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公開番号2025118311
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024013565
出願日2024-01-31
発明の名称磁気センサ
出願人TDK株式会社
代理人インフォート弁理士法人,弁理士法人イトーシン国際特許事務所
主分類H10N 50/80 20230101AFI20250805BHJP()
要約【課題】磁気抵抗効果素子の感度の低下を抑制できるようにした磁気センサを実現する。
【解決手段】磁気センサ1は、MR素子50と、第1の方向D1から見たときにMR素子50と重なるように配置された強磁性層72と、第2の方向D2においてMR素子50の両側に配置された絶縁層32と、MR素子50、強磁性層72および絶縁層32の上に配置された反強磁性層74とを備えている。反強磁性層74は、強磁性層72に対向する反強磁性部74aと、MR素子50および絶縁層32には対向するが強磁性層72には対向しない非対向部分74bとを含んでいる。MR素子50と反強磁性層74との間には、いかなる磁性層も存在しない。
【選択図】図9
特許請求の範囲【請求項１】
積層された複数の磁性膜を含む少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と、
強磁性材料よりなり、前記複数の磁性膜の積層方向に直交する第１の方向から見たときに前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と重なるように配置された第１の強磁性層と、
絶縁材料よりなり、前記積層方向および前記第１の方向の各々に直交する第２の方向において前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の両側に配置された絶縁層と、
前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子、前記第１の強磁性層および前記絶縁層の上に配置された反強磁性層とを備え、
前記反強磁性層は、前記第１の強磁性層に対向する第１の反強磁性部と、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子および前記絶縁層には対向するが前記第１の強磁性層には対向しない非対向部分とを含み、
前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と前記反強磁性層との間には、いかなる磁性層も存在しないことを特徴とする磁気センサ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１の強磁性層と前記第１の反強磁性部は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に印加される磁界を発生する磁界発生体を構成することを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子であり、
前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子は、前記反強磁性層を介して直列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子は、前記第１の方向に沿って並んでいることを特徴とする請求項３記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子は、前記第２の方向に沿って並んでいることを特徴とする請求項３記載の磁気センサ。
【請求項６】
更に、強磁性材料よりなり、前記第１の方向において前記第１の強磁性層との間に前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を挟む位置に配置された第２の強磁性層を備え、
前記反強磁性層は、更に、前記第２の強磁性層に対向する第２の反強磁性部を含み、
前記第１の強磁性層と前記第１の反強磁性部は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に印加される第１の磁界を発生する第１の磁界発生体を構成し、
前記第２の強磁性層と前記第２の反強磁性部は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に印加される第２の磁界を発生する第２の磁界発生体を構成することを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子であり、
前記第１の磁気抵抗効果素子と前記第２の磁気抵抗効果素子は、回路構成上並列に接続されていることを特徴とする請求項６記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記反強磁性層は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に接していることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、更に、前記反強磁性層と前記複数の磁性膜との間に介在し且つ前記反強磁性層に接する非磁性金属層を含むことを特徴とする請求項８に記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記複数の磁性膜は、対象磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層を含み、
前記第１の強磁性層は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に対向する側面を有し、
前記側面は、前記自由層に対向し且つ前記積層方向に対して傾斜する傾斜部分を含み、
前記傾斜部分が前記積層方向に対してなす角度は、２０°以上９０°以下の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を印加できるように構成された磁気センサに関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、種々の用途で、磁気センサが利用されている。磁気センサとしては、基板上に設けられたスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子を用いたものが知られている。スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、対象磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを有している。
【０００３】
磁気センサには、磁気抵抗効果素子に対してバイアス磁界を印加する手段を備えたものがある。バイアス磁界は、例えば、対象磁界の強度の変化に対して磁気抵抗効果素子が線形に応答するようにするために用いられる。また、スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサでは、バイアス磁界は、対象磁界がないときに、自由層を単磁区化し、且つ自由層の磁化の方向を一定の方向に向かせるためにも用いられる。
【０００４】
バイアス磁界を発生する手段としては、反強磁性層と強磁性層を積層した磁界発生体が知られている。特許文献１，２には、磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子を挟むように配置された２つの磁界発生体とを備えた磁気センサが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－１２５０２０号公報
特開２０１６－１７６９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁気抵抗効果素子に印加されるバイアス磁界の強度を大きくするためには、磁気抵抗効果素子と磁界発生体との間隔を小さくし且つ磁界発生体を大きくすることが好ましい。例えば、磁気抵抗効果素子の周囲全体に絶縁層を形成し、磁気抵抗効果素子および絶縁層の上に、磁気抵抗効果素子の全体を覆うように磁界発生体を形成することによって、磁気抵抗効果素子に印加されるバイアス磁界の強度を大きくすることが考えられる。しかし、そうすると、磁界発生体に含まれる磁性層がシールドとして機能し、磁気抵抗効果素子の感度が低下するという問題が発生する。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁気抵抗効果素子の感度の低下を抑制できるようにした磁気センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の磁気センサは、積層された複数の磁性膜を含む少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と、強磁性材料よりなり、複数の磁性膜の積層方向に直交する第１の方向から見たときに少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と重なるように配置された第１の強磁性層と、絶縁材料よりなり、積層方向および第１の方向の各々に直交する第２の方向において少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の両側に配置された絶縁層と、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子、第１の強磁性層および絶縁層の上に配置された反強磁性層とを備えている。反強磁性層は、第１の強磁性層に対向する第１の反強磁性部と、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子および絶縁層には対向するが第１の強磁性層には対向しない非対向部分とを含んでいる。少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と反強磁性層との間には、いかなる磁性層も存在しない。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の磁気センサでは、反強磁性層が、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子、第１の強磁性層および絶縁層の上に配置されている。反強磁性層は、第１の強磁性層に対向する第１の反強磁性部と、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子および絶縁層には対向するが第１の強磁性層には対向しない非対向部分とを含んでいる。少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と反強磁性層との間には、いかなる磁性層も存在しない。これにより、本発明によれば、磁気抵抗効果素子の感度の低下を抑制することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサを含む磁気センサ装置を示す斜視図である。
本発明の第１の実施の形態における磁気センサ装置の構成を示す機能ブロック図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの回路構成を示す回路図である。
本発明の第１の実施の形態における第１の検出回路の一部を示す斜視図である。
本発明の第１の実施の形態における第１の検出回路の一部を示す平面図である。
本発明の第１の実施の形態における第２の検出回路の一部を示す平面図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの要部を示す平面図である。
本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子、磁界発生体および絶縁層を示す平面図である。
図７において９－９線で示す位置の断面の一部を示す断面図である。
図７において１０－１０線で示す位置の断面の一部を示す断面図である。
比較例の磁界発生体の形成方法を示す断面図である。
本実施の形態における磁界発生体の形成方法を示す断面図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの第１の変形例の要部を示す平面図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの第２の変形例の要部を示す平面図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの第３の変形例の要部を示す平面図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの第４の変形例の要部を示す断面図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの第５の変形例の要部を示す断面図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの第６の変形例の要部を示す断面図である。
本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの第７の変形例の要部を示す断面図である。
本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサを含む磁気センサシステムを示す斜視図である。
本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの回路構成を示す回路図である。
本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの一部を示す斜視図である。
本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの一部を示す平面図である。
本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの一部を示す側面図である。
本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの要部を示す平面図である。
図２５において２６－２６線で示す位置の断面の一部を示す断面図である。
図２５において２７－２７線で示す位置の断面の一部を示す断面図である。
本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの要部を示す平面図である。
図２８において２９－２９線で示す位置の断面の一部を示す断面図である。
図２８において３０－３０線で示す位置の断面の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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