JPH11283829A - 磁性薄膜、その製造方法及び磁気センサーデバイス - Google Patents
磁性薄膜、その製造方法及び磁気センサーデバイスInfo
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- JPH11283829A JPH11283829A JP10101829A JP10182998A JPH11283829A JP H11283829 A JPH11283829 A JP H11283829A JP 10101829 A JP10101829 A JP 10101829A JP 10182998 A JP10182998 A JP 10182998A JP H11283829 A JPH11283829 A JP H11283829A
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
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- H01F41/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE]
- H01F41/301—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying ultrathin or granular layers
Abstract
(57)【要約】
【課題】 抵抗値が高いＧＭＲ等の機能を有する磁性薄
膜を提供する。 【解決手段】 基体上にポーラス状のＳｉもしくはＳｉ
化合物からなるポーラス層を有し、該ポーラス層中に磁
性粒子が分散された構造を有する磁性薄膜。
膜を提供する。 【解決手段】 基体上にポーラス状のＳｉもしくはＳｉ
化合物からなるポーラス層を有し、該ポーラス層中に磁
性粒子が分散された構造を有する磁性薄膜。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性薄膜、その製
造方法及び磁気センサーデバイスに関し、詳しくは半導
体や絶縁体である非磁性材料のマトリックス中に分散さ
れた強磁性粒子を有する磁性薄膜の巨大磁気抵抗、この
磁性薄膜の製造方法、および該磁性薄膜を具備した磁気
センサーデバイス、特に磁気媒体に記録された情報を読
み取る為の磁気メモリーヘッドや磁気システムに関す
る。
造方法及び磁気センサーデバイスに関し、詳しくは半導
体や絶縁体である非磁性材料のマトリックス中に分散さ
れた強磁性粒子を有する磁性薄膜の巨大磁気抵抗、この
磁性薄膜の製造方法、および該磁性薄膜を具備した磁気
センサーデバイス、特に磁気媒体に記録された情報を読
み取る為の磁気メモリーヘッドや磁気システムに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般の物質の電気抵抗は磁場によって影
響される。自発磁化を有する強磁性体やフェリ磁性体の
場合は、異常磁気抵抗と呼ばれる磁化の状態に依存した
抵抗変化を示す。異常磁気抵抗の中で最もよく見られる
現象は、異方性磁気抵抗（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｍ
ａｇｎｅｔｏ‐Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ＡＭＲ）と呼ば
れるもので、電流の方向が磁化の向きと平行な場合（縦
磁気抵抗）と垂直な場合（横磁気抵抗）とで抵抗値が異
なるものである。ＡＭＲは伝導電子の散乱確率がスピン
軌道相互作用によってスピンと電流との相対的な角度に
依存することが原因と考えられている。Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉなどの典型的な強磁性遷移金属やそれらのＡＭＲは、
室温において高々数％である。しかし近年ＡＭＲより遥
かに大きい磁気抵抗変化が報告された。これについて以
下に個別に説明する。
響される。自発磁化を有する強磁性体やフェリ磁性体の
場合は、異常磁気抵抗と呼ばれる磁化の状態に依存した
抵抗変化を示す。異常磁気抵抗の中で最もよく見られる
現象は、異方性磁気抵抗（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ Ｍ
ａｇｎｅｔｏ‐Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ＡＭＲ）と呼ば
れるもので、電流の方向が磁化の向きと平行な場合（縦
磁気抵抗）と垂直な場合（横磁気抵抗）とで抵抗値が異
なるものである。ＡＭＲは伝導電子の散乱確率がスピン
軌道相互作用によってスピンと電流との相対的な角度に
依存することが原因と考えられている。Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉなどの典型的な強磁性遷移金属やそれらのＡＭＲは、
室温において高々数％である。しかし近年ＡＭＲより遥
かに大きい磁気抵抗変化が報告された。これについて以
下に個別に説明する。
【０００３】＜ＧＭＲ＞１９８６〜１９８８年にＦｅｒ
ｔらとＧｒｕｎｂｅｒｇらによって強磁性（Ｆｅ）／非
磁性（Ｃｒ）人工格子でＡＭＲより巨大な磁気抵抗が発
見され巨大磁気抵抗（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ‐Ｒ
ｅｓｉｓｔａｎｃｅ、ＧＭＲ）と呼ばれている。より詳
細はＦｅｒｔ、Ｇｒｕｎｂｅｒｇらの以下の元論文に記
載されている。
ｔらとＧｒｕｎｂｅｒｇらによって強磁性（Ｆｅ）／非
磁性（Ｃｒ）人工格子でＡＭＲより巨大な磁気抵抗が発
見され巨大磁気抵抗（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ‐Ｒ
ｅｓｉｓｔａｎｃｅ、ＧＭＲ）と呼ばれている。より詳
細はＦｅｒｔ、Ｇｒｕｎｂｅｒｇらの以下の元論文に記
載されている。
【０００４】Ｍ．Ｎ．Ｂａｉｂｉｃｈ，Ｊ．Ｍ．Ｂｒｏ
ｔｏ，Ａ．Ｆｅｒｔ，Ｆ．Ｎｇｕｙｅｎ Ｖａｎ Ｄａ
ｕ，Ｆ．Ｐｅｔｒｏｆｆ，Ｐ．Ｅｉｔｔｅｎｎｅ，Ｇ．
Ｃｒｅｕｚｅｔ，Ａ．Ｆｒｉｅｄｅｒｉｃｈ ａｎｄ
Ｊ．Ｃｈａｚｅｌａｓ：Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．
６１，２４７２（１９８８），Ｐ．Ｇｒｕｎｂｅｒｇ，
Ｒ．Ｓｃｈｒｅｉｂｅｒ，Ｙ．Ｐａｎｇ，Ｍ．Ｂ．Ｂｒ
ｏｄｓｋｙ ａｎｄＣ．Ｈ．Ｓｏｗｅｒｓ：Ｐｈｙｓ．
Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．，５７，２４４２（１９８６）
ｔｏ，Ａ．Ｆｅｒｔ，Ｆ．Ｎｇｕｙｅｎ Ｖａｎ Ｄａ
ｕ，Ｆ．Ｐｅｔｒｏｆｆ，Ｐ．Ｅｉｔｔｅｎｎｅ，Ｇ．
Ｃｒｅｕｚｅｔ，Ａ．Ｆｒｉｅｄｅｒｉｃｈ ａｎｄ
Ｊ．Ｃｈａｚｅｌａｓ：Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．
６１，２４７２（１９８８），Ｐ．Ｇｒｕｎｂｅｒｇ，
Ｒ．Ｓｃｈｒｅｉｂｅｒ，Ｙ．Ｐａｎｇ，Ｍ．Ｂ．Ｂｒ
ｏｄｓｋｙ ａｎｄＣ．Ｈ．Ｓｏｗｅｒｓ：Ｐｈｙｓ．
Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．，５７，２４４２（１９８６）
【０００５】ＧＭＲの特徴は、印加磁場に対する抵抗
率の変化が大きい（数十％）、抵抗変化は磁場印加方
向に対して等方的変化をする（磁場の方向と電流の方向
に依存しない）、負の磁気抵抗変化である（磁場と共
に抵抗率が減少）、等である。
率の変化が大きい（数十％）、抵抗変化は磁場印加方
向に対して等方的変化をする（磁場の方向と電流の方向
に依存しない）、負の磁気抵抗変化である（磁場と共
に抵抗率が減少）、等である。
【０００６】ＧＭＲの原因としては定性的に以下の様に
説明されている。まず磁場が無い場合には人工格子の磁
性層が反強磁性的に配列している（層間反強磁性）。こ
こに磁場を印加すると各層の磁化が平行になっていく。
この際、伝導電子が磁化反平行状態で強く散乱され、磁
化平行状態で弱く散乱される様なスピンに依存した機構
を受けて電気抵抗が磁場により減少する。
説明されている。まず磁場が無い場合には人工格子の磁
性層が反強磁性的に配列している（層間反強磁性）。こ
こに磁場を印加すると各層の磁化が平行になっていく。
この際、伝導電子が磁化反平行状態で強く散乱され、磁
化平行状態で弱く散乱される様なスピンに依存した機構
を受けて電気抵抗が磁場により減少する。
【０００７】理論的には、ＲＫＫＹ型の長距離性交換相
互作用や量子井戸モデルにより層間磁化の反平行性につ
いて議論されており、伝導電子の２流体モデルに基づい
た理論により層間のスピン依存散乱が議論されている。
互作用や量子井戸モデルにより層間磁化の反平行性につ
いて議論されており、伝導電子の２流体モデルに基づい
た理論により層間のスピン依存散乱が議論されている。
【０００８】＜グラニュラー合金ＧＭＲ＞一方上記の様
な積層型ＧＭＲ以外にもグラニュラー型ＧＭＲ膜も報告
されている。これは非磁性金属マトリクス中に強磁性金
属が分散されている膜であり、Ｃｏ−ＣｕやＣｏ−Ａ
ｇ、ＮｉＦｅ−Ａｇなどが挙げられる。例えば、Ｊ．
Ｑ．ＸｉａｏらはＰｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．６８，Ｎｏ．２５，３７４９
（１９９２）で、Ｃｏ−Ｃｕ分散膜にて５Ｋで８％のＧ
ＭＲ効果を報告している。また、Ａ．Ｅ．Ｂｅｒｋｏｗ
ｉｔｚらはＰｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ，Ｖｏ１．６８，Ｎｏ．２５，３７４５（１９９
２）にてやはりＣｏ−Ｃｕ分散膜にて１０Ｋで約２２％
のＧＭＲ効果を報告している。同様の結果は、Ｊ．Ａ．
ＢａｒｎａｒｄらがＪｏｕｒｎａｌ ｏｆＭａｇｎｅｔ
ｉｓｍ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓ，１１４（１９９２）ｐｐ Ｌ．２３０，にＪ．Ｊａ
ｉｎｇらがＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ，Ｖｏ１．６１，２３６２（１９９２）に報告し
ている。
な積層型ＧＭＲ以外にもグラニュラー型ＧＭＲ膜も報告
されている。これは非磁性金属マトリクス中に強磁性金
属が分散されている膜であり、Ｃｏ−ＣｕやＣｏ−Ａ
ｇ、ＮｉＦｅ−Ａｇなどが挙げられる。例えば、Ｊ．
Ｑ．ＸｉａｏらはＰｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌ
ｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．６８，Ｎｏ．２５，３７４９
（１９９２）で、Ｃｏ−Ｃｕ分散膜にて５Ｋで８％のＧ
ＭＲ効果を報告している。また、Ａ．Ｅ．Ｂｅｒｋｏｗ
ｉｔｚらはＰｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ，Ｖｏ１．６８，Ｎｏ．２５，３７４５（１９９
２）にてやはりＣｏ−Ｃｕ分散膜にて１０Ｋで約２２％
のＧＭＲ効果を報告している。同様の結果は、Ｊ．Ａ．
ＢａｒｎａｒｄらがＪｏｕｒｎａｌ ｏｆＭａｇｎｅｔ
ｉｓｍ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ
ｓ，１１４（１９９２）ｐｐ Ｌ．２３０，にＪ．Ｊａ
ｉｎｇらがＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔ
ｅｒｓ，Ｖｏ１．６１，２３６２（１９９２）に報告し
ている。
【０００９】これらの膜は主に２相分離合金のスパッタ
リング膜で得られるが、クラスターイオンビーム法や液
体超急冷リボンでも得られる。これらグラニュラーＧＭ
Ｒ効果も、積層型ＧＭＲと同様に伝導電子のスピン依存
散乱効果に起因していると考えられている。
リング膜で得られるが、クラスターイオンビーム法や液
体超急冷リボンでも得られる。これらグラニュラーＧＭ
Ｒ効果も、積層型ＧＭＲと同様に伝導電子のスピン依存
散乱効果に起因していると考えられている。
【００１０】＜トンネル型ＧＭＲ＞上記グラニュラー合
金の例は全て非磁性金属中に強磁性金属微粒子を分散さ
せた状態の膜で構成されている。これらとは別に非磁性
の半導体や絶縁体中に強磁性金属微粒子を分散させた状
態の膜で構成されている、所謂トンネル型グラニュラー
ＧＭＲが報告されている。
金の例は全て非磁性金属中に強磁性金属微粒子を分散さ
せた状態の膜で構成されている。これらとは別に非磁性
の半導体や絶縁体中に強磁性金属微粒子を分散させた状
態の膜で構成されている、所謂トンネル型グラニュラー
ＧＭＲが報告されている。
【００１１】例えば、Ｊ．Ｉ．Ｇｉｔｔｌｅｍａｎら
は、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ５（９），３６０９（１９７
２）にＮｉ／ＳｉＯ2 混合膜の実験結果を報告してい
る。また、Ｓ．Ｂａｒｚｉｌａｉらは、Ｐｈｙｓ．Ｒｅ
ｖ．Ｂ２３，１８０９（１９８１）にＮｉ−Ｓｉ−Ｏ，
Ｃｏ−Ｓｉ−Ｏ膜の実験結果を報告している。しかしこ
れらの報告での抵抗変化率は高々２％であった。
は、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ５（９），３６０９（１９７
２）にＮｉ／ＳｉＯ2 混合膜の実験結果を報告してい
る。また、Ｓ．Ｂａｒｚｉｌａｉらは、Ｐｈｙｓ．Ｒｅ
ｖ．Ｂ２３，１８０９（１９８１）にＮｉ−Ｓｉ−Ｏ，
Ｃｏ−Ｓｉ−Ｏ膜の実験結果を報告している。しかしこ
れらの報告での抵抗変化率は高々２％であった。
【００１２】近年、大沼らは特開平８−２５０３３０号
公報にＣｏ−Ａｌ−Ｏ混合膜の実験結果を報告してい
る。この混合膜には反応性スパッタリング法を用いてお
り、酸化されやすいＡｌが酸化されて絶縁膜として残
る。このＣｏ−Ａｌ−Ｏの混合膜では６Ｋ（Ｏｅ）で約
１０％の抵抗変化が見られる。
公報にＣｏ−Ａｌ−Ｏ混合膜の実験結果を報告してい
る。この混合膜には反応性スパッタリング法を用いてお
り、酸化されやすいＡｌが酸化されて絶縁膜として残
る。このＣｏ−Ａｌ−Ｏの混合膜では６Ｋ（Ｏｅ）で約
１０％の抵抗変化が見られる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、積層型ＧＭＲ
膜では一般に数ｎｍの金属膜を積層しなくてはならず、
成膜が困難であった。また抵抗率が低いため抵抗を十分
大きくするには積層膜全体の厚みを薄くする必要であ
り、膜特性が不安定になり易かった。
膜では一般に数ｎｍの金属膜を積層しなくてはならず、
成膜が困難であった。また抵抗率が低いため抵抗を十分
大きくするには積層膜全体の厚みを薄くする必要であ
り、膜特性が不安定になり易かった。
【００１４】また、従来技術のグラニュラー合金ＧＭＲ
では、積層型と同様に抵抗率が小さいために十分な出力
を得るのに膜厚をｌ００ｎｍ以下にしなければならな
く、膜特性が不安定になり易かった。また室温での変化
率が２〜３％であり、既存のＡＭＲ程度の値しか示さな
かった。しかもＣｏ合金などは１０ＫＯｅ以上の飽和磁
界を必要とするなどの問題点があった。また、成膜後の
熱処理が必要であり、特性も均一になりにくかった。
では、積層型と同様に抵抗率が小さいために十分な出力
を得るのに膜厚をｌ００ｎｍ以下にしなければならな
く、膜特性が不安定になり易かった。また室温での変化
率が２〜３％であり、既存のＡＭＲ程度の値しか示さな
かった。しかもＣｏ合金などは１０ＫＯｅ以上の飽和磁
界を必要とするなどの問題点があった。また、成膜後の
熱処理が必要であり、特性も均一になりにくかった。
【００１５】従来型のトンネル型グラニュラーＧＭＲ膜
では、反応性スパッタリング法などの特殊な製法が必要
であり、飽和磁化が大きくＭＲヘッドで必要となる低磁
場での感度が低いなど問題点があった。即ちＭＲヘッド
を応用例にした場合には飽和磁界が５Ｏｅ以内、抵抗値
は現在使用されているＭＲヘッドのＮｉＦｅ＝２０ｎｍ
と同程度にしなくてはならない。
では、反応性スパッタリング法などの特殊な製法が必要
であり、飽和磁化が大きくＭＲヘッドで必要となる低磁
場での感度が低いなど問題点があった。即ちＭＲヘッド
を応用例にした場合には飽和磁界が５Ｏｅ以内、抵抗値
は現在使用されているＭＲヘッドのＮｉＦｅ＝２０ｎｍ
と同程度にしなくてはならない。
【００１６】本発明の目的はこれらの問題点を解決する
ことにある。すなわち、本発明の目的は、安易な製法に
よりＧＭＲ効果を有する磁性薄膜を提供することにあ
る。また本発明の別の目的は低磁場で感度が良いＧＭＲ
効果を有する磁性薄膜及び磁気センサーデバイスを提供
することにある。また本発明の別の目的はＳｉデバイス
との整合が良く、且つ抵抗値が適切な磁性薄膜を提供す
ることにある。また本発明の別の目的はＧＭＲ特性をゲ
ート電圧によって制御できる磁性薄膜及び磁気センサー
デバイスを提供することにある。また本発明の別の目的
は十分なＧＭＲ特性を有する膜の簡易な製法を提供する
ことにある。
ことにある。すなわち、本発明の目的は、安易な製法に
よりＧＭＲ効果を有する磁性薄膜を提供することにあ
る。また本発明の別の目的は低磁場で感度が良いＧＭＲ
効果を有する磁性薄膜及び磁気センサーデバイスを提供
することにある。また本発明の別の目的はＳｉデバイス
との整合が良く、且つ抵抗値が適切な磁性薄膜を提供す
ることにある。また本発明の別の目的はＧＭＲ特性をゲ
ート電圧によって制御できる磁性薄膜及び磁気センサー
デバイスを提供することにある。また本発明の別の目的
は十分なＧＭＲ特性を有する膜の簡易な製法を提供する
ことにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記の課題は本発明の以
下の磁性薄膜、デバイスおよびその製法により解決でき
る。すなわち、基体上にポーラス状のＳｉもしくはＳｉ
化合物からなるポーラス層を有し、該ポーラス層中に磁
性粒子が分散された構造を有することを特徴とする磁性
薄膜である。
下の磁性薄膜、デバイスおよびその製法により解決でき
る。すなわち、基体上にポーラス状のＳｉもしくはＳｉ
化合物からなるポーラス層を有し、該ポーラス層中に磁
性粒子が分散された構造を有することを特徴とする磁性
薄膜である。
【００１８】この際基体がＳｉもしくはＳｉ化合物であ
ることは構成を簡略化する上で有用である。またポーラ
ス層が酸化シリコンであることはトンネル型ＧＭＲを発
現させるのに有効である。またトンネル特性を制御する
にはポーラス層がＳｉの骨格からなり、該Ｓｉと磁性粒
子間に酸化シリコンが存在することが有効である。ま
た、膜の厚みを制御したり、下部に電極層を作製するに
はポーラス層がｐタイプのＳｉの骨格からなることが有
効である。
ることは構成を簡略化する上で有用である。またポーラ
ス層が酸化シリコンであることはトンネル型ＧＭＲを発
現させるのに有効である。またトンネル特性を制御する
にはポーラス層がＳｉの骨格からなり、該Ｓｉと磁性粒
子間に酸化シリコンが存在することが有効である。ま
た、膜の厚みを制御したり、下部に電極層を作製するに
はポーラス層がｐタイプのＳｉの骨格からなることが有
効である。
【００１９】本発明の磁性薄膜は、磁気センサーデバイ
スとして利用可能である。すなわち、対向する一対の電
極と該電極間に設けられた基体を具備し、該基体が表面
にポーラス状のＳｉもしくはＳｉ化合物からなるポーラ
ス層を有し、該ポーラス層中に磁性粒子が分散された構
造を有することを特徴とする磁気センサーデバイスであ
る。
スとして利用可能である。すなわち、対向する一対の電
極と該電極間に設けられた基体を具備し、該基体が表面
にポーラス状のＳｉもしくはＳｉ化合物からなるポーラ
ス層を有し、該ポーラス層中に磁性粒子が分散された構
造を有することを特徴とする磁気センサーデバイスであ
る。
【００２０】ここで基体がＳｉもしくはＳｉ化合物であ
るとが構成の簡略化に有効である。また、トンネル型の
デバイスにはポーラス層が酸化シリコンであることが有
効である。また、トンネル特性を制御するにはポーラス
層がＳｉの骨格からなり、該Ｓｉと磁性粒子間に酸化シ
リコンが存在することで有効である。磁気センサーとし
て利用する場合には、動作基準の為のバイアス磁場を発
生させる手段を有していることが有効である。また磁気
センサー部分を複数作製し易い特徴を有する。縦型にす
るにはポーラス層の下部にｎタイプのドーピング層があ
り、ポーラス層上部に対向電極を有することを特徴とす
る磁気センサーデバイスが有効である。また、トンネル
特性を積極的に制御するにはポーラス層がＳｉの骨格か
らなり、該Ｓｉの電気的特性を制御する電極を有するこ
とが有効である。
るとが構成の簡略化に有効である。また、トンネル型の
デバイスにはポーラス層が酸化シリコンであることが有
効である。また、トンネル特性を制御するにはポーラス
層がＳｉの骨格からなり、該Ｓｉと磁性粒子間に酸化シ
リコンが存在することで有効である。磁気センサーとし
て利用する場合には、動作基準の為のバイアス磁場を発
生させる手段を有していることが有効である。また磁気
センサー部分を複数作製し易い特徴を有する。縦型にす
るにはポーラス層の下部にｎタイプのドーピング層があ
り、ポーラス層上部に対向電極を有することを特徴とす
る磁気センサーデバイスが有効である。また、トンネル
特性を積極的に制御するにはポーラス層がＳｉの骨格か
らなり、該Ｓｉの電気的特性を制御する電極を有するこ
とが有効である。
【００２１】本発明は上記の磁性薄膜の製造方法をも提
供する。すなわち、Ｓｉからなる基体を陽極酸化もしく
は陽極化成して基体上にポーラス状のＳｉもしくはＳｉ
化合物からなるポーラス層を形成する工程、形成れたポ
ーラス層中に磁性粒子を分散させる工程を有することを
特徴とする磁性薄膜の製造方法である。
供する。すなわち、Ｓｉからなる基体を陽極酸化もしく
は陽極化成して基体上にポーラス状のＳｉもしくはＳｉ
化合物からなるポーラス層を形成する工程、形成れたポ
ーラス層中に磁性粒子を分散させる工程を有することを
特徴とする磁性薄膜の製造方法である。
【００２２】ここでポア径がｌ００ｎｍ以下のポーラス
層が酸化シリコンを主成分で構成される場合は、該ポー
ラス層をフッ素を含まない酸溶液中で陽極酸化させて作
製することが有効である。またポーラス層を陽極酸化や
陽極化成で作製する際に、見かけ上の抵抗値の変化を検
知して陽極酸化を終了させることが、ポーラス層の厚み
や表面状態、界面状態を制御する上で有効である。ま
た、磁性材料のポーラス層内への埋め込みには電着によ
り作製することが有効である。この際、磁性材料を交流
電圧印加の電着法により作製することが表面への余分な
電着を避けるのに有効である。また表面に付着してしま
った磁性材料を剥離する工程を有することが有効であ
る。以上の方法において、陽極酸化や陽極化成後もしく
は磁性体の電着後にアニール処理する工程を有すること
が有効である。
層が酸化シリコンを主成分で構成される場合は、該ポー
ラス層をフッ素を含まない酸溶液中で陽極酸化させて作
製することが有効である。またポーラス層を陽極酸化や
陽極化成で作製する際に、見かけ上の抵抗値の変化を検
知して陽極酸化を終了させることが、ポーラス層の厚み
や表面状態、界面状態を制御する上で有効である。ま
た、磁性材料のポーラス層内への埋め込みには電着によ
り作製することが有効である。この際、磁性材料を交流
電圧印加の電着法により作製することが表面への余分な
電着を避けるのに有効である。また表面に付着してしま
った磁性材料を剥離する工程を有することが有効であ
る。以上の方法において、陽極酸化や陽極化成後もしく
は磁性体の電着後にアニール処理する工程を有すること
が有効である。
【００２３】
【発明の実施の形態】本発明は、ＧＭＲ効果を利用する
ので、まず最も典型的な積層膜ＧＭＲについて図１を用
いて説明する。図１は積層型ＧＭＲの概略図であり、図
１（ａ）は磁場印加前の状態、図１（ｂ）は磁場印加後
の状態を示す。
ので、まず最も典型的な積層膜ＧＭＲについて図１を用
いて説明する。図１は積層型ＧＭＲの概略図であり、図
１（ａ）は磁場印加前の状態、図１（ｂ）は磁場印加後
の状態を示す。
【００２４】ＧＭＲとはＧｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｉｃ
Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（巨大磁気抵抗）の略であり、
磁場の印加により特定の構成を有する膜の電気抵抗率が
低下する現象である。一般的には金属の積層薄膜を用い
るが、それにはＦｅ／ＣｒやＣｏ／Ｃｕなどの組み合わ
せが有効である。例えば前述のＭ．Ｎ．Ｂａｉｂｉｃｈ
らは、ＧａＡｓ（００ｌ）基板上にＭＢＥ法（Ｍｏｌｅ
ｃｕｌａｒ−ｂｅａｍｅｐｉｔａｘｙ）により（００
ｌ）Ｆｅと（００ｌ）Ｃｒを積層成膜した。この際Ｆｅ
層を３〜６ｎｍ、Ｃｒを０．９〜６ｎｍに変化させ実験
したところ、（Ｆｅ＝３ｎｍ／Ｃｒ＝０．９ｎｍ）を４
０層積層させた場合に４．２Ｋの温度で２０ｋＧの磁場
を印加させると膜の抵抗値は約５０％減少した。この減
少は大まかには以下の２流体モデルで説明される。
Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（巨大磁気抵抗）の略であり、
磁場の印加により特定の構成を有する膜の電気抵抗率が
低下する現象である。一般的には金属の積層薄膜を用い
るが、それにはＦｅ／ＣｒやＣｏ／Ｃｕなどの組み合わ
せが有効である。例えば前述のＭ．Ｎ．Ｂａｉｂｉｃｈ
らは、ＧａＡｓ（００ｌ）基板上にＭＢＥ法（Ｍｏｌｅ
ｃｕｌａｒ−ｂｅａｍｅｐｉｔａｘｙ）により（００
ｌ）Ｆｅと（００ｌ）Ｃｒを積層成膜した。この際Ｆｅ
層を３〜６ｎｍ、Ｃｒを０．９〜６ｎｍに変化させ実験
したところ、（Ｆｅ＝３ｎｍ／Ｃｒ＝０．９ｎｍ）を４
０層積層させた場合に４．２Ｋの温度で２０ｋＧの磁場
を印加させると膜の抵抗値は約５０％減少した。この減
少は大まかには以下の２流体モデルで説明される。
【００２５】隣接する磁性層間で電子がスピン状態を保
存したまま移動する場合において、伝導電子１３と磁性
層１１の符号が同じ時の抵抗率をρ↑↑、符号が異なる
時の抵抗率をρ↑↓とすると、磁性層内の±スピンバン
ド電子数がことなるのでρ↑↑≠ρ↑↓となる。磁場を
印加する前の反平行状態、即ち図１（ａ）に示すごと
く、非磁性層１２を挟む磁性層１１の磁化が反平行であ
る場合の抵抗率は近似的に
存したまま移動する場合において、伝導電子１３と磁性
層１１の符号が同じ時の抵抗率をρ↑↑、符号が異なる
時の抵抗率をρ↑↓とすると、磁性層内の±スピンバン
ド電子数がことなるのでρ↑↑≠ρ↑↓となる。磁場を
印加する前の反平行状態、即ち図１（ａ）に示すごと
く、非磁性層１２を挟む磁性層１１の磁化が反平行であ
る場合の抵抗率は近似的に
【００２６】
【数１】ρap＝（ρ↑↑＋ρ↑↓）／４ となり、磁場を印加して図１（ｂ）に示すごとく平行に
した場合には
した場合には
【００２７】
【数２】ρp ＝ρ↑↑ρ↑↓／（ρ↑↑＋ρ↑↓） となる。
【００２８】よって抵抗の変化率は
【００２９】
【数３】△ρ／ρ＝−（ρ↑↑＋ρ↑↓）2 ／（ρ↑↑
＋ρ↑↓）2 ＜０ と負の磁気抵抗となる。
＋ρ↑↓）2 ＜０ と負の磁気抵抗となる。
【００３０】上記のＧＭＲ効果は金属積層膜のみならず
超微粒子分散膜（グラニュラー合金膜）においても見ら
れる。本発明はグラニュラーＧＭＲの一種なのでまずこ
の合金グラニュラー型ＧＭＲについて図２を用いて説明
する。
超微粒子分散膜（グラニュラー合金膜）においても見ら
れる。本発明はグラニュラーＧＭＲの一種なのでまずこ
の合金グラニュラー型ＧＭＲについて図２を用いて説明
する。
【００３１】図２はグラニュラー合金ＧＭＲの概略図で
あり、図２（ａ）は磁場印加前の状態、図２（ｂ）は磁
場印加後の状態を示す。
あり、図２（ａ）は磁場印加前の状態、図２（ｂ）は磁
場印加後の状態を示す。
【００３２】合金グラニュラー型ＧＭＲ膜ではＣｏとＣ
ｕのようにお互い交じり合わない金属を用いて非平衡合
金をつくりアニールすると、Ｃｕ中にＣｏ微粒子が析出
する。例えば前述Ｊ．Ｑ．ＸｉａｏらはＣｏ−Ｃｕのタ
ーゲットを用いてマグネトロンスパッタリング法により
Ｃｏ−Ｃｕ混合膜をガラス基板上に数μｍ成膜した。こ
の際Ｃｏ：Ｃｕの比を１６：８４に調整し、基板温度を
３５０℃に設定すると、５Ｋの温度においてｌ０ｋＧの
磁場で９％程度の抵抗率変化を観測した。
ｕのようにお互い交じり合わない金属を用いて非平衡合
金をつくりアニールすると、Ｃｕ中にＣｏ微粒子が析出
する。例えば前述Ｊ．Ｑ．ＸｉａｏらはＣｏ−Ｃｕのタ
ーゲットを用いてマグネトロンスパッタリング法により
Ｃｏ−Ｃｕ混合膜をガラス基板上に数μｍ成膜した。こ
の際Ｃｏ：Ｃｕの比を１６：８４に調整し、基板温度を
３５０℃に設定すると、５Ｋの温度においてｌ０ｋＧの
磁場で９％程度の抵抗率変化を観測した。
【００３３】このグラニュラーＧＭＲの作用は以下の様
に定性的に説明される。図２において、磁性微粒子２１
の直径が数ｎｍ程度であれば、各磁性微粒子２１は単磁
区になっており、磁場を印加しない場合にはお互いにラ
ンダムである。この場合には図２（ａ）で示される様
に、伝導電子２３のプラススピンの電子もマイナススピ
ンの電子も磁性微粒子２１で強く散乱される。次に磁場
を印加すると、図（２ｂ）に示す様に、磁性微粒子２１
の磁化が一方向に揃い、一方のスピンの電子のみ微粒子
で散乱される。即ち磁場の印加により抵抗値の減少が起
こる。その際微粒子を小さくして微粒子の表面積を大き
くした方が抵抗値の減少率は大きくなることが知られて
いる。このＧＭＲの動作は原理的に上記積層型ＧＭＲと
同じである。
に定性的に説明される。図２において、磁性微粒子２１
の直径が数ｎｍ程度であれば、各磁性微粒子２１は単磁
区になっており、磁場を印加しない場合にはお互いにラ
ンダムである。この場合には図２（ａ）で示される様
に、伝導電子２３のプラススピンの電子もマイナススピ
ンの電子も磁性微粒子２１で強く散乱される。次に磁場
を印加すると、図（２ｂ）に示す様に、磁性微粒子２１
の磁化が一方向に揃い、一方のスピンの電子のみ微粒子
で散乱される。即ち磁場の印加により抵抗値の減少が起
こる。その際微粒子を小さくして微粒子の表面積を大き
くした方が抵抗値の減少率は大きくなることが知られて
いる。このＧＭＲの動作は原理的に上記積層型ＧＭＲと
同じである。
【００３４】上記超微粒子分散膜は同時スパッタリング
法以外にもＩＣＢ法（クラスターイオンビーム法）など
の方法により作製可能である。非磁性金属中に分散させ
た磁性微粒子径は成膜中の基板加熱以外にも成膜後のア
ニールによりある程度制御可能である。
法以外にもＩＣＢ法（クラスターイオンビーム法）など
の方法により作製可能である。非磁性金属中に分散させ
た磁性微粒子径は成膜中の基板加熱以外にも成膜後のア
ニールによりある程度制御可能である。
【００３５】本発明は、トンネル型グラニュラーＧＭＲ
をも含むのでこのトンネル型合金グラニュラーＧＭＲに
ついて図３を用いて説明する。図３はトンネル型合金グ
ラニュラーＧＭＲの概略図であり、図３（ａ）は磁場印
加前の状態、図３（ｂ）は磁場印加後の状態を示す。
をも含むのでこのトンネル型合金グラニュラーＧＭＲに
ついて図３を用いて説明する。図３はトンネル型合金グ
ラニュラーＧＭＲの概略図であり、図３（ａ）は磁場印
加前の状態、図３（ｂ）は磁場印加後の状態を示す。
【００３６】このグラニュラーＧＭＲの作用は以下の様
に定性的に説明される。図３において、３１は酸化アル
ミニウムなどの非磁性絶緑層、３２はＣｏなどの磁性微
粒子、３３は伝導電子である。
に定性的に説明される。図３において、３１は酸化アル
ミニウムなどの非磁性絶緑層、３２はＣｏなどの磁性微
粒子、３３は伝導電子である。
【００３７】トンネル型合金グラニュラーＧＭＲは、図
２で説明した合金グラニュラーＧＭＲに類似している
が、非磁性金属を絶緑体に変える。但しこの磁性金属間
の絶縁体の厚みが数ｎｍ以下にする。この様な分散膜は
反応性スパッタリング法などにより作製される。例え
ば、前述の大沼らはＣｏ−Ａｌの合金ターゲットを用
い、マグネトロンスパッタ法で２００Ｗ、アルゴン／酸
素（酸素は数％）数ｍＴｏｒｒ、基板温度２４０℃でガ
ラス基板上に数μｍ成膜することによりＣｏ−Ａｌ−Ｏ
混合膜を得た。この分散膜は室温において１５ｋＧの磁
場印加時に約４％の抵抗減少を示す。この現象もトンネ
ルする電子のスピンが保存されており、トンネル前後の
微粒子の磁化が揃っていた方がトンネル抵抗が小さくな
った為と考えられている。
２で説明した合金グラニュラーＧＭＲに類似している
が、非磁性金属を絶緑体に変える。但しこの磁性金属間
の絶縁体の厚みが数ｎｍ以下にする。この様な分散膜は
反応性スパッタリング法などにより作製される。例え
ば、前述の大沼らはＣｏ−Ａｌの合金ターゲットを用
い、マグネトロンスパッタ法で２００Ｗ、アルゴン／酸
素（酸素は数％）数ｍＴｏｒｒ、基板温度２４０℃でガ
ラス基板上に数μｍ成膜することによりＣｏ−Ａｌ−Ｏ
混合膜を得た。この分散膜は室温において１５ｋＧの磁
場印加時に約４％の抵抗減少を示す。この現象もトンネ
ルする電子のスピンが保存されており、トンネル前後の
微粒子の磁化が揃っていた方がトンネル抵抗が小さくな
った為と考えられている。
【００３８】次に本発明について詳しく説明する。ま
ず、本発明で使用するＳｉ及びＳｉ化合物のポーラス層
について説明する。Ｓｉ化合物としては、酸化シリコ
ン、ＳｉＣ等が用いられる。
ず、本発明で使用するＳｉ及びＳｉ化合物のポーラス層
について説明する。Ｓｉ化合物としては、酸化シリコ
ン、ＳｉＣ等が用いられる。
【００３９】ＳｉやＳｉ化合物等を正極として酸性溶液
中で電気化学的反応を起こさせると陽極酸化、もしくは
陽極化成と呼ばれる反応を起こす。最も知られている方
法としてはＳｉウエハーを正極としてふっ酸溶液中で微
電流を流すと、陽極化成が進行してＳｉウエハー表面に
ポーラスＳｉが生成する。ポーラスＳｉとはＳｉの骨格
を残した状態で微細な孔が多数開いた状態をいう。この
孔の大きさや形状はＳｉウエハーのドーパントの種類や
濃度、陽極化成する場合の溶液のふっ酸の濃度や電流値
により数ｎｍ〜数μｍまで変化する。
中で電気化学的反応を起こさせると陽極酸化、もしくは
陽極化成と呼ばれる反応を起こす。最も知られている方
法としてはＳｉウエハーを正極としてふっ酸溶液中で微
電流を流すと、陽極化成が進行してＳｉウエハー表面に
ポーラスＳｉが生成する。ポーラスＳｉとはＳｉの骨格
を残した状態で微細な孔が多数開いた状態をいう。この
孔の大きさや形状はＳｉウエハーのドーパントの種類や
濃度、陽極化成する場合の溶液のふっ酸の濃度や電流値
により数ｎｍ〜数μｍまで変化する。
【００４０】これを通常３種類に分類して小さい順にミ
クロポーラスＳｉ、メソポーラスＳｉ、マクロポーラス
Ｓｉと呼んでいる。本発明で用いる場合にはミクロポー
ラスＳｉかメソポーラスＳｉを用いる。一般に、ミクロ
サイズは２ｎｍ以下のポア径を有するポーラスＳｉを，
メソサイズは２〜５０ｎｍのポア径を有するポーラスＳ
ｉを、マクロサイズは５０ｎｍ以上のポアサイズを有す
るポーラスＳｉを示す。より詳しくは、ＰＯＲＯＵＳ
ＳＩＬＩＣＯＮ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮ
ＯＬＯＧＹ：Ｊ．Ｃ．Ｖｉａｌ，Ｊ．Ｄｅｒｒｉｅｎ編
集、ＳＰＲＩＮＧＥＲ出版に記載されている。
クロポーラスＳｉ、メソポーラスＳｉ、マクロポーラス
Ｓｉと呼んでいる。本発明で用いる場合にはミクロポー
ラスＳｉかメソポーラスＳｉを用いる。一般に、ミクロ
サイズは２ｎｍ以下のポア径を有するポーラスＳｉを，
メソサイズは２〜５０ｎｍのポア径を有するポーラスＳ
ｉを、マクロサイズは５０ｎｍ以上のポアサイズを有す
るポーラスＳｉを示す。より詳しくは、ＰＯＲＯＵＳ
ＳＩＬＩＣＯＮ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮ
ＯＬＯＧＹ：Ｊ．Ｃ．Ｖｉａｌ，Ｊ．Ｄｅｒｒｉｅｎ編
集、ＳＰＲＩＮＧＥＲ出版に記載されている。
【００４１】より具体的な作製方法を図４と図５（ａ）
を用いて説明する。図４は陽極酸化、陽極化成、電着の
作製装置の概略図を示す。図５はポーラスＳｉ膜とそれ
を用いたグラニュラーＧＭＲ素子の概略図を示す。
を用いて説明する。図４は陽極酸化、陽極化成、電着の
作製装置の概略図を示す。図５はポーラスＳｉ膜とそれ
を用いたグラニュラーＧＭＲ素子の概略図を示す。
【００４２】図中４１は基体でＳｉウエハー、４２は対
向電極、４３は電解液でフッ酸と水とエタノールの混合
溶液、４４は反応容器でテフロン容器、４５は電源で定
電流源である。
向電極、４３は電解液でフッ酸と水とエタノールの混合
溶液、４４は反応容器でテフロン容器、４５は電源で定
電流源である。
【００４３】Ｓｉウエハーを陽極として数十ｍＡ／ｃｍ
2 の電流を流すと、Ｓｉウエハーが高抵抗のｐタイプの
場合には上述のミクロポーラスＳｉが得られる。Ｓｉウ
エハーが低抵抗のｐタイプの場合には、図５（ａ）に示
す様なメソポーラスＳｉが得られる。ｎタイプＳｉウエ
ハーの場合には光照射が必要になるが、ｐタイプよりは
ポア径が大きくなる傾向にあり、メソポーラスやマクロ
ポーラスＳｉとなる。
2 の電流を流すと、Ｓｉウエハーが高抵抗のｐタイプの
場合には上述のミクロポーラスＳｉが得られる。Ｓｉウ
エハーが低抵抗のｐタイプの場合には、図５（ａ）に示
す様なメソポーラスＳｉが得られる。ｎタイプＳｉウエ
ハーの場合には光照射が必要になるが、ｐタイプよりは
ポア径が大きくなる傾向にあり、メソポーラスやマクロ
ポーラスＳｉとなる。
【００４４】フッ素を含まない水溶液中ではＳｉウエハ
ーを陽極酸化してもＳｉウエハー表面に薄い酸化膜が出
来る場合が多いが、Ｖ．Ｌａｈｍａｎｎらが“Ｊｏｕｎ
ａｌｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉ
ｅｔｙ”Ｖｏｌ．４３（１９９６）ｐｌ３１３〜１３１
８で報告している様に、電圧を高くしていくと表面に微
細な凹凸ができ、密度の低い酸化シリコン層が形成され
ることが知られている。この密度の低い酸化シリコン層
については殆ど調べられていないが、我々は微細孔がス
ポンジ状に開いたポーラス状であることを確認した。こ
の孔は上記フッ酸中の陽極化成とは異なり、ドーパント
の種類や濃度、陽極酸化する場合の溶液の濃度や電流値
にほとんど依存せず数ｎｍ〜数十ｎｍの範囲に入り、図
６（ａ）の様な構造を有する。図６は、ポーラスＳｉＯ
2 膜とそれを用いたトンネル型グラニュラーＧＭＲ素子
の概略図を示す。
ーを陽極酸化してもＳｉウエハー表面に薄い酸化膜が出
来る場合が多いが、Ｖ．Ｌａｈｍａｎｎらが“Ｊｏｕｎ
ａｌｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉ
ｅｔｙ”Ｖｏｌ．４３（１９９６）ｐｌ３１３〜１３１
８で報告している様に、電圧を高くしていくと表面に微
細な凹凸ができ、密度の低い酸化シリコン層が形成され
ることが知られている。この密度の低い酸化シリコン層
については殆ど調べられていないが、我々は微細孔がス
ポンジ状に開いたポーラス状であることを確認した。こ
の孔は上記フッ酸中の陽極化成とは異なり、ドーパント
の種類や濃度、陽極酸化する場合の溶液の濃度や電流値
にほとんど依存せず数ｎｍ〜数十ｎｍの範囲に入り、図
６（ａ）の様な構造を有する。図６は、ポーラスＳｉＯ
2 膜とそれを用いたトンネル型グラニュラーＧＭＲ素子
の概略図を示す。
【００４５】以上のようにして得られたポーラス膜のポ
ア内に磁性体を埋め込むには電着が好ましい。電着法な
らば各種の方法が利用可能であるが、交流電着法がポー
ラス膜表面に余分な磁性膜の付着を防止するのに都合が
良い。電着方法は図４と同様の装置により可能である。
この場合、溶液は磁性金属の塩と硼酸を溶かした水溶液
にする。また電源も交流パルス印加が可能な電源を使用
する。印加する電圧はポーラス膜の性質に依存するが、
絶縁性が高いほど印加電圧も高くすると良い。また埋め
込む磁性体としては強磁性体ならばいずれでもかまわな
いが、Ｃｏ、Ｆｅやそれらを含む合金が好ましい。交流
電着法によっても表面に磁性材料が付着する場合がある
が、この余分な磁性物はデバイス特性に悪影響を及ぼす
ので除去することが好ましい。除去の方法としては逆ス
パッタ法や溶液による化学的除去が有効である。
ア内に磁性体を埋め込むには電着が好ましい。電着法な
らば各種の方法が利用可能であるが、交流電着法がポー
ラス膜表面に余分な磁性膜の付着を防止するのに都合が
良い。電着方法は図４と同様の装置により可能である。
この場合、溶液は磁性金属の塩と硼酸を溶かした水溶液
にする。また電源も交流パルス印加が可能な電源を使用
する。印加する電圧はポーラス膜の性質に依存するが、
絶縁性が高いほど印加電圧も高くすると良い。また埋め
込む磁性体としては強磁性体ならばいずれでもかまわな
いが、Ｃｏ、Ｆｅやそれらを含む合金が好ましい。交流
電着法によっても表面に磁性材料が付着する場合がある
が、この余分な磁性物はデバイス特性に悪影響を及ぼす
ので除去することが好ましい。除去の方法としては逆ス
パッタ法や溶液による化学的除去が有効である。
【００４６】上記の電着方法によリポーラス膜中に磁性
材料を埋め込めるが、ポーラス層がフッ素を含まない水
溶液中の陽極酸化で作製された場合には、トンネル型グ
ラニュラーＧＭＲ膜となる。またポーラス層がフッ素を
含む溶液中で陽極化成された場合には、トンネル型と非
トンネル型、もしくはその混合状態の膜が得られる。即
ち、ポーラスＳｉ層のＳｉ部分が縮退した高ドープＳｉ
である場合にはトンネル型ＧＭＲにはならないが、Ｓｉ
の抵抗率が高い場合にはトンネル型ＧＭＲになる。また
低抵抗Ｓｉでもポーラス層中のＳｉの一部もしくは全部
を酸化させればトンネル型ＧＭＲになる。またポーラス
膜のＳｉ部分の特性を、隣接するゲート電極により変化
させればＧＭＲ特性をも制御可能となる。
材料を埋め込めるが、ポーラス層がフッ素を含まない水
溶液中の陽極酸化で作製された場合には、トンネル型グ
ラニュラーＧＭＲ膜となる。またポーラス層がフッ素を
含む溶液中で陽極化成された場合には、トンネル型と非
トンネル型、もしくはその混合状態の膜が得られる。即
ち、ポーラスＳｉ層のＳｉ部分が縮退した高ドープＳｉ
である場合にはトンネル型ＧＭＲにはならないが、Ｓｉ
の抵抗率が高い場合にはトンネル型ＧＭＲになる。また
低抵抗Ｓｉでもポーラス層中のＳｉの一部もしくは全部
を酸化させればトンネル型ＧＭＲになる。またポーラス
膜のＳｉ部分の特性を、隣接するゲート電極により変化
させればＧＭＲ特性をも制御可能となる。
【００４７】またポーラスＳｉ層を作製後に酸素等のア
ニールやふっ酸以外の溶液で陽極酸化させることによ
り、ポーラスＳｉ部分を酸化させられる。また磁性体の
電着後にアニールを施すことにより、ＧＭＲ特性が改善
される場合がある。これは磁性体微粒子の結晶性改善や
形状変化、およびポーラス部分との界面の改善が原因と
考えられる。
ニールやふっ酸以外の溶液で陽極酸化させることによ
り、ポーラスＳｉ部分を酸化させられる。また磁性体の
電着後にアニールを施すことにより、ＧＭＲ特性が改善
される場合がある。これは磁性体微粒子の結晶性改善や
形状変化、およびポーラス部分との界面の改善が原因と
考えられる。
【００４８】このようにして得られた磁性体を埋め込ん
だポーラス膜の特性を膜上部に電極を作製して評価した
ところ、室温にてｌ０ｋＧにて数％の変化が得られた。
これは他のＧＭＲデバイスに匹敵するものである。
だポーラス膜の特性を膜上部に電極を作製して評価した
ところ、室温にてｌ０ｋＧにて数％の変化が得られた。
これは他のＧＭＲデバイスに匹敵するものである。
【００４９】またポーラス層の下部に電極を作製した
り、あらかじめ低抵抗部分を作製しておけば、膜表面に
作製した電極とポーラス層を挟み込むことにより、縦型
のＧＭＲデバイスが得られる。一般的なＧＭＲ膜では抵
抗値が低すぎて出力が得られないが、本発明のポーラス
状のＧＭＲは抵抗を高くできるので自由にデバイスを設
計できる。即ち小型化や集積化が可能である。
り、あらかじめ低抵抗部分を作製しておけば、膜表面に
作製した電極とポーラス層を挟み込むことにより、縦型
のＧＭＲデバイスが得られる。一般的なＧＭＲ膜では抵
抗値が低すぎて出力が得られないが、本発明のポーラス
状のＧＭＲは抵抗を高くできるので自由にデバイスを設
計できる。即ち小型化や集積化が可能である。
【００５０】以上の説明はＳｉウエハーに限定して記述
されているが、ＳｉＣなどの基体においても同様に作製
可能である。
されているが、ＳｉＣなどの基体においても同様に作製
可能である。
【００５１】
【実施例】以下に実施例をあげて、本発明をさらに詳し
く記述する。
く記述する。
【００５２】実施例１ 本発明に関わるＧＭＲ膜およびデバイスについて、図４
と図５を用いて説明する。図中４１はＳｉウエハー、４
２は対向電極、４３はフッ酸と水とエタノールの混合溶
液、４４はテフロン容器、４５は定電流源である。まず
フッ酸と水とエタノールを１：１：１に混合した溶液を
用意し、その溶液中で室温にてｐタイプの高抵抗基体を
陽極とし、白金を陰極として数十ｍＡ／ｃｍ2 の電流を
流してポーラスＳｉを作製する。ポーラス層が数十ｎｍ
になったら陽極化成を終了して蒸留水洗浄し、イソプロ
ピルアコールに浸して洗浄した後、乾燥させてＦＥ−Ｓ
ＥＭ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ−Ｓｃａｎｎｉｎ
ｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：電界放
出走査型電子顕微鏡）により観察したところ、図５
（ａ）に示すポーラス層を得た。
と図５を用いて説明する。図中４１はＳｉウエハー、４
２は対向電極、４３はフッ酸と水とエタノールの混合溶
液、４４はテフロン容器、４５は定電流源である。まず
フッ酸と水とエタノールを１：１：１に混合した溶液を
用意し、その溶液中で室温にてｐタイプの高抵抗基体を
陽極とし、白金を陰極として数十ｍＡ／ｃｍ2 の電流を
流してポーラスＳｉを作製する。ポーラス層が数十ｎｍ
になったら陽極化成を終了して蒸留水洗浄し、イソプロ
ピルアコールに浸して洗浄した後、乾燥させてＦＥ−Ｓ
ＥＭ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ−Ｓｃａｎｎｉｎ
ｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：電界放
出走査型電子顕微鏡）により観察したところ、図５
（ａ）に示すポーラス層を得た。
【００５３】次に、このようにして得られたポーラス層
のポア内に磁性体を埋め込む為に電着を施した。電着に
は図４と同様の装置が使用可能である。この場合、溶液
は硫酸コバルトと硼酸を溶かした水溶液中にし、電源も
交流パルス印加が可能な電源を使用する。溶液は硫酸コ
バルト：ＣｏＳＯ4 ・７Ｈ2 Ｏ＝５ｗｔ％、硼酸：Ｈ3
ＢＯ3 ＝２ｗｔ％の水溶液であり、１５Ｖの交流（５０
Ｈｚ）電圧を数秒印加することにより、図５（ｂ）の様
なポーラス層内にＣｏ超微粒子が電着した構造がＦＥ−
ＳＥＭにより観察された。印加する電圧はポーラス層の
性質に依存するが、５０Ｈｚで数ｖから数ｌ０Ｖ印加し
た。この際表面にもＣｏが付着する場合があるので、り
ん酸などにより表面を短時間洗浄して除去した。勿論除
去の方法としては逆スパッタ法やその他の溶液による化
学的除去も有効である。
のポア内に磁性体を埋め込む為に電着を施した。電着に
は図４と同様の装置が使用可能である。この場合、溶液
は硫酸コバルトと硼酸を溶かした水溶液中にし、電源も
交流パルス印加が可能な電源を使用する。溶液は硫酸コ
バルト：ＣｏＳＯ4 ・７Ｈ2 Ｏ＝５ｗｔ％、硼酸：Ｈ3
ＢＯ3 ＝２ｗｔ％の水溶液であり、１５Ｖの交流（５０
Ｈｚ）電圧を数秒印加することにより、図５（ｂ）の様
なポーラス層内にＣｏ超微粒子が電着した構造がＦＥ−
ＳＥＭにより観察された。印加する電圧はポーラス層の
性質に依存するが、５０Ｈｚで数ｖから数ｌ０Ｖ印加し
た。この際表面にもＣｏが付着する場合があるので、り
ん酸などにより表面を短時間洗浄して除去した。勿論除
去の方法としては逆スパッタ法やその他の溶液による化
学的除去も有効である。
【００５４】次に得られた磁性体を埋め込んだポーラス
層の特性を評価する為にまず絶緑層５６を作製した。絶
縁層はＳｉＯ2 薄膜であり、スパッタリング法により数
ｌ０ｎｍ成膜し、不要な部分に成膜されないようマスク
を施した。ここで絶縁層は絶縁体ならばＳｉＯ2 でなく
ても構わない。そしてポーラス層上および絶緑体上に電
極５４、５５、ゲート５７をＡｕ成膜により作製した。
層の特性を評価する為にまず絶緑層５６を作製した。絶
縁層はＳｉＯ2 薄膜であり、スパッタリング法により数
ｌ０ｎｍ成膜し、不要な部分に成膜されないようマスク
を施した。ここで絶縁層は絶縁体ならばＳｉＯ2 でなく
ても構わない。そしてポーラス層上および絶緑体上に電
極５４、５５、ゲート５７をＡｕ成膜により作製した。
【００５５】このデバイスと比較するためにＣｏ−Ｃｕ
のターゲットを用いてマグネトロンスパッタリング法に
よりＣｏ−Ｃｕ混合膜（Ｃｏ：Ｃｕ＝２：８）をガラス
基体上に厚さｌμｍに成膜したのち、３００℃でアニー
ルして、グラニュラー型ＧＭＲデバイスを作製した。
のターゲットを用いてマグネトロンスパッタリング法に
よりＣｏ−Ｃｕ混合膜（Ｃｏ：Ｃｕ＝２：８）をガラス
基体上に厚さｌμｍに成膜したのち、３００℃でアニー
ルして、グラニュラー型ＧＭＲデバイスを作製した。
【００５６】室温にてｌ０Ｋ（Ｏｅ）の磁場を印加して
抵抗率の減少を評価したところ、どちらのデバイスも同
程度の感度を示した。しかしｌＫ（Ｏｅ）の磁場印加の
場合には、本発明のデバイスの方が５割以上感度が高か
った。即ち低磁場の感度が優れていることがわかる。
抵抗率の減少を評価したところ、どちらのデバイスも同
程度の感度を示した。しかしｌＫ（Ｏｅ）の磁場印加の
場合には、本発明のデバイスの方が５割以上感度が高か
った。即ち低磁場の感度が優れていることがわかる。
【００５７】本発明のデバイスを作製する過程におい
て、Ｃｏ電着後に空気中３００℃でアニールしたデバイ
スでは、比較のグラニュラー型ＧＭＲデバイスよりも３
割程度感度が向上した。これはＣｏの微粒子化が最適な
状態に進んだ為と考えられる。また陽極化成後に空気中
４００℃でアニールした場合には、ポーラス層の抵抗が
大きくなり、トンネル型のＧＭＲ特性を示した。これは
ポーラスＳｉの表面が酸化された為と思われる。この場
合にはＣｏ電着の際の電圧を高めにして行った。
て、Ｃｏ電着後に空気中３００℃でアニールしたデバイ
スでは、比較のグラニュラー型ＧＭＲデバイスよりも３
割程度感度が向上した。これはＣｏの微粒子化が最適な
状態に進んだ為と考えられる。また陽極化成後に空気中
４００℃でアニールした場合には、ポーラス層の抵抗が
大きくなり、トンネル型のＧＭＲ特性を示した。これは
ポーラスＳｉの表面が酸化された為と思われる。この場
合にはＣｏ電着の際の電圧を高めにして行った。
【００５８】また、本発明のデバイスにゲート電圧を印
加することにより、合金型特性からトンネル型に近い特
性への特性変化が見られた。即ちデバイス作製後にも特
性を制御できることが分かった。
加することにより、合金型特性からトンネル型に近い特
性への特性変化が見られた。即ちデバイス作製後にも特
性を制御できることが分かった。
【００５９】以上の様に本発明のポーラスＳｉ化合物グ
ラニュラー型ＧＭＲデバイスは、作製が容易なだけでは
なく、感度は従来型グラニュラーＧＭＲデバイス以上を
示し、また変調可能な特性を有していることが分かる。
ラニュラー型ＧＭＲデバイスは、作製が容易なだけでは
なく、感度は従来型グラニュラーＧＭＲデバイス以上を
示し、また変調可能な特性を有していることが分かる。
【００６０】実施例２ つぎに本発明のトンネル型グラニュラーＧＭＲについて
図４と図６を用いて説明する。まず、図４に示した装置
によりポーラスＳｉＯ2 を作製する。この場合水溶液は
０．３Ｍの蓚酸水溶液であり、Ｓｉウエハーを陽極にし
て酸化する。この場合電圧を数ｌ０Ｖに設定し、数ｍＡ
／ｃｍ2 の電流値で数分〜数ｌ０分間処理した。電流値
は最初急速に減少した後、数ｍＡ／ｃｍ2 の付近で揺ら
いだ。こうして得られたポーラス層の断面をＦＥ−ＳＥ
Ｍ観察したところ、図６（ａ）に示す様に、基体６１上
にＳｉＯ2 マトリックス６２内にポア６３が分散された
構造、即ちポア径が数ｎｍ〜数十ｎｍで微細孔がスポン
ジ状に開いたポーラス層が形成されていた。この孔は基
体表面から離れると、均一ではなく、部分的に高密度に
開いていた。
図４と図６を用いて説明する。まず、図４に示した装置
によりポーラスＳｉＯ2 を作製する。この場合水溶液は
０．３Ｍの蓚酸水溶液であり、Ｓｉウエハーを陽極にし
て酸化する。この場合電圧を数ｌ０Ｖに設定し、数ｍＡ
／ｃｍ2 の電流値で数分〜数ｌ０分間処理した。電流値
は最初急速に減少した後、数ｍＡ／ｃｍ2 の付近で揺ら
いだ。こうして得られたポーラス層の断面をＦＥ−ＳＥ
Ｍ観察したところ、図６（ａ）に示す様に、基体６１上
にＳｉＯ2 マトリックス６２内にポア６３が分散された
構造、即ちポア径が数ｎｍ〜数十ｎｍで微細孔がスポン
ジ状に開いたポーラス層が形成されていた。この孔は基
体表面から離れると、均一ではなく、部分的に高密度に
開いていた。
【００６１】以上のようにして得られたポーラス層のポ
ア内に磁性体を埋め込むのに実施例１と同様に電着を施
した。但し、Ｃｏの代わりにＦｅとし、印加電圧も若干
高めに設定した。電着を数秒施した後に、蒸留水、イソ
プロピルアルコールの順で洗浄し、得られたポーラス層
の断面をＦＥ−ＳＥＭ観察した結果、図６（ｂ）に示す
様に、ポア内にＦｅが埋め込まれたナノ構造体が得られ
た。この磁性微粒子６４のＦｅ微粒子の粒径はポアの粒
径を反映して数ｎｍ〜数十ｎｍの大きさであった。
ア内に磁性体を埋め込むのに実施例１と同様に電着を施
した。但し、Ｃｏの代わりにＦｅとし、印加電圧も若干
高めに設定した。電着を数秒施した後に、蒸留水、イソ
プロピルアルコールの順で洗浄し、得られたポーラス層
の断面をＦＥ−ＳＥＭ観察した結果、図６（ｂ）に示す
様に、ポア内にＦｅが埋め込まれたナノ構造体が得られ
た。この磁性微粒子６４のＦｅ微粒子の粒径はポアの粒
径を反映して数ｎｍ〜数十ｎｍの大きさであった。
【００６２】次に得られた磁性体を埋め込んだポーラス
層の特性を評価する為に不要な部分に成膜されないよう
マスクを施して、電極６５、６６をＡｕ成膜により作製
した。このデバイスと比較するためにＣｏ−Ａｌのター
ゲットを用いて、マグネトロンスパッタリング法により
Ｃｏ−Ａｌ2 Ｏ3 混合膜をガラス基体上にｌμｍ成膜し
てトンネル型グラニュラーＧＭＲデバイスを作製した。
層の特性を評価する為に不要な部分に成膜されないよう
マスクを施して、電極６５、６６をＡｕ成膜により作製
した。このデバイスと比較するためにＣｏ−Ａｌのター
ゲットを用いて、マグネトロンスパッタリング法により
Ｃｏ−Ａｌ2 Ｏ3 混合膜をガラス基体上にｌμｍ成膜し
てトンネル型グラニュラーＧＭＲデバイスを作製した。
【００６３】室温にてｌ０Ｋ（Ｏｅ）の磁場を印加して
抵抗率の減少を評価したところ、どちらのデバイスも同
程度の感度を示した。しかしｌＫ（Ｏｅ）の磁場印加の
場合には本発明のデバイスの方が５割以上感度が高かっ
た。即ち低磁場の感度が優れていることがわかる。
抵抗率の減少を評価したところ、どちらのデバイスも同
程度の感度を示した。しかしｌＫ（Ｏｅ）の磁場印加の
場合には本発明のデバイスの方が５割以上感度が高かっ
た。即ち低磁場の感度が優れていることがわかる。
【００６４】本発明のデバイスを作製する過程におい
て、Ｆｅ電着後に空気中２００℃でアニールしたデバイ
スでは、比較のトンネル型グラニュラーＧＭＲデバイス
よりも３割程度感度が向上した。これはＦｅの微粒子化
が最適な状態に進んだ為と考えられる。
て、Ｆｅ電着後に空気中２００℃でアニールしたデバイ
スでは、比較のトンネル型グラニュラーＧＭＲデバイス
よりも３割程度感度が向上した。これはＦｅの微粒子化
が最適な状態に進んだ為と考えられる。
【００６５】またＳｉの陽極酸化時の電流値揺らぎをモ
ニターして、電流値が大きい場合と小さい場合に陽極酸
化を終了させた結果、電流値が小さい場合の方がポーラ
ス層表面が平坦であり、特性のバラツキも少なかった。
ニターして、電流値が大きい場合と小さい場合に陽極酸
化を終了させた結果、電流値が小さい場合の方がポーラ
ス層表面が平坦であり、特性のバラツキも少なかった。
【００６６】以上の様に本発明のポーラスＳｉＯ2 グラ
ニュラー型ＧＭＲデバイスは、作製が容易なだけではな
く、感度は従来のトンネル型グラニュラーＧＭＲデバイ
スより良好であることが分かる。
ニュラー型ＧＭＲデバイスは、作製が容易なだけではな
く、感度は従来のトンネル型グラニュラーＧＭＲデバイ
スより良好であることが分かる。
【００６７】実施例３ つぎに本発明の縦型グラニュラーＧＭＲについて図４と
図７を用いて説明する。まず図７（ａ）に示した様な、
中抵抗ｎ型Ｓｉ基体７１上にボロンのイオン注入により
ｐ型の高ドープ領域７２を作製する。この基体を図４に
示した装置により陽極酸化を施しポーラスＳｉＯ2 を作
製する。この場合水溶液は実施例２と同様０．３Ｍの蓚
酸水溶液であり、Ｓｉウエハーを陽極にして酸化した。
またこの際基体に光が照射されないよう容器全体を覆っ
た。陽極酸化は電流値が減少しはじめたのを検知して終
了させ、その後にＳｉウエハーを蒸留水、イソプロピル
アルコールの順で洗浄し、得られたポーラス層の断面を
ＦＥ−ＳＥＭ観察したところ、図７（ｂ）に示す様に、
基体７１上の高濃度ｐ領域のみにポーラスＳｉＯ2が観
察された。
図７を用いて説明する。まず図７（ａ）に示した様な、
中抵抗ｎ型Ｓｉ基体７１上にボロンのイオン注入により
ｐ型の高ドープ領域７２を作製する。この基体を図４に
示した装置により陽極酸化を施しポーラスＳｉＯ2 を作
製する。この場合水溶液は実施例２と同様０．３Ｍの蓚
酸水溶液であり、Ｓｉウエハーを陽極にして酸化した。
またこの際基体に光が照射されないよう容器全体を覆っ
た。陽極酸化は電流値が減少しはじめたのを検知して終
了させ、その後にＳｉウエハーを蒸留水、イソプロピル
アルコールの順で洗浄し、得られたポーラス層の断面を
ＦＥ−ＳＥＭ観察したところ、図７（ｂ）に示す様に、
基体７１上の高濃度ｐ領域のみにポーラスＳｉＯ2が観
察された。
【００６８】次に得られたポーラス層のポア内に磁性体
を埋め込むのに実施例２と同様に電着を施した。但し、
Ｆｅの代わりにＦｅ−Ｎｉとした。電着を数秒施した後
に蒸留水、イソプロピルアルコールの順で洗浄し、得ら
れたポーラス層の断面をＦＥ−ＳＥＭ観察した結果、ポ
ア内にＦｅ−Ｎｉが埋め込まれたナノ構造体７３が得ら
れていた。この磁性体微粒子の粒径はポアの粒径を反映
して数ｎｍ〜数十ｎｍの大きさであった。
を埋め込むのに実施例２と同様に電着を施した。但し、
Ｆｅの代わりにＦｅ−Ｎｉとした。電着を数秒施した後
に蒸留水、イソプロピルアルコールの順で洗浄し、得ら
れたポーラス層の断面をＦＥ−ＳＥＭ観察した結果、ポ
ア内にＦｅ−Ｎｉが埋め込まれたナノ構造体７３が得ら
れていた。この磁性体微粒子の粒径はポアの粒径を反映
して数ｎｍ〜数十ｎｍの大きさであった。
【００６９】次にポーラス層の下部の電極作製部分のみ
をエッチングにより薄くして、ポーラス層上部と下部に
マトリックス配線７４（上電極配線）、７５（下電極配
線）を作製した。そして下電極配線７５に膜厚数ｎｍの
絶緑層７６を介してバイアス層７７としてバイアス用Ｆ
ｅＮｉ磁性膜を約ｌ０ｎｍ成膜した。
をエッチングにより薄くして、ポーラス層上部と下部に
マトリックス配線７４（上電極配線）、７５（下電極配
線）を作製した。そして下電極配線７５に膜厚数ｎｍの
絶緑層７６を介してバイアス層７７としてバイアス用Ｆ
ｅＮｉ磁性膜を約ｌ０ｎｍ成膜した。
【００７０】このようにして作製した本発明のデバイス
を室温にてｌＫ（Ｏｅ）の磁場を印加して抵抗率の減少
を評価したところ、トンネル型グラニュラーＧＭＲ特性
を示し、且つマトリックスのセンサーとして機能してい
ることが分かった。またバイアス層を設けることによ
り、低磁場での感度が向上していることが確かめられ
た。
を室温にてｌＫ（Ｏｅ）の磁場を印加して抵抗率の減少
を評価したところ、トンネル型グラニュラーＧＭＲ特性
を示し、且つマトリックスのセンサーとして機能してい
ることが分かった。またバイアス層を設けることによ
り、低磁場での感度が向上していることが確かめられ
た。
【００７１】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明の磁性薄膜、
磁気センサーデバイス、およびその製法を用いることに
より以下の効果が得られる。 １）簡易な方法によりＧＭＲ等の機能を有する磁性薄膜
が得られる。 ２）低磁場で感度が良いＧＭＲ効果を有する磁性薄膜及
び磁気センサーデバイスが得られる。 ３）Ｓｉとの整合が良く、且つ抵抗値が適切な膜が得ら
れるので縦型や小型化、集積化が可能となる。 ４）伝導特性をゲート電圧により制御できる。 ５）上記の効果を有する磁性薄膜の簡易な製法が得られ
る。
磁気センサーデバイス、およびその製法を用いることに
より以下の効果が得られる。 １）簡易な方法によりＧＭＲ等の機能を有する磁性薄膜
が得られる。 ２）低磁場で感度が良いＧＭＲ効果を有する磁性薄膜及
び磁気センサーデバイスが得られる。 ３）Ｓｉとの整合が良く、且つ抵抗値が適切な膜が得ら
れるので縦型や小型化、集積化が可能となる。 ４）伝導特性をゲート電圧により制御できる。 ５）上記の効果を有する磁性薄膜の簡易な製法が得られ
る。
【図１】積層型ＧＭＲの概略図である。
【図２】グラニュラー合金ＧＭＲの概略図である。
【図３】トンネル型グラニュラーＧＭＲの概略図であ
る。
る。
【図４】陽極酸化、陽極化成、電着の作製装置の概略図
である。
である。
【図５】ポーラスＳｉ膜とそれを用いたグラニュラーＧ
ＭＲデバイスの概略図である。
ＭＲデバイスの概略図である。
【図６】ポーラスＳｉＯ2 膜とそれを用いたトンネル型
グラニュラーＧＭＲデバイスの概略図である。
グラニュラーＧＭＲデバイスの概略図である。
【図７】縦型グラニュラーＧＭＲデバイスの概略図であ
る。
る。
１１ 磁性層 １２ 非磁性層 １３ 伝導電子 ２１ 磁性微粒子 ２２ 非磁性層 ２３ 伝導電子 ３１ 磁性微粒子 ３２ 非磁性絶縁層 ３３ 伝導電子 ４１，５１，６１ 基体 ４２ 対向電極 ４３ 電解質 ４４ 反応容器 ４５ 電源 ５２ ポーラスＳｉ層 ５３ 磁性微粒子 ５４，５５ 電極 ５６ 絶緑層 ５７ ゲート ６２ ＳｉＯ2 マトリクス ６３ ポア ６４ 磁性微粒子 ６５，６６ 電極 ６７ ポーラスＳｉＯｘ層 ７１ 基体 ７２ ｐ＋領域 ７３ ナノ構造体 ７４ 上電極配線 ７５ 下電極配線 ７６ 絶縁層 ７７ バイアス層
Claims (20)
- 【請求項１】 基体上にポーラス状のＳｉもしくはＳｉ
化合物からなるポーラス層を有し、該ポーラス層中に磁
性粒子が分散された構造を有することを特徴とする磁性
薄膜。 - 【請求項２】 前記基体がＳｉもしくはＳｉ化合物であ
る請求項１記載の磁性薄膜。 - 【請求項３】 前記ポーラス層が酸化シリコンからなる
請求項１記載の磁性薄膜。 - 【請求項４】 前記ポーラス層がＳｉの骨格からなり、
該Ｓｉと磁性粒子間に酸化シリコンが存在する請求項１
記載の磁性薄膜。 - 【請求項５】 前記ポーラス層がｐタイプのＳｉの骨格
からなる請求項１または４記載の磁性薄膜。 - 【請求項６】 Ｓｉからなる基体を陽極酸化もしくは陽
極化成して基体上にポーラス状のＳｉもしくはＳｉ化合
物からなるポーラス層を形成する工程、形成れたポーラ
ス層中に磁性粒子を分散させる工程を有することを特徴
とする磁性薄膜の製造方法。 - 【請求項７】 基体をフッ素を含まない酸溶液中で陽極
酸化させて、酸化シリコンを主成分とし、且つポア径が
１００ｎｍ以下であるポーラス層を作製する請求項６記
載の磁性薄膜の製造方法。 - 【請求項８】 該ポーラス層を陽極酸化で作製する際
に、見かけ上の抵抗値の変化を検知して陽極酸化もしく
は陽極化成を終了させる請求項６記載の磁性薄膜の製造
方法。 - 【請求項９】 磁性材料を電着させてポーラス層中に磁
性材料を分散させる請求項６記載の磁性薄膜の製造方
法。 - 【請求項１０】 磁性材料の電着を交流電圧の印加によ
り行う請求項９記載の磁性薄膜の製造方法。 - 【請求項１１】 表面に付着した磁性材料を剥離する工
程を有する請求項９または１０記載の磁性薄膜の製造方
法。 - 【請求項１２】 陽極酸化もしくは陽極化成後、もしく
は磁性材料の電着後にアニール処理する工程を有する請
求項６乃至１１のいずれかの項に記載の磁性薄膜の製造
方法。 - 【請求項１３】対向する一対の電極と該電極間に設けら
れた基体を具備し、該基体が表面にポーラス状のＳｉも
しくはＳｉ化合物からなるポーラス層を有し、該ポーラ
ス層中に磁性粒子が分散された構造を有することを特徴
とする磁気センサーデバイス。 - 【請求項１４】 前記基体がＳｉもしくはＳｉ化合物で
ある請求項１３記載の磁気センサーデバイス。 - 【請求項１５】 前記ポーラス層が酸化シリコンからな
る請求項１３記載の磁気センサーデバイス。 - 【請求項１６】 前記ポーラス層がＳｉの骨格からな
り、該Ｓｉと磁性粒子間に酸化シリコンが存在する請求
項１３記載の磁気センサーデバイス。 - 【請求項１７】 バイアス磁場を発生させる手段を有し
ている請求項１３乃至１６のいずれかの項に記載の磁気
センサーデバイス。 - 【請求項１８】 磁気センサー部分を複数有している請
求項１３乃至１６のいずれかの項に記載の磁気センサー
デバイス。 - 【請求項１９】 前記ポーラス層の下部にｎタイプのド
ーピング層があり、ポーラス層上部に対向電極を有する
請求項１３乃至１６のいずれかの項に記載の磁気センサ
ーデバイス。 - 【請求項２０】 前記ポーラス層がＳｉの骨格からな
り、該Ｓｉの電気的特性を制御する電極を有する請求項
１３または１６記載の磁気センサーデバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10101829A JPH11283829A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 磁性薄膜、その製造方法及び磁気センサーデバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10101829A JPH11283829A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 磁性薄膜、その製造方法及び磁気センサーデバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11283829A true JPH11283829A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=14310998
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10101829A Pending JPH11283829A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 磁性薄膜、その製造方法及び磁気センサーデバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11283829A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001274008A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-05 | Kitakiyuushiyuu Techno Center:Kk | 磁性メソ結晶体 |
| US8722196B2 (en) | 2008-03-07 | 2014-05-13 | Japan Science And Technology Agency | Composite material, method of producing the same, and apparatus for producing the same |
| US8980420B2 (en) | 2008-03-05 | 2015-03-17 | Japan Science And Technology Agency | Composite material comprising silicon matrix and method of producing the same |
| US9028982B2 (en) | 2008-08-19 | 2015-05-12 | Japan Science And Technology Agency | Composite material, method for producing the same, and apparatus for producing the same |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP10101829A patent/JPH11283829A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001274008A (ja) * | 2000-03-27 | 2001-10-05 | Kitakiyuushiyuu Techno Center:Kk | 磁性メソ結晶体 |
| US8980420B2 (en) | 2008-03-05 | 2015-03-17 | Japan Science And Technology Agency | Composite material comprising silicon matrix and method of producing the same |
| US8722196B2 (en) | 2008-03-07 | 2014-05-13 | Japan Science And Technology Agency | Composite material, method of producing the same, and apparatus for producing the same |
| US9252020B2 (en) | 2008-03-07 | 2016-02-02 | Japan Science And Technology Agency | Composite material, method of producing the same, and apparatus for producing the same |
| US9028982B2 (en) | 2008-08-19 | 2015-05-12 | Japan Science And Technology Agency | Composite material, method for producing the same, and apparatus for producing the same |
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