JP2004172430A

JP2004172430A - 磁気インピーダンス素子

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Publication number: JP2004172430A
Application number: JP2002337416A
Authority: JP
Inventors: Hideya Yamadera; 秀哉山寺; Norikazu Ota; 則一太田; Hirobumi Funabashi; 博文船橋; Yasutoshi Suzuki; 康利鈴木; Kenichi Ao; 青　　建一
Original assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】耐熱性と温度特性に優れ、さらには高感度な磁気インピーダンス素子を提供する。
【解決手段】本発明の磁気インピーダンス素子は、交流電流を通電すると、外部磁界に応じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を利用した素子である。この磁気インピーダンス素子は、磁性層２６がＮｉＦｅ合金膜によって形成されている。そのＮｉＦｅ合金膜の組成がＮｉ：６５〜９０重量％及びＦｅ：１０〜３５重量％である。そして、磁性層２６の交流電流の通電方向の長さ（Ｌ１）と幅（Ｌ２）の比をα（＝Ｌ１／Ｌ２）、幅（Ｌ２）と厚さ（Ｌ３）の比をβ（＝Ｌ２／Ｌ３）としたときに、α≧１０かつ１≦β≦５０であり、磁性層２６の幅が５μｍ以上である。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気インピーダンス素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】交流電流（典型的には１ＭＨｚ以上の高周波電流）を通電すると、外部応力に応じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を利用した磁気インピーダンス素子が知られている。
従来の磁気インピーダンス素子としては、磁性層がアモルファス合金によって形成されたものが一般に用いられている。アモルファス合金は、軟磁気特性を有し、比透磁率の高い磁性材料であり、外部磁界に応じた磁性層の透磁率変化を大きくすることができるためである。このような磁気インピーダンス素子は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−７５８３５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、磁性層をアモルファス合金で形成した磁気インピーダンス素子は、耐熱性が低く、約４００℃以上の熱処理によって感度が大幅に低下してしまうという問題があった。アモルファス合金で形成した磁性層は、結晶化温度が約４００℃以下と低いために、約４００℃以上の熱処理によって結晶化が進み、高感度な磁気インピーダンス特性を得るために必要な軟磁気特性が大きく消失してしまうからである。
このため、磁性層をアモルファス合金で形成した磁気インピーダンス素子は、汎用の半導体プロセスを経て製造することが困難であった。汎用の半導体プロセスは、約４００℃以上の熱処理工程を一般に含むからである。従って、従来の磁気インピーダンス素子は、汎用の半導体プロセスによって、他の回路等（例えばセンサ出力信号を処理する回路等）とともに集積化して小型化されたものを製造することが困難という問題があった。
【０００５】
そこで、本発明者らは、耐熱性が高く、約４００℃以上の熱処理によっても磁気特性の変化（感度の低下等）が生じにくい磁気インピーダンス素子を実現するための磁性層材料として、ＮｉＦｅ系合金膜に着目した。
しかしながら、本発明者らが磁性層をＮｉＦｅ系合金膜で形成した磁気インピーダンス素子を製作してみると、なかなか思うような高い感度が得られなかった。しかし、本発明者らはさらなる研究を行い、磁性層の形状について種々の検討を行った。この結果、本発明者らは、磁性層をＮｉＦｅ系合金膜で形成した磁気インピーダンス素子であっても、高感度なものを実現できることを見出したのである。
【０００６】
本発明は、上述した実情に鑑みてなされたものであり、耐熱性に優れ、さらには高感度な磁気インピーダンス素子を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用と効果】本発明を具現化した磁気インピーダンス素子は、交流電流を通電すると、外部磁界に応じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を利用した素子である。この磁気インピーダンス素子は、磁性層がＮｉＦｅ系合金膜によって形成され、磁性層の交流電流の通電方向の長さ（Ｌ１）と幅（Ｌ２）の比をα（＝Ｌ１／Ｌ２）、幅（Ｌ２）と厚さ（Ｌ３）の比をβ（＝Ｌ２／Ｌ３）としたときに、α≧１０かつ１≦β≦５０であり、磁性層の幅が５μｍ以上である。
【０００８】
本発明の磁気インピーダンス素子は、磁性層がＮｉＦｅ系合金膜によって形成されている。ＮｉＦｅ系合金膜は、キュリー温度が高く、多結晶材料である。よって、高温（約４００℃以上）の熱処理によっても磁性層の磁気特性の変化（例えば感度の低下）が生じにくい。このため、耐熱性に優れた磁気インピーダンス素子を実現できる。
さらに、磁性層の長さ、幅、厚さが上記の条件を満たす場合、磁性層がＮｉＦｅ系合金膜によって形成された磁気インピーダンス素子であっても、高感度化を実現できる。
従って、本発明によると、約４００℃以上の熱処理工程を含む汎用の半導体プロセスを経ても磁性層の磁気特性の変化（例えば感度の低下）を生じにくくすることができるので、汎用の半導体プロセスによって、他の回路等（例えばセンサ出力信号を処理する回路等）とともに集積化して小型化され、しかも高感度な磁気インピーダンス素子を実現できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１に本発明の実施形態の磁気インピーダンス素子の平面図を示す。図２に図１のＩＩ−ＩＩ線断面図を、図３に図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示す。
図１と図２に示すように、本発明の実施形態の磁気インピーダンス素子は、基板２２（図２参照）と、絶縁層２４と、磁性層２６と、２つの電極パッド部２８ａ，２８ｂを備えている。２つの電極パッド部２８ａ，２８ｂにはそれぞれ、周波数を自在に設定できる交流電流源３０の一端と他端が接続されている。図１には、交流電流の通電方向に平行に外部磁界Ｈｅｘｔが加わっている状態が示されている。
【００１０】
図２に示す基板２２の材料は、その上に絶縁層２４や磁性層２６等を形成可能な材料であれば何を使用してもよいが、例えば、シリコンウエハ、ガラス、金属等が挙げられる。基板２２を導電性材料や半導体材料で形成したときは、本実施形態のように基板２２と磁性層２６の間に絶縁層２４を形成し、基板２２と磁性層２６の間を電気的に絶縁することが好ましい。一方、例えば基板２２をガラス等の絶縁性材料で形成したときは、絶縁層２４を介さずに、基板２２と磁性層２６が直接に接するようにしてもよい。なお、基板２２と磁性層２６の間には、構造によっては絶縁層２４以外の材料（導電性層等）が介在していてもよい。基板２２の表面粗さは、１μｍ以下であることが好ましい。この態様によると、基板２２の表面の凹凸が小さいので、その基板２２と直接に接し又は他の層（絶縁層２４等）を介して隣合う磁性層２６の軟磁気特性が得やすくなる。
絶縁層２４は、基板２２上に形成されている。絶縁層２４は、絶縁性材料であれば何を使用してもよいが、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン等が挙げられる。
【００１１】
磁性層２６は、絶縁層２４上に形成されている。磁性層２６は、ＮｉＦｅ系合金膜（薄膜）によって形成されている。ＮｉＦｅ系合金膜は、実質的にＮｉとＦｅのみからなるＮｉＦｅ合金であっても勿論よいし、例えばＮｉＦｅＣｏ合金等であってもよい。
磁性層２６を形成するＮｉＦｅ系合金膜の組成は、Ｎｉ：６５〜９０重量％又はＦｅ：１５〜３５重量％であることが好ましい。ＮｉＦｅ系合金膜が実質的にＮｉＦｅのみからなる場合は、Ｎｉ：６５〜９０重量％及びＦｅ：１５〜３５重量％であることが好ましい。これらの態様によると、高感度化を実現し得る。
ＮｉＦｅ系合金膜の組成は、より好ましくは、Ｎｉ：７７〜８５重量％又はＦｅ：１５〜２３重量％であることがよい。ＮｉＦｅ系合金膜が実質的にＮｉＦｅのみからなる場合は、Ｎｉ：７７〜８５重量％及びＦｅ：１５〜２３重量％であることがよい。これらの態様によると、透磁率の温度依存性を小さくすることができる。このため、高感度で、しかも温度特性に優れた磁気インピーダンス素子を実現できる。
【００１２】
図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である図３に示すように、磁性層２６の交流電流の通電方向に垂直な断面が四角形状であり、その断面の頂辺２６ａと側辺２６ｂのなす角度θは６０度以上１２０度以下であることが好ましい。この態様によると、くさび状の磁区構造の発生を抑制でき、磁気インピーダンス特性にヒステリシスが生じることを抑制できる。特に、角度θは８５度以上９５度以下であることがより好ましい。磁性層２６を形成するＮｉＦｅ系合金膜の結晶粒径は、１ｎｍ〜１μｍであることが好ましい。結晶粒径が１ｎｍよりも小さいと、熱処理時に結晶粒径が増大して軟磁気特性が変化し易いからである。結晶粒径が１μｍよりも大きいと、軟磁気特性を得にくくなるからである。磁性層２６には、交流電源３０による交流電流の通電方向とほぼ平行な方向又はほぼ垂直な方向に磁化容易軸が形成されていることが好ましい。この態様によると、外部磁界の検出感度を向上させることができる。磁性層２６の磁気特性値としては、保持力が１０〔Ｏｅ〕以下で、比透磁率が５００以上であることが好ましい。
【００１３】
本実施形態では、磁性層２６の交流電流の通電方向の長さＬ１（図２参照）と幅Ｌ２（図１参照）の比Ｌ１／Ｌ２をα、幅Ｌ２と厚さＬ３（図２参照）の比Ｌ２／Ｌ３をβとしたときに、α≧１０かつ１≦β≦５０であり、磁性層２６の幅Ｌ３が５μｍ以上となるように磁性層２６の形状が構成されている。磁性層２６の形状が上記の条件を満たす場合、高感度な磁気インピーダンス素子を実現できる。これは、磁性層２６の形状が上記の条件を満たす場合、磁性層２６の磁区構造を精度良く制御でき、外部磁界に応じた磁性層２６の透磁率変化を大きくすることができるためと考えられる。
上記αは、α≧５０であるとより高感度化を実現でき、α≧１００であるとよりさらに高感度化を実現できる。上記βは、１≦β≦３０であるとより高感度化を実現でき、１≦β≦５であるとよりさらに高感度化を実現できる。
【００１４】
電極パッド部２８ａ，２８ｂは、絶縁層２４上に形成されているとともに、それぞれ磁性層２６の長手方向の一方の端部と他方の端部を覆うように形成されている。電極パッド部２８ａ，２８ｂの材料は、電極として機能し得る材料であれば何を使用してもよいが、例えばアルミニウム、銅や、これらの合金等が挙げられる。電極パッド部２８ａ，２８ｂの電気的特性値としては、比抵抗が１０μΩ・ｃｍ以下であることが好ましい。
【００１５】
次に、本発明の実施形態の磁気インピーダンス素子の製造方法を説明する。
まず、図４に示すような基板２２を用意する。次に、図５に示すように、基板２２上に絶縁層２４を形成する。基板２２がシリコンの場合は、そのシリコン基板２２の表面部を熱酸化法で酸化させることで、酸化シリコンからなる絶縁層２４を形成できる。また、絶縁層（酸化シリコン、窒化シリコン等）２４は、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やスパッタリング法等によって形成してもよく、形成方法に特に限定はない。
【００１６】
次に、絶縁層２４上に、ＮｉＦｅ系合金膜を形成する。ＮｉＦｅ系合金膜は、例えば、スパッタリング法、蒸着法、メッキ法等によって形成すればよく、形成方法に特に限定はない。このＮｉＦｅ系合金膜を、フォトエッチング法等によって所定の形状にパターニングして、図６や図１に示すような磁性層２６を形成する。この場合、磁性層２６の交流電流の通電方向（長手方向）又はこれに垂直な方向に、例えば磁場中成膜法や磁場中熱処理法等によって一軸性の磁気異方性を付与して、磁化容易軸を形成することが好ましい。
【００１７】
次に、絶縁層２４上と磁性層２６上に、電極材料層を形成する。電極材料層は、例えば、スパッタリング法、蒸着法、メッキ法等によって形成すればよく、形成方法に特に限定はない。この電極材料層をフォトエッチング法等によって所定の形状にパターニングして、図２や図１に示すように磁性層２６の両端部を覆うような電極パッド部２８ａ，２８ｂを形成する。次に、電極パッド部２８ａ，２８ｂへのワイヤボンディングを行う。
以上の工程を経ることで、本発明の実施形態の磁気インピーダンス素子が製造される。
【００１８】
【実施例】以下に示すような方法で、本発明の実施例の磁気インピーダンス素子（サンプル１−１：後述する表１参照）を製造した。
まず、図４に示すようなシリコン基板２を用意した。次に、図５に示すように、シリコン基板２２上に、酸化シリコンからなる厚さ１μｍの絶縁層２４を熱酸化法によって形成した。
【００１９】
次に、絶縁層２４上に、厚さ２μｍのＮｉ_８１Ｆｅ_１９合金膜を磁場中スパッタリング法によって形成した。このＮｉ_８１Ｆｅ_１９合金膜を、フォトエッチング法によってパターニングして、図６や図１に示すような磁性層２６を形成した。具体的には、磁性層の長さが２ｍｍで、幅が１０μｍとなるようにパターニングした。本実施例では、上記のように磁場中スパッタリング法によって磁性層（Ｎｉ_８１Ｆｅ_１９合金膜）２６を形成し、磁性層２６の交流電流の通電方向（長手方向）に一軸性の磁気異方性を付与して、磁化容易軸を形成した。
【００２０】
次に、絶縁層２４と磁性層２６上に、厚さ１μｍのアルミニウム層をスパッタリング法によって形成した。このアルミニウム層を、フォトエッチング法によってパターニングして、図１や図２に示すように磁性層２６の両端部を覆うような電極パッド部２８ａ，２８ｂを形成した。具体的には、各電極パッド部２８ａ，２８ｂの上面の面積が２００μｍ×２００μｍとなるようにパターニングした。次に、半導体プロセスを想定した４００℃、３０ｍｉｎの真空熱処理を実施した。次に、電極パッド部２８ａ，２８ｂへのワイヤボンディングを行い、製造工程を終了した。
【００２１】
（磁気インピーダンス素子の評価）以上のようにして製造した磁気インピーダンス素子（サンプル１−１）の評価を、その素子に外部磁界を印加するためのコイルと、その素子の磁性層２６の両端の高周波インピーダンスを検出するためのインピーダンスアナライザを使用して行った。外部磁界Ｈｅｘｔは交流電源３０による高周波電流の通電方向と平行な方向に加え、基板２２上に設置されたガウスメータで校正した。インピーダンスＺは高周波電流の周波数が１００ＭＨｚにおける値を測定した。素子の磁気インピーダンス特性は、インピーダンス変化率ΔＺ／Ｚ０で評価した。Ｚ０は外部磁界Ｈｅｘｔが０〔Ｏｅ〕のときのインピーダンスである。ΔＺは外部磁界Ｈｅｘｔが１００〔Ｏｅ〕のときのインピーダンスＺと、外部磁界Ｈｅｘｔが０〔Ｏｅ〕のときのインピーダンスＺ０の差である。
また、素子の温度特性の測定は、−４０℃〜８５℃の恒温槽での磁気インピーダンス特性の測定することで行い、外部磁界Ｈｅｘｔが０〔Ｏｅ〕のときのインピーダンス値の温度依存性である零点温度係数と、インピーダンス変化率の温度依存性である感度温度係数を算出した。
【００２２】
図７に、サンプル１−１の外部磁界に対するインピーダンス変化を示す磁気インピーダンス特性図を示す。サンプル１−１の場合、図７に示すように磁界の絶対値の増加に伴ってインピーダンスが減少する特性となっている。また、図７に示すように、感度に相当するインピーダンス変化率ΔＺ／Ｚ０は３０％である。
図８に、サンプル１−１の温度Ｔに対する零点インピーダンスのドリフト量ΔＺ／Ｚを表す零点温度特性図を示す。図８の傾きから、零点温度係数は７２３ｐｐｍ／℃である。図９に、サンプル１−１の温度Ｔに対する感度変化Δ（ΔＺ／Ｚ）／（ΔＺ／Ｚ）を表す感度温度特性図を示す。図９の傾きから、感度温度係数は−４４３ｐｐｍ／℃である。
【００２３】
これらの温度係数の値として、一般的には、絶対値で約１０００ｐｐｍ／℃以下であることが要求される。よって、これらの温度係数の値は約１０００ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。ＮｉＦｅ合金膜では、その組成がＮｉ：７７〜８５重量％及びＦｅ：１５〜２３重量％の場合、この要求をほぼ満たすことができるので、好ましい。
【００２４】
これらの評価を、表１に示すように、サンプル１−１と磁性層２６の厚さを異ならせたサンプル１−２と、サンプル１−１と同一構造を有し、ＮｉとＦｅの組成を変えたサンプル１−３〜１−６、及びサンプル１−１と同一構造を有し、磁性層の材料を変えて、アモルファス合金としたサンプル１−７，１−８についても、サンプル１−１と同様の評価手法で行った。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１から、サンプル１−１〜１−４は、インピーダンス変化率が２０％以上の高い感度と、温度係数（零点温度係数及び感度温度係数）±１０００ｐｐｍ／℃以下の低い温度係数を示すことがわかる。一方、サンプル１−５，１−６は、インピーダンス変化率（感度）はサンプル１−１〜１−４とあまり変わらないものの、温度係数がサンプル１−１〜１−４よりも高い。これは、サンプル１−１〜１−４が磁性層２６の比透磁率の温度依存性が小さい組成領域のＮｉＦｅ合金膜を使用しているのに対し、サンプル１−５，１−６では、比透磁率の温度依存性が大きい組成領域のＮｉＦｅ合金膜を使用したからである。
また、サンプル１−７，１−８は、サンプル１−１〜１−６よりも感度が大幅に低い。これは、磁性層２６をアモルファス合金で形成したサンプル１−７，１−８では、先に述べた半導体プロセスを想定した４００℃の熱処理により磁性層２６が結晶化してしまい、外部磁界に対する透磁率変化が発現する軟磁気特性がほとんど消失したためである。
【００２７】
（磁性層の長さを変化させた場合）表２に、磁性層２６の材料（ＮｉＦｅ系合金膜）、組成（Ｎｉ_８１Ｆｅ_１９）、厚さ（２μｍ）、幅（１０μｍ）を一定として、長さを変化させた場合のインピーダンス変化率を示す。これをグラフ化したものを図１０に示す。また、表２には、α（＝長さＬ１／幅Ｌ２）と、β（＝幅Ｌ２／厚さＬ３）の値も示す。
【００２８】
【表２】

【００２９】
表２と図１０に示すように、磁性層２６の長さＬ１が長いほど、インピーダンス変化率が大きくなっていることがわかる。この構成では、β＝５である。この構成では、Ｌ１≧１００μｍ（α≧１０）であると、インピーダンス変化率が約１０％以上となり、好ましい。Ｌ１≧５００μｍ（α≧５０）であると、インピーダンス変化率が約２０％以上となり、より好ましい。Ｌ１≧２０００μｍ（α≧２００）であると、インピーダンス変化率が約３０％以上となり、よりさらに好ましい。
【００３０】
（磁性層の幅を変化させた場合）表３に、磁性層２６の材料（ＮｉＦｅ系合金膜）、組成（Ｎｉ_８１Ｆｅ_１９）、厚さ（２μｍ）、長さ（２０００μｍ）を一定として、幅を変化させた場合のインピーダンス変化率に示す。これをグラフ化したものを図１１に示す。また、表３には、α（＝長さＬ１／幅Ｌ２）と、β（＝幅Ｌ２／厚さＬ３）の値も示す。
【００３１】
【表３】

【００３２】
表３と図１１に示すように、磁性層２６の幅Ｌ２が約１０μｍ以上では、磁性層２６の幅が広いほど、インピーダンス変化率が小さくなっていることがわかる。磁性層２６の幅Ｌ２が約１０μｍより小さい範囲では、幅が狭くなるにつれて急激にインピーダンス変化率が小さくなっていることがわかる。
この構成では、５μｍ≦Ｌ２≦１００μｍ（２０≦α≦４００で、１≦β≦５０）であると、インピーダンス変化率が約１０％以上となり、好ましい。６μｍ≦Ｌ２≦６０μｍ（３３．３≦α≦３３３．３で、１．２≦β≦３０）であると、インピーダンス変化率が約２０％以上となり、より好ましい。８μｍ≦Ｌ２≦１２μｍ（１６６．７≦α≦２５０で、１．６≦β≦２．４）であると、インピーダンス変化率が約３０％以上であり、よりさらに好ましい。
【００３３】
（磁性層の厚さを変化させた場合）表４に、磁性層２６の材料（ＮｉＦｅ合金膜）、組成（Ｎｉ_８１Ｆｅ_１９）、幅（１０μｍ）、長さ（２０００μｍ）を一定として、厚さを変化させた場合のインピーダンス変化率を示す。これをグラフ化したものを図１２に示す。また、表４には、α（＝長さＬ１／幅Ｌ２）と、β（＝幅Ｌ２／厚さＬ３）の値も示す。
【００３４】
【表４】

【００３５】
表４と図１２に示すように、磁性層２６の厚さＬ３が厚いほど、インピーダンス変化率が大きくなっていることがわかる。この構成では、α＝２００である。この構成では、Ｌ３≧０．３μｍ（β≦３３）であると、インピーダンス変化率が約１０％以上となり、好ましい。Ｌ３≧０．７μｍ（β≦１４）であると、インピーダンス変化率が約２０％以上となり、より好ましい。Ｌ３≧２μｍ（β≦５）であると、インピーダンス変化率が約３０％以上となり、よりさらに好ましい。但し、磁性層２６の厚さＬ３は、製造技術上の限界から実際上は上限が存在する。
【００３６】
表２〜４と図１０〜１２を参照して、磁性層２６の長さＬ１、幅Ｌ２、厚さＬ３の好ましい態様を例示すると、以下の通りである。なお、以下の態様に限らず、α（＝Ｌ１／Ｌ２）≧１０かつ１≦β（＝Ｌ２／Ｌ３）≦５０であれば、磁性層２６の長さ、幅、厚さは種々の値に設定できることは勿論である。
特にサンプル２−２，２−３を参照すると、Ｌ１≧２００μｍで、７μｍ≦Ｌ２≦２０μｍで、Ｌ３≧２μｍ（１０≦α≦２８．６で、３．５≦β≦１０）であると、インピーダンス変化率が約１０％以上となり、好ましい。特にサンプル３−１，３−５を参照すると、Ｌ１≧２０００μｍで、５μｍ≦Ｌ２≦５０μｍで、Ｌ３≧２μｍ（４０≦α≦４００で、２．５≦β≦２５）であると、インピーダンス変化率が約１０％以上となり、好ましい。特にサンプル４−１，４−２を参照すると、Ｌ１≧２０００μｍで、７μｍ≦Ｌ２≦１５μｍで、Ｌ３≧０．３μｍ（１３３．３≦α≦２８５．７で、２３．３≦β≦５０）であると、インピーダンス変化率が約１０％以上となり、好ましい。
【００３７】
特にサンプル２−３，２−４，３−４を参照すると、Ｌ１≧１０００μｍで、７μｍ≦Ｌ２≦５０μｍ（より好ましくは７μｍ≦Ｌ２≦２０μｍ）で、Ｌ３≧２μｍ（２０≦α≦１４２．９で、３．５≦β≦１０）であると、インピーダンス変化率が約２０％以上となり、より好ましい。特にサンプル４−３を参照すると、Ｌ１≧２０００μｍで、７μｍ≦Ｌ２≦２０μｍで、Ｌ３≧０．５μｍ（１００≦α≦２８５．７で、１４≦β≦４０）であると、インピーダンス変化率が約２０％以上となり、より好ましい。
【００３８】
特にサンプル２−５，３−２，４−５を参照すると、Ｌ１≧２０００μｍで、７μｍ≦Ｌ２≦２０μｍで、Ｌ３≧２μｍ（１００≦α≦２８５．７で、２３．３．５≦β≦１０）であると、インピーダンス変化率が約３０％以上となり、よりさらに好ましい。
【００３９】
（磁性層の結晶粒径を変化させた場合）表５に、磁性層２６の材料（ＮｉＦｅ合金膜）、組成（Ｎｉ_８１Ｆｅ_１９）、長さ（２０００μｍ）、幅（１０μｍ）、厚さ（２μｍ）、基板２２の表面粗さ（２ｎｍ）を一定として、磁性層２６の結晶粒径を変化させた場合のインピーダンス変化率を示す。これをグラフ化したものを図１３に示す。
【００４０】
【表５】

【００４１】
表５と図１３に示すように、磁性層２６の結晶粒径が小さいほど、インピーダンス変化率が大きくなっていることがわかる。この構成では、磁性層２６の結晶粒径が１１００ｎｍ以下であると、インピーダンス変化率が約１０％以上となり、好ましい。磁性層２６の結晶粒径が３５０ｎｍ以下であると、インピーダンス変化率が約２０％以上となり、より好ましい。磁性層２６の結晶粒径が１０ｎｍ以下であると、インピーダンス変化率が約３０％以上となり、よりさらに好ましい。
【００４２】
（基板の表面粗さを変化させた場合）表６に、磁性層２６の材料（ＮｉＦｅ系合金膜）、組成（Ｎｉ_８１Ｆｅ_１９）、長さ（２０００μｍ）、幅（１０μｍ）、厚さ（２μｍ）、磁性層２６の結晶粒径（１０ｎｍ）を一定として、基板２２の表面粗さを変化させた場合のインピーダンス変化率を示す。これをグラフ化したものを図１４に示す。
【００４３】
【表６】

【００４４】
表６と図１４に示すように、基板２２の表面粗さが小さいほど、インピーダンス変化率が大きくなっていることがわかる。この構成では、基板２２の表面粗さが１３００ｎｍ以下であると、インピーダンス変化率が約１０％以上となり、好ましい。基板２２の表面粗さが４００ｎｍ以下であると、インピーダンス変化率が約２０％以上となり、より好ましい。基板２２の表面粗さが５０ｎｍ以下であると、インピーダンス変化率が約３０％以上となり、よりさらに好ましい。
【００４５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の磁気インピーダンス素子の平面図を示す。
【図２】図１ののＩＩ−ＩＩ線断面図を示す。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図を示す。
【図４】本発明の実施形態の磁気インピーダンス素子の製造方法の説明図を示す（１）。
【図５】本発明の実施形態の磁気インピーダンス素子の製造方法の説明図を示す（２）。
【図６】本発明の実施形態の磁気インピーダンス素子の製造方法の説明図を示す（３）。
【図７】外部磁界に対するインピーダンス変化を示す磁気インピーダンス特性図を示す。
【図８】温度に対する零点インピーダンスのドリフト量を表す零点温度特性図を示す。
【図９】温度に対する感度変化を表す感度温度特性図を示す。
【図１０】磁性層の長さとインピーダンス変化率の関係のグラフを示す。
【図１１】磁性層の幅とインピーダンス変化率の関係のグラフを示す。
【図１２】磁性層の厚さとインピーダンス変化率の関係のグラフを示す。
【図１３】磁性層の結晶粒径とインピーダンス変化率の関係のグラフを示す。
【図１４】基板の表面粗さとインピーダンス変化率の関係のグラフを示す。
【符号の説明】
２２：基板
２４：絶縁層
２６：磁性層
２８：電極パッド部
３０：交流電源

Claims

交流電流を通電すると、外部磁界に応じてインピーダンスが変化する磁気インピーダンス効果を利用した素子であって、
磁性層がＮｉＦｅ系合金膜によって形成され、
磁性層の交流電流の通電方向の長さ（Ｌ１）と幅（Ｌ２）の比をα（＝Ｌ１／Ｌ２）、幅（Ｌ２）と厚さ（Ｌ３）の比をβ（＝Ｌ２／Ｌ３）としたときに、α≧１０かつ１≦β≦５０であり、磁性層の幅が５μｍ以上であることを特徴とする磁気インピーダンス素子。
磁性層を形成するＮｉＦｅ系合金膜の組成がＮｉ：６５〜９０重量％及び／又はＦｅ：１０〜３５重量％であることを特徴とする請求項１に記載の磁気インピーダンス素子。
磁性層の交流電流の通電方向に垂直な断面が四角形状であり、その断面の頂辺と側辺のなす角度が６０度以上１２０度以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気インピーダンス素子。
磁性層を形成するＮｉＦｅ系合金膜の結晶粒径が１ｎｍ〜１μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気インピーダンス素子。
磁性層と直接に接し又は他の層を介して隣合う基板を備え、
基板の表面粗さが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気インピーダンス素子。
磁性層には、交流電流の通電方向とほぼ平行な方向又はほぼ垂直な方向に磁化容易軸が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の磁気インピーダンス素子。