JPH03219683A - 磁気抵抗素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 磁気抵抗素子に関し、 磁気抵抗素子を構成する磁性膜の耐食性を向上させるこ
とを目的とし、 基板と、磁性膜と、中間層と、接着層と、導体膜と、保
護膜を有し、前記基板は、素子を支持するものであって
、絶縁性を有するものであり、前記磁性膜は、素子のパ
ターン形状で基板に被着されるものであって、強磁性を
有するものであり、前記中間層は、磁性膜に被着される
ものであって、絶縁性を有するものであり、前記中間層
は、素子のリード領域にあっては磁性膜が露出するリー
ド孔、検知領域にあっては磁性膜がバーバーポール型の
パターン形状に露出するスルーホールを夫々有するもの
であり、前記接着層は、導体膜と磁性膜または中間層と
の間の密着性を保持するものであって、中間層と、中間
層のリード孔とスルーホールとから露出した磁性膜とに
被着されるものであり、かつ導電性を有するものであり
、前記導体膜は、接着層直こ被着され、かつ接着層とと
もにエツチングされるものであって、リード孔とスルー
ホールの夫々の周縁部を覆う大きさのパターン形状を有
するものであり、前記導体膜は、接着層を介して、リー
ド孔とスルーホールの夫々を通して磁性膜に導通可能に
被着されるものであり、前記保護膜は、端子を除いた中
間層と導体膜に被着されるものであって、絶縁性を有す
るものであるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、磁気抵抗素子に係わり、特にバーバーポール
型磁気抵抗素子の耐食性の優れた構造に関する。

磁気抵抗素子は、例えばパーマロイ（Ｎｉを主成分とし
た高透磁率の各種Ｆｅ合金の商標名）などの強磁性体の
磁気抵抗効果を利用したセンサの一種で、外部磁界に対
して直線的な出力が得られ、しかも温度安定性があり、
感度が高い。

従って、例えば、磁気パターンの読み取りセンサ、位置
センサ、電力センサなど、いろいろなセンサとして用い
られる可能性をもっている。

最近では、特に、車高センサとか加速度センサといった
用途、つまりカーエレクトロニクスの分野においても注
　目されている。

しかし、この分野は、使用される環境が非常に厳しい上
に高い信頼性を要求される。

〔従来の技術〕

第３図は磁気抵抗素子の一構成例を示す図、第４図は第
３図の一部拡大平面図、第５図は第４図の一部拡大断面
図である。

図中、１は基板、２は磁性膜、５は導体膜、４は接着層
、６は保護膜、７は端子、９は磁気抵抗素子である。

基板Ｉには、例えば板厚が数百μｍのガラス基板とか表
面がＳｉＯ２やＳｉＮなどによって被覆されたシリコン
ウェーハなどが用いられる。

その基板ｌの上に、例えばパーマロイなどの強磁性体材
料からなり、膜厚が数十〜数百ｎｍの磁性膜２か、例え
ば蒸着などによって設けられる。

この磁性膜２は、マスク蒸着によったり、あるいはホト
リソグラフィによって、素子９ａのパターン形状にエツ
チングされる。

次イテ、磁性膜２の上に、膜厚が数十ｎｍのＴｉやＣｒ
などの接着層４が設けられ、さらにその接着層４の上に
、例えば膜厚が数百ｎｍのＡｕなどの導体膜５が、それ
ぞれ蒸着やスパッタなどによって設けられる。

そして、この接着層４と導体膜５は、ホトリソグラフィ
によって、杉綾模様に似たいわゆるバーバーポール型の
素子９ａに仕上がる。

最後に、端子７の部分を除いて、全体を例えば５ｉＯｚ
やＳｉＮなどの耐食性の優れた材料からなり、膜厚１μ
ｍ程度の保護膜６によって被覆し、磁気抵抗素子９がで
きあがる。

こ＼では、２個の端子７ａと１個の共通端子７ｂとによ
って、回路構成がハーフブリッジになっており、図示し
てないが、差動増幅回路などに接続されて、検知器とし
て用いられる。

この磁気抵抗素子９をセンサとして用いるためには、ま
ず、磁気抵抗素子９の長手方向に初期磁化９ｄが行われ
る。

そして、外部磁界の検出に際しては、磁気抵抗素子９の
長手方向と直角方向の外部磁界９ｅが検出される。

ところで、第５図において、従来の磁気抵抗素子９の膜
構成は、例えば膜厚１μｍ程度の保護膜６の厚さに対し
て、接着層４と導体膜５を合わせた膜厚も同程度であり
パターン段差が大きい。

しかし、パターン段差が大きいと微細クラックを生じて
磁性膜２の腐食の原因になる。

また、磁性膜に与えられる機械的歪みが磁気抵抗特性に
悪い影響を及ぼすために、保護膜６の膜厚を大きくする
ことはできない。そのため、保護膜６が磁性膜２を完全
に覆いきれず、磁性膜２の腐食が間々起こる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上で述べたように、例えばパーマロイなどの透磁率の高
い強磁性体材料を磁性膜として用いた従来の磁気抵抗素
子は、保護膜の膜厚に対して、磁性膜の上に被着される
接着層と導体膜の合わせた膜厚によるパターン段差が大
きい。

そのため、保護膜に微小クラックが発生して、磁性膜の
腐食の原因となる問題があった。

一方、保護膜が厚（なって磁性膜に機械的な歪みが加わ
ると、磁気抵抗特性の直線性が悪（なり、履歴（ヒステ
リシス）が現れたりする。

そのため、例えば５ｉ０２などの耐食性の優れた保護膜
を用いても、膜厚を大きくすることができず、そのため
、磁性膜の腐食を完全に防ぐことができない問題があっ
た。

本発明は、磁性膜の上に耐食性のよい中間層を設け、そ
の中間層に設けたリード孔とスルホールを通して導体膜
を設けることによって、磁性膜の耐食性を向上させてな
る磁気抵抗素子を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上で述べた課題は、 基板と、磁性膜と、中間層と、接着層と、導体膜と、保
護膜とを有し、 前記基板は、素子を支持するものであって、絶縁性を有
するものであり、 前記磁性膜は、素子のパターン形状で基板に被着される
ものであって、強磁性を有するものであり、 前記中間層は、磁性膜に被着されるものであって、絶縁
性を有するものであり、 前記中間層は、素子のリード領域にあっては磁性膜が露
出するリード孔、検知領域にあっては磁性膜がバーバー
ポール型のパターン形状に露出するスルーホールを夫々
有するものであり、前記接着層は、導体膜と磁性膜また
は中間層との間の密着性を保持するものであって、中間
層と、中間層のリード孔とスルーホールとから露出した
磁性膜とに被着されるものであり、かつ導電性を有する
ものであり、 前記導体膜は、接着層に被着され、かつ接着層とともに
エツチングされるものであって、リード孔とスルーホー
ルの夫々の周縁部を覆う大きさのパターン形状を有する
ものであり、 前記導体膜は、接着層を介して、リード孔とスルーホー
ルの夫々を通して磁性膜に導通可能に被着されるもので
あり、 前記保護膜は、端子を除いた中間層と導体膜に被着され
るものであって、絶縁性を有するものであるように構成
された磁気抵抗素子によって解決される。

〔作　用〕

以上述べたように、従来の磁気抵抗素子の膜構成におい
ては、パターン段差が大きいので保護膜の膜厚を大きく
したいが、一方で磁性膜に歪みが加わることを避けるた
めに膜厚を厚（できなかったのに対して、本発明におい
ては、中間層を導入して磁性膜の保護を強化するように
している。

すなわち、パーマロイなどの磁性膜の上に耐食性の優れ
た中間層を被着し、その中間層を穿ち、素子のリード領
域にはリード領域のパターン形状に沿ったリード孔を設
け、検知領域には磁性膜を斜めに過るバーバーポール型
のスルーホールを設けるようにしている。

そして、これらリード孔とスルーホールから磁性膜が露
出するようにしている。

一方、接着層と導体膜を、リード孔とスルーホールの周
縁部を覆うように−回り大きなパターン形状でエツチン
グして、接着層と導体膜とが重なったパターン端部が、
中間層のリード孔やスルーホールの周縁部に載つかるよ
うにしている。

そして、接着層と導体膜とが重なったパターン端部と、
磁性膜との導通可能な被着面までが、鉤型に入り組んだ
構成となるようにしている。

こうすると、磁性膜は、中間層と、接着層を介した導体
膜とに完全に覆われることになるので、従来のような磁
性膜が保護膜のみに覆われている部分がなくなる。

一方、中間層を介在させることによって、磁性膜の上に
直に保護膜が用いられている従来の膜構成よりも、パタ
ーン段差が小さくなるようにしている。

そうすると、保護膜の歪みが磁性膜に悪影響を及ぼすこ
とが低減できるばかりでな（、保護膜自体の微小クラッ
クの発生も抑止できる。

こうして、本発明になる膜構成によって、磁性膜に対し
て格段に優れた耐食性が付与される。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を説明する斜視図、第２図は
第１図の一部拡大断面図である。

図中、ｌは基板、２は磁性膜、３は中間層、３ａはリー
ド孔、３ｂはスルーホール３ｂ、４は接着層、５は導体
膜、６は保護膜、７は端子、９は磁気抵抗素子、９ａは
素子、９ｂはリード領域、９Ｃは検知領域である。

第１図と第２図において、基板ｌには、例えば板厚が１
ｍｍのガラス基板とか７００μｍの表面を熱酸化して５
ｉｎｓが被覆されたシリコンウェーハなどが用いられる
。

その基板１の上に、例えばパーマロイなどの強磁性体材
料からなり、例えば膜厚がｌｏｏｎｍの磁性膜２が蒸着
などによって設けられる。この磁性膜２は、例えばホト
リソグラフィによって、素子９ａのパターン形状にエツ
チングされる。

次いで、磁性膜２の上に、例えば膜厚が４００ｎｍのＳ
ｉＮなどからなる中間層３が、プラズマＣＶＤなどによ
って設けられる。

そして、素子９ａのリード領域９ｂにはリード孔３ａを
、検知領域９ｃにはバーバーポール型のスルーホール３
ｂが、例えばイオンエツチングによって設けられ、この
リード孔３ａとスルーホール３ｂからは磁性膜２が露出
するようにする。

次いで、例えば膜厚が５０ｎｍのＴｉやＣｒ、ＴａＭｏ
などからなる接着層４が設けられ、さらにその接着層４
の上に、例えば膜厚が４００ｎｍのＡＵなどの導体膜５
が、それぞれ蒸着やスパッタなどによって設けられる。

そして、この接着層４と導体膜５は、リード孔３ａとス
ルーホール３ｂの周縁部に掛かって覆うように、例えば
イオンエツチングによってバターニングされる。

最後に、端子７を除いた中間層３と導体膜５の上に、例
えば１μｍの厚さに５ｉＯｚをスパッタし、磁気抵抗素
子９ができあがる。

こうして作った磁気抵抗素子９と、従来の膜構成の磁気
抵抗素子（従来品）とを５０個ずつ試料として、信頼性
の試験を行い比較評価した。

ＭＩＬ−３ＴＤ−８８３に規定されている温度サイクル
、つまり−６５℃：１０分〜１５０°Ｃ：　ｔＯ分を１
０回繰り返した後、２４時間の塩水噴霧試験を行った。

まず、温度サイクルの際に動作特性を調べてみたところ
、従来品の全部の試料に保護膜６の歪みの影響がみられ
、磁気抵抗特性の直線性が悪くなり履歴が現れる。また
、顕微鏡で観察したところ４個の試料には、保護膜６に
微小クラックの発生している。

ところが、本発明になる磁気抵抗素子においては、２個
の試料にしか履歴が現れなかった。

こうして、本発叫になる磁気抵抗素子９は、中間層３の
膜厚分だけパターン段差が緩和されているので、保護膜
６の膜厚に起因した歪みの影響が低減されていることが
確認できた。

なお、保護膜６の材料にポリイミドを用いると歪みの影
響がなくなることも確認できた。

次いで、行った２４時間の塩水噴霧試験の結果、従来品
では、９個の試料に磁性膜２の腐食による磁気抵抗特性
の直線性の劣化、温度サイクルで微小クラックを生じた
４個を含む６個の試料にパターン切れが生じた。

それに対して、本発明になる磁気抵抗素子９においては
、このような障害が皆無であった。

これは、本発明になる磁気抵抗素子９の磁性膜２が、中
間層３と、中間層３のないリード孔３ａやスルーホール
３ｂの部分は接着層４と導体膜５とによってそれぞれ覆
われている。しかも接着層と導体膜とが重なったパター
ン端部と、磁性膜との導通可能な被着面とが、鉤型に入
り組んだ膜構成となっている効果であり、磁性膜２に対
する耐食性が、従来の膜構成に比べて格段に優れている
ことが確認できた。

基板や磁性膜、中間層、接着層、導体膜、保護膜などの
材料や膜厚などには、種々の変形が可能である。

また、本発明の特徴は磁気抵抗素子の膜構成であり、そ
れぞれの膜の作り方には、種々の変形が可能である。

〔発明の効果〕

上で述べたように、本発明になる磁気抵抗素子において
は、とかく耐食性のよ（ない磁性膜を、耐食性の優れた
中間層に設けたリード孔とスルーホールを通して導体膜
と導通させている。そうすると、磁性膜が中間層や導体
膜に覆われた上に保護膜が被る膜構成となるので、磁性
膜の耐食性が格段に向上する。

こうして、本発明によれば、磁気抵抗素子が例えばカー
エレクトロニクスのような厳しい環境下でも、信頼性よ
く用いることができるようになり、磁気抵抗素子の震災
性の向上と用途拡大に寄与するところが大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を説明する斜視図、第２図は
第１図の一部拡大断面図、 第３図は磁気抵抗素子の一構成例を示す図、第４図は第
３図の一部拡大平面図、 第５図は第４図の一部拡大断面図、 である。 図において、 ■は基板、 ３は中間層、 ３ｂはスルーホール、 ４は接着層、 ６は保護膜、 歩皓葬→覗Ｉ４１＝ ９は磁気抵抗素子、 ９ｂはリード領域、 である。 ２は磁性膜、 ３ａはリード孔、 ５は導体膜、 ７は端子、 ９ａは素子、 ９Ｃは検知領域 本発明の一更猾イ列を説明すを輛視図 第１図 垢１回の一郁；天断面図 躬　２　図 万往気キ氏孔索子の一講杭ｄタノ」之示す図ｆｉ３　　
図 ９ｄ−ネ歩明磁Ｉヒ 第３回の一部広大断面図 第４図 第４図の一部広大断面図 男５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 基板（１）と、磁性膜（２）と、中間層（３）と、接着
   層（４）と、導体膜（５）と、保護膜（６）を有し、前
   記基板（１）は、素子（９ａ）を支持するものであって
   、絶縁性を有するものであり、 前記磁性膜（２）は、前記素子（９ａ）のパターン形状
   で前記基板（１）に被着されるものであって、強磁性を
   有するものであり、 前記中間層（３）は、前記磁性膜（２）に被着されるも
   のであって、絶縁性を有するものであり、前記中間層（
   ３）は、前記素子（９ａ）の、リード領域（９ｂ）にあ
   っては前記磁性膜（２）が露出するリード孔（３ａ）、
   検知領域（９ｃ）にあっては該磁性膜（２）がバーバー
   ポール型のパターン形状に露出するスルーホール（３ｂ
   ）を夫々有するものであり、前記接着層（４）は、前記
   導体膜（５）と前記磁性膜（２）または前記中間層（３
   ）との間の密着性を保持するものであって、該中間層（
   ３）と、該中間層（３）のリード孔（３ａ）とスルーホ
   ール（３ｂ）とから露出した該磁性膜（２）とに被着さ
   れるものであり、かつ導電性を有するものであり、 前記導体膜（５）は、前記接着層（４）に被着され、か
   つ該接着層（４）とともにエッチングされるものであっ
   て、前記リード孔（３ａ）と前記スルーホール（３ｂ）
   の夫々の周縁部を覆う大きさのパターン形状を有するも
   のであり、 前記導体膜（５）は、前記接着層（４）を介して、前記
   リード孔（３ａ）と前記スルーホール（３ｂ）の夫々を
   通して前記磁性膜（２）に導通可能に被着されるもので
   あり、 前記保護膜（６）は、端子（７）を除いた前記中間層（
   ３）と前記導体膜（５）とに被着されるものであって、
   絶縁性を有するものである ことを特徴とする磁気抵抗素子。