JPS5816580A - 磁気抵抗効果素子のバイアス磁界印加方法 - Google Patents

磁気抵抗効果素子のバイアス磁界印加方法

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JPS5816580A
JPS5816580A JP56115471A JP11547181A JPS5816580A JP S5816580 A JPS5816580 A JP S5816580A JP 56115471 A JP56115471 A JP 56115471A JP 11547181 A JP11547181 A JP 11547181A JP S5816580 A JPS5816580 A JP S5816580A
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JP
Japan
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magnetic field
film
layer
hard
magnetization
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JP56115471A
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JPS6331116B2 (ja
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Tetsuo Matsumura
松村 哲郎
Shuhei Tsuchimoto
修平 土本
Mitsuhiko Yoshikawa
吉川 光彦
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10Magnetoresistive devices

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は信号磁界の検出手段等として用いられる磁気抵
抗効果素子のバイアス磁界印加方法に関するものである
磁気抵抗効果特性を有する強磁性体金属薄膜素子(以下
MR膜素子称す)を用いた磁界検出器は検出感度が高く
ディジタル磁気信号の検出手段としての応用が期待され
ている。しかしながら一方、従来のMR膜素子バルクハ
ウゼンノイズによる抵抗値の不連続変化や異方性分散に
よる磁界応答のヒステリシス特性に起因する検出出力の
歪、不安定性等を呈する場合があり、また製作面に於い
ても加工後の素子特性が不均一になり易く歩留りが変動
する等の問題点を有していた。これらの問題点を解決す
るため、MR膜素子磁化容易軸方向にバイアス磁界を印
加することにより、検出出力の不安定性を抑制し、素子
特性の不均一による検出出力の変動を緩和する方法が提
唱されている。
第1図囚の)(C)はそれぞれ従来のMR膜素子用いた
磁界検出器の要部構成を説明する断面図、平面図及び斜
視図である。また第2図は第1図に示す磁界検出器の磁
界に対する抵抗変化を実測した特性曲線図である。
基板1上にC6−P等の高抗磁力強磁性材料から成るハ
ード膜2をスパッタリングにより形成し、更に絶縁膜3
としてS tow 、 Ta205 + Y20.。
A 、A203 + 813N4  等を蒸着又はスパ
ッタリングにより堆積する。この絶縁膜3上にNi−C
o、Ni−Fe  等の磁気抵抗効果層(以下MR層と
称す)4を積層してMR層4の両端に外部装置と接続さ
れるリード5を設けることにより磁界検出器が構成され
ている。ノ・−ド膜2を第1図(B)に示すX方向即ち
ハード膜2の長手方向に垂直な方向に着磁すれば、ハー
ド膜2のX方向即ち長手方向と平行な方向の端面6,7
に生じた磁荷による漏洩磁界HB により第2図めP点
までMR層4はバイアスされる。この際、予め・・−ド
膜2の膜厚を厚めに形成し、第1図(Oに示す如くX方
向に対してθ(0〈θ〈90°)の角度にノ・−ド膜2
を磁化させた時に適正バイアス点であるP点にバイアス
される様な磁界検出器を想定すると、この磁界検出器に
はハード膜2のX方向と平行、な端面8,9にも磁荷が
生じ、X方向にも磁界ができる。この磁化容易軸方向の
成分の磁界の大きさによりMR素子特性が改善される。
第3図は磁化容易軸方向の磁界成分の変化により、外部
印加磁界(横軸)に対する抵抗変化(縦軸)の特性が変
化する様子を実測したデータを示す説明図である。第3
図の測定に用いたMR膜素は、Ni (82)−Feの
MR層4を膜厚400Xで層設し、素子幅13μm、長
さ500μmに加工したものであり、またハード膜2と
してはCo−Pを250OA厚にスパッタリング形成し
ている。第3図の各曲線上のP、乃至25点はバイアス
点を示す。またθは前述したハード膜2の着磁方向を示
すものでθ=0°は磁化容易軸方向。
θ=90°は磁化困難軸方向に相当する。各θに対する
曲線はHex方向に対して頂点の位置が一致するように
シフトしである。ハード膜2の磁化方向が磁化容易軸方
向へ漸近するにつれてバイアス点が低磁界側に移動する
とともに抵抗変化の乱れ及びヒステリシス現象も抑制さ
れる。
実際には、MR膜素の磁化容易軸方向に適当な磁界を印
加しつつ磁化困難軸方向に適正なバイアス磁界を発生さ
せるためには、ハード膜2をあ・なり厚く堆積させるこ
とが必要となる。また磁化容易軸方向の磁界は端面付近
では大きいがMR膜素の長手方向に対して急激に減少す
るため、MR膜素の長さが長くなれば素子中央部迄有効
に磁界が印加されず、素子特性の改善効果は不充分なも
のとなる。
本発明は上記現状に鑑み、高抗磁力強磁性体膜の漏洩磁
界を利用してバイアス磁界の印加されるMR膜素に対し
、技術的手段を駆使することにより磁界応答性を簡単な
構成で確実に改善することのできる新規有用なMR膜素
のバイアス磁界印加方法を提供することを目的とするも
のである。
以下、本発明を実施例に従って図面を参照しながら詳説
する。
笛4図囚(B)(C’)は本発明の1実施例を説明す8
狙素子の断面図及び平面図である。
ガラス基板10上にNi G12)  Fe (または
N1−Co)合金の蒸着膜(またはスパッタ膜)を厚さ
400A程度形成し、−軸異方性強磁性金属薄膜から盛
るMR層11とする。このMR層11を幅13μm、長
さ2000μmにエツチング等で加工し、MR層11の
両端にA、1等のリード12を接続形成する。更にMR
層11の上にSt 02 TTa205 + Y2O5
+ AI’203 + S i3N+等の絶縁膜13番
厚さ1μm程度蒸着またはスパッタリングでコートする
。この絶縁膜13上にバイアス磁界を形成するCo−P
合金等の高抗磁力強磁性体から成るハード膜14を厚さ
4000A程度蒸着またはスパッタリングで層設する。
ハード膜14はMR層11の全体をカバーし得るように
MR層11の幅より若干広<MR層11の全長にわたっ
てストライプ状に形成される。次にこのハード膜14を
横方向に切断して複数のハード膜14に分割する。本実
施例ではこのハード膜14を3分割してそれぞれの長さ
を600μm、700μm、600μmハード膜14を
分離する間隙を50μmとした。
複数のハード膜14の形成はエツチング加工あるいはマ
スクパターン法により容易に行なわれる。
ハード膜14の磁化の大きさは600emu/cc程度
、Hc〜5000e、角形比0.65に設定される。
着磁方向はOo<θ〈90°の範囲で例えばθ−45゜
とする。
以上により構成されたMR膜素の磁化容易軸方向の磁界
分布は第5図に実線で示す如く、波状の曲線となる。第
5図に於いて、縦軸は漏洩磁界の大きさ、横軸は磁化容
易軸方向のMR層11端面からの距離である。また破線
はハード膜14を分割しないで配設した時の計算値であ
る。第5図より、ハード膜14を分割した場合には分割
しない場合に比較して磁化容易軸方向に有効にバイアス
磁界が印加されていることがわかる。尚、ハード膜14
の分割間隙に対応するMR層11の領域には逆方向のバ
イアス磁界が印加されることになるが、この領域は全体
の素子長に対してきわめて小領域であり、その影響は無
視することができ実測値に於いても素子特性への影響は
観測されなかった。またこの点を考慮して第4図(c)
に示す如くハード膜14の分割間隙に対応するMR層1
1をリード材料15で被覆して逆バイアスされる部分の
磁界応答性を無くすようにすることも可能である。
第6図囚03)は第4図に示すMR膜素を用いて磁界検
出を行なった実測データの説明図であり、第6図囚は第
4図のハード膜14を分割しないで層設しθ=35°の
方向に着磁した場合であり、第6図(B)は・・−ド膜
14を分割しθ=35°の方向に着磁した上記実施例に
対応する特性曲線図である。
第6図囚では磁界変化の向きにより一部ヒステリシス現
象をともなって乱れているが、第6図(B)ではこの乱
れが消失している。これは第5図に示す如<MR膜素の
磁化容易軸方向に有効にバイアス磁界が印加され、磁化
の回転が外部磁界変化に対して一様回転に近似されてい
ることを示している。
以上詳説した如く、本発明のバイアス磁界印加方法によ
れば、MR膜素の磁化容易軸方向にも有効に磁界を印加
することによって磁界応答特性の不良素子の出現を大幅
に抑制することができ、特に素子長の長いMR膜素を用
いた磁界検出器の製造に対してウェハーロット間の特性
不良発生率のバラツキを改善するとともに歩留りを著し
く向上させることができる。本発明を用いた磁界検出器
は応答特性が良好であり、従って信頼性の高い磁界検出
を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A Q3)(c)はそれぞれ従来のMR膜素を
用いた磁界検出器の要部構成を説明する断面図、平面 
(を図及び斜視図である。第2図は第1図に示す磁界検
出器の特性曲線図である。第3図は磁界成分変化に対す
る抵抗変化特性を示す説明図である。 第4図(A)(B)(C)は本発明の1実施例を説明す
るMR□、)、つ、ゎヤウ、アあ、0□5よ□4゜Gに
示すMR膜素の磁化容易軸方向の磁界分布図である。第
6図は第°4図に示すMR膜素を用いて磁界検出を行な
った実測データの説明図である。 10・ガラス基板 11・・・MR膜素 12・・・リ
ード 13・・・絶縁層 14・・・ハード膜    
  ((代理人 弁理士 福 士 愛 彦 第1W

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、−軸異方性強磁性薄膜からなる磁気抵抗効果層に対
    し、絶縁層を介して高抗磁力強磁性体から成るハード膜
    を層設し、該ハード膜を前記磁気抵抗効果層の長手方向
    に複数分割するとともにその着磁方向を長手方向に対し
    て!!、(0’<θ〈90°)に設定し2前記ノ・−ド
    膜の漏洩磁界で前記磁気抵抗効果層の磁化困難軸方向に
    バイアス磁界を印加すると同時に磁化容易軸方向にも磁
    界を付与することを特徴とする磁気抵抗効果素子のバイ
    アス磁界印加方法。
JP56115471A 1981-07-22 1981-07-22 磁気抵抗効果素子のバイアス磁界印加方法 Granted JPS5816580A (ja)

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