JP2019002715A - 磁気センサ及び磁気センサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、制御層を用いない場合に比べて、薄膜磁石が面内方向に磁気異方性を生じやすい磁気センサなどを提供する。
そして、制御層は、薄膜磁石の両磁極を結ぶ方向に沿って設けられた溝を有する非磁性の基板上に配置されていることを特徴とすることができる。このようにすることで、薄膜磁石を構成する硬磁性体の配向の制御がより容易になる。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、第1の実施の形態が適用される磁気センサ1の一例を説明する図である。図1(a)は、平面図、図1(b)は、図1(a)のIB−IB線での断面図である。
図1(b)に示すように、第1の実施の形態が適用される磁気センサ1は、硬磁性体(硬磁性体層103)で構成された薄膜磁石20と、薄膜磁石20に対向して設けられ、軟磁性体(軟磁性体層105)を含んで構成されて磁場(外部磁場)の変化を感受する感受部30と、薄膜磁石20の磁気異方性が膜の面内方向に発現するように制御する制御層102を備える。制御層102は、薄膜磁石20に対して、感受部30が設けられた側と反対側に設けられている。なお、本明細書においては、薄膜磁石20を構成する層、ここでは硬磁性体層103を( )内に表記する。他の場合も同様である。
密着層101は、基板10に対する制御層102の密着性を向上させる。密着層101としては、Cr又はNiを含む合金を用いるのがよい。Cr又はNiを含む合金としては、CrTi、CrTa、NiTa等が挙げられる。密着層101の厚さは、例えば5nm〜50nmである。なお、基板10に対する制御層102の密着性に問題がなければ、密着層101を設けることを要しない。なお、本明細書においては、合金の組成比は、特に示していない。以下同様である。
ヨーク40を設けることにより、薄膜磁石20から発生する磁束がヨーク40を介して感受部30(感受素子31)にバイアス磁界として作用する。ヨーク40によって、薄膜磁石20からの磁束の漏れが減り、感受部30(感受素子31)に対して効率的にバイアス磁界が掛けられる。この薄膜磁石20によって、磁界を発生させるためのコイルを設けることを要しない。よって、磁気センサ1の省電力化及び小型化を図ることができる。
次に磁気センサ1の製造方法の一例を説明する。
図2は、磁気センサ1の製造方法の一例を説明する図である。図2(a)〜(g)は、磁気センサ1の製造方法における工程を示す。なお、図2(a)〜(g)は、代表的な工程であって、図2(a)〜(g)の順に進む。図2(a)〜(g)は、図1(b)の断面図に対応する。
ここで、制御層102を形成する工程が制御層形成工程の一例である。
ここで、硬磁性体層103を形成する工程及びリフトオフにより硬磁性体層103により薄膜磁石20を形成する工程が薄膜磁石形成工程の一例である。なお、薄膜磁石形成工程には、後述する着磁の工程を含むとしてもよい。
ここで、軟磁性体層105を形成する工程、リフトオフにより軟磁性体層105で構成された感受素子31を形成する工程、及び、接続部材32及び電極パッド33を形成する工程が、感受部形成工程の一例である。なお、感受部形成工程には、後述する一軸磁気異方性を付与する工程を含むとしてもよい。
このようにして、磁気センサ1が製造される。
第2の実施の形態が適用される磁気センサ2では、感受部30における感受素子31が、間に反磁界抑制層を挟んで設けられた二つの軟磁性体層で構成されている。以下では、第1の実施の形態と異なる部分を主に説明し、同様の部分は同じ符号を付して説明を省略する。
図3は、第2の実施の形態が適用される磁気センサ2の一例を説明する図である。図3(a)は、平面図、図3(b)は、図3(a)のIIIB−IIIB線での断面図である。
第1の実施の形態が適用される磁気センサ1とは、感受部30が異なる。
図4は、磁気センサ2の製造方法の一例を説明する図である。図4(d)〜(j)は、磁気センサ2の製造方法における工程を示す。なお、図4(d)〜(j)は、第1の実施の形態における磁気センサ1の製造方法を示す図2(c)の後の工程を示し、図4(d)〜(j)の順に進む。図4(d)〜(j)は、図3(b)に示す断面図に対応する。つまり、磁気センサ2の製造方法は、磁気センサ1の製造方法と、図2(a)〜(c)に示した部分が共通する。
図4(e)に示すように、基板10上に、Co合金の下層軟磁性体層108a、Ru又はRu合金の反磁界抑制層108b及びCo合金の上層軟磁性体層108cを成膜(堆積)する。
そして、図4(h)に示すように、ヨーク40を構成する軟磁性体層109をスパッタリング法などで成膜(堆積)する。
第3の実施の形態が適用される磁気センサ3は、感受部30が第2の実施の形態と同様であって、ヨーク40が、間に反磁界抑制層を挟んで設けられた二つの軟磁性体層で構成されている。以下では、第2の実施の形態と異なる部分を主に説明し、同様の部分は同じ符号を付して説明を省略する。
図5は、第3の実施の形態が適用される磁気センサ3の一例を説明する図である。図5(a)は、平面図、図5(b)は、図5(a)のVB−VB線での断面図である。
第2の実施の形態が適用される磁気センサ3とは、ヨーク40(ヨーク40a、40b)が異なる。
図5は、第3の実施の形態が適用される磁気センサ3の一例を説明する図である。図5(a)は、平面図、図5(b)は、図5(a)のVB−VB線での断面図である。
第2の実施の形態が適用される磁気センサ2とは、ヨーク40(ヨーク40a、40b)が異なる。
Claims (10)
- 硬磁性体で構成され、面内方向に磁気異方性を有する薄膜磁石と、
軟磁性体で構成されるとともに、前記薄膜磁石に対向して配置され、長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向が当該薄膜磁石の発生する磁束が透過する方向であって、当該長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁場の変化を感受する感受素子を備える感受部と、
前記薄膜磁石に対して、前記感受素子が設けられた側の反対側に配置され、当該薄膜磁石の磁気異方性を面内方向に制御する制御層と、
を備える磁気センサ。 - 前記制御層がbcc構造であり、前記薄膜磁石を構成する前記硬磁性体がhcp構造であり、当該硬磁性体は、当該制御層のbcc構造上に結晶成長して、hcp構造のc軸が面内に配向していることを特徴とする請求項1に記載の磁気センサ。
- 前記制御層は、Cr、Mo若しくはW又はそれらを含む合金であることを特徴とする請求項1又は2に記載の磁気センサ。
- 前記制御層は、前記薄膜磁石の両磁極を結ぶ方向に沿って設けられた溝を有する非磁性の基板上に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記基板と前記制御層との間に、当該制御層の当該基板に対する密着性を向上させる密着層を備えることを特徴とする請求項4に記載の磁気センサ。
- 前記感受部の前記感受素子は、Ru又はRu合金から構成される反磁界抑制層を挟んで反強磁性結合した複数の軟磁性体層から構成されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記感受部は、並列に配置された複数の前記感受素子を備え、複数の当該感受素子が導電体で構成された接続部材にて直列接続されて構成されていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 前記薄膜磁石の磁極から、前記感受部における前記感受素子の前記長手方向の端部に対向するように設けられ、当該薄膜磁石の発生する磁束が当該感受素子を当該長手方向に透過するように誘導するヨークを備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 非磁性の基板上に、当該基板上に形成される硬磁性体層の磁気異方性を面内方向に制御する制御層を形成する制御層形成工程と、
前記制御層上に、当該制御層により磁気異方性が面内方向に制御された前記硬磁性体層を形成し、当該硬磁性体層により薄膜磁石を形成する薄膜磁石形成工程と、
絶縁層を挟んで前記硬磁性体層に対向するように軟磁性体層を形成し、前記薄膜磁石の発生する磁束が透過する方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有する感受素子を備える感受部を形成する感受部形成工程と、
を含む、磁気センサの製造方法。 - 前記制御層形成工程における前記基板が、前記薄膜磁石の両磁極を結ぶ方向に沿って溝が形成された基板であることを特徴とする請求項9に記載の磁気センサの製造方法。
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