[发明专利]磁阻元件和使用磁阻元件的磁传感器

说明书

相关申请的交叉引用

该申请基于并要求2011年7月4日递交的日本专利申请No.2011-148236的优先权，将其公开全部结合在此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种利用磁阻效应(下文中称作MR)的MR元件和使用MR元件的磁传感器，通过所述磁阻效应，电阻在外部磁场的作用下变化。

背景技术

MR元件是一种磁电转换元件，其是一种检测磁场并且将其转换为电信号的元件。MR元件由在衬底上形成的合金薄膜构成，所述合金薄膜包含诸如镍(Ni)或铁(Fe)之类的铁磁金属。通过所述合金薄膜形成四个电阻器，并且通过使用那些电阻器构成惠斯通电桥。在这种情况下，由于外部磁场强度的增加，来自这四个电阻器的两个电阻器的电阻值变得小于其他电阻器的电阻值。从而，存在在所述电桥电路中产生的中间电势差。

MR元件的图案由矩形薄膜的组合构成。将矩形长边的长度定义为元件长度，并且将短边长度定义为元件宽度。在这种情况下，当沿与元件长度的垂直方向施加磁场时，MR元件的电阻值变小。因此，在MR元件中流过的电流变大。通过矩形的形状和薄膜的厚度来确定MR元件的电阻值。元件长度越长，电阻值变得越大。

MR元件对于N→S方向的磁场和S→N方向的磁场都起反应。MR元件图案的纵横比(矩形的元件长度和元件宽度之比)影响MR元件的性质。

磁传感器由MR元件和电路构成。MR元件输出通过检测外部磁场获取的信号，而电路通过执行放大等对所述信号进行处理并将其输出。

日本未审专利公开2007-078700(图5A)(专利文献1)公开了一种由半导体薄膜构成的MR元件。日本未审专利公开2009-085645(图1)(专利文献2)和日本未审专利公开2009-250931(图1)(专利文献3)公开了一种MR元件，其中将按照Z字形形成的两个MR膜彼此串联。日本未审专利公开Hei03-264875(图1)(专利文献4)和日本未审专利公开Hei08-130338(图2)(专利文献5)公开了一种MR元件，其中将按照Z字形形成的四个MR膜桥接连接。

近年来，由于磁传感器尺寸的减小，用于形成MR元件的衬底面积变得更小。因此，由于MR元件的电阻值变得更小，MR元件的功耗相反地变得更大。如何减小功耗成为首要的问题。

关于所施加磁场的“上”(从低级别磁场变成高级别磁场)和“下”(从高级别磁场变成低级别磁场)，在磁传感器中分别存在磁滞现象(在磁传感器的“接通”和“关断”之间的磁场强度差)。如何减小磁滞现象是第二个问题。

磁传感器对于N→S方向的磁场和S→N方向的磁场两者都起反应。然而，在N→S方向和S→N之间存在磁场灵敏度差。如何减小磁场灵敏度差是第三个问题。

发明内容

根据本发明示例性方面的磁阻元件包括衬底和在衬底上设置的磁阻膜，其中所述磁阻膜具有这样的形状，即把按照Z字形弯曲的直线进一步弯曲成多个Z字形。

根据本发明另一个示例性方面的磁传感器包括：根据本发明的磁阻元件；以及电路，所述电路对由所述磁阻元件检测的磁场强度的信号进行处理。

附图说明

图1A和1B示出了根据本发明第一示例性实施例的MR元件的平面图，其中图1A示出了整个部分，而图1B示出了局部放大视图；

图2是示出了根据本发明第二示例性实施例的MR元件的平面图；

图3是示出了根据本发明第三示例性实施例的磁传感器的电路图；

图4是示出了第三示例性实施例的磁传感器的立体结构的详细透视图；

图5是示出了比较示例的MR元件的平面图；

图6是示出了施加至比较示例和第二示例性实施例的MR元件的磁场的曲线1；

图7是示出了施加至比较示例和第二示例性实施例的MR元件的磁场的曲线2；

图8是示出了与比较示例的MR元件有关的施加磁场和输出电压之间关系的曲线1；

图9是示出了与比较示例的MR元件有关的施加磁场和输出电压之间关系的曲线2；

图10是示出了与第二示例性实施例的MR元件有关的施加磁场和输出电压之间关系的曲线1；以及

图11是示出了与第二示例性实施例的MR元件有关的施加磁场和输出电压之间关系的曲线2。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述用于实现本发明的实施方式(下文中称作“示例性实施例”)。在该说明书和附图中，相同的参考数字用于相同或类似的结构元件。将附图中绘制的结构元件的尺寸和比例改变为与实际值不同的值，使其易于理解和说明。