JPH01125882A - 磁気検出装置 - Google Patents
磁気検出装置Info
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- JPH01125882A JPH01125882A JP63179480A JP17948088A JPH01125882A JP H01125882 A JPH01125882 A JP H01125882A JP 63179480 A JP63179480 A JP 63179480A JP 17948088 A JP17948088 A JP 17948088A JP H01125882 A JPH01125882 A JP H01125882A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は磁気検出手段として基板上に薄膜の強磁性磁気
抵抗素子を形成した磁気検出装置に関する。
抵抗素子を形成した磁気検出装置に関する。
〔従来の技術］
磁気を検出する手段として、強磁性体を主成分とした強
磁性磁気抵抗素子の薄膜を基板上に形成した磁気検出装
置が提案されている。
磁性磁気抵抗素子の薄膜を基板上に形成した磁気検出装
置が提案されている。
そのような磁気検出装置は強磁性磁気抵抗素子が磁気（
磁界）を受けることによりその抵抗値が変化する事を利
用して、その磁気の変化を例えば電圧変化として出力す
るように構成されている。
磁界）を受けることによりその抵抗値が変化する事を利
用して、その磁気の変化を例えば電圧変化として出力す
るように構成されている。
しかしながら、上記のような磁気検出装置はその出力信
号が非常に小さい為に、一般に別の工程にて形成された
増幅用ＩＣ等の別部品によりその信号を増幅した状態で
出力しているが、依然、ノイズによる影響を受けやすい
ものであり、より磁気感度の高い磁気検出装置が望まれ
ている。
号が非常に小さい為に、一般に別の工程にて形成された
増幅用ＩＣ等の別部品によりその信号を増幅した状態で
出力しているが、依然、ノイズによる影響を受けやすい
ものであり、より磁気感度の高い磁気検出装置が望まれ
ている。
本願発明者達は、そのノイズの発生原因とじて磁気検出
装置自体に起因するものについて実験的考察を重ねた結
果、強磁性磁気抵抗素子の下地層の表面の表面粗さが粗
いものについては、バルクハウゼンノイズが発生してい
るという事実を見い出した事に基づきなされたものであ
り、その表面粗さを制御する事により磁気感度の高い磁
気検出装置を提供する事を目的としている。
装置自体に起因するものについて実験的考察を重ねた結
果、強磁性磁気抵抗素子の下地層の表面の表面粗さが粗
いものについては、バルクハウゼンノイズが発生してい
るという事実を見い出した事に基づきなされたものであ
り、その表面粗さを制御する事により磁気感度の高い磁
気検出装置を提供する事を目的としている。
上記の目的を達成する為に、本発明の磁気検出装置は、
基板上にＮｉを主成分として含んだ薄膜の強磁性磁気抵
抗素子を形成した磁気検出装置であって、該強磁性磁気
抵抗素子の下地層の表面粗さを１２０Å以下とした事を
特徴としている。
基板上にＮｉを主成分として含んだ薄膜の強磁性磁気抵
抗素子を形成した磁気検出装置であって、該強磁性磁気
抵抗素子の下地層の表面粗さを１２０Å以下とした事を
特徴としている。
前記基板上には前記強磁性磁気抵抗素子と電気接続する
薄膜の配線導体をも形成され、該配線導体はその接続部
分において下層にて設けられると共に、その接続部分に
おける傾斜角が７８痩以下としてもよい。
薄膜の配線導体をも形成され、該配線導体はその接続部
分において下層にて設けられると共に、その接続部分に
おける傾斜角が７８痩以下としてもよい。
上記の構成によると、強磁性磁気抵抗素子内の磁区は、
被測定磁気の変化にともなって連続的に移動するように
なり、磁区の不連続的な移動によるバルクハウゼンノイ
ズを効果的に抑制するようになる。
被測定磁気の変化にともなって連続的に移動するように
なり、磁区の不連続的な移動によるバルクハウゼンノイ
ズを効果的に抑制するようになる。
又、配線導体の傾斜角を７８度以下にする事により、断
線故障率が効果的に小さくなる。
線故障率が効果的に小さくなる。
以下、本発明を図面に示す実施例を用いて説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図であり、信号処
理回路を同一基板内に集積化した例である。
理回路を同一基板内に集積化した例である。
図において、１はＰ型半導体基板であり、その主表面上
に公知の半導体加工技術を用いて、Ｎ゛型埋込層２、Ｎ
−型エビタキャルＮ３、Ｐ°型素子分Ｍ領域４、Ｐ゛型
拡散領域５、Ｎ゛型拡散領域６゜７を形成している。こ
こで、Ｎ′″型埋込層２、Ｎ−型エピタキシャル１！１
３、Ｐ゛型拡散領域５、及びＮ゛型拡散領域６，７にて
縦形ＮＰＮバイポーラトランジスタを構成しており、こ
のトランジスタにて後述する強磁性磁気抵抗素子１０か
らの信号を増幅している。
に公知の半導体加工技術を用いて、Ｎ゛型埋込層２、Ｎ
−型エビタキャルＮ３、Ｐ°型素子分Ｍ領域４、Ｐ゛型
拡散領域５、Ｎ゛型拡散領域６゜７を形成している。こ
こで、Ｎ′″型埋込層２、Ｎ−型エピタキシャル１！１
３、Ｐ゛型拡散領域５、及びＮ゛型拡散領域６，７にて
縦形ＮＰＮバイポーラトランジスタを構成しており、こ
のトランジスタにて後述する強磁性磁気抵抗素子１０か
らの信号を増幅している。
そして、上述のように加工された基板の主表面上にスパ
ッタ装置にてシリコン酸化膜８を被覆する。その際、こ
のシリコン酸化膜８の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）は
デポジション速度を制御する事により１２０Å以下の例
えば１００人に制御している。その後、前述のトランジ
スタとの電気接続を行う為にこのシリコン酸化膜８にフ
ォトリソ工程を用いて選択的に開口部を形成する。
ッタ装置にてシリコン酸化膜８を被覆する。その際、こ
のシリコン酸化膜８の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）は
デポジション速度を制御する事により１２０Å以下の例
えば１００人に制御している。その後、前述のトランジ
スタとの電気接続を行う為にこのシリコン酸化膜８にフ
ォトリソ工程を用いて選択的に開口部を形成する。
そして、全面にＡｆを蒸着した後、所定のパターンにエ
ツチングして配線導体９を形成する。その際、この配線
導体９の後述する強磁性磁気抵抗素子１０との接続部分
の端面９ａにおける傾斜角θは湿式テーパーエツチング
を行う事により７８度以下の例えば５０度に形成する。
ツチングして配線導体９を形成する。その際、この配線
導体９の後述する強磁性磁気抵抗素子１０との接続部分
の端面９ａにおける傾斜角θは湿式テーパーエツチング
を行う事により７８度以下の例えば５０度に形成する。
尚、傾斜角θは第４図の部分的断面図に示すように、シ
リコン酸化膜８の表面と端面９ａとの間になす角度をも
って定義する。
リコン酸化膜８の表面と端面９ａとの間になす角度をも
って定義する。
その後、前記接続部分及びシリコン酸化膜８上にＦｅ、
Ｃｏを含み、Ｎｉを主成分とした強磁性体薄膜、即ちＮ
ｉ−Ｆｅ、Ｎ１−Ｇｏの薄膜から成る強磁性磁気抵抗素
子１０を厚さ１０００人になるように蒸着し、引き続き
エツチングする事により所定パターンに形成する。そし
て、この上から表面保護膜１１を形成し、導通用端子部
のみこの表面保護膜１１をエツチングして開口部を設け
た後、適当な熱処理を施して、本実施例の磁気検出装置
を構成する。
Ｃｏを含み、Ｎｉを主成分とした強磁性体薄膜、即ちＮ
ｉ−Ｆｅ、Ｎ１−Ｇｏの薄膜から成る強磁性磁気抵抗素
子１０を厚さ１０００人になるように蒸着し、引き続き
エツチングする事により所定パターンに形成する。そし
て、この上から表面保護膜１１を形成し、導通用端子部
のみこの表面保護膜１１をエツチングして開口部を設け
た後、適当な熱処理を施して、本実施例の磁気検出装置
を構成する。
そこで本実施例によると、被測定磁気に応じて強磁性磁
気抵抗素子１０の抵抗値が変化するので、その変化を例
えば電圧変化として同一基板内に形成した処理回路、例
えば前述したトランジスタに送り、その信号を増幅した
状態で後段の回路に出力するようにしており、その際、
従来技術のように別部品を必要としないので、実装面積
を小さくできるとともに、各々の部品を接続する為のボ
ンディングワイヤ等の配線を簡略化することができる。
気抵抗素子１０の抵抗値が変化するので、その変化を例
えば電圧変化として同一基板内に形成した処理回路、例
えば前述したトランジスタに送り、その信号を増幅した
状態で後段の回路に出力するようにしており、その際、
従来技術のように別部品を必要としないので、実装面積
を小さくできるとともに、各々の部品を接続する為のボ
ンディングワイヤ等の配線を簡略化することができる。
そして、強磁性磁気抵抗素子１０の下地層、つまり本実
施例の場合、シリコン酸化膜８の表面粗さが１００人に
なるように形成しているので、第２図の表面粗さとバル
クハウゼンノイズ発生率との関係をあられす特性図に示
すように、バルクハウゼンノイズ発生率をほぼ０％にす
る事ができ、磁気感度を高くする事ができるので、Ｓ／
Ｎ比の改善がはかられる。ここで、第２図に示す特性は
、第５図に示すように強磁性磁気抵抗素子１０を直線状
のパターンに形成し、その両端に電圧を印加することに
より、電流■を流しておき、その状態にて電流Ｉの流れ
る方向に対して直角な方向より磁界Ｈを印加することに
より、強磁性磁気抵抗素子１０の抵抗値を検出すること
により測定した。
施例の場合、シリコン酸化膜８の表面粗さが１００人に
なるように形成しているので、第２図の表面粗さとバル
クハウゼンノイズ発生率との関係をあられす特性図に示
すように、バルクハウゼンノイズ発生率をほぼ０％にす
る事ができ、磁気感度を高くする事ができるので、Ｓ／
Ｎ比の改善がはかられる。ここで、第２図に示す特性は
、第５図に示すように強磁性磁気抵抗素子１０を直線状
のパターンに形成し、その両端に電圧を印加することに
より、電流■を流しておき、その状態にて電流Ｉの流れ
る方向に対して直角な方向より磁界Ｈを印加することに
より、強磁性磁気抵抗素子１０の抵抗値を検出すること
により測定した。
尚、実験は横河電機製ＸＹレコーダ：ＹＥＷを用い、常
温（２５±２°Ｃ）、Ｉ＝１＋Ａの条件にて行った。こ
の測定結果が第６図中実線にて示す特性であり、バルク
ハウゼンノイズが発生すると同図中点線にて示すように
、実線からずれたノイズ成分Ａが現れる。このノイズ成
分Ａの有無の頻度を検出して、最終的にノイズ発生率を
求めた。尚、第２図中においてノイズ発生率が０％とい
うのは、本実験で使用したＸＹレコーダが、最大出力パ
ルス（１００％）の０．５％以下が限界分解能であるた
めにそれをもって定義した。第２図かられかるように表
面粗さは１２０Å以下であれば本実施例と同様にバルク
ハウゼンノイズの発生を効果的に抑制できるものであり
、本発明では表面粗さの下限値をあえて限定していない
が、その値は表面粗さの加工制限限界値とすればよい。
温（２５±２°Ｃ）、Ｉ＝１＋Ａの条件にて行った。こ
の測定結果が第６図中実線にて示す特性であり、バルク
ハウゼンノイズが発生すると同図中点線にて示すように
、実線からずれたノイズ成分Ａが現れる。このノイズ成
分Ａの有無の頻度を検出して、最終的にノイズ発生率を
求めた。尚、第２図中においてノイズ発生率が０％とい
うのは、本実験で使用したＸＹレコーダが、最大出力パ
ルス（１００％）の０．５％以下が限界分解能であるた
めにそれをもって定義した。第２図かられかるように表
面粗さは１２０Å以下であれば本実施例と同様にバルク
ハウゼンノイズの発生を効果的に抑制できるものであり
、本発明では表面粗さの下限値をあえて限定していない
が、その値は表面粗さの加工制限限界値とすればよい。
尚、表面粗さが１２０Å以上であるとバルクハウゼンノ
イズが発生する理由は、下地層の表面粗さが粗いと強磁
性磁気抵抗素子１０の下地層側の下面が、この下地層の
表面粗さを承継して粗くなり、それによって強磁性磁気
抵抗素子１０の磁区が異形化してしまい、内部応力が加
わってしまう。
イズが発生する理由は、下地層の表面粗さが粗いと強磁
性磁気抵抗素子１０の下地層側の下面が、この下地層の
表面粗さを承継して粗くなり、それによって強磁性磁気
抵抗素子１０の磁区が異形化してしまい、内部応力が加
わってしまう。
その結果、強磁性体の異方性分散が大きくなり、被測定
磁気の変化にともなって磁区の磁壁が不連続的に移動す
るためにノイズが急激に増加し、強磁性磁気抵抗素子１
０の出力に歪が生じるものと考える。従って、バルクハ
ウゼンノイズの発生を抑制するためには強磁性磁気抵抗
素子１０の下面の粗さを制御すれば良いものであるが、
その粗さは前述のように実質的に下地層の粗さを承継し
ているので、この下地層の表面粗さを制御すれば良いの
である。又、第２図は強磁性磁気抵抗素子１０としてＮ
ｉ−Ｆｅから成るものについての特性であるが、Ｎｉ−
Ｃｏから成るものについてもほとんど同じ特性になる。
磁気の変化にともなって磁区の磁壁が不連続的に移動す
るためにノイズが急激に増加し、強磁性磁気抵抗素子１
０の出力に歪が生じるものと考える。従って、バルクハ
ウゼンノイズの発生を抑制するためには強磁性磁気抵抗
素子１０の下面の粗さを制御すれば良いものであるが、
その粗さは前述のように実質的に下地層の粗さを承継し
ているので、この下地層の表面粗さを制御すれば良いの
である。又、第２図は強磁性磁気抵抗素子１０としてＮ
ｉ−Ｆｅから成るものについての特性であるが、Ｎｉ−
Ｃｏから成るものについてもほとんど同じ特性になる。
このことは、Ｎｉ−Ｆｅの組成比が８３ ： １７．Ｎ
ｉ−Ｃｏの組成比が７６：２４（両者とも±２％の誤差
、単位−ｔ％）であり、両者共に強磁性の性質が強いＮ
ｉを主成分として有しており、又、膜の磁区構造が同じ
であることから明らかである。
ｉ−Ｃｏの組成比が７６：２４（両者とも±２％の誤差
、単位−ｔ％）であり、両者共に強磁性の性質が強いＮ
ｉを主成分として有しており、又、膜の磁区構造が同じ
であることから明らかである。
さらに本実施例によると、配線導体９の強磁性磁気抵抗
素子１０との接続部分における傾斜角θが５０度になる
ように形成しているので、第３図の傾斜角θと強磁性磁
気抵抗素子１０の断線故障率との関係図に示すように、
断線故障率をほぼ０％にする事ができる。ここで、強磁
性磁気抵抗素子１０の薄膜は通常５００〜１０００人の
厚さにて形成され、厚くしてもせいぜい２０００人程度
７あり、非常に薄い膜であり、配線導体９との接続部分
における段差により断線しやすいが、第３図に示すよう
に配線導体９の傾斜角θを７８度以下にする事により、
断線故障率を効果的に小さくできる。尚、配線導体９の
材質はＡＮ以外に、Ａｌ中にＣｕ、Ｓｉ等の不純物を入
れたもの、Ａｕ。
素子１０との接続部分における傾斜角θが５０度になる
ように形成しているので、第３図の傾斜角θと強磁性磁
気抵抗素子１０の断線故障率との関係図に示すように、
断線故障率をほぼ０％にする事ができる。ここで、強磁
性磁気抵抗素子１０の薄膜は通常５００〜１０００人の
厚さにて形成され、厚くしてもせいぜい２０００人程度
７あり、非常に薄い膜であり、配線導体９との接続部分
における段差により断線しやすいが、第３図に示すよう
に配線導体９の傾斜角θを７８度以下にする事により、
断線故障率を効果的に小さくできる。尚、配線導体９の
材質はＡＮ以外に、Ａｌ中にＣｕ、Ｓｉ等の不純物を入
れたもの、Ａｕ。
Ｃｕ等であっても同様である。
以上、本発明を一実施例を用いて説明したが、本発明は
それに限定される事なく、その主旨を逸脱しない限り例
えば以下に示す如く種々変形可能である。
それに限定される事なく、その主旨を逸脱しない限り例
えば以下に示す如く種々変形可能である。
■本発明で言う下地層としては、シリコン酸化膜８以外
の他の絶縁膜であってもよい。この下地層について、シ
リコン窒化膜およびガラス（コーニング社製＃７０５９
）にてそれぞれ実験を行ったが、第２図に示す特性はほ
とんど変化しない。
の他の絶縁膜であってもよい。この下地層について、シ
リコン窒化膜およびガラス（コーニング社製＃７０５９
）にてそれぞれ実験を行ったが、第２図に示す特性はほ
とんど変化しない。
又、本発明で言う基板としては、半導体基板以外に絶縁
基板であってもよく、その場合、この絶縁製基板上に直
接的に強磁性磁気抵抗素子を形成してもよい。
基板であってもよく、その場合、この絶縁製基板上に直
接的に強磁性磁気抵抗素子を形成してもよい。
■上記実施例において、同一基板内に形成する信号処理
回路としては、増幅回路以外のものを形成してもよく、
例えば、本発明の磁気検出装置を回転制御等に使用する
場合にはシュミットトリガ回路等のヒステリシス回路を
形成してもよい。
回路としては、増幅回路以外のものを形成してもよく、
例えば、本発明の磁気検出装置を回転制御等に使用する
場合にはシュミットトリガ回路等のヒステリシス回路を
形成してもよい。
■上記実施例においては、シリコン酸化膜８の表面粗さ
の制御はデポジション速度を制御する事により行ってい
るが、これは研磨によっても行う事ができる。この場合
には、シリコン酸化膜８を形成する前の半導体基板表面
を、研磨により例えば表面粗さＲａ＝２０〜３０人にし
ておき、その後、その表面に対して熱酸化によるシリコ
ン酸化膜８を形成すれば、このシリコン酸化膜８の表面
は、半導体基板の表面粗さをある程度承継して、Ｒａ＝
１００人程度に制御することができる。
の制御はデポジション速度を制御する事により行ってい
るが、これは研磨によっても行う事ができる。この場合
には、シリコン酸化膜８を形成する前の半導体基板表面
を、研磨により例えば表面粗さＲａ＝２０〜３０人にし
ておき、その後、その表面に対して熱酸化によるシリコ
ン酸化膜８を形成すれば、このシリコン酸化膜８の表面
は、半導体基板の表面粗さをある程度承継して、Ｒａ＝
１００人程度に制御することができる。
以上述べたように、本発明によると、強磁性磁気抵抗素
子の下地層の表面粗さを１２０Å以下としているので、
ノイズの発生を効果的に抑制でき、磁気感度が高く、Ｓ
／Ｎ比が大きい特性の良い磁気検出装置を提供できると
いう効果がある。
子の下地層の表面粗さを１２０Å以下としているので、
ノイズの発生を効果的に抑制でき、磁気感度が高く、Ｓ
／Ｎ比が大きい特性の良い磁気検出装置を提供できると
いう効果がある。
又、配線導体の傾斜角を７８度以下にする事により、強
磁性磁気抵抗素子の断線故障率を効果的に小さくできる
。
磁性磁気抵抗素子の断線故障率を効果的に小さくできる
。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は表面
粗さとバルクハウゼンノイズ発生率との関係をあられす
特性図、第３図は傾斜角θと強磁性磁気抵抗素子の断線
故障率との関係図、第４図は第１図中の部分的断面図、
第５図は第２図における特性の測定状態を表す図、第６
図は磁界強度と抵抗値との関係を表す図である。 １・・・Ｐ型半導体基板、８・・・シリコン酸化膜、９
・・・配線導体、１０・・・強磁性磁気抵抗素子。 １、Ｐ型牛昇停３玉 ８１１．シノコレロ貌イ団 ９−ＣＩ上塾」耳不本 １０−強２社皿温４飼た承手 第１図 ４５句本１ｊ（Ａン 筒 ２ 図 （虐） 第３図 ｎ 第 ４ 図
粗さとバルクハウゼンノイズ発生率との関係をあられす
特性図、第３図は傾斜角θと強磁性磁気抵抗素子の断線
故障率との関係図、第４図は第１図中の部分的断面図、
第５図は第２図における特性の測定状態を表す図、第６
図は磁界強度と抵抗値との関係を表す図である。 １・・・Ｐ型半導体基板、８・・・シリコン酸化膜、９
・・・配線導体、１０・・・強磁性磁気抵抗素子。 １、Ｐ型牛昇停３玉 ８１１．シノコレロ貌イ団 ９−ＣＩ上塾」耳不本 １０−強２社皿温４飼た承手 第１図 ４５句本１ｊ（Ａン 筒 ２ 図 （虐） 第３図 ｎ 第 ４ 図
Claims (2)
- （１）基板上にＮｉを主成分として含んだ薄膜の強磁性
磁気抵抗素子を形成した磁気検出装置であって、該強磁
性磁気抵抗素子の下地層の表面粗さを１２０Å以下とし
た事を特徴とする磁気検出装置。 - （２）前記基板上には前記強磁性磁気抵抗素子と電気接
続する薄膜の配線導体をも形成され、該配線導体はその
接続部分において下層にて設けられると共に、その接続
部分における傾斜角が７８度以下である請求項１記載の
磁気検出装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP63179480A JP2586434B2 (ja) | 1987-08-21 | 1988-07-19 | 磁気検出装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20883287 | 1987-08-21 | ||
| JP62-208832 | 1987-08-21 | ||
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Publications (2)
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|---|---|
| JPH01125882A true JPH01125882A (ja) | 1989-05-18 |
| JP2586434B2 JP2586434B2 (ja) | 1997-02-26 |
Family
ID=26499326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63179480A Expired - Lifetime JP2586434B2 (ja) | 1987-08-21 | 1988-07-19 | 磁気検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2586434B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0565280A2 (en) * | 1992-03-26 | 1993-10-13 | Kabushiki Kaisha TEC | Method of producing printer head using piezoelectric member |
| US5471084A (en) * | 1991-12-03 | 1995-11-28 | Nippondenso Co., Ltd. | Magnetoresistive element and manufacturing method therefor |
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-
1988
- 1988-07-19 JP JP63179480A patent/JP2586434B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2586434B2 (ja) | 1997-02-26 |
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