DE102022106912A1

DE102022106912A1 - Magnetsensor

Info

Publication number: DE102022106912A1
Application number: DE102022106912.5A
Authority: DE
Inventors: Daizo Endo; Akira Sakawaki
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2022-03-23
Publication date: 2022-09-29
Also published as: CN115128519A; US11821963B2; US20220308128A1; JP2022150856A

Abstract

Ein Magnetsensor 1 umfasst: ein nichtmagnetisches Substrat 10; und ein Sensitivelement 30, das auf dem Substrat 10 angeordnet ist. Das Sensitivelement 30 hat eine Längsrichtung und eine Querrichtung und weist eine uniaxiale magnetische Anisotropie in einer Richtung auf, die die Längsrichtung schneidet. Das Sensitivelement 30 ist so konfiguriert, dass es ein Magnetfeld durch einen magnetischen Impedanzeffekt erfasst. Das Sensitivelement 30 enthält eine Weichmagnetmaterialschicht 101, die aus einer amorphen Legierung auf Co-Basis besteht und eine Sättigungsmagnetisierung von 300 emu/cc oder mehr und 650 emu/cc oder weniger aufweist.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Magnetsensor.
Stand der Technik
Eine frühere Veröffentlichung im Stand der Technik offenbart ein Element mit magnetischem Impedanzeffekt, das Folgendes umfasst: einen Dünnschichtmagneten, der aus einem Film aus Hartmagnetmaterial besteht, der auf einem nichtmagnetischen Substrat gebildet ist; eine Isolierschicht, die den Dünnschichtmagneten bedeckt; und einen magnetoempfindlichen Teil, der aus einem oder mehreren rechteckigen Filmen aus Weichmagnetmaterial mit uniaxialer Anisotropie besteht, die auf der Isolierschicht gebildet sind (siehe Patentdokument 1).
Zitierliste
Patentliteratur
Patentdokument 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. 2008-249406
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Magnetsensor, der ein Sensitivelement enthält, um ein Magnetfeld durch einen magnetischen Impedanzeffekt zu erfassen, nutzt Impedanzänderungen relativ zum Magnetfeld. Um die Empfindlichkeit des Magnetsensors zu verbessern, ist es erforderlich, große Impedanzänderungen relativ zum Magnetfeld zu gewährleisten.
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zielen darauf ab, die Empfindlichkeit des Magnetsensors zu verbessern, der den magnetischen Impedanzeffekt nutzt.
Ein Magnetsensor gemäß bestimmten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst: ein nichtmagnetisches Substrat; und ein Sensitivelement, das auf dem Substrat angeordnet ist. Das Sensitivelement hat eine Längsrichtung und eine Querrichtung und weist eine uniaxiale magnetische Anisotropie in einer Richtung auf, die die Längsrichtung schneidet. Das Sensitivelement ist so konfiguriert, dass es ein Magnetfeld durch einen magnetischen Impedanzeffekt erfasst. Das Sensitivelement enthält eine Weichmagnetmaterialschicht, die aus einer amorphen Legierung auf Co-Basis besteht und eine Sättigungsmagnetisierung von 300 emu/cc oder mehr und 650 emu/cc oder weniger aufweist.
Die Weichmagnetmaterialschicht kann eine Sättigungsmagnetisierung von 300 emu/cc oder mehr und 550 emu/cc oder weniger aufweisen.
Die Weichmagnetmaterialschicht kann eine Sättigungsmagnetisierung von 300 emu/cc oder mehr und 450 emu/cc oder weniger aufweisen.
Ein Magnetsensor gemäß bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfasst: ein nichtmagnetisches Substrat; und ein Sensitivelement, das auf dem Substrat angeordnet ist. Das Sensitivelement hat eine Längsrichtung und eine Querrichtung und weist eine uniaxiale magnetische Anisotropie in einer Richtung auf, die die Längsrichtung schneidet. Das Sensitivelement ist so konfiguriert, dass es ein Magnetfeld durch einen magnetischen Impedanzeffekt erfasst. Das Sensitivelement enthält eine Weichmagnetmaterialschicht, die aus einer amorphen Legierung besteht, die 3 Atom-% Zr und 17 Atom-% oder mehr und weniger als 21 Atom-% Nb und als Rest Co enthält.
Die Weichmagnetmaterialschicht kann mehr als 17 Atom-% und weniger als 21 Atom-% Nb enthalten.
Die Weichmagnetmaterialschicht kann mehr als 18 Atom-% und weniger als 21 Atom-% Nb enthalten.
In den obigen Magnetsensoren kann das Sensitivelement mehrere Weichmagnetmaterialschichten und eine Magnetdomänenunterdrückungsschicht zwischen den mehreren Weichmagnetmaterialschichten enthalten. Die Magnetdomänenunterdrückungsschicht ist so konfiguriert, dass sie die Erzeugung von magnetischen Schließungsdomänen in den Weichmagnetmaterialschichten unterdrückt.
Das Sensitivelement kann mehrere Weichmagnetmaterialschichten und eine nichtmagnetische Leiterschicht zwischen den mehreren Weichmagnetmaterialschichten enthalten. Die Leiterschicht hat eine höhere Leitfähigkeit als die Weichmagnetmaterialschichten.
Das Sensitivelement kann mehrere Weichmagnetmaterialschichten und eine nichtmagnetische antiferromagnetische Kopplungsschicht zwischen den mehreren Weichmagnetmaterialschichten enthalten. Die antiferromagnetische Kopplungsschicht ist so konfiguriert, dass sie die Weichmagnetmaterialschichten antiferromagnetisch koppelt.
Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verbessern die Empfindlichkeit des Magnetsensors, der den magnetischen Impedanzeffekt nutzt.
Figurenliste
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Figuren näher beschrieben, wobei:

1A und 1B zeigen ein Beispiel eines Magnetsensors gemäß einer Ausführungsform, wobei 1A eine Draufsicht ist und 1B eine Querschnittsansicht entlang der Linie IB-IB in 1A ist;
2 zeigt die Beziehung zwischen einem in Längsrichtung eines empfindlichen Abschnitts eines Sensitivelements angelegten Magnetfeld und der Impedanz des Sensitivelements;
3 zeigt ein Beispiel für eine Messschaltung zur Messung einer Impedanzänderung;
Die 4A und 4B zeigen die Beziehungen zwischen dem Nb-Verhältnis und der Empfindlichkeit sowie dem anisotropen Magnetfeld, wobei 4A die Beziehung zur Empfindlichkeit und 4B die Beziehung zum anisotropen Magnetfeld darstellt;
5 zeigt die Beziehung zwischen dem Nb-Verhältnis und der Sättigungsmagnetisierung in einer Weichmagnetmaterialschicht;
6 zeigt die Beziehung zwischen der Sättigungsmagnetisierung und der Empfindlichkeit des Magnetsensors; und
7A bis 7C sind Querschnittsansichten einiger Modifikationen des Magnetsensors, wobei 7A einen Magnetsensor veranschaulicht, dessen empfindliche Abschnitte in dem Sensitivelement jeweils aus einer einzelnen Weichmagnetmaterialschicht bestehen, 7B einen Magnetsensor veranschaulicht, dessen empfindliche Abschnitte in dem Sensitivelement jeweils aus zwei Weichmagnetmaterialschichten bestehen, die eine Magnetdomänenunterdrückungsschicht sandwichartig einschließen, und 7C einen Magnetsensor veranschaulicht, dessen empfindliche Abschnitte in dem Sensitivelement jeweils aus zwei Weichmagnetmaterialschichten bestehen, die eine Leiterschicht sandwichartig einschließen.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (im Folgenden als „vorliegende Ausführungsform“ bezeichnet) wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
(Konfiguration eines Magnetsensors 1)
1A und 1B zeigen ein Beispiel eines Magnetsensors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wobei 1A eine Draufsicht ist und 1B eine Querschnittsansicht entlang der Linie IB-IB in 1A ist. In 1A entspricht die Richtung nach rechts auf der Papierseite der x-Richtung, die Richtung nach oben auf der Papierseite der y-Richtung und die Richtung, die aus der Papierseite herausführt, der z-Richtung. In 1B entspricht die rechte Richtung auf der Papierseite der x-Richtung, die Aufwärtsrichtung in der Seite entspricht der z-Richtung und die Richtung, die in die Papierseite hineinführt, entspricht der y-Richtung.
Wie in 1B gezeigt, umfasst der Magnetsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein nichtmagnetisches Substrat 10 und ein Sensitivelement 30, das auf dem Substrat 10 angeordnet ist und Weichmagnetmaterialschichten zur Erfassung eines Magnetfeldes enthält.
Eine Querschnittsstruktur des in 1B dargestellten Magnetsensors 1 wird in den folgenden Abschnitten näher erläutert.
Ein Weichmagnetmaterial ist ein sogenanntes Material mit niedriger Koerzitivfeldstärke, das durch ein äußeres Magnetfeld leicht magnetisierbar ist, aber nach Entfernen des äußeren Magnetfeldes schnell in einen nicht oder nur schwach magnetisierten Zustand zurückkehrt.
Unter Bezugnahme auf 1A wird eine planare Struktur des Magnetsensors 1 beschrieben. Der Magnetsensor 1 hat zum Beispiel eine viereckige ebene Form. Jede Seite der planaren Form des Magnetsensors 1 ist mehrere Millimeter lang. Beispielsweise beträgt die Länge in x-Richtung zwischen 4 mm und 6 mm und die Länge in y-Richtung zwischen 3 mm und 5 mm. Es ist zu beachten, dass die Größe der ebenen Form des Magnetsensors 1 beliebige andere Werte haben kann. Auch kann der Magnetsensor 1 jede andere ebene Form als Vierecke haben.
Das auf dem Substrat 10 angeordnete Sensitivelement 30 wird nun beschrieben. Das Sensitivelement 30 umfasst mehrere empfindliche Abschnitte 31, die jeweils eine streifenförmige, ebene Form mit Längs- und Querrichtungen aufweisen. In 1A entspricht die x-Richtung der Längsrichtung des Sensitivelements 30. Die mehreren empfindlichen Abschnitte 31 sind so angeordnet, dass ihre Längsrichtungen parallel zueinander verlaufen. Das Sensitivelement 30 umfasst: Verbindungsabschnitte 32, die jeweils benachbarte empfindliche Abschnitte 31 seriell in einem Schlangenmuster verbinden, und Anschlussabschnitte 33, die mit elektrischen Drähten für die elektrische Stromversorgung verbunden sind. Die empfindlichen Abschnitte 31 nehmen ein Magnetfeld oder Änderungen des Magnetfelds wahr, um einen magnetischen Impedanzeffekt zu erzeugen. Mit anderen Worten, das Magnetfeld oder jegliche Änderungen im Magnetfeld werden unter Verwendung von Änderungen in der Impedanz des Sensitivelements 30, in dem die empfindlichen Abschnitte 31 in Reihe geschaltet sind, gemessen. Im Folgenden kann die Impedanz des Sensitivelements 30 als Impedanz des Magnetsensors 1 bezeichnet werden.
Obwohl in 1A acht empfindliche Abschnitte 31 dargestellt sind, ist die Anzahl der empfindlichen Abschnitte 31 nicht auf acht beschränkt. Dementsprechend zeigt 1A eine gestrichelte Linie zwischen den vier empfindlichen Abschnitten 31 auf der Oberseite der Seite und den vier empfindlichen Abschnitten 31 auf der Unterseite der Seite, um anzuzeigen, dass die Anzahl der empfindlichen Abschnitte 31 nicht auf acht begrenzt ist.
Jeder Verbindungsabschnitt 32 ist zwischen den Enden der jeweiligen benachbarten empfindlichen Abschnitte 31 angeordnet, um die jeweiligen benachbarten empfindlichen Positionen 31 serienmäßig in einem Schlangenmuster zu verbinden.
Die Anschlussabschnitte 33 (Anschlussabschnitte 33a, 33b) sind an zwei jeweiligen Enden der empfindlichen Abschnitte 31 angeordnet, die nicht mit einem Verbindungsabschnitt 32 verbunden sind. Die Anschlussabschnitte 33 dienen als Kontaktflächen, die mit elektrischen Drähten für die Stromzufuhr verbunden werden. Die Anschlussabschnitte 33 können eine Größe haben, die den Anschluss der elektrischen Drähte ermöglicht. Während die Anschlussabschnitte 33 (Anschlussabschnitte 33a, 33b) auf der Seite von 1A auf der rechten Seite angeordnet sind, können beide Anschlussabschnitte 33 auf der linken Seite angeordnet sein, oder der eine und der andere der Anschlussabschnitte 33 können jeweils auf der rechten und linken Seite angeordnet sein.
Hier wird die Länge des empfindlichen Abschnitts 31 in Längsrichtung (x-Richtung) als Länge L definiert. Die Breite des empfindlichen Abschnitts 31 in Querrichtung wird als Breite W definiert. Der Abstand zwischen zwei benachbarten empfindlichen Abschnitten 31 wird als Abstand G definiert. Beispielsweise beträgt die Länge L des empfindlichen Abschnitts 31 zwischen 1 mm und 10 mm, die Breite W zwischen 10 µm und 150 µm und der Spalt G zwischen 10 µm und 150 µm. Man beachte, dass die Größe (Länge L, Breite W, Dicke usw.) jedes empfindlichen Abschnitts 31, die Anzahl der empfindlichen Abschnitte 31, der Spalt G zwischen den empfindlichen Abschnitten 31 und andere Parameter in Abhängigkeit von der Größe des zu erfassenden (d. h. zu messenden) Magnetfelds und anderen Faktoren festgelegt werden können. Es ist auch möglich, dass nur ein empfindlicher Abschnitt 31 vorgesehen wird.
In 1B wird nun ein Querschnitt des Magnetsensors 1 beschrieben. Das Substrat 10 besteht aus einem nichtmagnetischen Material. Beispiele für das Substrat 10 sind ein Oxid-Substrat wie Glas und Saphir, ein Halbleitersubstrat wie Silizium und ein Metallsubstrat wie Aluminium, rostfreier Stahl und ein mit Nickelphosphor beschichtetes Metall. Wenn das Substrat 10 eine hohe Leitfähigkeit aufweist, kann auf der Oberfläche des Substrats 10, auf der das Sensitivelement 30 angeordnet werden soll, eine Isolierschicht angebracht werden, die eine elektrische Isolierung zwischen dem Substrat 10 und dem Sensitivelement 30 bildet. Beispiele für Isolatoren, die die Isolatorschicht bilden, sind Oxide wie SiO₂, Al₂O₃ und TiO₂ sowie Nitride wie Si₃N₄ und AIN. Hier wird das Substrat 10 als Glassubstrat beschrieben.
Beispielsweise enthält das Sensitivelement 30 vier Weichmagnetmaterialschichten 101a, 101b, 101c, 101d in dieser Reihenfolge, von am nächsten zum am weitesten vom Substrat 10 entfernt. Zwischen den Weichmagnetmaterialschichten 101a und 101b enthält das Sensitivelement 30 eine Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102a, um die Erzeugung von magnetischen Abschlussdomänen in den Weichmagnetmaterialschichten 101a und 101b zu unterdrücken. Zwischen den Weichmagnetmaterialschichten 101c und 101d enthält das Sensitivelement 30 ferner eine Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102b, um die Erzeugung von Schließmagnetdomänen in den Weichmagnetmaterialschichten 101c und 101d zu unterdrücken. Das Sensitivelement 30 umfasst ferner eine Leiterschicht 103 zwischen den Weichmagnetmaterialschichten 101b und 101c, um den Widerstand (hier den elektrischen Widerstand) des Sensitivelements 30 zu verringern. Im Folgenden werden die Weichmagnetmaterialschichten 101a, 101b, 101c, 101d gemeinsam als Weichmagnetmaterialschichten 101 bezeichnet, sofern keine Unterscheidung erforderlich ist. Die Magnetdomänenunterdrückungsschichten 102a und 102b werden gemeinsam als Magnetdomänenunterdrückungsschichten 102 bezeichnet, sofern keine Unterscheidung erforderlich ist.
Jede Weichmagnetmaterialschicht 101 besteht aus einem Weichmagnetmaterial aus einer amorphen Legierung, das einen magnetischen Impedanzeffekt bewirkt. Die Weichmagnetmaterialschicht 101 hat zum Beispiel eine Dicke von 100 nm bis 1 µm. Die Weichmagnetmaterialschicht 101 des Sensitivelements 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform besteht aus einem Weichmagnetmaterial aus einer amorphen Legierung auf Co-Basis mit einer Sättigungsmagnetisierung von 300 emu/cc oder und 650 emu/cc oder weniger. Die Weichmagnetmaterialschichten 101 werden in den folgenden Abschnitten näher erläutert.
Als amorphe Legierung oder amorphes Metall wird hier jede Legierung oder jedes Metall bezeichnet, das eine Struktur ohne regelmäßige Anordnung der Atome wie in Kristallen aufweist und durch Sputtern oder ähnliche Verfahren gebildet wird.
Jede Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102 unterdrückt die Bildung magnetischer Schließungsdomänen in den entsprechenden oberen und unteren Weichmagnetmaterialschichten 101, die die Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102 einschließen.
Im Allgemeinen werden in den Weichmagnetmaterialschichten 101 oft mehrere magnetische Domänen mit unterschiedlichen Magnetisierungsrichtungen gebildet. Dies führt zur Bildung von magnetischen Schließungsdomänen, die eine ringförmige Magnetisierungsrichtung aufweisen. Wenn ein externes Magnetfeld zunimmt, bewegen sich die Wände der magnetischen Domänen. Infolgedessen vergrößert sich ein Bereich der magnetischen Domäne, dessen Magnetisierungsrichtung mit der Richtung des externen Magnetfeldes übereinstimmt, während ein Bereich der magnetischen Domäne, dessen Magnetisierungsrichtung der Richtung des externen Magnetfeldes entgegengesetzt ist, abnimmt. Wenn das äußere Magnetfeld weiter zunimmt, findet eine Magnetisierungsrotation in der magnetischen Domäne statt, deren Magnetisierungsrichtung sich von der Richtung des äußeren Magnetfeldes unterscheidet, wobei die Magnetisierungsrichtung dieser Domäne in dieselbe Richtung wie das äußere Magnetfeld ausgerichtet ist. Schließlich verschwindet die magnetische Domänenwand, die zwischen benachbarten magnetischen Domänen bestanden hat, und die benachbarten magnetischen Domänen vereinigen sich zu einer magnetischen Domäne (einer einzigen magnetischen Domäne). Mit anderen Worten kommt es bei der Bildung der magnetischen Schließungsdomänen aufgrund der Veränderungen des äußeren Magnetfelds zu einem Barkhausen-Effekt, bei dem sich die Wände der magnetischen Domänen, die die magnetischen Schließungsdomänen bilden, schrittweise und diskontinuierlich bewegen. Die diskontinuierlichen Bewegungen der magnetischen Domänenwände würden im Magnetsensor 1 Rauschen erzeugen, das den S/N-Wert des vom Magnetsensor 1 erhaltenen Ausgangs verringern kann. Jede Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102 unterdrückt die Bildung mehrerer magnetischer Domänen mit kleinen Flächen in den entsprechenden Weichmagnetmaterialschichten 101 auf und unter der Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102. Dies unterdrückt die Bildung der Schließungsmagnetdomänen, was wiederum das Rauschen unterdrückt, das andernfalls durch diskontinuierliche Bewegungen der Magnetdomänenwände erzeugt werden könnte. Man beachte, dass die Magnetdomänenunterdrückungsschichten 102 zumindest dazu dienen können, die Anzahl der gebildeten Magnetdomänen zu verringern, d. h. die Größe jeder Magnetdomäne im Vergleich zu einem Fehlen der Magnetdomänenunterdrückungsschichten 102 zu erhöhen.
Beispiele für Materialien für diese Magnetdomänenunterdrückungsschichten 102 sind nichtmagnetische Materialien wie Ru und SiO₂ und nichtmagnetische amorphe Metalle wie CrTi, AITi, CrB, CrTa und CoW. Die Magnetdomänenunterdrückungsschichten 102 haben eine Dicke von beispielsweise 10 nm bis 100 nm.
Die Leiterschicht 103 verringert den Widerstand des Sensitivelements 30. Insbesondere ist die Leiterschicht 103 leitfähiger als die Weichmagnetmaterialschichten 101 und verringert den Widerstand des Sensitivelements 30 im Vergleich zu einer Abwesenheit der Leiterschicht 103. Das Magnetfeld oder jegliche Änderungen im Magnetfeld, die durch das Sensitivelement 30 erfasst werden, werden als eine Änderung der Impedanz (im Folgenden als Impedanz Z bezeichnet) gemessen, wenn ein Wechselstrom zwischen den beiden Anschlussabschnitten 33a, 33b fließt. Im Folgenden wird eine solche Änderung der Impedanz Z als ΔZ bezeichnet. In diesem Zusammenhang entspricht eine höhere Frequenz des angelegten Wechselstroms einer größeren Änderungsrate der Impedanz Z im Verhältnis zur Änderung des äußeren Magnetfelds (im Folgenden als ΔH bezeichnet). Im Folgenden wird eine solche Änderungsrate der Impedanz Z relativ zu ΔH als Impedanzänderungsrate ΔZ/ΔH bezeichnet. Erhöht man jedoch die Frequenz des Wechselstroms in Abwesenheit der Leiterschicht 103, würde die Impedanzänderungsrate ΔZ/ΔH aufgrund der schwebenden Kapazität des Magnetsensors 1 abnehmen. Genauer gesagt, unter der Annahme, dass der Widerstand des Sensitivelements 30 R ist, die schwebende Kapazität C ist und das Sensitivelement 30 eine Parallelschaltung des Widerstands R und der schwebenden Kapazität C ist, kann eine Relaxationsfrequenz fo des Magnetsensors 1 durch den folgenden Ausdruck (1) ausgedrückt werden.
[Ausdruck 1] $f_{0} = \frac{1}{2 π R C}$
Wie aus Ausdruck (1) ersichtlich ist, entspricht eine größere schwebende Kapazität C einer kleineren Relaxationsfrequenz fo. Wenn also die Frequenz des Wechselstroms höher ist als die Relaxationsfrequenz fo, würde die Impedanzänderungsrate ΔZ/ΔH abnehmen. Um dies zu vermeiden, ist die Leiterschicht 103 vorgesehen, um den Widerstand R des Sensitivelements 30 zu verringern und dadurch die Relaxationsfrequenz fo zu erhöhen.
Die Leiterschicht 103 besteht vorzugsweise aus einem hochleitfähigen Metall oder einer hochleitfähigen Legierung, und noch bevorzugter aus einem hochleitfähigen und nichtmagnetischen Metall oder einer nichtmagnetischen Legierung. Beispiele für Materialien für die Leiterschicht 103 sind Metalle wie AI, Cu, Ag und Au. Die Leiterschicht 103 hat eine Dicke von z.B. 10 nm bis 1 µm. Die Leiterschicht 103 kann zumindest dazu dienen, den Widerstand des Sensitivelements 30 im Vergleich zu einer Abwesenheit der Leiterschicht 103 zu verringern.
Die obere und die untere Weichmagnetmaterialschicht 101, die die entsprechende Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102 einschließen, und die obere und die untere Weichmagnetmaterialschicht 101, die die Leiterschicht 103 einschließen, sind antiferromagnetisch miteinander gekoppelt (AFC). Die antiferromagnetische Kopplung der unteren und oberen Weichmagnetmaterialschichten 101 unterdrückt ein entmagnetisierendes Feld und trägt zur Verbesserung der Empfindlichkeit des Magnetsensors 1 bei.
Der Magnetsensor 1 wird wie folgt hergestellt.
Zunächst wird ein Fotolackmuster, das Teile der Oberfläche des Substrats 10 mit Ausnahme von Teilen, die der planaren Form des Sensitivelements 30 entsprechen, abdeckt, auf dem Substrat 10 unter Verwendung einer bekannten Fotolithografietechnik gebildet. Dann werden die Weichmagnetmaterialschicht 101a, die Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102a, die Weichmagnetmaterialschicht 101b, die Leiterschicht 103, die Weichmagnetmaterialschicht 101c, die Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102b und die Weichmagnetmaterialschicht 101d in dieser Reihenfolge auf dem Substrat 10 abgeschieden, wobei beispielsweise ein Sputterverfahren verwendet wird. Dann werden Teile der Weichmagnetmaterialschicht 101a, der Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102a, der Weichmagnetmaterialschicht 101b, der Leiterschicht 103, der Weichmagnetmaterialschicht 101c, Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102b und der Weichmagnetmaterialschicht 101d, die auf dem Photoresist abgeschieden sind, zusammen mit dem Photoresist entfernt. Als Ergebnis verbleibt auf dem Substrat 10 ein Laminat, das aus der Weichmagnetmaterialschicht 101a, der Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102a, der Weichmagnetmaterialschicht 101b, der Leiterschicht 103, der Weichmagnetmaterialschicht 101c, der Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102b und der Weichmagnetmaterialschicht 101d besteht, die in die ebene Form des Sensitivelements 30 geformt ist. Mit anderen Worten wird das Sensitivelement 30 gebildet.
Die Weichmagnetmaterialschichten 101 weisen eine uniaxiale magnetische Anisotropie in einer Richtung auf, die die Längsrichtung schneidet, z. B. die Querrichtung (y-Richtung in 1A). Man beachte, dass die Richtung, die die Längsrichtung schneidet, eine Richtung sein kann, die einen Winkel von mehr als 45 Grad und 90 Grad oder weniger in Bezug auf die Längsrichtung aufweist. Die Vermittlung der uniaxialen magnetischen Anisotropie kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das auf dem Substrat 10 gebildete Sensitivelement 30 einer Wärmebehandlung bei 400°C in einem rotierenden Magnetfeld von 3 kG (0,3T) (Wärmebehandlung im rotierenden Magnetfeld) und einer anschließenden Wärmebehandlung bei 400°C in einem statischen Magnetfeld von 3 kG (0,3T) (Wärmebehandlung im statischen Magnetfeld) unterzogen wird. Die Vermittlung der uniaxialen magnetischen Anisotropie kann mit Hilfe eines Magnetron-Sputterverfahrens während der Abscheidung der Weichmagnetmaterialschichten 101, die das Sensitivelement 30 bilden, anstelle der Wärmebehandlung in dem rotierenden Magnetfeld und der Wärmebehandlung in dem statischen Magnetfeld erfolgen. Mit anderen Worten verleiht das Magnetfeld, das von den im Magnetron-SputterVerfahren verwendeten Magneten erzeugt wird, den Weichmagnetmaterialschichten 101 gleichzeitig mit ihrer Abscheidung die uniaxiale magnetische Anisotropie.
Bei dem obigen Herstellungsverfahren werden die Verbindungsabschnitte 32 und die Anschlussabschnitte 33 zusammen mit den empfindlichen Abschnitten 31 als ein einziges Stück geformt. Man beachte, dass die Verbindungsabschnitte 32 und die Anschlussabschnitte 33 aus einem leitfähigen Metall wie AI, Cu, Ag oder Au hergestellt werden können. Alternativ kann ein leitfähiges Metall wie AI, Cu, Ag oder Au auf die Verbindungsabschnitte 32 und die Anschlussabschnitte 33 laminiert werden, die zusammen mit den empfindlichen Abschnitten 31 als ein einziges Stück ausgebildet sind.
(Vorgänge des Sensitivelements 30)
Die Funktionen des Sensitivelements 30 werden nun beschrieben. 2 zeigt die Beziehung zwischen einem Magnetfeld H, das in der Längsrichtung (x-Richtung in 1A) des empfindlichen Abschnitts 31 des Sensitivelements 30 angelegt wird, und der Impedanz Z des Sensitivelements 30. In 2 stellt die horizontale Achse das Magnetfeld H und die vertikale Achse die Impedanz Z dar. Man beachte, dass die Impedanz Z gemessen wird, indem ein Wechselstrom zwischen den in 1A dargestellten Anschlussabschnitten 33a, 33b des Sensitivelements 30 fließt.
Wie in 2 gezeigt, steigt die Impedanz Z des Sensitivelements 30 mit einer Zunahme des in Längsrichtung des empfindlichen Abschnitts 31 angelegten Magnetfelds H. Sobald das angelegte Magnetfeld H größer wird als ein anisotropes Magnetfeld Hk, beginnt die Impedanz Z des Sensitivelements 30 zu sinken. Durch die Verwendung eines Abschnitts, in dem der Betrag der Änderung ΔZ der Impedanz Z relativ zum Betrag der Änderung ΔH des Magnetfelds H groß ist, d.h. eines Abschnitts, in dem die Impedanzänderungsrate ΔZ/ΔH innerhalb des Bereichs, wo das angelegte Magnetfeld H kleiner als das anisotrope Magnetfeld Hk ist, steil (groß) ist, kann eine geringe Änderung des Magnetfelds H als der Betrag der Änderung ΔZ der Impedanz Z extrahiert werden. In 2 wird die Mitte des Teils des Magnetfelds H, in dem die Impedanzänderungsrate ΔZ/ΔH groß ist, als Magnetfeld Hb bezeichnet. Das heißt, der Betrag der Änderung ΔH des Magnetfeldes H im oder in der Nähe des Magnetfeldes Hb (in dem durch eine doppelte Pfeillinie in 2 dargestellten Bereich) kann mit hoher Genauigkeit gemessen werden. Hier ist ein Wert, der durch Division eines Betrags der Impedanzänderung Zmax pro Magnetfeldeinheit in dem Bereich, in dem der Betrag der Änderung ΔZ der Impedanz Z am steilsten ist (die Impedanzänderungsrate ΔZ/ΔH ist am größten), d. h. in dem Magnetfeld Hb durch die Impedanz Z in dem Magnetfeld Hb (im Folgenden als Impedanz Zb bezeichnet) erhalten wird, die Empfindlichkeit (Zmax/Zb). Eine höhere Empfindlichkeit Zmax/Zb führt zu einem größeren magnetischen Impedanzeffekt, der die Messung des Magnetfeldes oder von Änderungen des Magnetfeldes erleichtert. Mit anderen Worten entspricht eine steilere Änderung der Impedanz Z im Verhältnis zum Magnetfeld H einer höheren Empfindlichkeit Zmax/Zb. In diesem Zusammenhang gilt: Je kleiner das anisotrope Magnetfeld Hk ist, desto besser. Mit anderen Worten ist die Empfindlichkeit Zmax/Zb des Magnetsensors 1 vorzugsweise höher, und in diesem Zusammenhang ist das anisotrope Magnetfeld Hk vorzugsweise kleiner. Das Magnetfeld Hb wird manchmal auch als Vormagnetisierungsfeld bezeichnet. Nachfolgend wird das Magnetfeld Hb als Vormagnetisierungsfeld Hb bezeichnet.
(Verfahren zur Messung der Empfindlichkeit Zmax/Zb)
3 zeigt ein Beispiel für eine Messschaltung zur Messung der Impedanzänderung. Die Messschaltung ist eine Brückenschaltung 50. Die Brückenschaltung 50 umfasst die Klemmen A, B, C, D. Eine Impedanz zwischen den Klemmen A und B, zwischen den Klemmen C und D und zwischen den Klemmen D und A ist auf die Impedanz Z eingestellt. Nehmen wir an, dass eine Probe S mit einer variierenden Impedanz zwischen den Klemmen B und C platziert ist. Das heißt, drei der vier Seiten, die die Brücke bilden, sind so eingestellt, dass sie die Impedanz Z haben, und die Probe S ist auf der restlichen Seite platziert. Eine Wechselstromquelle P, die Wechselströme liefert, ist zwischen den Klemmen A und C angeschlossen. Zwischen den Klemmen A und C liegt eine Spannung Vin an. In der Brückenschaltung 50 wird eine Spannung ΔV zwischen den Klemmen B und D gemessen.
Nehmen wir an, dass sich die Impedanz der Probe S von Z zu Z + ΔZ ändert. Wenn die Probe S die Impedanz Z hat, haben die vier Seiten der Brückenschaltung 50 die Impedanz Z. Dementsprechend befindet sich die Brückenschaltung 50 im Gleichgewicht, und zwischen den Anschlüssen B und D wird keine Spannung erzeugt, d. h. ΔV ist 0 V. Wenn die Probe S dagegen die Impedanz Z + ΔZ hat, ist ΔV ΔZ/(4Z) × Vin (ΔV ≈ ΔZ/(4Z) × Vin).
Unter der Annahme, dass es sich bei der Probe S um den Magnetsensor 1 handelt und das Vormagnetisierungsfeld Hb angelegt ist, entspricht der obige Wert ΔZ/Z bei ΔH = 1 der Empfindlichkeit Zmax/Zb (ΔZ/Z = Zmax/Zb). Auf diese Weise wird die Empfindlichkeit Zmax/Zb des Magnetsensors 1 mit Hilfe der Brückenschaltung 50 gemessen. Es ist zu beachten, dass die Empfindlichkeit Zmax/Zb des Magnetsensors 1 auch auf andere Weise als mit der Brückenschaltung 50 gemessen werden kann.
(Verhältnis zwischen dem Nb-Verhältnis und der Empfindlichkeit Zmax/Zb)
Wie in Patentdokument 1 beschrieben, wurde Co₈₅Nb₁₂Zr₃, das 12 Atom-% Nb und 3 Atom-% Zr und als Rest Co enthält (was als Co12Nb3Zr bezeichnet werden kann), als Weichmagnetmaterial verwendet, um die Weichmagnetmaterialschichten 101 des Magnetsensors 1 unter Verwendung des magnetischen Impedanzeffekts zu bilden. Die vorliegenden Erfinder haben jedoch festgestellt, dass eine Erhöhung des Nb-Verhältnisses die Empfindlichkeit Zmax/Zb verbessert. Im Folgenden wird die Schreibweise „CoNbZr“ verwendet, wenn die jeweiligen Verhältnisse von Co, Nb und Zr nicht beschrieben sind.
4A und 4B zeigen die Beziehungen zwischen dem Nb-Verhältnis, der Empfindlichkeit Zmax/Zb und dem anisotropen Magnetfeld Hk, wobei 4A die Beziehung zur Empfindlichkeit Zmax/Zb und 4B die Beziehung zum anisotropen Magnetfeld Hk veranschaulicht. In 4A stellt die horizontale Achse das Nb-Verhältnis (Atom-%) dar, und die vertikale Achse die Empfindlichkeit Zmax/Zb (/Oe). In 4B steht die horizontale Achse für das Nb-Verhältnis (Atom-%) und die vertikale Achse für das anisotrope Magnetfeld Hk (Oe).
In diesem Beispiel hatte der Magnetsensor 1 vierundzwanzig empfindliche Abschnitte 31 in dem Sensitivelement 30, wobei jeder empfindliche Abschnitt 31 eine Länge L von 4 mm und eine Breite W von 100 µm hatte und der Spalt G zwischen den empfindlichen Abschnitten 31 50 µm betrug.
In diesem Beispiel wurden die Weichmagnetmaterialschichten 101a, 101b, 101c, 101d (siehe 1B) aus CoNbZr, einer amorphen Legierung auf Co-Basis, hergestellt. Der Nb-Anteil wurde zwischen 12, 17, 18, 19 und 20 Atom-% variiert. Der Zr-Anteil wurde auf 3 Atom-% festgelegt. Mit anderen Worten wurde der Co-Anteil entsprechend der Erhöhung des Nb-Anteils verringert. Jede der Weichmagnetmaterialschichten 101a, 101b, 101c, 101d war 500 nm dick.
In diesem Beispiel wurden die Magnetdomänenunterdrückungsschichten 102a, 102b (siehe 1B) aus CrTi mit einem Atomverhältnis von 1 : 1 hergestellt. Jede der Magnetdomänenunterdrückungsschichten 102a, 102b war 25 nm dick.
In diesem Beispiel wurde die Leiterschicht 103 (siehe 1B) aus Ag hergestellt. Die Leiterschicht 103 war 400 nm dick.
Wie in 4A dargestellt, verbessert die Erhöhung des Nb-Verhältnisses die Empfindlichkeit Zmax/Zb. Wie in 4B gezeigt, verringert die Erhöhung des Nb-Verhältnisses das anisotrope Magnetfeld Hk. Mit anderen Worten führt eine solche Verringerung des anisotropen Magnetfelds Hk zu einer steileren Änderung der Impedanz Z im Verhältnis zum Magnetfeld H. Dies ist eine wahrscheinliche Ursache für die Verbesserung der Empfindlichkeit Zmax/Zb.
(Beziehung zwischen dem Nb-Verhältnis und der Sättigungsmagnetisierung Ms)
5 zeigt die Beziehung zwischen dem Nb-Verhältnis und der Sättigungsmagnetisierung Ms in der Weichmagnetmaterialschicht 101. In 5 stellt die horizontale Achse das Nb-Verhältnis (Atom-%) und die vertikale Achse die Sättigungsmagnetisierung Ms (emu/cc) dar. In diesem Beispiel wurde die Sättigungsmagnetisierung Ms gemessen, indem die Weichmagnetmaterialschicht 101 auf dem Substrat 10 aufgebracht wurde. Der Zustand, in dem die magnetischen Domänenwände aufgrund eines Magnetfeldes verschwunden sind, wird als Sättigungsmagnetisierung bezeichnet. Die Magnetisierung im gesättigten Zustand wird als Sättigungsmagnetisierung Ms bezeichnet.
5 zeigt eine amorphe Legierung auf Co-Basis, die als CoFeCrMnSiB (durch den weißen Kreis dargestellt) bezeichnet wird, zusätzlich zu CoNbZr (durch die schwarzen Kreise dargestellt). Man beachte, dass CoFeCrMnSiB 1,4 Atom-% Fe, 13,8 Atom-% Si, 3,6 Atom-% Mn, 5 Atom-% Cr und 9,5 Atom-% B enthält, wobei der Rest aus Co besteht. Das heißt, CoFeCrMnSiB dieses Beispiels ist Co_66,7Fe_1,4Cr₅Mn_3,6Si_13,8B_9,5 (das als Co1,4Fe5Cr3,6Mn13,8Si9,5B bezeichnet werden kann).
5 zeigt auch CoNbZr mit einem Nb-Verhältnis von 21 Atom-%.
Wie in 5 gezeigt, nimmt die Sättigungsmagnetisierung Ms von CoNbZr mit steigendem Nb-Verhältnis ab, was bedeutet, dass die Magnetisierung durch das Magnetfeld leichter gesättigt wird. Die Sättigungsmagnetisierung Ms von CoFeCrMnSiB beträgt 390 emu/cc, was nahe an der von CoNbZr mit einem Nb-Verhältnis von 19 Atom-% (421 emu/cc) und der von CoNbZr mit einem Nb-Verhältnis von 20 Atom-% (365 emu/cc) liegt.
Die Sättigungsmagnetisierung Ms von CoNbZr mit einem Nb-Anteil von 21 Atom-% beträgt nur 284 emu/cc. Als dieses CoNbZr für den Magnetsensor 1 verwendet wurde, war das anisotrope Magnetfeld Hk so klein, dass der Magnetsensor 1 nicht wie vorgesehen funktionierte. Eine wahrscheinliche Ursache dafür ist, dass es schwierig ist, die uniaxiale Anisotropie zu vermitteln, wenn die Sättigungsmagnetisierung Ms zu klein ist.
(Beziehung zwischen der Sättigungsmagnetisierung Ms und der Empfindlichkeit Zmax/Zb)
6 zeigt die Beziehung zwischen der Sättigungsmagnetisierung Ms und der Empfindlichkeit Zmax/Zb des Magnetsensors 1. In 6 stellt die horizontale Achse die Sättigungsmagnetisierung Ms (emu/cc) und die vertikale Achse die Empfindlichkeit Zmax/Zb (/Oe) dar. 6 zeigt CoNbZr (dargestellt durch die schwarzen Kreise) mit verschiedenen Nb-Verhältnissen (Atom-%) und CoFeCrMnSiB (dargestellt durch den weißen Kreis) wie oben beschrieben. Das Nb-Verhältnis (Atom-%) der einzelnen CoNbZr ist in Klammern angegeben. Darüber hinaus hat der Magnetsensor 1 mit CoFeCrMnSiB die in 1 gezeigte Struktur; allerdings war jede der Weichmagnetmaterialschichten 101a, 101b, 101c, 101d 250 nm dick.
Wie in 6 gezeigt, verbessert sich die Empfindlichkeit Zmax/Zb, wenn die Sättigungsmagnetisierung Ms 300 emu/cc oder größer und 650 emu/cc oder kleiner ist, im Vergleich dazu, wenn die Sättigungsmagnetisierung Ms 801 emu/cc mit einem Nb-Verhältnis von 12 Atom-% ist. Dies gilt nicht nur, wenn die Weichmagnetmaterialschichten 101 aus CoNbZr bestehen, sondern auch, wenn die Weichmagnetmaterialschichten 101 aus CoFeCrMnSiB hergestellt sind. Diese Tatsachen zeigen, dass sich die Empfindlichkeit Zmax/Zb des Magnetsensors 1, der den magnetischen Impedanzeffekt nutzt, verbessert, wenn die Sättigungsmagnetisierung Ms der Weichmagnetmaterialschichten 101 auf Co-Basis 300 emu/cc oder größer und 650 emu/cc oder kleiner ist. Die Formulierung „auf Co basierend“ bedeutet, dass der Co-Anteil 60 Atom-% oder mehr beträgt. Wie oben beschrieben wäre das anisotrope Magnetfeld Hk zu klein, wenn die Sättigungsmagnetisierung Ms weniger als 300 emu/cc beträgt, was unerwünscht ist.
Wie in 4B gezeigt, nimmt das anisotrope Magnetfeld Hk weiter ab, wenn das Nb-Verhältnis größer als 17 Atom-% ist. Wie in 6 gezeigt, ist die Sättigungsmagnetisierung Ms kleiner oder gleich 550 emu/cc, wenn der Nb-Anteil größer als 17 Atom-% ist. Daher ist es bevorzugt, die Weichmagnetmaterialschichten 101 auf Co-Basis zu verwenden, die eine Sättigungsmagnetisierung Ms von 300 emu/cc oder mehr und 550 emu/cc oder weniger aufweisen. Wie in 6 gezeigt, steigt die Empfindlichkeit Zmax/Zb weiter an, wenn die Sättigungsmagnetisierung Ms kleiner oder gleich 450 emu/cc ist. Daher ist es noch bevorzugter, die Weichmagnetmaterialschichten 101 auf Co-Basis zu verwenden, die eine Sättigungsmagnetisierung Ms von 300 emu/cc oder mehr und 450 emu/cc oder weniger aufweisen.
Vorzugsweise sollte das Nb-Verhältnis in CoNbZr größer als oder gleich 17 Atom-% und kleiner als 21 Atom-% sein. Wie oben beschrieben, ist das Nb-Verhältnis von 21 Atom-% oder mehr unerwünscht, weil das anisotrope Magnetfeld Hk bei einem solchen Nb-Verhältnis zu klein wäre. Wie in 4B gezeigt, nimmt das anisotrope Magnetfeld Hk weiter ab, wenn das Nb-Verhältnis größer als 17 Atom-% ist. Daher ist es bevorzugt, dass das Nb-Verhältnis größer als 17 Atom-% und kleiner als 21 Atom-% ist. Wie in 6 gezeigt, steigt die Empfindlichkeit Zmax/Zb weiter an, wenn das Nb-Verhältnis größer als 18 Atom-% ist. Daher ist es noch bevorzugter, dass das Nb-Verhältnis größer als 18 Atom-% und kleiner als 21 Atom-% ist.
(Modifikationen)
7A bis 7C sind Querschnittsansichten einiger Modifikationen des Magnetsensors 1. 7A zeigt einen Magnetsensor 2, dessen empfindliche Abschnitte 31 im Sensitivelement 30 jeweils aus einer einzigen Weichmagnetmaterialschicht 101 bestehen. 7B zeigt einen Magnetsensor 3, dessen empfindliche Abschnitte 31 im Sensitivelement 30 jeweils aus zwei Weichmagnetmaterialschichten 101 bestehen, die eine Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102 einschließen. 7C zeigt einen Magnetsensor 4, dessen empfindliche Abschnitte 31 im Sensitivelement 30 jeweils aus zwei Weichmagnetmaterialschichten 101 bestehen, die eine Leiterschicht 103 einschließen. In den 7A bis 7C sind ähnliche Teile wie die des in 1 gezeigten Magnetsensors 1 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Jeder empfindliche Abschnitt 31 kann wie in 7A gezeigt aus einer einzelnen Weichmagnetmaterialschicht 101 bestehen, wie in 7B gezeigt aus zwei Weichmagnetmaterialschichten 101 bestehen, die die Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102 sandwichartig einschließen, oder wie in 7C gezeigt aus zwei Weichmagnetmaterialschichten 101 bestehen, die die Leiterschicht 103 sandwichartig einschließen. Alternativ kann jeder empfindliche Abschnitt 31 aus drei oder mehr Weichmagnetmaterialschichten 101 zusammengesetzt sein.
Die Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102 in 7B kann durch eine antiferromagnetische Kopplungsschicht ersetzt werden, die die oberen und unteren Weichmagnetmaterialschichten 101 antiferromagnetisch koppelt. Auch die Magnetdomänenunterdrückungsschichten 102a, 102b des in 1B dargestellten Magnetsensors 1 können durch antiferromagnetische Kopplungsschichten ersetzt werden. Wie oben beschrieben, unterdrückt die Magnetdomänenunterdrückungsschicht 102 die Erzeugung der magnetischen Abschlussdomänen und koppelt die entsprechenden oberen und unteren Weichmagnetmaterialschichten 101 antiferromagnetisch. Die antiferromagnetische Kopplungsschicht ist nicht in der Lage, die Erzeugung der magnetischen Schließungsdomänen zu unterdrücken, oder hat eine schlechte Fähigkeit, die Erzeugung der magnetischen Schließungsdomänen zu unterdrücken. Das Vorsehen der antiferromagnetischen Kopplungsschicht bewirkt, dass die entsprechenden oberen und unteren Weichmagnetmaterialschichten 101 antiferromagnetisch miteinander gekoppelt sind, was ein entmagnetisierendes Feld unterdrückt und somit die Empfindlichkeit Zmax/Zb des Magnetsensors verbessert. Beispiele für Materialien für eine solche antiferromagnetische Kopplungsschicht sind Ru oder eine Ru-Legierung.
Der empfindliche Abschnitt 31 kann mehrere Schichten umfassen, darunter die Magnetdomänenunterdrückungsschicht(en) 102, die Leiterschicht(en) 103 und die antiferromagnetische(n) Kopplungsschicht(en).
Die Magnetsensoren 1 bis 4 können zwischen dem Substrat 10 und dem Sensitivelement 30 einen Magneten enthalten, der aus einer Schicht aus Hartmagnetmaterial besteht (im Folgenden als „Dünnschichtmagnet“ bezeichnet), um das Vormagnetisierungsfeld Hb anzulegen (siehe 2). Das Hartmagnetmaterial bezieht sich auf ein sogenanntes Material mit hoher Koerzitivfeldstärke, das, sobald es durch ein äußeres Magnetfeld magnetisiert wird, seinen magnetisierten Zustand auch nach Entfernen des äußeren Magnetfeldes beibehält. Der Dünnschichtmagnet kann so beschaffen sein, dass ein magnetischer Fluss von den Magnetpolen N, S in die Längsrichtung der empfindlichen Abschnitte 31 des Sensitivelements 30 verläuft. Bei Vorhandensein des Dünnschichtmagneten zwischen dem Substrat 10 und dem Sensitivelement 30 können das Substrat 10 und der Dünnschichtmagnet gemeinsam als ein Substrat betrachtet werden.
Die vorstehende Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht beabsichtigt, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die genauen Formen offenbart zu begrenzen. Es ist offensichtlich, dass viele Modifikationen und Variationen für Fachleute auf dem Gebiet der Technik offensichtlich sind, ohne dass der Umfang und der Geist der vorliegenden Erfindung verlassen werden. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Erfindung und ihre praktischen Anwendungen bestmöglich zu erläutern und dadurch andere Fachleute in die Lage zu versetzen, die Erfindung für verschiedene Ausführungsformen und mit den verschiedenen Modifikationen zu verstehen, die für die jeweilige in Betracht gezogene Verwendung geeignet sind. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die folgenden Ansprüche und ihre Entsprechungen definiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008249406 [0003]

Claims

Magnetsensor, enthaltend: ein nichtmagnetisches Substrat; und ein auf dem Substrat angeordnetes Sensitivelement, wobei das Sensitivelement eine Längsrichtung und eine Querrichtung aufweist, das Sensitivelement eine uniaxiale magnetische Anisotropie in einer die Längsrichtung schneidenden Richtung aufweist, das Sensitivelement so konfiguriert ist, dass es ein Magnetfeld durch einen magnetischen Impedanzeffekt erfasst, das Sensitivelement eine Weichmagnetmaterialschicht aus einer auf Co basierenden amorphen Legierung enthält und die Weichmagnetmaterialschicht eine Sättigungsmagnetisierung von 300 emu/cc oder mehr und 650 emu/cc oder weniger aufweist.
Magnetsensor nach Anspruch 1, wobei die Weichmagnetmaterialschicht eine Sättigungsmagnetisierung von 300 emu/cc oder mehr und 550 emu/cc oder weniger aufweist.
Magnetsensor nach Anspruch 2, wobei die Weichmagnetmaterialschicht eine Sättigungsmagnetisierung von 300 emu/cc oder mehr und 450 emu/cc oder weniger aufweist.
Magnetsensor, enthaltend: ein nichtmagnetisches Substrat; ein auf dem Substrat angeordnetes Sensitivelement, wobei das Sensitivelement eine Längsrichtung und eine Querrichtung aufweist, das Sensitivelement eine uniaxiale magnetische Anisotropie in einer die Längsrichtung schneidenden Richtung aufweist, das Sensitivelement so konfiguriert ist, dass es ein Magnetfeld durch einen magnetischen Impedanzeffekt erfasst, und das Sensitivelement eine Weichmagnetmaterialschicht aus einer amorphen Legierung enthält, die 3 Atom-% Zr und 17 Atom-% oder mehr und weniger als 21 Atom-% Nb und als Rest Co enthält.
Magnetsensor nach Anspruch 4, wobei die Weichmagnetmaterialschicht mehr als 17 Atom-% und weniger als 21 Atom-% Nb enthält.
Magnetsensor nach Anspruch 5, wobei die Weichmagnetmaterialschicht mehr als 18 Atom-% und weniger als 21 Atom-% Nb enthält.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Sensitivelement eine Vielzahl von Weichmagnetmaterialschichten enthält und das Sensitivelement eine Magnetdomänenunterdrückungsschicht zwischen der Vielzahl der Weichmagnetmaterialschichten enthält, wobei die Magnetdomänenunterdrückungsschicht so konfiguriert ist, dass sie die Erzeugung von magnetischen Schließdomänen in den Weichmagnetmaterialschichten unterdrückt.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Sensitivelement eine Vielzahl von Weichmagnetmaterialschichten enthält und das Sensitivelement eine nichtmagnetische Leiterschicht zwischen der Vielzahl der Weichmagnetmaterialschichten enthält, wobei die Leiterschicht eine höhere Leitfähigkeit als die Weichmagnetmaterialschichten aufweist.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Sensitivelement eine Vielzahl von Weichmagnetmaterialschichten enthält und das Sensitivelement eine nichtmagnetische antiferromagnetische Kopplungsschicht zwischen der Vielzahl der Weichmagnetmaterialschichten enthält, wobei die antiferromagnetische Kopplungsschicht so konfiguriert ist, dass sie die Weichmagnetmaterialschichten antiferromagnetisch koppelt.