JP2005327860A

JP2005327860A - 強磁性微粒子検出装置

Info

Publication number: JP2005327860A
Application number: JP2004143877A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Nishimura; 和浩西村; Ichiro Shibazaki; 一郎柴崎
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2004-05-13
Filing date: 2004-05-13
Publication date: 2005-11-24

Abstract

【課題】高感度で、かつ、特性ばらつきが少ない、強磁性微粒子検出装置を提供する。
【解決手段】絶縁性の基板１１上に形成された化合物半導体薄膜から成る動作層１２と、複数の端子電極１３と、多数の短絡電極１４とを備えた磁気センサ１０Ｍと、動作層１２を構成する化合物半導体薄膜に垂直にバイアス磁界を印加する永久磁石１５と磁気センサ１０Ｍを保護する金属ケース１８とを備えるとともに、感磁面となる動作層１２に、０．１テスラを超える磁束密度を有する磁界を印加するようにした。
【選択図】図１８

Description

本発明は、化合物半導体薄膜から成る感磁部を有する磁気抵抗素子を備え、紙幣などに印刷された強磁性微粒子のパターンを検出する強磁性微粒子検出装置に関するものである。

従来、紙幣の真偽の識別手段として、紙幣に印刷された極めて微細な強磁性体粒子の配列パターンを検出する方法が採用されており、近年、その需要が益々増加の傾向にある。そのような目的に対して、これまではバルク単結晶ＩｎＳｂを厚さ数μｍから十数μｍに薄く研磨して製作された磁気抵抗素子、あるいは、真空蒸着法により形成したＩｎＳｂ薄膜などの化合物半導体薄膜から成る磁気抵抗素子などが用いられていた（例えば、特許文献１参照）。
特開平３−２５９５７８号公報

ところで、上記のようにバルク単結晶ＩｎＳｂの磁気抵抗素子は、研磨によりバルク単結晶ＩｎＳｂを薄く加工し、更に、微細な加工を行い所望の形状にする必要がある。特に、研磨で製作したバルク単結晶ＩｎＳｂは標準的な半導体の微細加工技術の適用が難しく、その平面的な加工精度はもとより、最も重要な研磨による厚さの制御が難しいため、製品の特性、特に、ＩｎＳｂの厚さのばらつきや平面的な加工精度の大きなばらつきに抵抗値や感度が連動する。このため、製作した磁気抵抗素子の製品特性がばらつくことが多かった。更に、バルク単結晶を用いた磁気抵抗素子は大量生産が難しく、コストも高く、特性の揃った製品を大量に生産することは難しい。そこで、特性のばらつきが少なく、かつ、高感度で、生産性の良い、強磁性微粒子検出装置の開発が待たれていた。しかし、量産できる強磁性微粒子検出装置の開発は極めて難しかった。
更に、従来のＩｎＳｂ磁気抵抗素子では、感磁部を形成するＩｎＳｂは抵抗率が１℃当たり約２％と大きな温度依存性を有し、周辺温度や動作に関わる電流通電などで磁気抵抗素子の抵抗値が変化するという問題があり、これが原因で、出力電圧が変動することも多かった。
一方、ＩｎＳｂ磁気抵抗素子を真空蒸着法により形成した場合も、膜厚や組成のばらつきが多く磁気抵抗素子の特性を揃えることが困難なだけでなく、更には、十分な電子移動度が得られず、また、その温度依存性も大きかった。

一般的に、紙幣などの磁気印刷物に用いられる強磁性微粒子の検出信号（磁気パターン検出信号）は極めて小さいため、上述の磁気抵抗素子の抵抗値の温度変化や感度のばらつきは相乗し、ノイズとなって本来の強磁性微粒子検出信号（磁気パターン検出信号）の取り出しを極めて難しくしている。その結果、これらの影響を排除した駆動条件を実使用時に備える必要があり、駆動回路および信号処理回路は複雑で高価となってしまうという問題があった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、高感度で、かつ、特性ばらつきが少ない、強磁性微粒子検出装置を提供することを目的とする。

本発明者は、面内に所定のパターンで配列された強磁性微粒子のパターンを検出する強磁性微粒子検出装置について、
・微細加工精度の優れた高感度の化合物半導体薄膜材料開発とその温度特性の低減技術
・素子特性のばらつきを抑えるための高度な化合物半導体薄膜の膜厚制御技術及び均一性の高い不純物のドープ技術
・強磁性微粒子（磁気パターン）の高感度検出が可能な素子構造
・低コストの量産プロセス技術
・高感度で信頼性の高い素子構造
の開発に取り組んだ。その結果、微細加工精度に優れた、膜厚均一性の良い薄膜材料の開発、面内均一性の高い不純物のドープ技術、高い電子移動度を得る薄膜の単結晶成長技術、接触抵抗値の少ない化合物半導体への電極形成技術、高感度でかつ信頼性の高い素子構造、バイアス磁界印加手段などの複数の技術を開発し、更に、これらを適切に、かつ最適化した構成で組み合わせることで、極めて小さい微弱磁界を初めて検出可能とした化合物半導体薄膜を磁気検出部に採用した、量産性に優れるとともに、特性のばらつきの少ない高性能な強磁性微粒子検出装置を得ることができることを見いだし、本発明に到ったものである。
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、化合物半導体薄膜から成り抵抗値が磁界によって変化する感磁部と、この感磁部に垂直な成分を有する磁界を印加する手段とを備え、面上に所定のパターンに従って配列された強磁性微粒子の配列状態を検出する装置であって、前記感磁面に０．１テスラを超える磁束密度を有する磁界を印加したことを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、化合物半導体薄膜から成り抵抗値が磁界によって変化する感磁部と、この感磁部に垂直な成分を有する磁界を印加する手段とを備え、面上に所定のパターンに従って配列された強磁性微粒子の配列状態を検出する装置において、前記感磁面における磁束密度を、前記感磁部の抵抗値の変化率が５０％以上となる磁束密度としたことを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の強磁性微粒子検出装置において、前記感磁部を構成する化合物半導体薄膜を、Ｉｎを含む化合物半導体から構成したことを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の強磁性微粒子検出装置において、前記化合物半導体薄膜に、Ｓｉ，Ｓｎ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｇｅ，Ｃから選ばれる少なくとも１つまたは複数のドナー不純物をドープしたものである。
また、請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の強磁性微粒子検出装置において、感磁部を構成する化合物半導体薄膜を絶縁性の基板または表面に半導体絶縁層が形成された基板上に形成するとともに、この基板の感磁部とは反対側に、基板に密着または近接して、化合物半導体薄膜の膜厚よりも厚い軟磁性薄板もしくは軟磁性薄層を、化合物半導体薄膜と平行に設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、化合物半導体薄膜から成り抵抗値が磁界によって変化する感磁部と、この感磁部に垂直な成分を有する磁界を印加する手段とを備え、面上に所定のパターンに従って配列された強磁性微粒子の配列状態を検出する強磁性微粒子検出装置において、感磁面に０．１テスラを超える磁束密度を有する磁界を印加することにより、強磁性微粒子の磁気パターンから大きな検出信号を得ることができるようにしたので、検出感度の高い強磁性微粒子検出装置を得ることができる。
また、感磁面における磁束密度を、感磁部の抵抗値の変化率が５０％以上となる磁束密度とすることによっても、感磁部を構成する磁気抵抗効果素子の検出感度を向上させることができるので、強磁性微粒子検出装置の検出感度を向上させることができる。。
また、感磁部を構成する化合物半導体薄膜を、高い電子移動度有するＩｎを含む化合物半導体から構成するようにすれば、検出感度を更に向上させることができる。更に、化合物半導体薄膜に、Ｓｉ，Ｓｎ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｇｅ，Ｃから選ばれる少なくとも１つまたは複数のドナー不純物をドープすれば、温度ドリフトを大幅に低減することができる。
また、化合物半導体薄膜が形成された絶縁性の基板または表面に半導体絶縁層が形成された基板の感磁部とは反対側に、基板に密着または近接して、化合物半導体薄膜の膜厚よりも厚い軟磁性薄板もしくは軟磁性薄層を、化合物半導体薄膜と平行に設けるようにすれば、バイアス磁界を感磁部へ集磁できるので、検出感度を更に向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。
［実施の形態１］
図１は、本実施の形態１に係る強磁性微粒子検出装置１の構成を示す断面図で、図２はこの強磁性微粒子検出装置１に用いられる磁気抵抗効果型の磁気センサ１０の構成を示す図である。本発明の強磁性微粒子検出装置１は、センサ部１Ａと駆動検出部１Ｂとから成り、センサ部１Ａは、絶縁性の基板１１上に形成された化合物半導体薄膜から成る２個の磁気抵抗素子１２ａ，１２ｂと、複数の端子電極１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）と、多数の短絡電極１４とを備えた３端子の磁気抵抗素子から成る磁気センサ１０と、この磁気センサ１０の検出対象物である磁気印刷物２の表面に印刷された強磁性微粒子３側とは反対側に設けられ、感磁部となる磁気抵抗素子１２ａ，１２ｂに垂直にバイアス磁界を印加するための永久磁石１５と、この永久磁石１５を保持するモールド樹脂１６と、端子電極１３に接続された、磁気センサ１０に電圧を供給したり磁気センサ１０の出力を外部に取出したりするための端子ピン１７と、磁気センサ１０を保護するための金属ケース１８とを備えており、駆動検出部１Ｂは、磁気センサ１０を駆動する駆動回路１９ａと磁気センサ１０からの出力を増幅する増幅回路１９ｂとを備えている。
なお、磁気抵抗素子１２ａ，１２ｂのような、化合物半導体薄膜から成る磁気抵抗素子を、以下、総称して、動作層１２という。この動作層１２は磁気センサ１０の、感磁部（抵抗値が磁界によって変化する部位）を構成するもので、この動作層１２を構成する化合物半導体薄膜の膜面を感磁部面という。
短絡電極１４は、必要に応じ、磁界検出時の抵抗変化を大きくする（磁界に対する高感度化）目的で設置されもので、図２に示すように、磁気抵抗素子１２ａ，１２ｂの電流の流れる電流の流れる方向（磁気抵抗素子１２ａ，１２ｂの延長方向）に直交する方向に形成される。本例のように、短絡電極１４を設置した場合は、短絡電極１４，１４間にある化合物半導体の形状としては、電流に直交する方向の幅Ｗに対し、電流方向の長さＬが小さいこと、すなわち、Ｌ／Ｗを１．０以下とすることが好ましく、０．３以下であれば、更に、磁界での抵抗変化が大きくなるので実用上のメリットが大きくなり好ましい。

磁気センサ１０の動作層１２を構成する化合物半導体としては、一般には、禁制帯幅が０．４電子ボルト以下であり、かつ、周期律表でIII族及びＶ族の元素から成る化合物半導体が用いられるが、高い磁気抵抗変化率を得るためにできるだけ高い電子移動度を有していることが好ましいことから、化合物半導体薄膜を、Ｉｎを含む化合物半導体から構成することが好ましい。特に、ＩｎＳｂ、ＩｎＡｓ、ＩｎＡｓ_ｘＳｂ_１−ｘ、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＳｂ、Ｉｎ_ｘＧａ_１−ｘＡｓ（０≦ｘ≦１）は好ましい材料である。
また、動作層１２を構成する化合物半導体薄膜の膜厚としては、０．１〜４μｍの範囲とすることが好ましく、より好ましくは３μｍ以下である。更に、特記すべきは、厚さが１．５μｍ以下の厚さの場合は、高抵抗素子が製作しやすく高センサ出力が得られるのでしばしば用いられる。
磁気抵抗素子の作製プロセスでは、通常のフォトリソグラフィーの技術を用いるが、このとき、ウェットエッチングによって所望の形状に化合物半導体薄膜をメサエッチングすることが多い。ウェットエッチングは膜厚方向のエッチングともに、膜厚方向とは垂直方向のサイドエッチングが進むため、膜厚が厚過ぎると、膜厚方向のエッチングは終了する時点ではサイドエッチングもかなり進む。そのため、素子抵抗値の設計値と実際の素子抵抗値がずれるだけでなく、素子抵抗値の個体差も大きくなる。すなわち、膜厚が４μｍを超えると、フォトリソグラフィーの精度が悪化するため、素子特性が劣化するだけでなく、素子特性にバラツキが大きくなる。また、膜厚が０．１μｍ未満では動作層１２の体積が小さくなって十分な素子特性が得られないので、化合物半導体薄膜の膜厚としては０．１〜４μｍの範囲とすることが好ましい。

また、磁気抵抗素子の抵抗値の温度変化を低減するために、ドナー不純物を添加して動作層１２中のキャリアを増加させることが好ましい。ドナー不純物の添加方法としては、化合物半導体薄膜を形成する際に同時に行ってもよいが、成膜後にイオン注入法を用いて打ち込んでもよい。このとき用いられるドナー不純物としては、化合物半導体が、例えば、ＩｎＳｂやＩｎＡｓのようなIII−Ｖ族化合物半導体の場合には、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｎのようなIV族元素やＳ、Ｓｅ、Ｔｅに代表されるVI族元素を添加するとよい。その中でも特にＳｉ、Ｓｎが好ましい。
しかし、あまりに多くのドナー不純物を添加してしまうと、磁気抵抗素子の感度を左右する電子移動度を低下させてしまうという問題があるため、添加するキャリアの数としては、２×１０^１６ｃｍ^−３から１×１０^１８ｃｍ^−３とすることが好ましく、さらに好ましくは、５×１０^１６ｃｍ^−３から５×１０^１７ｃｍ^−３とするのがよい。

化合物半導体薄膜から成る動作層１２を形成するための絶縁性の基板１１としては、表面が絶縁性の基板や絶縁化された半導体の絶縁層を持つ基板が好ましい。半導体基板の中でも、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰなどの基板を用いると、動作層１２の電子移動度を高めることができるので、特に好ましいものとなる。また、化合物半導体薄膜は、絶縁性の基板１１上にエピタキシャル成長によって形成されるが、このとき、絶縁性の基板１１の面方位としては、（１００）面、あるいは、（１１１）面がよく使われる。また、これらの面と少し角度を成す面なども好ましく使われるが、その面方位は特に限定されるものではない。
また、化合物半導体薄膜は、絶縁性の基板であればその上に形成できるが、より好ましくは絶縁性の半導体層上に製作することが好ましい。そこで、可能であれば、図３（ａ）に示すように、動作層１２となる化合物半導体薄膜を成長する前に予め動作層１２に近いかもしくは一致する絶縁性あるいは高抵抗の化合物半導体薄膜から成る絶縁層１１Ａを形成し、しかる後に、この絶縁層１１Ａ上に動作層１２である化合物半導体薄膜を形成しても良い。更に、図３（ｂ）に示すように、化合物半導体薄膜の上，下に、それぞれ、絶縁性あるいは高抵抗の化合物半導体薄膜から成る絶縁層１１Ａ，１１Ｂを有していることも好ましい構造としてしばしば用いられる。
このような構造においては、絶縁層１１Ａ，１１Ｂを構成する化合物半導体としては、ＩｎＳｂのような動作層１２を構成する化合物半導体に比較して通常大きな禁制帯幅を有することが必要である。また、絶縁層１１Ａ，１１Ｂは、必須ではないが、動作層１２を構成する化合物半導体薄膜と同じかまたは近い値の格子定数を有することが好ましい。特に、動作層１２の膜厚が１μｍ以下、更には、０．５μｍ以下の場合は、絶縁層１１Ａ，１１Ｂを構成する化合物半導体としては、動作層１２を構成する化合物半導体薄膜と同じかまたは近い値の格子定数を有することが好ましい。

また、端子電極１３及び短絡電極１４に用いられる電極材料は、Ｃｕ単層や、Ｔｉ／Ａｕ，Ｎｉ／Ａｕ，Ｃｒ／Ｃｕ，Ｃｕ／Ｎｉ／Ａｕ，Ｔｉ／Ａｕ／Ｎｉ，Ｃｒ／Ａｕ／Ｎｉ，Ｃｒ／Ｎｉ／Ａｕ／Ｎｉなどのような積層としてもよい。この電極材料は、作製した素子の使用される動作条件と環境条件に耐えられる材質であれば、どのような材料を用いてもかまわない。また、電極を形成する方法としては、電子ビーム蒸着や抵抗加熱蒸着といった一般的な真空蒸着法や、スパッタ法やメッキ法によって形成してもよい。また、電極形成後に端子電極１３及び短絡電極１４と動作層１２とのオーミック接触性を良好にするために、急昇温熱アニール（ＲＴＡ）法を用いて熱処理することも好ましい。

ところで、端子電極１３と短絡電極１４とは、動作層１２である化合物半導体薄膜上に形成されるが、重要なことは、電極１３，１４と化合物半導体薄膜との接触抵抗値であるが、オーミック接触による抵抗であることが必須であり、また、その大きさは、基本的には、１電極当たり、０．５Ω以下とすることが好ましく、より好ましくは０．１Ω以下、更に好ましくは、０．０２Ω以下である。
また、化合物半導体薄膜を作製する際には、接触抵抗の低減のために、少なくとも化合物半導体薄膜が端子電極１３及び短絡電極１４と接触する部位は、電極１３，１４と接していない化合物半導体薄膜の他の部分に比較して、電子濃度が大きく製作されていることが好ましい。具体的には、少なくとも電極と接する表面近傍または電極と接触する一部もしくは全体に渉って、電子濃度が他の部位に比べて１０倍以上もしくは２×１０^１７ｃｍ⁻³以上、好ましくは１×１０^１８ｃｍ⁻³以上、更に好ましくは５×１０^１８ｃｍ⁻³以上あることが好ましい。このため、化合物半導体薄膜の、これら複数の端子電極１３及び短絡電極１４と接触する部位には、少なくとも電子濃度の増加の目的で、上記のようなドナー不純物がドープされていることが好ましい。なお、ドナー不純物のドープのプロファイルは、少なくとも電極１３，１４と接する表面近傍または電極１３，１４と接触する一部もしくは電極１３，１４との接触部全体に渉っていてもよい。
更に、ドナー不純物のドープは、化合物半導体の厚さの全体でも良く、表面のみでも良い、更に、電極１３，１４と接触する表面が上述した電子濃度の条件を満たしていれば、厚さ方向で電子濃度の勾配、または変化があっても良い。

また、永久磁石１５としては、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石（ＳｍＣｏ磁石）、ネオジム磁石等があり、残留磁束密度の温度係数は、それぞれ−０．１８％／℃、−０．０３％／℃、−０．１２％／℃である。したがって、温度特性の観点からは、永久磁石１５としては、ＳｍＣｏ磁石が最適である。

次に、３端子の磁気抵抗素子から成る磁気センサ１０の作製方法について説明する。
図４及び図５は、磁気センサ１０の作製プロセスフローを示す図で、プロセスとしては、通常のフォトリソグラフィーの技術を用いることができる。
はじめに、図４（ａ）に示すように、絶縁性基板であるＧａＡｓ基板１１上に、動作層１２を構成するためのＩｎＳｂ薄膜１２Ｆを形成する。具体的には、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法を用いて、半絶縁性のＧａＡｓ単結晶基板の（１００）面上に、化合物半導体薄膜としてＳｎドープＩｎＳｂ薄膜１２Ｆをエピタキシャル成長させる。
次に、図４（ｂ）に示すように、ＩｎＳｂのメサエッチング用のフォトマスクを用いて、動作層１２のパターンを露光・現像した後に、ＩｎＳｂ薄膜１２Ｆを塩酸・過酸化水素系のエッチング液で所望の形状にメサエッチングして、前２個の磁気抵抗素子１２ａ，１２ｂを形成する。
その後、図５（ａ）に示すように、磁気抵抗素子１２ａ，１２ｂ上に、複数の短絡電極１４を形成し、更に、図５（ｂ）に示すように、窒化シリコン薄膜から成る絶縁層１１Ｂを、プラズマＣＶＤ法により形成する。そして、図５（ｃ）に示すように、端子電極１３部分のみの窒化シリコン膜を反応性イオンエッチング装置を用いて除去した後、端子電極１３を形成する。
このようにして、ＳｎドープＩｎＳｂ薄膜から成る磁気抵抗素子１２ａ，１２ｂを動作層１２とし、端子電極１３を３個を有し、端子電極１３，１３間に複数の短絡電極１４を有する高磁界感度の磁気センサ１０を、フォトリソグラフィーを応用した微細加工プロセスの応用により、１枚のウエーハ上に多数製作することができる。
なお、本例では、後述するモールドによる化合物半導体薄膜へ応力緩和のため、図５（ｄ）に示すように、更に、磁気センサ１０の動作層１２上（実際には、絶縁層１１Ｂ上）に、上記部位を覆うように、柔らかいシリコン樹脂層から成る軟質樹脂層２０を形成するようにしている。

その後、ウエーハから、ダイシングにより個別の磁気センサ１０を切離す。こうして製作した磁気センサ１０のチップを、リードフレーム２１を利用して、ボンデングパッケージした。すなわち、リードフレームのアイランド上に磁気センサ１０のチップを、ダイボンダーを用いダイボンドした。次いで、金ワイヤー２２により３個の端子電極１３とリード間を、ワイヤーボンダーを用いワイヤーボンドした。次いで、トランスファーモールド法によりエポキシ樹脂などの硬質樹脂２３によりパッケージし、次に、タイバーカット、リードカットにより、及びリードのフォーミングを行い、図６に示すような、硬質樹脂２３によりモールドされた磁気センサ１０を作製する。そして、このボンデングパッケージを永久磁石１５とともに金属ケース１８内に収納した後、モールド樹脂１６にてモールドすることにより、図１に示すような、本発明の強磁性微粒子検出装置１のセンサ部１Ａを製作する。最後に、センサ部１Ａの端子ピン１７と、駆動検出部１Ｂとを接続して強磁性微粒子検出装置１を組上げる。なお、金属ケース１８に代えて、樹脂ケースを用いても良い。
また、より高感度の磁気パターンを検出するためには、金属ケース１８の先端部の厚さは、０．０１〜０．１５ｍｍの範囲が実用上からは好ましい。特に、０．１０〜０．１５ｍｍの範囲は、実用上の堅牢さと磁気パターンへの近接性を阻害しないので、磁気パターンの高感度検出が可能であり良く使われる範囲である。

本例では、磁気印刷物２の表面に印刷された強磁性微粒子３のパターンによる極めて小さい微弱磁界変化を検出するため、磁気センサ１０を、感磁面である動作層１２に、０．１テスラを超える磁束密度を有する磁界を印加することが肝要である。また、本例では、磁気センサ１０の感磁部の全面に渉り、磁界の印加された状態での抵抗値の温度依存性の均一性が±１．０％以内になるようにしている。
ここで、上記設定により、磁気センサ１０が高感度で、かつ、温度ドリフトが極めて小さくなることを、図７に示すような２端子の磁気抵抗素子１２Ｓを用いて説明する。
なお、メサエッチング後のＩｎＳｂ薄膜１２ｋの幅（電流に直交する方向の幅：素子幅）をＷとし、短絡電極１４間の距離（素子長）をＬとすると、Ｌ／Ｗを形状因子と呼ぶが、本例では、この形状因子をＬ／Ｗ＝０．２とした。
磁気抵抗素子１２Ｓに電磁石で一様な磁場をかけて、端子電極１３ｐ，１３ｑ間の抵抗値と磁束密度の関係を測定した結果を図８示す。また、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒ_０と磁束密度との関係を図９に示す。ここで、ΔＲ＝Ｒ_Ｂ−Ｒ_０であり、Ｒ_Ｂは磁場中での抵抗値、Ｒ_０は磁場なしでの抵抗値である。図９からわかるように、磁束密度が大きくなるほど、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒ_０の傾きは大きくなる。すなわち、磁界に対する感度が大きくなる。この高感度となる磁束密度は、０．１テスラ以上、もしくは、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒ_０が（磁気抵抗効果による感磁部の抵抗値が）５０％以上であることが分かる。例えば、磁束密度０．３テスラのもとでの抵抗値は２４９８Ωであり、３ミリテスラの磁束密度が増加した０．３０３テスラでは、抵抗値は２５２１Ωとなる。

また、強磁性微粒子等による微弱磁界検出時に最も重要である信号出力電圧に温度ドリフトがないかどうかを調べるため、図１０に示すように、磁気センサ１０の端子電極１３ａ，１３ｂ間に駆動回路１９ａの定電圧電源１９Ｅ（Ｖ_ｉｎ＝５Ｖ）に接続し、感磁部である磁気抵抗素子１２ａ，１２ｂの中点の端子電極１３ｃから出力信号を取出し、環境温度の変化に対する信号出力電圧変化を検出した結果を図１１に示す。なお、このとき、磁気抵抗素子１２ａ，１２ｂに印加された磁界の大きさは０．３テスラとした。
図１１の縦軸は、信号出力電圧Ｖ_ｏｕｔから電源電圧の半分（Ｖ_ｉｎ／２）を差し引いたもの（以下、オフセット電圧ｅと称する）である。これにより、信号出力電圧の温度ドリフトがほとんどないことがわかる。
このことは、本発明の磁気センサ１０は、感磁部の全面に渉り、磁界の印加された状態の抵抗値の温度依存性が均一であること意味している。

次に、磁気パターンの検出原理について説明する。
本例では、図１２に示すように、３端子の磁気センサ１０を用いて、強磁性微粒子３を含んだ磁気インクで磁気印刷物２に印刷された磁気パターンを検出する。なお、磁気センサ１０の磁気抵抗素子１２ａ，１２ｂは、永久磁石１５により形成される一様なバイアス磁界中に配置されており、かつ、磁気抵抗素子１２ａと磁気抵抗素子１２ｂとは、図１０に示したように、直列接続されるとともに定電圧電源１９Ｅに接続されている。なお、本例においては、強磁性微粒子３を、永久磁石１５からの磁界を集磁する軟磁性体から成る微粒子とした。
磁気印刷物２が走査されると、永久磁石１５からの磁界は、図１２の（ａ）→（ｂ）→（ｃ）のように変化する。ここで、図中の矢印は磁力線を表している。また、磁気印刷物２の走査方向は図の左から右である。（ａ）図の状態では、磁気抵抗素子１２ａの直下の磁束密度が増加するため、磁気抵抗素子１２ａの抵抗値が増加する。したがって、出力端子である端子電極３ｃの電位が低くなる。次に、（ｂ）図の状態では、磁気抵抗素子１２ａ及び磁気抵抗素子１２ｂの直下の磁束密度は等しいので、その抵抗値も同じである。そのため、端子電極３ｃは中間状態となる。更に、（ｃ）図の状態では、磁気抵抗素子１２ｂの直下の磁束密度が増加し、磁気抵抗素子１２ｂの抵抗値が増加する。そのため、端子電極３ｃの電位は高くなる。
このように、磁気印刷物２が走査されることにより、端子電極３ｃからは、図１３に示すような、信号振幅がＶ_ｐｐの微分型の検出信号が出力される。
本発明の検出装置１では、磁気センサ１０の感磁面である動作層１２を高い電子移動度を有するＳｎドープＩｎＳｂ薄膜から構成するとともに、永久磁石１５により、０．１テスラを超える磁束密度を有する磁界を印加しているので、検出感度が高く、大きな信号振幅がＶ_ｐｐを有する微分型の検出信号が得ることができる。したがって、強磁性微粒子３を含んだ磁気インクで磁気印刷物２に印刷された磁気パターンを精度良く検出することができる。また、本発明の磁気センサ１０では、感磁部の全面に渉り、磁界の印加された状態での抵抗値の温度依存性の均一性が±１．０％以内であり、温度変化に対しても安定した出力が得られるので、磁気パターンの検出精度を向上させることができる。

このように、本実施の形態１によれば、強磁性微粒子検出装置１を、絶縁性の基板１１上に形成された化合物半導体薄膜から成る動作層１２と、複数の端子電極１３と、多数の短絡電極１４とを備えた磁気センサ１０と、磁気印刷物２の表面に印刷された強磁性微粒子３側とは反対側に設けられ、動作層１２を構成する化合物半導体薄膜に垂直にバイアス磁界を印加する永久磁石１５と磁気センサ１０を保護する金属ケース１８とを備えたセンサ部１Ａと、磁気センサ１０を駆動する駆動回路１９ａと磁気センサ１０からの出力を増幅する増幅回路１９ｂとを備えた駆動検出部１Ｂとから構成し、感磁面となる動作層１２に、０．１テスラを超える磁束密度、もしくは、磁気抵抗変化率が５０％以上となる磁束密度となる磁界を印加するようにしたので、強磁性微粒子３の磁気パターンから大きな検出信号を得ることができる。また、本例では、動作層１２の全面に渉り、磁界の印加された状態での抵抗値の温度依存性の均一性が±１．０％であるので、検出信号の温度ドリフトを低減することができ、磁気パターンを精度良く検出することができる。

なお、実施の形態１では、化合物半導体薄膜から成る動作層１２に垂直に磁界を加える手段として永久磁石１５を用いたが、これに限るものではなく、図１４に示すように、電磁石２４を用いてもよい。
また、上記例では、センサ部１Ａと駆動検出部１Ｂとを別個に作製したが、金属ケース１８内に駆動検出部１Ｂを収納して、センサ部１Ａと駆動検出部１Ｂとを一体化しても良い。

また、磁気センサ１０を、図１５に示すような、動作層１２側に折り曲げられた形状のリードフレーム２５を用い、エポキシ樹脂によりパッケージした構成としてもよい。これにより、磁気センサ１０を小型化することができる。なお、同図のＦは検出面を示す。
あるいは、図１６に示すように、図１５の磁気センサ１０の動作層１２とは反対側の面側のパッケージ樹脂や、アイランドの金属部分、及び、動作層１２の形成された絶縁性の基板１１の一部を研磨により除去して、感磁部である動作層１２をより表面に近づけるようにすれば、動作層１２と磁気印刷物２とを更に近接させることができる。なお、この場合には、同図のＲで示す絶縁性の基板１１の裏面側が検出面となる。動作層１２の位置は、研磨する箇所にもよるが、検出面の表面より０．０５ｍｍ以内の距離まで近接させることができる。この構造では、非磁性金属のケースによる補強をした場合でも動作層１２と金属ケース１８外側の表面での距離を０．１０ｍｍ以内にすることができる。したがって、磁気検出部である磁気センサ１０と被検出部である磁気印刷物２の磁気パターンを極めて接近させることができ、高感度の強磁性微粒子検出（磁気パターン検出）が可能となる。
また、上記例では、強磁性微粒子３を、永久磁石１５からの磁界を集磁する軟磁性体から成る微粒子としたが、強磁性微粒子３が永久磁石の微粒子であっても磁気パターンの検出は可能である。

［実施の形態２］
実施の形態１では、硬質樹脂２３によりによりパッケージした磁気センサ１０の裏面側に、モールド樹脂１６により保持された永久磁石１５を配置したが、図１７に示すように、硬質樹脂２３の磁気センサ１０が配置されている側とは反対側に、永久磁石１５を接着剤等により固定するようにすれば、磁気センサ１０と永久磁石１５とが一体化された磁気センサ１０Ｍを有する強磁性微粒子検出装置を構成することができる。
このとき、図１８に示すように、リードフレーム２５Ｆを、動作層１２を構成する化合物半導体薄膜の面に対して垂直方向に折り曲げるようにして円筒形の金属ケース１８に収納すれば、センサ部を容易に円柱状とすることができる。なお、リードフレーム２５Ｆは上記のように折り曲げられているので、金属ケース１８に接触することはない。

また、図１９に示すような、軟磁性体であるフェライト薄板から成る磁気誘導層２６を備えた磁気センサ１０Ｔを用いて強磁性微粒子検出装置を作製すれば、出力信号振幅をさらに大きくすることができる。
磁気誘導層２６は、永久磁石１５からの磁界を感磁部である動作層１２に集磁する機能を有するので、この集磁効果により、動作層１２に作用する磁界の大きさを更に大きくすることができるだけでなく、動作層１２の端部においても、磁界の垂直成分が増加するため、出力振幅が増加し、検出感度が向上する。
磁気誘導層２６は、例えば、図２０に示すように、微細加工プロセスの応用により１枚のウエーハ１１Ｐ上に素子を多数製作した後、裏面研磨によって絶縁性の基板１１となるウエーハ１１Ｐを所定の厚さだけ研磨し、この裏面に、接着剤により、厚さ０．２５ｍｍ程度のフェライト薄板２６Ｐに貼りあわせ、その後、ダイシングにより個別の磁気センサ１０Ｔに切離すことにより作製する。なお、切り離しは、通常、上述した軟質樹脂層２０の形成後に行う。

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明の磁気センサ及び強磁性微粒子検出装置の構成は下記に限定されるものではない。
[実施例１]
薄膜形成法の一例として分子線エピタキシー法を用いて、半絶縁性のＧａＡｓ単結晶基板の（１００）面上に、ＳｎドープＩｎＳｂ薄膜をエピタキシャル成長させた。
まず、厚さ０．３５ｍｍの半絶縁性のＧａＡｓ単結晶基板にＡｓを照射しながら、６５０℃で加熱し表面酸素を脱離させる。次に、５８０℃で温度を下げてＧａＡｓバッファ層を２００ｎｍの厚さで形成する。次に、Ａｓを照射しながら４００℃まで温度を下げた後、ＳｎとＩｎ、Ｓｂを同時に基板に照射しながら化合物半導体薄膜の膜厚１μｍからなるＳｎドープＩｎＳｂ単結晶薄膜を形成した。この際、ＩｎＳｂ単結晶薄膜の電子濃度は、７×１０^１６ｃｍ^−３になるようにＳｎセル温度を調節した。成膜したＩｎＳｂ単結晶薄膜の電気特性を測定したところ、電子濃度は７×１０^１６ｃｍ^−３、電子移動度は４０，０００ｃｍ／Ｖｓであった。
次に、ＩｎＳｂ／ＧａＡｓ基板のＩｎＳｂ表面にフォトレジストをスピンコータで均一に塗布する。フォトレジストの塗布条件は、１００ｃｐの粘度で３２００ｒｐｍの回転速度で２０秒間回転すると２．５μｍの厚さとなる。ＩｎＳｂのメサエッチング用のフォトマスクを用いて、露光・現像した後に塩酸・過酸化水素系のエッチング液で所望の形状にＩｎＳｂ薄膜をメサエッチングした。
その後、再度、フォトレジストを塗布した後に、短絡電極を形成するための露光・現像を行い、真空蒸着法により電極を蒸着し、リフトオフ法で短絡電極を形成した。詳細には、フォトレジストによりレジストパターンを形成した後に、電子ビーム法により短絡電極として５０ｎｍ厚のＴｉと４００ｎｍ厚のＡｕ、さらに５０ｎｍ厚のＮｉからなる積層電極を形成し、リフトオフ法を用いて所望の短絡電極を形成した。
更に、絶縁層として窒化シリコン薄膜を３００ｎｍの厚さでプラズマＣＶＤ法により形成し、端子電極部分のみの窒化シリコン膜を、反応性イオンエッチング装置を用いて除去し、最後に短絡電極の形成方法と同様にして、端子電極を形成した。端子電極として５０ｎｍ厚のＴｉと４００ｎｍ厚のＡｕからなる積層電極とした。化合物半導体薄膜から成る動作層との接触を改善するために、不活性ガス雰囲気で５００℃×２分間の熱処理を行った。
このようにして化合物半導体薄膜を感磁部とし、端子電極３個を有し、これらの端子電極間に複数の短絡電極を有する、図２に示した磁気センサ１０と同様の構成の磁気センサを、フォトリソグラフィーを応用した微細加工プロセスの応用により、１枚のウエーハ上に多数製作した。

次に、モールド樹脂による圧力や面内応力を緩和するため、磁気センサの感磁部面上に、上記部位を覆うように、柔らかいシリコン樹脂から成る軟質樹脂層を形成した。
その後、ダイシングにより個別の磁気センサに切離した。こうして製作した磁気センサ子チップを、リードフレームを利用して、ボンデングパッケージをした。具体的には、リードフレームのアイランド上に磁気センサチップを、ダイボンダーを用いダイボンドし、次いで、３０μｍの金ワイヤーにより、磁気センサを構成する磁気抵抗素子の３個の端子とリード間をワイヤーボンダーを用いワイヤーボンドした後、トランスファーモールド法によりエポキシ樹脂によりパッケージした。その後、タイバーカット、リードカットによりリードのフォーミングを行い、最後に、パッケージされた磁気センサと永久磁石とを円筒状のケースに収納し、全体が円柱状であるセンサ部を備えた強磁性微粒子検出装置を作製した。
この強磁性微粒子検出装置の温度ドリフトを測定したところ、図１１に示したように、測定温度範囲（−６０℃〜１６０℃）において、温度ドリフトは認められなかった。これにより、本発明の強磁性微粒子検出装置は、信号出力電圧の温度ドリフトがほとんどない優れた抵抗値の温度依存性を有することが確認された。このことは、感磁部の全面に渉り、磁界の印加された状態の抵抗値の温度依存性の均一性が極めてよいこと意味しており、半絶縁性のＧａＡｓ単結晶から成る絶縁性基板上に、ＳｎドープＩｎＳｂ薄膜を分子線エピタキシー法により成長させ、これを感磁部とした磁気抵抗素子は、各素子の特性も揃っており、かつ、抵抗値の温度依存性が極めて小さいことを示している。

[実施例２]
磁気センサ１０Ｍを備えた強磁性微粒子検出装置を用いて、図２１に示すようなテスト印刷された磁気パターンを検出したときの出力信号波形を図２２に示す。磁気パターンのうち、同図の右側のパターンＡは、長さが８．０ｍｍ、幅が０．８ｍｍのバーを３．０ｍｍ間隔で配置したもので、同図の左側のパターンＢは、長さが８．０ｍｍ、幅が０．３ｍｍのバーを１．５ｍｍ間隔で配置したものである。また、図２２の出力信号波形は、磁気センサ１０の出力端子の出力を約１０，０００倍の増幅回路に通して得た信号である。
これにより、本発明の強磁性微粒子検出装置においては、微小なパターンを高感度で検出していることが確認された。また、詳細なセンサ出力の計算から、本発明の磁気センサの安定して検出可能な磁束の変化、すなわち、０．２５テスラのバイアス磁束密度下で検出可能な最小検出磁束密度変化（絶対最小磁束密度感度）は±１．０μＴであった。

[実施例３]
また、図１９に示した磁気誘導層を有する磁気センサ１０Ｔを備えた強磁性微粒子検出装置を用いて、実施例２と同様に、テスト印刷された磁気パターンを検出したときの検出信号を図２３に示す。図２２と図２３を比較して分かるように、磁気センサ１０Ｔを備えた強磁性微粒子検出装置では、実施例２に比べて信号振幅が更に大きくなっていることがわかる。詳細な磁場解析計算によると、ＧａＡｓ基板の下の、フェライト薄板の集磁効果によることがわかった。

[実施例４]
動作層１２を構成する化合物半導体薄膜の、少なくとも端子電極１３及び短絡電極１４と接触する部位の電子濃度を、電極１３，１４と接していない化合物半導体薄膜の他の部分よりも大きく製作することにより、化合物半導体薄膜と電極１３，１４との接触抵抗値を低くして、磁気センサの磁気抵抗変化率を大きくできることを確認するため、以下の実験を行った。
実施例１と同様にして、図２４に示すような磁気センサ１０Ｊを作製した。実施例１と異なるのは、窒化シリコン薄膜（絶縁層１１Ｂ）がないことと、一方の磁気抵抗素子１２Ｐには短絡電極１４があるが、他方の磁気抵抗素子１２Ｑには短絡電極がない構造であることである。ここで、一方の磁気抵抗素子１２Ｐ上に短絡電極１４を形成する際、図２５（ａ）に示すように、ＧａＡｓ基板１１上に成長させた、電子濃度７×１０^１６ｃｍ^−３、厚さ１μｍのＩｎＳｂ薄膜（動作層）１２の上に、電子濃度５×１０^１８ｃｍ^−３、厚さ５０ｎｍのＩｎＳｂ薄膜から成る中間層１２ｍを積層して短絡電極１４および端子電極１３を形成した後、図２５（ｂ）に示すように、ウェトエッチングによって、電極部以外の中間層を除去し、動作層１２と短絡電極１４および端子電極１３との間に電子濃度の高い中間層を介在させた。なお、図２５(ｃ)は、短絡電極がない構造の磁気抵抗素子１２Ｑの断面図である。
また、比較例として、図２６（ａ），（ｂ）に示すような、中間層を省略した磁気抵抗素子１２ｐと、短絡電極がない構造の磁気抵抗素子１２ｑとを備えた磁気センサを作製した。

図２７（ａ）は、磁気抵抗素子１２Ｐにおける短絡電極１４間の抵抗の接続を示した拡大図で、磁気抵抗素子１２Ｐにおける端子電極１３間の抵抗の接続を示したものを図２７（ｂ）に、磁気抵抗素子１２Ｑにおける端子電極１３間の抵抗の接続を示したものを図２７（ｃ）に示す。ここで、Ｒ_ｓ１は磁気抵抗素子１２Ｐにおける短絡電極に挟まれた化合物半導体薄膜の抵抗値を、Ｒ_ｓ２は磁気抵抗素子１２Ｐにおける短絡電極直下の化合物半導体薄膜の抵抗値を、Ｒ_ｍは短絡電極１４の抵抗値を、Ｒ_ｃは動作層１２である半導体薄膜と短絡電極１４間の接触抵抗を、ｎは短絡電極１４の個数を、Ｒ_ｓ３は磁気抵抗素子１２Ｑの抵抗値を示す。
これらの模式図から、磁気抵抗素子１２Ｐの抵抗値をＭＲ１とし、磁気抵抗素子１２Ｑの抵抗値をＭＲ２とすると、
ＭＲ１＝｛Ｒ_ｓ２（Ｒ_ｍ＋２Ｒ_ｃ）／（Ｒ_ｃ２＋Ｒ_ｍ＋２Ｒ_ｃ）＋Ｒ_ｓ１｝×ｎ＋Ｒ_ｓ１‥‥（１）
ＭＲ２＝Ｒ_ｓ３ ‥‥‥‥（２）
となる。
また、磁気抵抗素子１２Ｐの短絡電極１４が載っていない箇所の化合物半導体薄膜の面積と、磁気抵抗素子１２Ｑの化合物半導体薄膜の面積を等しく素子設計すると、
（ｎ＋１）Ｒ_ｓ１＝Ｒ_ｓ３＝ＭＲ２ ‥‥‥‥（３）
となり、接触抵抗Ｒ_ｃは、
Ｒ_ｃ＝{ｎＲ_ｓ２Ｒ_ｍ―（ＭＲ１−ＭＲ２）（Ｒ_ｓ２＋Ｒ_ｍ）}／２{（ＭＲ１−ＭＲ２）
−ｎＲｓ２} ‥‥‥‥（４）
と表せる。
ＭＲ１およびＭＲ２は素子より実測した。
また、Ｒ_ｍは以下の方法にて測定した。図２８に示すようなパターンで、ＧａＡｓ基板１１上に直接、実施例１の短絡電極材料で、同じ層構造の膜を成膜した。同図において、３１は端子電極で、電極膜３２の寸法は、１ｍｍ×１０ｍｍ、１ｍｍ×２０ｍｍ、１ｍｍ×３０ｍｍの３種類とし、それぞれ抵抗値を測定した。そして、その抵抗値を、それぞれの面積で割り返したものをＲ_ｍ□とし、その平均値を採用した。すなわち、Ｒ_ｍ＝Ｒ_ｍ□×（短絡電極部の面積）となる。
また、Ｒ_ｓ２は、ＭＲ２から面積換算にて求めた。
以上求めた値を式（４）に代入することにより、接触抵抗Ｒ_ｃを求めた結果、接触抵抗Ｒ_ｃは約０．０２Ωであった。
また、図２６（ａ），（ｂ）に示した比較例についても、同様の計算を行って接触抵抗を求めた結果、接触抵抗は約０．２５Ωであった。
次に、比較例で示した接触抵抗が約０．２５Ωの磁気抵抗素子１２ｐと、接触抵抗が約０．０２Ωの磁気抵抗素子１２Ｐの磁気抵抗効果を測定した。その結果を図２９に示す。図２９から明らかなように、接触抵抗を低減することにより、磁気抵抗効果を高くできることが確認された。

以上説明したように、本発明によれば、強磁性微粒子の磁気パターンから大きな検出信号を得ることができるようにしたので、紙幣等の磁気印刷パターンの記録信号を高精度で検出すること可能となり、紙幣流通の安全性を高めることができる。更に、自動販売機や紙幣の自動支払い、受け入れなどのシステムはもちろん自動紙幣識別を必要とする各種システムの開発、実現が可能となった。
更に、従来は、磁気記録の読み出しはコイルヘッドが中心であったが、本発明による磁気パターン読みだしの磁気検出部は、薄膜であり、光リソグラフィーを利用して微細な検出部が製作出来るので、多数の素子を集積して製作できる。このように多数の磁気検出部が集積された磁気パターン検出は２次元的なパターン信号の検出にもつながるので信号の読みとり精度が飛躍的に向上するとともに、パターンの複製が極めて難しくなることにより、紙幣などの磁気パターン検出による真偽識別の信頼度が飛躍的に向上する。また、このように多数の磁気検出部が集積された本発明の装置の実現により多トラックでの磁気パターンの読み出しが可能となった。
更に、本発明を使うことで、磁気記録の検出読み出しも可能である。特に、これまでは難しかった多トラックの磁気記録の読み出しも可能となった。この結果、高度の複製し難い複雑なパターンの磁気記録パターンや印刷磁気パターンを実用的に使うことが可能となった。
更に、本発明により、オフセット電圧の安定した磁気抵抗素子を製作できるので、検出信号の信頼性も向上し、更に、自動販売機などでよく見られる、間違った信号の検出読みとりによる繰り返しも少なくなる。

本発明の実施の形態１に係る強磁性微粒子検出装置の構成を示す図である。本実施の形態１に係る磁気センサの基本構成を示す断面図である。化合物半導体薄膜と絶縁層の関係を示す図である。本実施の形態１に係る磁気センサの作製プロセスを示す図である。本実施の形態１に係る磁気センサの作製プロセスを示す図である。モールド後の磁気センサを示す断面図である。本発明による２端子磁気抵抗素子の構成を示す平面図である。本発明による磁気抵抗素子の抵抗値の磁束密度依存性を示す図である。本発明による磁気抵抗素子の磁気抵抗変化率を示す図である。磁気センサの温度ドリフトの測定方法を示す図である。本発明による磁気センサの温度ドリフトの測定結果を示す図である。本発明の磁気センサによる磁気パターンの検出原理を示す図である。本発明の磁気センサによる検出信号波形を示す図である。本発明による強磁性微粒子検出装置の他の構成を示す図である。本発明による磁気センサの他の構成を示す断面図である。本発明による磁気センサの他の構成を示す断面図である。本実施の形態２に係る磁石一体型磁気センサの構成を示す図である。モールド後の磁石一体型磁気センサを示す図である。本発明による磁気センサの他の構成を示す断面図である。磁気誘導層の形成方法を示す図である。磁気印刷物に印刷された磁気パターンの一例を示す図である。本発明の磁気センサを備えた強磁性微粒子検出装置で検出した磁気パターンの出力波形の一例を示す図である。磁気誘導層を有する磁気センサを備えた強磁性微粒子検出装置で検出した磁気パターンの出力波形の一例を示す図である。実施例４で用いた磁気センサの構成を示す図である。電極の形成方法を示す図である。比較例の磁気センサの構成を示す図である。接触抵抗の算出方法を示す図である。短絡電極の抵抗値の求め方を示す図である。電極の形成方法が異なる磁気センサの磁気抵抗変化率を比較したグラフである。

符号の説明

１強磁性微粒子検出装置、１Ａセンサ部、１Ｂ駆動検出部、２磁気印刷物、
３強磁性微粒子、１０磁気センサ、１１絶縁性の基板、１１Ｐウエーハ、
１２動作層、１２ａ，１２ｂ磁気抵抗素子、１２ＦＩｎＳｂ薄膜、
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ端子電極、１４短絡電極、１５永久磁石、
１６モールド樹脂、１７端子ピン、１８金属ケース、１９ａ駆動回路、
１９ｂ増幅回路、２０軟質樹脂層、２１，２５リードフレーム、
２２金ワイヤー、２３硬質樹脂、２４電磁石、２６磁気誘導層、
２６Ｐフェライト薄板。

Claims

化合物半導体薄膜から成り抵抗値が磁界によって変化する感磁部と、この感磁部に垂直な成分を有する磁界を印加する手段とを備え、面上に所定のパターンに従って配列された強磁性微粒子の配列状態を検出する装置であって、前記感磁面に０．１テスラを超える磁束密度を有する磁界を印加したことを特徴とする強磁性微粒子検出装置。
化合物半導体薄膜から成り抵抗値が磁界によって変化する感磁部と、この感磁部に垂直な成分を有する磁界を印加する手段とを備え、面上に所定のパターンに従って配列された強磁性微粒子の配列状態を検出する装置であって、前記感磁面における磁束密度を、前記感磁部の抵抗値の変化率が５０％以上となる磁束密度としたことを特徴とする強磁性微粒子検出装置。
前記感磁部を構成する化合物半導体薄膜を、Ｉｎを含む化合物半導体から構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の強磁性微粒子検出装置。
前記化合物半導体薄膜に、Ｓｉ，Ｓｎ，Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅ，Ｇｅ，Ｃから選ばれる少なくとも１つまたは複数のドナー不純物をドープしたことを特徴とする請求項３に記載の強磁性微粒子検出装置。
前記感磁部を構成する化合物半導体薄膜を絶縁性の基板または表面に半導体絶縁層が形成された基板上に形成するとともに、この基板の前記感磁部とは反対側に、前記基板に密着または近接して、前記化合物半導体薄膜の膜厚よりも厚い軟磁性薄板もしくは軟磁性薄層を、前記化合物半導体薄膜と平行に設けたことを特徴とする請求項３に記載の強磁性微粒子検出装置。