CN114761816A - 磁传感器及磁传感器的制造方法 - Google Patents

Abstract

磁传感器具备：多个感应元件(31)，所述多个感应元件(31)具有：具有长边方向和短边方向的软磁体层(105)及导电性比软磁体层(105)高且在长边方向上贯穿软磁体层(105)的内部的导电体层，在与长边方向交叉的方向上具有单轴磁各向异性，并通过磁阻抗效应来感应磁场；以及连接部(32)，所述连接部(32)与感应元件的导电体层连续地形成并将在短边方向上相邻的感应元件(31)串联连接。

Description

磁传感器及磁传感器的制造方法

技术领域

本发明涉及磁传感器及磁传感器的制造方法。

背景技术

作为公报记载的现有技术，存在如下磁阻抗效应元件，其具备形成在非磁性基板上的由硬磁体膜构成的薄膜磁铁、覆盖所述薄膜磁铁的上方的绝缘层以及形成在所述绝缘层上的被赋予单轴各向异性的由一个或多个长方形软磁体膜构成的感磁部(参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-249406号公报

发明内容

发明要解决的课题

在使用具有软磁体层的感应元件作为磁阻抗效应元件的磁传感器中，根据感应元件的层叠结构的不同，有时来自磁传感器的输出中的信号(Signal)与噪声(Noise)之比即SN比降低。

本发明的目的在于抑制利用磁阻抗效应的磁传感器的输出中的SN比的降低。

用于解决课题的手段

应用本发明的磁传感器具备：多个感应元件，所述多个感应元件具有：具有长边方向和短边方向的软磁体层、和导电性比该软磁体层高且在该长边方向上贯穿该软磁体层的内部的导电体层，所述多个感应元件在与该长边方向交叉的方向上具有单轴磁各向异性，并通过磁阻抗效应来感应磁场；以及连接部，所述连接部与所述感应元件的所述导电体层连续地形成，并将在所述短边方向上相邻的该感应元件串联连接。

在此，也可以是，所述感应元件的所述软磁体层中形成有磁畴，所述磁畴具有以所述导电体层为轴并朝向周向的磁化。

另外，也可以是，所述感应元件在所述导电体层与所述软磁体层之间还具备对该导电体层与该软磁体层之间的元素的扩散进行抑制的扩散抑制层。

另外，也可以是，所述连接部包含与所述感应元件的所述导电体层连续的连接导电体层和与该感应元件的所述扩散抑制层连续的连接扩散抑制层。

另外，也可以是，所述感应元件的所述扩散抑制层设置于以所述长边方向为轴的所述导电体层的外周。

并且，从其他观点理解，应用本发明的磁传感器的制造方法中，使用软磁体形成多个具有长边方向和短边方向的长条状的第一软磁体部，使用导电性比所述软磁体高的材料，在各个所述第一软磁体部上同时形成在所述长边方向上延伸的多个导电体部和将相邻的该导电体部连接的连接部，使用所述软磁体以覆盖所述导电体部的方式在各个所述第一软磁体部上形成第二软磁体部。

在此，也可以是，通过连续地形成导电性比所述软磁体高的导电体层和对该导电体层与该软磁体之间的元素的扩散进行抑制的扩散抑制层，从而形成所述导电体部及所述连接部。

发明的效果

根据本发明，能够抑制利用磁阻抗效应的磁传感器的输出中的SN比的降低。

附图说明

图1的(a)～(b)是说明应用本实施方式的磁传感器的一例的图。

图2的(a)～(b)是说明应用本实施方式的感应部的结构的图。

图3的(a)～(b)是说明应用本实施方式的感应部的结构的图。

图4是说明在磁传感器的感应部中的感应元件的长边方向上施加的磁场与感应部的阻抗之间关系的图。

图5是示出以往的感应元件的结构的一例的图，是感应元件的立体图。

图6的(a)～(d)是用于说明在以往的磁传感器中施加于感应元件的磁场H的强度与感应元件中的磁畴的变化之间关系的图。

图7是用于说明在感应元件上施加的磁场的强度与感应元件中的磁化的强度之间关系的图。

图8的(a)～(c)是示出磁传感器的制造方法的一例的图。

图9的(d)～(f)是示出磁传感器的制造方法的一例的图。

图10的(a)～(b)是说明应用其他形态的导电体部及连接部的结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

图1的(a)～(b)是说明应用本实施方式的磁传感器1的一例的图。图1的(a)是磁传感器1的俯视图，图1的(b)是图1的(a)中的IB-IB线处的剖视图。

如图1的(b)所示，应用本实施方式的磁传感器1具备设置在非磁性的基板10上的由硬磁体(硬磁体层103)构成的薄膜磁铁20、和与薄膜磁铁20相对地层叠并包含软磁体(软磁体层105)而构成的感应部30，所述感应部30感应磁场。

后面详细说明磁传感器1的剖视结构。

在此，硬磁体是指当由外部磁场磁化时，即使去除外部磁场也保持磁化的状态的所谓矫顽力大的材料。另一方面，软磁体是指虽然容易由外部磁场磁化，但当去除外部磁场时会迅速地恢复为没有磁化或磁化较小的状态的所谓矫顽力小的材料。

需要说明的是，在本说明书中，将构成磁传感器1的要素(薄膜磁铁20等)用两位数表示，将被加工成要素的层(硬磁体层103等)用100系列的数字表示。而且，对于要素的数字，有时将被加工成要素的层的编号记载在()内。例如薄膜磁铁20的情况下，记载为薄膜磁铁20(硬磁体层103)。图中，记载为20(103)。其他情况也是同样的。

利用图1的(a)说明磁传感器1的俯视结构。作为一例，磁传感器1具有四边形的平面形状。在此，说明形成在磁传感器1的最上部的感应部30及磁轭40。

感应部30具备：多个感应元件31、将相邻的感应元件31串联连接成曲折状的连接部32以及连接用于供给电流的电线的端子部33。在图1的(a)所示的磁传感器1的感应部30中，以长边方向并排的方式配置四个感应元件31。该感应元件31是磁阻抗效应元件。将在后面说明详细情况，本实施方式的感应元件31具有软磁体层105和在长边方向上贯穿软磁体层105内部的导电体部106。

感应元件31例如长边方向上的长度为1mm～2mm，短边方向上的宽度为50μm～150μm。另外，相邻的感应元件31彼此的间隔为50μm～150μm。需要说明的是，优选的是，感应元件31的短边方向上的宽度比相邻的感应元件31彼此的间隔小。

连接部32设置于相邻的感应元件31的端部间，将相邻的感应元件31串联连接成曲折状。在图1的(a)所示的磁传感器1中，由于四个感应元件31并排地配置，所以连接部32有三个。连接部32的数量根据感应元件31的数量而不同。例如，如果感应元件31为三个，则连接部32为两个。需要说明的是，根据利用电压施加部3向感应部30施加的脉冲电压的大小等设定连接部32的宽度即可。例如，连接部32的宽度可以与感应元件31相同。将在后面说明详细情况，本实施方式的连接部32与感应元件31的导电体部106连续地构成。

端子部33分别设置于没有用连接部32连接的感应元件31的端部(两个)。端子部33为可连接电线的大小即可。需要说明的是，由于本实施方式的感应部30的感应元件31为四个，所以在图1的(a)中两个端子部33设置在左侧。在感应元件31的数量为奇数的情况下，可以将两个端子部33分为左右地进行设置。

并且，磁传感器1具备与感应元件31的长边方向上的端部相对地设置的磁轭40。在此，具备与感应元件31的长边方向的两端部相对地分别设置的2个磁轭40a、40b。需要说明的是，在不将磁轭40a、40b分别区分开的情况下，记载为磁轭40。磁轭40将磁力线诱导至感应元件31的长边方向的端部。因此，磁轭40由磁力线容易透过的软磁体(软磁体层105)构成。需要说明的是，磁力线在感应元件31的长边方向上充分透过的情况下，也可以不具备磁轭40。

根据以上说明，磁传感器1的大小在平面形状下为数mm见方。需要说明的是，磁传感器1的大小也可以为其他值。

接着，利用图1的(b)说明磁传感器1的剖视结构。磁传感器1是在非磁性的基板10上依次配置(层叠)密合层101、控制层102、硬磁体层103(薄膜磁铁20)、电介质层104、包含软磁体层105的感应部30及磁轭40而构成的。

基板10为由非磁体形成的基板，例如可列举玻璃、蓝宝石这样的氧化物基板、硅等半导体基板或者铝、不锈钢、实施了镍磷镀覆的金属等金属基板等。

密合层101是用于提高控制层102与基板10的密合性的层。作为密合层101，使用包含Cr或Ni的合金为宜。作为包含Cr或Ni的合金，可列举CrTi、CrTa、NiTa等。密合层101的厚度例如为5nm～50nm。需要说明的是，如果控制层102相对于基板10的密合性没有问题，则不需要设置密合层101。需要说明的是，在本说明书中，未示出包含Cr或Ni的合金的组成比。在下文中也同样。

控制层102为以使由硬磁体层103构成的薄膜磁铁20的磁各向异性容易在膜的面内方向上呈现的方式进行控制的层。作为控制层102，使用Cr、Mo或W或者包含它们的合金(以下，记载为构成控制层102的包含Cr等的合金。)为宜。作为构成控制层102的包含Cr等的合金，可列举CrTi、CrMo、CrV、CrW等。控制层102的厚度例如为10nm～300nm。

构成薄膜磁铁20的硬磁体层103使用以Co为主成分且包含Cr或Pt中的任意一方或双方的合金(以下，记载为构成薄膜磁铁20的Co合金。)为宜。作为构成薄膜磁铁20的Co合金，可列举CoCrPt、CoCrTa、CoNiCr、CoCrPtB等。需要说明的是，也可以包含Fe。硬磁体层103的厚度例如为1μm～3μm。

构成控制层102的包含Cr等的合金具有bcc(body-centered cubic(体心立方晶格))结构。因此，构成薄膜磁铁20的硬磁体(硬磁体层103)宜为容易在由bcc结构的包含Cr等的合金构成的控制层102上进行晶体生长的hcp(hexagonal close-packed(六方最密堆积))结构。若使hcp结构的硬磁体层103在bcc结构上进行晶体生长，则容易以hcp结构的c轴朝向面内的方式进行取向。因此，由硬磁体层103构成的薄膜磁铁20容易在面内方向上具有磁各向异性。需要说明的是，硬磁体层103是由晶体取向不同的集合形成的多晶，各晶体在面内方向上具有磁各向异性。该磁各向异性来源于晶体磁各向异性。

需要说明的是，为了促进构成控制层102的包含Cr等的合金及构成薄膜磁铁20的Co合金的晶体生长，将基板10加热至100℃～600℃为宜。通过该加热，构成控制层102的包含Cr等的合金容易进行晶体生长，容易以具有hcp结构的硬磁体层103在面内具有易磁化轴的方式进行晶体取向。即，容易对硬磁体层103的面内赋予磁各向异性。

电介质层104由非磁性的电介质构成，使薄膜磁铁20与感应部30之间电绝缘。作为构成电介质层104的电介质，可举出SiO₂、Al₂O₃、TiO₂等氧化物、或Si₃N₄、AlN等氮化物等。另外，电介质层104的厚度例如为0.1μm～30μm。

感应部30的感应元件31由软磁体层105及导电体部106构成，所述导电体部106包含导电体层106a和扩散抑制层106b。另外，感应部30的连接部32由导电体层106a和扩散抑制层106b构成，该导电体层106a和扩散抑制层106b与感应元件31的导电体部106连续。

以下，说明感应部30的感应元件31及连接部32的结构。

图2的(a)～(b)及图3的(a)～(b)是说明应用本实施方式的感应部30的结构的图。图2的(a)是图1的(a)中的IIA-IIA线处的剖视图，是感应元件31的剖视图。另外，图2的(b)是图1的(a)中的IIB-IIB线处的剖视图，是连接部32的剖视图。另外，图3的(a)是感应元件31的立体图，图3的(b)是从IIIB方向观察图3的(a)得到的图。需要说明的是，在图3的(a)～(b)中，一并示出形成在感应元件31的软磁体层105上的磁畴结构。

如图1的(b)、图2的(a)及图3的(a)所示，本实施方式中的各个感应元件31的软磁体层105形成为沿着长边方向延伸的长条状，并且导电体部106在长边方向上贯穿软磁体层105的内部。换句话说，在以沿着长边方向延伸的导电体部106的长边方向为轴的外周面上设置有软磁体层105。

各个感应元件31的软磁体层105在以单体观察的情况下，具有以长边方向为轴的四方筒状的形状。

另外，如图2的(a)及图3的(a)所示，各个感应元件31的导电体部106在导电体层106a的上下层叠有扩散抑制层106b。换句话说，导电体部106是依次层叠扩散抑制层106b、导电体层106a、扩散抑制层106b而构成的。顺便提一句，导电体部106的扩散抑制层106b层叠于导电体层106a与软磁体层105之间。

作为软磁体层105，使用在以Co为主成分的合金中添加高熔点金属Nb、Ta、W等而成的非晶合金(以下，记载为构成软磁体层105的Co合金。)为宜。作为构成软磁体层105的Co合金，可列举CoNbZr、CoFeTa、CoWZr等。

作为软磁体层105的厚度，例如能够设为以下的范围。即，能够将从软磁体层105的下表面(软磁体层105与电介质层104的界面)到导电体部106的下表面的厚度以及从导电体部106的上表面到软磁体层105的上表面的厚度分别设为250nm以上且750nm以下的范围。优选的是，对于软磁体层105而言，从软磁体层105的下表面到导电体部106的下表面的厚度与从导电体部106的上表面到软磁体层105的上表面的厚度相互相等。

作为导电体部106的导电体层106a，优选使用导电性比软磁体层105高的金属，更优选使用导电性高且非磁性的金属。具体而言，作为导电体层106a，使用银、铝、铜、铂、金等金属为宜。本实施方式的感应元件31通过具有导电体层106a从而电阻变小。

作为导电体层106a的厚度，例如能够设为50nm以上且750nm以下的范围，优选小于上述软磁体层105的厚度。

导电体部106的扩散抑制层106b具有对构成导电体层106a的金属向软磁体层105的扩散进行抑制的作用(扩散抑制作用)、以及对在磁传感器1的制造工序等中导电体层106a的氧化进行抑制的作用(氧化抑制作用)。作为扩散抑制层106b，能够使用与构成导电体层106a的金属相比难以与构成软磁体层105的Co合金包含的Co混合的元素、或与构成导电体层106a的金属相比在空气中难以变质的元素。关于构成扩散抑制层106b的材料，作为难以与Co混合的元素，具体而言可列举铜、钼、金、碳等，作为在空气中难以变质的元素，具体而言可列举金、铂、铷、铑、铼、钯、铌等贵金属。

作为扩散抑制层106b的厚度，例如能够设为1nm以上且50nm以下的范围。在扩散抑制层106b的厚度小于1nm的情况下，扩散抑制层106b的扩散抑制作用及氧化抑制作用有可能不充分。另外，在扩散抑制层106b的厚度超过50nm的情况下，有可能利用导电体部106降低感应元件31的电阻的作用变得不充分或者感应元件31大型化。

另外，关于导电体部106的短边方向上的宽度，只要小于软磁体层105的短边方向上的宽度(即感应元件31的短边方向上的宽度)，则不特别限定，例如能够设为10μm～100μm左右。

而且，感应元件31在与长边方向交叉的方向例如与长边方向正交的短边方向(即感应元件31的宽度方向)上被赋予单轴磁各向异性。需要说明的是，与长边方向交叉的方向相对于长边方向具有超过45°的角度即可。

连接部32由导电体层106a及扩散抑制层106b构成，所述导电体层106a及扩散抑制层106b与导电体部106连续。如图2的(b)所示，各个连接部32的扩散抑制层106b、导电体层106a、扩散抑制层106b按该顺序层叠。另外，虽然省略图示，端子部33也由与连接部32连续的导电体层106a及扩散抑制层106b构成。需要说明的是，导电体层106a中的构成连接部32的部分对应于连接导电体层，扩散抑制层106b中的构成连接部32的部分对应于连接扩散抑制层。

而且，通过连接部32及端子部33具有扩散抑制层106b，从而抑制导电体层106a的氧化。

在本实施方式的磁传感器1中，连接部32、端子部33及感应元件31的导电体部106利用具有导电性的导电体层106a和扩散抑制层106b一体地构成。由此，在磁传感器1中，能够使电流从一方的端子部33经由多个感应元件31及连接部32向另一方的端子部33流动。

返回图1的(a)、(b)，将密合层101、控制层102、硬磁体层103及电介质层104加工成平面形状为四边形(参照图1)。而且，在露出的侧面中的相对的两个侧面，薄膜磁铁20成为N极(图1的(b)中的(N))及S极(图1的(b)中的(S))。需要说明的是，将薄膜磁铁20的N极和S极连结的线朝向感应部30的感应元件31的长边方向。在此，朝向长边方向是指将N极和S极连结的线与长边方向形成的角度小于45°。需要说明的是，将N极和S极连结的线与长边方向形成的角度越小越好。

在磁传感器1中，从薄膜磁铁20的N极出来的磁力线先向磁传感器1的外部发出。然后，一部分磁力线介由磁轭40a透过感应元件31，并介由磁轭40b而再次向外部发出。然后，透过了感应元件31的磁力线与未透过感应元件31的磁力线一同返回至薄膜磁铁20的S极。即，薄膜磁铁20在感应元件31的长边方向上施加磁场(后述的偏置磁场Hb)。

需要说明的是，将薄膜磁铁20的N极和S极合并记载为两磁极，在不将N极与S极区分开的情况下，记载为磁极。

需要说明的是，如图1的(a)所示，磁轭40(磁轭40a、40b)以从基板10的表面侧观察的形状随着接近感应部30而变窄的方式构成。这是为了使磁场集中(使磁感线汇集)于感应部30。即，增强感应部30中的磁场从而实现灵敏度的进一步提高。需要说明的是，也可以不减小磁轭40(磁轭40a、40b)的与感应部30相对的部分的宽度。

在此，磁轭40(磁轭40a、40b)与感应部30的间隔例如为1μm～100μm即可。

(磁传感器1的作用)

接着，说明磁传感器1的作用。图4是说明在磁传感器1的感应部30中的感应元件31的长边方向上施加的磁场与感应部30的阻抗之间关系的图。在图4中，横轴为磁场H，纵轴为阻抗Z。使高频电流在两个端子部33间流动并测定感应部30的阻抗Z。

如图4所示，感应部30的阻抗Z随着在感应元件31的长边方向上施加的磁场H变大而变大。在施加的磁场H小于感应元件31的各向异性磁场Hk的范围内，使用阻抗Z的变化量ΔZ相对于磁场H的变化量ΔH陡峭的部分(ΔZ/ΔH大)时，能够将磁场H的微弱变化作为阻抗Z的变化量ΔZ的形式提取出来。图4中，将ΔZ/ΔH大的磁场H的中心表示为磁场Hb。即，能够高精度地测定磁场Hb的附近(图4中箭头所示的范围)的磁场H的变化量(ΔH)。磁场Hb有时被称为偏置磁场。

(在以往的磁传感器中会产生的课题)

然而，在具备感应元件31作为磁阻抗效应元件的以往的磁传感器中，为了使感应元件31的电阻降低并使磁传感器的灵敏度提高，有时在感应元件31中设置导电性比软磁体层105高的导电体层106a。图5是示出以往的感应元件31的结构的一例的图，是感应元件31的立体图。需要说明的是，在图5中，一并示出形成在感应元件31的软磁体层105上的磁畴结构。

图5所示的以往的感应元件31在两层软磁体层105之间层叠有一层导电体层106a。

这样，在以往的感应元件31中，能够通过设置导电体层106a从而使电阻降低。然而，在具有图5所示的以往的感应元件31的以往的磁传感器中，有时来自磁传感器的输出中的信号(Signal)与噪声(Noise)之比即SN比会降低。推测这是因为，如图5所示，在软磁体层105的面内形成磁化方向呈环状的闭合磁畴(在后文中对详情进行说明。)，在磁场Hb的附近，构成闭合磁畴的磁壁随着磁场H的变化而移动。

以下，具体地说明由于在感应元件31中形成的闭合磁畴而磁传感器的SN比降低的现象。

图6的(a)～(d)为用于对以往的磁传感器中施加于感应元件31的磁场H的强度与感应元件31中的磁畴的变化之间关系进行说明的图。需要说明的是，此处，在磁场H为0的初始状态下，已经在感应元件31的短边方向上赋予了单轴磁各向异性。

图6的(a)示出了在磁场H接近0的非常弱的状态(称为“初始磁导率范围”，详情后述)下的、感应元件31的磁畴结构的一个例子。图6的(b)示出了在使磁场H比图6的(a)所示的状态更强的状态(称为“不可逆磁壁移动范围”，详情后述)下的、感应元件31的磁畴结构的一个例子。图6的(c)示出了在使磁场H比图6的(b)所示的状态更强的状态(称为“旋转磁化范围”，详情后述)下的、感应元件31的磁畴结构的一个例子。图6的(d)示出了在使磁场H比图6的(c)所示的状态更强的状态(称为“饱和”，详情后述)下的、感应元件31的磁畴结构的一个例子。

图7是用于说明在感应元件31上施加的磁场的强度与感应元件31中的磁化的强度之间关系的图。在图7中，横轴为磁场H(Oe)，纵轴为磁化M(a.u.)。需要说明的是，在图7中也示出这些磁场H及磁化M与上述“初始磁导率范围”、“不可逆畴壁移动范围”、“旋转磁化范围”及“饱和”的关系。

将从外部施加于感应元件31的磁场H从0直至达到磁壁移动磁场Hw(详情后述)为止的范围称为“初始磁导率范围”。

在初始磁导率范围内，在感应元件31中形成有各磁化M的方向不同的多个磁畴。更具体地进行说明时，感应元件31具有磁化M的方向朝向易磁化轴方向(短边方向)的第1磁畴D1及第2磁畴D2、和磁化M的方向朝向难磁化轴方向(长边方向)的第3磁畴D3及第4磁畴D4。此时，第1磁畴D1及第2磁畴D2彼此为反向，第3磁畴D3及第4磁畴D4也彼此为反向。而且，这4个磁畴在图中沿顺时针方向以成为“第1磁畴D1”→“第3磁畴D3”→“第2磁畴D2”→“第4磁畴D4”→“第1磁畴D1”的方式循环配置。其结果是，这4个磁畴作为整体来看时，形成了磁化M的方向呈环状的闭合磁畴。

另外，从宏观上来看，感应元件31中，多个闭合磁畴沿长边方向排列配置。而且，各闭合磁畴中，基于上述易磁化轴与难磁化轴的关系，沿着易磁化轴的第1磁畴D1及第2磁畴D2的各面积大于沿着难磁化轴的第3磁畴D3及第4磁畴D4的各面积。

而且，在初始磁导率范围内，相对于磁场H的变化，构成各闭合磁畴的各磁畴维持为原来的状态。换言之，在磁场H处于0～磁壁移动磁场Hw的情况下，即使磁场H增加，图6的(a)所示的磁畴结构也保持不变。

将从外部施加于感应元件31的磁场H从磁壁移动磁场Hw直至达到磁化旋转磁场Hr(详情后述)为止的范围称为“不可逆磁壁移动范围”。

若磁场H超过基于构成感应元件31的软磁体层105的特性(材料、结构、尺寸等)而确定的磁壁移动磁场Hw，则在各闭合磁畴中产生磁壁移动(即，存在于相邻的磁畴彼此之间的磁壁的位置随着磁场H的作用而移动)。此时，在各闭合磁畴中，在第4磁畴D4(其磁化M的方向与磁场H相同)与第1、第2磁畴D1、D2(其与第4磁畴D4相邻)之间存在的磁壁向使第4磁畴D4的面积增加的一侧移动。另外，在第3磁畴D3(其磁化M的方向与磁场H相反)与第1、第2磁畴D1、D2(其与第3磁畴D3相邻)之间存在的磁壁向使第3磁畴D3的面积减少的一侧移动。其结果是，第4磁畴D4的面积较之图6的(a)所示的初始磁导率范围时增加，剩余的第1磁畴D1～第3磁畴D3的各面积较之初始磁导率范围时减少。

另外，不可逆磁壁移动范围内的磁壁移动随着磁场H的增加而不连续地产生。其结果是，如图7中放大主要部分而示出的那样，感应元件31整体的磁化M相对于磁场H的变化不是直线状或曲线状，而是阶梯状(锯齿状)。需要说明的是，这样的磁场H与磁化M的关系被称为巴克豪森效应。

而且，在不可逆磁壁移动范围内，构成各闭合磁畴的各磁畴的面积比相对于磁场H的变化而逐渐变化的状态持续。更具体地进行说明时，在磁场H处于磁壁移动磁场Hw～磁化旋转磁场Hr的情况下，随着磁场H的增加，第4磁畴D4的面积逐渐增加，第1磁畴D1～第3磁畴D3的各面积逐渐减少。

将从外部施加的磁场H从磁化旋转磁场Hr直至达到各向异性磁场Hk为止的范围称为“旋转磁化范围”。

若磁场H超过基于构成感应元件31的软磁体层105的特性(材料、结构、尺寸等)而确定的磁化旋转磁场Hr，则在各闭合磁畴中，在存在于相邻的磁畴彼此之间的磁壁的位置大致固定的状态下，在磁化M的方向与磁场H的方向不同的第1～第3磁畴D1～D3各自中，产生磁化旋转(即，以磁化M的方向朝向与磁场H的方向相同的一侧的方式逐渐旋转)。此时，第4磁畴D4自身的磁化方向已经与磁场H的方向一致，因此维持原来的状态。

而且，在旋转磁化范围内，构成各闭合磁畴的各磁畴的面积比相对于磁场H的变化几乎不变，另一方面，第1～第3磁畴D1～D3的磁化M的方向逐渐变化的状态持续。更具体地进行说明时，在磁场H处于磁化旋转磁场Hr～各向异性磁场Hk的情况下，随着磁场H的增加，尽管第4磁畴D4的磁化M的方向不变，但其他的第1～第3磁畴D1～D3的各磁化M的方向朝向与磁场H的方向一致的一侧逐渐旋转。

其中，在旋转磁化范围内，第1～第3磁畴D1～D3中的各磁化M的方向的旋转连续地产生。因此，在旋转磁化范围内，感应元件31整体的磁化M相对于磁场H的变化如图7所示那样为曲线状。而且，在旋转磁化范围内，相对于磁场H的增加而言的感应元件31整体的磁化M的增加随着磁场H的增加而变缓，在成为最大值的各向异性磁场Hk的附近变得大致平坦。

将从外部施加的磁场H超过各向异性磁场Hk的区域称为“饱和”。

若磁场H超过上述各向异性磁场Hk，则各闭合磁畴中的磁化M的方向与磁场H的方向即第4磁畴D4中的磁化M的方向一致。作为其结果，存在于相邻的磁畴彼此之间的磁壁消失，使得感应元件31由1个磁畴(单磁畴)形成。

另外，在饱和时，伴随着磁畴结构从具备多个闭合磁畴的结构向具备单磁畴的结构变化，感应元件31整体的磁化M相对于磁场H的变化不发生变化，成为大致恒定的值。

通常，在磁传感器中，设定相对于磁场H的变化量ΔH而言的阻抗Z的变化量ΔZ大的区域。该区域相当于不可逆磁壁移动范围。而且，在不可逆磁壁移动范围内，在感应元件31的软磁体层105中形成有闭合磁畴时，产生构成闭合磁畴的磁壁伴随着磁场H的变化以阶梯状不连续地移动的巴克豪森效应。推测该感应元件31中的磁壁的不连续移动成为噪声，从磁传感器得到的输出中的SN比降低。

因此，为了降低与磁壁的不连续移动相伴的噪声、抑制从磁传感器得到的输出中的SN比的降低，优选使得在感应元件31中不形成闭合磁畴。

(本实施方式的感应元件31的磁畴结构)

与此相对，在本实施方式的磁传感器1中，如上所述，感应元件31具有导电体部106在长边方向上贯穿软磁体层105的内部的结构。由此，难以在感应元件31中形成闭合磁畴。

以下，说明在图3的(a)～(b)中示出的本实施方式的感应元件31的磁畴结构。

如图3的(a)所示，在本实施方式的感应元件31中，在四方筒状的软磁体层105中，形成有在长边方向上排列且分别包围导电体层106a的外周的多个磁畴Da、Db。顺便提一句，在软磁体层105中，在长边方向上交替排列地形成有磁化M的方向相互不同的多个磁畴Da和多个磁畴Db。

在各个磁畴Da、Db中，磁化M朝向以长边方向为轴的周向。更具体而言，从图3的(a)中的箭头A方向观察的情况下，在磁畴Da中，磁化M朝向顺时针方向。另外，在与磁畴Da相邻的磁畴Db中，磁化M朝向逆时针方向。

而且，在本实施方式的软磁体层105中，不是如闭合磁畴那样在整体上观察多个磁畴(第1～第4磁畴D1～D4，参照图6的(a)等)的情况下磁化M的方向呈环状，而是在各个磁畴Da、Db中，磁化M的方向呈环状。

由此，在本实施方式的感应元件31中，与软磁体层105具有闭合磁畴的情况相比，在软磁体层105中形成的畴壁变少。结果，能够抑制伴随着畴壁的不连续移动的噪声，并抑制从磁传感器1得到的输出中的SN比的降低。

(关于磁传感器1的制造方法)

接着，说明磁传感器1的制造方法的一例。图8的(a)～(c)及图9的(d)～(f)是示出磁传感器1的制造方法的一例的图。需要说明的是，图8的(a)～(c)及图9的(d)～(f)是代表性工序，按图8的(a)～(c)、图9的(d)～(f)的顺序推进。另外，图8的(a)～(c)及图9的(d)～(f)对应于图1的(b)所示的剖视图。

如上所述，基板10为由非磁性材料构成的基板，例如是玻璃、蓝宝石这样的氧化物基板、硅等半导体基板或者铝、不锈钢、实施了镍磷镀覆等的金属等金属基板。可以使用研磨机等在基板10上设置例如曲率半径Ra为0.1nm～100nm的条纹状的槽或条纹状的凹凸。需要说明的是，对于该条纹状的槽或条纹状的凹凸的条纹的方向而言，沿着将由硬磁体层103构成的薄膜磁铁20的N极与S极连结的方向设置为宜。通过这样的方式，可沿槽的方向促进硬磁体层103中的晶体生长。因此，由硬磁体层103构成的薄膜磁铁20的易磁化轴更容易朝向槽方向(将薄膜磁铁20的N极与S极连结的方向)。即，使薄膜磁铁20的充磁更容易。

在此，作为一例，基板10设为直径约95mm且厚度约0.5mm的玻璃并进行说明。在磁传感器1的平面形状为数mm见方的情况下，在基板10上一并制造多个磁传感器1，之后分割(切断)为各个磁传感器1。

将基板10清洗后，如图8的(a)所示，在基板10的一个面(以下，记载为表面。)上将密合层101、控制层102、硬磁体层103及电介质层104依次成膜(堆积)而形成层叠体。

首先，将作为包含Cr或Ni的合金的密合层101、作为包含Cr等的合金的控制层102、及作为构成薄膜磁铁20的Co合金的硬磁体层103依次连续地成膜(堆积)。该成膜可通过溅射法等来进行。以依次与由各材料形成的多个靶相面对的方式使基板10移动，由此在基板10上依次层叠密合层101、控制层102及硬磁体层103。如前文所述，在控制层102及硬磁体层103的形成中，为了促进晶体生长，将基板10加热至例如100℃～600℃为宜。

需要说明的是，在密合层101的成膜中，可以进行基板10的加热，也可以不进行基板10的加热。为了将吸附于基板10表面的水分等除去，可以在将密合层101成膜前对基板10进行加热。

接下来，将作为SiO₂、Al₂O₃、TiO₂等氧化物、或Si₃N₄、AlN等氮化物等的电介质层104成膜(堆积)。电介质层104的成膜可通过等离子体CVD法、反应性溅射法等来进行。

然后，通过已知的光刻技术形成基于光致抗蚀剂的图案(抗蚀剂图案)，所述图案以待形成感应部30的感应元件31的部分为开口。

接着，如图8的(b)所示，将构成感应元件31的软磁体层105的Co合金成膜(堆积)。软磁体层105的成膜例如可使用溅射法进行。

其后，除去抗蚀剂图案，并且除去(剥离)抗蚀剂图案上的软磁体层105。由此，在电介质层104上，形成作为第一软磁体部的一例的软磁体层105。

接着，通过已知的光刻技术形成基于光致抗蚀剂的图案(抗蚀剂图案)，所述图案以待形成感应部30的感应元件31、连接部32及端子部33的部分为开口。需要说明的是，在本实施方式中，在抗蚀剂图案中使待形成感应元件31的部分的开口的短边方向上的宽度小于在图8的(b)中形成的软磁体层105的短边方向上的宽度。

接着，将导电体层106a及扩散抑制层106b成膜(堆积)，如图8的(c)所示，形成感应元件31的导电体部106、连接部32及端子部33。

具体而言，首先，如图8的(c-1)所示，成膜扩散抑制层106b。

接着，如图8的(c-2)所示，在扩散抑制层106b上成膜导电体层106a。在此，构成导电体层106a的银、铝等金属具有容易在构成软磁体层105的Co合金中扩散的性质。与此相对，在本实施方式中，在成膜导电体层106a前，在图8的(b)所示的软磁体层105上成膜扩散抑制层106b。由此，如图8的(c-2)所示，可防止导电体层106a直接层叠在软磁体层105上，并抑制构成导电体层106a的金属向软磁体层105的扩散。

接着，如图8的(c-3)所示，在导电体层106a上成膜扩散抑制层106b。

图8的(c-1)～(c-3)所示的导电体层106a及扩散抑制层106b的成膜例如可使用溅射法进行。另外，在使用溅射法进行导电体层106a及扩散抑制层106b的成膜的情况下，优选的是，图8的(c-2)所示的导电体层106a的成膜和图8的(c-3)所示的扩散抑制层106b的成膜连续地进行而不从溅射装置取出基板10。构成导电体层106a的金属有容易在空气中氧化的倾向。与此相对，通过在成膜导电体层106a后连续地在导电体层106a上成膜扩散抑制层106b，从而可防止在导电体层106a的上表面露出的状态下暴露在空气中，并抑制导电体层106a的氧化。

其后，通过除去抗蚀剂图案，并且除去抗蚀剂图案上的导电体层106a及扩散抑制层106b，从而如图8的(c)所示，形成感应元件31的导电体部106、连接部32及端子部33(参照图1的(a))。

接着，通过已知的光刻技术形成基于光致抗蚀剂的图案(抗蚀剂图案)，所述图案以待形成感应部30的感应元件31的部分为开口。在此，在抗蚀剂图案中使待形成感应元件31的部分的开口的短边方向上的宽度等于在图8的(b)中形成的软磁体层105的短边方向上的宽度。

接着，如图9的(a)所示，将构成感应元件31的软磁体层105的Co合金成膜(堆积)。具体而言，以覆盖在图8的(c)中形成的导电体部106的侧面及上表面的方式成膜软磁体层105。软磁体层105的成膜例如可使用溅射法进行。

在此，在导电体部106中，如上所述，在导电体层106a的上表面成膜有扩散抑制层106b。由此，即使在图9的(a)中在导电体部106的上表面上成膜了软磁体层105的情况下，也能抑制构成导电体层106a的金属向软磁体层105的扩散。

其后，除去抗蚀剂图案，并且除去(剥离)抗蚀剂图案上的软磁体层105。由此，形成了如下的感应元件31：形成有作为第二软磁体部的一例的软磁体层105，并且导电体部106在长边方向上贯穿软磁体层105的内部。

接着，通过已知的光刻技术形成基于光致抗蚀剂的抗蚀剂图案，所述抗蚀剂图案以待形成磁轭40的部分为开口。

然后，将构成软磁体层105的Co合金成膜(堆积)。

其后，除去抗蚀剂图案，并且除去(剥离)抗蚀剂图案上的软磁体层105。由此，如图9的(e)所示，形成基于软磁体层105的磁轭40。

其后，沿着感应部30的感应元件31(参照图1的(a))的宽度方向(短边方向)，向构成感应元件31的软磁体层105赋予单轴磁各向异性。向该软磁体层105的单轴磁各向异性的赋予例如可通过3kG(0.3T)的旋转磁场中的400℃下的热处理(旋转磁场中热处理)和随后的3kG(0.3T)的静磁场中的400℃下的热处理(静磁场中热处理)进行。此时，也可向构成磁轭40的软磁体层105赋予同样的单轴磁各向异性。但是，磁轭40只要能发挥作为磁路的作用即可，也可以不赋予单轴磁各向异性。

接着，如图9的(f)所示，对构成薄膜磁铁20的硬磁体层103充磁。对硬磁体层103的充磁可通过下述方式进行：在静磁场中或脉冲状的磁场中，施加比硬磁体层103的矫顽力大的磁场，直至硬磁体层103的磁化饱和。

其后，将在基板10上形成的多个磁传感器1分割(切断)为各个磁传感器1。即，如图1的(a)的俯视图所示，以平面形状成为四边形的方式将基板10、密合层101、控制层102、硬磁体层103、电介质层104及软磁体层105切断。于是，在经分割(切断)的硬磁体层103的侧面露出薄膜磁铁20的磁极(N极及S极)。如此，经充磁的硬磁体层103成为薄膜磁铁20。该分割(切断)可通过划片法、激光切割法等来进行。

需要说明的是，可以在将多个磁传感器1分割为各个磁传感器1的工序之前，在基板10上将相邻的磁传感器1之间的密合层101、控制层102、硬磁体层103、电介质层104及软磁体层105蚀刻除去以使平面形状成为四边形(图1的(a)所示的磁传感器1的平面形状)。而且，也可以将露出的基板10分割(切断)。

另外，可以在形成层叠体的工序之后，对密合层101、控制层102、硬磁体层103、电介质层104进行加工以使平面形状成为四边形(图1的(a)所示的磁传感器1的平面形状)。

需要说明的是，此处说明的制造方法与上述制造方法相比工序被简化。

通过上述操作，可制造磁传感器1。需要说明的是，关于对软磁体层105的单轴磁各向异性的赋予及/或薄膜磁铁20的充磁，可以在将磁传感器1分割为各个磁传感器1的工序之后对每个磁传感器1或多个磁传感器1来实施。

需要说明的是，在不具备控制层102的情况下，需要在将硬磁体层103成膜后加热至800℃以上而进行晶体生长，由此对面内赋予磁各向异性。但是，在如应用了第1实施方式的磁传感器1那样具备控制层102的情况下，可利用控制层102来促进晶体生长，因此不需要进行基于800℃以上这样的高温的晶体生长。

另外，关于对感应元件31的单轴磁各向异性的赋予，可以在软磁体层105的堆积时使用磁控溅射法来进行，以代替通过上述的旋转磁场中热处理及静磁场中热处理来进行。在磁控溅射法中，使用磁铁(磁石)来形成磁场，将通过放电而产生的电子封闭在靶的表面。由此，使电子与气体的撞击概率增加而促进气体的电离，提高膜的堆积速度。通过该磁控溅射法中使用的磁铁(磁石)所形成的磁场，在软磁体层105的堆积的同时，对软磁体层105赋予单轴磁各向异性。通过这样的方式，可以省略通过旋转磁场中热处理及静磁场中热处理进行的赋予单轴磁各向异性的工序。

由于在使用磁控溅射法的情况下，不需要用于赋予单轴磁各向异性的热处理工序，所以在磁传感器1的制造工序中，构成导电体层106a的金属向软磁体层105的扩散得到抑制。

(导电体部106及连接部32的其他形态)

接着，说明本实施方式的感应元件31的导电体部106及连接部32的其他形态。在图2的(a)～(b)所示的例子中，将导电体部106及连接部32设为扩散抑制层106b、导电体层106a、扩散抑制层106b依次层叠而成的结构，但不限定于此。

图10的(a)～(b)是说明应用其他形态的导电体部106及连接部32的结构的图。图10的(a)是感应元件31的剖视图，对应于图1的(a)中的IIA-IIA线处的剖视图。另外，图10的(b)是连接部32的剖视图，对应于图1的(a)中的IIB-IIB线处的剖视图。

如图10的(a)所示，感应元件31的导电体部106可以在以导电体层106a的长边方向为轴的外周上层叠有扩散抑制层106b。换句话说，导电体部106中，在导电体层106a的上表面及下表面的基础上，还可以在将上表面和下表面连接的侧面层叠扩散抑制层106b。

由此，构成感应元件31的软磁体层105与导电体部106的导电体层106a更难以接触，进一步抑制构成导电体层106a的金属向软磁体层105扩散。

同样地，如图10的(b)所示，连接部32中，在导电体层106a的上表面及下表面的基础上，还可以在将上表面和下表面连接的侧面层叠扩散抑制层106b。由此，构成导电体层106a的金属难以露出到空气中，进一步抑制构成导电体层106a的金属的氧化。

如以上说明，在本实施方式的磁传感器1中，感应元件31具有：具有长边方向和短边方向的软磁体层105、导电性比软磁体层105高并在长边方向上贯穿软磁体层105的内部的导电体层106a。由此，抑制在软磁体层105中形成多个磁畴的方向呈环状的闭合磁畴，抑制从磁传感器1得到的输出中的SN比的降低。

另外，在本实施方式的磁传感器1中，将多个感应元件31连接的连接部32与感应元件31的导电体部106(导电体层106a)连续地形成。由此，例如，与连接部32不与导电体部106连续并利用与导电体部106不同的材料构成的情况相比，能够使感应部30的电阻降低。由此，能够使磁传感器1的灵敏度提高。

以上说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于本实施方式。只要不违反本发明的宗旨，可以进行各种变形或组合。

附图标记的说明

1…磁传感器，10…基板，20…薄膜磁铁，30…感应部，31…感应元件，32…连接部，33…端子部，40、40a、40b…磁轭，101…密合层，102…控制层，103…硬磁体层，104…电介质层，105…软磁体层，106…导电体部，106a…导电体层，106b…扩散抑制层。

Claims (7)

1.磁传感器，其具备：

多个感应元件，所述多个感应元件具有：具有长边方向和短边方向的软磁体层、和导电性比该软磁体层高且在该长边方向上贯穿该软磁体层的内部的导电体层，所述多个感应元件在与该长边方向交叉的方向上具有单轴磁各向异性，并通过磁阻抗效应来感应磁场；以及

连接部，所述连接部与所述感应元件的所述导电体层连续地形成，并将在所述短边方向上相邻的该感应元件串联连接。

2.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，

所述感应元件的所述软磁体层中形成有磁畴，所述磁畴具有以所述导电体层为轴并朝向周向的磁化。

3.根据权利要求1或2所述的磁传感器，其特征在于，

所述感应元件在所述导电体层与所述软磁体层之间还具备对该导电体层与该软磁体层之间的元素的扩散进行抑制的扩散抑制层。

4.根据权利要求3所述的磁传感器，其特征在于，

所述连接部包含与所述感应元件的所述导电体层连续的连接导电体层和与该感应元件的所述扩散抑制层连续的连接扩散抑制层。

5.根据权利要求3所述的磁传感器，其特征在于，

所述感应元件的所述扩散抑制层设置于以所述长边方向为轴的所述导电体层的外周。

6.磁传感器的制造方法，其中，

使用软磁体形成多个具有长边方向和短边方向的长条状的第一软磁体部，

使用导电性比所述软磁体高的材料，同时形成在各个所述第一软磁体部上在所述长边方向上延伸的多个导电体部、和将相邻的该导电体部连接的连接部，

使用所述软磁体以覆盖所述导电体部的方式在各个所述第一软磁体部上形成第二软磁体部。

7.根据权利要求6所述的磁传感器的制造方法，其特征在于，

通过连续地形成导电性比所述软磁体高的导电体层和对该导电体层与该软磁体之间的元素的扩散进行抑制的扩散抑制层，从而形成所述导电体部及所述连接部。

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