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公開番号2025127719
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-02
出願番号2024024598
出願日2024-02-21
発明の名称磁気抵抗効果素子、磁気センサ及びカメラモジュール
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人
主分類H10N 50/10 20230101AFI20250826BHJP()
要約【課題】磁化自由層に大きなバイアス磁場を印加し、ヒステリシスを抑制する。
【解決手段】磁気抵抗効果素子1は、外部磁場によって磁化方向が回転する磁化自由層10と、第1の方向Xに磁化方向が固定された磁化固定層と、磁化自由層10と磁化固定層との間に位置する非磁性のスペーサ層と、第1の方向Xと異なる第2の方向Yにおいて磁化自由層10を挟む2つの磁石層21、22と、を有している。第1の方向X及び第2の方向Yと直交する第3の方向Zからみて、磁化自由層10は、2つの磁石層21、22のいずれかと対向する端部E1と、端部E1に接続され互いに異なる向きに延びる2つの直線状の辺S1,S2と、を有し、2つの辺S1,S2は第2の方向Yから傾斜している。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
外部磁場によって磁化方向が回転する磁化自由層と、
第１の方向に磁化方向が固定された磁化固定層と、
前記磁化自由層と前記磁化固定層との間に位置する非磁性のスペーサ層と、
前記第１の方向と異なる第２の方向において前記磁化自由層を挟む２つの磁石層と、を有し、
前記第１の方向及び前記第２の方向と直交する第３の方向からみて、前記磁化自由層は、前記２つの磁石層のいずれかと対向する端部と、前記端部に接続され互いに異なる向きに延びる２つの直線状の辺と、を有し、前記２つの辺は前記第２の方向から傾斜している、磁気抵抗効果素子。
続きを表示（約 640 文字）【請求項２】
前記２つの辺は前記端部を通り前記第２の方向と平行な軸線の両側を延びている、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記２つの辺がなす角度は２０度以上１２０度以下である、請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記２つの辺は前記軸線に関して対称形である、請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記２つの磁石層の前記第１の方向の長さは前記磁化自由層の前記第１の方向の長さより長い、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記磁化自由層は前記第２の方向に細長い、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記２つの磁石層の各々は強磁性層と反強磁性層とを有する、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
前記２つの磁石層の前記第２の方向の長さは前記第１の方向の長さより長い、請求項１に記載の磁気センサの製造方法。
【請求項９】
前記端部と対向する前記磁石層は前記２つの辺を収容する凹部を有する、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１０】
前記第３の方向からみて、前記凹部は、前記第２の方向において前記端部と対向する底部と、前記第２の方向において前記２つの辺と対向する２つの直線状の側部と、を有する、請求項９に記載の磁気抵抗効果素子。
（【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、磁気抵抗効果素子と、これを備えた磁気センサ及びカメラモジュールに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
磁気センサなどに使用される磁気抵抗効果素子は、外部磁場によって磁化方向が回転する磁化自由層と、磁化方向が固定された磁化固定層と、磁化自由層と磁化固定層との間に位置し磁気抵抗効果を有するスペーサ層と、を有している。外部磁場が印加されていない状態で磁化自由層の磁化方向を安定させるため、磁化自由層にバイアス磁場を印加する磁石層が設けられる場合がある。特許文献１には、磁化自由層を取り囲む磁石層を有する磁気抵抗効果素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１６９６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
磁化自由層が矩形形状である場合、磁化自由層の磁石層との境界付近の磁化方向は、反磁場の影響により磁化自由層の他の部分に対して傾くことが知られている。特許文献１に記載された磁化自由層は楕円形形状であり、反磁場の影響が抑えられるため出力のヒステリシスを抑えることができる。しかし、磁石層が磁化自由層を取り囲んでいるため磁束が磁化自由層をバイパスしやすく、磁化自由層にバイアス磁場が印加されにくい。
【０００５】
本開示は、磁化自由層に大きなバイアス磁場を印加することができ、ヒステリシスを抑制可能な磁気抵抗効果素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の磁気抵抗効果素子は、外部磁場によって磁化方向が回転する磁化自由層と、第１の方向に磁化方向が固定された磁化固定層と、磁化自由層と磁化固定層との間に位置する非磁性のスペーサ層と、第１の方向と異なる第２の方向において磁化自由層を挟む２つの磁石層と、を有している。第１の方向及び第２の方向と直交する第３の方向からみて、磁化自由層は、２つの磁石層のいずれかと対向する端部と、端部に接続され互いに異なる向きに延びる２つの直線状の辺と、を有し、２つの辺は第２の方向から傾斜している。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、磁化自由層に大きなバイアス磁場を印加することができ、ヒステリシスを抑制可能な磁気抵抗効果素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の第１の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の概略構成図である。
図１に示す磁化自由層と磁石層の平面図である。
比較例１のヒステリシスについて説明する図である。
比較例２のヒステリシスについて説明する図である。
磁石層と磁束の関係を示す概念図である。
ヒステリシスのシミュレーションで用いた計算モデルを示す図である。
ヒステリシスのシミュレーション結果を示すグラフである。
第１の実施形態の変形例に係る磁気抵抗効果素子の概略構成図である。
本開示の第２の実施形態に係る磁気センサの磁化自由層と磁石層の平面図である。
本開示の第３の実施形態に係る磁気センサの概略構成図である。
本開示の第４の実施形態に係るカメラモジュールの概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図面を参照して本開示の磁気抵抗効果素子、磁気センサ、カメラモジュールの実施形態について説明する。以下の説明及び図面において、第１の方向Ｘは磁気抵抗効果素子１の磁気検知方向であり、磁化固定層の磁化方向に一致する。第２の方向Ｙは２つの磁石層（以下、第１の磁石層２１、第２の磁石層２２という）が配列する方向であり、第３の方向Ｚは後述する積層体４の積層方向に一致する。第１の方向Ｘと第２の方向Ｙは基板２の素子搭載面２Ａと平行であり、第１の方向Ｘと第２の方向Ｙと第３の方向Ｚは互いに垂直である。なお、第２の方向Ｙは第１の方向Ｘと垂直でなくてもよく、第１の方向Ｘと異なる方向であればよい。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る磁気抵抗効果素子１の概略構成を示す断面図、図２は図１のＡ－Ａ線に沿った磁化自由層１０と磁石層の平面図である。図１を参照すると、磁気抵抗効果素子１は、基板２と、下部電極層３と、積層体４と、上部電極層１１と、を有している。積層体４は反強磁性層５と、外側磁化固定層６と、非磁性中間層７と、内側磁化固定層８と、スペーサ層９と、磁化自由層１０と、を有し、これらの層５～１０は上記の順で、下部電極層３から上部電極層１１に向けて第３の方向Ｚに積層されている。下部電極層３と上部電極層１１によって、積層体４には第３の方向Ｚにセンス電流が流れる。
（【００１１】以降は省略されています）

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