KR20030034073A - 자기저항을 이용한 자기장 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

자기저항을 이용한 자기장 센서 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자기장을 검출 및 측정하는 물리적 현상으로서 이용되는 자기저항을 이용한 자기장 센서에 관한 것이다.
본 발명은 제 1 강자성 층 (101), 절연층 (103), 제 2 강자성 층 (102) 및 반강자성 층 (104) 을 구비한다. 2개의 강자성층은 교차형 자기 이방성이 존재하며 절연층 터널 접합으로 형성한다. 제 1 층의 이방성은 제 1 층이 상부에 덮여있고 제 1 층에 대해 미소하게 오배향되는 기판의 형상 에너지로부터 얻어진다. 제 2 층의 이방성은 반강자성 층의 작용에 의해 얻어진다.
센서에 투입되는, 측정되어질 자기장은 터널 접합의 특성을 변형시켜, 자기층이 전압원에 의해 전압을 공급받는 경우 접합을 통해 흐르는 전류는 다른 시스템으로 구해지는 전류보다 더욱 큰 크기를 얻는다.

Description

자기저항을 이용한 자기장 센서 및 그 제조방법{MAGNETIC FIELD SENSOR USING MAGNETORESISTANCE AND METHOD FOR MAKING SAME}
현재 알려진 완전 금속성 자기 센서는 이방성 자기저항 (AMR) 또는 거대 자기저항 (GMR) 을 주로 이용한다. 양자의 경우, 이러한 형태의 센서 해상도는, 존슨 (Johnson) 노이즈로 알려진 저항변동과 관련되는 노이즈 소스와 서멀 드리프트와 관련되는 노이즈 소스로 구성되는 2가지 노이즈 소스에 의해 제약을 받는다.
이방성 자기저항은 강자성 금속 재료의 자화 방향과 전류의 방향에 의해 형성되는 각의 함수로서 강자성 금속 재료의 비저항의 이방성 성질로 발생한다. 이러한 효과를 최대한 이용하기 위해, 발명자등은, 특히 서멀 드리프트와 관련된 노이즈를 상당히 억제할 수 있는 플래너 홀 효과를 이용하는 시스템을 개발해 왔다. 이 효과로 인한 저항의 최대 변화율은 활성화 영역 저항의 약 1%정도이다.
거대 자기저항은 1998년에 발견된 것으로, 인가 자기장에 따라 상이한 자기구성을 갖는 인위적인 자기구조 저항의 스핀 의존성으로 발생한다. 활성화 영역의 총 저항 변화율은 약 10 % 정도로 달성될 수 있다.
발명자등은 종래의 자기 센서보다 우수한 여러 이점을 달성할 수 있는, 거대 자기저항효과를 이용한 특허장치를 이전부터 개발해 왔다. 특히, 신호의 진폭을 증가시켜 신호 대 잡음비를 가능한 최대정도까지 증가시킬 수 있다.
마지막으로, 터널 자기저항 현상이 알려져 있는데, 이것은 터널 접합을 형성하는 각각의 절연장벽측상의 자화의 상대배향에 대한 터널 접합의 전류의 의존성으로 나타난다. 이 현상은, 전자들이 터널링 효과에 의해 장벽을 통과하는 경우 전자의 스핀보존에 대응한다. 이 현상에 대하여, J.S. Moodera 등의 Phys. Rev. Lett. 74 (16), 3273(1995) 에 개시된, 실온에서의 강자성 터널 접합에 대한 측정으로 설명될 수 있다.
이 터널 자기저항 현상을 이용하면, 수십 퍼센트 정도로 활성화 영역 저항의 총 저항 변화율을 달성하는 것을 기대할 수 있다. 활성화영역의 저항은 기존의 완전 금속 센서의 저항보다 수십배 더 크다. 그 결과, 이러한 센서의 자기 감도는 기존의 센서의 자기 감도보다 수 오더의 크기만큼 클 수 있다.
본 발명은 자기저항 현상, 즉, 도체에 인가되는 자기장의 효과로 인한 도체의 전기저항변화를 이용하는 자기장 센서에 관한 것이다. 본 발명에 의해, 자기력계, 나침반 또는 전류센서와 같은 센서들을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명은 이 센서들을 제조하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 센서를 얻을 수 있는 다층 스택의 사시도이다.
도 2는 인가 자기장의 함수로서 자기저항의 변화율을 나타내는 것으로, 하나는 평행한 기하구조를 갖고 다른 하나는 수직인 기하구조를 갖는 2개의 그래프이다.
도 3은 감지층의 제조동안에 자화의 정확한 방향을 구하는 방법을 나타내는 사시도이다.
도 4는 선형 방식 (regime) 의 자기장의 영향을 나타내는 사시도이다.
도 5는 약한 자기장 방향에 따른 약한 자기장의 영향을 나타내는 사시도이다.
도 6은 상반되는 전기 응답을 가진 2개의 센서를 나타내는 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 형태의 개개의 센서를 이용하는 휘트스톤 브리지 장치 의 구성을 나타내는 도면이다.
도 8은 도 7의 휘트스톤 브리지의 셀들을 분극화하는 방법을 나타내는 구성도이다.
이들 결과를 실제적으로 얻기 위해, 본 발명은, 제 1 방향을 따라 제 1 자기 이방성을 갖는 제 1 강자성 층, 제 2 방향을 따라 제 2 자기 이방성을 갖는 제 2 강자성 층, 및 이 2개의 강자성 층을 분리하고 이 2개의 강자성 층 사이에 터널 접합이 형성되도록 하는 두께를 갖는 절연층을 포함하는 것을 주요 특징으로 하는,자기저항을 이용한 자기장 센서를 제공한다.
다른 태양에 따르면, 2개의 이방성 방향은 서로 직교한다.
다른 태양에 따르면, 제 1 이방성은 제 1 강자성 층을 지지하는 기판에 의해 유도된다.
다른 태양에 따르면, 제 2 이방성은 제 2 강자성 층상에 겹쳐놓은 반강자성 AF층에 의해 유도된다
다른 태양에 따르면, 2개의 이방성은, 하나가 "약 (weak)" 하고 다른 하나가 "강 (strong)" 한 실질적으로 다른 값을 갖는다.
다른 태양에 따르면, "약"한 강자성 층은 제 1 층이다.
다른 태양에 따르면, 센서는 한 형태의 각각의 센서가 다른 형태의 한 센서에 인접하는 휘트스톤 브리지 (Wheatstone bridge) 를 형성하도록 서로 연결되는, CAP+ 형태인 2개의 센서 및 CAP- 형태인 2개의 센서를 구비한다.
다른 태양에 따르면, 제 1 강자성 층은 오배향 (misoriented) 기판에 형성되어, 형상 (shape) 에너지를 통해 제 1 자기 이방성을 유도한다.
다른 태양에 따르면, 제 2 자기 이방성을 얻기 위해, 제 2 강자성 층은 이 제 2 강자성 층과 접하는 AF층의 넬 (Neel) 온도 이상으로 가열된 후, 제 2 방향을 따라 향하는 포화 자기장이 인가된 상태에서 넬 온도 아래로 냉각되도록 방치된다.
다른 태양에 따르면, 휘트스톤 브리지를 형성하는 4개의 센서의 제 2 자기 이방성을 얻기 위해, 이들 모든 센서는 제 2 강자성 층의 넬 온도 이상으로 가열된 후, 원하는 방향을 국소적으로 얻을 수 있도록 하는 구성을 갖는 전기 회로를 이들4개의 센서 상단에 배치하여 제 2 이방성 방향을 따라 향하는 포화 자기장이 각각의 센서에 인가된다.
이하, 본 발명의 추가 특징 및 이점을, 첨부된 도면을 통하여 비한정적 실시예로 설명된 상세한 설명부에서 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자기장 센서의 두께 구조를 나타낸다. 이 구조는 기판 (도시 생략) 에 의해 지지되는 4층 스택을 구비한다. 제 1 층 (FM1; 101) 은 예를 들면, 코발트, 철, 또는 니켈/철 또는 코발트/철 합금과 같은 강자성 재료의 막으로 형성된다.
제 2 층 (FM2; 102) 은 제 1 층 (FM1) 과 다른 성질을 갖거나 다른 조성물로 형성될 수 있는 강자성 재료로 형성된다.
제 3 층 (I; 103) 은 초박의 두께로 형성될 수 있는 절연 재료로 형성되어, 터널 접합을 형성한다. 예를 들면, 제 3 층의 재료는 알루미늄 산화물이다.
마지막으로, 제 4 층 (AF; 104) 은 자기 산화물과 같은 재료, 또는 철/망간 또는 이리듐/망간 합금과 같은 금속성 반강자성 재료로 형성된다. 이 제 4 층은, 상술한 3개의 층 자체가 비교적 얇고 층 (I) 의 경우에는 매우 초박이기 때문에, 상술한 3개의 층과 비교하면 상대적으로 두꺼울 수 있다.
약한 필드에서 신호의 가역 및 선형 응답을 얻는 것이 바람직한 경우, 수직 기하구조라 하는 특정 자기구성을 이용할 필요가 있는데, 이 수직 기하구조는 2개의 자화가 제로 필드에서 서로 직교하게 배향되도록 된다. 도 2의 상부에 도시된 바와 같이, 이는, 이들 2개의 배향이 제로 필드에서 서로 평행할 때, 양의 필드와 음의 필드 사이에 2개의 층 (101, 102) 의 배향방향의 변화가, 후자인 음의 영역인 경우, 필드의 특정값에 대해, 이 필드의 주어진 영역내의 층들중 하나가 재배향된 후 다른 하나가 재배향되어 발생하기 때문이다. 이러한 쌍안정 동작은 범위 간격내에서 저항 (MR) 값의 갑작스런 큰 변화를 도입한다. 이러한 비선형효과는 다른 응용에 이용되는 것이 가능하지만, 본발명에서 원하는 바와 같은 필드의 측정에는 가능하지 않다.
따라서, 수직 기하구조를 얻기 위해서는, 도 2의 하부에 도시된 바와 같이, 다른 층의 자화 방향과 직교하고, MR의 값에서 선형 및 가역 변화가 가능한, 자화 용이방향을 각각의 층 (FM1 및 FM2) 에서 형성하도록 이방성을 잘 조절할 필요가 있다.
이를 위하여, 본 발명은, 거대 자기저항 센서에 이용되는 방법과 동일한 방법으로, 오배향 Si(111) 실리콘 미사표면의 특성을 이용하여, 상부에 센서가 형성되는 기판과 접하는 전극 (FM1) 에 우선 자화 방향을 유도하는 것을 제안한다. 성장 방향의 소량 각도 정도의 오배향은 형상 에너지로부터 생기는 단축 자기 이방성을 유도하는 단구 (terraces) 형상에 의해 나타난다. 이 특정 방향은, Applied Physics Letter, Volume 69, 857 (1996) 에 발표된 Sussiau, F. Nguyen Van Dau, P. Galtier 및 A. Schuhl 의 논문에 더욱 상세히 개시된 바와 같이, 기판의 기하구조에 의해 고정된다.
상부층 또는 전극 (FM2) 의 자화용이방향을 고정시키기 위해, 본 발명은 층 (FM1) 이 반강자성 층 (AF) 으로 피복되는 경우에 형성되는 변환 (exchange) 이방성을 이용하는 것을 제안한다. 예를 들면, 이러한 현상은 Magn. Mater., Vol. 192, 203-232 (1999) 에 발표된 J. Nogues 및 Ivan K. Schuller, J. Magn. 의 논문에 개시되어 있다. 이방성 축은 AF층을 구성하는 재료의 반강자성-상자성 전이온도 아래에서 나타나는 변환 필드의 방향에 대응한다. 또한, 이 전이온도는 TN이라 하는 넬 온도로 알려져 있다. 당해 방향은 TN근처에서, AF층과 접하는 AF2층의 자화 방향에 의해 결정된다.
따라서, 원하는 자기 구성을 얻기 위해, 본 발명은 도 3에 도시된 바와 같이, 온도 (TN) 이상으로 장치를 가열한 후, 포화자기장 (302) 을 장치에 계속 인가한 상태에서 냉각시키는 것을 제안하며, 이때 필드의 방향은 상술한 바와 같이, 기판을 경유하여 층 (101) 으로 유도되는 공칭 자화용이축 (301) 의 방향과 직교한다.
일반적으로, 이들 조건하에서, 2개의 전극 (FM1 및 FM2) 에 대해 구해지는 이방성 필드는 실질적으로 상이한 값을 갖는다. 따라서, "약"한 층이라 하는 층을, 이방성 필드가 보다 약한 층, 즉, 외부 필드의 영향으로 인하여 더욱 용이하게 자화될 수 있는 층으로서 정의한다. 이하, 본 명세서에서, 약한 층이 전극 (FM1) 에 대응하는 것으로 가정하지만, 이는 본 발명의 일반화에 대한 한정을 의미하는 것이 아니고, 그 반대의 경우인, 2개의 층의 역활이 바뀌어도 그 작용효과는 완전 동일하다.
그 결과, 다음 파라미터들이 정의된다.
- hc: FM1의 역전필드;
- hk 1: FM1 상에 작용하는 이방성 필드;
- hk 2및 hexc: FM2 상에 작용하는 이방성 필드 및 변환 필드; 및
- ha : 검출 또는 측정되어야 할 인가 외부필드.
이하, 선형 방식의 센서동작, 즉, 그 방향이 고정되어 있고 진폭이 변화하는 자기장 (ha) 에 응답하여 구해지는 신호를 설명한다.
최대 감도를 얻기 위해, 필드 (ha) 는 FM1 약한 층 (101) 의 자화 용이축 (301) 과 직교방향으로 향해 있다. 따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 필드 (ha) 는 FM2 강한 층 (102) 의 자화용이 방향 (302) 과 평행하다.
이들 조건하에서, 필드 (ha) 가 제로인 경우, 약한 층 (101) 의 자화 (401) 는 방향 (301) 과 평행하며 강한 층 (102) 의 자화 (402) 는 방향 (302) 과 평행하다.
방향 (302) 과 평행하게 인가되는, 측정되어질 필드 (ha) 가 제로가 아닌 값을 가질 경우, 약한 층 (101) 의 자화 (411) 는 방향 (301) 에 대해 각도 (ε) 가 되도록 이전 방향 (즉, 필드 (ha) 가 제로인 경우에 방향) 으로부터 편향된다. 도 4에 도시된 바와 같이, FM1 층 (101) 의 평면에서 이러한 자화의 회전은 필드 (ha) 의 값보다 크게 발생된다.
상술한 정의에 따라, FM2 층은 층 (101) "보다 강"한 층이기 때문에, FM2 층 (102) 자체의 자화는 자신의 자화용이축 (302) 을 따라 고정되어 유지된다. FM2층의 자화고정은, ha가 FM2층에 대한 역전필드에 도달할 때까지 지속된다. 2개의 층 재료의 조성물 및 약한 층과 강한 층 사이의 자화 편향을 변화시켜, 상술한 조건을 용이하게 만족시키는 것이 가능하다.
따라서, 2개의 층의 자화간의 상대각도는 외부자기장에 의해 변화하기 때문에, 장치의 자기저항에 가역변화가 일어나고 이에 따라 전체 어셈블리의 저항을 측정하여 신호를 구한다.
약한 필드의 경우, 즉, ha가 hk 1보다 매우 작은 경우에, 자기저항의 변화율은 실질적으로 선형, 즉, ε∝ ha/hk 1이 된다.
단위 필드당 측정신호의 변화율을 나타내는 장치의 감도 자체는 이방성 필드 (hk 1) 에 역비례한다.
또한, 이 센서는, 센서의 평면, 즉, 접합의 평면내의 배향을 변화시키는 상태에서 자기장을 일정하게 유지시키는 경우, 센서에 자기장을 투입했을 때의 그 자기장의 배향을 판정하기 위해 이용될 수도 있다. 이를 센서의 각응답 (angular response) 이라 한다.
실제적으로, 센서의 각응답은 장치에 투입되는 자기장이 "약"한지 또는 "강"한지에 따라 2개의 개별 동작 방식을 갖는다.
약한 필드의 경우, 즉, ha < hc인 경우, 도 4에 이미 도시된 바와 같이, 이 약한 필드의 인가는 약한 층의 자화와 강한 층의 자화간의 상대각도를 변화시켜 자기저항 응답의 변화를 발생시키는 효과를 갖는다. 이러한 조건하에서는, 필드가 존재하지 않는 경우, 강한 층과 약한 층의 자화방향에 각각 평행한, 2개의 상호직교축 (PE, PA) 을 형성할 수 있다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 필드 (ha) 가 축 (PE) 과 평행한 경우, FM1 층 (101) 의 자화 (411) 의 회전이 크게 얻어진다.
이와 반대로, 도 5b에 도시된 바와 같이, 필드 (ha) 가 방향 (PA) 과 평행한 경우, 강한 이방성 필드 (hk 2) 가 FM2 층 (102) 의 자화를 고정시키기 때문에, 필드 (ha; 413) 의 영향은 대략 제로가 된다.
이들 조건하에서, PE를 따른 필드의 성분만이 2개의 자화간의 상대각을 변화시켜 자기저항 신호를 변화시키는 작용을 한다. 그 결과, 필드 (ha) 가 일정하게 유지되는 상태에서 센서 평면의 배향을 변화시키는 경우, 자기저항 신호의 대응 변화율은 코사인 함수로 나타난다. 이 후, 이 신호의 변화율은 총 자기저항의 수 퍼센트정도가 된다.
이와 반대로, 필드 (ha) 가 강한 경우, 즉, 필드가 hk 1와 hk 2사이에 있는 경우, 이 필드는 그 방향을 따라 FM1 층 (101) 을 충분히 포화시킬 수 있을 정도로 크게 된다. 이후, 강한 필드가 층들의 평면에서 회전하는 경우, FM1의 자화는 전체 평면을 나타내는 반면, FM2의 자화는 변환 이방성에 의해 고정상태로 유지된다. 이들 조건하에서, 2개의 층들간의 반강자성 상태를 얻을 수 있어, 최대 자기저항 응답을 얻을 수 있다.
그러나, 이 경우, 2개의 자화가 평행한 상태로 정렬되는 경향을 갖기 때문에, 인가 필드의 값은 FM2의 이방성 필드의 값보다 크지 않아야, 즉, hk 2보다 크지 않아야 한다. 이는, 자기저항 신호의 감소 및 센서 응답의 각도 변형의 감소를 발생시킨다.
상술한 바와 같이, 특히, 이러한 센서의 감도는 서멀 드리프트와 관련되는 노이즈에 의해 제한된다. 이를 억제하기 위해, GMR 타입 센서의 경우, 유용한 신호에 영향을 주지 않고 저항의 DC 성분만을 추출해낼 수 있는 휘트스톤 브리지 형태인 구조체를 이용하는 것이 제안되어 왔다. 이에 대한 더욱 상세한 설명은 IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 32.2 (1996) 에 발표된 J.K. Spong 등의 논문에 개시되어 있다.
이를 위해, 도 6에 도시된 경우와 같은 상황이 설정되어, 측정되어질 신호 (ha; 403) 는 FM2 층 (102) 의 자화방향과 평행하다. 약한 층 (101) 의 자화방향 (301) 이 자화방향 (402) 과 직교하기 때문에, 이 시스템을 CAP 기하구조체라 한다. 이들 조건하에서, 도 6에 도시된 바와 같이, CAP+ 및 CAP- 로 각각 나타내어지는 2가지 형태의 CAP 구조체가 존재한다.
CAP+ 구조체에서, 도면의 구성에서 임의적으로 양인 것으로 간주되는 필드 (ha; 403) 는 2개의 자화간의 상대각도를 증가시킨다. 이는, 임의적으로 자체가 양인 것으로 간주되는 자기저항 신호의 변화를 발생시킨다.
CAP- 구조체에서, 동일한 양의 필드 (ha) 는 FM2층 (102) 의 자화에 대해 반대로 된다. 이는, 2개의 층의 2개의 자화들간의 상대각도를 감소시켜, CAP+ 셀로 얻어지는 신호와는 반대신호인, 임의적으로 음인 것으로 간주되는 자기저항 신호의 변화를 발생시킨다.
2개의 CAP+ 셀 (701 및 702) 을 2개의 CAP- 셀 (703 및 704) 과 결합하여 휘트스톤 브리지를 형성할 수 있게 하는데, 이들 셀은 2개의 인접셀의 강한 층의 자화가 반평행상태가 되도록 배열된다. 이 브리지는 전압원으로부터, 한편의 셀 (702 및 703) 과 다른 한편의 셀 (701 및 704) 사이에 각각 위치되는 2개의 단자 (708 및 709) 를 통해 전압을 공급받는다. 이후, 브리지의 이외의 밸런스 전압은 한편의 셀 (701 및 703) 과 다른 한편의 셀 (702 및 704) 사이에 각각 위치되는 2개의 단자 (705 및 706) 에서 이용가능하다. 이렇게 얻어지는 V+ 와 V-간의 전압차이는 CAP+ 및 CAP-에 의해 전달되는 신호들의 차이와 정확히 비례하기 때문에 실질적인 신호와도 비례한다.
무엇보다도 높은 정확도로 낮은 값의 필드에 대해 정확한 측정값을 구하기 위해, 4개의 개별 측정 셀을 형성한 후 이들을 어셈블리하여 도 7에 도시된 브리지를 얻는 것은 사실상 불가능하다. 이는, 4개의 셀들의 분리에 더하여, 제조시의 분산정도 및 4개의 셀 평면 정렬시의 에러로 인해 만족스러운 결과를 얻을 수 없기 때문이다.
따라서, 도 1과 관련하여 정의되는 4개의 층이 동시에 형성되는 하나의 대상물을 포함하는 모놀리스식 장치를 형성할 필요가 있다. 이후, 전체 어셈블리를 화학적 또는 이온빔에 의해 에칭하여 4개의 셀들을 분리한다. 이러한 방법으로, 매우 만족스러운 균일체 및 기하학적 배열체를 얻는다.
다음에 고려되는 문제는 이들 셀의 강한 층의 자화의 적절한 배향을 얻는 것에 관한 것이다 .
이를 해결하기 위해, 본 발명은, 각각의 셀에 국소적인 필드를 인가하는 것을 제안하는데, 이때 필드의 배향은 셀 분극화 공정 동안에 즉, 이렇게 형성되는 자화가 강한 층내에 설정되도록 하는 냉각동안에 인접한 셀에 인가되는 필드의 배향과 반대가 된다.
도 8에 도시된 바와 같이, 이 개별 셀들을 얻는 방법들중 하나는, CAP 셀의 상부를 통과하는 2개의 브렌치 (811 및 821) 의 4개의 암 (arm) 에 의해 유도되는 자기장 (802) 이 이들 셀들을 원하는 방식으로 분극화하기 위해 원하는 방향을 갖는 방식으로, CAP 셀 (701 및 704) 의 상부를 통과하는 2개의 브렌치 (811 및 821) 로 스플릿하는 절연된 도전성 라인 (801) 을 이용하는 것으로 구성된다.
이를 실시하기 위한 한 방법은 정사각형 형태로 2개의 브렌치 (811 및 821) 를 형성하여 그 암들이 정확한 방향으로 셀들의 상부를 통과하는 것으로 구성된다. 셀들의 강한 자화를 포화시키는데 필요한 국소 자기장은 수십 에르스텟 (oersted) 정도이기 때문에, 전기회로에 흐르도록 형성되는 전류는 높을 필요가 없으며 이는 마이크로일렉트로닉스 타입 기술과 완전하게 호환가능하다.

Claims (10)

  1. 제 1 방향 (301) 을 따라 제 1 자기 이방성을 갖는 제 1 강자성 층 (101), 제 2 방향 (302) 을 따라 제 2 자기 이방성을 갖는 제 2 강자성 층 (102), 및 상기 2개의 강자성 층을 분리하고 상기 2개의 강자성 층 사이에 터널 접합이 형성되도록 하는 두께를 갖는 절연층 (103) 을 구비하는 것을 특징으로 하는, 자기저항을 이용한 자기장 센서.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 2개의 이방성 방향 (301, 302) 은 서로 직교하는 것을 특징으로 하는, 자기저항을 이용한 자기장 센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 이방성은 상기 제 1 강자성 층 (101) 을 지지하는 기판에 의해 유도되는 것을 특징으로 하는, 자기저항을 이용한 자기장 센서.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 이방성은 상기 제 2 강자성 층 (102) 상에 겹쳐놓은 반강자성 AF층 (104) 에 의해 유도되는 것을 특징으로 하는, 자기저항을 이용한 자기장 센서.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 2개의 이방성은, 하나가"약 (weak)" 하고 다른 하나가 "강 (strong)" 한 실질적으로 다른 값을 갖는 것을 특징으로 하는, 자기저항을 이용한 자기장 센서.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 "약"한 강자성 층은 제 1 층 (101) 인 것을 특징으로 하는, 자기저항을 이용한 자기장 센서.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 한 형태의 각각의 센서가 다른 형태의 한 센서에 인접하는 휘트스톤 브리지를 형성하도록 서로 연결되는, CAP+ 형태인 2개의 센서 (701, 702) 및 CAP- 형태인 2개의 센서 (703, 704) 를 구비하는 것을 특징으로 하는, 자기저항을 이용한 자기장 센서.
  8. 형상 에너지를 통해 제 1 자기 이방성을 유도하기 위해, 제 1 강자성 층 (101) 이 오배향 기판상에 형성되는 것을 특징으로 하는, 제 3 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 기재된 센서를 제조하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 제 2 자기 이방성을 얻기 위해, 제 2 강자성 층 (102) 은 상기 제 2 강자성 층과 접하는 AF층의 넬 온도 이상으로 가열된 후, 제 2 방향 (302) 을 따라 향하는 포화 자기장이 인가된 상태에서 상기 넬 온도 아래로 냉각되도록 방치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 휘트스톤 브리지를 형성하는 4개의 센서 (701 내지 704) 의 제 2 자기 이방성을 얻기 위해, 상기 모든 센서는 제 2 강자성 층의 넬 온도 이상으로 가열된 후, 원하는 방향을 국소적으로 얻을 수 있도록 하는 구성을 갖는 전기 회로를 상기 4개의 센서 상단에 배치하여 제 2 이방성 방향을 따라 향하는 포화 자기장이 상기 각각의 센서에 인가되는 것을 특징으로 하는, 청구항 제 7 항에 기재된 센서를 제조하는 방법.
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