JP2003215222A - 磁気抵抗効果素子センサ - Google Patents

磁気抵抗効果素子センサ

Info

Publication number
JP2003215222A
JP2003215222A JP2002013997A JP2002013997A JP2003215222A JP 2003215222 A JP2003215222 A JP 2003215222A JP 2002013997 A JP2002013997 A JP 2002013997A JP 2002013997 A JP2002013997 A JP 2002013997A JP 2003215222 A JP2003215222 A JP 2003215222A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetoresistive effect
magnetoresistive
multilayer film
magneto
effect multilayer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002013997A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuichiro Murata
雄一朗 村田
Ineo Toyoda
稲男 豊田
Yasutoshi Suzuki
康利 鈴木
Hirobumi Uenoyama
博文 上野山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2002013997A priority Critical patent/JP2003215222A/ja
Publication of JP2003215222A publication Critical patent/JP2003215222A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気抵抗効果多層膜が複数個並列に配置さ
れ、外部磁界の変化を各々の磁気抵抗効果多層膜の出力
を演算することにより検出するようにした磁気抵抗効果
素子センサにおいて、各々の磁気抵抗効果多層膜のピン
止め強磁性層の磁化の向きを同一方向としつつ、適切に
磁気を検出できるようにする。 【解決手段】 各々の磁気抵抗効果多層膜10のピン止
め強磁性層(ピンド層)は磁化の向きが同一であり、各
々の磁気抵抗効果多層膜10は、平面形状が四角形であ
って当該四角形の縦横比L/Wが異なっているものにす
ることで、互いに磁気抵抗特性が異なっている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、TMR(トンネル
磁気抵抗効果)素子やGMR(巨大磁気抵抗効果)素子
を用いた磁気抵抗効果素子センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、この種の磁気抵抗効果素子セ
ンサとしては、特開平10−256620号公報や特開
2000−35470号公報に記載のセンサが提案され
ている。
【0003】これらのセンサは、少なくとも磁化反転が
ピン止めされたピン止め強磁性層および外部磁界により
磁化が自在に反転するフリー強磁性層からなるとともに
抵抗値が互いに同じである複数個の磁気抵抗効果多層膜
が、並列に配置され、外部磁界の変化を各々の磁気抵抗
効果多層膜の出力を演算することにより検出するように
している。
【0004】ここで、各磁気抵抗効果多層膜は互いに、
ピン止め強磁性層の磁化の向きを異ならせており、それ
によって、各々の磁気抵抗効果多層膜の磁気抵抗特性を
異ならせている。そして、外部磁界による各々の磁気抵
抗効果多層膜の抵抗変化を、演算処理(差動処理等)し
て出力することで、温度特性変化分をキャンセルし、磁
界変化による抵抗変化分のみを実質的に精度良く出力で
きる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平1
0−256620号公報にも記載されているように、複
数個の磁気抵抗効果多層膜においてピン止め強磁性層の
磁化の向きの異ならせるには、磁化処理を複数回行った
り、磁気抵抗効果多層膜を別々の基板(ウェハ)上に作
製し、それぞれのウェハを切断して互いに磁化の向きが
異なるように並設して磁気センサを組み付ける必要があ
るため、手間がかかったり、コスト高を招く。
【0006】そこで、本発明は上記問題に鑑み、磁気抵
抗効果多層膜が複数個並列に配置され、外部磁界の変化
を各々の磁気抵抗効果多層膜の出力を演算することによ
り検出するようにした磁気抵抗効果素子センサにおい
て、各々の磁気抵抗効果多層膜のピン止め強磁性層の磁
化の向きを同一方向としつつ、適切に磁気を検出できる
ようにすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、少なくとも磁化反転が
ピン止めされたピン止め強磁性層(13)および外部磁
界により磁化が自在に反転するフリー強磁性層(11)
からなる磁気抵抗効果多層膜(10)が複数個並列に配
置され、外部磁界の変化を各々の磁気抵抗効果多層膜の
出力を演算することにより検出するようにした磁気抵抗
効果素子センサにおいて、各々の磁気抵抗効果多層膜の
ピン止め強磁性層は磁化の向きが同一であり、各々の磁
気抵抗効果多層膜は、互いに平面形状が異なっているこ
とを特徴とする。
【0008】それによれば、各々の磁気抵抗効果多層膜
(10)は、互いに平面形状が異なっているため、各々
の磁気抵抗効果多層膜のピン止め強磁性層(13)にお
いて磁化の向きが互いに同一であっても、磁化の向きを
互いに変えた場合と同様に、互いの磁気抵抗効果多層膜
の磁気抵抗特性を変えることができる。
【0009】そのため、外部磁界による各々の磁気抵抗
効果多層膜の抵抗変化を、演算処理(差動処理等)して
出力することで、温度特性変化分をキャンセルし、磁界
変化による抵抗変化分のみを実質的に精度良く出力でき
る。したがって、各々の磁気抵抗効果多層膜のピン止め
強磁性層の磁化の向きを同一方向としつつ、適切に磁気
を検出することができる。
【0010】ここで、請求項2に記載の発明のように、
各々の磁気抵抗効果多層膜(10)は、平面形状が四角
形であって当該四角形の縦横比が異なっているものにす
ることができる。
【0011】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。本実施形態の磁気抵抗効果素子セン
サは基板の上に磁気抵抗効果多層膜が複数個並列に配置
されてなるスピンバルブ素子を用いたものである。図1
は、本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子センサに
おける1個の磁気抵抗効果多層膜10の概略断面構成を
示す図である。
【0013】磁気抵抗効果多層膜10は、表面に絶縁層
21が形成された基板20の表面上に、電極層30、3
1に挟まれた形で形成されている。ここで、基板20は
ガラス基板やシリコン基板等、非磁性且つ電気絶縁性を
有する材料からなり、絶縁層21はシリコン酸化膜等か
らなる。また、電極層30、31はCuやAl等の導体
材料からなる。
【0014】磁気抵抗効果多層膜10は、基板20側か
ら、フリー強磁性層11、絶縁薄膜12、ピン止め強磁
性層13、反強磁性層14が積層されてなる。反強磁性
層(以下、ピニング層という)14はピン止め強磁性層
(以下、ピンド層という)13の磁化反転をピン止めす
るものであり、フリー強磁性層11は外部磁界により磁
化が自在に反転するものである。
【0015】そして、磁気抵抗効果多層膜10において
は、図1中の矢印Yに示すように、ピンド層13から絶
縁薄膜12を介してフリー強磁性層11へトンネル電流
が流れるが、外部磁界が変化した場合、磁化反転をピン
止めされたピンド層13の磁化の向きは一定であるのに
対し、フリー強磁性層11の磁化の向きが変化すること
で、磁気抵抗効果多層膜10の抵抗値が変化し、トンネ
ル電流の大きさが変わるようになっている。
【0016】ここで、磁気抵抗効果多層膜10における
各膜の積層順序は限定されるものではなく、磁気抵抗効
果多層膜10は、少なくとも磁化反転がピン止めされた
ピン止め強磁性層13と外部磁界により磁化が自在に反
転するフリー強磁性層11とを備えたものであって、上
記外部磁界の変化に伴う抵抗値変化によるトンネル電流
の変化が発生するものであればよい。
【0017】磁気抵抗効果多層膜10において、ピニン
グ層14は反強磁性体からなる薄膜であれば良く、例え
ば、Mnに対してFeやNiなどが添加された合金等か
ら構成することができる。
【0018】ピンド層13およびフリー強磁性層11
は、いずれも強磁性体からなる薄膜であれば良く、例え
ば、Ni−Fe合金やCo−Fe合金等から構成するこ
とができる。また、絶縁薄膜12は、Al23等の非磁
性体からなる薄膜から構成することができる。
【0019】このような図1に示す磁気抵抗効果多層膜
10を、基板20の表面上に複数個並列に配置し、各々
の磁気抵抗効果多層膜10のピンド層(ピン止め強磁性
層)13の磁化の向きを同一とし、且つ、各々の磁気抵
抗効果多層膜10の平面形状を互いに異ならせたもの
が、本実施形態の磁気抵抗効果素子センサである。各磁
気抵抗効果多層膜10における上記トンネル電流が流れ
る方向の抵抗値は、初期的に(外部磁界が0のときに)
同一である。
【0020】ここで、各々の磁気抵抗効果多層膜10の
平面形状を互いに異ならせ、その磁気抵抗特性を調べた
例を示す。図2に示すように、各々の磁気抵抗効果多層
膜10の平面形状を四角形とし、その四角形の縦横比
(縦寸法Lと横寸法Wとの比)L/Wを異ならせた。
【0021】図2において、(a)は、正方形に近い縦
横比L/Wを有する磁気抵抗効果多層膜10であるパタ
ーンAを示し、(b)は、縦横比L/Wの大きい縦長の
磁気抵抗効果多層膜10であるパターンBを示す。ま
た、各パターンの磁気抵抗効果多層膜10におけるピン
ド層13の磁化の向きは、横寸法W方向に同一としてい
る。
【0022】この図2において、外部から印加される磁
界(印加磁界)Hの印加方向を横寸法W方向としたと
き、各パターンA、Bにおける磁気抵抗特性(磁界Hと
磁気抵抗効果多層膜10の抵抗値変化率との関係を示す
特性)を模式的に示したものが、図3である。
【0023】図3に示すように、磁界Hの印加方向であ
る横寸法Wと磁界Hの印加方向とは垂直方向である縦寸
法Lとの比、すなわち縦横比L/Wが大きくなるほど、
磁界Hに対する抵抗値の変化は小さくなる(感度が低下
する)。これは、反磁界の影響によるものと考えられ
る。
【0024】つまり、フリー強磁性層11の初期の磁化
の向きは、形状異方性効果によって磁気抵抗効果多層膜
10の平面形状の長手方向に向きやすい。そのため、図
2において、パターンAでは印加磁界Hの変化に応じて
感度良く(応答良く)フリー強磁性層11の磁化が反転
するのに対し、パターンBでは、フリー強磁性層11の
初期の磁化の向きが磁界Hの印加方向と略直交するた
め、感度が低下すると考えられる。
【0025】よって、本実施形態の磁気抵抗効果素子セ
ンサにおいては、上記図2に示されるような平面形状の
異なるパターンを有する磁気抵抗効果多層膜10を複数
個組み合わせることで、各々の磁気抵抗効果多層膜10
のピンド層13が、その磁化の向きが互いに同一であっ
ても、磁化の向きを互いに変えた場合と同様に、互いの
磁気抵抗効果多層膜10の磁気抵抗特性を変えることが
できる。
【0026】そのため、外部磁界Hによる各々の磁気抵
抗効果多層膜10の抵抗変化を、演算処理(差動処理
等)して出力することで、温度特性変化分をキャンセル
し、磁界変化による抵抗変化分のみを実質的に精度良く
出力できる。したがって、本実施形態によれば、各々の
磁気抵抗効果多層膜10のピンド層13の磁化の向きを
同一方向としつつ、適切に磁気を検出することができ
る。
【0027】図4(a)は、平面形状が異なるパターン
を有する磁気抵抗効果多層膜10を複数個組み合わせた
一例を示す図である。この図4(a)に示す例は、上記
図2に示したパターンAとパターンBとを基板20上に
並列に配置して、両パターンA、Bによりハーフブリッ
ジ回路を構成した場合であり、出力は、パターンAの多
層膜10とパターンBの多層膜10との中点から行って
いる。
【0028】この図4(a)に示す例における磁界Hの
変化に対する出力変化率を図4(b)に示す。この図4
(b)に示す出力変化率は、上記図3に示したパターン
Aの抵抗値変化率とパターンBの抵抗値変化率との差を
とったものに相当する。これによって、温度特性による
変化分をキャンセルした磁気センサとしての機能を果た
すことができる。
【0029】さらに、図5は、平面形状が異なるパター
ンを有する磁気抵抗効果多層膜10を複数個組み合わせ
た他の例を示す図である。この図5に示す例は、上記図
2に示したパターンAを2個およびパターンBを2個基
板20上に並列に配置して、これら4個のパターン(磁
気抵抗効果多層膜10)によってフルブリッジ回路(ホ
ートストンブリッジ)を構成した場合であり、当該ブリ
ッジ回路の中点間の電圧を出力としている。この場合、
上記図4に示すハーフブリッジの場合の2倍程度の出力
が得られる。
【0030】なお、上記実施形態の磁気抵抗効果素子セ
ンサは、ピンド層とフリー強磁性層との間のトンネル電
流を利用したスピンバルブ素子を用いたものであるが、
本発明の磁気抵抗効果素子センサは、スピンバルブ素子
以外のGMR(巨大磁気抵抗効果)素子を用いたもので
あっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子セン
サにおける1個の磁気抵抗効果多層膜の概略断面図であ
る。
【図2】各々の磁気抵抗効果多層膜の平面形状を互いに
異ならせたパターン例を示す図である。
【図3】図2に示す各パターン例毎の磁気抵抗特性を模
式的に示す図である。
【図4】(a)は、平面形状が異なるパターンを有する
磁気抵抗効果多層膜を複数個組み合わせた一例を示す概
略平面図であり、(b)は(a)に示す例における磁界
変化に対する出力変化率を示す図である。
【図5】平面形状が異なるパターンを有する磁気抵抗効
果多層膜を複数個組み合わせた他の例を示す概略平面図
である。
【符号の説明】
10…磁気抵抗効果多層膜、11…フリー強磁性層、1
3…ピン止め強磁性層(ピンド層)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 康利 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 上野山 博文 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 2G017 AA01 AC04 AD55 BA05 5D034 BA03 BB02 CA03 CA08

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも磁化反転がピン止めされたピ
    ン止め強磁性層(13)および外部磁界により磁化が自
    在に反転するフリー強磁性層(11)からなる磁気抵抗
    効果多層膜(10)が複数個並列に配置され、 外部磁界の変化を各々の前記磁気抵抗効果多層膜の出力
    を演算することにより検出するようにした磁気抵抗効果
    素子センサにおいて、 各々の前記磁気抵抗効果多層膜の前記ピン止め強磁性層
    は磁化の向きが同一であり、 各々の前記磁気抵抗効果多層膜は、互いに平面形状が異
    なっていることを特徴とする磁気抵抗効果素子センサ。
  2. 【請求項2】 各々の前記磁気抵抗効果多層膜(10)
    は、平面形状が四角形であって当該四角形の縦横比が異
    なっていることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗
    効果素子センサ。
JP2002013997A 2002-01-23 2002-01-23 磁気抵抗効果素子センサ Pending JP2003215222A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002013997A JP2003215222A (ja) 2002-01-23 2002-01-23 磁気抵抗効果素子センサ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002013997A JP2003215222A (ja) 2002-01-23 2002-01-23 磁気抵抗効果素子センサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003215222A true JP2003215222A (ja) 2003-07-30

Family

ID=27650810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002013997A Pending JP2003215222A (ja) 2002-01-23 2002-01-23 磁気抵抗効果素子センサ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003215222A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008012959A1 (fr) * 2006-07-26 2008-01-31 Alps Electric Co., Ltd. Capteur magnétique
JP2008525787A (ja) * 2004-12-28 2008-07-17 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 調節可能な特性を有する磁気センサ
JP2008209317A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Daido Steel Co Ltd 磁気式角度センサ
WO2009078296A1 (ja) * 2007-12-14 2009-06-25 Alps Electric Co., Ltd. 磁気センサ
JP2010060340A (ja) * 2008-09-02 2010-03-18 Murata Mfg Co Ltd 磁気センサ装置
JP2010060341A (ja) * 2008-09-02 2010-03-18 Murata Mfg Co Ltd 磁気センサ
JP2010197399A (ja) * 2010-04-01 2010-09-09 Mitsubishi Electric Corp 磁界検出装置およびそれを調整する方法
JP2014515470A (ja) * 2011-04-06 2014-06-30 ジャンス マルチディメンショナル テクノロジー シーオー., エルティーディー シングルチップ2軸ブリッジ型磁界センサ
JP2015513667A (ja) * 2012-02-20 2015-05-14 江▲蘇▼多▲維▼科技有限公司Jiang Su Multi Dimension Technology Co.,Ltd 磁場を測定する磁気抵抗センサ

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008525787A (ja) * 2004-12-28 2008-07-17 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ 調節可能な特性を有する磁気センサ
WO2008012959A1 (fr) * 2006-07-26 2008-01-31 Alps Electric Co., Ltd. Capteur magnétique
JPWO2008012959A1 (ja) * 2006-07-26 2009-12-17 アルプス電気株式会社 磁気センサ
JP2008209317A (ja) * 2007-02-27 2008-09-11 Daido Steel Co Ltd 磁気式角度センサ
WO2009078296A1 (ja) * 2007-12-14 2009-06-25 Alps Electric Co., Ltd. 磁気センサ
JP2010060340A (ja) * 2008-09-02 2010-03-18 Murata Mfg Co Ltd 磁気センサ装置
JP2010060341A (ja) * 2008-09-02 2010-03-18 Murata Mfg Co Ltd 磁気センサ
JP4735686B2 (ja) * 2008-09-02 2011-07-27 株式会社村田製作所 磁気センサ
JP2010197399A (ja) * 2010-04-01 2010-09-09 Mitsubishi Electric Corp 磁界検出装置およびそれを調整する方法
JP2014515470A (ja) * 2011-04-06 2014-06-30 ジャンス マルチディメンショナル テクノロジー シーオー., エルティーディー シングルチップ2軸ブリッジ型磁界センサ
JP2015513667A (ja) * 2012-02-20 2015-05-14 江▲蘇▼多▲維▼科技有限公司Jiang Su Multi Dimension Technology Co.,Ltd 磁場を測定する磁気抵抗センサ
US11287490B2 (en) 2012-02-20 2022-03-29 MultiDimension Technology Co., Ltd. Magnetoresistive sensor with sensing elements and permanent magnet bars oriented at non-orthogonal and non-parallel angles with respect to the sensing direction of the sensing elements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6189426B2 (ja) 磁気抵抗歯車センサ
JP6193212B2 (ja) シングルチップ2軸ブリッジ型磁界センサ
EP2700968B1 (en) Single-chip referenced full-bridge magnetic field sensor
US8063633B2 (en) Magnetoresistive magnetic field sensor structure
US6577124B2 (en) Magnetic field sensor with perpendicular axis sensitivity, comprising a giant magnetoresistance material or a spin tunnel junction
US10908233B2 (en) Magnetic detection device and method for manufacturing the same
CN113574694B (zh) 磁阻元件及磁传感器
JP2014516406A (ja) 単一チップブリッジ型磁界センサおよびその製造方法
JP2002357489A (ja) 応力センサー
JP2004193540A (ja) 磁気センサ及びその製造方法
JP2008134181A (ja) 磁気検出装置及びその製造方法
US10256022B2 (en) Magnetic field generator, magnetic sensor system and magnetic sensor
US11385306B2 (en) TMR sensor with magnetic tunnel junctions with shape anisotropy
CN109471051B (zh) 一种tmr全桥磁传感器及其制备方法
JP2003215222A (ja) 磁気抵抗効果素子センサ
JP2005183614A (ja) 磁気センサ
JP2017103378A (ja) 磁気抵抗効果素子及び磁気センサ、並びに磁気抵抗効果素子の製造方法及び磁気センサの製造方法
US11209505B2 (en) Large field range TMR sensor using free layer exchange pinning
JP4940565B2 (ja) 磁気センサの製造方法
JP2005291728A (ja) 巨大磁気抵抗素子を持った方位計
JP2006066821A (ja) 磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサ
JP2012063232A (ja) 磁界検出装置の製造方法および磁界検出装置
US20240142549A1 (en) Magnetic sensor element, magnetic sensor, and magnetic sensor device
JP2006019484A (ja) 磁気センサ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040428

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060822

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20061219