JP2022510249A - 異常ホール効果を利用する磁気センサ、ホールセンサおよびホールセンサの製造方法 - Google Patents
異常ホール効果を利用する磁気センサ、ホールセンサおよびホールセンサの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
図2は、本発明の第1実施例に係る異常ホール効果を利用した磁気センサの断面図である。
DCマグネトロンスパッタリングを利用して磁気センサを製作する。チャンバー内の蒸着圧力は3mTorr~5mTorrに設定する。蒸着のためにそれぞれのターゲットを配置し、ガンパワー(gun power)を利用する。基板はSiO2であり、バッファ層としてはTaが使われ、下部非磁性金属層はPt材質であり、強磁性層はCoFeSiBであり、上部非磁性金属層は下部非磁性金属層と同一のPt材質である。Taターゲットに印加されるガンパワーは60W、Ptターゲットに印加されるガンパワーは60W、CoFeSiBターゲットに印加されるガンパワーは80Wである。
DCマグネトロンスパッタリングを利用して磁気センサを製作する。磁気センサ製作のためのチャンバー圧力、ターゲットに対するガンパワーは前記製造例1で説明されたものと同一である。ただし、下部非磁性金属層、強磁性層および上部非磁性金属層の厚さは固定し、バッファ層の厚さを変更して3個のサンプルを製作する。製作されたサンプルのバッファ層の厚さによる区分は表2の通りである。
DCマグネトロンスパッタリングを利用して磁気センサを製作する。磁気センサ製作のためのチャンバー圧力、ターゲットに対するガンパワーは前記製造例1で説明されたものと同一である。ただし、バッファ層、強磁性層および上部非磁性金属層の厚さは固定し、下部非磁性金属層の厚さを変更して3個のサンプルを製作する。製作されたサンプルのバッファ層の厚さによる区分は表3の通りである。
図13は、本発明の第2実施例に係る異常ホール効果を利用するホールセンサの平面図である。
DCマグネトロンスパッタリングを利用してホールセンサを製作する。チャンバー内の蒸着圧力は3mTorr~5mTorrに設定する。蒸着のためにそれぞれのターゲットを配置し、ガンパワー(gun power)を利用する。基板はSiO2であり、バッファ層ではTaが使われ、下部非磁性金属層はPt材質であり、強磁性層はCoFeSiBであり、上部非磁性金属層は下部非磁性金属層と同一のPt材質である。Taターゲットに印加されるガンパワーは60W、Ptターゲットに印加されるガンパワーは60W、CoFeSiBターゲットに印加されるガンパワーは80Wである。
Claims (29)
- 基板上に形成され、多結晶構造を有する下部非磁性金属層;
前記下部非磁性金属層上に形成され、印加される磁界によって異常ホール効果が発生する強磁性層;および
前記強磁性層上に形成され、多結晶構造を有する上部非磁性金属層を含む、異常ホール効果を利用する磁気センサ。 - 前記強磁性層は前記下部非磁性金属層または前記上部非磁性金属層が有する厚さ以上の厚さを有することを特徴とする、請求項1に記載の異常ホール効果を利用する磁気センサ。
- 前記強磁性層はCoFeSiBを含み、10Å~45Åの厚さを有することを特徴とする、請求項2に記載の異常ホール効果を利用する磁気センサ。
- 前記下部非磁性金属層または上部非磁性金属層はPtまたはPdを含むことを特徴とする、請求項2に記載の異常ホール効果を利用する磁気センサ。
- 前記下部非磁性金属層は前記上部非磁性金属層と同一材質でありPtを含むことを特徴とする、請求項4に記載の異常ホール効果を利用する磁気センサ。
- 前記強磁性層は
前記下部非磁性金属層と接する界面領域に形成され、垂直磁気異方性が優勢な第1容易軸誘導層;
前記上部非磁性金属層と接する界面領域に形成され、垂直磁気異方性が優勢な第2容易軸誘導層;および
前記第1容易軸誘導層および前記第2容易軸誘導層間に配置され、磁化の等方性が優勢なバルク層を含み、
前記第1容易軸誘導層、前記第2容易軸誘導層および前記バルク層は同一材質であることを特徴とする、請求項1に記載の異常ホール効果を利用する磁気センサ。 - 前記バルク層は前記第1容易軸誘導層または前記第2容易軸誘導層の垂直磁化による影響で前記強磁性層の垂直な方向の磁化容易軸を有することを特徴とする、請求項6に記載の異常ホール効果を利用する磁気センサ。
- 前記強磁性層の界面に垂直な方向に印加される磁界の強度に比例してホール電圧が形成されることを特徴とする、請求項6に記載の異常ホール効果を利用する磁気センサ。
- 前記基板と前記下部非磁性金属層間には前記下部非磁性金属層の多結晶構造の形成を誘導するためのバッファ層がさらに含まれることを特徴とする、請求項1に記載の異常ホール効果を利用する磁気センサ。
- 前記バッファ層は10Å~50Åの厚さを有することを特徴とする、請求項9に記載の異常ホール効果を利用する磁気センサ。
- 前記バッファ層はTa、RuまたはTiを含むことを特徴とする、請求項10に記載の異常ホール効果を利用する磁気センサ。
- 菱形の形状を有し、垂直に印加される磁界に対して異常ホール効果によるホール電圧を生成する感知領域;
前記感知領域の菱形の形状の頂点に一体に連結され、入力電流が印加され、ホール電圧が出力される電極配線部;および
前記電極配線部と一体に形成され、外部と電気的に連結されるパッド部を含むパッド部を含む、異常ホール効果を利用するホールセンサ。 - 前記感知領域は
基板上に形成された下部非磁性金属層;
前記下部非磁性金属層上に形成され、界面に垂直に印加される磁界によりホール電圧を生成するための強磁性層;および
前記強磁性層上に形成された上部非磁性金属層を含む、請求項12に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサ。 - 前記強磁性層はCoFeSiBを含み、下部非磁性金属層または上部非磁性金属層と接する界面での誘導された垂直磁気異方性によって界面に垂直な方向に磁化容易軸を有することを特徴とする、請求項13に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサ。
- 前記強磁性層は
前記下部非磁性金属層に接する界面から形成され、垂直磁気異方性が優れた第1容易軸誘導層;
前記第1容易軸誘導層上に形成され、磁化の等方性が優勢なバルク層;および
前記バルク層上に形成され、前記上部非磁性金属層に接する界面から形成され、前記上部非磁性金属層の磁気誘導によって垂直磁気異方性が優れた第2容易軸誘導層を含み、
前記第1容易軸誘導層、前記バルク層および前記第2容易軸誘導層は同一材質であることを特徴とする、請求項14に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサ。 - 前記下部非磁性金属層はPtまたはPdを含むことを特徴とする、請求項14に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサ。
- 前記上部非磁性金属層はPtまたはPdを含むことを特徴とする、請求項14に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサ。
- 前記強磁性層の厚さは前記下部非磁性金属層または前記上部非磁性金属層の厚さ以上であることを特徴とする、請求項13に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサ。
- 前記強磁性層は10Å~45Åの厚さを有することを特徴とする、請求項18に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサ。
- 前記基板と前記下部非磁性金属層間には前記下部非磁性金属層の多結晶構造を誘導するためのバッファ層をさらに含むことを特徴とする、請求項13に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサ。
- 前記基板と前記下部非磁性金属層間には前記下部非磁性金属層の多結晶構造を誘導するためのバッファ層をさらに含むことを特徴とする、請求項13に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサ。
- 前記バッファ層はTa、RuまたはTiを含むことを特徴とする、請求項21に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサ。
- 前記電極配線部は前記感知領域と同一の積層構造を有し、前記感知領域を構成する膜質が一体化されて連結されたことを特徴とする、請求項12に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサ。
- 前記パッド部は前記感知領域と同一の積層構造を有し、前記電極配線部を構成する膜質が一体化されて連結されたことを特徴とする、請求項12に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサ。
- 前記感知領域の菱形の形状の長軸の幅は短軸の幅に対して1~1.5倍の大きさを有することを特徴とする、請求項12に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサ。
- 基板上に下部非磁性金属層、強磁性層および上部非磁性金属層を順次形成する段階;
前記上部非磁性金属層上にフォトレジストパターンを形成する段階;および
前記フォトレジストパターンを食刻マスクとして利用した選択的食刻を通じて前記基板の一部を露出させ、菱形の形状を有し、垂直に印加される磁界に対して異常ホール効果によるホール電圧を生成する感知領域、前記感知領域の菱形の形状の頂点に一体に連結され、入力電流が印加され、ホール電圧が出力される電極配線部、および前記電極配線部と一体に形成され、外部と電気的に連結されるパッド部を含むパッド部を同時に形成する段階を含む、異常ホール効果を利用するホールセンサの製造方法。 - 前記下部非磁性金属層を形成する段階の前に、前記下部非磁性金属層の多結晶構造を誘導するためのバッファ層を形成する段階がさらに含まれることを特徴とする、請求項26に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサの製造方法。
- 入力電流は、前記感知領域の対向する頂点に連結された前記電極配線部の最上層の前記第2非磁性金属層を通じて印加されることを特徴とする、請求項26に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサの製造方法。
- ホール電圧は、前記感知領域で入力電流が印加されない頂点に連結された前記電極配線部の最上層の前記上部非磁性金属層を通じて出力されることを特徴とする、請求項28に記載の異常ホール効果を利用するホールセンサの製造方法。
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