JP2023046271A - magnetic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、傾斜面の上に配置された磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサに関する。 The present invention relates to a magnetic sensor having a magnetoresistive element arranged on an inclined surface.
近年、種々の用途で、磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサが利用されている。磁気センサを含むシステムでは、基板上に設けられた磁気抵抗効果素子によって、基板の面に垂直な方向の成分を含む磁界を検出したい場合がある。この場合、基板の面に垂直な方向の磁界を基板の面に平行な方向の磁界に変換する軟磁性体を設けたり、磁気抵抗効果素子を基板上に形成された傾斜面上に配置したりすることによって、基板の面に垂直な方向の成分を含む磁界を検出することができる。 2. Description of the Related Art In recent years, magnetic sensors using magnetoresistive elements have been used in various applications. In a system including a magnetic sensor, it is sometimes desired to detect a magnetic field including a component in a direction perpendicular to the plane of the substrate by using a magnetoresistive element provided on the substrate. In this case, a soft magnetic body is provided for converting a magnetic field perpendicular to the surface of the substrate into a magnetic field parallel to the surface of the substrate, or a magnetoresistive element is arranged on an inclined surface formed on the substrate. By doing so, it is possible to detect a magnetic field including a component in the direction perpendicular to the plane of the substrate.
磁気抵抗効果素子としては、例えば、スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子が用いられる。スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、印加磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを有している。 As the magnetoresistive element, for example, a spin-valve magnetoresistive element is used. A spin-valve magnetoresistance effect element includes a magnetization fixed layer having magnetization whose direction is fixed, a free layer having magnetization whose direction can be changed according to the direction of the applied magnetic field, and a magnetization layer between the magnetization fixed layer and the free layer. and a gap layer disposed in the
特許文献1には、斜面の上に形成された磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサが開示されている。特許文献2には、磁気抵抗効果素子の側面に、互いに材料が異なる2つの保護膜を形成して、磁気抵抗効果素子が受ける応力を小さくする技術が開示されている。
一般的に、特許文献1に開示された磁気センサのように、傾斜面上に磁気抵抗効果素子を形成した場合には、磁気抵抗効果素子の側面はテーパーになる。ここで、磁気抵抗効果素子としてスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子を用いた場合において、特許文献2に開示された技術のように、磁気抵抗効果素子の周囲に形成された絶縁層を用いて磁気抵抗効果素子の特性を制御する場合について考える。傾斜面に近い第1の層と傾斜面から遠い第2の層は、互いに面積が異なる。そのため、絶縁層から受ける影響も、第1の層と第2の層で互いに異なってしまう。その結果、磁気抵抗効果素子の特性が、意図していたものと異なってしまう場合があった。
In general, when a magnetoresistive element is formed on an inclined surface as in the magnetic sensor disclosed in
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、傾斜面の上に配置された磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサにおいて、所望の特性を実現することが可能な磁気センサを提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic sensor having a magnetoresistive effect element arranged on an inclined surface and capable of realizing desired characteristics. to provide.
本発明の磁気センサは、基準平面を有する基板と、基板の上に配置され、基準平面に対して傾斜した少なくとも1つの傾斜面を有する支持部材と、少なくとも1つの傾斜面の上に配置された少なくとも1つの磁気検出素子と、少なくとも1つの磁気検出素子の一部の上に配置された絶縁材料よりなる第1の絶縁部と、第1の絶縁部から見て少なくとも1つの傾斜面に沿った方向であり且つ基準平面から遠ざかる方向の先において少なくとも1つの磁気検出素子の他の一部の上に配置された絶縁材料よりなる第2の絶縁部とを備えている。 A magnetic sensor of the present invention comprises a substrate having a reference plane, a support member arranged on the substrate and having at least one inclined surface inclined with respect to the reference plane, and arranged on the at least one inclined surface at least one magnetic sensing element; a first insulating portion made of an insulating material disposed on a portion of the at least one magnetic sensing element; a second insulating portion made of an insulating material disposed on another portion of the at least one magnetic sensing element in a direction that is the direction and away from the reference plane.
本発明の磁気センサでは、傾斜面の上に配置された磁気検出素子の一部の上に第1の絶縁部が配置され、磁気検出素子の他の一部の上に第2の絶縁部が配置されている。これにより、本発明によれば、傾斜面の上に配置された磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサにおいて、所望の特性を実現することが可能になるという効果を奏する。 In the magnetic sensor of the present invention, the first insulating portion is arranged on part of the magnetic detecting element arranged on the inclined surface, and the second insulating portion is arranged on the other part of the magnetic detecting element. are placed. Thus, according to the present invention, it is possible to achieve desired characteristics in a magnetic sensor having a magnetoresistive element arranged on an inclined surface.
[第1の実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図1および図2を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る磁気センサの構成について説明する。図1は、本実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。図2は、本実施の形態に係る磁気センサを含む磁気センサ装置の構成を示す機能ブロック図である。
[First embodiment]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, the configuration of a magnetic sensor according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a magnetic sensor according to this embodiment. FIG. 2 is a functional block diagram showing the configuration of the magnetic sensor device including the magnetic sensor according to this embodiment.
図1に示したように、磁気センサ1は、直方体形状のチップの形態を有している。磁気センサ1は、互いに反対側に位置する上面1aおよび下面と、上面1aおよび下面とを接続する4つの側面とを有している。また、磁気センサ1は、上面1a上に設けられた複数の電極パッドを有している。
As shown in FIG. 1, the
ここで、図1を参照して、本実施の形態における基準座標系について説明する。基準座標系は、磁気センサ1を基準とした座標系であって、3つの軸によって定義された直交座標系である。基準座標系では、X方向、Y方向、Z方向が定義されている。X方向、Y方向、Z方向は、互いに直交する。本実施の形態では特に、磁気センサ1の上面1aに垂直な方向であって、磁気センサ1の下面から上面1aに向かう方向を、Z方向とする。また、X方向とは反対の方向を-X方向とし、Y方向とは反対の方向を-Y方向とし、Z方向とは反対の方向を-Z方向とする。基準座標系を定義する3つの軸は、X方向に平行な軸と、Y方向に平行な軸と、Z方向に平行な軸である。
Here, the reference coordinate system in this embodiment will be described with reference to FIG. The reference coordinate system is a coordinate system based on the
以下、基準の位置に対してZ方向の先にある位置を「上方」と言い、基準の位置に対して「上方」とは反対側にある位置を「下方」と言う。また、磁気センサ1の構成要素に関して、Z方向の端に位置する面を「上面」と言い、-Z方向の端に位置する面を「下面」と言う。また、「Z方向から見たとき」という表現は、Z方向に離れた位置から対象物を見ることを意味する。
Hereinafter, a position ahead of the reference position in the Z direction will be referred to as "upper", and a position on the opposite side of the reference position as "upper" will be referred to as "lower". In addition, with respect to the constituent elements of the
図2に示したように、磁気センサ1は、第1の検出回路20と、第2の検出回路30とを備えている。第1および第2の検出回路20,30の各々は、複数の磁気検出素子を含み、対象磁界を検出して少なくとも1つの検出信号を生成するように構成されている。本実施の形態では特に、複数の磁気検出素子は、複数の磁気抵抗効果素子である。以下、磁気抵抗効果素子を、MR素子と記す。
As shown in FIG. 2, the
第1および第2の検出回路20,30が生成する複数の検出信号は、プロセッサ40によって処理される。磁気センサ1とプロセッサ40は、磁気センサ装置100を構成する。プロセッサ40は、第1および第2の検出回路20,30が生成する複数の検出信号を処理することによって、所定の基準位置における磁界の互いに異なる2つの方向の成分と対応関係を有する第1の検出値および第2の検出値を生成するように構成されている。本実施の形態では特に、上記の互いに異なる2つの方向は、XY平面に平行な1つの方向と、Z方向に平行な方向である。プロセッサ40は、例えば特定用途向け集積回路(ASIC)によって構成されている。
A plurality of detection signals generated by the first and
プロセッサ40は、例えば、磁気センサ1を支持する支持体に含まれていてもよい。この支持体は、複数の電極パッドを有している。第1および第2の検出回路20,30とプロセッサ40は、例えば、磁気センサ1の複数の電極パッド、支持体の複数の電極パッドおよび複数のボンディングワイヤを介して接続されている。磁気センサ1の複数の電極パッドが磁気センサ1の上面1aに設けられている場合、磁気センサ1は、磁気センサ1の下面が支持体の上面に対向する姿勢で、支持体の上面上に実装されていてもよい。
The
次に、図3ないし図6を参照して、第1および第2の検出回路20,30について説明する。図3は、第1の検出回路20の回路構成を示す回路図である。図4は、第2の検出回路30の回路構成を示す回路図である。図5は、磁気センサ1の一部を示す平面図である。図6は、磁気センサ1の一部を示す断面図である。
Next, the first and
ここで、図5に示したように、U方向とV方向を、以下のように定義する。U方向は、X方向から-Y方向に向かって回転した方向である。V方向は、Y方向からX方向に向かって回転した方向である。本実施の形態では特に、U方向を、X方向から-Y方向に向かってαだけ回転した方向とし、V方向を、Y方向からX方向に向かってαだけ回転した方向とする。なお、αは、0°よりも大きく90°よりも小さい角度である。一例では、αは45°である。また、U方向とは反対の方向を-U方向とし、V方向とは反対の方向を-V方向とする。 Here, as shown in FIG. 5, the U direction and the V direction are defined as follows. The U direction is a direction rotated from the X direction toward the -Y direction. The V direction is the direction rotated from the Y direction toward the X direction. Particularly in this embodiment, the U direction is the direction rotated from the X direction to the -Y direction by α, and the V direction is the direction rotated from the Y direction to the X direction by α. Note that α is an angle larger than 0° and smaller than 90°. In one example, α is 45°. The direction opposite to the U direction is the -U direction, and the direction opposite to the V direction is the -V direction.
また、図6に示したように、W1方向とW2方向を、以下のように定義する。W1方向は、V方向から-Z方向に向かって回転した方向である。W2方向は、V方向からZ方向に向かって回転した方向である。本実施の形態では特に、W1方向を、V方向から-Z方向に向かってβだけ回転した方向とし、W2方向を、V方向からZ方向に向かってβだけ回転した方向とする。なお、βは、0°よりも大きく90°よりも小さい角度である。また、W1方向とは反対の方向を-W1方向とし、W2方向とは反対の方向を-W2方向とする。W1方向およびW2方向は、それぞれ、U方向と直交する。 Also, as shown in FIG. 6, the W1 direction and the W2 direction are defined as follows. The W1 direction is a direction rotated from the V direction toward the -Z direction. The W2 direction is a direction rotated from the V direction toward the Z direction. Especially in this embodiment, the W1 direction is the direction rotated from the V direction toward the −Z direction by β, and the W2 direction is the direction rotated from the V direction toward the Z direction by β. β is an angle larger than 0° and smaller than 90°. The direction opposite to the W1 direction is the -W1 direction, and the direction opposite to the W2 direction is the -W2 direction. The W1 direction and W2 direction are each orthogonal to the U direction.
第1の検出回路20は、対象磁界のW1方向に平行な方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する少なくとも1つの第1の検出信号を生成するように構成されている。第2の検出回路30は、対象磁界のW2方向に平行な方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する少なくとも1つの第2の検出信号を生成するように構成されている。
The
図3に示したように、第1の検出回路20は、電源端V2と、グランド端G2と、信号出力端E21,E22と、第1の抵抗部R21と、第2の抵抗部R22と、第3の抵抗部R23と、第4の抵抗部R24とを含んでいる。第1の検出回路20の複数のMR素子は、第1ないし第4の抵抗部R21,R22,R23,R24を構成する。
As shown in FIG. 3, the
第1の抵抗部R21は、電源端V2と信号出力端E21との間に設けられている。第2の抵抗部R22は、信号出力端E21とグランド端G2との間に設けられている。第3の抵抗部R23は、信号出力端E22とグランド端G2との間に設けられている。第4の抵抗部R24は、電源端V2と信号出力端E22との間に設けられている。 The first resistance portion R21 is provided between the power supply terminal V2 and the signal output terminal E21. The second resistor R22 is provided between the signal output terminal E21 and the ground terminal G2. The third resistor R23 is provided between the signal output terminal E22 and the ground terminal G2. The fourth resistance portion R24 is provided between the power supply terminal V2 and the signal output terminal E22.
図4に示したように、第2の検出回路30は、電源端V3と、グランド端G3と、信号出力端E31,E32と、第1の抵抗部R31と、第2の抵抗部R32と、第3の抵抗部R33と、第4の抵抗部R34とを含んでいる。第2の検出回路30の複数のMR素子は、第1ないし第4の抵抗部R31,R32,R33,R34を構成する。
As shown in FIG. 4, the
第1の抵抗部R31は、電源端V3と信号出力端E31との間に設けられている。第2の抵抗部R32は、信号出力端E31とグランド端G3との間に設けられている。第3の抵抗部R33は、信号出力端E32とグランド端G3との間に設けられている。第4の抵抗部R34は、電源端V3と信号出力端E32との間に設けられている。 The first resistance portion R31 is provided between the power supply terminal V3 and the signal output terminal E31. The second resistance portion R32 is provided between the signal output terminal E31 and the ground terminal G3. The third resistor R33 is provided between the signal output terminal E32 and the ground terminal G3. The fourth resistor R34 is provided between the power supply terminal V3 and the signal output terminal E32.
電源端V2,V3の各々には、所定の大きさの電圧または電流が印加される。グランド端G2,G3の各々はグランドに接続される。 A predetermined amount of voltage or current is applied to each of the power supply terminals V2 and V3. Each of the ground ends G2, G3 is connected to the ground.
以下、第1の検出回路20の複数のMR素子を複数の第1のMR素子50Bと言い、第2の検出回路30の複数のMR素子を複数の第2のMR素子50Cと言う。第1および第2の検出回路20,30は磁気センサ1の構成要素であることから、磁気センサ1が複数の第1のMR素子50Bおよび複数の第2のMR素子50Cを含んでいるとも言える。また、任意のMR素子については、符号50を付して表す。
Hereinafter, the plurality of MR elements of the
図7は、MR素子50を示す側面図である。MR素子50は、複数の磁性層を含むスピンバルブ型のMR素子である。MR素子50は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層51と、対象磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層53と、磁化固定層51と自由層53の間に配置されたギャップ層52とを有している。MR素子50は、TMR(トンネル磁気抵抗効果)素子でもよいし、GMR(巨大磁気抵抗効果)素子でもよい。TMR素子では、ギャップ層52はトンネルバリア層である。GMR素子では、ギャップ層52は非磁性導電層である。MR素子50では、自由層53の磁化の方向が磁化固定層51の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が0°のときに抵抗値は最小値となり、角度が180°のときに抵抗値は最大値となる。各MR素子50において、自由層53は、磁化容易軸方向が、磁化固定層51の磁化の方向に直交する方向となる形状異方性を有している。なお、自由層53に所定の方向の磁化容易軸を設定する手段として、自由層53に対してバイアス磁界を印加する磁石を用いることもできる。磁化固定層51、ギャップ層52および自由層53は、この順に積層されている。
FIG. 7 is a side view showing the
MR素子50は、更に、磁化固定層51におけるギャップ層52とは反対側に配置された反強磁性層を有していてもよい。反強磁性層は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層51との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層51の磁化の方向を固定する。あるいは、磁化固定層51は、いわゆるセルフピン止め型の固定層(Synthetic Ferri Pinned 層、SFP層)であってもよい。セルフピン止め型の固定層は、強磁性層、非磁性中間層および強磁性層を積層させた積層フェリ構造を有し、2つの強磁性層を反強磁性的に結合させてなるものである。
The
なお、MR素子50における層51~53の配置は、図7に示した配置とは上下が反対でもよい。
Note that the arrangement of the layers 51 to 53 in the
図3および図4において、塗りつぶした矢印は、MR素子50の磁化固定層51の磁化の方向を表している。また、白抜きの矢印は、MR素子50に対象磁界が印加されていない場合における、MR素子50の自由層53の磁化の方向を表している。
In FIGS. 3 and 4, filled arrows represent the magnetization direction of the magnetization pinned layer 51 of the
図3に示した例では、第1および第3の抵抗部R21,R23の各々における磁化固定層51の磁化の方向は、W1方向である。第2および第4の抵抗部R22,R24の各々における磁化固定層51の磁化の方向は、-W1方向である。また、複数の第1のMR素子50Bの各々の自由層53は、磁化容易軸方向がU方向に平行な方向となる形状異方性を有している。第1および第2の抵抗部R21,R22の各々における自由層53の磁化の方向は、第1のMR素子50Bに対象磁界が印加されていない場合、U方向である。第3および第4の抵抗部R23,R24の各々における自由層53の磁化の方向は、上記の場合、-U方向である。
In the example shown in FIG. 3, the magnetization direction of the magnetization pinned layer 51 in each of the first and third resistance sections R21 and R23 is the W1 direction. The magnetization direction of the magnetization pinned layer 51 in each of the second and fourth resistance portions R22 and R24 is the -W1 direction. Also, the
図4に示した例では、第1および第3の抵抗部R31,R33の各々における磁化固定層51の磁化の方向は、W2方向である。第2および第4の抵抗部R32,R34の各々における磁化固定層51の磁化の方向は、-W2方向である。また、複数の第2のMR素子50Cの各々の自由層53は、磁化容易軸方向がU方向に平行な方向となる形状異方性を有している。第1および第2の抵抗部R31,R32の各々における自由層53の磁化の方向は、第2のMR素子50Cに対象磁界が印加されていない場合、U方向である。第3および第4の抵抗部R33,R34の各々における自由層53の磁化の方向は、上記の場合、-U方向である。
In the example shown in FIG. 4, the magnetization direction of the magnetization pinned layer 51 in each of the first and third resistance sections R31 and R33 is the W2 direction. The magnetization direction of the magnetization pinned layer 51 in each of the second and fourth resistance portions R32 and R34 is the -W2 direction. Also, the
磁気センサ1は、複数の第1のMR素子50Bと複数の第2のMR素子50Cの各々の自由層53に対して、所定の方向の磁界を印加するように構成された磁界発生器を含んでいる。本実施の形態では、磁界発生器は、複数の第1のMR素子50Bと複数の第2のMR素子50Cの各々の自由層53に対して所定の方向の磁界を印加するコイル80を含んでいる。
The
なお、磁化固定層51の磁化の方向と自由層53の磁化容易軸の方向は、MR素子50の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。また、磁化固定層51の磁化は、上述の方向を主成分とする磁化成分を含むように構成されていてもよい。この場合、磁化固定層51の磁化の方向は、上述の方向またはほぼ上述の方向になる。
Note that the direction of magnetization of the magnetization fixed layer 51 and the direction of the axis of easy magnetization of the
本実施の形態では、MR素子50は、複数の磁性層すなわち磁化固定層51および自由層53の積層方向に電流が流れるように構成されている。後述するように、磁気センサ1は、MR素子50に電流を流すための下部電極および上部電極を備えている。MR素子50は、下部電極と上部電極との間に配置されている。
In the present embodiment, the
以下、図5および図6を参照して、磁気センサ1の具体的な構造について詳しく説明する。図6は、図5において6-6線で示す位置の断面の一部を示している。
A specific structure of the
磁気センサ1は、上面301aを有する基板301と、絶縁層302,303,304,305,306,307,308,309,310と、複数の下部電極61Bと、複数の下部電極61Cと、複数の上部電極62Bと、複数の上部電極62Cと、複数の下部コイル要素81と、複数の上部コイル要素82とを含んでいる。基板301の上面301aは、XY平面に平行であるものとする。Z方向は、基板301の上面301aに垂直な一方向でもある。なお、コイル要素とは、コイルの巻線の一部である。
The
絶縁層302は、基板301の上に配置されている。複数の下部コイル要素81は、絶縁層302の上に配置されている。絶縁層303は、絶縁層302の上において複数の下部コイル要素81の周囲に配置されている。絶縁層304,305は、複数の下部コイル要素81および絶縁層303の上に、この順に積層されている。
An insulating
複数の下部電極61Bと複数の下部電極61Cは、絶縁層305の上に配置されている。複数の第1のMR素子50Bは、複数の下部電極61Bの上に配置されている。複数の第2のMR素子50Cは、複数の下部電極61Cの上に配置されている。絶縁層306は、複数の下部電極61Bおよび複数の下部電極61Cの上において複数の第1のMR素子50Bの周囲と複数の第2のMR素子50Cの周囲に配置されている。絶縁層307は、絶縁層305の上において複数の下部電極61Bの周囲、複数の下部電極61Cの周囲および絶縁層306の周囲に配置されている。
A plurality of
絶縁層308は、複数の第1のMR素子50Bの各々の一部の上と複数の第2のMR素子50Cの各々の一部の上と、絶縁層306,307の上に配置されている。複数の上部電極62Bは、複数の第1のMR素子50Bの各々の他の一部の上および絶縁層308の一部の上に配置されている。複数の上部電極62Cは、複数の第2のMR素子50Cの各々の一部の上および絶縁層308の一部の上に配置されている。絶縁層309は、絶縁層308の他の一部の上において複数の上部電極62Bの周囲と複数の上部電極62Cの周囲に配置されている。
The insulating
絶縁層310は、複数の上部電極62B、複数の上部電極62Cおよび絶縁層309の上に配置されている。複数の上部コイル要素82は、絶縁層310の上に配置されている。磁気センサ1は、更に、複数の上部コイル要素82および絶縁層310を覆う図示しない絶縁層を含んでいてもよい。
The insulating
磁気センサ1は、複数の第1のMR素子50Bと複数の第2のMR素子50Cを支持する支持部材を含んでいる。支持部材は、基板301の上面301aに対して傾斜した少なくとも1つの傾斜面を有している。本実施の形態では特に、支持部材は、絶縁層305によって構成されている。なお、図5では、磁気センサ1の構成要素のうち、絶縁層305、複数の第1のMR素子50B、複数の第2のMR素子50Cおよび複数の上部コイル要素82を示している。
The
絶縁層305は、それぞれ基板301の上面301aから遠ざかる方向(Z方向)に張り出す複数の凸面305cを有している。複数の凸面305cの各々は、U方向に平行な方向に延在している。凸面305cの全体形状は、図6に示した凸面305cの曲線形状(アーチ形状)をU方向に平行な方向に沿って移動してできる半円筒状の曲面である。また、複数の凸面305cは、所定の間隔でV方向に平行な方向に並んでいる。
The insulating
複数の凸面305cの各々は、基板301の上面301aから最も遠い上端部を有している。本実施の形態では、複数の凸面305cの各々の上端部は、U方向に平行な方向に延在するものとする。ここで、複数の凸面305cのうちの任意の1つの凸面305cに着目する。凸面305cは、第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bとを含んでいる。第1の傾斜面305aは、凸面305cのうち、凸面305cの上端部よりもV方向側の面である。第2の傾斜面305bは、凸面305cのうち、凸面305cの上端部よりも-V方向側の面である。図5では、第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bとの境界を、点線で示している。
Each of the plurality of
凸面305cの上端部は、第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bとの境界であってもよい。この場合、図5に示した点線は、凸面305cの上端部を示している。
The upper end of the
基板301の上面301aは、XY平面に平行である。第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bの各々は、基板301の上面301aすなわちXY平面に対して傾斜している。基板301の上面301aに垂直な断面において、第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bの間隔は、基板301の上面301aから遠ざかるに従って小さくなる。
A
本実施の形態では、凸面305cが複数存在することから、第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bもそれぞれ複数存在する。絶縁層305は、複数の第1の傾斜面305aと、複数の第2の傾斜面305bとを有している。
In this embodiment, since there are a plurality of
絶縁層305は、更に、複数の凸面305cの周囲に存在する平坦面305dを有している。平坦面305dは、基板301の上面301aに平行な面である。複数の凸面305cの各々は、平坦面305dからZ方向に突出している。また、本実施の形態では、複数の凸面305cは、所定の間隔を開けて配置されている。従って、V方向に隣接する2つの凸面305cの間には、平坦面305dが存在する。
The insulating
絶縁層305は、それぞれZ方向に突出した複数の突出部と、複数の突出部の周囲に存在する平坦部とを含んでいる。複数の突出部の各々は、U方向に平行な方向に延在すると共に、凸面305cを有している。また、複数の突出部は、所定の間隔でV方向に平行な方向に並んでいる。平坦部の厚み(Z方向の寸法)は、実質的に一定である。また、絶縁層304は、実質的に一定の厚み(Z方向の寸法)を有し、絶縁層305の下面に沿って形成されている。
The insulating
複数の下部電極61Bは、複数の第1の傾斜面305aの上に配置されている。複数の下部電極61Cは、複数の第2の傾斜面305bの上に配置されている。前述のように、第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bの各々は、基板301の上面301aすなわちXY平面に対して傾斜していることから、複数の下部電極61Bの各々の上面と複数の下部電極61Cの各々の上面も、XY平面に対して傾斜する。従って、複数の第1のMR素子50Bと複数の第2のMR素子50Cは、XY平面に対して傾斜した傾斜面上に配置されていると言える。絶縁層305は、複数の第1のMR素子50Bと複数の第2のMR素子50Cの各々をXY平面に対して傾くように支持するための部材である。
The plurality of
なお、本実施の形態では、第1の傾斜面305aは曲面である。そのため、第1のMR素子50Bは、曲面(第1の傾斜面305a)に沿って湾曲する。本実施の形態では、便宜上、第1のMR素子50Bの磁化固定層51の磁化の方向は、直線的な方向として前述のように定義される。第1のMR素子50Bの磁化固定層51の磁化の方向であるW1方向および-W1方向は、第1の傾斜面305aのうち、第1のMR素子50Bの近傍の部分に接する接線が延在する方向でもある。
Note that, in the present embodiment, the first
同様に、本実施の形態では、第2の傾斜面305bは曲面である。そのため、第2のMR素子50Cは、曲面(第2の傾斜面305b)に沿って湾曲する。本実施の形態では、便宜上、第2のMR素子50Cの磁化固定層51の磁化の方向は、直線的な方向として前述のように定義される。第2のMR素子50Cの磁化固定層51の磁化の方向であるW2方向および-W2方向は、第2の傾斜面305bのうち、第2のMR素子50Cの近傍の部分に接する接線が延在する方向でもある。
Similarly, in this embodiment, the second
図5に示したように、複数の第1のMR素子50Bは、U方向とV方向にそれぞれ複数個ずつ並ぶように配列されている。1つの第1の傾斜面305aの上には、複数個の第1のMR素子50Bが1列に並んでいる。同様に、複数の第2のMR素子50Cは、U方向とV方向にそれぞれ複数個ずつ並ぶように配列されている。1つの第2の傾斜面305bの上には、複数個の第2のMR素子50Cが1列に並んでいる。本実施の形態では、複数の第1のMR素子50Bの列と複数の第2のMR素子50Cの列が、V方向に平行な方向において交互に並んでいる。
As shown in FIG. 5, the plurality of
なお、隣接する1つの第1のMR素子50Bと1つの第2のMR素子50Cは、Z方向から見たときに、U方向に平行な方向にずれていてもよいし、ずれていなくてもよい。また、1つの第2のMR素子50Cを挟んで隣接する2つの第1のMR素子50Bは、Z方向から見たときに、U方向に平行な方向にずれていてもよいし、ずれていなくてもよい。また、1つの第1のMR素子50Bを挟んで隣接する2つの第2のMR素子50Cは、Z方向から見たときに、U方向に平行な方向にずれていてもよいし、ずれていなくてもよい。
Note that the adjacent one
複数の第1のMR素子50Bは、複数の下部電極61Bと複数の上部電極62Bによって、直列に接続されている。ここで、図7を参照して、複数の第1のMR素子50Bの接続方法について詳しく説明する。図7において、符号61は、任意のMR素子50に対応する下部電極を示し、符号62は、任意のMR素子50に対応する上部電極を示している。図7に示したように、個々の下部電極61は細長い形状を有している。下部電極61の長手方向に隣接する2つの下部電極61の間には、間隙が形成されている。下部電極61の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれMR素子50が配置されている。また、個々の上部電極62は細長い形状を有し、下部電極61の長手方向に隣接する2つの下部電極61上に配置されて隣接する2つのMR素子50同士を電気的に接続する。
A plurality of
図示しないが、1列に並んだ複数個のMR素子50の列の端に位置する1つのMR素子50は、下部電極61の長手方向と交差する方向に隣接する他の複数個のMR素子50の列の端に位置する他の1つのMR素子50に接続されている。この2つのMR素子50は、図示しない電極によって互いに接続されている。図示しない電極は、2つのMR素子50の下面同士または上面同士を接続する電極であってもよい。
Although not shown, one
図7に示したMR素子50が第1のMR素子50Bである場合、図7に示した下部電極61は下部電極61Bに対応し、図7に示した上部電極62は上部電極62Bに対応する。また、この場合、下部電極61の長手方向は、U方向に平行な方向になる。
When the
同様に、複数の第2のMR素子50Cは、複数の下部電極61Cと複数の上部電極62Cによって、直列に接続されている。前述の複数の第1のMR素子50Bの接続方法についての説明は、複数の第2のMR素子50Cの接続方法にも当てはまる。図7に示したMR素子50が第2のMR素子50Cである場合、図7に示した下部電極61は下部電極61Cに対応し、図7に示した上部電極62は上部電極62Cに対応する。また、この場合、下部電極61の長手方向は、U方向に平行な方向になる。
Similarly, a plurality of
複数の上部コイル要素82の各々は、Y方向に平行な方向に延在している。また、複数の上部コイル要素82は、X方向に並ぶように配列されている。本実施の形態では特に、Z方向から見たときに、複数の第1のMR素子50Bと複数の第2のMR素子50Cの各々には、2つの上部コイル要素82が重なっている。
Each of the multiple
複数の下部コイル要素81の各々は、Y方向に平行な方向に延在している。また、複数の下部コイル要素81は、X方向に並ぶように配列されている。複数の下部コイル要素81の形状および配列は、複数の上部コイル要素82の形状および配列と同じであってもよいし、異なっていてもよい。図5および図6に示した例では、複数の下部コイル要素81の各々のX方向の寸法は、複数の上部コイル要素82の各々のX方向の寸法よりも小さい。また、X方向に隣接する2つの下部コイル要素81の間隔は、X方向に隣接する2つの上部コイル要素82の間隔よりも小さい。
Each of the plurality of
図5および図6に示した例では、複数の下部コイル要素81と複数の上部コイル要素82は、複数の第1のMR素子50Bと複数の第2のMR素子50Cの各々の自由層53に対して、X方向に平行な方向の磁界を印加するコイル80を構成するように、電気的に接続されている。また、コイル80は、例えば、第1の検出回路20の第1および第2の抵抗部R21,R22と第2の検出回路30の第1および第2の抵抗部R31,R32における自由層53に対してX方向の磁界を印加し、第1の検出回路20の第3および第4の抵抗部R23,R24と第2の検出回路30の第3および第4の抵抗部R33,R34における自由層53に対して-X方向の磁界を印加することができるように構成されていてもよい。また、コイル80は、プロセッサ40によって制御されてもよい。
5 and 6, the plurality of
次に、第1および第2の検出信号について説明する。始めに、図3を参照して、第1の検出信号について説明する。対象磁界のW1方向に平行な方向の成分の強度が変化すると、第1の検出回路20の抵抗部R21~R24の各々の抵抗値は、抵抗部R21,R23の抵抗値が増加すると共に抵抗部R22,R24の抵抗値が減少するか、抵抗部R21,R23の抵抗値が減少すると共に抵抗部R22,R24の抵抗値が増加するように変化する。これにより、信号出力端E21,E22の各々の電位が変化する。第1の検出回路20は、信号出力端E21の電位に対応する信号を第1の検出信号S21として生成し、信号出力端E22の電位に対応する信号を第1の検出信号S22として生成するように構成されている。
Next, the first and second detection signals will be explained. First, the first detection signal will be described with reference to FIG. When the intensity of the component of the target magnetic field in the direction parallel to the W1 direction changes, the resistance values of the resistors R21 to R24 of the
次に、図4を参照して、第2の検出信号について説明する。対象磁界のW2方向に平行な方向の成分の強度が変化すると、第2の検出回路30の抵抗部R31~R34の各々の抵抗値は、抵抗部R31,R33の抵抗値が増加すると共に抵抗部R32,R34の抵抗値が減少するか、抵抗部R31,R33の抵抗値が減少すると共に抵抗部R32,R34の抵抗値が増加するように変化する。これにより、信号出力端E31,E32の各々の電位が変化する。第2の検出回路30は、信号出力端E31の電位に対応する信号を第2の検出信号S31として生成し、信号出力端E32の電位に対応する信号を第2の検出信号S32として生成するように構成されている。
Next, the second detection signal will be described with reference to FIG. When the intensity of the component of the target magnetic field in the direction parallel to the W2 direction changes, the resistance values of the resistance portions R31 to R34 of the
次に、プロセッサ40の動作について説明する。プロセッサ40は、第1の検出信号S21,S22および第2の検出信号S31,S32に基づいて、第1の検出値と第2の検出値を生成するように構成されている。第1の検出値は、対象磁界のV方向に平行な方向の成分に対応する検出値である。第2の検出値は、対象磁界のZ方向に平行な方向の成分に対応する検出値である。以下、第1の検出値を記号Svで表し、第2の検出値を記号Szで表す。
Next, the operation of
プロセッサ40は、例えば、以下のようにして第1および第2の検出値Sv,Szを生成する。プロセッサ40は、まず、第1の検出信号S21と第1の検出信号S22の差S21-S22を求めることを含む演算によって、値S1を生成すると共に、第2の検出信号S31と第2の検出信号S32の差S31-S32を求めることを含む演算によって、値S2を生成する。次に、プロセッサ40は、下記の式(1)、(2)を用いて、値S3,S4を算出する。
S3=(S2+S1)/(2cosα) …(1)
S4=(S2-S1)/(2sinα) …(2)
S3=(S2+S1)/(2cosα) (1)
S4=(S2-S1)/(2sinα) (2)
第1の検出値Svは、値S3そのものであってもよいし、値S3に対してゲイン調整およびオフセット調整等の所定の補正を加えたものであってもよい。同様に、第2の検出値Szは、値S4そのものであってもよいし、値S4に対してゲイン調整およびオフセット調整等の所定の補正を加えたものであってもよい。 The first detection value Sv may be the value S3 itself, or may be the value S3 to which predetermined corrections such as gain adjustment and offset adjustment are added. Similarly, the second detection value Sz may be the value S4 itself, or may be the value S4 to which predetermined corrections such as gain adjustment and offset adjustment are added.
次に、本実施の形態に係る磁気センサ1の構造上の特徴について説明する。始めに、第1の例について説明する。図8は、第1の例の第1および第2の絶縁部を示す断面図である。
Next, structural features of the
図8は、任意の傾斜面305eの上に配置されたMR素子50と交差する断面であって、VZ平面に平行な断面を示している。以下、VZ平面に平行な断面を、VZ断面と言う。図8に示したVZ断面は、図6と同様に、U方向の先にある位置からMR素子50の断面を見たVZ断面であってもよい。この場合、MR素子50、下部電極61および傾斜面305eは、それぞれ、第1のMR素子50B、下部電極61Bおよび第1の傾斜面305aに対応する。あるいは、図8に示したVZ断面は、-U方向の先にある位置からMR素子50の断面を見たVZ断面であってもよい。この場合、MR素子50、下部電極61および傾斜面305eは、それぞれ、第2のMR素子50C、下部電極61Cおよび第2の傾斜面305bに対応する。
FIG. 8 shows a section that intersects the
ここで、図8および図9に示したように、VZ平面に平行な第1の方向D1と第2の方向D2を定義する。第1の方向D1は、傾斜面305eに沿った方向であり且つ基準平面から遠ざかる方向である。本実施の形態では、基板301の上面301a(図6参照)を、基準平面とする。Z方向は、基準平面(基板301の上面301a)に垂直な一方向である。第2の方向D2は、傾斜面305eに沿った方向であり且つ基準平面(基板301の上面301a)に近づく方向である。
Here, as shown in FIGS. 8 and 9, a first direction D1 and a second direction D2 parallel to the VZ plane are defined. The first direction D1 is the direction along the
また、以下の説明において、傾斜面305eに沿った方向であり且つ第1の方向D1に平行な方向(第2の方向D2に平行な方向)を、単に傾斜面305eに沿った方向と言う。この方向は、傾斜面305eに沿った方向であり且つ基準平面(基板301の上面301a)からの距離が変化する方向でもある。
Further, in the following description, a direction along the
MR素子50は、傾斜面305eに対向する下面50aと、下面50aとは反対側の上面50bと、第1の側面50cと、第2の側面50dとを有している。第1の側面50cは、下面50aの第2の方向D2の端部と上面50bの第2の方向D2の端部とを接続している。第2の側面50dは、第1の側面50cから見て第1の方向D1の先に配置されている。第2の側面50dは、下面50aの第1の方向D1の端部と上面50bの第1の方向D1の端部とを接続している。
The
下部電極61は、MR素子50と傾斜面305eとの間に介在している。下部電極61は、傾斜面305eに対向する下面61aと、下面61aとは反対側の上面61bと、下面61aと上面61bとを接続する2つの側面(図6参照)とを有している。なお、下部電極61は、傾斜面305eから平坦面305dにかけて形成されていてもよい。この場合、下部電極61の2つの側面の一方は、傾斜面305eの上に配置され、他方は、平坦面305dの上に配置されている。あるいは、下部電極61は、その全体が傾斜面305eの上に配置されていてもよい。この場合、下部電極61の2つの側面は、いずれも、傾斜面305eの上に配置されている。
The
磁気センサ1は、第1の絶縁部311と第2の絶縁部312とを備えている。第1および第2の絶縁部311,312の各々は、1つの絶縁層によって構成されていてもよいし、複数の絶縁層によって構成されていてもよい。本実施の形態では特に、第1および第2の絶縁部311,312の各々は、図6に示した絶縁層306,308によって構成されている。なお、絶縁層306,308の各々も、1つの絶縁膜によって構成されていてもよいし、複数の絶縁膜によって構成されていてもよい。
The
絶縁層306,308の各々は絶縁材料によって形成されていることから、第1および第2の絶縁部311,312の各々も絶縁材料によって形成されている。第1および第2の絶縁部311,312の各々(絶縁層306,308の各々)を形成する絶縁材料としては、例えば、Al2O3やSiO2等が用いられる。
Since each of the insulating
第1の絶縁部311は、MR素子50の一部の上に配置されている。本実施の形態では特に、第1の絶縁部311は、MR素子50の第1の側面50cの上と、MR素子50の上面50bの一部の上に配置されている。
The first insulating
第2の絶縁部312は、第1の絶縁部311から見て第1の方向D1の先においてMR素子50の他の一部の上に配置されている。本実施の形態では特に、第2の絶縁部312は、MR素子50の第2の側面50dの上と、MR素子50の上面50bの他の一部の上に配置されている。
The second insulating
上部電極62(図7参照)は、MR素子50、第1の絶縁部311および第2の絶縁部312の上に配置され、MR素子50に電気的に接続されている。MR素子50と上部電極62との間には、第1および第2の絶縁部311,312の各々の一部が介在している。下部電極61と上部電極62との間には、第1および第2の絶縁部311,312の各々の他の一部が介在している。
The upper electrode 62 (see FIG. 7) is arranged on the
ここまでは、1つの傾斜面305e(1つの第1の傾斜面305aまたは1つの第2の傾斜面305b)に注目して、磁気センサ1の構造上の特徴について説明してきた。本実施の形態では、第1の傾斜面305aと第2の傾斜面305bは、それぞれ複数存在する。1つの傾斜面305eについての上記の説明は、複数の第1の傾斜面305aと複数の第2の傾斜面305bの各々にも当てはまる。
So far, the structural features of the
ここで、1つの凸面305cに含まれる1つの第1の傾斜面305aと1つの第2の傾斜面305bと、この1つの第1の傾斜面305aの上に配置された1つの第1のMR素子50Bと、この1つの第2の傾斜面305bの上に配置された1つの第2のMR素子50Cに注目する(図6参照)。第1のMR素子50Bの一部の上に配置された第2の絶縁部312と、第2のMR素子50Cの一部の上に配置された第2の絶縁部312は、分割されずに連続する1つの絶縁部であってもよい。本実施の形態では特に、絶縁層308のうちの連続する一部分が、第1の傾斜面305aの上と第2の傾斜面305bの上とにまたがって形成されている。
Here, one first
次に、V方向に平行な方向において隣接する2つの凸面305cと、-V方向側の凸面305cに含まれる第1の傾斜面305aと、V方向側の凸面305cに含まれる第2の傾斜面305bと、この1つの第1の傾斜面305aの上に配置された1つの第1のMR素子50Bと、この1つの第2の傾斜面305bの上に配置された1つの第2のMR素子50Cに注目する(図6参照)。第1のMR素子50Bの一部の上に配置された第1の絶縁部311と、第2のMR素子50Cの一部の上に配置された第1の絶縁部311は、分割されずに連続する1つの絶縁部であってもよい。本実施の形態では特に、絶縁層308のうちの連続する一部分が、第1の傾斜面305aの上と第2の傾斜面305bの上とにまたがって形成されている。
Next, two
図示しないが、第1の絶縁部311と第2の絶縁部312も、分割されずに連続する1つの絶縁部であってもよい。本実施の形態では特に、絶縁層308が、複数の第1の傾斜面305aと複数の第2の傾斜面305bの上に、分割されずに形成されていてもよい。また、複数の第1の傾斜面305aの各々の上において、絶縁層306が、第1のMR素子50Bの周囲に分割されずに形成されていてもよい。同様に、複数の第2の傾斜面305bの各々の上において、絶縁層306が、分割されずに第2のMR素子50Cの周囲に形成されていてもよい。
Although not shown, the first insulating
次に、第2の例について説明する。図9は、第2の例の第1および第2の絶縁部311,312を示す断面図である。第2の例では、第1の絶縁部311によって覆われたMR素子50の上面50bの面積が、第2の絶縁部312によって覆われたMR素子50の上面50bの面積よりも大きくなっている。
Next, a second example will be described. FIG. 9 is a cross-sectional view showing first and second insulating
次に、第3の例について説明する。図10は、第3の例の第1および第2の絶縁部311,312を示す断面図である。第3の例では、第2の絶縁部312によって覆われたMR素子50の上面50bの面積が、第1の絶縁部311によって覆われたMR素子50の上面50bの面積よりも大きくなっている。
Next, a third example will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view showing first and second insulating
次に、第4の例について説明する。図11は、第4の例の第1および第2の絶縁部311,312を示す断面図である。第4の例では、第2の絶縁部312は、MR素子50の第2の側面50dを覆っているが、MR素子50の上面50bは覆っていない。
Next, a fourth example will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view showing first and second insulating
次に、本実施の形態に係る磁気センサ1の作用および効果について説明する。本実施の形態では、MR素子50の周囲には、絶縁層306,308が配置されている。第1および第2の絶縁部311,312の各々は、絶縁層306,308によって構成されている。MR素子50の周囲に配置された絶縁部(絶縁層)は、MR素子50の特性に影響を及ぼすことが知られている。本実施の形態では、MR素子50の一部の上に第1の絶縁部311が配置され、MR素子50の他の一部の上に第2の絶縁部312が配置されている。これにより、本実施の形態によれば、所望の特性を実現することが可能になる。
Next, the operation and effects of the
以下、MR素子50の特性として、MR素子50の感度を例にとって説明する。自由層53は、磁化容易軸方向がU方向に平行な方向となる形状異方性を有している。MR素子50に対象磁界が印加されていない場合、自由層53の磁化の方向は、U方向または-U方向となる。このような構成のMR素子50では、U方向に直交する方向の自由層53の異方性を大きくすると、自由層53の磁化の方向が変化しやすくなり、その結果、MR素子50の感度が向上する。
The sensitivity of the
例えば、負磁歪の磁性層によって自由層53を構成し、自由層53に圧縮応力を印加する絶縁層によって第1および第2の絶縁部311,312を構成することによって、U方向に直交する方向の自由層53の異方性を大きくすることができる。本実施の形態では特に、MR素子50の一部の上に第1の絶縁部311が配置され、MR素子50の他の一部の上に第2の絶縁部312が配置されている。また、本実施の形態では特に、第1および第2の絶縁部311,312のうちの少なくとも一方が、MR素子50の上面50bの上に配置されている。これにより、本実施の形態によれば、MR素子50の一部の上に第1および第2の絶縁部311,312が配置されていない場合に比べて、U方向に直交する方向の自由層53の異方性を大きくすることができ、MR素子50の感度を向上させることができる。
For example, the
ところで、MR素子50は、傾斜面305eの上に形成されている。MR素子50を形成する製造プロセスの制限により、第1および第2の側面50c,50dの各々は、テーパーになる。そのため、傾斜面305eから離れた位置にある自由層53の面積は小さくなり、自由層53の外周の長さも短くなる。もし、MR素子50の一部の上に第1および第2の絶縁部311,312が配置されていない場合には、自由層53に十分な大きさの圧縮応力を印加することができない場合がある。これに対し、本実施の形態では、前述のように、MR素子50の一部の上に第1および第2の絶縁部311,312を配置している。これにより、本実施の形態によれば、自由層53に十分な大きさの圧縮応力を印加することができる。
By the way, the
なお、自由層53に印加する圧縮応力の大きさは、第1および第2の絶縁部311,312の各々のMR素子50の上への乗り上げ量や、第1および第2の絶縁部311,312の各々の構成によって制御することが可能である。例えば、第1および第2の絶縁部311,312の各々が、Al2O3/SiO2/Al2O3の3層構造である場合、各層の厚みの比率を変えることで圧縮応力の大きさを調整することが可能である。
The magnitude of the compressive stress applied to the
また、自由層53に印加する圧縮応力が大きくなると、MR素子50の感度のヒステリシスが増加する場合がある。前述のように、自由層53に印加する圧縮応力の大きさを制御することによって、MR素子50の感度のヒステリシスを調整することが可能である。
Also, when the compressive stress applied to the
なお、ここまでは、図7に示したように、自由層53が磁化固定層51よりも傾斜面305eから遠い位置に配置されている場合を例にとって説明してきた。しかし、MR素子50の構成は、図7に示した例に限られず、磁化固定層51が自由層53よりも傾斜面305eから遠い位置に配置されていてもよい。この場合、磁化固定層51の磁化の方向がより変動しないように、磁化固定層51、第1の絶縁部311および第2の絶縁部312の各々の材料を選択してもよい。この場合、MR素子50の一部の上に第1および第2の絶縁部311,312を配置することにより、MR素子50の一部の上に第1および第2の絶縁部311,312が配置されていない場合に比べて、磁化固定層51の磁化の方向が変動することを抑制することができる。
Heretofore, as shown in FIG. 7, the case where the
[第2の実施の形態]
次に、図12を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る磁気センサ1について説明する。図12は、本実施の形態に係る磁気センサ1の一部を示す断面図である。
[Second embodiment]
Next, a
本実施の形態では、絶縁層305の複数の凸面305cの各々の全体形状は、図12に示した凸面305cの三角形形状をU方向に平行な方向に沿って移動してできる三角屋根形状である。また、絶縁層305の複数の第1の傾斜面305aと複数の第2の傾斜面305bの各々は、平面である。複数の第1の傾斜面305aの各々は、U方向とW1方向に平行な平面である。複数の第2の傾斜面305bの各々は、U方向とW2方向に平行な平面である。
In this embodiment, the overall shape of each of the plurality of
絶縁層305は、図6に示した例と同様に、複数の凸面305cを形成する複数の突出部を含んでいてもよい。あるいは、絶縁層305は、V方向に平行な方向に並ぶ複数の溝部を含んでいてもよい。複数の溝部の各々は、第1の傾斜面305aに対応する第1の壁面と、第2の傾斜面305bに対応する第2の壁面とを有している。1つの凸面305cは、1つの溝部の第1の壁面と、この1つの溝部の-V方向側に隣接する他の1つの溝部の第2の壁面とによって構成される。
The insulating
なお、図12に示した例では、複数の溝部の各々は、更に、平坦面305dに対応する底面を有している。しかし、複数の溝部の各々は、底面を有していなくてもよい。
In addition, in the example shown in FIG. 12, each of the plurality of grooves further has a bottom surface corresponding to the
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。 Other configurations, actions and effects in this embodiment are the same as those in the first embodiment.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、請求の範囲の要件を満たす限り、第1および第2の絶縁部311,312の各々の形状は、各実施の形態に示した例に限られず、任意である。
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. For example, the shape of each of the first and second insulating
また、磁気センサ1は、更に、対象磁界のXY平面に平行な一方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する少なくとも1つの第3の検出信号を生成するように構成された第3の検出回路を備えていてもよい。この場合、プロセッサ40は、少なくとも1つの第3の検出信号に基づいて、対象磁界のU方向に平行な方向の成分に対応する検出値を生成するように構成されていてもよい。第3の検出回路は、第1および第2の検出回路20,30と一体化されていてもよいし、第1および第2の検出回路20,30とは別のチップに含まれていてもよい。
In addition, the
以上説明したように、本発明の磁気センサは、基準平面を有する基板と、基板の上に配置され、基準平面に対して傾斜した少なくとも1つの傾斜面を有する支持部材と、少なくとも1つの傾斜面の上に配置された少なくとも1つの磁気検出素子と、少なくとも1つの磁気検出素子の一部の上に配置された絶縁材料よりなる第1の絶縁部と、第1の絶縁部から見て少なくとも1つの傾斜面に沿った方向であり且つ基準平面から遠ざかる方向の先において少なくとも1つの磁気検出素子の他の一部の上に配置された絶縁材料よりなる第2の絶縁部とを備えている。 As described above, the magnetic sensor of the present invention includes a substrate having a reference plane, a support member disposed on the substrate and having at least one inclined surface inclined with respect to the reference plane, and at least one inclined surface. at least one magnetic sensing element disposed on a first insulating portion made of an insulating material disposed on a portion of the at least one magnetic sensing element; and at least one when viewed from the first insulating portion a second insulating portion made of an insulating material disposed on another portion of the at least one magnetic sensing element in a direction along the two inclined planes and away from the reference plane.
本発明の磁気センサは、更に、少なくとも1つの磁気検出素子、第1の絶縁部および第2の絶縁部の上に配置され、少なくとも1つの磁気検出素子に電気的に接続された上部電極を備えていてもよい。また、本発明の磁気センサは、更に、少なくとも1つの磁気検出素子と少なくとも1つの傾斜面との間に介在し、少なくとも1つの磁気検出素子に電気的に接続された下部電極を備えていてもよい。 The magnetic sensor of the present invention further comprises an upper electrode disposed over the at least one magnetic sensing element, the first insulating portion and the second insulating portion and electrically connected to the at least one magnetic sensing element. may be Further, the magnetic sensor of the present invention may further comprise a lower electrode interposed between the at least one magnetic detection element and the at least one inclined surface and electrically connected to the at least one magnetic detection element. good.
また、本発明の磁気センサにおいて、少なくとも1つの磁気検出素子は、傾斜面に向いた下面と、下面とは反対側の上面と、下面と上面とを接続する第1の側面および第2の側面とを有していてもよい。第1の絶縁部は、少なくとも第1の側面の上に配置されていてもよい。第2の絶縁部は、少なくとも第2の側面の上に配置されていてもよい。第1の絶縁部は、更に、少なくとも1つの磁気検出素子の上面の一部の上に配置されていてもよい。第2の絶縁部は、更に、少なくとも1つの磁気検出素子の上面の一部の上に配置されていてもよい。あるいは、第2の絶縁部は、少なくとも1つの磁気検出素子の上面の上には配置されていなくてもよい。 Further, in the magnetic sensor of the present invention, at least one magnetic detection element has a lower surface facing the inclined surface, an upper surface opposite to the lower surface, and a first side surface and a second side surface connecting the lower surface and the upper surface. and The first insulating portion may be arranged on at least the first side surface. A second insulating portion may be disposed on at least the second side surface. The first insulating portion may also be disposed on a portion of the top surface of the at least one magnetic sensing element. The second insulating portion may also be disposed over a portion of the top surface of the at least one magnetic sensing element. Alternatively, the second insulating portion may not be arranged on the top surface of the at least one magnetic sensing element.
また、本発明の磁気センサにおいて、傾斜面は、曲面であってもよい。あるいは、傾斜面は、平面であってもよい。 Moreover, in the magnetic sensor of the present invention, the inclined surface may be a curved surface. Alternatively, the inclined surface may be flat.
また、本発明の磁気センサにおいて、少なくとも1つの傾斜面は、互いに異なる方向に向いた第1の傾斜面および第2の傾斜面を含んでいてもよい。少なくとも1つの磁気検出素子は、第1の傾斜面の上に配置された第1の磁気検出素子と、第2の傾斜面の上に配置された第2の磁気検出素子とを含んでいてもよい。支持部材は、基準平面から遠ざかる方向に張り出す凸面を有していてもよい。凸面は、第1の傾斜面と第2の傾斜面とを含んでいてもよい。第1の磁気検出素子の上に配置された第2の絶縁部と、第2の磁気検出素子の上に配置された第2の絶縁部は、1つの絶縁部であってもよい。 Moreover, in the magnetic sensor of the present invention, the at least one inclined surface may include a first inclined surface and a second inclined surface facing in mutually different directions. The at least one magnetic sensing element may include a first magnetic sensing element arranged on the first inclined surface and a second magnetic sensing element arranged on the second inclined surface good. The support member may have a convex surface projecting in a direction away from the reference plane. The convex surface may include a first slanted surface and a second slanted surface. The second insulating section arranged on the first magnetic sensing element and the second insulating section arranged on the second magnetic sensing element may be one insulating section.
また、本発明の磁気センサにおいて、少なくとも1つの傾斜面は、互いに異なる方向に向いた第1の傾斜面および第2の傾斜面を含んでいてもよい。少なくとも1つの磁気検出素子は、第1の傾斜面の上に配置された第1の磁気検出素子と、第2の傾斜面の上に配置された第2の磁気検出素子とを含んでいてもよい。支持部材は、それぞれ基準平面から遠ざかる方向に張り出す第1の凸面および第2の凸面を有していてもよい。第1の凸面は、第1の傾斜面を含んでいてもよい。第2の凸面は、第2の傾斜面を含んでいてもよい。第1の磁気検出素子の上に配置された第1の絶縁部と、第2の磁気検出素子の上に配置された第1の絶縁部は、1つの絶縁部であってもよい。 Moreover, in the magnetic sensor of the present invention, the at least one inclined surface may include a first inclined surface and a second inclined surface facing in mutually different directions. The at least one magnetic sensing element may include a first magnetic sensing element arranged on the first inclined surface and a second magnetic sensing element arranged on the second inclined surface good. The support member may each have a first convex surface and a second convex surface projecting away from the reference plane. The first convex surface may include a first slanted surface. The second convex surface may include a second slanted surface. The first insulating section arranged on the first magnetic sensing element and the first insulating section arranged on the second magnetic sensing element may be one insulating section.
また、本発明の磁気センサは、第1の絶縁部と第2の絶縁部の各々は、絶縁材料よりなる第1の絶縁層と、絶縁材料よりなり第1の絶縁層の上に配置された第2の絶縁層とを含んでいてもよい。少なくとも1つの磁気検出素子は、傾斜面に向いた下面と、下面とは反対側の上面と、下面と上面とを接続する第1の側面および第2の側面とを有していてもよい。第1の絶縁層は、第1の側面および第2の側面に接していてもよい。 In the magnetic sensor of the present invention, each of the first insulating part and the second insulating part is arranged on the first insulating layer made of an insulating material and on the first insulating layer made of an insulating material. and a second insulating layer. At least one magnetic sensing element may have a lower surface facing the inclined surface, an upper surface opposite to the lower surface, and first and second side surfaces connecting the lower surface and the upper surface. The first insulating layer may contact the first side and the second side.
1…磁気センサ、20…第1の検出回路、30…第2の検出回路、40…プロセッサ、50…MR素子、50B…第1のMR素子、50C…第2のMR素子、51…磁化固定層、52…ギャップ層、53…自由層、61,61B,61C…下部電極、62,62B,62C…上部電極、80…コイル、81…下部コイル要素、82…上部コイル要素、100…磁気センサ装置、301…基板、301a…上面、302~305,307~310…絶縁層、305a…第1の傾斜面、305b…第2の傾斜面、305c…凸面、305d…平坦面、305e…傾斜面、311…第1の絶縁部、312…第2の絶縁部。
Claims (13)
前記基板の上に配置され、前記基準平面に対して傾斜した少なくとも1つの傾斜面を有する支持部材と、
前記少なくとも1つの傾斜面の上に配置された少なくとも1つの磁気検出素子と、
前記少なくとも1つの磁気検出素子の一部の上に配置された絶縁材料よりなる第1の絶縁部と、
前記第1の絶縁部から見て前記少なくとも1つの傾斜面に沿った方向であり且つ前記基準平面から遠ざかる方向の先において前記少なくとも1つの磁気検出素子の他の一部の上に配置された絶縁材料よりなる第2の絶縁部とを備えたことを特徴とする磁気センサ。 a substrate having a reference plane;
a support member disposed on the substrate and having at least one inclined surface inclined with respect to the reference plane;
at least one magnetic sensing element disposed on the at least one inclined surface;
a first insulating portion made of an insulating material disposed on a portion of the at least one magnetic sensing element;
Insulation disposed on another portion of the at least one magnetic sensing element in a direction along the at least one inclined surface when viewed from the first insulation portion and in a direction away from the reference plane. and a second insulator made of material.
前記第1の絶縁部は、少なくとも前記第1の側面の上に配置され、
前記第2の絶縁部は、少なくとも前記第2の側面の上に配置されていることを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。 The at least one magnetic detection element has a lower surface facing the inclined surface, an upper surface opposite to the lower surface, and first and second side surfaces connecting the lower surface and the upper surface. ,
The first insulating portion is disposed on at least the first side surface,
2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein said second insulating portion is arranged on at least said second side surface.
前記少なくとも1つの磁気検出素子は、前記第1の傾斜面の上に配置された第1の磁気検出素子と、前記第2の傾斜面の上に配置された第2の磁気検出素子とを含み、
前記支持部材は、前記基準平面から遠ざかる方向に張り出す凸面を有し、
前記凸面は、前記第1の傾斜面と前記第2の傾斜面とを含み、
前記第1の磁気検出素子の上に配置された前記第2の絶縁部と、前記第2の磁気検出素子の上に配置された前記第2の絶縁部は、1つの絶縁部であることを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。 the at least one inclined surface includes a first inclined surface and a second inclined surface facing in different directions;
The at least one magnetic sensing element includes a first magnetic sensing element arranged on the first inclined surface and a second magnetic sensing element arranged on the second inclined surface. ,
The support member has a convex surface projecting in a direction away from the reference plane,
The convex surface includes the first inclined surface and the second inclined surface,
The second insulating portion arranged on the first magnetic detecting element and the second insulating portion arranged on the second magnetic detecting element are one insulating portion. 2. The magnetic sensor of claim 1.
前記少なくとも1つの磁気検出素子は、前記第1の傾斜面の上に配置された第1の磁気検出素子と、前記第2の傾斜面の上に配置された第2の磁気検出素子とを含み、
前記支持部材は、それぞれ前記基準平面から遠ざかる方向に張り出す第1の凸面および第2の凸面を有し、
前記第1の凸面は、前記第1の傾斜面を含み、
前記第2の凸面は、前記第2の傾斜面を含み、
前記第1の磁気検出素子の上に配置された前記第1の絶縁部と、前記第2の磁気検出素子の上に配置された前記第1の絶縁部は、1つの絶縁部であることを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。 the at least one inclined surface includes a first inclined surface and a second inclined surface facing in different directions;
The at least one magnetic sensing element includes a first magnetic sensing element arranged on the first inclined surface and a second magnetic sensing element arranged on the second inclined surface. ,
each of the support members has a first convex surface and a second convex surface projecting in a direction away from the reference plane;
The first convex surface includes the first inclined surface,
The second convex surface includes the second inclined surface,
The first insulating portion arranged on the first magnetic detecting element and the first insulating portion arranged on the second magnetic detecting element are one insulating portion. 2. The magnetic sensor of claim 1.
前記第1の絶縁部の前記第1の絶縁層は、前記第1の側面に接し、
前記第2の絶縁部の前記第1の絶縁層は、前記第2の側面に接していることを特徴とする請求項12記載の磁気センサ。 The at least one magnetic detection element has a lower surface facing the inclined surface, an upper surface opposite to the lower surface, and first and second side surfaces connecting the lower surface and the upper surface. ,
the first insulating layer of the first insulating portion is in contact with the first side surface;
13. The magnetic sensor according to claim 12, wherein said first insulating layer of said second insulating portion is in contact with said second side surface.
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