JP2007235051A - 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果素子の基板および磁気抵抗効果素子の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外部からの磁界に応じて磁化が変動するソフト層と、磁性体層と反強磁性体層とを有し磁化が固定された磁化固定層とを備え、ソフト層の有する磁化方向と磁化固定層の有する磁化方向との相対角度によって、電気伝導が変化して磁気抵抗効果を生じさせる磁気抵抗効果素子であって、磁化固定層は少なくとも2以上設けられ、磁化固定層の有する磁化方向は少なくとも2軸ベクトル以上の磁化方向を有し、少なくとも2以上設けられた磁化固定層同士を、隣接または近接して配置する。
【選択図】図1
Description
図1は、本実施形態の磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサの構成の一例を示す図である。
図3は、本実施形態の磁気センサ1に用いられるTMR素子の構成を示す図である。
GMR素子としては、図4(a)に示すように、基板41上に、例えば、Mn−Irのような反強磁性層42、Coなどの磁性体層43、Cuなどの非磁性金属層44、Ni−Feのようなフリー磁性層45を積層する。そしてこの順番で積層された各層を、電極部46にて両側から挟持するようにして設け、電流を膜内に流す構成としている。また、図4(b)に示すような縦型GMR素子としてもよく、この場合には、一方の電極部46をフリー磁性層45の上部に配置し、もう一方の電極部46反強磁性層42および磁性体層43の側部に配置して、電流を膜面に垂直に流す構成となっている。
図5は、磁気抵抗効果素子の製造方法を示すフローチャートである。なお、本実施形態においては、基板上に所望の傾斜面が予め形成されていることとする。
図6は、本実施形態の磁気抵抗効果素子を有する磁気センサ6の素子部に、永久磁性体部材を用いた場合の構成を示す図である。図6(a)は、磁気センサ6を上部から見た場合を示す図であり、図6(b)は、磁気センサ6を側部から見た場合を示す図である。なお、ここでは、素子部にGMR素子を用い、このGMR素子には、各層の両側に電極を配置して膜内に電流を流す、いわゆる通常型のGMR素子を用いている。図6(a)に示すように、素子部7Aの両端には引き出し電極薄膜部86が設けられている。
本実施形態のGMR素子は、基板81上に、例えばTaなどの下地層82が設けられ、その上層に、永久磁性体層83が積層される。この永久磁性体層83に用いられる永久磁石材料としてはPt−Fe、Baフェライト等のフェライト磁石、Sm−Co磁石、ネオジム磁石等の薄膜などが適する。永久磁性体層83の上層には、Cu、Alのような非磁性金属などを用いた非磁性金属層84、Fe−Coなどで構成されるソフト層85が積層される。また、各層の両側に引き出し電極薄膜部である電極部86が設けられている。
図10は、磁気センサ6の製造方法を示すフローチャートである。なお、本実施形態においては、基板上に所望の傾斜面が形成されていることとする。
図14は、磁気センサをメサ形状に形成する場合の製造方法を示すフローチャートである。
2A〜2D,7A〜7D 素子部
21,36 ソフト層
22,34 PIN層
23,35 絶縁層
31,41 基板
32,42 反強磁性層
33,43 磁性層
44 非金属磁性層
45 フリー磁性層
46,86 電極部
9 磁界発生部材
Claims (21)
- 外部からの磁界に応じて磁化が変動するソフト層と、磁性体層と反強磁性体層とを有し前記磁化が固定された磁化固定層とを備え、前記ソフト層の有する磁化方向と前記磁化固定層の有する磁化方向との相対角度によって、電気伝導が変化して磁気抵抗効果を生じさせる磁気抵抗効果素子であって、
前記磁化固定層は少なくとも2以上設けられ、
該磁化固定層の有する磁化方向は少なくとも2軸ベクトル以上の前記磁化方向を有し、
少なくとも2以上設けられた前記磁化固定層同士を、隣接または近接して配置したことを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 前記磁化固定層は、高保磁力を有する部材で構成されたことを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記磁化固定層は、前記磁性層と前記反強磁性層との界面にて交換結合磁界を印加して磁化状態を固定するスピンバルブ構造を有することを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記磁化固定層の有する磁化方向は、外部の熱源からの加熱手段によって加熱された後、外部磁界によって固定されたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記磁化固定層は、複数の材料で構成され、
前記加熱手段での加熱時に、前記複数の材料ごとのキュリー温度および前記外部磁界に応じて、前記磁化方向が変更されることを特徴とする請求項4記載の磁気抵抗効果素子。 - 前記磁気抵抗効果素子の近傍に、磁界を吸収する磁性体を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記加熱手段は、特定の領域のみを加熱する特定領域加熱手段を有し、特定の領域のみ加熱された前記磁化固定層の磁化方向を外部磁界によって固定することを特徴とする請求項4記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記磁気抵抗効果素子の近傍に、熱源を吸収する部材を有することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記反強磁性体層は傾斜面を有し、前記磁性体層は前記反強磁性体層上を、前記傾斜面を有するように被覆されたことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記磁気抵抗効果素子の基板上に、予め傾斜面を有する膜領域を形成し、該膜領域上に、下地層を含む前記反強磁性体層を積層したことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記磁気抵抗効果素子の基板上に、メサ形状の下地層を設け、前記磁気抵抗効果素子は、前記メサ形状を有するように各層が順次積層されて構成されたことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記磁気抵抗効果素子の基板上に、窪地形状の下地層を設け、前記磁気抵抗効果素子は、前記窪地形状を有するように各層が順次積層されて構成されたことを特徴とする請求項1から8のいずれか1項記載の磁気抵抗効果素子。
- 前記磁気抵抗効果素子は、巨大磁気抵抗効果素子またはトンネル磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項記載の磁気抵抗効果素子。
- 請求項1から13のいずれか1項記載の磁気抵抗効果素子に用いられる基板であって、3次元構造を有することを特徴とする磁気抵抗効果素子の基板。
- 前記基板はSiにて構成され、異方性エッチングにより形成されたことを特徴とする請求項14記載の磁気抵抗効果素子の基板。
- 前記基板は、フレキシブル基板であることを特徴とする請求項14または15記載の磁気抵抗効果素子の基板。
- 基板上に傾斜面を形成する傾斜面工程と、
前記傾斜面に所望の磁気抵抗効果素子を構成する各層を成膜する成膜工程と、
前記成膜工程にて成膜された前記各層に、フォトリソグラフィーにてパターンを形成するパターン形成工程と、
前記形状が形成された各層に保護層を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果素子を構成する前記各層のうち、磁化固定層に磁界を印加して磁化方向を形成する第1のアニール工程と、
前記第1のアニール工程後に、前記磁化固定層の前記磁化方向を固定する第1の磁化方向固定工程と、
前記磁気抵抗効果素子を構成する前記各層のうち、ソフト層に磁界を印加して磁化方向を形成する第2のアニール工程と、
前記第2のアニール工程後に、前記ソフト層の前記磁化方向を固定する第2の磁化方向固定工程と、
を有することを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 前記第1のアニール工程は、前記傾斜面に対して垂直以外の方向に前記磁界を印加して前記磁化方向を形成することを特徴とする請求項17記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
- 前記第2のアニール工程は、前記基板面に対して平行に前記磁界を印加して前記磁化方向を形成することを特徴とする請求項17記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
- 前記第1の磁化方向固定工程は、温度または磁界を変化させることで前記磁化方向を固定することを特徴とする請求項17記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
- 前記傾斜面形成工程は、前記基板上に設けた層に、メサ形状または窪地形状を施して形成することを特徴とする請求項17記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
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