JP3047607B2 - 強磁性磁気抵抗素子 - Google Patents
強磁性磁気抵抗素子Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、強磁性体の磁気抵抗
効果を利用して磁界を検出する強磁性磁気抵抗素子に関
する。
効果を利用して磁界を検出する強磁性磁気抵抗素子に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の強磁性磁気抵抗素子は、磁化方向
と電流方向とのなす角度により抵抗率が変化する強磁性
磁気抵抗効果を有するＮｉ−Ｆｅ系合金またはＮｉ−Ｃ
ｏ系合金の薄膜を絶縁基板上に形成し、フォトリソグラ
フィにより磁界感磁部と引き出し電極部を形成し、必要
に応じて基板表面に保護膜を形成することにより構成し
ている。そして、動作磁界点を調整するため、または一
軸異方性を補完あるいは付与するため、磁界感磁部の表
面にその磁気容易軸方向に平行にハードバイアス層を形
成している。このハードバイアス層の材料としては、従
来よりＣｏ−Ｐ系、Ｆｅ−Ｃｒ系、フェライト系などが
用いられている。
と電流方向とのなす角度により抵抗率が変化する強磁性
磁気抵抗効果を有するＮｉ−Ｆｅ系合金またはＮｉ−Ｃ
ｏ系合金の薄膜を絶縁基板上に形成し、フォトリソグラ
フィにより磁界感磁部と引き出し電極部を形成し、必要
に応じて基板表面に保護膜を形成することにより構成し
ている。そして、動作磁界点を調整するため、または一
軸異方性を補完あるいは付与するため、磁界感磁部の表
面にその磁気容易軸方向に平行にハードバイアス層を形
成している。このハードバイアス層の材料としては、従
来よりＣｏ−Ｐ系、Ｆｅ−Ｃｒ系、フェライト系などが
用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した従
来のハードバイアス層の材料では、いずれも半田付け性
が低く、また真空蒸着法では、蒸着回数が増すごとにイ
ンゴットの組成ずれが大きくなり、したがってハードバ
イアス層の組成ずれも大きくなって、所期の特性が得ら
れなくなるという問題があった。
来のハードバイアス層の材料では、いずれも半田付け性
が低く、また真空蒸着法では、蒸着回数が増すごとにイ
ンゴットの組成ずれが大きくなり、したがってハードバ
イアス層の組成ずれも大きくなって、所期の特性が得ら
れなくなるという問題があった。
【０００４】この発明の目的は、良好なハードバイアス
効果を有するハードバイアスバーとして、また半田付け
性などのボンディング性の良好な電極として作用する蒸
着膜を形成して、前述の問題を解消した強磁性磁気抵抗
素子を提供することにある。
効果を有するハードバイアスバーとして、また半田付け
性などのボンディング性の良好な電極として作用する蒸
着膜を形成して、前述の問題を解消した強磁性磁気抵抗
素子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の強磁性磁気抵
抗素子は、絶縁基板の一方の主面に強磁性磁気抵抗膜パ
ターンを形成し、この強磁性磁気抵抗膜パターンの引き
出し部に、ＣｏX Ｎｉ(1-X) 合金 （但し８０ｗｔ％≦
Ｘ≦９５ｗｔ％）からなる蒸着膜を形成するとともに、
この蒸着膜をハードバイアスバーとして着磁したことを
特徴とする。
抗素子は、絶縁基板の一方の主面に強磁性磁気抵抗膜パ
ターンを形成し、この強磁性磁気抵抗膜パターンの引き
出し部に、ＣｏX Ｎｉ(1-X) 合金 （但し８０ｗｔ％≦
Ｘ≦９５ｗｔ％）からなる蒸着膜を形成するとともに、
この蒸着膜をハードバイアスバーとして着磁したことを
特徴とする。
【０００６】
【作用】この発明の強磁性磁気抵抗素子では、絶縁基板
の一方の主面に強磁性磁気抵抗膜パターンが形成され、
この強磁性磁気抵抗膜パターンの引き出し部に形成され
る蒸着膜は、ＣｏX Ｎｉ(1-X) 合金（ただし８０ｗｔ％
≦Ｘ≦９５ｗｔ％）からなり、この蒸着膜はハードバイ
アスバーとして着磁されている。
の一方の主面に強磁性磁気抵抗膜パターンが形成され、
この強磁性磁気抵抗膜パターンの引き出し部に形成され
る蒸着膜は、ＣｏX Ｎｉ(1-X) 合金（ただし８０ｗｔ％
≦Ｘ≦９５ｗｔ％）からなり、この蒸着膜はハードバイ
アスバーとして着磁されている。
【０００７】このようにＣｏＮｉ合金の蒸着膜は半田付
けなどのボンディング性が良好であり、ボンディング用
電極として用いることができる。また、発明者らの実験
により見いだした結果によれば、ＣｏＮｉ合金を前記組
成条件で真空蒸着することにより、蒸着毎に得られる蒸
着膜の組成変化が少なく、そのため磁気異方性の大きな
保磁力の小さな強磁性磁気抵抗膜が安定して得られる。
けなどのボンディング性が良好であり、ボンディング用
電極として用いることができる。また、発明者らの実験
により見いだした結果によれば、ＣｏＮｉ合金を前記組
成条件で真空蒸着することにより、蒸着毎に得られる蒸
着膜の組成変化が少なく、そのため磁気異方性の大きな
保磁力の小さな強磁性磁気抵抗膜が安定して得られる。
【０００８】
【実施例】この発明の第１の実施例に係る強磁性磁気抵
抗素子の構造を図１に示す。図１において（Ａ）は部分
平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン方向の中央断
面図である。図１において、まず絶縁性ガラス基板１の
上面に、Ｎｉ−２５％Ｃｏ合金を磁場中蒸着法により膜
厚５００Å成膜し、次いでフォトリソグラフィにより磁
気容易軸を長手方向として線幅２０μｍ長さ１ｍｍの短
冊状パターンからなる感磁部２を形成する。続いて、感
磁部２の両端部に、下地電極としてＴｉを５００Å蒸着
し、その上層にＣｏ−１５％Ｎｉを３０００Å蒸着し、
これをパターニングして引き出し電極３を形成する。ま
た、引き出し電極３は感磁部２の長手方向の向きに着磁
する。図中の矢印はその着磁方向を示す。その後、必要
に応じて電極３の上部にたとえばＡｕ層を形成して、Ａ
ｕワイヤーによるワイヤーボンディング性を高めてもよ
い。
抗素子の構造を図１に示す。図１において（Ａ）は部分
平面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン方向の中央断
面図である。図１において、まず絶縁性ガラス基板１の
上面に、Ｎｉ−２５％Ｃｏ合金を磁場中蒸着法により膜
厚５００Å成膜し、次いでフォトリソグラフィにより磁
気容易軸を長手方向として線幅２０μｍ長さ１ｍｍの短
冊状パターンからなる感磁部２を形成する。続いて、感
磁部２の両端部に、下地電極としてＴｉを５００Å蒸着
し、その上層にＣｏ−１５％Ｎｉを３０００Å蒸着し、
これをパターニングして引き出し電極３を形成する。ま
た、引き出し電極３は感磁部２の長手方向の向きに着磁
する。図中の矢印はその着磁方向を示す。その後、必要
に応じて電極３の上部にたとえばＡｕ層を形成して、Ａ
ｕワイヤーによるワイヤーボンディング性を高めてもよ
い。
【０００９】次に、図１に示した試料を用い、ハードバ
イアス膜兼電極膜材料としてＣｏ−Ｐ系、Ｆｅ−Ｃｒ
系、フェライト系を用いた場合を比較例として、蒸着回
数による特性変化の例を図５に、また磁気抵抗効果特性
の例を図６および図７に示す。
イアス膜兼電極膜材料としてＣｏ−Ｐ系、Ｆｅ−Ｃｒ
系、フェライト系を用いた場合を比較例として、蒸着回
数による特性変化の例を図５に、また磁気抵抗効果特性
の例を図６および図７に示す。
【００１０】図５において横軸は、同一材料について１
０個の試料を作成したときの蒸着回数（序数）、縦軸は
強磁性磁気抵抗素子の磁気抵抗効果特性から求めた保磁
力Ｈｃである。この保磁力は、具体的には強磁性磁気抵
抗素子に加える磁界の強さおよび向きを変化させたとき
に現れる抵抗値のピークのずれにより測定した。このよ
うに従来のＣｏ−Ｐ系、Ｆｅ−Ｃｒ系およびフェライト
系では、蒸着を行うごとに得られる強磁性磁気抵抗膜の
保磁力は増大するが、本願発明の実施例（Ｃｏ−Ｎｉ）
では保磁力はほとんど増大しない。
０個の試料を作成したときの蒸着回数（序数）、縦軸は
強磁性磁気抵抗素子の磁気抵抗効果特性から求めた保磁
力Ｈｃである。この保磁力は、具体的には強磁性磁気抵
抗素子に加える磁界の強さおよび向きを変化させたとき
に現れる抵抗値のピークのずれにより測定した。このよ
うに従来のＣｏ−Ｐ系、Ｆｅ−Ｃｒ系およびフェライト
系では、蒸着を行うごとに得られる強磁性磁気抵抗膜の
保磁力は増大するが、本願発明の実施例（Ｃｏ−Ｎｉ）
では保磁力はほとんど増大しない。
【００１１】図６および図７において横軸は信号磁界強
度、縦軸は素子の抵抗値である。ここで印加する磁界方
向は図１において紙面に平行で感磁部２に流れる電流方
向に直角な方向である。このようにハードバイアス膜の
一軸異方性が低下し、ハードバイアス効果が低下すれ
ば、磁界０からずれた点で抵抗値が最大となる２つのピ
ークが生じ、磁気抵抗特性にヒステリシスが生じること
がわかる。このようなヒステリシス性は強磁性磁気抵抗
膜内の異方性分散などに起因するものであると考えられ
る。
度、縦軸は素子の抵抗値である。ここで印加する磁界方
向は図１において紙面に平行で感磁部２に流れる電流方
向に直角な方向である。このようにハードバイアス膜の
一軸異方性が低下し、ハードバイアス効果が低下すれ
ば、磁界０からずれた点で抵抗値が最大となる２つのピ
ークが生じ、磁気抵抗特性にヒステリシスが生じること
がわかる。このようなヒステリシス性は強磁性磁気抵抗
膜内の異方性分散などに起因するものであると考えられ
る。
【００１２】次に、第２の実施例に係る強磁性磁気抵抗
素子の構造を図２に示す。（Ａ）はその部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン方向の断面図である。
図２において、まずグレーズドアルミナ基板１のグレー
ズ面上にＮｉ−１８％Ｆｅ合金を磁場中蒸着法により膜
厚３００Å成膜し、次いでフォトリソグラフィにより、
磁気容易軸を短辺方向として線幅５０μｍ、長さ５００
μｍの短冊状パターンからなる感磁部２を形成する。続
いて、感磁部２の上部に、感磁部の幅に長さを同一とし
た幅５μｍのＣｏ−１８％Ｎｉ合金を２０００Å蒸着
し、１５μｍピッチで図に示すようにパターン４を配列
するとともに、感磁部の両端部に電極３をパターンニン
グし、これらを感磁部の磁気容易軸方向に着磁する。図
中の矢印はその着磁方向を示す。このことによって、パ
ターン４をハードバイアスバー、電極３をハードバイア
スバー兼引き出し電極として構成する。
素子の構造を図２に示す。（Ａ）はその部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン方向の断面図である。
図２において、まずグレーズドアルミナ基板１のグレー
ズ面上にＮｉ−１８％Ｆｅ合金を磁場中蒸着法により膜
厚３００Å成膜し、次いでフォトリソグラフィにより、
磁気容易軸を短辺方向として線幅５０μｍ、長さ５００
μｍの短冊状パターンからなる感磁部２を形成する。続
いて、感磁部２の上部に、感磁部の幅に長さを同一とし
た幅５μｍのＣｏ−１８％Ｎｉ合金を２０００Å蒸着
し、１５μｍピッチで図に示すようにパターン４を配列
するとともに、感磁部の両端部に電極３をパターンニン
グし、これらを感磁部の磁気容易軸方向に着磁する。図
中の矢印はその着磁方向を示す。このことによって、パ
ターン４をハードバイアスバー、電極３をハードバイア
スバー兼引き出し電極として構成する。
【００１３】次に、第３の実施例に係る強磁性磁気抵抗
素子の構造を図３に示す。（Ａ）はその部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターンの中央部を通る断面図
である。図３において、まず熱酸化シリコン基板１の絶
縁面上にＮｉ−５０％Ｃｏ合金を磁場中蒸着法により膜
厚４００Å成膜し、フォトリソグラフィにより磁気容易
軸を４５°方向として線幅６０μｍ長さ３００μｍの短
冊状パターンからなる感磁部２を形成する。続いて、Ｃ
ｏ−１７％Ｎｉ合金を３０００Å、Ａｕを１０００Å成
膜し、感磁部２の幅に高さを同一とし、斜辺を感磁部２
の磁気容易軸に平行とした底辺５μｍの平行四辺形状の
パターン４を１０μｍピッチで配置するとともに、感磁
部２の両端部に電極３を形成し、これらを感磁部の磁気
容易軸方向に着磁する。図中の矢印はその着磁方向を示
す。なお、パターン４および電極３はエッチング法また
はリフトオフ法によりパターンニングすることができ
る。以上のようにして、パターン４をハードバイアスバ
ー、電極３をハードバイアスバー兼引き出し電極として
構成する。
素子の構造を図３に示す。（Ａ）はその部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターンの中央部を通る断面図
である。図３において、まず熱酸化シリコン基板１の絶
縁面上にＮｉ−５０％Ｃｏ合金を磁場中蒸着法により膜
厚４００Å成膜し、フォトリソグラフィにより磁気容易
軸を４５°方向として線幅６０μｍ長さ３００μｍの短
冊状パターンからなる感磁部２を形成する。続いて、Ｃ
ｏ−１７％Ｎｉ合金を３０００Å、Ａｕを１０００Å成
膜し、感磁部２の幅に高さを同一とし、斜辺を感磁部２
の磁気容易軸に平行とした底辺５μｍの平行四辺形状の
パターン４を１０μｍピッチで配置するとともに、感磁
部２の両端部に電極３を形成し、これらを感磁部の磁気
容易軸方向に着磁する。図中の矢印はその着磁方向を示
す。なお、パターン４および電極３はエッチング法また
はリフトオフ法によりパターンニングすることができ
る。以上のようにして、パターン４をハードバイアスバ
ー、電極３をハードバイアスバー兼引き出し電極として
構成する。
【００１４】次に、第４の実施例に係る強磁性磁気抵抗
素子の構造を図４に示す。（Ａ）はその部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン方向中央部の断面図で
ある。
素子の構造を図４に示す。（Ａ）はその部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン方向中央部の断面図で
ある。
【００１５】図４において、まず絶縁性ガラス基板１上
にＮｉ−１８％Ｆｅ合金を磁場中蒸着法により膜厚３０
０Å成膜し、フォトリソグラフィにより、磁気容易軸を
短辺方向として線幅５０μｍ、長さ５００μｍの短冊状
パターンからなる感磁部２を形成する。続いて、Ｓｉ−
Ｎ膜５を被覆し、感磁部２の両端部に窓部を形成する。
にＮｉ−１８％Ｆｅ合金を磁場中蒸着法により膜厚３０
０Å成膜し、フォトリソグラフィにより、磁気容易軸を
短辺方向として線幅５０μｍ、長さ５００μｍの短冊状
パターンからなる感磁部２を形成する。続いて、Ｓｉ−
Ｎ膜５を被覆し、感磁部２の両端部に窓部を形成する。
【００１６】その後、Ｃｏ−１８％Ｎｉ合金２０００
Å、Ａｕ１０００Åからなる蒸着膜を成膜し、感磁部２
の幅に長さを同一とした幅５μｍのパターンを１５μｍ
ピッチでパターン４を配置するとともに、感磁部２の両
端部に電極３を形成し、これらを感磁部の磁気容易軸方
向に着磁する。図中の矢印はその着磁方向を示す。これ
により、パターン４をハードバイアスバー、電極３をハ
ードバイアスバー兼引き出し電極として構成する。
Å、Ａｕ１０００Åからなる蒸着膜を成膜し、感磁部２
の幅に長さを同一とした幅５μｍのパターンを１５μｍ
ピッチでパターン４を配置するとともに、感磁部２の両
端部に電極３を形成し、これらを感磁部の磁気容易軸方
向に着磁する。図中の矢印はその着磁方向を示す。これ
により、パターン４をハードバイアスバー、電極３をハ
ードバイアスバー兼引き出し電極として構成する。
【００１７】
【発明の効果】この発明の強磁性磁気抵抗素子によれ
ば、組成ずれの少ないハードバイアス膜が得られるた
め、良好なハードバイアスを付与した強磁性磁気抵抗素
子が安定して得られる。また、半田付け性などのボンデ
ィング性に優れた電極が形成されるため、外部回路との
接続が容易となる。さらに、電極形成によりハードバイ
アスが付与されることになるため、素子製造上のプロセ
スが簡略化される。
ば、組成ずれの少ないハードバイアス膜が得られるた
め、良好なハードバイアスを付与した強磁性磁気抵抗素
子が安定して得られる。また、半田付け性などのボンデ
ィング性に優れた電極が形成されるため、外部回路との
接続が容易となる。さらに、電極形成によりハードバイ
アスが付与されることになるため、素子製造上のプロセ
スが簡略化される。
【図１】この発明の第１の実施例に係る強磁性磁気抵抗
素子の構造を示す図であり、（Ａ）は部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン中央部の断面図であ
る。
素子の構造を示す図であり、（Ａ）は部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン中央部の断面図であ
る。
【図２】この発明の第２の実施例に係る強磁性磁気抵抗
素子の構造を示す図であり、（Ａ）は部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン中央部の断面図であ
る。
素子の構造を示す図であり、（Ａ）は部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン中央部の断面図であ
る。
【図３】この発明の第３の実施例に係る強磁性磁気抵抗
素子の構造を示す図であり、（Ａ）は部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン中央部の断面図であ
る。
素子の構造を示す図であり、（Ａ）は部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン中央部の断面図であ
る。
【図４】この発明の第４の実施例に係る強磁性磁気抵抗
素子の構造を示す図であり、（Ａ）は部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン中央部の断面図であ
る。
素子の構造を示す図であり、（Ａ）は部分平面図、
（Ｂ）は（Ａ）におけるパターン中央部の断面図であ
る。
【図５】蒸着材料を替えて図１に示す電極３を形成した
場合の、蒸着回数に対する保磁力の変化を示す図であ
る。
場合の、蒸着回数に対する保磁力の変化を示す図であ
る。
【図６】本発明の実施例に係る磁気抵抗効果の特性図で
ある。
ある。
【図７】従来の強磁性磁気抵抗素子に係る磁気抵抗効果
の特性図である。
の特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 卓二 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (72)発明者 小木曽 美文 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株 式会社村田製作所内 (56)参考文献 特開 昭61−264772（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁基板の一方の主面に強磁性磁気抵抗膜
パターンを形成し、この強磁性磁気抵抗膜パターンの引
き出し部に、ＣｏX Ｎｉ(1-X) 合金 （但し８０ｗｔ％
≦Ｘ≦９５ｗｔ％）からなる蒸着膜を形成するととも
に、この蒸着膜をハードバイアスバーとして着磁したこ
とを特徴とする強磁性磁気抵抗素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4065025A JP3047607B2 (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 強磁性磁気抵抗素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4065025A JP3047607B2 (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 強磁性磁気抵抗素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05267746A JPH05267746A (ja) | 1993-10-15 |
| JP3047607B2 true JP3047607B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=13275026
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4065025A Expired - Fee Related JP3047607B2 (ja) | 1992-03-23 | 1992-03-23 | 強磁性磁気抵抗素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3047607B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7466521B2 (en) | 2006-04-25 | 2008-12-16 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | EMR structure with bias control and enhanced linearity of signal |
-
1992
- 1992-03-23 JP JP4065025A patent/JP3047607B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05267746A (ja) | 1993-10-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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