JPH1187804A - 薄膜磁界センサ - Google Patents
薄膜磁界センサInfo
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- JPH1187804A JPH1187804A JP9279308A JP27930897A JPH1187804A JP H1187804 A JPH1187804 A JP H1187804A JP 9279308 A JP9279308 A JP 9279308A JP 27930897 A JP27930897 A JP 27930897A JP H1187804 A JPH1187804 A JP H1187804A
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- Hall/Mr Elements (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、磁界感度の悪い巨大磁気抵抗（ＧＭ
Ｒ）薄膜材料を軟磁性薄膜と複合化することによって、
磁界感度の高いＧＭＲ薄膜磁界センサを提供することを
目的とする。 【解決手段】軟磁性薄膜をＧＭＲ薄膜の両側に配置する
ことにより、高い飽和磁束密度を有する軟磁性薄膜の強
い磁化に相当する磁界が、ＧＭＲ薄膜に作用することに
より、その磁気抵抗効果（ＭＲ比）の磁界感度が著しく
向上する。
Ｒ）薄膜材料を軟磁性薄膜と複合化することによって、
磁界感度の高いＧＭＲ薄膜磁界センサを提供することを
目的とする。 【解決手段】軟磁性薄膜をＧＭＲ薄膜の両側に配置する
ことにより、高い飽和磁束密度を有する軟磁性薄膜の強
い磁化に相当する磁界が、ＧＭＲ薄膜に作用することに
より、その磁気抵抗効果（ＭＲ比）の磁界感度が著しく
向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁界感度の劣る磁気抵
抗薄膜を軟磁性薄膜の高い飽和磁束密度を利用し、磁界
感度を著しく向上させた磁界センサおよびこれを用いた
磁気ＭＲヘッドに関するものである。
抗薄膜を軟磁性薄膜の高い飽和磁束密度を利用し、磁界
感度を著しく向上させた磁界センサおよびこれを用いた
磁気ＭＲヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報の大容量化、高速化に伴い、
磁気記録の分野においても更なる記録密度の高密度化が
進められ、垂直磁気記録方式など様々な試みがなされて
いる。磁気抵抗効果（ＭＲ）を利用したヘッド（ＭＲヘ
ッド）は、上記の要請に対応するものとして注目され、
現在盛んに研究されている。また、ＭＲセンサは、サー
ボモーターやロータリーエンコダーなどの磁界センサと
しても広く利用されている。
磁気記録の分野においても更なる記録密度の高密度化が
進められ、垂直磁気記録方式など様々な試みがなされて
いる。磁気抵抗効果（ＭＲ）を利用したヘッド（ＭＲヘ
ッド）は、上記の要請に対応するものとして注目され、
現在盛んに研究されている。また、ＭＲセンサは、サー
ボモーターやロータリーエンコダーなどの磁界センサと
しても広く利用されている。
【０００３】このような状況の中で、従来のＭＲ材料の
１０倍以上のもの巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を示す材
料が、Ｆｅ／Ｃｒ系などの金属人工格子膜で見出された
（Ｍ．Ｎ．Ｂａｉｂｉｃｈ ｅｔ ａｌ，Ｐｈｙｓ．Ｒ
ｅｖ．Ｌｅｔｔ．６１（１９８８）２４７２）。ＧＭＲ
は、この発見をきっかけに金属人工格子のみならず、Ｍ
ｎ酸化物などの酸化物系、Ｃｏ−Ｃｕ合金などの金属−
金属系グラニュラー合金、またＣｏ−Ａｌ−Ｏ合金薄膜
などの金属−非金属系グラニュラー合金薄膜などで見出
され、現在盛んに研究されている。これらの材料は、Ｍ
Ｒ比が大きいことから磁気ヘッドなどの磁界センサへの
応用が期待されている。しかし、金属人工格子のＧＭＲ
を利用したスピンバルブヘッドの実用化が進められてい
るものの、安定性や歩留まりの悪いことなど、問題は多
い。また、金属人工格子以外の材料においては、磁界感
度が著しく悪く、磁気ヘッドなどの磁界センサに利用す
ることは出来なかった。
１０倍以上のもの巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を示す材
料が、Ｆｅ／Ｃｒ系などの金属人工格子膜で見出された
（Ｍ．Ｎ．Ｂａｉｂｉｃｈ ｅｔ ａｌ，Ｐｈｙｓ．Ｒ
ｅｖ．Ｌｅｔｔ．６１（１９８８）２４７２）。ＧＭＲ
は、この発見をきっかけに金属人工格子のみならず、Ｍ
ｎ酸化物などの酸化物系、Ｃｏ−Ｃｕ合金などの金属−
金属系グラニュラー合金、またＣｏ−Ａｌ−Ｏ合金薄膜
などの金属−非金属系グラニュラー合金薄膜などで見出
され、現在盛んに研究されている。これらの材料は、Ｍ
Ｒ比が大きいことから磁気ヘッドなどの磁界センサへの
応用が期待されている。しかし、金属人工格子のＧＭＲ
を利用したスピンバルブヘッドの実用化が進められてい
るものの、安定性や歩留まりの悪いことなど、問題は多
い。また、金属人工格子以外の材料においては、磁界感
度が著しく悪く、磁気ヘッドなどの磁界センサに利用す
ることは出来なかった。
【０００４】ＭＲ比が非常に大きいにもかかわらず、磁
界感度が悪い酸化物系ＧＭＲ材料の磁界感度を向上させ
るユニークな方法が、Ｈ．Ｙ．Ｈｗａｎｇ等によって提
案された（Ｈ．Ｙ．Ｈｗａｎｇ ｅｔ ａｌ，Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６８（１９９６）３４９
４）。それによると、０．１ｍｍ厚のＭｎ酸化物ＧＭＲ
材料を、２つの１．４７×１．４７×２４．２ｍｍ大の
ＭｎＺｎフェライトに挟み、フェライトの高い透磁率を
利用して、見かけ上ＧＭＲの磁界感度を上げることに成
功している。しかしこの報告では、フェライトの飽和磁
束密度が小さいため、十分な磁界感度が得られていない
上に、数ｍｍ以上の大きさのバルク材料を用いており、
ＭＲヘッドなどのマイクロデバイスには用いられていな
い。
界感度が悪い酸化物系ＧＭＲ材料の磁界感度を向上させ
るユニークな方法が、Ｈ．Ｙ．Ｈｗａｎｇ等によって提
案された（Ｈ．Ｙ．Ｈｗａｎｇ ｅｔ ａｌ，Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６８（１９９６）３４９
４）。それによると、０．１ｍｍ厚のＭｎ酸化物ＧＭＲ
材料を、２つの１．４７×１．４７×２４．２ｍｍ大の
ＭｎＺｎフェライトに挟み、フェライトの高い透磁率を
利用して、見かけ上ＧＭＲの磁界感度を上げることに成
功している。しかしこの報告では、フェライトの飽和磁
束密度が小さいため、十分な磁界感度が得られていない
上に、数ｍｍ以上の大きさのバルク材料を用いており、
ＭＲヘッドなどのマイクロデバイスには用いられていな
い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、薄膜Ｇ
ＭＲ材料は、その応用化が期待されているにもかかわら
ず、磁界感度が悪いために、ＭＲヘッドなどの磁界セン
サに用いることが出来なかった。特に、金属−非金属系
グラニュラー合金薄膜は、成膜状態でＧＭＲを示し、ま
た１×１０４μΩｃｍ以上の高い電気比抵抗を有し、小
さな電流で大きな電圧変化が得られるなどの特長を有す
るにもかかわらず、磁界感度が悪いために、センサなど
に用いることはできなかった。
ＭＲ材料は、その応用化が期待されているにもかかわら
ず、磁界感度が悪いために、ＭＲヘッドなどの磁界セン
サに用いることが出来なかった。特に、金属−非金属系
グラニュラー合金薄膜は、成膜状態でＧＭＲを示し、ま
た１×１０４μΩｃｍ以上の高い電気比抵抗を有し、小
さな電流で大きな電圧変化が得られるなどの特長を有す
るにもかかわらず、磁界感度が悪いために、センサなど
に用いることはできなかった。
【０００６】本発明は、上記の事情を鑑みてなされたも
ので、磁界感度の悪いＧＭＲ薄膜材料を軟磁性薄膜と複
合化し、磁界感度の高いＧＭＲ薄膜磁界センサを提供す
ることを目的とする。
ので、磁界感度の悪いＧＭＲ薄膜材料を軟磁性薄膜と複
合化し、磁界感度の高いＧＭＲ薄膜磁界センサを提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の事情を
鑑みて鋭意努力した結果である。磁界感度の悪いＧＭＲ
薄膜材料と軟磁性薄膜を図１に示すように同一平面内に
配置し、外部磁界に対する軟磁性膜の高い飽和磁束密度
を利用することによって、ＧＭＲの磁界感度が著しく改
善され、極めて磁界感度の高い薄膜磁界センサを得るこ
とができる。また膜厚が数μｍ以下の薄膜材料を用い、
電子ビームリソグラフィやイオンビームエッチングなど
の微細加工技術を用いることによって、磁界センサのマ
イクロ化に対応することが可能である。本発明の特徴と
するところは次の通りである。
鑑みて鋭意努力した結果である。磁界感度の悪いＧＭＲ
薄膜材料と軟磁性薄膜を図１に示すように同一平面内に
配置し、外部磁界に対する軟磁性膜の高い飽和磁束密度
を利用することによって、ＧＭＲの磁界感度が著しく改
善され、極めて磁界感度の高い薄膜磁界センサを得るこ
とができる。また膜厚が数μｍ以下の薄膜材料を用い、
電子ビームリソグラフィやイオンビームエッチングなど
の微細加工技術を用いることによって、磁界センサのマ
イクロ化に対応することが可能である。本発明の特徴と
するところは次の通りである。
【０００８】第１発明は、軟磁性薄膜と巨大磁気抵抗薄
膜とによって構成することにより、磁気抵抗効果の磁界
感度を上げたことを特徴とする薄膜磁界センサに関す
る。
膜とによって構成することにより、磁気抵抗効果の磁界
感度を上げたことを特徴とする薄膜磁界センサに関す
る。
【０００９】第２発明は、巨大磁気抵抗薄膜の両側に軟
磁性薄膜を配置することを特徴とする請求項１に記載の
薄膜磁界センサに関する。
磁性薄膜を配置することを特徴とする請求項１に記載の
薄膜磁界センサに関する。
【００１０】第３発明は、同一平面内において、巨大磁
気抵抗薄膜の両側に軟磁性薄膜を配置することを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の薄膜磁界センサに
関する。
気抵抗薄膜の両側に軟磁性薄膜を配置することを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の薄膜磁界センサに
関する。
【００１１】第４発明は、８ｋＧ以上の飽和磁束密度を
有する軟磁性薄膜と、室温で３％以上のＭＲ変化を有す
る巨大磁気抵抗薄膜から構成する請求項１ないし請求項
３のいずれか１項に記載の薄膜磁界センサに関する。
有する軟磁性薄膜と、室温で３％以上のＭＲ変化を有す
る巨大磁気抵抗薄膜から構成する請求項１ないし請求項
３のいずれか１項に記載の薄膜磁界センサに関する。
【００１２】第５発明は、巨大磁気抵抗薄膜が１×１０
４μΩｃｍ以上の高電気比抵抗を有し、且つ室温で３％
以上のＭＲ変化を有する金属−絶縁体ナノグラニュラー
薄膜であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の
いずれか１項に記載の薄膜磁界センサに関する。
４μΩｃｍ以上の高電気比抵抗を有し、且つ室温で３％
以上のＭＲ変化を有する金属−絶縁体ナノグラニュラー
薄膜であることを特徴とする請求項１ないし請求項３の
いずれか１項に記載の薄膜磁界センサに関する。
【００１３】第６発明は、請求項１ないし請求項５のい
ずれか１項に記載の薄膜磁界センサからなる磁気ＭＲヘ
ッドに関する。
ずれか１項に記載の薄膜磁界センサからなる磁気ＭＲヘ
ッドに関する。
【００１４】
【作用】本発明の薄膜磁界センサは、二つの軟磁性薄膜
を同一平面内に膜厚の２０倍以下の隙間を隔てて配置
し、その隙間にＧＭＲ薄膜を配置した構造にする必要が
ある。このとき、軟磁性薄膜はどちらか一方のみでも効
果はあるが、上記のようにＧＭＲ薄膜を挟むように両側
配置した構造とする方がより効果的である。この構造を
有することによって、軟磁性薄膜が磁化すると、隙間の
部分に配置されたＧＭＲ薄膜に軟磁性薄膜の磁化に相当
する磁界が作用する。このため、ＧＭＲ薄膜のＭＲ比
は、小さな外部磁界においてほぼ飽和値を示し、磁界感
度が著しく大きくなる。
を同一平面内に膜厚の２０倍以下の隙間を隔てて配置
し、その隙間にＧＭＲ薄膜を配置した構造にする必要が
ある。このとき、軟磁性薄膜はどちらか一方のみでも効
果はあるが、上記のようにＧＭＲ薄膜を挟むように両側
配置した構造とする方がより効果的である。この構造を
有することによって、軟磁性薄膜が磁化すると、隙間の
部分に配置されたＧＭＲ薄膜に軟磁性薄膜の磁化に相当
する磁界が作用する。このため、ＧＭＲ薄膜のＭＲ比
は、小さな外部磁界においてほぼ飽和値を示し、磁界感
度が著しく大きくなる。
【００１５】上記のような効果を得るためには、以下の
ことを考慮しなければならない。一つは、ＧＭＲ薄膜の
両側に配置される軟磁性薄膜の隙間の距離及びその形状
である。隙間が広く軟磁性薄膜どうしの距離が離れすぎ
た場合、軟磁性薄膜から漏れる磁束が分散してしまい、
ＧＭＲ薄膜に十分な磁界が作用しない。このことから、
隙間の間隔は、軟磁性薄膜の膜厚の２０倍以下でなけれ
ばならず、狭ければ狭いほど有効に磁界が作用する。ま
た、膜厚方向で隙間が変化する場合、特に下部に比較し
て上部の隙間が大きい場合には、磁束が分散してしまい
有効な磁界は作用しない。このように、隙間の形状が磁
界センサの性能に大きな影響を及ぼす。軟磁性薄膜およ
びＧＭＲ薄膜は、ＲＦスパッタ法、イオンビームスパッ
タ法、あるいは蒸着法などの成膜法によって作製され、
その厚さは、せいぜい数μｍかそれ以下である。そのた
め、本発明の磁界センサの作製にあたっては、数μｍか
ら１μｍ以下のオーダーの加工精度が求められ、フォト
レジストあるいは電子ビームリソグラフィによるリフト
オフ法、またはイオンビームエッチングなどの半導体な
どに用いられる微細加工技術を用いる必要がある。
ことを考慮しなければならない。一つは、ＧＭＲ薄膜の
両側に配置される軟磁性薄膜の隙間の距離及びその形状
である。隙間が広く軟磁性薄膜どうしの距離が離れすぎ
た場合、軟磁性薄膜から漏れる磁束が分散してしまい、
ＧＭＲ薄膜に十分な磁界が作用しない。このことから、
隙間の間隔は、軟磁性薄膜の膜厚の２０倍以下でなけれ
ばならず、狭ければ狭いほど有効に磁界が作用する。ま
た、膜厚方向で隙間が変化する場合、特に下部に比較し
て上部の隙間が大きい場合には、磁束が分散してしまい
有効な磁界は作用しない。このように、隙間の形状が磁
界センサの性能に大きな影響を及ぼす。軟磁性薄膜およ
びＧＭＲ薄膜は、ＲＦスパッタ法、イオンビームスパッ
タ法、あるいは蒸着法などの成膜法によって作製され、
その厚さは、せいぜい数μｍかそれ以下である。そのた
め、本発明の磁界センサの作製にあたっては、数μｍか
ら１μｍ以下のオーダーの加工精度が求められ、フォト
レジストあるいは電子ビームリソグラフィによるリフト
オフ法、またはイオンビームエッチングなどの半導体な
どに用いられる微細加工技術を用いる必要がある。
【００１６】二つは、軟磁性薄膜の磁気特性である。フ
ェライトのように飽和磁束密度が小さい場合は、弱磁界
で磁化して飽和しても、その値が小さいためにＧＭＲ薄
膜に、充分に有効な磁界は作用しない。このため、種々
のＧＭＲ薄膜材料の飽和磁束密度を考慮すると、軟磁性
薄膜の飽和磁束密度は、８ｋＧ以上であることが必要で
ある。
ェライトのように飽和磁束密度が小さい場合は、弱磁界
で磁化して飽和しても、その値が小さいためにＧＭＲ薄
膜に、充分に有効な磁界は作用しない。このため、種々
のＧＭＲ薄膜材料の飽和磁束密度を考慮すると、軟磁性
薄膜の飽和磁束密度は、８ｋＧ以上であることが必要で
ある。
【００１７】さらにＧＭＲ薄膜の特性として、ＭＲ比が
３％より小さい場合は、実用材料であるＭＲ材料のパー
マロイなどと比較して、同程度かそれ以下なので、新し
いＭＲセンサとしての価値がない。一方、ＧＭＲ薄膜の
電気比抵抗が大きい場合には、小さな電流で大きな電圧
変化が得られるために、より大きな出力が得られる。し
たがって、１×１０４μΩｃｍ以上の大きな電気比抵抗
を有する金属−非金属ナノグラニュラー薄膜は、出力の
大きな薄膜磁界センサを得るために必要である。
３％より小さい場合は、実用材料であるＭＲ材料のパー
マロイなどと比較して、同程度かそれ以下なので、新し
いＭＲセンサとしての価値がない。一方、ＧＭＲ薄膜の
電気比抵抗が大きい場合には、小さな電流で大きな電圧
変化が得られるために、より大きな出力が得られる。し
たがって、１×１０４μΩｃｍ以上の大きな電気比抵抗
を有する金属−非金属ナノグラニュラー薄膜は、出力の
大きな薄膜磁界センサを得るために必要である。
【００１８】
【実施例】以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細
に説明する。 〔実施例１〕試料番号０３の薄膜磁界センサの作製 軟磁性薄膜としてパーマロイ（Ｆｅ６５Ｎｉ３５）薄膜
を用い、ＧＭＲ薄膜に試料番号０１のＣｏ３８．６Ｙ
４１．０Ｏ４７．４ナノグラニュラー薄膜を用いて、薄
膜磁界センサを作製した。パーマロイ薄膜およびＣｏ
３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４ナノグラニュラー薄膜の
作製にはＲＦスパッタ装置を用いた。図２にＣｏ
３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４薄膜のＭＲ曲線を示す。
ＭＲ曲線は、磁界感度が悪くなかなか飽和にいたらな
い。
に説明する。 〔実施例１〕試料番号０３の薄膜磁界センサの作製 軟磁性薄膜としてパーマロイ（Ｆｅ６５Ｎｉ３５）薄膜
を用い、ＧＭＲ薄膜に試料番号０１のＣｏ３８．６Ｙ
４１．０Ｏ４７．４ナノグラニュラー薄膜を用いて、薄
膜磁界センサを作製した。パーマロイ薄膜およびＣｏ
３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４ナノグラニュラー薄膜の
作製にはＲＦスパッタ装置を用いた。図２にＣｏ
３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４薄膜のＭＲ曲線を示す。
ＭＲ曲線は、磁界感度が悪くなかなか飽和にいたらな
い。
【００１９】パーマロイ（Ｆｅ６５Ｎｉ３５）薄膜は、
Ｆｅ６５Ｎｉ３５合金ターゲットをスパッタして作製し
た。膜厚は約２μｍである。さらに、得られた薄膜にイ
オンビームエッチング装置を用いて、幅約９ミクロンの
隙間を作製した。そして、隙間の部分を残して軟磁性薄
膜をマスクし、その部分に、純Ｃｏ円板上にＹ２Ｏ３チ
ップを配置した複合ターゲットをスパッタすることによ
り、図２に示したＭＲ特性を有するＣｏ３８．６Ｙ
４１．０Ｏ４７．４ナノグラニュラーＧＭＲ薄膜を作製
した。これによって、図１に示したようなパーマロイ
（Ｆｅ６５Ｎｉ３５）薄膜とＣｏ３８．６Ｙ４１．０Ｏ
４７．４ＧＭＲ薄膜を同一平面内に配置された薄膜磁界
センサが得られた。図３には、上記の薄膜磁界センサの
磁界に対するＭＲ変化を示す。ＭＲ比は極めて弱い磁界
において急激に変化し、その値は０．５Ｏｅの弱磁界に
おいて約２％であり、良好な磁界感度を示している。図
２に示したＭＲ特性を有するＧＭＲ薄膜を本発明の薄膜
センサに組み込むことによって、磁界感度が大幅に改善
されることがわかる。
Ｆｅ６５Ｎｉ３５合金ターゲットをスパッタして作製し
た。膜厚は約２μｍである。さらに、得られた薄膜にイ
オンビームエッチング装置を用いて、幅約９ミクロンの
隙間を作製した。そして、隙間の部分を残して軟磁性薄
膜をマスクし、その部分に、純Ｃｏ円板上にＹ２Ｏ３チ
ップを配置した複合ターゲットをスパッタすることによ
り、図２に示したＭＲ特性を有するＣｏ３８．６Ｙ
４１．０Ｏ４７．４ナノグラニュラーＧＭＲ薄膜を作製
した。これによって、図１に示したようなパーマロイ
（Ｆｅ６５Ｎｉ３５）薄膜とＣｏ３８．６Ｙ４１．０Ｏ
４７．４ＧＭＲ薄膜を同一平面内に配置された薄膜磁界
センサが得られた。図３には、上記の薄膜磁界センサの
磁界に対するＭＲ変化を示す。ＭＲ比は極めて弱い磁界
において急激に変化し、その値は０．５Ｏｅの弱磁界に
おいて約２％であり、良好な磁界感度を示している。図
２に示したＭＲ特性を有するＧＭＲ薄膜を本発明の薄膜
センサに組み込むことによって、磁界感度が大幅に改善
されることがわかる。
【００２０】〔実施例２〕試料番号２２の薄膜磁界セン
サの作製 軟磁性薄膜としてＦｅ７１．３Ｎｄ９．６Ｏ１９．１高
電気抵抗ナノグラニュラー薄膜を用い、ＧＭＲ薄膜には
実施例１と同様に試料番号０１のＣｏ３８．６Ｙ
４１．０Ｏ４７．４ナノグラニュラー薄膜を用いて、薄
膜磁界センサを作製した。Ｆｅ７１．３Ｎｄ９．６Ｏ
１９．１薄膜およびＣｏ３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４
薄膜の作製には実施例１と同様に、ＲＦスパッタ装置を
用いた。
サの作製 軟磁性薄膜としてＦｅ７１．３Ｎｄ９．６Ｏ１９．１高
電気抵抗ナノグラニュラー薄膜を用い、ＧＭＲ薄膜には
実施例１と同様に試料番号０１のＣｏ３８．６Ｙ
４１．０Ｏ４７．４ナノグラニュラー薄膜を用いて、薄
膜磁界センサを作製した。Ｆｅ７１．３Ｎｄ９．６Ｏ
１９．１薄膜およびＣｏ３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４
薄膜の作製には実施例１と同様に、ＲＦスパッタ装置を
用いた。
【００２１】Ｆｅ７１．３Ｎｄ９．６Ｏ１９．１薄膜
は、純Ｃｏ円板上にＮｄ２Ｏ３チップを配置した複合タ
ーゲットをスパッタすることにより作製した。膜厚は約
２μｍである。その他の作製法は実施例１と同様であ
る。図４には、上記の薄膜磁界センサの磁界に対するＭ
Ｒ変化を示す。ＭＲ比は極めて弱い磁界において急激に
変化し、その値は１Ｏｅの弱磁界において約２．１％で
あり、良好な磁界感度を示している。
は、純Ｃｏ円板上にＮｄ２Ｏ３チップを配置した複合タ
ーゲットをスパッタすることにより作製した。膜厚は約
２μｍである。その他の作製法は実施例１と同様であ
る。図４には、上記の薄膜磁界センサの磁界に対するＭ
Ｒ変化を示す。ＭＲ比は極めて弱い磁界において急激に
変化し、その値は１Ｏｅの弱磁界において約２．１％で
あり、良好な磁界感度を示している。
【００２２】表１には、本発明の薄膜磁界センサにおい
て、様々な軟磁性薄膜とＧＭＲ薄膜を組み合わせた場合
の１ＯｅにおけるＭＲ比を示した。表に見られるよう
に、ＧＭＲ薄膜が単独な場合（比較例）より、本発明の
薄膜磁界センサのＭＲ比の方が著しく向上していること
が判る。
て、様々な軟磁性薄膜とＧＭＲ薄膜を組み合わせた場合
の１ＯｅにおけるＭＲ比を示した。表に見られるよう
に、ＧＭＲ薄膜が単独な場合（比較例）より、本発明の
薄膜磁界センサのＭＲ比の方が著しく向上していること
が判る。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１に示した軟磁性薄膜はいずれも８ｋＧ
以上の飽和磁束密度を有し、ＧＭＲ薄膜は１０ｋＯｅで
３％以上のＭＲ比と１×１０４μΩｃｍ以上の電気比抵
抗を有する。表２に示されたいずれのセンサも弱磁界で
大きなＭＲ比を有し、大きな磁界感度を示す。
以上の飽和磁束密度を有し、ＧＭＲ薄膜は１０ｋＯｅで
３％以上のＭＲ比と１×１０４μΩｃｍ以上の電気比抵
抗を有する。表２に示されたいずれのセンサも弱磁界で
大きなＭＲ比を有し、大きな磁界感度を示す。
【００２５】上記の通り、本発明の薄膜磁界センサは、
ＭＲ比の磁界感度が優れているので、磁気ＭＲヘッドに
も好適である。
ＭＲ比の磁界感度が優れているので、磁気ＭＲヘッドに
も好適である。
【００２６】
【発明の効果】本発明の薄膜磁界センサは、軟磁性薄膜
とＧＭＲ薄膜とから構成することにより、ＧＭＲの磁界
感度が著しく向上する。ＧＭＲ材料を用いることによっ
て、現在使用されているパーマロイなどを使用したＭＲ
磁界センサに比べて大きな出力が得られ、また薄膜材料
と微細加工技術を用いているので、磁界センサ素子のマ
イクロ化にも対応することができ、その工業的意義は大
きく、磁気ＭＲヘッドなどにも好適である。
とＧＭＲ薄膜とから構成することにより、ＧＭＲの磁界
感度が著しく向上する。ＧＭＲ材料を用いることによっ
て、現在使用されているパーマロイなどを使用したＭＲ
磁界センサに比べて大きな出力が得られ、また薄膜材料
と微細加工技術を用いているので、磁界センサ素子のマ
イクロ化にも対応することができ、その工業的意義は大
きく、磁気ＭＲヘッドなどにも好適である。
【図１】本発明の薄膜磁界センサの構造を示す斜視図で
ある。
ある。
【図２】Ｃｏ３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４ナノグラニ
ュラーＧＭＲ薄膜の磁界とＭＲ比の関係を示す特性図で
ある。
ュラーＧＭＲ薄膜の磁界とＭＲ比の関係を示す特性図で
ある。
【図３】軟磁性薄膜にＦｅ６５Ｎｉ３５薄膜、ＧＭＲ薄
膜にＣｏ３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４ナノグラニュラ
ー薄膜を用いた場合の本発明センサの磁界とＭＲ比の関
係を示す特性図である。
膜にＣｏ３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４ナノグラニュラ
ー薄膜を用いた場合の本発明センサの磁界とＭＲ比の関
係を示す特性図である。
【図４】軟磁性薄膜にＦｅ７１．３Ｎｄ９．６Ｏ
１９．１高電気抵抗ナノグラニュラー薄膜、ＧＭＲ薄膜
にＣｏ３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４ナノグラニュラー
薄膜を用いた場合の本発明センサの磁界とＭＲ比の関係
を示す特性図である。
１９．１高電気抵抗ナノグラニュラー薄膜、ＧＭＲ薄膜
にＣｏ３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４ナノグラニュラー
薄膜を用いた場合の本発明センサの磁界とＭＲ比の関係
を示す特性図である。
Claims (6)
- 【請求項１】 軟磁性薄膜と巨大磁気抵抗薄膜とによっ
て構成することにより、磁気抵抗効果（ＭＲ）の磁界感
度を上げたことを特徴とする薄膜磁界センサ。 - 【請求項２】 巨大磁気抵抗薄膜の両側に軟磁性薄膜を
配置することを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁界セ
ンサ。 - 【請求項３】 同一平面内において、巨大磁気抵抗薄膜
の両側に軟磁性薄膜を配置することを特徴とする請求項
１または請求項２に記載の薄膜磁界センサ。 - 【請求項４】 ８ｋＧ以上の飽和磁束密度を有する軟磁
性薄膜と、室温で３％以上のＭＲ変化を有する巨大磁気
抵抗薄膜から構成する請求項１ないし請求項３のいずれ
か１項に記載の薄膜磁界センサ。 - 【請求項５】 巨大磁気抵抗薄膜が１×１０４μΩｃｍ
以上の高電気比抵抗を有し、且つ室温で３％以上のＭＲ
変化を有する金属−絶縁体ナノグラニュラー薄膜である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１
項に記載の薄膜磁界センサ。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれか１項
に記載の薄膜磁界センサからなる磁気ＭＲヘッド。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP27930897A JP3640230B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 薄膜磁界センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27930897A JP3640230B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 薄膜磁界センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187804A true JPH1187804A (ja) | 1999-03-30 |
| JP3640230B2 JP3640230B2 (ja) | 2005-04-20 |
Family
ID=17609363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27930897A Expired - Lifetime JP3640230B2 (ja) | 1997-09-04 | 1997-09-04 | 薄膜磁界センサ |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3640230B2 (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1329735A1 (en) * | 2000-10-26 | 2003-07-23 | The Foundation: The Research Institute of Electric and Magnetic Materials | Thin-film magnetic field sensor |
| WO2006057379A1 (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-01 | Alps Electric Co., Ltd. | 薄膜磁気抵抗素子及びその製造方法並びに薄膜磁気抵抗素子を用いた磁気センサ |
| JP2006300540A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Daido Steel Co Ltd | 薄膜磁気センサ |
| US7170287B2 (en) | 2003-06-02 | 2007-01-30 | The Foundation : The Research Institute For Electric And Magnetic Materials | Thin film magnetic sensor and method of manufacturing the same |
| JP2007073644A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Osaka Industrial Promotion Organization | 磁気抵抗素子およびその製造方法 |
| DE102009007479A1 (de) | 2008-02-27 | 2009-09-03 | Daido Steel Co., Ltd., Nagoya | Dünnfilm-Magnetsensor |
| CN109764797A (zh) * | 2017-11-09 | 2019-05-17 | Tdk株式会社 | 磁传感器 |
| US10330747B2 (en) | 2016-12-15 | 2019-06-25 | Tdk Corporation | Magnetic field detection device |
| US11054283B2 (en) | 2017-11-09 | 2021-07-06 | Tdk Corporation | Magnetic sensor |
| US11237228B2 (en) | 2017-12-27 | 2022-02-01 | Tdk Corporation | Magnetic sensor |
| US11366183B2 (en) | 2017-12-27 | 2022-06-21 | Tdk Corporation | Magnetic sensor with a chamfered magnetic body facing a magnetoresistive element |
-
1997
- 1997-09-04 JP JP27930897A patent/JP3640230B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6642714B2 (en) | 2000-10-26 | 2003-11-04 | The Research Institute For Electric And Magnetic Materials | Thin-film magnetic field sensor |
| EP1329735A4 (en) * | 2000-10-26 | 2005-05-11 | Foundation The Res Instituteof | THIN FILM MAGNETIC SENSOR |
| EP1329735A1 (en) * | 2000-10-26 | 2003-07-23 | The Foundation: The Research Institute of Electric and Magnetic Materials | Thin-film magnetic field sensor |
| US7170287B2 (en) | 2003-06-02 | 2007-01-30 | The Foundation : The Research Institute For Electric And Magnetic Materials | Thin film magnetic sensor and method of manufacturing the same |
| US7218103B2 (en) | 2003-06-02 | 2007-05-15 | The Foundation: The Research Institute For Electric And Magnetic Materials | Methods for manufacturing a thin film magnetic sensor |
| CN100403049C (zh) * | 2003-06-02 | 2008-07-16 | 财团法人电气磁气材料研究所 | 薄膜磁传感器及其制造方法 |
| WO2006057379A1 (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-01 | Alps Electric Co., Ltd. | 薄膜磁気抵抗素子及びその製造方法並びに薄膜磁気抵抗素子を用いた磁気センサ |
| JP4520353B2 (ja) * | 2005-04-15 | 2010-08-04 | 大同特殊鋼株式会社 | 薄膜磁気センサ |
| JP2006300540A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Daido Steel Co Ltd | 薄膜磁気センサ |
| JP2007073644A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Osaka Industrial Promotion Organization | 磁気抵抗素子およびその製造方法 |
| US7683612B2 (en) | 2008-02-27 | 2010-03-23 | Daido Steel Co., Ltd. | Thin film magnetic sensor |
| DE102009007479A1 (de) | 2008-02-27 | 2009-09-03 | Daido Steel Co., Ltd., Nagoya | Dünnfilm-Magnetsensor |
| US10877109B2 (en) | 2016-12-15 | 2020-12-29 | Tdk Corporation | Magnetic field detection device |
| US10330747B2 (en) | 2016-12-15 | 2019-06-25 | Tdk Corporation | Magnetic field detection device |
| US10705161B2 (en) | 2016-12-15 | 2020-07-07 | Tdk Corporation | Magnetic field detection device |
| CN109764797A (zh) * | 2017-11-09 | 2019-05-17 | Tdk株式会社 | 磁传感器 |
| US10948316B2 (en) | 2017-11-09 | 2021-03-16 | Tdk Corporation | Magnetic sensor with an elongated element for reducing hysteresis |
| US11054283B2 (en) | 2017-11-09 | 2021-07-06 | Tdk Corporation | Magnetic sensor |
| US11506514B2 (en) | 2017-11-09 | 2022-11-22 | Tdk Corporation | Magnetic sensor with an elongated element |
| DE102018127554B4 (de) | 2017-11-09 | 2024-02-08 | Tdk Corporation | Magnetsensor |
| US11940300B2 (en) | 2017-11-09 | 2024-03-26 | Tdk Corporation | Magnetic sensor with an elongated element |
| US11237228B2 (en) | 2017-12-27 | 2022-02-01 | Tdk Corporation | Magnetic sensor |
| US11366183B2 (en) | 2017-12-27 | 2022-06-21 | Tdk Corporation | Magnetic sensor with a chamfered magnetic body facing a magnetoresistive element |
| US11754645B2 (en) | 2017-12-27 | 2023-09-12 | Tdk Corporation | Magnetic sensor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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