JP2002176210A - Magneto-impedance effect element and method for manufacturing the same - Google Patents

Magneto-impedance effect element and method for manufacturing the same

Info

Publication number
JP2002176210A
JP2002176210A JP2000375397A JP2000375397A JP2002176210A JP 2002176210 A JP2002176210 A JP 2002176210A JP 2000375397 A JP2000375397 A JP 2000375397A JP 2000375397 A JP2000375397 A JP 2000375397A JP 2002176210 A JP2002176210 A JP 2002176210A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magneto
soft magnetic
thin film
magnetic
impedance effect
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000375397A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3936137B2 (en
Inventor
Akira Nakabayashi
亮 中林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alps Alpine Co Ltd
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co Ltd filed Critical Alps Electric Co Ltd
Priority to JP2000375397A priority Critical patent/JP3936137B2/en
Publication of JP2002176210A publication Critical patent/JP2002176210A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3936137B2 publication Critical patent/JP3936137B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce resistance and power consumption in a magneto-impedance effect element and to obtain efficient change in the output voltage even if a drive voltage is low, by constructing a magneto-sensitive section in such a manner that a soft magnetic section is brought into contact with a conductive section having specific resistance lower than that of the soft magnetic section. SOLUTION: A magneto-sensitive section 25 is formed by alternately stacking soft magnetic thin films 22, 24 and a conductive thin film 23. When an alternating drive current is supplied to the section 25, the current is divided into currents flowing through the films 22, 24 and a current flowing through the film 23. As a result, the DC resistance in the section 25 is decreased when the alternating drive current flows, thereby reducing the power consumption in the element.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁界センサとして
利用できる磁気インピーダンス効果素子に係り、特に、
磁気インピーダンス効果素子の抵抗値を低くできて、消
費電力を低くでき、また、バイアス磁界を小さくして
も、良好な磁界検出感度を有する磁気インピーダンス効
果素子及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magneto-impedance effect element usable as a magnetic field sensor.
The present invention relates to a magneto-impedance element having a good magnetic field detection sensitivity even when a resistance value of the magneto-impedance element can be reduced, power consumption can be reduced, and a bias magnetic field can be reduced, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、情報機器、計測機器、制御機器な
どの急速な発展に伴って、従来の磁束検出型のものより
更に小型、高感度且つ高速応答性(高周波動作)の磁界
センサが求められ、磁気インピーダンス効果(Magn
eto−Impedance−Effect)を有する
素子(磁気インピーダンス効果素子)が注目されるよう
になってきている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the rapid development of information devices, measuring devices, control devices, and the like, there has been a demand for a magnetic field sensor having a smaller size, higher sensitivity, and faster response (high-frequency operation) than the conventional magnetic flux detection type. And the magneto-impedance effect (Magn
An element (magneto-impedance effect element) having eto-Impedance-Effect has been attracting attention.

【0003】磁気インピーダンス効果素子は、微小交流
電流をワイヤー状、リボン状、または薄膜状に形成され
た磁性線に印加することによって生じるインピーダンス
による出力電圧が外部印加磁界によって変化することを
基本原理としている素子である。
The basic principle of a magneto-impedance effect element is that an output voltage due to impedance generated by applying a small alternating current to a magnetic wire formed in a wire, ribbon, or thin film is changed by an externally applied magnetic field. Device.

【0004】外部磁界の印加による軟磁性材料からなる
感磁部のインピーダンスの変化は、磁性材料に交流電流
を通電したときに、交流電流がその表面近くを流れよう
とする「表皮効果」が、外部磁界によって変化するため
であることが知られている。
The change in the impedance of the magnetically sensitive portion made of a soft magnetic material due to the application of an external magnetic field is caused by the "skin effect" in which an alternating current flows near the surface when an alternating current is applied to the magnetic material. It is known that the change is caused by an external magnetic field.

【0005】図29は、従来の磁気インピーダンス効果
素子の斜視図である。図29の磁気インピーダンス効果
素子Mは、アルミナチタンカーバイドなどの非磁性材料
からなる基板11上に、軟磁性材料をスパッタ法や蒸着
法などによって、薄膜形成することにより形成された感
磁部12、および感磁部12の両端部に接合されている
Cuなどの導電性材料により形成された電極部13,1
3によって構成されている。感磁部12は、略長方形状
または線状にパターン形成されている。なお、図29の
感磁部12の素子長さをL、素子幅をWとする。
FIG. 29 is a perspective view of a conventional magneto-impedance effect element. The magneto-impedance effect element M shown in FIG. 29 has a magnetically sensitive part 12 formed by forming a thin film of a soft magnetic material on a substrate 11 made of a non-magnetic material such as alumina titanium carbide by a sputtering method or a vapor deposition method. And electrode portions 13 and 1 formed of a conductive material such as Cu and joined to both ends of the magnetic sensing portion 12.
3. The magnetic sensing portion 12 is formed in a substantially rectangular or linear pattern. The element length and the element width of the magnetic sensing unit 12 in FIG.

【0006】図30は、従来の磁気インピーダンス効果
素子を用いて構成した磁界検出回路を示す回路図であ
る。図30に示す回路において、感磁部12に電源Ea
cからMHz帯域の交流電流Iacを印加している状態
で、感磁部12の素子長さ方向に外部磁界Hexが印加
されると、感磁部12両端に素材固有のインピーダンス
による出力電圧Emiが発生し、出力電圧Emiの振幅
が外部磁界Hexの強度に対応して数10%の範囲で変
化する。
FIG. 30 is a circuit diagram showing a magnetic field detecting circuit formed using a conventional magneto-impedance effect element. In the circuit shown in FIG.
When an external magnetic field Hex is applied in the element length direction of the magnetic sensing unit 12 in a state where the alternating current Iac in the MHz band from c is applied, the output voltage Emi due to the material-specific impedance is applied to both ends of the magnetic sensing unit 12. Then, the amplitude of the output voltage Emi changes within a range of several tens of percent corresponding to the intensity of the external magnetic field Hex.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気インピ-ダ
ンス効果素子では、感磁部12が単層の軟磁性薄膜から
なっている。駆動交流電流は、感磁部12の中を流れ
る。
In the conventional magnetic impedance effect element, the magnetic sensing portion 12 is formed of a single-layer soft magnetic thin film. The drive AC current flows through the magnetic sensing unit 12.

【0008】しかし、感磁部12を形成する軟磁性薄膜
は、比抵抗の高い材料によって形成されることが多く、
直流電流損失が大きくなる傾向があった。また、軟磁性
薄膜が比抵抗の高い材料によって形成されると、駆動交
流電流が流れるときの表皮厚が厚くなって直流抵抗値が
低くなり、感磁部12に外部磁界が印加されたときの、
インピ-ダンスの変化が小さくなる。従って、特に駆動
電圧が低いとき充分な出力電圧の変化量を得ることがで
きなかった。その結果、磁界に対する充分な出力変化量
を得ることができず、磁界検出感度が小さくなるという
問題が生じていた。
However, the soft magnetic thin film forming the magnetic sensing part 12 is often formed of a material having a high specific resistance.
DC current loss tended to increase. Further, when the soft magnetic thin film is formed of a material having a high specific resistance, the skin thickness when the driving AC current flows increases, the DC resistance value decreases, and when the external magnetic field is applied to the magnetic sensing unit 12, ,
The change in impedance is reduced. Therefore, a sufficient amount of change in the output voltage cannot be obtained particularly when the driving voltage is low. As a result, a sufficient output change amount with respect to the magnetic field cannot be obtained, and a problem has arisen that the magnetic field detection sensitivity is reduced.

【0009】本発明は、上記従来の課題を解決するため
のものであり、前記感磁部を、軟磁性体部と前記軟磁性
体部よりも比抵抗の低い導電体部とが接しているものと
することにより、磁気インピーダンス効果素子の抵抗値
を低くできて、消費電力を低くでき、かつ駆動電圧が低
いときでも充分な出力電圧の変化量を得ることのできる
磁気インピーダンス効果素子およびその製造方法を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and a soft magnetic material portion and a conductor portion having a lower specific resistance than the soft magnetic material portion are in contact with the magnetic sensing portion. By doing so, the resistance value of the magneto-impedance effect element can be reduced, power consumption can be reduced, and a sufficient amount of change in output voltage can be obtained even when the drive voltage is low, and its manufacture. The aim is to provide a method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、非磁性材料か
らなる基板上に、磁気インピーダンス効果を有する感磁
部と、前記感磁部に駆動交流電流を与えるための電極部
とが設けられた磁気インピーダンス効果素子において、
前記感磁部は、軟磁性材料で形成された軟磁性体部、前
記軟磁性体部よりも比抵抗の低い導電体部とを有し、前
記軟磁性体部と前記導電体部とが、少なくとも部分的に
接していることを特徴とするものである。
According to the present invention, a magnetic sensing portion having a magneto-impedance effect and an electrode portion for supplying a drive alternating current to the magnetic sensing portion are provided on a substrate made of a non-magnetic material. In the magneto-impedance effect element
The magnetic sensing portion has a soft magnetic material portion formed of a soft magnetic material, and a conductor portion having a lower specific resistance than the soft magnetic material portion, and the soft magnetic material portion and the conductor portion are It is characterized by being in contact at least partially.

【0011】前記感磁部が、前記軟磁性体部と前記軟磁
性体部よりも比抵抗の低い導電体部とが接した構造を有
していると、前記感磁部に駆動交流電流が与えられたと
きに、この駆動交流電流は前記軟磁性体部内を流れる電
流と前記導電体部内を流れる電流とに分れて流れる。そ
の結果、前記駆動交流電流が流れるときの前記感磁部の
直流抵抗値が低くなり、磁気インピーダンス効果素子の
消費電力を小さくすることができる。
When the magnetic sensing portion has a structure in which the soft magnetic portion and a conductive portion having a lower specific resistance than the soft magnetic portion are in contact with each other, a driving AC current is applied to the magnetic sensing portion. When given, this drive AC current flows separately into a current flowing in the soft magnetic body portion and a current flowing in the conductor portion. As a result, the DC resistance value of the magnetic sensing unit when the driving AC current flows is reduced, and the power consumption of the magneto-impedance effect element can be reduced.

【0012】また、本発明では、前記感磁部が、透磁率
の高い前記軟磁性体部と導電率の高い前記導電体部とが
接した構造を有しているために、前記感磁部内を流れる
駆動交流電流の表皮厚さが薄くなり、直流抵抗値が高く
なって大きな磁気インピーダンス効果を発生させること
ができ、低駆動電圧であっても磁界に対する充分な出力
電圧の変化量を得ることができる。
Further, in the present invention, since the magnetically sensitive portion has a structure in which the soft magnetic material portion having high magnetic permeability and the conductive material portion having high electrical conductivity are in contact with each other, The skin thickness of the driving AC current flowing through the thinner becomes thinner, the DC resistance value increases, and a large magneto-impedance effect can be generated. Even with a low driving voltage, a sufficient amount of change in the output voltage with respect to the magnetic field can be obtained. Can be.

【0013】本発明の磁気インピーダンス効果素子で
は、前記感磁部を、前記軟磁性体部と前記導電体部とが
交互に積層されているものとすることができる。
[0013] In the magneto-impedance effect element according to the present invention, the magnetically sensitive portion may be such that the soft magnetic material portion and the conductor portion are alternately laminated.

【0014】また、前記感磁部の、最上層と最下層が前
記軟磁性体部であり、前記最上層と前記最下層の軟磁性
体部が、少なくとも素子幅方向の端部において磁気的に
結合されていてもよい。
Further, the uppermost layer and the lowermost layer of the magnetic sensing portion are the soft magnetic portions, and the soft magnetic portions of the uppermost layer and the lowermost layer are magnetically at least at the ends in the element width direction. They may be combined.

【0015】なお、特に前記感磁部が前記軟磁性体部と
前記導電体部とが交互に積層されたものであるときに、
前記感磁部の膜厚が厚くなると、膜応力が大きくなっ
て、前記感磁部が基板から剥がれやすくなる。そこで、
前記感磁部の上面の素子幅方向寸法を、前記感磁部の底
面の素子幅方向寸法より短くすると、膜応力を分散でき
て、前記感磁部が基板から剥がれることを防止でき、ま
た、前記感磁部を安定した形状に維持できる。例えば、
前記感磁部を、前記基板の表面から離れるにつれて、素
子幅方向寸法が徐々に短くなるものとして形成すること
ができる。
[0015] In particular, when the magnetic sensing portion is formed by alternately laminating the soft magnetic material portion and the conductor portion,
When the film thickness of the magnetically sensitive part is increased, the film stress is increased, and the magnetically sensitive part is easily peeled off from the substrate. Therefore,
When the dimension in the element width direction of the upper surface of the magneto-sensitive section is shorter than the dimension in the element width direction of the bottom face of the magneto-sensitive section, film stress can be dispersed, and the magneto-sensitive section can be prevented from peeling off from the substrate. The magneto-sensitive portion can be maintained in a stable shape. For example,
The magnetic sensing portion may be formed such that the dimension in the element width direction gradually decreases as the distance from the surface of the substrate increases.

【0016】また、前記軟磁性体部と導電体部とが絶縁
層によって電気的に絶縁され、前記駆動交流電流が前記
導電体部のみに流されることが好ましい。
Preferably, the soft magnetic portion and the conductor portion are electrically insulated by an insulating layer, and the driving AC current is passed only to the conductor portion.

【0017】前記軟磁性体部と導電体部とが絶縁層によ
って電気的に絶縁され、前記駆動交流電流が前記導電体
部のみに流されると、前記駆動交流電流による励磁磁界
を効率よく発生させることができ、より顕著な磁気イン
ピーダンス効果を引き出すことが可能になる。
[0017] When the soft magnetic material portion and the conductor portion are electrically insulated by an insulating layer, and the drive AC current is applied only to the conductor portion, an excitation magnetic field is efficiently generated by the drive AC current. And a more significant magneto-impedance effect can be obtained.

【0018】また、本発明では、駆動交流電流が与えら
れている前記感磁部の素子長手方向に外部磁界を印加し
たときに、前記感磁部の両端からの出力電圧を最大とす
る前記外部磁界の大きさの絶対値が400(A/m)以
下であることが好ましい。
Further, in the present invention, when an external magnetic field is applied in the element longitudinal direction of the magneto-sensitive section to which a driving AC current is applied, the external voltage that maximizes the output voltage from both ends of the magneto-sensitive section is provided. It is preferable that the absolute value of the magnitude of the magnetic field is 400 (A / m) or less.

【0019】駆動交流電流が与えられている前記感磁部
の素子長手方向に前記外部磁界を印加し、この外部磁界
の大きさを変化させたときの、前記感磁部からの出力電
圧の変化率は、出力電圧が最大値となる付近で最も大き
くなる。従って、前記感磁部からの出力電圧を最大とす
る前記外部磁界の大きさの絶対値が小さくなっていく
と、前記外部磁界の大きさが0付近であるときの、出力
電圧の変化率が大きくなる。したがって、感磁部に与え
るバイアス磁界の大きさを小さくすることができる。
When the external magnetic field is applied in the element longitudinal direction of the magnetic sensing portion to which a driving AC current is applied, and the magnitude of the external magnetic field is changed, a change in an output voltage from the magnetic sensing portion is caused. The rate becomes maximum near the maximum value of the output voltage. Therefore, when the absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage from the magneto-sensitive section decreases, the rate of change of the output voltage when the magnitude of the external magnetic field is near 0 is reduced. growing. Therefore, the magnitude of the bias magnetic field applied to the magnetic sensing portion can be reduced.

【0020】特に、前記感磁部の両端からの出力電圧を
最大とする前記外部磁界の大きさの絶対値が400(A
/m)以下になると、磁気インピーダンス効果素子の周
辺に、或いは磁気インピーダンス効果素子に重ねて、形
成された磁性材料からなる磁性体から発生する磁界を、
バイアス磁界として用いることが可能になる。
In particular, the absolute value of the magnitude of the external magnetic field which maximizes the output voltage from both ends of the magnetic sensing portion is 400 (A).
/ M) or less, a magnetic field generated from a magnetic material made of a magnetic material formed around or superimposed on the magneto-impedance effect element,
It can be used as a bias magnetic field.

【0021】また、バイアス磁界を前記感磁部の周囲に
巻回するコイルによって与える場合でも、前記コイルの
巻回数が少なくなり、感磁部を製造する際の工程を簡略
化することができるようになる。
Further, even when the bias magnetic field is applied by a coil wound around the magnetic sensing part, the number of turns of the coil is reduced, and the process for manufacturing the magnetic sensing part can be simplified. become.

【0022】また、磁気インピーダンス効果素子を磁気
ヘッドや微弱磁界検出器に適用する際に必要な小型化も
容易になる。
Further, downsizing required when applying the magneto-impedance effect element to a magnetic head or a weak magnetic field detector is facilitated.

【0023】さらに、前記バイアス磁界を発生させるた
めに前記コイルに与える直流電流も小さくすることがで
きるので、磁気インピーダンス効果素子の省電力化も容
易になる。
Further, since the DC current applied to the coil for generating the bias magnetic field can be reduced, the power saving of the magneto-impedance effect element is facilitated.

【0024】なお、上記感磁部は、通常、略長方形状も
しくは直線状に形成されるが、U字型や、つづら折れ状
に形成してもよい。このときの素子長手方向とは、前記
感磁部の中のもっとも長い直線部分の延長方向であり、
駆動交流電流によって発生する磁界の励磁方向に対して
垂直な方向に一致する。
The magneto-sensitive portion is usually formed in a substantially rectangular or linear shape, but may be formed in a U-shape or a broken shape. The element longitudinal direction at this time is an extension direction of the longest linear portion in the magneto-sensitive portion,
The direction coincides with the direction perpendicular to the excitation direction of the magnetic field generated by the driving AC current.

【0025】また、前記感磁部の両端からの出力電圧を
最大とする前記外部磁界の大きさの絶対値が320(A
/m)以下であることが好ましく、より好ましくは、前
記感磁部の両端からの出力電圧を最大とする前記外部磁
界の大きさの絶対値が160(A/m)以下であること
である。
The absolute value of the magnitude of the external magnetic field which maximizes the output voltage from both ends of the magnetic sensing portion is 320 (A).
/ M) or less, and more preferably the absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage from both ends of the magneto-sensitive portion is 160 (A / m) or less. .

【0026】また、本発明では、前記感磁部の素子幅W
と素子長さLの比(アスペクト比)W/Lが、0.1以
下であることが好ましい。
Further, according to the present invention, the element width W of the magneto-sensitive portion is
It is preferable that the ratio (aspect ratio) W / L of the element length L is 0.1 or less.

【0027】本発明の発明者は、磁気インピーダンス効
果素子の感磁部を形成するときに、前記感磁部の素子幅
Wと素子長さLの比(アスペクト比)W/Lを小さくし
ていくと、磁気インピーダンス効果素子の磁界検出感度
が向上することを見出した。特に、前記アスペクト比
が、0.1以下になると、磁気インピーダンス効果素子
の磁界検出感度が著しく向上することを見出した。
The inventor of the present invention reduces the ratio (aspect ratio) W / L of the element width W to the element length L of the magneto-sensitive effect element when forming the magneto-sensitive part of the magneto-impedance effect element. It has been found that the magnetic field detection sensitivity of the magneto-impedance effect element improves as the value increases. In particular, it has been found that when the aspect ratio is 0.1 or less, the magnetic field detection sensitivity of the magneto-impedance effect element is significantly improved.

【0028】前記感磁部は高周波数の交流電流によって
励磁されるので、表皮効果が強く現れる。このとき、前
記感磁部の素子幅W、素子長さL、比抵抗ρ、励磁周波
数ω、素子幅方向の透磁率μと前記感磁部のインピーダ
ンスの大きさ|Z|との間には、次の(数1)によって
示される関係がある。
Since the magnetic sensing portion is excited by a high frequency alternating current, a strong skin effect appears. At this time, the element width W, the element length L, the specific resistance ρ, the excitation frequency ω, the magnetic permeability μ in the element width direction, and the magnitude | Z | , The following (Equation 1) holds.

【0029】[0029]

【数1】 (数1)から、前記感磁部の素子幅W、素子長さL、比
抵抗ρ、励磁周波数ωを一定としたとき、前記感磁部の
インピーダンスの大きさ|Z|は、素子幅方向の透磁率
μの1/2乗に比例することがわかる。素子長手方向に
交流電流が与えられ、素子幅方向に励磁されている前記
感磁部の素子長手方向に、外部磁界が印加されると、前
記感磁部の素子幅方向の透磁率μが変化し、前記感磁部
のインピーダンスの大きさ|Z|が変化する。この、前
記感磁部のインピーダンスの大きさ|Z|の変化を測定
することにより、前記感磁部に印加された前記外部磁界
を検知する。
(Equation 1) From (Equation 1), when the element width W, element length L, specific resistance ρ, and excitation frequency ω of the magnetic sensing part are constant, the magnitude | Z | of the impedance of the magnetic sensing part is in the element width direction. Is proportional to the half of the magnetic permeability μ. When an alternating current is applied in the element longitudinal direction and an external magnetic field is applied in the element longitudinal direction of the magneto-sensitive section which is excited in the element width direction, the magnetic permeability μ of the magneto-sensitive section in the element width direction changes. Then, the magnitude | Z | of the impedance of the magnetic sensing portion changes. The external magnetic field applied to the magnetic sensing unit is detected by measuring the change in the magnitude | Z | of the impedance of the magnetic sensing unit.

【0030】アスペクト比W/Lが小さくなると、素子
幅方向の透磁率μの変化に対するインピーダンスの大き
さ|Z|の変化率が大きくなる。すなわち、前記感磁部
の両端から引き出される出力電圧の大きさの変化が大き
くなり、磁気インピーダンス効果素子の磁界検出感度が
向上する。
As the aspect ratio W / L decreases, the rate of change of the magnitude | Z | of the impedance with respect to the change of the magnetic permeability μ in the element width direction increases. That is, the change in the magnitude of the output voltage drawn from both ends of the magneto-sensitive portion increases, and the magnetic field detection sensitivity of the magneto-impedance effect element improves.

【0031】また、前記感磁部の素子幅Wと素子長さL
の比(アスペクト比)W/Lが、0.05以下であるこ
とが好ましく、より好ましくは、前記感磁部の素子幅W
と素子長さLの比(アスペクト比)W/Lが、0.03
以下であることである。
The element width W and the element length L of the magneto-sensitive portion are
Is preferably 0.05 or less, and more preferably, the element width W of the magneto-sensitive portion.
And the element length L (aspect ratio) W / L is 0.03
It is as follows.

【0032】なお、前記感磁部がU字型、つづら折れ状
に形成される場合には、前記感磁部の素子長手方向を向
いた部位の長さの総和が素子長さLとなる。このときの
素子長手方向とは、前記感磁部の中のもっとも長い直線
部分の延長方向であり、駆動交流電流によって発生する
磁界の励磁方向に対して垂直な方向に一致する。
When the magnetic sensing portion is formed in a U-shape or a broken shape, the sum of the lengths of the magnetic sensing portion in the element longitudinal direction is the element length L. The element longitudinal direction at this time is an extension direction of the longest linear portion in the magneto-sensitive portion, and coincides with a direction perpendicular to the excitation direction of the magnetic field generated by the driving alternating current.

【0033】また、本発明では、前記軟磁性体部は、単
磁区構造或いは多磁区構造を有し、各磁区において磁気
モーメントの素子長手方向の成分と素子幅方向の成分を
比較したときに、前記素子長手方向の成分の方が大きい
磁区の総面積と、前記素子幅方向の成分の方が大きい磁
区の総面積が等しいことが好ましい。
Further, in the present invention, the soft magnetic body portion has a single magnetic domain structure or a multi-domain structure, and when the component of the magnetic moment in the element longitudinal direction and the component in the element width direction are compared in each magnetic domain, It is preferable that the total area of the magnetic domain having a larger component in the element longitudinal direction is equal to the total area of the magnetic domain having a larger component in the element width direction.

【0034】前記軟磁性体部が、単磁区構造或いは多磁
区構造を有し、各磁区において磁気モーメントの素子長
手方向の成分と素子幅方向の成分を比較したときに、前
記素子長手方向の成分の方が大きい磁区の総面積と、前
記素子幅方向の成分の方が大きい磁区の総面積が等しく
なっていると、前記軟磁性体部の、全体としての磁気異
方性の方向がほぼ等方的な状態になる。
The soft magnetic body portion has a single magnetic domain structure or a multi-domain structure, and when the component of the magnetic moment in the element longitudinal direction and the component in the element width direction are compared in each magnetic domain, the component in the element longitudinal direction is obtained. When the total area of the magnetic domain having a larger component is equal to the total area of the magnetic domain having a larger component in the element width direction, the direction of the magnetic anisotropy of the soft magnetic body as a whole is substantially equal. Become a unilateral state

【0035】つまり、前記軟磁性体部の磁気モーメント
がある方向に固定されにくくなり、前記軟磁性体部を有
する前記感磁部が交流電流によって励磁されたときに、
軟磁性体部の磁気モーメントの方向を変化させやすくな
る。すなわち、軟磁性体部の素子幅方向の透磁率μが増
加し、前記外部磁界を印加しないときに、軟磁性体部の
素子幅方向の透磁率μが最大値をとる。軟磁性体部の素
子幅方向の透磁率μが最大値をとるとき、軟磁性体部の
インピーダンスの大きさZが最大となり、前記感磁部の
両端からの出力電圧も最大になる。すなわち、前記感磁
部の両端からの出力電圧を最大にさせる外部磁界の大き
さの絶対値が0に近くなる。
That is, it is difficult for the magnetic moment of the soft magnetic body to be fixed in a certain direction, and when the magnetically sensitive part having the soft magnetic body is excited by an alternating current,
It becomes easy to change the direction of the magnetic moment of the soft magnetic body. That is, the magnetic permeability μ of the soft magnetic body in the element width direction increases, and when the external magnetic field is not applied, the magnetic permeability μ of the soft magnetic body in the element width direction takes a maximum value. When the magnetic permeability μ of the soft magnetic portion in the element width direction has the maximum value, the magnitude Z of the impedance of the soft magnetic portion becomes maximum, and the output voltage from both ends of the magnetic sensing portion also becomes maximum. That is, the absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage from both ends of the magneto-sensitive portion approaches zero.

【0036】あるいは、本発明では、前記感磁部を構成
する軟磁性体部は、単磁区構造或いは多磁区構造を有
し、各磁区において磁気モーメントの素子長手方向の成
分と素子幅方向の成分を比較したときに、前記素子長手
方向の成分の方が大きい磁区の総面積が、前記素子幅方
向の成分の方が大きい磁区の総面積より大きいことが好
ましい。
Alternatively, in the present invention, the soft magnetic body constituting the magnetically sensitive portion has a single magnetic domain structure or a multi-magnetic domain structure, and in each magnetic domain, the component of the magnetic moment in the element longitudinal direction and the component in the element width direction. It is preferable that the total area of magnetic domains having a larger component in the element longitudinal direction is larger than the total area of magnetic domains having a larger component in the element width direction.

【0037】前記軟磁性体部の各磁区において、磁気モ
ーメントの素子長手方向の成分と素子幅方向の成分を比
較したときに、前記素子長手方向の成分の方が大きい磁
区の総面積が、前記素子幅方向の成分の方が大きい磁区
の総面積より大きい場合においても、前記感磁部を構成
する軟磁性体部の磁気異方性の方向を全体として等方的
な状態に近い状態にすることができ、前記素子幅方向の
成分の方が大きい磁区の総面積と、前記素子長手方向の
成分の方が大きい磁区の総面積とが等しい磁区構造の感
磁部を有する磁気インピーダンス効果素子と同等の磁界
検出感度を得ることができる。
In each magnetic domain of the soft magnetic portion, when the component of the magnetic moment in the element longitudinal direction and the component in the element width direction are compared, the total area of the magnetic domain in which the component in the element longitudinal direction is larger is as follows. Even when the component in the element width direction is larger than the total area of the large magnetic domains, the direction of the magnetic anisotropy of the soft magnetic material part constituting the magneto-sensitive part is brought to a state close to an isotropic state as a whole. A magneto-impedance effect element having a magnetically sensitive portion having a magnetic domain structure in which the total area of magnetic domains having a larger component in the element width direction and the total area of magnetic domains having a larger component in the element longitudinal direction are equal. Equivalent magnetic field detection sensitivity can be obtained.

【0038】また、前記感磁部を構成する軟磁性体部の
磁気異方性の方向が全体として等方的な状態に近い状態
であると、前記感磁部の素子長手方向にわずかに外部磁
界を印加するだけで、前記軟磁性体部の磁気異方性の方
向を全体としてほぼ等方的な状態にさせることができ、
前記感磁部の素子幅方向の透磁率μを最大にさせること
ができ、さらに前記感磁部の両端からの出力電圧を最大
にさせることができる。すなわち、前記感磁部の両端か
らの出力電圧を最大にさせる外部磁界の大きさの絶対値
を小さくさせることができる。
When the direction of the magnetic anisotropy of the soft magnetic material part constituting the magnetic sensing part is in a state close to an isotropic state as a whole, the external direction slightly extends in the element longitudinal direction of the magnetic sensing part. By simply applying a magnetic field, the direction of the magnetic anisotropy of the soft magnetic material part can be made substantially isotropic as a whole,
The magnetic permeability μ of the magneto-sensitive portion in the element width direction can be maximized, and the output voltage from both ends of the magneto-sensitive portion can be maximized. That is, the absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage from both ends of the magneto-sensitive portion can be reduced.

【0039】また、本発明の磁気インピーダンス効果素
子が、前記感磁部の素子長手方向と平行な方向にバイア
ス磁界を印加する磁性体を有するものであると、製造工
程を簡略化でき、小型化が容易で、かつ消費電力を少な
くすることができるので好ましい。
Further, when the magneto-impedance effect element of the present invention has a magnetic material for applying a bias magnetic field in a direction parallel to the element longitudinal direction of the magneto-sensitive part, the manufacturing process can be simplified and the size can be reduced. This is preferable because power consumption can be reduced and power consumption can be reduced.

【0040】前記磁気インピーダンス効果素子の感磁部
は、軟磁気特性を備えた強磁性体を有することが必要で
ある。また、1MHz〜数百MHzの高周波領域におい
て透磁率μが高くなくてはならない。さらに、外部磁界
(放送電波の磁界成分)によって軟磁性体に応力がかか
って磁気特性が劣化しないように、磁歪定数λが小さい
ことが好ましい。
The magnetic sensing part of the magneto-impedance effect element needs to have a ferromagnetic material having soft magnetic characteristics. Further, the magnetic permeability μ must be high in a high frequency range of 1 MHz to several hundred MHz. Further, it is preferable that the magnetostriction constant λ be small so that the soft magnetic material is not stressed by the external magnetic field (magnetic field component of the broadcast radio wave) and the magnetic characteristics are not deteriorated.

【0041】前記軟磁性体が、このような性質を備えた
薄膜磁性体として形成されるために、前記軟磁性体が以
下に示すような微結晶軟磁性合金薄膜として形成される
ことが好ましい。
Since the soft magnetic material is formed as a thin film magnetic material having such properties, it is preferable that the soft magnetic material is formed as a microcrystalline soft magnetic alloy thin film as described below.

【0042】1.組成式が、Fehijで表され、ア
モルファス構造を主体とした微結晶軟磁性合金薄膜。
1. A microcrystalline soft magnetic alloy thin film whose composition formula is represented by Fe h M i O j and which mainly has an amorphous structure.

【0043】ただし、Mは、Ti、Zr、Hf、V、N
b、Ta、Wと希土類元素から選ばれる1種あるいは2
種以上の元素であり、h、i、jはat%で、45≦h
≦70、5≦i≦30、10≦j≦40、h+i+j=
100の関係を満足するもの。
Where M is Ti, Zr, Hf, V, N
one or two selected from b, Ta, W and a rare earth element
H, i, j are at% and 45 ≦ h
≦ 70, 5 ≦ i ≦ 30, 10 ≦ j ≦ 40, h + i + j =
What satisfies 100 relationships.

【0044】Feは大きい飽和磁束密度Bsを得るため
のものであり、MはOと化合し、比抵抗ρを大きくする
ためのものである。h、i、jが上記範囲であると、飽
和磁束密度Bs、比抵抗ρ、透磁率μが大きい軟磁性合
金を得ることができ、h、i、jが上記範囲を外れる
と、軟磁気特性が劣化する。
Fe is for obtaining a large saturation magnetic flux density Bs, and M is for combining with O to increase the specific resistance ρ. When h, i, and j are within the above ranges, a soft magnetic alloy having a large saturation magnetic flux density Bs, specific resistance ρ, and magnetic permeability μ can be obtained. When h, i, and j are out of the above ranges, soft magnetic properties can be obtained. Deteriorates.

【0045】なお、上記組成において元素Mが希土類元
素から選ばれる1種あるいは2種以上の元素である場合
には、h、jはat%で50≦h≦70、10≦j≦3
0であることがより好ましい。
When the element M is one or more elements selected from the rare earth elements in the above composition, h and j are at% and 50 ≦ h ≦ 70 and 10 ≦ j ≦ 3.
More preferably, it is 0.

【0046】2.組成式が、(Co1-ccxyzw
で表される微結晶軟磁性合金薄膜。ただし、元素Tは、
Fe、Niのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素
であり、元素Mは、Ti,Zr,Hf,V,Nb,T
a,Cr,Mo,Si,P,C,W,B,Al,Ga,
Geと希土類元素から選ばれる1種または2種以上の元
素であり、Xは、Au,Ag,Cu,Ru,Rh,O
s,Ir,Pt,Pdから選ばれる1種あるいは2種以
上の元素であり、組成比は、cが、0≦c≦0.7、
x,y,z,wはat%で、3≦y≦30、0≦z≦2
0、7≦w≦40、20≦y+z+w≦60の関係を満
足し、残部がxであるもの。
2. Composition formula, (Co 1-c T c ) x M y X z O w
A microcrystalline soft magnetic alloy thin film represented by Where the element T is
An element containing one or both of Fe and Ni, and the element M is composed of Ti, Zr, Hf, V, Nb, T
a, Cr, Mo, Si, P, C, W, B, Al, Ga,
X is one or more elements selected from Ge and rare earth elements, and X is Au, Ag, Cu, Ru, Rh, O
one or more elements selected from s, Ir, Pt, and Pd, and the composition ratio is such that c is 0 ≦ c ≦ 0.7,
x, y, z, w are at%, 3 ≦ y ≦ 30, 0 ≦ z ≦ 2
Those satisfying the relationship of 0, 7 ≦ w ≦ 40, 20 ≦ y + z + w ≦ 60, and the balance being x.

【0047】なお、軟磁性合金は、元素Mの酸化物を多
量に含むアモルファス相に、Coと元素Tを主体とする
微結晶相が混在し、さらに微結晶相は、元素Mの酸化物
を含んだ構造を有するものであるとより好ましい。
In the soft magnetic alloy, an amorphous phase containing a large amount of an oxide of the element M is mixed with a microcrystalline phase mainly composed of Co and the element T. It is more preferable to have a structure including the same.

【0048】3.組成式が、T100-d-e-f-gdef
gで表され、bcc−Fe、bcc−FeCo、bcc
−Coの1種または2種以上の結晶粒を主体とした微結
晶軟磁性合金薄膜。
3. Composition formula, T 100-defg X d M e Z f Q
g , bcc-Fe, bcc-FeCo, bcc
-A microcrystalline soft magnetic alloy thin film mainly composed of one or more crystal grains of Co.

【0049】ただし、元素Tは、Fe、Coのうちどち
らか一方あるいは両方を含む元素であり、元素Xは、S
i、Alのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素で
あり、元素Mは、Ti、Zr、Hf,V,Nb,Ta,
Mo,Wから選ばれる1種または2種以上の元素であ
り、元素Zは、C、Nのうちどちらか一方あるいは両方
を含む元素であり、Qは、Cr,Re,Ru,Rh,N
i,Pd,Pt,Auから選ばれる1種または2種以上
の元素であり、d、e、f、gはat%で、0≦d≦2
5、1≦e≦10、0.5≦f≦15、0≦g≦10の
関係を満足するもの。
The element T is an element containing one or both of Fe and Co, and the element X is S
i is an element containing one or both of Al, and the element M is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta,
One or more elements selected from Mo and W, the element Z is an element containing one or both of C and N, and Q is Cr, Re, Ru, Rh, N
one or more elements selected from i, Pd, Pt, and Au, where d, e, f, and g are at% and 0 ≦ d ≦ 2
5, 1 ≦ e ≦ 10, 0.5 ≦ f ≦ 15, 0 ≦ g ≦ 10.

【0050】d、e、f、gが上記範囲内にあれば、透
磁率μが大きく、保磁力Hcも低く、磁歪定数λも小さ
い軟磁性合金薄膜を得ることができる。
When d, e, f, and g are within the above ranges, a soft magnetic alloy thin film having a large magnetic permeability μ, a low coercive force Hc, and a small magnetostriction constant λ can be obtained.

【0051】4.組成式が、T100-p-q-e-f-gSipAl
qefgで表され、bcc−Fe、bcc−FeC
o、bcc−Coの1種または2種以上の結晶粒を主体
とした微結晶軟磁性合金薄膜。
4. The composition formula is T 100-pqefg Si p Al
represented by q M e Z f Q g, bcc-Fe, bcc-FeC
o, a microcrystalline soft magnetic alloy thin film mainly composed of one or more crystal grains of bcc-Co.

【0052】ただし、元素Tは、Fe、Coのうちどち
らか一方あるいは両方を含む元素であり、元素Mは、T
i、Zr、Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wから選ばれ
る1種または2種以上の元素であり、元素Zは、C、N
のうちどちらか一方あるいは両方を含む元素であり、Q
は、Cr,Re,Ru,Rh,Ni,Pd,Pt,Au
から選ばれる1種または2種以上の元素であり、p、
q、e、f、gはat%で、8≦p≦15、0≦q≦1
0、1≦e≦10、0.5≦f≦15、0≦g≦10の
関係を満足するもの。
The element T is an element containing one or both of Fe and Co, and the element M is
i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W are one or more elements selected from the group consisting of C, N
Element containing one or both of
Are Cr, Re, Ru, Rh, Ni, Pd, Pt, Au
One or more elements selected from the group consisting of p,
q, e, f, and g are at%, 8 ≦ p ≦ 15, 0 ≦ q ≦ 1
0, 1 ≦ e ≦ 10, 0.5 ≦ f ≦ 15, and 0 ≦ g ≦ 10.

【0053】p、q、e、f、gが上記範囲内にあれ
ば、透磁率μが大きく、保磁力Hcも低く、磁歪定数λ
も小さい軟磁性合金を得ることができる。
When p, q, e, f, and g are within the above ranges, the magnetic permeability μ is large, the coercive force Hc is low, and the magnetostriction constant λ
A soft magnetic alloy having a small size can be obtained.

【0054】また、前記感磁部が、以下に示すような非
晶質軟磁性合金薄膜または薄帯を有するものとして形成
されていてもよい。
Further, the magnetic sensing portion may be formed as having an amorphous soft magnetic alloy thin film or ribbon as described below.

【0055】5.組成式が、(Fe1-aCoa100-x-y
(Si1-bbxyで示される非晶質軟磁性合金薄膜ま
たは薄帯。
5. The composition formula is (Fe 1-a Co a ) 100-xy
(Si 1-b B b) amorphous soft magnetic alloy thin film or ribbon represented by x M y.

【0056】ただし、MはCr、Ruのうちいずれか一
方、あるいは両方を含む元素であり、組成比を表すa、
bは0.05≦a≦0.1、0.2≦b≦0.8であ
り、x、yはat%で10≦x≦35、0≦y≦7の関
係を満足するもの。
Here, M is an element containing one or both of Cr and Ru, and a, which represents a composition ratio,
b satisfies the relationship of 0.05 ≦ a ≦ 0.1, 0.2 ≦ b ≦ 0.8, and x and y satisfy the relationship of 10 ≦ x ≦ 35 and 0 ≦ y ≦ 7 at%.

【0057】前記(Fe1-aCoa100-x-y(Si1-b
bxy系の軟磁性合金薄膜又は薄帯では、aが0.0
5≦a≦0.1の範囲を越えると、磁歪が大きくなるの
で好ましくない。また、bが0.2≦b≦0.8の範囲
を越えると、非晶質化が困難になり好ましくない。さら
に、xが10≦x≦35の範囲を越えると非晶質化が困
難になり好ましくない。また、x>35であると磁気特
性が劣化するので好ましくない。
The above (Fe 1-a Co a ) 100-xy (Si 1-b B
b) x in M y based soft magnetic alloy thin film or ribbons, a 0.0
Exceeding the range of 5 ≦ a ≦ 0.1 is not preferable because the magnetostriction increases. On the other hand, if b exceeds the range of 0.2 ≦ b ≦ 0.8, it becomes difficult to make the film amorphous, which is not preferable. Further, when x exceeds the range of 10 ≦ x ≦ 35, it becomes difficult to form an amorphous state, which is not preferable. If x> 35, the magnetic properties deteriorate, which is not preferable.

【0058】6.組成式が、ColTamHfnで表さ
れ、アモルファス構造を主体にした非晶質軟磁性合金薄
膜。
6. Composition formula, Co l Ta m expressed by Hf n, amorphous soft magnetic alloy thin film was amorphous structure mainly.

【0059】ただし、l、m、nはat%で、70≦l
≦90、5≦m≦21、6.6≦n≦15、1≦m/n
≦2.5の関係を満足するもの。
Here, l, m and n are at% and 70 ≦ l
≦ 90, 5 ≦ m ≦ 21, 6.6 ≦ n ≦ 15, 1 ≦ m / n
Those satisfying the relationship of ≦ 2.5.

【0060】前記ColTamHfn系の軟磁性合金薄膜
においては、飽和磁束密度BsはCoの含有量に依存し
ており、高い飽和磁束密度Bsを得るには、70≦lで
あることが必要である。しかし、l>90であると、比
抵抗ρが低くなるので好ましくない。
[0060] In soft magnetic alloy thin film of the Co l Ta m Hf n system, the saturation magnetic flux density Bs is dependent on the content of Co, in order to obtain a high saturation magnetic flux density Bs, it is 70 ≦ l is necessary. However, if l> 90, the specific resistance ρ becomes low, which is not preferable.

【0061】TaおよびHfは軟磁気特性を得るための
元素であり、5≦m≦21、6.6≦n≦15とするこ
とにより、飽和磁束密度Bsが大きく、比抵抗ρも大き
い軟磁性材料を得ることができる。また、Hfは、Co
−Ta系において発生する負の磁歪定数λを解消するた
めの元素でもある。磁歪定数λは、Taの含有量とHf
の含有量の比に依存し、1≦m/n≦2.5の範囲内で
あると、磁歪定数λを良好に解消することができる。
Ta and Hf are elements for obtaining soft magnetic properties, and when 5 ≦ m ≦ 21 and 6.6 ≦ n ≦ 15, soft magnetic density Bs and specific resistance ρ are increased. Material can be obtained. Hf is Co
It is also an element for eliminating the negative magnetostriction constant λ generated in the -Ta system. The magnetostriction constant λ is determined by the Ta content and Hf
Depends on the content ratio, and if it is within the range of 1 ≦ m / n ≦ 2.5, the magnetostriction constant λ can be satisfactorily eliminated.

【0062】7.組成式が、CoaZrbNbcで表され
るアモルファス構造を主体とした非晶質軟磁性合金薄
膜。
7. Composition formula, amorphous soft magnetic alloy thin film mainly composed of amorphous structure represented by Co a Zr b Nb c.

【0063】ただし、a、b、cはat%で、78≦a
≦91、0.5≦b/c≦0.8の関係を満足するも
の。
However, a, b, and c are at%, and 78 ≦ a
≦ 91, 0.5 ≦ b / c ≦ 0.8.

【0064】飽和磁束密度BsはCoの濃度に依存し、
Bsを大きくするためには、78≦a≦91にする必要
がある。a>91であると、耐食性が低下すると共にア
モルファス構造になりにくくなり、結晶化し始めるので
好ましくない。また、a<78であると、Coどうしが
隣接する割合が減り、軟磁気特性を示しにくくなるので
好ましくない。透磁率μも、Coの濃度に依存し、78
≦a≦91の範囲で高い値を示す。
The saturation magnetic flux density Bs depends on the Co concentration.
In order to increase Bs, it is necessary to satisfy 78 ≦ a ≦ 91. When a> 91, the corrosion resistance is lowered and an amorphous structure is hardly formed, and crystallization starts, which is not preferable. Further, if a <78, the ratio of adjacent Cos decreases, and it becomes difficult to exhibit soft magnetic characteristics, which is not preferable. The magnetic permeability μ also depends on the Co concentration,
It shows a high value in the range of ≦ a ≦ 91.

【0065】また、本発明の磁気インピーダンス効果素
子の製造方法は、(a)非磁性材料からなる基板上に、
軟磁性薄膜と前記軟磁性薄膜よりも比抵抗の低い導電性
薄膜を交互に成膜する工程と、(b)前記(a)の工程
で形成された多層膜から感磁部をパターン形成する工程
と、(c)前記感磁部を、この感磁部の素子幅方向の静
磁場中で熱処理する工程と、を有することを特徴とする
ものである。
Further, the method for manufacturing a magneto-impedance effect element of the present invention comprises the steps of:
A step of alternately forming a soft magnetic thin film and a conductive thin film having a lower specific resistance than the soft magnetic thin film; and (b) a step of pattern-forming a magnetically sensitive portion from the multilayer film formed in the step (a). And (c) heat-treating the magnetically sensitive part in a static magnetic field in the element width direction of the magnetically sensitive part.

【0066】あるいは、本発明の磁気インピーダンス効
果素子の製造方法は、(d)非磁性材料からなる基板上
に、軟磁性薄膜と前記軟磁性薄膜よりも比抵抗の低い導
電性薄膜を交互に成膜する工程と、(e)前記(d)の
工程によって形成された多層膜を、静磁場中で熱処理す
る工程と、(f)前記静磁場の方向を素子幅方向とする
ように、前記多層膜をパターン形成して感磁部を形成す
る工程と、を有することを特徴とするものである。
Alternatively, the method of manufacturing a magneto-impedance effect element according to the present invention comprises: (d) alternately forming a soft magnetic thin film and a conductive thin film having a lower specific resistance than the soft magnetic thin film on a substrate made of a non-magnetic material. Forming a film; (e) heat treating the multilayer film formed in the step (d) in a static magnetic field; and (f) forming the multilayer film so that the direction of the static magnetic field is the element width direction. Forming a magnetically sensitive portion by patterning a film.

【0067】なお、前記(a)または(d)の工程にお
いて、前記軟磁性薄膜を前記(c)または(e)の工程
における静磁場の方向と同じ方向の静磁場中で成膜する
ことが好ましい。
In the step (a) or (d), the soft magnetic thin film may be formed in a static magnetic field in the same direction as the static magnetic field in the step (c) or (e). preferable.

【0068】また、前記多層膜の最上層と最下層を前記
軟磁性薄膜とし、前記最上層の軟磁性薄膜と前記最下層
の軟磁性薄膜とを、少なくとも素子幅方向の端部におい
て磁気的に結合させてもよい。
Further, the uppermost layer and the lowermost layer of the multilayer film are the soft magnetic thin films, and the uppermost soft magnetic thin film and the lowermost soft magnetic thin film are magnetically bonded at least at the end in the element width direction. They may be combined.

【0069】また、前記多層膜をパターン形成する際
に、前記多層膜の上層にフォトレジストを積層し、ウェ
ットエッチング法によって、前記多層膜をエッチングす
ることにより、上面の素子幅方向寸法が底面の素子幅方
向寸法より短い感磁部を形成することが好ましい。
When the multilayer film is patterned, a photoresist is laminated on the multilayer film, and the multilayer film is etched by a wet etching method, so that the element width direction dimension of the upper surface is smaller than that of the bottom surface. It is preferable to form a magnetic sensing portion shorter than the element width direction dimension.

【0070】さらに、前記多層膜を形成するときに、前
記軟磁性薄膜と導電性薄膜との間に絶縁層を形成し、前
記導電性薄膜のみに接続される電極部を形成する工程を
含むことが好ましい。
Further, when forming the multilayer film, the method includes a step of forming an insulating layer between the soft magnetic thin film and the conductive thin film, and forming an electrode portion connected only to the conductive thin film. Is preferred.

【0071】磁気インピーダンス効果素子の感磁部を、
1MHz〜数百MHzの高周波領域における透磁率μが
高く、磁歪定数λが小さい軟磁気特性を備えた強磁性体
の薄膜として形成するために、前記(a)または(d)
の工程において、前記軟磁性薄膜を以下に示すような微
結晶軟磁性合金薄膜として形成することが好ましい。
The magnetic sensing part of the magneto-impedance effect element is
(A) or (d) in order to form a ferromagnetic thin film having a high magnetic permeability μ in a high frequency range of 1 MHz to several hundred MHz and a soft magnetic characteristic having a small magnetostriction constant λ.
In the step (b), the soft magnetic thin film is preferably formed as a microcrystalline soft magnetic alloy thin film as described below.

【0072】1.組成式が、Fehijで表され、ア
モルファス構造を主体とした微結晶軟磁性合金薄膜。
1. A microcrystalline soft magnetic alloy thin film whose composition formula is represented by Fe h M i O j and which mainly has an amorphous structure.

【0073】ただし、Mは、Ti、Zr、Hf、V、N
b、Ta、Wと希土類元素から選ばれる1種あるいは2
種以上の元素であり、h、i、jはat%で、45≦h
≦70、5≦i≦30、10≦j≦40、h+i+j=
100の関係を満足するもの。
Where M is Ti, Zr, Hf, V, N
one or two selected from b, Ta, W and a rare earth element
H, i, j are at% and 45 ≦ h
≦ 70, 5 ≦ i ≦ 30, 10 ≦ j ≦ 40, h + i + j =
What satisfies 100 relationships.

【0074】2.組成式が、(Co1-ccxyzw
で表される微結晶軟磁性合金薄膜。ただし、元素Tは、
Fe、Niのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素
であり、元素Mは、Ti,Zr,Hf,V,Nb,T
a,Cr,Mo,Si,P,C,W,B,Al,Ga,
Geと希土類元素から選ばれる1種または2種以上の元
素であり、Xは、Au,Ag,Cu,Ru,Rh,O
s,Ir,Pt,Pdから選ばれる1種あるいは2種以
上の元素であり、組成比は、cが、0≦c≦0.7、
x,y,z,wはat%で、3≦y≦30、0≦z≦2
0、7≦w≦40、20≦y+z+w≦60の関係を満
足し、残部がxであるもの。
2. Composition formula, (Co 1-c T c ) x M y X z O w
A microcrystalline soft magnetic alloy thin film represented by Where the element T is
An element containing one or both of Fe and Ni, and the element M is composed of Ti, Zr, Hf, V, Nb, T
a, Cr, Mo, Si, P, C, W, B, Al, Ga,
X is one or more elements selected from Ge and rare earth elements, and X is Au, Ag, Cu, Ru, Rh, O
one or more elements selected from s, Ir, Pt, and Pd, and the composition ratio is such that c is 0 ≦ c ≦ 0.7,
x, y, z, w are at%, 3 ≦ y ≦ 30, 0 ≦ z ≦ 2
Those satisfying the relationship of 0, 7 ≦ w ≦ 40, 20 ≦ y + z + w ≦ 60, and the balance being x.

【0075】なお、軟磁性合金は、元素Mの酸化物を多
量に含むアモルファス相に、Coと元素Tを主体とする
微結晶相が混在し、さらに微結晶相は、元素Mの酸化物
を含んだ構造を有するものであるとより好ましい。
In the soft magnetic alloy, an amorphous phase containing a large amount of an oxide of the element M is mixed with a microcrystalline phase mainly composed of Co and the element T. It is more preferable to have a structure including the same.

【0076】3.組成式が、T100-d-e-f-gdef
gで表され、bcc−Fe、bcc−FeCo、bcc
−Coの1種または2種以上の結晶粒を主体とした微結
晶軟磁性合金薄膜。
3. Composition formula, T 100-defg X d M e Z f Q
g , bcc-Fe, bcc-FeCo, bcc
-A microcrystalline soft magnetic alloy thin film mainly composed of one or more crystal grains of Co.

【0077】ただし、元素Tは、Fe、Coのうちどち
らか一方あるいは両方を含む元素であり、元素Xは、S
i、Alのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素で
あり、元素Mは、Ti、Zr、Hf,V,Nb,Ta,
Mo,Wから選ばれる1種または2種以上の元素であ
り、元素Zは、C、Nのうちどちらか一方あるいは両方
を含む元素であり、Qは、Cr,Re,Ru,Rh,N
i,Pd,Pt,Auから選ばれる1種または2種以上
の元素であり、d、e、f、gはat%で、0≦d≦2
5、1≦e≦10、0.5≦f≦15、0≦g≦10の
関係を満足するもの。
The element T is an element containing one or both of Fe and Co, and the element X is S
i is an element containing one or both of Al, and the element M is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta,
One or more elements selected from Mo and W, the element Z is an element containing one or both of C and N, and Q is Cr, Re, Ru, Rh, N
one or more elements selected from i, Pd, Pt, and Au, where d, e, f, and g are at% and 0 ≦ d ≦ 2
5, 1 ≦ e ≦ 10, 0.5 ≦ f ≦ 15, 0 ≦ g ≦ 10.

【0078】4.組成式が、T100-p-q-e-f-gSipAl
qefgで表され、bcc−Fe、bcc−FeC
o、bcc−Coの1種または2種以上の結晶粒を主体
とした微結晶軟磁性合金薄膜。
4. The composition formula is T 100-pqefg Si p Al
represented by q M e Z f Q g, bcc-Fe, bcc-FeC
o, a microcrystalline soft magnetic alloy thin film mainly composed of one or more crystal grains of bcc-Co.

【0079】ただし、元素Tは、Fe、Coのうちどち
らか一方あるいは両方を含む元素であり、元素Mは、T
i、Zr、Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wから選ばれ
る1種または2種以上の元素であり、元素Zは、C、N
のうちどちらか一方あるいは両方を含む元素であり、Q
は、Cr,Re,Ru,Rh,Ni,Pd,Pt,Au
から選ばれる1種または2種以上の元素であり、p、
q、e、f、gはat%で、8≦p≦15、0≦q≦1
0、1≦e≦10、0.5≦f≦15、0≦g≦10の
関係を満足するもの。
The element T is an element containing one or both of Fe and Co, and the element M is
i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W are one or more elements selected from the group consisting of C, N
Element containing one or both of
Are Cr, Re, Ru, Rh, Ni, Pd, Pt, Au
One or more elements selected from the group consisting of p,
q, e, f, and g are at%, 8 ≦ p ≦ 15, 0 ≦ q ≦ 1
0, 1 ≦ e ≦ 10, 0.5 ≦ f ≦ 15, and 0 ≦ g ≦ 10.

【0080】あるいは、前記(a)、前記(d)または
前記(g)の工程において、前記軟磁性薄膜または前記
軟磁性薄帯を以下に示すような非晶質軟磁性合金薄膜ま
たは薄帯として形成してもよい。
Alternatively, in the step (a), the step (d) or the step (g), the soft magnetic thin film or the soft magnetic ribbon may be replaced with an amorphous soft magnetic alloy thin film or a ribbon as described below. It may be formed.

【0081】5.組成式が、ColTamHfnで表さ
れ、アモルファス構造を主体にした非晶質軟磁性合金薄
膜。
5. Composition formula, Co l Ta m expressed by Hf n, amorphous soft magnetic alloy thin film was amorphous structure mainly.

【0082】ただし、l、m、nはat%で、70≦l
≦90、5≦m≦21、6.6≦n≦15、1≦m/n
≦2.5の関係を満足するもの。
Where l, m and n are at% and 70 ≦ l
≦ 90, 5 ≦ m ≦ 21, 6.6 ≦ n ≦ 15, 1 ≦ m / n
Those satisfying the relationship of ≦ 2.5.

【0083】6.組成式が、CoaZrbNbcで表され
るアモルファス構造を主体とした非晶質軟磁性合金薄
膜。
6. Composition formula, amorphous soft magnetic alloy thin film mainly composed of amorphous structure represented by Co a Zr b Nb c.

【0084】ただし、a、b、cはat%で、78≦a
≦91、0.5≦b/c≦0.8の関係を満足するも
の。
Where a, b, and c are at%, and 78 ≦ a
≦ 91, 0.5 ≦ b / c ≦ 0.8.

【0085】また、本発明の磁気インピーダンス効果素
子の製造方法は、(g)軟磁性材料の溶融合金を冷却ロ
ール上に射出させて接触急冷することにより軟磁性薄帯
を形成する工程と、(h)前記軟磁性薄帯の少なくとも
一方の面に前記軟磁性薄帯よりも比抵抗の低い導電性薄
膜を形成する工程と、(i)前記(h)の工程によって
形成された軟磁性薄帯を切断し、所定の値の素子幅Wと
素子長さLの比(アスペクト比)W/Lにパターン形成
する工程と、(j)前記(i)の工程によって形成され
た、前記導電性薄膜が積層された前記軟磁性薄帯を、基
板上に軟磁性薄帯と導電性薄膜とが交互に積層するよう
に、重ねる工程と、(k)前記軟磁性薄帯を、素子幅方
向の静磁場中で熱処理する工程と、を有することを特徴
とするものである。
Further, the method for manufacturing a magneto-impedance effect element of the present invention comprises the steps of: (g) forming a soft magnetic ribbon by injecting a molten alloy of a soft magnetic material onto a cooling roll and quenching the contact; h) a step of forming a conductive thin film having a lower specific resistance than the soft magnetic ribbon on at least one surface of the soft magnetic ribbon; and (i) a soft magnetic ribbon formed by the step (h). To form a pattern with a predetermined value of an element width W to an element length L (aspect ratio) W / L, and (j) the conductive thin film formed by the step (i). Laminating the soft magnetic ribbon on which the soft magnetic ribbons are laminated so that the soft magnetic ribbons and the conductive thin films are alternately laminated on the substrate; Heat treating in a magnetic field.

【0086】なお、前記(h)及び(J)の工程におい
て、前記軟磁性薄帯と前記導電性薄膜との間に絶縁層を
形成し、また、前記(j)の工程の後に、前記導電性薄
膜のみに接続される電極部を形成する工程を有すること
が好ましい。
In the steps (h) and (J), an insulating layer is formed between the soft magnetic ribbon and the conductive thin film, and after the step (j), the conductive layer is formed. It is preferable to include a step of forming an electrode portion connected to only the conductive thin film.

【0087】また、前記(a)、前記(d)または前記
(g)の工程において、前記軟磁性薄膜または前記軟磁
性薄帯を、組成式が(Fe1-aCoa100-x-y(Si1-b
bxyで示される非晶質軟磁性合金薄膜または薄帯
として形成してもよい。
Further, in the step (a), the step (d) or the step (g), the soft magnetic thin film or the soft magnetic ribbon is represented by a composition formula (Fe 1-a Co a ) 100-xy ( Si 1-b
B b) it may be formed as an amorphous soft magnetic alloy thin film or ribbon represented by x M y.

【0088】ただし、MはCr、Ruのうちいずれか一
方、あるいは両方を含む元素であり、組成比を表すa、
bは0.05≦a≦0.1、0.2≦b≦0.8であ
り、x、yはat%で10≦x≦35、0≦y≦7の関
係を満足するものである。
Here, M is an element containing one or both of Cr and Ru, and a, which represents a composition ratio,
b is 0.05 ≦ a ≦ 0.1, 0.2 ≦ b ≦ 0.8, and x and y are at% and satisfy the relation of 10 ≦ x ≦ 35 and 0 ≦ y ≦ 7. .

【0089】また、磁気インピーダンス効果素子の形成
後、前記感磁部の素子長手方向に、駆動交流電流を与え
つつ外部磁界を印加したときに、前記感磁部の両端から
の出力電圧を最大とする前記外部磁界の大きさの絶対値
が400(A/m)以下になるように、素子幅Wと素子
長さLの比(アスペクト比)W/Lを設定して前記感磁
部をパターン形成することが好ましい。
After the magneto-impedance effect element is formed, when an external magnetic field is applied while applying a drive AC current in the longitudinal direction of the magneto-sensitive section, the output voltage from both ends of the magneto-sensitive section is maximized. The ratio of the element width W to the element length L (aspect ratio) W / L is set so that the absolute value of the magnitude of the external magnetic field is 400 (A / m) or less. Preferably, it is formed.

【0090】また、前記感磁部のアスペクト比を0.1
以下に設定することが好ましい。
Further, the aspect ratio of the magnetic sensing part is set to 0.1.
It is preferable to set the following.

【0091】[0091]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施の形
態の磁気インピーダンス効果素子を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a magneto-impedance effect element according to a first embodiment of the present invention.

【0092】図1の磁気インピーダンス効果素子Mは、
アルミナチタンカーバイドなどの非磁性材料からなる基
板21上に、軟磁性体部である軟磁性薄膜22、導電体
部である導電性薄膜23、及び軟磁性薄膜24が順次積
層されて形成された感磁部25、および感磁部25の両
端部にCu、Ni、Ti、Crなどの導電性材料により
形成された電極部26,26によって構成されている。
感磁部25は、略長方形状または線状にパターン形成さ
れている。また、感磁部25はU字形状またはジグザグ
状に形成されてもよい。
The magneto-impedance effect element M shown in FIG.
A soft magnetic thin film 22 as a soft magnetic material portion, a conductive thin film 23 as a conductive material portion, and a soft magnetic thin film 24 are sequentially laminated on a substrate 21 made of a non-magnetic material such as alumina titanium carbide. The magnetic part 25 and the electrode parts 26, 26 formed of a conductive material such as Cu, Ni, Ti, and Cr at both ends of the magnetic sensing part 25.
The magnetic sensing portion 25 is formed in a substantially rectangular or linear pattern. Further, the magnetic sensing part 25 may be formed in a U-shape or a zigzag shape.

【0093】なお、図1では、電極部26,26が感磁
部25の素子長手方向の両端部に形成されているが、電
極部26,26は、軟磁性薄膜24の上面の両端部付近
上にCuなどの導電性材料を積層して形成されてもよ
い。
In FIG. 1, the electrode portions 26 are formed at both ends of the magneto-sensitive portion 25 in the longitudinal direction of the element, but the electrode portions 26 are located near both ends of the upper surface of the soft magnetic thin film 24. A conductive material such as Cu may be stacked thereover.

【0094】磁気インピーダンス効果素子Mに電極部2
6,26から素子長手方向(Y方向)に駆動交流電流を
与え、感磁部25を素子幅方向(X方向)に励磁する。
この状態で、外部磁界Hexが素子長手方向に印加され
ると、感磁部25のインピーダンスが変化する。感磁部
25のインピーダンス変化を、電極部26,26間の電
圧の変化として取り出す。
The electrode portion 2 is connected to the magneto-impedance effect element M.
A driving alternating current is applied in the element longitudinal direction (Y direction) from 6, 26 to excite the magnetosensitive portion 25 in the element width direction (X direction).
In this state, when the external magnetic field Hex is applied in the element longitudinal direction, the impedance of the magnetic sensing unit 25 changes. The change in impedance of the magnetic sensing unit 25 is extracted as a change in voltage between the electrode units 26, 26.

【0095】ここで、素子長手方向は、駆動交流電流に
よって発生する磁界の励磁方向に対して垂直な方向に一
致する。
Here, the longitudinal direction of the element coincides with the direction perpendicular to the exciting direction of the magnetic field generated by the driving alternating current.

【0096】また、感磁部25がU字型やつづら折れ形
状で形成されているときは、感磁部の中のもっとも長い
直線部分の延長方向が素子長手方向となり、この方向が
駆動交流電流によって発生する磁界の励磁方向に対して
垂直な方向に一致する。
When the magnetic sensing part 25 is formed in a U-shape or a broken shape, the extension direction of the longest straight line portion in the magnetic sensing part is the element longitudinal direction, and this direction is the driving AC current. In the direction perpendicular to the direction of excitation of the magnetic field generated by the

【0097】なお、感磁部25上に、絶縁材料からなる
保護層が形成されてもよい。軟磁性薄膜22,24は、
例えば、組成式がFe71.4Al5.8Si13.1Hf3.3
4.5Ru1.9(at%)で表される、bcc−Feの結晶
粒を主体とし、bcc−Feの周囲にHfCの結晶粒が
存在する平均結晶粒径5〜30nmの微結晶軟磁性合金
薄膜である。
Note that a protective layer made of an insulating material may be formed on the magnetic sensing portion 25. The soft magnetic thin films 22 and 24
For example, if the composition formula is Fe 71.4 Al 5.8 Si 13.1 Hf 3.3 C
4.5 A microcrystalline soft magnetic alloy thin film represented by Ru 1.9 (at%) mainly composed of bcc-Fe crystal grains and having HfC crystal grains around bcc-Fe and having an average crystal grain size of 5 to 30 nm. is there.

【0098】この組成以外のT―X―M―Z―Q系(元
素Tは、Fe、Coのうちどちらか一方あるいは両方を
含む元素であり、元素Xは、Si、Alの内どちらか一
方あるいは両方を含む元素であり、元素Mは、Ti、Z
r、Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wから選ばれる1種
または2種以上の元素であり、元素Zは、C、Nのうち
どちらか一方あるいは両方を含む元素であり、Qは、C
r,Re,Ru,Rh,Ni,Pd,Pt,Auから選
ばれる1種または2種以上の元素)の微結晶軟磁性合金
薄膜や、Co−T−M−X―O系(元素Tは、Fe、N
iのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素であり、
元素Mは、Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,
Mo,Si,P,C,W,B,Al,Ga,Geと希土
類元素から選ばれる1種または2種以上の元素であり、
Xは、Au,Ag,Cu,Ru,Rh,Os,Ir,P
t,Pdから選ばれる1種あるいは2種以上の元素)の
組成を有し、bcc−Fe、bcc−FeCo、bcc
−Co等からなる平均結晶粒径10〜30nmの結晶相
とMの酸化物を含む非晶質相からなり、非晶質相が組織
全体の50%以上を占めている微結晶軟磁性合金薄膜
や、Fe―M―O系(Mは、Ti、Zr、Hf、V、N
b、Ta、Wと希土類元素から選ばれる1種あるいは2
種以上の元素)の組成を有し、bcc−Feを主体とす
る平均結晶粒径10〜30nmの結晶相とMの酸化物を
含む非晶質相からなり、非晶質相が組織全体の50%以
上を占めている微結晶軟磁性合金薄膜として、軟磁性薄
膜22,24が形成されていてもよい。
A TXM-ZQ system other than this composition (the element T is an element containing one or both of Fe and Co, and the element X is one of Si and Al Alternatively, it is an element containing both, and the element M is Ti, Z
r, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W are one or more elements selected from the group consisting of C and N; C
one or more elements selected from the group consisting of r, Re, Ru, Rh, Ni, Pd, Pt, and Au), a microcrystalline soft magnetic alloy thin film, and a Co—T—M—X—O system (element T is , Fe, N
element containing one or both of i,
Element M is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr,
One or more elements selected from Mo, Si, P, C, W, B, Al, Ga, Ge and rare earth elements;
X is Au, Ag, Cu, Ru, Rh, Os, Ir, P
one or two or more elements selected from t and Pd), bcc-Fe, bcc-FeCo, bcc
A microcrystalline soft magnetic alloy thin film comprising a crystalline phase composed of Co or the like and having an average crystal grain size of 10 to 30 nm and an amorphous phase containing an oxide of M, wherein the amorphous phase occupies 50% or more of the entire structure; Or Fe-MO system (M is Ti, Zr, Hf, V, N
one or two selected from b, Ta, W and a rare earth element
Element), a crystal phase mainly composed of bcc-Fe and having an average crystal grain size of 10 to 30 nm, and an amorphous phase containing M oxide. The soft magnetic thin films 22 and 24 may be formed as a microcrystalline soft magnetic alloy thin film occupying 50% or more.

【0099】あるいは、Fe−Co−Si−B―M系
(Mは、Cr,Ruのうちいずれか一方あるいは両方を
含む元素)の非晶質軟磁性合金薄膜や、Co―Ta―H
f系の非晶質軟磁性合金薄膜や、Co−Zr−Nb系の
非晶質軟磁性合金薄膜として、軟磁性薄膜22,24が
形成されていてもよい。
Alternatively, an amorphous soft magnetic alloy thin film of a Fe—Co—Si—BM system (M is an element containing one or both of Cr and Ru), a Co—Ta—H
The soft magnetic thin films 22 and 24 may be formed as an f-based amorphous soft magnetic alloy thin film or a Co-Zr-Nb-based amorphous soft magnetic alloy thin film.

【0100】導電性薄膜23は、Cu、Ni、Ti、C
rなどの導電性材料により形成される。また、導電性薄
膜23を形成するために用いる材料は、軟磁性薄膜2
2,24より比抵抗の低い材料であれば、どのようなも
のでもかまわない。例えば、Fe,Coを含む強磁性材
料であっても、NiO,CoOなどの反強磁性材料であ
ってもよい。ただし、導電性薄膜23を形成するために
用いる材料の比抵抗は、軟磁性薄膜22,24を形成す
るために用いる材料の比抵抗の1/10以下の比抵抗の
材料であることが好ましい。
The conductive thin film 23 is made of Cu, Ni, Ti, C
It is formed of a conductive material such as r. The material used to form the conductive thin film 23 is a soft magnetic thin film 2.
Any material may be used as long as it has a lower specific resistance than 2,24. For example, a ferromagnetic material containing Fe and Co or an antiferromagnetic material such as NiO and CoO may be used. However, the specific resistance of the material used for forming the conductive thin film 23 is preferably a material having a specific resistance of 1/10 or less of the specific resistance of the material used for forming the soft magnetic thin films 22 and 24.

【0101】本実施の形態では、感磁部25が軟磁性薄
膜22,24と導電性薄膜23とが交互に積層されたも
のとして形成されている。軟磁性材料からなる軟磁性薄
膜22,24と、この軟磁性材料よりも比抵抗の低い材
料によって形成された導電性薄膜23とが接した構造を
有していると、感磁部25に駆動交流電流が与えられた
ときに、この駆動交流電流は軟磁性薄膜22,24内を
流れる電流と導電性薄膜23内を流れる電流とに分れて
流れる。その結果、前記駆動交流電流が流れるときの感
磁部25の直流抵抗値が低くなり、磁気インピーダンス
効果素子の消費電力を小さくすることができる。
In the present embodiment, the magnetic sensing part 25 is formed as the soft magnetic thin films 22, 24 and the conductive thin film 23 are alternately laminated. When the soft magnetic thin films 22 and 24 made of a soft magnetic material and the conductive thin film 23 formed of a material having a lower specific resistance than the soft magnetic material have a structure in contact with each other, the magnetic sensing unit 25 is driven. When an AC current is applied, the drive AC current flows into the soft magnetic thin films 22, 24 and the conductive thin film 23 separately. As a result, the DC resistance value of the magnetic sensing unit 25 when the driving AC current flows is reduced, and the power consumption of the magneto-impedance effect element can be reduced.

【0102】また、感磁部25が、透磁率の高い軟磁性
薄膜22,24と導電率の高い導電性薄膜23とが接し
た構造を有しているために、前記感磁部内を流れる駆動
交流電流の表皮厚さが薄くなり、大きな磁気インピーダ
ンス効果を発生させることができる。従って、低駆動電
圧であっても磁界に対する充分な出力電圧の変化量を得
ることができる。
Further, since the magnetic sensing portion 25 has a structure in which the soft magnetic thin films 22 and 24 having a high magnetic permeability and the conductive thin film 23 having a high conductivity are in contact with each other, the drive flowing through the magnetic sensing portion is performed. The skin thickness of the alternating current is reduced, and a large magneto-impedance effect can be generated. Therefore, a sufficient amount of change in the output voltage with respect to the magnetic field can be obtained even at a low drive voltage.

【0103】図2は、本発明の第2の実施の形態の磁気
インピーダンス効果素子の感磁部の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a magnetic sensing part of a magneto-impedance effect element according to a second embodiment of the present invention.

【0104】図2の磁気インピーダンス効果素子は、ア
ルミナチタンカーバイドなどの非磁性材料からなる基板
21上に、軟磁性体部である軟磁性薄膜32、導電体部
である導電性薄膜33、及び軟磁性薄膜34が順次積層
されて形成された感磁部35を有している。本実施の形
態では、感磁部35の、最上層の軟磁性薄膜34と最下
層の軟磁性薄膜32とが、素子幅方向の端部において磁
気的に結合されており、感磁部35に駆動交流電流が流
されたときに、軟磁性薄膜34と軟磁性薄膜32に閉じ
た周回磁界が発生させることができる。
The magneto-impedance effect element shown in FIG. 2 has a soft magnetic thin film 32 as a soft magnetic material, a conductive thin film 33 as a conductive material, and a soft magnetic thin film 32 on a substrate 21 made of a nonmagnetic material such as alumina titanium carbide. It has a magnetic sensing part 35 formed by sequentially laminating magnetic thin films 34. In the present embodiment, the uppermost soft magnetic thin film 34 and the lowermost soft magnetic thin film 32 of the magnetic sensing unit 35 are magnetically coupled at the ends in the element width direction. When a driving AC current is passed, a closed orbiting magnetic field can be generated in the soft magnetic thin film 34 and the soft magnetic thin film 32.

【0105】図3は、本発明の第3の実施の形態の磁気
インピーダンス効果素子の感磁部の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a magnetic sensing part of a magneto-impedance effect element according to a third embodiment of the present invention.

【0106】図3の磁気インピーダンス効果素子は、ア
ルミナチタンカーバイドなどの非磁性材料からなる基板
21上に、軟磁性体部である軟磁性薄膜42、導電体部
である導電性薄膜43、及び軟磁性薄膜44が順次積層
されて形成された感磁部45を有している。本実施の形
態では、感磁部45が基板21の表面21aから離れる
につれて、素子幅方向(Y方向)寸法が徐々に短くなる
ものとして形成されている。従って、膜応力を分散でき
て、感磁部45が基板から剥がれることを防止でき、ま
た、感磁部45を安定した形状に維持できる。
The magneto-impedance effect element shown in FIG. 3 has a soft magnetic thin film 42 as a soft magnetic material, a conductive thin film 43 as a conductive material, and a soft magnetic thin film 42 on a substrate 21 made of a nonmagnetic material such as alumina titanium carbide. It has a magnetic sensing portion 45 formed by sequentially laminating magnetic thin films 44. In the present embodiment, as the magnetic sensing part 45 moves away from the surface 21a of the substrate 21, the dimension in the element width direction (Y direction) is gradually reduced. Therefore, the film stress can be dispersed, the magnetic sensing part 45 can be prevented from peeling off from the substrate, and the magnetic sensing part 45 can be maintained in a stable shape.

【0107】なお、感磁部45の断面形状は、図3のよ
うな形状に限らず、感磁部45の上面45aの素子幅方
向寸法が、感磁部45の底面45bの素子幅方向寸法よ
り短くされていればよい。例えば、感磁部45の素子幅
方向の両端部が階段状に形成されても良い。
The sectional shape of the magnetic sensing part 45 is not limited to the shape shown in FIG. 3, and the dimension of the top surface 45a of the magnetic sensing part 45 in the element width direction is the dimension of the bottom surface 45b of the magnetic sensing part 45 in the element width direction. It should just be shorter. For example, both ends of the magneto-sensitive portion 45 in the element width direction may be formed in a step shape.

【0108】図4は、本発明の第4の実施の形態の磁気
インピーダンス効果素子の感磁部の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a magnetic sensing part of a magneto-impedance effect element according to a fourth embodiment of the present invention.

【0109】本発明の磁気インピーダンス効果素子は、
必ずしも、軟磁性薄膜と導電性薄膜が、上下方向に順次
積層されたものでなくともよい。
The magneto-impedance effect element of the present invention
The soft magnetic thin film and the conductive thin film do not necessarily have to be sequentially stacked in the vertical direction.

【0110】例えば、図4に示されるように、アルミナ
チタンカーバイドなどの非磁性材料からなる基板21の
表面21aの同一面上に、軟磁性薄膜52、導電性薄膜
53、及び軟磁性薄膜54が形成され、軟磁性薄膜52
及び導電性薄膜53が互いに接触し、さらに、導電性薄
膜53及び軟磁性薄膜54が互いに接触した構造を有す
る感磁部55を有する磁気インピーダンス効果素子であ
ってもよい。
For example, as shown in FIG. 4, a soft magnetic thin film 52, a conductive thin film 53, and a soft magnetic thin film 54 are formed on the same surface 21a of a substrate 21 made of a nonmagnetic material such as alumina titanium carbide. The formed soft magnetic thin film 52
The magneto-impedance effect element may have a magneto-sensitive portion 55 having a structure in which the conductive thin film 53 and the conductive thin film 53 are in contact with each other, and the conductive thin film 53 and the soft magnetic thin film 54 are in contact with each other.

【0111】図4の感磁部55を有する磁気インピーダ
ンス効果素子でも、感磁部55に駆動交流電流が与えら
れたときに、この駆動交流電流は軟磁性薄膜52,54
内を流れる電流と導電性薄膜53内を流れる電流とに分
れて流れる。その結果、前記駆動交流電流が流れるとき
の感磁部55の直流抵抗値が低くなり、磁気インピーダ
ンス効果素子の消費電力を小さくすることができる。
Even in the magneto-impedance effect element having the magnetic sensing part 55 shown in FIG.
The current flows inside the conductive thin film 53 and the current flowing inside the conductive thin film 53. As a result, the DC resistance value of the magnetic sensing unit 55 when the driving AC current flows is reduced, and the power consumption of the magneto-impedance effect element can be reduced.

【0112】また、感磁部55が、透磁率の高い軟磁性
薄膜52,54と導電率の高い導電性薄膜53とが接し
た構造を有しているために、前記感磁部内を流れる駆動
交流電流の表皮厚さが薄くなり、大きな磁気インピーダ
ンス効果を発生させることができる。従って、低駆動電
圧であっても磁界に対する充分な出力電圧の変化量を得
ることができる。
Further, since the magnetic sensing portion 55 has a structure in which the soft magnetic thin films 52 and 54 having high magnetic permeability and the conductive thin film 53 having high conductivity are in contact with each other, the driving force flowing through the magnetic sensing portion 55 is provided. The skin thickness of the alternating current is reduced, and a large magneto-impedance effect can be generated. Therefore, a sufficient amount of change in the output voltage with respect to the magnetic field can be obtained even at a low drive voltage.

【0113】図5は、本発明の第5の実施の形態の磁気
インピーダンス効果素子の感磁部の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a magnetic sensing part of a magneto-impedance effect element according to a fifth embodiment of the present invention.

【0114】本発明では、感磁部の軟磁性薄膜と導電性
薄膜が何層積層されてもかまわない。
In the present invention, any number of layers of the soft magnetic thin film and the conductive thin film of the magnetic sensing portion may be stacked.

【0115】例えば、図5のように、アルミナチタンカ
ーバイドなどの非磁性材料からなる基板21上に、軟磁
性体部である軟磁性薄膜62、導電体部である導電性薄
膜63、軟磁性薄膜64、導電性薄膜65、軟磁性薄膜
66が順次積層されて形成された感磁部67を有した磁
気インピーダンス効果素子でもよい。
For example, as shown in FIG. 5, a soft magnetic thin film 62 as a soft magnetic material, a conductive thin film 63 as a conductive material, and a soft magnetic thin film are formed on a substrate 21 made of a non-magnetic material such as alumina titanium carbide. A magneto-impedance effect element having a magnetically sensitive portion 67 formed by sequentially laminating a conductive thin film 64, a conductive thin film 65, and a soft magnetic thin film 66 may be used.

【0116】なお、最上層の軟磁性薄膜66と最下層の
軟磁性薄膜62とが、素子幅方向の端部において磁気的
に結合されていてもよい。また、感磁部67が基板21
の表面21aから離れるにつれて、素子幅方向(Y方
向)寸法が徐々に短くなるものとして形成されてもよ
い。
Note that the uppermost soft magnetic thin film 66 and the lowermost soft magnetic thin film 62 may be magnetically coupled at the end in the element width direction. Also, the magnetic sensing part 67 is
May be formed so that the dimension in the element width direction (Y direction) gradually decreases as the distance from the surface 21a increases.

【0117】図6は、本発明の第6の実施の形態の磁気
インピーダンス効果素子の感磁部の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a magnetic sensing part of a magneto-impedance effect element according to a sixth embodiment of the present invention.

【0118】本発明では、必ずしも、感磁部の導電性薄
膜が,複数の軟磁性薄膜によって挟まれていなくともよ
い。
In the present invention, the conductive thin film of the magneto-sensitive portion does not necessarily have to be sandwiched by a plurality of soft magnetic thin films.

【0119】例えば、図6のように、アルミナチタンカ
ーバイドなどの非磁性材料からなる基板21上に、軟磁
性薄膜72及び導電性薄膜73のみが順次積層されて形
成された感磁部74を有した磁気インピーダンス効果素
子でもよい。
For example, as shown in FIG. 6, there is provided a magnetically sensitive portion 74 in which only a soft magnetic thin film 72 and a conductive thin film 73 are sequentially laminated on a substrate 21 made of a nonmagnetic material such as alumina titanium carbide. The magneto-impedance effect element described above may be used.

【0120】なお、感磁部35、45、55、67、及
び74の両端部に、感磁部の素子長手方向(Y方向)に
駆動交流電流を与えるための電極部が、Cu、Ni、T
i、Crなどの導電性材料により形成される。感磁部3
5、45、55、67、及び74は、略長方形状または
線状にパターン形成されている。または、感磁部35、
45、55、67、及び74は、U字形状またはジグザ
グ状に形成されてもよい。
[0120] At both ends of the magnetic sensing portions 35, 45, 55, 67, and 74, electrode portions for applying a drive AC current in the element longitudinal direction (Y direction) of the magnetic sensing portions are made of Cu, Ni, or Ni. T
It is formed of a conductive material such as i or Cr. Magnetic sensing part 3
5, 45, 55, 67, and 74 are patterned in a substantially rectangular or linear shape. Or, the magnetic sensing unit 35,
45, 55, 67, and 74 may be formed in a U shape or a zigzag shape.

【0121】感磁部35、45、55、67、及び74
の素子長手方向(Y方向)に駆動交流電流を与え、素子
幅方向(X方向)に励磁する。この状態で、外部磁界H
exが素子長手方向に印加されると、感磁部35、4
5、55、67、及び74のインピーダンスが変化す
る。感磁部35、45、55、67、及び74のインピ
ーダンス変化を、電極部間の電圧の変化として取り出
す。
Magnetic sensing units 35, 45, 55, 67, and 74
Is applied in the element longitudinal direction (Y direction) to excite in the element width direction (X direction). In this state, the external magnetic field H
ex is applied in the longitudinal direction of the element, and the
The impedances of 5, 55, 67 and 74 change. The impedance change of the magnetic sensing units 35, 45, 55, 67, and 74 is extracted as a change in voltage between the electrode units.

【0122】なお、感磁部35、45、55、67、及
び74上に、絶縁材料からなる保護層が形成されてもよ
い。
Note that a protective layer made of an insulating material may be formed on the magnetic sensing portions 35, 45, 55, 67, and 74.

【0123】図7は、本発明の第7の実施の形態の磁気
インピーダンス効果素子の斜視図であり、図8は、図7
の磁気インピーダンス効果素子を8−8線からみた断面
図である。
FIG. 7 is a perspective view of a magneto-impedance effect element according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of the magneto-impedance effect element of FIG.

【0124】図7及び図8の磁気インピーダンス効果素
子では、アルミナチタンカーバイドなどの非磁性材料か
らなる基板21上に、軟磁性薄膜81、絶縁性材料から
なる絶縁層82、導電性薄膜83、絶縁層84、軟磁性
薄膜85が順次積層されて感磁部86が形成されてい
る。
In the magneto-impedance effect element shown in FIGS. 7 and 8, a soft magnetic thin film 81, an insulating layer 82 made of an insulating material, a conductive thin film 83, an insulating film 82 are formed on a substrate 21 made of a nonmagnetic material such as alumina titanium carbide. A layer 84 and a soft magnetic thin film 85 are sequentially laminated to form a magnetically sensitive portion 86.

【0125】軟磁性薄膜81と導電性薄膜83は、絶縁
層82によって電気的に絶縁されている。また、導電性
薄膜83と軟磁性薄膜85は、絶縁層84によって電気
的に絶縁されている。
The soft magnetic thin film 81 and the conductive thin film 83 are electrically insulated by the insulating layer 82. The conductive thin film 83 and the soft magnetic thin film 85 are electrically insulated by the insulating layer 84.

【0126】感磁部86の両端部には、導電性薄膜83
の素子長手方向(Y方向)に駆動交流電流を与えるため
の電極部87,87が、Cu、Ni、Ti、Crなどの
導電性材料により形成される。電極部87,87は導電
性薄膜83にのみ接続されている。軟磁性薄膜81と電
極部87,87は、絶縁層82によって電気的に絶縁さ
れている。また、軟磁性薄膜85と電極部87,87
は、絶縁層84によって電気的に絶縁されている。従っ
て、駆動交流電流は導電性薄膜83のみに流される。
At both ends of the magnetic sensing portion 86, the conductive thin film 83 is provided.
Are formed of a conductive material such as Cu, Ni, Ti, or Cr for applying a drive AC current in the element longitudinal direction (Y direction). The electrode portions 87, 87 are connected only to the conductive thin film 83. The soft magnetic thin film 81 and the electrode portions 87, 87 are electrically insulated by the insulating layer 82. Further, the soft magnetic thin film 85 and the electrode portions 87, 87
Are electrically insulated by the insulating layer 84. Therefore, the driving alternating current flows only through the conductive thin film 83.

【0127】導電性薄膜83の素子長手方向(Y方向)
に駆動交流電流を与え、素子幅方向(X方向)に励磁す
る。この状態で、外部磁界Hexが素子長手方向に印加
されると、感磁部86のインピーダンスが変化する。感
磁部86のインピーダンス変化を、電極部間の電圧の変
化として取り出す。
Element longitudinal direction of conductive thin film 83 (Y direction)
, And a driving AC current is applied to the element to excite it in the element width direction (X direction). When the external magnetic field Hex is applied in the element longitudinal direction in this state, the impedance of the magnetic sensing unit 86 changes. A change in impedance of the magnetic sensing unit 86 is extracted as a change in voltage between the electrode units.

【0128】駆動交流電流が導電性薄膜83のみに流さ
れ、軟磁性薄膜81,85には流されないようにする
と、駆動交流電流による励磁磁界を効率よく発生させる
ことができ、より顕著な磁気インピーダンス効果を引き
出すことが可能になる。
When the driving AC current is caused to flow only to the conductive thin film 83 and not to the soft magnetic thin films 81 and 85, an exciting magnetic field by the driving AC current can be efficiently generated, and a more remarkable magnetic impedance can be obtained. It is possible to bring out the effect.

【0129】感磁部86は、略長方形状または線状にパ
ターン形成されている。または、感磁部86は、U字形
状またはジグザグ状に形成されてもよい。
The magnetic sensing portion 86 is formed in a substantially rectangular or linear pattern. Alternatively, the magnetic sensing portion 86 may be formed in a U-shape or a zigzag shape.

【0130】図9は、磁気インピーダンス効果素子の感
磁部のアスペクト比と、磁界検出感度の関係を示すグラ
フである。図9のグラフでは、感磁部の素子長さLを4
mmまたは6mmに固定し、素子幅Wを変えることによ
り感磁部のアスペクト比W/Lを変化させた。図9から
明らかなように、感磁部のアスペクト比W/Lが0.1
以下になると、磁気インピーダンス効果素子の磁界検出
感度が向上することがわかる。特に、感磁部の素子長さ
Lが6mmのときには、感磁部のアスペクト比W/Lが
約0.08以下になると、さらに、急激に磁気インピー
ダンス効果素子の磁界検出感度が向上することがわか
る。
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the aspect ratio of the magneto-sensitive portion of the magneto-impedance effect element and the magnetic field detection sensitivity. In the graph of FIG. 9, the element length L of the magnetic sensing part is 4
mm or 6 mm, and the aspect ratio W / L of the magneto-sensitive portion was changed by changing the element width W. As is clear from FIG. 9, the aspect ratio W / L of the magnetosensitive part is 0.1.
It can be seen that the magnetic field detection sensitivity of the magneto-impedance effect element is improved below. In particular, when the element length L of the magneto-sensitive section is 6 mm, if the aspect ratio W / L of the magneto-sensitive section becomes about 0.08 or less, the magnetic field detection sensitivity of the magneto-impedance effect element can be further sharply improved. Understand.

【0131】なお、感磁部がU字型、つづら折れ状に形
成される場合には、前記感磁部の素子長手方向を向いた
部位の長さの総和が素子長さLとなる。
When the magneto-sensitive portion is formed in a U-shape or a serpentine shape, the sum of the lengths of the magneto-sensitive portion in the element longitudinal direction is the element length L.

【0132】本実施の形態では、感磁部25は、例え
ば、素子幅Wを0.10mm、素子長さLを6mmとし
て形成されている。このとき、磁気インピーダンス効果
素子Mの感磁部25のアスペクト比は、W/L=0.0
17である。
In the present embodiment, the magnetosensitive portion 25 is formed, for example, with an element width W of 0.10 mm and an element length L of 6 mm. At this time, the aspect ratio of the magneto-sensitive portion 25 of the magneto-impedance effect element M is W / L = 0.0
Seventeen.

【0133】図1に示された磁気インピーダンス効果素
子Mの、素子長さ6mm、アスペクト比が0.017で
あると、図9のグラフから、約2.5(mV・m/A)
(約200(mV/Oe))もの高感度を有することが
わかる。
If the magneto-impedance effect element M shown in FIG. 1 has an element length of 6 mm and an aspect ratio of 0.017, it can be seen from the graph of FIG. 9 that about 2.5 (mV · m / A) is obtained.
(About 200 (mV / Oe)).

【0134】図10は、磁気インピーダンス効果素子の
感磁部のアスペクト比(W/L)と、感磁部の両端から
の出力電圧を最大とする外部磁界の大きさの絶対値(H
p)との関係を示すグラフである。
FIG. 10 shows the aspect ratio (W / L) of the magneto-sensitive portion of the magneto-impedance effect element and the absolute value (H) of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage from both ends of the magneto-sensitive portion.
It is a graph which shows the relationship with p).

【0135】図10のグラフから、磁気インピーダンス
効果素子の感磁部のアスペクト比(W/L)を小さくす
ると、感磁部の両端からの出力電圧を最大とする外部磁
界の大きさの絶対値(Hp)も小さくなることがわか
る。図3のグラフでは、感磁部の素子長さを4mmまた
は6mmに固定し、素子幅を変えることにより感磁部の
アスペクト比を変化させている。
From the graph of FIG. 10, when the aspect ratio (W / L) of the magneto-sensitive portion of the magneto-impedance effect element is reduced, the absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage from both ends of the magneto-sensitive portion It can be seen that (Hp) also becomes smaller. In the graph of FIG. 3, the element length of the magnetic sensing unit is fixed to 4 mm or 6 mm, and the aspect ratio of the magnetic sensing unit is changed by changing the element width.

【0136】例えば、感磁部の素子長さが6mmのと
き、アスペクト比(W/L)を約0.1以下にすると、
感磁部の両端からの出力電圧を最大とする外部磁界の大
きさの絶対値(Hp)の値は、320(A/m)(4
(Oe))以下になる。また、感磁部の素子長さが4m
mのときも、アスペクト比(W/L)を約0.1以下に
すると、出力電圧を最大とする外部磁界の大きさの絶対
値(Hp)が、320(A/m)(4(Oe))以下に
なる。
For example, when the element length of the magneto-sensitive part is 6 mm and the aspect ratio (W / L) is set to about 0.1 or less,
The absolute value (Hp) of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage from both ends of the magnetic sensing unit is 320 (A / m) (4
(Oe)) Also, the element length of the magnetic sensing part is 4 m.
m, the absolute value (Hp) of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage is 320 (A / m) (4 (Oe) when the aspect ratio (W / L) is set to about 0.1 or less. ))

【0137】また、感磁部の素子長さが6mmのとき、
アスペクト比(W/L)を約0.05以下にすると、出
力電圧を最大とする外部磁界の大きさの絶対値(Hp)
が160(A/m)(2(Oe))以下になる。
When the element length of the magnetic sensing part is 6 mm,
When the aspect ratio (W / L) is about 0.05 or less, the absolute value (Hp) of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage
Is 160 (A / m) (2 (Oe)) or less.

【0138】図1に示された本実施の形態の磁気インピ
ーダンス効果素子Mの感磁部25は、素子長さ6mm、
アスペクト比が0.017であるので、図10のグラフ
から、出力電圧を最大とする外部磁界の大きさの絶対値
が、おおよそ0〜24(A/m)(0.3(Oe))の
範囲にあることがわかる。
The magneto-sensitive section 25 of the magneto-impedance effect element M of the present embodiment shown in FIG.
Since the aspect ratio is 0.017, from the graph of FIG. 10, the absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage is approximately 0 to 24 (A / m) (0.3 (Oe)). It turns out that it is in the range.

【0139】図11は、本実施の形態の磁気インピーダ
ンス効果素子の磁気インピーダンス効果特性を説明する
ための概念図である。
FIG. 11 is a conceptual diagram for explaining the magneto-impedance effect characteristics of the magneto-impedance effect element according to the present embodiment.

【0140】図1の磁気インピーダンス効果素子Mの電
極部26,26から感磁部25の両端部に駆動交流電流
を与えた状態で、外部磁界Hexを、磁気インピーダン
ス効果素子Mの素子長手方向に印加する。印加した外部
磁界Hexの大きさを変化させつつ、出力電圧Emiを
測定すると図11のようなグラフが得られる。
In a state where a driving alternating current is applied from the electrodes 26 of the magneto-impedance effect element M to both ends of the magneto-sensitive section 25 in FIG. Apply. When the output voltage Emi is measured while changing the magnitude of the applied external magnetic field Hex, a graph as shown in FIG. 11 is obtained.

【0141】図11の磁気インピーダンス効果特性を示
す概念図は、外部磁界Hexの大きさがHp+あるいは
Hp-であるときの出力電圧Emiの値を示す点を頂点
とする双峰形状をなしている。また、Hp+とHp-の絶
対値の大きさはほとんど等しくおおよそ0〜24(A/
m)(0.3(Oe))である。
The conceptual diagram showing the magneto-impedance effect characteristic of FIG. 11 has a bimodal shape with the point indicating the value of the output voltage Emi when the magnitude of the external magnetic field Hex is Hp + or Hp as a vertex. I have. In addition, the magnitudes of the absolute values of Hp + and Hp are almost the same, approximately 0 to 24 (A /
m) (0.3 (Oe)).

【0142】図11をみると、外部磁界Hexの大きさ
がHp+またはHp-に近づくにつれて、出力電圧Emi
の変化率が大きくなっている。すなわち、外部磁界He
xの検出感度は、外部磁界Hexの大きさがHp+また
はHp-付近にあるときに良好になる。
Referring to FIG. 11, as the magnitude of the external magnetic field Hex approaches Hp + or Hp , the output voltage Emi increases.
Change rate is increasing. That is, the external magnetic field He
The detection sensitivity of x becomes good when the magnitude of the external magnetic field Hex is near Hp + or Hp .

【0143】Hp+またはHp-の大きさの絶対値がおお
よそ0〜24(A/m)(0.3(Oe))であると
き、外部磁界Hex=0付近における外部磁界Hexの
検出感度を良好にするために、感磁部25の素子長手方
向に印加するバイアス磁界の大きさは、例えば、HB
0〜80(A/m)(1(Oe))であれば充分であ
る。なお、後述する実施例において、磁気インピーダン
ス効果素子の、実測値に基づいた磁気インピーダンス効
果特性のグラフについて説明する。
When the absolute value of the magnitude of Hp + or Hp is approximately 0 to 24 (A / m) (0.3 (Oe)), the detection sensitivity of the external magnetic field Hex near the external magnetic field Hex = 0 is reduced. In order to improve the magnetic field, the magnitude of the bias magnetic field applied in the element longitudinal direction of the magnetic sensing unit 25 is, for example, H B =
0 to 80 (A / m) (1 (Oe)) is sufficient. In the examples described later, a graph of the magneto-impedance effect characteristics of the magneto-impedance effect element based on the actually measured values will be described.

【0144】なお、Hp+またはHp-の大きさの絶対値
が400(A/m)(5(Oe))以下、好ましくは3
20(A/m)(4(Oe))以下、より好ましくは1
60(A/m)(2Oe)以下であれば、感磁部25の
素子長手方向に印加するバイアス磁界の大きさを400
(A/m)(5(Oe))以下、好ましくは320(A
/m)(4(Oe))以下、より好ましくは160(A
/m)(2Oe)以下にできる。
Incidentally, the absolute value of the magnitude of Hp + or Hp is 400 (A / m) (5 (Oe)) or less, preferably 3 (Oe).
20 (A / m) (4 (Oe)) or less, more preferably 1
If it is 60 (A / m) (2 Oe) or less, the magnitude of the bias magnetic field applied to the magneto-sensitive portion 25 in the element longitudinal direction is 400
(A / m) (5 (Oe)) or less, preferably 320 (A
/ M) (4 (Oe)) or less, more preferably 160 (A)
/ M) (2Oe) or less.

【0145】感磁部25の素子長手方向に印加する必要
なバイアス磁界の大きさを、400(A/m)以下にす
ることができると、感磁部25の周辺に形成された硬磁
性材料や、或いは感磁部25に重ねて形成された硬磁性
材料や反強磁性材料からなる磁性膜から発生する磁界
を、バイアス磁界として用いることが可能になる。
When the magnitude of the necessary bias magnetic field applied in the element longitudinal direction of the magneto-sensitive portion 25 can be reduced to 400 (A / m) or less, the hard magnetic material formed around the magneto-sensitive portion 25 can be formed. Alternatively, a magnetic field generated from a magnetic film made of a hard magnetic material or an antiferromagnetic material formed on the magnetic sensing portion 25 can be used as a bias magnetic field.

【0146】また、感磁部25の素子長手方向に印加す
るバイアス磁界の大きさを400(A/m)(5(O
e))以下、好ましくは320(A/m)(4(O
e))以下、より好ましくは160(A/m)(2O
e)以下にできると、感磁部25にバイアス磁界を与え
るために、感磁部25の周囲に巻回するコイルの巻回数
も少なくなり、磁気インピーダンス効果素子を製造する
際の工程を簡略化することができるようになる。また、
磁気インピーダンス効果素子Mを磁気ヘッドや微弱磁界
検出器に適用する際に必要な小型化も容易になる。さら
に、バイアス磁界を発生させるためにコイルに与える直
流電流も小さくすることができるので、磁気インピーダ
ンス効果素子Mの省電力化も容易になる。
The magnitude of the bias magnetic field applied to the magneto-sensitive portion 25 in the element longitudinal direction is set to 400 (A / m) (5 (O
e)) or less, preferably 320 (A / m) (4 (O
e)) or less, more preferably 160 (A / m) (2O
e) If it is possible to reduce the number of turns, the number of turns of the coil wound around the magneto-sensitive portion 25 is reduced in order to apply a bias magnetic field to the magneto-sensitive portion 25. Will be able to Also,
The size reduction required when applying the magneto-impedance effect element M to a magnetic head or a weak magnetic field detector is also facilitated. Further, since the DC current applied to the coil for generating the bias magnetic field can be reduced, the power saving of the magneto-impedance effect element M can be facilitated.

【0147】磁気インピーダンス効果素子の感磁部の素
子幅Wと素子長さLの比(アスペクト比)W/Lを小さ
くしていくと、磁気インピーダンス効果素子の磁界検出
感度が向上するという効果が得られるのは以下の理由に
よる。
As the ratio (aspect ratio) W / L of the element width W and the element length L of the magnetosensitive portion of the magneto-impedance effect element is reduced, the effect of improving the magnetic field detection sensitivity of the magneto-impedance effect element is improved. It is obtained for the following reasons.

【0148】前記感磁部は高周波数の交流電流によって
励磁されるので、表皮効果が強く現れる。このとき、前
記感磁部の素子幅W、素子長さL、比抵抗ρ、励磁周波
数ω、素子幅方向の透磁率μと前記感磁部のインピーダ
ンスの大きさ|Z|との間には、次の(数2)によって
示される関係がある。
Since the magnetic sensing portion is excited by a high frequency alternating current, a strong skin effect appears. At this time, the element width W, the element length L, the specific resistance ρ, the excitation frequency ω, the magnetic permeability μ in the element width direction, and the magnitude | Z | , (2).

【0149】[0149]

【数2】 (数2)から、前記感磁部の素子幅W、素子長さL、比
抵抗ρ、励磁周波数ωを一定としたとき、前記感磁部の
インピーダンスの大きさ|Z|は、素子幅方向の透磁率
μの1/2乗に比例することがわかる。
(Equation 2) From equation (2), when the element width W, element length L, specific resistance ρ, and excitation frequency ω of the magnetic sensing part are constant, the magnitude | Z | of the impedance of the magnetic sensing part is in the element width direction. Is proportional to the half of the magnetic permeability μ.

【0150】素子長手方向に交流電流が与えられ、素子
幅方向に励磁されている前記感磁部の素子長手方向に、
外部磁界が印加されると、前記感磁部の素子幅方向の透
磁率μが変化し、前記感磁部のインピーダンスの大きさ
|Z|が変化する。前記感磁部のインピーダンスの大き
さ|Z|の変化を測定することにより、前記感磁部に印
加された外部磁界を検知する。
An alternating current is applied in the longitudinal direction of the element, and in the longitudinal direction of the element of the magnetosensitive portion which is excited in the width direction of the element,
When an external magnetic field is applied, the magnetic permeability μ of the magnetically sensitive part in the element width direction changes, and the magnitude | Z | of the impedance of the magnetically sensitive part changes. The external magnetic field applied to the magnetic sensing unit is detected by measuring a change in the magnitude | Z | of the impedance of the magnetic sensing unit.

【0151】アスペクト比W/Lが小さくなると、素子
幅方向の透磁率μの変化に対するインピーダンスの大き
さ|Z|の変化率が大きくなる。すなわち、前記感磁部
の両端から引き出される出力電圧の大きさの変化が大き
くなり、磁気インピーダンス効果素子の磁界検出感度が
向上する。
As the aspect ratio W / L decreases, the rate of change of the magnitude | Z | of the impedance with respect to the change of the magnetic permeability μ in the element width direction increases. That is, the change in the magnitude of the output voltage drawn from both ends of the magneto-sensitive portion increases, and the magnetic field detection sensitivity of the magneto-impedance effect element improves.

【0152】図12は、磁気インピーダンス効果素子の
感磁部を構成する軟磁性薄膜の、磁区構造の一例を示す
概念平面図である。
FIG. 12 is a conceptual plan view showing an example of the magnetic domain structure of the soft magnetic thin film constituting the magnetic sensing part of the magneto-impedance effect element.

【0153】図12では、図1に示された磁気インピー
ダンス効果素子Mの感磁部25を構成する軟磁性薄膜2
2,24のうち、軟磁性薄膜22の磁区構造を示してい
るが、軟磁性薄膜24の磁区構造も、軟磁性薄膜22の
磁区構造とほぼ同様である。軟磁性薄膜22は、静磁場
中で形成され、あるいは、異方性の強い軟磁性材料を用
いて形成されることにより、素子幅方向の磁気異方性を
持たされている。したがって、素子幅方向に磁気モーメ
ントが配向している磁区22aが形成されている。な
お、図12の軟磁性薄膜22の素子幅をW1とする。
In FIG. 12, the soft magnetic thin film 2 forming the magnetic sensing part 25 of the magneto-impedance effect element M shown in FIG.
2 and 24, the magnetic domain structure of the soft magnetic thin film 22 is shown. The magnetic domain structure of the soft magnetic thin film 24 is almost the same as the magnetic domain structure of the soft magnetic thin film 22. The soft magnetic thin film 22 has a magnetic anisotropy in the element width direction by being formed in a static magnetic field or by using a soft magnetic material having strong anisotropy. Therefore, a magnetic domain 22a in which the magnetic moment is oriented in the element width direction is formed. The element width of the soft magnetic thin film 22 in FIG.

【0154】一方、形状磁気異方性により軟磁性薄膜2
2の素子長手方向に磁気モーメントが配向している磁区
22bが形成される。
On the other hand, the soft magnetic thin film 2
A magnetic domain 22b in which the magnetic moment is oriented in the element longitudinal direction is formed.

【0155】軟磁性薄膜22のアスペクト比が大きい
と、素子長手方向に磁気モーメントが配向している磁区
22bの総面積が、素子幅方向に磁気モーメントが配向
している磁区22aの総面積よりも、著しく狭くなる。
When the aspect ratio of the soft magnetic thin film 22 is large, the total area of the magnetic domains 22b in which the magnetic moment is oriented in the element longitudinal direction is larger than the total area of the magnetic domains 22a in which the magnetic moment is oriented in the element width direction. , Remarkably narrow.

【0156】図13は、磁気インピーダンス効果素子M
の軟磁性薄膜22の他の磁区構造を示す平面概念図であ
る。
FIG. 13 shows a magneto-impedance effect element M
FIG. 8 is a conceptual plan view showing another magnetic domain structure of the soft magnetic thin film 22 of FIG.

【0157】例えば、軟磁性薄膜22の素子幅をW1よ
り小さいW2にすることによって、軟磁性薄膜22のア
スペクト比を0.1より小さくする。
For example, by setting the element width of the soft magnetic thin film 22 to W2 smaller than W1, the aspect ratio of the soft magnetic thin film 22 is made smaller than 0.1.

【0158】図13において、磁区22bは、磁気モー
メントの素子長手方向の成分と素子幅方向の成分を比較
したときに、前記素子長手方向の成分の方が大きい磁区
であり、磁区22aは、前記素子幅方向の成分の方が大
きい磁区である。図13において、磁区22bの総面積
は、図12の磁区22bの総面積とほとんど変わらず、
磁区22aの総面積は、図12の磁区22aの総面積よ
り減少し、磁区22aと磁区22bの総面積の値が等し
くなっている。すると、軟磁性薄膜22の全体としての
磁気異方性の方向がほぼ等方的な状態になる。
In FIG. 13, the magnetic domain 22b is a magnetic domain in which the component in the element longitudinal direction is larger when the component of the magnetic moment in the element longitudinal direction and the component in the element width direction are compared. The components in the element width direction are larger magnetic domains. In FIG. 13, the total area of the magnetic domains 22b is almost the same as the total area of the magnetic domains 22b in FIG.
The total area of the magnetic domains 22a is smaller than the total area of the magnetic domains 22a in FIG. 12, and the value of the total area of the magnetic domains 22a and 22b is equal. Then, the direction of the magnetic anisotropy as a whole of the soft magnetic thin film 22 becomes substantially isotropic.

【0159】素子長手方向の成分の方が大きい磁区であ
る磁区22bの総面積と、前記素子幅方向の成分の方が
大きい磁区である磁区22aの総面積が拮抗すると、す
なわち、素子幅方向と素子長手方向の磁気異方性エネル
ギーがつり合うと、軟磁性薄膜22は、磁気異方性の方
向が全体としてほぼ等方的な状態になる。つまり、軟磁
性薄膜22の磁気モーメントはある方向に固定されにく
くなり、交流電流によって励磁されたときに磁気モーメ
ントの方向を変化させやすくなっている。すなわち、軟
磁性薄膜22の素子幅方向の透磁率μは増加している。
When the total area of the magnetic domain 22b, which is a magnetic domain having a larger component in the element longitudinal direction, and the total area of the magnetic domain 22a, which is a magnetic domain having a larger component in the element width direction, antagonize. When the magnetic anisotropy energies in the element longitudinal direction are balanced, the soft magnetic thin film 22 has a state in which the direction of the magnetic anisotropy is substantially isotropic as a whole. That is, the magnetic moment of the soft magnetic thin film 22 is hard to be fixed in a certain direction, and the direction of the magnetic moment is easily changed when excited by an alternating current. That is, the magnetic permeability μ of the soft magnetic thin film 22 in the element width direction increases.

【0160】軟磁性薄膜22の素子幅方向の透磁率μが
最大値をとるとき、軟磁性薄膜22のインピーダンスの
大きさZが最大となり、軟磁性薄膜22の両端からの出
力電圧も最大になる。
When the magnetic permeability μ of the soft magnetic thin film 22 in the element width direction takes the maximum value, the magnitude Z of the impedance of the soft magnetic thin film 22 becomes maximum, and the output voltage from both ends of the soft magnetic thin film 22 also becomes maximum. .

【0161】図13では、外部磁界を印加していないと
きに、軟磁性薄膜22は磁気異方性の方向が全体として
等方的な状態に近い状態にされている。
In FIG. 13, when the external magnetic field is not applied, the soft magnetic thin film 22 is in a state where the direction of the magnetic anisotropy is almost isotropic as a whole.

【0162】従って、軟磁性薄膜22の素子長手方向
に、外部磁界Hexを印加しなくとも、或いはわずかに
外部磁界Hexを印加するだけで、軟磁性薄膜22の磁
気異方性の方向を全体としてほぼ等方的な状態にさせ、
軟磁性薄膜22の素子幅方向の透磁率μを最大にさせる
ことができ、さらに軟磁性薄膜22の両端からの出力電
圧Emiを最大にさせることができる。
Accordingly, the direction of the magnetic anisotropy of the soft magnetic thin film 22 as a whole can be adjusted without applying the external magnetic field Hex or slightly applying the external magnetic field Hex in the element longitudinal direction of the soft magnetic thin film 22. Let it be almost isotropic,
The magnetic permeability μ in the element width direction of the soft magnetic thin film 22 can be maximized, and the output voltage Emi from both ends of the soft magnetic thin film 22 can be maximized.

【0163】すなわち、駆動交流電流が与えられている
軟磁性薄膜22に外部磁界Hexを印加したときに、軟
磁性薄膜22からの出力電圧Emiを最大とする外部磁
界Hexの大きさの絶対値Hpを小さくさせることがで
きる。
That is, when an external magnetic field Hex is applied to the soft magnetic thin film 22 to which the driving AC current is applied, the absolute value Hp of the magnitude of the external magnetic field Hex that maximizes the output voltage Emi from the soft magnetic thin film 22 Can be reduced.

【0164】なお、軟磁性薄膜22が単磁区構造を有
し、各磁区において磁気モーメントの素子長手方向の成
分と素子幅方向の成分が釣り合っていてもよい。
The soft magnetic thin film 22 may have a single magnetic domain structure, and the component of the magnetic moment in the element longitudinal direction and the component in the element width direction may be balanced in each magnetic domain.

【0165】また、本発明の磁気インピーダンス効果素
子では、図14に示されるように、素子長手方向の成分
の方が大きい磁区である磁区22bの総面積が、前記素
子幅方向の成分の方が大きい磁区である磁区22aの総
面積より大きい場合においても、軟磁性薄膜22の磁気
異方性の方向を全体として等方的な状態に近い状態にす
ることができ、磁区22bの総面積と磁区22aの総面
積とが拮抗している磁区構造の軟磁性薄膜22を有する
磁気インピーダンス効果素子と同等の磁界検出感度を得
ることができる。
In the magneto-impedance effect element of the present invention, as shown in FIG. 14, the total area of the magnetic domain 22b, which is a magnetic domain having a larger component in the element longitudinal direction, is larger than the component in the element width direction. Even when the total area of the magnetic domains 22a, which are large magnetic domains, is larger than the total area of the magnetic domains 22a, the direction of the magnetic anisotropy of the soft magnetic thin film 22 can be made to be almost isotropic as a whole. It is possible to obtain the same magnetic field detection sensitivity as that of the magneto-impedance effect element having the soft magnetic thin film 22 having the magnetic domain structure in which the total area of the magnetic field 22a is opposed to the total area.

【0166】また、本実施の形態の磁気インピーダンス
効果素子では、磁界検出感度を、少なくとも磁界センサ
として実用可能な範囲である0.3(mV・m/A)
(25mV/Oe)以上にすることができる。
Further, in the magneto-impedance effect element of the present embodiment, the magnetic field detection sensitivity is set to at least 0.3 (mV · m / A), which is a practical range as a magnetic field sensor.
(25 mV / Oe) or more.

【0167】また、感磁部25の両端からの出力電圧を
最大にさせる外部磁界の大きさの絶対値を小さくさせる
ことができる。
Further, the absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage from both ends of the magnetic sensing unit 25 can be reduced.

【0168】図15から図17は、本発明の磁気インピ
ーダンス効果素子の実施の形態として、バイアス磁界を
薄膜磁性体によって与えることのできる磁気インピーダ
ンス効果素子の縦断面図である。
FIG. 15 to FIG. 17 are longitudinal sectional views of a magneto-impedance effect element according to an embodiment of the present invention, in which a bias magnetic field can be applied by a thin-film magnetic material.

【0169】図15の磁気インピーダンス効果素子は、
基板21上に軟磁性薄膜91、導電性薄膜92、軟磁性
薄膜93からなる感磁部94が形成され、感磁部94の
素子長手方向の両端部に電極95,95が形成され、さ
らに、感磁部94の両端部に接触する磁性薄膜である硬
磁性体層96,96が設けられたものである。硬磁性体
層96,96は、CoPtなどの硬磁性材料によって形
成される。
The magneto-impedance effect element shown in FIG.
A magnetic sensing portion 94 including a soft magnetic thin film 91, a conductive thin film 92, and a soft magnetic thin film 93 is formed on the substrate 21, and electrodes 95, 95 are formed at both ends of the magnetic sensing portion 94 in the element longitudinal direction. Hard magnetic layers 96, 96, which are magnetic thin films, are provided in contact with both ends of the magnetic sensing portion 94. The hard magnetic layers 96 are formed of a hard magnetic material such as CoPt.

【0170】硬磁性体層96,96によって与えること
のできるバイアス磁界の大きさは、最大で400A/m
程度であるが、本実施の形態の磁気インピーダンス効果
素子では、感磁部94の素子長手方向に印加する必要な
バイアス磁界の大きさを、400(A/m)以下にする
ことができるので、図15のような硬磁性体層96,9
6によって、感磁部94に十分なバイアス磁界をかける
ことができる。すなわち、バイアス磁界を与えるために
直流電流が流される巻線コイルを用いなくてすむので、
磁気インピーダンス効果素子の小型化・低消費電力化を
達成できる。
The magnitude of the bias magnetic field that can be given by the hard magnetic layers 96, 400 is 400 A / m at maximum.
However, in the magneto-impedance effect element of the present embodiment, the magnitude of the necessary bias magnetic field applied in the element longitudinal direction of the magneto-sensitive portion 94 can be 400 (A / m) or less. Hard magnetic layers 96 and 9 as shown in FIG.
6, a sufficient bias magnetic field can be applied to the magnetic sensing portion 94. In other words, there is no need to use a winding coil through which a DC current is applied to apply a bias magnetic field.
The size and power consumption of the magneto-impedance effect element can be reduced.

【0171】また、図16に示されるように、硬磁性体
層96,96が、感磁部94の素子長手方向の両端部に
形成され、硬磁性体層96,96上に電極95,95が
形成されてもよい。
As shown in FIG. 16, hard magnetic layers 96, 96 are formed on both ends of the magnetosensitive portion 94 in the element longitudinal direction, and electrodes 95, 95 are formed on the hard magnetic layers 96, 96. May be formed.

【0172】あるいは、図17に示されるように、感磁
部94の上層及び下層に反強磁性層97,97を積層
し、感磁部94の軟磁性薄膜91,93と反強磁性層9
7,97との界面に生じる交換異方性磁界によって、感
磁部94に必要なバイアス磁界を与えることも可能であ
る。
Alternatively, as shown in FIG. 17, antiferromagnetic layers 97, 97 are laminated on the upper and lower layers of the magnetic sensing part 94, and the soft magnetic thin films 91, 93 of the magnetic sensing part 94 and the antiferromagnetic layer 9 are formed.
A necessary bias magnetic field can be applied to the magnetosensitive part 94 by an exchange anisotropic magnetic field generated at the interface with the magnetic heads 7 and 97.

【0173】図18及び図19は、図1の磁気インピー
ダンス効果素子の製造方法を説明するための斜視図であ
る。
FIGS. 18 and 19 are perspective views for explaining a method of manufacturing the magneto-impedance effect element of FIG.

【0174】図18は、アルミナチタンカーバイド、ガ
ラス、セラミック、結晶化ガラスなどの非磁性材料から
なる基板21上に、軟磁性薄膜22、導電性薄膜23及
び軟磁性薄膜24を順次スパッタ法、蒸着法或いはメッ
キ法などによって成膜し、積層した状態を示す斜視図で
ある。
FIG. 18 shows that a soft magnetic thin film 22, a conductive thin film 23 and a soft magnetic thin film 24 are sequentially formed on a substrate 21 made of a non-magnetic material such as alumina titanium carbide, glass, ceramic, crystallized glass by sputtering. FIG. 4 is a perspective view showing a state where films are formed by a method or a plating method and stacked.

【0175】軟磁性薄膜22及び24は、例えば、組成
式がFe71.4Al5.8Si13.1Hf3 .34.5Ru1.9で表
される、bcc−Feの結晶粒を主体とした微結晶軟磁
性合金薄膜である。
[0175] The soft magnetic thin film 22 and 24, for example, the composition formula is represented by Fe 71.4 Al 5.8 Si 13.1 Hf 3 .3 C 4.5 Ru 1.9, microcrystalline soft magnetic alloy mainly composed of crystal grains of the bcc-Fe It is a thin film.

【0176】この組成以外のT―X―M―Z―Q系(元
素Tは、Fe、Coのうちどちらか一方あるいは両方を
含む元素であり、元素Xは、Si、Alの内どちらか一
方あるいは両方を含む元素であり、元素Mは、Ti、Z
r、Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wから選ばれる1種
または2種以上の元素であり、元素Zは、C、Nのうち
どちらか一方あるいは両方を含む元素であり、Qは、C
r,Re,Ru,Rh,Ni,Pd,Pt,Auから選
ばれる1種または2種以上の元素)の微結晶軟磁性合金
薄膜や、Co−T−M−X―O系(元素Tは、Fe、N
iのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素であり、
元素Mは、Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,
Mo,Si,P,C,W,B,Al,Ga,Geと希土
類元素から選ばれる1種または2種以上の元素であり、
Xは、Au,Ag,Cu,Ru,Rh,Os,Ir,P
t,Pdから選ばれる1種あるいは2種以上の元素)の
組成を有し、bcc−Fe、bcc−FeCo、bcc
−Co等からなる平均結晶粒径10〜30nmの結晶相
とMの酸化物を含む非晶質相からなり、非晶質相が組織
全体の50%以上を占めている微結晶軟磁性合金薄膜
や、Fe―M―O系(Mは、Ti、Zr、Hf、V、N
b、Ta、Wと希土類元素から選ばれる1種あるいは2
種以上の元素)の組成を有し、bcc−Feを主体とす
る平均結晶粒径10〜30nmの結晶相とMの酸化物を
含む非晶質相からなり、非晶質相が組織全体の50%以
上を占めている微結晶軟磁性合金薄膜として、軟磁性薄
膜22及び24が形成されていてもよい。
A TXMZQ system other than this composition (the element T is an element containing one or both of Fe and Co, and the element X is one of Si and Al Alternatively, it is an element containing both, and the element M is Ti, Z
r, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W are one or more elements selected from the group consisting of C and N; C
one or more elements selected from the group consisting of r, Re, Ru, Rh, Ni, Pd, Pt, and Au), a microcrystalline soft magnetic alloy thin film, and a Co—T—M—X—O system (element T is , Fe, N
element containing one or both of i,
Element M is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr,
One or more elements selected from Mo, Si, P, C, W, B, Al, Ga, Ge and rare earth elements;
X is Au, Ag, Cu, Ru, Rh, Os, Ir, P
one or two or more elements selected from t and Pd), bcc-Fe, bcc-FeCo, bcc
A microcrystalline soft magnetic alloy thin film comprising a crystalline phase composed of Co or the like and having an average crystal grain size of 10 to 30 nm and an amorphous phase containing an oxide of M, wherein the amorphous phase occupies 50% or more of the entire structure; Or Fe-MO system (M is Ti, Zr, Hf, V, N
one or two selected from b, Ta, W and a rare earth element
Element), a crystal phase mainly composed of bcc-Fe and having an average crystal grain size of 10 to 30 nm, and an amorphous phase containing M oxide. The soft magnetic thin films 22 and 24 may be formed as microcrystalline soft magnetic alloy thin films occupying 50% or more.

【0177】あるいは、Co―Ta―Hf系の非晶質軟
磁性合金薄膜や、Co−Zr−Nb系の非晶質軟磁性合
金薄膜として、軟磁性薄膜22及び24を形成してもよ
い。
Alternatively, the soft magnetic thin films 22 and 24 may be formed as a Co—Ta—Hf based amorphous soft magnetic alloy thin film or a Co—Zr—Nb based amorphous soft magnetic alloy thin film.

【0178】導電性薄膜23は、Cu、Ni、Ti、C
rなどの導電性材料により形成される。また、導電性薄
膜23を形成するために用いる材料は、軟磁性薄膜2
2,24より比抵抗の低い材料であれば、どのようなも
のでもかまわない。例えば、Fe,Coを含む強磁性材
料であっても、NiO,CoOなどの反強磁性材料であ
ってもよい。ただし、導電性薄膜23を形成するために
用いる材料の比抵抗は、軟磁性薄膜22,24を形成す
るために用いる材料の比抵抗の1/10以下の比抵抗の
材料であることが好ましい。
The conductive thin film 23 is made of Cu, Ni, Ti, C
It is formed of a conductive material such as r. The material used to form the conductive thin film 23 is a soft magnetic thin film 2.
Any material may be used as long as it has a lower specific resistance than 2,24. For example, a ferromagnetic material containing Fe and Co or an antiferromagnetic material such as NiO and CoO may be used. However, the specific resistance of the material used for forming the conductive thin film 23 is preferably a material having a specific resistance of 1/10 or less of the specific resistance of the material used for forming the soft magnetic thin films 22 and 24.

【0179】なお、本実施の形態では、軟磁性薄膜2
2、導電性薄膜23、及び軟磁性薄膜24の成膜をRF
マグネトロンスパッタ装置を用いて行った。成膜時の条
件は以下の範囲である。
In this embodiment, the soft magnetic thin film 2
2. The conductive thin film 23 and the soft magnetic thin film 24 are formed by RF
This was performed using a magnetron sputtering apparatus. The conditions at the time of film formation are in the following range.

【0180】高周波電力:200〜400(W) Arガス圧:50(sccm) 成膜時圧力:3〜7(mTorr) 成膜時静磁場強度:790以上(A/m) 成膜速度:10〜33.5(nm/分) なお、標準条件は、高周波電力が400(W)、Arガ
ス圧が50(sccm)、成膜時圧力が7(mTor
r)、成膜時静磁場強度が4740(A/m)、成膜速
度が33.5(nm/分)である。また、基板の冷却は
間接冷却によって行った。
High frequency power: 200 to 400 (W) Ar gas pressure: 50 (sccm) Film forming pressure: 3 to 7 (mTorr) Static magnetic field strength during film forming: 790 or more (A / m) Film forming speed: 10 The standard conditions are a high frequency power of 400 (W), an Ar gas pressure of 50 (sccm), and a film forming pressure of 7 (mTorr).
r), the static magnetic field strength during film formation is 4740 (A / m), and the film formation rate is 33.5 (nm / min). The substrate was cooled by indirect cooling.

【0181】次に、軟磁性薄膜22、導電性薄膜23、
及び軟磁性薄膜24をフォトリソグラフィーおよびエッ
チングによって、図19に示されるようにパターン形成
して感磁部25を形成する。このとき、感磁部25を素
子幅Wと素子長さLの比W/L(アスペクト比)が、
0.1以下になるように略長方形にパターン形成する。
Next, the soft magnetic thin film 22, the conductive thin film 23,
Then, the soft magnetic thin film 24 is patterned by photolithography and etching as shown in FIG. At this time, the ratio W / L (aspect ratio) of the element width W to the element length L is set to
A substantially rectangular pattern is formed so as to be 0.1 or less.

【0182】感磁部25は、例えば、素子幅Wを100
μm、素子長さLを6mmとして形成される。したがっ
て、本実施の形態の磁気インピーダンス効果素子Mの感
磁部25のアスペクト比は、W/L=0.017であ
る。
The magnetic sensing unit 25 has, for example, an element width W of 100
μm and the element length L is 6 mm. Therefore, the aspect ratio of the magneto-sensitive portion 25 of the magneto-impedance effect element M of the present embodiment is W / L = 0.017.

【0183】なお、感磁部25は、基板21上一面に形
成されるが、図6ではそのうち一部のみを示している。
The magnetic sensing part 25 is formed over the entire surface of the substrate 21, but FIG. 6 shows only a part thereof.

【0184】本実施の形態では、感磁部25をパターン
形成した後、感磁部25の素子幅方向に静磁場H2をか
け、熱処理にかける。
In the present embodiment, after the magneto-sensitive portion 25 is patterned, a static magnetic field H2 is applied to the magneto-sensitive portion 25 in the element width direction and heat treatment is performed.

【0185】なお、軟磁性薄膜22及び軟磁性薄膜24
を成膜するときに、図1の磁気インピーダンス効果素子
が完成したときに素子幅方向となる図18の矢印方向に
静磁場H1をかけてもよい。このように磁場中成膜を行
なったときには、成膜後の静磁場中熱処理の工程を省略
することが可能である。または、磁場中成膜後に、静磁
場中熱処理の代りに回転磁場中、または無磁場中熱処理
を行なってもよい。
The soft magnetic thin film 22 and the soft magnetic thin film 24
When forming the film, a static magnetic field H1 may be applied in the direction of the arrow in FIG. 18 which becomes the element width direction when the magneto-impedance effect element of FIG. 1 is completed. When film formation is performed in a magnetic field as described above, the step of heat treatment in a static magnetic field after the film formation can be omitted. Alternatively, after film formation in a magnetic field, heat treatment in a rotating magnetic field or in a non-magnetic field may be performed instead of the heat treatment in a static magnetic field.

【0186】静磁場中熱処理、あるいは回転磁場中また
は無磁場中熱処理の条件は、以下の範囲である。
The conditions for the heat treatment in a static magnetic field, or in a rotating magnetic field or in a non-magnetic field are as follows.

【0187】静磁場強度:0〜79000(A/m) 熱処理温度:540〜675(℃) 熱処理時間:20〜30(分) 昇温レート:10〜14(℃/分) なお、標準条件は、静磁場強度が79000(A/
m)、熱処理温度が575(℃)、熱処理時間が30
(分)、昇温レートが13.6(℃/分)である。
Static magnetic field strength: 0 to 79000 (A / m) Heat treatment temperature: 540 to 675 (° C.) Heat treatment time: 20 to 30 (min) Heating rate: 10 to 14 (° C./min) , The static magnetic field strength is 79000 (A /
m), a heat treatment temperature of 575 (° C.), and a heat treatment time of 30
(Minutes) and the rate of temperature rise is 13.6 (° C./minute).

【0188】なお、本実施の形態では、図18のように
軟磁性薄膜22、導電性薄膜23、及び軟磁性薄膜24
を順次成膜した後に、図19のように、感磁部25をパ
ターン形成した後で、静磁場中熱処理を施しているが、
軟磁性薄膜22、導電性薄膜23、及び軟磁性薄膜24
の成膜後、感磁部25をパターン形成する前、すなわ
ち、図18の状態で、静磁場中熱処理を施し、その後、
感磁部25をパターン形成してもよい。
In this embodiment, the soft magnetic thin film 22, the conductive thin film 23, and the soft magnetic thin film 24 as shown in FIG.
Are sequentially formed, and as shown in FIG. 19, the magnetically sensitive portion 25 is patterned and then heat-treated in a static magnetic field.
Soft magnetic thin film 22, conductive thin film 23, and soft magnetic thin film 24
After the film formation, before the pattern formation of the magneto-sensitive portion 25, that is, in the state of FIG. 18, a heat treatment in a static magnetic field is performed.
The magnetic sensing portion 25 may be formed in a pattern.

【0189】静磁場中、回転磁場中、または無磁場中で
の熱処理は、前記軟磁性薄膜の素子長手方向に発生する
形状磁気異方性と素子幅方向の磁気異方性とをほぼ拮抗
させ、前記感磁部の磁気異方性の方向を全体としてほぼ
等方的な状態にさせるために行われる。
The heat treatment in a static magnetic field, a rotating magnetic field, or a non-magnetic field causes the shape magnetic anisotropy of the soft magnetic thin film generated in the element longitudinal direction to substantially oppose the magnetic anisotropy in the element width direction. This is performed in order to make the direction of the magnetic anisotropy of the magnetic sensing portion as a whole substantially isotropic.

【0190】すなわち、前記磁場中成膜及び熱処理工程
は、アスペクト比W/Lを小さくさせたときにおいて
も、素子幅方向の透磁率μを高く維持するために行われ
るのであり、単に軟磁性薄膜の素子幅方向に磁気異方性
を持たせるためだけのものではない。
That is, the film formation in a magnetic field and the heat treatment step are performed to maintain the magnetic permeability μ in the element width direction high even when the aspect ratio W / L is reduced. This is not only for providing magnetic anisotropy in the element width direction.

【0191】感磁部25をパターン形成し、磁場中熱処
理を施した後に、図1のように、感磁部25の両端部
に、Cu、Ni、Ti、Crなどの導電性材料からなる
電極部26,26をスパッタ法、フォトリソグラフィ
ー、およびエッチングによって形成する。
After patterning the magnetically sensitive portion 25 and performing a heat treatment in a magnetic field, as shown in FIG. 1, an electrode made of a conductive material such as Cu, Ni, Ti, or Cr is provided on both ends of the magnetically sensitive portion 25. The portions 26 are formed by sputtering, photolithography, and etching.

【0192】電極部26,26を形成後、基板21を切
断し、図1のような個々の磁気インピーダンス効果素子
Mとする。
After forming the electrode portions 26, 26, the substrate 21 is cut to obtain individual magneto-impedance effect elements M as shown in FIG.

【0193】図2のような磁気インピーダンス効果素子
を製造するときは、基板21上に軟磁性薄膜32、導電
性薄膜33をパターン形成し、その後、軟磁性薄膜34
を成膜して、軟磁性薄膜32と軟磁性薄膜34とが素子
幅方向の両端部で磁気的に接続されるようにする。
When manufacturing a magneto-impedance effect element as shown in FIG. 2, a soft magnetic thin film 32 and a conductive thin film 33 are formed on the substrate 21 by patterning.
Is formed so that the soft magnetic thin film 32 and the soft magnetic thin film 34 are magnetically connected at both ends in the element width direction.

【0194】図3のような磁気インピーダンス効果素子
を製造するときには、アルミナチタンカーバイド、ガラ
ス、セラミック、結晶化ガラスなどの非磁性材料からな
る基板21上に、軟磁性薄膜42、導電性薄膜43及び
軟磁性薄膜44を順次スパッタ法、蒸着法或いはメッキ
法などによって成膜して、図18と同様の多層膜を形成
した後、軟磁性薄膜44上にフォトレジストを積層す
る。前記フォトレジストは形成される感磁部45と同じ
形状、同じ大きさで形成する。例えば、幅100μm、
長さ6mmの略長方形状で形成する。
When manufacturing a magneto-impedance effect element as shown in FIG. 3, a soft magnetic thin film 42, a conductive thin film 43 and a soft magnetic thin film 43 are formed on a substrate 21 made of a non-magnetic material such as alumina titanium carbide, glass, ceramic, crystallized glass and the like. The soft magnetic thin film 44 is sequentially formed by a sputtering method, an evaporation method, a plating method, or the like to form a multilayer film similar to that shown in FIG. 18, and then a photoresist is laminated on the soft magnetic thin film 44. The photoresist is formed in the same shape and the same size as the magnetic sensing part 45 to be formed. For example, a width of 100 μm,
It is formed in a substantially rectangular shape with a length of 6 mm.

【0195】次に、フッ酸、過酸化水素水などを含む酸
性水溶液を用いて、前記フォトレジストが積層された多
層膜にエッチング処理を施すことにより、感磁部45を
パターン形成する。このエッチング処理により、感磁部
45を、基板21の表面から離れるにつれて、素子幅方
向(X方向)寸法が徐々に短くなるもの、すなわち図3
のように素子幅方向の両端部にテーパー面45c、45
cが形成されたものとして形成することができる。
Next, the magneto-sensitive portion 45 is patterned by etching the multilayer film on which the photoresist is laminated using an acidic aqueous solution containing hydrofluoric acid, aqueous hydrogen peroxide, or the like. As a result of the etching process, the dimension of the element in the element width direction (X direction) gradually decreases as the magnetic sensing part 45 moves away from the surface of the substrate 21, that is, FIG.
The tapered surfaces 45c and 45 at both ends in the element width direction as shown in FIG.
c can be formed.

【0196】また、図7及び図8に示された磁気インピ
ーダンス効果素子を製造するときには、基板21上に軟
磁性薄膜81をパターン形成した後、絶縁層82、導電
性薄膜83、絶縁層84を順次積層し、導電性薄膜83
のみと電気的に接続される電極部87,87を形成すれ
ばよい。
When manufacturing the magneto-impedance effect element shown in FIGS. 7 and 8, after forming a soft magnetic thin film 81 on the substrate 21, the insulating layer 82, the conductive thin film 83, and the insulating layer 84 are formed. The conductive thin film 83 is sequentially laminated.
It is sufficient to form the electrode portions 87, 87 that are electrically connected to only the electrodes.

【0197】なお、図19では、磁気インピーダンス効
果素子の感磁部25は、導電性薄膜23の上下に軟磁性
薄膜22と軟磁性薄膜24とが積層された構造である
が、軟磁性薄膜24上にさらに導電性薄膜及び軟磁性薄
膜を積層する工程を繰り返し行なってもよい。
In FIG. 19, the magneto-sensitive portion 25 of the magneto-impedance effect element has a structure in which the soft magnetic thin film 22 and the soft magnetic thin film 24 are laminated on the upper and lower sides of the conductive thin film 23. The step of further laminating a conductive thin film and a soft magnetic thin film on top may be repeated.

【0198】なお、図2から図8に示された磁気インピ
ーダンス効果素子を製造する際にも、感磁部35,4
5,55,67,74,86を形成した後、感磁部3
5,45,55,67,74,86の素子幅方向に静磁
場をかける。
When manufacturing the magneto-impedance effect element shown in FIGS.
After forming 5,55,67,74,86, the magnetic sensing part 3
A static magnetic field is applied in the element width direction of 5, 45, 55, 67, 74, 86.

【0199】なお、感磁部35,45,55,67,7
4,86に含まれる軟磁性薄膜を成膜するときに、感磁
部の素子幅方向となる方向に静磁場をかけてもよい。こ
のように磁場中成膜を行なったときには、成膜後の静磁
場中熱処理の工程を省略することが可能である。また
は、磁場中成膜後に、静磁場中熱処理の代りに回転磁場
中、または無磁場中熱処理を行なってもよい。
The magnetic sensing units 35, 45, 55, 67, 7
When forming the soft magnetic thin film included in the magnetic heads 4 and 86, a static magnetic field may be applied in a direction corresponding to the element width direction of the magneto-sensitive portion. When film formation is performed in a magnetic field as described above, the step of heat treatment in a static magnetic field after the film formation can be omitted. Alternatively, after film formation in a magnetic field, heat treatment in a rotating magnetic field or in a non-magnetic field may be performed instead of the heat treatment in a static magnetic field.

【0200】また、感磁部25,35,45,55,6
7,74,86をU字型もしくはつづら折れ状にパター
ン形成してもよい。感磁部25,35,45,55,6
7,74,86がU字型、つづら折れ状に形成される場
合には、感磁部25,35,45,55,67,74,
86の素子長手方向を向いた部位の長さの総和が素子長
さLとなる。感磁部25,35,45,55,67,7
4,86がU字型やつづら折れ形状で形成されていると
きは、感磁部25,35,45,55,67,74,8
6の中のもっとも長い直線部分の延長方向が素子長手方
向となり、この方向が駆動交流電流によって発生する磁
界の励磁方向に対して垂直な方向に一致する。
The magnetic sensing units 25, 35, 45, 55, 6
7, 74, 86 may be formed in a U-shaped or serpentine pattern. Magnetic sensing part 25, 35, 45, 55, 6
In the case where the 7, 74 and 86 are formed in a U-shape or a broken shape, the magnetic sensing portions 25, 35, 45, 55, 67, 74, and
The sum of the lengths of the portions 86 facing the element longitudinal direction is the element length L. Magnetic sensing part 25, 35, 45, 55, 67, 7
When 4, 86 is formed in a U-shape or a broken shape, the magnetic sensing portions 25, 35, 45, 55, 67, 74, 8 are formed.
The extension direction of the longest straight line portion in 6 is the element longitudinal direction, and this direction coincides with the direction perpendicular to the excitation direction of the magnetic field generated by the driving AC current.

【0201】感磁部25,35,45,55,67,7
4,86は、例えば、素子幅Wを0.10mm、素子長
さLを6mmとして形成される。このとき、磁気インピ
ーダンス効果素子の感磁部25,35,45,55,6
7,74,86のアスペクト比は、W/L=0.017
である。
Magnetic sensing units 25, 35, 45, 55, 67, 7
4, 86 are formed, for example, with an element width W of 0.10 mm and an element length L of 6 mm. At this time, the magnetic sensing units 25, 35, 45, 55, 6 of the magneto-impedance effect element
The aspect ratio of 7, 74, 86 is W / L = 0.017.
It is.

【0202】このとき、磁気インピーダンス効果素子の
形成後、感磁部25,35,45,55,67,74,
86の素子長手方向に、駆動交流電流を与えつつ外部磁
界を印加したときに、感磁部25,35,45,55,
67,74,86の両端からの出力電圧を最大とする外
部磁界の大きさの絶対値は、400(A/m)以下にな
る。
At this time, after the formation of the magneto-impedance effect element, the magnetic sensing portions 25, 35, 45, 55, 67, 74,
When an external magnetic field is applied while a drive AC current is applied in the longitudinal direction of the element 86, the magnetic sensing units 25, 35, 45, 55,
The absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage from both ends of 67, 74, and 86 is 400 (A / m) or less.

【0203】感磁部25,35,45,55,67,7
4,86の成膜を、静磁場中で行わせることにより、感
磁部25,35,45,55,67,74,86に含ま
れる軟磁性薄膜の、素子長手方向(X方向)の形状磁気
異方性エネルギーと素子幅方向(Y方向)の磁気異方性
エネルギーとをほぼつり合わせることができる。すなわ
ち、図13に示されるように、素子長手方向の成分の方
が大きい磁区である磁区22bの総面積が、前記素子幅
方向の成分の方が大きい磁区である磁区22aの総面積
に等しい磁区構造を有するもの、あるいは、図14に示
されるように、素子長手方向の成分の方が大きい磁区で
ある磁区22bの総面積が、前記素子幅方向の成分の方
が大きい磁区である磁区22aの総面積より大きい磁区
構造を持つものが得られる。
Magnetic sensing parts 25, 35, 45, 55, 67, 7
By forming the film 4,86 in a static magnetic field, the shape of the soft magnetic thin film included in the magneto-sensitive portions 25,35,45,55,67,74,86 in the element longitudinal direction (X direction). The magnetic anisotropy energy and the magnetic anisotropy energy in the element width direction (Y direction) can be substantially balanced. That is, as shown in FIG. 13, the total area of the magnetic domains 22b whose components in the element longitudinal direction are larger is equal to the total area of the magnetic domains 22a whose magnetic components in the element width direction are larger. 14, or as shown in FIG. 14, the total area of the magnetic domains 22b whose components in the element longitudinal direction are larger is larger than that of the magnetic domains 22a whose components in the element width direction are larger. Those having a magnetic domain structure larger than the total area can be obtained.

【0204】図20は、本実施の形態において用いられ
たRFマグネトロンスパッタ装置の内部構造を示す構成
図である。
FIG. 20 is a configuration diagram showing the internal structure of the RF magnetron sputtering apparatus used in the present embodiment.

【0205】図20に示されるように、マグネトロンス
パッタ装置101のチャンバー102内には、ターゲッ
ト103、104を取り付けるための電極部105と、
ターゲット103、104と対向する位置に、基板保持
部106とが設けられている。なお基板保持部106上
には、基板21が置かれている。
As shown in FIG. 20, in a chamber 102 of a magnetron sputtering apparatus 101, an electrode section 105 for attaching targets 103 and 104 is provided.
A substrate holding unit 106 is provided at a position facing the targets 103 and 104. The substrate 21 is placed on the substrate holding unit 106.

【0206】ターゲット103は軟磁性材料、ターゲッ
ト104は導電性材料からなっている。また、ターゲッ
ト103とターゲット104の間には遮蔽板107が設
けられている。
The target 103 is made of a soft magnetic material, and the target 104 is made of a conductive material. Further, a shielding plate 107 is provided between the target 103 and the target 104.

【0207】電極部105内には、放電用磁石(図示せ
ず)が設けられており、この放電用磁石から発生する磁
場によって、ターゲット103、104の表面には、エ
ロージョン領域(図示しない)が形成される。
A discharge magnet (not shown) is provided in the electrode portion 105, and an erosion region (not shown) is formed on the surfaces of the targets 103 and 104 by a magnetic field generated from the discharge magnet. It is formed.

【0208】また、チャンバー102には、ガス導入口
108と、ガス排気口109とが設けられており、ガス
導入口108からAr(アルゴン)ガスが導入される。
The chamber 102 is provided with a gas inlet 108 and a gas outlet 109, through which Ar (argon) gas is introduced.

【0209】電極部105に、高周波電源(RF電源)
110から高周波が印加されることによって、電場と磁
場の相互作用により、マグネトロン放電が発生し、ター
ゲット103及び104がスパッタされる。
A high frequency power supply (RF power supply) is
When a high frequency is applied from 110, a magnetron discharge is generated due to the interaction between an electric field and a magnetic field, and the targets 103 and 104 are sputtered.

【0210】薄膜が積層される基板21が軟磁性材料か
らなるターゲット103の下の領域Aにあるときには、
軟磁性薄膜が成膜され、導電性材料からなるターゲット
104の下の領域Bにあるときには、導電性薄膜が成膜
される。
When the substrate 21 on which the thin film is laminated is located in the region A below the target 103 made of a soft magnetic material,
When the soft magnetic thin film is formed and is in the region B below the target 104 made of a conductive material, the conductive thin film is formed.

【0211】まず、軟磁性材料からなるターゲット10
3の下の領域Aに基板21を配置する。基板保持部10
6は、矢印方向に回転している。基板保持部106が回
転することによって、基板21上に軟磁性薄膜22が成
膜されながら、基板21が非磁性材料からなるターゲッ
ト104の下の領域Bに移動し、軟磁性薄膜22上に導
電性薄膜23が成膜される。基板保持部106はさらに
回転し続けて、基板21は再びターゲット103の下の
領域Aに移動し、導電性薄膜23上に軟磁性薄膜24が
成膜されて、図18の状態になる。
First, the target 10 made of a soft magnetic material is used.
The substrate 21 is arranged in the area A below the area 3. Substrate holder 10
6 is rotating in the direction of the arrow. As the substrate holder 106 rotates, the substrate 21 moves to the region B below the target 104 made of a non-magnetic material while the soft magnetic thin film 22 is formed on the substrate 21, and the conductive film is placed on the soft magnetic thin film 22. The conductive thin film 23 is formed. The substrate holding unit 106 continues to rotate further, and the substrate 21 moves again to the area A below the target 103, and the soft magnetic thin film 24 is formed on the conductive thin film 23, and the state shown in FIG.

【0212】さらに、RFマグネトロンスパッタ装置を
稼動し続け、基板保持部106を回転させ続けることに
より、導電性薄膜と軟磁性薄膜を任意の層数だけ積層す
ることができる。
Further, by continuing to operate the RF magnetron sputtering apparatus and continuing to rotate the substrate holding unit 106, an arbitrary number of conductive thin films and soft magnetic thin films can be laminated.

【0213】なお、磁場中成膜を行なう場合には、基板
保持部106を挟んで、成膜中の軟磁性薄膜に静磁場を
かけるための磁石を設置する。前記磁石は、例えば、S
m−Coなどの硬磁性材料または電磁石などによって形
成されている。
When performing film formation in a magnetic field, a magnet for applying a static magnetic field to the soft magnetic thin film being formed is provided with the substrate holding portion 106 interposed therebetween. The magnet is, for example, S
It is formed of a hard magnetic material such as m-Co or an electromagnet.

【0214】なお、スパッタ装置としては、図20に示
すようなRFマグネトロンスパッタ装置101以外に、
RF2極スパッタ装置、RF3極スパッタ装置、イオン
ビームスパッタ装置、または対向ターゲット式スパッタ
装置など既存のものを任意に使用してよい。
[0214] As the sputtering apparatus, in addition to the RF magnetron sputtering apparatus 101 shown in FIG.
An existing device such as an RF bipolar sputtering device, an RF tripolar sputtering device, an ion beam sputtering device, or a facing target type sputtering device may be arbitrarily used.

【0215】また、本発明における軟磁性薄膜、導電性
薄膜の成膜方法には、スパッタ法の他に蒸着法、MBE
(モレキュラー−ビーム−エピタキシー)法、ICB
(イオン−クラスター−ビーム)法またはメッキ法など
を使用してもよい。
In addition, the method for forming the soft magnetic thin film and the conductive thin film according to the present invention includes, besides the sputtering method, the vapor deposition method and the MBE method.
(Molecular-beam-epitaxy) method, ICB
(Ion-cluster-beam) method or plating method may be used.

【0216】また、感磁部25を、軟磁性薄帯を用いて
形成する場合には、例えば、図21に示す液体急冷装置
Cを用いる。
When the magnetic sensing portion 25 is formed using a soft magnetic ribbon, for example, a liquid quenching device C shown in FIG. 21 is used.

【0217】まず、Fe−Co−Si−B系の軟磁性材
料が、石英からなるノズル111に投入され、ノズル1
11の周囲に設けられたヒータ112により加熱され、
溶融される。この溶融合金113をノズルの上部から加
えられた圧力により高速回転している冷却ロール114
上に射出させて接触急冷することにより、軟磁性薄帯1
15を形成する。
First, a Fe—Co—Si—B-based soft magnetic material is charged into a nozzle 111 made of quartz.
11 is heated by a heater 112 provided around
Is melted. A cooling roll 114 rotating the molten alloy 113 at a high speed by the pressure applied from the upper part of the nozzle
The soft magnetic ribbon 1
15 are formed.

【0218】得られた軟磁性薄帯115を素子幅Wと素
子長さLの比(アスペクト比)W/Lが、0.1以下に
なるように、略長方形に切断する。この軟磁性薄帯11
5の少なくとも一方の面に、導電性薄膜を、スパッタ、
蒸着などの方法により形成する。
The obtained soft magnetic ribbon 115 is cut into a substantially rectangular shape so that the ratio (aspect ratio) W / L of the element width W to the element length L is 0.1 or less. This soft magnetic ribbon 11
5, a sputtered conductive thin film on at least one surface of
It is formed by a method such as vapor deposition.

【0219】次に、基板上に順次前記導電性薄膜を積層
した軟磁性薄帯を少なくとも2枚以上接着積層して感磁
部を形成した後、この感磁部を素子幅方向の静磁場中で
熱処理にかける。
Next, at least two or more soft magnetic ribbons in which the conductive thin films are sequentially laminated on a substrate to form a magnetically sensitive portion are formed, and then the magnetically sensitive portion is exposed to a static magnetic field in the element width direction. Heat treatment.

【0220】さらに、前記感磁部の両端部に電極部を形
成すると、図1のような磁気インピーダンス効果素子が
得られる。
Further, when electrode portions are formed at both ends of the magnetically sensitive portion, a magneto-impedance effect element as shown in FIG. 1 is obtained.

【0221】図22から図25は、図1の磁気インピー
ダンス効果素子の感磁部25の軟磁性薄膜24をカー効
果偏光顕微鏡によって観察し、写真撮影したものの摸式
図である。
FIGS. 22 to 25 are schematic views of the soft magnetic thin film 24 of the magneto-sensitive section 25 of the magneto-impedance effect element shown in FIG. 1 observed and photographed with a Kerr effect polarizing microscope.

【0222】図22は、感磁部25を素子長手方向(X
方向)の長さL=2mm、素子幅方向(Y方向)の長さ
W=100μm、すなわちアスペクト比W/L=0.0
5として形成したもの軟磁性薄膜24の磁区構造を示し
ている。また、図23及び図24は、感磁部25を素子
長手方向の長さL=4mm、素子幅方向寸法W=100
μm、すなわちアスペクト比W/L=0.025として
形成したもの軟磁性薄膜24の磁区構造を示している。
FIG. 22 shows that the magnetic sensing part 25 is moved in the longitudinal direction of the element (X
Direction) L = 2 mm, element width direction (Y direction) length W = 100 μm, that is, aspect ratio W / L = 0.0
The magnetic domain structure of the soft magnetic thin film 24 formed as No. 5 is shown. FIGS. 23 and 24 show that the magnetosensitive part 25 has a length L = 4 mm in the element longitudinal direction and a dimension W = 100 in the element width direction.
3 shows the magnetic domain structure of the soft magnetic thin film 24 formed with μm, that is, the aspect ratio W / L = 0.025.

【0223】図22及び図23では、素子幅方向に磁気
モーメントが配向している磁区の総面積と、素子長手方
向に磁気モーメントが配向している磁区の総面積が拮抗
している状態になっており、素子幅方向と素子長手方向
の磁気異方性エネルギーがつり合って、磁気異方性の方
向が全体としてほぼ等方的な状態になっている。
FIGS. 22 and 23 show a state in which the total area of magnetic domains in which the magnetic moment is oriented in the element width direction and the total area of the magnetic domains in which the magnetic moment is oriented in the element longitudinal direction are in opposition. As a result, the magnetic anisotropy energy in the element width direction and the element longitudinal direction are balanced, and the direction of the magnetic anisotropy is substantially isotropic as a whole.

【0224】また、図24では、素子長手方向に磁気モ
ーメントが配向している磁区の総面積が、素子幅方向に
磁気モーメントが配向している磁区の総面積より大きく
なっている。しかし、素子幅方向と素子長手方向の磁気
異方性エネルギーがつり合って、磁気異方性の方向が全
体としてほぼ等方的な状態になっている。
In FIG. 24, the total area of magnetic domains in which the magnetic moment is oriented in the element longitudinal direction is larger than the total area of the magnetic domains in which the magnetic moment is oriented in the element width direction. However, the magnetic anisotropy energy in the element width direction and the element longitudinal direction are balanced, and the direction of the magnetic anisotropy is substantially isotropic as a whole.

【0225】つまり、図22から図24に示されたいず
れの軟磁性薄膜24においても、磁気モーメントはある
方向に固定されにくくなり、交流電流によって励磁され
たときに磁気モーメントの方向を変化させやすくなって
いる。すなわち、感磁部25の素子幅方向の透磁率μは
増加しており、磁気インピーダンス効果素子の磁界検出
感度が大きくなっている。また、感磁部25の両端から
の出力電圧を最大にさせる外部磁界の大きさの絶対値を
小さくさせることができ、必要なバイアス磁界の大きさ
を小さくできる。
That is, in any of the soft magnetic thin films 24 shown in FIGS. 22 to 24, the magnetic moment is hard to be fixed in a certain direction, and the direction of the magnetic moment is easily changed when excited by an alternating current. Has become. That is, the magnetic permeability μ of the magneto-sensitive portion 25 in the element width direction increases, and the magnetic field detection sensitivity of the magneto-impedance effect element increases. Further, the absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage from both ends of the magnetic sensing unit 25 can be reduced, and the required magnitude of the bias magnetic field can be reduced.

【0226】図25は、感磁部を素子長手方向(X方
向)の長さL=4mm、素子幅方向(Y方向)の長さW
=500μm、すなわちアスペクト比W/L=0.12
5として形成したものの軟磁性薄膜24の磁区構造を示
している。
FIG. 25 shows that the magnetosensitive portion has a length L = 4 mm in the element longitudinal direction (X direction) and a length W in the element width direction (Y direction).
= 500 μm, that is, the aspect ratio W / L = 0.12
5 shows the magnetic domain structure of the soft magnetic thin film 24 formed as No. 5.

【0227】図25では、素子幅方向に磁気モーメント
が配向している磁区が大勢を占めており、磁気異方性の
方向が素子幅方向を向いている。
In FIG. 25, the magnetic domains in which the magnetic moment is oriented in the element width direction occupy a large part, and the direction of the magnetic anisotropy is oriented in the element width direction.

【0228】すなわち、感磁部の素子幅方向の透磁率μ
は小さく、磁気インピーダンス効果素子の磁界検出感度
は小さい。また、感磁部の両端からの出力電圧を最大に
させる外部磁界の大きさの絶対値も大きく、必要なバイ
アス磁界も大きくなる。
That is, the magnetic permeability μ of the magnetosensitive portion in the element width direction.
Is small, and the magnetic field detection sensitivity of the magneto-impedance effect element is small. Further, the absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage from both ends of the magnetic sensing unit is large, and the required bias magnetic field is also large.

【0229】なお、図22から図25のいずれの感磁部
も、FeAlSiHfCRu系の組成を有し、bcc−
Feの結晶粒を主体とした微結晶軟磁性合金薄膜によっ
て形成され、また感磁部の膜厚は4μmで形成されてい
る。
Each of the magneto-sensitive portions shown in FIGS. 22 to 25 has a FeAlSiHfCRu-based composition and has a bcc-
It is formed of a microcrystalline soft magnetic alloy thin film mainly composed of Fe crystal grains, and the thickness of the magneto-sensitive portion is 4 μm.

【0230】また、図22から図25では、図1の磁気
インピーダンス効果素子の感磁部25の最上層の軟磁性
薄膜24の磁区構造を示したが、最下層の軟磁性薄膜2
2も同様の磁区構造を示した。
FIGS. 22 to 25 show the magnetic domain structure of the uppermost soft magnetic thin film 24 of the magneto-sensitive portion 25 of the magneto-impedance effect element of FIG.
2 also showed a similar magnetic domain structure.

【0231】[0231]

【実施例】図26及び図27は、図1に示された磁気イ
ンピーダンス効果素子を用いて、磁気インピーダンス効
果特性を測定した結果を示すグラフである。
FIG. 26 and FIG. 27 are graphs showing the results of measuring the magneto-impedance effect characteristics using the magneto-impedance effect element shown in FIG.

【0232】図26の磁気インピーダンス効果素子Mの
電極部26,26から感磁部25の両端部に駆動交流電
流を与えた状態で、外部磁界Hexを、磁気インピーダ
ンス効果素子Mの素子長手方向に印加する。印加した外
部磁界Hexの大きさを変化させつつ、出力電圧Emi
を測定した。
In a state where a driving alternating current is applied from the electrodes 26 of the magneto-impedance effect element M to both ends of the magneto-sensitive section 25 in FIG. Apply. The output voltage Emi is changed while changing the magnitude of the applied external magnetic field Hex.
Was measured.

【0233】図26は、感磁部をFeAlSiHfCR
u系の組成を有し、bcc−Feの結晶粒を主体とした
微結晶軟磁性合金薄膜によって形成し、感磁部25の素
子長手方向の長さを4mm、厚さを4μmとし、素子幅
方向寸法を変化させたときの結果である。
FIG. 26 shows that the magnetic sensing part is made of FeAlSiHfCR.
It has a u-type composition, is formed of a microcrystalline soft magnetic alloy thin film mainly composed of bcc-Fe crystal grains, the length of the magnetosensitive portion 25 in the element longitudinal direction is 4 mm, the thickness is 4 μm, and the element width is This is the result when the direction dimension is changed.

【0234】図26を見ると、感磁部25の素子幅方向
寸法が1000μm(W/L=0.25)及び500μ
m(W/L=0.125)のときは、外部磁界の大きさ
を変化させたときに出力電圧の変化がほとんどみられ
ず、磁界センサとして機能していないことが分かる。ま
た、出力電圧を最大にさせる外部磁界の大きさの絶対値
は、400(A/m)を越えている。
Referring to FIG. 26, the dimensions of the magnetosensitive portion 25 in the element width direction are 1000 μm (W / L = 0.25) and 500 μm.
When m (W / L = 0.125), the output voltage hardly changes when the magnitude of the external magnetic field is changed, indicating that the sensor does not function as a magnetic field sensor. The absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage exceeds 400 (A / m).

【0235】一方、感磁部25の素子幅方向寸法が10
0μm(W/L=0.025)のときは、外部磁界の大
きさを変化させたときに出力電圧の変化は、最大で20
0mV以上となり、高感度な磁界センサとして機能する
ことが分かる。また、出力電圧を最大にさせる外部磁界
の大きさの絶対値は、160(A/m)である。
On the other hand, when the dimension of the magneto-sensitive portion 25 in the element width direction is 10
0 μm (W / L = 0.025), when the magnitude of the external magnetic field is changed, the change in the output voltage is up to 20 μm.
0 mV or more, which indicates that it functions as a highly sensitive magnetic field sensor. The absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage is 160 (A / m).

【0236】なお、感磁部25の素子幅方向寸法が10
0μm(W/L=0.025)のとき、感磁部25を構
成する軟磁性薄膜は単磁区構造或いは多磁区構造を有し
ており、各磁区において磁気モーメントの素子長手方向
の成分と素子幅方向の成分を比較したときに、前記素子
長手方向の成分の方が大きい磁区の総面積と、前記素子
幅方向の成分の方が大きい磁区の総面積が等しいもので
あるか、または、前記素子長手方向の成分の方が大きい
磁区の総面積が、前記素子幅方向の成分の方が大きい磁
区の総面積より大きくなっている。
The dimension of the magneto-sensitive portion 25 in the element width direction is 10
When the thickness is 0 μm (W / L = 0.025), the soft magnetic thin film forming the magnetic sensing part 25 has a single magnetic domain structure or a multi-domain structure. When the components in the width direction are compared, the total area of the magnetic domains in which the component in the element longitudinal direction is larger is equal to the total area of the magnetic domains in which the component in the element width direction is larger, or The total area of the magnetic domain having a larger component in the element longitudinal direction is larger than the total area of the magnetic domain having a larger component in the element width direction.

【0237】図27は、感磁部25をFeAlSiHf
CRu系の組成を有し、bcc−Feの結晶粒を主体と
した微結晶軟磁性合金薄膜によって形成し、感磁部25
の素子長手方向の長さを6mm、厚さを4μmとし、素
子幅方向寸法を変化させたときの結果である。
FIG. 27 shows that the magnetic sensing part 25 is made of FeAlSiHf.
The magnetic sensing portion 25 is formed of a microcrystalline soft magnetic alloy thin film having a CRu-based composition and mainly composed of bcc-Fe crystal grains.
Are the results when the length in the element longitudinal direction is 6 mm, the thickness is 4 μm, and the dimension in the element width direction is changed.

【0238】図27を見ると、感磁部25の素子幅方向
寸法が1000μm(W/L=0.17)のときは、外
部磁界の大きさを変化させたときに出力電圧の変化がほ
とんどみられず、磁界センサとして機能していないこと
が分かる。また、出力電圧を最大にさせる外部磁界の大
きさの絶対値は、400(A/m)を越えている。
Referring to FIG. 27, when the size of the magnetosensitive portion 25 in the element width direction is 1000 μm (W / L = 0.17), the change in the output voltage hardly occurs when the magnitude of the external magnetic field is changed. It can be seen that it did not function as a magnetic field sensor. The absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage exceeds 400 (A / m).

【0239】一方、感磁部25の素子幅方向寸法が50
0μm(W/L=0.08)のときは、外部磁界の大き
さを変化させたときに出力電圧の変化は、最大で50m
V以上となり、磁界センサとして機能できることが分か
る。また、出力電圧を最大にさせる外部磁界の大きさの
絶対値は、320(A/m)である。さらに、感磁部2
5の素子幅方向寸法が100μm(W/L=0.01
7)のときは、外部磁界の大きさを変化させたときに出
力電圧の変化は、最大で600mV以上となり、非常に
高感度な磁界センサとして機能できることが分かる。ま
た、出力電圧を最大にさせる外部磁界の大きさの絶対値
は、0〜24(A/m)である。
On the other hand, when the dimension of the magnetosensitive portion 25 in the element width direction is 50,
At 0 μm (W / L = 0.08), when the magnitude of the external magnetic field is changed, the change in the output voltage is 50 m at the maximum.
V or more, which indicates that it can function as a magnetic field sensor. The absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage is 320 (A / m). Furthermore, the magnetic sensing part 2
5 is 100 μm (W / L = 0.01)
In the case of 7), when the magnitude of the external magnetic field is changed, the change of the output voltage is 600 mV or more at the maximum, and it can be seen that the sensor can function as a very sensitive magnetic field sensor. The absolute value of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage is 0 to 24 (A / m).

【0240】なお、感磁部25の素子幅方向寸法が50
0μm又は100μmのとき、感磁部25を構成する軟
磁性薄膜は、単磁区構造或いは多磁区構造を有してお
り、各磁区において磁気モーメントの素子長手方向の成
分と素子幅方向の成分を比較したときに、前記素子長手
方向の成分の方が大きい磁区の総面積と、前記素子幅方
向の成分の方が大きい磁区の総面積が等しいものである
か、または、前記素子長手方向の成分の方が大きい磁区
の総面積が、前記素子幅方向の成分の方が大きい磁区の
総面積より大きくなっている。
The size of the magneto-sensitive portion 25 in the element width direction is 50.
When the thickness is 0 μm or 100 μm, the soft magnetic thin film constituting the magnetic sensing part 25 has a single domain structure or a multi-domain structure, and compares the component of the magnetic moment in the element longitudinal direction and the component in the element width direction in each magnetic domain. Then, the total area of the magnetic domains whose component in the element longitudinal direction is larger and the total area of the magnetic domains whose component in the element width direction is larger, or the component of the element longitudinal direction is larger. The total area of the larger magnetic domains is larger than the total area of the larger magnetic domains in the element width direction.

【0241】図28は、感磁部25の素子長手方向の長
さを3mmに固定し、素子幅方向寸法を様々に変えた磁
気インピーダンス効果素子を用いて、感磁部25のアス
ペクト比と外部磁界を印加したときの出力電圧の変化量
との関係を調べた結果を示すグラフである。
FIG. 28 shows the aspect ratio of the magneto-sensitive section 25 and the external ratio using a magneto-impedance effect element in which the length of the magneto-sensitive section 25 in the element longitudinal direction is fixed to 3 mm and the dimension in the element width direction is variously changed. 9 is a graph showing the result of examining the relationship between the output voltage and the amount of change when a magnetic field is applied.

【0242】図28に示される出力電圧の変化量とは、
外部磁界を320(A/m)変化させたときの電圧変化
量である。
The amount of change in the output voltage shown in FIG.
This is a voltage change amount when the external magnetic field is changed by 320 (A / m).

【0243】磁気インピーダンス効果素子を磁界センサ
として使用するときには、図28のグラフにおける出力
変化量を100mV以上とすることが好ましい。したが
って、感磁部のアスペクト比(W/L)を0.004以
上にすることが好ましいことがわかる。
When the magneto-impedance effect element is used as a magnetic field sensor, it is preferable that the output change amount in the graph of FIG. 28 be 100 mV or more. Therefore, it is understood that it is preferable to set the aspect ratio (W / L) of the magnetically sensitive portion to 0.004 or more.

【0244】なお、図28において出力変化量が最大値
をとるときの、感磁部のアスペクト比は0.017であ
る。
In FIG. 28, the aspect ratio of the magneto-sensitive portion when the output change amount takes the maximum value is 0.017.

【0245】[0245]

【発明の効果】以上、詳細に説明した本発明によれば、
磁気インピーダンス効果素子の前記感磁部が、前記軟磁
性体部と前記軟磁性体部よりも比抵抗の低い導電体部と
が接した構造を有しているので、前記感磁部に駆動交流
電流が与えられたときに、この駆動交流電流は前記軟磁
性体部内を流れる電流と前記軟磁性体部内を流れる電流
とに分れて流れ、前記駆動交流電流が流れるときの前記
感磁部の直流抵抗値が低くなり、磁気インピーダンス効
果素子の消費電力を小さくすることができる。
According to the present invention described in detail above,
Since the magnetically sensitive portion of the magneto-impedance effect element has a structure in which the soft magnetic portion and a conductive portion having a lower specific resistance than the soft magnetic portion are in contact with each other, a drive AC is applied to the magnetically sensitive portion. When a current is applied, the driving AC current flows separately into a current flowing in the soft magnetic body portion and a current flowing in the soft magnetic body portion, and the drive AC current flows through the magnetic sensing portion when the driving AC current flows. The DC resistance value is reduced, and the power consumption of the magneto-impedance effect element can be reduced.

【0246】また、本発明では、前記感磁部が透磁率の
高い軟磁性体部と導電率の高い導電体部とが接した構造
を有しているために、前記感磁部内を流れる駆動交流電
流の表皮厚さが薄くなり、大きな磁気インピーダンス効
果を発生させることができる。従って、低駆動電圧であ
っても磁界に対する充分な出力電圧の変化量を得ること
ができる。
According to the present invention, since the magnetically sensitive portion has a structure in which a soft magnetic material portion having a high magnetic permeability and a conductive material portion having a high electrical conductivity are in contact with each other, the driving force flowing through the magnetically sensitive portion is provided. The skin thickness of the alternating current is reduced, and a large magneto-impedance effect can be generated. Therefore, a sufficient amount of change in the output voltage with respect to the magnetic field can be obtained even at a low drive voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す磁気インピー
ダンス効果素子の斜視図、
FIG. 1 is a perspective view of a magneto-impedance effect element according to a first embodiment of the present invention,

【図2】本発明の第2の実施の形態を示す磁気インピー
ダンス効果素子の断面図、
FIG. 2 is a sectional view of a magneto-impedance effect element according to a second embodiment of the present invention;

【図3】本発明の第3の実施の形態を示す磁気インピー
ダンス効果素子の断面図、
FIG. 3 is a sectional view of a magneto-impedance effect element according to a third embodiment of the present invention;

【図4】本発明の第4の実施の形態を示す磁気インピー
ダンス効果素子の断面図、
FIG. 4 is a sectional view of a magneto-impedance effect element according to a fourth embodiment of the present invention;

【図5】本発明の第5の実施の形態を示す磁気インピー
ダンス効果素子の断面図、
FIG. 5 is a sectional view of a magneto-impedance effect element according to a fifth embodiment of the present invention;

【図6】本発明の第6の実施の形態を示す磁気インピー
ダンス効果素子の断面図、
FIG. 6 is a sectional view of a magneto-impedance effect element according to a sixth embodiment of the present invention;

【図7】本発明の第7の実施の形態を示す磁気インピー
ダンス効果素子の斜視図、
FIG. 7 is a perspective view of a magneto-impedance effect element showing a seventh embodiment of the present invention;

【図8】本発明の第7の実施の形態を示す磁気インピー
ダンス効果素子の断面図、
FIG. 8 is a sectional view of a magneto-impedance effect element according to a seventh embodiment of the present invention;

【図9】磁気インピーダンス効果素子の感磁部のアスペ
クト比と、磁界検出感度の関係を示すグラフ、
FIG. 9 is a graph showing a relationship between an aspect ratio of a magnetic sensing part of the magneto-impedance effect element and a magnetic field detection sensitivity.

【図10】磁気インピーダンス効果素子の感磁部のアス
ペクト比と、感磁部の両端からの出力電圧Emiを最大
とする外部磁界の大きさの絶対値Hpとの関係を示すグ
ラフ、
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the aspect ratio of the magneto-sensitive portion of the magneto-impedance effect element and the absolute value Hp of the magnitude of the external magnetic field that maximizes the output voltage Emi from both ends of the magneto-sensitive portion;

【図11】本実施の形態の磁気インピーダンス効果素子
の磁気インピーダンス効果特性を示す概念図、
FIG. 11 is a conceptual diagram showing a magneto-impedance effect characteristic of the magneto-impedance effect element of the present embodiment,

【図12】磁気インピーダンス効果素子の感磁部の磁区
構造を示す概念平面図、
FIG. 12 is a conceptual plan view showing a magnetic domain structure of a magnetic sensing part of the magneto-impedance effect element.

【図13】磁気インピーダンス効果素子の感磁部の磁区
構造を示す概念平面図、
FIG. 13 is a conceptual plan view showing a magnetic domain structure of a magnetic sensing part of the magneto-impedance effect element.

【図14】磁気インピーダンス効果素子の感磁部の磁区
構造を示す概念平面図、
FIG. 14 is a conceptual plan view showing a magnetic domain structure of a magnetic sensing portion of the magneto-impedance effect element,

【図15】本発明の磁気インピーダンス効果素子の実施
の形態として、バイアス磁界を与える硬磁性体層が設け
られた磁気インピーダンス効果素子を示す断面図、
FIG. 15 is a cross-sectional view showing, as an embodiment of the magneto-impedance effect element of the present invention, a magneto-impedance effect element provided with a hard magnetic layer for applying a bias magnetic field;

【図16】本発明の磁気インピーダンス効果素子の実施
の形態として、バイアス磁界を与える硬磁性体層が設け
られた磁気インピーダンス効果素子を示す断面図、
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a magneto-impedance effect element provided with a hard magnetic layer for applying a bias magnetic field as an embodiment of the magneto-impedance effect element of the present invention;

【図17】本発明の磁気インピーダンス効果素子の実施
の形態として、バイアス磁界を与える反強磁性層が設け
られた磁気インピーダンス効果素子を示す断面図、
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a magneto-impedance effect element provided with an antiferromagnetic layer for applying a bias magnetic field as an embodiment of the magneto-impedance effect element of the present invention;

【図18】アルミナチタンカーバイドなどの非磁性材料
からなる基板上に、感磁部となる軟磁性薄膜と導電性薄
膜を成膜した状態を示す斜視図、
FIG. 18 is a perspective view showing a state in which a soft magnetic thin film and a conductive thin film serving as a magnetic sensing portion are formed on a substrate made of a nonmagnetic material such as alumina titanium carbide;

【図19】図18の多層膜をフォトリソグラフィーおよ
びエッチングによって、パターン形成して感磁部を形成
した状態を示す斜視図、
FIG. 19 is a perspective view showing a state in which a magneto-sensitive portion is formed by patterning the multilayer film of FIG. 18 by photolithography and etching;

【図20】本発明の磁気インピーダンス効果素子の製造
方法を実施するために用いることができるRFマグネト
ロンスパッタ装置の断面図、
FIG. 20 is a cross-sectional view of an RF magnetron sputtering apparatus that can be used for carrying out the method for manufacturing a magneto-impedance effect element of the present invention.

【図21】軟磁性薄帯を形成するための液体急冷装置を
示す斜視図、
FIG. 21 is a perspective view showing a liquid quenching device for forming a soft magnetic ribbon.

【図22】本発明の磁気インピーダンス効果素子の感磁
部をカー効果偏光顕微鏡によって観察し、写真撮影した
ものの摸式図、
FIG. 22 is a schematic diagram of a magneto-sensitive part of the magneto-impedance effect element of the present invention observed and photographed by a Kerr effect polarizing microscope,

【図23】本発明の磁気インピーダンス効果素子の感磁
部をカー効果偏光顕微鏡によって観察し、写真撮影した
ものの摸式図、
FIG. 23 is a schematic view of a magneto-sensitive part of the magneto-impedance effect element of the present invention, which is obtained by observing and photographing a magnetic sensitive part by a Kerr effect polarizing microscope;

【図24】本発明の磁気インピーダンス効果素子の感磁
部をカー効果偏光顕微鏡によって観察し、写真撮影した
ものの摸式図、
FIG. 24 is a schematic diagram of a magneto-sensitive part of the magneto-impedance effect element according to the present invention, which is obtained by observing and photographing a magnetic sensitive part with a Kerr effect polarizing microscope;

【図25】本発明の磁気インピーダンス効果素子の感磁
部をカー効果偏光顕微鏡によって観察し、写真撮影した
ものの摸式図、
FIG. 25 is a schematic view of a magneto-sensitive part of the magneto-impedance effect element according to the present invention, which is obtained by observing and photographing a magnetic sensitive part with a Kerr effect polarizing microscope;

【図26】本発明の磁気インピーダンス効果素子の磁気
インピーダンス効果特性の実測値を示すグラフ、
FIG. 26 is a graph showing measured values of the magneto-impedance effect characteristics of the magneto-impedance effect element of the present invention;

【図27】本発明の磁気インピーダンス効果素子の磁気
インピーダンス効果特性の実測値を示すグラフ、
FIG. 27 is a graph showing actually measured values of the magneto-impedance effect characteristics of the magneto-impedance effect element of the present invention;

【図28】磁気インピーダンス効果素子の感磁部のアス
ペクト比と出力変化量との関係を示すグラフ、
FIG. 28 is a graph showing a relationship between an aspect ratio of a magneto-sensitive part of the magneto-impedance effect element and an output change amount;

【図29】従来の磁気インピーダンス効果素子を示す斜
視図、
FIG. 29 is a perspective view showing a conventional magneto-impedance effect element,

【図30】磁気インピーダンス効果素子に駆動交流電流
を与え、外部磁界を印加する方法を示す回路図、
FIG. 30 is a circuit diagram showing a method of applying a driving alternating current to the magneto-impedance effect element and applying an external magnetic field;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 基板 22、24、32、34、42、44、52、54、6
2、64、66、72、81、85 軟磁性薄膜 23、33、43、53、63、65、73、83 導
電性薄膜 25、35、45、55、67、74、86 感磁部 26、87 電極部
21 Substrate 22, 24, 32, 34, 42, 44, 52, 54, 6
2, 64, 66, 72, 81, 85 Soft magnetic thin film 23, 33, 43, 53, 63, 65, 73, 83 Conductive thin film 25, 35, 45, 55, 67, 74, 86 Magnetic sensing part 26, 87 electrode

Claims (39)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非磁性材料からなる基板上に、磁気イン
ピーダンス効果を有する感磁部と、前記感磁部に駆動交
流電流を与える電極部とが設けられた磁気インピーダン
ス効果素子において、 前記感磁部は、軟磁性材料で形成された軟磁性体部、前
記軟磁性体部よりも比抵抗の低い導電体部とを有し、前
記軟磁性体部と前記導電体部とが、少なくとも部分的に
接していることを特徴とする磁気インピーダンス効果素
子。
1. A magneto-impedance effect element comprising a substrate made of a non-magnetic material and a magneto-sensitive section having a magneto-impedance effect and an electrode section for supplying a drive alternating current to the magneto-sensitive section. The portion has a soft magnetic portion formed of a soft magnetic material, a conductor portion having a lower specific resistance than the soft magnetic portion, the soft magnetic portion and the conductor portion at least partially A magneto-impedance effect element characterized by being in contact with a magnetic field.
【請求項2】 前記軟磁性体部と、前記導電体部とが交
互に積層されている請求項1記載の磁気インピーダンス
効果素子。
2. The magneto-impedance effect element according to claim 1, wherein said soft magnetic portion and said conductor portion are alternately laminated.
【請求項3】 最上層と最下層が前記軟磁性体部であ
り、前記最上層と前記最下層の軟磁性体部が、少なくと
も素子幅方向の端部において磁気的に結合されている請
求項2記載の磁気インピーダンス効果素子。
3. An uppermost layer and a lowermost layer are the soft magnetic portions, and the uppermost layer and the lowermost soft magnetic portions are magnetically coupled at least at ends in a device width direction. 3. The magneto-impedance effect element according to 2.
【請求項4】 前記感磁部の上面の素子幅寸法が、前記
感磁部の底面の素子幅方向寸法より短い請求項1ないし
3のいずれかに記載の磁気インピーダンス効果素子。
4. The magneto-impedance effect element according to claim 1, wherein an element width dimension on an upper surface of said magnetic sensing part is shorter than a dimension in an element width direction on a bottom surface of said magnetic sensing part.
【請求項5】 前記感磁部は、前記基板の表面から離れ
るにつれて、素子幅方向寸法が徐々に短くなる請求項4
記載の磁気インピーダンス効果素子。
5. The device according to claim 4, wherein the size of the magneto-sensitive portion gradually decreases as the distance from the surface of the substrate increases.
The magneto-impedance effect element as described in the above.
【請求項6】 前記軟磁性体部と導電体部とが絶縁層に
よって電気的に絶縁され、前記駆動交流電流が前記導電
体部のみに流される請求項1ないし5のいずれかに記載
の磁気インピーダンス効果素子。
6. The magnetic device according to claim 1, wherein the soft magnetic body portion and the conductor portion are electrically insulated by an insulating layer, and the driving AC current flows only through the conductor portion. Impedance effect element.
【請求項7】 駆動交流電流が与えられている前記感磁
部の素子長手方向に外部磁界を印加したときに、前記感
磁部の両端からの出力電圧を最大とする前記外部磁界の
大きさの絶対値が400(A/m)以下である請求項1
ないし6のいずれかに記載の磁気インピーダンス効果素
子。
7. A magnitude of the external magnetic field which maximizes an output voltage from both ends of the magnetically sensitive part when an external magnetic field is applied in the element longitudinal direction of the magnetically sensitive part to which a driving AC current is applied. Is not more than 400 (A / m).
7. The magneto-impedance effect element according to any one of items 6 to 6.
【請求項8】 前記感磁部の両端からの出力電圧を最大
とする前記外部磁界の大きさの絶対値が320(A/
m)以下である請求項7に記載の磁気インピーダンス効
果素子。
8. The absolute value of the magnitude of the external magnetic field which maximizes the output voltage from both ends of the magnetic sensing unit is 320 (A / A).
m) The magneto-impedance effect element according to claim 7, wherein
【請求項9】 前記感磁部の両端からの出力電圧を最大
とする前記外部磁界の大きさの絶対値が160(A/
m)以下である請求項7に記載の磁気インピーダンス効
果素子。
9. The absolute value of the magnitude of the external magnetic field which maximizes the output voltage from both ends of the magnetic sensing part is 160 (A / A).
m) The magneto-impedance effect element according to claim 7, wherein
【請求項10】 前記感磁部の素子幅Wと素子長さLの
比(アスペクト比)W/Lが、0.1以下である請求項
1ないし9のいずれかに記載の磁気インピーダンス効果
素子。
10. The magneto-impedance effect element according to claim 1, wherein a ratio (aspect ratio) W / L of an element width W to an element length L of the magneto-sensitive portion is 0.1 or less. .
【請求項11】 前記感磁部の素子幅Wと素子長さLの
比(アスペクト比)W/Lが、0.05以下である請求
項10に記載の磁気インピーダンス効果素子。
11. The magneto-impedance effect element according to claim 10, wherein a ratio (aspect ratio) W / L of an element width W to an element length L of the magneto-sensitive portion is 0.05 or less.
【請求項12】 前記感磁部の素子幅Wと素子長さLの
比(アスペクト比)W/Lが、0.03以下である請求
項10に記載の磁気インピーダンス効果素子。
12. The magneto-impedance effect element according to claim 10, wherein a ratio (aspect ratio) W / L of an element width W to an element length L of the magneto-sensitive portion is 0.03 or less.
【請求項13】 前記軟磁性体部は、単磁区構造或いは
多磁区構造を有し、各磁区において磁気モーメントの素
子長手方向の成分と素子幅方向の成分を比較したとき
に、前記素子長手方向の成分の方が大きい磁区の総面積
と、前記素子幅方向の成分の方が大きい磁区の総面積と
が等しい請求項1ないし12のいずれかに記載の磁気イ
ンピーダンス効果素子。
13. The soft magnetic body portion has a single magnetic domain structure or a multi-domain structure. When a component of a magnetic moment in a device longitudinal direction and a component in a device width direction are compared in each magnetic domain, the soft magnetic body portion has a structure in the element longitudinal direction. 13. The magneto-impedance effect element according to claim 1, wherein the total area of the magnetic domain having a larger component is equal to the total area of the magnetic domain having a larger component in the element width direction.
【請求項14】 前記軟磁性体部は、単磁区構造或いは
多磁区構造を有し、各磁区において磁気モーメントの素
子長手方向の成分と素子幅方向の成分を比較したとき
に、前記素子長手方向の成分の方が大きい磁区の総面積
が、前記素子幅方向の成分の方が大きい磁区の総面積よ
り大きい請求項1ないし12のいずれかに記載の磁気イ
ンピーダンス効果素子。
14. The soft magnetic body portion has a single magnetic domain structure or a multi-domain structure, and when the component of the magnetic moment in the element longitudinal direction is compared with the component of the magnetic moment in the element width direction in each magnetic domain, 13. The magneto-impedance effect element according to claim 1, wherein the total area of the magnetic domain having a larger component is larger than the total area of the magnetic domain having a larger component in the element width direction.
【請求項15】 前記感磁部の素子長手方向と平行な方
向にバイアス磁界を印加する磁性体を有する請求項1な
いし14のいずれかに記載の磁気インピーダンス効果素
子。
15. The magneto-impedance effect element according to claim 1, further comprising a magnetic body for applying a bias magnetic field in a direction parallel to a longitudinal direction of the element of the magneto-sensitive portion.
【請求項16】 前記軟磁性体部は、組成式がFehi
jで表され、アモルファス構造を主体とした微結晶軟
磁性合金薄膜である請求項1ないし15のいずれかに記
載の磁気インピーダンス効果素子。ただし、Mは、T
i、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Wと希土類元素から
選ばれる1種あるいは2種以上の元素であり、h、i、
jはat%で、45≦h≦70、5≦i≦30、10≦
j≦40、h+i+j=100の関係を満足するもので
ある。
16. The soft magnetic part has a composition formula of Fe h M i.
The magneto-impedance effect element according to any one of claims 1 to 15, wherein the magneto-impedance effect element is represented by O j and is a microcrystalline soft magnetic alloy thin film mainly composed of an amorphous structure. Where M is T
i, Zr, Hf, V, Nb, Ta, W and one or more elements selected from rare earth elements, and h, i,
j is at%, 45 ≦ h ≦ 70, 5 ≦ i ≦ 30, 10 ≦
j ≦ 40 and h + i + j = 100 are satisfied.
【請求項17】 前記軟磁性体部は、組成式が(Co
1-ccxyzwで表される微結晶軟磁性合金薄膜で
ある請求項1ないし15のいずれかに記載の磁気インピ
ーダンス効果素子。ただし、元素Tは、Fe、Niのう
ちどちらか一方あるいは両方を含む元素であり、元素M
は、Ti,Zr,Hf,V,Nb,Ta,Cr,Mo,
Si,P,C,W,B,Al,Ga,Geと希土類元素
から選ばれる1種または2種以上の元素であり、Xは、
Au,Ag,Cu,Ru,Rh,Os,Ir,Pt,P
dから選ばれる1種あるいは2種以上の元素であり、組
成比は、cが、0≦c≦0.7、x,y,z,wはat
%で、3≦y≦30、0≦z≦20、7≦w≦40、2
0≦y+z+w≦60の関係を満足し、残部がxであ
る。
17. The soft magnetic material part has a composition formula (Co)
1-c T c) x M y X z O claims 1 microcrystalline soft magnetic alloy thin film represented by w 15 magneto-impedance effect element according to any one of. Here, the element T is an element containing one or both of Fe and Ni, and the element M
Are Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo,
X is one or more elements selected from Si, P, C, W, B, Al, Ga, Ge and rare earth elements;
Au, Ag, Cu, Ru, Rh, Os, Ir, Pt, P
d is one or more elements selected from the group consisting of: c is 0 ≦ c ≦ 0.7, x, y, z and w are at
%, 3 ≦ y ≦ 30, 0 ≦ z ≦ 20, 7 ≦ w ≦ 40, 2
The relationship of 0 ≦ y + z + w ≦ 60 is satisfied, and the balance is x.
【請求項18】 前記軟磁性体部は、組成式がT
100-d-e-f-gdefgで表され、bcc−Fe、b
cc−FeCo、bcc−Coの1種または2種以上の
結晶粒を主体とした微結晶軟磁性合金薄膜である請求項
1ないし15のいずれかに記載の磁気インピーダンス効
果素子。ただし、元素Tは、Fe、Coのうちどちらか
一方あるいは両方を含む元素であり、元素Xは、Si、
Alのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素であ
り、元素Mは、Ti、Zr、Hf,V,Nb,Ta,M
o,Wから選ばれる1種または2種以上の元素であり、
元素Zは、C、Nのうちどちらか一方あるいは両方を含
む元素であり、Qは、Cr,Re,Ru,Rh,Ni,
Pd,Pt,Auから選ばれる1種または2種以上の元
素であり、d、e、f、gはat%で、0≦d≦25、
1≦e≦10、0.5≦f≦15、0≦g≦10の関係
を満足するものである。
18. The soft magnetic material part has a composition formula of T
Expressed in 100-defg X d M e Z f Q g, bcc-Fe, b
The magneto-impedance effect element according to any one of claims 1 to 15, wherein the magneto-impedance effect element is a microcrystalline soft magnetic alloy thin film mainly composed of one or more crystal grains of cc-FeCo and bcc-Co. Here, the element T is an element containing one or both of Fe and Co, and the element X is Si,
Al is an element containing one or both of Al, and the element M is Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, M
one or more elements selected from o and W;
The element Z is an element containing one or both of C and N, and Q is Cr, Re, Ru, Rh, Ni,
At least one element selected from Pd, Pt, and Au, where d, e, f, and g are at%, and 0 ≦ d ≦ 25;
1 ≦ e ≦ 10, 0.5 ≦ f ≦ 15, and 0 ≦ g ≦ 10.
【請求項19】 前記軟磁性体部は、組成式がT
100-p-q-e-f-gSipAlqefgで表され、bcc−
Fe、bcc−FeCo、bcc−Coの1種または2
種以上の結晶粒を主体とした微結晶軟磁性合金薄膜であ
る請求項1ないし15のいずれかに記載の磁気インピー
ダンス効果素子。ただし、元素Tは、Fe、Coのうち
どちらか一方あるいは両方を含む元素であり、元素M
は、Ti、Zr、Hf,V,Nb,Ta,Mo,Wから
選ばれる1種または2種以上の元素であり、元素Zは、
C、Nのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素であ
り、Qは、Cr,Re,Ru,Rh,Ni,Pd,P
t,Auから選ばれる1種または2種以上の元素であ
り、p、q、e、f、gはat%で、8≦p≦15、0
≦q≦10、1≦e≦10、0.5≦f≦15、0≦g
≦10の関係を満足するものである。
19. The soft magnetic part has a composition formula of T
Expressed in 100-pqefg Si p Al q M e Z f Q g, bcc-
One or two of Fe, bcc-FeCo, and bcc-Co
The magneto-impedance effect element according to any one of claims 1 to 15, wherein the magneto-impedance effect element is a microcrystalline soft magnetic alloy thin film mainly composed of at least one kind of crystal grains. Here, the element T is an element containing one or both of Fe and Co, and the element M
Is one or more elements selected from Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, W, and the element Z is
C is an element containing one or both of C and N, and Q is Cr, Re, Ru, Rh, Ni, Pd, P
at least one element selected from t and Au, where p, q, e, f, and g are at% and 8 ≦ p ≦ 15, 0
≦ q ≦ 10, 1 ≦ e ≦ 10, 0.5 ≦ f ≦ 15, 0 ≦ g
It satisfies the relationship of ≦ 10.
【請求項20】 前記軟磁性体部は、組成式が(Fe
1-aCoa100-x-y(Si1-bbxyで示される非晶
質軟磁性合金薄膜または薄帯である請求項1ないし15
のいずれかに記載の磁気インピーダンス効果素子。ただ
し、MはCr、Ruのうちいずれか一方、あるいは両方
を含む元素であり、組成比を表すa、bは0.05≦a
≦0.1、0.2≦b≦0.8であり、x、yはat%
で10≦x≦35、0≦y≦7の関係を満足するもので
ある。
20. The soft magnetic body part, wherein the composition formula is (Fe
1-a Co a) 100- xy (Si 1-b B b) claims 1 an amorphous soft magnetic alloy thin film or ribbon represented by x M y 15
The magneto-impedance effect element according to any one of the above. Here, M is an element containing one or both of Cr and Ru, and a and b representing the composition ratio are 0.05 ≦ a
≦ 0.1, 0.2 ≦ b ≦ 0.8, and x and y are at%
Satisfy the relationship of 10 ≦ x ≦ 35 and 0 ≦ y ≦ 7.
【請求項21】 前記軟磁性体部は、組成式がCol
mHfnで表され、アモルファス構造を主体にした非晶
質軟磁性合金薄膜である請求項1ないし15のいずれか
に記載の磁気インピーダンス効果素子。ただし、l、
m、nはat%で、70≦l≦90、5≦m≦21、
6.6≦n≦15、1≦m/n≦2.5の関係を満足す
るものである。
21. The soft magnetic part, a composition formula Co l T
a m is represented by Hf n, magneto-impedance effect element according to any one of claims 1 to 15 is an amorphous soft magnetic alloy thin film mainly the amorphous structure. Where l,
m and n are at%, 70 ≦ l ≦ 90, 5 ≦ m ≦ 21,
It satisfies the relationship of 6.6 ≦ n ≦ 15 and 1 ≦ m / n ≦ 2.5.
【請求項22】 前記軟磁性体部は、組成式がCoa
bNbcで表されるアモルファス構造を主体とした非晶
質軟磁性合金薄膜である請求項1ないし15のいずれか
に記載の磁気インピーダンス効果素子。ただし、a、
b、cはat%で、78≦a≦91、0.5≦b/c≦
0.8の関係を満足するものである。
22. The soft magnetic material part has a composition formula of Co a Z
magneto-impedance effect element according to any one of claims 1 to 15 an amorphous structure represented by r b Nb c is an amorphous soft magnetic alloy thin film mainly. Where a,
b and c are at%, 78 ≦ a ≦ 91, 0.5 ≦ b / c ≦
This satisfies the relationship of 0.8.
【請求項23】 (a)非磁性材料からなる基板上に、
軟磁性薄膜と前記軟磁性薄膜よりも比抵抗の低い導電性
薄膜を交互に成膜する工程と、(b)前記(a)工程で
形成された多層膜から感磁部をパターン形成する工程
と、 (c)前記感磁部を、この感磁部の素子幅方向の静磁場
中で熱処理する工程と、を有することを特徴とする磁気
インピーダンス効果素子の製造方法。
23. (a) On a substrate made of a non-magnetic material,
A step of alternately forming a soft magnetic thin film and a conductive thin film having a lower specific resistance than the soft magnetic thin film; and (b) a step of patterning a magnetically sensitive portion from the multilayer film formed in the step (a). (C) heat-treating the magneto-sensitive section in a static magnetic field in the element width direction of the magneto-sensitive section.
【請求項24】 (d)非磁性材料からなる基板上に、
軟磁性薄膜と前記軟磁性薄膜よりも比抵抗の低い導電性
薄膜を交互に成膜する工程と、 (e)前記(d)の工程によって形成された多層膜を、
静磁場中で熱処理する工程と、 (f)前記静磁場の方向を素子幅方向とするように、前
記多層膜をパターン形成して感磁部を形成する工程と、
を有することを特徴とする磁気インピーダンス効果素子
の製造方法。
24. (d) On a substrate made of a non-magnetic material,
Alternately forming a soft magnetic thin film and a conductive thin film having a lower specific resistance than the soft magnetic thin film; and (e) forming the multilayer film formed by the step (d),
Heat-treating in a static magnetic field; and (f) forming a magnetosensitive portion by patterning the multilayer film so that the direction of the static magnetic field is the element width direction.
A method for manufacturing a magneto-impedance effect element, comprising:
【請求項25】 前記(a)または(d)の工程におい
て、前記軟磁性薄膜を前記(c)または(e)の工程に
おける静磁場の方向と同じ方向の静磁場中で成膜する請
求項23または24に記載の磁気インピーダンス効果素
子の製造方法。
25. In the step (a) or (d), the soft magnetic thin film is formed in a static magnetic field in the same direction as the static magnetic field in the step (c) or (e). 25. The method for manufacturing a magneto-impedance effect element according to 23 or 24.
【請求項26】 前記多層膜の最上層と最下層を前記軟
磁性薄膜とし、前記最上層の軟磁性薄膜と前記最下層の
軟磁性薄膜とを、少なくとも素子幅方向の端部において
磁気的に結合させる請求項23ないし25のいずれかに
記載の磁気インピーダンス効果素子の製造方法。
26. An uppermost layer and a lowermost layer of the multilayer film are the soft magnetic thin films, and the uppermost soft magnetic thin film and the lowermost soft magnetic thin film are magnetically bonded at least at an end in the element width direction. The method for manufacturing a magneto-impedance effect element according to any one of claims 23 to 25, wherein the element is coupled.
【請求項27】 前記多層膜をパターン形成する際に、
前記多層膜の上層にフォトレジストを積層し、ウェット
エッチング法によって前記多層膜をエッチングすること
により、上面の素子幅方向寸法が底面の素子幅方向寸法
より短い感磁部を形成する請求項23ないし26のいず
れかに記載の磁気インピーダンス効果素子の製造方法。
27. When patterning the multilayer film,
24. A magneto-sensitive portion in which the dimension in the element width direction on the top surface is shorter than the dimension in the element width direction on the bottom surface is formed by laminating a photoresist on the upper layer of the multilayer film and etching the multilayer film by wet etching. 27. The method of manufacturing a magneto-impedance effect element according to any one of items 26.
【請求項28】 前記多層膜を形成するときに、前記軟
磁性薄膜と導電性薄膜との間に絶縁層を形成し、前記導
電性薄膜のみに接続される電極部を形成する工程を含む
請求項23ないし27のいずれかに記載の磁気インピー
ダンス効果素子の製造方法。
28. The method according to claim 28, wherein forming the multilayer film includes forming an insulating layer between the soft magnetic thin film and the conductive thin film, and forming an electrode portion connected only to the conductive thin film. Item 28. The method for manufacturing a magneto-impedance effect element according to any one of Items 23 to 27.
【請求項29】 前記軟磁性薄膜を、組成式がFehi
jで表され、アモルファス構造を主体とした微結晶軟
磁性合金薄膜として形成する請求項23ないし28のい
ずれかに記載の磁気インピーダンス効果素子の製造方
法。ただし、Mは、Ti、Zr、Hf、V、Nb、T
a、Wと希土類元素から選ばれる1種あるいは2種以上
の元素であり、h、i、jはat%で、45≦h≦7
0、5≦i≦30、10≦j≦40、h+i+j=10
0の関係を満足するものである。
29. The soft magnetic thin film having a composition formula of Fe h M i
The method for manufacturing a magneto-impedance effect element according to any one of claims 23 to 28, wherein the method is formed as a microcrystalline soft magnetic alloy thin film represented by O j and mainly composed of an amorphous structure. Here, M is Ti, Zr, Hf, V, Nb, T
a, W and one or more elements selected from rare earth elements, and h, i and j are at% and 45 ≦ h ≦ 7
0, 5 ≦ i ≦ 30, 10 ≦ j ≦ 40, h + i + j = 10
0 is satisfied.
【請求項30】 前記軟磁性薄膜を、組成式が(Co
1-ccxyzwで表される微結晶軟磁性合金薄膜と
して形成する請求項23ないし28のいずれかに記載の
磁気インピーダンス効果素子の製造方法。ただし、元素
Tは、Fe、Niのうちどちらか一方あるいは両方を含
む元素であり、元素Mは、Ti,Zr,Hf,V,N
b,Ta,Cr,Mo,Si,P,C,W,B,Al,
Ga,Geと希土類元素から選ばれる1種または2種以
上の元素であり、Xは、Au,Ag,Cu,Ru,R
h,Os,Ir,Pt,Pdから選ばれる1種あるいは
2種以上の元素であり、組成比は、cが、0≦c≦0.
7、x,y,z,wはat%で、3≦y≦30、0≦z
≦20、7≦w≦40、20≦y+z+w≦60の関係
を満足し、残部がxである。
30. The soft magnetic thin film having the composition formula (Co)
1-c T c) x M y X z O method for manufacturing a magneto-impedance effect element according to any one of claims 23 to 28, formed as a microcrystalline soft magnetic alloy thin film represented by w. Here, the element T is an element containing one or both of Fe and Ni, and the element M is Ti, Zr, Hf, V, N
b, Ta, Cr, Mo, Si, P, C, W, B, Al,
X is one or more elements selected from Ga, Ge and rare earth elements, and X is Au, Ag, Cu, Ru, R
h, Os, Ir, Pt, Pd, and at least one element selected from the group consisting of: 0 ≦ c ≦ 0.
7, x, y, z, w are at%, 3 ≦ y ≦ 30, 0 ≦ z
≦ 20, 7 ≦ w ≦ 40, 20 ≦ y + z + w ≦ 60, and the balance is x.
【請求項31】 前記軟磁性薄膜を、組成式がT
100-d-e-f-gdefgで表され、bcc−Fe、b
cc−FeCo、bcc−Coの1種または2種以上の
結晶粒を主体とした微結晶軟磁性合金薄膜として形成す
る請求項23ないし28のいずれかに記載の磁気インピ
ーダンス効果素子の製造方法。ただし、元素Tは、F
e、Coのうちどちらか一方あるいは両方を含む元素で
あり、元素Xは、Si、Alのうちどちらか一方あるい
は両方を含む元素であり、元素Mは、Ti、Zr、H
f,V,Nb,Ta,Mo,Wから選ばれる1種または
2種以上の元素であり、元素Zは、C、Nのうちどちら
か一方あるいは両方を含む元素であり、Qは、Cr,R
e,Ru,Rh,Ni,Pd,Pt,Auから選ばれる
1種または2種以上の元素であり、d、e、f、gはa
t%で、0≦d≦25、1≦e≦10、0.5≦f≦1
5、0≦g≦10の関係を満足するものである。
31. A soft magnetic thin film having a composition formula of T
Expressed in 100-defg X d M e Z f Q g, bcc-Fe, b
29. The method for manufacturing a magneto-impedance effect element according to claim 23, wherein the thin film is formed as a microcrystalline soft magnetic alloy thin film mainly composed of one or more crystal grains of cc-FeCo and bcc-Co. Where the element T is F
e, an element containing one or both of Co, the element X is an element containing one or both of Si and Al, and the element M is Ti, Zr, H
f, V, Nb, Ta, Mo, W, or at least one element selected from the group consisting of C and N, and Q is Cr, R
e, Ru, Rh, Ni, Pd, Pt, Au is one or more elements selected from the group consisting of d, e, f, and g
At t%, 0 ≦ d ≦ 25, 1 ≦ e ≦ 10, 0.5 ≦ f ≦ 1
5, 0 ≦ g ≦ 10.
【請求項32】 前記軟磁性薄膜を、組成式がT
100-p-q-e-f-gSipAlqefgで表され、bcc−
Fe、bcc−FeCo、bcc−Coの1種または2
種以上の結晶粒を主体とした微結晶軟磁性合金薄膜とし
て形成する請求項23ないし28のいずれかに記載の磁
気インピーダンス効果素子の製造方法。ただし、元素T
は、Fe、Coのうちどちらか一方あるいは両方を含む
元素であり、元素Mは、Ti、Zr、Hf,V,Nb,
Ta,Mo,Wから選ばれる1種または2種以上の元素
であり、元素Zは、C、Nのうちどちらか一方あるいは
両方を含む元素であり、Qは、Cr,Re,Ru,R
h,Ni,Pd,Pt,Auから選ばれる1種または2
種以上の元素であり、p、q、e、f、gはat%で、
8≦p≦15、0≦q≦10、1≦e≦10、0.5≦
f≦15、0≦g≦10の関係を満足するものである。
32. The soft magnetic thin film having the composition formula T
It expressed in 100-pqefg Si p Al q M e Z f Q g, bcc-
One or two of Fe, bcc-FeCo, and bcc-Co
29. The method for manufacturing a magneto-impedance effect element according to claim 23, wherein the thin film is formed as a microcrystalline soft magnetic alloy thin film mainly composed of at least one kind of crystal grains. However, the element T
Is an element containing one or both of Fe and Co, and the element M is Ti, Zr, Hf, V, Nb,
One or more elements selected from Ta, Mo, W; the element Z is an element containing one or both of C and N; and Q is Cr, Re, Ru, R
one or two selected from h, Ni, Pd, Pt, and Au
And p, q, e, f, and g are at%,
8 ≦ p ≦ 15, 0 ≦ q ≦ 10, 1 ≦ e ≦ 10, 0.5 ≦
It satisfies the relationship of f ≦ 15 and 0 ≦ g ≦ 10.
【請求項33】 前記軟磁性薄膜を、組成式がCol
mHfnで表され、アモルファス構造を主体にした非晶
質軟磁性合金薄膜として形成する請求項23ないし28
のいずれかに記載の磁気インピーダンス効果素子の製造
方法。ただし、l、m、nはat%で、70≦l≦9
0、5≦m≦21、6.6≦n≦15、1≦m/n≦
2.5の関係を満足するものである。
33. the soft magnetic thin film, a composition formula Co l T
represented by a m Hf n, the preceding claims 23 to form as an amorphous soft magnetic alloy thin film mainly the amorphous structure 28
The method for manufacturing a magneto-impedance effect element according to any one of the above. Here, l, m, and n are at%, and 70 ≦ l ≦ 9.
0, 5 ≦ m ≦ 21, 6.6 ≦ n ≦ 15, 1 ≦ m / n ≦
This satisfies the relationship of 2.5.
【請求項34】 前記軟磁性薄膜を、組成式がCoa
bNbcで表されるアモルファス構造を主体とした非晶
質軟磁性合金薄膜として形成する請求項23ないし28
のいずれかに記載の磁気インピーダンス効果素子の製造
方法。ただし、a、b、cはat%で、78≦a≦9
1、0.5≦b/c≦0.8の関係を満足するものであ
る。
34. The soft magnetic thin film having a composition formula of Co a Z
r b Nb to claims 23 to form as an amorphous soft magnetic alloy thin film mainly composed of amorphous structure represented by c 28
The method for manufacturing a magneto-impedance effect element according to any one of the above. Here, a, b, and c are at%, and 78 ≦ a ≦ 9.
1, which satisfies the relationship 0.5 ≦ b / c ≦ 0.8.
【請求項35】 (g)軟磁性材料の溶融合金を冷却ロ
ール上に射出させて接触急冷することにより軟磁性薄帯
を形成する工程と、 (h)前記軟磁性薄帯の少なくとも一方の面に前記軟磁
性薄帯よりも比抵抗の低い材料によって形成される導電
性薄膜を形成する工程と、 (i)前記(h)の工程によって形成された軟磁性薄帯
を切断し、所定の値の素子幅Wと素子長さLの比(アス
ペクト比)W/Lにパターン形成する工程と、 (j)前記(i)の工程によって形成された、前記導電
性薄膜が積層された前記軟磁性薄帯を、基板上に軟磁性
薄帯と導電性薄膜とが交互に積層するように、重ねる工
程と、 (k)前記軟磁性薄帯を、素子幅方向の静磁場中で熱処
理する工程と、を有することを特徴とする磁気インピー
ダンス効果素子の製造方法。
35. (g) forming a soft magnetic ribbon by injecting a molten alloy of a soft magnetic material onto a chill roll and quenching the contact; and (h) at least one surface of the soft magnetic ribbon. Forming a conductive thin film made of a material having a lower specific resistance than the soft magnetic ribbon; and (i) cutting the soft magnetic ribbon formed by the step (h) to obtain a predetermined value. (J) forming a pattern at a ratio (aspect ratio) W / L of an element width W to an element length L, and (j) the soft magnetic layer formed by laminating the conductive thin film formed by the step (i). A step of stacking the ribbons so that soft magnetic ribbons and conductive thin films are alternately stacked on a substrate; and (k) a step of heat-treating the soft magnetic ribbons in a static magnetic field in a device width direction. And a method for manufacturing a magneto-impedance effect element comprising:
【請求項36】 前記(j)の工程において、前記軟磁
性薄帯と前記導電性薄膜との間に絶縁層を形成し、ま
た、前記(j)の工程の後に、前記導電性薄膜のみに接
続される電極部を形成する工程を有する請求項35に記
載の磁気インピーダンス効果素子の製造方法。
36. In the step (j), an insulating layer is formed between the soft magnetic ribbon and the conductive thin film, and after the step (j), only the conductive thin film is formed. The method for manufacturing a magneto-impedance effect element according to claim 35, further comprising a step of forming an electrode portion to be connected.
【請求項37】 前記軟磁性薄膜または前記軟磁性薄帯
を、組成式が(Fe 1-aCoa100-x-y(Si1-bbx
yで示される非晶質軟磁性合金薄膜または薄帯として
形成する請求項23ないし28、35,36のいずれか
に記載の磁気インピーダンス効果素子の製造方法。ただ
し、MはCr、Ruのうちいずれか一方、あるいは両方
を含む元素であり、組成比を表すa、bは0.05≦a
≦0.1、0.2≦b≦0.8であり、x、yはat%
で10≦x≦35、0≦y≦7の関係を満足するもので
ある。
37. The soft magnetic thin film or the soft magnetic thin ribbon
And the composition formula is (Fe 1-aCoa)100-xy(Si1-bBb)x
MyAs an amorphous soft magnetic alloy thin film or ribbon
37. Any of claims 23 to 28, 35, 36 formed
3. The method for manufacturing a magneto-impedance effect element according to claim 1. However
And M is either Cr or Ru, or both
And a and b representing the composition ratio are 0.05 ≦ a
≦ 0.1, 0.2 ≦ b ≦ 0.8, and x and y are at%
Satisfying the relationship of 10 ≦ x ≦ 35 and 0 ≦ y ≦ 7.
is there.
【請求項38】 前記感磁部の素子長手方向に、駆動交
流電流を与えつつ外部磁界を印加したときに、前記感磁
部の両端からの出力電圧を最大とする前記外部磁界の大
きさの絶対値が400(A/m)以下になるように、素
子幅Wと素子長さLの比(アスペクト比)W/Lを設定
して前記感磁部をパターン形成する請求項23ないし3
7のいずれかに記載の磁気インピーダンス効果素子の製
造方法。
38. A magnitude of the external magnetic field which maximizes an output voltage from both ends of the magnetic sensing unit when an external magnetic field is applied while applying a driving AC current in the element longitudinal direction of the magnetic sensing unit. 4. The magnetically sensitive portion is patterned by setting a ratio (aspect ratio) W / L of an element width W to an element length L so that an absolute value is 400 (A / m) or less.
8. The method for manufacturing a magneto-impedance effect element according to any one of 7.
【請求項39】 前記感磁部のアスペクト比を0.1以
下に設定する請求項38記載の磁気インピーダンス効果
素子の製造方法。
39. The method of manufacturing a magneto-impedance effect element according to claim 38, wherein the aspect ratio of the magnetically sensitive portion is set to 0.1 or less.
JP2000375397A 2000-12-11 2000-12-11 Magneto-impedance effect element Expired - Fee Related JP3936137B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000375397A JP3936137B2 (en) 2000-12-11 2000-12-11 Magneto-impedance effect element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000375397A JP3936137B2 (en) 2000-12-11 2000-12-11 Magneto-impedance effect element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002176210A true JP2002176210A (en) 2002-06-21
JP3936137B2 JP3936137B2 (en) 2007-06-27

Family

ID=18844413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000375397A Expired - Fee Related JP3936137B2 (en) 2000-12-11 2000-12-11 Magneto-impedance effect element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3936137B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005024861A1 (en) * 2003-09-05 2005-03-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic bias film and magnetic sensor using the same
WO2019107029A1 (en) * 2017-12-01 2019-06-06 昭和電工株式会社 Magnetic sensor, measurement device, and method for producing magnetic sensor
WO2020110407A1 (en) * 2018-11-29 2020-06-04 昭和電工株式会社 Magnetic sensor and magnetic sensor manufacturing method
WO2020137119A1 (en) * 2018-12-27 2020-07-02 昭和電工株式会社 Magnetic sensor and method for producing magnetic sensor
WO2021019853A1 (en) * 2019-07-29 2021-02-04 昭和電工株式会社 Magnetic field measurement device and magnetic sensor
WO2021131400A1 (en) * 2019-12-27 2021-07-01 昭和電工株式会社 Magnetic sensor and magnetic sensor manufacturing method
WO2021131401A1 (en) * 2019-12-26 2021-07-01 昭和電工株式会社 Magnetic sensor
EP3974857A1 (en) * 2020-09-25 2022-03-30 Showa Denko K.K. Magnetic sensor

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7400143B2 (en) 2003-09-05 2008-07-15 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic bias film and magnetic sensor using the same
WO2005024861A1 (en) * 2003-09-05 2005-03-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic bias film and magnetic sensor using the same
US11287487B2 (en) 2017-12-01 2022-03-29 Showa Denko K.K. Magnetic sensor, measuring device and method of manufacturing magnetic sensor
WO2019107029A1 (en) * 2017-12-01 2019-06-06 昭和電工株式会社 Magnetic sensor, measurement device, and method for producing magnetic sensor
JP2019100847A (en) * 2017-12-01 2019-06-24 昭和電工株式会社 Magnetic sensor, measuring device, and method for manufacturing magnetic sensor
WO2020110407A1 (en) * 2018-11-29 2020-06-04 昭和電工株式会社 Magnetic sensor and magnetic sensor manufacturing method
JP2020085766A (en) * 2018-11-29 2020-06-04 昭和電工株式会社 Magnetic sensor and method for manufacturing magnetic sensor
JP7259293B2 (en) 2018-11-29 2023-04-18 株式会社レゾナック Magnetic sensor and method for manufacturing magnetic sensor
US11525871B2 (en) 2018-11-29 2022-12-13 Showa Denko K. K. Magnetic sensor and magnetic sensor manufacturing method
JP7203598B2 (en) 2018-12-27 2023-01-13 昭和電工株式会社 Magnetic sensor and method for manufacturing magnetic sensor
CN113167840A (en) * 2018-12-27 2021-07-23 昭和电工株式会社 Magnetic sensor and method for manufacturing magnetic sensor
JP2020106401A (en) * 2018-12-27 2020-07-09 昭和電工株式会社 Magnetic sensor and method for manufacturing magnetic sensor
WO2020137119A1 (en) * 2018-12-27 2020-07-02 昭和電工株式会社 Magnetic sensor and method for producing magnetic sensor
US11977135B2 (en) 2018-12-27 2024-05-07 Resonac Corporation Magnetic sensor and magnetic sensor manufacturing method
WO2021019853A1 (en) * 2019-07-29 2021-02-04 昭和電工株式会社 Magnetic field measurement device and magnetic sensor
WO2021131401A1 (en) * 2019-12-26 2021-07-01 昭和電工株式会社 Magnetic sensor
WO2021131400A1 (en) * 2019-12-27 2021-07-01 昭和電工株式会社 Magnetic sensor and magnetic sensor manufacturing method
JP7434896B2 (en) 2019-12-27 2024-02-21 株式会社レゾナック Magnetic sensor and magnetic sensor manufacturing method
EP3974857A1 (en) * 2020-09-25 2022-03-30 Showa Denko K.K. Magnetic sensor
US11561266B2 (en) 2020-09-25 2023-01-24 Showa Denko K.K. Magnetic sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP3936137B2 (en) 2007-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3971697B2 (en) High-frequency magnetic thin film and magnetic element
US8837087B2 (en) Thin magnetic film, method of manufacturing the same, and high frequency oscillator, magnetic head, magnetic recording medium, and magnetic recording/reproducing apparatus using thin magnetic film
JPS6032330B2 (en) magnetic thin film structure
US6239594B1 (en) Mageto-impedance effect element
JP3936137B2 (en) Magneto-impedance effect element
JP3866467B2 (en) Magneto-impedance effect element
JP2001332779A (en) Magnetic impedance effect element and its manufacturing method
JP2001119081A (en) Magnetic impedance effect element and manufacturing method therefor
JP3688942B2 (en) Method for manufacturing thin film magneto-impedance effect element
JP3656018B2 (en) Method for manufacturing magneto-impedance effect element
JP2001221838A (en) Magnetic impedance effect element and production method thereof
Kataoka et al. High frequency permeability of nanocrystalline Fe–Cu–Nb–Si–B single and multilayer films
JP3226254B2 (en) Exchange coupling film, magnetoresistive element and magnetoresistive head
JPH06120027A (en) Magnetic artificial lattice film
JP4171979B2 (en) Magneto-impedance element
JP3602988B2 (en) Magnetic impedance effect element
JP3127074B2 (en) Magnetic head
CN108251799A (en) Magneto-electric coupled heterojunction structure based on amorphous SmCo and its preparation method and application
JP2002048850A (en) Magnetic impedance effect element and its manufacturing method
JP2000307170A (en) Magnetoresistive device and magnetoresistive memory device
US20230020837A1 (en) Magnetic sensor
JP2002344042A5 (en)
JP2002057379A (en) Magnetic impedance effect element
KR100593812B1 (en) Magneto impedance device with Ni-Fe-Mo thin film and method for fabricating the same
JP2002043647A (en) Magnetic impedance effect element

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061208

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061212

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070131

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070227

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070322

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100330

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110330

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120330

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120330

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130330

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140330

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees