JP2014229880A - Magnetoresistive element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、強磁性体金属の薄膜により形成される磁気抵抗素子の磁気抵抗効果を利用する磁気抵抗素子に関するものである。 The present invention relates to a magnetoresistive element utilizing the magnetoresistive effect of a magnetoresistive element formed of a ferromagnetic metal thin film.
特開昭６１−２３４０８４号公報には、基板上に互いに平行に配置され強磁性体金属薄膜で形成され且つ共に同じ長さを有する複数の線状パターン部と、これら線状パターン部の延長として基板上に前記強磁性体金属薄膜と同一の強磁性体薄膜で形成され且つ共に同じ長さを有し、複数の線状パターン部の互いに隣接するものの端部同士を互い違いに連結する複数の連結パターン部とを備えて全体としてミアンダ形状の強磁性体金属薄膜パターンを構成する磁気抵抗素子が開示されている。この従来の磁気抵抗素子では、複数の連結パターン部の形状を工夫することにより、連結パターン部における磁気抵抗の抵抗値変化分を小さくして、磁気抵抗素子の抵抗値変化分を複数の線状パターン部の抵抗値変化分だけにすることが試みられている。すなわち従来は、連結パターン部の存在により発生するノイズを連結パターン部の形状を工夫することにより減少させることが試みられている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-234084 discloses a plurality of linear pattern portions which are arranged parallel to each other on a substrate and are formed of a ferromagnetic metal thin film and both have the same length, and an extension of these linear pattern portions. A plurality of connections that are formed of the same ferromagnetic thin film as the ferromagnetic metal thin film on the substrate and have the same length, and alternately connect adjacent ends of the plurality of linear pattern portions. A magnetoresistive element comprising a pattern portion and constituting a meander-shaped ferromagnetic metal thin film pattern as a whole is disclosed. In this conventional magnetoresistive element, by devising the shape of the plurality of connection pattern portions, the change in resistance value of the magnetoresistance in the connection pattern portion is reduced, and the change in resistance value of the magnetoresistive element is formed in a plurality of linear shapes. Attempts have been made only to change the resistance value of the pattern portion. That is, conventionally, attempts have been made to reduce noise generated by the presence of the connection pattern portion by devising the shape of the connection pattern portion.
強磁性体金属薄膜パターンのパターン部の厚みは、３０ｎｍから８０ｎｍであるが、可能な範囲で薄いことが望まれる。しかしながらパターン部の厚みが薄くなると、特許文献１に記載の磁気抵抗素子のように、連結パターンの形状を変えるだけで、連結パターン部における抵抗値変化分を小さくすることには限界があることが判った。 The thickness of the pattern portion of the ferromagnetic metal thin film pattern is 30 nm to 80 nm, but it is desirable that the thickness is as thin as possible. However, when the thickness of the pattern portion is reduced, there is a limit in reducing the change in resistance value in the connection pattern portion only by changing the shape of the connection pattern as in the magnetoresistive element described in Patent Document 1. understood.
本発明の目的は、強磁性体金属薄膜パターンのパターン部の厚みが薄くなった場合において、連結パターン部における抵抗値変化分を小さくすることができる磁気抵抗素子を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a magnetoresistive element capable of reducing a change in resistance value in a connection pattern portion when the thickness of the pattern portion of the ferromagnetic metal thin film pattern is reduced.
本発明は、基板上に互いに平行に配置され強磁性体金属薄膜で形成され且つ共に同じ長さを有する複数の線状パターン部と、これら線状パターン部の延長として基板上に強磁性体金属薄膜と同一の強磁性体金属薄膜で形成され且つ共に同じ長さを有し、複数の線状パターン部の互いに隣接するものの端部同士を互い違いに連結する複数の連結パターン部とを備えて全体としてミアンダ形状の強磁性体金属薄膜パターンを構成する磁気抵抗素子を改良の対象とする。本発明においては、強磁性体金属薄膜の膜厚が４５ｎｍ以下である。そして隣り合う二本の線状パターン部間の間隔寸法Ｄ１が一定であり、線状パターン部が延びる方向と直交する方向の線幅寸法Ｄ２が一定であり、連結パターン部の線状パターン部が延びる方向の線幅寸法Ｄ３が一定である。特に、本発明では、寸法Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が、Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１の関係と、Ｄ３≧（２×Ｄ２）の関係とを満たすように定められている。 The present invention relates to a plurality of linear pattern portions arranged in parallel to each other on a substrate and formed of a ferromagnetic metal thin film and having the same length, and a ferromagnetic metal on the substrate as an extension of these linear pattern portions. A plurality of connecting pattern portions that are formed of the same ferromagnetic metal thin film as the thin film and have the same length, and that alternately connect the ends of the adjacent linear pattern portions to each other. A magnetoresistive element constituting a meander-shaped ferromagnetic metal thin film pattern is to be improved. In the present invention, the thickness of the ferromagnetic metal thin film is 45 nm or less. The distance D1 between two adjacent linear pattern parts is constant, the line width dimension D2 in the direction orthogonal to the direction in which the linear pattern part extends is constant, and the linear pattern part of the connection pattern part is The line width dimension D3 in the extending direction is constant. In particular, in the present invention, the dimensions D1, D2, and D3 are determined so as to satisfy the relationship of D3> D2> D1 and the relationship of D3 ≧ (2 × D2).
発明者が、種々の実験をした結果、強磁性体金属薄膜パターンを構成する線状パターン部及び連結パターン部の厚みが４５ｎｍ以下になると、線状パターン部と連結パターン部の幅寸法Ｄ３を同じ寸法にしていると、連結パターン部の形状を特許文献１に示されるような形状に変えたとしても、連結パターン部における抵抗値変化分を小さくすることに限界があることが判った。そして発明者は、連結パターン部の幅寸法（Ｄ３）をＤ３＞Ｄ２＞Ｄ１の関係と、Ｄ３≧（２×Ｄ２）の関係とを満たすように定めると、線状パターン部及び連結パターン部の厚みが４５ｎｍ以下になったときに、連結パターン部における抵抗値変化分を小さくできることを見出した。本発明は、発明者によるこの知見に基づいてなされたものであり、現時点で、その原理は理論的には解明されていない。 As a result of various experiments conducted by the inventor, when the thickness of the linear pattern portion and the connection pattern portion constituting the ferromagnetic metal thin film pattern is 45 nm or less, the width dimension D3 of the linear pattern portion and the connection pattern portion is the same. In terms of dimensions, it has been found that even if the shape of the connection pattern portion is changed to the shape shown in Patent Document 1, there is a limit to reducing the resistance value change in the connection pattern portion. When the inventor determines the width dimension (D3) of the connection pattern portion so as to satisfy the relationship of D3> D2> D1 and the relationship of D3 ≧ (2 × D2), the linear pattern portion and the connection pattern portion. It has been found that when the thickness is 45 nm or less, the change in resistance value in the connection pattern portion can be reduced. The present invention has been made based on this finding by the inventor, and at present, the principle has not been clarified theoretically.
磁性体金属薄膜の材質は、特に限定されるものではないが、特に磁性体金属薄膜がＮｉ及びＦｅを含有しているスパッタリング膜により形成されているのが好ましい。そしてＮｉ及びＦｅを含有しているスパッタリング膜の場合、ＮｉとＦｅの含有割合は、７９：２１〜８２：１８であることが好ましい。 The material of the magnetic metal thin film is not particularly limited, but it is particularly preferable that the magnetic metal thin film is formed of a sputtering film containing Ni and Fe. And in the case of the sputtering film | membrane containing Ni and Fe, it is preferable that the content rate of Ni and Fe is 79: 21-82: 18.
また基板は、絶縁性を有していればよいが、基板としてＳｉ基板を用いる場合には、Ｓｉ基板と磁性体金属薄膜との間には、絶縁性の膜を形成するのが好ましい。 The substrate only needs to have insulating properties. However, when a Si substrate is used as the substrate, it is preferable to form an insulating film between the Si substrate and the magnetic metal thin film.
発明者の実験結果によると、寸法Ｄ１を２．５μｍ以下とした場合に、しかも寸法Ｄ３を、１２μｍ以上にすると、連結パターン部における抵抗値変化分をより小さいものとすることができることが判った。 According to the inventor's experimental results, it was found that when the dimension D1 is set to 2.5 μm or less and the dimension D3 is set to 12 μm or more, the change in resistance value in the connection pattern portion can be made smaller. .
以下図面を参照して本発明の磁気抵抗素子の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態の一例の磁気抵抗素子のミアンダ形状の強磁性体金属薄膜パターン１を示す図である。図２は、図１の強磁性体金属薄膜パターン１の寸法関係を説明するために用いるパターンの部分拡大図である。これらの図においては、ミアンダ形状の強磁性体金属薄膜パターン１は、１１本の直線状に延びる線状パターン部５と１０本の直線状に延びる連結パターン部７とを備えている。１１本の線状パターンは、基板３上に互いに平行に配置され強磁性体金属薄膜で形成され且つ共に同じ長さを有する。１０本の連結パターン部７は、線状パターン部５の延長として基板３上に強磁性体金属薄膜と同一の強磁性体金属薄膜で形成され且つ共に同じ長さを有しており、１１本の線状パターン部５の互いに隣接するものの端部同士を互い違いに連結する。 Embodiments of the magnetoresistive element of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a meander-shaped ferromagnetic metal thin film pattern 1 of a magnetoresistive element according to an example of an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partially enlarged view of a pattern used for explaining the dimensional relationship of the ferromagnetic metal thin film pattern 1 of FIG. In these figures, the meander-shaped ferromagnetic metal thin film pattern 1 includes eleven linear pattern portions 5 extending linearly and ten connecting pattern portions 7 extending linearly. The eleven linear patterns are arranged on the substrate 3 in parallel with each other, are formed of a ferromagnetic metal thin film, and have the same length. The ten connecting pattern portions 7 are formed of the same ferromagnetic metal thin film as the ferromagnetic metal thin film on the substrate 3 as an extension of the linear pattern portion 5, and have the same length. The end portions of the linear pattern portions 5 adjacent to each other are connected alternately.
本実施の形態においては、線状パターン部５の長さは４００μｍである。そして隣り合う二本の線状パターン部５，５間の間隔寸法Ｄ１は、一定である。線状パターン部５が延びる方向と直交する方向の線幅寸法Ｄ２及び連結パターン部７の線状パターン部５が延びる方向の線幅寸法Ｄ３も一定である。特に、本発明では、寸法Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が、Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１の関係と、Ｄ３≧（２×Ｄ２）の関係とを満たすように定められている。なおこれらの寸法Ｄ１、Ｄ２及びＤ３の好ましい範囲について後に説明する。 In the present embodiment, the length of the linear pattern portion 5 is 400 μm. And the space | interval dimension D1 between the two adjacent linear pattern parts 5 and 5 is constant. The line width dimension D2 in the direction orthogonal to the direction in which the linear pattern part 5 extends and the line width dimension D3 in the direction in which the linear pattern part 5 of the connection pattern part 7 extends are also constant. In particular, in the present invention, the dimensions D1, D2, and D3 are determined so as to satisfy the relationship of D3> D2> D1 and the relationship of D3 ≧ (2 × D2). A preferable range of these dimensions D1, D2, and D3 will be described later.
図３は、本実施の形態の磁気抵抗素子を製造する場合の工程を示している。図３（Ａ）に示すように、本実施の形態においては、基板３として厚み４００μｍのＳｉ基板を用いている。そして基板３の両面には、絶縁膜として厚さ２００ｎｍのＳｉＯ2膜（熱酸化膜）が形成されている。基板３の片面のＳｉＯ2膜の上には、ＮｉＦｅからなる磁性体金属薄膜８がスパッタリング法に形成されている。スパッタリング後に、磁性体金属薄膜８には歪み取りのために、アニール処理（熱処理）を施してある。なおスパッタリングに代えて蒸着により、磁性体金属薄膜を形成してもよいのは勿論である。ＮｉとＦｅの好ましい比率は、７９：２１〜８２：１８であり、特に本実施の形態ではＮｉとＦｅが８１：１９の比率で、磁性体金属薄膜８に含まれている。磁性体金属薄膜８の厚みは、４５ｎｍより大きくなると、連結パターン部７における抵抗変化率は大幅に小さくなるが、磁気抵抗素子をセンサとして使用する場合には、実用的ではない。そのため膜厚寸法は、４５ｎｍ以下が好ましい。なお現状における製造技術上の理由から、実際上の厚みの下限値は、３０ｎｍである。本実施の形態では、磁性体金属薄膜８の厚みを４０ｎｍにしている。 FIG. 3 shows a process for manufacturing the magnetoresistive element of the present embodiment. As shown in FIG. 3A, in the present embodiment, a Si substrate having a thickness of 400 μm is used as the substrate 3. A SiO 2 film (thermal oxide film) having a thickness of 200 nm is formed as an insulating film on both surfaces of the substrate 3. On the SiO 2 film on one side of the substrate 3, a magnetic metal thin film 8 made of NiFe is formed by sputtering. After sputtering, the magnetic metal thin film 8 is subjected to an annealing treatment (heat treatment) to remove distortion. Of course, the magnetic metal thin film may be formed by vapor deposition instead of sputtering. A preferred ratio of Ni and Fe is 79:21 to 82:18. In this embodiment, Ni and Fe are included in the magnetic metal thin film 8 in a ratio of 81:19. When the thickness of the magnetic metal thin film 8 is greater than 45 nm, the rate of change in resistance in the connection pattern portion 7 is significantly reduced. However, this is not practical when the magnetoresistive element is used as a sensor. Therefore, the film thickness dimension is preferably 45 nm or less. For the current manufacturing technology reasons, the lower limit of the actual thickness is 30 nm. In the present embodiment, the thickness of the magnetic metal thin film 8 is 40 nm.
次に図３（Ｂ）に示すように、磁性体金属薄膜８をエッチングによりパターニングして、図１に示す形状の強磁性体金属薄膜パターン１を形成する。次にレジストで作ったパターンに金属を蒸着して，後でレジストを取り去ることにより，レジストがなかった部分にだけ金属のパターンを残すリフトオフにより、電極９を形成する。本実施の形態では、５０ｎｍの厚みのＮｉＣｒの下地層の上に１００ｎｍの金（Ａｕ）層を形成することにより、電極９を形成している。電極材料は、本実施の形態に限定されるものではなく、厚みは１００ｎｍ以上あることが好ましい。 Next, as shown in FIG. 3B, the magnetic metal thin film 8 is patterned by etching to form the ferromagnetic metal thin film pattern 1 having the shape shown in FIG. Next, a metal is vapor-deposited on the pattern made of the resist, and the resist 9 is removed later, whereby the electrode 9 is formed by lift-off that leaves the metal pattern only in the portion where there was no resist. In this embodiment, the electrode 9 is formed by forming a 100 nm gold (Au) layer on a 50 nm thick NiCr underlayer. The electrode material is not limited to this embodiment, and the thickness is preferably 100 nm or more.
次にステンシルマスクを利用してスパッタリング法により、厚みが３００ｎｍのＳｉＯ2からなる保護膜１１を形成する。保護膜１１は、電極９の一部を露出してパッド部１０を残すように形成する。保護膜１１は、絶縁性の高い材料であればＳｉＯ2以外の絶縁材料により形成してもよい。また保護膜１１の厚み寸法は、電極９の厚み寸法よりも厚いことが望ましい。なお図１には、電極９及び保護膜１１は図示していない。 Next, a protective film 11 made of SiO 2 having a thickness of 300 nm is formed by sputtering using a stencil mask. The protective film 11 is formed so as to expose a part of the electrode 9 and leave the pad portion 10. The protective film 11 may be formed of an insulating material other than SiO 2 as long as it is a highly insulating material. Further, it is desirable that the thickness dimension of the protective film 11 is thicker than the thickness dimension of the electrode 9. In FIG. 1, the electrode 9 and the protective film 11 are not shown.
次に、寸法Ｄ１、Ｄ２及びＤ３の好ましい範囲を定めるために発明者が行った実験について説明する。図４は、実験における測定装置の構成を示す図である。この測定装置では、強磁性体金属薄膜パターン１を有する磁気抵抗素子を間に挟むように、電磁石１３,１３を配置する。図４に示す状態では、強磁性体金属薄膜パターン１の線状パターン部５が延びる方向と平行な方向に電磁石１３，１３が交流磁界Ｈを発生している。強磁性体金属薄膜パターン１には図示しない直流電源から直流電流Ｉが流され、電流計１５と電圧計１７により電流値と電圧値を測定し、その測定結果から抵抗値を測定する。実験では、−１０ｍＴと＋１０ｍＴの走査磁界Ｈで強磁性体金属薄膜パターン１を交互に走査してＭＲ比を求めた。ここでＭＲ比とは、磁界による電気抵抗の変化率を意味し、ＭＲ＝｛Ｒ（０ｍＴ）−Ｒ（２０ｍＴ）｝／Ｒ（０ｍＴ）の式により計算する。ここでＲ（０ｍＴ）は、走査磁界が無いときの電気抵抗であり、Ｒ（２０ｍＴ）は、走査磁界Ｈで走査しているときの電気抵抗である。 Next, an experiment conducted by the inventor in order to determine preferable ranges of the dimensions D1, D2, and D3 will be described. FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the measurement apparatus in the experiment. In this measuring apparatus, electromagnets 13 and 13 are arranged so as to sandwich a magnetoresistive element having a ferromagnetic metal thin film pattern 1 therebetween. In the state shown in FIG. 4, the electromagnets 13 and 13 generate an alternating magnetic field H in a direction parallel to the direction in which the linear pattern portion 5 of the ferromagnetic metal thin film pattern 1 extends. The ferromagnetic metal thin film pattern 1 is supplied with a direct current I from a direct current power source (not shown), the current value and the voltage value are measured by the ammeter 15 and the voltmeter 17, and the resistance value is measured from the measurement result. In the experiment, the MR ratio was obtained by alternately scanning the ferromagnetic metal thin film pattern 1 with a scanning magnetic field H of −10 mT and +10 mT. Here, the MR ratio means the rate of change in electrical resistance due to a magnetic field, and is calculated by the equation MR = {R (0 mT) −R (20 mT)} / R (0 mT). Here, R (0 mT) is an electric resistance when there is no scanning magnetic field, and R (20 mT) is an electric resistance when scanning with the scanning magnetic field H.
図５（Ａ）は、強磁性体金属薄膜パターン１の線上パターン部５に電流Ｉが流れているときに、線上パターン部５と直交する方向に走査磁界Ｈが印加されたとき、すなわち感磁方向に磁界が印加されているときのＭＲ比と磁場の磁界との関係を示している。この状態が磁気抵抗素子をセンサとして利用するときである。図５（Ｂ）に示すように、線上パターン部５に電流Ｉが流れているときに、線上パターン部５と平行な方向に走査磁界Ｈが印加されているとき、すなわち非感磁方向に磁界が印加されているときのＭＲ比と磁場の磁界との関係を示している。図５（Ｂ）の状態は、連結パターン部７における磁場と電流との関係に相当する。したがって図４の測定装置で測定した場合には、連結パターン部７における抵抗変化率がマイナス成分またはノイズ成分として現れることになる。実験結果から、連結パターン部７における抵抗変化率をできるだけ小さくできる前述の寸法Ｄ１、Ｄ２及びＤ３の関係を求めた。 FIG. 5A shows a case where a scanning magnetic field H is applied in a direction orthogonal to the line pattern portion 5 when the current I is flowing through the line pattern portion 5 of the ferromagnetic metal thin film pattern 1, that is, a magnetic sensitivity. The relationship between MR ratio and magnetic field when a magnetic field is applied in the direction is shown. This state is when the magnetoresistive element is used as a sensor. As shown in FIG. 5B, when the current I is flowing through the linear pattern portion 5, when the scanning magnetic field H is applied in a direction parallel to the linear pattern portion 5, that is, in a non-magnetic sensitive direction. 3 shows the relationship between the MR ratio and the magnetic field when a magnetic field is applied. The state of FIG. 5B corresponds to the relationship between the magnetic field and current in the connection pattern portion 7. Therefore, when measured with the measuring apparatus of FIG. 4, the resistance change rate in the connection pattern portion 7 appears as a negative component or a noise component. From the experimental results, the relationship between the aforementioned dimensions D1, D2, and D3 that can reduce the resistance change rate in the connection pattern portion 7 as much as possible was obtained.
実験は、強磁性体金属薄膜の厚みを４０ｎｍ一定とし、隣り合う二本の線状パターン部５，５間の間隔寸法Ｄ１を２．５μｍ一定で行った。そして線状パターン部５が延びる方向と直交する方向の線幅寸法Ｄ２を、６μｍ、１０μｍ、１２μｍ、１４μｍ及び１６μｍで変化させ、連結パターン部７の線状パターン部５が延びる方向の線幅寸法Ｄ３をＤ３＝Ｄ２／２、Ｄ３＝Ｄ２、Ｄ３＝２×Ｄ２で変化させて１５通りの試料を作成した。図６は、これら１５通りの試料について、図４の測定装置を用いて抵抗変化率（ＭＲ比）を測定した結果を示している。抵抗変化率が０に近いほど、連結パターン部７において発生するマイナス成分またはノイズ成分が小さいことを意味している。図６から、連結パターン部７の線状パターン部５が延びる方向の線幅寸法Ｄ３を、大きくするほど、抵抗変化率が小さくなり、また線幅寸法Ｄ３を、繊幅寸法Ｄ２の２倍にする場合（Ｄ３＝２×Ｄ２にする場合）には、線幅寸法Ｄ２を１０μｍ以上にしても、抵抗変化率が飽和することが判る。そして線幅寸法Ｄ３を、繊幅寸法Ｄ２の１／２倍または、繊幅寸法Ｄ２と同じにする場合には、抵抗変化率を小さくすることができないことが判る。なおこの実験によって得た傾向は、強磁性体金属薄膜の厚みが４５ｎｍ以下一定で、しかも隣り合う二本の線状パターン部５，５間の間隔寸法Ｄ１を２．５μｍ以下にした場合にも、同様に現れることを実験により確認している。但し、現状の製造技術では、強磁性体金属薄膜の厚みは３０ｎｍが最小値となる。なお強磁性体金属薄膜の膜厚寸法が、４５ｎｍより大きくなると、連結パターン部７における抵抗変化率は大幅に小さくなるが、磁気抵抗素子をセンサとして使用する場合には、実用的ではない。 In the experiment, the thickness of the ferromagnetic metal thin film was kept constant at 40 nm, and the distance D1 between two adjacent linear pattern portions 5 and 5 was kept constant at 2.5 μm. The line width dimension D2 in the direction orthogonal to the direction in which the linear pattern portion 5 extends is changed by 6 μm, 10 μm, 12 μm, 14 μm, and 16 μm, and the line width dimension in the direction in which the linear pattern portion 5 of the connection pattern portion 7 extends. Fifteen samples were prepared by changing D3 with D3 = D2 / 2, D3 = D2, and D3 = 2 × D2. FIG. 6 shows the results of measuring the resistance change rate (MR ratio) of these 15 samples using the measuring apparatus of FIG. The closer the resistance change rate is to 0, the smaller the negative component or noise component generated in the connection pattern portion 7 is. From FIG. 6, the larger the line width dimension D3 in the direction in which the linear pattern part 5 of the connection pattern part 7 extends, the smaller the resistance change rate, and the line width dimension D3 is twice the fine width dimension D2. In this case (when D3 = 2 × D2), it can be seen that the rate of change in resistance is saturated even if the line width dimension D2 is set to 10 μm or more. When the line width dimension D3 is ½ times the fiber width dimension D2 or the same as the fiber width dimension D2, it can be seen that the resistance change rate cannot be reduced. The tendency obtained by this experiment is that the thickness of the ferromagnetic metal thin film is constant at 45 nm or less and the distance D1 between the two adjacent linear pattern portions 5 and 5 is 2.5 μm or less. It has been confirmed by experiment that it appears in the same way. However, with the current manufacturing technology, the minimum thickness of the ferromagnetic metal thin film is 30 nm. When the film thickness dimension of the ferromagnetic metal thin film is larger than 45 nm, the rate of change in resistance in the connection pattern portion 7 is significantly reduced. However, this is not practical when the magnetoresistive element is used as a sensor.
磁性体金属薄膜の材質は、特に限定されるものではないが、特に磁性体金属薄膜がＮｉ及びＦｅを含有しているスパッタリング膜により形成されているのが好ましい。そしてＮｉ及びＦｅを含有しているスパッタリング膜の場合、ＮｉとＦｅの含有割合は、７９：２１〜８２：１８であることが好ましい。 The material of the magnetic metal thin film is not particularly limited, but it is particularly preferable that the magnetic metal thin film is formed of a sputtering film containing Ni and Fe. And in the case of the sputtering film | membrane containing Ni and Fe, it is preferable that the content rate of Ni and Fe is 79: 21-82: 18.
また基板は、絶縁性を有していればよいが、基板としてＳｉ基板を用いる場合には、Ｓｉ基板と磁性体金属薄膜との間には、絶縁性の膜を形成するのが好ましい。 The substrate only needs to have insulating properties. However, when a Si substrate is used as the substrate, it is preferable to form an insulating film between the Si substrate and the magnetic metal thin film.
本発明によれば、線状パターン部及び連結パターン部の厚みが４５ｎｍ以下である場合に、連結パターン部の幅寸法Ｄ３を、Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１の関係と、Ｄ３≧（２×Ｄ２）の関係とを満たすように定めたことにより、連結パターン部における抵抗値変化分を小さくして、連結パターン部の存在の影響を低減できる。 According to the present invention, when the thickness of the linear pattern portion and the connection pattern portion is 45 nm or less, the width dimension D3 of the connection pattern portion is set such that D3> D2> D1 and D3 ≧ (2 × D2). By determining to satisfy the relationship, it is possible to reduce the change in resistance value in the connection pattern portion and reduce the influence of the presence of the connection pattern portion.
１ 強磁性体金属薄膜パターン
３ 基板
５ 線状パターン部
７ 連結パターン部
８ 磁性体金属薄膜
９ 電極
１０ パッド部
１１ 保護膜
１３ 電磁石
１５ 電流計
１７ 電圧計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ferromagnetic metal thin film pattern 3 Substrate 5 Linear pattern part 7 Connection pattern part 8 Magnetic metal thin film 9 Electrode 10 Pad part 11 Protective film 13 Electromagnet 15 Ammeter 17 Voltmeter
Claims (5)
これら線状パターン部の延長として前記基板上に前記強磁性体金属薄膜と同一の強磁性体薄膜で形成され且つ共に同じ長さを有し、前記複数の線状パターン部の互いに隣接するものの端部同士を互い違いに連結する複数の連結パターン部とを備えて全体としてミアンダ形状の強磁性体金属薄膜パターンを構成する磁気抵抗素子であって、
前記強磁性体金属薄膜の膜厚が４５ｎｍ以下であり、
隣り合う二本の線状パターン部間の間隔寸法Ｄ１が一定であり、
前記線状パターン部が延びる方向と直交する方向の線幅寸法Ｄ２が一定であり、
前記連結パターン部の前記線状パターン部が延びる方向の線幅寸法Ｄ３が一定であり、
前記寸法Ｄ１、Ｄ２及びＤ３が、Ｄ３＞Ｄ２＞Ｄ１の関係と、Ｄ３≧（２×Ｄ２）の関係とを満たすように定められていることを特徴とする磁気抵抗素子。 A plurality of linear pattern portions arranged in parallel to each other on the substrate and formed of a ferromagnetic metal thin film and having the same length,
As an extension of the linear pattern portions, the ends of the plurality of linear pattern portions formed of the same ferromagnetic thin film as the ferromagnetic metal thin film and having the same length are adjacent to each other. A magnetoresistive element comprising a plurality of connection pattern portions for alternately connecting portions to each other and constituting a meander-shaped ferromagnetic metal thin film pattern,
The ferromagnetic metal thin film has a thickness of 45 nm or less,
An interval dimension D1 between two adjacent linear pattern portions is constant,
The line width dimension D2 in the direction orthogonal to the direction in which the linear pattern portion extends is constant,
The line width dimension D3 in the direction in which the linear pattern portion of the connection pattern portion extends is constant,
The magnetoresistive element characterized in that the dimensions D1, D2, and D3 are determined so as to satisfy a relationship of D3>D2> D1 and a relationship of D3 ≧ (2 × D2).
前記Ｄ３が、１２μｍ以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子。 D1 is 2.5 μm or less,
The magnetoresistive element according to claim 1, wherein D3 is 12 μm or more.
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2013
- 2013-05-27 JP JP2013111297A patent/JP2014229880A/en active Pending
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