JP2024543871A - ３軸磁気センサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

本出願は、３軸磁気センサおよびその製造方法を開示し、前記３軸磁気センサは、少なくとも２つの溝が形成される基板と、第１方向の磁界を検知する第１磁気検知機構と、第２方向の磁界を検知する第２磁気検知機構と、第３方向の磁界を検知する第３磁気検知機構とを含み、第１磁気検知機構および第２磁気検知機構が基板の表面に設置され、第３磁気検知機構が溝に設置され、少なくとも一対の隣接する溝が少なくとも１つの第１磁気検知機構および／または少なくとも１つの第２磁気検知機構に隔てられる。本出願によれば、プロセス加工誤差を低減し、プロセスウィンドウを広げ、製品の全体的な歩留まりを向上させることができる。【選択図】図２

Description

本出願は、微細電子技術分野に属し、磁気センサに関し、特に３軸磁気センサおよびその製造方法に関する。

従来の３軸磁気センサは、Ｘ、Ｙ、Ｚのブリッジ抵抗を個別にして、Ｘ軸およびＹ軸の検知ユニットが平面内にあり、Ｚ軸検知ユニットが斜面にあるといった設計を採用したが、斜面の集中分布は、プロセス制御に大きな困難をもたらす。

これに鑑みて、従来の３軸磁気センサの上記欠点の少なくとも一部を克服するために、現在、新たな３軸磁気センサを設計することが急務となっている。

本出願は、プロセス加工誤差を低減し、プロセスウィンドウを増加させ、製品の全体的な歩留まりを向上させることができる、３軸磁気センサおよびその製造方法を提供する。

上記の技術的課題を解決するために、本出願の一態様によれば、以下の技術案を使用する。

前記３軸磁気センサは、表面部分が少なくとも２つの溝を形成するように凹んでいる基板と、第１方向の磁界を検知する少なくとも１つの第１磁気検知機構と、第２方向の磁界を検知する少なくとも１つの第２磁気検知機構と、第３方向の磁界を検知する少なくとも２つの第３磁気検知機構と、を含み、前記第１方向および第２方向が前記基板の表面に対応する平面を形成するものであり、前記第３方向が前記基板の表面と交差するものであり、各前記溝は、前記第１方向または前記第２方向に沿って並設され、または一部が前記第１方向、一部が前記第２方向に沿って並設され、前記第１磁気検知機構および前記第２磁気検知機構が前記基板の表面に設置され、各前記第３磁気検知機構が各前記溝に１対１で対応するように前記溝内に設置され、前記第１方向に沿って並設される前記溝のうち、少なくとも一対の隣接する前記溝が少なくとも１つの前記第１磁気検知機構に隔てられ、および／または前記第２方向に沿って並設される前記溝のうち、少なくとも一対の隣接する前記溝が少なくとも１つの前記第２磁気検知機構に隔てられる。

本出願の一実施形態として、前記第１磁気検知機構は、前記第２方向に延設される少なくとも１本の第１磁気抵抗ストリップを含み、前記第２磁気検知機構は、前記第１方向に延設される少なくとも１本の第２磁気抵抗ストリップを含み、前記第３磁気検知機構は、対応する溝の側壁に設置される少なくとも１本の第３磁気抵抗ストリップを含み、各前記第３磁気抵抗ストリップは、前記第１方向または前記第２方向に沿って延設され、または一部が前記第１方向、一部が前記第２方向に沿って延設される。

本出願の一実施形態として、隣設する前記第１磁気抵抗ストリップと前記第３磁気抵抗ストリップとの間にホイートストンブリッジが介在されない擬似磁気抵抗ストリップが設置され、および／または隣設する前記第２磁気抵抗ストリップと前記第３磁気抵抗ストリップとの間にホイートストンブリッジが介在されない擬似磁気抵抗ストリップが設置される。

本出願の一実施形態として、各前記磁気抵抗ストリップの上方または／および下方に、磁化容易軸方向に磁界を発生させるためのセット／リセットコイルが配置され、前記磁気抵抗ストリップの上面または／および下面に、前記磁気抵抗ストリップと所定角度をなす作用電極が配置される。

本出願の一実施形態として、前記磁気抵抗ストリップ上の電流方向は、磁気抵抗ストリップの磁化容易軸に対して４５°の角をなす。

本出願の一実施形態として、各前記磁気検知機構は、組み合わせて独立したホイートストンブリッジを形成し、各ホイートストンブリッジの各アームは、少なくとも１本の磁気抵抗ストリップから構成され、外部磁界の検知において同じ誘導変化を有するいくつかの磁気抵抗ストリップは、１つのホイートストンブリッジのアームを構成し、１つのホイートストンブリッジは、外部磁界の入力に応じて抵抗値が大きくなる２組のアームと、外部磁界の入力に応じて抵抗値が小さくなる２組のアームとを含む。

本出願の一実施形態として、前記磁気抵抗ストリップの検出磁界に応じて、一部の領域に磁気抵抗ストリップに対応する検出方向の磁界を発生させるための自己検出コイルが配置される。

本出願の別の態様によれば、以下の技術案を使用する。３軸磁気センサの製造方法は、シリコン基板または回路を有する基板を設置するステップと、前記基板の表面に、側壁が前記基板の表面と所定角度をなす少なくとも２つの溝を形成し、各前記溝は、第１方向または第２方向に沿って並設され、または一部が第１方向、一部が第２方向に沿って並設され、第１方向に並設される前記溝のうち、少なくとも一対の隣接する溝の間に実装空間が設けられ、および／または第２方向に並設される前記溝のうち、少なくとも一対の隣接する溝の間に実装空間が設けられ、第１方向および第２方向が基板の表面に対応する平面を形成するものであるステップと、前記基板および溝の表面に絶縁層を形成するステップと、前記基板の絶縁層の表面に第１磁気検知機構および第２磁気検知機構を形成し、前記溝の絶縁層の表面に第３磁気検知機構を形成し、少なくとも１つの第１磁気検知機構が第１方向に沿う実装空間に設置され、および／または少なくとも１つの第２磁気検知機構が第２方向に沿う実装空間に設置され、第１磁気検知機構、第２磁気検知機構および第３磁気検知機構のいずれにも磁性材料が含まれるステップと、を含む。

本出願の一実施形態として、前記製造方法は、前記第１磁気検知機構、第２磁気検知機構および第３磁気検知機構の磁性材料の表面に誘電体層を形成するステップと、磁性材料の表面の誘電体層に貫通孔を形成するステップと、前記基板の表面および溝の側壁に連続する電極層を形成するステップと、前記電極層をパターニングして磁性材料の表面に作用電極を形成し、磁性材料が、その表面の誘電体層に形成された貫通孔を介して、後で形成される作用電極に接触するステップと、をさらに含む。

本出願の一実施形態として、前記磁性材料は、異方性磁気抵抗材料、巨大磁気抵抗材料およびトンネル磁気抵抗材料から選択されるいずれか１つであり、磁性材料を形成する際に、磁性材料の磁化方向を誘導し、磁性材料の磁気特性を高めるために、同時に基板に磁界を印加し、アニールする。

本出願の一実施形態として、前記製造方法は、前記基板の表面および溝内の磁気抵抗ストリップの両端にそれぞれ引き出し端子を設けるステップと、溝の底部、基板の下方、磁気検知機構の下方に自己検出コイルを設けるステップと、溝の頂部、基板の上方、磁気検知機構の上方にセットコイルまたは／およびリセットコイルを設けるステップと、をさらに含む。

本出願の有益な効果は、本出願に提出された３軸磁気センサおよびその製造方法によれば、プロセス加工誤差を低減し、プロセスウィンドウを広げ、製品の全体的な歩留まりを向上させることができる。

従来の３軸磁気センサの部分断面図である。 本出願の一実施例による３軸磁気センサの部分断面図である。 本出願の一実施例による３軸磁気センサの平面模式図である。 本出願の別の実施例による３軸磁気センサの平面模式図である。 本出願の別の実施例による３軸磁気センサの平面模式図である。 本出願の一実施例によるＸ軸磁気検知機構がホイートストンブリッジを形成する接続模式図である。 本出願の一実施例によるＹ軸磁気検知機構がホイートストンブリッジを形成する接続模式図である。 本出願の一実施例によるＺ軸磁気検知機構がホイートストンブリッジを形成する接続模式図である。 本出願の一実施例によるＺ軸磁気検知機構がホイートストンブリッジを形成する別の接続模式図である。

以下、図面を参照しながら本出願の好ましい実施例を詳しく説明する。

本出願をより理解するために、以下の実施例を用いて本出願の好ましい実施形態を説明するが、これらの説明は本出願の特徴と利点をさらに説明するためのものにすぎず、本出願の特許請求の範囲を限定するものではない。

この部分の説明は、いくつかの典型的な実施例についてのものにすぎず、本出願は、実施例の説明の範囲に限定されない。同一または類似の従来の技術的手段と実施例におけるいくつかの技術的特徴との互いの置換も、本出願の説明および保護の範囲内である。

明細書における各実施例のステップについての記載は、説明の便宜のためのものにすぎず、本出願の実現方式は、ステップの実現順序に限定されない。明細書における「接続」は、直接接続と間接接続の両方を含む。本願明細書において、複数は２つ以上を指す。

本出願は、３軸磁気センサを開示し、図２は、本出願の一実施例による３軸磁気センサの局所断面模式図である。上記３軸磁気センサは、基板と、少なくとも１つの第１磁気検知機構と、少なくとも１つの第２磁気検知機構と、少なくとも２つの第３磁気検知機構とを含む。

各第１磁気検知機構は第１方向の磁界を検知するものであり、各第２磁気検知機構は第２方向の磁界を検知するものであり、各第３磁気検知機構は第３方向の磁界を検知するものである。

第１方向および第２方向が基板の表面に対応する平面を形成するものであり、第３方向が基板の表面と交差するものである。

基板の表面部分が少なくとも２つの溝４を形成するように凹んでいる。各溝４は、そのすべてが第１方向にまたは第２方向に沿って並設され、または一部が第１方向、一部が第２方向に沿って並設される。

第１磁気検知機構および第２磁気検知機構が基板の表面に設置され、各第３磁気検知機構のそれぞれが各溝４に１対１で対応するように溝４内に設置される（すなわち、１つの溝４に１つの第３磁気検知機構が設置される）。

ここで、第１方向に並設される溝４のうち、少なくとも一対の隣接する溝４が少なくとも１つの第１磁気検知機構に隔てられ、および／または第２方向に並設される溝４のうち、少なくとも一対の隣接する溝４が少なくとも１つの第２磁気検知機構に隔てられる。

例えば、第１方向に並設される溝４が３つある場合、２対の隣接する溝４を構成する。第１対の隣接する溝４の間に少なくとも１つの第１磁気検知機構が設置され、第１対の隣接する溝４が隔てられ、および／または、第２対の隣接する溝４の間に少なくとも１つの第１磁気検知機構が設置され、第２対の隣接する溝４が隔てられる。

また、例えば、第２方向に並設される溝４が３つある場合、２対の隣接する溝４を構成する。第１対の隣接する溝４の間に少なくとも１つの第２磁気検知機構が設置され、第１対の隣接する溝４が隔てられ、および／または、第２対の隣接する溝４の間に少なくとも１つの第２磁気検知機構が設置され、第２対の隣接する溝４が隔てられる。

少なくとも１つの第１磁気検知機構および／または少なくとも１つの第２磁気検知機構により、少なくとも一対の隣接する溝４を隔てることで、少なくとも一対の溝４を集中させ連続させる必要がなく、プロセス制御の難易度を低減することができる。

一実施例において、第１方向に並設される溝４は、隣接する溝４を隔てるために、各対の隣接する溝４の間に少なくとも１つの第１磁気検知機構が設置される。第２方向に並設される溝４は、隣接する溝４を隔てるために、各対の隣接する溝４の間に少なくとも１つの第２磁気検知機構が設置される。

一実施例において、第１方向に並設される溝４は、隣接する溝４を隔てるために、各対の隣接する溝４の間に１つの第１磁気検知機構が設置される。第２方向に並設される溝４は、隣接する溝４を隔てるために、各対の隣接する溝４の間に１つの第２磁気検知機構が設置される。

前記第１磁気検知機構は、第２方向に延設される少なくとも１本の第１磁気抵抗ストリップを含み、すなわち、第１磁気抵抗ストリップの軸方向が第２方向に一致する。第１磁気検知機構が少なくとも２本の第１磁気抵抗ストリップを含む場合、各第１磁気抵抗ストリップが第１方向に並設される。一実施例において、第１磁気検知機構は、２本の第１磁気抵抗ストリップを含む。

前記第２磁気検知機構は、第１方向に延設される少なくとも１本の第２磁気抵抗ストリップを含み、すなわち、第２磁気抵抗ストリップの軸方向が第１方向に一致する。第２磁気検知機構が少なくとも２本の第２磁気抵抗ストリップを含む場合、各第２磁気抵抗ストリップが第２方向に並設される。一実施例において、第２磁気検知機構は、２本の第２磁気抵抗ストリップを含む。

前記第３磁気検知機構は、対応する溝４の側壁に設置される少なくとも１本の第３磁気抵抗ストリップを含む。第３磁気抵抗ストリップのうち、第１方向に並設される溝４に設置された第３磁気抵抗ストリップは、第２方向に延設され、すなわち、第３磁気抵抗ストリップの軸方向が第２方向に一致する。第３磁気抵抗ストリップのうち、第２方向に並設される溝４に設置された第３磁気抵抗ストリップは、第１方向に延設され、すなわち、第３磁気抵抗ストリップの軸方向が第１方向に一致する。第３磁気抵抗ストリップの並び方向は、それに対応する溝４に一致する。第３磁気抵抗ストリップは、そのすべてが第１方向または第２方向に沿って並設され、または一部が第１方向、一部が第２方向に沿って並設される。一実施例において、第３磁気検知機構は、２本の第３磁気抵抗ストリップを含む。第３磁気検知機構が第１方向に並設された溝４に設置される場合、２本の第３磁気抵抗ストリップは、溝４の第１方向に対向する両側壁にある。第３磁気検知機構が第２方向に並設された溝４に設置される場合、２本の第３磁気抵抗ストリップは、溝４の第２方向に対向する両側壁にある。

本出願の一実施例において、第１方向は第２方向に垂直のものであり、第３方向は、第１方向と第２方向によって形成される平面に垂直のものである。

一実施例において、第１方向は、座標系のＸ軸方向であり、第１磁気検知機構は、Ｘ軸磁気検知機構１である。第２方向は、座標系のＹ軸方向であり、第２磁気検知機構は、Ｙ軸磁気検知機構２である。第３方向は、座標系のＺ軸方向であり、第３磁気検知機構は、Ｚ軸磁気検知機構３である。

前記Ｘ軸磁気検知機構１は、Ｘ軸方向の磁界を検知するものであり、少なくとも１本のＸ軸磁気抵抗ストリップを含む。前記Ｙ軸磁気検知機構２は、Ｙ軸方向の磁界を検知するものであり、少なくとも１本のＹ軸磁気抵抗ストリップを含む。

前記Ｚ軸磁気検知機構３は、溝４の側壁に設置され、Ｚ軸方向の磁界を検知するものである。前記Ｚ軸磁気検知機構３は、少なくとも１本のＺ軸磁気抵抗ストリップを含み、各Ｚ軸磁気抵抗ストリップは、そのすべてがＸ軸方向にまたはＹ軸方向に沿って延設され、または一部がＸ軸方向、一部がＹ軸方向に沿って延設される。

なお、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の磁界干渉を回避する（すなわち、隣接するＸ軸磁気抵抗ストリップとＺ軸磁気抵抗ストリップとの間の干渉を回避する）ために、隣設するＸ軸磁気抵抗ストリップとＺ軸磁気抵抗ストリップとの間に、少なくとも１本の磁化容易方向（例えばＹ軸方向）に延設される、ホイートストンブリッジが介在されない擬似磁気抵抗ストリップ１２３をさらに設置してもよい。

Ｙ軸方向およびＺ軸方向の磁界干渉を回避する（すなわち、隣接するＹ軸磁気抵抗ストリップとＺ軸磁気抵抗ストリップとの間の干渉を回避する）ために、隣設するＹ軸磁気抵抗ストリップとＺ軸磁気抵抗ストリップとの間に、磁化容易方向（例えばＸ軸方向）に延設される、ホイートストンブリッジが介在されない少なくとも１本の擬似磁気抵抗ストリップ１２３をさらに設置してもよい。

図３は、本出願の一実施例による３軸磁気センサの平面模式図である。図３および図２に示すように、前記Ｘ軸磁気検知機構１は、複数本の第１のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ａおよび／または複数本の第２のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ｂを含み、各第１のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ａおよび各第２のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ｂは、対応する磁化容易方向（例えばＹ軸方向）に延設される。第１のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ａは、外部磁界の入力に応じて抵抗値が大きくなり、第２のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ｂは、外部磁界の入力に応じて抵抗値が小さくなる。具体的に、本実施例において、Ｘ軸磁気検知機構１は２種類あり、第１のＸ軸磁気検知機構は、２本の第１のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ａを含み、第２のＸ軸磁気検知機構は、２本の第２のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ｂを含む。

前記Ｙ軸磁気検知機構２は、複数本の第１のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ａおよび／または複数本の第２のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ｂを含み、各第１のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ａおよび各第２のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ｂは、対応する磁化容易方向（例えばＸ軸方向）に延設される。第１のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ａは、外部磁界の入力に応じて抵抗値が大きくなり、第２のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ｂは、外部磁界の入力に応じて抵抗値が小さくなる。具体的に、本実施例において、Ｙ軸磁気検知機構２は２種類あり、第１のＹ軸磁気検知機構は、２本の第１のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ａを含み、第２のＹ軸磁気検知機構は、２本の第２のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ｂを含む。

前記Ｚ軸磁気検知機構３は、複数本の第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａおよび／または複数本の第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂを含み、各第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａおよび各第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂは、対応する磁化容易方向（例えば一部がＸ軸方向、一部がＹ軸方向）に延設される。第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａは、外部磁界の入力に応じて抵抗値が大きくなり、第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂは、外部磁界の入力に応じて抵抗値が小さくなる。具体的に、本実施例において、Ｚ軸磁気検知機構３は３種類あり、ここで、第１のＺ軸磁気検知機構は、２本の第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａを含み、第２のＺ軸磁気検知機構は、２本の第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂを含み、第３のＺ軸磁気検知機構は、１本の第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａと１本の第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂとを含む。

図３に示すように、溝４は、一部がＸ軸方向、一部がＹ軸方向に並設される。

Ｘ軸方向に並設される溝４のうち、隣接する溝４の間にＸ軸磁気検知機構１が設置され、例えば、一部の隣接する溝４の間に第１のＸ軸磁気検知機構が設置され、一部の隣接する溝４の間に第２のＸ軸磁気検知機構が設置されてもよい。また、溝４にＺ軸磁気検知機構３が設置され、例えば、一部の溝４に第１のＺ軸磁気検知機構が設置され、一部の溝４に第２のＺ軸磁気検知機構が設置され、一部の溝４に第３のＺ軸磁気検知機構が設置される。具体的に、第１のＸ軸磁気検知機構は、第１のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構との間にあり、第１のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構とに対応する隣接する２つの溝４を隔てる。第２のＸ軸磁気検知機構は、第２のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構との間にあり、第２のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構とに対応する隣接する２つの溝４を隔てる。また、第３のＺ軸磁気検知機構は、第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａが第１のＸ軸磁気検知機構に隣接し、第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂが第２のＸ軸磁気検知機構に隣接する。対応する溝４内の第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａおよび第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂは、Ｙ軸方向に延設され、各第１のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ａ、各第２のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ｂは、Ｙ軸方向に延設される。なお、隣接する第１のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ａと第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａとの間に、Ｙ軸方向に延設される、ホイートストンブリッジが介在されない擬似磁気抵抗ストリップ１２３が設置されてもよい。隣接する第２のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ｂと第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂとの間に、Ｙ軸方向に延設される、ホイートストンブリッジが介在されない擬似磁気抵抗ストリップ１２３が設置されてもよい。

Ｙ軸方向に並設される溝４のうち、隣接する溝４の間にＹ軸磁気検知機構２が設置され、例えば、一部の隣接する溝４の間に第１のＹ軸磁気検知機構が設置され、一部の隣接する溝４の間に第２のＹ軸磁気検知機構が設置されてもよい。また、溝４にＺ軸磁気検知機構３が設置され、例えば、一部の溝４に第１のＺ軸磁気検知機構が設置され、一部の溝４に第２のＺ軸磁気検知機構が設置され、一部の溝４に第３のＺ軸磁気検知機構が設置される。具体的に、第１のＹ軸磁気検知機構は、第１のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構との間にあり、第１のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構とに対応する隣接する２つの溝４を隔てる。第２のＹ軸磁気検知機構は、第２のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構との間にあり、第２のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構とに対応する隣接する２つの溝４を隔てる。また、第３のＺ軸磁気検知機構は、第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａが第１のＹ軸磁気検知機構に隣接し、第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂが第２のＹ軸磁気検知機構に隣接する。対応する溝４内の第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａおよび第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂは、Ｘ軸方向に延設され、各第１のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ａ、各第２のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ｂは、Ｘ軸方向に延設される。なお、隣接する第１のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ａと第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａとの間に、Ｘ軸方向に延設される、ホイートストンブリッジが介在されない擬似磁気抵抗ストリップ１２３が設置されてもよい。隣接する第２のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ｂと第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂとの間に、Ｘ軸方向に延設される、ホイートストンブリッジが介在されない擬似磁気抵抗ストリップ１２３が設置されてもよい。

図４は、本出願の別の実施例による３軸磁気センサの平面模式図である。図４に示すように、本出願の別の実施例において、溝４は、Ｙ軸方向に並設される。

Ｙ軸方向に並設される溝４のうち、隣接する溝４の間にＹ軸磁気検知機構２が設置され、例えば、一部の隣接する溝４の間に第１のＹ軸磁気検知機構が設置され、一部の隣接する溝４の間に第２のＹ軸磁気検知機構が設置されてもよい。また、溝４にＺ軸磁気検知機構３が設置され、例えば、一部の溝４に第１のＺ軸磁気検知機構が設置され、一部の溝４に第２のＺ軸磁気検知機構が設置され、一部の溝４に第３のＺ軸磁気検知機構が設置される。具体的に、第１のＹ軸磁気検知機構は、第１のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構との間にあり、第１のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構とに対応する隣接する２つの溝４を隔てる。第２のＹ軸磁気検知機構は、第２のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構との間にあり、第２のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構とに対応する隣接する２つの溝４を隔てる。また、第３のＺ軸磁気検知機構は、第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａが第１のＹ軸磁気検知機構に隣接し、第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂが第２のＹ軸磁気検知機構に隣接する。対応する溝４内の第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａおよび第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂは、Ｘ軸方向に延設され、各第１のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ａ、各第２のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ｂは、Ｘ軸方向に延設される。なお、隣接する第１のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ａと第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａとの間に、Ｘ軸方向に延設される、ホイートストンブリッジが介在されない擬似磁気抵抗ストリップ１２３が設置されてもよい。隣接する第２のＹ軸磁気抵抗ストリップ２ｂと第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂとの間に、Ｘ軸方向に延設される、ホイートストンブリッジが介在されない擬似磁気抵抗ストリップ１２３が設置されてもよい。

図５は、本出願の別の実施例による３軸磁気センサの平面模式図である。図５に示すように、本出願の別の実施例において、溝４は、Ｘ軸方向に並設される。

Ｘ軸方向に並設される溝４のうち、隣接する溝４の間にＸ軸磁気検知機構１が設置され、例えば、一部の隣接する溝４の間に第１のＸ軸磁気検知機構が設置され、一部の隣接する溝４の間に第２のＸ軸磁気検知機構が設置されてもよい。また、溝４にＺ軸磁気検知機構３が設置され、例えば、一部の溝４に第１のＺ軸磁気検知機構が設置され、一部の溝４に第２のＺ軸磁気検知機構が設置され、一部の溝４に第３のＺ軸磁気検知機構が設置される。具体的に、第１のＸ軸磁気検知機構は、第１のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構との間にあり、第１のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構とに対応する隣接する２つの溝４を隔てる。第２のＸ軸磁気検知機構は、第２のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構との間にあり、第２のＺ軸磁気検知機構と第３のＺ軸磁気検知機構とに対応する隣接する２つの溝４を隔てる。また、第３のＺ軸磁気検知機構は、第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａが第１のＸ軸磁気検知機構に隣接し、第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂが第２のＸ軸磁気検知機構に隣接する。対応する溝４内の第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａおよび第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂは、Ｙ軸方向に延設され、各第１のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ａ、各第２のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ｂは、Ｙ軸方向に延設される。なお、隣接する第１のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ａと第１のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ａとの間に、Ｙ軸方向に延設される、ホイートストンブリッジが介在されない擬似磁気抵抗ストリップ１２３が設置されてもよい。隣接する第２のＸ軸磁気抵抗ストリップ１ｂと第２のＺ軸磁気抵抗ストリップ３ｂとの間に、Ｙ軸方向に延設される、ホイートストンブリッジが介在されない擬似磁気抵抗ストリップ１２３が設置されてもよい。

外部磁界の大きさは、磁気抵抗ストリップの磁化方向を変化させ、よって作用電極と磁気抵抗ストリップとの角度を変化させる。すなわち、磁気抵抗ストリップの電流方向と磁気抵抗ストリップの磁化方向との角度は、外部磁界の大きさに対応する。各磁気検知機構のそれぞれは、組み合わせて独立したホイートストンブリッジを形成し、各ホイートストンブリッジの各アームは、少なくとも１本の磁気抵抗ストリップから構成される。一実施例において、外部磁界の検知において同じ誘導変化を有するいくつかの磁気抵抗ストリップは、１つのホイートストンブリッジのアームを構成し、１つのホイートストンブリッジは、外部磁界の入力に応じて抵抗値が大きくなる２組のアームと、外部磁界の入力に応じて抵抗値が小さくなる２組のアームとからなる（図６～図９に示す）。

本出願の一実施例において、各磁気抵抗ストリップの上方または／および下方に、磁化容易軸方向に磁界を発生させるためのセット／リセット（ｓｅｔ／ｒｅｓｅｔ）コイル６が配置され、磁気抵抗ストリップの上面または／および下面に、磁気抵抗ストリップと所定角度をなす作用電極が配置される。

セット／リセットコイル６は、磁気抵抗ストリップの初期磁化方向を決定し、ホイートストンブリッジの電源、グランドおよび磁気抵抗ストリップの上方の電極構造は、磁気抵抗ストリップの電流方向を決定する。初期状態において、初期磁化方向と電流方向とがなす角の角度の理想的な値が４５°（もちろん他の値も可能）であってもよい。外部磁界がある場合、外部磁界は、磁気抵抗ストリップの磁化方向を変化させ、よって磁気抵抗ストリップの磁化方向と磁気抵抗ストリップの電流方向とがなす角の角度を変化させる。角度が大きくなると、磁気抵抗ストリップの抵抗が減少し、角度が小さくなると、磁気抵抗ストリップの抵抗が増加する。

なお、磁気抵抗ストリップの検出磁界に応じて、一部の領域に自己検出コイル５を配置してもよい。前記自己検出コイル５は、磁気抵抗ストリップに対応する検出方向の磁界を発生させるものである。

本出願の一実施例において、隣接する磁気抵抗ストリップの間に、外部磁界に信号を出力しない擬似磁気抵抗ストリップが配置される。前記擬似磁気抵抗ストリップの上面または／および下面に、擬似磁気抵抗ストリップと所定角度をなす作用電極が配置される。もちろん、擬似磁気抵抗ストリップと所定角度をなす作用電極が設置されなくてもよい。

本出願は、３軸磁気センサの製造方法をさらに開示し、前記製造方法は、以下のステップを含む。
ステップＳ１：シリコン基板または回路を有する基板を設置する。
ステップＳ２：前記基板の表面に、側壁が前記基板の表面と所定角度をなす少なくとも２つの溝を形成する。各溝は、第１方向または第２方向に沿って並設され、または一部が第１方向、一部が第２方向に沿って並設され、第１方向に並設される溝のうち、少なくとも一対の隣接する溝の間に実装空間が設けられ、および／または第２方向に並設される溝のうち、少なくとも一対の隣接する溝の間に実装空間が設けられる。
ステップＳ３：前記基板および溝の表面に絶縁層を形成する。
ステップＳ４：前記基板の絶縁層の表面に第１磁気検知機構および第２磁気検知機構を形成し、前記溝の絶縁層の表面に第３磁気検知機構を形成し、少なくとも１つの第１磁気検知機構が第１方向に沿う実装空間に設置され、および／または少なくとも１つの第２磁気検知機構が第２方向に沿う実装空間に設置され、第１磁気検知機構、第２磁気検知機構および第３磁気検知機構のいずれにも磁性材料が含まれる。各第１磁気検知機構は、第１方向の磁界を検知するものであり、各第２磁気検知機構は、第２方向の磁界を検知するものであり、各第３磁気検知機構は、第３方向の磁界を検知するものである。第１方向および第２方向が基板の表面に対応する平面を形成するものであり、第３方向が基板の表面と交差するものである。

一実施例において、第１方向は、座標系のＸ軸方向であり、第１磁気検知機構は、Ｘ軸磁気検知機構である。第２方向は、座標系のＹ軸方向であり、第２磁気検知機構は、Ｙ軸磁気検知機構である。第３方向は、座標系のＺ軸方向であり、第３磁気検知機構は、Ｚ軸磁気検知機構である。

本出願の一実施例において、前記磁性材料は、異方性磁気抵抗材料、巨大磁気抵抗材料およびトンネル磁気抵抗材料から選択されるいずれか１つであり、磁性材料を形成する際に、磁性材料の磁化方向を誘導し、磁性材料の磁気特性を高めるために、同時に基板に磁界を印加し、アニールする。

本出願の一実施例において、ステップＳ４の後は、さらに以下のステップを含む。
ステップＳ４１：前記第１磁気検知機構、第２磁気検知機構および第３磁気検知機構の磁性材料の表面に誘電体層を形成する。
ステップＳ４２：磁性材料の表面の誘電体層に貫通孔を形成する。
ステップＳ４３：前記基板の表面および溝の側壁に連続する電極層を形成する。
ステップＳ４４：前記電極層をパターニングして磁性材料の表面に作用電極を形成し、磁性材料が、その表面の誘電体層に形成された貫通孔を介して、後で形成される作用電極に接触する。

なお、前記製造方法は、以下のステップの１つ又は複数をさらに含んでもよい。
前記基板の表面および溝内の磁気抵抗ストリップの両端にそれぞれ引き出し端子を設ける。
溝の底部、基板の下方、磁気検知機構の下方に自己検出コイルを設置する。
溝の頂部、基板の上方、磁気検知機構の上方にセットコイルまたは／およびリセットコイルを設置する。

上記のように、本出願に提出された３軸磁気センサおよびその製造方法によれば、プロセス加工誤差を低減し、プロセスウィンドウを広げ、製品の全体的な歩留まりを向上させることができる。

以上記載された実施例の各技術的特徴は、任意に組み合わせることができ、説明を簡単にするために各技術的特徴の可能な組み合わせを全て説明していないが、これらの技術的特徴の組み合わせに矛盾がない限り、本明細書の範囲内に属する。

これらの本出願についての説明および適用は例示的なものであり、本出願の範囲を上記実施例に限定することを意図しない。実施例に関わる効果または利点は、様々な要因によって阻害され、実施例で実現されない可能性があり、効果または利点の説明は、実施例を限定するものではない。ここで開示される実施例は、変形および変更が可能であり、当業者にとって、実施例の置換および同等の様々な部品が周知のものである。当業者は、本出願の精神及び原理から逸脱しない限り、本出願を他の形態、構造、配置、比率、および他の構成要素、材料、部品で実現可能である。本出願の範囲および精神から逸脱しない限り、ここで開示された実施例に対して他の変形および変更を行うことができる。

Claims (10)

1. 表面部分が少なくとも２つの溝を形成するように凹んでいる基板と、
   第１方向の磁界を検知する少なくとも１つの第１磁気検知機構と、
   第２方向の磁界を検知する少なくとも１つの第２磁気検知機構と、
   第３方向の磁界を検知する少なくとも２つの第３磁気検知機構と、を含み、
   前記第１方向および前記第２方向が前記基板の表面に対応する平面を形成するものであり、前記第３方向が前記基板の表面と交差するものであり、
   各前記溝は、前記第１方向または前記第２方向に沿って並設され、または一部が前記第１方向、一部が前記第２方向に沿って並設され、
   前記第１磁気検知機構および前記第２磁気検知機構が前記基板の表面に設置され、各前記第３磁気検知機構が各前記溝に１対１で対応するように前記溝に設置され、
   前記第１方向に沿って並設される前記溝のうち、少なくとも一対の隣接する前記溝が少なくとも１つの前記第１磁気検知機構に隔てられ、および／または前記第２方向に沿って並設される前記溝のうち、少なくとも一対の隣接する前記溝が少なくとも１つの前記第２磁気検知機構に隔てられる
   ことを特徴とする３軸磁気センサ。
2. 前記第１磁気検知機構は、前記第２方向に延設される少なくとも１本の第１磁気抵抗ストリップを含み、
   前記第２磁気検知機構は、前記第１方向に延設される少なくとも１本の第２磁気抵抗ストリップを含み、
   前記第３磁気検知機構は、対応する前記溝の側壁に設置される少なくとも１本の第３磁気抵抗ストリップを含み、
   各前記第３磁気抵抗ストリップは、前記第１方向または前記第２方向に沿って延設され、または一部が前記第１方向、一部が前記第２方向に沿って延設される
   ことを特徴とする請求項１に記載の３軸磁気センサ。
3. 隣設する前記第１磁気抵抗ストリップと前記第３磁気抵抗ストリップとの間にホイートストンブリッジが介在されない擬似磁気抵抗ストリップが設置され、および／または隣設する前記第２磁気抵抗ストリップと前記第３磁気抵抗ストリップとの間にホイートストンブリッジが介在されない擬似磁気抵抗ストリップが設置される
   ことを特徴とする請求項２に記載の３軸磁気センサ。
4. 各前記磁気抵抗ストリップの上方または／および下方に、磁化容易軸方向に磁界を発生させるセット／リセットコイルが配置され、前記磁気抵抗ストリップの上面または／および下面に、前記磁気抵抗ストリップと所定角度をなす作用電極が配置される
   ことを特徴とする請求項２に記載の３軸磁気センサ。
5. 各前記磁気検知機構は、組み合わせてホイートストンブリッジを形成し、各ホイートストンブリッジの各アームは、少なくとも１本の磁気抵抗ストリップから構成され、
   外部磁界の検知において同じ誘導変化を有するいくつかの磁気抵抗ストリップは、１つのホイートストンブリッジのアームを構成し、１つのホイートストンブリッジは、外部磁界の入力に応じて抵抗値が大きくなる２組のアームと、外部磁界の入力に応じて抵抗値が小さくなる２組のアームとを含む
   ことを特徴とする請求項２に記載の３軸磁気センサ。
6. 前記磁気抵抗ストリップの検出磁界に応じて、一部の領域に磁気抵抗ストリップに対応する検出方向の磁界を発生させる自己検出コイルが配置される
   ことを特徴とする請求項２に記載の３軸磁気センサ。
7. シリコン基板または回路を有する基板を設置するステップと、
   前記基板の表面に、側壁が前記基板の表面と所定角度をなす少なくとも２つの溝を形成し、各前記溝は、第１方向または第２方向に沿って並設され、または一部が前記第１方向、一部が前記第２方向に沿って並設され、前記第１方向に並設される前記溝のうち、少なくとも一対の隣接する溝の間に実装空間が設けられ、および／または前記第２方向に並設される前記溝のうち、少なくとも一対の隣接する溝の間に実装空間が設けられ、前記第１方向および前記第２方向が前記基板の表面に対応する平面を形成するものであるステップと、
   前記基板および前記溝の表面に絶縁層を形成するステップと、
   前記基板の前記絶縁層の表面に第１磁気検知機構および第２磁気検知機構を形成し、前記溝の前記絶縁層の表面に第３磁気検知機構を形成し、少なくとも１つの前記第１磁気検知機構が前記第１方向に沿う実装空間に設置され、および／または少なくとも１つの前記第２磁気検知機構が前記第２方向に沿う実装空間に設置され、前記第１磁気検知機構、前記第２磁気検知機構および前記第３磁気検知機構のいずれにも磁性材料が含まれるステップと、を含む
   ことを特徴とする３軸磁気センサの製造方法。
8. 前記第１磁気検知機構、前記第２磁気検知機構および前記第３磁気検知機構の前記磁性材料の表面に誘電体層を形成するステップと、
   前記磁性材料の表面の前記誘電体層に貫通孔を形成するステップと、
   前記基板の表面および前記溝の側壁に連続する電極層を形成するステップと、
   前記電極層をパターニングして前記磁性材料の表面に作用電極を形成し、前記磁性材料が、その表面の前記誘電体層に形成された前記貫通孔を介して、後で形成される作用電極に接触するステップと、をさらに含む
   ことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
9. 前記磁性材料は、異方性磁気抵抗材料、巨大磁気抵抗材料およびトンネル磁気抵抗材料から選択されるいずれか１つであり、
   前記磁性材料を形成する際に、前記磁性材料の磁化方向を誘導し、前記磁性材料の磁気特性を高めるために、同時に前記基板に磁界を印加し、アニールする
   ことを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
10. 前記基板の表面および溝内の磁気抵抗ストリップの両端にそれぞれ引き出し端子を設けるステップと、
    前記溝の底部、前記基板の下方、磁気検知機構の下方に自己検出コイルを設置するステップと、
    前記溝の頂部、前記基板の上方、磁気検知機構の上方にセットコイルまたは／およびリセットコイルを設置するステップと、をさらに含む
    ことを特徴とする請求項８に記載の製造方法。