)【要約】  磁場の強度を判定するための磁場感知デバイスは、ブリッジ（２００）として構成された４つの磁気トンネル接合素子または素子アレイ（１００）を備える。電流源は、時間的に離れた第１および第２の電流を選択的に供給するために、４つの磁気トンネル接合素子（１００）の各々の付近に配置された電流線（１１６）に結合されている。電流源に結合されているサンプリング回路（４１２，４１４）は、第１および第２の電流の期間にブリッジ出力をサンプリングし、第１および第２の値の差から磁場の値を判定する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を感知するためのセンサにおいて、
強磁性の感知層を含む１つ以上の感知素子であって、１つ以上の感知素子出力端子を有する感知素子と、
前記１つ以上の感知素子に連続した１つ以上の電流線と、
前記１つ以上の電流線に可変電流を供給して前記センサの感度を調節するための電流源と、
前記１つ以上の感知素子出力端子に結合されており、前記可変電流の出力を測定し磁場の強度を判定するための測定回路と、を備えるセンサ。
【請求項２】
前記１つ以上の感知素子の各々は複数の磁気トンネル接合素子からなる磁気トンネル接合素子のアレイを備える、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記１つ以上の電流線は前記１つ以上の感知素子の対向する両側に連続的に配置されており、該電流線を伝わる電流が該両側において対向する両方向に流れる、請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
前記１つ以上の電流線は、各感知素子の付近に配置された２つの直交する電流線を含み、
前記測定回路は、前記１つ以上の感知素子出力端子の間に結合されており、トグルパルスシーケンスが第１および第２の電流線によって発生される前後に前記出力をサンプリングするためのサンプリング回路を備える、請求項１に記載のセンサ。
【請求項５】
前記１つ以上の感知素子は、１対の電圧源端子を有するホイートストンブリッジとして構成された第１、第２、第３、および第４の感知素子を含み、
前記１つ以上の感知素子出力端子は、前記出力を供給するための１対の出力端子を含む、請求項１に記載のセンサ。
【請求項６】
第１、第２、第３、および第４の感知素子の各々は、第１、第２、第３、および第４の磁気トンネル接合アレイを備える、請求項５に記載のセンサ。
【請求項７】
電流源は時間的に離れた第１および第２の電流として可変電流を選択的に供給し、
前記測定回路は、前記出力に結合されており、第１および第２の電流の各々の期間に前記出力をサンプリングするためのサンプリング回路を備える、請求項１に記載のセンサ。
【請求項８】
前記感知回路は、前記サンプリング回路に結合された出力回路であって、第１および第２の電流の期間に前記出力の値における差を算出し、感知した磁場の大きさを表すセンサ出力を生成するための出力回路をさらに備える、請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
デバイスにおいて磁場を感知する方法であって、該デバイスは、強磁性の感知層を含む１つ以上の感知素子であって、１つ以上の感知素子出力端子を有する感知素子と、前記１つ以上の感知素子に連続して配置された電流線に対し電流を供給するための入力とを備え、前記方法は、
前記入力に第１の電流を供給する工程と、
前記入力に第２の電流を供給する工程と、
第１および第２の電流の各々について前記出力における値をサンプリングする工程と、
第１および第２の電流のサンプリングした値の間の差を判定する工程と、
判定した前記差に基づき、測定される磁場を判定する工程と、を備える方法。
【請求項１０】
前記１つ以上の感知素子の各々は複数の磁気トンネル接合素子からなる磁気トンネル接合素子のアレイを備え、前記電流線は前記磁気トンネル接合素子の各々に連続して配置されている、請求項９に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記１つ以上の電流線は前記１つ以上の感知素子の対向する両側に連続的に配置されており、第１および第２の電流を供給する工程は、前記両側において対向する両方向に第１および第２の電流を伝える工程を含む、請求項９に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記１つ以上の電流線は、前記１つ以上の感知素子の付近に配置された２つの直交する電流線を含み、
第１および第２の電流を供給する工程は、トグルパルスシーケンスを供給する工程を含む、請求項９に記載のセンサ。
【請求項１３】
トグルパルスシーケンスを供給する工程は、トグルパルスシーケンスの前および後に前記出力をサンプリングする工程を含む、請求項１２に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記１つ以上の感知素子は、１対の電圧源端子を有するホイートストンブリッジとして構成された第１、第２、第３、および第４の感知素子を含み、前記１つ以上の感知素子出力端子は、前記出力を供給するための１対の出力端子を含み、第１および第２の電流を供給する工程は、第１、第２、第３、および第４の感知素子の各々に連続して第１および第２の電流を供給する工程を含む、請求項９に記載のセンサ。
【請求項１５】
第１、第２、第３、および第４の感知素子の各々は、第１、第２、第３、および第４の磁気トンネル接合アレイをそれぞれ備える、請求項１４に記載のセンサ。
【請求項１６】
第２の電流を供給する前に第１の電流の供給を停止する工程をさらに備える、請求項９に記載のセンサ。
【請求項１７】
デバイスにおいて磁場を感知する方法であって、該デバイスは、強磁性の感知層と１つ以上の感知素子出力端子とを含む１つ以上の感知素子と、前記１つ以上の感知素子の付近に配置された第１および第２の直交する電流線とを備え、前記方法は、
第１および第２の電流線のうちの少なくとも一方に第１の安定化電流を印加する工程と、
１つ以上の感知素子出力端子にて第１の値をサンプリングする工程と、
第１の電流線の入力に第１のトグル電流を供給する工程と、
第２の電流線の入力に第２のトグル電流を供給する工程と、
第１および第２の電流線のうちの少なくとも一方に第２の安定化電流を印可する工程と、
前記１つ以上の感知素子出力端子にて第２の値をサンプリングする工程と、
第１および第２のサンプリングした値の間の差を判定する工程と、
判定した前記差に基づき、測定される磁場を判定する工程と、を備える方法。
【請求項１８】
前記１つ以上の感知素子の各々は磁気トンネル接合アレイを備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記１つ以上の感知素子は、１対の電圧源端子を有するホイートストンブリッジとして構成された第１、第２、第３、および第４の感知素子を含み、
前記１つ以上の感知素子出力端子は、前記出力を供給するための１対の出力端子を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
第１、第２、第３、および第４の感知素子の各々は、第１、第２、第３、および第４の磁気トンネル接合アレイを備える、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に磁場を感知するデバイスに関し、より詳細には、小さな磁場を正確に感知することの可能な磁気トンネル接合デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現代のシステムにおいては、位置、運動、荷重、加速度、温度、圧力などの物理的なパラメータの測定または検出を行うために、センサが広範に用いられている。これらのおよび他のパラメータを測定するための多種多様なセンサの種類が存在するものの、それらは皆、様々な制約を受けている。例えば、電子コンパスおよび他の同様の磁気感知用途において用いられるものなど、安価な低磁場センサは、一般に、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）式のデバイスを備える。必要な感度およびＣＭＯＳに見合った妥当な抵抗を得るために、そのようなセンサの感知ユニットのサイズは一般に平方ミリメートルのオーダーである。さらに、通常では、大きなコイルからの大きなリセットパルス（約１０ｍＡ）が必要である。移動体の用途においては、そのようなＡＭＲセンサ構成は、費用、回路面積、および電力消費の点からコストが高すぎる。
【０００３】
磁気トンネル接合（ＭＴＪ）センサ、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサなど、他の種類のセンサが、より小さなプロファイルのセンサを提供するために用いられているが、そうしたセンサには、感度が不適切であること、温度変化による影響を受けることなど、そうしたセンサ自身の懸念が存在する。これらの懸念に対処するために、ＭＴＪ，ＧＭＲ，ＡＭＲセンサには、感度を増加させ、また温度に依存した抵抗変化を除去するようにホイートストンブリッジ構造が用いられている。センサのサイズおよびコストの最小化には、ＭＴＪまたはＧＭＲ素子が好適である。
【０００４】
製造工程における変動の結果、これらの低磁場ホイートストンブリッジ式の磁気センサが、小さいものの変化する残留オフセットを示す場合がある。温度シフト、機械的応力、およびデバイスの経時によって、このオフセットは悪化し得る。さらに、従来の磁気センサは、感知層の厚さおよび形状、ならびに磁束集中部の幾何配置などの要因によってデバイスへ組み込まれる感度を有し、これによって有効範囲および直線性範囲が限定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、低磁場測定に対する分解能を提供し、ＣＭＯＳ互換であり、オフセットを最小化し、かつ、ダイナミックレンジを拡張する、安価な低磁場センサを提供することが所望される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
磁場の強度を判定するための磁場感知デバイスは、強磁性の感知層を含む１つ以上の感知素子であって、１つ以上の感知素子出力端子を有する感知素子を備える。１つ以上の電流線は、１つ以上の感知素子の付近に配置されている。電流源は、この１つ以上の電流線に可変電流を供給してセンサの感度を調節する。測定回路は、可変電流の出力を測定し磁場の強度を判定するために、１つ以上の感知素子出力端子に結合されている。
【０００７】
別の実施形態の磁場感知デバイスは、ホイートストンブリッジとして構成された４つの磁気トンネル接合素子を備える。電流源は、時間的に離れた第１および第２の電流を選択的に供給するために、４つの磁気トンネル接合感知素子の各々の付近に配置された電流線に結合されている。ブリッジ出力信号に結合されているサンプリング回路は、第１および第２の電流の各々にてブリッジ信号をサンプリングし、第１および第２のサンプルの差から磁場の値を判定する。磁場を感知する方法は、電流線に第１の電流を供給する工程と、電流線に第２の電流を供給する工程と、第１および第２の電流の各々についてブリッジ出力における値をサンプリングする工程と、第１および第２の電流の期間の出力のサンプリングの間の差を判定する工程と、判定した差に基づき、測定される磁場を判定する工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】代表的な一実施形態による磁気トンネル接合デバイスの断面図。
【図２】図１の４つの磁気トンネル接合デバイスを含むホイートストンブリッジの図。
【図３】図２のホイートストンブリッジについての感度対安定化電流のグラフ。
【図４】代表的な一実施形態による磁場感知デバイスのブロック図。
【図５】図４の代表的な実施形態に対する時間を通じた出力信号のグラフ。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
小さな設置面積の磁気センサは、通常、ホイートストンブリッジ構成により配置されており、ブリッジがゼロ磁場において最小限の応答を生成するように回路素子の抵抗の間に精密なバランスが保たれる必要がある。製造工程によって与えられる非ゼロ応答（ブリッジオフセット）は、エラーのない信号を生成するように較正、すなわち、ヌル化される必要がある。これらのオフセットは、温度変化、機械的応力、または他の影響に応じて、その部品の寿命を通じてシフトする場合がある。１．０〜５．０ｍＶ／Ｖ／Ｏｅの典型的な磁場応答を有するコンパス用途では、１度未満の精度を維持するということは、１０μＶ未満のオフセットのシフトをエラー信号から除去すること、すなわち、較正によって除く必要があることを意味している。これは、本明細書に記載のように、ホイートストンブリッジの４つの強磁性のトンネル接合感知素子の各々の極めて近傍にまたはそれらに連続して配置された電流伝達線によって達成される。この電流伝達線を通じて可変の安定化電流を調節することによって、外部磁場に対するセンサ応答を変化させる。センサ出力は安定化電流の時間的に離れた２つの異なる値においてサンプリングされ、それらの２つの値は、感知素子抵抗の不均衡によって与えられるオフセットおよび１／ｆ雑音を低減または除去するように、互いから減じられる。磁場の存在しない状態におけるセンサ出力のオフセットおよび変化（１／ｆ雑音）の両方は、有効な低周波信号として観察可能である。サンプリング回路が、この望ましくない（または場合によっては時間によって変化する）信号より高い周波数で動作させられるとき、磁場の値（強度）は、この望ましくない低周波信号とともに高感度センサによって感知され、次いで、わずかに遅れて、低感度センサによって両方とも再びサンプリングされる。続く２つの値の減算によって、サンプリング周波数未満の周波数で存在する直流（ＤＣ）と時間変化するオフセット（１／ｆ雑音）とのない信号が生成される。電流値およびデューティサイクルは、信号対雑音比を最大化し、かつ、電力消費（電圧）要求を最小化するように選択される。
【００１０】
上述において概説したは技術に関連して、または別のＤＣ測定用途において、安定化電流値の一方または両方についてセンサ応答が飽和している磁場の値が存在する場合もある。この場合、感知ビットの全体的なＨｋを増加させ、センサ応答を飽和から外すために、安定化電流を増加させてもよい。制御回路はそのような飽和条件を検出し、増加させた安定化電流値を印加してもよく、続く下流の回路は感度校正のスケールを縮小することを通知されてもよい。したがって、安定化電流値を調節することによって、ＤＣおよび相関二重サンプリング（ＣＤＳ）測定の１つまたは２つの値に安定化電流が固定されている場合に可能であるのに比べて低磁場応答に対する分解能を失うことなく、より大きなダイナミックレンジに対応することが可能である。
【００１１】
別の実施形態では、基準層は、従来のピン留めされた（ｐｉｎｎｅｄ）ＳＡＦ基準層ではなく、ピン留めされていない合成反強磁性（ＳＡＦ）層からなってもよい。このピン留めされていないＳＡＦは、その方向を反転させるために感知層より上および下の極めて近傍に配置された２つの直交する電流線からのトグルパルスシーケンスを受けてよい。そのような場合、２つの電流線は基準層に関して約４５度に配向される。第１のトグル電流パルスは第１の電流線を伝わり、このパルスに重なって、第２のトグル電流パルスが第２の電流線を伝わる。第１のトグル電流パルスは第２のパルスの前に開始し、第２のトグル電流パルスは第１のパルスの後に終了する。その結果、センサ基準層は、トグルパルスシーケンス前後で１８０度だけ回転する。センサ出力は、両方の基準層の向きにおいてサンプリングされ、その２つの値は互いから減算される。この場合、第１の測定値によって、第１の信号値を有するブリッジ応答と、そのオフセット＋低周波数期間とが得られる。この応答は、次いで、基準層の反対の向きについて再びサンプリングされ、第２の信号値と、同じオフセット＋低周波数期間とを与える。磁気トンネル接合の性質のために、２つの信号値の符号は反対であるが、大きさは等しい。次いで、減算によって、オフセットの除去された信号値を２回与える。
【００１２】
図１を参照すると、代表的な磁気トンネルデバイス１００は誘電体材料１１８内に形成されており、強磁性の感知層１０２と、トンネルバリア１０６によって分離された強磁性の固定領域１０４とを含む。感知層１０２はビア１１０によって第１の導電線１０８に接続されており、固定領域１０４はビア１１４によって第２の導電線１１２に接続されている。電流伝達線１１６は、センサ層１０２および固定領域１０４の両方の付近において、磁気トンネルデバイス１００の対向する両側に配置されている。電流の方向は、ページに入るものとしての×（１１５）と、ページングから出るものとしての点（１１３）とによって表わされているが、この方向が逆転されてもよい。この好適な実施形態では、電流伝達線１１６は感知層１０２および固定領域１０４の両方の付近にあるように示されているが、感知層１０２および固定領域１０４のうちの一方の付近にのみ配置されてもよいことが理解される。ピン留めされていないＳＡＦの実施形態の場合には、電流伝達線は、ＳＡＦ層より上の１つと下の１つとの相互に接続されていない２つの垂直線からなってもよい。この場合、測定中の電流は、得られる磁場が感知層の容易軸または困難軸に沿って突出するような方向にそれらの線のうちの１つを流れる単一の値となる。それらの電流線は、好適には、基準層のピン留め方向に対し４５度に配向されている。基準層の方向を切り替えるために、２つのパルスのトグルシーケンスが各電流線を下るように送られる。それらのパルスのうちの第１のパルスは第２のパルスの前に開始し、３．０ナノ秒以上の時間的な重なり合いが存在し、その後に第１のパルスが除去される。第２のパルスはわずかに長くホールドされ、次いで、同様に除去される。
【００１３】
固定の磁気領域１０４は本技術分野においてよく知られており、通常、トンネルバリアと反強磁性カップリングスペーサ層（図示せず）との間に配置された固定層（図示せず）を含む。反強磁性カップリングスペーサ層は、任意の適切な非磁性体、例えば、Ｒｕ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｃｒ，Ｒｈ，Ｃｕのうちの１つ以上の元素、またはそれらの組み合わせから形成される、ピン留め層（図示せず）は、反強磁性カップリングスペーサ層と随意のピン留め層との間に配置される。このピン留め層は、ピン留めされていないＳＡＦの実施形態では省略される。感知層１０２および固定層は、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｂのうちの１つ以上、またはそれらの合金や、ＮｉＭｎＳｂ，ＰｔＭｎＳｂ，Ｆｅ３Ｏ４，またはＣｒＯ２など、いわゆる半金属強磁性体など、任意の適切な強磁性体から形成されてよい。トンネルバリア１０６は、ＡｌＯｘ，ＭｇＯｘ，ＲｕＯｘ，ＨｆＯｘ，ＺｒＯｘ，ＴｉＯｘ，またはそれらの元素の窒化物および酸窒化物など、絶縁体材料であってよい。
【００１４】
代表的な実施形態では、誘電体材料１１８は、ケイ素酸化物、シリコン窒化物（ＳｉＮ）、ケイ素酸窒化物（ＳｉＯＮ）、ポリイミド、またはそれらの組み合わせであってよい。導電線１０８，１１２と、ビア１１０，１１４と、電流伝達線１１６とは、好適には銅であるが、タンタル、タンタル窒化物、銀、金、アルミニウム、白金、または別の適切な導体材料など、他の材料であってもよいことが理解される。
【００１５】
強磁性の固定層およびピン留め層は各々、通常、反強磁性カップリングスペーサ層によって反平行に保持されており、磁気モーメントベクトル（自由に回転しない磁気モーメントベクトル１３２を生じる）を有し、基準層として用いられる。感知層１０２は、磁場が存在する状態において自由に回転しない磁気モーメントベクトル１３４を有する。印加される磁場が存在しない状態において、磁気モーメントベクトル１３４は感知層の異方性容易軸に沿って配向されている。
【００１６】
磁気トンネルデバイス１００の組立中、次の層は各々連続して堆積その他によって形成される。各磁気トンネルデバイス１００は、選択的堆積、フォトリソグラフプロセス、エッチングなど、半導体産業の既知の技術のうちの任意の技術を用いて形成されてよい。少なくとも強磁性のセンサ１０２および固定領域１０４の堆積中、磁場は好適な異方性容易軸（誘導される固有異方性）を与えるように提供される。この提供される磁場によって、磁気モーメントベクトル１３２，１３４について好適な異方性容易軸が生じる。固有異方性に加えて、形状異方性を有する場合よりも大きなアスペクト比を有する感知素子と、この形状および固有異方性の組み合わせとによって、好適には感知素子の長軸に平行である、容易軸が形成される。この容易軸は、基準磁化１３２を用いて、約３０〜９０度の角度において選択されてもよい。磁束集中部を有しないブリッジ実施形態では、これは好適には約４５度の角度である。
【００１７】
４つの磁気トンネル感知素子１００は、ホイートストンブリッジ２００を形成するように組み合わせられる（図２）。磁気トンネルデバイス１００において示す各抵抗器は、信頼性および信号／雑音比の改良のため、複数の磁気トンネル接合感知素子からなる磁気トンネル接合感知素子のアレイであってもよい。感知素子を通じた電流の方向は、電圧入力１０８から始まりブリッジのいずれかのパスに沿うように各脚において保持されており、電流は磁気トンネル接合スタックの上部から下部へ、または下部から上部へ流れる。電流伝達線１１６は、４つの磁気トンネルデバイス１００の各々の付近に電流を提供するように配置されている。電流伝達線１１６は磁気トンネルデバイス１００の１つの側にしか配置されなくてもよいが、好適には、その対向する両側に配置されることによって、所与の電流に対して印加される有効磁界を２倍にする。例えば、図１には、ページに入り（×によって表す）、ページから出る（点によって表す）電流を示す。図２には、各磁気トンネルデバイス１００を通じた電流伝達線１１６の、ジグザグ式による対向する電流方向を示す。ブリッジには、電圧源端子１０８，１１２の間に一定の電圧バイアスが供給される。センサ応答は、ノード（または出力）部２０２，２０４におけるブリッジの中間部を通じて示差的に測定される。本明細書に記載の相関二重サンプリングは様々なブリッジの向きに適用され得るが、一例は、本出願の譲受人に割り当てられる米国特許出願第１２／０５５，４８２号明細書に見出される。
【００１８】
図３のグラフには、電流伝達線１１６を通じて流れる安定化電流の関数としてのセンサ応答（感度）を示す。センサ出力が分解能０．０１ｍＶ、１２ビットのアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）によって感知されている場合、５０Ｏｅ信号３０２は、約４０ｍＡ未満の安定化電流に対する応答を飽和させる。しかしながら、４０ｍＡの安定化電流では、２０Ｏｅ磁場３０４を表すために１１ビットしか用いられていないので、その磁場レベルにおける分解能は可能な限り高い訳ではない。これに加えて、感知素子の応答は小さな安定化電流に対してはより早く飽和するので、測定可能な磁場レンジは安定化電流とともに減少する。最適な応答については、磁気感知回路を制御する回路（図示せず）は、飽和（分解能限界）点に近付いているときを検出し、より大きな（小さな）安定化電流に切り替え、測定した磁場に対する出力信号の適切なスケーリング係数変換を行う。別の実施形態では、安定化電流に依存した磁場応答は、２つの異なる安定化電流を印加することによって検出されてもよく、この磁場の値は２つのサンプリングした値を減算することによって判定されてよい。
【００１９】
図４を参照すると、ホイートストンブリッジ２００の電流伝達線１１６に対し印加される安定化電流は、電流源４０２によって入力４０４，４０６における２つのプリセット値の間で切り替えられ、増幅器４１０，４１６とサンプリング・ホールド（Ｓ・Ｈ）回路４１２，４１４とを含む出力回路に対し提供される。差動増幅器４１０（出力端子４０８）の出力は、各値においてサンプリングされる。これらの値は好適には約２．５ｍＡおよび２０ｍＡであるが、幾何配置に応じて異なり、最適な電力消費のために調節されてもよい。対応する値は、両方の値が与えられるまで周知のＳ・Ｈ技術を用いてホールドされる。好適には、電流値５０２（図５）は、各Ｓ・Ｈ回路４１２，４１４が選択される約２マイクロ秒前に選択され、各Ｓ・Ｈ回路４１２，４１４は、電流源が切り替えられる約０．５マイクロ秒前に切断される。センサ応答（例えば、１０Ｏｅ磁場に対する５０４または−１０Ｏｅ磁場に対する５０６）は、ｔ１，ｔ２（図５）にてサンプリングされ、差動増幅器４１６によって測定される結果として得られる差は、差動増幅器４２０を通じて測定される磁場値を判定するために用いられる。この方法には、ブリッジ応答に存在するオフセットは両方の信号に存在するため減算されるという利点が存在する。サンプリング周波数は高周波数の値に設定され、センサのＲＣ時定数によってしか制限されないので、両方の信号が迅速に（１００ｋＨｚ）得られ、任意の低周波騒音も減算される。この特性は、雑音応答が周波数に依存しないジョンソン雑音に遷移した後、１〜１０ｋＨｚのコーナーを有する強い１／ｆ特性を雑音が有するトンネル接合式の磁気センサには特に重要である。サンプリング周波数が１／ｆ雑音コーナーより高い限り、信号／雑音比はジョンソン雑音のみによって限定される。これは、低周波またはＤＣ磁場の測定が所望される場合には、測定を磁気センサのより静かな高周波応答領域へシフトする手段として、実に有用である。これに加えて、ＤＣ磁場の測定では、一般に更新レートは相当低い（通常、１０Ｈｚのレンジ）ので、簡単な測定では非常に低いデューティサイクルが得られ、電力消費を１０００倍以上にも削減可能である。２つの値における安定化電流は、単極性（２０ｍＡ，５ｍＡ）であっても、双極性（＋５ｍＡ，−５ｍＡ、または−５ｍＡ，＋２０ｍＡ）であってもよいが、オフセットの減算がより良好であり、回路における実装がより簡単であり、基準層のピン留めにおけるプロセス変動により耐性が高いので、単極性の設計が好適である。これに代えて、または電流源およびＳ・Ｈの切替の間の遅延に加えて、遷移を抑制するためにＲＣフィルタが用いられてもよい。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成23年5月31日(2011.5.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場を感知するためのセンサにおいて、
強磁性の感知層を含む１つ以上の感知素子であって、１つ以上の感知素子出力端子を有する感知素子と、
前記１つ以上の感知素子に連続した１つ以上の電流線と、
前記１つ以上の電流線に可変電流を供給して前記センサの感度を調節するための電流源と、
前記１つ以上の感知素子出力端子に結合されており、前記可変電流の出力を測定し磁場の強度を判定するための測定回路と、を備えるセンサ。
【請求項２】
前記１つ以上の感知素子の各々は複数の磁気トンネル接合素子からなる磁気トンネル接合素子のアレイを備える、請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記１つ以上の電流線は前記１つ以上の感知素子の対向する両側に連続的に配置されており、該電流線を伝わる電流が該両側において対向する両方向に流れる、請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
前記１つ以上の電流線は、各感知素子の付近に配置された２つの直交する電流線を含み、
前記測定回路は、前記１つ以上の感知素子出力端子の間に結合されており、トグルパルスシーケンスが第１および第２の電流線によって発生される前後に前記出力をサンプリングするためのサンプリング回路を備える、請求項１に記載のセンサ。
【請求項５】
前記１つ以上の感知素子は、１対の電圧源端子を有するホイートストンブリッジとして構成された第１、第２、第３、および第４の感知素子を含み、
前記１つ以上の感知素子出力端子は、前記出力を供給するための１対の出力端子を含む、請求項１に記載のセンサ。
【請求項６】
前記感知回路は、前記サンプリング回路に結合された出力回路であって、第１および第２の電流の期間に前記出力の値における差を算出し、感知した磁場の大きさを表すセンサ出力を生成するための出力回路をさらに備える、請求項１に記載のセンサ。
【請求項７】
デバイスにおいて磁場を感知する方法であって、該デバイスは、強磁性の感知層を含む１つ以上の感知素子であって、１つ以上の感知素子出力端子を有する感知素子と、前記１つ以上の感知素子に連続して配置された電流線に対し電流を供給するための入力とを備え、前記方法は、
前記入力に第１の電流を供給する工程と、
前記入力に第２の電流を供給する工程と、
第１および第２の電流の各々について前記出力における値をサンプリングする工程と、
第１および第２の電流のサンプリングした値の間の差を判定する工程と、
判定した前記差に基づき、測定される磁場を判定する工程と、を備える方法。
【請求項８】
デバイスにおいて磁場を感知する方法であって、該デバイスは、強磁性の感知層と１つ以上の感知素子出力端子とを含む１つ以上の感知素子と、前記１つ以上の感知素子の付近に配置された第１および第２の直交する電流線とを備え、前記方法は、
第１および第２の電流線のうちの少なくとも一方に第１の安定化電流を印加する工程と、
１つ以上の感知素子出力端子にて第１の値をサンプリングする工程と、
第１の電流線の入力に第１のトグル電流を供給する工程と、
第２の電流線の入力に第２のトグル電流を供給する工程と、
第１および第２の電流線のうちの少なくとも一方に第２の安定化電流を印可する工程と、
前記１つ以上の感知素子出力端子にて第２の値をサンプリングする工程と、
第１および第２のサンプリングした値の間の差を判定する工程と、
判定した前記差に基づき、測定される磁場を判定する工程と、を備える方法。
【国際調査報告】
2012518788.tif 000008