JP2015227866A - Magnetic field sensor and manufacturing method therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission-line thin-film magnetic field sensor which no longer requires approximately 12 hours of sputtering film deposition work that was conventionally required for laminating approximately 6 μm of an SrTiO thin film constituting a sensor element, and which offers a sensor element size that is reduced to the order of several millimeters square.SOLUTION: A sensor element of the present invention has an SrTiO thin film with a modified thickness, or 50% of the conventional thickness, but offers magnetic field sensitivity that is approximately 95% of conventional sensors. Compact size and high sensitivity for the sensor element was achieved by re-examining overall size and thickness of a magnetic thin film and thickness of the SrTiO thin film constituting the sensor element and reviewing a pattern shape of transmission lines.

Description

本発明は、薄膜磁界センサの膜構造と製造方法に関するものである。   The present invention relates to a film structure and a manufacturing method of a thin film magnetic field sensor.

高度情報化の急速な進展にともない、携帯電子機器、コンピュータ、情報通信機器、医療機器やメカトロニクス機器などで、機器の小形化・軽量化、インテリジェント化が進められており、これらの磁界センサの用途はモータ等の制御、非破壊検査、方位センサ、生体磁気計測等、多岐にわたっている。   With the rapid advancement of advanced information technology, miniaturization, weight reduction, and intelligentization of devices are being promoted in portable electronic devices, computers, information communication devices, medical devices and mechatronics devices. Covers a variety of fields such as motor control, non-destructive inspection, direction sensor, biomagnetic measurement, and the like.

伝送線路構造を有し、磁性体に高周波キャリア電流を通電し、さらに外部磁界を印加した場合に磁界の関数として透磁率、表皮効果が変化し、その結果、抵抗、インダクタンスおよびインピーダンスが変化する現象を利用した薄膜磁界センサが開発されている。 Phenomenon that has a transmission line structure, the magnetic permeability and skin effect change as a function of the magnetic field when a high-frequency carrier current is passed through the magnetic material and an external magnetic field is applied, resulting in changes in resistance, inductance, and impedance A thin-film magnetic field sensor utilizing the above has been developed.

発明者はバルクのセラミック基板を用いて伝送線路型薄膜磁界センサを開発した(非特許文献1)。また本センサは集積化可能であることから様々な用途へ適用可能である。高感度磁界センサまた誘電体薄膜としてSrTiO薄膜(チタン酸ストロンチウム)を用いることで数GHzのキャリアの波長短縮効果を利用した薄膜磁界センサを開発した。(非特許文献2)これらを用いて、従来においては超伝導量子干渉磁束計(SQUID)でのみ可能であった心磁界等の生体磁気計測を室温動作の薄膜磁界センサとして始めて実現した。 The inventor has developed a transmission line type thin film magnetic field sensor using a bulk ceramic substrate (Non-Patent Document 1). Since this sensor can be integrated, it can be applied to various applications. A high-sensitivity magnetic field sensor and a thin-film magnetic field sensor utilizing the effect of shortening the wavelength of a carrier of several GHz have been developed by using a SrTiO thin film (strontium titanate) as a dielectric thin film. (Non-patent document 2) Using these, biomagnetic measurement such as a cardiac magnetic field, which was conventionally possible only with a superconducting quantum interference magnetic flux meter (SQUID), was realized for the first time as a thin-film magnetic field sensor operating at room temperature.

小島 健, 佐藤弘二, 薮上 信, 小澤哲也, 小林伸聖, 荒井賢一,”高誘電率基板を用いた伝送線路型薄膜磁界センサの高感度化”,Journal of the Magnetics Society of Japan Vol. 35, No. 3, pp. 277-280 (2011).Ken Kojima, Koji Sato, Shin Sasagami, Tetsuya Ozawa, Shinki Kobayashi, Kenichi Arai, “High Sensitivity of Transmission Line Type Thin Film Magnetic Field Sensor Using High Dielectric Constant Substrate”, Journal of the Magnetics Society of Japan Vol. 35 , No. 3, pp. 277-280 (2011). 植竹宏明, 薮上 信, 齋藤芳則, 千葉智章, 小澤哲也, 小林伸聖, 荒井賢一,“誘電体薄膜を用いた伝送線路型薄膜磁界センサの高感度化”,電気学会マグネティックス研究会,MAG-13-055 (2013).Hiroaki Uetake, Shin Nobugami, Yoshinori Saito, Tomoaki Chiba, Tetsuya Ozawa, Nobuaki Kobayashi, Kenichi Arai, “High-sensitivity transmission line type thin film magnetic field sensor using dielectric thin film”, IEEJ Magnetics Study Group, MAG -13-055 (2013). S. Yabukami, K. Kato, T. Ozawa, N. Kobayashi, K.I. Arai Coplanar Line Thin Film Sensor and Measurement of MCG without Magnetic Shielding Journal of the Magnetics Society of Japan Vol.38, No. 2-1, pp. 25-28 (2014).S. Yabukami, K. Kato, T. Ozawa, N. Kobayashi, KI Arai Coplanar Line Thin Film Sensor and Measurement of MCG without Magnetic Shielding Journal of the Magnetics Society of Japan Vol.38, No. 2-1, pp. 25 -28 (2014).

非特許文献2においては、SrTiO薄膜を約6ミクロン積層することでキャリア信号の波長短縮効果により高感度な磁界感度(100degree/Oe以上)を得ることができたが、6ミクロンのSrTiO薄膜を成膜するためには約12時間のスパッタが必要であり、時間的あるいはコストの観点から課題であった。また長時間のスパッタにより薄膜自身の熱的劣化により作製したセンサ素子の特性が劣化する点も課題であった。 In Non-Patent Document 2, high-sensitivity magnetic field sensitivity (100 degrees / Oe or more) was obtained by laminating about 6 microns of SrTiO thin film due to the effect of shortening the wavelength of the carrier signal, but a 6 micron SrTiO thin film was formed. Sputtering for about 12 hours is necessary to form a film, which is a problem from the viewpoint of time or cost. Another problem is that the characteristics of the sensor element produced by thermal degradation of the thin film itself deteriorate due to long-time sputtering.

また、非特許文献2において示されたセンサ素子では、磁性体として用いた磁性薄膜の寸法は、18.2mm×1.15mmであった。より高い空間分解能が必用とされる用途や生体内部に挿入して計測する用途としては、小型化が不十分である。 In the sensor element shown in Non-Patent Document 2, the dimension of the magnetic thin film used as the magnetic body was 18.2 mm × 1.15 mm. Miniaturization is insufficient for applications where higher spatial resolution is required or for insertion into a living body for measurement.

上記解題を解決するために、SrTiO薄膜の膜厚を様々に変化させてセンサを作製し、センサの感度を評価し、SrTiOの膜厚と感度との定量的な関係を明かにし、SrTiO薄膜の膜厚を6μm厚の50%の膜厚(3 mm)にすれば6μm厚に比較して磁界検出感度は約95%であり、33%の膜厚(2μm)であれば、磁界検出感度は約85%を維持出来た。   In order to solve the above-mentioned problem, the thickness of the SrTiO thin film was changed in various ways to produce a sensor, the sensitivity of the sensor was evaluated, and the quantitative relationship between the thickness of the SrTiO and the sensitivity was clarified. If the film thickness is 50% of the 6 μm thickness (3 mm), the magnetic field detection sensitivity is about 95% compared to the 6 μm thickness, and if the film thickness is 33% (2 μm), the magnetic field detection sensitivity is About 85% could be maintained.

さらにまた、センサ素子の小型化のために、SrTiO薄膜の膜厚の他に、磁性薄膜の外形寸法、膜厚、またコプレーナ線路のパターンを試作水準に加えて検討した。この結果、非特許文献2で示されたセンサ素子の磁性体薄膜面積の約1/2から約1/20の面積を有するセンサ素子で、100degree/Oe以上の高感度な磁界感度を実現することが出来た。   Furthermore, in order to reduce the size of the sensor element, in addition to the film thickness of the SrTiO thin film, the external dimensions and film thickness of the magnetic thin film, and the pattern of the coplanar line were examined in addition to the prototype level. As a result, a high sensitivity magnetic field sensitivity of 100 degrees / Oe or more can be realized with a sensor element having an area of about 1/2 to about 1/20 of the magnetic thin film area of the sensor element shown in Non-Patent Document 2. Was made.

比較的薄いSrTiO薄膜でほぼ同程度の磁界検出感度が得られることから、12時間程度の長時間スパッタによる熱的劣化、長時間スパッタ、高コスト等の問題が解決された。また、センサ素子の構成要素をなす各薄膜の形状や膜厚、パターンの関係について有用な知見が得られ、小型磁界センサの設計指針が明らかに成って来た。小型で、高感度な伝送線路型磁界センサの大量生産に寄与することが出来る。   Since a relatively thin magnetic field detection sensitivity can be obtained with a relatively thin SrTiO thin film, problems such as thermal deterioration due to long-time sputtering for about 12 hours, long-time sputtering, and high cost have been solved. In addition, useful knowledge about the relationship between the shape, film thickness, and pattern of each thin film constituting the sensor element has been obtained, and the design guidelines for the small magnetic field sensor have been clarified. It is possible to contribute to mass production of a small and highly sensitive transmission line type magnetic field sensor.

実施例1に係るセンサの構造(平面図)Structure (plan view) of the sensor according to the first embodiment 実施例1に係るセンサの構造(断面図)Structure of sensor according to embodiment 1 (cross-sectional view) 実施例1に係るセンサ素子の製造方法を示すフローチャート5 is a flowchart illustrating a method for manufacturing the sensor element according to the first embodiment. 実施例1に係る測定方法の構成図Configuration diagram of measurement method according to Example 1 実施例1に係る磁界に対する位相変化Phase change with respect to magnetic field according to Example 1 実施例1に係る周波数に対する位相変化Phase change with respect to frequency according to the first embodiment 実施例1に係る磁界に対するゲイン変化Gain change with respect to magnetic field according to Embodiment 1 実施例1に係る周波数に対するゲイン変化Gain change with respect to frequency according to the first embodiment 実施例1に係るSrTiO薄膜とSiO薄膜のゲインおよび磁界感度の比較Comparison of gain and magnetic field sensitivity of SrTiO thin film and SiO 2 thin film according to Example 1 実施例1に係るSrTiO薄膜とSiO薄膜の電気長比較Comparison of electrical length of SrTiO thin film and SiO 2 thin film according to Example 1 実施例1に係るSrTiO薄膜の膜厚に対するゲインおよび磁界感度Gain and magnetic field sensitivity with respect to film thickness of SrTiO thin film according to Example 1 実施例1に係るSrTiO薄膜の膜厚に対する磁界感度Magnetic field sensitivity to the film thickness of the SrTiO thin film according to Example 1 実施例2に係るセンサ素子の構造(平面図)Structure (plan view) of sensor element according to embodiment 2 実施例2に係るセンサ素子の構造(断面図)Structure of sensor element according to Example 2 (cross-sectional view) 実施例2に係るセンサ素子の磁界に対する位相の変化Phase change with respect to magnetic field of sensor element according to embodiment 2 実施例2に係るセンサ素子の磁界に対するゲインの変化Change of gain with respect to magnetic field of sensor element according to embodiment 2 実施例2に係るアモルファスCoNbZr薄膜の膜厚変化に対する位相変化Phase change with respect to film thickness change of amorphous CoNbZr thin film according to Example 2 実施例2に係るアモルファスCoNbZr薄膜の膜厚変化に対するゲイン変化Gain change with respect to film thickness change of amorphous CoNbZr thin film according to Example 2 実施例2に係るアモルファスCoNbZr薄膜の膜厚変化に対する最大の位相感度を与える直流磁界の変化Change in DC magnetic field that gives maximum phase sensitivity to change in film thickness of amorphous CoNbZr thin film according to Example 2 実施例2に係るアモルファスCoNbZr薄膜の膜厚変化に対する最大の位相感度を与えるキャリア周波数の変化Change in carrier frequency giving maximum phase sensitivity to change in film thickness of amorphous CoNbZr thin film according to Example 2 実施例2の変形例に係るミアンダ型コプレーナ線路のパタンーBを説明する図The figure explaining pattern B of the meander type coplanar line concerning the modification of Example 2 実施例2の変形例に係るミアンダ型コプレーナ線路のパターンCを説明する図The figure explaining the pattern C of the meander type coplanar line which concerns on the modification of Example 2. FIG.

本発明の実施の形態として実施例を、以下に順に説明する。まず、実施例1について、図1〜図12に基づいて説明する。
図1は試作したセンサ素子11の構造を示したものである。本センサは誘電体薄膜の波長短縮効果を利用して磁界に対する大きな位相変化を得ることを意図したものである。図2は、図1のAB断面を示す。センサ素子11は、ガラス基板5の表面に構成され、Cu(銅)薄膜3(下地はCr(クロム)薄膜4)による直線コプレーナ線路13、SrTiO薄膜1、アモルファスCoNbZr(コバルトニオブジルコニウム)薄膜2からなる。
Examples of the present invention will be described below in order. First, Example 1 is demonstrated based on FIGS.
FIG. 1 shows the structure of a prototype sensor element 11. This sensor is intended to obtain a large phase change with respect to the magnetic field by utilizing the wavelength shortening effect of the dielectric thin film. FIG. 2 shows an AB cross section of FIG. The sensor element 11 is configured on the surface of the glass substrate 5, and includes a linear coplanar line 13, a SrTiO thin film 1, and an amorphous CoNbZr (cobalt niobium zirconium) thin film 2 made of a Cu (copper) thin film 3 (underlying a Cr (chromium) thin film 4). Become.

アモルファスCoNbZr薄膜2は、その寸法を10.2mm×1.15mmとした。
磁性体薄膜の面積比では、非特許文献2の該面積に比較して56%に縮小したものである。また、直線コプレーナ線路13は、特性インピーダンスが約50Ωとなるように,導体幅を300μm、隣接導体間隔を50μmとした。さらに、SrTiO薄膜1は、その膜厚を0.5μmから6μmとした。これは誘電体を厚膜化することでコプレーナ線路13の実効的誘電率を高めることを意図したためである。
The amorphous CoNbZr thin film 2 had a size of 10.2 mm × 1.15 mm.
The area ratio of the magnetic thin film is reduced to 56% compared with the area of Non-Patent Document 2. The linear coplanar line 13 has a conductor width of 300 μm and an adjacent conductor interval of 50 μm so that the characteristic impedance is about 50Ω. Furthermore, the film thickness of the SrTiO thin film 1 was set to 0.5 μm to 6 μm. This is because the effective dielectric constant of the coplanar line 13 is intended to be increased by increasing the thickness of the dielectric.

図3は、センサ素子11の製造方法を示すフローチャートである。センサ素子11はガラス基板5の表面にリフトオフプロセスにより積層した。以下に、このフローチャートに基づいて、製造方法を説明する。
まず、ガラス基板5を洗浄する(S1、ここでSはステップの略とした。以下同様)。本実施例では、厚みが1mmで、約25mm角のカリガラスを準備し、無リン石鹸液及び有機溶剤で洗浄した。
FIG. 3 is a flowchart showing a method for manufacturing the sensor element 11. The sensor element 11 was laminated on the surface of the glass substrate 5 by a lift-off process. Below, a manufacturing method is demonstrated based on this flowchart.
First, the glass substrate 5 is cleaned (S1, where S is an abbreviation for a step, and so on). In this example, a potash glass having a thickness of 1 mm and a square of about 25 mm was prepared and washed with a phosphorus-free soap solution and an organic solvent.

続いて、磁性膜用のレジストパターンをガラス基板5の表面に形成する(S2)。本例では、基板中に10個の磁性膜用のレジストパターンを配置した。レジストは、ネガレジストを用いた。
次に、磁性膜を成膜する(S3)。ここでは、アモルファスCoNbZr薄膜2をRFスパッタ法(高周波スパッタ法)によりパワー200W、Arガス圧20mTorrで膜厚5μm成膜した。
成膜後、レジスト剥離を実施する(S4)。アセトン溶液中に浸漬後、不要な膜を剥離し、磁性膜のパターンを得た。
Subsequently, a resist pattern for the magnetic film is formed on the surface of the glass substrate 5 (S2). In this example, ten resist patterns for the magnetic film are arranged in the substrate. A negative resist was used as the resist.
Next, a magnetic film is formed (S3). Here, an amorphous CoNbZr thin film 2 was formed by RF sputtering (high frequency sputtering) with a power of 200 W and an Ar gas pressure of 20 mTorr and a film thickness of 5 μm.
After film formation, resist stripping is performed (S4). After immersion in an acetone solution, an unnecessary film was peeled off to obtain a magnetic film pattern.

次に、磁界中熱処理を行う(S5)。熱処理の条件として、回転磁界中熱処理を400 ℃で2 時間後,静磁界中熱処理を200℃で1時間とした。磁界強度は0.3Tに設定した。これにより、3Oe程度の弱い一軸磁気異方性をコプレーナ線路の幅方向へ付与した。必要に応じて、この段階で、磁性膜の特性をモニタンリング出来る。尚、本ステップの静磁界熱処理は省略可能である。 Next, heat treatment in a magnetic field is performed (S5). The heat treatment conditions were as follows: heat treatment in a rotating magnetic field at 400 ° C. for 2 hours, and heat treatment in a static magnetic field at 200 ° C. for 1 hour. The magnetic field strength was set to 0.3T. As a result, a weak uniaxial magnetic anisotropy of about 3 Oe was imparted in the width direction of the coplanar line. If necessary, the characteristics of the magnetic film can be monitored at this stage. The static magnetic field heat treatment in this step can be omitted.

続いて、絶縁層として強誘電体膜であるSrTiO膜を成膜する(S6)。本実施例では、RFスパッタにより成膜した。スパッタ条件はArガス圧20mTorr、パワー180W、基板加熱機構の設定温度は130 ℃とした。なお、本実施例では、SrTiO薄膜1を基板全体に成膜した。 Subsequently, an SrTiO film, which is a ferroelectric film, is formed as an insulating layer (S6). In this example, the film was formed by RF sputtering. The sputtering conditions were an Ar gas pressure of 20 mTorr, a power of 180 W, and a substrate heating mechanism set temperature of 130 ° C. In this example, the SrTiO thin film 1 was formed on the entire substrate.

次に、コプレーナ線路作成用のレジストパターンを形成する(S7)。レジストは、S2と同一のネガレジストを用いた。
続いて、導電性薄膜を形成する(S8)。ここでは、膜の密着性向上のため下地として、Crを用いた。Cr薄膜4を0.2μmの厚さにRFスパッタで形成した後、連続して、RFスパッタでCu薄膜3を約4μm成膜した。
次に、レジスト剥離を実施する(S9)。ここでは、アセトン溶液に浸漬後、不要な膜を剥離し、コプレーナ線路13のパターンを得た。
Next, a resist pattern for creating a coplanar line is formed (S7). The resist used was the same negative resist as S2.
Subsequently, a conductive thin film is formed (S8). Here, Cr was used as a base for improving the adhesion of the film. After the Cr thin film 4 was formed to a thickness of 0.2 μm by RF sputtering, the Cu thin film 3 was continuously formed by RF sputtering to a thickness of about 4 μm.
Next, resist stripping is performed (S9). Here, after dipping in an acetone solution, an unnecessary film was peeled off to obtain a pattern of the coplanar line 13.

続いて、基板の磁界中熱処理を行う(S10)。熱処理の条件として、回転磁界中熱処理を320℃で2時間、静磁界中熱処理を200℃で1時間とし、磁界強度は0.3Tに設定した。本磁界中熱処理の目的は、磁性膜成膜後に実施されるSrTiO薄膜1の形成(S6)と導電性薄膜形成(S8)が、磁場中で実施されることで受ける影響を取り去り、再度、0.3Tの磁界強度で最終的に一軸異方性を付与することである。更に、320℃の温度で熱処理を実施することで、コプレーナ線路13を形成する下地のCr薄膜4と上層のCu薄膜3が拡散して、CrとCuの界面に合金層が形成されることで両者の密着性を向上させる効果を併せ持っている。   Subsequently, the substrate is heat-treated in a magnetic field (S10). The heat treatment conditions were as follows: heat treatment in a rotating magnetic field at 320 ° C. for 2 hours, heat treatment in a static magnetic field at 200 ° C. for 1 hour, and the magnetic field strength set to 0.3T. The purpose of the heat treatment in the magnetic field is to remove the influence that the formation of the SrTiO thin film 1 (S6) and the formation of the conductive thin film (S8) performed after the magnetic film formation is performed in the magnetic field, and again 0 Finally, uniaxial anisotropy is imparted with a magnetic field strength of 3T. Furthermore, by performing heat treatment at a temperature of 320 ° C., the underlying Cr thin film 4 and the upper Cu thin film 3 forming the coplanar line 13 are diffused, and an alloy layer is formed at the Cr / Cu interface. It has the effect of improving the adhesion between the two.

次に、複数の磁界センサ11が形成されたガラス基板を、所定の寸法に切断する(S11)。ここでは、ダイサーを用いて、15mm×2mmの外形寸法に切断した。これにより、約25mm角のガラス基板から10個の磁界センサ11を得たことになる。 Next, the glass substrate on which the plurality of magnetic field sensors 11 are formed is cut into a predetermined dimension (S11). Here, it cut | disconnected to the external dimension of 15 mm x 2 mm using the dicer. As a result, ten magnetic field sensors 11 were obtained from a glass substrate of about 25 mm square.

以上がセンサ素子11の基本的な製造方法であるが、ガラス基板5の材質及び諸寸法、コプレーナ線路13の材質や形成方法は適宜選択可能である。例えば、ガラスはソーダライムガラスであっても良い。本製造方法で示された400℃の熱処理温度にも十分な強度を有し、また、熱膨張係数もカリガラスと近似している。   The above is the basic manufacturing method of the sensor element 11, but the material and dimensions of the glass substrate 5 and the material and forming method of the coplanar line 13 can be selected as appropriate. For example, the glass may be soda lime glass. It has sufficient strength even at the heat treatment temperature of 400 ° C. shown in this production method, and the thermal expansion coefficient is close to that of potash glass.

コプレーナ線路13は、Cu表面の上にメッキ法によりニッケル下地金メッキを実施することができる。また、RFスパッタ法により、Cu薄膜3を形成後に、真空を破ることなく、連続してCrとAu(金)薄膜を成膜することができる。これらの方法により、コプレーナ線路13の酸化を防止し、後述するウエハプローブとの接触抵抗を低減できる。   The coplanar line 13 can be subjected to nickel base gold plating on the Cu surface by a plating method. Moreover, after forming the Cu thin film 3 by RF sputtering, a Cr and Au (gold) thin film can be continuously formed without breaking the vacuum. By these methods, oxidation of the coplanar line 13 can be prevented, and contact resistance with a wafer probe to be described later can be reduced.

また、コプレーナ線路13は、印刷法で形成することも可能である。印刷法では、配線材料として導電率の優れた銀等を選択することが出来る。また、印刷法では、膜厚の厚膜化が容易であり、センサ素子11のゲインの向上を計ることが出来る。   Further, the coplanar line 13 can be formed by a printing method. In the printing method, silver or the like having excellent conductivity can be selected as the wiring material. Moreover, in the printing method, it is easy to increase the film thickness, and the gain of the sensor element 11 can be improved.

尚、SrTiO薄膜1の比誘電率は、別途の実験により31程度であった。これは、終端開放のコプレーナ線路のインピーダンスを測定し,有限要素法による電界解析結果を対応させることで得た値である。
また、誘電体の波長短縮効果を比較するために,SrTiO薄膜1の代わりにSiO薄膜(厚み2μm)を用いた同一寸法センサを上記フローチャートによって作成した。
The relative dielectric constant of the SrTiO thin film 1 was about 31 by a separate experiment. This is a value obtained by measuring the impedance of the open-ended coplanar line and matching the electric field analysis result by the finite element method.
Further, in order to compare the wavelength shortening effect of the dielectric, the same size sensor using the SiO 2 thin film (thickness 2 μm) instead of the SrTiO thin film 1 was prepared by the above flowchart.

図4はネットワークアナライザ6によるセンサ素子11の位相差測定方法を表した図である。センサ素子11をヘルムホルツコイル10の中央に配置し,センサ素子11の電極にはウエハプローブ(ピコプローブ製40−GSG−150)を電気的に接触させ,同軸ケーブル9を介してネットワークアナライザ6(HP8752A)と接続した。直流電源12(アドバンテスト製 R6243) を用いてセンサ素子11の磁性薄膜であるアモルファスCoNbZr薄膜2の磁化困難軸方向へ直流磁界を加えて,静的に変化させた。ネットワークアナライザ6の透過係数(S21)の振幅および位相差を磁界変化に応じて測定した。 FIG. 4 is a diagram showing a method of measuring the phase difference of the sensor element 11 by the network analyzer 6. The sensor element 11 is arranged at the center of the Helmholtz coil 10, a wafer probe (Picoprobe 40-GSG-150) is brought into electrical contact with the electrode of the sensor element 11, and the network analyzer 6 (HP8752A) is connected via the coaxial cable 9. ). A DC magnetic field was applied in the direction of the hard axis of the amorphous CoNbZr thin film 2 which is a magnetic thin film of the sensor element 11 using a DC power supply 12 (R6243 manufactured by Advantest) to change it statically. The amplitude and phase difference of the transmission coefficient (S 21 ) of the network analyzer 6 were measured according to changes in the magnetic field.

ネットワークアナライザ6と直流電源12はパソコン8を介してGP−IB7で制御した。ネットワークアナライザ6の周波数範囲は0.3MHzから3GHzまで変化させた。バンド幅は3kHz、平均化回数は16回,周波数点は200点とした。各バイアス磁界において0.3MHz〜3GHzまでを周波数スキャンして,保存した。以下に測定結果を示す。 The network analyzer 6 and the DC power source 12 were controlled by the GP-IB 7 via the personal computer 8. The frequency range of the network analyzer 6 was changed from 0.3 MHz to 3 GHz. The bandwidth was 3 kHz, the number of averaging was 16 times, and the frequency point was 200 points. A frequency scan from 0.3 MHz to 3 GHz was performed for each bias magnetic field and stored. The measurement results are shown below.

図5〜図8は試作した図1の寸法のセンサ素子11について印加磁界に対するセンサのキャリアの位相変化および振幅の測定結果の一例である。図5は磁界に対する位相の変化を示す。横軸は印加した直流磁界であり、3Oe付近において,キャリア周波数約2.1GHz付近で位相変化が最大となった。その傾きは心磁界計測等への適用上の目安としている100degree/Oeを超えて、120degree/Oe の値を得た。図6は、周波数に対する位相変化を示す。周波数が増加するにつれて位相変化も大きくなる。 5 to 8 show examples of measurement results of the phase change and amplitude of the sensor carrier with respect to the applied magnetic field for the sensor element 11 having the dimensions shown in FIG. FIG. 5 shows the phase change with respect to the magnetic field. The abscissa represents the applied DC magnetic field, and the phase change became maximum near the carrier frequency of about 2.1 GHz in the vicinity of 3 Oe. The inclination exceeded 100 degrees / Oe, which is a standard for application to the measurement of cardiac magnetic fields, and a value of 120 degrees / Oe was obtained. FIG. 6 shows the phase change with respect to frequency. The phase change increases as the frequency increases.

図7は磁界に対するゲイン変化を示している。3Oe付近において、振幅の減衰は-26dB程度となっている。この値は、信号処理回路として接続するDual Mixer Time Difference (DTMD)法においてノイズ増大によるSN比の悪化が顕在化する−40dBを上回った。健常者心磁界等を計測することを前提にすると,位相変化感度は100degree/Oe 以上で,キャリアの減衰が−40dB以内であることが必要であり,ここではこの値をクリアすることを目安とした。図8は、周波数に対するゲインの変化を示す。ゲインは周波数の増加とともに劣化する。 FIG. 7 shows the gain change with respect to the magnetic field. In the vicinity of 3 Oe, the amplitude attenuation is about -26 dB. This value exceeded -40 dB, at which the deterioration of the S / N ratio due to an increase in noise became apparent in the Dual Mixer Time Difference (DTMD) method connected as a signal processing circuit. Assuming measurement of the healthy person's cardiac magnetic field, etc., the phase change sensitivity must be 100 degrees / Oe or more, and the carrier attenuation must be within -40 dB. did. FIG. 8 shows a change in gain with respect to frequency. Gain degrades with increasing frequency.

図9は位相変化感度と減衰量についてSiO薄膜を用いた場合について比較したものである。SrTiO薄膜1を用いた位相変化感度では,SiO薄膜を用いたセンサに対して平均で約1.6倍の位相変化感度の向上が見られた。 FIG. 9 is a comparison of the phase change sensitivity and attenuation when the SiO 2 thin film is used. In the phase change sensitivity using the SrTiO thin film 1, the average phase change sensitivity was improved by about 1.6 times that of the sensor using the SiO 2 thin film.

図10はSrTiO薄膜1とSiOの電気長を比較したものである。磁界を印加しなかった場合の位相の周波数依存性について、SiO薄膜を用いて作成した磁界センサと比較した。SrTiO薄膜1を用いた場合の位相は、SiO薄膜の位相よりも約20%波長短縮効果が得られた。 FIG. 10 compares the electrical lengths of the SrTiO thin film 1 and SiO 2 . The frequency dependence of the phase when no magnetic field was applied was compared with a magnetic field sensor made using a SiO 2 thin film. When the SrTiO thin film 1 was used, the phase shortened by about 20% compared to the phase of the SiO 2 thin film.

図11および図12はSrTiO薄膜1の膜厚を0.5μm〜6μmと変化させた際のゲインと磁界検出感度を表したものである。シンボルは10個のサンプルの測定結果の平均値で、エラーバーは標準偏差を表している。SrTiO薄膜1の膜厚が6μmの場合に比較して、50%の膜厚(3μm)で磁界検出感度は約95%、33%の膜厚(2μm)で磁界検出感度は約85%であった。6μm厚のスパッタ時間は約12時間であり、感度をあまり劣化させずに、成膜時間を低減させることが可能であることがわかった。 11 and 12 show the gain and magnetic field detection sensitivity when the thickness of the SrTiO thin film 1 is changed from 0.5 μm to 6 μm. The symbol is an average value of the measurement results of 10 samples, and the error bar represents the standard deviation. Compared with the case where the film thickness of the SrTiO thin film 1 is 6 μm, the magnetic field detection sensitivity is about 95% when the film thickness is 50% (3 μm), and the magnetic field detection sensitivity is about 85% when the film thickness is 33% (2 μm). It was. The sputtering time of 6 μm thickness is about 12 hours, and it has been found that the film formation time can be reduced without significantly degrading the sensitivity.

続いて実施例2について、図13から図19を援用して説明する。実施例1で示したアモルファスCoNbZr薄膜の外形寸法は、10.2mm×1.15mmであった。実施例2では、小型化を目的として、この外形寸法を縮小した例を示す。
図13は、センサ素子31を示す。図14は、図13のAB断面を示す。センサ素子31は、ガラス基板25の表面に構成され、Cu薄膜23(下地はCr薄膜24)によるミアンダ型コプレーナ線路26、SrTiO薄膜21、アモルファスCoNbZr薄膜22からなる。
Next, Example 2 will be described with reference to FIGS. The external dimensions of the amorphous CoNbZr thin film shown in Example 1 were 10.2 mm × 1.15 mm. Example 2 shows an example in which the outer dimensions are reduced for the purpose of downsizing.
FIG. 13 shows the sensor element 31. FIG. 14 shows an AB cross section of FIG. The sensor element 31 is formed on the surface of the glass substrate 25 and is composed of a meander type coplanar line 26, a SrTiO thin film 21, and an amorphous CoNbZr thin film 22 made of a Cu thin film 23 (underlying is a Cr thin film 24).

アモルファスCoNbZr薄膜22の外形寸法を表1に示した。ここでは磁化容易軸方向の寸法を5水準に変化させ、困難軸方向の寸法は1mmに固定した。最少寸法は、水準1の0.95mm×1.0mmであり、最大寸法は、水準5の2.45mm×1.0mmである。また、各水準におけるアモルファスCoNbZr薄膜22の面積と、非特許文献2の該薄膜の面積との比を、表1の面積比の欄に示した。水準5では、11.7%(約1/8)に縮小、また水準1では、4.5%(約1/22)に縮小している。   The external dimensions of the amorphous CoNbZr thin film 22 are shown in Table 1. Here, the dimension in the easy axis direction was changed to 5 levels, and the dimension in the hard axis direction was fixed at 1 mm. The minimum dimension is 0.95 mm × 1.0 mm of level 1 and the maximum dimension is 2.45 mm × 1.0 mm of level 5. Further, the ratio of the area of the amorphous CoNbZr thin film 22 at each level and the area of the thin film of Non-Patent Document 2 is shown in the area ratio column of Table 1. At level 5, it is reduced to 11.7% (about 1/8), and at level 1, it is reduced to 4.5% (about 1/22).

Figure 2015227866
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また、ミアンダ型コプレーナ線路26は、図14に示す様に、信号線の導体幅を110μm、アース線の導体幅を50μm、隣接導体間隔を20μm、信号線の中心間隔を300μmとした。隣り合うアース線同士は50μmの間隔である。この隣り合うアース線同士の間隔が0μm、すなわちアース線同士が隙間なく接近して接触しているパターンは、後述する実施例2の変形例2及び変形例3で議論する。以下、該アース線同士の間隔が50μmのミアンダ型コプレーナ線路26のパターンをパターンAとした。実施例2で示されるセンサ素子は、すべてパターンAのミアンダ型コプレーナ線路である。   As shown in FIG. 14, the meander type coplanar line 26 has a signal line conductor width of 110 μm, a ground line conductor width of 50 μm, an adjacent conductor interval of 20 μm, and a signal line center interval of 300 μm. Adjacent ground wires are spaced 50 μm apart. The spacing between the adjacent ground wires is 0 μm, that is, the pattern in which the ground wires are in close contact with each other with no gap will be discussed in Modification 2 and Modification 3 of Example 2 described later. Hereinafter, the pattern of the meander type coplanar line 26 in which the distance between the ground wires is 50 μm is referred to as a pattern A. The sensor elements shown in Example 2 are all pattern A meander type coplanar lines.

アモルファスCoNbZr薄膜22の外形寸法の各水準に対応するミアンダ型コプレーナ線路26の数(ライン数)は表1示す様に、水準に応じて、それぞれ3、4、5、6、8となっている。図13を用いて水準5の場合を説明すると、8本のミアンダラインは300μmの等間隔で配置されている。そして、ミアンダラインの1本目と8本目の中心から、それぞれ125μmの位置にアース線の外側が配置されている。従って、伝送線路の幅は、2350μm(125×2+300×7=2350)に設計されてる。水準5の磁性膜の幅方向寸法は2450μmであり、磁性体の両端50μmが伝送線路の外側となっている。
表2に、本実施例とこれに続く各変形例の場合の条件を一覧にして示した。表2の各項目の詳細は各実施例で説明するが、線路のパターンとは、ミアンダ型コプレーナ線路26のパターンことである。
As shown in Table 1, the number of meander type coplanar lines 26 (number of lines) corresponding to each level of the external dimensions of the amorphous CoNbZr thin film 22 is 3, 4, 5, 6, and 8, respectively. . The case of level 5 will be described with reference to FIG. 13. Eight meander lines are arranged at equal intervals of 300 μm. The outside of the ground wire is disposed at a position of 125 μm from the center of the first and eighth meander lines. Therefore, the width of the transmission line is designed to be 2350 μm (125 × 2 + 300 × 7 = 2350). The width direction dimension of the magnetic film of level 5 is 2450 μm, and both ends of the magnetic body are 50 μm outside the transmission line.
Table 2 shows a list of conditions in the case of the present embodiment and the subsequent modifications. Details of each item in Table 2 will be described in each embodiment. The line pattern is a pattern of the meander type coplanar line 26.

Figure 2015227866
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以下に、図13及び図14に示したセンサ素子の製造方法を、フローチャートに従って、簡潔に記載する。製造方法は、構成膜の外形寸法、厚み、パターン、熱処理条件等を除き、基本の流れは図3に示した実施例1の製造方法に示すフローチャートに従う。
まずガラス基板25の洗浄を行う(S1)。本実施例においても、ガラス基板25の寸法は実施例1と同じく、厚みが1mmで、約25mm角のカリガラスを用いた。続いて、ガラス基板25の裏面全体にCu薄膜23(下地はCr薄膜24)をRFスパッタにより成膜した。膜厚は2μmとした。成膜後に熱処理を実施した。本薄膜は、製造プロセスにおいて、ガラス基板25の裏面の温度を均一にして、ガラス基板面内の温度分布をできるだけ抑制する意図で設けられたものである。ただし、図面表示は省略した。
Below, the manufacturing method of the sensor element shown in FIG.13 and FIG.14 is described briefly according to a flowchart. The manufacturing method is based on the flowchart shown in the manufacturing method of Example 1 shown in FIG. 3 except for the outer dimensions, thickness, pattern, heat treatment conditions, etc. of the constituent films.
First, the glass substrate 25 is cleaned (S1). Also in the present example, the glass substrate 25 was the same size as in Example 1, and a potash glass having a thickness of 1 mm and approximately 25 mm square was used. Subsequently, a Cu thin film 23 (the base is a Cr thin film 24) was formed on the entire back surface of the glass substrate 25 by RF sputtering. The film thickness was 2 μm. Heat treatment was performed after film formation. This thin film is provided with the intention of making the temperature of the back surface of the glass substrate 25 uniform in the manufacturing process and suppressing the temperature distribution in the glass substrate surface as much as possible. However, the drawing display was omitted.

続いて、磁性薄膜用のレジストパターンをガラス基板25の表面に形成し(S2),その後、磁性膜を成膜する(S3)。ここでは、アモルファスCoNbZr薄膜22は、RFスパッタ法により、パワー200W,Arガス圧5mTorrで成膜した。膜厚は、0.3μmから2μmの範囲で7水準、すなわち、0.3μm、0.5μm、0.75μm、1.0μm、1.25μm、1.5μm、2.0μmである。ここでは、実施例1の場合のアモルファスCoNbZr薄膜(5μm)に比較して薄い膜厚が選択されている、これは、形状異方性を考慮したことによる。アモルファスCoNbZr薄膜の外形寸法の縮小に伴って厚みを減少させて、反磁界が大きくなることを抑制した。その後、レジスト剥離(S4)を実施した。   Subsequently, a resist pattern for the magnetic thin film is formed on the surface of the glass substrate 25 (S2), and then a magnetic film is formed (S3). Here, the amorphous CoNbZr thin film 22 was formed by RF sputtering at a power of 200 W and an Ar gas pressure of 5 mTorr. The film thickness ranges from 0.3 μm to 2 μm in 7 levels, that is, 0.3 μm, 0.5 μm, 0.75 μm, 1.0 μm, 1.25 μm, 1.5 μm, and 2.0 μm. Here, a thin film thickness is selected as compared with the amorphous CoNbZr thin film (5 μm) in the case of Example 1, and this is because the shape anisotropy is taken into consideration. The thickness was reduced as the outer dimension of the amorphous CoNbZr thin film was reduced, and the demagnetizing field was prevented from increasing. Thereafter, resist stripping (S4) was performed.

続いて磁界中熱処理を行う(S5)。回転磁界熱処理は、300℃で2時間、静磁界中熱処理は200℃で1時間とした。磁界強度は0.3Tに設定した。これにより、弱い一軸異方性を付与した。   Subsequently, heat treatment in a magnetic field is performed (S5). The rotary magnetic field heat treatment was performed at 300 ° C. for 2 hours, and the static magnetic field heat treatment was performed at 200 ° C. for 1 hour. The magnetic field strength was set to 0.3T. This imparted weak uniaxial anisotropy.

続いて、絶縁層として強誘電体薄膜であるSrTiO薄膜21を成膜する(S6)。本実施例では、RFスパッタにより成膜した。スパッタ条件はArガス圧20mTorr、パワー200W、基板加熱温度は160℃とした。本実施例では、アモルファスCoNbZr22のどの膜厚水準においても、SrTiO薄膜21は厚み3μmで、一定とした。   Subsequently, a SrTiO thin film 21 which is a ferroelectric thin film is formed as an insulating layer (S6). In this example, the film was formed by RF sputtering. The sputtering conditions were an Ar gas pressure of 20 mTorr, a power of 200 W, and a substrate heating temperature of 160 ° C. In this embodiment, the SrTiO thin film 21 has a thickness of 3 μm and is constant at any film thickness level of the amorphous CoNbZr22.

次に、コプレーナ線路26作成用のレジストパターンを形成(S7)した後、導電性薄膜を形成(S8)する。RFスパッタ法により、Cu薄膜23を2μm、下地のCr薄膜24は0.1μm成膜した。続いて、レジスト剥離(S8)を行う。   Next, after forming a resist pattern for forming the coplanar line 26 (S7), a conductive thin film is formed (S8). An RF sputtering method was used to form a Cu thin film 23 of 2 μm and an underlying Cr thin film 24 of 0.1 μm. Subsequently, resist stripping (S8) is performed.

次に、基板の磁界中熱処理を行い(S10)、最終的に一軸異方性を付与する。熱処理条件は、回転磁界中熱処理は300℃2時間、静磁界熱処理は200℃1時間とした。ガラス基板の切断(S11)は、説明を省略する。   Next, the substrate is heat-treated in a magnetic field (S10), and finally uniaxial anisotropy is imparted. The heat treatment conditions were as follows: heat treatment in a rotating magnetic field at 300 ° C. for 2 hours, and static magnetic field heat treatment at 200 ° C. for 1 hour. The description of the cutting of the glass substrate (S11) is omitted.

計測方法は実施例1と同様であるが、ネットワークアナライザ6はHP8722ESを用い、周波数範囲は10MHzから10GHzまで変化させた。実施例1では磁界印加用ヘルムホルツコイルを使用したが、実施例2ではウエハプローブの操作性をより妨げない観点から、下部から磁界を印加できる電磁石を用いた。   The measurement method is the same as in Example 1, but the network analyzer 6 used HP8722ES, and the frequency range was changed from 10 MHz to 10 GHz. In Example 1, a Helmholtz coil for applying a magnetic field was used, but in Example 2, an electromagnet capable of applying a magnetic field from below was used from the viewpoint of not hindering the operability of the wafer probe.

図15は、アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚が0.75μmの場合の磁界に対する位相の変化を示す図である。また、図16は該膜厚の場合の磁界に対するゲイン変化を示した図である。図15において、7Oe付近において,キャリア周波数約3.65GHz付近で位相変化が最大の値となった。その値は、30.2degree/Oeである。一方、ゲインは、図16が示す様に、印加磁界の増加とともに減少し、7Oe付近において、約−15dBとなった。   FIG. 15 is a diagram showing a change in phase with respect to the magnetic field when the thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22 is 0.75 μm. FIG. 16 is a diagram showing a gain change with respect to the magnetic field in the case of the film thickness. In FIG. 15, the phase change becomes the maximum value near the carrier frequency of about 3.65 GHz in the vicinity of 7 Oe. Its value is 30.2 degrees / Oe. On the other hand, as shown in FIG. 16, the gain decreased as the applied magnetic field increased, and became about −15 dB in the vicinity of 7 Oe.

図17は、アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚変化に対する位相変化の値である。アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚の7水準、すなわち、0.3μm、0.5μm、0.75μm、1.0μm、1.25μm、1.5μm及び2.0μmに対するそれぞれ6個のセンサ素子の位相変化の平均値と標準偏差(エラーバー表示)を示した。黒丸はミアンダライン数が8の場合、白抜きの丸はミアンダライン数が6の場合を示している。尚、以下の図18、19、20の横軸、センサ個数、シンボル等の表示方法も本図と同一である。   FIG. 17 shows the phase change value with respect to the film thickness change of the amorphous CoNbZr thin film 22. Phase change of six sensor elements for seven levels of the thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22, that is, 0.3 μm, 0.5 μm, 0.75 μm, 1.0 μm, 1.25 μm, 1.5 μm and 2.0 μm The average value and standard deviation (error bar display) were shown. A black circle indicates a case where the number of meander lines is eight, and a white circle indicates a case where the number of meander lines is six. The display method of the horizontal axis, the number of sensors, symbols and the like in FIGS.

図17では、ミアンダライン数が多い方が位相変化量もわずかに大きい傾向を示しているが、コプレーナ線路の長さが長いことが寄与していると思われる。アモルファスCoNbZr薄膜22の厚みが0.5μmから1.0μm範囲では、位相変化の最大値が25degree/Oeを超えている。該膜厚が0.3μmの場合は、ミアンダライン数が8の場合において、位相変化の最大値は20degree/Oeを超えた値を得ているが、0.5μmから1.0μmの範囲での値に及ばない。すなわち、アモルファスCoNbZr薄膜22が薄いと、磁性体としての磁化量が不足し、感度が不十分となるものと思われる。従って、アモルファスCoNbZr薄膜22には一定以上の体積が必要である。 In FIG. 17, the larger the meander line number, the more the phase change amount tends to be slightly larger, but it seems that the longer coplanar line length contributes. When the thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22 is in the range of 0.5 μm to 1.0 μm, the maximum value of the phase change exceeds 25 degrees / Oe. When the film thickness is 0.3 μm, the maximum value of the phase change exceeds 20 degrees / Oe when the number of meander lines is 8, but in the range of 0.5 μm to 1.0 μm. Not worth the value. That is, if the amorphous CoNbZr thin film 22 is thin, it is considered that the amount of magnetization as a magnetic material is insufficient and the sensitivity is insufficient. Therefore, the amorphous CoNbZr thin film 22 needs to have a certain volume or more.

一方、アモルファスCoNbZr膜厚22が2μmの場合では、ミアンダライン数が8の場合も、位相変化の最大値は約13degree/Oeであった。また、詳しくは述べないが、予備的に行ったアモルファスCoNbZr薄膜22の厚みが実施例1と同一の5μmのセンサ素子においては、位相変化の最大値は数degree/Oeの値に留まっていた。これは、該膜厚を厚くすることで、反磁界が大きくなることによる。以上から、センサ素子の小型化の為には、アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚範囲を適切に選択する必要がある。 On the other hand, when the amorphous CoNbZr film thickness 22 is 2 μm, even when the meander line number is 8, the maximum value of the phase change is about 13 degrees / Oe. Although not described in detail, the maximum value of the phase change remained at a value of several degrees / Oe in the 5 μm sensor element having the same thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22 as that of the first embodiment. This is because the demagnetizing field is increased by increasing the film thickness. From the above, it is necessary to appropriately select the film thickness range of the amorphous CoNbZr thin film 22 in order to reduce the size of the sensor element.

図18には、アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚変化に対するゲインを示した。ここで、ゲインは、図16に示したように、最大の位相感度を与えるときの減衰量である。ゲインは、アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚が増加するに従って劣化する。例えば、同図において、ミアンダライン数が6の場合は、アモルファスCoNbZr薄膜22の厚みが0.5μmでは、約−9.5dBであるが、膜厚が1.0μmでは約−15dB、膜厚が2.0μmでは、約−22dBに低下する。これは、磁性膜の膜厚が増加するに従って渦電流損失が増加することによる。   In FIG. 18, the gain with respect to the film thickness change of the amorphous CoNbZr thin film 22 is shown. Here, the gain is an attenuation amount when giving the maximum phase sensitivity, as shown in FIG. The gain deteriorates as the film thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22 increases. For example, in the figure, when the meander line number is 6, when the thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22 is 0.5 μm, it is about −9.5 dB, but when the film thickness is 1.0 μm, it is about −15 dB. At 2.0 μm, it decreases to about −22 dB. This is because eddy current loss increases as the thickness of the magnetic film increases.

ミアンダライン数が8の場合のゲインは、アモルファスCoNbZr薄膜22の厚みが0.5μmでは、−11.5dBであるが、膜厚が1.0μmでは−20dB、膜厚が2.0μmでは、約−30dBに低下した。ミアンダライン数が6の場合に比較すると、ゲインは低下するが、これはミアンダライン数の増加によって線路長が相対的に長くなり、伝送線路の抵抗値が増加することが要因である。   The gain when the number of meander lines is 8 is −11.5 dB when the thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22 is 0.5 μm, but is −20 dB when the film thickness is 1.0 μm, and about -20 dB when the film thickness is 2.0 μm. Reduced to -30 dB. Compared with the case where the number of meander lines is 6, the gain decreases, but this is because the line length becomes relatively long due to the increase in the number of meander lines and the resistance value of the transmission line increases.

続いて、最大の位相感度を与える直流磁界の値を図19に示した。最大の位相感度を与える直流磁界の値は、アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚の増加とともに直線的に増加している。また、標準偏差の値は小さな数値となった。例えば、ミアンダライン数が8の場合、アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚が0.3μmの時に、本直流磁界は約3Oeであり、膜厚が0.5μmの時に4.2Oeであり、膜厚が1.0μmでは9.0Oeになり、膜厚が2.0μmでは15.6Oeに増加した。本磁界の値は、ミアンダライン数が6の場合も大きくずれることはなかった。   Subsequently, the value of the DC magnetic field that gives the maximum phase sensitivity is shown in FIG. The value of the DC magnetic field that gives the maximum phase sensitivity increases linearly as the film thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22 increases. The standard deviation value was a small value. For example, when the meander line number is 8, when the film thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22 is 0.3 μm, the direct current magnetic field is about 3 Oe, and when the film thickness is 0.5 μm, it is 4.2 Oe. When the film thickness was 2.0 μm, it increased to 15.6 Oe at 1.0 μm. The value of this magnetic field did not deviate greatly even when the number of meander lines was six.

一般的に、本直流磁界はアモルファスCoNbZr薄膜22の容易軸方向に沿った透磁率に対応している。前述のように、回転磁界中熱処理(S11)における静磁界温度は、どのサンプルにおいても200℃で一定であった。従って、アモルファスCoNbZr薄膜22の異方性磁界の大きさは殆んど同じであると思われる。それ故、アモリファスCoNbZr薄膜22の膜厚が厚い場合は、反磁界の影響が大きくなるために、最大の位相感度を与える直流磁界の値も大きくなると思われる。 Generally, this direct current magnetic field corresponds to the magnetic permeability along the easy axis direction of the amorphous CoNbZr thin film 22. As described above, the static magnetic field temperature in the heat treatment in the rotating magnetic field (S11) was constant at 200 ° C. in all samples. Therefore, the magnitude of the anisotropic magnetic field of the amorphous CoNbZr thin film 22 seems to be almost the same. Therefore, when the film thickness of the Amorphous CoNbZr thin film 22 is large, the influence of the demagnetizing field is increased, and therefore the value of the DC magnetic field that gives the maximum phase sensitivity is also expected to increase.

図20は、アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚変化に対する最大の位相感度を与えるキャリア周波数を示す図である。本周波数は、アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚の増加に伴って増加している。具体的には、例えばミアンダライン数が8の場合、アモルファスCoNbZr薄膜22が0.3μmの時に約2.3GHz、膜厚が0.5μmの時に約3GHzであり、膜厚が1.0μmでは約4GHz、膜厚が2.0μmでは約5.4GHzに増加した。これは、膜厚が厚くなると反磁界が大きくなり、最大の位相感度を与える周波数が高周波化するためと思われる。 FIG. 20 is a diagram showing the carrier frequency that gives the maximum phase sensitivity to the change in film thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22. This frequency increases as the thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22 increases. Specifically, for example, when the number of meander lines is 8, it is about 2.3 GHz when the amorphous CoNbZr thin film 22 is 0.3 μm, about 3 GHz when the film thickness is 0.5 μm, and about 3 GHz when the film thickness is 1.0 μm. It increased to about 5.4 GHz at 4 GHz and a film thickness of 2.0 μm. This is presumably because the demagnetizing field increases as the film thickness increases, and the frequency that provides the maximum phase sensitivity increases.

本センサ素子では、前述した最大の位相感度を与える直流磁界の値が小さく、かつ、アモルファスCoNbZr薄膜22は、適切な膜厚で選択されることが望ましい。すなわち、アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚が薄くなると反磁界が小さくなることから、最大の位相感度を与える直流磁界は低減する一方、アモルファスCoNbZr薄膜22が薄すぎると、前述の様に磁性体としての磁化量が不足し、感度が不十分となるものと思われる。これらを勘案してセンサ素子の設計が必用である。 In this sensor element, it is desirable that the value of the direct-current magnetic field that gives the maximum phase sensitivity described above is small, and the amorphous CoNbZr thin film 22 is selected with an appropriate thickness. That is, as the film thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22 is reduced, the demagnetizing field is reduced. Therefore, the DC magnetic field that gives the maximum phase sensitivity is reduced. On the other hand, if the amorphous CoNbZr thin film 22 is too thin, It seems that the amount of magnetization is insufficient and the sensitivity is insufficient. Considering these, the sensor element must be designed.

次に、実施例2の変形例1を表3を援用して説明する。変形例1では、アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚は、実施例2において位相変化の値が大きかった1μmとした。一方、SrTiO薄膜21は、実施例2では3μmであったが、変形例1では1μmとした。ミアンダ型コプレーナ線路はパターンAである。変形例1によるセンサ素子31の製造方法は、上記の変更点を除いて、実施例2と同一である。作成したサンプルを実施例2と同一の方法で測定した。ミアンダライン数が8の場合の位相感度とゲインを表3に示す。表3には、参照値1として、アモルファスCoNbZr薄膜の膜厚は同じ1μmで、SrTiO薄膜21の膜厚が3μmの場合の数値を示した。尚、以下の各表において、実施例と参照値のサンプルのアモルファスCoNbZr薄膜の膜厚は同一である。   Next, Modification 1 of Example 2 will be described with reference to Table 3. In the first modification, the film thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22 was set to 1 μm, which had a large phase change value in the second example. On the other hand, the SrTiO thin film 21 was 3 μm in Example 2, but was 1 μm in Modification 1. The meander type coplanar line is pattern A. The manufacturing method of the sensor element 31 according to the first modification is the same as that in the second embodiment except for the above-described changes. The prepared sample was measured by the same method as in Example 2. Table 3 shows the phase sensitivity and gain when the number of meander lines is 8. Table 3 shows a numerical value when the amorphous CoNbZr thin film has the same thickness of 1 μm and the SrTiO thin film 21 has a thickness of 3 μm as the reference value 1. In each table below, the film thickness of the amorphous CoNbZr thin film of the sample of the example and the reference value is the same.

表3によれば、5個のサンプルの位相感度の平均値は、39.4degree/Oeであり、最高位相感度は、75.5degree/Oeであった。この最高位相感度の時のゲインは、−39.9dBであり、−40dB以内であった。表2には示されていないが、最高位相感度は、直流磁場は約9.0Oe付近で、キャリア周波数は約4.35GHzの条件で得られた。   According to Table 3, the average value of the phase sensitivity of the five samples was 39.4 degrees / Oe, and the maximum phase sensitivity was 75.5 degrees / Oe. The gain at the maximum phase sensitivity was −39.9 dB and within −40 dB. Although not shown in Table 2, the maximum phase sensitivity was obtained under the condition that the DC magnetic field was about 9.0 Oe and the carrier frequency was about 4.35 GHz.

一方、SrTiO薄膜21の厚みが3μmの膜厚を用いて作成された参照値1の6個サンプルの位相感度の平均値は26.9degree/Oeであり、最高位相感度は32.4degree/Oeであった。本実施例の両者の該数値ともに、参照値1の値を大きくを上回っている。SrTiOの膜厚を減じたことで、更に特性が向上したことを示している。これはコプレーナ線路26とアモルファスCoNbZr薄膜22が近接したことによる静電容量の増加および磁性薄膜の寄与分の増加によるものと考えられる。 On the other hand, the average value of the phase sensitivities of the six samples with the reference value 1 created using the SrTiO thin film 21 having a thickness of 3 μm is 26.9 degrees / Oe, and the maximum phase sensitivity is 32.4 degrees / Oe. there were. Both of the numerical values of the present example are larger than the value of the reference value 1. This shows that the characteristics were further improved by reducing the film thickness of SrTiO. This is considered to be due to an increase in capacitance due to the proximity of the coplanar line 26 and the amorphous CoNbZr thin film 22 and an increase in the contribution of the magnetic thin film.

Figure 2015227866
Figure 2015227866

続いて実施例2の変形例2を、図21及び表4から表6を援用して説明する。変形例2によるセンサ素子31では、アモルファスCoNbZr薄膜22の外形寸法は、表1に示した水準2、水準3及び水準5とし、該膜厚は、実施例2において位相変化の値が大きかった1μmまたは0.5μmとした。また、SrTiO薄膜21の厚みは、さらに減じて0.5μmとした。 Subsequently, Modification 2 of Example 2 will be described with reference to FIG. 21 and Tables 4 to 6. In the sensor element 31 according to the modified example 2, the outer dimensions of the amorphous CoNbZr thin film 22 are the level 2, the level 3 and the level 5 shown in Table 1, and the film thickness is 1 μm where the value of the phase change is large in the example 2. Alternatively, the thickness was set to 0.5 μm. Further, the thickness of the SrTiO thin film 21 was further reduced to 0.5 μm.

次に、変形例2で使用するミアンダ型コプレーナ線路(以下、パターンBと称する)について、図20を用いて説明する。図21(a)は、後述する表4で示す水準3でミアンダライン数が5の場合のパターンBである。図面には、矩形状の磁性薄膜も示されている。ここで、破線で示される領域内のパターンは、前述したウエハプローブを接触させるプロービング領域である。同図(b)は対応するパターンAである。両者のパターンの違いは、プローブング領域の近傍を除いて、隣り合うアースラインの間隔が0μmか50μmであるかである。両差の4カ所の異なる部分に斜線を施したものが同図(c)である。パターンBのほうがアースの面積がより広い。 Next, a meander type coplanar line (hereinafter referred to as a pattern B) used in Modification 2 will be described with reference to FIG. FIG. 21A shows a pattern B in a case where the level 3 shown in Table 4 described later and the number of meander lines is 5. The drawing also shows a rectangular magnetic thin film. Here, the pattern in the area indicated by the broken line is a probing area where the wafer probe mentioned above is brought into contact. FIG. 4B shows a corresponding pattern A. The difference between the two patterns is whether the interval between adjacent ground lines is 0 μm or 50 μm except in the vicinity of the probing region. In FIG. 4C, the four different portions of the difference are hatched. Pattern B has a larger ground area.

変形例2のセンサ素子の製造方法は、実施例2での製造方法と前記変更点を除いて同一である。完成したサンプルを実施例2と同一の方法で測定した。アモルファスCoNbZr薄膜22の外形寸法が水準3で、該膜厚が1.0μm、ミアンダライン数が5の場合の結果を表4に示す。表4には、参照値2としてSrTiO薄膜21の膜厚が3μmの場合でコプレーナ線路がパターンA(実施例2)の数値と、参照値3として、SrTiO薄膜21膜厚が0.5μmで、ミアンダ型コプレーナ線路26はパターンAのサンプルの数値を示した。   The manufacturing method of the sensor element of the modification 2 is the same as the manufacturing method in the embodiment 2 except for the above changes. The completed sample was measured by the same method as in Example 2. Table 4 shows the results when the outer dimension of the amorphous CoNbZr thin film 22 is level 3, the film thickness is 1.0 μm, and the meander line number is 5. In Table 4, when the film thickness of the SrTiO thin film 21 is 3 μm as the reference value 2, the value of the coplanar line is pattern A (Example 2), and as the reference value 3, the film thickness of the SrTiO thin film 21 is 0.5 μm, The meander type coplanar line 26 represents the numerical value of the pattern A sample.

Figure 2015227866
Figure 2015227866

表4によれば、本実施例の6個のサンプルの位相感度の平均値は、66.5degree/Oeであり、最高位相感度は118.5degree/Oeであった。この最高位相感度の時のゲインは、−39.7dBであり、−40dB以内あった。表3には示されていないが、最高位相感度は、直流磁場は約6.3Oe付近で、キャリア周波数は約2.55GHzの条件で得られた。 According to Table 4, the average value of the phase sensitivity of the six samples of this example was 66.5 degrees / Oe, and the maximum phase sensitivity was 118.5 degrees / Oe. The gain at the maximum phase sensitivity was −39.7 dB, and was within −40 dB. Although not shown in Table 3, the maximum phase sensitivity was obtained under the condition that the DC magnetic field was about 6.3 Oe and the carrier frequency was about 2.55 GHz.

そして、参照値2では、位相感度の平均値は14.7degree/Oeで、最高位相感度は19.2degree/Oeであった。これらの数値を比較すると、本実施例は、位相感度の平均値及び最高位相感度ともの参照値2の数値を大きく上回っている。SrTiO薄膜21の膜厚を更に減じたことに加えて、ミアンダ型コプレーナ線路26のアース線のパターンを変更した効果が表れている。 For the reference value 2, the average value of the phase sensitivity was 14.7 degrees / Oe, and the maximum phase sensitivity was 19.2 degrees / Oe. Comparing these numerical values, the present embodiment greatly exceeds the numerical value of the reference value 2 for both the average value of the phase sensitivity and the maximum phase sensitivity. In addition to further reducing the film thickness of the SrTiO thin film 21, the effect of changing the ground wire pattern of the meander type coplanar line 26 appears.

一方、コプレーナ線路26はパターンAのままでSrTiO薄膜21の厚みのみを減じた参照値3では、サンプルの位相感度の平均値及び最高位相感度の値は、それぞれ25.2degree/Oe、39.8degree/Oeである。これらの数値は、ともに本実施例に及ばない。これより、ミアンダ型コプレーナ線路26のパターン形状は、センサ素子の特性に大きく影響するものと考えられる。 On the other hand, with the reference value 3 in which the coplanar line 26 is still the pattern A and only the thickness of the SrTiO thin film 21 is reduced, the average value of the phase sensitivity and the maximum phase sensitivity value of the sample are 25.2 degrees / Oe and 39.8 degrees, respectively. / Oe. Both of these numerical values do not reach the present embodiment. From this, it can be considered that the pattern shape of the meander type coplanar line 26 greatly affects the characteristics of the sensor element.

次に、アモルファスCoNbZr薄膜22の外形寸法が水準2で、該膜厚が1.0μm、ミアンダライン数が4の場合の結果を表5に示す。ここでは、参照値として、SrTiO薄膜21は同じ0.5μmで、ミアンダ型コプレーナ線路26はパターンAのサンプルの数値を示した。 Next, Table 5 shows the results when the outer dimension of the amorphous CoNbZr thin film 22 is level 2, the film thickness is 1.0 μm, and the meander line number is 4. Here, as a reference value, the SrTiO thin film 21 has the same value of 0.5 μm, and the meander type coplanar line 26 indicates the numerical value of the pattern A sample.

表5に示す本実施例では、位相感度の平均値は、72.2degree/Oeであり、最高位相感度は135.1degree/Oeであった。この最高位相感度の時のゲインは、−39.2dBであり、−40dB以内であった。表5には示されていないが、最高位相感度は、直流磁場は約8.4Oe付近で、キャリア周波数は約2.75GHzの条件で得られた。
一方、参照値4の位相感度の平均値と最高位相感度の値は、それぞれ18.9degree/Oe、23.5degree/Oeである。本実施例の数値は、位相感度の平均値及び最高位相感度ともに、参照値4に対して大幅に向上している。
In this example shown in Table 5, the average value of the phase sensitivity was 72.2 degrees / Oe, and the maximum phase sensitivity was 135.1 degrees / Oe. The gain at the maximum phase sensitivity was −39.2 dB and within −40 dB. Although not shown in Table 5, the highest phase sensitivity was obtained under the condition that the DC magnetic field was about 8.4 Oe and the carrier frequency was about 2.75 GHz.
On the other hand, the average value of the phase sensitivity and the value of the highest phase sensitivity of the reference value 4 are 18.9 degrees / Oe and 23.5 degrees / Oe, respectively. The numerical values of the present embodiment are greatly improved with respect to the reference value 4 in both the average value of phase sensitivity and the maximum phase sensitivity.

Figure 2015227866
Figure 2015227866

表4、表5で示した例は、アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚は1.0μmであった、該膜厚が0.5μmの場合を表6に示す。表6は、アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚が0.5μmで、ミアンダライン数が8の場合である。参照値5の値は、アモルファスCoNbZr薄膜が同じ0.5μmの膜厚で、SrTiO薄膜の膜厚が3μm(実施例2)の場合の数値である。表6によれば、4個のサンプルの位相感度の平均値は、75.1degree/Oeであり、最高位相感度は、129.1degree/Oeであった。この最高位相感度の時のゲインは、−38.6dBであり、−40dB以内であった。表5には示されていないが、最高位相感度は、直流磁場は約4.0Oe付近で、キャリア周波数は約1.75GHzの条件で得られた。 In the examples shown in Tables 4 and 5, the film thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22 was 1.0 μm, and Table 6 shows the case where the film thickness is 0.5 μm. Table 6 shows the case where the amorphous CoNbZr thin film 22 has a thickness of 0.5 μm and the number of meander lines is 8. The value of the reference value 5 is a numerical value when the amorphous CoNbZr thin film has the same thickness of 0.5 μm and the thickness of the SrTiO thin film is 3 μm (Example 2). According to Table 6, the average value of the phase sensitivity of the four samples was 75.1 degrees / Oe, and the maximum phase sensitivity was 129.1 degrees / Oe. The gain at the maximum phase sensitivity was −38.6 dB and within −40 dB. Although not shown in Table 5, the maximum phase sensitivity was obtained under the condition that the DC magnetic field was about 4.0 Oe and the carrier frequency was about 1.75 GHz.

一方、参照値5の位相感度の平均値と最高位相感度の値は、それぞれ22.6degree/Oe、26.6degree/Oeであった。アモルファスCoNbZr薄膜22が0.5μmの場合においても、位相感度の平均値及び最高位相感度ともに、参照値5を大きく上回っている。SrTiO薄膜21の膜厚を更に減じたこと、更にミアンダ型コプレーナ線路26のアース線のパターンを変更した効果がこの場合も表れている。 On the other hand, the average value of the phase sensitivity and the value of the maximum phase sensitivity of the reference value 5 were 22.6 degree / Oe and 26.6 degree / Oe, respectively. Even when the amorphous CoNbZr thin film 22 is 0.5 μm, both the average value and the maximum phase sensitivity of the phase sensitivity greatly exceed the reference value 5. The effect of further reducing the film thickness of the SrTiO thin film 21 and changing the pattern of the ground wire of the meander type coplanar line 26 is also shown in this case.

Figure 2015227866
Figure 2015227866

続いて実施例2の変形例3を、図22及び表7を援用して述べる。変形例3では、前記ミアンダ型コプレーナ線路26のパターン(パターンB)を更に変形させた場合について述べる。ここでは、これをパターンCと称する。本実施例で製作したセンサ素子は、アモルファスCoNbZr薄膜22の外形水準は水準1とした。すなわち、アモルファスCoNbZr薄膜22外形寸法は、0.95mm×1.0mmである。この寸法は、前述した様に、非特許文献2で示したセンサ素子の該薄膜の外形寸法に比較して、面積比で約4.5%に縮小したものである。アモルファスCoNbZr薄膜22の膜厚は、実施例2において位相変化の値が大きかった1μmとし、SrTiO薄膜21の厚みは0.5μmとした。 Subsequently, a third modification of the second embodiment will be described with reference to FIG. In Modified Example 3, a case where the pattern (pattern B) of the meander type coplanar line 26 is further modified will be described. Here, this is referred to as a pattern C. In the sensor element manufactured in this example, the outer shape level of the amorphous CoNbZr thin film 22 was set to level 1. That is, the outer dimension of the amorphous CoNbZr thin film 22 is 0.95 mm × 1.0 mm. As described above, this dimension is reduced to about 4.5% in terms of area compared to the outer dimension of the thin film of the sensor element shown in Non-Patent Document 2. The film thickness of the amorphous CoNbZr thin film 22 was 1 μm, which had a large phase change value in Example 2, and the thickness of the SrTiO thin film 21 was 0.5 μm.

本実施例で用いたミアンダ型コプレーナ線路26のパターンCを図22(a)に示す。ここで、図面の破線で囲まれたパターン領域は、プロービング領域である。同図(b)は、前述した変形例2の場合であるパターンBである。パターンBには、プロービング領域近傍のアース線に50μmの隙間が3カ所残されている。一方、パターンCは、この3カ所の隙間は無い。プロービング領域近傍のアース線同士の間隔も0μm、すなわちアース線同士が接触したパターンであり、より広いアース面積を有する。 The pattern C of the meander type coplanar line 26 used in this embodiment is shown in FIG. Here, a pattern area surrounded by a broken line in the drawing is a probing area. FIG. 5B shows a pattern B which is the case of the above-described modification example 2. In pattern B, three 50 μm gaps are left in the ground wire near the probing area. On the other hand, the pattern C does not have these three gaps. The distance between the ground wires in the vicinity of the probing region is also 0 μm, that is, a pattern in which the ground wires are in contact with each other and has a wider ground area.


本実施例での製造方法は、実施例2での製造方法と前記変更点を除いて同一である。完成したサンプルを実施例2と同一の方法で測定した。結果を表7に示す。ここでは、ミアンダ型コプレーナ線路26をパターンBとしたサンプルを参照値6とした。両者の違いは、コプレーナ線路26のパターンのみである。
表7によれば、本実施例の6個のサンプルの位相感度の平均値は、156.2degree/Oeであり、最高位相感度は、339.0degree/Oeであった。この最高位相感度の時のゲインは、−37.3dBであり、−40dB以内であった。表7には示されていないが、最高位相感度は、直流磁場は約7.7Oe付近で、キャリア周波数は約2.75GHzの条件で得られた。
.
The manufacturing method in this example is the same as the manufacturing method in Example 2 except for the above-described changes. The completed sample was measured by the same method as in Example 2. The results are shown in Table 7. Here, a sample in which the meander type coplanar line 26 is the pattern B is set as the reference value 6. The difference between them is only the pattern of the coplanar line 26.
According to Table 7, the average value of the phase sensitivity of the six samples of this example was 156.2 degrees / Oe, and the maximum phase sensitivity was 339.0 degrees / Oe. The gain at the maximum phase sensitivity was −37.3 dB and within −40 dB. Although not shown in Table 7, the maximum phase sensitivity was obtained under the condition that the DC magnetic field was about 7.7 Oe and the carrier frequency was about 2.75 GHz.

一方、参照値6の数値は、位相感度の平均値は63.5degree/Oeで最高位相感度は86.3degree/Oeとなった。参照値6の最高位相感度の数値も80を上回る数値であるが、本実施例では、平均値も100degree/Oeを超えており、ミアンダ型コプレーナ線路26のプロービング領域近傍のアース線のパターン変形が有効であったと言える。 On the other hand, as for the numerical value of the reference value 6, the average value of the phase sensitivity is 63.5 degrees / Oe, and the maximum phase sensitivity is 86.3 degrees / Oe. Although the numerical value of the maximum phase sensitivity of the reference value 6 is also a numerical value exceeding 80, in this embodiment, the average value also exceeds 100 degrees / Oe, and the pattern deformation of the ground wire near the probing region of the meander type coplanar line 26 is changed. It can be said that it was effective.

Figure 2015227866
Figure 2015227866

以上の実施例により、数mm角のアモルファスCoNbZr薄膜を磁性体として用いたセンサ素子において、センサの構成要素であるアモルファスCoNbZr薄膜の外形寸法及び膜厚と、誘電体材料であるSrTiO薄膜の膜厚と、伝送線路を構成するコプレーナ線路のパターンの形状を、適切に設定すことで、位相変化感度が100degree/Oe 以上で,キャリアの減衰が−40dB以内である実用的なセンサを供することが可能であることが示された。 According to the above embodiment, in the sensor element using the amorphous CoNbZr thin film of several mm square as the magnetic body, the outer dimensions and film thickness of the amorphous CoNbZr thin film that is a component of the sensor, and the film thickness of the SrTiO thin film that is the dielectric material. In addition, by appropriately setting the shape of the coplanar line pattern constituting the transmission line, it is possible to provide a practical sensor having a phase change sensitivity of 100 degrees / Oe or more and a carrier attenuation of -40 dB or less. It was shown that.

1、21 SrTiO薄膜
2、22 アモルファスCoNbZr薄膜
3、23 Cu薄膜
4、24 Cr薄膜
5、25 ガラス基板
6 ネットワークアナライザ
7 GP−IB
8 パソコン
9 同軸ケーブル
10 ヘルムホルツコイル
11、31 センサ
12 電源
13、26 コプレーナ線路




1, 21 SrTiO thin film 2, 22 Amorphous CoNbZr thin film 3, 23 Cu thin film 4, 24 Cr thin film 5, 25 Glass substrate 6 Network analyzer 7 GP-IB
8 PC 9 Coaxial cable 10 Helmholtz coil 11, 31 Sensor 12 Power supply 13, 26 Coplanar line




Claims (8)

絶縁基板上に誘電体薄膜を介して磁性薄膜とコプレーナ導体を積層する構造を有する磁界センサにおいて、前記誘電体薄膜の材質はチタン酸ストロンチウム(SrTiO)であり、その膜厚が6μm未満であることを特徴とする磁界センサ。 In a magnetic field sensor having a structure in which a magnetic thin film and a coplanar conductor are laminated on an insulating substrate via a dielectric thin film, the dielectric thin film is made of strontium titanate (SrTiO) and has a thickness of less than 6 μm. Magnetic field sensor characterized by. 請求項1記載の磁界センサであって、前記絶縁基板がガラスであり、かつ、磁性薄膜は、アモルファスCoNbZrであることを特徴とする磁界センサ。   2. The magnetic field sensor according to claim 1, wherein the insulating substrate is made of glass, and the magnetic thin film is amorphous CoNbZr. 請求項2記載の磁界センサであって、積層されるコプレーナ導体は、直線型またはミアンダ型であることを特徴とする磁界センサ。   3. The magnetic field sensor according to claim 2, wherein the laminated coplanar conductor is a linear type or a meander type. 請求項3記載の磁界センサであって、アモルファスCoNbZr膜の厚みが2μm以下であり、かつSrTiO薄膜の厚みが3μm以下であることを特徴とする磁界センサ。   4. The magnetic field sensor according to claim 3, wherein the amorphous CoNbZr film has a thickness of 2 [mu] m or less, and the SrTiO thin film has a thickness of 3 [mu] m or less. 請求項3記載の磁界センサであって、ミアンダ型コプレーナ線路を有し、隣接するミアンダラインのアース線同士は分離しない構造であることを特徴とする磁界センサ。   4. The magnetic field sensor according to claim 3, wherein the magnetic field sensor has a meander-type coplanar line, and has a structure in which ground wires of adjacent meander lines are not separated from each other. 請求項3記載の磁界センサであって、ミアンダ型コプレーナ線路を有し、隣接するミアンダラインのアース線は、パターンのプロービング領域の近傍を除いて、分離しない構造であることを特徴とする磁界センサ。   4. The magnetic field sensor according to claim 3, wherein said magnetic field sensor has a meander type coplanar line, and a ground wire of an adjacent meander line is not separated except in the vicinity of a probing region of a pattern. . 絶縁基板上に誘電体薄膜を介して磁性薄膜とコプレーナ導体を積層する構造を有する磁界センサの製造方法であって、
絶縁基板上に磁性薄膜を形成する工程と、
前記磁性膜上にSrTiOを6μm未満に形成する工程と、
前記SrTiO膜上にコプレーナ線路を形成する工程とを有することを特徴とする磁界センサの製造方法。
A method of manufacturing a magnetic field sensor having a structure in which a magnetic thin film and a coplanar conductor are laminated on an insulating substrate via a dielectric thin film,
Forming a magnetic thin film on an insulating substrate;
Forming SrTiO to be less than 6 μm on the magnetic film;
And a step of forming a coplanar line on the SrTiO film.
絶縁基板上に誘電体薄膜を介して磁性薄膜とコプレーナ導体を積層する構造を有する磁界センサの製造方法であって、
ガラス基板上にアモルファスCoNbZr薄膜をスパッタ法により形成する工程と、
前記アモルファスCoNbZr薄膜上にSrTiOを6μm未満にスパッタ法により形成する工程と、
前記SrTiO膜上にコプレーナ線路を形成する工程とを有することを特徴とする磁界センサの製造方法。



A method of manufacturing a magnetic field sensor having a structure in which a magnetic thin film and a coplanar conductor are laminated on an insulating substrate via a dielectric thin film,
Forming an amorphous CoNbZr thin film on a glass substrate by sputtering;
Forming SrTiO to be less than 6 μm on the amorphous CoNbZr thin film by sputtering;
And a step of forming a coplanar line on the SrTiO film.



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