JP2008249406A - Magnetic impedance effect element and its manufacturing method - Google Patents

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Kenichi Omori
賢一 大森
Takuya Aizawa
卓也 相沢
Satoru Nakao
知 中尾
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Fujikura Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress variation in a bias magnetic field due to a leakage magnetic field in a magnetic impedance effect element. <P>SOLUTION: This magnetic impedance effect element 10 is provided with a thin-film magnet 12 composed of a hard magnetic substance film formed on a nonmagnetic substrate 11, an insulating layer 13 covering the upside of the thin-film magnet 12, a magnetosensitive part 14 composed of one or a plurality of rectangular soft magnetic substance films formed on the insulating layer 13 and imparted with uniaxial anisotropy, and a conductor film 16 for connecting the plurality of soft magnetic substance films of the magnetosensitive part 14 electrically. In a longitudinal direction of the magnetosensitive part 14, both ends of the thin-film magnet 12 are located outside both ends of the magnetorsensitive part 14. The insulating layer 13 has openings 13a above the respective ends of the thin-film magnet 12. On the insulating layer 13, a yoke section 15 composed of a soft magnetic substance film is formed ranging from the ends of the thin-film magnet 12 over to the vicinities of the ends of the magnetosensitive part 14 via the openings 13a of the insulating layer 13. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高感度の磁気センサとして知られる薄膜型磁気インピーダンス効果素子に関するものであり、従来この種の素子は、例えば、地磁気を検出して方位を示す電子コンパス、ロータリーエンコーダ、生体磁気計測などに利用されている。   The present invention relates to a thin film type magneto-impedance effect element known as a high-sensitivity magnetic sensor. Conventionally, this type of element is, for example, an electronic compass that detects geomagnetism and indicates a direction, a rotary encoder, a biomagnetic measurement, etc. It is used for.

従来、磁気インピーダンス効果素子は、正負の磁界に対して対称にインピーダンスが変化する特性を有する。従って、磁界0付近で正負の磁界を検出するためには、インピーダンス変化が直線的になるよう、バイアス磁界を磁気インピーダンス効果素子に付与する必要がある。バイアス磁界の印加方法としては、巻き線コイル、薄膜コイル、シート状磁石、バルク磁石、薄膜磁石による方法が知られている(特許文献1〜11参照)。   Conventionally, a magneto-impedance effect element has a characteristic that impedance changes symmetrically with respect to positive and negative magnetic fields. Therefore, in order to detect a positive / negative magnetic field near the magnetic field 0, it is necessary to apply a bias magnetic field to the magneto-impedance effect element so that the impedance change becomes linear. As a bias magnetic field application method, a method using a wound coil, a thin film coil, a sheet magnet, a bulk magnet, or a thin film magnet is known (see Patent Documents 1 to 11).

各方法における問題点は以下のとおりである。
1.巻き線コイルによるバイアス磁界印加では、素子の小型化が困難であり、構造が複雑になったり、消費電力が大きくなるといった問題がある。
2.薄膜コイルによるバイアス磁界印加では、構造が複雑になったり、消費電力が大きくなるといった問題がある。
3.シート状磁石やバルク磁石によるバイアス磁界印加では、磁界強度の制御が困難であることや、組立工程が複雑になったり、機械的強度が得難い、また、漏れ磁場が大きいといった問題がある。
4.薄膜磁石によるバイアス磁界印加では、磁界強度の制御が困難であるといった問題がある。また、小さいながら漏れ磁場がある。
特許第3210933号公報 特許第3650575号公報 特許第3656018号公報 特許第3602988号公報 特開2004−333217号公報 特開2002−55148号公報 特開2002−43649号公報 特開2002−43648号公報 特開2002−43647号公報 特開2002−33210号公報 国際公開第2004/086073号
The problems in each method are as follows.
1. When a bias magnetic field is applied by a winding coil, it is difficult to reduce the size of the element, and there is a problem that the structure becomes complicated and the power consumption increases.
2. When a bias magnetic field is applied by a thin film coil, there are problems that the structure becomes complicated and the power consumption increases.
3. When a bias magnetic field is applied by a sheet magnet or a bulk magnet, it is difficult to control the magnetic field strength, the assembly process is complicated, the mechanical strength is difficult to obtain, and the leakage magnetic field is large.
4). When a bias magnetic field is applied by a thin film magnet, there is a problem that it is difficult to control the magnetic field strength. Moreover, there is a leakage magnetic field though it is small.
Japanese Patent No. 3210933 Japanese Patent No. 3650575 Japanese Patent No. 3656018 Japanese Patent No. 3606028 JP 2004-333217 A JP 2002-55148 A JP 2002-43649 A JP 2002-43648 A JP 2002-43647 A JP 2002-33210 A International Publication No. 2004/086073

コイルを用いた場合、バイアス磁界の発生に必要な電流をコイルに供給する必要があるため、消費電力が大きくなるといった問題がある。また、コイル配線の形成プロセスが複雑になるため、コストが高く、歩留まりや信頼性の点で問題があった。   When the coil is used, it is necessary to supply a current necessary for generating the bias magnetic field to the coil, which causes a problem that power consumption increases. Further, since the process of forming the coil wiring becomes complicated, the cost is high, and there are problems in terms of yield and reliability.

磁石を用いた場合、磁石のサイズや形状、特性によってバイアス磁界の大きさが決まってしまうため、正確なバイアス磁界の印加が難しく、特にセンサ作製後にバイアス磁界の微調整が難しいという問題があった。また、磁石からの漏れ磁場により、例えば電子コンパスのような1パッケージに複数のセンサチップを配置する必要のある場合、隣接するセンサチップからの漏れ磁場により、実装後にバイアス磁界が変動してしまうため、実装時のセンサチップの配置に制限ができてしまい、パッケージの設計自由度が低く、小型化、集積化が困難であった。   When a magnet is used, the magnitude of the bias magnetic field is determined by the size, shape, and characteristics of the magnet, which makes it difficult to apply an accurate bias magnetic field, and it is particularly difficult to finely adjust the bias magnetic field after sensor fabrication. . Further, when it is necessary to arrange a plurality of sensor chips in one package such as an electronic compass due to a leakage magnetic field from a magnet, a bias magnetic field fluctuates after mounting due to a leakage magnetic field from an adjacent sensor chip. However, the arrangement of the sensor chip at the time of mounting is limited, the degree of freedom in designing the package is low, and miniaturization and integration are difficult.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、漏れ磁場によるバイアス磁界の変動を抑制することが可能な磁気インピーダンス効果素子及びその製造方法を提供することを課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the magneto-impedance effect element which can suppress the fluctuation | variation of the bias magnetic field by a leakage magnetic field, and its manufacturing method.

前記課題を解決するため、本発明は、非磁性基板上に形成された硬磁性体膜からなる薄膜磁石と、前記薄膜磁石の上を覆う絶縁層と、前記絶縁層上に形成された一軸異方性を付与された一個または複数個の長方形状の軟磁性体膜からなる感磁部と、前記感磁部の複数個の軟磁性体膜を電気的に接続する導体膜を備え、前記感磁部の長手方向において、前記薄膜磁石の両端部は、前記感磁部の両端部の外側に位置し、前記絶縁層は、前記薄膜磁石のそれぞれの端部の上に開口部を有しており、前記絶縁層の上には、前記薄膜磁石と前記感磁部との間に磁路を形成する軟磁性体膜からなるヨーク部が、前記絶縁層の開口部を介して、前記薄膜磁石の端部から、前記感磁部の端部近傍に渡り形成されていることを特徴とする磁気インピーダンス効果素子を提供する。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a thin film magnet made of a hard magnetic film formed on a nonmagnetic substrate, an insulating layer covering the thin film magnet, and a uniaxially different film formed on the insulating layer. A magnetic sensing portion made of one or a plurality of rectangular soft magnetic films provided with anisotropy, and a conductor film that electrically connects the plurality of soft magnetic films of the magnetic sensing portion, In the longitudinal direction of the magnetic part, both ends of the thin film magnet are located outside both ends of the magnetic sensitive part, and the insulating layer has an opening on each end of the thin film magnet. On the insulating layer, a yoke portion made of a soft magnetic film that forms a magnetic path between the thin film magnet and the magnetic sensing portion is provided through the opening of the insulating layer. The magneto-impedance effect is characterized in that the magneto-impedance effect is formed over the vicinity of the end of the magnetosensitive portion To provide a child.

前記ヨーク部は、前記薄膜磁石の端部と直接接触しており、かつ前記感磁部とは電気的に接続されていないことが好ましい。
前記ヨーク部は、前記感磁部の長手方向の端部との間に、1〜100μmの間隔を有することが好ましい。
It is preferable that the yoke portion is in direct contact with the end portion of the thin film magnet and is not electrically connected to the magnetic sensitive portion.
It is preferable that the yoke part has an interval of 1 to 100 μm between the longitudinal part of the magnetic sensing part.

本発明の磁気インピーダンス効果素子においては、前記感磁部は、前記軟磁性体膜を複数個有し、前記薄膜磁石は、前記感磁部の各軟磁性体膜と一対一に対応してその長手方向に伸張した形状を有する複数個の硬磁性体膜からなり、これらの硬磁性体膜は、前記感磁部の軟磁性体膜と同一のピッチでパターニングされている構成とすることもできる。   In the magneto-impedance effect element of the present invention, the magnetic sensitive part has a plurality of the soft magnetic films, and the thin film magnet corresponds to each soft magnetic film of the magnetic sensitive part in one-to-one correspondence. The hard magnetic film is composed of a plurality of hard magnetic films having a shape extending in the longitudinal direction, and these hard magnetic films may be patterned at the same pitch as the soft magnetic film of the magnetic sensitive portion. .

また、本発明の磁気インピーダンス効果素子においては、前記薄膜磁石は、前記感磁部の幅方向において該感磁部よりも幅広の領域に渡って形成された一個の硬磁性体膜からなり、前記ヨーク部は、前記薄膜磁石側の端部においては該薄膜磁石の幅と同じかそれよりも広く、かつ前記感磁部側の端部においては前記感磁部全体の幅と同程度である構成とすることもできる。   Further, in the magneto-impedance effect element of the present invention, the thin film magnet is composed of one hard magnetic film formed over a region wider than the magnetic sensing part in the width direction of the magnetic sensing part, The yoke portion has the same width as the width of the thin film magnet at the end on the thin film magnet side or wider than the width of the thin film magnet, and the same width as the entire width of the magnetic sensing portion at the end on the magnetic sensitive portion side. It can also be.

前記薄膜磁石を構成する硬磁性体膜としては、Co又はFeを主成分とし、PtおよびCrのいずれか一方または両方を含む金属膜が挙げられる。   Examples of the hard magnetic film constituting the thin film magnet include a metal film containing Co or Fe as a main component and one or both of Pt and Cr.

また、本発明は、上述の磁気インピーダンス効果素子の製造方法であって、非磁性基板上に面内等方性を有する硬磁性体膜を形成する工程と、前記硬磁性体膜の上を覆いかつ前記開口部を有する絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層上に、前記感磁部およびヨーク部となる軟磁性体膜を形成する工程と、回転磁場中熱処理およびそれに引き続く静磁場中熱処理により、前記軟磁性体膜に一軸異方性を付与して感磁部とする工程と、静磁場中またはパルス状の磁場中にて、前記硬磁性体膜に着磁して薄膜磁石とする工程と、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を提供する。   The present invention also provides a method of manufacturing the above-described magneto-impedance effect element, the step of forming a hard magnetic film having in-plane isotropy on a nonmagnetic substrate, and covering the hard magnetic film. And a step of forming an insulating layer having the opening, a step of forming a soft magnetic film serving as the magnetic sensitive portion and the yoke portion on the insulating layer, a heat treatment in a rotating magnetic field, and a subsequent heat treatment in a static magnetic field. By applying uniaxial anisotropy to the soft magnetic film to form a magnetically sensitive portion, and magnetizing the hard magnetic film in a static magnetic field or a pulsed magnetic field to form a thin film magnet And a method of manufacturing a magneto-impedance effect element comprising the steps.

本発明の磁気インピーダンス効果素子によれば、感磁部の下部に、絶縁層を介して薄膜磁石が形成されているため、薄膜磁石の発生する磁界により、感磁部に対して無電力でバイアス磁界を印加することができ、磁界0付近で線形な出力を得ることができる。
また、下側に配した薄膜磁石の端部において、薄膜磁石の端部から感磁部の端部近傍まで軟磁性体膜を形成して、薄膜磁石と感磁部との間に磁路を形成するヨーク部とすることにより、薄膜磁石の端部から出た磁束を集束して感磁部の端部近傍に導くことができ、発生磁束を効率的にバイアス磁界として用いることができる。
According to the magneto-impedance effect element of the present invention, since the thin film magnet is formed below the magnetic sensitive part via the insulating layer, the magnetic sensitive part is biased with no power by the magnetic field generated by the thin film magnet. A magnetic field can be applied, and a linear output can be obtained near zero magnetic field.
In addition, a soft magnetic film is formed from the end of the thin film magnet to the vicinity of the end of the magnetosensitive part at the end of the thin film magnet disposed on the lower side, and a magnetic path is provided between the thin film magnet and the magnetosensitive part. By forming the yoke portion to be formed, the magnetic flux emitted from the end portion of the thin film magnet can be focused and guided to the vicinity of the end portion of the magnetic sensitive portion, and the generated magnetic flux can be efficiently used as a bias magnetic field.

ヨーク部が薄膜磁石の端部と直接接触しているものとすることにより、この部分で発生した磁束のほとんどがヨーク部に吸い込まれることになり、漏れ磁場を少なくすることができる。また、薄膜磁石およびヨーク部は、感磁部と電気的に絶縁されているため、磁気インピーダンス効果素子としての特性を損なうことなく、バイアス磁界の印加が可能である。   By assuming that the yoke portion is in direct contact with the end portion of the thin film magnet, most of the magnetic flux generated in this portion is sucked into the yoke portion, and the leakage magnetic field can be reduced. Further, since the thin film magnet and the yoke part are electrically insulated from the magnetic sensitive part, it is possible to apply a bias magnetic field without impairing the characteristics as the magneto-impedance effect element.

薄膜磁石を、感磁部の軟磁性体膜と同じく、細長の略長方形状の硬磁性体膜を並べた構造とした場合には、薄膜磁石の内部で発生する反磁界を小さくすることができ、薄膜磁石からの磁界発生効率を高めることができる。   If the thin-film magnet has a structure in which thin, substantially rectangular hard magnetic films are arranged in the same manner as the soft magnetic film of the magnetic sensitive part, the demagnetizing field generated inside the thin-film magnet can be reduced. The efficiency of magnetic field generation from the thin film magnet can be increased.

感磁部の幅方向において該感磁部よりも幅広の領域に渡って形成された一個の硬磁性体膜で薄膜磁石を構成し、かつヨーク部は、薄膜磁石側の端部においては薄膜磁石の幅と同じかそれよりも広く、感磁部側の端部においては感磁部全体の幅と同程度であるものとすることにより、薄膜磁石の面積(端部の幅)を広くして発生磁束を増やし、さらに感磁部に向かって狭くなる形状のヨーク部において磁束を絞ることにより、感磁部に印加される磁束密度を高めることができる。   A thin-film magnet is constituted by a single hard magnetic film formed over a region wider than the magnetic-sensitive portion in the width direction of the magnetic-sensitive portion, and the yoke portion is a thin-film magnet at the end on the thin-film magnet side. The width of the thin film magnet (the width of the end) is increased by making the width of the thin film magnet the same as or wider than the width of the magnet, and at the end on the side of the magnetic sensitive portion to be approximately the same as the width of the entire magnetic sensitive portion. By increasing the generated magnetic flux and further constricting the magnetic flux in the yoke portion that narrows toward the magnetic sensitive portion, the magnetic flux density applied to the magnetic sensitive portion can be increased.

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図1及び図2に、本発明の磁気インピーダンス効果素子の一形態例を示す。ここで、図2(a)においては、薄膜磁石は、絶縁層やヨーク部の下に隠れて位置するため、薄膜磁石が設けられる範囲を一点鎖線にて表示した。また、図2(b)においては、非磁性基板上の薄膜磁石およびヨーク部の配置を説明するため、非磁性基板上に薄膜磁石が設けられた状態の平面図として表し、さらに、薄膜磁石の上にヨーク部が設けられる範囲を二点鎖線にて表示した。
The present invention will be described below with reference to the drawings based on the best mode.
1 and 2 show one embodiment of the magneto-impedance effect element of the present invention. Here, in FIG. 2A, since the thin film magnet is hidden under the insulating layer and the yoke portion, the range in which the thin film magnet is provided is indicated by a one-dot chain line. Further, in FIG. 2B, in order to explain the arrangement of the thin film magnet and the yoke portion on the nonmagnetic substrate, it is represented as a plan view in a state where the thin film magnet is provided on the nonmagnetic substrate. A range in which the yoke portion is provided is indicated by a two-dot chain line.

本形態例の磁気インピーダンス効果素子10は、非磁性基板11上に形成された硬磁性体膜からなる薄膜磁石12と、薄膜磁石12の上を覆う絶縁層13と、絶縁層13上に形成された一軸異方性を付与された複数個の長方形状の軟磁性体膜からなる感磁部14と、感磁部14の複数個の軟磁性体膜を電気的に接続する導体膜16を備え、感磁部14の長手方向において、薄膜磁石12の両端部は、感磁部14の両端部の外側に位置し、絶縁層13は、薄膜磁石12のそれぞれの端部の上に開口部13aを有しており、絶縁層13の上には、軟磁性体膜からなるヨーク部15が、絶縁層13の開口部13aを介して、薄膜磁石12の端部から、感磁部14の端部近傍に渡り形成されている。なお、本形態例においては、感磁部が一個の軟磁性体膜からなるものとしてもよい。   The magneto-impedance effect element 10 of this embodiment is formed on a thin film magnet 12 made of a hard magnetic film formed on a nonmagnetic substrate 11, an insulating layer 13 covering the thin film magnet 12, and the insulating layer 13. A magnetic sensing portion 14 made of a plurality of rectangular soft magnetic films provided with uniaxial anisotropy, and a conductor film 16 that electrically connects the plurality of soft magnetic films of the magnetic sensing portion 14. In the longitudinal direction of the magnetic sensing part 14, both end portions of the thin film magnet 12 are located outside the both end portions of the magnetic sensing part 14, and the insulating layer 13 has openings 13 a on the respective end portions of the thin film magnet 12. A yoke portion 15 made of a soft magnetic film is provided on the insulating layer 13 from the end of the thin film magnet 12 through the opening 13 a of the insulating layer 13. It is formed in the vicinity of the part. In this embodiment, the magnetic sensitive part may be composed of one soft magnetic film.

非磁性基板11は、非磁性体からなる基板であれば特に限定されない。例としては、シリコン等の半導体基板や、ガラス等の基板が挙げられる。   The nonmagnetic substrate 11 is not particularly limited as long as it is a substrate made of a nonmagnetic material. Examples include a semiconductor substrate such as silicon and a substrate such as glass.

薄膜磁石12は、硬磁性体からなる薄膜を着磁としたものであり、感磁部14の軟磁性体膜にバイアス磁界を付与するため設けられる。硬磁性体膜を構成する材料としては、Co又はFeを主成分とし、Pt及びCrのいずれか一方又は両方を含む金属膜が好ましく、その具体例としては、FePt、CoPt、CoCrPt、CoCr等の硬磁性金属(合金)が挙げられる。特に、FePt、CoPt、CoCrPt、CoCr(これらの式では、合金の組成比は特に示していない。)等の膜面内に等方的な磁気特性を有する硬磁性体膜を用いることにより、バイアス磁界の制御を、より正確に行うことができる。   The thin film magnet 12 is formed by magnetizing a thin film made of a hard magnetic material, and is provided to apply a bias magnetic field to the soft magnetic material film of the magnetic sensing portion 14. As a material constituting the hard magnetic film, a metal film containing Co or Fe as a main component and containing one or both of Pt and Cr is preferable. Specific examples thereof include FePt, CoPt, CoCrPt, and CoCr. A hard magnetic metal (alloy) is mentioned. In particular, by using a hard magnetic film having isotropic magnetic characteristics in the film surface, such as FePt, CoPt, CoCrPt, and CoCr (in these formulas, the composition ratio of the alloy is not particularly shown), a bias is obtained. The magnetic field can be controlled more accurately.

絶縁層13は、薄膜磁石12と感磁部14との間を絶縁するため、非磁性の絶縁体からなる。絶縁体としては、SiOやAl等の金属酸化物、SiやAlN等の金属窒化物等が挙げられる。 The insulating layer 13 is made of a non-magnetic insulator in order to insulate between the thin film magnet 12 and the magnetic sensing part 14. Examples of the insulator include metal oxides such as SiO 2 and Al 2 O 3 , metal nitrides such as Si 3 N 4 and AlN, and the like.

感磁部14となる軟磁性体膜は、長方形状の軟磁性体膜に一軸異方性を付与したものである。この軟磁性体膜を構成する軟磁性体としては、一軸異方性を付与できるものであれば特に限定されないが、例えばCo85Nb12Zrが挙げられる。
本形態例においては、図2(a)に示すように、長方形状の軟磁性体膜が複数個、長手方向を互いに平行にして配置され、隣接する軟磁性体膜をその端部同士でつづら折り形状になるように導電膜(接続パッド)16を介して、長手方向と垂直な幅方向(図2(a)における上下方向)に電気的に接続したものである。また、複数の軟磁性体膜を直列に接続した両端には、外部と導通するための電極パッド17が設けられている。接続パッド16および電極パッド17は、例えば銅(Cu)、金(Au)、アルミニウム(Al)等の良導体から構成することができる。
The soft magnetic film serving as the magnetic sensitive part 14 is a rectangular soft magnetic film provided with uniaxial anisotropy. The soft magnetic material constituting the soft magnetic film is not particularly limited as long as it can impart uniaxial anisotropy, and examples thereof include Co 85 Nb 12 Zr 3 .
In this embodiment, as shown in FIG. 2 (a), a plurality of rectangular soft magnetic films are arranged with their longitudinal directions parallel to each other, and adjacent soft magnetic films are folded at their ends. It is electrically connected in a width direction (vertical direction in FIG. 2A) perpendicular to the longitudinal direction through a conductive film (connection pad) 16 so as to have a shape. In addition, electrode pads 17 are provided at both ends of the plurality of soft magnetic films connected in series to be electrically connected to the outside. The connection pad 16 and the electrode pad 17 can be made of a good conductor such as copper (Cu), gold (Au), or aluminum (Al).

軟磁性体膜からなる感磁部14の下部に、絶縁層13を介して硬磁性体膜からなる薄膜磁石12が形成されているため、薄膜磁石12の発生する磁界により、感磁部14に対して無電力でバイアス磁界を印加することができ、磁界0付近で線形な出力を得ることができる。   Since the thin film magnet 12 made of the hard magnetic film is formed below the magnetic sensitive part 14 made of the soft magnetic film via the insulating layer 13, the magnetic field generated by the thin film magnet 12 causes the magnetic sensitive part 14 to On the other hand, a bias magnetic field can be applied with no power, and a linear output can be obtained in the vicinity of zero magnetic field.

本形態例の磁気インピーダンス効果素子10においては、感磁部14の長手方向(図2(a)における左右方向)において、薄膜磁石12の両端部が感磁部14の両端部の外側に位置し、絶縁層13は、薄膜磁石12のそれぞれの端部の上に開口部13aを有しており、かつ、絶縁層13の上には、軟磁性体膜からなるヨーク部15が、絶縁層13の開口部13aを介して、薄膜磁石12の端部から、感磁部14の端部近傍に渡り形成されている。なお、ここで長手方向とは、感磁部14の長方形状の軟磁性体膜の長手方向である。   In the magneto-impedance effect element 10 of the present embodiment, both end portions of the thin film magnet 12 are located outside both end portions of the magnetosensitive portion 14 in the longitudinal direction of the magnetosensitive portion 14 (left and right direction in FIG. 2A). The insulating layer 13 has an opening 13 a on each end of the thin film magnet 12, and a yoke portion 15 made of a soft magnetic film is formed on the insulating layer 13. The thin film magnet 12 is formed from the end portion of the thin film magnet 12 to the vicinity of the end portion of the magnetosensitive portion 14 through the opening portion 13a. Here, the longitudinal direction is the longitudinal direction of the rectangular soft magnetic film of the magnetic sensitive portion 14.

ここで、ヨーク部15は、透磁率の高い軟磁性体からなるので、薄膜磁石12からヨーク部15を通じた磁路を形成し、薄膜磁石12からの発生磁束を感磁部14の端部まで誘導する働きをする。これにより、薄膜磁石12からの発生磁界を効率よく感磁部14に印加することができ、薄膜磁石12からの漏れ磁場を低減することができる。1パッケージに複数のセンサチップを配置する必要のある場合でも、隣接するセンサチップからの漏れ磁場によるバイアス磁界の変動を低減できるため、センサの間隔が狭くなるような配置にも対応でき、設計自由度の向上、小型化や集積化を図ることができる。   Here, since the yoke portion 15 is made of a soft magnetic material having a high magnetic permeability, a magnetic path is formed from the thin film magnet 12 through the yoke portion 15, and the generated magnetic flux from the thin film magnet 12 is transferred to the end of the magnetic sensing portion 14. It works to induce. Thereby, the magnetic field generated from the thin film magnet 12 can be efficiently applied to the magnetic sensing unit 14, and the leakage magnetic field from the thin film magnet 12 can be reduced. Even when it is necessary to arrange multiple sensor chips in one package, the fluctuation of the bias magnetic field due to the leakage magnetic field from the adjacent sensor chips can be reduced, so that it is possible to deal with arrangements where the interval between sensors is narrow, and design freedom The degree of improvement, miniaturization and integration can be achieved.

ヨーク部15は、薄膜磁石12の端部と直接接触しており、かつ感磁部14とは電気的に接続されていないことが好ましい。これにより、薄膜磁石12からの発生磁束がヨーク部15に誘導されずに漏れ磁界となることを抑制することができる。ヨーク部と感磁部の長手方向の端部との間隔としては、例えば1〜100μmが例示される。ヨーク部15となる軟磁性体膜は、感磁部14の軟磁性体膜と同材質であることが好ましく、この場合、感磁部14とヨーク部15とを同じプロセスで作製することができる。   The yoke portion 15 is preferably in direct contact with the end of the thin film magnet 12 and is not electrically connected to the magnetic sensitive portion 14. Thereby, it can suppress that the magnetic flux generated from the thin film magnet 12 becomes a leakage magnetic field without being guided to the yoke portion 15. Examples of the distance between the yoke portion and the end portion in the longitudinal direction of the magnetic sensitive portion include 1 to 100 μm. The soft magnetic material film used as the yoke portion 15 is preferably made of the same material as the soft magnetic material film of the magnetic sensitive portion 14, and in this case, the magnetic sensitive portion 14 and the yoke portion 15 can be manufactured by the same process. .

また、図1に示すように、ヨーク部15の薄膜磁石12側の端部が、薄膜磁石12の長手方向の端部の外側を覆っている(薄膜磁石12の端部と、絶縁層13の開口部13aの側面との間にヨーク部15となる軟磁性体膜が入り込んでいる)ことにより、薄膜磁石12の端部から発生する磁束を効率よく吸引して、感磁部14まで導くことができる。ヨーク部15が薄膜磁石12と直接接触していない場合でも、薄膜磁石12の端部から発生する磁束が出ていく方向をヨーク部15で覆うことにより、発生磁束を効率よく吸引して感磁部14まで導き、外部への磁束の漏れをなくすことができる。   Further, as shown in FIG. 1, the end portion of the yoke portion 15 on the thin film magnet 12 side covers the outside of the end portion in the longitudinal direction of the thin film magnet 12 (the end portion of the thin film magnet 12 and the insulating layer 13. The soft magnetic film that forms the yoke portion 15 is interposed between the side surface of the opening portion 13a), so that the magnetic flux generated from the end portion of the thin film magnet 12 is efficiently attracted and guided to the magnetic sensitive portion 14. Can do. Even when the yoke portion 15 is not in direct contact with the thin film magnet 12, the generated magnetic flux is efficiently attracted by covering the direction in which the magnetic flux generated from the end portion of the thin film magnet 12 goes out with the yoke portion 15. It can guide to the part 14 and can eliminate the leakage of the magnetic flux to the outside.

また、ヨーク部15の感磁部14側の端部が、感磁部14と同じ絶縁層13の上面に形成されているので、ヨーク部15と感磁部14の高さが揃うことになる。このため、ヨーク部15の端部から感磁部14の端部に向かってバイアス磁束が出る方向を、より正確に面内方向とすることができる。   Further, since the end portion of the yoke portion 15 on the magnetic sensing portion 14 side is formed on the upper surface of the same insulating layer 13 as the magnetic sensing portion 14, the height of the yoke portion 15 and the magnetic sensing portion 14 is aligned. . For this reason, the direction in which the bias magnetic flux is output from the end of the yoke portion 15 toward the end of the magnetic sensing portion 14 can be more accurately set as the in-plane direction.

また、絶縁層13の開口部13aにおいて、ヨーク部15が薄膜磁石12の端部側から絶縁層13上に乗り上げる箇所において斜面13bが形成されているため、ヨーク部15の高さがゆるやかに変化し、磁束の漏れや軟磁性体膜の内部の歪みを少なくすることができる。   In addition, in the opening 13a of the insulating layer 13, since the inclined surface 13b is formed at a position where the yoke portion 15 rides on the insulating layer 13 from the end side of the thin film magnet 12, the height of the yoke portion 15 changes gently. In addition, magnetic flux leakage and internal distortion of the soft magnetic film can be reduced.

また、非磁性基板11を上から見た平面視(図2(a)を参照。)において、薄膜磁石12が形成された領域は、感磁部14が形成された領域よりも広い範囲にあり、かつ感磁部14が形成された領域はすべて薄膜磁石12が形成された領域に重なっている。これにより、薄膜磁石12の端部に発生する反磁界の影響が感磁部14に及ぶのを避けることができ、感磁部14に均一なバイアス磁界を印加することができる。   Further, in a plan view of the nonmagnetic substrate 11 as viewed from above (see FIG. 2A), the region where the thin film magnet 12 is formed is in a wider range than the region where the magnetosensitive portion 14 is formed. In addition, the region where the magnetic sensitive part 14 is formed entirely overlaps the region where the thin film magnet 12 is formed. Thereby, it is possible to avoid the influence of the demagnetizing field generated at the end of the thin-film magnet 12 from being exerted on the magnetic sensing part 14, and a uniform bias magnetic field can be applied to the magnetic sensing part 14.

上述の磁気インピーダンス効果素子10では、1個の薄膜磁石12を有するものとしたが、本発明においては、薄膜磁石を複数個とすることもできる。例えば、図3に示す磁気インピーダンス効果素子20(感磁部24の軟磁性体膜に沿った断面は、上記の第1形態例と同様(図1(b)参照)になる。)においては、感磁部24が複数個の軟磁性体膜からなり、薄膜磁石22は、感磁部24の各軟磁性体膜と一対一に対応してその長手方向に伸張した形状を有する複数個の硬磁性体膜からなり、これらの硬磁性体膜は、感磁部24の軟磁性体膜と同一のピッチでパターニングされている。これにより、薄膜磁石22の内部で発生する反磁界を小さくすることができるため、磁界発生効率を高めることができる。感磁部24の各軟磁性体膜において幅方向により均一に磁界を印加でき、また、幅方向への磁界の広がりによる磁界漏れを抑制するため、感磁部24の軟磁性体膜と薄膜磁石22の硬磁性体膜は同一の幅とすることが好ましい。   In the magneto-impedance effect element 10 described above, one thin film magnet 12 is provided. However, in the present invention, a plurality of thin film magnets may be provided. For example, in the magneto-impedance effect element 20 shown in FIG. 3 (the cross section along the soft magnetic film of the magnetic sensing portion 24 is the same as the first embodiment (see FIG. 1B)). The magnetic sensing part 24 is composed of a plurality of soft magnetic films, and the thin-film magnet 22 has a plurality of hard films having a shape extending in the longitudinal direction corresponding to each soft magnetic film of the magnetic sensing part 24. These hard magnetic films are made of a magnetic film, and are patterned at the same pitch as the soft magnetic film of the magnetic sensing portion 24. Thereby, since the demagnetizing field generated inside the thin film magnet 22 can be reduced, the magnetic field generation efficiency can be increased. In each soft magnetic film of the magnetic sensing section 24, a magnetic field can be applied uniformly in the width direction, and in order to suppress magnetic field leakage due to the spread of the magnetic field in the width direction, the soft magnetic film and the thin film magnet of the magnetic sensing section 24 It is preferable that the 22 hard magnetic films have the same width.

図3に示す磁気インピーダンス効果素子20の場合、絶縁層23の上に形成された軟磁性体膜からなるヨーク部25についても、感磁部24の軟磁性体膜および薄膜磁石22の硬磁性体膜と幅方向において同一のピッチで同数並べられており、薄膜磁石22とヨーク部25と感磁部24とが、一対一で対応するようになっている。これにより、それぞれの薄膜磁石22からの発生磁束が、それぞれ別のヨーク部25を通じて感磁部24の端部へと誘導されるので、磁束が幅方向に広がるのを防ぎ、発生磁界の誘導効率を高めることができる。   In the case of the magneto-impedance effect element 20 shown in FIG. 3, the soft magnetic material film of the magnetic sensing portion 24 and the hard magnetic material of the thin film magnet 22 are also used for the yoke portion 25 made of the soft magnetic material film formed on the insulating layer 23. The same number is arranged at the same pitch in the width direction of the film, and the thin film magnet 22, the yoke part 25, and the magnetic sensitive part 24 correspond to each other one to one. As a result, the magnetic flux generated from each thin film magnet 22 is guided to the end of the magnetic sensing portion 24 through the separate yoke portion 25, so that the magnetic flux is prevented from spreading in the width direction, and the induction efficiency of the generated magnetic field is reduced. Can be increased.

図3の例において、絶縁層23の開口部23aは、感磁部24の長手方向の両側において1箇所ずつ形成されており、1つの開口部23aにはヨーク部25となる軟磁性体膜が複数個設けられたものとしている。これにより、開口部23aのパターニングが簡単になる。その改変例として、幅方向に複数の開口部を並べて各開口部にヨーク部となる軟磁性体膜を設ける構成としてもよい。   In the example of FIG. 3, the opening 23 a of the insulating layer 23 is formed at one place on both sides in the longitudinal direction of the magnetic sensing portion 24, and a soft magnetic film that becomes the yoke portion 25 is formed in one opening 23 a. It is assumed that a plurality are provided. This simplifies the patterning of the opening 23a. As a modification, a plurality of openings may be arranged in the width direction, and a soft magnetic film serving as a yoke part may be provided in each opening.

また、上述の例ではヨーク部15,25は幅方向に一様な幅としたが、他の例として、図4に示すように、感磁部34の幅方向において該感磁部34よりも幅広の領域に渡って形成された1個の硬磁性体膜から薄膜磁石32を構成し、ヨーク部35は、薄膜磁石32側の端部においては該薄膜磁石32の幅と同じかそれよりも広く、かつ感磁部34側の端部においては感磁部34全体の幅(感磁部34が1個の軟磁性体膜からなる場合には該軟磁性体膜の幅であり、感磁部34が複数個の軟磁性体膜からなる場合には、1個の軟磁性体膜の幅ではなく、すべての軟磁性体膜が設けられる領域を含む全体の幅である。)と同程度である構成とすることもできる。なお、本形態例においては、感磁部が一個の軟磁性体膜からなるものとしてもよい。   In the above example, the yoke portions 15 and 25 have a uniform width in the width direction. However, as another example, as shown in FIG. The thin film magnet 32 is composed of one hard magnetic film formed over a wide area, and the yoke portion 35 is equal to or smaller than the width of the thin film magnet 32 at the end on the thin film magnet 32 side. The width of the entire magnetic sensing part 34 is wide at the end of the magnetic sensing part 34 (in the case where the magnetic sensing part 34 is made of a single soft magnetic film, the width of the soft magnetic film is the When the portion 34 is composed of a plurality of soft magnetic films, it is not the width of one soft magnetic film but the entire width including the region where all the soft magnetic films are provided. It can also be set as the structure which is. In this embodiment, the magnetic sensitive part may be composed of one soft magnetic film.

このような磁気インピーダンス効果素子30の場合、薄膜磁石32の幅の拡大によって発生磁束を多くし、ヨーク部35においては、感磁部34側に向かって幅が次第に狭くなっている部分35aで集束させることによって、感磁部34へ印加される磁束密度を増大させることができる。この例において、発生磁界を高めるため、薄膜磁石32は非磁性基板31の幅と同程度(チップ幅からわずかに狭い程度)とすることが好ましい。薄膜磁石32を非磁性基板31上の全面に設けるようにしてもよい。   In the case of such a magneto-impedance effect element 30, the generated magnetic flux is increased by increasing the width of the thin film magnet 32, and the yoke portion 35 is focused at a portion 35a that is gradually narrowed toward the magnetic sensing portion 34 side. By doing so, the magnetic flux density applied to the magnetic sensing part 34 can be increased. In this example, in order to increase the generated magnetic field, it is preferable that the thin film magnet 32 has the same width as that of the nonmagnetic substrate 31 (slightly narrower than the chip width). The thin film magnet 32 may be provided on the entire surface of the nonmagnetic substrate 31.

図4の例において、絶縁層33の開口部33aは、ヨーク部35の最大幅を受容できる幅にて一様な幅に形成されている。その改変例として、ヨーク部35の幅が狭くなっている部分35aに対応して開口部33aの幅に変化を持たせてもよい。   In the example of FIG. 4, the opening 33 a of the insulating layer 33 is formed to have a uniform width that can receive the maximum width of the yoke portion 35. As a modified example, the width of the opening 33a may be changed corresponding to the portion 35a where the width of the yoke portion 35 is narrow.

図3、図4に示す磁気インピーダンス効果素子20,30において、非磁性基板21,31、薄膜磁石22,32、絶縁層23,33、感磁部24,34、ヨーク部25,35、接続パッド26,36、電極パッド27,37の材質や製法は、図1、図2に示す磁気インピーダンス効果素子10の非磁性基板11、薄膜磁石12、絶縁層13、感磁部14、ヨーク部15、接続パッド16、電極パッド17と同様とすることができ、重複する説明は省略する。また、図3、図4に示す磁気インピーダンス効果素子20,30の長手方向に沿う断面は、対応する部分の符号が異なるほかは図1と同様であるので、その断面図は省略する。   3 and 4, the non-magnetic substrates 21 and 31, the thin film magnets 22 and 32, the insulating layers 23 and 33, the magnetic sensing portions 24 and 34, the yoke portions 25 and 35, and the connection pads. 26 and 36 and electrode pads 27 and 37 are made of materials and manufacturing methods such as the non-magnetic substrate 11, the thin film magnet 12, the insulating layer 13, the magnetic sensing part 14, the yoke part 15, and the magneto-impedance effect element 10 shown in FIGS. The connection pads 16 and the electrode pads 17 can be the same, and redundant description is omitted. 3 and 4 are the same as those in FIG. 1 except that the reference numerals of the corresponding portions are different, and the cross-sectional views thereof are omitted.

次に、上述の磁気インピーダンス効果素子の製造方法の一例について説明する。
まず、シリコンやガラスなどからなる非磁性基板の上に、面内等方性を有する硬磁性体膜を形成する。所望の平面形状を有する硬磁性体膜を形成する方法としては、例えばフォトリソグラフィーにより硬磁性体膜に対応する部分が開口したレジストパターンを非磁性基板上に設け、硬磁性金属のスパッタ等により、硬磁性体膜を成膜したのち、レジストを除去してリフトオフによりパターニングする方法が挙げられる。
Next, an example of a method for manufacturing the above-described magneto-impedance effect element will be described.
First, a hard magnetic film having in-plane isotropy is formed on a nonmagnetic substrate made of silicon or glass. As a method of forming a hard magnetic film having a desired planar shape, for example, a resist pattern having an opening corresponding to the hard magnetic film is provided on a nonmagnetic substrate by photolithography, and by sputtering a hard magnetic metal, etc. There is a method of forming a hard magnetic film and then patterning by lift-off after removing the resist.

硬磁性体膜は、成膜後、還元雰囲気にて600〜800℃程度の温度でアニールすることにより、規則化構造をとり、より等方的な磁気特性を示すようになり、保磁力が増大する。   The hard magnetic film is annealed in a reducing atmosphere at a temperature of about 600 to 800 ° C. after forming the film, so that it takes a regularized structure and exhibits more isotropic magnetic characteristics, thereby increasing the coercive force. To do.

次に、硬磁性体膜の上を覆いかつ前記開口部を有する絶縁層を形成する。この絶縁層には、硬磁性体膜の上を覆う絶縁層の形成方法としては、プラズマCVD等の手法により絶縁体を全面に成膜したのち、エッチング等によって開口部を形成し、硬磁性体膜の端部を露出させる方法、開口部を設ける位置にレジストを設けて、それ以外の部分に絶縁体を成膜する方法などが挙げられる。例えば開口部を有するSiO膜の成膜は、テトラエトキシシラン(TEOS)を用いたプラズマCVDにより、SiO膜を全面に成膜したあと、テトラフルオロメタン((CF4)等のフッ素系ガスを用いた反応性イオンエッチング法により、開口部を形成し、硬磁性体膜の端部を露出させる。 Next, an insulating layer covering the hard magnetic film and having the opening is formed. In this insulating layer, as a method of forming an insulating layer covering the hard magnetic film, an insulating film is formed on the entire surface by a method such as plasma CVD, and then an opening is formed by etching or the like. Examples thereof include a method of exposing an end portion of the film, a method of providing a resist at a position where an opening is provided, and a method of forming an insulator on the other portion. For example, an SiO 2 film having an opening is formed by forming a SiO 2 film on the entire surface by plasma CVD using tetraethoxysilane (TEOS) and then a fluorine-based gas such as tetrafluoromethane ((CF 4 )). The opening is formed by the reactive ion etching method using the, and the end of the hard magnetic film is exposed.

次に、絶縁層上に、感磁部およびヨーク部となる軟磁性体膜を形成する。
軟磁性体膜を形成する方法としては、例えばフォトリソグラフィーによりレジストパターンを絶縁層上に設け、軟磁性金属のスパッタ等によって軟磁性体膜を成膜したのち、レジストを除去してリフトオフによりパターニングする方法が挙げられる。ヨーク部のパターンは、開口部の内部で硬磁性体膜の端部と直接接触し、かつ開口部から絶縁層の上に乗り上げて感磁部の端部近傍に達するパターンとする。
Next, a soft magnetic film is formed on the insulating layer to serve as a magnetic sensitive part and a yoke part.
As a method of forming the soft magnetic film, for example, a resist pattern is provided on the insulating layer by photolithography, and after forming the soft magnetic film by sputtering of a soft magnetic metal, the resist is removed and patterning is performed by lift-off. A method is mentioned. The pattern of the yoke part is a pattern that is in direct contact with the end of the hard magnetic film inside the opening and reaches the vicinity of the end of the magnetic sensing part from the opening on the insulating layer.

また、複数の軟磁性体膜の間を導通して直列接続する接続用パッドおよび両端の電極パッドを導体膜により形成する。導体膜パターンを形成する方法としては、Al,Cu,Au等の良導体をスパッタ等により成膜し、得られた導体膜の上にフォトリソグラフィーによりレジストパターンを設けた後、ウエットエッチングにより導体膜をパターニングする方法が挙げられる。
なお、感磁部が1個の軟磁性体膜からなる場合には、複数の軟磁性体膜の間を導通して直列接続するための接続用パッドを省略できる。
Further, the connection pads and the electrode pads at both ends, which are connected in series between the plurality of soft magnetic films, are formed of a conductor film. As a method of forming a conductor film pattern, a good conductor such as Al, Cu, Au or the like is formed by sputtering or the like, a resist pattern is provided on the obtained conductor film by photolithography, and then the conductor film is formed by wet etching. The method of patterning is mentioned.
In the case where the magnetic sensitive part is made of one soft magnetic film, a connection pad for conducting and connecting in series between the plurality of soft magnetic films can be omitted.

次に、軟磁性体膜に対して、軟磁性体膜の幅方向に沿う一軸異方性を付与する。一軸異方性の付与方法としては、例えば400℃、3kGの回転磁場中熱処理およびそれに引き続いて400℃、3kGの静磁場中熱処理を行う方法が挙げられる。回転磁場中熱処理では、成膜中に軟磁性体膜に導入された不均一な異方性を緩和することができ、静磁場中熱処理では、軟磁性体膜に印加した磁界の方向に一軸異方性を付与することができる。これにより、一軸異方性が付与された軟磁性体膜からなる感磁部が得られる。このとき、ヨーク部となる軟磁性体膜にも同様の一軸異方性が付与されるが、ヨーク部は電流が通電される部分ではないので、一軸異方性の付与の有無にかかわらず、ヨーク部としての働きをする。   Next, uniaxial anisotropy along the width direction of the soft magnetic film is imparted to the soft magnetic film. Examples of the method for imparting uniaxial anisotropy include a method of performing a heat treatment in a rotating magnetic field at 400 ° C. and 3 kG, and subsequently performing a heat treatment in a static magnetic field at 400 ° C. and 3 kG. In the heat treatment in the rotating magnetic field, the non-uniform anisotropy introduced into the soft magnetic film during film formation can be relaxed. In the heat treatment in the static magnetic field, the direction of the magnetic field applied to the soft magnetic film is uniaxially different. A directionality can be imparted. As a result, a magnetosensitive part made of a soft magnetic film to which uniaxial anisotropy is imparted can be obtained. At this time, the same uniaxial anisotropy is imparted to the soft magnetic film serving as the yoke portion, but the yoke portion is not a portion through which an electric current is passed, so regardless of whether or not the uniaxial anisotropy is imparted. Acts as a yoke part.

次に、静磁場中またはパルス状の磁場中にて硬磁性体膜に着磁する。硬磁性体膜に着磁する方法としては、硬磁性体膜の保磁力よりも大きい、パルス状または直流の磁界を印加する方法が挙げられる。この着磁工程を経ることで、硬磁性体膜は薄膜の永久磁石(薄膜磁石)となり、感磁部に対してバイアス磁界を印加する働きをもつ。   Next, the hard magnetic film is magnetized in a static magnetic field or a pulsed magnetic field. Examples of the method of magnetizing the hard magnetic film include a method of applying a pulsed or DC magnetic field that is larger than the coercive force of the hard magnetic film. Through this magnetization process, the hard magnetic film becomes a thin permanent magnet (thin film magnet), and has a function of applying a bias magnetic field to the magnetosensitive portion.

このようにして得られた磁気インピーダンス素子においては、硬磁性体膜からなる薄膜磁石の端部に軟磁性体膜からなるヨーク部が設けられ、薄膜磁石の端部から発生した磁束を感磁部近傍まで導く働きをする。すなわち、このヨーク部は、薄膜磁石の端部と感磁部の端部との間に磁路を形成して、感磁部にバイアス磁界が効率よく印加されるようにし、漏れ磁界を低減することができる。   In the magneto-impedance element thus obtained, a yoke portion made of a soft magnetic film is provided at the end of a thin film magnet made of a hard magnetic film, and the magnetic flux generated from the end of the thin film magnet is transferred to the magnetosensitive portion. It works to guide to the vicinity. That is, this yoke portion forms a magnetic path between the end of the thin film magnet and the end of the magnetic sensing portion so that a bias magnetic field is efficiently applied to the magnetic sensing portion and reduces the leakage magnetic field. be able to.

本発明の磁気インピーダンス効果素子は、高感度の磁気センサとして、例えば、地磁気を検出して方位を示す電子コンパス、ロータリーエンコーダ、生体磁気計測などに利用することができる。   The magneto-impedance effect element of the present invention can be used as a highly sensitive magnetic sensor, for example, for an electronic compass, a rotary encoder, a biomagnetic measurement and the like that detect the geomagnetism and indicate its direction.

本発明の磁気インピーダンス効果素子の一形態例を示す、図2(a)のI−I線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the II line | wire of Fig.2 (a) which shows one example of the magneto-impedance effect element of this invention. (a)は本発明の磁気インピーダンス効果素子の一形態例を示す平面図、(b)は非磁性基板上の薄膜磁石およびヨーク部の配置を示す説明図である。(A) is a top view which shows one example of the magneto-impedance effect element of this invention, (b) is explanatory drawing which shows arrangement | positioning of the thin film magnet and yoke part on a nonmagnetic board | substrate. (a)は本発明の磁気インピーダンス効果素子の第2形態例を示す平面図、(b)は非磁性基板上の薄膜磁石およびヨーク部の配置を示す説明図である。(A) is a top view which shows the 2nd form example of the magneto-impedance effect element of this invention, (b) is explanatory drawing which shows arrangement | positioning of the thin film magnet and yoke part on a nonmagnetic board | substrate. (a)は本発明の磁気インピーダンス効果素子の第3形態例を示す平面図、(b)は非磁性基板上の薄膜磁石およびヨーク部の配置を示す説明図である。(A) is a top view which shows the 3rd form example of the magneto-impedance effect element of this invention, (b) is explanatory drawing which shows arrangement | positioning of the thin film magnet and yoke part on a nonmagnetic board | substrate.

符号の説明Explanation of symbols

10,20,30…磁気インピーダンス効果素子、11,21,31…非磁性基板、12,22,32…薄膜磁石(硬磁性体膜)、13,23,33…絶縁層、13a,23a,33a…開口部、13b,23b,33b…斜面、14,24,34…感磁部(軟磁性体膜)、15,25,35…ヨーク部(軟磁性体膜)、35a…幅が変化している部分、16,26,36…接続パッド(導体膜)、17,27,37…電極パッド(導体膜)。 10, 20, 30 ... magneto-impedance effect element, 11, 21, 31 ... non-magnetic substrate, 12, 22, 32 ... thin film magnet (hard magnetic film), 13, 23, 33 ... insulating layer, 13a, 23a, 33a ... opening, 13b, 23b, 33b ... slope, 14, 24, 34 ... magnetic sensitive part (soft magnetic film), 15, 25, 35 ... yoke part (soft magnetic film), 35a ... width changes , 16, 26, 36... Connection pads (conductor film), 17, 27, 37... Electrode pads (conductor film).

Claims (7)

非磁性基板上に形成された硬磁性体膜からなる薄膜磁石と、前記薄膜磁石の上を覆う絶縁層と、前記絶縁層上に形成された一軸異方性を付与された一個または複数個の長方形状の軟磁性体膜からなる感磁部と、前記感磁部の複数個の軟磁性体膜を電気的に接続する導体膜を備え、
前記感磁部の長手方向において、前記薄膜磁石の両端部は、前記感磁部の両端部の外側に位置し、前記絶縁層は、前記薄膜磁石のそれぞれの端部の上に開口部を有しており、前記絶縁層の上には、前記薄膜磁石と前記感磁部との間に磁路を形成する軟磁性体膜からなるヨーク部が、前記絶縁層の開口部を介して、前記薄膜磁石の端部から、前記感磁部の端部近傍に渡り形成されていることを特徴とする磁気インピーダンス効果素子。
A thin film magnet made of a hard magnetic film formed on a nonmagnetic substrate, an insulating layer covering the thin film magnet, and one or a plurality of uniaxial anisotropies formed on the insulating layer A magnetic sensing portion comprising a rectangular soft magnetic film, and a conductor film for electrically connecting a plurality of soft magnetic films of the magnetic sensing portion;
In the longitudinal direction of the magnetic sensing portion, both end portions of the thin film magnet are located outside both end portions of the magnetic sensing portion, and the insulating layer has an opening on each end portion of the thin film magnet. On the insulating layer, a yoke portion made of a soft magnetic film that forms a magnetic path between the thin film magnet and the magnetically sensitive portion is disposed through the opening of the insulating layer. A magneto-impedance effect element formed from the end of a thin film magnet to the vicinity of the end of the magnetosensitive portion.
前記ヨーク部は、前記薄膜磁石の端部と直接接触しており、かつ前記感磁部とは電気的に接続されていない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効果素子。   2. The magneto-impedance effect element according to claim 1, wherein the yoke portion is in direct contact with an end portion of the thin film magnet and is not electrically connected to the magnetic sensing portion. 前記ヨーク部は、前記感磁部の長手方向の端部との間に、1〜100μmの間隔を有することを特徴とする請求項2に記載の磁気インピーダンス効果素子。   3. The magneto-impedance effect element according to claim 2, wherein the yoke portion has an interval of 1 to 100 μm between an end portion in a longitudinal direction of the magnetic sensing portion. 前記感磁部は、前記軟磁性体膜を複数個有し、前記薄膜磁石は、前記感磁部の各軟磁性体膜と一対一に対応してその長手方向に伸張した形状を有する複数個の硬磁性体膜からなり、これらの硬磁性体膜は、前記感磁部の軟磁性体膜と同一のピッチでパターニングされていることを特徴とする請求項3に記載の磁気インピーダンス効果素子。   The magnetic sensing part has a plurality of soft magnetic films, and the thin film magnet has a plurality of shapes extending in the longitudinal direction corresponding to each soft magnetic film of the magnetic sensing part. 4. The magneto-impedance effect element according to claim 3, wherein the hard magnetic film is patterned at the same pitch as the soft magnetic film of the magnetic sensitive part. 前記薄膜磁石は、前記感磁部の幅方向において該感磁部よりも幅広の領域に渡って形成された一個の硬磁性体膜からなり、
前記ヨーク部は、前記薄膜磁石側の端部においては該薄膜磁石の幅と同じかそれよりも広く、かつ前記感磁部側の端部においては前記感磁部全体の幅と同程度であることを特徴とする請求項3に記載の磁気インピーダンス効果素子。
The thin film magnet is composed of one hard magnetic film formed over a region wider than the magnetic sensing part in the width direction of the magnetic sensing part,
The yoke portion is equal to or wider than the width of the thin-film magnet at the end on the thin-film magnet side, and is approximately the same as the width of the entire magnetic-sensitive portion at the end on the magneto-sensitive portion side. The magneto-impedance effect element according to claim 3.
前記薄膜磁石を構成する硬磁性体膜は、Co又はFeを主成分とし、PtおよびCrのいずれか一方または両方を含む金属膜であることを特徴とする請求項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 hard magnetic film constituting the thin film magnet is a metal film containing Co or Fe as a main component and containing one or both of Pt and Cr. Magnetic impedance effect element. 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の製造方法であって、
非磁性基板上に面内等方性を有する硬磁性体膜を形成する工程と、
前記硬磁性体膜の上を覆いかつ前記開口部を有する絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層上に、前記感磁部およびヨーク部となる軟磁性体膜を形成する工程と、
回転磁場中熱処理およびそれに引き続く静磁場中熱処理により、前記軟磁性体膜に一軸異方性を付与して感磁部とする工程と、
静磁場中またはパルス状の磁場中にて、前記硬磁性体膜に着磁して薄膜磁石とする工程と、
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。
It is a manufacturing method of the magneto-impedance effect element according to any one of claims 1 to 6,
Forming a hard magnetic film having in-plane isotropy on a non-magnetic substrate;
Forming an insulating layer covering the hard magnetic film and having the opening;
Forming a soft magnetic film to be the magnetically sensitive portion and the yoke portion on the insulating layer;
A step of imparting uniaxial anisotropy to the soft magnetic film by a heat treatment in a rotating magnetic field and a subsequent heat treatment in a static magnetic field to form a magnetosensitive part;
Magnetizing the hard magnetic film in a static magnetic field or a pulsed magnetic field to form a thin film magnet;
A method for manufacturing a magneto-impedance effect element, comprising:
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