磁阻抗器件、使用磁阻抗器件的傳感器設備和用於製造磁阻抗器件的方法

2023-12-09 13:09:11 1

專利名稱：磁阻抗器件、使用磁阻抗器件的傳感器設備和用於製造磁阻抗器件的方法
技術領域：
本發明涉及磁阻抗器件、使用磁阻抗器件的傳感器設備和用於製造磁阻抗器件的方法。所述傳感器設備適合用於旋轉傳感器設備。
背景技術：
常規的磁阻抗器件利用了磁阻抗效應，並且被公開於日本專利申請公布No.H08-75835中。磁阻抗效應是在器件用交流電(例如高頻交流電，頻率高於1MHz)來通電的情況下，器件的阻抗依照外部應力來變化。該器件包括磁性層，其由無定形合金製成並具有軟磁特性。在此，無定形合金具有高的相對磁導率。因此，依照外部磁場的磁性層中磁導率的變化變大，因此該器件具有高靈敏度。
然而，具有無定形合金製成的磁性層的磁阻抗器件具有低熱阻，因此在用幾乎400℃以上的熱處理來處理器件的情況下，器件的靈敏度大大降低。原因如下。無定形合金製成的磁性層的結晶溫度是低的，即在400℃左右。因此，當用幾乎400℃以上的熱處理來處理器件時，無定形合金被結晶，因此該無定形合金的軟磁特性消失。在此，無定形合金的軟磁特性提供了高靈敏度磁阻抗。
此外，在磁性層由容易氧化的材料形成的情況下，磁性層是用熱處理來氧化的，因此軟磁特性被惡化。因此，靈敏度被降低。
因此，使用常規半導體處理方法難以製造具有由無定形合金製成的磁性層的磁阻抗器件。這是因為常規方法通常包括幾乎400℃以上的熱處理的步驟。因此，難以使用常規方法來使器件最小從而使該器件與另一個電路如傳感器輸出信號處理器集成.
此外，當器件被退火，即用熱處理來處理時，在基片中產生了應力，這是因為基片的熱膨脹不同於器件。在此，器件被安裝在基片上。因此，在一些情況下，器件被從基片去除。為防止被去除，用於澱積組成磁阻抗器件的磁性層的澱積條件被改變，或者磁性層的膜質量被改變。這被公開於日本專利申請公布No.2001-228229中。然而，需要這種器件用受限的製造方法形成並具有受限的構造。
而且，由於具有高靈敏度的磁阻抗可用於各種傳感器系統，最小化和低製造成本是大為需要的。例如，具有薄膜磁阻抗器件的依照現有技術的磁阻抗頭模塊被公開於日本專利申請公布No.2002-318131。頭模塊包括薄膜磁阻抗器件、用高頻交流電使器件通電的電功率供應電路以及用於檢測阻抗變化的檢測電路，這些被提供了分立電路。並且每個分立電路都與混合IC組合。因此，限制了頭模塊的最小化和製造成本的減小。
此外，磁阻抗器件適合用於在機動車輛上安裝的傳感器設備，該傳感器設備檢測例如旋轉體的旋轉。依照現有技術的旋轉傳感器設備被公開於日本專利申請No.H08-304432(即U.S.專利No.5,841,276)和No.2000-46513中。這些傳感器設備被安裝在車輛的引擎上或輪轂上，從而使傳感器設備分別檢測引擎曲軸的旋轉或車輪的旋轉。在每種情況下都需要使傳感器設備最小，以提高設備的安裝性能並增加引擎等的設計自由度。
此外，需要使用器件的簡單構造來保護在車輛上安裝的磁阻抗器件不受磁場的外部幹擾的影響。這是因為磁阻抗器件具有高靈敏度，因此器件容易受磁場的外部幹擾的影響。因此，例如具有依照現有技術的磁阻抗器件的電流傳感器包括磁屏蔽和一對反向繞線線圈，用於減小外部幹擾。這種類型的電流傳感器被公開於日本專利申請公布No.2001-116773中。然而，這種電流傳感器具有複雜的構造，因此製造成本被增加。

發明內容
考慮到以上問題，本發明的目的是提供一種具有磁阻抗器件的傳感器設備，該磁阻抗器件具有最小尺寸並且是以低製造成本製成的。具體而言，該磁阻抗器件具有高熱阻。也就是說，即使當用熱處理來處理器件時，器件的磁特性，即傳感器靈敏度也不降低。更具體而言，所述傳感器設備適合用於具有高安裝性能和高設計自由度的旋轉傳感器。
本發明的另一個目的是提供一種用於製造具有磁阻抗器件的以上傳感器設備的方法，該磁阻抗器件具有最小尺寸並且是以低製造成本製成的。
本發明的再一個目的是提供一種具有磁阻抗器件的傳感器設備，該磁阻抗器件具有對磁場的外部幹擾的高抵抗力。具體而言，該傳感器設備適合用於在例如機動車輛上安裝的旋轉傳感器。
磁性傳感器設備包括半導體基片和用於檢測磁場的磁阻抗器件。磁阻抗器件被置於基片上。這種磁性傳感器設備具有最小尺寸並且是以低製造成本製成的。
此外，用於製造以上磁性傳感器設備的方法包括步驟在基片上形成應力鬆弛層，以及在應力鬆弛層上形成磁阻抗器件。在用熱處理來處理設備的情況下，應力鬆弛層減小在基片中產生的應力。該方法提供了具有最小尺寸並且以低製造成本製成的磁性傳感器設備。此外，與機械強度有關的設備可靠性被提高。
優選的是，在以上設備中，磁阻抗器件以以下方式來檢測磁場當交流電被施加給該器件時，器件的阻抗依照磁場而變化，並且阻抗是通過外部電路來測量的。磁阻抗器件包括由Ni-Fe系列合金膜製成的磁性層。該磁性層具有交流電通電方向上被定義為L1的長度，在垂直於所述通電方向的垂直方向上被定義為L2的寬度，以及被定義為L3的磁性層的厚度。長度和寬度的比被定義為α，即α＝L1/L2，而寬度和厚度的比被定義為β，即β＝L2/L3。比率α等於或大於10，而比率β處於1和50之間的範圍內。厚度L3等於或大於5μm。
在以上設備中，即使當用熱處理來處理設備時，傳感器靈敏度亦不被增加。這樣，該設備具有高熱阻。此外，該設備具有高傳感器靈敏度。
優選的是，所述設備進一步包括用於覆蓋磁性層的保護層。保護層由電絕緣材料製成。更優選的是，保護層具有作為內應力的壓縮應力，該壓縮應力等於或小於500MPa。更優選更優選的是，所述保護層具有作為內應力的拉伸應力，該拉伸應力等於或小於100Mpa。在以上設備中，即使當用熱處理來處理設備時，傳感器靈敏度亦不被減少。這樣，該設備具有高熱阻。具體而言，即使當設備被退火時，該設備的磁性層亦基本上不被氧化。此外，該設備具有高傳感器靈敏度。
此外，旋轉傳感器設備包括旋轉體，用於依照該旋轉體的旋轉來提供被置於該旋轉體周圍的磁場強度的周期性變化；具有磁阻抗器件的磁性傳感器，用於檢測磁場強度的周期性變化從而檢測旋轉體的旋轉；以及隔離屏蔽，用於在旋轉體和磁性傳感器之間隔離。磁性傳感器通過隔離屏蔽檢測旋轉體的旋轉。
在以上旋轉傳感器設備中，儘管隔離屏蔽被置於磁性傳感器和旋轉體之間，具有高傳感器靈敏度的磁性傳感器仍可檢測旋轉體的旋轉。因此，磁性傳感器可被置於隔離屏蔽以外，而無需鑽一個開口以便安裝磁性傳感器。這樣，該設備具有在隔離屏蔽上安裝磁性傳感器的高安裝性能和隔離屏蔽的高設計自由度。
優選的是，隔離屏蔽是用於覆蓋旋轉體的外殼。磁性傳感器檢測被置於該外殼中的旋轉體的旋轉。
優選的是，旋轉傳感器設備進一步包括另一個磁性傳感器。這兩個磁性傳感器被並行安排以間隔旋轉體間隔的一半並且被圍繞旋轉體的旋轉軸對稱地放置。這兩個磁性傳感器分別輸出信號以獲得差分輸出信號。在此情況下，所述設備檢測從兩個磁性傳感器產生的差分輸出。該差分輸出抵銷了被置於每個磁性傳感器中的地磁場的恆定分量。因此，該設備大為精確地檢測磁場的周期性變化。也就是說，該設備大為精確地檢測旋轉。
優選的是，隔離屏蔽是用於覆蓋磁性傳感器的傳感器外殼。該傳感器外殼由磁性材料製成，並且包括一個面向旋轉體的開口。磁性傳感器通過傳感器外殼的開口檢測旋轉體的旋轉。在此情況下，所述設備以以下的方式具有簡單的構造具有小開口的傳感器外殼覆蓋磁性傳感器以使磁性傳感器周圍的外部磁場的幹擾影響被減小。因此，設備的製造成本被減小。此外，該設備具有磁阻抗器件，該磁阻抗器件具有對磁場的外部幹擾的高抵抗力。


從參照附圖進行的以下詳述來看，本發明的以上和其它目的、特點和優點將變得更明顯。在附圖中圖1是示出依照本發明第一實施例的磁阻抗器件的平面圖；圖2是示出沿圖1中的線II-II獲取的器件的截面圖；圖3是示出沿圖1中的線III-III獲取的器件的截面圖；圖4A到4C是說明依照第一實施例的器件的製造方法的器件截面圖；圖5是示出依照本發明第一實施例的器件的外部磁場Hext和阻抗Z之間關係的圖；
圖6是示出在依照本發明第一實施例的器件零磁場處的阻抗溫度漂移Z-Zat25℃/Zat25℃和溫度T之間關係的圖；圖7是示出在依照本發明第一實施例的器件的傳感器靈敏度的溫度相關性Δ(Z-Zat25℃/Zat25℃)/(Z-Zat25℃/Zat25℃)和溫度T之間關係的圖；圖8是示出依照第一實施例，在不同器件中的零磁場處磁阻抗的溫度相關性係數ΔZo/ΔT和傳感器靈敏度的溫度相關性係數Δ(ΔZ/Zo)/ΔT的表；圖9是示出依照第一實施例，不同器件中的阻抗變化比ΔZ/Zo的表；圖10是示出在依照第一實施例的器件中磁性層的長度L1和阻抗變化比ΔZ/Zo之間關係的圖；圖11是示出依照第一實施例，不同器件中的阻抗變化比ΔZ/Zo的表；圖12是示出在依照第一實施例的器件中磁性層的寬度L2和阻抗變化比ΔZ/Zo之間關係的圖；圖13是示出依照第一實施例，不同器件中的阻抗變化比ΔZ/Zo的表；圖14是示出在依照第一實施例的器件中磁性層的厚度L3和阻抗變化比ΔZ/Zo之間關係的圖；圖15是示出依照第一實施例，不同器件中的阻抗變化比ΔZ/Zo的表；圖16是示出在依照第一實施例的器件中磁性層的晶粒尺寸和阻抗變化比ΔZ/Zo之間關係的圖；圖17是示出依照第一實施例，不同器件中的阻抗變化比ΔZ/Zo的表；圖18是示出在依照第一實施例的器件中基片表面粗糙度和阻抗變化比ΔZ/Zo之間關係的圖；圖19是示出依照本發明第二實施例的磁阻抗器件的平面圖；圖20是示出沿圖19中的線XX-XX獲取的器件的截面圖；圖21是示出依照第二實施例，不同器件中的阻抗變化比ΔZ/Zo的表；
圖22是示出依照本發明第二實施例的器件的外部磁場Hext和阻抗Z之間關係的圖；圖23是示出在依照第二實施例的器件的保護層內應力σ和阻抗變化比ΔZ/Zo之間關係的圖；圖24是示出在依照第二實施例的器件的保護層內應力σ和阻抗變化比ΔZ/Zo之間關係的圖；圖25是示出依照本發明第三實施例的磁性傳感器設備的截面圖；圖26是示出依照第三實施例的設備的磁阻抗器件的放大平面圖；圖27是示出依照第三實施例的設備的電路的示意圖；圖28是示出依照本發明第四實施例的磁性傳感器設備的截面圖；圖29是示出依照本發明第五實施例的磁性傳感器設備的截面圖；圖30是示出依照本發明第六實施例的磁性傳感器設備的截面圖；圖31是示出依照本發明第七實施例的磁性傳感器設備一部分的截面圖；圖32是示出依照本發明第八實施例的磁性傳感器設備的截面圖；圖33是示出依照本發明第九實施例的磁性傳感器設備的截面圖；圖34是示出依照本發明第十實施例的旋轉傳感器設備的示意截面圖；圖35A到35C是示出依照第十實施例的旋轉傳感器設備一部分的示意截面圖；圖36是示出依照第十實施例的另一個旋轉傳感器設備的示意截面圖；圖37是示出依照本發明第十一實施例的旋轉傳感器設備的示意截面圖；圖38A到38C是示出依照本發明第十二實施例的旋轉傳感器設備的示意截面圖；圖39是示出依照第十二實施例的另一個旋轉傳感器設備的示意截面圖；以及圖40A和40B是示出依照本發明第十三實施例的旋轉傳感器設備的示意截面圖。
具體實施例方式
(第一實施例)
發明人研究了由作為磁性材料的Ni-Fe系列合金製成的磁性薄膜，其組成了磁阻抗器件中的磁性層，該磁阻抗器件具有高熱阻，因此即使當用400℃以上的熱處理來處理器件時，該器件的靈敏度亦不被降低。
依照第一實施例的磁阻抗器件利用了磁阻抗效應。磁阻抗效應是在器件用交流電來通電時，器件的阻抗依照外部磁場來變化。該器件包括由Ni-Fe系列合金膜製成的磁性層。在此，Ni-Fe系列合金膜具有高Currie溫度並且由多晶體製成。因此，在400℃以上的熱處理之後，由Ni-Fe系列合金膜製成的磁性層的磁特性不發生變化。例如，在熱處理之後，器件的傳感器靈敏度不被降低。因此，該器件具有高熱阻。
依照第一實施例的磁阻抗器件1被示出於圖1-3中。如在圖1和2中所示，器件1包括基片22、絕緣層24、磁性層26和一對電極板28a、28b。電極板28a、28b連接於交流電源30。交流電源30可控制從電源30輸出的交流電的頻率。在圖1中，外部磁場Hext被施加給器件1，並且從電源30輸出的交流電亦流過器件1。從電源30輸出的交流電的通電方向平行於外部磁場Hext。
基片22可由任何材料製成，只要絕緣層24、磁性層26等可被形成於其上。例如，基片由矽晶片、玻璃、金屬等製成。在基片22由導電材料或半導電材料如金屬或矽製成的情況下，優選的是絕緣層24被置於基片22和磁性層26之間以使磁性層26電絕緣於基片22。在基片22由絕緣材料如玻璃製成的情況下，磁性層26可被直接形成於基片22上而無需絕緣層24。此外，在一些情況下，其它材料如導電層而不是絕緣層24可被形成於基片22和磁性層26之間。優選的是，基片22的表面粗糙度低於1μm。在此情況下，基片22的表面凹度和凸度是小的，並且磁性層26被直接置於基片22上或者通過絕緣層24等置於基片22上以使磁性層26可被容易地磁化。具體而言，磁性層26具有極佳的軟磁特性。此外，絕緣層24可由任何絕緣材料製成，只要絕緣層24在基片22和磁性層26之間絕緣。例如，絕緣層24是由氧化矽、氮化矽等製成。
磁性層26被形成於絕緣層24上。磁性層26由Ni-Fe系列合金膜製成，其是一種薄膜並且由具有軟磁特性的鐵磁材料製成。Ni-Fe系列合金膜僅由Ni和Fe即Ni-Fe合金製成。然而，磁性層26可由Fe-Co合金等製成。優選的是，組成磁性層26的Ni-Fe系列合金的成分是65-90wt％的Ni和/或15-35wt％的Fe。在Ni-Fe系列合金僅由Ni和Fe製成的情況下，優選的是成分為65-90wt％的Ni和/或15-35wt％的Fe。在此情況下，傳感器靈敏度被提高。更優選的是，組成磁性層26的Ni-Fe系列合金的成分是77-85wt％的Ni和/或15-23wt％的Fe。在Ni-Fe系列合金僅由Ni和Fe製成的情況下，優選的是，成分為77-85wt％的Ni和/或15-23wt％的Fe。在以上情況下，磁性層26的磁導率的溫度相關性變小，因此磁阻抗器件1具有高傳感器靈敏度和靈敏度的低溫度相關性。
如圖3中所示，磁性層26的橫截面具有方形形狀，該橫截面垂直於通電方向。磁性層26的橫截面具有橫向側26a和縱向側26b。橫向側26a和縱向側26b之間的角度θ優選地處於60°到120°的範圍內。在此情況下，防止了產生楔形磁疇。因此，亦防止了產生磁性層26的磁阻抗特徵中的滯後回線。更優選的是，角度θ處於85°到95°的範圍內。
組成磁性層26的Ni-Fe系列合金的單晶顆粒的晶粒尺寸優選地處於1nm到1μm的範圍內。如果晶粒尺寸小於1nm，則當用熱處理來實施器件時，晶粒尺寸變大。因此，軟磁特性被容易地惡化。如果晶粒尺寸低於1μm，則難以磁化磁性層26以具有軟磁特性。而且，優選的是磁性層26具有易磁化軸，其幾乎垂直或平行於來自交流電源30的交流電的通電方向。在此情況下，檢測外部磁場的檢測靈敏度被提高。此外，優選的是磁性層26的磁特性是這樣的矯頑力小於100e並且相對磁導率高於500。
如圖1和2中所示，磁性層26具有交流電通電方向上的長度L1、垂直於通電方向的寬度L2以及磁性層26的厚度L3。假定長度L1和寬度L2之間的比被定義為α，即α＝L1/L2，而寬度L2和厚度L3之間的比被定義為β，即β＝L2/L3，則比率α等於或大於10，而比率β處於1和50之間的範圍內(即α≥10而1≤β≤50)。此外，厚度L3等於或大於5μm。在此情況下，磁阻抗器件具有高傳感器靈敏度。這是因為在磁性層26具有以上構造的情況下，磁性層26的磁疇可被精確控制以使磁性層26的磁導率根據外部磁場而被大大改變。
更優選的是，當比率α等於或等於50時，傳感器靈敏度被大大提高。此外，當比率β處於1和30之間的範圍內時，傳感器靈敏度被大大提高。具體而言，當比率β處於1和5之間的範圍內時，靈敏度被進一步提高。以上的原因稍後被描述。
電極板28a、28b被形成於絕緣層24上。每個電極板28a、28b在縱向方向上覆蓋磁性層26的一端或另一端。電極板28a、28b可由任何材料製成，只要該材料起到電極的作用。例如，所述材料是鋁、銅及其合金。優選的是，電極板28a、28b的比電阻等於或低於10μΩ·cm。
接下來，磁阻抗器件1的製造方法被描述如下。首先，如圖4A到4C中所示，基片22被製備。然後，絕緣層24被形成於基片22上。當基片22由矽製成時，使用熱氧化方法來氧化矽基片22的表面以使由氧化矽製成的絕緣層24被形成。此外，絕緣層24可使用化學汽相澱積方法、濺射方法等形成並且由氧化矽、氮化矽製成。沒有對用於形成絕緣層24的澱積方法的限制。
接下來，Ni-Fe系列合金膜被形成於絕緣層24上。可使用濺射方法、汽相澱積或塗敷方法來形成Ni-Fe系列合金膜。沒有對用於形成Ni-Fe系列合金膜的澱積方法的限制。使用光刻蝕方法將Ni-Fe系列合金膜圖形化為預定形狀以使磁性層26被形成，如圖4C中所示。在此情況下，優選的是在磁場下的澱積或在磁場下的熱處理期間在交流電的通電方向，即磁性層26的縱向方向上將單軸各向異性磁場施加給磁性層26，因此磁性層26具有沿通電方向的易磁化軸。
接下來，用於電極的預備層被形成於磁性層26和絕緣層24兩者上。可使用濺射方法、汽相澱積或塗敷方法來形成預備層。沒有對用於形成預備層的澱積方法的限制。使用光刻蝕方法將預備層圖形化為預定形狀以使電極板28a、28b被形成，從而覆蓋磁性層26的兩端，如圖1和2中所示。然後，電極28a、28b與接合線連接。這樣，完成了磁阻抗器件1。
具體而言，詳細的製造方法被描述如下。磁阻抗器件S11(其被示出於圖8中)是依照該實施例來製造的。如圖4中所示，矽基片22被製備。使用熱氧化方法在基片22上形成具有1μm厚度的由氧化矽製成的絕緣層24。
接下來，使用磁場下的濺射方法在絕緣層24上形成具有2μm厚度的Ni81Fe19合金膜。使用光刻蝕方法將Ni81Fe19合金膜圖形化為預定形狀以使磁性層26被形成。具體而言，磁性層26具有2mm的長度和10μm的寬度。此時，在磁場下的濺射澱積期間在交流電的通電方向，即磁性層26的縱向方向上將單軸各向異性磁場施加給磁性層26，因此磁性層26具有沿通電方向的易磁化軸。
接下來，具有1μm厚度的鋁層被形成於絕緣層24和磁性層26兩者上。使用光刻蝕方法將鋁層圖形化為預定形狀以使電極板28a、28b被形成，從而覆蓋磁性層26的兩端，如圖1和2中所示。具體而言，被置於電極板28a、28b的上表面上的每個電極板28a、28b的區域是200μm×200μm的方形。假設使用半導體工藝來處理器件S11，則器件S11在30分鐘內400℃以下在真空中被處理。之後，每個電極28a、28b與接合線連接。這樣，完成了器件S11。
器件S11是使用線圈和阻抗分析器來評價的。在此，線圈提供了被施加給器件S11的外部磁場Hext，而阻抗分析器檢測在器件S11的磁性層26的兩端產生的高頻阻抗Z。外部磁場Hext平行於從交流電源30產生的高頻交流電的通電方向。外部磁場Hext是用被置於基片22上的高斯計來校正的。在高頻電流源30的頻率處於100MHz的情況下測量阻抗Z。用阻抗變化比ΔZ/Zo來評價器件S11的磁阻抗特性。在此，Zo是外部磁場Hext為零的情況下的器件S11的阻抗。ΔZ是外部磁場Hext為1000e的阻抗Z和處於零的情況下的阻抗Zo之間的差，即ΔZ＝Z-Zo。在溫度控制室中-40℃和+85℃處測量器件S11的磁阻抗的溫度相關性以使零磁場處的磁阻抗的溫度相關性係數ΔZo/ΔT和傳感器靈敏度的溫度相關性係數Δ(ΔZ/Zo)/ΔT被計算。零磁場處的磁阻抗的溫度相關性係數ΔZo/ΔT是外部磁場為零的情況下的阻抗Z的溫度相關性係數。傳感器靈敏度的溫度相關性係數Δ(ΔZ/Zo)/ΔT是阻抗變化比ΔZ/Zo的溫度相關性係數。
圖5是器件S11的磁阻抗特性圖，其示出依照外部磁場Hext的阻抗變化。在器件S11的情況下，器件S11的阻抗根據增加或減小外部磁場Hext而被減小。如圖5中所示，對應於傳感器靈敏度的阻抗變化比ΔZ/Zo是大約30％。
圖6是示出器件S11的零磁場處的阻抗漂移ΔZ/Z，即Z-Zat25℃/Zat25℃和溫度T之間關係的圖。從溫度T和阻抗漂移ΔZ/Z之間關係線的斜率，零磁場處的磁阻抗的溫度相關性係數ΔZo/ΔT被計算為723ppm/℃。
圖7是示出器件S11的傳感器靈敏度漂移Δ(ΔZ/Z)/(ΔZ/Z)，即Δ(Z-Zat25℃/Zat25℃)/(Z-Zat25℃/Zat25℃)和溫度T之間關係的圖。從溫度T和傳感器靈敏度漂移Δ(ΔZ/Z)/(ΔZ/Z)之間關係線的斜率，傳感器靈敏度的溫度相關性係數Δ(ΔZ/Zo)/ΔT被計算為-443ppm/℃。
一般來說，需要傳感器靈敏度的溫度相關性係數Δ(ΔZ/Zo)/ΔT和零磁場處的磁阻抗的溫度相關性係數ΔZo/ΔT兩者均處於-1000ppm/℃到+1000ppm/℃之間的範圍內。這樣，係數Δ(ΔZ/Zo)/ΔT、ΔZo/ΔT兩者優選地均處於-1000ppm/℃到+1000ppm/℃之間的範圍內。在此，當Ni-Fe合金膜具有77-85wt％的Ni和/或15-23wt％的Fe的成分時，係數Δ(ΔZ/Zo)/ΔT、ΔZo/ΔT的這個要求被滿足。
各個器件S11-S18的係數Δ(ΔZ/Zo)/ΔT、ΔZo/ΔT兩者均被測量。如圖8中所示，器件S12具有磁性層26的不同厚度，其不同於器件S11的厚度。每個器件S13-16都具有與器件S11相同的構造以及Ni和Fe的不同成分，其不同於器件S11的成分。每個器件S17、S18都具有與器件S11相同的構造，並且具有由不同於器件S11的不同材料製成的各種磁性層26，具體而言，器件S17、S18的磁性層是由無定形合金製成的。
如圖8中所示，每個器件S11-S14都具有高傳感器靈敏度，即高於20％的阻抗變化比ΔZ/Zo，以及低係數Δ(ΔZ/Zo)/ΔT、ΔZo/ΔT，即處於-1000ppm/℃和+1000ppm/℃之間的範圍內的傳感器靈敏度的溫度相關性的低係數Δ(ΔZ/Zo)/ΔT和零磁場處的磁阻抗的溫度相關性低係數ΔZo/ΔT。另一方面，器件S15、S16具有高於20％的高傳感器靈敏度，以及被置於-1000ppm/℃和+1000ppm/℃之間的範圍外的高係數Δ(ΔZ/Zo)/ΔT、ΔZo/ΔT。這是因為器件S11-S14具有由具有一成分的Ni-Fe合金膜製成的磁性層26，該成分被置於磁性層26的相對磁導率的低溫度相關性的特定範圍內。然而，器件S15、S16具有由具有一成分的Ni-Fe合金膜製成的磁性層26，該成分被置於磁性層26的相對磁導率的高溫度相關性的特定範圍內。
此外，器件S17、S18具有小的多的傳感器靈敏度，其大大小於器件S11-S16的傳感器靈敏度。這是因為器件S17、S18具有由無定形合金製成的磁性層26以使磁性層26在400℃處進行的熱處理過程中被結晶。因此，磁性層26的軟磁特性幾乎消失。軟磁特性提供了依照外部磁場的磁導率變化。
圖9示出各個器件S21-S25的阻抗變化比ΔZ/Zo，每個器件都具有由與器件S11相同的Ni和Fe的成分(即Ni81Fe19)製成的磁性層26。每個器件S21-S25都具有這樣的磁性層26，其具有2μm的厚度L3，10μm的寬度L2以及不同的長度L1。圖9亦示出比率α(即α＝L1/L2)和比率β(即β＝L2/L3)。圖10是示出各個器件S21-S25的長度L1和阻抗變化比ΔZ/Zo之間關係的圖。
如圖9和10中所示，隨著磁性層26的長度L1變長，阻抗變化比ΔZ/Zo變大。在以上的器件S21-S25中，比率β是5。當比率α等於或大於10，即長度L1等於或長於100μm時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於10％。此外，當比率α等於或大於50，即長度L1等於或長於500μm時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於20％。更進一步，當比率α等於或大於200，即長度L1等於或長於2000μm時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於30％。在此，優選的是阻抗變化比ΔZ/Zo變大。
圖11示出各個器件S31-S35的阻抗變化比ΔZ/Zo，每個器件都具有由與器件S11相同的Ni和Fe的成分(即Ni81Fe19)製成的磁性層26。每個器件S31-S35都具有這樣的磁性層26，其具有2μm的厚度L3，2000μm的長度L1以及不同的寬度L2。圖11亦示出比率α(即α＝L1/L2)和比率β(即β＝L2/L 3)。圖12是示出各個器件S31-S35的寬度L2和阻抗變化比ΔZ/Zo之間關係的圖。
如圖11和12中所示，在寬度L2長於10μm的情況下，隨著磁性層26的寬度L2變長，阻抗變化比ΔZ/Zo變小。在寬度L2短於10μm的情況下，隨著磁性層26的寬度L2變短，阻抗變化比ΔZ/Zo迅速變小。當比率α處於20和400之間的範圍內且比率β處於1和5之間的範圍內，即寬度L2處於5μm和100μm之間的範圍內時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於10％。此外，當比率α處於33.3和333.3之間的範圍內且比率β處於1.2和30之間的範圍內，即寬度L2處於6μm和60μm之間的範圍內時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於20％。更進一步，當比率α處於166.7和250之間的範圍內且比率β處於1.6和2.4之間的範圍內，即寬度L2處於8μm和12μm之間的範圍內時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於30％。在此，優選的是阻抗變化比ΔZ/Zo變大。
圖13示出各個器件S41-S46的阻抗變化比ΔZ/Zo，每個器件都具有由與器件S11相同的Ni和Fe的成分(即Ni81Fe19)製成的磁性層26。每個器件S41-S46都具有這樣的磁性層26，其具有10μm的寬度L2，2000μm的長度L1以及不同的厚度L3。圖13亦示出比率α(即α＝L1/L2)和比率β(即β＝L2/L3)。圖14是示出各個器件S41-S46的厚度L3和阻抗變化比ΔZ/Zo之間關係的圖。
如圖13和14中所示，隨著磁性層26的厚度L3變厚，阻抗變化比ΔZ/Zo變大。在此，比率α是200。當比率β等於或小於33，即厚度L 3等於或大於0.3μm時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於10％。此外，當比率β等於或小於14，即厚度L 3等於或大於0.7μm時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於20％。更進一步，當比率β等於或小於5，即厚度L3等於或大於2μm時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於30％。
在圖8到14中所示的以上器件S11-S18、S21-S25、S31-S35、S41-S46中，優選的是長度L1、寬度L2和厚度L3具有以下值。
優選的是，對於器件S22、S23，當長度L1等於或長於200μm，寬度L2處於7μm和20μm之間的範圍內，並且厚度L3等於或大於2μm，即比率α處於10和28.6之間的範圍內而比率β處於3.5和10之間的範圍內時，阻抗變化比ΔZ/Zo等於或大於10％。優選的是，對於器件S31、S35，當長度L1等於或長於2000μm，寬度L2處於5μm和50μm之間的範圍內，並且厚度L 3等於或大於2μm，即比率α處於40和400之間的範圍內而比率β處於2.5和25之間的範圍內時，阻抗變化比ΔZ/Zo等於或大於10％。優選的是，對於器件S41、S42，當長度L1等於或長於2000μm，寬度L2處於7μm和15μm之間的範圍內，並且厚度L3等於或大於0.3μm，即比率α處於133.3和258.7之間的範圍內而比率β處於23.3和50之間的範圍內時，阻抗變化比ΔZ/Zo等於或大於10％。
更優選的是，對於器件S23、S24、S34，當長度L1等於或長於1000μm，寬度L2處於7μm和50μm之間的範圍內，並且厚度L 3等於或大於2μm，即比率α處於20和142.9之間的範圍內而比率β處於3.5和10之間的範圍內時，阻抗變化比ΔZ/Zo等於或大於20％。在此情況下，大為優選的是寬度L2處於7μm和20μm之間的範圍內。優選的是，對於器件S43，當長度L1等於或長於2000μm，寬度L2處於7μm和20μm之間的範圍內，並且厚度L3等於或大於0.5μm，即比率α處於100和285.7之間的範圍內而比率β處於14和40之間的範圍內時，阻抗變化比ΔZ/Zo等於或大於20％。
更加優選的是，對於器件S25、S32、S45，當長度L1等於或長於2000μm，寬度L2處於7μm和20μm之間的範圍內，並且厚度L 3等於或大於2μm，即比率α處於100和285.7之間的範圍內而比率β處於3.5和10之間的範圍內時，阻抗變化比ΔZ/Zo等於或大於30％。
圖15示出各個器件S51-S56的阻抗變化比ΔZ/Zo，每個器件都具有由與器件S11相同的Ni和Fe的成分(即Ni81Fe19)製成的磁性層26。每個器件S51-S56都具有這樣的磁性層26，其具有2000μm的長度L1、10μm的寬度L2、2μm的厚度L3以及不同的晶粒尺寸。在此，每個器件都具有2nm的基片22的表面粗糙度。圖16是示出各個器件S51-S56的晶粒尺寸和阻抗變化比ΔZ/Zo之間關係的圖。
如圖15和16中所示，隨著磁性層26的晶粒尺寸變小，阻抗變化比ΔZ/Zo變大。當晶粒尺寸等於或小於1100nm時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於10％。此外，當晶粒尺寸等於或小於350nm時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於20％。更進一步，當晶粒尺寸等於或小於10nm時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於30％。
圖17示出各個器件S61-S66的阻抗變化比ΔZ/Zo，每個器件都具有由與器件S11相同的Ni和Fe的成分(即Ni81Fe19)製成的磁性層26。每個器件S61-S66都具有這樣的磁性層26，其具有2000μm的長度L1、10μm的寬度L2、2μm的厚度L 3以及10nm的晶粒尺寸。每個器件都具有基片22的不同表面粗糙度。圖18是示出各個器件S61-S66的表面粗糙度和阻抗變化比ΔZ/Zo之間關係的圖。
如圖17和18中所示，隨著磁性層26的表面粗糙度變小，阻抗變化比ΔZ/Zo變大。當表面粗糙度等於或小於1300nm時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於10％。此外，當表面粗糙度等於或小於400nm時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於20％。更進一步，當表面粗糙度等於或小於50nm時，阻抗變化比ΔZ/Zo大於30％。
在具有特定構造的以上器件中，即使當用熱處理來處理器件時，傳感器靈敏度亦不被降低。這樣，依照第一實施例的器件具有高熱阻。此外，該器件具有高傳感器靈敏度。
(第二實施例)如圖19中所示，依照本發明第二實施例的磁阻抗器件2包括磁性層26和保護層32。保護層32覆蓋磁性層26，並且由電絕緣材料製成。
一般而言，磁阻抗器件包括具有零磁致伸縮或低磁致伸縮的磁性層。這是因為具有低磁致伸縮的磁性層被防止了改變由磁性層的伸縮產生的磁特性，例如防止了減小傳感器靈敏度或檢測精度。然而，發明人獲得了以下實驗結果。在具有用於覆蓋磁性層的保護層的器件中，保護層中的內應力σ影響磁性層的磁特性，從而使傳感器靈敏度被減小。此外，在保護層的內應力σ是壓縮應力的情況和內應力σ是拉伸應力的情況之間存在影響磁性層磁特性的內應力σ的不同影響。
考慮到以上實驗結果，依照第二實施例的器件2包括基片22、絕緣層24、磁性層26、一對電極板28a、28b以及保護層32。外部磁場Hext沿交流電的通電方向被施加給器件2。
儘管磁性層是由Ni-Fe系列合金膜製成，磁性層26還可由線性形狀或薄膜型無定形合金如Co-Nb-Zr合金、Co-Si-B合金等形成。沒有對磁性層26的形狀的限制。
保護層32覆蓋磁性層26的表面和絕緣層24的表面。電極板28a、28b不用保護層32來覆蓋，因此電極板28a、28b從保護層32被暴露。保護層32由具有電絕緣特性的非磁性材料製成。優選的是，保護層32由例如氮化矽、氮化鋁、氧化矽、含磷氧化矽、和摻雜硼的氧化矽製成。由這些材料製成的保護層32在磁性層26由容易氧化的材料如Ni和/或Fe製成的情況下防止了氧化，或者在磁性層26由無定形合金製成的情況下防止了由熱處理導致的結晶。此外，這些材料通常被用於一般的半導體工藝中，因此可使用一般半導體工藝來製造器件2。此外，優選的是保護層32由具有多個絕緣材料的合成材料形成或具有層疊結構。在此情況下，通過多個絕緣材料的組合，保護層32的內應力σ可被減小。優選的是，保護層32的厚度L11處於0.2μm和5μm之間的範圍內。在此情況下，保護層32可充分保護磁性層26。此外，保護層32被防止了由於保護層32的內應力σ而導致從磁性層26被去除。更優選的是，保護層32的厚度處於0.5μm和2μm之間的範圍內。在此情況下，保護層32大為充分地保護磁性層26。以上的原因稍後被描述。
當保護層32的內應力σ是壓縮應力時，優選的是壓縮應力的大小低於500MPa。當保護層32的內應力σ是拉伸應力時，優選的是拉伸應力的大小低於100MPa。在此情況下，器件2的傳感器靈敏度被防止了由於磁性層26的軟磁特性的惡化而導致減小，該惡化是由保護層32的內應力σ造成的。此外，保護層32被防止了由於保護層32的內應力σ而導致的從磁性層26被去除。當保護層32的內應力σ是壓縮應力時，更優選的是壓縮應力的大小低於200MPa。當保護層32的內應力σ是拉伸應力時，優選的是拉伸應力的大小低於50MPa。優選的是，保護層32具有等於或大於10MΩ的絕緣電阻。以上的原因稍後被描述。
當磁性層26由例如無定形合金製成時，該無定形合金可在高於400℃的高溫下在半導體工藝中被結晶以致磁特性被改變，即傳感器靈敏度被減小。因此，當磁性層26由容易受溫度影響的特定材料如無定形材料製成時，優選的是保護層32由具有低熱導率的材料製成，如SiO2、磷矽酸鹽玻璃(即PSG)、硼矽酸鹽玻璃(即BSG)和硼磷矽酸鹽玻璃(即BPSG)。
當磁性層26包括容易被氧化的材料如Ni和/或Co時，考慮半導體工藝中高於400℃的高溫下的熱處理在真空中進行以使磁性層26可被防止氧化。然而，需要在真空中進行熱處理的附加設備，因此製造成本被增加。另一方面，在保護層32被置於磁性層26上的情況下，即使在氧存在時，例如在空氣中進行熱處理，磁性層26亦被防止氧化。這樣，不需要在真空中進行熱處理的附加設備。此外，與製備真空中熱處理的附加設備的製造成本增加相比，形成保護層32的附加過程的製造成本增加低的多。而且，在被製造以後，磁性層26由於保護層32而被防止氧化。
接下來，依照第二實施例的磁阻抗器件2被製造如下。首先，如圖4A到4C中所示，基片22被製備。然後，絕緣層24被形成於基片22上。當基片22由矽製成時，使用熱氧化方法來氧化矽基片22的表面以使由氧化矽製成的絕緣層24被形成。此外，絕緣層24可使用化學汽相澱積方法、濺射方法等形成並且由氧化矽、氮化矽製成。沒有對用於形成絕緣層24的澱積方法的限制。
接下來，具有軟磁特性的鐵磁膜被形成於絕緣層24上。可使用濺射方法、汽相澱積或塗敷方法來形成鐵磁膜。沒有對用於形成鐵磁膜的澱積方法的限制。使用光刻蝕方法將鐵磁膜圖形化為預定形狀以使磁性層26被形成，如圖4C中所示。在此情況下，優選的是使用磁場下的澱積或磁場下的熱處理在交流電的通電方向，即磁性層26的縱向方向上將單軸各向異性磁場施加給磁性層26，因此磁性層26具有易磁化軸。
接下來，用於電極的預備層被形成於磁性層26和絕緣層24兩者上。可使用濺射方法、汽相澱積或塗敷方法來形成預備層。沒有對用於形成預備層的澱積方法的限制。使用光刻蝕方法將預備層圖形化為預定形狀以使電極板28a、28b被形成，從而覆蓋磁性層26的兩端，如圖1和2中所示。
接下來，絕緣材料層被形成於絕緣層24、磁性層26和電極板28a、28b上。可使用CVD方法(包括等離子體CVD方法)、濺射方法等來形成絕緣材料層。沒有對澱積方法的限制。使用反應性離子刻蝕方法(即RIE方法)等將該絕緣材料層圖形化為預定形狀以使被置於電極板28a、28b上的絕緣材料層的部分被去除。這樣，圖19和20中所示的保護層32被形成。然後，電極板28a、28b與接合線連接。這樣，完成了磁阻抗器件2。
具體而言，詳細的製造方法被描述如下。磁阻抗器件S205(其被示出於圖21中)是依照該實施例來製造的。如圖4中所示，矽基片22被製備。使用熱氧化方法在基片22上形成具有1μm厚度的由氧化矽製成的絕緣層24。
接下來，使用磁場下的濺射方法在絕緣層24上形成具有2μm厚度的Ni81Fe19合金膜。使用光刻蝕方法將Ni81Fe19合金膜圖形化為預定形狀以使磁性層26被形成。具體而言，磁性層26具有2mm的長度和10μm的寬度。此時，使用磁場下的濺射澱積在交流電的通電方向，即磁性層26的縱向方向上將單軸各向異性磁場施加給磁性層26，因此磁性層26具有易磁化軸。
接下來，具有1μm厚度的鋁層被形成於絕緣層24和磁性層26兩者上。使用光刻蝕方法將鋁層圖形化為預定形狀以使電極板28a、28b被形成，從而覆蓋磁性層26的兩端，如圖1和2中所示。具體而言，被置於電極板28a、28b的上表面上的每個電極板28a、28b的區域是200μm×200μm的方形。
接下來，使用等離子體CVD方法將具有1μm厚度的氮化矽層形成於絕緣層24、磁性層26和電極板28a、28b上。使用RIE方法等將氮化矽層圖形化為預定形狀以使被置於電極板2Ba、28b上的絕緣材料層的部分被去除。這樣，保護層32被形成。假設使用半導體工藝來處理器件S205，則器件S205在30分鐘內450℃下在氬(即Ar)氣氛圍中被處理。之後，每個電極2Ba、28b與接合線連接。這樣，完成了器件S205。
器件S205是使用線圈和阻抗分析器來評價的。在此，線圈提供了被施加給器件S205的外部磁場Hext，而阻抗分析器檢測在器件S205的磁性層26的兩端產生的高頻阻抗Z。外部磁場Hext平行於從交流電源30產生的高頻交流電的通電方向。外部磁場Hext是用被置於基片22上的高斯計來校正的。在高頻電流源30的頻率處於100MHz的情況下測量阻抗Z。用阻抗變化比ΔZ/Zo來評價器件S205的磁阻抗特性。在此，Zo是外部磁場Hext為零的情況下的器件S205的阻抗。ΔZ是外部磁場Hex為1000e的阻抗Z和處於零的情況下的阻抗Zo之間的差，即ΔZ＝Z-Zo。以上評價在450℃下的熱處理之前和之後進行以證實保護層32的保護作用。
圖22是器件S205的磁阻抗特性圖，其示出熱處理之前依照外部磁場Hext的阻抗變化。在器件S205的情況下，器件S205的阻抗根據增加或減小外部磁場Hext而被減小。如圖5中所示，對應於傳感器靈敏度的阻抗變化比ΔZ/Zo是大約30％。
接下來，器件S205在30分鐘內450℃下在Ar氣氛圍中被加熱。然後，使用以上方法來評價該器件。在此情況下，器件S205的磁阻抗特性具有與圖22中所示熱處理之前器件S205相同的外部磁場和磁阻抗之間的關係。該結果表明，由氮化矽製成的保護層32覆蓋由Ni-Fe合金膜製成的磁性層26以使組成磁性層26的Ni-Fe合金膜沒有被熱處理氧化。因此，磁性層26的磁特性基本上不變化。此外，如稍後所描述的，儘管器件S205的保護層32具有-120Mpa的壓縮應力，但該壓縮應力的內應力σ基本上不影響磁性層26的磁特性。
各個器件S201-S219的熱處理之前和之後的阻抗變化比ΔZ/Zo均被測量。如圖21中所示，器件S201-209具有由氮化矽製成的保護層32以及保護層32的不同厚度和/或不同的內應力σ，其不同於器件S205的那些。每個器件S210-S218具有由不同材料製成的保護層32以及保護層32的不同厚度和/或不同的內應力σ，其不同於器件S 205的那些。器件S219沒有保護層32。
如圖21中所示，在器件S202-S209、S211-S218中，傳感器靈敏度，即阻抗變化比ΔZ/Zo在熱處理之前和之後基本上不變化。然而，在器件S201、S210、S219中，傳感器靈敏度在熱處理之前和之後大大改變。也就是說，器件S201、S210、S219在熱處理之後大為減小。這是因為器件S219沒有保護層32，因此由於組成磁性層26的Ni-Fe合金膜被450℃下的熱處理氧化，磁性層26的軟磁特性在熱處理之後消失。儘管器件S201、S210具有保護層32，但保護層32的厚度是0.1μm，其是過薄的以至於保護層32不能保護由Ni-Fe合金膜製成的磁性層26不被氧化。
圖23示出各個器件S204-S206的阻抗變化比ΔZ/Zo，每個器件都具有由氮化矽製成的保護層32。器件S204-S206的保護層32的厚度是1μm，而保護層32的內應力σ互不相同。圖23亦示出熱處理之前和之後的阻抗變化比ΔZ/Zo。在此，在內應力σ為正的情況下，內應力σ是拉伸應力。在內應力σ為負的情況下，內應力σ是壓縮應力。
圖24示出各個器件S213-S216的阻抗變化比ΔZ/Zo，每個器件都具有由氧化矽製成的保護層32。器件S213-S216的保護層32的厚度是1μm，而保護層32的內應力σ互不相同。圖24亦示出熱處理之前和之後的阻抗變化比ΔZ/Zo。
如圖22和23中所示，隨著保護層32的內應力σ變大，阻抗變化比ΔZ/Zo被降低。也就是說，傳感器靈敏度被減小。這是因為當保護層32的內應力σ變大時，由於保護層32的內應力σ的影響，在磁性層26中產生了應力。因此，磁性層26的磁特性被改變，具體而言，磁性層26的矯頑力變大，因此磁性層26的相對磁導率被減小。這樣，傳感器靈敏度被減小。
此外，在保護層32的內應力σ是拉伸應力的一種情況和內應力σ是壓縮應力的另一種情況之間存在差異。具體而言，即使應力的大小相同，在拉伸應力和壓縮應力之間阻抗變化比仍是不同的。更具體而言，當內應力σ的大小相同時，拉伸應力情況下的阻抗變化比的減小比壓縮應力情況下小。
如圖23和24中所示，在拉伸應力等於或小於100MPa的情況下，阻抗變化比變得大於20％。優選的是，在拉伸應力等於或小於50MPa的情況下，阻抗變化比變得大於25％。在壓縮應力等於或小於500MPa的情況下，阻抗變化比變得大於20％。優選的是，在壓縮應力等於或小於200MPa的情況下，阻抗變化比變得大於25％。
在具有保護層32的特定構造的以上器件中，即使當用熱處理來處理器件時，傳感器靈敏度亦不被降低。這樣，依照第二實施例的器件具有高熱阻。具體而言，即使當器件被退火時，該器件的磁性層26亦基本上不被氧化。此外，該器件具有高傳感器靈敏度。
(第三實施例)依照本發明第三實施例的具有磁阻抗器件301的磁性傳感器設備300在圖25-27中被示出。圖27示出設備300的示意圖。設備300包括磁阻抗器件301、電阻312、振蕩器313和放大器314。在此，電阻312、振蕩器313和放大器314起到外圍電路的作用。該外圍電路可包括調整器電路和用於在設備300和外部電路之間用信號進行通信的接口電路。器件301由例如Ni-Fe系列合金製成並串聯連接於電阻312。在此，由Ni-Fe系列合金製成的器件301具有使用磁阻抗效應的磁場檢測的寬動態範圍。儘管依照該實施例的器件301由Ni-Fe合金製成，器件301可由其它材料形成。電阻312和器件301亦串聯連接于振蕩器313的兩端。振蕩器313起到驅動電路的作用，用於提供高頻電流給器件301，並且振蕩器313的兩端提供輸出端子。組成電阻312、器件301和振蕩器313的以上串聯電路具有公用接觸點，用於連接於放大器314的輸入端子。放大器314放大檢測信號並輸出放大信號。因此，放大器314起到檢測電路的作用，用於檢測器件301的阻抗變化。
圖25是示出設備300的橫截面。圖26是示出器件301的放大平面圖。設備300是使用雙極工藝中的半導體製造方法形成的。然而，可使用諸如MOS工藝和BiCMOS工藝的另一個半導體工藝來形成設備300。設備300包括組成放大器314的一部分的NPN型電晶體315，以及組成磁阻抗器件301的傳感部302。
電晶體315和器件301被置於由P型矽製成的半導體基片322上。此外，電阻312、振蕩器313和放大器314被置於基片322上(未示出)。
用於形成電晶體315的雙極工藝是半導體製造方法的眾所周知的工藝。使用植入圖形化方法、植入擴散方法、分離圖形化方法、分離擴散方法等來形成電晶體315，因此使用圖形化方法、擴散方法等形成電晶體315的基極、發射極和集電極。在此，半導體基片322具有被置於器件301以下的N型區。N型區是使用分離擴散方法來形成的。
接下來，由二氧化矽製成的絕緣層324被形成於基片322上並被圖形化為預定形狀。然後，由鋁等製成的接線層328被形成於基片322上。接線層328被圖形化為預定形狀以使接線層的一部分被刻蝕並被去除以形成器件301。此時接線層328的頂端328a被圖形化為錐形形狀。接線層328的頂端328a連接於器件301。
然後，使用磁場下的濺射方法將組成器件301的Ni-Fe合金澱積於基片322上。被澱積於基片322上的Ni-Fe合金的厚度處於1μm和5μm之間的範圍內。由於接線層328的頂端328a被形成為錐形形狀，器件301，即Ni-Fe合金膜被限制了由於梯級覆蓋的錯誤(fault ofstep coverage)而導致的切割(cutting)。
接下來，為改進器件301的磁特性，設備300在磁場下真空中的大約300℃處被退火。最後，由氮化矽、二氧化矽等製成的保護層332被形成於基片322上。
這樣，具有器件301、電阻312、振蕩器313、放大器314和其它電路的設備300被形成於基片322上。因此，設備300被製造得緊湊且最小以使設備300的製造成本變小。此外，器件301由薄膜形成，因此器件301的尺度，具體而言為器件301的厚度，小於具有無定形導線(amorphous wire)的器件。這樣，設備300被緊湊地形成。
此外，由於連接於器件301兩端的接線層328的頂端328a被形成為錐形形狀，組成器件301的Ni-Fe合金膜被限制了圍繞接線層328的頂端328a的切割。這是因為當Ni-Fe合金膜被澱積於接線層328上時，頂端328a處的Ni-Fe合金膜的梯級覆蓋(step coverage)被改進。
這樣，依照該實施例具有磁阻抗器件301的傳感器設備300具有最小尺寸並且是以低製造成本製成的。
(第四實施例)依照本發明第四實施例的具有磁阻抗器件301A的磁性傳感器設備303在圖28中被示出。儘管依照該實施例的器件301A由Ni-Fe合金製成，器件301A可由其它材料形成。設備303包括由鈦(即Ti)材料製成的金屬膜351。金屬膜351被澱積於接線層328和磁阻抗器件301A之間的連接部上。在接線層328被形成之前，金屬膜351被形成於基片上。這樣，金屬膜351電連接接線層328和器件301A。然後，保護層332被形成於基片322上。
在設備303中，由於由Ti材料製成的金屬膜351連接器件301A的兩端和接線層328的頂端，器件301A和接線層328之間的連接變成極佳的歐姆接觸。
這樣，依照該實施例具有磁阻抗器件301A的傳感器設備303具有最小尺寸並且是以低製造成本製成的。此外，連接的可靠性被提高。
(第五實施例)依照本發明第五實施例的具有磁阻抗器件301B的磁性傳感器設備304在圖29中被示出。儘管依照該實施例的器件301B由Ni-Fe合金製成，器件301B可由其它材料形成。設備304包括由氧化矽、氮化矽等製成的層間絕緣膜352。在器件301B和接線層328被形成於基片322之後，層間絕緣膜352被形成於基片322上。層間絕緣膜352具有用於連接器件301B和接線層328的通孔。在該通孔中，由鋁材料、銅材料、Al-Ti系列合金等製成的金屬膜被填充並被澱積以使金屬膜351連接接線層328和器件301B。然後，保護層332被形成於基片322上。
在設備304中，層間絕緣膜352被形成於器件301B和接線層328兩者的上表面上，並且金屬膜351連接器件301B的兩端和接線層328的頂端。由於電連接被置於上表面上，因此器件301B和接線層328之間的連接變成極佳的歐姆接觸。
這樣，依照該實施例具有磁阻抗器件301B的傳感器設備304具有最小尺寸並且是以低製造成本製成的。此外，連接的可靠性被提高。
(第六實施例)依照本發明第六實施例的具有磁阻抗器件301的磁性傳感器設備305在圖30中被示出。設備305包括由Ti材料等製成的阻擋金屬膜354。阻擋金屬膜354被形成於接線層的頂端328a及其相鄰部上。然後，器件301和保護層332被形成於基片322上。
在設備305中，由於阻擋金屬膜354被形成於接線層的頂端328a及其相鄰部上，器件301和接線層328之間的連接部具有三層結構。因此，三層結構提供了器件301和接線層328之間極佳的歐姆接觸。
這樣，依照該實施例具有磁阻抗器件301的傳感器設備305具有最小尺寸並且是以低製造成本製成的。此外，連接的可靠性被提高。
(第七實施例)依照本發明第七實施例的具有磁阻抗器件301的磁性傳感器設備306在圖31中被示出。設備306包括由聚醯亞胺(poly-imide)製成的應力鬆弛層355。然而，可使用薄膜澱積技術由其它有機材料或無機材料來形成應力鬆弛層355。應力鬆弛層355在接線層328被形成之前被形成於絕緣層324上。也就是說，絕緣層324被形成於基片322上，而應力鬆弛膜355被形成於絕緣層324的表面上。之後，接線層328被形成於應力鬆弛層355上。應力鬆弛層的厚度是根據被澱積於應力鬆弛層355上的器件301的厚度來確定的。例如，應力鬆弛層355的厚度處於1μm和10μm之間的範圍內。
接下來，使用濺射方法來澱積組成器件301的Ni-Fe合金膜以使Ni-Fe的合金膜的厚度處於1μm和5μm之間的範圍內。然後，為改進器件301的磁特性，設備306在磁場下真空中的大約300℃處被退火。最後，由氮化矽、二氧化矽等製成的保護層332被形成於基片322上。
當設備306被退火時，由於基片322的熱膨脹係數與器件301不同，在基片322中產生了應力。因此，在一些情況下，基片322可斷裂。
在常規上為防止斷裂，用於澱積組成磁阻抗器件的磁性層的澱積條件被改變，或者磁性層的膜質量被改變。然而，並不考慮基片322中的裂縫。
在設備306中，應力鬆弛層355被澱積於基片322和器件301之間，因此被施加給基片322的應力被吸收到應力鬆弛層355。這樣，基片322被限制了斷裂。此外，由於應力鬆弛層355是由作為有機材料的聚醯亞胺製成的，應力鬆弛層355容易被形成。
這樣，依照該實施例具有磁阻抗器件301的傳感器設備306具有最小尺寸並且是以低製造成本製成的。此外，有關機械強度的設備的可靠性被提高。
(第八實施例)依照本發明第八實施例的具有磁阻抗器件301B的磁性傳感器設備307在圖32中被示出。設備307包括應力鬆弛層355。當用於連接器件301B和接線層328的通孔被形成於層間絕緣膜352中時，通孔經過被澱積於層間絕緣膜352下的應力鬆弛層355以使通孔到達接線層328。
在設備307中，基片322被限制了斷裂。此外，層間絕緣膜352被形成於器件301B和接線層328兩者的上表面上，並且金屬膜351連接器件301B的兩端和接線層328的頂端。由於電連接被置於上表面上，因此器件301B和接線層328之間的連接變成極佳的歐姆接觸。
這樣，依照該實施例具有磁阻抗器件301B的傳感器設備307具有最小尺寸並且是以低製造成本製成的。此外，有關機械強度的設備的可靠性被提高。更進一步，連接的可靠性被提高。
(第九實施例)依照本發明第九實施例的具有磁阻抗器件301的磁性傳感器設備308在圖33中被示出。設備308包括由氮化矽、二氧化矽等製成的氧化保護膜356。氧化保護膜356被形成於器件301的表面上。
在此，由於器件301利用了磁性薄膜的趨膚效應(skin effect)，器件301的磁特性依賴於該器件的表面。因此，如果器件301的表面被氧化，則器件301的磁檢測被減小。
因此，氧化保護膜356保護器件301的表面不被氧化。這樣，器件301的磁特性可被維持極佳。
這樣，依照該實施例具有磁阻抗器件301的傳感器設備308具有最小尺寸並且是以低製造成本製成的。此外，設備308具有高熱阻。
氧化保護膜356可被形成於圖28-32中所示的設備303-307的器件300、301A、301B上。
(第十實施例)依照本發明第十實施例的具有磁性傳感器401的旋轉傳感器設備400在圖34中被示出。旋轉傳感器設備400包括作為待被檢測其旋轉的對象的旋轉體411、用於覆蓋旋轉體411的外殼412和磁性傳感器401。外殼412在旋轉體411和磁性傳感器401之間隔離。磁性傳感器401由例如圖25中所示的磁性傳感器設備25來提供。因此，磁性傳感器401包括磁阻抗傳感器。
旋轉體411由磁性材料或包括磁性材料的材料製成，並且是具有齒輪(gearwheel)形狀的齒輪。當旋轉體411旋轉時，旋轉體411周圍的磁場重複變化。
在旋轉體411由磁性材料製成的情況下，旋轉體411被周圍的磁場磁化。因此，旋轉體411起到磁化齒輪411a的作用，如圖35A中所示。磁化齒輪411a吸引永磁體。在圖35A中一對箭頭示出由磁化齒輪411a產生的磁場線。當磁化齒輪411a旋轉時，磁場線亦旋轉，從而使磁化齒輪411a周圍的磁場強度周期性地變化。
在旋轉體411不被磁化的情況下，旋轉體起到非磁化齒輪411b的作用。即使非磁化齒輪411b不被磁化，非磁化齒輪411b周圍的磁場強度仍周期性地變化。這是因為當非磁化齒輪411b旋轉時，由於齒輪411b的外圍的凹度和凸度的交替出現，地磁場的磁場線周期性地變化。如圖35B和35C中所示，當齒輪411b的凹度面向磁性傳感器401時，磁性傳感器401周圍的磁場強度變弱。當齒輪411b的凸度面向磁性傳感器401時，磁性傳感器401周圍的磁場強度變強。這樣，齒輪411b周圍的磁場強度周期性地變化。
這樣，當旋轉體411旋轉時，磁性傳感器401檢測磁場強度的周期性變化。因此，旋轉體411的旋轉可由磁性傳感器401來檢測。
磁性傳感器401是例如具有磁阻抗器件的磁性傳感器設備。該磁性傳感器設備包括被形成於非磁性基片上的Ni-Fe系列合金膜。如圖35中所示，磁性傳感器401的Ni-Fe系列合金膜以以下方式具有預定圖形多個線性形狀膜平行於磁場檢測方向以預定間隔被安排，並且被重複連接在一起以使它們形成之字形形狀。
高頻交流電被施加給磁性傳感器401的Ni-Fe系列合金膜的兩端以使兩端之間的阻抗依照外部磁場的變化而變化。阻抗變化是由電路(未示出)來測量的，然後阻抗變化被轉換為電信號。該電信號從磁性傳感器401被輸出。這樣，對應於旋轉體411旋轉的信號被獲得。
具有磁阻抗器件的磁性傳感器401具有高傳感器靈敏度，其比常規磁阻傳感器或霍爾元件傳感器大的多。因此，即使當磁性傳感器401被置於外殼412以外時，磁性傳感器401仍可檢測由被置於外殼412中的旋轉體411的旋轉產生的磁場變化，從而使磁性傳感器401檢測旋轉體411的旋轉。具體而言，磁性傳感器401檢測磁場強度的周期性變化，其由旋轉體411的旋轉產生並且漏到外殼412之外。然後，磁性傳感器401將該信號轉換為電信號。在此，磁性傳感器401包括驅動電路、傳感部、檢測電路、調整器和輸入輸出電路(未示出)。
外殼412起到隔離屏蔽的作用，用於在旋轉體411和磁性傳感器401之間隔離。外殼412由鋁製成。然而，外殼412可由其它非磁性材料製成，如銅和黃銅。此外，外殼412可由非金屬非磁性材料製成，如樹脂和陶瓷。當外殼由不吸引永磁體的非磁性材料製成時，由旋轉體411的旋轉產生的磁場強度的周期性變化基本上不受外殼412的幹擾。因此，即使當磁性傳感器401被置於外殼412以外時，磁性傳感器401仍可精確地檢測旋轉體411的旋轉。
在此，由於磁性傳感器401具有高傳感器靈敏度，旋轉傳感器設備400沒有作為偏置磁場的用於施加附加磁場的偏置磁體。
圖36示出具有一對磁性傳感器401A、401B的旋轉傳感器設備402。在設備402中，兩個磁性傳感器401A、401B被並行安排以間隔旋轉體411的間距的一半，即齒輪的半齒距。設備402檢測從兩個磁性傳感器401A、401B產生的差分輸出。該差分輸出抵銷了被置於每個磁性傳感器401A、401B中的地磁場的恆定分量。因此，設備402大為精確地檢測磁場的周期性變化。也就是說，設備402大為精確地檢測旋轉。
在每個設備400、402中，具有高傳感器靈敏度的磁性傳感器401、401A、401B可檢測旋轉體411、411a、411b的旋轉，即使作為隔離屏蔽的外殼412被置於磁性傳感器401、401A、401B和旋轉體411、411a、411b之間。因此，磁性傳感器401、401A、401B可被置於外殼412以外，而無需鑽一個開口以便安裝磁性傳感器401、401A、401B。這樣，設備400、402具有在外殼412上安裝磁性傳感器401、401A、401B的高安裝性能和外殼412的高設計自由度。
設備400、402適合用於檢測機動車輛引擎中的凸輪軸的凸輪或車輛引擎中的曲軸的齒輪的旋轉。設備400、402可檢測旋轉而無需打開用於檢測旋轉的孔，即無需在車輛的引擎外殼(例如引擎體(engineblock))的壁上鑽孔。因此，設備400、402具有有關車輛引擎的高安裝性能，因此用於在引擎上安裝設備的設計自由度被提高，其中在所述引擎上安裝了大量零件。
此外，設備400、402可檢測機動車輛的車輪的旋轉。例如，磁性傳感器401、401A、401B檢測依照車輪旋轉的磁場強度的周期性變化。然後，設備400、402輸出電信號以使設備400、402檢測車輪的旋轉。在此，磁性傳感器401、401A、401B被安裝於車輛的引擎罩上或車輛的隔室(compartment)中。
(第十一實施例)依照本發明第十一實施例的具有磁性傳感器401的旋轉傳感器設備403在圖37中被示出。旋轉傳感器設備403包括旋轉體411c、外殼412和磁性傳感器401。旋轉體411c包括圓柱磁體。圓柱磁體的N和S極的每個被交替置於該圓柱磁體的圓周外圍上。
如圖37中所示，圓柱磁體的中心軸起到旋轉軸的作用，因此旋轉體411c起到磁性轉子的作用，其具有被交替置於轉子圓周外圍上的一對磁極。由旋轉體411c產生的磁場線從旋轉體411c輸出並被周期性地布置。當旋轉體411c旋轉時，磁場強度的周期性變化被產生於旋轉體411c的周圍。該周期性變化由被置於外殼412以外的磁性傳感器401檢測，因此設備403可檢測旋轉體411c的旋轉。
儘管設備403具有單個磁性傳感器401，該設備可具有一對磁性傳感器。在此情況下，兩個磁性傳感器被平行安排以間隔旋轉體411c的間隔的一半。該設備檢測從兩個磁性傳感器產生的差分輸出。該差分輸出抵銷了被置於每個磁性傳感器中的地磁場的恆定分量。因此，設備大為精確地檢測旋轉。具體而言，在以下情況下，即旋轉體411c的磁化強度是弱的以使依照旋轉體411c旋轉的磁場強度的周期性變化小，則具有一對磁性傳感器的設備403可有效地檢測旋轉。
在設備403中，具有高傳感器靈敏度的磁性傳感器401可檢測旋轉體411c的旋轉，即使作為隔離屏蔽的外殼412被置於磁性傳感器401和旋轉體411c之間。因此，磁性傳感器401可被置於外殼412以外，而無需鑽一個開口以便安裝磁性傳感器401。這樣，設備403具有在外殼412上安裝磁性傳感器401的高安裝性能和外殼412的高設計自由度。
設備403適合用於檢測機動車輛車輪的旋轉軸上安裝的磁化轉子的旋轉。在此情況下，設備403提供了用於車輪防抱死剎車系統(即ABS)的車輪旋轉傳感器。在ABS中，磁性傳感器401被安裝於作為轉子外殼的輪轂上而無需在轉子外殼上鑽孔。因此，設備403可安裝在輪轂(wheel hub)上；由於車輪和懸掛被接近地布置，需要所述輪轂具有窄的安裝部。這樣，設備403具有對輪轂的的高安裝性能，因此用於在輪轂上安裝設備403的設計自由度被提高。
此外，設備403可檢測機動車輛的車輪的旋轉。在此情況下，磁性傳感器401被安裝於車輛的引擎罩上或車輛的車廂中。
(第十二實施例)依照本發明第十二實施例的具有磁性傳感器401的旋轉傳感器設備500、501在圖38A到38C中被示出。每個旋轉傳感器設備500、501都包括作為待被檢測其旋轉的對象的磁化齒輪411a或非磁化齒輪411b、磁性傳感器401、用於覆蓋磁性傳感器401的傳感器外殼512。傳感器外殼512在旋轉體411和磁性傳感器401之間隔離。
傳感器外殼512覆蓋磁性傳感器401並且由磁性材料製成。傳感器外殼512包括被置於磁性傳感器401和旋轉體411之間的開口513。也就是說，開口513面向旋轉體411。在設備500、501中，具有高傳感器靈敏度的磁性傳感器401被具有高磁導率的傳感器外殼512包圍。因此，傳感器外殼512局部屏蔽磁場以使磁性傳感器401周圍的外部磁場幹擾的影響被減小。也就是說，設備500、501具有對磁場的外部幹擾的高抵抗力。
由旋轉體411的旋轉產生的磁場強度的周期性變化由磁性傳感器401通過傳感器外殼512的開口513檢測。這樣，磁性傳感器401可檢測旋轉體411的旋轉。在此，由於磁性傳感器401具有檢測磁場的高傳感器靈敏度，傳感器外殼512的開口513可被最小化，只要磁性傳感器401檢測磁場強度的周期性變化。
這樣，設備500、501以以下方式具有簡單構造具有小開口513的傳感器外殼512覆蓋磁性傳感器401以使磁性傳感器401周圍的外部磁場幹擾的影響被減小。因此，設備500、501的製造成本被減小。
設備500、501適合用於檢測機動車輛引擎中的凸輪軸的凸輪或車輛引擎中的曲軸的齒輪的旋轉。在此，存在產生車輛引擎周圍的外部磁場幹擾的許多源。此外，外部磁場的幹擾具有複雜結構。即使當設備500、501被置於這樣的複雜幹擾中時，幹擾的影響亦被減小，因此設備500、501精確地檢測旋轉。
儘管旋轉體411具有齒輪形狀並且由磁性材料或包括磁性材料的材料製成，旋轉體411可具有另一種形狀並且由另一種材料製成。如圖39中所示，旋轉傳感器設備502具有旋轉體411c。旋轉體411c包括圓柱磁體。圓柱磁體的N和S極的每個被交替置於該圓柱磁體的圓周外圍上。設備502進一步包括磁性傳感器401和具有開口513的傳感器外殼512。在設備502中，傳感器外殼512局部屏蔽磁場以使磁性傳感器401周圍的外部磁場幹擾的影響被減小。此外，磁性傳感器401通過傳感器外殼512的開口513檢測由旋轉體411c的旋轉產生的磁場強度的周期性變化。這樣，磁性傳感器401可檢測旋轉體411c的旋轉。
這樣，設備502以以下方式具有簡單構造具有小開口513的傳感器外殼512覆蓋磁性傳感器401以使磁性傳感器401周圍的外部磁場幹擾的影響被減小。因此，設備502的製造成本被減小。
設備502適合用於檢測機動車輛車輪的旋轉軸上安裝的磁化轉子的旋轉。在此情況下，設備502提供了用於車輪ABS的車輪旋轉傳感器。在此，存在產生車輛體以下的外部磁場幹擾的許多源。此外，外部磁場的幹擾具有複雜結構。即使當設備502被置於這樣的複雜幹擾中時，幹擾的影響亦被減小，因此設備502精確地檢測旋轉。
(第十三實施例)依照本發明第十三實施例的具有磁性傳感器401的旋轉傳感器設備503在圖40A和40B中被示出。旋轉傳感器設備503包括由磁性材料或包括磁性材料的材料製成的旋轉體411、磁性傳感器401、用於覆蓋磁性傳感器401的傳感器外殼512a。傳感器外殼512a由永磁體製成。傳感器外殼512a的兩端均被打開，並且傳感器外殼512a具有圓柱形狀。傳感器外殼512a的一端具有開口513a，其面向旋轉體411。傳感器外殼512a的側壁由永磁體形成。在傳感器外殼512a中放置了磁性傳感器401。具體而言，磁性傳感器401被置於旋轉體側部，並且不從傳感器外殼512a的開口513a伸出。
在設備503中，具有高傳感器靈敏度的磁性傳感器401被由永磁體製成的傳感器外殼512a包圍。外部磁場被防止插入到傳感器外殼512a中，除了開口513a，這是因為傳感器外殼512a是由永磁體製成的。這樣，傳感器外殼512a起到磁屏蔽的作用，用於屏蔽外部磁場的幹擾。
此外，傳感器外殼512a不僅起到磁屏蔽的作用，而且能起到偏置磁體的作用，用於如圖40A和40B中的箭頭所示而施加偏置磁場。布置了開口513a的傳感器外殼512a的一端提供一個極，而另一端提供另一個極。因此，最大偏置磁場向著旋轉體411而被施加。偏置磁場的一部分穿透到傳感器外殼512a的腔中以使偏置磁場的一部分到達磁性傳感器401。當旋轉體411旋轉時，被置於旋轉體411的圓周外圍上的凹度和凸度周期性地改變偏置磁場的磁場線。因此，依照旋轉體411的旋轉的磁場強度的周期性變化影響了在傳感器外殼512a的腔中穿透的偏置磁場。這樣，磁性傳感器401檢測磁場強度的這個周期性變化以使設備503檢測旋轉體411的旋轉。
依照旋轉體411的旋轉的磁場強度的周期性變化可通過控制組成傳感器外殼512a的永磁體的偏置磁場來放大，即使是在旋轉體411不被磁化以使沒有磁場由旋轉體411產生的情況下。因此設備503精確地檢測旋轉。
通過使用具有由永磁體製成的傳感器外殼512a的旋轉傳感器設備503，檢測旋轉的檢測精度被提高。在此，當開口513a變小時，偏置磁場難以穿透到傳感器外殼512a的腔中。然而，有磁阻抗器件的磁性傳感器401具有用於檢測磁場的高傳感器靈敏度，因此，傳感器外殼512a的開口513a可被最小化，只要磁性傳感器401檢測磁場強度的周期性變化。
這樣，設備503以以下方式具有簡單構造具有小開口513a的傳感器外殼512a覆蓋磁性傳感器401以使磁性傳感器401周圍的外部磁場幹擾的影響被減小。因此，設備503的製造成本被減小。
設備503適合用於檢測機動車輛引擎中的凸輪軸的凸輪或車輛引擎中的曲軸的齒輪的旋轉。
儘管設備503包括旋轉體411，設備503可具有另一種類型的旋轉體，如旋轉體411c，其N和S極被交替置於其圓周外圍上。在此情況下，不需要傳感器外殼512a起到偏置磁體的作用。因此，傳感器外殼512a僅僅起到磁屏蔽的作用。在此情況下，設備503提供了用於車輪ABS的車輪旋轉傳感器。
這樣的變化和修改應被理解為處於如所附權利要求所限定的本發明範圍中。
權利要求
1.一種旋轉傳感器設備，包括旋轉體(411、411a、411b、411c)，用於依照旋轉體(411、411a、411b、411c)的旋轉來提供圍繞旋轉體(411、411a、411b、411c)設置的磁場強度的周期性變化；具有磁阻抗器件的磁性傳感器(401、401A、401B)，用於檢測磁場強度的周期性變化以檢測旋轉體(411、411a、411b、411c)的旋轉；以及隔離屏蔽(412、512、512a)，用於在旋轉體(411、411a、411b、411c)和磁性傳感器(401、401A、401B)之間隔離，其中磁性傳感器(401、401A、401B)通過隔離屏蔽(412、512、512a)檢測旋轉體(411、411a、411b、411c)的旋轉。
2.依照權利要求1的設備，其中隔離屏蔽(412)是用於覆蓋旋轉體(411、411a、411b、411c)的外殼(412)，並且其中磁性傳感器(401、401A、401B)檢測被置於外殼(412)中的旋轉體(411、411a、411b、411c)的旋轉。
3.依照權利要求1或2的設備，其中旋轉體(411、411a、411b)由磁性材料或包括磁性材料的材料製成，並且具有齒輪形狀。
4.依照權利要求3的設備，進一步包括另一個磁性傳感器(401A、401B)，其中兩個磁性傳感器(401A、401B)被平行安排以旋轉體(411)的間距的一半間隔並且被圍繞旋轉體(411)的旋轉軸對稱地設置，並且其中兩個磁性傳感器(401A、401B)分別輸出信號以獲得差分輸出信號。
5.依照權利要求3的設備，其中旋轉體(411、411a、411b)是連接於車輛引擎曲軸的齒輪，並且其中隔離屏蔽(412)是車輛的引擎體。
6.依照權利要求3的設備，其中旋轉體(411、411a、411b、411c)是連接於車輛引擎凸輪軸的凸輪，並且其中隔離屏蔽(412)是車輛的引擎體。
7.依照權利要求1的設備，其中旋轉體(411c)是具有一對N和S極的圓柱磁體(411c)，所述極被交替置於圓柱磁體(411c)的圓周外圍上。
8.依照權利要求7的設備，進一步包括另一個磁性傳感器(401A、401B)，其中兩個磁性傳感器(401A、401B)被平行安排以旋轉體(411c)的間距的一半間隔並且被對稱地置於旋轉體(411c)的旋轉軸周圍，並且其中兩個磁性傳感器(401A、401B)分別輸出信號以獲得差分輸出信號。
9.依照權利要求7或8的設備，其中旋轉體(411c)是被安裝在車輪的旋轉軸上的磁化轉子，並且其中隔離屏蔽(412)是所述車輛的輪轂。
10.依照權利要求1，2，7或8的任何一個的設備，其中隔離屏蔽(512、512a)由非磁性材料製成。
11.依照權利要求1的設備，其中隔離屏蔽(512、512a)是用於覆蓋磁性傳感器(401)的傳感器外殼(512、512a)，其中傳感器外殼(512、512a)由磁性材料製成，並且具有開口，其面向旋轉體(411、411a、411b、411c)，並且其中磁性傳感器(401)通過傳感器外殼(512、512a)的開口(513、513a)檢測旋轉體(411、411a、411b、411c)的旋轉。
12.依照權利要求11的設備，其中傳感器外殼(512a)由永磁體製成。
13.依照權利要求12的設備，其中傳感器外殼(512a)具有其兩端，每一端具有開口，對所述傳感器外殼(512a)的外部開放，其中傳感器外殼(512a)具有用於提供永磁體的側壁，並且其中磁性傳感器(401)被置於傳感器外殼(512a)中。
14.依照權利要求11或12的設備，其中旋轉體(411、411a、411b)由磁性材料或包括磁性材料的材料製成，並且具有齒輪形狀。
15.依照權利要求14的設備，其中旋轉體(411、411a、411b)是連接於車輛引擎曲軸的齒輪。
16.依照權利要求11的設備，其中旋轉體(411、411a、411b、411c)是連接於車輛引擎凸輪軸的凸輪，並且其中凸輪由磁性材料或包括磁性材料的材料製成。
17.依照權利要求11的設備，其中旋轉體(411c)是具有一對N和S極的圓柱磁體(411c)，所述極被交替置於圓柱磁體(411c)的圓周外圍上。
18.依照權利要求11的設備，其中旋轉體(411c)是被安裝在車輪的旋轉軸上的磁化轉子。
19.依照權利要求1，2，7，8，11，12，13，16，17或18的任何一個的設備，其中磁阻抗器件以以下方式來檢測磁場當交流電被施加給該器件時，器件的阻抗依照該磁場而變化，並且阻抗是通過外部電路來測量的，其中磁阻抗器件包括由Ni-Fe系列合金膜製成的磁性層，其中磁性層具有交流電通電方向上被定義為L1的長度，垂直於所述通電方向的垂直方向上被定義為L2的寬度和被定義為L3的磁性層的厚度，其中長度和寬度的比被定義為α，即α＝L1/L2，而寬度和厚度的比被定義為β，即β＝L2/L3，其中比率α等於或大於10，而比率β處於1和50之間的範圍內，並且其中厚度L3等於或大於5μm。
20.依照權利要求1，2，7，8，11，12，13，16，17或18的任何一個的設備，其中磁阻抗器件以以下方式來檢測磁場當交流電被施加給器件時，器件的阻抗依照該磁場而變化，並且阻抗是通過外部電路來測量的，其中磁阻抗器件包括由Ni-Fe系列合金膜製成的磁性層，其中磁性層具有交流電通電方向上被定義為L1的長度，垂直於所述通電方向的垂直方向上被定義為L2的寬度和被定義為L3的磁性層的厚度，並且其中長度L1等於或大於100μm，寬度L2處於5μm和100μm之間的範圍內，厚度L3等於或大於0.3μm。
21.依照權利要求20的設備，其中Ni-Fe系列合金膜具有這樣的組成Ni-Fe系列合金膜中Ni的含量處於65wt％和90wt％之間的範圍內，和/或Ni-Fe系列合金膜中Fe的含量處於10wt％和35wt％之間的範圍內，其中Ni-Fe系列合金膜具有多個晶粒，其尺寸等於或小於100nm，並且其中基片具有等於或小於1300nm的表面粗糙度。
全文摘要
一種磁阻抗器件包括半導體基片(22、322)和用於檢測磁場的磁阻抗器件(1、2、301、301A、301B)。磁阻抗器件(1、2、301、301A、301B)被置於基片(22、322)上。磁性傳感器設備具有最小尺寸並且是以低製造成本製成的。在此，磁阻抗器件(1、2、301、301A、301B)以以下方式來檢測磁場當交流電被施加給器件(1、2、301、301A、301B)時，器件(1、2、301、301A、301B)的阻抗依照該磁場而變化，並且阻抗是通過外部電路(312、313、314、315)來測量的。
文檔編號H01L43/10GK1790045SQ200510133860
公開日2006年6月21日 申請日期2003年11月21日 優先權日2002年11月21日
發明者青建一, 鈴木康利, 山寺秀哉, 太田則一, 船橋博文 申請人:株式會社電裝