JPH08297814A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
- Publication number
- JPH08297814A JPH08297814A JP7105029A JP10502995A JPH08297814A JP H08297814 A JPH08297814 A JP H08297814A JP 7105029 A JP7105029 A JP 7105029A JP 10502995 A JP10502995 A JP 10502995A JP H08297814 A JPH08297814 A JP H08297814A
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- magnetosensitive
- magnetosensitive layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 強磁性磁気抵抗効果を用いて磁界検出を行う
ＭＲ素子において、従来問題となっていた素子出力上の
ヒステリシスやバルクハウゼンノイズを解消し、良好な
線形応答出力を実現する。 【構成】 本発明のＭＲ素子の構成においては、基板上
に楕円板形状に加工された感磁層、矩形に加工されたシ
ャント層と、同じく矩形に加工されたバイアス磁界印加
用のソフトフィルムバイアス層、および電極層が積層さ
れている。感磁層を流れるセンス電流が形成する磁界に
よってソフトフィルムバイアス層の磁化が電流と直交す
る方向に飽和し、この飽和磁化によって感磁層にバイア
ス磁界が印加されることになる。この際、感磁層が楕円
板形状であるため感磁層内部に発生する磁界の大きさが
一定となり均一なバイアス状態が実現される。従って、
外部信号磁界が同素子に作用した際には、感磁層内の磁
化が一斉に均一回転応答を行い、その結果、ヒステリシ
スやバルクハウゼンノイズのない良好な線形応答出力が
得られることになる。
ＭＲ素子において、従来問題となっていた素子出力上の
ヒステリシスやバルクハウゼンノイズを解消し、良好な
線形応答出力を実現する。 【構成】 本発明のＭＲ素子の構成においては、基板上
に楕円板形状に加工された感磁層、矩形に加工されたシ
ャント層と、同じく矩形に加工されたバイアス磁界印加
用のソフトフィルムバイアス層、および電極層が積層さ
れている。感磁層を流れるセンス電流が形成する磁界に
よってソフトフィルムバイアス層の磁化が電流と直交す
る方向に飽和し、この飽和磁化によって感磁層にバイア
ス磁界が印加されることになる。この際、感磁層が楕円
板形状であるため感磁層内部に発生する磁界の大きさが
一定となり均一なバイアス状態が実現される。従って、
外部信号磁界が同素子に作用した際には、感磁層内の磁
化が一斉に均一回転応答を行い、その結果、ヒステリシ
スやバルクハウゼンノイズのない良好な線形応答出力が
得られることになる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は強磁性磁気抵抗効果（以
下、ＭＲ効果と略す）を利用して磁界を検出する磁気抵
抗効果素子（以下、ＭＲ素子と略す）に関するものであ
る。
下、ＭＲ効果と略す）を利用して磁界を検出する磁気抵
抗効果素子（以下、ＭＲ素子と略す）に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】周知の如く、ＭＲ効果を用いて磁界を検
出するＭＲ素子は、磁気ヘッド、磁気センサ、回転検出
素子、位置検出素子等に幅広く応用されている。このＭ
Ｒ素子は、基本的には、外部信号磁界を感知するための
矩形の感磁層と、同感磁層に電流を通すための電極層か
ら構成されている。感磁層には一般に、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃ
ｏの２つ以上の組合せの合金からなる強磁性体薄膜を用
いている（特開平２−２３６８０号公報および特開平５
−３３５６５５号公報参照）。この薄膜は２〜５％台の
大きな抵抗変化率を有することから素子の出力を十分な
大きさにし、さらに通常１０エルステッド以下の異方性
磁界を示すことから必要な磁界感度の達成を可能にして
いる。
出するＭＲ素子は、磁気ヘッド、磁気センサ、回転検出
素子、位置検出素子等に幅広く応用されている。このＭ
Ｒ素子は、基本的には、外部信号磁界を感知するための
矩形の感磁層と、同感磁層に電流を通すための電極層か
ら構成されている。感磁層には一般に、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃ
ｏの２つ以上の組合せの合金からなる強磁性体薄膜を用
いている（特開平２−２３６８０号公報および特開平５
−３３５６５５号公報参照）。この薄膜は２〜５％台の
大きな抵抗変化率を有することから素子の出力を十分な
大きさにし、さらに通常１０エルステッド以下の異方性
磁界を示すことから必要な磁界感度の達成を可能にして
いる。
【０００３】さらに、実際の素子においては磁界感度を
より向上させたり、外部信号磁界強度に対して素子出力
を線形に応答させるために、バイアス磁界を感磁層に印
加させる場合が多い。この際、バイアス磁界を印加させ
るための軟磁性体、反強磁性体、強磁性体、または導電
体からなるバイアス層と、必要に応じて感磁層とバイア
ス層の間に導電体または絶縁体からなるシャント層が設
けられることになる。また、感磁層の両端に反強磁性体
または強磁性体からなる縦バイアス層を設けることによ
って感磁層内に形成されている磁区の安定化を図り、素
子出力に生じるヒステリシスやバルクハウゼンノイズを
抑制するといったことも実施され始めている。
より向上させたり、外部信号磁界強度に対して素子出力
を線形に応答させるために、バイアス磁界を感磁層に印
加させる場合が多い。この際、バイアス磁界を印加させ
るための軟磁性体、反強磁性体、強磁性体、または導電
体からなるバイアス層と、必要に応じて感磁層とバイア
ス層の間に導電体または絶縁体からなるシャント層が設
けられることになる。また、感磁層の両端に反強磁性体
または強磁性体からなる縦バイアス層を設けることによ
って感磁層内に形成されている磁区の安定化を図り、素
子出力に生じるヒステリシスやバルクハウゼンノイズを
抑制するといったことも実施され始めている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、外部信号磁界を
感知するための感磁層は、図２に示したようにプロセス
の容易さから矩形に加工されてきた。その結果、バイア
ス層からのバイアス磁界によって感磁層内部に発生する
反磁界が矩形パターン中央部と周辺部で異なっていた。
従って均一なバイアス状態が得られず、外部信号磁界に
対して感磁層内の磁化が非均一回転を行い、磁化の応答
に局部的な差が生じていた。
感知するための感磁層は、図２に示したようにプロセス
の容易さから矩形に加工されてきた。その結果、バイア
ス層からのバイアス磁界によって感磁層内部に発生する
反磁界が矩形パターン中央部と周辺部で異なっていた。
従って均一なバイアス状態が得られず、外部信号磁界に
対して感磁層内の磁化が非均一回転を行い、磁化の応答
に局部的な差が生じていた。
【０００５】その結果、素子出力にヒステリシスやバル
クハウジングノイズが生じやすくなり、素子の安定動作
に支障を来していた。さらに、バイアス磁界を印加して
いるにもかかわらず、外部信号磁界に対する応答が線形
からずれることになり、特に磁気ヘッドへの応用の際に
は大きな問題となっていた。
クハウジングノイズが生じやすくなり、素子の安定動作
に支障を来していた。さらに、バイアス磁界を印加して
いるにもかかわらず、外部信号磁界に対する応答が線形
からずれることになり、特に磁気ヘッドへの応用の際に
は大きな問題となっていた。
【０００６】本発明は以上の点に鑑み、素子構成、デザ
インを刷新して感磁層内部で均一なバイアス状態を実現
し、ヒステリシスやバルクハウゼンノイズのみられない
良好な線形応答出力特性を持つＭＲ素子を提供しようと
するものである。
インを刷新して感磁層内部で均一なバイアス状態を実現
し、ヒステリシスやバルクハウゼンノイズのみられない
良好な線形応答出力特性を持つＭＲ素子を提供しようと
するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ＭＲ素
子の構成として、ＭＲ効果を有する強磁性体からなる楕
円板形状に加工された感磁層と、この感磁層にバイアス
磁界を印加するための軟磁性体、反強磁性体、強磁性
体、または導電体からなるバイアス層と、さらに必要に
応じて感磁層とバイアス層の間に挟まれた導電体または
絶縁体からなるシャント層と、感磁層またはバイアス層
に電流を通すための導電体からなる電極層を設けること
によって、上述の問題を解決することができる。
子の構成として、ＭＲ効果を有する強磁性体からなる楕
円板形状に加工された感磁層と、この感磁層にバイアス
磁界を印加するための軟磁性体、反強磁性体、強磁性
体、または導電体からなるバイアス層と、さらに必要に
応じて感磁層とバイアス層の間に挟まれた導電体または
絶縁体からなるシャント層と、感磁層またはバイアス層
に電流を通すための導電体からなる電極層を設けること
によって、上述の問題を解決することができる。
【０００８】
【作用】本発明のＭＲ素子においては図１に示すよう
に、基板１上に楕円板形状に加工された感磁層２、矩形
に加工されたシャント層３と、同じく矩形に加工された
バイアス磁界印加用のソフトフィルムバイアス層４、お
よび電極層５が積層されている。電極層５に流れる適当
な大きさの電流６は、感磁層２およびソフトフィルムバ
イアス層４それぞれに分流するが、感磁層２の比抵抗値
がより小さく設定されており、従ってより多くのセンス
電流７が感磁層２を流れることになる。このセンス電流
７が形成する磁界によってソフトフィルムバイアス層４
の磁化が電流と直交する方向に飽和し、この飽和磁化に
よって感磁層２にバイアス磁界８が印加されることにな
る。この際、感磁層２が楕円板形状であるため感磁層内
部に発生する反磁界の大きさが層内いずれの箇所におい
ても一定の大きさとなり、従って、有効バイアス磁界が
一定となって均一なバイアス状態が実現される。従っ
て、外部信号磁界９が同素子に作用した際には、感磁層
内の磁化が一斉に均一回転応答を行い、その結果、ヒス
テリシスやバルクハウゼンノイズのない良好な線形応答
出力が得られることになる。
に、基板１上に楕円板形状に加工された感磁層２、矩形
に加工されたシャント層３と、同じく矩形に加工された
バイアス磁界印加用のソフトフィルムバイアス層４、お
よび電極層５が積層されている。電極層５に流れる適当
な大きさの電流６は、感磁層２およびソフトフィルムバ
イアス層４それぞれに分流するが、感磁層２の比抵抗値
がより小さく設定されており、従ってより多くのセンス
電流７が感磁層２を流れることになる。このセンス電流
７が形成する磁界によってソフトフィルムバイアス層４
の磁化が電流と直交する方向に飽和し、この飽和磁化に
よって感磁層２にバイアス磁界８が印加されることにな
る。この際、感磁層２が楕円板形状であるため感磁層内
部に発生する反磁界の大きさが層内いずれの箇所におい
ても一定の大きさとなり、従って、有効バイアス磁界が
一定となって均一なバイアス状態が実現される。従っ
て、外部信号磁界９が同素子に作用した際には、感磁層
内の磁化が一斉に均一回転応答を行い、その結果、ヒス
テリシスやバルクハウゼンノイズのない良好な線形応答
出力が得られることになる。
【０００９】
（実施例１）図１は、本発明の一実施例を示す図であ
る。
る。
【００１０】図１において、アルティック（ＡｌＴｉ
Ｃ）板上にＳｉＯ2 スパッタ膜１００nmが形成された基
板１上に、高周波スパッタ法を用いて感磁層２となるＮ
ｉ82Ｆｅ18膜（２５nm）を形成した。次に、同膜をレジ
スト樹脂を用いたフォトリソグラフィ技術およびドライ
エッチング技術によって長軸７μm 、単軸４μm の楕円
板形状に加工した。さらに、シャント層３となるＴｉ膜
（１５nm）、およびソフトフィルムバイアス層４となる
ＣｏＺｒＭｏ膜（３０nm）を同じく高周波スパッタ法を
用いて感磁層２上に形成し、やはり同じくフォトリソグ
ラフィ技術およびドライエッチング技術によって矩形に
加工した。その後、電極層５となるＡｕ膜（２４０nm）
を電子ビーム蒸着法によって形成し、フォトリソグラフ
ィ技術およびドライエッチング技術によって所定の電極
形状に加工した。最後に、保護層となるＳｉＯ2 スパッ
タ膜（１４０nm）を以上の素子パターン上に形成し、素
子を完成させた。なお、用いたドライエッチング技術は
Ａｒイオンのミリング効果を用いたものであった。
Ｃ）板上にＳｉＯ2 スパッタ膜１００nmが形成された基
板１上に、高周波スパッタ法を用いて感磁層２となるＮ
ｉ82Ｆｅ18膜（２５nm）を形成した。次に、同膜をレジ
スト樹脂を用いたフォトリソグラフィ技術およびドライ
エッチング技術によって長軸７μm 、単軸４μm の楕円
板形状に加工した。さらに、シャント層３となるＴｉ膜
（１５nm）、およびソフトフィルムバイアス層４となる
ＣｏＺｒＭｏ膜（３０nm）を同じく高周波スパッタ法を
用いて感磁層２上に形成し、やはり同じくフォトリソグ
ラフィ技術およびドライエッチング技術によって矩形に
加工した。その後、電極層５となるＡｕ膜（２４０nm）
を電子ビーム蒸着法によって形成し、フォトリソグラフ
ィ技術およびドライエッチング技術によって所定の電極
形状に加工した。最後に、保護層となるＳｉＯ2 スパッ
タ膜（１４０nm）を以上の素子パターン上に形成し、素
子を完成させた。なお、用いたドライエッチング技術は
Ａｒイオンのミリング効果を用いたものであった。
【００１１】このＭＲ素子を用いて周波数５００ｋＨ
ｚ、振幅１０エルステッドの高周波微小信号磁界を検出
させたところ、センス電流２０ｍＡにおいて、線形に応
答していることを示す振幅６．１ｍＶの正弦波出力を得
ることができた。同出力には、ヒステリシスは全くみら
れず、また、従来のＭＲ素子でしばしば観察されるバル
クハウゼンジャンプとよばれる「とび」も皆無であっ
た。
ｚ、振幅１０エルステッドの高周波微小信号磁界を検出
させたところ、センス電流２０ｍＡにおいて、線形に応
答していることを示す振幅６．１ｍＶの正弦波出力を得
ることができた。同出力には、ヒステリシスは全くみら
れず、また、従来のＭＲ素子でしばしば観察されるバル
クハウゼンジャンプとよばれる「とび」も皆無であっ
た。
【００１２】以上、本実施例に示したように、感磁層を
楕円板形状にすることによって、ヒステリシスやバルク
ハウゼンノイズのない良好な線形応答出力を示すＭＲ素
子を得ることができた。
楕円板形状にすることによって、ヒステリシスやバルク
ハウゼンノイズのない良好な線形応答出力を示すＭＲ素
子を得ることができた。
【００１３】（実施例２）実施例１において、感磁層２
にＮｉＦｅＣｏ合金膜を用いた点以外は全く同様にＭＲ
素子を作製した。ＮｉＦｅＣｏ膜の組成比に関しては、
必要とされる感度から決定される誘導磁気異方性磁界、
および必要とされる出力値から決定されるＭＲ比の両値
を勘案し、以前に我々が開示した特開平２−２３６８０
号および特開平５−３３５６５５号に記載されている三
元組成図、または指定した組成比範囲を用いて選択する
ことができる。本実施例では、Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 合金
膜を用いた場合を示す。この膜を感磁層に適用したＭＲ
素子を用いて、実施例１と同じく周波数５００ｋＨｚ、
振幅１０エルステッドの高周波微小信号磁界を検出させ
たところ、センス電流２０ｍＡにおいて、線形に応答し
ていることを示す振幅７．８ｍＶの正弦波出力を得るこ
とができた。この値は実施例１の約１．３倍となってお
り、より高出力化していることになる。また、同出力に
は、ヒステリシスおよびバルクハウゼンジャンプは全く
みられず、高性能のＭＲ素子が実現できた。
にＮｉＦｅＣｏ合金膜を用いた点以外は全く同様にＭＲ
素子を作製した。ＮｉＦｅＣｏ膜の組成比に関しては、
必要とされる感度から決定される誘導磁気異方性磁界、
および必要とされる出力値から決定されるＭＲ比の両値
を勘案し、以前に我々が開示した特開平２−２３６８０
号および特開平５−３３５６５５号に記載されている三
元組成図、または指定した組成比範囲を用いて選択する
ことができる。本実施例では、Ｎｉ82Ｆｅ12Ｃｏ6 合金
膜を用いた場合を示す。この膜を感磁層に適用したＭＲ
素子を用いて、実施例１と同じく周波数５００ｋＨｚ、
振幅１０エルステッドの高周波微小信号磁界を検出させ
たところ、センス電流２０ｍＡにおいて、線形に応答し
ていることを示す振幅７．８ｍＶの正弦波出力を得るこ
とができた。この値は実施例１の約１．３倍となってお
り、より高出力化していることになる。また、同出力に
は、ヒステリシスおよびバルクハウゼンジャンプは全く
みられず、高性能のＭＲ素子が実現できた。
【００１４】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明に示す楕
円板形状の感磁層を採用することによって、従来問題と
なっていたヒステリシスやバルクハウゼンノイズのない
良好な線形応答出力を示すＭＲ素子を得ることができ
る。
円板形状の感磁層を採用することによって、従来問題と
なっていたヒステリシスやバルクハウゼンノイズのない
良好な線形応答出力を示すＭＲ素子を得ることができ
る。
【図１】本発明によるＭＲ素子の構造を示す実施例の図
である。
である。
【図２】従来のＭＲ素子の構造を示す図である。
１ 基板 ２ 感磁層 ３ シャント層 ４ ソフトフィルムバイアス層 ５ 電極層 ６ 素子への印加電流 ７ センス電流 ８ バイアス磁界 ９ 外部信号磁界
Claims (1)
- 【請求項１】磁気抵抗効果を有する強磁性体からなる感
磁層と、前記感磁層にバイアス磁界を印加するためのバ
イアス層と、前記感磁層と前記バイアス層の間に設けら
れる導電体または絶縁体からなるシャント層と、前記感
磁層および前記バイアス層に電流を通すための導電体か
らなる電極層とを有する磁気抵抗効果素子において、前
記感磁層が楕円板形状を有することを特徴とする磁気抵
抗効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7105029A JPH08297814A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 磁気抵抗効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7105029A JPH08297814A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08297814A true JPH08297814A (ja) | 1996-11-12 |
Family
ID=14396609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7105029A Pending JPH08297814A (ja) | 1995-04-28 | 1995-04-28 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08297814A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6115221A (en) * | 1996-12-03 | 2000-09-05 | Nec Corporation | Magnetic head slider support mechanism and magnetic disk storage |
| US6529352B1 (en) | 1996-05-13 | 2003-03-04 | Nec Corporation | Magnetoresistive sensing element and magnetic head using the magnetoresistive sensing element |
| JP2019087688A (ja) * | 2017-11-09 | 2019-06-06 | Tdk株式会社 | 磁気センサ |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6337812A (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-18 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘツド |
| JPS63142510A (ja) * | 1986-12-04 | 1988-06-14 | Hitachi Ltd | 磁気抵抗効果型ヘツド |
| JPH0419809A (ja) * | 1990-05-11 | 1992-01-23 | Fujitsu Ltd | 磁気抵抗効果型ヘッド |
| JPH08203032A (ja) * | 1995-01-27 | 1996-08-09 | Hitachi Ltd | 磁気抵抗効果再生ヘッド |
-
1995
- 1995-04-28 JP JP7105029A patent/JPH08297814A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6337812A (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-18 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘツド |
| JPS63142510A (ja) * | 1986-12-04 | 1988-06-14 | Hitachi Ltd | 磁気抵抗効果型ヘツド |
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| US6529352B1 (en) | 1996-05-13 | 2003-03-04 | Nec Corporation | Magnetoresistive sensing element and magnetic head using the magnetoresistive sensing element |
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| JP2019087688A (ja) * | 2017-11-09 | 2019-06-06 | Tdk株式会社 | 磁気センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990112 |