JPH1187801A - 磁気抵抗効果素子および磁気センサ - Google Patents
磁気抵抗効果素子および磁気センサInfo
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- JPH1187801A JPH1187801A JP9243157A JP24315797A JPH1187801A JP H1187801 A JPH1187801 A JP H1187801A JP 9243157 A JP9243157 A JP 9243157A JP 24315797 A JP24315797 A JP 24315797A JP H1187801 A JPH1187801 A JP H1187801A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】Ａｕ又はＡｕを主成分とする合金の非磁性膜を
介して小さな外部磁界でも磁気抵抗変化率を高めること
にある。 【解決手段】 第１の強磁性膜２と非磁性膜３と第２の
強磁性膜４とを積層にするとともに、非磁性膜をＡｕ又
はＡｕを主成分とする材料により形成したものである。
介して小さな外部磁界でも磁気抵抗変化率を高めること
にある。 【解決手段】 第１の強磁性膜２と非磁性膜３と第２の
強磁性膜４とを積層にするとともに、非磁性膜をＡｕ又
はＡｕを主成分とする材料により形成したものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気センサ等に用
いられる磁気抵抗効果素子に関する。特に、複数の磁性
膜を積層にした人工格子において、複数の磁性膜が保磁
力の異なる能力に構成されている磁気抵抗効果素子に関
するものである。
いられる磁気抵抗効果素子に関する。特に、複数の磁性
膜を積層にした人工格子において、複数の磁性膜が保磁
力の異なる能力に構成されている磁気抵抗効果素子に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁界を印加すると電気抵抗が変化し磁界
の強さを検出可能とすることができる磁気抵抗効果素子
（ＭＲＥ）としては、従来、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）
が３％程度のパーマロイ（ＮｉＦｅ）が用いられてき
た。しかし、近年では、磁性膜と非磁性膜とを積層した
人工格子膜の磁気抵抗効果膜がより大きなＭＲ比を示す
次世代ＭＲ素子材料として注目されてきている。しか
し、まだ十分な性能には達していない。
の強さを検出可能とすることができる磁気抵抗効果素子
（ＭＲＥ）としては、従来、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）
が３％程度のパーマロイ（ＮｉＦｅ）が用いられてき
た。しかし、近年では、磁性膜と非磁性膜とを積層した
人工格子膜の磁気抵抗効果膜がより大きなＭＲ比を示す
次世代ＭＲ素子材料として注目されてきている。しか
し、まだ十分な性能には達していない。
【０００３】本発明に関する先行技術として、図９に示
す磁気抵抗効果素子（人工格子膜）５１が存在する。図
９において、基板５６の上面には、Ｃｕ材料の非磁性電
導膜５３を形成するとともに、その上面に順次Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金の強磁性膜５２と、Ｃｕ材料の非磁性電導膜５３
と、Ｎｉ−Ｆｅ合金の強磁性膜５２とを積層した積層単
位膜５５を一積層周期として一周期又は２周期以上を積
層したものが形成されている。
す磁気抵抗効果素子（人工格子膜）５１が存在する。図
９において、基板５６の上面には、Ｃｕ材料の非磁性電
導膜５３を形成するとともに、その上面に順次Ｎｉ−Ｆ
ｅ合金の強磁性膜５２と、Ｃｕ材料の非磁性電導膜５３
と、Ｎｉ−Ｆｅ合金の強磁性膜５２とを積層した積層単
位膜５５を一積層周期として一周期又は２周期以上を積
層したものが形成されている。
【０００４】この磁気抵抗効果素子５１は、互いに隣り
合った磁性膜５２間の保磁力の差を利用して外部磁場で
制御する構成のものである。
合った磁性膜５２間の保磁力の差を利用して外部磁場で
制御する構成のものである。
【０００５】しかし、非磁性電導膜５３をＣｕ材料等で
構成したものは、磁気抵抗変化率が３％位にしか達せ
ず、磁石を大きな磁界にしなければならない問題が存す
る。
構成したものは、磁気抵抗変化率が３％位にしか達せ
ず、磁石を大きな磁界にしなければならない問題が存す
る。
【０００６】図１０は、この従来の磁気抵抗効果素子５
１を取り付けた磁気センサ６０の要部断面図である。
１を取り付けた磁気センサ６０の要部断面図である。
【０００７】図１０において、磁気センサ６０には磁気
抵抗効果素子５１が基板５６を介して取り付けられてい
る。この磁気抵抗効果素子５１の近くには、バイアス用
の磁石６５が近接配置されている。そして、磁気センサ
６０に近接配置された歯車の検出器６２には、歯形６１
間のピッチＰが４．５ｍｍで、歯形の幅が２．５ｍｍの
歯形２１が形成されている。尚、歯形の高さは２ｍｍで
ある。又、この歯形６１および歯形６１のピッチＰは大
小さまざまなものが採用されている。
抵抗効果素子５１が基板５６を介して取り付けられてい
る。この磁気抵抗効果素子５１の近くには、バイアス用
の磁石６５が近接配置されている。そして、磁気センサ
６０に近接配置された歯車の検出器６２には、歯形６１
間のピッチＰが４．５ｍｍで、歯形の幅が２．５ｍｍの
歯形２１が形成されている。尚、歯形の高さは２ｍｍで
ある。又、この歯形６１および歯形６１のピッチＰは大
小さまざまなものが採用されている。
【０００８】そして、この磁気抵抗効果素子５１の磁性
膜５２は、前述したようにＮｉ−Ｆｅ合金であるため磁
気抵抗変化率は約２〜３％と小さい値しか得られていな
い。
膜５２は、前述したようにＮｉ−Ｆｅ合金であるため磁
気抵抗変化率は約２〜３％と小さい値しか得られていな
い。
【０００９】更に、図９又は図１０に示すように、積層
単位膜を単数回積層した磁気抵抗効果膜５１と、この磁
気抵抗効果膜５１の上面（図示、下側）に隔離して形成
した電極５７ａ，５７ｂとから成り、センス電流を磁気
抵抗効果膜５０の膜接線方向に流そうとするものであ
る。しかし、スピン依存散乱による磁気抵抗効果は磁気
抵抗効果膜５１の積層単位膜の界面で起こり、その界面
に垂直方向（膜法線方向）の伝導電子の移動に関するも
のであるから、上述のように膜平面に平行にセンス電流
を流した場合には電子速度の法線成分があるだけで積層
単位膜のうち局所的に法線方向にセンス電流の極一部が
流れるだけであるので、磁気抵抗変化率は小さい。
単位膜を単数回積層した磁気抵抗効果膜５１と、この磁
気抵抗効果膜５１の上面（図示、下側）に隔離して形成
した電極５７ａ，５７ｂとから成り、センス電流を磁気
抵抗効果膜５０の膜接線方向に流そうとするものであ
る。しかし、スピン依存散乱による磁気抵抗効果は磁気
抵抗効果膜５１の積層単位膜の界面で起こり、その界面
に垂直方向（膜法線方向）の伝導電子の移動に関するも
のであるから、上述のように膜平面に平行にセンス電流
を流した場合には電子速度の法線成分があるだけで積層
単位膜のうち局所的に法線方向にセンス電流の極一部が
流れるだけであるので、磁気抵抗変化率は小さい。
【００１０】又、これを改良するため、磁気抵抗効果膜
の上面に上部電極膜を接着するとともに、磁気抵抗効果
膜の下面に下部電極膜を接着すると、磁気抵抗変化率Δ
Ｒ／Ｒはやや改善されるものの、抵抗値が小さくなる場
合があるので、下部および上部電極膜間に生ずる電圧が
弱く、検出が困難になる。更に、磁気抵抗効果膜の膜長
を長くすると、抵抗長さが長くなるため抵抗値も大きく
なるが、製造工程上から製作が困難になる。同時に、磁
気ヘッド等への採用のためには、膜厚を薄くする必要か
ら、磁気センサとしても採用に制約を受けることにな
る。
の上面に上部電極膜を接着するとともに、磁気抵抗効果
膜の下面に下部電極膜を接着すると、磁気抵抗変化率Δ
Ｒ／Ｒはやや改善されるものの、抵抗値が小さくなる場
合があるので、下部および上部電極膜間に生ずる電圧が
弱く、検出が困難になる。更に、磁気抵抗効果膜の膜長
を長くすると、抵抗長さが長くなるため抵抗値も大きく
なるが、製造工程上から製作が困難になる。同時に、磁
気ヘッド等への採用のためには、膜厚を薄くする必要か
ら、磁気センサとしても採用に制約を受けることにな
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、磁気
抵抗効果素子５１自体としても、磁性膜および非磁性電
導膜の改善が進まず磁気抵抗変化率を向上させることが
困難になっている。又、磁気センサとしても、電極膜で
磁気抵抗変化率を向上させることは、磁気ヘッド等に採
用される形状および製法に伴う工程上の困難さから進歩
していない。
抵抗効果素子５１自体としても、磁性膜および非磁性電
導膜の改善が進まず磁気抵抗変化率を向上させることが
困難になっている。又、磁気センサとしても、電極膜で
磁気抵抗変化率を向上させることは、磁気ヘッド等に採
用される形状および製法に伴う工程上の困難さから進歩
していない。
【００１２】本発明は、上述のような問題点に鑑み成さ
れたものであって、その技術的課題は、磁気抵抗効果素
子の磁気抵抗変化率を向上させるとともに、小さな磁界
で高度な磁気抵抗変化率を保持することにある。
れたものであって、その技術的課題は、磁気抵抗効果素
子の磁気抵抗変化率を向上させるとともに、小さな磁界
で高度な磁気抵抗変化率を保持することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の技術的
課題を解決するために成されたものであって、その技術
的手段は、以下のように構成されている。
課題を解決するために成されたものであって、その技術
的手段は、以下のように構成されている。
【００１４】請求項１の本発明は、第１の強磁性膜
（２）と非磁性膜（３）と第２の強磁性膜（４）とを順
次積層にされた積層単位膜（５）を有する磁気抵抗効果
素子（１）であって、非磁性膜（３）がＡｕ又はＡｕを
主成分とする合金により形成されているものである。
（２）と非磁性膜（３）と第２の強磁性膜（４）とを順
次積層にされた積層単位膜（５）を有する磁気抵抗効果
素子（１）であって、非磁性膜（３）がＡｕ又はＡｕを
主成分とする合金により形成されているものである。
【００１５】又、請求項２の本発明は、第１の強磁性膜
（２）が保磁力の小さい材料で形成されているととも
に、第２の強磁性膜（４）が第１の強磁性膜（２）より
も保磁力の大きい材料で形成されている請求項１に記載
の磁気抵抗効果膜である。
（２）が保磁力の小さい材料で形成されているととも
に、第２の強磁性膜（４）が第１の強磁性膜（２）より
も保磁力の大きい材料で形成されている請求項１に記載
の磁気抵抗効果膜である。
【００１６】又、請求項３の本発明は、第１の強磁性膜
（２）が８０〜８２Ｎｉ−Ｆｅ合金により形成されてい
る請求項１又は請求項２に記載の磁気抵抗効果膜であ
る。
（２）が８０〜８２Ｎｉ−Ｆｅ合金により形成されてい
る請求項１又は請求項２に記載の磁気抵抗効果膜であ
る。
【００１７】又、請求項４の本発明は、第２の強磁性膜
（４）がＣｏ又はＣｏを主成分とする合金により形成さ
れている請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の磁
気抵抗効果膜である。
（４）がＣｏ又はＣｏを主成分とする合金により形成さ
れている請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の磁
気抵抗効果膜である。
【００１８】第１の強磁性膜（２）と第１の強磁性膜
（２）に隣接する非磁性膜（３）と非磁性膜（３）に隣
接する第２の強磁性膜（４）とを順次積層されていると
ともに非磁性膜（３）がＡｕ又はＡｕを主成分とする材
料により形成された積層単位膜（５）を有する磁気抵抗
効果素子（１）がバイアス磁石（１５）とともに具備す
るものである。
（２）に隣接する非磁性膜（３）と非磁性膜（３）に隣
接する第２の強磁性膜（４）とを順次積層されていると
ともに非磁性膜（３）がＡｕ又はＡｕを主成分とする材
料により形成された積層単位膜（５）を有する磁気抵抗
効果素子（１）がバイアス磁石（１５）とともに具備す
るものである。
【００１９】
【作用】本発明の磁気抵抗効果素子（１）は第１と第２
の強磁性膜（２、４）との間の非磁性膜（３）がＡｕ又
はＡｕを主成分とする合金により構成されているので、
磁界を印加すると小さな磁界で大きな磁気抵抗変化率を
示すことになり、磁気センサの装着において小形化され
た装置にとって磁性感度とともに装着が改良されること
になる。又、請求項２の本発明のように第１の強磁性膜
（２）より第２の強磁性膜（４）の保磁力を大きくする
ことにより更に磁気抵抗変化率を向上させることができ
るようになる。
の強磁性膜（２、４）との間の非磁性膜（３）がＡｕ又
はＡｕを主成分とする合金により構成されているので、
磁界を印加すると小さな磁界で大きな磁気抵抗変化率を
示すことになり、磁気センサの装着において小形化され
た装置にとって磁性感度とともに装着が改良されること
になる。又、請求項２の本発明のように第１の強磁性膜
（２）より第２の強磁性膜（４）の保磁力を大きくする
ことにより更に磁気抵抗変化率を向上させることができ
るようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態の
磁気抵抗効果素子を図面に基づいて詳述する。
磁気抵抗効果素子を図面に基づいて詳述する。
【００２１】
【第１の実施の形態】図１は、本発明に係る第１の実施
の形態を示す磁気抵抗効果素子の断面図である。
の形態を示す磁気抵抗効果素子の断面図である。
【００２２】図１において、６はガラス絶縁基板であ
る。絶縁基板６はガラス、Ａｌ2 Ｏ3−ＴｉＣ等のセラ
ミックス、酸化マグネシウム、Ｓｉ等が用いられる。こ
の基板６の上面の平坦度を向上させるために、又は配向
制御のため下地膜としてＮｉ−Ｃｒ等の遷移金属合金薄
膜を５０Å以上の厚さに成膜しても良い。
る。絶縁基板６はガラス、Ａｌ2 Ｏ3−ＴｉＣ等のセラ
ミックス、酸化マグネシウム、Ｓｉ等が用いられる。こ
の基板６の上面の平坦度を向上させるために、又は配向
制御のため下地膜としてＮｉ−Ｃｒ等の遷移金属合金薄
膜を５０Å以上の厚さに成膜しても良い。
【００２３】このガラス基板６には、上面に８０％Ｎｉ
−Ｆｅ合金の第１の強磁性膜２が成膜されている。この
第１の強磁性膜２の厚さは１〜５０ｎｍの範囲に形成す
ると良い。特に好ましくは、５〜２０ｎｍの厚さにする
ことが好ましい。第１の強磁性膜２の材質としては、こ
の他にＦｅ−７９Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｕ合金、Ｆｅ−５０Ｎ
ｉ、Ｆｅ−７９Ｎｉ−５Ｍｏ合金およびＦｅ−９．５Ｓ
ｉ−５．５Ａｌ等を用いると良い。一般的には、この第
１の強磁性膜２は、比較的保磁力が小さく、残留磁比／
飽和磁化である角形比が１に近い強磁性材料が望ましい
のである。
−Ｆｅ合金の第１の強磁性膜２が成膜されている。この
第１の強磁性膜２の厚さは１〜５０ｎｍの範囲に形成す
ると良い。特に好ましくは、５〜２０ｎｍの厚さにする
ことが好ましい。第１の強磁性膜２の材質としては、こ
の他にＦｅ−７９Ｎｉ−Ｍｏ−Ｃｕ合金、Ｆｅ−５０Ｎ
ｉ、Ｆｅ−７９Ｎｉ−５Ｍｏ合金およびＦｅ−９．５Ｓ
ｉ−５．５Ａｌ等を用いると良い。一般的には、この第
１の強磁性膜２は、比較的保磁力が小さく、残留磁比／
飽和磁化である角形比が１に近い強磁性材料が望ましい
のである。
【００２４】次に、第１の強磁性膜２の上面にＡｕの非
磁性膜３が積層に成膜されている。この非磁性膜３はＡ
ｕを主成分とする合金、化合物でも良い。そして、この
膜厚は０．５〜１０ｎｍの範囲の寸法に形成されてい
る。特に膜厚を１〜５ｎｍのときが良好である。
磁性膜３が積層に成膜されている。この非磁性膜３はＡ
ｕを主成分とする合金、化合物でも良い。そして、この
膜厚は０．５〜１０ｎｍの範囲の寸法に形成されてい
る。特に膜厚を１〜５ｎｍのときが良好である。
【００２５】非磁性膜３の上面には、第２の強磁性膜４
が積層に成膜されている。この第２の強磁性膜４はＣｏ
により成膜されている。又、この他の材料としては、Ｆ
ｅ−４９Ｃｏ−２Ｖ、Ｎｄ−Ｆｅ−ＢおよびＦｅ−Ｃｒ
−Ｃｏなどを用いることが好ましい。この第２の強磁性
膜４は第１の強磁性膜２よりも保磁力が大きい材料にす
る必要がある。
が積層に成膜されている。この第２の強磁性膜４はＣｏ
により成膜されている。又、この他の材料としては、Ｆ
ｅ−４９Ｃｏ−２Ｖ、Ｎｄ−Ｆｅ−ＢおよびＦｅ−Ｃｒ
−Ｃｏなどを用いることが好ましい。この第２の強磁性
膜４は第１の強磁性膜２よりも保磁力が大きい材料にす
る必要がある。
【００２６】上述のように、この第１の実施の形態の磁
気抵抗効果素子１は、比較的保磁力保磁力の小さい、例
えば磁歪が０で、組成比が８０％〜８２％Ｎｉ−Ｆｅ合
金の第１の強磁性膜２と、Ａｕ又はＡｕを主成分とする
合金又は化合物よりなる非磁性膜３と、第１の強磁性膜
２より保磁力の大きい、例えばＣｏ、Ｆｅ−４９Ｃｏ−
２Ｖ、Ｎｄ−Ｆｅ−ＢおよびＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏなどの材
料より成膜されている。そして、この磁気抵抗効果素子
１は、第１の強磁膜２と非強磁性膜３と第３の強磁性膜
３とを積層にして積層単位膜５に構成されている。この
積層単位膜５は１積層周期として、１周期又はそれ以上
の積層周期に構成される。
気抵抗効果素子１は、比較的保磁力保磁力の小さい、例
えば磁歪が０で、組成比が８０％〜８２％Ｎｉ−Ｆｅ合
金の第１の強磁性膜２と、Ａｕ又はＡｕを主成分とする
合金又は化合物よりなる非磁性膜３と、第１の強磁性膜
２より保磁力の大きい、例えばＣｏ、Ｆｅ−４９Ｃｏ−
２Ｖ、Ｎｄ−Ｆｅ−ＢおよびＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏなどの材
料より成膜されている。そして、この磁気抵抗効果素子
１は、第１の強磁膜２と非強磁性膜３と第３の強磁性膜
３とを積層にして積層単位膜５に構成されている。この
積層単位膜５は１積層周期として、１周期又はそれ以上
の積層周期に構成される。
【００２７】次に、本発明の磁気抵抗効果素子１の製法
について簡単に説明する。
について簡単に説明する。
【００２８】図２は、本発明の磁気抵抗効果素子１を形
成する蒸着装置の断面図である。図２において、蒸着装
置３０は、蒸発物が真空中で加熱されることにより蒸気
流が発生し、蒸発物表面から飛び出す原子や分子が蒸発
源よりも低い温度の周辺に凝結させるものである。この
蒸着装置３０は、真空槽３３内に蒸発物３７を載置した
ルツボ３２が配置されている。そして、シャッタ３６を
開いて電子銃３１から蒸発物３７に照射して蒸発させる
ように構成されている。真空槽３３内は真空排気口３５
により高真空に保つように成されている。又、モニタ膜
厚センサ３４により蒸着膜厚がばらつかないように計側
されるとともに、基板３８も必要に応じ回動するように
構成されている。
成する蒸着装置の断面図である。図２において、蒸着装
置３０は、蒸発物が真空中で加熱されることにより蒸気
流が発生し、蒸発物表面から飛び出す原子や分子が蒸発
源よりも低い温度の周辺に凝結させるものである。この
蒸着装置３０は、真空槽３３内に蒸発物３７を載置した
ルツボ３２が配置されている。そして、シャッタ３６を
開いて電子銃３１から蒸発物３７に照射して蒸発させる
ように構成されている。真空槽３３内は真空排気口３５
により高真空に保つように成されている。又、モニタ膜
厚センサ３４により蒸着膜厚がばらつかないように計側
されるとともに、基板３８も必要に応じ回動するように
構成されている。
【００２９】そして、蒸発物が直線的に飛行するために
は、１０-3Ｐａ以下の低い圧力が必要である。従って、
真空槽３３内は、真空ポンプにより常にこれ以下の圧力
に保持されている。例えば、真空槽３３を３×１０-4Ｐ
ａに排気し、電子銃３１により、ルツボ３２内の蒸発物
３７を加熱し、蒸発分子が基板表面で冷却、凝結され、
堆積して各膜が形成される。
は、１０-3Ｐａ以下の低い圧力が必要である。従って、
真空槽３３内は、真空ポンプにより常にこれ以下の圧力
に保持されている。例えば、真空槽３３を３×１０-4Ｐ
ａに排気し、電子銃３１により、ルツボ３２内の蒸発物
３７を加熱し、蒸発分子が基板表面で冷却、凝結され、
堆積して各膜が形成される。
【００３０】このような蒸着装置３０を利用して、第１
の実施の形態に示す磁気抵抗効果素子１は形成される。
すなわち、ガラス等の絶縁基板６上に真空蒸着法により
８０％Ｎｉ−Ｆｅ合金の厚さが１〜５０ｎｍの範囲内の
第１の強磁性膜２を成膜する。尚、この成膜の厚さは、
５〜２０ｎｍにすると更に良い。次に、この第１の強磁
性膜２の上面にＡｕの厚さが０．５〜１０ｎｍの範囲内
の非磁性膜３を成膜する。この成膜の厚さは、好ましく
は１〜５ｎｍにすると良い。更に、非磁性膜３の上面に
Ｃｏの厚さが１〜５０ｎｍの範囲内の第２の強磁性膜４
を成膜する。この成膜の厚さは、好ましくは５〜２０ｎ
ｍの範囲にすると更に良い。
の実施の形態に示す磁気抵抗効果素子１は形成される。
すなわち、ガラス等の絶縁基板６上に真空蒸着法により
８０％Ｎｉ−Ｆｅ合金の厚さが１〜５０ｎｍの範囲内の
第１の強磁性膜２を成膜する。尚、この成膜の厚さは、
５〜２０ｎｍにすると更に良い。次に、この第１の強磁
性膜２の上面にＡｕの厚さが０．５〜１０ｎｍの範囲内
の非磁性膜３を成膜する。この成膜の厚さは、好ましく
は１〜５ｎｍにすると良い。更に、非磁性膜３の上面に
Ｃｏの厚さが１〜５０ｎｍの範囲内の第２の強磁性膜４
を成膜する。この成膜の厚さは、好ましくは５〜２０ｎ
ｍの範囲にすると更に良い。
【００３１】次に、磁気抵抗効果膜を試料振動型磁力計
により磁化Ｍと外部磁界Ｈとの関係および磁気抵抗変化
率ΔＲ／Ｒと外部磁界Ｈとの関係を測定した。それは、
以下の通りである。尚、ΔＲ＝Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎを測
定したものである。
により磁化Ｍと外部磁界Ｈとの関係および磁気抵抗変化
率ΔＲ／Ｒと外部磁界Ｈとの関係を測定した。それは、
以下の通りである。尚、ΔＲ＝Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎを測
定したものである。
【００３２】図３は、本発明の磁気抵抗効果素子１の磁
化Ｍと外部磁界Ｈとの関係を示す履歴特性線図である。
図３において、Ｍ−Ｈ特性は、角形性の極めて優れた形
状を示すとともに、磁化Ｍに段差が発生した。この段差
の発生する磁界Ｈで抵抗変化が生じるとともに、段差の
幅が小さいほど感度が良好となることが認められる。
化Ｍと外部磁界Ｈとの関係を示す履歴特性線図である。
図３において、Ｍ−Ｈ特性は、角形性の極めて優れた形
状を示すとともに、磁化Ｍに段差が発生した。この段差
の発生する磁界Ｈで抵抗変化が生じるとともに、段差の
幅が小さいほど感度が良好となることが認められる。
【００３３】図４は、本発明の磁気抵抗効果素子１の磁
気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）と外部磁界（Ｈ）との関係の
特性図である。図４において、ΔＲ／Ｒ−Ｈ特性は、４
Ｏｅの磁界の幅で磁気抵抗変化率５％を示している。
尚、この５％の磁気抵抗変化率は磁化容易軸方に対し平
行、直交の両方向に示すものである。従って、この４Ｏ
ｅの小さな磁界で、磁気抵抗変化率は５％に達するもの
である。つまり、この感度が良好である特性を生かすこ
とにより、高感度の磁気抵抗効果素子を得ることができ
る。
気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）と外部磁界（Ｈ）との関係の
特性図である。図４において、ΔＲ／Ｒ−Ｈ特性は、４
Ｏｅの磁界の幅で磁気抵抗変化率５％を示している。
尚、この５％の磁気抵抗変化率は磁化容易軸方に対し平
行、直交の両方向に示すものである。従って、この４Ｏ
ｅの小さな磁界で、磁気抵抗変化率は５％に達するもの
である。つまり、この感度が良好である特性を生かすこ
とにより、高感度の磁気抵抗効果素子を得ることができ
る。
【００３４】
【比較例】一方、図５は、図１に対する比較例としての
磁気抵抗効果素子１ａの断面図である。
磁気抵抗効果素子１ａの断面図である。
【００３５】図５において、ガラスの絶縁基板６ａの上
面に８０Ｎｉ−Ｆｅ合金の第１強磁性膜２ａが成膜され
ている。又、この第１の強磁性膜２ａの上面には層状に
Ｃｕの非磁性膜３ａが成膜されている。更に、その上面
にはＣｏよりなる第２の強磁性膜４ａが積層に成膜され
ている。尚、１５は磁石である。又、７ａ、７ｂは上部
電極膜である。
面に８０Ｎｉ−Ｆｅ合金の第１強磁性膜２ａが成膜され
ている。又、この第１の強磁性膜２ａの上面には層状に
Ｃｕの非磁性膜３ａが成膜されている。更に、その上面
にはＣｏよりなる第２の強磁性膜４ａが積層に成膜され
ている。尚、１５は磁石である。又、７ａ、７ｂは上部
電極膜である。
【００３６】そして、これらの各膜厚は、図１に示す磁
気抵抗効果素子１と同寸法に形成されている。このよう
に、図１と図５の磁気抵抗効果素子１と１ａとは、図１
の磁気抵抗効果素子１の非磁性膜３がＡｕ材製であるの
に対し、図５の磁気抵抗効果素子１ａのそれは、Ｃｕ材
製にしたものである。
気抵抗効果素子１と同寸法に形成されている。このよう
に、図１と図５の磁気抵抗効果素子１と１ａとは、図１
の磁気抵抗効果素子１の非磁性膜３がＡｕ材製であるの
に対し、図５の磁気抵抗効果素子１ａのそれは、Ｃｕ材
製にしたものである。
【００３７】この比較例の磁気抵抗効果素子１ａを前述
と同一条件で同一の試料振動型磁力計により図３および
図４と同じＭ−ＨおよびΔＲ／Ｒ−Ｈの特性を測定し
た。
と同一条件で同一の試料振動型磁力計により図３および
図４と同じＭ−ＨおよびΔＲ／Ｒ−Ｈの特性を測定し
た。
【００３８】図６は、この比較例である磁気抵抗効果素
子１ａの磁化Ｍと外部磁界Ｈとの関係を示す履歴特性線
図である。
子１ａの磁化Ｍと外部磁界Ｈとの関係を示す履歴特性線
図である。
【００３９】図６において、比較例の場合も磁化Ｈに段
差が発生しているが、図３のＭ−Ｈ履歴特性線図の段差
に対し大きくなっている。つまり、磁気抵抗効果素子１
ａの外部磁界Ｈに対する感度が悪いことを示している。
更に、保磁力Ｈｃも本考案の磁気抵抗効果素子１に対し
大きく悪化していることを示す。
差が発生しているが、図３のＭ−Ｈ履歴特性線図の段差
に対し大きくなっている。つまり、磁気抵抗効果素子１
ａの外部磁界Ｈに対する感度が悪いことを示している。
更に、保磁力Ｈｃも本考案の磁気抵抗効果素子１に対し
大きく悪化していることを示す。
【００４０】又、図７は、比較例である磁気抵抗効果素
子１ａの磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒと外部磁界Ｈとの関係
を示す特性図である。
子１ａの磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒと外部磁界Ｈとの関係
を示す特性図である。
【００４１】図７において、磁気抵抗効果素子１ａの磁
気抵抗変化率ΔＲ／Ｒの最大となるのは、外部磁界Ｈが
１０Ｏｅの幅に達した点である。しかも、磁界Ｈの幅が
大きいので、本発明の磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒに対し外
部磁界Ｈに対する感度が悪いことを示している。
気抵抗変化率ΔＲ／Ｒの最大となるのは、外部磁界Ｈが
１０Ｏｅの幅に達した点である。しかも、磁界Ｈの幅が
大きいので、本発明の磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒに対し外
部磁界Ｈに対する感度が悪いことを示している。
【００４２】本発明の磁気抵抗効果素子１は、外部磁界
Ｈに対する磁化Ｍおよび磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒの感度
が優れているので、磁気抵抗効果素子１の装着性に制約
を受ける磁気センサなどに利用することができる。例え
ば、磁気ヘッドなどは、磁気抵抗変化率の向上ととも
に、バイアス磁石の小形化が求められているので、本発
明の磁気抵抗効果素子１は、その要求に適合している。
Ｈに対する磁化Ｍおよび磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒの感度
が優れているので、磁気抵抗効果素子１の装着性に制約
を受ける磁気センサなどに利用することができる。例え
ば、磁気ヘッドなどは、磁気抵抗変化率の向上ととも
に、バイアス磁石の小形化が求められているので、本発
明の磁気抵抗効果素子１は、その要求に適合している。
【００４３】
【第２の実施の形態】図８は、本発明に係る磁気抵抗効
果素子１を内燃機関の点火装置の電子制御に用いた第２
の実施の形態を示す磁気センサの要部断面図である。
果素子１を内燃機関の点火装置の電子制御に用いた第２
の実施の形態を示す磁気センサの要部断面図である。
【００４４】図８において、点火装置に連結されている
図示省略の回転軸の一端には、外周面に歯形２１を設け
たギヤ２２が周着されている。このギヤ２２に対向して
磁気抵抗効果素子１が配置されている。
図示省略の回転軸の一端には、外周面に歯形２１を設け
たギヤ２２が周着されている。このギヤ２２に対向して
磁気抵抗効果素子１が配置されている。
【００４５】この磁気抵抗効果素子１は、磁石１５の端
面１６に対し平行に配置されている。又、磁界の振れ角
は最大で２０度前後に保持される。更に、ギヤ２２の直
径は８５ｍｍで、その外周に形成された歯形２１の高さ
が２ｍｍに形成されて長さが２．５ｍｍである。更に、
歯形２１間の凹部２３の長さが２ｍｍとするとともに、
全歯が４８に構成されている。更に、磁石１５は、磁気
抵抗効果素子１の磁気抵抗変化率が十分に飽和するよう
に、磁気抵抗効果素子１の近傍で２００ガウス以上にな
るように構成されている。
面１６に対し平行に配置されている。又、磁界の振れ角
は最大で２０度前後に保持される。更に、ギヤ２２の直
径は８５ｍｍで、その外周に形成された歯形２１の高さ
が２ｍｍに形成されて長さが２．５ｍｍである。更に、
歯形２１間の凹部２３の長さが２ｍｍとするとともに、
全歯が４８に構成されている。更に、磁石１５は、磁気
抵抗効果素子１の磁気抵抗変化率が十分に飽和するよう
に、磁気抵抗効果素子１の近傍で２００ガウス以上にな
るように構成されている。
【００４６】本発明に係る磁気抵抗効果素子１は、磁界
の振れ角の周期に対して波形歪を生ずることなく磁気抵
抗変化率も高感磁に感知する。このため、磁石１５を小
型にしても高感度に感磁することが可能となる。
の振れ角の周期に対して波形歪を生ずることなく磁気抵
抗変化率も高感磁に感知する。このため、磁石１５を小
型にしても高感度に感磁することが可能となる。
【００４７】
【発明の効果】本発明の磁気抵抗効果素子は、第１と第
２の強磁性膜の間にＡｕ又はＡｕを主成分とする合金の
非磁性膜が積層に形成されているから、磁気抵抗変化率
を高めることができるとともに、外部磁界に対し高感度
に対応させることができる。
２の強磁性膜の間にＡｕ又はＡｕを主成分とする合金の
非磁性膜が積層に形成されているから、磁気抵抗変化率
を高めることができるとともに、外部磁界に対し高感度
に対応させることができる。
【００４８】特に、第１の強磁性膜よりも第２の強磁性
膜の保磁力を大きくすると、この感度を更に高めること
が可能になる。そして、バイアス磁石を小型にしても磁
気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率を発揮させることがで
きる。
膜の保磁力を大きくすると、この感度を更に高めること
が可能になる。そして、バイアス磁石を小型にしても磁
気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率を発揮させることがで
きる。
【００４９】更に、磁気抵抗効果素子の感磁性が向上す
ることは、磁石を小形にすることが可能になるから小型
の磁気センサを可能とし、取付け上問題となっている装
着性を改善することができる。
ることは、磁石を小形にすることが可能になるから小型
の磁気センサを可能とし、取付け上問題となっている装
着性を改善することができる。
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の磁気抵抗効果
素子の断面図である。
素子の断面図である。
【図２】本発明に係る磁気抵抗効果素子の製法に用いる
スパッタ装置の概略図である。
スパッタ装置の概略図である。
【図３】本発明に係る磁気抵抗素子の磁化Ｍと外部磁界
Ｈとの関係を示す履歴特性線図である。
Ｈとの関係を示す履歴特性線図である。
【図４】本発明に係る磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化
率ΔＲ／Ｒと外部磁界Ｈとの関係を示す履歴特性線図で
ある。
率ΔＲ／Ｒと外部磁界Ｈとの関係を示す履歴特性線図で
ある。
【図５】本発明に係る磁気抵抗効果素子に対する比較例
として製作した磁気抵抗効果素子の断面図である。
として製作した磁気抵抗効果素子の断面図である。
【図６】比較例である磁気抵抗効果素子の磁化Ｍと外部
磁界Ｈとの関係を示す履歴特性線図である。
磁界Ｈとの関係を示す履歴特性線図である。
【図７】比較例である磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化
率ΔＲ／Ｒと外部磁界Ｈとの関係を示す特性線図であ
る。
率ΔＲ／Ｒと外部磁界Ｈとの関係を示す特性線図であ
る。
【図８】本発明に係る磁気抵抗効果素子を備えた磁気セ
ンサの要部断面図である。
ンサの要部断面図である。
【図９】従来の磁気抵抗効果素子の断面図である。
【図１０】従来の磁気センサの要部概念図である。
１…磁気抵抗効果素子 １ａ…磁気抵抗効果素子 ２…第１の強磁性膜 ２ａ…第１の強磁性膜 ３…非磁性膜 ３ａ…非磁性膜 ４…第２の強磁性膜 ４ａ…第２の強磁性膜 ５…積層単位膜 ６…基板 ６ａ…基板 ７ａ…第１の上部電極膜 ７ｂ…第２の上部電極膜 １５…磁石 １６…端面 ２０…磁気センサ ２１…歯形 ２２…ギヤ ２３…凹部 ３０…蒸着装置 ３１…電子銃 ３２…ルツボ ３３…真空槽 ３４…モニタ用膜厚センサ ３５…真空排気口 ３６…シャッタ ３７…蒸発物 ３８…基板 ５１…磁気抵抗効果素子 ５２…磁性膜 ５３…非磁性電導膜 ５５…積層単位膜 ５６…基板 ５７ａ…上部電極膜 ５７ｂ…上部電極膜 ６０…磁気センサ ６１…歯形 ６２…検出器 ６５…磁石
Claims (5)
- 【請求項１】第１の強磁性膜（２）と前記第１の強磁性
膜（２）に隣接する非磁性膜（３）と前記非磁性膜
（３）に隣接する第２の強磁性膜（４）とを順次積層さ
れた積層単位膜（５）を有する磁気抵抗効果素子（１）
であって、前記非磁性膜（３）がＡｕ又はＡｕを主成分
とする合金により形成されていることを特徴とする磁気
抵抗効果素子。 - 【請求項２】前記第１の強磁性膜（２）が保磁力の小さ
い材料で形成されているとともに第２の強磁性膜（４）
が前記第１の強磁性膜（２）より保磁力の大きい材料で
形成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気
抵抗効果素子。 - 【請求項３】前記第１の強磁性膜（２）が８０〜８２Ｎ
ｉ−Ｆｅ合金により形成されていることを特徴とする請
求項１又は請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項４】前記第２の強磁性膜（４）がＣｏ又はＣｏ
を主成分とする材料により形成されていることを特徴と
する請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の磁気抵
抗効果素子。 - 【請求項５】第１の強磁性膜（２）と前記第１の強磁性
膜（２）に隣接する非磁性膜（３）と前記非磁性膜
（３）に隣接する第２の強磁性膜（４）とを順次積層さ
れているとともに前記非磁性膜（３）がＡｕ又はＡｕを
主成分とする材料により形成された積層単位膜（５）を
有する磁気抵抗効果素子（１）がバイアス磁石（１５）
とともに具備することを特徴とする磁気センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9243157A JPH1187801A (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 磁気抵抗効果素子および磁気センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9243157A JPH1187801A (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 磁気抵抗効果素子および磁気センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1187801A true JPH1187801A (ja) | 1999-03-30 |
Family
ID=17099662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9243157A Pending JPH1187801A (ja) | 1997-09-08 | 1997-09-08 | 磁気抵抗効果素子および磁気センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1187801A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006060236A (ja) | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Samsung Electronics Co Ltd | 磁気メモリ素子、その動作方法及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-09-08 JP JP9243157A patent/JPH1187801A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006060236A (ja) | 2004-08-23 | 2006-03-02 | Samsung Electronics Co Ltd | 磁気メモリ素子、その動作方法及びその製造方法 |
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