JP2023048427A - magnetic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気センサに関する。 The present invention relates to magnetic sensors.
従来から、磁場を検出する磁気センサとして巨大磁気抵抗(GMR:Giant Magneto-Resistance)効果やトンネル磁気抵抗(TMR:Tunnel Magneto-Resistance)効果を用いた磁気抵抗(MR:Magneto-Resistance)センサがある。(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
特許文献1 特開平9-199769号公報
特許文献2 特開2005-221383号公報
Conventionally, as a magnetic sensor for detecting a magnetic field, there is a magneto-resistance (MR) sensor using a giant magneto-resistance (GMR) effect or a tunnel magneto-resistance (TMR) effect. . (For example, see
Patent Document 1: JP-A-9-199769 Patent Document 2: JP-A-2005-221383
磁気センサにおいて、測定精度を向上することが好ましい。 In a magnetic sensor, it is desirable to improve the measurement accuracy.
上記課題を解決するために、本発明の一つの態様においては、磁気センサを提供する。磁気センサは、基板を備えてよい。磁気センサは、積層部を備えてよい。積層部は、基板上に設けられてよい。積層部は、磁化自由層を有してよい。積層部は、磁化固定層を有してよい。磁化固定層は、第1の方向に磁化が固定されてよい。積層部は、第1非磁性層を有してよい。第1非磁性層は、磁化自由層と磁化固定層の間に配置されてよい。磁化自由層は、第2非磁性層を含んでよい。磁化自由層は、第1強磁性層および第2強磁性層を含んでよい。第1強磁性層および第2強磁性層は、第2非磁性層によって高さ方向に分離されてよい。磁化自由層の第1の方向の長さWと、上面視において第1の方向と垂直な第2の方向の磁化自由層の長さLは、W/L>1を満たしてよい。 To solve the above problems, one aspect of the present invention provides a magnetic sensor. A magnetic sensor may comprise a substrate. The magnetic sensor may comprise a laminate. The stack may be provided on the substrate. The lamination section may have a magnetization free layer. The lamination section may have a magnetization fixed layer. The magnetization fixed layer may have its magnetization fixed in the first direction. The laminated portion may have a first non-magnetic layer. The first non-magnetic layer may be arranged between the magnetization free layer and the magnetization fixed layer. The magnetization free layer may include a second non-magnetic layer. The magnetization free layer may include a first ferromagnetic layer and a second ferromagnetic layer. The first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer may be separated in height by a second non-magnetic layer. The length W of the magnetization free layer in the first direction and the length L of the magnetization free layer in the second direction perpendicular to the first direction in top view may satisfy W/L>1.
磁化自由層の第1の方向の長さWと、第2の方向の磁化自由層の長さLは、W/L>1.43を満たしてよい。磁化自由層の第1の方向の長さWと、第2の方向の磁化自由層の長さLは、W/L<50を満たしてよい。 The length W of the magnetization free layer in the first direction and the length L of the magnetization free layer in the second direction may satisfy W/L>1.43. The length W of the magnetization free layer in the first direction and the length L of the magnetization free layer in the second direction may satisfy W/L<50.
磁化自由層の外縁と磁化固定層の外縁の間の第1の方向における最小の距離Dは、D>45μmを満たしてよい。磁化自由層の外縁と磁化固定層の外縁の間の第1の方向における最小の距離Dは、D<1mmを満たしてよい。 A minimum distance D in the first direction between the outer edge of the magnetization free layer and the outer edge of the magnetization fixed layer may satisfy D>45 μm. A minimum distance D in the first direction between the outer edge of the magnetization free layer and the outer edge of the magnetization fixed layer may satisfy D<1 mm.
磁化自由層は、基板と第1非磁性層の間に配置されていてよい。 The magnetization free layer may be arranged between the substrate and the first non-magnetic layer.
磁化自由層は、上面視において第2の方向と平行な対称軸を持つ線対称な形状であってよい。磁化固定層の重心の位置は、上面視において対称軸と重なる位置に配置されていてよい。 The magnetization free layer may have an axisymmetric shape with an axis of symmetry parallel to the second direction when viewed from above. The position of the center of gravity of the magnetization fixed layer may be arranged at a position overlapping with the axis of symmetry when viewed from above.
磁化自由層の一方の面側に複数の磁化固定層が配置されていてよい。複数の磁化固定層は、第2の方向に沿って配置されていてよい。 A plurality of magnetization fixed layers may be arranged on one surface side of the magnetization free layer. The plurality of magnetization fixed layers may be arranged along the second direction.
第1強磁性層および第2強磁性層の両方またはいずれかは、非晶質であってよい。 Either or both the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer may be amorphous.
磁気センサは、磁気収束部を備えてよい。磁気収束部は、磁化自由層、磁化固定層および第1非磁性層と電気的に絶縁されてよい。 The magnetic sensor may comprise a magnetic concentrator. The magnetic concentrator may be electrically insulated from the magnetization free layer, the magnetization fixed layer and the first non-magnetic layer.
磁気収束部の少なくとも一部は、上面視において磁化自由層の少なくとも一部と重なってよい。磁化自由層の側面の少なくとも一部は、第1の方向において磁気収束部と重なってよい。 At least part of the magnetic concentrator may overlap with at least part of the magnetization free layer when viewed from above. At least part of the side surface of the magnetization free layer may overlap the magnetic concentrator in the first direction.
磁化固定層の第2の方向の長さLPは、125μmより小さくてよい。 The length LP of the magnetization pinned layer in the second direction may be less than 125 μm.
磁化自由層の外縁と磁化固定層の外縁の間の第1の方向における最小の距離Dと、磁化固定層の第1の方向の長さWPは、D>WPを満たしてよい。 A minimum distance D in the first direction between the outer edge of the magnetization free layer and the outer edge of the magnetization fixed layer and the length WP of the magnetization fixed layer in the first direction may satisfy D>WP.
磁化自由層の第1の方向の長さWは、1mm以下であってよい。 The length W of the magnetization free layer in the first direction may be 1 mm or less.
磁化自由層の側面の厚みは、上面視において磁化固定層と重なる磁化自由層の領域の厚みよりも小さくてよい。 The thickness of the side surface of the magnetization free layer may be smaller than the thickness of the region of the magnetization free layer that overlaps the magnetization fixed layer when viewed from above.
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。 It should be noted that the above summary of the invention does not list all the features of the invention. Subcombinations of these feature groups can also be inventions.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、又、本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。また、1つの図面において、同一の機能、構成を有する要素については、代表して符合を付し、その他については符合を省略する場合がある。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. Also, not all combinations of features described in the embodiments are essential for the solution of the invention. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals to omit redundant description, and elements that are not directly related to the present invention are not illustrated. omitted. Also, in one drawing, elements having the same function and configuration are represented by reference numerals, and other reference numerals are sometimes omitted.
本明細書では、基板において積層部が設けられる一方の側を「上」、積層部が設けられない他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の2つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」の方向は、重力方向または磁気センサの実装時における方向に限定されない。 In this specification, one side of the substrate on which the laminate is provided is referred to as "upper" and the other side on which no laminate is provided is referred to as "lower." One of the two main surfaces of a substrate, layer or other member is called the upper surface and the other surface is called the lower surface. The "up" and "down" directions are not limited to the direction of gravity or the direction when the magnetic sensor is mounted.
本明細書では、X軸、Y軸およびZ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。直交座標軸は、構成要素の相対位置を特定するに過ぎず、特定の方向を限定するものではない。例えば、Z軸は地面に対する高さ方向を限定して示すものではない。なお、+Z軸方向と-Z軸方向とは互いに逆向きの方向である。正負を記載せず、Z軸方向と記載した場合、+Z軸および-Z軸に平行な方向を意味する。本明細書では、基板の上面および下面に平行な直交軸をX軸およびY軸とする。また、基板の上面および下面と垂直な軸をZ軸とする。 In this specification, technical matters may be described using X-, Y-, and Z-axis orthogonal coordinate axes. The Cartesian coordinate axes only specify the relative positions of the components and do not limit any particular orientation. For example, the Z axis does not limit the height direction with respect to the ground. Note that the +Z-axis direction and the −Z-axis direction are directions opposite to each other. When the Z-axis direction is described without indicating positive or negative, it means a direction parallel to the +Z-axis and -Z-axis. In this specification, orthogonal axes parallel to the top and bottom surfaces of the substrate are referred to as the X-axis and the Y-axis. Also, the axis perpendicular to the upper and lower surfaces of the substrate is the Z-axis.
本明細書において「同一」または「等しい」のように称した場合、製造ばらつき等に起因する誤差を有する場合も含んでよい。当該誤差は、例えば10%以内である。 In this specification, terms such as "identical" or "equal" may include cases where there is an error due to manufacturing variations or the like. The error is, for example, within 10%.
図1は、本発明の一つの実施形態に係る磁気センサ100の一例を示す図である。図1では、上面視における磁気センサ100を示している。磁気センサ100は、基板10および積層部20を備える。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a
本例において、磁気センサ100は、MRセンサである。磁気センサ100は、GMRセンサであってもよい。磁気センサ100は、TMRセンサであってもよい。積層部20は、磁化自由層21、第1非磁性層および磁化固定層23を含む。また詳細は後述するが、磁化固定層23の磁化が固定されている方向を矢印(+X軸方向)で示している。また磁化自由層21のX軸方向の長さをWとし、磁化自由層21のY軸方向の長さをLとする。磁化固定層23のX軸方向の長さをWPとし、磁化固定層23のY軸方向の長さをLPとする。磁化自由層21が持つ対称軸をS、磁化固定層23の重心の位置をGとする。重心とは、物質において一様に質量を分布させたときの質量中心であってよい。
In this example, the
図2は、図1のX1-X1断面図の一例である。X1-X1断面は、積層部20を通るXZ断面である。当該断面において、磁気センサ100は、基板10、磁化自由層21、第1非磁性層22および磁化固定層23を備える。
FIG. 2 is an example of a cross-sectional view taken along line X1-X1 in FIG. The X1-X1 cross section is the XZ cross section passing through the
基板10上には、積層部20が設けられる。基板10は、一例として、Si基板やガラス基板等である。積層部20との絶縁性を確保する観点から、基板10は、Si基板上にSiO2等の絶縁膜を成膜した基板であることが好ましい。このとき、基板10は、集積回路(IC)等と組み合わせる目的でパターニングされた基板であってもよい。
A
本例において積層部20は、磁化自由層21、第1非磁性層22および磁化固定層23を含む。図2において、磁化自由層21は、基板10の上方に設けられる。磁化自由層21は、基板10の上面に設けられてよい。図2において、第1非磁性層22は、磁化自由層21の上方に設けられる。第1非磁性層22は、磁化自由層21の上面に設けられてよい。図2において、磁化固定層23は、第1非磁性層22の上方に設けられる。磁化固定層23は、第1非磁性層22の上面に設けられてよい。第1非磁性層22は、高さ方向(Z軸方向)において磁化自由層21と磁化固定層23の間に配置されてよい。高さ方向とは、積層部20が積層される積層方向であってよい。磁化自由層21は、高さ方向において基板10と第1非磁性層22の間に配置されてよい。磁化自由層21を基板10と第1非磁性層22の間に配置することにより、磁気センサ100の感度を向上させることができる。
In this example, the
本例において、1つの積層部20が基板10に設けられている。複数の積層部20が基板10に設けられてもよい。複数の積層部20は、一部の部分が共通であってもよい。一例として、複数の積層部20は、共通の磁化自由層21を有していてよい。この場合、複数の積層部20の各第1非磁性層22は、それぞれ他の積層部20の第1非磁性層22と分離してよい。また、複数の積層部20の各磁化固定層23は、それぞれ他の積層部20の磁化固定層23と分離してよい。また、積層部20の磁化自由層21は、他の積層部20の磁化自由層21と分離していてもよい。複数の積層部20は、後述する配線部によって、直列または並列に接続されてよい。
In this example, one
積層部20の各層は、一例として、スパッタリング法により形成される。積層部20の各層は、その他公知の方法により形成されてよい。複数の積層部20は、フォトリソグラフィー法で形成されたマスクを用いて積層部20の各層をエッチングすることにより形成されてよい。エッチングは、例えば、ドライエッチングやウェットエッチングである。
Each layer of the
磁化自由層21は、外部磁場に応じて磁化が変化する層である。磁化自由層21は、第1強磁性層211、第2非磁性層212および第2強磁性層213を少なくとも含む。本例において、磁化自由層21は、第1強磁性層211、第2非磁性層212、第2強磁性層213、第3非磁性層214および第3強磁性層215を含む。図2において、第1強磁性層211は、基板10の上方に設けられる。第1強磁性層211は、基板10の上面に設けられてよい。図2において、第2非磁性層212は、第1強磁性層211の上方に設けられる。第2非磁性層212は、第1強磁性層211の上面に設けられてよい。図2において、第2強磁性層213は、第2非磁性層212の上方に設けられる。第2強磁性層213は、第2非磁性層212の上面に設けられてよい。図2において、第3非磁性層214は、第2強磁性層213の上方に設けられる。第3非磁性層214は、第2強磁性層213の上面に設けられてよい。図2において、第3強磁性層215は、第3非磁性層214の上方に設けられる。第3強磁性層215は、第3非磁性層214の上面に設けられてよい。
The magnetization
第1強磁性層211、第2強磁性層213および第3強磁性層215は、外部磁場によって容易に磁化される材料であってよい。第1強磁性層211、第2強磁性層213および第3強磁性層215は、強磁性材料で構成されてよい。第1強磁性層211、第2強磁性層213および第3強磁性層215に用いられる強磁性材料は、一例として、NiFe、CoFeB、CoFeSiB、CoFe、CoFeTaB、NiFeSiB等である。第1強磁性層211、第2強磁性層213および第3強磁性層215は、Co、Fe、Si、Ta、Ni、Bのうち2種類以上の元素を含んでよい。強磁性材料は、これらに限られない。第1強磁性層211、第2強磁性層213および第3強磁性層215は、平坦性向上の観点から、非晶質であることが好ましい。第1強磁性層211、第2強磁性層213および第3強磁性層215の両方またはいずれかは、非晶質であってよい。高さ方向における第1強磁性層211、第2強磁性層213および第3強磁性層215のそれぞれの厚みは、10nm以上300nm以下が好ましい。高さ方向における第1強磁性層211、第2強磁性層213および第3強磁性層215のそれぞれの厚みは、第2非磁性層212および第3非磁性層214のそれぞれの厚みより大きくてよい。
The first
第2非磁性層212および第3非磁性層214は、非磁性材料で構成されてよい。非磁性材料は、一例として、Ru、Ta、TaB等である。第2非磁性層212および第3非磁性層214に用いられる非磁性材料は、これらに限られない。高さ方向における第2非磁性層212および第3非磁性層214のそれぞれの厚みが2nm未満の場合、後述する静磁結合が弱まる。また高さ方向における第2非磁性層212および第3非磁性層214のそれぞれの厚みが100nmより大きい場合も、静磁結合が弱まる。したがって、高さ方向における第2非磁性層212および第3非磁性層214のそれぞれの厚みは、2nm以上100nm以下が好ましい。
The second
第1非磁性層22は、非磁性材料で構成されてよい。磁気センサ100がGMRセンサの場合、非磁性材料は、Cu等の金属材料であってよい。磁気センサ100がTMRセンサの場合、非磁性材料は、Al2O3、MgO等の絶縁材料であってよい。第1非磁性層22は、MgとOを含んでよい。高磁気感度化のため、非磁性材料はMgOにすることが好ましい。高さ方向における第1非磁性層22の厚みは、0.3nm以上10nm以下が好ましい。
The first
磁化固定層23は、外部磁場によって磁化方向が容易に変化しないように、強磁性材料を主に用いて構成される。磁化固定層23は、第1の方向(+X軸方向)に磁化が固定されている。磁化固定層23は、単一の材料で構成されてもよく、積層された材料で構成されてもよい。一例として磁化固定層23は、強磁性材料を反強磁性材料でピン止めした構造が用いられる。磁化固定層23に用いられる強磁性材料は、一例として、NiFe、CoFeB、CoFeSiB、CoFe等である。強磁性材料は、これらに限られない。磁化固定層23に用いられる反強磁性材料は、一例として、IrMN、PtMn等である。磁化固定層23中には、Ru、Ta、TaB等の非磁性層が挿入されてよい。高さ方向における磁化固定層23の厚みは、5nm以上100nm以下が好ましい。
The magnetization fixed
積層部20の上方には、非磁性のキャップ層が設けられることが好ましい。積層部20は、キャップ層を含んでもよい。キャップ層は、積層部20の最上部に設けられてよい。キャップ層を設けることにより、積層部20の上部の酸化を防止することができる。キャップ層は、配線部との接続の観点から、Au、Ru、Ta等の導電材料であることが好ましい。
A non-magnetic cap layer is preferably provided above the
積層部20と基板10の間には、バッファ層が設けられることが好ましい。積層部20は、バッファ層を含んでもよい。バッファ層は、積層部20の最下部に設けられてよい。バッファ層を設けることにより、積層部20と基板10の密着性を向上することができる。バッファ層の材料は、一例として、Ru、Ta、TaB等の材料である。バッファ層の材料は、これらに限られない。
A buffer layer is preferably provided between the
図3は磁気センサ100の概要を説明する図である。図3の磁気センサ100において、説明のため第1非磁性層22、第3非磁性層214および第3強磁性層215を省略して示している。図3において、外部磁場をHとする。
FIG. 3 is a diagram for explaining the outline of the
磁化自由層21は、外部磁場Hに対して自由に回転できる構造を有している。そのため外部磁場Hが加わり、磁化自由層21の磁化方向と磁化固定層23の磁化方向の成す相対角度が変化すると、第1非磁性層22に流れる電流が変化するため、磁場を検出することができる。
The magnetization
本例において、磁化自由層21は第1強磁性層211、第2非磁性層212および第2強磁性層213を含む。第2非磁性層212は、第1強磁性層211および第2強磁性層213に高さ方向において挟まれている。第1強磁性層211および第2強磁性層213は、第2非磁性層212によって高さ方向に分離されてよい。したがって、第1強磁性層211および第2強磁性層213は静磁結合する。図3において、静磁結合を点線の矢印で示している。第1強磁性層211および第2強磁性層213が静磁結合することにより、第1強磁性層211および第2強磁性層213が単磁区化され、バルクハウゼンノイズ等のノイズを抑制することができる。
In this example, the magnetization
磁場Hによって磁化自由層21には、反磁界が生じる。反磁界とは、磁場Hとは逆向きの磁界である。反磁界の大きさは、磁化自由層21の形状によって変化する。反磁界によって磁化自由層21の静磁結合が影響を受ける場合がある。したがって、磁気センサ100のMR曲線の線形性が悪化する恐れがある。そのため、磁気センサ100の測定精度が悪化してしまう。
A demagnetizing field is generated in the magnetization
また、磁化自由層21と磁化固定層23間に磁束が生じる。当該磁束を一点鎖線の矢印で示している。磁化自由層21と磁化固定層23は、静磁気的に相互作用している。磁化固定層23の側面からX軸方向と平行に流出した磁束は、磁化自由層21の側面から磁化自由層21内に流入する。磁化自由層21と磁化固定層23が静磁気的に相互作用することにより、MR曲線の線形性が悪化し、磁気センサ100の測定精度が悪化してしまう恐れがある。
A magnetic flux is generated between the magnetization
本例の磁気センサ100では、磁化自由層21の第1の方向の長さWと、上面視において第1の方向と垂直な第2の方向(Y軸方向)の磁化自由層21の長さLは、W/L>1を満たす(図1参照)。W/L>1とすることにより、磁化自由層21に生じる反磁界の大きさを小さくすることができる。したがって、磁気センサ100のMR曲線の線形性を向上し、磁気センサ100の測定精度を向上することができる。磁化自由層21の第1の方向の長さWは、1mm以下であってよい。磁化自由層21の第2の方向の長さLは、1mm以下であってよい。
In the
磁化自由層21の第1の方向の長さWと、上面視において第2の方向の磁化自由層21の長さLは、W/L<50を満たしてよい。W/L<50を満たすことにより、磁化自由層21の第1の方向の長さWが大きくなることを防ぎ、磁気センサ100を小型化することができる。またW/Lが大きくなることにより生じる応力を防ぐことができる。磁化自由層21の第1の方向の長さWと、上面視において第2の方向の磁化自由層21の長さLは、W/L<30を満たしてよい。磁化自由層21の第1の方向の長さWと、上面視において第2の方向の磁化自由層21の長さLは、W/L<20を満たしてよい。
The length W of the magnetization
図1において、磁化自由層21は、上面視において第2の方向と平行な対称軸Sを持つ線対称な形状である。また図1において、磁化固定層23の重心の位置Gは、上面視において対称軸Sと重なる位置に配置されていてよい。磁化自由層21の重心は、磁化固定層23の重心の位置Gに位置してよい。このような構成を有することにより、磁気センサ100の感度を向上させることができる。
In FIG. 1, the magnetization
図1において、磁化固定層23の第1の方向(X軸方向)の長さWPと、上面視において第1の方向と垂直な第2の方向(Y軸方向)の磁化固定層23の長さLPは、WP/LP>1を満たす。磁化固定層23は、磁化固定層23の磁化方向に対して長手を有する。このような構成を有することにより、磁気センサ100の測定精度を向上させることができる。
In FIG. 1, the length WP of the magnetization fixed
図4は、他の実施形態に係る磁気センサ200の一例を示す図である。図4の磁気センサ200は、上面視における積層部20の形状が図1の磁気センサ100とは異なる。図4の磁気センサ200のそれ以外の構成は、図1の磁気センサ100と同一であってよい。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a
本例の磁気センサ200では、磁化自由層21の外縁26と磁化固定層23の外縁28の間の第1の方向(X軸方向)における最小の距離Dは、D>45μmを満たす。磁化自由層21の外縁26は、磁化自由層21の外周部である。磁化固定層23の外縁28は、磁化固定層23の外周部である。D>45μmを満たすことにより、磁化自由層21と磁化固定層23が静磁気的に相互作用する影響を少なくすることができる。したがって、磁気センサ200のMR曲線の線形性を向上し、磁気センサ100の測定精度を向上することができる。
In the
磁化自由層21の外縁26と磁化固定層23の外縁28の間の第1の方向における最小の距離Dは、D<1mm(1000μm)を満たしてよい。D<1mmを満たすことにより、距離Dが大きくなることを防ぎ、磁気センサ200を小型化することができる。磁化自由層21の外縁26と磁化固定層23の外縁28の間の第1の方向における最小の距離Dは、D<0.5mm(500μm)を満たしてよい。磁化自由層21の外縁26と磁化固定層23の外縁28の間の第1の方向における最小の距離Dは、D<0.3mm(300μm)を満たしてよい。
A minimum distance D in the first direction between the
磁化自由層21の外縁26と磁化固定層23の外縁28の間の第1の方向における最小の距離Dと、磁化固定層23の第1の方向の長さWPは、D>WPを満たすことが好ましい。D>WPを満たすことにより、磁化固定層23から磁化自由層21に流入する磁束を少なくし、磁気センサ200のMR曲線の線形性を向上し、磁気センサ100の測定精度を向上することができる。
The minimum distance D in the first direction between the
図5は、他の実施形態に係る磁気センサ300の一例を示す図である。図5の磁気センサ300は、複数の磁化固定層23が磁化自由層21に設けられる点で図1の磁気センサ100とは異なる。また図5の磁気センサ300は、複数の第1非磁性層22(図6参照)が磁化自由層21に設けられる。図5において図1と共通の符号は、説明を省略する。図5において、Y軸方向正側に設けられた磁化固定層23の重心の位置をG1とし、Y軸方向負側に設けられた磁化固定層23の重心の位置をG2とする。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a
図6は、図5のY3-Y3断面図の一例である。Y3-Y3断面は、複数の第1非磁性層22および複数の磁化固定層23を通るYZ断面である。当該断面において、磁気センサ300は、基板10、磁化自由層21、2つの第1非磁性層22および2つの磁化固定層23を備える。
FIG. 6 is an example of a cross-sectional view along Y3-Y3 in FIG. A Y3-Y3 cross section is a YZ cross section passing through the plurality of first
本例では、1つの磁化自由層21に複数の第1非磁性層22および複数の磁化固定層23が設けられている。図6では、磁化自由層21の一方の面側(上面側)に複数の磁化固定層23が配置されている。複数の磁化固定層23は、第2の方向(Y軸方向)に沿って配置されている。この場合、複数の積層部20が基板10に設けられているとしてよい。複数の積層部20は、共通の磁化自由層21を有している。本例において各第1非磁性層22は、他の第1非磁性層22と分離している。また本例において各磁化固定層23は、他の磁化固定層23と分離している。複数の積層部20は、それぞれ電極として機能してよい。
In this example, one magnetization
図5において、磁化自由層21は、上面視において第2の方向と平行な対称軸Sを持つ線対称な形状である。また図5において、磁化固定層23の重心の位置G1、G2は、上面視において対称軸Sと重なる位置に配置されていてよい。このような構成を有することにより、磁気センサ300の感度を向上させることができる。
In FIG. 5, the magnetization
図7は、他の実施形態に係る磁気センサ400の一例を示す図である。図7の磁気センサ400は、保護層(図8参照)および配線部40を備える点で図1の磁気センサ100とは異なる。図7において図1と共通の符号は、説明を省略する。図7において配線部40と重なる磁化固定層23の配置を点線で示している。
FIG. 7 is a diagram showing an example of a
図8は、図7のY4-Y4断面図の一例である。Y4-Y4断面は、複数の第1非磁性層22および複数の磁化固定層23を通るYZ断面である。当該断面において、磁気センサ400は、基板10、磁化自由層21、4つの第1非磁性層22、4つの磁化固定層23、保護層30および配線部40を備える。
FIG. 8 is an example of a cross-sectional view along Y4-Y4 in FIG. A Y4-Y4 cross section is a YZ cross section passing through the plurality of first
本例では、基板10に複数の磁化自由層21が設けられている。図8では、基板10に2つの磁化自由層21が設けられている。また、それぞれの磁化自由層21に複数の第1非磁性層22および複数の磁化固定層23が設けられている。図8では、それぞれの磁化自由層21に2つの第1非磁性層22および2つの磁化固定層23が設けられている。
In this example, the
保護層30は、積層部20と配線部40の絶縁性を保つために設けられる。保護層30は、積層部20と配線部40の絶縁性を保つことができれば制限されない。保護層30は、例えば、酸化ケイ素、窒化珪素である。保護層30には、積層部20と配線部40を接続する開口部62(通電窓)が設けられてよい。
The
配線部40は、積層部20と外部電極(不図示)とを電気的に接続する。また、配線部40は、複数の積層部20を電気的に接続する。配線部40の材料は、一例として、Au、Cu、Cr、Ni、Al、Ta、Ru等の導電材料である。配線部40の材料は、これらの例に限定されない。配線部40は、単一の材料で構成されてもよい。配線部40は、複数の材料の混合または積層であってもよい。配線部40は、公知の方法で形成されてよい。配線部40を設けることにより、電流が図8の矢印の通り流れる。電流は、各積層部20において高さ方向に流れる。
The
図9は、他の実施形態に係る磁気センサ500の一例を示す図である。図9の磁気センサ500は、磁気収束部60を備える点で図5の磁気センサ300とは異なる。図9において図5と共通の符号は、説明を省略する。
FIG. 9 is a diagram showing an example of a
図10は、図9のX5-X5断面図の一例である。X5-X5断面は、磁気収束部60を通るXZ断面である。当該断面において、磁気センサ500は、基板10、磁化自由層21、第1非磁性層22、磁化固定層23、保護層30および2つの磁気収束部60を備える。
FIG. 10 is an example of a cross-sectional view taken along line X5-X5 of FIG. The X5-X5 cross section is the XZ cross section passing through the
磁気収束部60は、導入された磁化を増幅する。磁気収束部60によって、磁化自由層21の磁化を増幅し、磁気センサ500の感度を高くすることができる。磁気収束部60は、磁化自由層21、第1非磁性層22および磁化固定層23と電気的に絶縁してよい。磁気収束部60は、強磁性材料によって構成されてよい。磁気収束部60に用いられる強磁性材料は、一例として、NiFe、CoFeB、CoFeSiB、CoFeTaB、NiFeCuMo、CoZrNb等である。磁気収束部60に用いられる強磁性材料の例はこれらに限られない。磁気収束部60は、めっきやスパッタリング法等公知の方法で形成されてよい。めっきで磁気収束部60を形成する場合、Ta、Ti等のシード層を形成してからCu、NiFe等を成膜することが好ましい。シード層を形成することにより、磁気収束部60と保護層30の密着性を向上することができる。
The
本例において磁気センサ500は、2つの磁気収束部60を備える。2つの磁気収束部60は、積層部20を挟むように設けられてよい。磁化自由層21の少なくとも一部は、第1の方向(X軸方向)において磁気収束部60と重なってよい。第1非磁性層22の少なくとも一部は、第1の方向において磁気収束部60と重なってよい。磁化固定層23の少なくとも一部は、第1の方向において磁気収束部60と重なってよい。
In this example, the
図11は、他の実施形態に係る磁気センサ600の一例を示す図である。図11の磁気センサ600は、磁気収束部60の構成が図9の磁気センサ500とは異なる。図11において図9と共通の符号は、説明を省略する。図11において磁気収束部60と重なる磁化自由層21および磁気収束部60と重なる配線部40の配置を点線で示している。また図11において配線部40と重なる磁化固定層23の配置を点線で示している。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a
本例において磁気収束部60の少なくとも一部は、上面視において磁化自由層21の少なくとも一部と重なっている。上面視における磁化自由層21の半分以上の領域が磁気収束部60と重なっていてよい。磁気収束部60が上面視において磁化自由層21と重なる領域を有することにより、磁気センサ600のMR曲線の線形性を向上し、磁気センサ600の測定精度を向上することができる。
In this example, at least part of the
図12は、図11のX6-X6断面図の一例である。X6-X6断面は、磁気収束部60を通るXZ断面である。当該断面において、磁気センサ600は、基板10、磁化自由層21、第1非磁性層22、磁化固定層23、保護層30および2つの磁気収束部60を備える。
FIG. 12 is an example of a cross-sectional view taken along line X6-X6 of FIG. The X6-X6 cross section is the XZ cross section passing through the
2つの磁気収束部60は、積層部20を挟むように設けられてよい。磁化自由層21の少なくとも一部は、第1の方向(X軸方向)において磁気収束部60と重なってなくてよい。第1非磁性層22の少なくとも一部は、第1の方向において磁気収束部60と重なってよい。磁化固定層23の少なくとも一部は、第1の方向において磁気収束部60と重なってよい。
The two
図13は、図11のX6-X6断面図の他の例である。X6-X6断面は、磁気収束部60を通るXZ断面である。当該断面において、磁気センサ600は、基板10、磁化自由層21、第1非磁性層22、磁化固定層23、保護層30および2つの磁気収束部60を備える。
FIG. 13 is another example of the X6-X6 cross-sectional view of FIG. The X6-X6 cross section is the XZ cross section passing through the
図13は、磁化自由層21の少なくとも一部は、第1の方向(X軸方向)において磁気収束部60と重なっている点で、図12と異なる。磁化自由層21の側面25の少なくとも一部は、第1の方向において磁気収束部60と重なっていてよい。磁化自由層21の少なくとも一部が第1の方向において磁気収束部60と重なっているため、磁気センサ600の感度を高くすることができる。
FIG. 13 differs from FIG. 12 in that at least part of the magnetization
図14は、他の実施形態に係る磁気センサ700の一例を示す図である。図14の磁気センサ700は、磁化自由層21の形状が図2の磁気センサ100とは異なる。図14の磁気センサ700のそれ以外の構成は、図2の磁気センサ100と同一であってよい。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a
本例において磁化自由層21の側面25の厚みT1は、上面視において磁化固定層23と重なる磁化自由層21の領域の厚みT2よりも小さい。磁化自由層21は、側面25においてテーパー形状を有していてよい。磁化自由層21の側面25の厚みT1を小さくすることにより、磁化自由層21と磁化固定層23が静磁気的に相互作用する影響を少なくすることができる。したがって、磁気センサ200のMR曲線の線形性を向上し、磁気センサ100の測定精度を向上することができる。
In this example, the thickness T1 of the
図15は、他の実施形態に係る磁気センサ800の一例を示す図である。図15の磁気センサ800は、磁化固定層23の形状が図5の磁気センサ300とは異なる。図15において図5と共通の符号は、説明を省略する。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a
本例の磁気センサ800では、磁化固定層23の第1の方向(X軸方向)の長さWPと、上面視において第1の方向と垂直な第2の方向(Y軸方向)の磁化固定層23の長さLPは、WP/LP<1を満たす。磁化固定層23は、磁化固定層23の磁化方向と垂直な方向(第2の方向)に対して長手を有する。また本例では、2つの磁化固定層23は、第2の方向に沿って配列されている。本例ではD>45μmになるという条件を満たしやすくなり、磁気センサ600のMR曲線の線形性を向上し、磁気センサ600の測定精度を向上することができる。
In the
図5から図15に示した磁気センサ300から磁気センサ800では、磁化自由層21の第1の方向の長さWと、上面視において第1の方向と垂直な第2の方向の磁化自由層21の長さLは、W/L>1を満たしてよい。W/L>1とすることにより、磁気センサのMR曲線の線形性を向上し、磁気センサの測定精度を向上することができる。また図5から図15に示した磁気センサ300から磁気センサ800では、磁化自由層21の外縁26と磁化固定層23の外縁28の間の第1の方向における最小の距離Dは、D>45μmを満たしてよい。D>45μmとすることにより、磁気センサのMR曲線の線形性を向上し、磁気センサの測定精度を向上することができる。
In the
図16は、磁気センサ400の製造方法のフローチャートの一例を説明する図である。磁気センサ400の製造方法は、積層部形成段階S101、積層部加工段階S102、磁化固定層加工段階S103および配線部形成段階S104を備える。なお他の磁気センサの製造方法も同様であってよい。
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a flowchart of a method for manufacturing the
図17は、積層部形成段階S101を説明する図である。積層部形成段階S101において、積層部20を形成する。積層部20は、マグネトロンスパッタリング法等の公知の方法で形成されてよい。また積層部形成段階S101において、積層部20の上方にマスク部材50を形成する。マスク部材50は、フォトリソグラフィー法等によって形成されてよい。マスク部材50は、積層部20の上方において所望の箇所に所望の形状で形成されてよい。
FIG. 17 is a diagram for explaining the step S101 of forming the laminated portion. In the layered portion forming step S101, the layered
図18は、積層部加工段階S102を説明する図である。積層部加工段階S102において、積層部20を加工する。本例において、ドライエッチング等公知の方法で積層部20をエッチングして分離する。積層部加工段階S102において、複数の積層部20を形成する。なお積層部20を加工後、マスク部材50を公知の方法により除去する。
FIG. 18 is a diagram for explaining the laminated portion processing step S102. In the laminated portion processing step S102, the
図19は、磁化固定層加工段階S103を説明する図である。磁化固定層加工段階S103において、第1非磁性層22および磁化固定層23を加工する。磁化固定層加工段階S103において、磁化固定層23の上方にマスク部材51を形成する。マスク部材51は、フォトリソグラフィー法等の公知の方法によって形成されてよい。本例において、ドライエッチング等公知の方法で磁化固定層23をエッチングして分離する。例えば、ECRプラズマエッチング装置を用いて磁化固定層23を分離する。この際、マスク部材51に覆われていない第1非磁性層22の一部またはすべてがエッチングされてもよい。マスク部材51に覆われていない磁化自由層21の一部がエッチングされてもよい。磁化自由層21の上方に、複数の磁化固定層23が形成されてよい。なお磁化固定層23を加工後、マスク部材51を公知の方法により除去する。
FIG. 19 is a diagram for explaining the magnetization fixed layer processing step S103. In the magnetization fixed layer processing step S103, the first
図20は、配線部形成段階S104を説明する図である。配線部形成段階S104において、絶縁膜として保護層30を形成する。保護層30は、PCVD法などの公知の方法で形成されてよい。保護層30には、開口部62(通電窓)が設けられる。保護層30には、フォトリソグラフィー法等の公知の方法によって形成されたマスク部材(不図示)が形成されてよい。マスク部材を形成した後保護層30をドライエッチング等公知の方法でエッチングし、開口部62を形成してよい。保護層30は、例えば、RIEエッチング装置を用いてエッチングされる。なお保護層30を加工後、保護層30のドライエッチングに用いられるマスク部材を公知の方法により除去する。
FIG. 20 is a diagram for explaining the wiring portion forming step S104. In the wiring portion forming step S104, a
配線部形成段階S104において、開口部62を形成した後、マスク部材53を形成する。マスク部材53は、フォトリソグラフィー法等の公知の方法によって形成されてよい。マスク部材53は、保護層30の上方に形成されてよい。マスク部材53は、配線部40や電極が形成される領域を露出させ、それ以外を覆ってよい。マスク部材53を形成した後、導電膜を形成する。導電膜は、例えば、マグネトロンスパッタリング装置を用いて形成される。マスク部材53はリフトオフ法等公知の方法で除去し、図8に示すように配線部40が形成される。なお配線部形成段階S104の後、熱処理が実施されてよい。
In the wiring part forming step S104, after the
図21は、実施例に係る磁気センサ1100を示す図である。図21の磁気センサ1100は、図7の磁気センサ400と同様に上面視において基板10、磁化自由層21、磁化固定層23および配線部40を備える。図21の磁気センサ1100は、図7の磁気センサ400と上面視における形状が異なってよい。図21において図7と共通の符号は、説明を省略する。図21において配線部40と重なる磁化固定層23の配置を点線で示している。
FIG. 21 is a diagram showing a
磁気センサ1100は、図16に示す積層部形成段階S101、積層部加工段階S102、磁化固定層加工段階S103および配線部形成段階S104によって製造されてよい。磁気センサ1100の製造方法は、積層部形成段階S101、積層部加工段階S102、磁化固定層加工段階S103および配線部形成段階S104を備えてよい。また磁気センサ1100の製造方法は、熱処理段階を備えてよい。熱処理段階において、磁気センサ1100は熱処理されてよい。磁気センサ1100は、磁場中熱処理装置によって、熱処理されてよい。磁気センサ1100は、例えば、第2方向に磁場をかけながら325℃で50分間熱処理(第1熱処理)を実施された後、第1方向に磁場をかけながら225℃で50分間熱処理(第2熱処理)を実施される。熱処理の方法は、これに限定されない。
The
本例の磁気センサ1100では、磁化自由層21の第1の方向(X軸方向)の長さWは600μmである。また上面視において第1の方向と垂直な第2の方向(Y軸方向)の磁化自由層21の長さLは、100μmである。したがって、W/L=6となる。
In the
図22は、実施例に係る磁気センサ1200を示す図である。図22の磁気センサ1200は、図21の磁気センサ1100と同様に上面視において基板10、磁化自由層21、磁化固定層23および配線部40を備える。図22の磁気センサ1200は、図21の磁気センサ1100と上面視における形状が異なってよい。図22において図21と共通の符号は、説明を省略する。図22において配線部40と重なる磁化固定層23の配置を点線で示している。
FIG. 22 is a diagram showing a
本例の磁気センサ1200では、磁化自由層21の第1の方向(X軸方向)の長さWは200μmである。また磁化固定層23の第1の方向の長さWPは42μmである。したがって、磁化自由層21の外縁26と磁化固定層23の外縁28の間の第1の方向における最小の距離Dは、79μmである。
In the
図23は、実施例に係る磁気センサ1300を示す図である。図23の磁気センサ1300は、図11の磁気センサ600と同様に上面視において基板10、磁化自由層21、磁化固定層23、配線部40および磁気収束部60を備える。図23において図11と共通の符号は、説明を省略する。図23において磁気収束部60と重なる磁化自由層21および磁気収束部60と重なる配線部40の配置を点線で示している。また図23において配線部40と重なる磁化固定層23の配置を点線で示している。
FIG. 23 is a diagram showing a
本例の磁気センサ1300では、磁化自由層21の第1の方向(X軸方向)の長さWは200μmである。また磁化固定層23の第1の方向の長さWPは42μmである。したがって、磁化自由層21の外縁26と磁化固定層23の外縁28の間の第1の方向における最小の距離Dは、79μmである。なお図23において、第1の方向において磁化自由層21が1つの磁気収束部60と重なる幅D1は、75μmである。
In the
図24は、比較例に係る磁気センサ1400を示す図である。図24の磁気センサ1400は、図21の磁気センサ1100と同様に上面視において基板10、磁化自由層21、磁化固定層23および配線部40を備える。図24の磁気センサ1400は、図21の磁気センサ1100と上面視における形状が異なってよい。図24において図21と共通の符号は、説明を省略する。図24において配線部40と重なる磁化固定層23の配置を点線で示している。
FIG. 24 is a diagram showing a
本例の磁気センサ1400では、磁化自由層21の第1の方向(X軸方向)の長さWは100μmである。また上面視において第1の方向と垂直な第2の方向(Y軸方向)の磁化自由層21の長さLは、140μmである。したがって、W/Lは約0.71となる。
In the
図25は、比較例に係る磁気センサ1500を示す図である。図25の磁気センサ1500は、図22の磁気センサ1200と同様に上面視において基板10、磁化自由層21、磁化固定層23および配線部40を備える。図25の磁気センサ1500は、図22の磁気センサ1200と上面視における形状が異なってよい。図25において図22と共通の符号は、説明を省略する。図25において配線部40と重なる磁化固定層23の配置を点線で示している。
FIG. 25 is a diagram showing a
本例の磁気センサ1500では、磁化自由層21の第1の方向(X軸方向)の長さWは100μmである。また磁化固定層23の第1の方向の長さWPは42μmである。したがって、磁化自由層21の外縁26と磁化固定層23の外縁28の間の第1の方向における最小の距離Dは、29μmである。
In the
図26は、比較例に係る磁気センサ1600を示す図である。図26の磁気センサ1600は、磁気収束部60を備えない点で図23の磁気センサ1300と異なる。図26において図23と共通の符号は、説明を省略する。図26において配線部40と重なる磁化固定層23の配置を点線で示している。
FIG. 26 is a diagram showing a
本例の磁気センサ1600では、磁化自由層21の第1の方向(X軸方向)の長さWは200μmである。また磁化固定層23の第1の方向の長さWPは42μmである。したがって、磁化自由層21の外縁26と磁化固定層23の外縁28の間の第1の方向における最小の距離Dは、79μmである。
In the
図27は、磁気センサ1100と磁気センサ1400のMR曲線を示す図である。MR曲線は、磁気センサに100mVの電圧をかけながら、第1の方向から外部磁場を+200Oeから-200Oeまで変化させ、測定した。
FIG. 27 is a diagram showing MR curves of the
図27によると、磁気センサ1400ではMR曲線が不規則に振動しているが、磁気センサ1100ではMR曲線の振動が抑えられている。磁気センサ1100のMR曲線の線形性の値(R2値)は、0.995であった。一方、磁気センサ1500のMR曲線の線形性の値(R2値)は、0.823であった。
According to FIG. 27, the
図28は、磁気センサ1200と磁気センサ1500のMR曲線を示す図である。MR曲線は、図27と同様に、磁気センサに100mVの電圧をかけながら、第1の方向から外部磁場を+200Oeから-200Oeまで変化させ、測定した。
FIG. 28 is a diagram showing MR curves of the
図28によると、磁気センサ1500ではMR曲線が不規則に振動しているが、磁気センサ1200ではMR曲線の振動が抑えられている。磁気センサ1200のMR曲線の線形性の値(R2値)は、0.985であった。一方、磁気センサ1500のMR曲線の線形性の値(R2値)は、0.874であった。
According to FIG. 28, the MR curve of the
図29は、磁気センサ1100から磁気センサ1600のMR曲線の線形性をまとめた表である。各MR曲線は、磁気センサに100mVの電圧をかけながら、第1の方向から外部磁場を+200Oeから-200Oeまで変化させ、測定した。実施例である磁気センサ1100、磁気センサ1200は、比較例である磁気センサ1400、磁気センサ1500より線形性が向上している。また実施例である磁気センサ1300は、比較例である磁気センサ1600より線形性が向上していて、磁気収束部60が上面視において磁化自由層21と重なっていることで線形性が向上することが分かる。
FIG. 29 is a table summarizing the linearity of the MR curves of the
図30は、MR曲線の線形性の調査のために作成した磁気センサの一覧である。図30において、tとは第1強磁性層211および第2強磁性層213の高さ方向における膜厚である。形状を変化させた磁気センサを作成し、MR曲線の線形性を調査した。
FIG. 30 is a list of magnetic sensors created for investigating the linearity of MR curves. In FIG. 30, t is the film thickness of the first
図31は、W/LとMR曲線の線形性の値の関係を示す図である。図31によると、W/Lが1の時を変化点として、W/L>1の場合にMR曲線の線形性の値が0.95より大きくなることが分かる。またW/Lが1.43の時を変化点として、W/L>1.43の場合にMR曲線の線形性の値が0.98より大きくなることが分かる。したがって、W/L>1.43とすることが好ましい。 FIG. 31 is a diagram showing the relationship between W/L and the linearity value of the MR curve. It can be seen from FIG. 31 that the linearity value of the MR curve is greater than 0.95 when W/L>1, with W/L being 1 as a change point. Further, it can be seen that the value of linearity of the MR curve becomes larger than 0.98 when W/L>1.43, with W/L being 1.43 as a change point. Therefore, it is preferable to set W/L>1.43.
図32は、DとMR曲線の線形性の値の関係を示す図である。図32によると、D<45μmの場合に、MR曲線の線形性の値が0.95を下回る磁気センサが不規則に存在する。一方、D>45μmの場合に、MR曲線の線形性の値が安定して0.95を上回ることが分かる。さらにD>170μmの場合に、MR曲線の線形性の値が安定して0.97を上回ることが分かる。したがって、D>170μmとすることが好ましい。 FIG. 32 is a diagram showing the relationship between D and the linearity value of the MR curve. According to FIG. 32, when D<45 μm, magnetic sensors with MR curve linearity values below 0.95 are irregularly present. On the other hand, it can be seen that the linearity value of the MR curve is stably above 0.95 when D>45 μm. Furthermore, it can be seen that the linearity value of the MR curve is stably above 0.97 when D>170 μm. Therefore, it is preferable to set D>170 μm.
図33は、LPとMR曲線の線形性の値の関係を示す図である。LP<125μmの場合に、MR曲線の線形性の値が0.94より大きくなることが分かる。したがって、LP<125μmとすることが好ましい。またLP<51μmの場合に、MR曲線の線形性の値が0.97より大きくなることが分かる。したがって、LP<51μmとすることが更に好ましい。 FIG. 33 is a diagram showing the relationship between the LP and linearity values of the MR curve. It can be seen that the linearity value of the MR curve is greater than 0.94 when LP<125 μm. Therefore, it is preferable to set LP<125 μm. It can also be seen that the linearity value of the MR curve is greater than 0.97 when LP<51 μm. Therefore, it is more preferable to set LP<51 μm.
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments. It is obvious to those skilled in the art that various modifications and improvements can be made to the above embodiments. It is clear from the description of the scope of claims that forms with such modifications or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.
10・・基板、20・・積層部、21・・磁化自由層、22・・第1非磁性層、23・・磁化固定層、25・・側面、26・・外縁、28・・外縁、30・・保護層、40・・配線部、50・・マスク部材、51・・マスク部材、53・・マスク部材、60・・磁気収束部、62・・開口部、211・・第1強磁性層、212・・第2非磁性層、213・・第2強磁性層、214・・第3非磁性層、215・・第3強磁性層、100・・磁気センサ、200・・・・磁気センサ、300・・磁気センサ、400・・磁気センサ、500・・磁気センサ、600・・磁気センサ、700・・磁気センサ、800・・磁気センサ、1100・・磁気センサ、1200・・磁気センサ、1300・・磁気センサ、1400・・磁気センサ、1500・・磁気センサ、1600・・磁気センサ
DESCRIPTION OF
Claims (17)
基板上に設けられる積層部と
を備え、
前記積層部は、
磁化自由層と、
第1の方向に磁化が固定された磁化固定層と、
前記磁化自由層と前記磁化固定層の間に配置された第1非磁性層と
を有し、
前記磁化自由層は、
第2非磁性層と、
前記第2非磁性層によって高さ方向に分離された第1強磁性層および第2強磁性層と
を含み、
前記磁化自由層の前記第1の方向の長さWと、上面視において前記第1の方向と垂直な第2の方向の前記磁化自由層の長さLは、W/L>1を満たす磁気センサ。 a substrate;
a laminate provided on the substrate; and
The laminated portion is
a magnetization free layer;
a magnetization fixed layer whose magnetization is fixed in a first direction;
a first non-magnetic layer disposed between the magnetization free layer and the magnetization fixed layer;
The magnetization free layer is
a second non-magnetic layer;
a first ferromagnetic layer and a second ferromagnetic layer separated in the height direction by the second nonmagnetic layer;
The length W of the magnetization free layer in the first direction and the length L of the magnetization free layer in the second direction perpendicular to the first direction when viewed from the top are magnetic fields satisfying W/L>1. sensor.
請求項1に記載の磁気センサ。 2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the length W of the magnetization free layer in the first direction and the length L of the magnetization free layer in the second direction satisfy W/L>1.43.
請求項1または2に記載の磁気センサ。 3. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the length W of the magnetization free layer in the first direction and the length L of the magnetization free layer in the second direction satisfy W/L<50.
請求項1から3のいずれか一項に記載の磁気センサ。 4. The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein a minimum distance D in the first direction between an outer edge of the magnetization free layer and an outer edge of the magnetization fixed layer satisfies D>45 μm.
請求項4に記載の磁気センサ。 5. The magnetic sensor according to claim 4, wherein a minimum distance D in the first direction between the outer edge of the magnetization free layer and the outer edge of the magnetization fixed layer satisfies D<1 mm.
請求項1から5のいずれか一項に記載の磁気センサ。 The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the magnetization free layer is arranged between the substrate and the first nonmagnetic layer.
前記磁化固定層の重心の位置は、上面視において前記対称軸と重なる位置に配置されている
請求項1から6のいずれか一項に記載の磁気センサ。 The magnetization free layer has a line-symmetrical shape with an axis of symmetry parallel to the second direction when viewed from above,
The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 6, wherein the center of gravity of the magnetization fixed layer is arranged at a position overlapping with the axis of symmetry when viewed from above.
請求項1から7のいずれか一項に記載の磁気センサ。 The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein a plurality of the magnetization fixed layers are arranged on one surface side of the magnetization free layer.
請求項8に記載の磁気センサ。 The magnetic sensor according to claim 8, wherein the plurality of magnetization fixed layers are arranged along the second direction.
請求項1から9のいずれか一項に記載の磁気センサ。 10. The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 9, wherein both or either of the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer are amorphous.
請求項1から10のいずれか一項に記載の磁気センサ。 The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 10, further comprising a magnetic concentrator electrically insulated from the magnetization free layer, the magnetization fixed layer and the first non-magnetic layer.
請求項11に記載の磁気センサ。 12. The magnetic sensor according to claim 11, wherein at least a portion of the magnetic flux concentrator overlaps with at least a portion of the magnetization free layer when viewed from above.
請求項11または12に記載の磁気センサ。 The magnetic sensor according to claim 11 or 12, wherein at least part of a side surface of the magnetization free layer overlaps the magnetic concentrator in the first direction.
請求項1から13のいずれか一項に記載の磁気センサ。 The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 13, wherein the magnetization fixed layer has a length LP in the second direction smaller than 125 µm.
請求項1から14のいずれか一項に記載の磁気センサ。 A minimum distance D in the first direction between an outer edge of the magnetization free layer and an outer edge of the magnetization fixed layer and a length WP of the magnetization fixed layer in the first direction satisfy D>WP. Item 15. The magnetic sensor according to any one of Items 1 to 14.
請求項1から15のいずれか一項に記載の磁気センサ。 The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 15, wherein the length W of the magnetization free layer in the first direction is 1 mm or less.
請求項1から16のいずれか一項に記載の磁気センサ。 The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 16, wherein the thickness of the side surface of the magnetization free layer is smaller than the thickness of the region of the magnetization free layer that overlaps with the magnetization fixed layer when viewed from above.
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