JP5686635B2 - 磁気センサ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
図8(a)の工程では、基板1上に、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有する磁気抵抗効果素子を形成し、更に磁場中アニールにより反強磁性層と固定磁性層との間に交換結合磁界(Hex)を生じさせて、磁気抵抗効果素子の固定磁性層を全て同じ方向(P)に磁化固定する。続いて、各磁気抵抗効果素子2〜5の形状にパターニングし、各磁気抵抗効果素子2〜5にハードバイアス層(永久磁石層)を形成する。そして各ハードバイアス層を同一方向に着磁し、磁気抵抗効果素子2〜5を構成するフリー磁性層の磁化方向(F)を所定方向に揃える(図8(b))。図8(b)に示すように、固定磁性層の固定磁化方向(P)とフリー磁性層の磁化方向(F)は直交している。
同一チップ上に磁気抵抗効果素子が複数個、備えられてブリッジ回路を構成しており、
各磁気抵抗効果素子は、固定磁性層とフリー磁性層とが非磁性材料層を介して積層された積層構造を備え、前記固定磁性層は、第1磁性層と前記非磁性材料層に接する第2磁性層とが非磁性中間層を介して積層され、前記第1磁性層と前記第2磁性層とが反平行に磁化固定されたセルフピン止め型であり、
直列回路を構成する前記磁気抵抗効果素子には、感度軸方向が第1の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子と、感度軸方向が前記第1の方向に対して反対方向の第2の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子とが設けられ、
各磁気抵抗効果素子の前記フリー磁性層の前記非磁性材料層と接する面とは反対側の全面には、前記フリー磁性層との間で交換結合バイアスを生じさせ各フリー磁性層の磁化方向を磁化変動可能な状態で所定方向に揃えることができる反強磁性層が実質的に均一の膜厚で設けられていることを特徴とするものである。
本発明では、前記反強磁性層は、IrMnにより形成されることが好ましい。
同一チップ上に磁気抵抗効果素子が複数個、備えられてブリッジ回路を構成しており、
各磁気抵抗効果素子は、固定磁性層とフリー磁性層とが非磁性材料層を介して積層された積層構造を備え、前記固定磁性層は、第1磁性層と前記非磁性材料層に接する第2磁性層とが非磁性中間層を介して積層され、前記第1磁性層と前記第2磁性層とが反平行に磁化固定されたセルフピン止め型であり、
直列回路を構成する前記磁気抵抗効果素子には、感度軸方向が第1の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子と、感度軸方向が前記第1の方向に対して反対方向の第2の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子とが設けられ、
各磁気抵抗効果素子の前記フリー磁性層の前記非磁性材料層と接する面とは反対側の全面には前記フリー磁性層の磁化方向を磁化変動可能な状態で所定方向に揃えるためのIrMnからなる反強磁性層が実質的に均一の膜厚で設けられていることを特徴とするものである。
下から固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層及び反強磁性層の順に積層し、前記固定磁性層を、下から第1磁性層、非磁性中間層及び第2磁性層からなり、前記第1磁性層と前記第2磁性層の磁化固定方向が反平行となるセルフピン止め構造で形成し、前記反強磁性層を前記フリー磁性層との間で磁場中でのアニール処理を行うことなく交換結合バイアスを生じさせて前記フリー磁性層の磁化方向を所定方向に揃えることが可能な材質で形成するとともに、
前記セルフピン止め構造からなる各磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層、前記フリー磁性層及び前記反強磁性層を形成する際、成膜時の磁場方向を回転させて、感度軸方向が第1の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子と、感度軸方向が前記第1の方向に対して反対方向の第2の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子とを形成し、前記感度軸方向が前記第1の方向である前記磁気抵抗効果素子と前記感度軸方向が前記第2の方向である前記磁気抵抗効果素子とを直列接続することを特徴とするものである。
シード層20は、NiFeCrあるいはCr等で形成される。
P1〜P4 感度軸方向
10 磁気センサ
13a〜13d 磁気抵抗効果素子
16 素子部
21 固定磁性層
21a 第1磁性層
21b 非磁性中間層
21c 第2磁性層
22 非磁性材料層
23 フリー磁性層
24 反強磁性層
29 チップ
Claims (7)
- 同一チップ上に磁気抵抗効果素子が複数個、備えられてブリッジ回路を構成しており、
各磁気抵抗効果素子は、固定磁性層とフリー磁性層とが非磁性材料層を介して積層された積層構造を備え、前記固定磁性層は、第1磁性層と前記非磁性材料層に接する第2磁性層とが非磁性中間層を介して積層され、前記第1磁性層と前記第2磁性層とが反平行に磁化固定されたセルフピン止め型であり、
直列回路を構成する前記磁気抵抗効果素子には、感度軸方向が第1の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子と、感度軸方向が前記第1の方向に対して反対方向の第2の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子とが設けられ、
各磁気抵抗効果素子の前記フリー磁性層の前記非磁性材料層と接する面とは反対側の全面には、前記フリー磁性層との間で交換結合バイアスを生じさせ各フリー磁性層の磁化方向を磁化変動可能な状態で所定方向に揃えることができる反強磁性層が実質的に均一の膜厚で設けられていることを特徴とする磁気センサ。 - 前記反強磁性層は、IrMnにより形成される請求項1記載の磁気センサ。
- 同一チップ上に磁気抵抗効果素子が複数個、備えられてブリッジ回路を構成しており、
各磁気抵抗効果素子は、固定磁性層とフリー磁性層とが非磁性材料層を介して積層された積層構造を備え、前記固定磁性層は、第1磁性層と前記非磁性材料層に接する第2磁性層とが非磁性中間層を介して積層され、前記第1磁性層と前記第2磁性層とが反平行に磁化固定されたセルフピン止め型であり、
直列回路を構成する前記磁気抵抗効果素子には、感度軸方向が第1の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子と、感度軸方向が前記第1の方向に対して反対方向の第2の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子とが設けられ、
各磁気抵抗効果素子の前記フリー磁性層の前記非磁性材料層と接する面とは反対側の全面には前記フリー磁性層の磁化方向を磁化変動可能な状態で所定方向に揃えるためのIrMnからなる反強磁性層が実質的に均一の膜厚で設けられていることを特徴とする磁気センサ。 - 各フリー磁性層の磁化方向は、前記感度軸方向に対し直交する方向であり、直列回路を構成する前記磁気抵抗効果素子には、前記フリー磁性層の磁化方向が第3の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子と、前記フリー磁性層の磁化方向が前記第3の方向に対して反対方向の第4の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子とが設けられている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の磁気センサ。
- 同一チップ上にブリッジ回路を構成する複数の磁気抵抗効果素子を形成する際、各磁気抵抗効果素子を、
下から固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層及び反強磁性層の順に積層し、前記固定磁性層を、下から第1磁性層、非磁性中間層及び第2磁性層からなり、前記第1磁性層と前記第2磁性層の磁化固定方向が反平行となるセルフピン止め構造で形成し、前記反強磁性層を前記フリー磁性層との間で磁場中でのアニール処理を行うことなく交換結合バイアスを生じさせて前記フリー磁性層の磁化方向を所定方向に揃えることが可能な材質で形成するとともに、
前記セルフピン止め構造からなる各磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層、前記フリー磁性層及び前記反強磁性層を形成する際、成膜時の磁場方向を回転させて、感度軸方向が第1の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子と、感度軸方向が前記第1の方向に対して反対方向の第2の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子とを形成し、前記感度軸方向が前記第1の方向である前記磁気抵抗効果素子と前記感度軸方向が前記第2の方向である前記磁気抵抗効果素子とを直列接続することを特徴とする磁気センサの製造方法。 - 各磁気抵抗効果素子の前記フリー磁性層及び前記反強磁性層を形成する際、成膜時の磁場方向を回転させて、感度軸方向に対して直交する方向であって、前記フリー磁性層の磁化方向が第3の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子と、前記フリー磁性層の磁化方向が前記第3の方向に対して反対方向の第4の方向に向けられた前記磁気抵抗効果素子とを形成し、前記フリー磁性層の磁化方向が前記第3の方向である前記磁気抵抗効果素子と、前記フリー磁性層の磁化方向が前記第4の方向である前記磁気抵抗効果素子とを直列接続する請求項5記載の磁気センサの製造方法。
- 前記反強磁性層を、IrMnにより形成する請求項5又は6に記載の磁気センサの製造方法。
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