JP4833691B2 - 磁気センサ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態の磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサの構成の一例を示す図である。
図3は、本実施形態の磁気センサ1に用いられるTMR素子の構成を示す図である。
GMR素子としては、図4(a)に示すように、基板41上に、例えば、Mn−Irのような反強磁性層42、Coなどの磁性体層43、Cuなどの非磁性金属層44、Ni−Feのようなフリー磁性層45を積層する。そしてこの順番で積層された各層を、電極部46にて両側から挟持するようにして設け、電流を膜内に流す構成としている。また、図4(b)に示すような縦型GMR素子としてもよく、この場合には、一方の電極部46をフリー磁性層45の上部に配置し、もう一方の電極部46反強磁性層42および磁性体層43の側部に配置して、電流を膜面に垂直に流す構成となっている。
図5は、磁気抵抗効果素子の製造方法を示すフローチャートである。なお、本実施形態においては、基板上に所望の傾斜面が予め形成されていることとする。
図6は、本実施形態の磁気抵抗効果素子を有する磁気センサ6の素子部に、永久磁性体部材を用いた場合の構成を示す図である。図6(a)は、磁気センサ6を上部から見た場合を示す図であり、図6(b)は、磁気センサ6を側部から見た場合を示す図である。なお、ここでは、素子部にGMR素子を用い、このGMR素子には、各層の両側に電極を配置して膜内に電流を流す、いわゆる通常型のGMR素子を用いている。図6(a)に示すように、素子部7Aの両端には引き出し電極薄膜部86が設けられている。
本実施形態のGMR素子は、基板81上に、例えばTaなどの下地層82が設けられ、その上層に、永久磁性体層83が積層される。この永久磁性体層83に用いられる永久磁石材料としてはPt−Fe、Baフェライト等のフェライト磁石、Sm−Co磁石、ネオジム磁石等の薄膜などが適する。永久磁性体層83の上層には、Cu、Alのような非磁性金属などを用いた非磁性金属層84、Fe−Coなどで構成されるソフト層85が積層される。また、各層の両側に引き出し電極薄膜部である電極部86が設けられている。
図10は、磁気センサ6の製造方法を示すフローチャートである。なお、本実施形態においては、基板上に所望の傾斜面が形成されていることとする。
図14は、磁気センサをメサ形状に形成する場合の製造方法を示すフローチャートである。
2A〜2D,7A〜7D 素子部
21,36 ソフト層
22,34 PIN層
23,35 絶縁層
31,41 基板
32,42 反強磁性層
33,43 磁性層
44 非金属磁性層
45 フリー磁性層
46,86 電極部
9 磁界発生部材
Claims (10)
- 傾斜面を有する基板の前記傾斜面上に隣接ないし近接して配置される磁気抵抗効果素子を2個以上有する磁気センサであって、
前記磁気抵抗効果素子が各々、
外部の磁界の方向に応じて磁化方向が変動するソフト層と、
磁性体層と反強磁性体層とを有して磁化方向が固定された磁化固定層と、を備え、
前記ソフト層の磁化方向と前記磁化固定層の磁化方向との相対角度により電気伝導が変化して磁気抵抗効果を生じさせる前記磁気抵抗効果素子であって、
前記ソフト層には、Co−Feが用いられ、
前記磁気抵抗効果素子が、
前記磁化固定層を薄膜内に形成する薄膜形成工程と、
前記基板の傾斜面に対して垂直以外の方向に磁場を印加して行う第1のアニール処理により前記磁化固定層の磁化方向を確定する第1の着磁工程と、
前記基板面に対して平行の方向に磁場を印加して行う第2のアニール処理により前記ソフト層の磁化方向を確定する第2の着磁工程と、
を含む製造方法で製造される
ことを特徴とする、磁気センサ。 - 前記磁化固定層は、前記磁性層と前記反強磁性層との界面にて交換結合磁界を印加して磁化状態を固定するスピンバルブ構造を有することを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記磁化固定層の各々が、複数の材料で構成され、
前記第1又は第2のアニール処理時に、前記複数の材料ごとのキュリー温度および印加される磁場の方向に応じて、前記磁化方向が変更されることを特徴とする請求項1又は2記載の磁気センサ。 - 前記磁気抵抗効果素子の近傍に、磁界を吸収する磁性体を有することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の磁気センサ。
- 前記第1又は第2のアニール処理の際、特定の領域のみを加熱することによって、特定の領域のみ加熱された前記磁化固定層の磁化方向を外部磁界によって固定することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の磁気センサ。
- 前記磁気抵抗効果素子の近傍に、熱源を吸収する部材を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の磁気センサ。
- 前記磁気抵抗効果素子は、巨大磁気抵抗効果素子またはトンネル磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載の磁気センサ。
- 前記基板はSiにて構成され、異方性エッチングにより形成されたことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項記載の磁気センサ。
- 傾斜面を有する基板の前記傾斜面上に隣接ないし近接して配置される磁気抵抗効果素子を2個以上有する磁気センサの製造方法であって、
前記磁気抵抗効果素子が各々、
外部の磁界の方向に応じて磁化方向が変動し、Co−Feが用いられたソフト層と、
磁性体層と反強磁性体層とを有して磁化方向が固定された磁化固定層と、を備え、
前記ソフト層の磁化方向と前記磁化固定層の磁化方向との相対角度により電気伝導が変化して磁気抵抗効果を生じさせる前記磁気抵抗効果素子であって、
前記磁化固定層を薄膜内に形成する薄膜形成工程と、
前記基板の傾斜面に対して垂直以外の方向に磁場を印加して行う第1のアニール処理により前記磁化固定層の磁化方向を確定する第1の着磁工程と、
前記基板面に対して平行の方向に磁場を印加して行う第2のアニール処理により前記ソフト層の磁化方向を確定する第2の着磁工程と、
を含むことを特徴とする、磁気センサの製造方法。 - 前記第1又は第2のアニール処理は、温度または磁界を変化させることで前記磁化方向を固定することを特徴とする請求項9記載の磁気センサの製造方法。
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