TW201925818A - 磁強計之製造方法及磁強計集合體 - Google Patents

磁強計之製造方法及磁強計集合體 Download PDF

Info

Publication number
TW201925818A
TW201925818A TW107140654A TW107140654A TW201925818A TW 201925818 A TW201925818 A TW 201925818A TW 107140654 A TW107140654 A TW 107140654A TW 107140654 A TW107140654 A TW 107140654A TW 201925818 A TW201925818 A TW 201925818A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
magnetic layer
magnetometer
substrate
layer
magnetic
Prior art date
Application number
TW107140654A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI675212B (zh
Inventor
遠藤大三
Original Assignee
日商昭和電工股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商昭和電工股份有限公司 filed Critical 日商昭和電工股份有限公司
Publication of TW201925818A publication Critical patent/TW201925818A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI675212B publication Critical patent/TWI675212B/zh

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/063Magneto-impedance sensors; Nanocristallin sensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09Magnetoresistive devices
    • G01R33/093Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0011Arrangements or instruments for measuring magnetic variables comprising means, e.g. flux concentrators, flux guides, for guiding or concentrating the magnetic flux, e.g. to the magnetic sensor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/038Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using permanent magnets, e.g. balances, torsion devices
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/3802Manufacture or installation of magnet assemblies; Additional hardware for transportation or installation of the magnet assembly or for providing mechanical support to components of the magnet assembly
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/28Details of apparatus provided for in groups G01R33/44 - G01R33/64
    • G01R33/38Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field
    • G01R33/383Systems for generation, homogenisation or stabilisation of the main or gradient magnetic field using permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/01Manufacture or treatment
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/80Constructional details
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one galvanomagnetic or Hall-effect element covered by groups H10N50/00 - H10N52/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0052Manufacturing aspects; Manufacturing of single devices, i.e. of semiconductor magnetic sensor chips

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

本發明係提供一種磁強計之製造方法等,其可使配列在圓盤狀之 基板之圓周方向上而製造之磁強計之薄膜磁石易於進行著磁。
本發明之磁強計1之製造方法,其特徵係包含:硬磁性體層形 成步驟,在圓盤狀之非磁性之基板10上,形成硬磁性體層103,該硬磁性體層103加工後成為薄膜磁石20;軟磁性體層形成步驟,與基板10上之硬磁性體層103積層,形成軟磁性體層105,該軟磁性體層105加工後成為感測磁場之感測元件;及硬磁性體層著磁步驟,使硬磁性體層103在圓盤狀之基板10之圓周方向著磁。

Description

磁強計之製造方法及磁強計集合體
本發明係關於一種磁強計之製造方法及磁強計集合體。
公報上所記載之傳統技術,係具備由在非磁性基板上形成硬磁性體膜所成之薄膜磁石;披覆前述薄膜磁石之絕緣層;前述絕緣層上所形成之被賦予單軸異方性之一個或複數個之長方形狀之軟磁性體膜所成之感磁部;及與前述感磁部之複數個之軟磁性體膜電連接之導體膜;前述感磁部之縱方向上,前述薄膜磁石之兩端部,係位於前述感磁部之兩端部之外側,前述絕緣層,係前述薄膜磁石之個別之端部上具有開口部,且前述絕緣層上存在磁阻抗效果元件,其係前述薄膜磁石與前述感磁部之間形成磁路之軟磁性體膜所成之軛部,介由前述絕緣層之開口部,從前述薄膜磁石之端部延伸至前述感磁部之端部附近而形成(參照專利文獻1)。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2008-249406號公報
然而,使用磁阻抗效果元件之磁強計,係在磁阻抗效果元件施加偏置磁場,磁阻抗效果元件之阻抗相對於外部磁場之變化係直線變化。產生此偏置磁場之方法,係使用在面內方向上著磁之薄膜磁石之方法。藉由使用薄膜磁石,不需設置用以產生磁場之線圈。
本發明係提供一種磁強計之製造方法等,其可易於對於配列在圓盤狀之基板之圓周方向上而製造之磁強計之薄膜磁石進行著磁。
本發明所適用之磁強計之製造方法,係包含:硬磁性體層形成步驟,在圓盤狀之非磁性之基板上,形成硬磁性體層,該硬磁性體層加工後成為薄膜磁石;軟磁性體層形成步驟,與基板上之硬磁性體層積層,形成軟磁性體層,該軟磁性體層加工後成為感測磁場之感測元件;及硬磁性體層著磁步驟,使硬磁性體層在圓盤狀之基板之圓周方向著磁。
如此之磁強計之製造方法中,特徵可係硬磁性體層著磁步驟,係使沿著基板之圓周方向之方向上產生大於硬磁性體層之保磁力之磁場之著磁部材,向直徑方向移動的同時,藉由在中心之周圍迴轉基板而進行著磁。
並且,特徵可係著磁部材,係在圓周方向配置N極與S極,保持在與基板相隔預定之距離的狀態,並且將較硬磁性體層之保磁力為大之磁場,賦 予至該硬磁性體層。
藉此,構成著磁部材之磁石係小型即可。
此外,如此之磁強計之製造方法中,特徵可係軟磁性體層形成步驟,係藉由磁控濺射形成軟磁性體層,並藉由該磁控濺射所使用之磁場,將單軸磁異方性賦予至與基板之圓周方向交叉之方向上。
藉此,可形成軟磁性體層並同時賦予單軸磁異方性。
並且,如此之磁強計之製造方法中,特徵可係軟磁性體層形成步驟中之磁控濺射,係在與基板之表面對向之面內,對於該基板之中心使用非對稱構造之磁石迴轉之陰極而進行。
藉此,可擴大賦予軟磁性體層單軸磁異方性之面積。
此外,特徵可係包含控制層形成步驟,在基板與硬磁性體層之間,形成將該硬磁性體層之磁異方性控制在面內方向上之控制層。
藉此,易於控制硬磁性體層之面內異方性。
根據其他觀點,本發明所適用之磁強計集合體,特徵係具備複數之磁強計,且前述複數之磁強計個別係具備:由硬磁性體層所構成,在面內方向上著磁之薄膜磁石;及由與硬磁性體層積層之軟磁性體層所構成,感測磁場之感測元件;且複數之磁強計之個別之薄膜磁石,在形成有複數之磁強計之圓盤狀之基板之圓周方向上著磁。
如此之磁強計集合體中,特徵可係感測元件,具備縱方向及橫方向,且該橫方向係設置在與前述薄膜磁石被著磁之方向交叉之方向。
此外,特徵可係感測元件,係由插入Ru或Ru合金所構成之反磁場抑制層並反鐵磁性耦合之複數之軟磁性體層所構成。
藉此,提高感測元件的靈敏度。
藉由本發明,可提供一種磁強計之製造方法等,其可易於對於配列在圓盤狀之基板之圓周方向上而製造之磁強計之薄膜磁石進行著磁。
1~5‧‧‧磁強計
10‧‧‧基板
20‧‧‧薄膜磁石
30‧‧‧感測部
31‧‧‧感測元件
32‧‧‧連接部
33‧‧‧端子部
40、40a、40b、41、41a、41b‧‧‧軛
52‧‧‧連接導電體部
53‧‧‧端子導電體部
101‧‧‧密著層
102‧‧‧控制層
103‧‧‧硬磁性體層
104‧‧‧絕緣層
105‧‧‧軟磁性體層
106‧‧‧磁性體層
106a‧‧‧下層軟磁性體層
106b‧‧‧反磁場抑制層
106c‧‧‧上層軟磁性體層
107‧‧‧導電體層
111、112‧‧‧抗蝕圖型
300‧‧‧磁控濺射裝置
310‧‧‧隔壁
320‧‧‧磁控管陰極
321‧‧‧陰極外殼
322‧‧‧靶
323‧‧‧背板
330‧‧‧磁路
331、332‧‧‧磁石
333‧‧‧軛
340‧‧‧真空室
350‧‧‧基板支架
360‧‧‧高頻電源
400‧‧‧著磁裝置
410‧‧‧平台
420‧‧‧著磁頭
422‧‧‧軛
423‧‧‧軛
430‧‧‧支撐部
【圖1】說明第1實施形態所適用之磁強計之一例之圖。(a)係平面圖,(b)係(a)之IB-IB線之剖面圖。
【圖2】說明磁強計之製造方法之一例之圖。(a)~(h),係表示磁強計之製造方法中之步驟。
【圖3】說明磁控濺射裝置之概要之剖面圖。
【圖4】表示磁控濺射裝置中磁路之構成及基板上所形成之磁強計之概略性配置(磁強計集合體)之圖。(a)係從靶側所見磁路之構成,(b)係表示基板上所形成之磁強計的配置(磁強計集合體)。
【圖5】表示磁控濺射裝置中磁路之變形例之構成、及基板上所形成之磁強計之概略性配置(磁強計集合體)之圖。(a)係從靶側所見磁路之變形例之構成,(b)係表示基板上所形成之磁強計的配置(磁強計集合體)。
【圖6】說明著磁裝置之概要之圖。(a)係著磁裝置之平面圖,(b)係著磁裝置中著磁頭之正面圖,(c)係著磁頭之側面圖。
【圖7】說明第2實施形態所適用之磁強計之一例之圖。(a)係平面圖,(b)係(a)之VIIB-VIIB線之剖面圖。
【圖8】說明第3實施形態所適用之磁強計之一例之圖。(a)係平面圖,(b)係(a)之VIIIB-VIIIB線之剖面圖。
【圖9】說明第4實施形態所適用之磁強計之一例之圖。(a)係平面圖,(b)係(a)之IXB-IXB線之剖面圖。
【圖10】說明第5實施形態所適用之磁強計之一例之圖。(a)係平面圖,(b)係(a)之XB-XB線之剖面圖。
本說明書所說明之磁強計,係使用所謂的磁阻抗效果元件者。
以下,參照所附之圖式,詳細說明本發明之實施形態。
〔第1實施形態〕
(磁強計1之構成)
首先,說明第1實施形態所適用之磁強計1之構成。
圖1,係說明第1實施形態所適用之磁強計1之一例之圖。圖1(a),係平面圖,圖1(b),係圖1(a)之IB-IB線之剖面圖。
如圖1(b)所示,第1實施形態所適用之磁強計1,其基本構成係具備:薄膜磁石20,由在非磁性之基板10上之硬磁性體(硬磁性體層103)所構成;及感測部30,與薄膜磁石20對向積層,由軟磁性體(軟磁性體層105)所構成且可感測磁場。又,後述磁強計1之剖面構造之詳細。
在此之硬磁性體,當受外部磁場而磁化時,即使去除外部磁場仍可保持磁化之狀態,可謂保磁力大之材料。另一方面,軟磁性體,雖然容易因外部磁場而磁化,但若將外部磁場移除則會快速地回復至無磁化或磁化小之狀態,可謂保磁力小之材料。
又,本說明書中,構成磁強計1之要件(薄膜磁石20等)係以二位數字表示,要件上加工之層(硬磁性體層103等)以100為起始之數字表示。並且,對於要件之數字,要件上加工之層之符號在()內標示。例如薄膜磁石20之情形,以薄膜磁石20(硬磁性體層103)標示。圖中,以20(103)標示。其他情形亦相同。
藉由圖1(a),說明磁強計1之平面構造。磁強計1,作為一例係具有四角形之平面形狀。在此,說明從磁強計1之上方可見之感測部30及軛40a、40b(未區別時標示為軛40)。感測部30及軛40,係由軟磁性體層105所構成。感測部30係具備:平面形狀具有縱方向及橫方向之矩形之複數之感測元件31;將鄰接之感測元件31蜿蜒串聯之連接部32;及與供給電流之電線連接之端子部33。在此,4個感測元件31,係配置為縱方向並列。感測元件31,係磁阻抗效果元件。
感測元件31,例如縱方向之長度約為1mm,橫方向之寬度為數10μm,厚度(軟磁性體層105之厚度)為0.5μm~5μm。感測元件31間之間隔,為50μm~100μm。
連接部32,係設置在鄰接之感測元件31之端部間,將鄰接之感測元件31蜿蜒串聯。圖1(a)所示之磁強計1,由於係4個感測元件31並列配置,故連接部32為3個。感測元件31之數目,可根據欲感測(計測)之磁場之 大小或後述之感測部30之阻抗等而設定。因此,感測元件31為2個時,連接部32為1個。此外,感測元件31為1個時,則不具備連接部32。又,連接部32之寬度,只要根據流動於感測部30之電流進行設定即可。例如,連接部32之寬度,亦可與感測元件31相同。
端子部33,係個別設置在未由連接部32連接之感測元件31之端部(2個)。端子部33,係具備:從感測元件31引出之引出部、及與供給電流之電線連接之焊墊部。引出部,係為了將2個焊墊部設置在感測元件31之橫方向而設置。亦可不設置引出部而焊墊部在感測元件31連續設置。焊墊部,只要係電線可連接之大小即可。又,由於感測元件31為4個,2個端子部33係設置在圖1(a)中左側。感測元件31之數目為奇數時,只要將2個端子部33左右分開設置即可。
並且,感測部30之感測元件31、連接部32及端子部33,係由1層之軟磁性體層105一體構成。軟磁性體層105,由於具有導電性,故可使電流從一側之端子部33流動至另一側之端子部33。
又,感測元件31之長度及寬度、並列之個數等上述之數值僅為一例,亦可根據感測(計測)之磁場之值或所使用之軟磁性體材料等變更。
進一步,磁強計1,係具備設置為與感測元件31之縱方向之端部對向之軛40。在此,係具備與感測元件31之縱方向之兩端部對向且一側的端部個別設置之2個軛40a、40b。又,軛40a、40b之另一端部(側),係如圖1(b)所示與薄膜磁石20之N極及S極對向而構成。圖1(b),N極標示為(N),S極標示為(S)。軛40,係將薄膜磁石20所放出之磁力線誘導至感測元件31之縱方向之端部。因此,軛40,係由磁力線易於透過之軟磁性體(軟磁 性體層105)所構成。亦即,感測部30及軛40,係由一層之軟磁性體層105所形成。
根據以上所述,磁強計1之大小,在平面形狀中為數mm角。又,磁強計1之平面形狀亦可非為四角形,而大小亦可為其他之值。
接著,根據圖1(b),詳述磁強計1之剖面構造。磁強計1,係在非磁性之基板10上,依序配置(積層)密著層101、控制層102、硬磁性體層103(薄膜磁石20)、絕緣層104及軟磁性體層105(感測部30、軛40)而構成。
基板10,係非磁性體所成之基板,可列舉例如玻璃、藍寶石等之氧化物基板或矽等之半導體基板。又,基板10為導電體時,可在基板10上設置電絕緣層。
密著層101,係為了提升控制層102對於基板10之密著性之層。密著層101,使用含有Cr或Ni之合金為佳。含有Cr或Ni之合金,可列舉如:CrTi、CrTa、NiTa等。密著層101之厚度,例如係5nm~50nm。又,控制層102對於基板10之密著性沒有問題時,不須設置密著層101。又,本說明書中,含有Cr或Ni之合金之組成比並未表示。以下相同。
控制層102,係控制硬磁性體層103所構成之薄膜磁石20之磁異方性可易於表現在膜之面內方向之層。控制層102,使用含有Cr、Mo或W抑或含其等之合金(以下,標示為構成控制層102之含有Cr等合金)為佳。構成控制層102之含有Cr等合金,可列舉如:CrTi、CrMo、CrV、CrW等。控制層102之厚度,係例如5nm~100nm。
構成薄膜磁石20之硬磁性體層103,使用Co作為主成分,並含有Cr或Pt中任一者或兩者之合金(以下,標示為構成薄膜磁石20之Co合金) 為佳。構成薄膜磁石20之Co合金,可列舉如:CoCrPt、CoCrTa、CoNiCr、CoCrPtB等。又,亦可含有Fe。硬磁性體層103之厚度,係例如50nm~500nm。
構成控制層102之含有Cr等合金,係具有bcc(body-centered cubic(體心立方格子))構造。因此,構成薄膜磁石20之硬磁性體(硬磁性體層103),係易於在含有bcc構造之Cr等合金所構成之控制層102上結晶成長之hcp(hexagonal close-packed(六方最密堆積))構造為佳。若在bcc構造上使hcp構造之硬磁性體層103結晶成長,hcp構造之c軸容易配向為朝向面內。因此,藉由硬磁性體層103所構成之薄膜磁石20易於在面內方向具有磁異方性。又,硬磁性體層103係多結晶,各結晶在面內方向具有磁異方性。因此,此磁異方性亦稱為結晶磁異方性。
又,為了促進構成控制層102之含有Cr等之合金及構成薄膜磁石20之Co合金之結晶成長,將基板10加熱至100℃~600℃為佳。藉由此加熱,容易使構成控制層102之含有Cr等合金結晶成長,具有hcp構造之硬磁性體層103在面內具有易磁化軸而容易結晶定向。亦即,容易賦予硬磁性體層103之面內磁異方性。
絕緣層104,係由非磁性之絕緣體所構成,使薄膜磁石20與感測部30之間電絕緣。構成絕緣層104之絕緣體,可列舉如:SiO2、Al2O3等之氧化物,抑或,Si2N4、AlN等之氮化物等。絕緣層104之厚度,係例如100nm~500nm。
感測部30中之感測元件31,係在與縱方向交叉之方向,例如直交之橫方向(寬方向)被賦予單軸磁異方性。構成感測元件31之軟磁性體(軟磁性體層105),使用添加高熔點金屬Nb、Ta、W等至Co為主成分之合金 所成之非晶態合金(以下,標示為構成感測元件31之Co合金)為佳。構成感測元件31之Co合金,可列舉如:CoNbZr、CoFeTa、CoWZr等。構成感測元件31之軟磁性體(軟磁性體層105)之厚度,係例如0.5μm~5μm。
又,與縱方向交叉之方向,係只要具有相對於縱方向為超過45°且90°以下之角度即可。
密著層101、控制層102、硬磁性體層103(薄膜磁石20)及絕緣層104,係加工至平面形狀為四角形(參照圖1(a))。並且,薄膜磁石20之N極與S極之連線,係朝向感測部30之感測元件31之縱方向。又,朝向縱方向,係指N極及S極之連線與縱方向所成之角度係0°以上且未達45°。又,N極及S極之連線與縱方向所成之角度,係越小越好。
磁強計1中,從薄膜磁石20之N極所放出之磁力線,介由軛40a透過感測元件31,並介由軛40b回到薄膜磁石20之S極。亦即,薄膜磁石20,係向感測元件31之縱方向施加磁場。此磁場稱為偏置磁場。
又,薄膜磁石20之N極及S極一同標示為兩磁極,未區別N極及S極時則標示為磁極。在此,圖中,係將左側作為N極,右側作為S極進行說明,惟亦可切換N極與S極。
又,如圖1(a)所示,軛40(軛40a、40b),從基板10之表面側所見之形狀,係越接近感測部30越狹窄之構成。此係為了使磁力線集中在感測部30。亦即,增強感測部30之磁場,從而實現提升靈敏度。又,可不使與軛40(軛40a、40b)之感測部30對向之部分的寬度變狹窄。
在此,軛40(軛40a、40b)與感測部30之間隔,可例如1μm~100μm。
磁強計1,例如係在與感測元件31之縱方向交叉之橫方向(寬方向)被賦予朝向易磁化軸之單軸磁異方性。並且,感測元件31之縱方向,藉由薄膜磁石20,而被施加磁場(偏置磁場)。並且,在施加偏置磁場之狀態下,使直流或高頻之電流從2個端子部33向感測部30流動,計測端子部33間之電阻值(阻抗)。端子部33間之電阻值(阻抗),係根據沿著外部磁場之感測元件31之縱方向的方向之成分而變化。因此,藉由端子部33間之電阻值(阻抗)的計測,可測定外部磁場或外部磁場之變化。又,以高頻之電流計測時,藉由集膚效應,相對於外部磁場之變化,阻抗之變化會增大。
又,偏置磁場的設置,係為了設定為相對於外部磁場之變化,端子部33間之電阻值(阻抗)之變化較大之狀態。亦即,藉由施加偏置磁場,並使用相對於外部磁場之變化而阻抗之變化為陡峭之處,可捕捉到微弱的外部磁場變化。
(磁強計1之製造方法)
接著,說明磁強計1之製造方法(磁強計之製造方法)。複數之磁強計1,係在基板10上一起被製造。在此,基板10,係以圓盤狀(圓形)之玻璃進行說明。基板10,係將直徑約95mm、厚度約0.5mm作為一例。並且,數mm角之磁強計1,係複數個在基板10上一起被製造後,分割(切割)成個別之磁強計1。以下,著眼在中央標示之1個磁強計1進行說明。又,分割鄰接製造之磁強計1之部分以點虛線表示。
以下說明之製造方法,係使用剝離法。又,亦可使用蝕刻法。
又,標示為基板10之情形中,亦有包含基板10之表面之一側的面(以下,標示為表面)上所形成之各種之層之情形。
圖2,係說明磁強計1之製造方法之一例之圖。圖2(a)~(h),係表示磁強計1之製造方法中之步驟。又,圖2(a)~(h)係代表性步驟,亦可包含其他步驟。並且,步驟,係由圖2(a)~(h)依序進行。圖2(a)~(h),係對應圖1(b)所示之圖1(a)之IB-IB線之剖面圖。
如圖2(a)所示,將基板10洗淨後,在基板10之表面上,藉由習知的光刻技術形成抗蝕圖型111,其係使形成薄膜磁石20之部分成為開口。
接著,如圖2(b)所示,形成抗蝕圖型111之基板10之表面上,依序形成(堆積)密著層101、控制層102、硬磁性體層103及絕緣層104,從而形成積層體。又,在基板10上形成密著層101、控制層102、硬磁性體層103及絕緣層104之積層體之步驟,標示為積層體形成步驟。此外,形成控制層102之步驟,標示為控制層形成步驟,形成硬磁性體層103之步驟標示為硬磁性體層形成步驟。
首先,將含有Cr或Ni之合金之密著層101、含有Cr等之合金之控制層102、及、構成薄膜磁石20之Co合金之硬磁性體層103依序連續形成(堆積)。此形成,係藉由濺射法等進行。為了使基板10之表面依序與個別材料形成之複數之靶對面,藉由移動基板10而使密著層101、控制層102及硬磁性體層103依序積層在基板10上。如前述,控制層102及硬磁性體層103的形成,為了促進結晶成長,例如將基板10加熱至100℃~600℃為佳。
又,密著層101之形成,可在形成(堆積)之前進行基板10之加熱,亦可不進行。為了去除基板10之表面所吸附之水分等,在密著層101形成(堆積)之前,亦可將基板10加熱。
接著,將SiO2、Al2O3等之氧化物,抑或,Si2N4、AlN等之氮化物等之絕緣層104形成(堆積)。絕緣層104之形成,可藉由等離子CVD法、反應性濺射法等進行。
並且,如圖2(c)所示,去除抗蝕圖型111,並同時去除(剝離)抗蝕圖型111上所堆積之密著層101、控制層102、硬磁性體層103及絕緣層104。藉此,使成為硬磁性體層103之磁極之側面露出。
接著,如圖2(d)所示,形成抗蝕圖型112,其係使形成感測部30之部分及形成軛40(軛40a、40b)之部分成為開口。
並且,如圖2(e)所示,形成(堆積)構成感測元件31之Co合金之軟磁性體層105。軟磁性體層105之形成,係如後述以使用磁控濺射法(亦表示為磁控濺射)之磁控濺射裝置(後述之磁控濺射裝置300)進行。磁控濺射法,係使用磁石(磁鐵)形成磁場,將藉由放電產生之電子固定(集中)在靶之表面。藉此,增加電子與氣體之碰撞概率而促進氣體之電離,從而提升膜之堆積速度(成膜速度)。如後述,磁強計1之感測元件31係位於磁控濺射裝置300之磁場內,且,感測元件31之橫方向(寬方向),係設定為朝向磁控濺射裝置300之磁場方向。因此,軟磁性體層105在形成(堆積)中,亦即,形成軟磁性體層105之同時,賦予軟磁性體層105單軸磁異方性。此軟磁性體層105之形成步驟,標示為軟磁性體層形成步驟。
接著,如圖2(f)所示,去除抗蝕圖型112,並同時去除(剝離)抗蝕圖型112上之軟磁性體層105。藉此,形成由軟磁性體層105所成之感測部30及軛40(軛40a、40b)。亦即,感測部30及軛40,係藉由1次之軟磁性體層105之堆積(形成)而形成。此感測部30之形成步驟,標示為感測部形成步 驟。又,感測部形成步驟,亦可包含軟磁性體層形成步驟及/或軛40形成步驟。
並且,如圖2(g)所示,使硬磁性體層103著磁。硬磁性體層103之著磁,係使用著磁裝置(後述之著磁裝置400)進行。亦即,著磁裝置400,係將沿著圓盤狀之基板10之圓周方向產生大於硬磁性體層103之保磁力之磁場之著磁治具(後述之著磁頭420),一邊向直徑方向移動,一邊使基板10進行迴轉。藉此,使薄膜磁石20磁化。此使硬磁性體層103著磁之步驟,稱為硬磁性體層著磁步驟。
之後,如圖2(h)所示,藉由將基板10分割(切割),從而分割出個別之磁強計1。此分割(切割),可藉由切割法或雷射切割法等進行。此將磁強計1分割之步驟,標示為分割步驟。
在此,雖係以圖1(a)之IB-IB線之剖面圖進行說明,但在與IB-IB線直交之方向,亦如圖1(a)所示被分割。
又,不具備控制層102之情形,在硬磁性體層103形成後,必須藉由加熱至800℃以上使結晶成長,從而賦予面內磁異方性。惟,具備控制層102之情形,由於可藉由控制層102促進結晶成長,故不需藉由800℃以上之高溫使結晶成長。因此,藉由高溫用以使結晶成長等之情形,亦可不設置控制層102。
此外,對於軟磁性體層105進行單軸磁異方性的賦予,係使用磁控濺射裝置300所使用之磁石所成之磁場進行。不使用此方法之情形,必須例如在3kG(0.3T)之迴轉磁場中進行400℃之熱處理(迴轉磁場中熱處理),接著在3kG(0.3T)之靜磁場中進行400℃之熱處理(靜磁場中熱處理)。亦 即,藉由磁控濺射法所使用之磁石對於軟磁性體層105進行單軸磁異方性的賦予,則可省略藉由在迴轉磁場中熱處理及靜磁場中熱處理賦予單軸磁異方性之步驟。
(磁控濺射裝置300)
在此,說明圖2(e)中使用磁控濺射裝置300進行軟磁性體層105的形成。首先,說明磁控濺射裝置300。
圖3,係說明磁控濺射裝置300之概要之剖面圖。在此之磁控濺射裝置300為圓筒狀,其係以圖3之O-O線作為軸。
磁控濺射裝置300,係具備隔壁310及磁控管陰極320。此外,磁控濺射裝置300,係具備高頻電源360。隔壁310及磁控管陰極320,介由聚四氟乙烯等之絕緣部材311,構成密閉空間之真空室340。並且,真空室340,係具備支撐基板10之基板支架350。
又,雖圖3中未圖示,惟磁控濺射裝置300,除上述之外另具備:真空泵,將真空室340內減壓;氣體供給機構,將濺射所使用之氣體,例如Ar等導入至真空室340內;及壓力調整機構,使真空室340內之壓力維持在預定值。此外,為了冷卻磁控管陰極320,亦可具備冷卻機構,向磁控管陰極320供給冷卻液。並且,亦可具備為了加熱基板10之加熱機構,例如紅外線燈,或相反地為了冷卻基板10,而具備向基板支架350供給冷卻液之冷卻機構。
隔壁310係接地(GND)。基板支架350,介由隔壁310接地(GND)而發揮陽極之機能。亦即,接地之基板支架350與磁控管陰極320之間,連接有高頻電源360。又,取代高頻電源360,亦可與直流電源連接, 在基板支架350與磁控管陰極320之間,施加直流(DC)。
磁控管陰極320,係具備:陰極外殼321、基板10上所形成之薄膜材料所構成之靶322、支撐靶322之背板323、以及、在靶322側產生透過背板323之磁場之磁路330。
靶322,係由前述構成感測元件31之Co合金(軟磁性體)所構成。
背板323,係由高導電率之無氧銅等所構成。並且,於表面上,藉由導電性之接著劑等固定靶322。
陰極外殼321,係由不鏽鋼等所構成。陰極外殼321與附有靶322之背板323固定,並在背板323未附有靶322之側,設置磁路330。
靶322之大小(直徑),係設定為基板10上預定之區域(範圍)形成(堆積)膜。在此,靶322之直徑,較基板10之直徑(約95mm)為大。
磁路330,係具備:在背板323側露出N極之磁石(磁鐵)331;露出S極之磁石332;及設置在與磁石331、332之背板323側為相反側,將來自磁石332之N極之磁力線誘導至磁石331之S極之軛333。磁石331、332,一般係使用永久磁石。
在此,如後述圖4所示,磁石331、332,係設置為在背板323側露出N極之磁石331在外側,露出S極之磁石332在內側之同心圓狀。
藉此,從磁石331之N極朝向磁石332之S極之磁力線(箭頭表示),會貫穿背板323及靶322並在真空室340內產生。並且,此磁力線之一部分,到達基板支架350所支撐之基板10,從而在表面平行方向透過基板10。亦即,基板10中,磁力線透過之部分,會產生與表面呈平行方向之磁場。
亦即,藉由基板10所產生之與表面呈平行方向之磁場,伴隨基板10上之軟磁性體層105的形成(堆積),而對於軟磁性體層105賦予單軸磁異方性。
又,磁控濺射裝置300,藉由靶322表面之磁力線,使高頻電源360所產生之放電而產生之電子集中(固定)至靶322附近。藉此,增加電子與氣體之碰撞概率而促進氣體之電離,從而提升膜之堆積速度(成膜速度)。又,藉由磁力線使電子集中之靶322表面,成為電離氣體之離子碰撞而浸蝕(沖蝕)之範圍。
基板支架350,係由Al、Cu或此等之合金等之金屬所構成。並且,基板支架350,藉由支撐基板10之機構(未圖示),從而支撐基板10。
如前述,磁控濺射裝置300係圓筒狀。並且,靶322亦為圓盤狀(圓形)。並且,基板10亦為圓盤狀(圓形),呈現與靶322對向而支撐基板支架350(參照後述之圖4)。
如以上說明,圖3所示之磁控濺射裝置300,可謂每一張基板10,係形成(堆積)有膜之枚葉式濺射裝置。
此外,圖3所示之磁控濺射裝置300中,雖係將基板10之表面(靶322之表面)水平(圖3之紙面中左右方向)配置之構成,但亦可係垂直(圖3之紙面中上下方向)配置之構成。
圖4,係表示磁控濺射裝置300中磁路330之構成及在基板10所形成之磁強計1之概略性配置(磁強計集合體)之圖。圖4(a),係表示從靶322側所見磁路330之構成,圖4(b),係表示在基板10所形成之磁強計1之配置(磁強計集合體)。
如圖4(a)所示,靶322係圓盤狀。並且,通過靶322所見之磁 路330,係同心圓狀地設置有磁石331之N極及磁石332之S極。並且,透過靶322,形成從磁石331之N極朝向磁石332之S極之磁力線(箭頭)。
並且,如圖4(b)所示,基板10,係設置為與靶322對向之圓盤狀。又,圖4(b),係配合表示對向之磁路330之磁石331、332之位置。並且,磁強計1,係在基板10上之磁力線透過之部分(磁場)中,配置(配列)為軟磁性體層105進行加工所形成之感測元件31之橫方向(寬方向)朝向磁力線之透過方向。例如,磁強計1,係在磁路330中磁石331之N極所成之圓及磁石332之S極所成之圓之內側,感測元件31之橫方向(寬方向)朝向圓之徑向配置(配列)。
在此,記載磁路330中磁石331之N極所成之圓與磁石332之S極所成之圓之間的1個磁強計1。此係為了概略性說明磁強計1之感測元件31,與磁石331之N極及磁石332之S極所形成之磁場之關係。磁強計1,係感測元件31之橫方向朝向磁場方向配置。並且,複數之磁強計1,係沿著圓周方向配置。
又,磁強計1之平面形狀,係如前述之數mm角。因此,實際上,磁石331之N極與磁石332之S極所形成之磁場中,係配置有複數之磁強計1。此外,圓周方向亦相同。
又,基板10之中心部或外周部,不容易受到磁路330所產生之磁場之影響。亦即,藉由磁路330所產生之磁場,不易賦予單軸磁異方性至軟磁性體層105。基板10上設置磁強計1之區域,只要係預先賦予單軸磁異方性之區域即可。又,磁石331之N極與磁石332之S極之間,磁場較強。因此,磁石331之N極與磁石332之S極之間,配置磁強計1為佳,而不易賦予 單軸磁異方性之基板10之中心部或外周部,不配置磁強計1為佳。又,若賦予預定之單軸磁異方性,則配置磁強計1之區域亦可不在磁石331之N極與磁石332之S極之間。此外,配置在基板10之中心部或外周部之磁強計1,亦可藉由迴轉磁場中熱處理及靜磁場中熱處理等,而賦予單軸磁異方性。
(磁控濺射裝置300中磁路330之變形例)
接著,說明磁控濺射裝置300中磁路330之變形例。
圖5,係表示磁控濺射裝置300中磁路330之變形例之構成、及基板10上所形成之磁強計1之概略性配置(磁強計集合體)之圖。圖5(a),係從靶322側所見磁路330之變形例之構成,圖5(b),係表示基板10上所形成之磁強計1之配置(磁強計集合體)。
如圖5(a)所示,變形例之磁路330,與圖4所示磁路330相同,靶322係圓盤狀,磁石331,係設置為包圍磁石332。然而,磁石331係構成為使其端點包含從靶322之中心C,距離α之部分、及較距離α短之距離β之部分(α>β)。並且,磁石331與磁石332之間之距離γ,係設定為大略相等。亦即,磁路330之磁石331及磁石332,相對於中心C係非對稱構成。
又,具備變形例之磁路330之磁控濺射裝置300之其他構成,與圖3所示之磁控濺射裝置300相同。因此,省略相同部分之說明。
並且,磁石331及磁石332,維持在此狀態,將靶322之中心C作為迴轉軸而迴轉。又,使具備磁石331、332之磁路330迴轉,靶322(背板323(參照圖3))不迴轉。亦即,磁路330,係在靶322(背板323)之裏面中,與靶322(背板323)之面呈平行之假想的面(包含磁石331之N極之端部與磁石332之S極之端部之面)內迴轉。在此,由於靶322與基板10,係平行配置,故 磁路330係在與基板10之表面呈平行之面內迴轉。又,不一定必須係在與基板10平行之面內迴轉,只要在與基板10之表面對向之面內迴轉即可。
藉此,靶322上,中心C至距離α與距離α-γ之間的部分所產生之磁場、及距離β與距離β-γ之間的部分所產生之磁場會交互發生。藉此,與圖4(a)所示情形相比,補捉電子之區域(面積)擴大。從而,靶322因離子碰撞而浸蝕(沖蝕)之範圍擴大,提高靶322之使用效率。
此外,藉由形成磁場之面積擴大,基板10上對於軟磁性體層105賦予單軸磁異方性之面積亦擴大。亦即,可形成磁強計1之區域擴大。因此,如圖5(b)所示,磁強計1,在磁路330中磁石331、332所形成之磁力線透過之部分中,軟磁性體層105所形成之感測元件31之橫方向(寬方向)朝向磁力線之透過方向(磁場之方向)配置。例如,磁強計1,位於磁路330中磁石331、332所產生之磁場之內側,配置在從中心C至磁石331之N極為止之最大距離作為半徑之圓,與從中心C至磁石332之S極為止之最小距離為半徑之圓之間。藉此,與圖4(b)所示情形相比,可在基板10上製造之磁強計1之數量增加。
又,圖5(b),係表示對向之磁路330之磁石331、332之位置對齊。
在此,記載中心C至磁石331之N極為止之最大距離為半徑之圓,與中心C至磁石332之S極為止之最小距離為半徑之圓之間之直徑方向上的3個磁強計1。此係為了概略性說明磁強計1之感測元件31、及磁石331之N極與磁石332之S極所產生之磁場之關係。並且,磁強計1係沿著圓周配置,使感測部30中感測元件31之橫方向沿著磁場之方向。
又,磁強計1之平面形狀,係如前述之數mm角。因此,磁石331之N極 與磁石332之S極所產生之磁場之方向(直徑方向),係配置有複數之磁強計1。此外,圓周方向中亦相同。
又,構成磁路330之磁石331、332之配置及形狀,亦可係圖5所示以外之配置及形狀。只要設定為基板10上所形成之軟磁性體層105可獲得單軸磁異方性之面積可較廣闊即可。
(著磁裝置400)
接著,說明圖2(g)中使用著磁裝置400對於硬磁性體層103進行著磁。首先,說明著磁裝置400。
圖6,係說明著磁裝置400之概要之圖。圖6(a)係著磁裝置400之平面圖,圖6(b)係著磁裝置400中著磁頭420之正面圖,圖6(c)係著磁頭420之側面圖。又,圖6(a),一併示出圖5(b)所示之磁強計1(磁強計集合體)。
如圖6(a)所示,著磁裝置400,係具備:平台410,支撐基板10並迴轉,且該基板10上製造磁強計1;著磁頭420;及支撐部430,支撐進行硬磁性體層103著磁之著磁頭420。又,如圖6(a)所示,在平台410之面內設定x方向、y方向。在此,著磁頭420,係著磁部材之一例。
平台410,係由非磁性之材料,例如Al、Cu或此等之合金等之金屬材料或塑膠材料所構成。並且,平台410,在中心R周圍藉由圖式未表示之迴轉機構向箭頭所示方向(圖中係順時針旋轉)迴轉。迴轉數,係例如10rpm~數1000rpm。迴轉數,只要設定為硬磁性體層103可得到預定之著磁即可。
著磁頭420,如圖6(b)之正面圖所示,係具備:磁石421、與磁石421之S極接觸之軛422及與N極接觸之軛423。又,磁石421之S極及N 極,係在x方向上對向設置。並且,將軛423之先端部彎折至軛422側,使先端部之距離為距離D。並且,軛422之先端部與軛423之先端部之間之距離D,係設定為例如約1mm。並且,軛422之先端部及軛423之先端部至基板10(磁強計1)為止之距離(間隔)G,係設定為例如約0.3mm。並且,磁石421,係例如NdFeB等之強力之磁石,且係選定為軛422之先端部與軛423之先端部之間之磁場大於硬磁性體層103之保磁力者。
圖6(a)所示著磁裝置400之平面圖中,著磁頭420,x方向係約10mm,y方向係約9mm。並且,如圖6(b)、(c)所示,著磁頭420之軛422、423,係為了將從磁石421所放出之磁力線集中而增強磁場,在基板10側加工為錐體。
又,著磁頭420,亦可為其他尺寸,亦可加工為其他形狀。
並且,著磁頭420,藉由支撐部430使其與基板10之距離維持在距離G。並且,支撐部430,藉由圖式未表示之移動機構,在圓盤狀之基板10之半圓中,向y方向及-y方向移動。在此,著磁頭420,以距離G之間隔接近基板10之狀態時向y方向移動,對於基板10係較距離G為遠之狀態時向-y方向移動。
如以上說明,著磁裝置400,係藉由在平台410上載置基板10並使其迴轉,且該基板10上製造磁強計1,同時著磁頭420向基板10之半徑方向移動,從而划過基板10之表面。此時,著磁頭420之軛422、423之先端部,在圓周方向(x方向)產生大於硬磁性體層103之保磁力之磁場。因此,硬磁性體層103,沿著基板10之圓周方向著磁。藉此,硬磁性體層103著磁,成為薄膜磁石20。
使用上述之著磁裝置400之硬磁性體層著磁步驟(圖2(g)),亦可緊接在硬磁性體層形成步驟(圖2(b))後進行。然而,使用磁控濺射裝置300形成軟磁性體層105之情形等,有著磁後之硬磁性體層103被施加磁場之虞時,在可能施加磁場之步驟之後進行硬磁性體層著磁步驟為佳。
如前述,使用圓盤狀之磁控管陰極320,形成軟磁性體層105之情形,感測部30之感測元件31,其橫方向係朝向基板10之直徑方向。此時,薄膜磁石20,係配置為朝向感測元件31之縱方向。亦即,薄膜磁石20之兩磁極(N極與S極)之朝向方向,成為基板10之圓周方向。因此,使用以圓盤狀之磁控管陰極320作用之磁控濺射裝置300形成軟磁性體層105之情形中,使用上述之著磁裝置400可易於對於硬磁性體層103進行著磁。
即使在未使用磁控濺射裝置300形成軟磁性體層105之情形下,亦可在圓盤狀之基板10之圓周方向上構成薄膜磁石20之情形下,適用上述之著磁裝置400。
又,在基板10以矩陣狀(格子狀)配列磁強計1,且基板10仍進行著磁時,必須在收容基板10整體之空間產生用於著磁之磁場。此時之著磁裝置,係使用強力且大型磁石之大規模裝置。然而,上述之著磁裝置400,只要著磁頭420之軛422、423之間(例如約1mm)可產生大於保磁力之磁場即可。因此,其只需使用小型磁石421即可,從而可使著磁裝置400小型化。
又,圖4(b)、圖5(b),係表示未從基板10切割出個別之磁強計1之狀態(磁強計集合體)。磁強計1,在個別分割之形態以外,在此狀態下亦可出貨。此時,係在出貨目的地分割出個別磁強計1。此外,磁強計集合 體,亦可係將基板10貼附黏著片材,藉由雷射等切割手段從基板10切割(分割)個別之磁強計1後,在拉伸黏著片材以便易於取出磁強計1之狀態下亦可出貨。此時,在出貨目的地,從黏著片材取出個別之磁強計1。在此,將此等標示為磁強計集合體。又,磁強計集合體,亦可係基板10之一部分。
任一者之磁強計集合體中,個別之磁強計1,係在反映形成軟磁性體層105之磁控濺射裝置300之磁控管陰極320中磁路330之磁石331、332之配置之狀態下進行配置。並且,薄膜磁石20之兩磁極之方向,係配置為朝向與磁控濺射裝置300之磁控管陰極320中磁路330之磁石331、332之方向交叉之方向。亦即,磁強計1之薄膜磁石20亦係在反映形成軟磁性體層105之磁控濺射裝置300之磁控管陰極320中磁路330之磁石331、332之配置之狀態下進行配置。
〔第2實施形態〕
第1實施形態所適用之磁強計1,感測部30,係由一層之軟磁性體層105所構成。第2實施形態所適用之磁強計2,感測部30,係由插入反磁場抑制層而設置之兩個軟磁性體層所構成。
圖7,係說明第2實施形態所適用之磁強計2之一例之圖。圖7(a)係平面圖,圖7(b)係圖7(a)之VIIB-VIIB線之剖面圖。以下,主要說明與磁強計1相異之部分,相同之部分附有相同符號省略說明。
如圖7(b)所示,磁強計2中,磁性體層106,係具備:下層(基板10)側之下層軟磁性體層106a及反磁場抑制層106b及上層(與基板10相對)側之上層軟磁性體層106c。亦即,下層軟磁性體層106a與上層軟磁性體層106c之間,係插入反磁場抑制層106b而設置。
下層軟磁性體層106a與上層軟磁性體層106c,與磁強計1中軟磁性體層105相同,可使用構成感測元件31之Co合金。反磁場抑制層106b,可使用Ru或Ru合金。
在此,藉由將Ru或Ru合金之反磁場抑制層106b之膜厚設定在0.4nm~1.0nm或1.6nm~2.6nm之範圍,從而使下層軟磁性體層106a與上層軟磁性體層106c係反鐵磁性耦合(AFC:Antiferromagnetically Coupled)構造。亦即,反磁場被抑制,提升感測元件31之靈敏度。
又,軛40(軛40a、40b),亦係由磁性體層106所構成,惟從薄膜磁石20所放出之磁力線,只要透過感測元件31誘導即可。又,軛40(軛40a、40b),亦可係由單層之軟磁性體層所構成。
磁強計2,圖2(e)之軟磁性體層形成步驟中,取代軟磁性體層105之形成(堆積),只要將磁性體層106形成(堆積)即可。亦即,取代軟磁性體層105,只要係將下層軟磁性體層106a、反磁場抑制層106b、上層軟磁性體層106c依序連續形成(堆積)即可。此等之形成,可藉由濺射法進行。並且,下層軟磁性體層106a及上層軟磁性體層106c之形成,可藉由磁控濺射裝置300進行。其他步驟可與磁強計1相同。亦即,適用第1實施形態中說明之著磁裝置400而可使磁強計2中之薄膜磁石20著磁。
又,軛40(軛40a、40b),係單層之軟磁性體層所構成時,感測部30之磁性體層106之形成,與軛40(軛40a、40b)之軟磁性體層之形成亦可在不同之步驟進行。
〔第3實施形態〕
第1實施形態所適用之磁強計1(參照圖1(a)、(b)),感測部30之連接部 32、端子部33,係與感測元件31相同由軟磁性體層105所構成。第2實施形態所適用之磁強計2,連接部32、端子部33之部分,係由非磁性之導電體(導電體層)所構成。
圖8,係說明第3實施形態所適用之磁強計3之一例之圖。圖8(a)係平面圖,圖8(b)係圖8(a)之VIIIB-VIIIB線之剖面圖。以下,主要說明與磁強計1相異之部分,相同之部分附有相同符號省略說明。
如圖8(a)所示,磁強計3之感測部30,係具備:非磁性之導電體層107所構成之連接導電體部52取代連接部32、相同非磁性之導電體層107所構成之端子導電體部53取代端子部33。
構成連接導電體部52及端子導電體部53之非磁性之導電體層107,只要係導電性優異之材料即可,例如可使用Cu、Au、Al或此等之合金等。
圖1(a)、(b)所示之磁強計1,由於連接部32及端子部33係由軟磁性體層105所構成,故即使在連接部32及端子部33中亦會產生磁阻抗效果。惟,磁強計3,係使用非磁性之導電體層107所構成之連接導電體部52及端子導電體部53,故可僅以感測元件31之磁阻抗效果檢測磁場。因此,僅抽出欲檢測之磁場之方向之磁阻抗效果,故提升檢測靈敏度及檢測精密度。
此外,藉由使用端子導電體部53,可易於與供給感測部30電流之電線連接。
構成連接導電體部52及端子導電體部53之非磁性之導電體層107的形成(堆積),例如,可藉由使用金屬掩膜之濺射法、真空蒸鍍法等進行。亦即,在圖2(f)之感測部形成步驟之後,通過在連接導電體部52及端 子導電體部53之區域成為開口之金屬掩膜,形成(堆積)導電體層107即可。
此外,連接導電體部52及端子導電體部53,亦可藉由使用光刻膠之剝離法形成。亦即,圖2(f)之感測部形成步驟之後,在形成連接導電體部52及端子導電體部53之區域成為開口之抗蝕圖型形成後,形成(堆積)導電體層107,去除抗蝕圖型即可。
又,連接導電體部52,如圖8(a)、(b)所示,可設置為不設置連接部32而與感測元件31連接,亦可與軟磁性體層105所構成之連接部32重合設置。端子導電體部53亦相同。
此外,端子導電體部53之厚度,特別希望焊墊部較連接導電體部52為厚之情形等,連接導電體部52與端子導電體部53或端子導電體部53之焊墊部亦可在不同之步驟形成。其他步驟,可與磁強計1相同。亦即,磁強計3中薄膜磁石20之著磁,可適用第1實施形態中所說明之著磁裝置400而進行。
雖圖式省略,惟圖7(a)、(b)所示之磁強計2中,亦可使用連接導電體部52、端子導電體部53取代連接部32、端子部33,抑或,與連接部32、端子部33重合。
〔第4實施形態〕
第1實施形態所適用之磁強計1(參照圖1(a)、(b)),係使軛40a、40b與薄膜磁石20之磁極接觸,從薄膜磁石20所放出之磁力線透過感測元件31。此情形中,薄膜磁石20供給感測元件31偏置磁場。
第4實施形態所適用之磁強計4,係使薄膜磁石20之磁極磁性露出。在此,磁性露出,係指薄膜磁石20之磁極不被磁性體(軛)披覆,使從磁極放出之磁力線不會終端。亦即,構成薄膜磁石20之硬磁性體層103之磁極之側面 露出。此亦係表現出磁極開放。又,硬磁性體層103之側面,只要磁性露出即可,亦可由保護薄膜磁石20不受汙染或腐蝕等之非磁性之材料披覆。
圖9,係說明第4實施形態所適用之磁強計4之一例之圖。圖9(a)係平面圖,圖9(b)係圖9(a)之IXB-IXB線之剖面圖。以下,主要說明與磁強計1相異之部分,相同之部分附有相同符號省略說明。
如圖9(b)所示,磁強計4,薄膜磁石20之兩磁極側(圖9(b)中之左右側)中,係露出密著層101、控制層102、硬磁性體層103、絕緣層104之端面。並且,軛41a、41b(未區別時,標示為軛41)係設置在絕緣層104上。又,軛41,係與感測部30相同,由軟磁性體層105所構成。
從薄膜磁石20之N極所放出之磁力線,會暫時向磁強計4之外部出去。一部分之磁力線透過感測部30之感測元件31,再次向磁強計4之外部出去。並且,透過感測部30之感測元件31之磁力線與未透過感測元件31之磁力線一同回到S極。此時,從薄膜磁石20所放出之磁力線,會受到外部(磁強計4之外側的狀態)之影響。亦即,藉由外部之變化,透過感測元件31之磁力線(施加在感測元件31之磁場)會產生變化。因此,可藉由感測元件31計測外部之變化。
磁強計4,在圖2(a)~(h)所示之製造方法中,係刪除圖2(a)之抗蝕圖型111形成步驟、圖2(c)之抗蝕圖型111去除剝離步驟而得以製造。其他步驟,可與磁強計1相同。亦即,磁強計4中薄膜磁石20之著磁,可適用第1實施形態中所說明之著磁裝置400而進行。
又,磁強計4中,取代軟磁性體層105,亦可使用磁強計2所說明之磁性體層106(下層軟磁性體層106a、反磁場抑制層106b及上層軟磁性 體層106c)。此外,磁強計4中,亦可使用磁強計3所說明之連接導電體部52、端子導電體部53取代連接部32、端子部33,抑或,與連接部32、端子部33重合。
〔第5實施形態〕
第4實施形態所適用之磁強計4,除了薄膜磁石20之N極外,S極亦呈磁性露出之狀態。因此,從N極所放出之磁力線,暫時向外部出去之後,分出透過感測部30之感測元件31再回到S極之磁力線、及未透過感測元件31而回到S極之磁力線。透過感測元件31之磁力線越少時,感測元件31中磁場越小,阻抗亦越小。
在此,第5實施形態所適用之磁強計5,係薄膜磁石20之一側之磁極(在此為N極)磁性露出。
圖10,係說明第5實施形態所適用之磁強計5之一例之圖。圖10(a)係平面圖,圖10(b)係圖10(a)之XB-XB線之剖面圖。以下,主要說明與磁強計1相異之部分,相同之部分附有相同符號省略說明。
在此,薄膜磁石20之N極側,與磁強計4相同係在絕緣層104上設置軛41a,S極側,與磁強計1相同設置軛40b。藉此,使N極磁性露出,S極不磁性露出。
磁強計5,在圖2(a)~(h)所示之磁強計1之製造方法之圖2(a)中,可不設置左側(成為N極之側)之抗蝕圖型111而製造。其他之步驟,可與磁強計1相同。亦即,磁強計5中薄膜磁石20之著磁,可適用第1實施形態中所說明之著磁裝置400而進行。
又,磁強計5中,取代軟磁性體層105,亦可使用磁強計2所 說明之磁性體層106(下層軟磁性體層106a、反磁場抑制層106b及上層軟磁性體層106c)。此外,磁強計4中,亦可使用磁強計3所說明之連接導電體部52、端子導電體部53取代連接部32、端子部33,抑或,與連接部32、端子部33重合。
以上雖說明第1實施形態至第5實施形態,但只要在不脫離本發明之範圍內亦可進行各種組合或變形。

Claims (9)

  1. 一種磁強計之製造方法,其特徵係包含:硬磁性體層形成步驟,在圓盤狀之非磁性之基板上,形成硬磁性體層,該硬磁性體層加工後成為薄膜磁石;軟磁性體層形成步驟,與前述基板上之前述硬磁性體層積層,形成軟磁性體層,該軟磁性體層加工後成為感測磁場之感測元件;及硬磁性體層著磁步驟,使前述硬磁性體層在圓盤狀之前述基板之圓周方向著磁。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之磁強計之製造方法,其中,前述硬磁性體層著磁步驟,係使沿著前述基板之圓周方向之方向上產生大於前述硬磁性體層之保磁力之磁場之著磁部材,向直徑方向移動的同時,藉由在中心之周圍迴轉該基板而進行前述著磁。
  3. 如申請專利範圍第2項所記載之磁強計之製造方法,其中,前述著磁部材,係在前述圓周方向配置N極與S極,保持在與前述基板相隔預定之距離的狀態,並且將較前述硬磁性體層之保磁力為大之磁場,賦予至該硬磁性體層。
  4. 如申請專利範圍第1~3項中任一項所記載之磁強計之製造方法,其中,前述軟磁性體層形成步驟,係藉由磁控濺射形成前述軟磁性體層,並藉由該磁控濺射所使用之磁場,將單軸磁異方性賦予至與前述基板之圓周方向交叉之方向上。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載之磁強計之製造方法,其中,前述軟磁性體層形成步驟中之前述磁控濺射,係在與前述基板之表面對向之面內,對於該基板之中心使用非對稱構造之磁石迴轉之陰極而進行。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所記載之磁強計之製造方法,其中,係包含控制層形成步驟,在前述基板與前述硬磁性體層之間,形成將該硬磁性體層之磁異方性控制在面內方向上之控制層。
  7. 一種磁強計集合體,其特徵係具備複數之磁強計,且前述複數之磁強計個別係具備:由硬磁性體層所構成,在面內方向上著磁之薄膜磁石;及由與前述硬磁性體層積層之軟磁性體層所構成,感測磁場之感測元件;且複數之前述磁強計之個別之前述薄膜磁石,在形成有複數之該磁強計之圓盤狀之基板之圓周方向上著磁。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載之磁強計集合體,其中,前述感測元件,具備縱方向及橫方向,且該橫方向係設置在與前述薄膜磁石被著磁之方向交叉之方向。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所記載之磁強計集合體,其中,前述感測元件,係由插入Ru或Ru合金所構成之反磁場抑制層並反鐵磁性耦合之複數之軟磁性體層所構成。
TW107140654A 2017-12-05 2018-11-15 磁強計之製造方法及磁強計集合體 TWI675212B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017-233214 2017-12-05
JP2017233214A JP6498261B1 (ja) 2017-12-05 2017-12-05 磁気センサの製造方法及び磁気センサ集合体

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201925818A true TW201925818A (zh) 2019-07-01
TWI675212B TWI675212B (zh) 2019-10-21

Family

ID=66092604

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107140654A TWI675212B (zh) 2017-12-05 2018-11-15 磁強計之製造方法及磁強計集合體

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20200386830A1 (zh)
EP (1) EP3722825A1 (zh)
JP (1) JP6498261B1 (zh)
CN (1) CN111406221A (zh)
TW (1) TWI675212B (zh)
WO (1) WO2019111631A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3978556A4 (en) 2019-05-31 2023-09-20 Mitsui Chemicals Tohcello, Inc. PACKAGING FILM, PACKAGING AND METHOD FOR PRODUCING LAMINATED FILM
JP2021021657A (ja) * 2019-07-29 2021-02-18 昭和電工株式会社 磁界測定装置および磁気センサ
EP4002503B1 (en) * 2020-11-23 2024-04-17 Melexis Technologies SA Semiconductor device with integrated magnetic flux concentrator, and method for producing same
JP2022150856A (ja) * 2021-03-26 2022-10-07 昭和電工株式会社 磁気センサ

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3360519B2 (ja) * 1995-03-17 2002-12-24 株式会社豊田中央研究所 積層型磁界検出装置
JP3688942B2 (ja) * 1999-08-23 2005-08-31 アルプス電気株式会社 薄膜磁気インピーダンス効果素子の製造方法
JP2003035757A (ja) * 2001-07-19 2003-02-07 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 磁界検出装置
JP4062587B2 (ja) * 2001-12-07 2008-03-19 日立金属株式会社 成膜装置
WO2004086073A1 (ja) * 2003-03-25 2004-10-07 Fuji Electric Holdings Co., Ltd. 磁気インピーダンス素子及び電流・磁界センサ
JP4298691B2 (ja) * 2005-09-30 2009-07-22 Tdk株式会社 電流センサおよびその製造方法
US8169215B2 (en) * 2006-04-13 2012-05-01 Asahi Kasei Emd Corporation Magnetic sensor and method of manufacturing thereof
JP2008249406A (ja) 2007-03-29 2008-10-16 Fujikura Ltd 磁気インピーダンス効果素子及びその製造方法
KR101272009B1 (ko) * 2008-12-26 2013-06-05 캐논 아네르바 가부시키가이샤 스퍼터링 장치, 스퍼터링 방법 및 전자 디바이스의 제조 방법
KR101136871B1 (ko) * 2009-03-02 2012-04-20 캐논 아네르바 가부시키가이샤 기판 처리 장치, 자기 디바이스의 제조 장치 및 제조 방법
JP6053819B2 (ja) * 2012-11-26 2016-12-27 キヤノンアネルバ株式会社 磁気抵抗効果素子の製造方法
US9606190B2 (en) * 2012-12-21 2017-03-28 Allegro Microsystems, Llc Magnetic field sensor arrangements and associated methods
US10989769B2 (en) * 2013-12-27 2021-04-27 Infineon Technologies Ag Magneto-resistive structured device having spontaneously generated in-plane closed flux magnetization pattern
US20170016745A1 (en) * 2014-03-24 2017-01-19 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Magnetic sensor
EP3433624B8 (en) * 2016-03-22 2022-06-15 Hyperfine Operations, Inc. Methods and apparatus for magnetic field shimming

Also Published As

Publication number Publication date
JP6498261B1 (ja) 2019-04-10
WO2019111631A1 (ja) 2019-06-13
EP3722825A1 (en) 2020-10-14
CN111406221A (zh) 2020-07-10
JP2019102681A (ja) 2019-06-24
TWI675212B (zh) 2019-10-21
US20200386830A1 (en) 2020-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI675212B (zh) 磁強計之製造方法及磁強計集合體
CN110678768A (zh) 磁传感器及磁传感器的制造方法
US20100270143A1 (en) Substrate stage, sputtering apparatus provided with same, and film forming method
US11977135B2 (en) Magnetic sensor and magnetic sensor manufacturing method
TWI702596B (zh) 磁強計之製造方法及磁強計集合體
TW201925819A (zh) 磁強計、計測裝置及磁強計之製造方法
US20220381853A1 (en) Magnetic sensor
US11525871B2 (en) Magnetic sensor and magnetic sensor manufacturing method
US12032043B2 (en) Magnetic sensor
US20230009139A1 (en) Magnetic sensor and method for manufacturing magnetic sensor
US20240003996A1 (en) Magnetic sensor, method of manufacturing magnetic sensor, and sensitive element assembly
US20220390531A1 (en) Magnetic sensor
WO2021131402A1 (ja) 磁気センサ
JPH0832143A (ja) 磁気抵抗効果素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees