JPS62194690A - 磁気抵抗素子 - Google Patents

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】 〔概要〕 強磁性金属の磁気抵抗を利用した磁気抵抗素子において
、 一軸磁気異方性を存する磁性薄膜から切り出した外部磁
界検出用磁性体パターンの長軸が、該パターンを切り出
す前の該磁性薄膜の磁化容易軸に対しほぼ直角としたこ
と、さらに該長軸と３０〜６０度で交差する外部バイア
ス磁界を具えたことにより、 磁気抵抗素子を高性能化し、外部磁界に対し安定化させ
たものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は磁気抵抗素子、特に強磁性金属の磁気抵抗を利
用した磁気抵抗素子の改良に関する。

磁気検出用の磁気抵抗素子には、コイルによる誘導磁界
を検出するもの、半導体のホール効果を利用したもの、
半導体の磁気抵抗を利用したもの、強磁性金属の磁気抵
抗を利用したもの等がある。

パーマロイ等からなる強磁性金属の磁気抵抗を利用した
磁気抵抗素子は、温度変化に対し他のものより安定であ
り、微小磁束の検出能力に優れるという特徴がある。

〔従来の技術〕

第５図は強磁性金属の磁気抵抗を利用した従来の磁気抵
抗検出素子の断面図、第６図は該素子の磁性体パターン
を示す平面図である。

第５図において、磁気抵抗検出素子１はＳｉ等の基板２
の上面にＳｉＯ□等にてなる絶縁層３を被着し、その上
に磁性体パターン４を形成し、磁性体パターン４の一部
分にはＴｉやＣｒ等からなる密着層５を介してＡｕ等か
らなる導体層６を被着し、外部接続パッドとなる導体層
６の一部６ａを表呈させる保護絶縁層７を被着してなる
。

通常のりソグラフィ技術を用いた磁性体パターン４は、
例えば第６図に示す如く、複数本の長軸４ａと短軸４ｂ
を接続したつづら折り状であり、長軸４ａの長さ方向に
一軸磁気異方性を付与させるため、磁界中で熱処理する
等の処理を施してなり、その上に一定間隔の斜めに導体
層６を被着することで、いわゆるバーバーポール（ｂａ
ｒｂｅｒ　ｐｏｌｅ）状になっている。

磁性体パターン４の長軸方向と直角方向に外部磁界Ｈｅ
ｘを付加したとき、外部磁界Ｈｅｘの強さに比例し直線
的な出力を得るための導体層６は、磁性体パターン４の
長軸方向に適宜の傾斜（例えば４５度の傾斜）の縞状に
形成し、磁性体パターン４を最短距離で流れる電流ｉと
磁化の方向Ｍとがほぼ４５度（または１３５度、２２５
度、３１５度）となるようにしである。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上説明したように、従来の磁気抵抗素子は平面内に形
成した磁性体パターンの一部分に導体層を積層し、該磁
性体パターンに流れる電流を制御していたが、縞状に分
割形成された各導体層は、同電位となるため、磁気抵抗
素子の出力に寄与しないという問題点があった。

と共に、外部磁界（外乱）が強いとき磁化の方向がその
対称方向にスイッチするが、該スイッチングを防止する
ため外部磁界より数＋Ｏｅ大きいバイアス磁界を必要と
し、このようなバイアス磁界を付加するための手段は、
磁気抵抗素子を組み込む邪魔になる等の問題点があった
。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点の解決を目的とした本発明は、一軸磁気異方
性を有する磁性薄膜から切り出した外部磁界検出用磁性
体パターンの長軸が、該パターンを切り出す前の該磁性
薄膜の磁化容易軸に対しほぼ直角であること、 および、一軸磁気異方性を有する磁性薄膜から切り出し
た外部磁界検出用磁性体パターンの長軸が、該パターン
を切り出す前の該磁性薄膜の磁化容易軸に対しほぼ直角
であり、スイッチングを防止するた該長軸と３０〜６０
度で交差する外部バイアス磁界を具えてなることを特徴
とする磁気抵抗素子により解決される。

〔作用〕

上記手段によれば、磁性体パターンの上に導体層を形成
しなくてよいため、磁気抵抗素子の出力が増大し、該出
力の直線性が向上するとともに、従来よりも小さい外部
バイアス磁界によってスイッチング現象をなくすことが
できる。

〔実施例〕

以下に、図面を用いて本発明の実施例になる磁気抵抗素
子を説明する。

第１図は本発明の一実施例になる磁気抵抗素子の要部の
側断面図、第２図は該磁気抵抗素子の磁性体パターンの
切り出しを説明するための図、第３図は該磁性体パター
ンの断面寸法と磁化容易軸との関係を示す図、第４図は
本発明の他の実施例になる磁気抵抗素子の概略を示す平
面図である。

第１図において、磁気抵抗検出素子１１はＳｉ等の基板
１２の上面にＳｉＯ□等にてなる絶縁Ｎ１３を被着し、
その上に磁性体パターン１４を形成し、ＳｉＯ□等にて
なり磁性体パターン１４の一部分が表呈する絶縁層１５
を被着し、磁性体パターン１４の該一部分に接続する導
体層１６をパターン形成したのち、外部接続パッドとな
る導体層１６の一部１６ａを表呈させる保護絶縁層１７
を被着してなる。

なお、Ａｕ等からなる導体層１６は磁性体パターン１４
との接着力を確保するため、ＴｉやＣｒ等からなる密着
層（図示せず）に積層し形成されている。

第２図（イ）において、Ｓｉ等の基板（ウェーハ）２１
の上面にＳｉＯ２等にてなる絶縁層（熱酸化層）２２を
被着し、その上に一軸磁気異方性を有するパーマロイ等
の磁性薄膜２３は、例えばほぼ２５０ｅの゛磁界中でパ
ーマロイを約３００〜１０００人の厚さに蒸着してなり
、図中にＮで示すように一定方向の磁化容易軸を有する
。

通常のりソグラフィ技術を用い、磁性薄膜２３から切り
出した磁性体パターン１４を拡大して示す第２図（ロ）
において、磁性体パターン１４の長軸１４ａは、磁化容
易軸方向Ｎに対し直角方向である。そこで、長軸１４ａ
の幅をＷ、厚さをｔとしたとき、その断面形状比ｗ／ｌ
に対して、磁化容易軸Ｎと長軸１４ａの磁化方向との成
す角度θ１は、縦軸をｔａｎ　θ１とし横軸をｗ／ｌと
した第３図に示すように、直線的な反比例関係にあるこ
とが実験的に分かっている。

従って、磁性体パターン１４の磁気抵抗ρは、磁性体パ
ターン１４の磁化方向と電流方向（長軸方向）との成す
角度をθ２、電流ｌに平行に磁化を飽和させたときの抵
抗値をρ。、電流ｉに垂直に磁化を飽和させたときの抵
抗値をρ１、抵抗値ρ。と抵抗値ρ１との差（ρ。−ρ
Ｉ）をΔρ、とすれば、 ρ８ρ０＋Δρ−”ｃｏｓ”θ２ で表わされる。

そのため、外部磁界Ｈｅｘが付加されないとき、θ、　
＝４５度（ｔａｎ　θ＋＝１） であれば、外部磁界Ｈｅｘに比例した出力を得ることが
可能である。そして、磁性体パターン１４の厚さｔを３
００人にするとその断面比ｗ　／　ｔは第３図よりほぼ
２２００であり、磁性体パターン１４の幅Ｗを６６μｍ
にすればよいことになる。

前出図と共通部分に同一符号を使用した第４図において
、磁性体パターン１４の長軸１４ａを上下方向とした磁
気抵抗素子１１は、磁化θ２の通常の変動領域、即ち長
軸１４ａと３０〜６０度で交差するバイアス磁界１５を
有する。

かかるバイアス磁界１５は、例えば永久磁石を配設し得
られるが、その強さは磁気抵抗素子１１に付加する外部
磁界Ｈｅｘと同等、ないし、該外部磁界Ｈｅｘより少し
強い磁界（たかだかプラス十数Ｏｅ）で十分にその役割
を果たすようになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、磁性体パターンの
上に導体層を形成する必要がないため、磁気抵抗素子は
出力が増大し、直線性が向上し高性能化された。さらに
、強い外部磁界に対しスイッチングを無（すバイアス磁
界が従来より小さくてよいため、磁気抵抗素子を装着す
る等のメンテナンスが容易となった効果が顕著である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になる磁気抵抗素子の要部の
側断面図、 第２図は該磁気抵抗素子の磁性体パターンの切り出しを
説明するための図、 第３図は該磁性体パターンの断面寸法と磁化容易軸との
関係を示す図、 第４図は本発明の他の実施例になる磁気抵抗素子の概略
を示す平面図、 第５図は強磁性金属の磁気抵抗を利用した従来の磁気抵
抗検出素子の断面図、 第６図は該素子の磁性体パターンを示す平面図、である
。 図中において、 １１は磁気抵抗素子、 １４は磁性体パターン、　１４ａは長軸、１５は外部バ
イアス磁界、２３は磁性薄膜、隷晰しバー突施汐旧二ｒ
７るス丘気Δパ汀た素子平部ｎ断面図第１図 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（ロ）胃５１　図１−１し１１子σ１ズ渚しｉｆ本ｌ
マ９−ンｎｔり°ノボし　ｉ＝呂μ］第３図 本懇明めイ亡の丈差脅゛月てｒＪる臘λ１氏坑（子ｎ婬
晃略乎面図第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一軸磁気異方性を有する磁性薄膜（２３）から切
   り出した外部磁界検出用磁性体パターン（１４）の長軸
   （１４ａ）が、該パターン（１４）を切り出す前の該磁
   性薄膜（２３）の磁化容易軸に対しほぼ直角であること
   を特徴とする磁気抵抗素子。
2. （２）一軸磁気異方性を有する磁性薄膜（２３）から切
   り出した外部磁界検出用磁性体パターン（１４）の長軸
   （１４ａ）が、該パターン（１４）を切り出す前の該磁
   性薄膜（１４ａ）の磁化容易軸に対しほぼ直角であり、
   該長軸と３０〜６０度で交差する外部バイアス磁界（１
   ５）を具えてなることを特徴とする磁気抵抗素子。