JP6465725B2 - Current detection device and magnetic field detection device using the same - Google Patents
Current detection device and magnetic field detection device using the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP6465725B2 JP6465725B2 JP2015081430A JP2015081430A JP6465725B2 JP 6465725 B2 JP6465725 B2 JP 6465725B2 JP 2015081430 A JP2015081430 A JP 2015081430A JP 2015081430 A JP2015081430 A JP 2015081430A JP 6465725 B2 JP6465725 B2 JP 6465725B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- current
- tmr element
- layer
- magnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims description 247
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 79
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 70
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 64
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 51
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 44
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 41
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 17
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 47
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 31
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 230000005290 antiferromagnetic effect Effects 0.000 description 9
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000001803 electron scattering Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
Description
この発明は、導体を流れる電流の強度を検出する電流検出装置、およびこれを用いた磁界検出装置に関する。 The present invention relates to a current detection device that detects the intensity of a current flowing through a conductor, and a magnetic field detection device using the current detection device.
近年、磁気抵抗効果素子として、従来の異方性磁気抵抗効果素子等よりも磁気抵抗比(MR比:magneto−resistance ratio)が大きい、トンネル磁気抵抗効果(TMR:Tunnel Magneto−Resistance effect)素子や巨大磁気抵抗効果(GMR:Giant Magneto−Resistance effect)素子が開発され、センサや磁気ヘッド、磁気記録装置等への応用が進められている。 In recent years, as a magnetoresistive effect element, a tunnel magnetoresistive effect (TMR) element having a larger magnetoresistive ratio (MR ratio) than a conventional anisotropic magnetoresistive effect element or the like, or a TMR (tunnel magnetoresistive effect) element or the like Giant Magneto-Resistance effect (GMR) elements have been developed and applied to sensors, magnetic heads, magnetic recording devices, and the like.
なお、TMR素子やGMR素子を用いたセンサとしては、導体を流れる電流が誘起する磁界を検出することで、導体を流れる電流の強度を検出する電流検出装置や、この電流検出装置を磁界中に配置し、その磁界を打ち消す磁界を発生するように導体を配置して導体に電流を流し、そのときの電流強度を検出することで、磁界の強度を検出する磁界検出装置がある。 As a sensor using a TMR element or a GMR element, a current detection device that detects the intensity of the current flowing through the conductor by detecting a magnetic field induced by the current flowing through the conductor, or this current detection device in the magnetic field. There is a magnetic field detection device that detects the strength of a magnetic field by arranging the conductor so as to generate a magnetic field that cancels the magnetic field, passing a current through the conductor, and detecting the current intensity at that time.
ここで、磁気抵抗(MR:magneto−resistance)効果とは、外部磁界の強度および向きに応じて物質の抵抗が変化する現象である。そのため、地磁気等微小な磁界を検出したり、微小電流が誘起する磁界を検出したりすることによる電流検出や、磁気記録媒体に磁化方向として高密度に記録された情報の読み出し等に活用される。 Here, the magneto-resistance (MR) effect is a phenomenon in which the resistance of a substance changes according to the strength and direction of an external magnetic field. Therefore, it is used for current detection by detecting a minute magnetic field such as geomagnetism, detecting a magnetic field induced by a minute current, and reading information recorded at a high density as a magnetization direction on a magnetic recording medium. .
また、GMR素子は、強磁性体膜、金属膜および強磁性体膜の多層構造からなり、TMR素子は、強磁性体膜、絶縁膜および強磁性体膜の多層構造からなる。これらの磁気抵抗効果素子において、一方の強磁性体膜は、外部磁界に対して磁化方向が変化しない第1磁性層、すなわち固定層である。これに対して、第1磁性層と金属膜または絶縁膜を隔てて反対側に積層された強磁性体膜は、外部磁界の方向に磁化方向が回転する第2磁性層、すなわちフリー層である。 The GMR element has a multilayer structure of a ferromagnetic film, a metal film, and a ferromagnetic film, and the TMR element has a multilayer structure of a ferromagnetic film, an insulating film, and a ferromagnetic film. In these magnetoresistive elements, one of the ferromagnetic films is a first magnetic layer, that is, a fixed layer, whose magnetization direction does not change with respect to an external magnetic field. On the other hand, the ferromagnetic film laminated on the opposite side across the first magnetic layer and the metal film or insulating film is the second magnetic layer whose magnetization direction rotates in the direction of the external magnetic field, that is, a free layer. .
このとき、外部磁界によって、第1磁性層と第2磁性層とのスピンの向きを、平行、すなわち0°から反平行、すなわち180°までの間で変化させることで、GMR素子の場合には、金属膜と強磁性膜との界面での電子の散乱確率が変化することに起因する抵抗変化が生じる。一方、TMR素子の場合には、絶縁膜を隔てた二種類の強磁性膜の間のトンネル電流が変化することで抵抗が変化する。そのため、磁界の変化を、素子の抵抗変化として検出することが可能となる。 At this time, in the case of a GMR element, the direction of the spin between the first magnetic layer and the second magnetic layer is changed in parallel, that is, from 0 ° to antiparallel, that is, 180 ° by an external magnetic field. A resistance change is caused due to a change in the probability of electron scattering at the interface between the metal film and the ferromagnetic film. On the other hand, in the case of a TMR element, the resistance is changed by changing the tunnel current between two types of ferromagnetic films with an insulating film therebetween. Therefore, a change in the magnetic field can be detected as a change in the resistance of the element.
これらの磁気抵抗効果素子における固定層は、磁化方向を固定するために、強磁性層と交換結合される。一方、固定層と金属膜または絶縁膜を隔てた第2磁性層は、外部磁界に対して自由に動くことが出来るスピンバルブ構造とすることが一般的に用いられている。スピンバルブ構造の磁気抵抗効果素子は、第2磁性層と第1磁性層との磁気的な結合を弱め、フリー層磁化の外部磁界に対する感度を高めることが可能であるため、高感度な磁界検出が可能となる。 The fixed layer in these magnetoresistive effect elements is exchange coupled with the ferromagnetic layer in order to fix the magnetization direction. On the other hand, it is generally used that the second magnetic layer that separates the fixed layer from the metal film or insulating film has a spin valve structure that can move freely with respect to an external magnetic field. The magnetoresistive effect element having the spin valve structure can weaken the magnetic coupling between the second magnetic layer and the first magnetic layer, and can increase the sensitivity of the free layer magnetization to the external magnetic field. Is possible.
また、TMR素子およびGMR素子は、磁界に対して高感度に抵抗変化するため、電流が誘起する磁界を検出することで、この磁界を介して微小電流を精度良く検出することが可能である。このとき、導体を流れる電流が誘起する磁界を、磁気抵抗効果素子を用いて検出するためには、素子と検出対象電流が流れる導体とを接近させる必要がある。これは、検出対象の電流が作る磁界と環境雑音磁界として存在する磁界とのS/N比を大きくしなければならないためである。 Further, since the resistance change of the TMR element and the GMR element with high sensitivity to the magnetic field, it is possible to detect a minute current with high accuracy by detecting the magnetic field induced by the current. At this time, in order to detect the magnetic field induced by the current flowing through the conductor using the magnetoresistive element, it is necessary to bring the element close to the conductor through which the detection target current flows. This is because the S / N ratio between the magnetic field generated by the current to be detected and the magnetic field existing as the environmental noise magnetic field must be increased.
しかしながら、感度の高い磁気抵抗効果素子は、トレードオフとして検出可能な磁界範囲、すなわちダイナミックレンジが小さくなる。これは、磁気抵抗効果素子が有する最大のMR比は、第1磁性層材料および第2磁性層の材料に依存して決まるためである。したがって、強度の大きく異なる電流を測定する場合には、感度の異なる磁気抵抗効果素子を複数用意するか、または導体からの距離を調節して、導体を流れる電流が誘起する磁界の強度を変化させることで、電流に対する磁気抵抗効果素子の抵抗変化の感度を実質的に調整する必要がある。 However, a highly sensitive magnetoresistive element has a small magnetic field range that can be detected as a trade-off, that is, a dynamic range. This is because the maximum MR ratio of the magnetoresistive effect element is determined depending on the materials of the first magnetic layer material and the second magnetic layer. Therefore, when measuring currents with greatly different intensities, prepare multiple magnetoresistive elements with different sensitivities or adjust the distance from the conductor to change the strength of the magnetic field induced by the current flowing through the conductor. Thus, it is necessary to substantially adjust the sensitivity of the resistance change of the magnetoresistive element with respect to the current.
ここで、電流検出範囲を拡大するために、検出可能な磁界範囲が互いに等しい磁気抵抗効果素子を、検出対象電流が流れる導体の幅方向に対し、その中央部および端部に配置した電流センサが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Here, in order to expand the current detection range, there is a current sensor in which magnetoresistive elements having the same detectable magnetic field ranges are arranged at the center and the end in the width direction of the conductor through which the detection target current flows. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この電流センサにおいて、導体を流れる電流が誘起する磁界成分のうち、幅方向と平行な磁界成分は、中央部で最大となり、端部に向かうに連れて低下する。したがって、中央部および端部に磁気抵抗効果素子を配置することで、電流に対する抵抗変化を実質的に変化させることができ、電流強度に応じて読み出す磁気抵抗効果素子を切り替えることで、より広いダイナミックレンジを確保している。 In this current sensor, among the magnetic field components induced by the current flowing through the conductor, the magnetic field component parallel to the width direction is maximized at the center portion and decreases toward the end portion. Therefore, the resistance change with respect to the current can be substantially changed by arranging the magnetoresistive effect element at the central part and the end part, and a wider dynamic can be obtained by switching the magnetoresistive effect element to be read according to the current intensity. The range is secured.
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
すなわち、特許文献1の電流センサを用いて半導体スイッチング素子や半導体メモリ等の微細素子に流れる電流を検出する場合には、これらの微細素子の配線近傍に複数の磁気抵抗効果素子を配置することが困難となる。これは、配置可能な空間が僅少である上、複数箇所に配置すると、検出対象電流の誘起する磁界と、それ以外の配線を流れる電流が誘起する磁界と、雑音磁界との分別が困難になり、測定精度が悪化するためである。
However, the prior art has the following problems.
That is, when a current flowing through a fine element such as a semiconductor switching element or a semiconductor memory is detected using the current sensor disclosed in
ここで、スイッチング素子のオン電流やメモリセルの書き込み電流を検出することは、素子の制御電流や消費電流を監視するために重要である。また、スイッチング素子のリーク電流をモニタリングすることは、素子劣化の検出に有用である。さらに、メモリセルにおいても、微細化に伴いリーク電流の増加が顕著化しており、消費電流量をモニタリングすることが必要である。 Here, it is important to detect the on-current of the switching element and the write current of the memory cell in order to monitor the control current and current consumption of the element. In addition, monitoring the leakage current of the switching element is useful for detecting element deterioration. Further, in the memory cell, the increase in leakage current has become conspicuous with miniaturization, and it is necessary to monitor the current consumption.
ところが、リーク電流とオン電流とでは、強度が大きく異なるため、リーク電流を検出可能な磁気抵抗効果素子では、オン電流が流れたときに電流誘起磁界に対する抵抗値が飽和し、オン電流の強度を検出することができない。また、上述したように、スイッチング素子やメモリセルの周辺に感度の異なる複数の磁気抵抗効果素子を配置しようとすると、空間が僅少であるため、磁気抵抗効果素子を配置することが困難であったり、配置場所が異なるため、磁気抵抗効果素子に印加される磁界分布が異なったりするという問題がある。 However, since the strength differs greatly between the leakage current and the on-current, in the magnetoresistive effect element capable of detecting the leakage current, the resistance value against the current-induced magnetic field is saturated when the on-current flows, and the on-current strength is reduced. It cannot be detected. Further, as described above, when a plurality of magnetoresistive elements having different sensitivities are arranged around the switching element and the memory cell, it is difficult to arrange the magnetoresistive elements because the space is very small. Since the arrangement location is different, there is a problem that the distribution of the magnetic field applied to the magnetoresistive effect element is different.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、積層方向から見たときの面積を変化させることなく、検出可能電流のダイナミックレンジを拡大するとともに、測定精度を向上させることができる電流検出装置およびこれを用いた磁界検出装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and expands the dynamic range of the detectable current and improves the measurement accuracy without changing the area when viewed from the stacking direction. An object of the present invention is to obtain a current detecting device capable of performing the same and a magnetic field detecting device using the same.
この発明に係る電流検出装置は、磁界に対する抵抗変化の感度が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子が、導電性のスペーサを介して積層された磁気抵抗効果素子集合体と、磁気抵抗効果素子集合体の抵抗値を検出する抵抗読み出し回路と、を備え、導体を流れる電流の強度を検出する電流検出装置であって、複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれは、導体を流れる電流が誘起する磁界に対して、磁化方向が固定された第1磁性層と、絶縁膜および金属膜の一方を介して第1磁性層に積層され、導体を流れる電流が誘起した磁界の方向に磁化方向が追従する第2磁性層と、を有し、複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれにおける第2磁性層のうち、少なくとも1つの第2磁性層について、絶縁膜または金属膜とは反対側の界面に、磁気異方性を誘起するキャップ層を設けることにより、複数の磁気抵抗効果素子の磁界に対する抵抗変化の感度を互いに異ならしめるものである。 A current detection device according to the present invention includes a magnetoresistive effect element assembly in which a plurality of magnetoresistive effect elements having different sensitivity to a magnetic field are stacked via a conductive spacer, and a magnetoresistive effect element assembly A resistance reading circuit that detects a resistance value of the current detection device, and a current detection device that detects the intensity of the current flowing through the conductor, wherein each of the plurality of magnetoresistive effect elements The second magnetic layer is laminated on the first magnetic layer via one of the insulating film and the metal film, and the magnetization direction follows the direction of the magnetic field induced by the current flowing through the conductor. possess a magnetic layer, a, of the second magnetic layer in each of the plurality of magnetoresistive elements, the at least one second magnetic layer, the interface opposite to the insulating film or a metal film, the magnetic anisotropy Invite By providing a cap layer to, those made different sensitivity of the resistance change to the magnetic field of a plurality of magnetoresistive elements to each other.
この発明に係る電流検出装置によれば、磁界に対する抵抗変化の感度が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子が、導電性のスペーサを介して積層された磁気抵抗効果素子集合体を備え、複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれは、導体を流れる電流が誘起する磁界に対して、磁化方向が固定された第1磁性層と、絶縁膜および金属膜の一方を介して第1磁性層に積層され、導体を流れる電流が誘起した磁界の方向に磁化方向が追従する第2磁性層と、を有する。
そのため、積層方向から見たときの面積を変化させることなく、検出可能電流のダイナミックレンジを拡大するとともに、測定精度を向上させることができる。
According to the current detection device of the present invention, a plurality of magnetoresistive effect elements having different sensitivity to resistance change with respect to a magnetic field are provided with a magnetoresistive effect element assembly stacked via conductive spacers. Each of the resistance effect elements is laminated on the first magnetic layer via the first magnetic layer whose magnetization direction is fixed with respect to the magnetic field induced by the current flowing through the conductor, and one of the insulating film and the metal film. And a second magnetic layer whose magnetization direction follows the direction of the magnetic field induced by the current flowing through the first magnetic layer.
Therefore, the dynamic range of the detectable current can be expanded and the measurement accuracy can be improved without changing the area when viewed from the stacking direction.
以下、この発明に係る電流検出装置およびこれを用いた磁界検出装置の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。なお、以下の実施の形態では、磁気抵抗効果素子としてTMR素子を挙げて説明するが、スピンバルブ型GMR素子を用いた場合であっても、同様の効果を得ることができる。また、この発明は、積層方向に対して垂直に読み出し電流を印加することで動作する構造を有する超格子型GMR素子や、グラニュラー型TMR素子にも適用することが可能である。 Hereinafter, preferred embodiments of a current detection device according to the present invention and a magnetic field detection device using the same will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. explain. In the following embodiments, a TMR element will be described as an example of a magnetoresistive element, but the same effect can be obtained even when a spin valve GMR element is used. The present invention can also be applied to a superlattice GMR element or a granular TMR element having a structure that operates by applying a read current perpendicular to the stacking direction.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る電流検出装置におけるTMR素子集合体と導体との関係を示す斜視図である。図1において、TMR素子集合体1は、下部電極100と上部電極200との間に設けられている。また、TMR素子集合体1の下方には、導体2は配置され、導体2に検出対象電流3が流れている。
1 is a perspective view showing the relationship between a TMR element assembly and a conductor in a current detection device according to
TMR素子集合体1は、磁界に対する抵抗変化の感度が互いに異なる第1TMR素子4および第2TMR素子6が、スペーサ5を介して積層されて構成されている。ここで、第1TMR素子4および第2TMR素子6は、それぞれスピンバルブ型構造を有し、第1TMR素子4の方が、第2TMR素子6よりも感度が高いものとする。
The
なお、TMR素子の第1磁性層の磁化方向と第2磁性層の磁界方向とが平行である場合のTMR素子の抵抗値をRminとし、反平行である場合の抵抗値をRmaxとする。このとき、TMR素子の磁界に対するMR比は、次式(1)のように定義される。 The resistance value of the TMR element when the magnetization direction of the first magnetic layer of the TMR element is parallel to the magnetic field direction of the second magnetic layer is R min, and the resistance value when anti-parallel is R max . . At this time, the MR ratio with respect to the magnetic field of the TMR element is defined as the following equation (1).
(Rmax−Rmin)/Rmin×100 [%] ・・・(1) (R max −R min ) / R min × 100 [%] (1)
また、この発明の実施の形態1において、TMR素子の第1磁性層、すなわち固定層の磁化方向は、TMR素子の長手方向と直交する方向に固定されている。この方向に磁界を印加した場合に、第2磁性層、すなわちフリー層の磁化方向が第1磁性層の磁化方向と平行になるときの磁界強度を、TMR素子の磁界に対する抵抗変化が飽和する磁界として、Hkと表記する。このとき、TMR素子の磁界に対する抵抗変化の感度は、次式(2)のように定義される。
In
(Rmax−Rmin)/Rmin×100/2Hk [%/Oe] ・・・(2) (R max −R min ) / R min × 100 / 2H k [% / Oe] (2)
図2は、図1をI−I線で切断した、この発明の実施の形態1に係るTMR素子集合体を示す断面図である。図2において、第1TMR素子4は、下部電極100側から、シード層41、反強磁性層42、強磁性層43、スペーサ44、固定層である強磁性層45、絶縁膜であるバリア層46、フリー層である強磁性層47が積層されて構成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the TMR element assembly according to
また、第1TMR素子4と第2TMR素子6との間には、導電性のスペーサ5が積層されており、第1TMR素子4の最上部と、第2TMR素子6の最下部とは、電気的に接続されている。
In addition, a
また、第2TMR素子6は、下部電極100側から、シード層61、反強磁性層62、強磁性層63、スペーサ64、固定層である強磁性層65、絶縁膜であるバリア層66、フリー層である強磁性層67が積層されて構成されている。
The
第1TMR素子4および第2TMR素子6は、連続して成膜された後、エッチングによって、積層方向から見たときに長方形状または楕円形状となるように加工されている。また、その長手方向が、導体2の延びている方向に沿うように配置されている。
The
また、第1TMR素子4および第2TMR素子6の磁化方向が固定された強磁性層45および強磁性層65は、それぞれ同じ方向に固定されており、その固定方向は、導体2が延びている方向と直交する方向である。
The
図3は、この発明の実施の形態1に係る第1TMR素子における磁界と抵抗との関係を示す説明図であり、図4は、この発明の実施の形態1に係る第2TMR素子における磁界と抵抗との関係を示す説明図である。図3、4において、第1TMR素子4の飽和磁界をHk1と表記し、第2TMR素子6の飽和磁界をHk2と表記する。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the magnetic field and resistance in the first TMR element according to
また、第1TMR素子4および第2TMR素子6において、外部磁界方向に合わせて自由に回転する強磁性層47および強磁性層67の磁化方向が、それぞれ強磁性層45および強磁性層65の磁化方向と平行となるときの第1TMR素子4および第2TMR素子6の抵抗が互いに等しくRminであり、反平行となるときの抵抗が互いに等しくRmaxであると仮定する。ただし、これは、原理の説明のために簡単な例を示したものであり、抵抗値をこの関係に制限するものではない。
In the
このとき、第1TMR素子4と第2TMR素子6との直列抵抗において、磁界に対する抵抗変化は、図3、4で示した第1TMR素子4および第2TMR素子6の磁界に対する抵抗変化を足し合わせた特性となる。
At this time, in the series resistance of the
したがって、第1TMR素子4の飽和磁界Hk1よりも小さい磁界範囲においては、第1TMR素子4が磁界に対して抵抗変化するため、TMR素子集合体1の磁界に対する抵抗変化は、第2TMR素子6よりも大きく感度が高められる。
Accordingly, in the magnetic field range smaller than the saturation magnetic field H k1 of the
一方、第1TMR素子4の飽和磁界Hk1よりも大きく、第2TMR素子6の飽和磁界Hk2よりも小さい磁界範囲においては、第1TMR素子4は実質的に抵抗変化しないが、第2TMR素子6が磁界に対して抵抗変化するため、第1TMR素子4の測定可能磁界範囲よりも広い範囲の磁界を検出することが可能である。
On the other hand, in the magnetic field range that is larger than the saturation magnetic field H k1 of the
図5は、この発明の実施の形態1に係るTMR素子集合体における磁界と抵抗との関係を示す説明図である。このように、この発明の実施の形態1に係る電流検出装置は、TMR素子集合体1を用いることで、電流が誘起する磁界がHk1よりも小さくなるような微小な電流範囲においては、精度よく検出することが可能であり、一方、電流が誘起する磁界がHk1より大きくなる電流範囲においても、出力が飽和することなく検出することが可能である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the magnetic field and the resistance in the TMR element assembly according to
図6は、この発明の実施の形態1に係る電流検出装置の概略回路構成を示す斜視図である。図6は、電流検出装置の抵抗読み出し回路の配線図を示している。図6において、第1TMR素子4の下部に接続されている下部電極100と、第2TMR素子6の上部に接続されている上部電極200との間に直流電流源250を接続し、定電流を印加する。
FIG. 6 is a perspective view showing a schematic circuit configuration of the current detection device according to
また、電圧計251を用いて下部電極100と上部電極200と間の電位差を測定する。このとき、下部電極100と上部電極200との間に発生する電圧の磁界に対する変化は、TMR素子集合体1の磁界に対する抵抗変化に対応している。
Further, a potential difference between the
また、導体2には、検出対象である電流を供給する電流負荷252が直列に接続されており、導体2を流れる電流が誘起する磁界がTMR素子集合体1に印加される。ここで、TMR素子集合体1に印加される磁界は、導体2を流れる電流の強度に比例するため、TMR素子集合体1の抵抗値を検出することで、導体2を流れる電流の強度を検出することが可能となる。
In addition, a
このとき、例えば、既知の電流を供給した場合のTMR素子集合体1の抵抗値をあらかじめ記録しておくことで、未知の電流が流れたときのTMR素子集合体1の抵抗値と、あらかじめ採取したTMR素子集合体1の電流に対する抵抗変化とを比較することにより、電流の検出が容易に行われる。
At this time, for example, by recording in advance the resistance value of the
以上のように、実施の形態1によれば、磁界に対する抵抗変化の感度が互いに異なる複数の磁気抵抗効果素子が、導電性のスペーサを介して積層された磁気抵抗効果素子集合体を備え、複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれは、導体を流れる電流が誘起する磁界に対して、磁化方向が固定された第1磁性層と、絶縁膜および金属膜の一方を介して第1磁性層に積層され、導体を流れる電流が誘起した磁界の方向に磁化方向が追従する第2磁性層と、を有する。
そのため、積層方向から見たときの面積を変化させることなく、検出可能電流のダイナミックレンジを拡大するとともに、測定精度を向上させることができる。
As described above, according to the first embodiment, a plurality of magnetoresistive effect elements having different sensitivity to resistance change with respect to a magnetic field are provided with a magnetoresistive effect element assembly stacked via conductive spacers. Each of the magnetoresistive effect elements is laminated on the first magnetic layer via a first magnetic layer whose magnetization direction is fixed with respect to a magnetic field induced by a current flowing through the conductor, and one of an insulating film and a metal film. And a second magnetic layer whose magnetization direction follows the direction of the magnetic field induced by the current flowing through the conductor.
Therefore, the dynamic range of the detectable current can be expanded and the measurement accuracy can be improved without changing the area when viewed from the stacking direction.
すなわち、この発明の実施の形態1に係る電流検出装置は、検出対象電流が流れる導体と、導体の上部または下部に配置された磁気抵抗効果素子からなる電流検出装置で、磁気抵抗効果素子は、磁界に対する抵抗変化の感度が異なる複数の磁気抵抗効果素子が積層された構造を有し、導体を流れる電流が誘起する磁界による磁気抵抗効果素子の抵抗変化を読み出すことで導体に流れる電流強度を検出する。 That is, the current detection device according to the first embodiment of the present invention is a current detection device that includes a conductor through which a current to be detected flows and a magnetoresistive effect element arranged above or below the conductor. It has a structure in which multiple magnetoresistive effect elements with different sensitivity to resistance change with respect to the magnetic field are stacked, and the current intensity flowing through the conductor is detected by reading the resistance change of the magnetoresistive effect element due to the magnetic field induced by the current flowing through the conductor To do.
これにより、電流検出装置の電流検出感度を低下させることなく検出可能な電流強度の範囲、すなわちダイナミックレンジを拡大することができる。また、電流検出装置を構成する磁気抵抗効果素子の、積層方向から見たときの面積が変化することがないため、従来の方法では困難であった条件においても、検出対象電流のダイナミックレンジの拡大が容易に実現できる。 Thereby, the range of current intensity that can be detected without lowering the current detection sensitivity of the current detection device, that is, the dynamic range can be expanded. In addition, since the area of the magnetoresistive effect element constituting the current detection device does not change when viewed from the stacking direction, the dynamic range of the current to be detected can be expanded even under conditions that were difficult with the conventional method. Can be easily realized.
従来、検出電流のダイナミックレンジを拡大するためには、電流が流れる導体から磁気抵抗効果素子の位置を遠ざけたり、感度の異なる複数の素子を配置したりする必要があった。そのため、前者では、検出対象の電流から磁気抵抗効果素子を遠ざけることによるS/N比の低下があり、後者では、複数の感度を持つ磁気抵抗効果素子の作製において工数が増加し、コストアップにつながるという課題があった。 Conventionally, in order to expand the dynamic range of the detection current, it has been necessary to move the position of the magnetoresistive effect element away from the conductor through which the current flows or to arrange a plurality of elements having different sensitivities. Therefore, in the former, there is a decrease in the S / N ratio by moving the magnetoresistive effect element away from the current to be detected, and in the latter, the man-hour increases in the production of a magnetoresistive effect element having a plurality of sensitivities, resulting in an increase in cost. There was a problem of being connected.
また、メモリアレイやパワー半導体素子のように、素子が集積化された構造を持つデバイスを流れる電流を検出する場合には、磁気抵抗効果素子を配置可能な空間が狭隘であるため、複数配置すること自体が困難であった。 In addition, when detecting a current flowing through a device having a structure in which elements are integrated, such as a memory array or a power semiconductor element, a space in which magnetoresistive effect elements can be arranged is narrow, so a plurality of elements are arranged. That itself was difficult.
これに対して、この発明の実施の形態1に係る電流検出装置によれば、実質的な電流検出装置の大きさである、積層方向から見たときの磁気抵抗効果素子の面積を変化させず、検出電流のダイナミックレンジの拡大を実現することが可能である。 On the other hand, according to the current detection device according to the first embodiment of the present invention, the area of the magnetoresistive effect element when viewed from the stacking direction, which is substantially the size of the current detection device, is not changed. The dynamic range of the detection current can be expanded.
実施の形態2.
図7は、この発明の実施の形態2に係る電流検出装置におけるTMR素子集合体と導体との関係を示す斜視図である。図7において、導体2の上部に配置されたTMR素子集合体1aは、磁界に対する抵抗変化の感度が互いに異なる3個のTMR素子7a〜7cから構成されている。なお、TMR素子の数は、4個以上であってもよい。
FIG. 7 is a perspective view showing the relationship between the TMR element assembly and the conductor in the current detection device according to
図8は、図7をII−II線で切断した、この発明の実施の形態2に係るTMR素子集合体を示す断面図である。図8において、3個のTMR素子7a〜7cは、スペーサ5を挟んで連続して成膜された後、エッチングによって、積層方向から見たときに長方形状または楕円形状となるように加工されている。
8 is a cross-sectional view showing a TMR element assembly according to
具体的には、TMR素子集合体1aは、磁界に対する抵抗変化の感度が互いに異なる第1TMR素子7a、第2TMR素子7bおよび第3TMR素子7cが、スペーサ5を介して積層されて構成されている。ここで、第1TMR素子7a、第2TMR素子7bおよび第3TMR素子7cは、それぞれスピンバルブ型構造を有し、感度が高い順に第1TMR素子7a、第2TMR素子7b、第3TMR素子7cである。
Specifically, the TMR element assembly 1 a is configured by laminating a
図9は、この発明の実施の形態2に係る第1TMR素子における磁界と抵抗との関係を示す説明図であり、図10は、この発明の実施の形態2に係る第2TMR素子における磁界と抵抗との関係を示す説明図であり、図11は、この発明の実施の形態2に係る第3TMR素子における磁界と抵抗との関係を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the magnetic field and resistance in the first TMR element according to
図9〜11において、第1TMR素子7aの飽和磁界をHk1と表記し、第2TMR素子7bの飽和磁界をHk2と表記し、第3TMR素子7cの飽和磁界をHk3と表記する。また、TMR素子7a〜7cにおいて、固定層とフリー層との磁化方向が平行であるときの抵抗値はRminであり、反平行となるときの抵抗値はRmaxであり、それぞれ互いに等しい値を有する。ただし、これは、説明するために定めた便宜上の値であり、TMR素子集合体1aを構成するそれぞれのTMR素子7a〜7cの抵抗値の関係を制限するものではない。
In 9-11, the saturation magnetic field of the
このとき、第1TMR素子7aと第2TMR素子7bと第3TMR素子7cとの直列抵抗において、磁界に対する抵抗変化は、図9〜11で示した第1TMR素子7a、第2TMR素子7bおよび第3TMR素子7cの磁界に対する抵抗変化を足し合わせた特性となる。
At this time, in the series resistance of the
図12は、この発明の実施の形態2に係るTMR素子集合体における磁界と抵抗との関係を示す説明図である。図12から、それぞれのTMR素子7a〜7cの飽和磁界Hk1、Hk2、Hk3において、感度が変化することが分かる。すなわち、感度が異なる範囲を、検出対象電流が取りうる範囲の分布に一致させることで、各電流強度を精度よく検出することができる。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the relationship between the magnetic field and resistance in the TMR element assembly according to
例えば、半導体スイッチング素子においては、素子を流れる電流の強度には、複数のモードがある。ここで、このモードを、リーク電流、オン電流、渦電流と3段階であると想定すると、それぞれのモード間では、想定される電流のダイナミックレンジが大きく異なる。このとき、それぞれのモードのダイナミックレンジをカバーできる程度のTMR素子を積層し、直列抵抗として読みだすことで、電流強度に応じて感度が自動的に調節された電流検出装置を実現することが可能である。 For example, in a semiconductor switching element, there are a plurality of modes in the intensity of current flowing through the element. Here, assuming that this mode has three stages of leakage current, on-current, and eddy current, the dynamic range of the assumed current is greatly different between the modes. At this time, it is possible to realize a current detection device in which the sensitivity is automatically adjusted according to the current intensity by stacking TMR elements that can cover the dynamic range of each mode and reading them as series resistance. It is.
図13は、この発明の実施の形態2に係る電流検出装置の概略回路構成を示す斜視図である。図13は、電流検出装置の抵抗読み出し回路の配線図を示している。図13においても、上述した実施の形態1と同様にして、下部電極100と上部電極200と間の電位差を測定することで、TMR素子集合体1aの電流に対する抵抗変化を検出することができる。
FIG. 13 is a perspective view showing a schematic circuit configuration of the current detection device according to
そのため、ダイナミックレンジを拡大したり、複数の感度を持つTMR素子を構成したりするために必要な読み出し回路を増加させることなく、TMR素子が1個の場合と同じ回路で読み出せるため、回路の簡略化を実現することが可能である。 For this reason, since it is possible to read out with the same circuit as in the case of one TMR element without increasing the readout circuit necessary for expanding the dynamic range or configuring a TMR element having a plurality of sensitivities, Simplification can be realized.
以上のように、実施の形態2によれば、TMR素子を積層方向から見たときの面積を増加させることなく、電流検出装置に3段階以上の感度を与えることが可能になる。したがって、導体を流れる電流の強度に複数の偏りがある場合に、それぞれの電流強度の範囲で感度が高い電流検出装置を実現することが可能となる。 As described above, according to the second embodiment, it is possible to give the current detection device three or more levels of sensitivity without increasing the area when the TMR element is viewed from the stacking direction. Therefore, when there are a plurality of deviations in the intensity of the current flowing through the conductor, it is possible to realize a current detection device with high sensitivity in each current intensity range.
実施の形態3.
図14は、図1をI−I線で切断した、この発明の実施の形態3に係るTMR素子集合体を簡略化して示す断面図である。図14において、矢印は、それぞれ第1TMR素子4の磁化方向が固定された第1磁性層の磁化方向143a、磁化方向が回転する第2磁性層の磁化方向143b、第2TMR素子6の第1磁性層の磁化方向143c、および第2磁性層の磁化方向143dを示している。
FIG. 14 is a simplified cross-sectional view of the TMR element assembly according to
この発明の実施の形態3では、TMR素子の感度を調整する方法について説明する。一般的に、TMR素子の磁界に対する抵抗変化の感度は、フリー層の膜厚を小さくすると減少する。なお、感度と単に表記した場合には、磁界に対する抵抗変化の感度を示すものとする。 In the third embodiment of the present invention, a method for adjusting the sensitivity of the TMR element will be described. In general, the sensitivity of the resistance change to the magnetic field of the TMR element decreases as the free layer thickness is reduced. In addition, when it only describes with a sensitivity, the sensitivity of the resistance change with respect to a magnetic field shall be shown.
これは、TMR素子のフリー層において、バリア層、およびフリー層のバリア層とは反対側の界面に積層されるキャップ層の界面近傍において、磁化の状態が変化することに起因する。具体的には、界面近傍では、フリー層の磁化の大きさや、磁化の向きやすい方向である磁気異方性が変化する。 This is because in the free layer of the TMR element, the magnetization state changes in the vicinity of the interface of the barrier layer and the cap layer laminated on the interface opposite to the barrier layer of the free layer. Specifically, in the vicinity of the interface, the magnitude of magnetization of the free layer and the magnetic anisotropy that is the direction in which the magnetization is easy to change change.
また、これらは、界面で接する材質の結晶構造に誘起される磁気異方性や、界面で接する積層膜物質とのミキシングによる磁気特性の変質に起因する。ここで、磁気異方性の変化は、固定層磁化と平行方向を向くフリー層磁化を減少させることでMR比を減少させ、感度を低くする。また、磁気特性の変質は、フリー層の単位体積あたりの磁化量を減少させ、結果としてMR比を低下させることで、感度を低くする。したがって、フリー層を薄くすることで界面の影響を受ける割合を増大させ、感度を低下させることが可能となる。 In addition, these are caused by magnetic anisotropy induced by the crystal structure of the material in contact with the interface and alteration of magnetic properties due to mixing with the laminated film material in contact with the interface. Here, the change in magnetic anisotropy decreases the MR ratio by reducing the free layer magnetization that is parallel to the fixed layer magnetization, and lowers the sensitivity. Also, the alteration of the magnetic characteristics decreases the sensitivity by decreasing the amount of magnetization per unit volume of the free layer and consequently reducing the MR ratio. Therefore, by reducing the thickness of the free layer, it is possible to increase the proportion affected by the interface and decrease the sensitivity.
このとき、第1TMR素子4および第2TMR素子6のフリー層の膜厚を相対的に変化させ、第1TMR素子4のフリー層の膜厚141を、第2TMR素子6のフリー層の膜厚142よりも相対的に大きくすることで、第1TMR素子4を高感度にし、第2TMR素子6を相対的に低感度にすることが可能となる。
At this time, the film thicknesses of the free layers of the
以上のように、実施の形態3によれば、TMR素子の感度を調整するために、追加的な材料を使用する必要がなく、かつ同一の材料の膜厚を変化させることのみにより、感度を調整することが可能である。 As described above, according to the third embodiment, it is not necessary to use an additional material in order to adjust the sensitivity of the TMR element, and the sensitivity can be increased only by changing the film thickness of the same material. It is possible to adjust.
感度を調整するために、追加的な材料を用いないことは、成膜時間を除く成膜条件の管理が不要となるという利点がある。また、膜厚を変更することで作製できるため、感度を調整するための追加工程や追加費用が発生しないという利点がある。 In order to adjust the sensitivity, not using an additional material has an advantage that management of film forming conditions excluding the film forming time becomes unnecessary. Moreover, since it can produce by changing a film thickness, there exists an advantage that the additional process for adjusting a sensitivity and an additional expense do not generate | occur | produce.
実施の形態4.
図15は、図1をI−I線で切断した、この発明の実施の形態4に係るTMR素子集合体を簡略化して示す断面図である。図15において、互いに感度の異なる第1TMR素子4および第2TMR素子6のフリー層の膜厚は互いに等しいが、第2TMR素子6の第2磁性層のバリア層とは反対側の界面に、キャップ層150として酸化マグネシウムMgOが積層されている。
FIG. 15 is a simplified cross-sectional view of the TMR element assembly according to the fourth embodiment of the present invention, taken along the line II in FIG. In FIG. 15, the thicknesses of the free layers of the
ここで、MgOとフリー層との界面においては、MgO結晶構造により誘起される磁気異方性によって、フリー層の磁化方向が積層方向と垂直となる方向を向く。そのため、キャップ層150としてMgOを積層することで、フリー層の磁化方向が膜面に対して垂直な方向に引き寄せられ、結果としてフリー層磁化が膜面に対して傾く効果が得られる。
Here, at the interface between MgO and the free layer, the magnetization direction of the free layer is oriented in the direction perpendicular to the stacking direction due to the magnetic anisotropy induced by the MgO crystal structure. Therefore, by stacking MgO as the
したがって、固定層の磁化方向と平行となる磁化を減少させることができ、かつ外部磁界から膜面内成分の磁化が減少することでMRが減少し、さらに磁界による磁化回転が起こりにくくなってダイナミックレンジを拡大することが可能になる。これに加えて、MgOをキャップ層150に用いることで、TMR素子の感度におけるフリー層の膜厚依存性を緩和することが可能である。
Accordingly, the magnetization parallel to the magnetization direction of the fixed layer can be reduced, and the MR of the in-film component from the external magnetic field is reduced, so that the MR is reduced. The range can be expanded. In addition, by using MgO for the
以上のように、実施の形態4によれば、電流検出装置の電流検出感度におけるフリー層膜厚依存性の影響を緩和することが可能となる。これによって、製造される電流検出装置の感度ばらつきが抑制され、電流検出精度が改善された電流検出装置の実現が可能となる。 As described above, according to the fourth embodiment, it is possible to reduce the influence of the free layer thickness dependency on the current detection sensitivity of the current detection device. As a result, it is possible to realize a current detection device in which variations in sensitivity of the manufactured current detection device are suppressed and current detection accuracy is improved.
実施の形態5.
図16は、図1をI−I線で切断した、この発明の実施の形態5に係るTMR素子集合体を簡略化して示す断面図である。図16において、この発明の実施の形態5では、感度の異なる2つのTMR素子を実現するために、第1TMR素子4のフリー層に積層したMgOによるキャップ層160aと、第2TMR素子6のフリー層に積層したMgOによるキャップ層160bとの膜厚が互いに異なる。
FIG. 16 is a simplified cross-sectional view of the TMR element assembly according to the fifth embodiment of the present invention, taken along the line II in FIG. In FIG. 16, in the fifth embodiment of the present invention, in order to realize two TMR elements having different sensitivities, a
このとき、相対的に膜厚が異なるMgOキャップ層の膜厚に応じて、第1TMR素子4と第2TMR素子6との感度が変化する。これは、MgOキャップ層を積層することによる感度の変化は、MgOキャップ層の膜厚に依存するためであり、MgOキャップ層の膜厚を大きくすることで感度は低下する。
At this time, the sensitivity of the
ここで、MgOとフリー層の界面で生じる垂直磁気異方性の強度は、MgOの膜厚に依存し、膜厚を増加させることで垂直磁気異方性が増加する。そのため、MgOキャップ層の膜厚を変化させることにより、TMR素子の感度を変化させることが可能となる。 Here, the strength of perpendicular magnetic anisotropy generated at the interface between MgO and the free layer depends on the film thickness of MgO, and the perpendicular magnetic anisotropy increases as the film thickness is increased. Therefore, the sensitivity of the TMR element can be changed by changing the thickness of the MgO cap layer.
したがって、MgOキャップ層をフリー層に積層したTMR素子においては、MgOキャップ層の膜厚が相対的に小さいTMR素子の方が、垂直方向の磁気異方性の強度が小さいため、感度が高まりダイナミックレンジが小さくなる。 Therefore, in the TMR element in which the MgO cap layer is laminated on the free layer, the TMR element having a relatively small thickness of the MgO cap layer has lower magnetic anisotropy strength in the vertical direction, so that the sensitivity is increased and dynamic. The range becomes smaller.
以上のように、実施の形態5によれば、成膜時間は増加するが、電流検出装置を構成するTMR素子の両方にMgOキャップ層を適用するため、MgOキャップ層によるTMR素子特性のフリー層膜厚依存性を、上記実施の形態4で示した構成よりもさらに低減することが可能であり、電流検出装置の精度ばらつきを抑制することが可能となる。 As described above, according to the fifth embodiment, although the film formation time is increased, the MgO cap layer is applied to both of the TMR elements constituting the current detection device. The film thickness dependency can be further reduced as compared with the configuration shown in the fourth embodiment, and the variation in accuracy of the current detection device can be suppressed.
また、複数のTMR素子のそれぞれの第2磁性層において、その絶縁膜とは反対側の界面に積層する膜種または膜厚を変化させることで、第2磁性層の磁気的性質を変化させて感度を調整する。これにより、TMR素子の感度の調整を、第2磁性層の膜厚だけでなく、絶縁膜と反対側に積層した物質との界面での相互作用を利用して実施することが可能であるため、膜厚に依存した感度調整よりも、自由度の高い感度を設計することが可能である。 Further, in each of the second magnetic layers of the plurality of TMR elements, the magnetic property of the second magnetic layer is changed by changing the film type or film thickness to be laminated on the interface opposite to the insulating film. Adjust the sensitivity. As a result, the sensitivity of the TMR element can be adjusted using not only the film thickness of the second magnetic layer but also the interaction at the interface with the material laminated on the opposite side of the insulating film. It is possible to design a sensitivity with a higher degree of freedom than sensitivity adjustment depending on the film thickness.
実施の形態6.
図17は、図1をI−I線で切断した、この発明の実施の形態6に係るTMR素子集合体を簡略化して示す断面図である。図17において、この発明の実施の形態6では、TMR素子の感度を低めてダイナミックレンジを拡大するために、TMR素子集合体1を構成するTMR素子のうち、第2TMR素子6のフリー層において、外部からの磁界が存在しないときに磁化が自発的に向く方向である磁化容易軸を、膜面に対して垂直方向181eとしている。
FIG. 17 is a simplified cross-sectional view of the TMR element assembly according to
具体的には、第2TMR素子6のフリー層において、磁化方向が積層した膜面に対して仰角を有し、外部からの磁界が存在しない場合に、その仰角を45度よりも大きくすることにより、第1TMR素子4および第2TMR素子6の磁界に対する抵抗変化の感度を互いに異ならしめる。
Specifically, in the free layer of the
図18は、この発明の実施の形態6に係るTMR素子集合体における各フリー層の磁化方向を示す説明図である。図18には、第1TMR素子4および第2TMR素子6のそれぞれが有する、フリー層およびピン層の磁化方向を示している。
FIG. 18 is an explanatory diagram showing the magnetization direction of each free layer in the TMR element assembly according to
図18において、第1TMR素子4のフリー層181aの磁化方向は、上述したように、膜面に対して垂直方向181eを向いており、検出対象電流が誘起する磁界に対して、膜面に対して鉛直な向きから、膜面に対して平行な向き181dへと回転する。また、第2TMR素子6のフリー層182aの磁化方向は、膜の面内を、検出対象電流が誘起する磁界に対して回転する方向182dに動く。
In FIG. 18, the magnetization direction of the
また、第2TMR素子6のフリー層181aの磁化容易軸を、膜面に対して鉛直方向にするためには、バリア層181bにMgOを用い、フリー層181aの膜厚を0.8nm以下とすることで実現可能である。
Further, in order to make the easy axis of the
ここで、TMR素子の抵抗磁気特性を飽和させるためには、フリー層の磁化が、固定層の磁化と平行となる大きさの磁界を印加しなければならない。このとき必要な磁界は、材質が同じであれば、素子形状に主に依存し、磁界を印加しない場合には、フリー層の磁化方向は、自発的に素子の長手方向を向く。これは、形状磁気異方性によるもので、素子の短手方向を向くよりも、長手方向を向く方が反磁界によるエネルギーが低いためである。 Here, in order to saturate the resistance magnetic characteristics of the TMR element, a magnetic field having a magnitude in which the magnetization of the free layer is parallel to the magnetization of the fixed layer must be applied. The magnetic field required at this time mainly depends on the element shape if the material is the same. When no magnetic field is applied, the magnetization direction of the free layer spontaneously faces the longitudinal direction of the element. This is due to the shape magnetic anisotropy, and the energy due to the demagnetizing field is lower in the longitudinal direction than in the lateral direction of the element.
しかしながら、MgOとフリー層との界面においては、MgOの結晶構造との結晶整合に起因する、界面垂直磁気異方性によって、界面に対して垂直方向に磁化が向いた方が、エネルギーが低くなるという特徴がある。 However, at the interface between the MgO and the free layer, the energy is lower when the magnetization is oriented in the direction perpendicular to the interface due to the interface perpendicular magnetic anisotropy due to the crystal matching with the crystal structure of MgO. There is a feature.
そのため、界面において、膜面に対して垂直方向が安定である磁化を、固定層と平行にするために必要な磁界は、形状磁気異方性よりもさらに大きくなるため、膜面内を回転する磁化と比較して、さらに大きな飽和磁界を得ることが可能となる。 Therefore, at the interface, the magnetic field required to make the magnetization stable in the direction perpendicular to the film surface parallel to the fixed layer is larger than the shape magnetic anisotropy, and therefore rotates in the film surface. A larger saturation magnetic field can be obtained as compared with the magnetization.
以上のように、実施の形態6によれば、ダイナミックレンジをさらに拡大することが可能となり、より大きな電流が印加されても飽和しない電流検出特性を得ることが可能である。 As described above, according to the sixth embodiment, the dynamic range can be further expanded, and a current detection characteristic that does not saturate even when a larger current is applied can be obtained.
また、この発明の実施の形態6では、複数のTMR素子のうち、最も感度を高くしたいTMR素子において、磁界が存在しない場合に、その第2磁性層の磁化方向が、第1磁性層の磁化方向に対して直交していることを想定している。したがって、磁界が存在しない場合に、第2磁性層の磁化方向は、積層した膜面に対して垂直方向を向く。
Further, in
第2磁性層の磁化が、面内方向を向いたTMR素子に対して、磁化が積層膜に対して直交するTMR素子は飽和磁界が大きく、この発明の実施の形態6の方法を適用することでダイナミックレンジの大きいTMR素子を効果的に実現することが可能となる。 Whereas the TMR element in which the magnetization of the second magnetic layer is oriented in the in-plane direction is perpendicular to the laminated film, the TMR element has a large saturation magnetic field, and the method of the sixth embodiment of the present invention is applied. Thus, it is possible to effectively realize a TMR element having a large dynamic range.
なお、TMR素子の感度を調整する方法として、上述した実施の形態3〜6の方法を任意に組み合わせることができる。これにより、高感度なTMR素子と、感度が低くダイナミックレンジの大きいTMR素子とを組み合わせる場合であっても、それぞれのTMR素子を連続して成膜するだけで、この発明に係る電流検出装置を実現することができる。 In addition, as a method for adjusting the sensitivity of the TMR element, the methods of the above-described third to sixth embodiments can be arbitrarily combined. As a result, even when a high-sensitivity TMR element and a TMR element with low sensitivity and a large dynamic range are combined, the current detection device according to the present invention can be obtained by simply forming each TMR element continuously. Can be realized.
実施の形態7.
この発明の実施の形態7では、電流検出装置が有するTMR素子集合体を構成する、複数のTMR素子について、それらを互いに接続するスペーサ5の必要条件を説明する。ここでは、図2に示した第2TMR素子6を例に挙げて説明する。
In the seventh embodiment of the present invention, the necessary conditions of the
まず、スペーサ5は、Ta、Ruを使用することが望ましい。また、反強磁性層62は、シード層61を積層し、その上に積層することが望ましく、シード層61は、Ruを用いることが望ましい。これは、反強磁性層62と、そのさらに上層に積層される強磁性層63との交換結合強度が増大するためである。
First, it is desirable to use Ta or Ru for the
反強磁性層62では、その結晶粒が大きいほど、反強磁性層62の磁化方向の一方向性が大きく、この結果として、その上に積層された強磁性層63との交換結合の強度が増す。また、強磁性層63の交換結合の強度が強いほど、外部からの磁界に対する、強磁性層63の磁化方向のゆらぎが小さく、それに起因したMR比の変動を低減することができる。また、反強磁性層62の結晶粒の大きさは、基板物質の結晶粒の大きさに依存する。そのため、Ru等結晶粒の大きさが大きい物質をシード層61に選ぶことが望ましい。 In the antiferromagnetic layer 62, the larger the crystal grain, the greater the unidirectionality of the magnetization direction of the antiferromagnetic layer 62. As a result, the strength of exchange coupling with the ferromagnetic layer 63 laminated thereon is increased. Increase. Further, the stronger the exchange coupling strength of the ferromagnetic layer 63 is, the smaller the fluctuation of the magnetization direction of the ferromagnetic layer 63 with respect to the magnetic field from the outside is, and it is possible to reduce the fluctuation of the MR ratio resulting therefrom. The size of the crystal grains of the antiferromagnetic layer 62 depends on the size of the crystal grains of the substrate material. Therefore, it is desirable to select a material having a large crystal grain size such as Ru for the seed layer 61.
ここでは、説明のために、第2TMR素子6を例に挙げたが、これに限定されず、この発明に係る電流検出装置において、複数のTMR素子を積層するときに用いるスペーサ5に適用することが可能である。
Here, for the sake of explanation, the
実施の形態8.
この発明の実施の形態8では、電流検出装置を構成するTMR素子を作製するために必要な成膜方法について説明する。
In the eighth embodiment of the present invention, a film forming method necessary for producing a TMR element constituting a current detecting device will be described.
まず、構成する磁性材料や非磁性材料は、DCマグネトロンスパッタリングやRFマグネトロンスパッタリング、真空蒸着法等により積層される。また、バリア層は、不導体である必要があるが、MgOやAl2O3といった、金属酸化物を使用することができる。このとき、MgOを用いた方が、Al2O3よりも大きなMR比を得ることができ、感度を高めることが可能となる。
First, the magnetic material and nonmagnetic material to be formed are laminated by DC magnetron sputtering, RF magnetron sputtering, vacuum deposition, or the like. The barrier layer needs to be a non-conductor, but a metal oxide such as MgO or Al 2
また、MgOやAl2O3を積層するためには、それら金属酸化物の焼結体をターゲットとして使用し、RFスパッタリングを用いて膜を積層するか、または金属MgやAlを積層した後、酸素を注入したり、酸素を注入してさらに放電させることで酸素プラズマを発生させたりして、金属MgやAlを酸化させ、金属酸化物に化学変化を生じさせることで、積層することが可能である。 In addition, in order to stack MgO and Al2O3, a sintered body of these metal oxides is used as a target, a film is stacked using RF sputtering, or metal Mg or Al is stacked and then oxygen is injected. Alternatively, oxygen plasma can be generated by injecting oxygen and further discharging to oxidize metal Mg or Al to cause a chemical change in the metal oxide.
以上のように、実施の形態8によれば、チャンバー内に発生する焼結体ターゲットに起因する塵埃を低減させることが可能であるため、再現性の高い安定した絶縁性能を有する絶縁膜を積層することが可能となる。 As described above, according to the eighth embodiment, since it is possible to reduce dust caused by the sintered body target generated in the chamber, the insulating film having a highly reproducible and stable insulating performance is laminated. It becomes possible to do.
実施の形態9.
この発明の実施の形態9では、上述した実施の形態1〜8の電流検出装置を用いた並行型の磁界検出装置について説明する。
Embodiment 9 FIG.
In a ninth embodiment of the present invention, a parallel type magnetic field detection device using the current detection devices of the first to eighth embodiments will be described.
図19は、この発明の実施の形態9に係る磁界検出装置の概略回路構成を示す斜視図である。図19は、上述した実施の形態1〜8の電流検出装置を用いて構成される磁界検出装置の構成と、追加回路の接続とを示している。
FIG. 19 is a perspective view showing a schematic circuit configuration of a magnetic field detection apparatus according to Embodiment 9 of the present invention. FIG. 19 shows the configuration of the magnetic field detection device configured using the current detection devices of
図19において、ここでは、検出対象となる磁界H210は、TMR素子の短手方向と平行に印加されなければならないか、または検出対象磁界と導体2とが直交するように、電流検出装置を配置しなければならない。
In FIG. 19, here, the magnetic field H210 to be detected must be applied in parallel with the short direction of the TMR element, or the current detection device is arranged so that the magnetic field to be detected and the
また、TMR素子集合体1の下部電極100と上部電極200との間に、直流定電流源190cを接続し、下部電極100と上部電極200との間に発生する電圧を、測定・制御装置214で測定する。このとき、得られた電圧V1を、直流定電流源から印加した定電流I1で除した値を、ここでのTMR素子集合体1の抵抗として得る。
A DC constant current source 190 c is connected between the
まず、磁界を印加しない状態で、TMR素子集合体1の抵抗R0を測定する。次に、検出対象磁界を印加し、再びTMR素子集合体1の抵抗を測定する。このとき得られたTMR素子集合体1の抵抗R1と抵抗R0との差分、すなわちR1−R0をΔRとする。
First, the resistance R0 of the
続いて、導体2に直流電流212を印加する。この電流が誘起する磁界211は、検出対象磁界210と合成され、方向が同じ場合は強め合い、逆向きの場合は弱めあって相殺する。ここで、定電流Iを印加した状態で、TMR素子集合体1の抵抗を測定し、そのときの抵抗R2と抵抗R0の差分、すなわちR2−R0をΔR’とする。
Subsequently, a direct current 212 is applied to the
このとき、ΔR’>ΔRである場合には、電流を減少させるか、または逆方向電流を増加させ、ΔR’<ΔRである場合には電流を増加させるか、または逆方向の電流を減少させる。 At this time, if ΔR ′> ΔR, the current is decreased or the reverse current is increased, and if ΔR ′ <ΔR, the current is increased or the reverse current is decreased. .
以下、そのときの磁界強度において同様の操作を繰り返し、ΔR’が最小になるときの電流を計測することで、外部磁界を求めることができる。このとき、電流が誘起する磁界は、検出対象磁界をちょうど相殺しているため、このときの電流強度は、検出対象磁界に比例している。したがって、定数を乗じることで、外部磁界強度を容易に求めることが可能である。 Thereafter, the same operation is repeated for the magnetic field intensity at that time, and the external magnetic field can be obtained by measuring the current when ΔR ′ is minimized. At this time, since the magnetic field induced by the current just cancels the detection target magnetic field, the current intensity at this time is proportional to the detection target magnetic field. Therefore, the external magnetic field strength can be easily obtained by multiplying by a constant.
続いて、図20のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態9に係る磁界検出装置の処理について説明する。なお、このフローチャートに示した各処理は、図19に示した測定・制御装置214によって実行される。
Next, the processing of the magnetic field detection device according to the ninth embodiment of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. Each process shown in this flowchart is executed by the measurement /
まず、外部磁界H210を印加しない状態で、TMR素子集合体1の抵抗R0を測定し、次に、外部磁界H210を印加した状態で、TMR素子集合体1の抵抗R1を測定して、R0とR1との差の絶対値ΔRを求める(ステップS1)。
First, the resistance R0 of the
続いて、図19の導体2の例えばA→B方向の電流を増加、またはB→A方向の電流を減少させる(ステップS2)。
次に、導体2に直流電流を供給した状態でTMR素子集合体1の抵抗R2を測定し、R2とR0との差の絶対値ΔR’を求める(ステップS3)。
Subsequently, for example, the current in the A → B direction of the
Next, the resistance R2 of the
続いて、ΔR>ΔR’である(ステップS4でYes)、すなわちTMR素子集合体1の抵抗がR0に近づく場合には、上記ステップS1〜S4を繰り返して、同じ向きに直流電流を増加させ、ΔR’<α(α:所定値)になったときに(ステップS5でYes)、供給電流I212を磁界に換算して出力し(ステップS11)、図20の処理を終了する。
Subsequently, when ΔR> ΔR ′ (Yes in step S4), that is, when the resistance of the
一方、ステップS4で、ΔR<ΔR’である(ステップS4でNo)、すなわちTMR素子集合体1の抵抗がR0から遠ざかる場合には、R0とR1との差の絶対値ΔRを求める(ステップS6)。
On the other hand, if ΔR <ΔR ′ in step S4 (No in step S4), that is, if the resistance of the
続いて、図19の導体2の例えばB→A方向の電流を増加、またはA→B方向の電流を減少させる(ステップS7)。
次に、導体2に直流電流を供給した状態でTMR素子集合体1の抵抗R2を測定し、R2とR0との差の絶対値ΔR’を求める(ステップS8)。
Subsequently, for example, the current in the B → A direction of the
Next, the resistance R2 of the
続いて、ΔR>ΔR’である(ステップS9でYes)、すなわちTMR素子集合体1の抵抗がR0に近づく場合には、上記ステップS6〜S9を繰り返して、同じ向きに直流電流を増加させ、ΔR’<αになったときに(ステップS10でYes)、供給電流I212を磁界に換算して出力し(ステップS11)、図20の処理を終了する。
Subsequently, when ΔR> ΔR ′ (Yes in step S9), that is, when the resistance of the
一方、ステップS9において、ΔR<ΔR’である(ステップS9でNo)、すなわちTMR素子集合体1の抵抗がR0から遠ざかる場合には、ステップS1に戻り、動作を繰り返す。
On the other hand, if ΔR <ΔR ′ in step S9 (No in step S9), that is, if the resistance of the
なお、図20のフローチャートでは、導体2に供給する電流I212は、まず導体2の端Aから端Bの方向に流しているが、この順番は逆であってもよい。
In the flowchart of FIG. 20, the current I212 supplied to the
以上のように、実施の形態9によれば、磁界検出装置の検出可能磁界の範囲は、磁界検出装置を構成するTMR素子集合体の磁界に対する抵抗変化のダイナミックレンジの大きさに依存するため、検出可能な磁界範囲を拡大することが可能となる。また、TMR素子集合体の磁界に対する抵抗変化が、磁界が零となる近傍で大きくなるため、検出磁界の精度を向上させることが可能となる。 As described above, according to the ninth embodiment, the range of the detectable magnetic field of the magnetic field detection device depends on the dynamic range of the resistance change with respect to the magnetic field of the TMR element assembly constituting the magnetic field detection device. It is possible to expand the detectable magnetic field range. In addition, since the resistance change of the TMR element assembly with respect to the magnetic field becomes large in the vicinity where the magnetic field becomes zero, the accuracy of the detection magnetic field can be improved.
1、1a 素子集合体、2 導体、3 検出対象電流、4 第1TMR素子、5 スペーサ、6 第2TMR素子、7a〜7c TMR素子、41 シード層、42 反強磁性層、43 強磁性層、44 スペーサ、45 強磁性層、46 バリア層、47 強磁性層、61 シード層、62 反強磁性層、63 強磁性層、64 スペーサ、65 強磁性層、66 バリア層、67 強磁性層、100 下部電極、141 第2磁性層の膜厚、142 第2磁性層の膜厚、143a 第1磁性層の磁化方向、143b 第2磁性層の磁化回転方向、143c 第1磁性層の磁化方向、143d 第2磁性層の磁化回転方向、150 キャップ層、160a キャップ層、160b キャップ層、181a 第2磁性層、181b バリア層、181c 第1磁性層、181d 第2磁性層の磁化の回転方向、181e 第2磁性層の磁化方向、181f 第1磁性層の磁化方向、182a 第2磁性層、182b バリア層、182c 第1磁性層、182e 第1磁性層の磁化方向、182f 第2磁性層の磁化回転方向、200 上部電極、190a 制御信号、190b 相殺電流印加装置(電流源)、211 電流によって誘起される磁界、210 検出対象磁界、212 検出対象磁界を打ち消す様に磁界が発生する向きに印加される電流、214 測定・制御装置、250 電流源、251 電圧計、252 電流負荷。 1, 1a Element assembly, 2 conductors, 3 current to be detected, 4th TMR element, 5 spacer, 6 2nd TMR element, 7a to 7c TMR element, 41 seed layer, 42 antiferromagnetic layer, 43 ferromagnetic layer, 44 Spacer, 45 Ferromagnetic layer, 46 Barrier layer, 47 Ferromagnetic layer, 61 Seed layer, 62 Antiferromagnetic layer, 63 Ferromagnetic layer, 64 Spacer, 65 Ferromagnetic layer, 66 Barrier layer, 67 Ferromagnetic layer, 100 Lower Electrode, 141 film thickness of second magnetic layer, 142 film thickness of second magnetic layer, 143a magnetization direction of first magnetic layer, 143b magnetization rotation direction of second magnetic layer, 143c magnetization direction of first magnetic layer, 143d first Magnetization direction of two magnetic layers, 150 cap layer, 160a cap layer, 160b cap layer, 181a second magnetic layer, 181b barrier layer, 181c first magnetic layer 181d Rotation direction of magnetization of second magnetic layer, 181e Magnetization direction of second magnetic layer, 181f Magnetization direction of first magnetic layer, 182a Second magnetic layer, 182b Barrier layer, 182c First magnetic layer, 182e First magnetic layer Magnetization direction of 182f, magnetization rotation direction of the second magnetic layer, 200 upper electrode, 190a control signal, 190b canceling current applying device (current source), 211 magnetic field induced by current, 210 detection target magnetic field, 212 detection target magnetic field Current applied in the direction in which the magnetic field is generated so as to cancel, 214 measurement / control device, 250 current source, 251 voltmeter, 252 current load.
Claims (4)
前記磁気抵抗効果素子集合体の抵抗値を検出する抵抗読み出し回路と、を備え、
導体を流れる電流の強度を検出する電流検出装置であって、
前記複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれは、
前記導体を流れる電流が誘起する磁界に対して、磁化方向が固定された第1磁性層と、
絶縁膜および金属膜の一方を介して前記第1磁性層に積層され、前記導体を流れる電流が誘起した磁界の方向に磁化方向が追従する第2磁性層と、を有し、
前記複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれにおける第2磁性層のうち、少なくとも1つの第2磁性層について、絶縁膜または金属膜とは反対側の界面に、磁気異方性を誘起するキャップ層を設けることにより、前記複数の磁気抵抗効果素子の磁界に対する抵抗変化の感度を互いに異ならしめる
電流検出装置。 A magnetoresistive effect element assembly in which a plurality of magnetoresistive effect elements having different sensitivity to resistance change with respect to a magnetic field are stacked via a conductive spacer;
A resistance readout circuit for detecting a resistance value of the magnetoresistive effect element assembly,
A current detection device for detecting the intensity of current flowing through a conductor,
Each of the plurality of magnetoresistive elements is
A first magnetic layer having a fixed magnetization direction with respect to a magnetic field induced by a current flowing through the conductor;
A second magnetic layer stacked on the first magnetic layer via one of an insulating film and a metal film, the magnetization direction following the direction of the magnetic field induced by the current flowing through the conductor,
A cap layer for inducing magnetic anisotropy is provided at the interface opposite to the insulating film or the metal film for at least one second magnetic layer among the second magnetic layers in each of the plurality of magnetoresistive elements. This makes the sensitivity of the resistance change to the magnetic field of the plurality of magnetoresistive elements different from each other.
Current detecting device.
前記磁気抵抗効果素子集合体の抵抗値を検出する抵抗読み出し回路と、を備え、
導体を流れる電流の強度を検出する電流検出装置であって、
前記複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれは、
前記導体を流れる電流が誘起する磁界に対して、磁化方向が固定された第1磁性層と、
絶縁膜および金属膜の一方を介して前記第1磁性層に積層され、前記導体を流れる電流が誘起した磁界の方向に磁化方向が追従する第2磁性層と、を有し、
前記複数の磁気抵抗効果素子のそれぞれにおける第2磁性層について、絶縁膜または金属膜とは反対側の界面に、磁気異方性を誘起するキャップ層を互いに異なる膜厚で設けることにより、前記複数の磁気抵抗効果素子の磁界に対する抵抗変化の感度を互いに異ならしめる
電流検出装置。 A magnetoresistive effect element assembly in which a plurality of magnetoresistive effect elements having different sensitivity to resistance change with respect to a magnetic field are stacked via a conductive spacer;
A resistance readout circuit for detecting a resistance value of the magnetoresistive effect element assembly,
A current detection device for detecting the intensity of current flowing through a conductor,
Each of the plurality of magnetoresistive elements is
A first magnetic layer having a fixed magnetization direction with respect to a magnetic field induced by a current flowing through the conductor;
A second magnetic layer stacked on the first magnetic layer via one of an insulating film and a metal film, the magnetization direction following the direction of the magnetic field induced by the current flowing through the conductor,
For the second magnetic layer in each of the plurality of magnetoresistive elements, the cap layers for inducing magnetic anisotropy are provided at different thicknesses at the interface opposite to the insulating film or the metal film, thereby Make the sensitivity of resistance change to the magnetic field of different magnetoresistive elements different from each other
Current detecting device.
請求項1または請求項2に記載の電流検出装置。 When at least one second magnetic layer among the second magnetic layers in each of the plurality of magnetoresistive elements has an elevation angle with respect to the film surface in which the magnetization directions are stacked, and there is no external magnetic field , the to be greater than 45 degrees elevation, current detecting apparatus according to claim 1 or claim 2 made different sensitivity of the resistance change each other with respect to the magnetic field of said plurality of magnetoresistive elements.
前記導体を流れる電流が誘起する磁界によって外部磁界を相殺する位置に配置され、そのときの電流の強度を検出することにより、磁界の強度を検出する
磁界検出装置。 A magnetic field detection device using the current detection device according to any one of claims 1 to 3 ,
A magnetic field detection device which is disposed at a position where an external magnetic field is canceled by a magnetic field induced by a current flowing through the conductor, and detects the strength of the current by detecting the current strength.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015081430A JP6465725B2 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | Current detection device and magnetic field detection device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015081430A JP6465725B2 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | Current detection device and magnetic field detection device using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016200522A JP2016200522A (en) | 2016-12-01 |
JP6465725B2 true JP6465725B2 (en) | 2019-02-06 |
Family
ID=57423806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015081430A Active JP6465725B2 (en) | 2015-04-13 | 2015-04-13 | Current detection device and magnetic field detection device using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6465725B2 (en) |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5634132A (en) * | 1979-08-29 | 1981-04-06 | Nec Corp | Element for detecting magnetic field |
JPH05126865A (en) * | 1991-10-22 | 1993-05-21 | Hitachi Ltd | Device or method for detecting current |
JP3575683B2 (en) * | 2000-10-05 | 2004-10-13 | 松下電器産業株式会社 | Multi-element type magnetoresistive element |
JP2003069109A (en) * | 2001-08-30 | 2003-03-07 | Sony Corp | Magnetoresistive effect magnetic sensor, magnetoresistive effect magnetic head, magnetic reproducing device, and methods of manufacturing the sensor and head |
US7259545B2 (en) * | 2003-02-11 | 2007-08-21 | Allegro Microsystems, Inc. | Integrated sensor |
TW200630632A (en) * | 2004-10-11 | 2006-09-01 | Koninkl Philips Electronics Nv | Non-linear magnetic field sensors and current sensors |
JP2008085219A (en) * | 2006-09-28 | 2008-04-10 | Toshiba Corp | Magnetic resistance effect element |
WO2011111536A1 (en) * | 2010-03-12 | 2011-09-15 | アルプス・グリーンデバイス株式会社 | Magnetic-balance current sensor |
WO2012053296A1 (en) * | 2010-10-20 | 2012-04-26 | アルプス・グリーンデバイス株式会社 | Current sensor |
CN102809682A (en) * | 2011-06-03 | 2012-12-05 | 新科实业有限公司 | Current sensing circuit, printed circuit board component and current sensor device |
JP5832363B2 (en) * | 2012-04-25 | 2015-12-16 | 三菱電機株式会社 | Magnetoresistive element, magnetic field detector, current detector, and method for manufacturing magnetoresistive element |
JP2013242258A (en) * | 2012-05-22 | 2013-12-05 | Denso Corp | Magnetic sensor and method for manufacturing magnetic sensor |
WO2015029514A1 (en) * | 2013-08-29 | 2015-03-05 | 三菱電機株式会社 | Magnetic field detector including magnetoresistance effect element, and current detector |
US20160202330A1 (en) * | 2013-09-09 | 2016-07-14 | Hitachi, Ltd. | Magnetic sensor element |
-
2015
- 2015-04-13 JP JP2015081430A patent/JP6465725B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2016200522A (en) | 2016-12-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7710113B2 (en) | Magnetic sensor with offset magnetic field | |
JP6247631B2 (en) | Single-chip reference full-bridge magnetic field sensor | |
US8593134B2 (en) | Current sensor | |
US7737678B2 (en) | Magnetic sensor and current sensor | |
US9207290B2 (en) | Magnetic field sensor for sensing external magnetic field | |
JP4837749B2 (en) | Magnetic sensor and magnetic encoder using the same | |
US7456758B2 (en) | Magnetic encoder apparatus | |
JP2014515470A (en) | Single chip 2-axis bridge type magnetic field sensor | |
JP5888402B2 (en) | Magnetic sensor element | |
JP6702034B2 (en) | Magnetic sensor | |
WO2017173992A1 (en) | Anisotropic magnetoresistance (amr) sensor not requiring set/reset device | |
US20200132786A1 (en) | Magnetic sensor | |
JP2006269955A (en) | Magnetic field detecting device | |
JP2018112481A (en) | Magnetic sensor | |
JP5832363B2 (en) | Magnetoresistive element, magnetic field detector, current detector, and method for manufacturing magnetoresistive element | |
JP4985522B2 (en) | Magnetic field measuring method and magnetic sensor | |
US11009569B2 (en) | Magnetic field sensing device | |
JP4331630B2 (en) | Magnetic sensor | |
JP6465725B2 (en) | Current detection device and magnetic field detection device using the same | |
US11579213B2 (en) | Magnetic sensor | |
JP6116694B2 (en) | Magnetic field detector with magnetoresistive effect element and current detector | |
WO2011111457A1 (en) | Magnetism sensor and magnetic-balance current sensor provided therewith | |
JP6007479B2 (en) | Current sensor | |
CN109541503B (en) | Magnetic sensor | |
JP2015095630A (en) | Magnetic sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20171005 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180705 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180717 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180906 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181211 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190108 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6465725 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |