DE102018120127B4

DE102018120127B4 - Element mit magnetoresistivem Effekt, Herstellungsverfahren hierfür, und Positionsdetektionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102018120127B4
Application number: DE102018120127.3A
Authority: DE
Inventors: Naoki Ohta; Takayasu Kanaya
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-08-17
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2038-08-18
Also published as: US20190285435A1; DE102018120127A1; CN110277489A; JP2019161160A; US10895473B2; CN110277489B; JP6791183B2

Abstract

Element mit magnetoresistivem Effekt, aufweisend:einen Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt;eine untere Leitelektrode und eine obere Leitelektrode zur Zufuhr eines Stroms an den Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt; undeine Folie, die die untere Leitelektrode mit einem anderen leitfähigen Körper verbindet, und wobei das Element mit magnetoresistivem Effekt eine Vielzahl von Schichtkörpern mit magnetoresistivem Effekt, eine Vielzahl der unteren Leitelektroden, eine Vielzahl der oberen Leitelektroden aufweist, die die Vielzahl der Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt elektrisch in Reihe schaltet, wobei die Folie die Vielzahl der unteren Leitelektroden elektrisch miteinander verbindet.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Element mit magnetoresistivem Effekt und ein Herstellungsverfahren hierfür, sowie eine Positionsdetektionsvorrichtung, die das Element mit magnetoresistivem Effekt aufweist.
[Technischer Hintergrund]
Herkömmlich wird in Werkzeugmaschinen oder dergleichen eine Positionsdetektionsvorrichtung zur Detektion der Position und/oder der Bewegungsmenge (der Änderungsmenge) eines Bewegungskörpers aufgrund einer Drehbewegung oder Linearbewegung verwendet. Unter diesen Positionsdetektionsvorrichtungen sind jene Vorrichtungen bekannt, die mit einem Magnetsensor versehen sind, der in der Lage ist, eine Änderung in dem externen Magnetfeld zu detektieren, die der Bewegung des Bewegungskörpers zugeordnet ist. Der Magnetsensor gibt ein Signal aus, das die relative Positionsbeziehung zwischen dem Bewegungskörper und dem Magnetsensor angibt.
Unter den Magnetsensoren, die in einer solchen Positionsdetektionsvorrichtung verwendet werden, sind jene bekannt, die mit einem TMR-Element (Element mit magnetoresistivem Effekt) versehen sind, bei dem es sich um einen Schichtkörper mit einer freien Schicht und einer Schicht mit festgelegter Magnetisierung handelt, und dessen Widerstand sich in Zusammenhang mit einer Änderung in der Magnetisierungsrichtung der freien Schicht entsprechend dem externen Magnetfeld ändert.
Das TMR-Element beinhaltet eine Vielzahl von TMR Schichtkörpern (Schichtkörpern mit magnetoresistivem Effekt), die in Reihe geschaltet sind. Die TMR-Schichtkörper haben eine geringe Beständigkeit gegenüber elektrostatischer Entladung (ESD) und können versagen, wenn eine zu hohe Spannung angelegt wird oder eine zu große Stromstärke aufgrund eines sprunghaften Anstiegs statischer Elektrizität oder dergleichen fließt. Um die Spannung, die an einem einzelnen TMR-Schichtkörper angelegt wird, zu verringern, und die Beständigkeit gegenüber elektrostatischer Entladung zu verbessern, wird deshalb eine Vielzahl von TMR-Schichtkörpern 2' über untere Leitelektroden 31' und obere Leitelektroden 32' in einem TMR-Element 1' in Reihe geschaltet (siehe 10).
[Dokument des Stands der Technik]
In dem Patendokument 2 wird einen Magnetsensor offenbart, der kompakt ist und dennoch in der Lage ist, ein Signalmagnetfeld als Detektionsziel hochempfindlich und stabil zu erfassen. In Patentdokument 3 wird Magnetsensor mit einem magnetoresistiven Effekt-Element gezeigt, wobei das magnetoresisitive Effekt-Element so angeordnet ist, dass es sich in Richtung einer dreidimensionalen Achse bezüglich zu einem einzelnen Substrat kreuzt. In Patentdokument 4 wird ein dreiachsiger Magnetsensor, der in der Lage ist, Magnetfelder in drei Axialrichtungen mit hoher Präzision zu erfassen, offenbart. In Patentdokument 5 werden eine magnetische Vorrichtung und ein Frequenzdetektor, die industriell ein Resonanzphänomen der Magnetisierungsrichtung eines magnetoresistiven Effekt-Elements nutzen, gezeigt. In dem Patentdokument 6 wird ein Herstellungsverfahren für einen Magnetsensor sowie ein Magnetsensor vorgestellt, der in der Lage ist, eine Änderung in einem Magnetfeld hochempfindlich zu erfassen, und ein Herstellungsverfahren dafür.
[Patentdokument]

[Patentdokument 1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr.: JP 2011 - 47 928 A
[Patentdokument 2] Amerikanische Patentschrift Nr.: US 2011 / 0 025 320 A1
[Patentdokument 3] Japanische Patentschrift Nr.: JP 2010 - 256 366 A1
[Patentdokument 4] Deutsche Patentschrift Nr.: DE 10 2017 123 789 A
[Patentdokument 5] Japanische Patentschrift Nr.: JP 2009 - 042 105 A1
[Patentdokument 6] Amerikanische Patentschrift Nr.: US 2011 / 0 068 786 A1

[Darstellung der Erfindung]
[Aufgabe der Erfindung]
Bei dem obigen TMR-Element werden die unteren Leitelektroden 31' beispielsweise wie folgt hergestellt.
Zunächst wird ein Grundisolierungsfolie 5', bestehend aus Al₂O₃ oder dergleichen, auf einem Halbleitersubstrat 4' gebildet (siehe 11A). Eine untere Leitfolie 31A' (beispielsweise eine Metallschichtfolie wie Ta/Cu/Ta) zur Bildung der unteren Leitelektroden 31' wird auf der Grundisolierungsfolie 5' gebildet (siehe 11B). Ein Resistmuster 70', das den unteren Leitelektroden 31' entspricht, wird auf der unteren Leitfolie 31A' gebildet, und die unteren Leitelektroden 31' werden durch Fräsen mit Ionenstrahlemission gebildet (siehe 11C). Die untere Leitfolie 31A' wird in Bereichen, die nicht den unteren Leitelektroden 31' entsprechen, gefräst, so dass die Grundisolierungsfolie 5' freiliegt. Mit anderen Worten wird jede einer Vielzahl von unteren Leitelektroden 31' in elektrisch isolierter Art und Weise gebildet.
Ein Ionenstrahl, der für das Fräsen verwendet wird, wird normalerweise abgestrahlt, nachdem er durch eine Neutralisierungsvorrichtung, die nahe der Abstrahlungsöffnung einer Ionenstrahlkanone vorgesehen ist, neutralisiert wurde. Jedoch kann ein Ionenstrahl unter dem Einfluss von Schmutz oder dergleichen innerhalb der Kammer der Ionenstrahl-Fräsvorrichtung mit nicht ausgeglichener Ladung abgestrahlt werden. Folglich kann das Halbleitersubstrat 4' und/oder die Grundisolierungsfolie 5' unmittelbar unter den unteren Leitelektroden 31' lokal geladen sein.
Wenn eine leitfähige Folie zur Bildung der TMR-Schichtkörper auf den unteren Leitelektroden 31 gebildet wird, nachdem die unteren Leitelektroden 31' gebildet wurden, werden Ladungen aus dem geladenen Halbleiter 4' und/oder der Grundisolierungsfolie 5' über die unteren Leitelektroden 31' und die leitfähige Folie freigesetzt. Hierbei entstehen Entladungsspuren auf den unteren Leitelektroden 31'.
Vor dem Hintergrund der obigen Probleme besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Element mit magnetoresistivem Effekt, das die unteren Leitelektroden aufweist, die keine Entladungsspuren tragen, sowie ein Herstellungsverfahren hierfür und eine Positionsdetektionsvorrichtung, die dieses Element mit magnetoresistivem Effekt aufweist, anzugeben.
[Mittel zur Lösung des Problems]
Um das obige Problem zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Element mit magnetoresistivem Effekt bereit, das einen Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt, eine untere Leitelektrode und eine obere Leitelektrode zur Zufuhr eines Stroms an den Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt, und eine Folie aufweist, die die untere Leitelektrode mit einem anderen leitfähigen Körper verbindet.
Bei dem obigen Element mit magnetoresistivem Effekt beinhaltet das Element mit magnetoresistivem Effekt eine Vielzahl von Schichtkörpern mit magnetoresistivem Effekt, eine Vielzahl der unteren Leitelektroden, eine Vielzahl der oberen Leitelektroden, die die Vielzahl der Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt elektrisch in Reihe schaltet, wobei die Folie die Vielzahl der unteren Leitelektroden elektrisch miteinander verbindet.
Bei dem obigen Element mit magnetoresistivem Effekt kann die Vielzahl der unteren Leitelektroden über die Folie mit im Wesentlichen der gesamten Oberfläche elektrisch verbunden sein. Die untere Leitelektrode ist ein Schichtkörper, in dem zumindest eine erste leitfähige Schicht und eine zweite leitfähige Schicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, und die Folie kann die gleiche Art von leitfähigem Material wie die erste leitfähige Schicht beinhalten, und kann ein Oxid des gleichen Typs leitfähigen Materials wie die erste leitfähige Schicht beinhalten. Der Widerstandswert der Folie kann höher sein als der Widerstandswert des Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt, und ein TMR-Schichtkörper kann als der Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Positionsdetektionsvorrichtung bereit, die ein Magnetsensorteil, das ein Sensorsignal basierend auf Veränderungen in einem externen Magnetfeld, die den Bewegungen eines Bewegungskörpers zugeordnet sind, ausgibt, und ein Positionsdetektionsteil aufweist, das die Position des Bewegungskörpers basierend auf dem Sensorsignal detektiert, das von dem Magnetsensorteil ausgegeben wird, wobei das Magnetsensorteil das oben genannte Element mit magnetoresistivem Effekt aufweist.
Bei der obigen Positionsdetektionsvorrichtung ist es bevorzugt, dass der Bewegungskörper ein Dreh-Bewegungskörper ist, der sich um eine vorgegebene Drehachse dreht, und das Positionsdetektionsteil die Drehposition des Dreh-Bewegungskörpers basierend auf dem Sensorsignal, das von dem Magnetsensorteil ausgegeben wird, detektiert.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Elements mit magnetoresistivem Effekt bereit, das einen Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt, und eine untere Leitelektrode und eine obere Leitelektrode zum Zuführen von Strom an den Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt aufweist, wobei die untere Leitelektrode ein Schichtkörper ist, in dem zumindest eine erste leitfähige Schicht und eine zweite leitfähige Schicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, umfassend einen Schritt des Bildens einer ersten leitfähigen Folie, die aus einem ersten leitfähigen Material besteht, um die erste leitfähige Schicht auszubilden, einen Schritt des Bildens einer zweiten leitfähigen Folie, die aus einem zweiten leitfähigen Material besteht, auf der ersten leitfähigen Folie, um die zweite leitfähige Schicht auszubilden, einen Schritt des Bildens der unteren Leitelektrode in einem Bereich zur Bildung einer unteren Leitelektrode durch Fräsen einer laminierten Folie, in der zumindest die erste leitfähige Folie und die zweite leitfähige Folie laminiert werden, einen Schritt zur Bildung des Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt in einem Bereich zur Bildung des Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt, der auf der unteren Leitelektrode eingestellt ist, und einen Schritt zur Bildung einer oberen Leitelektrode auf dem Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt, der in dem Bereich zur Bildung eines Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt gebildet ist, wobei bei dem Schritt zur Bildung der unteren Leitelektrode die laminierte Folie gefräst wird, so dass zumindest ein Teil der ersten leitfähigen Folie in Bereichen verbleibt, die nicht der Bereich zur Bildung der unteren Leitelektrode sind, wodurch eine Folie, die die untere Leitelektrode mit einem anderen leitfähigen Körper elektrisch verbindet, gebildet wird.
Bei dem obigen Herstellungsverfahren hat das Element mit magnetoresistivem Effekt eine Vielzahl der Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt und eine Vielzahl der unteren Leitelektroden und eine Vielzahl der oberen Leitelektroden, die die Vielzahl der Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt elektrisch in Reihe schalten, wird bei dem Schritt der Bildung des Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt der Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt in jedem einer Vielzahl der Bereiche zur Bildung des Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt gebildet, die auf jeder der Vielzahl von unteren Elektroden eingestellt sind, die Vielzahl der oberen Leitelektroden wird gebildet, so dass die Vielzahl der Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt bei dem Schritt der Bildung der oberen Leitelektrode in Reihe geschaltet werden, und die laminierte Folie wird gefräst, so dass zumindest ein Teil der ersten leitfähigen Folie in Bereichen verbleibt, die nicht die Bereiche zur Bildung der unteren Leitelektrode sind, wodurch die Folie, die die Vielzahl der unteren Leitelektroden miteinander verbindet, in dem Schritt zur Bildung der unteren Leitelektrode gebildet werden kann.
[Wirkung der Erfindung]
Die vorliegende Erfindung kann ein Element mit magnetoresistivem Effekt, das die unteren Leitelektroden aufweist, die keine Entladungsspuren tragen, ein Herstellungsverfahren hierfür, sowie eine Positionsdetektionsvorrichtung, die das Element mit magnetoresistivem Effekt aufweist, bereitstellen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht, die die schematische Ausgestaltung des Elements mit magnetoresistivem Effekt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
2 ist eine teilvergrößerte Querschnittsansicht, die die schematische Ausgestaltung des Kernstücks des Elements mit magnetoresistivem Effekt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die die schematische Ausgestaltung des Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4A bis 4C sind Prozessablaufdiagramme, die in Querschnitts-Endansichten die Schritte des Verfahrens zum Herstellen des Elements mit magnetoresistivem Effekt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
5A bis 5C sind Prozessablaufdiagramme, die in Querschnitts-Endansichten die Schritte des Verfahrens zum Herstellen des Elements mit magnetoresistivem Effekt gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
6 ist ein perspektivische Ansicht, die die schematische Ausgestaltung der Positionsdetektionsvorrichtung in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Ausgestaltung des Magnetsensors in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist ein Schaltungsdiagramm, das schematisch die Schaltungskonfiguration des ersten Magnetsensorteils in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Schaltungskonfiguration des zweiten Magnetsensorteils in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die die schematische Ausgestaltung des herkömmlichen Elements mit magnetoresistivem Effekt zeigt.
11A bis 11C sind Prozessablaufdiagramme, die in Querschnitts-Endansichten die Schritte zur Herstellung der unteren Leitelektroden bei dem herkömmlichen Element mit magnetoresistivem Effekt darstellen.

[Ausführungsformen]
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die schematische Ausgestaltung des Elements mit magnetoresistivem Effekt gemäß dieser Ausführungsform darstellt. 2 ist eine teilvergrößerte Querschnittsansicht, die schematische Ausgestaltung des Kernstücks des Elements mit magnetoresistivem Effekt gemäß dieser Ausführungsform zeigt. 3 ist eine Querschnittsansicht, die die schematische Ausgestaltung des Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt in dieser Ausführungsform zeigt.
Wie in den 1 bis 3 dargestellt, ist ein Element 1 mit magnetoresistivem Effekt gemäß dieser Ausführungsform mit einer Vielzahl von Schichtkörpern 2 mit magnetoresistivem Effekt, die in einem Array angeordnet sind, und einer Vielzahl von Leitelektroden 3 versehen, um die Vielzahl der Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt in Reihe zu schalten.
Insbesondere weist das Element 1 mit magnetoresistivem Effekt eine Vielzahl unterer Leitelektroden 31, eine Vielzahl von Schichtkörpern 2 mit magnetoresistivem Effekt, und eine Vielzahl von oberen Leitelektroden 32 auf. Die unteren Leitelektroden 31 und die oberen Leitelektroden 32 können beispielsweise durch eine laminierte Folie ausgebildet sein, die aus einem leitfähigen Material, oder zwei oder mehr leitfähigen Materialen aus Cu, Al, Au, Ta, Ti, und dergleichen besteht. Die unteren Leitelektroden 31 und die oberen Leitelektroden 32 haben jeweils eine Dicke von 0,3 bis 2,0 µm oder ähnlich. Die unteren Leitelektroden 31 können zum Beispiel durch einen Schichtkörper mit drei Schichten aus Ta/Cu/Ta ausgebildet sein.
Die Vielzahl von unteren Leitelektroden 31 ist auf einem Halbleitersubstrat 4 vorgesehen, wobei eine Grundisolierungsfolie 5, die aus Aluminiumoxid oder dergleichen besteht, zwischen den genannten Elektroden und dem genannten Halbleitersubstrat angeordnet ist. Jede der Vielzahl von unteren Leitelektroden 31 hat eine längliche, fast rechteckige Form und ist derart bereitgestellt, dass in der elektrischen Reihenrichtung der Vielzahl von Schichtkörpern 2 mit magnetoresistivem Effekt, die in einem Array angeordnet sind, ein vorgegebener Raum zwischen zwei benachbarten unteren Leitelektroden 31 besteht. Die Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt sind in der Nähe der Längsenden der unteren Leitelektroden 31 vorgesehen. Mit anderen Worten sind zwei Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt auf jeder der Vielzahl von unteren Leitelektroden 31 vorgesehen.
In dieser Ausführungsform ist jede untere Leitelektrode 31 über eine antistatische Folie (leitfähige Folie) 6 elektrisch angebunden, und wenn lediglich die unteren Leitelektroden 31 herangezogen werden, ist keine aus der Vielzahl der unteren Leitelektroden 31 elektrisch isoliert. Wie später beschrieben wird kann die antistatische Folie (leitfähige Folie) 6 durch Belassen einer unteren Leitfolie 31A als Dünnfilm gebildet werden, während die untere Leitfolie 31A gefräst wird, wenn die unteren Leitelektroden 31 gebildet werden (siehe 4C). Im Ergebnis ist es möglich zu verhindern, dass die Grundisolierungsfolie 5 und/oder das Halbleitersubstrat 4 unmittelbar unter den unteren Leitelektroden 31 eine Ladung erfahren, und zu verhindern, dass Entladungsspuren entstehen, wenn eine leitfähige Folie auf den unteren Leitelektroden 31 gebildet wird. Deshalb weist das Element 1 mit magnetoresistivem Effekt gemäß dieser Ausführungsform die unteren Leitelektroden 31 auf, die keine Entladungsspuren tragen.
Die antistatische Folie (leifähige Folie) 6 beinhaltet die gleiche Art von leitfähigem Material wie das leitfähige Material zur Ausgestaltung der untersten Schicht (am nächsten an der Grundisolierungsfolie 5) der unteren Leitelektroden 31 unter den leitfähigen Materialien, um die unteren Leitelektroden 31 auszubilden, und beinhaltet bevorzugt ein Oxid aus diesem leitfähigen Material. Da die antistatische Folie (leitfähige Folie) 6 ein Oxid aus diesem leitfähigen Material beinhaltet, kann die antistatische Folie (leitfähige Folie) 6 einen höheren Widerstandswert haben. Wenn die unteren Leitelektroden 31 zum Beispiel aus einer laminierten Folie mit drei Schichten aus Ta/Cu/Ta bestehen, beinhaltet die antistatische Folie (leitfähige Folie) 6 Ta und ein Oxid von Ta (TaOx, X = 0,1 bis 1,5), und die Oberfläche der antistatischen Folie (leitfähige Folie) 6 ist reich an dem Ta-Oxid.
Die Dicke der antistatischen Folie (leitfähige Folie) 6 ist nicht konkret beschränkt und kann zweckmäßig eingestellt sein, solange die antistatische Folie (leitfähige Folie) 6 verhindern kann, dass das Substrat 4 und/oder die Grundisolierungsfolie 5 unmittelbar unter den unteren Leitelektroden 31 lokal eine Ladung erfahren, und verhindern kann, dass ein Kurzschlussstrom zwischen den unteren Leitelektroden 31 fließt. Die Dicke der antistatischen Folie (leitfähige Folie) 6 meint den arithmetischen Mittelwert der Dicken, die an mehreren Punkten (zum Beispiel 5 Punkten) gemessen werden, die zufallsbasiert ausgewählt werden, und kann zum Beispiel auf 10 bis 50 Å oder ähnlich eingestellt werden.
Die antistatische Folie (leitfähige Folie) 6 kann derart ausgebildet sein, dass jede untere Leitelektrode elektrisch nicht isoliert ist, wenn nur die untere Leitelektrode 31 betrachtet wird. Die antistatische Folie (leitfähige Folie) 6 kann auf der gesamten Oberfläche der Grundisolierungsfolie 5 ausgebildet sein, ausgenommen die Bereiche, wo die unteren Leitelektroden 31 gebildet sind, oder nur in einem Teilbereich der Grundisolierungsfolie 5 ausgebildet sein.
Die Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt sind in dieser Ausführungsform TMR-Elemente und, wie in 3 dargestellt, weisen eine Schicht 22 mit festgelegter Magnetisierung, deren Magnetisierungsrichtung fixiert ist, eine freie Schicht 24, deren Magnetisierungsrichtung sich gemäß der Richtung des angelegten Magnetfelds verändert, eine nicht-magnetische Schicht 23, die zwischen der Schicht 22 mit festgelegter Magnetisierung und der freien Schicht 24 angeordnet ist, und eine antiferromagnetische Schicht 21 auf.
Die Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt haben eine Struktur, in der die freie Schicht 24, die nichtmagnetische Schicht 23, die Schicht 22 mit festgelegter Magnetisierung, und die antiferromagnetische Schicht 21 in dieser Reihenfolge von den unteren Leitelektroden 31 laminiert sind. Die freie Schicht 24 ist mit den unteren Leitelektroden 31 elektrisch verbunden, und die antiferromagnetische Schicht 21 ist mit den oberen Leitelektroden 32 elektrisch verbunden. Die Materialien zur Ausgestaltung der freien Schicht 24 und der Schicht 22 mit festgelegter Magnetisierung 22 enthalten zum Beispiel NiFe, CoFe, CoFeB, CoFeNi, Co₂MnSi, Co₂MnGe, FeO_x (Oxide von Fe), und dergleichen. Die freie Schicht 24 und die Schicht 22 mit festgelegter Magnetisierung haben jeweils eine Dicke von etwa 1 bis 10 nm.
Die nichtmagnetische Schicht 23 ist eine Tunnelbarriereschicht und eine Folie, die in dieser Ausführungsform für die Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt wesentlich ist, um den TMR-Effekt bzw. magnetoresistiven Tunneleffekt zu verwirklichen. Materialien zur Ausgestaltung der nicht-magnetischen Schicht 23 umfassen zum Beispiel Cu, Au, Ag, Zn, Ga, TiOx, ZnO, InO, SnO, GaN, ITO (Indiumzinnoxid), Al₂O₃, MgO, und dergleichen. Die nichtmagnetische Schicht 23 kann durch eine laminierte Folie aus zwei oder mehr Schichten ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die nichtmagnetische Schicht 23 durch eine laminierte Folie mit drei Schichten aus Cu/ZnO/Cu oder eine laminierte Folie mit drei Schichten aus Cu/ZnO/Zn ausgebildet sein, bei der eine Cu-Schicht durch eine Zn-Schicht ersetzt wird. Hierbei kann die Dicke der nichtmagnetischen Schicht 23 etwa 0,1 bis 5 nm betragen.
Die antiferromagnetische Schicht 21 ist durch ein antiferromagnetisches Material ausgebildet, das zum Beispiel zumindest ein Element ausgewählt aus der Gruppe aus Pt, Ru, Rh, Pd, Ni, Cu, Ir, Cr und Fe, und Mn enthält. Der Mn-Gehalt in diesem antiferromagnetischen Material beträgt zum Beispiel etwa 35 bis 95 Atomprozent. Die antiferromagnetische Schicht 21, die durch ein antiferromagnetisches Material ausgebildet ist, dient der Fixierung der Magnetisierungsrichtung der Schicht 22 mit festgelegter Magnetisierung durch Austauschkopplung mit der Schicht 22 mit festgelegter Magnetisierung.
Die Vielzahl der oberen Leitelektroden 32 ist an der Vielzahl von Schichtkörpern 2 mit magnetoresistivem Effekt vorgesehen. Jede obere Leitelektrode 32 hat eine längliche, nahezu rechteckige Form. Die oberen Leitelektroden 32 sind derart angeordnet, dass es einen vorgegebenen Raum zwischen zwei benachbarten oberen Leitelektroden 32 in der elektrischen Reihenrichtung der Vielzahl von in einem Array angeordneten Schichtkörpern 2 mit magnetoresistivem Effekt gibt, und die Vielzahl der Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt ist in Reihe geschaltet, wodurch die antiferromagnetischen Schichten 21 von zwei benachbarten Schichtkörpern 2 mit magnetoresistivem Effekt elektrisch miteinander verbunden sind. Hierbei können die Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt eine Ausgestaltung haben, bei der die antiferromagnetische Schicht 21, die Schicht 22 mit festgelegter Magnetisierung, die nicht-magnetische Schicht 23, und die freie Schicht 24 in dieser Reihenfolge von den unteren Leitelektroden 31 laminiert sind. Zudem kann eine Deckschicht (Schutzschicht) zwischen der freien Schicht 24 und den unteren Leitelektroden 31 oder den oberen Leitelektroden 32 vorgesehen sein.
Bei den Schichtkörpern 2 mit magnetoresistivem Effekt in dieser Ausführungsform verändert sich der Widerstandswert gemäß dem Winkel der Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 24 gegenüber der Magnetisierungsrichtung der Schicht 22 mit festgelegter Magnetisierung, und der Widerstandwert wird minimiert, wenn dieser Winkel 0° beträgt (ihre Magnetisierungsrichtungen sind parallel), und maximiert, wenn dieser Winkel 180° beträgt (ihre Magnetisierungsrichtungen sind antiparallel).
Das Verfahren zur Herstellung des Elements 1 mit magnetoresistivem Effekt, das die obige Konfiguration hat, wird beschrieben. Die 4 und 5 sind Prozessablaufdiagramme, die in Querschnitts-Endansichten die Schritte der Herstellung des Elements 1 mit magnetoresistivem Effekt gemäß dieser Ausführungsform darstellen.
Nachdem die Grundisolierungsfolie 5 aus Aluminiumoxid oder dergleichen auf dem Halbleitersubstrat 4 vermittels Sputtern gebildet wurde, wird die untere Leitfolie 31A durch Sputtern oder ähnliches gebildet (vgl. 4A). Zum Beispiel werden eine Ta-Folie, eine Cu-Folie, und eine Ta-Folie durch Sputtern oder dergleichen in dieser Reihenfolge gebildet, um die untere Leitfolie 31A zu bilden. Als nächstes wird das Resistmuster 70, das der Vielzahl von unteren Leitelektroden 31 entspricht, durch einen Fotolithographieschritt gebildet (vgl. 4B). Dann wird die Vielzahl der unteren Leitelektroden 31 durch Fräsen unter Verwendung des Resistmusters 70 als Maske gebildet (vgl. 4C).
Bei dem Fräsen zur Bildung der unteren Leitelektrode 31 wird ein Ionenstrahl derart aufgestrahlt, dass die untere Leitfolie 31A in dem Bereich, wo das Resistmuster 70 nicht vorhanden ist, nicht vollständig abgetragen wird, und konkret derart, dass die untere Leitfolie 31A mit einer Dicke von etwa 7 bis 20 Å verbleibt. Im Ergebnis kann die antistatische Folie (leitfähige Folie) 6, die die unteren Leitelektroden 31 elektrisch miteinander verbindet, so dass keine der Vielzahl von unteren Leitelektroden 31 elektrisch isoliert ist, gebildet werden. Folglich ist es möglich, zu verhindern, dass die Grundisolierungsfolie 5 und/oder das Halbleitersubstrat 4 unmittelbar unter den unteren Leitelektroden 31 eine Ladung erfährt, selbst wenn der Ionenstrahl, der bei dem Fräsen aufgestrahlt wird, nicht vollständig neutralisiert ist. Hierbei wird ein Oxidmaterial (zum Beispiel Ta) auf der Oberfläche der gebildeten antistatischen Folie (leitfähige Folie) 6 durch natürliche Oxidation gebildet. Wie gerade erwähnt ist es möglich, den Widerstandswert der antistatischen Folie (leitfähigen Folie) 6 relativ hoch auszulegen und einen Kurzschlussstrom zwischen den unteren Leitelektroden 31 wirksam zu verhindern, da eine Oxidschicht aus einem leitfähigen Material (Zum Beispiel eine TaO_x-Schicht, X = 0,1 bis 0,5) an der Oberfläche der antistatischen Folie (leitfähige Folie) 6 gebildet wird.
Als Nächstes wird eine Isolierungsschicht IL aus Aluminiumoxid oder dergleichen auf der antistatischen Folie (leitfähige Folie) 6 gebildet, und eine Folie mit magnetoresistivem Effekt (zum Beispiel eine laminierte Folie, bei der eine ferromagnetische Folie, eine nichtmagnetische Folie, eine ferromagnetische Folie und eine antiferromagnetische Folie in dieser Reihenfolge laminiert werden) wird durch Sputtern oder ähnliches ausgebildet, um die Vielzahl der unteren Leitelektroden 31 zu bedecken (vgl. 5A). In dieser Ausführungsform gestattet es die antistatische Folie (leitfähige Folie) 6 der Vielzahl von unteren Leitelektroden 31 nicht, elektrisch isoliert zu sein, und unterdrückt eine lokale Ladung der Grundisolierungsfolie 5 und/oder des Halbleitersubstrats 4 unmittelbar darunter, wodurch es möglich ist zu verhindern, dass bei der Bildung der Folie mit magnetoresistivem Effekt Entladungsspuren entstehen. Im Anschluss werden die Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt in vorgegebenen Bereichen von jedem der Vielzahl von unteren Leitelektroden 31 durch einen Fotolithografie-Schritt gebildet (vgl. 5B).
Im Anschluss wird eine obere Leitfolie durch Sputtern oder dergleichen auf der Vielzahl von Schichtkörpern 2 mit magnetoresistivem Effekt, die auf den unteren Leitelektroden 31 gebildet sind, gebildet, und die oberen Leitelektroden 32, die die mehreren Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt in Reihe schalten, werden durch einen Fotolithografie-Schritt gebildet (vgl. 5C). Auf diese Weise kann das Element 1 mit magnetoresistivem Effekt gemäß dieser Ausführungsform gebildet werden.
Wie oben angegeben wird gemäß dieser Ausführungsform die antistatische Folie (leitfähige Folie) 6, die die unteren Leitelektroden 31 elektrisch miteinander verbindet, gebildet; wenn lediglich die untere Leitelektrode 31 betrachtet wird, gestattet es die antistatische Folie (leitfähige Folie) 6 deshalb den mehreren unteren Leitelektroden 31 nicht, elektrisch voneinander isoliert zu sein, und unterbindet eine lokale Ladung der Grundisolierungsfolie 5 und/oder des Halbleitersubstrats 4 unmittelbar unter ihnen, wodurch es möglich ist, zu verhindern, dass bei der Bildung der Folie 20 mit magnetoresistivem Effekt Entladungsspuren entstehen. Zudem wird die Funktion des Elements 1 mit magnetoresistivem Effekt (Änderung des Widerstandswerts der Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt aufgrund des externen Magnetfelds) nicht beeinträchtigt, da die antistatische Folie (leitfähige Folie) 6 gebildet ist, so dass sie eine sehr geringe Dicke (etwa 10 bis 50 Å) und einen extrem hohen Widerstandswerts im Vergleich zu dem Widerstandswert der Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt hat.
Nachfolgend wird eine Positionsdetektionsvorrichtung beschrieben, bei der das Element 1 mit magnetoresistivem Effekt gemäß dieser Ausführungsform zum Einsatz kommt. 6 ist eine perspektivische Ansicht, die die schematische Ausgestaltung der Positionsdetektionsvorrichtung in dieser Ausführungsform darstellt. 7 ist ein Blockdiagramm, das die schematische Ausgestaltung des Magnetsensors in dieser Ausführungsform darstellt. 8 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Schaltungskonfiguration des ersten Magnetsensorteils in dieser Ausführungsform schematisch darstellt. 9 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Schaltungskonfiguration des zweiten Magnetsensorteils in dieser Ausführungsform schematisch darstellt.
Wie in 6 gezeigt ist eine Positionsdetektionsvorrichtung 100 in dieser Ausführungsform mit einem Magnetsensor 110 und einem Bewegungskörper 120 versehen, der sich relativ gegenüber dem Magnetsensor 110 bewegen kann. Dabei wird in dieser Ausführungsform als Positionsdetektionsvorrichtung beispielhaft ein Drehgeber beschrieben, der mit einem Dreh-Bewegungskörper 120 versehen ist, der sich um eine vorgegebene Drehachse dreht und bewegt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Es kann sich um einen Lineargeber handeln, der mit einem Bewegungskörper120 versehen ist, der sich in einer vorgegebenen Richtung linear relativ gegenüber dem Magnetsensor 110 bewegt. Hierbei ist bei dem in 6 dargestellten Modus der Drehbewegungskörper 120 ein Drehmagnet, bei dem N-Pole und S-Pole abwechselnd am Außenumfang magnetisiert sind.
Wie in 7 dargestellt weist der Magnetsensor 110 ein erstes Magnetsensorteil 111 und ein zweites Magnetsensorteil 112, die Sensorsignale auf Grundlage von Veränderungen in dem externen Magnetfeld, die einer Drehung des Drehbewegungskörpers 120 zugeordnet sind, ausgeben, und ein Teil für arithmetische Operationen 113 auf, das den Drehwinkel 0 des Drehbewegungskörpers 120 auf Grundlage der Sensorsignale berechnet, die von den ersten und zweiten Magnetsensorteilen 111 und 112 ausgegeben werden.
Das Teil 113 für arithmetische Operationen beinhaltet ein Analog/Digital (A/D) Wandler-Teil 114, welches analoge Signale (Sensorsignale), die durch die ersten und zweiten Magnetsensorteile 111 und 112 ausgegeben werden, in digitale Signale umwandelt, sowie ein Teil 115 zur arithmetischen Verarbeitung, das an den durch das A/D-Wandler-Teil 114 digitalisierten, digitalen Signalen arithmetische Operationen durchführt, um den Drehwinkel 0 zu berechnen.
Die ersten und zweiten Magnetsensorteile 111 und 112 umfassen jeweils ein Magnetdetektionselement und können ein Paar in Reihe geschalteter Magnetdetektionselemente aufweisen. In einem solchen Fall weisen die ersten und zweiten Magnetsensorteile 111 und 112 jeweils eine Wheatstone'sche Brückenschaltung auf, die ein Paar in Reihe geschalteter Magnetdetektionselemente beinhaltet.
Wie in 8 dargestellt beinhaltet eine Wheatstone'sche Brückenschaltung lila, die von dem ersten Magnetsensorteil 111 aufgewiesen wird, einen Stromversorgungsanschluss V1, einen Masseanschluss G1, zwei Ausgangsanschlüsse E11 und E12, ein erstes Paar von Magnetdetektionselementen R11 und R12, die in Reihe geschaltet sind, und ein zweites paar von Magnetdetektionselementen R13 und R1, die in Reihe geschaltet sind. Ein Ende von jedem der Magnetdetektionselemente R11 und R13 sind mit dem Stromversorgungsanschluss V1 verbunden. Das andere Ende des Magnetdetektionselements R11 ist mit einem Ende des Magnetdetektionselements R12 und dem Ausgangsanschluss E11 verbunden. Das andere Ende des Magnetdetektionselements R13 ist mit einem Ende des Magnetdetektionselements R14 und dem Ausgangsanschluss E12 verbunden. Die anderen Enden der Magnetdetektionselemente R12 und R14 sind mit dem Masseanschluss G1 verbunden. An dem Stromversorgungsanschluss V1 wird eine Stromversorgungsspannung vorgegebener Stärke angelegt, und der Masseanschluss G1 ist mit der Masse verbunden.
Wie in 9 dargestellt beinhaltet eine Wheatstone'sche Brückenschaltung 112a, die von dem zweiten Magnetsensorteil 112 aufgewiesen wird, die gleiche Ausgestaltung wie die Wheatstone'sche Brückenschaltung 111a des ersten Magnetsensorteils 111, und beinhaltet einen Stromversorgungsanschluss V2, einen Masseanschluss G2, zwei Ausgangsanschlüsse E21 und E22, ein erstes Paar von Magnetdetektionselementen R21 und R22, die in Reihe geschaltet sind, und ein zweites Paar von Magnetdetektionselementen R23 und R24, die in Reihe geschaltet sind. Ein Ende von jedem der Magnetdetektionselements R21 und R23 ist mit dem Stromversorgungsanschluss V2 verbunden. Das andere Ende des Magnetdetektionselements R21 ist mit einem Ende des Magnetdetektionselements R22 und dem Ausgangsanschluss E21 verbunden. Das andere Ende des Magnetdetektionselements R23 ist mit einem Ende des Magnetdetektionselements R24 und dem Ausgangsanschluss E22 verbunden. Die anderen Enden der Magnetdetektionselemente R22 und R24 sind mit dem Massenanschluss G2 verbunden. Eine Stromzufuhrspannung vorgegebener Stärke wird an dem Stromversorgungsanschluss V2 angelegt, und der Masseanschluss G2 ist mit der Masse verbunden.
In dieser Ausführungsform wird das Element 1 mit magnetoresistivem Effekt gemäß dieser Ausführungsform (vgl. 1 bis 3) als alle Magnetdetektionselemente R11 bis R14 und R21 bis R24 verwendet, die in den Wheatstone'sehen Brückenschaltungen 111a und 112a enthalten sind.
In den 8 und 9 sind die Magnetisierungsrichtungen der Schichten 22 mit festgelegter Magnetisierung der Magnetdetektionselemente R11 bis R14 und R21 bis R24 durch die gefüllten Pfeile dargestellt. Bei dem ersten Magnetsensorteil 111 sind die Magnetisierungsrichtungen der Schichten 22 mit festgelegter Magnetisierung der Magnetdetektionselemente R11 bis R14 parallel zu einer ersten Richtung D1, und die Magnetisierungsrichtungen der Schichten 22 mit festgelegter Magnetisierung der Magnetdetektionselemente R11 und R14 und die Magnetisierungsrichtungen der Schichten 22 mit festgelegter Magnetisierung der Magnetdetektionselemente R12 und R13 sind zueinander antiparallel. Zudem sind in dem zweiten Magnetsensorteil 112 die Magnetisierungsrichtungen der Schichten 22 mit festgelegter Magnetisierung der Magnetdetektionselemente R21 bis R24 parallel zu einer zweiten Richtung, die orthogonal zu der ersten Richtung ist, und die Magnetisierungsrichtungen der Schichten 22 mit festgelegter Magnetisierung der Magnetdetektionselemente R21 und R24 und die Magnetisierungsrichtungen der Schichten 22 mit festgelegter Magnetisierung der Magnetdetektionselemente R22 und R23 sind zueinander antiparallel. In den ersten und zweiten Magnetsensorteilen 111 und 112 verändern sich die Potentialdifferenzen zwischen den Ausgangsanschlüssen E11 und E12 und den Ausgangsanschlüssen E21 und E22 gemäß einer Änderung in der Richtung des Magnetfelds, die einer Drehung des Drehbewegungskörpers 120 zugeordnet ist, und die ersten und zweiten Sensorsignale S1 und S2 werden an das Teil 113 für arithmetische Operationen als Signale ausgegeben, die die Stärke des Magnetfelds darstellen.
Ein Differenzdetektor 116 gibt ein Signal, das der Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen E11 und E12 entspricht, an das A/D-Wandler-Teil 114 als erstes Sensorsignal S1 aus. Ein Differentialdetektor 117 gibt ein Signal aus, das der Potentialdifferenz zwischen den Ausgangsanschlüssen E21 und E22 entspricht, an das A/D-Wandler-Teil 114 als zweites Sensorsignal S2 aus.
Wie in den 8 und 9 dargestellt sind die Magnetisierungsrichtungen der Schichten 22 mit festgelegter Magnetisierung der Magnetdetektionselemente R11 bis R14 in dem ersten Magnetsensorteil 111 und die Magnetisierungsrichtungen der Schichten 22 mit festgelegter Magnetisierung der Magnetdetektionselemente R21 bis R24 in dem zweiten Magnetsensorteil 112 orthogonal zueinander. In einem solchen Fall hat das erste Sensorsignal S1 eine Kosinus-Wellenform, die von dem Drehwinkel 0 abhängt, und das zweite Sensorsignal S2 hat eine Sinus-Wellenform, die von dem Drehwinkel 0 abhängt. In dieser Ausführungsform unterscheidet sich die Phase des zweiten Sensorsignals S2 von der Phase des ersten Sensorsignals S1 um ¼ des Signalzyklus, also π/2 (90°).
Das A/D-Wandler-Teil 114 wandelt die ersten und zweiten Sensorsignale (analoge Signale betreffend den Drehwinkel θ) S1 und S2, die von den ersten und zweiten Sensorteilen 111 und 112 ausgegeben werden, in Digitalsignale um, und die Digitalsignale werden in das Teil 115 zur arithmetischen Verarbeitung eingegeben.
Das Teil 115 zur arithmetischen Verarbeitung führt eine arithmetische Operation an den digitalen Signalen durch, die von dem A/D-Wandler-Teil 114 aus analogen Signalen umgewandelt wurden, um den Drehwinkel 0 des Drehbewegungskörpers 120 zu berechnen. Das Teil 115 zur arithmetischen Verarbeitung ist beispielsweise durch einen Mikrocomputer oder dergleichen ausgebildet.
Der Drehwinkel 0 des Drehbewegungskörpers 120 kann zum Beispiel durch die Arkustangens-Berechnung berechnet werden, die in dem folgenden Ausdruck angegeben ist: 0 = atan (S1/S2).
Hierbei werden zwei unterschiedliche Werte, die sich um 180° voneinander unterscheiden, innerhalb des Bereichs von 360° als die Lösung des obigen Ausdrucks für den Drehwinkel 0 erhalten. Es ist jedoch aus den Kombinationen der positiven und negativen Werte des ersten Sensorsignals S1 und des zweiten Sensorsignals S2 möglich zu bestimmen, welche der beiden Lösungen der obigen Gleichung der echte Wert des Drehwinkels 0 ist. Mit anderen Worten ist der Drehwinkel 0 größer als 0° und kleiner als 180°, wenn das erste Sensorsignal S1 einen positiven Wert hat. Der Drehwinkel 0 ist größer als 180° und kleiner als 360°, wenn das erste Sensorsignal S1 einen negativen Wert hat. Der Drehwinkel 0 ist gleich oder größer als 0° und kleiner als 90° und größer als 270° und gleich oder kleiner als 360°, wenn das zweite Sensorsignal S2 einen positiven Wert hat. Der Drehwinkel 0 ist größer als 90° und kleiner als 270°, wenn das zweite Sensorsignal S2 einen negativen Wert hat. Das Teil 115 zur arithmetischen Verarbeitung berechnet den Drehwinkel 0 innerhalb des Bereichs von 360° auf Grundlage des obigen Ausdrucks und der bestimmten Kombination aus positiven und negativen Werten des ersten Sensorsignals S1 und des zweiten Sensorsignals S2.
Bei der Positionsdetektionsvorrichtung 100 in dieser Ausführungsform mit der obigen Ausgestaltung verändern sich, da sich das externe Magnetfeld in Zusammenhang mit der Drehung des Drehbewegungskörpers 120 verändert, die Widerstandswerte der Magnetdetektionselemente R11 bis R14 und R21 bis R24 der ersten und zweiten Magnetsensorteile 111 und 112 gemäß der Änderung in dem Magnetfeld, und die ersten und zweiten Sensorsignale S1 und S2 werden durch die Differenzdetektoren 116 und 117 gemäß den Potentialdifferenzen zwischen den Ausgangsanschlüssen E11, E12, E21 und E22 des ersten Magnetsensorteils 111 und des zweiten Magnetsensorteils 112 ausgegeben. Dann werden das erste Sensorsignal S1 und das zweite Sensorsignal S2, die durch die Differenzdetektoren 116 und 117 ausgegeben werden, durch das A/D-Wandler-Teil 114 in digitale Signale umgewandelt. Im Anschluss wird der Drehwinkel 0 des Drehbewegungskörpers 120 durch das Teil 115 zur arithmetischen Verarbeitung berechnet.
Die oben beschriebene Ausführungsform wird zum leichteren Verständnis der vorliegenden Erfindung angegeben und soll die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Deshalb sollen die in der obigen Ausführungsform offenbarten Elemente beliebige Veränderungen des Designs und Entsprechungen umfassen, die zu dem technischen Schutzumfang der vorliegenden Erfindung gehören.
In der obigen Ausführungsform wird das Element 1 mit magnetoresistivem Effekt beispielhaft beschrieben, welches mit einer Vielzahl von Schichtkörpern 2 mit magnetoresistivem Effekt und einer Vielzahl von unteren Leitelektroden 31 und oberen Leitelektroden 32 versehen ist, so dass die Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt in Reihe geschaltet sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann das Element 1 mit magnetoresistivem Effekt mit einem einzigen Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt und einem Paar aus unterer Leitelektrode 31 und oberer Leitelektrode 32 zur Zufuhr eines Stroms an den Schichtkörper 2 mit magnetoresistivem Effekt versehen sein. In einem solchen Fall kann die antistatische Folie (leitfähige Folie) 6 bereitgestellt sein, um die untere Leitelektrode 31 mit einem anderen leitfähigen Körper elektrisch zu verbinden (zum Beispiel einem Masseanschluss, einem Erdleiter, oder dergleichen).
Bei der obigen Ausführungsform wird der Magnetsensor 110, bei dem das Element 1 mit magnetoresistivem Effekt zum Einsatz kommt, als Beispiel beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann das Element 1 mit magnetoresistivem Effekt gemäß der obigen Ausführungsform für verschiedene Produkte verwendet werden, die zum Gebiet der Spintronik gehören, zum Beispiel Magnetköpfe, MRAM, Spinmoment-Dioden, Spinmoment-Oszillatoren.
Bezugszeichenliste

1: Element mit magnetoresistivem Effekt
2: Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt
3: Leitelektrode
31: untere Leitelektrode
32: obere Leitelektrode
6: antistatische Folie (leitfähige Folie)
100: Positionsdetektionsvorrichtung

Claims

Element mit magnetoresistivem Effekt, aufweisend: einen Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt; eine untere Leitelektrode und eine obere Leitelektrode zur Zufuhr eines Stroms an den Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt; und eine Folie, die die untere Leitelektrode mit einem anderen leitfähigen Körper verbindet, und wobei das Element mit magnetoresistivem Effekt eine Vielzahl von Schichtkörpern mit magnetoresistivem Effekt, eine Vielzahl der unteren Leitelektroden, eine Vielzahl der oberen Leitelektroden aufweist, die die Vielzahl der Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt elektrisch in Reihe schaltet, wobei die Folie die Vielzahl der unteren Leitelektroden elektrisch miteinander verbindet.
Element mit magnetoresistivem Effekt nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der unteren Leitelektroden über die Folie maßgeblich in der gesamten Oberfläche elektrisch verbunden ist.
Element mit magnetoresistivem Effekt nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die untere Leitelektrode ein Schichtkörper ist, in dem zumindest eine erste leitfähige Schicht und eine zweite leitfähige Schicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, und die Folie die gleiche Art von leitfähigem Material wie die erste leitfähige Schicht beinhaltet.
Element mit magnetoresistivem Effekt nach Anspruch 3, wobei die Folie ein Oxid der gleichen Art leitfähigen Materials wie die erste leitfähige Schicht beinhaltet.
Element mit magnetoresistivem Effekt nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Widerstandswert der Folie höher ist als der Widerstandswert des Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt.
Element mit magnetoresistivem Effekt nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt ein TMR-Schichtkörper ist.
Positionsdetektionsvorrichtung, aufweisend: ein Magnetsensorteil, das ein Sensorsignal auf Grundlage von Änderungen in einem externen Magnetfeld ausgibt, die Bewegungen eines Bewegungskörpers zugeordnet sind; und ein Positionsdetektionsteil, das die Position des Bewegungskörpers auf Grundlage des Sensorsignals detektiert, das durch das Magnetsensorteil ausgegeben wird, wobei das Magnetsensorteil das Element mit magnetoresistivem Effekt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 beinhaltet.
Positionsdetektionsvorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Bewegungskörper ein Dreh-Bewegungskörper ist, der sich um eine vorgegebene Drehachse dreht, und das Positionsdetektionsteil die Drehposition des Dreh-Bewegungskörpers auf Grundlage des Sensorsignals detektiert, das von dem Magnetsensorteil ausgegeben wird.
Verfahren zur Herstellung eines Elements mit magnetoresistivem Effekt, das einen Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt und eine untere Leitelektrode und eine obere Leitelektrode zur Zufuhr eines Stroms an den Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt aufweist, wobei die untere Leitelektrode ein Schichtkörper ist, in dem zumindest eine erste leitfähige Schicht und eine zweite leitfähige Schicht in dieser Reihenfolge laminiert sind, umfassend: einen Schritt zur Bildung einer ersten leitfähigen Folie, die aus einem ersten leitfähigen Material besteht, um die erste leitfähige Schicht auszubilden; einen Schritt zur Bildung einer zweiten leitfähigen Folie, die aus einem zweiten leitfähigen Material besteht, auf der ersten leitfähigen Folie, um die zweite leitfähige Schicht auszubilden; einen Schritt zur Bildung der unteren Leitelektrode in einem Bereich zur Bildung der unteren Leitelektrode durch Fräsen einer laminierten Folie, in der zumindest eine erste leitfähige Folie und eine zweite leitfähige Folie laminiert sind; einen Schritt zur Bildung des Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt in einem Bereich zur Bildung des Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt, der auf der unteren Leitelektrode eingessetzt wird; und einen Schritt zur Bildung einer oberen Leitelektrode auf dem Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt, der in dem Bereich zur Bildung des Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt ausgebildet ist, wobei bei dem Schritt zur Bildung der unteren Leitelektrode die laminierte Folie gefräst wird, so dass zumindest ein Teil der ersten leitfähigen Folie in Bereichen verbleibt, die nicht der Bereich zur Bildung der unteren Leitelektrode sind, wodurch eine Folie, die die untere Leitelektrode mit einem anderen leitfähigen Körper elektrisch verbindet, gebildet wird.
Verfahren zur Herstellung eines Elements mit magnetoresistivem Effekt nach Anspruch 9, wobei das Element mit magnetoresistivem Effekt eine Vielzahl der Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt, und eine Vielzahl der unteren Leitelektroden und eine Vielzahl der oberen Leitelektroden aufweist, die die Vielzahl der Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt in Reihe schalten, bei dem Schritt zur Bildung des Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt der Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt in jedem der Vielzahl der Bereiche zur Bildung eines Schichtkörpers mit magnetoresistivem Effekt gebildet wird, die auf jeder der Vielzahl von unteren Leitelektroden eingestellt sind, bei dem Schritt zur Bildung der oberen Leitelektrode die Vielzahl der oberen Leitelektroden gebildet wird, so dass die Vielzahl der Schichtkörper mit magnetoresistivem Effekt in Reihe geschaltet sind, und bei dem Schritt zur Bildung der unteren Leitelektrode die laminierte Folie gefräst wird, so dass zumindest ein Teil der ersten leitfähigen Folie in Bereichen verbleibt, die nicht die Bereiche zur Bildung der unteren Leitelektrode sind, wodurch die Folie, die die Vielzahl von unteren Leitelektroden elektrisch miteinander verbindet, gebildet wird.