JP2009162499A - Magnetometric sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば地磁気センサとして使用される磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサに関する。 The present invention relates to a magnetic sensor using a magnetoresistive effect element used as, for example, a geomagnetic sensor.
磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサは例えば、携帯電話等の携帯機器に組み込まれる地磁気を検知する地磁気センサとして使用できる。 A magnetic sensor using a magnetoresistive effect element can be used as a geomagnetic sensor that detects geomagnetism incorporated in a portable device such as a mobile phone.
図11は、特許文献1に記載された磁気センサに備えられる磁気抵抗効果素子の平面図である。磁気抵抗効果素子50は、複数の素子部51と、各素子部51の端部間を連結する永久磁石層52とを備える。
FIG. 11 is a plan view of a magnetoresistive effect element provided in the magnetic sensor described in Patent Document 1. FIG. The
各素子部51の素子幅W5は素子長さL5より短く図示X方向に延びる細長形状であり、各素子部51は素子幅方向に間隔を空けて配置される。前記素子部51は、固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して積層されるフリー磁性層とを有して構成される。前記固定磁性層の固定磁化方向(P方向)は、素子幅方向に向けられる。
The
各素子部51の長手方向の両側に配置される永久磁石層52からは素子長さ方向に向けてバイアス磁界が供給される。
A bias magnetic field is supplied from the
図12(a)は、前記永久磁石層52を形成せず前記素子部51単体に対して、素子幅方向(感度軸方向)に向けて磁場を作用させたときの抵抗変化率曲線のグラフである。図12(b)は、前記永久磁石層52を形成せず前記素子部51単体に対して、素子長さ方向(感度軸方向に対する直交方向。以下「直交方向」と言う)に向けて磁場を作用させたときの抵抗変化率曲線のグラフである。すなわち図12(a),図12(b)は、いずれも素子部51に対してバイアス磁界を供給しない状態にて抵抗変化を測定したものである。
FIG. 12A is a graph of a resistance change rate curve when a magnetic field is applied in the element width direction (sensitivity axis direction) to the
図13(a)は、前記永久磁石層52を素子部51の素子長さ方向の両側に備え付け、素子部51にバイアス磁界を素子長さ方向(直交方向)に作用させた形態に対して、素子幅方向(感度軸方向)に向けて磁場を作用させたときの抵抗変化率曲線のグラフである。図13(b)は、前記永久磁石層52を素子部51の両側に備え付け、素子部51にバイアス磁界を素子長さ方向(直交方向)に作用させた形態に対して、素子長さ方向(直交方向)に向けて磁場を作用させたときの抵抗変化率曲線のグラフである。
FIG. 13A shows a configuration in which the
図11の形態では、固定磁性層の固定磁化方向(P方向)が向く素子幅方向(感度軸方向)が磁化困難軸方向であり、図12(a)に示すように、バイアス磁界を供給しなくても素子幅方向(感度軸方向)に向けられる磁場に対して比較的緩やかに傾く抵抗変化率曲線を示す。一方、素子長さ方向(直交方向)は磁化容易軸方向であるため、図12(b)に示すように素子長さ方向(直交方向)に向けられる磁場に対して急峻な抵抗変化率曲線を示す。図12(b)に示すように磁場に対して略V字形の抵抗変化率曲線を示す。 In the form of FIG. 11, the element width direction (sensitivity axis direction) in which the fixed magnetization direction (P direction) of the fixed magnetic layer faces is the hard magnetization axis direction, and a bias magnetic field is supplied as shown in FIG. A resistance change rate curve that is relatively gently inclined with respect to a magnetic field directed in the element width direction (sensitivity axis direction) without being shown. On the other hand, since the element length direction (orthogonal direction) is the easy magnetization axis direction, a steep resistance change rate curve with respect to the magnetic field directed in the element length direction (orthogonal direction) as shown in FIG. Show. As shown in FIG. 12B, a substantially V-shaped resistance change rate curve is shown with respect to the magnetic field.
バイアス磁界を供給すると、図13(a)に示すように、素子幅方向(感度軸方向)に向けられる磁場に対して、図12(a)のバイアス磁界を供給しない場合に比べてさらに緩やかな傾きの抵抗変化率曲線となる。また、図13(b)に示すように、バイアス磁界を供給することで、略V字形の抵抗変化率曲線の底頂部Dが図12(b)のバイアス磁界を供給しない状態からシフトする。 When the bias magnetic field is supplied, as shown in FIG. 13A, the magnetic field directed in the element width direction (sensitivity axis direction) is more gradual than the case where the bias magnetic field in FIG. 12A is not supplied. It becomes the resistance change rate curve of the slope. Also, as shown in FIG. 13B, by supplying a bias magnetic field, the bottom top D of the substantially V-shaped resistance change rate curve shifts from the state in which the bias magnetic field in FIG. 12B is not supplied.
図13(a)には検知磁場範囲が示されている。検知磁場範囲は、素子幅方向(感度軸方向)からの磁場に対して抵抗変化率が変動する線形領域(磁気感度領域)内で規定される。例えば磁気センサを地磁気センサとして使用するとき、地磁気は、コンマ数Oe程度と微弱である。この地磁気だけを考えれば、前記検知磁場範囲はコンマ数Oeの非常に狭い範囲でよいが、実際には、機器内で外乱磁場が生じたときでも地磁気を適切に検知できるように、前記検知磁場範囲を数Oe〜十数Oe程度に規定している。 FIG. 13A shows the detected magnetic field range. The detection magnetic field range is defined in a linear region (magnetic sensitivity region) in which the resistance change rate varies with respect to the magnetic field from the element width direction (sensitivity axis direction). For example, when a magnetic sensor is used as a geomagnetic sensor, the geomagnetism is as weak as a comma number Oe. Considering only this geomagnetism, the detection magnetic field range may be a very narrow range having a comma number Oe. In practice, however, the detection magnetic field can be appropriately detected even when a disturbance magnetic field is generated in the apparatus. The range is defined to be about several Oe to several tens Oe.
このとき、前記外乱磁場が素子長さ方向(直交方向)から作用した際、図13(b)に示すように、前記外乱磁場が略V字形の抵抗変化率曲線を示す磁場範囲内にあると、本来、磁気感度を持たないようにしたい素子長さ方向(直交方向)への磁場に対して大きな抵抗変化を示してしまう。よって、検知精度を向上できないといった問題があった。 At this time, when the disturbance magnetic field acts from the element length direction (orthogonal direction), as shown in FIG. 13B, the disturbance magnetic field is within a magnetic field range showing a substantially V-shaped resistance change rate curve. Originally, a large resistance change is exhibited with respect to the magnetic field in the element length direction (orthogonal direction) which is desired to have no magnetic sensitivity. Therefore, there is a problem that the detection accuracy cannot be improved.
また回転磁場が作用したとき、回転磁場に対して略Sin波の出力カーブを描くのが理想であるが、図13(b)に示すように、素子長さ方向(直交方向)に検知磁場が作用すると、略V字形部分の抵抗変化率分が合算されて、理想的なSin波からずれが生じてしまう。 In addition, when a rotating magnetic field is applied, it is ideal to draw a substantially Sin wave output curve with respect to the rotating magnetic field, but as shown in FIG. 13B, the detected magnetic field is applied in the element length direction (orthogonal direction). When the effect is applied, the resistance change rate portions of the substantially V-shaped portion are added together, resulting in a deviation from the ideal Sin wave.
上記した問題は、素子部51に供給するバイアス磁界を大きくして、図13(b)に示す略V字形の抵抗変化率曲線の底頂部Dのシフト量を大きくすることで解決できると考えられる。
It is considered that the above problem can be solved by increasing the bias magnetic field supplied to the
しかしながら、バイアス磁界を大きくすると、図13(a)に示す素子幅方向(感度軸方向)への磁場に対する抵抗変化率曲線の傾きが小さくなりすぎて感度軸方向に対する磁気感度が低下してしまい結局、検知精度を向上できなかった。
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、感度軸方向への磁場に対する磁気感度を良好に保ちつつ、感度軸方向と直交する方向からの磁場に対して従来よりも磁気感度を低下させることができる磁気センサを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention is for solving the above-described conventional problems, and in particular, the magnetic field from the direction orthogonal to the sensitivity axis direction is more than conventional, while maintaining good magnetic sensitivity to the magnetic field in the sensitivity axis direction. An object of the present invention is to provide a magnetic sensor capable of reducing the magnetic sensitivity.
本発明は、磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサであって、
前記磁気抵抗効果素子は、素子幅W1に比べて素子長さL1が長く形成された細長形状の素子部と、前記素子部にバイアス磁界を供給する永久磁石層とを備え、前記素子部は、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して積層された外部磁場を受けて磁化方向が変動するフリー磁性層とを有しており、前記固定磁性層の固定磁化方向は、素子長さ方向に向けられており、
前記永久磁石層が前記素子部の素子幅方向の側方に配置されてバイアス磁界が前記素子部に素子幅方向から供給されることを特徴とするものである。
The present invention is a magnetic sensor comprising a magnetoresistive effect element,
The magnetoresistive element includes an elongated element portion having an element length L1 formed longer than an element width W1, and a permanent magnet layer that supplies a bias magnetic field to the element portion. A pinned magnetic layer whose magnetization direction is fixed, and a free magnetic layer which is laminated on the pinned magnetic layer via a nonmagnetic layer and changes the magnetization direction upon receiving an external magnetic field. The fixed magnetization direction is oriented in the element length direction,
The permanent magnet layer is disposed on a side of the element portion in the element width direction, and a bias magnetic field is supplied to the element portion from the element width direction.
本発明では、固定磁性層の固定磁化方向(P方向)が磁化容易軸方向である。一方、素子幅方向が磁化困難軸方向である(図1(a)参照)。すなわち、本発明において、固定磁化方向(P方向)、磁化容易軸方向(EA方向)、素子長さ方向、及び感度軸方向は全て同じ方向を指し、また素子幅方向、磁化困難軸方向(HA方向)及び感度軸に対する直交方向は全て同じ方向を指す。なお以下では、主として、素子長さ方向(感度軸方向)、素子幅方向(直交方向)という表記で方向を示すこととする。 In the present invention, the fixed magnetization direction (P direction) of the fixed magnetic layer is the easy magnetization axis direction. On the other hand, the element width direction is the hard axis direction (see FIG. 1A). That is, in the present invention, the fixed magnetization direction (P direction), the magnetization easy axis direction (EA direction), the element length direction, and the sensitivity axis direction all indicate the same direction, and the element width direction and the magnetization difficult axis direction (HA) Direction) and the direction perpendicular to the sensitivity axis all refer to the same direction. In the following description, directions are mainly indicated by the notation of element length direction (sensitivity axis direction) and element width direction (orthogonal direction).
図7(a)は、本発明の素子部に対して素子長さ方向(感度軸方向)から磁場を作用させたときの抵抗変化率曲線を示している。 FIG. 7A shows a resistance change rate curve when a magnetic field is applied to the element portion of the present invention from the element length direction (sensitivity axis direction).
図7(b)は、本発明の素子部に対して素子幅方向(直交方向)から磁場を作用させたときの抵抗変化率曲線を示している。図7(a),図7(b)では前記素子部に対してバイアス磁界は供給しておらず前記素子部単体での抵抗変化率曲線である。 FIG. 7B shows a resistance change rate curve when a magnetic field is applied to the element portion of the present invention from the element width direction (orthogonal direction). 7A and 7B show resistance change rate curves of the element unit alone without supplying a bias magnetic field to the element unit.
図7(a)に示すように、固定磁性層の固定磁化方向(P方向)が磁化容易軸方向であるため、素子長さ方向(感度軸方向)から磁場を作用させたとき、図12(a)に示す従来のように固定磁化方向が磁化困難軸方向である場合に比べて、抵抗変化率曲線は急峻な傾きとなる。また図7(a)に示すように、若干ヒステリシスが生じるが、バイアス磁界の供給により十分にヒステリシスを小さくできる。 As shown in FIG. 7A, since the fixed magnetization direction (P direction) of the fixed magnetic layer is the easy magnetization axis direction, when a magnetic field is applied from the element length direction (sensitivity axis direction), FIG. Compared to the case where the fixed magnetization direction is the hard axis direction as in the conventional case shown in a), the resistance change rate curve has a steep slope. Further, as shown in FIG. 7A, a slight hysteresis occurs, but the hysteresis can be sufficiently reduced by supplying a bias magnetic field.
また図7(b)に示すように、素子幅方向(直交方向)から磁場を作用させると、図12(b)に示す従来と同様に、略V字形の傾きを持つ抵抗変化率曲線を示す。ただし、本発明では素子幅方向は磁化困難軸方向であるため、図12(b)に示す従来に比べて抵抗変化率曲線の傾きを緩やかに出来る。 Further, as shown in FIG. 7B, when a magnetic field is applied from the element width direction (orthogonal direction), a resistance change rate curve having a substantially V-shaped inclination is shown as in the conventional case shown in FIG. . However, in the present invention, since the element width direction is the hard axis direction, the slope of the resistance change rate curve can be made gentler than in the conventional case shown in FIG.
図8(a)は、本発明の素子部の素子幅方向(直交方向:HA方向)の側方に永久磁石層を設けて、素子幅方向(直交方向)からバイアス磁界を供給した形態に対して、素子長さ方向(感度軸方向)から磁場を作用させたときの抵抗変化率曲線を示している。 FIG. 8A shows a configuration in which a permanent magnetic layer is provided on the side of the element portion of the present invention in the element width direction (orthogonal direction: HA direction) and a bias magnetic field is supplied from the element width direction (orthogonal direction). A resistance change rate curve when a magnetic field is applied from the element length direction (sensitivity axis direction) is shown.
図8(b)は、本発明の素子部の素子幅方向(直交方向:HA方向)の側方に永久磁石層を設けて、素子幅方向(直交方向)からバイアス磁界を供給した形態に対して、本発明の素子部に対して素子幅方向(直交方向)から磁場を作用させたときの抵抗変化率曲線を示している。 FIG. 8B shows a configuration in which a permanent magnetic layer is provided on the side of the element portion of the present invention in the element width direction (orthogonal direction: HA direction) and a bias magnetic field is supplied from the element width direction (orthogonal direction). The resistance change rate curve when a magnetic field is applied to the element portion of the present invention from the element width direction (orthogonal direction) is shown.
本発明では、図7(a)で説明したように、永久磁石層を設けない状態での素子長さ方向(感度軸方向)からの磁場に対する抵抗変化率曲線の傾きは急峻である。よって、図8(a)のように、磁場に対する抵抗変化率曲線の傾きを緩やかにするため、前記永久磁石層から前記素子部に供給するバイアス磁界を従来より強くすることができる。また、この十分なバイアス磁界により先に述べたようにヒステリシスを十分小さくすることが出来る。この結果、図8(b)に示すように、素子幅方向(直交方向)から磁場を作用させたときに略V字形の抵抗変化率曲線の底頂部Eにおけるバイアス磁界を供給しない状態(図7(b))からのシフト量(底頂部Eに到達するに必要な磁場の大きさ)を従来より大きく出来る。 In the present invention, as described with reference to FIG. 7A, the slope of the resistance change rate curve with respect to the magnetic field from the element length direction (sensitivity axis direction) without a permanent magnet layer is steep. Therefore, as shown in FIG. 8A, the bias magnetic field supplied from the permanent magnet layer to the element portion can be made stronger than before in order to make the slope of the resistance change rate curve with respect to the magnetic field gentle. Further, as described above, the hysteresis can be sufficiently reduced by the sufficient bias magnetic field. As a result, as shown in FIG. 8B, when a magnetic field is applied from the element width direction (orthogonal direction), a bias magnetic field is not supplied at the bottom top E of the substantially V-shaped resistance change rate curve (FIG. 7). The amount of shift from (b)) (the magnitude of the magnetic field required to reach the bottom top E) can be made larger than before.
以上により本発明では、素子長さ方向(感度軸方向)からの磁場に対する磁気感度を良好に保ちつつ、素子幅方向(直交方向)からの磁場に対しては、略V字形となる抵抗変化率曲線の傾きを小さくでき、また略V字形に抵抗変化する部分の底頂部Eのシフト量を大きくできるため、磁気感度を低下させることが可能である。 As described above, according to the present invention, the rate of change in resistance that is substantially V-shaped with respect to the magnetic field from the element width direction (orthogonal direction) while maintaining good magnetic sensitivity to the magnetic field from the element length direction (sensitivity axis direction). Since the slope of the curve can be reduced and the amount of shift of the bottom top E of the portion where the resistance changes to a substantially V shape can be increased, the magnetic sensitivity can be reduced.
本発明では、素子部に素子幅方向から外部磁場が作用した際、無磁場状態から素子幅方向の両方向への所定の磁場範囲が不感磁場範囲となるように前記バイアス磁界の大きさが調整されていることが好ましい。本発明では、上記したように、素子幅方向(直交方向)からの磁場に対しては、略V字形に抵抗変化する部分の底頂部Eのシフト量を大きくできるため、上記した不感磁場範囲を備えることが出来る。不感磁場範囲では、素子幅方向(直交方向)から磁場が作用しても、抵抗変化はゼロかあるいは非常に小さく抵抗変化率の変動を小さくでき、実質的に磁気感度を持たない範囲である。例えば、不感磁場範囲での1Oeあたりの最大抵抗変化率は0%〜0.03%/Oe程度と非常に小さい。 In the present invention, when an external magnetic field acts on the element portion from the element width direction, the magnitude of the bias magnetic field is adjusted so that a predetermined magnetic field range from the non-magnetic state to both directions in the element width direction becomes a dead magnetic field range. It is preferable. In the present invention, as described above, with respect to the magnetic field from the element width direction (orthogonal direction), it is possible to increase the shift amount of the bottom top E of the portion where the resistance changes to a substantially V shape. Can be prepared. In the insensitive magnetic field range, even if a magnetic field acts from the element width direction (orthogonal direction), the resistance change is zero or very small, and the fluctuation of the resistance change rate can be reduced, and the magnetic sensitivity is not substantially obtained. For example, the maximum rate of change in resistance per Oe in the dead magnetic field range is as small as about 0% to 0.03% / Oe.
本発明では、前記不感磁場範囲が、少なくとも素子長さ方向を感度軸方向として前記感度軸方向と平行な方向からの磁場に対して規定される検知磁場範囲以上の磁場範囲となるように前記バイアス磁界の大きさが調整されていることが好ましい。 In the present invention, the bias is set such that the dead magnetic field range is at least a detection magnetic field range defined for a magnetic field from a direction parallel to the sensitivity axis direction with the element length direction as the sensitivity axis direction. It is preferable that the magnitude of the magnetic field is adjusted.
例えば、検知磁場範囲内の大きさの外乱磁場が素子幅方向(直交方向)から作用したり、検知磁場範囲内の回転磁場が作用したときに、素子幅方向(直交方向)からの磁場に対しては磁気感度を十分に小さくできるため、従来に比べて検知精度の向上を図ることが可能である。 For example, when a disturbance magnetic field with a magnitude within the detection magnetic field range acts from the element width direction (orthogonal direction), or when a rotating magnetic field within the detection magnetic field range acts on the magnetic field from the element width direction (orthogonal direction) Therefore, the magnetic sensitivity can be sufficiently reduced, so that the detection accuracy can be improved as compared with the conventional case.
また本発明では、前記検知磁場範囲が、±5Oe〜±20Oeの範囲である構成に好適に適用できる。 Moreover, in this invention, the said detection magnetic field range can be applied suitably for the structure which is the range of +/- 5Oe-+/- 20Oe.
また本発明では、前記素子部は、複数、素子幅方向に間隔を空けて配置され、各素子部の端部間が接続されてミアンダ形状で形成されており、
前記永久磁石層は、少なくとも素子幅方向の両側に位置する素子部の外側に配置される構成に出来る。
In the present invention, a plurality of the element portions are arranged at intervals in the element width direction, and the end portions of each element portion are connected and formed in a meander shape.
The permanent magnet layer can be arranged at least outside the element portion located on both sides in the element width direction.
また、前記永久磁石層は、各素子部の素子幅方向の両側方に夫々、配置されていることが好ましい。これにより、各素子部に適切にバイアス磁界を供給することが出来る。さらに内側のパターンになるに従い、バイアス磁界が積算されるため、均等に素子に磁界を印加するために最外の永久磁石層パターンの幅を広くすることがより望ましい。 Moreover, it is preferable that the said permanent magnet layer is each arrange | positioned at the both sides of the element width direction of each element part. Thereby, a bias magnetic field can be appropriately supplied to each element part. Since the bias magnetic field is integrated as the inner pattern is further increased, it is more desirable to increase the width of the outermost permanent magnet layer pattern in order to uniformly apply the magnetic field to the elements.
また本発明では、前記素子部の素子長さ方向に、前記素子部と間隔を開けて、前記素子部の幅方向に延びる軟磁性体が配置されてもよい。
また本発明では、前記永久磁性層と前記素子部が非接触であることが好ましい。
In the present invention, a soft magnetic body extending in the width direction of the element portion may be disposed in the element length direction of the element portion with a gap from the element portion.
In the present invention, it is preferable that the permanent magnetic layer and the element portion are not in contact with each other.
本発明の磁気センサによれば、感度軸方向からの磁場に対する磁気感度を良好に保ちつつ、感度軸に対して直交方向からの磁場に対しては、従来に比べて磁気感度を低下させることが可能である。 According to the magnetic sensor of the present invention, the magnetic sensitivity with respect to the magnetic field from the direction of the sensitivity axis can be reduced while the magnetic sensitivity to the magnetic field from the direction orthogonal to the sensitivity axis is reduced while maintaining good magnetic sensitivity to the magnetic field from the sensitivity axis direction. Is possible.
図1は第1実施形態における磁気センサの特に磁気抵抗効果素子の部分を示す図((a)は部分平面図、(b)は、(a)のA−A線に沿って高さ方向(図示Z方向)に切断し矢印方向から見た部分断面図)、図2は第2実施形態における磁気センサの特に磁気抵抗効果素子の部分を示す平面図、図3は第3実施形態における磁気センサの特に磁気抵抗効果素子の部分を示す平面図、図4は、磁気抵抗効果素子の固定磁性層の固定磁化方向及びフリー磁性層の磁化方向と、電気抵抗値との関係を説明するための図、図5は、磁気抵抗効果素子を膜厚方向から切断した際の切断面を示す断面図、図6は、本実施形態の磁気センサの回路図、である。 1A and 1B are views showing a part of a magnetoresistive element, in particular, a magnetoresistive effect element according to the first embodiment (FIG. 1A is a partial plan view, and FIG. 1B is a height direction along the line A-A in FIG. FIG. 2 is a plan view showing a part of the magnetoresistive element of the magnetic sensor in the second embodiment, and FIG. 3 is a magnetic sensor in the third embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the fixed magnetization direction of the fixed magnetic layer of the magnetoresistive effect element, the magnetization direction of the free magnetic layer, and the electric resistance value. 5 is a cross-sectional view showing a cut surface when the magnetoresistive element is cut from the film thickness direction, and FIG. 6 is a circuit diagram of the magnetic sensor of the present embodiment.
本実施形態における磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサ1は例えば携帯電話等の携帯機器に搭載される地磁気センサとして使用される。 The magnetic sensor 1 provided with the magnetoresistive effect element in this embodiment is used as a geomagnetic sensor mounted on a portable device such as a cellular phone.
磁気センサ1は、図6に示すように、磁気抵抗効果素子2,3と固定抵抗素子4,5とがブリッジ接続されてなるセンサ部6と、前記センサ部6と電気接続された入力端子7、グランド端子8、差動増幅器9及び外部出力端子10等を備えた集積回路(IC)11とで構成される。
As shown in FIG. 6, the magnetic sensor 1 includes a
前記磁気抵抗効果素子2,3は、図1に示すように、素子幅W1に比べて素子長さL1が長く形成された図示Y方向に細長い形状の複数の素子部12がY方向に直交するX方向に所定の間隔を空けて並設され、各素子部12の端部間が接続電極部13により電気的に接続されてミアンダ形状となっている。ミアンダ形状に形成された両端にある素子部12の一方には入力端子7、グランド端子8、出力取出し部14(図6参照)に接続される電極部15が接続されている。前記接続電極部13及び電極部15は、Al、Ta、Au等の非磁性導電材料である。本実施形態では素子部12間を連結する電極部13,15を素子部12よりも十分に抵抗の小さい材質で形成できるから、素子部12間を永久磁石層で連結していた従来に比べて寄生抵抗を小さくできる。記接続電極部13及び電極部15はスパッタやメッキなどで形成される。
As shown in FIG. 1, the
前記磁気抵抗効果素子2,3を構成する各素子部12は、全て図5に示す同じ積層構造で構成される。なお図5は、素子長さL1と平行な方向から膜厚方向に切断した切断面を示している。
All the
前記素子部12は、反強磁性層33、固定磁性層34、非磁性層35、およびフリー磁性層36の順に積層されて成膜され、フリー磁性層36の表面が保護層37で覆われている。前記素子部12は例えばスパッタにて形成される。
The
反強磁性層33は、Ir−Mn合金(イリジウム−マンガン合金)などの反強磁性材料で形成されている。固定磁性層34はCo−Fe合金(コバルト−鉄合金)などの軟磁性材料で形成されている。非磁性層35はCu(銅)などである。フリー磁性層36は、Ni−Fe合金(ニッケル−鉄合金)などの軟磁性材料で形成されている。保護層37はTa(タンタル)の層である。上記構成では非磁性層35がCu等の非磁性導電材料で形成された巨大磁気抵抗効果素子(GMR素子)であるが、Al2O3等の絶縁材料で形成されたトンネル型磁気抵抗効果素子(TMR素子)であってもよい。また図5に示す素子部12の積層構成は一例であって他の積層構成であってもよい。例えば、下からフリー磁性層36、非磁性層35、固定磁性層34、反強磁性層33及び保護層37の順に積層されてもよい。
The
素子部12では、反強磁性層33と固定磁性層34との反強磁性結合により、固定磁性層34の磁化方向が固定されている。図1及び図5に示すように、前記固定磁性層34の固定磁化方向(P方向)は、素子長さ方向(Y方向)に向いている。すなわち固定磁性層34の固定磁化方向(P方向)は、素子部12の長手方向である。
In the
図1に示すように、各素子部12の素子幅方向(X方向)の両側には間隔を空けて永久磁石層19が配置されている。前記永久磁石層19は、素子幅方向(X方向)と同方向に向く幅寸法がW2で、素子長さ方向(Y方向)に向く長さ寸法がL2で形成されている。前記長さ寸法L2は前記幅寸法W2より大きく、前記永久磁石層19は、図示Y方向に延びる細長形状である。
As shown in FIG. 1, permanent magnet layers 19 are arranged on both sides of each
図示しないが、前記素子部12と前記永久磁石層19との間にはAl2O3やSiO2等で形成された絶縁層が介在している。前記永久磁石層19は、CoPtやCoPtCr等の硬磁性材料で形成される。前記永久磁石層19は例えばスパッタで形成される。
Although not shown, an insulating layer made of Al 2 O 3 or
本実施形態では、前記永久磁石層19から素子部12に供給されるバイアス磁界を従来より大きくできる。具体的には前記バイアス磁界を40〜60Oe程度にすることが出来る。前記バイアス磁界は、前記永久磁石層19の膜厚T10を厚く形成したり、前記永久磁石層19の残留磁化Mrを大きくすることで大きくすることができる。
In the present embodiment, the bias magnetic field supplied from the
前記永久磁石層19から素子部12に素子幅方向(X方向)からバイアス磁界が供給される。この結果、フリー磁性層36の磁化方向(F方向)は素子幅方向(X方向)に向けられる。前記フリー磁性層36の磁化方向(F方向)は、外部磁場により変動することが出来る。
A bias magnetic field is supplied from the
図4に示すように、固定磁性層34の固定磁化方向(P方向)と同一方向から外部磁場Y1が作用して前記フリー磁性層36の磁化方向(F方向)が前記外部磁場Y1方向に向くと、前記固定磁性層34の固定磁化方向(P方向)とフリー磁性層36の磁化方向(F方向)とが平行に近づき電気抵抗値が低下する。
As shown in FIG. 4, the external magnetic field Y1 acts from the same direction as the fixed magnetization direction (P direction) of the fixed
一方、図4に示すように、固定磁性層34の固定磁化方向(P方向)と反対方向から外部磁場Y2が作用して前記フリー磁性層36の磁化方向(F方向)が前記外部磁場Y2方向に向くと、前記固定磁性層34の固定磁化方向(P方向)とフリー磁性層36の磁化方向(F方向)とが反平行に近づき電気抵抗値が増大する。
On the other hand, as shown in FIG. 4, the external magnetic field Y2 acts from the direction opposite to the fixed magnetization direction (P direction) of the fixed
各寸法について説明する。
前記磁気抵抗効果素子2,3を構成する素子部12の素子幅W1は、バイアス磁界を効率よく磁気抵抗膜に作用させるため、2〜8μmの範囲内である(図1(a)参照)。また前記素子部12の素子長さL1は、50〜100μmの範囲内である(図1(a)参照)。アスペクト比(素子長さL1/素子幅W1)は10以上とし形状異方性を利用し異方性磁界(Hk)を大きくする。また、前記素子部12の膜厚T1は、200〜300Åの範囲内である(図1(b)参照)。また永久磁石層19の幅寸法W2は、3〜10μmである(図1(a)参照)。また前記永久磁石層19の長さ寸法L2は、素子幅長さL1より大きいことが好ましい。(望ましくは素子内バイアス磁場分布をよくするためはみ出し量片側20μm以上であることが好適である)(図1(a)参照)。また前記永久磁石層19の膜厚T10は、200〜1000Åである(図1(b)参照)。前記永久磁石層19の残留磁化Mrは、0.7〜1.5T(テスラ)である。
Each dimension will be described.
The element width W1 of the
前記素子部12と前記永久磁石層19間の素子幅方向(X方向)への距離T2は、0〜5μmである(図1(b)参照)。
A distance T2 in the element width direction (X direction) between the
また図1では、永久磁石層19の幅寸法W2が全て同じ寸法となっているが、内側のパターンになるに従い、バイアス磁界が積算されるため、均等に各素子部12にバイアス磁界を印加するために最外の永久磁石層19の幅W3を図1(a)の点線で示すように広くすることがより望ましい。また最も内側に配置された永久磁石層19から最も外側に配置された永久磁石層19に向けて、徐々に永久磁石層19の幅寸法が大きくなるように調整してもよい。
In FIG. 1, the width W2 of the
図2の実施形態では図1と異なって、素子幅方向の両側に位置する素子部12の外側にのみ一対の永久磁石層19が配置されている。図1のように各素子部12の両側方に永久磁石層19を配置しなくても、素子部12の全体に大きなバイアス磁界を供給できれば、図2のような配置でもよい。
In the embodiment of FIG. 2, unlike FIG. 1, a pair of permanent magnet layers 19 is disposed only outside the
本実施形態では、固定磁性層34の固定磁化方向(P方向)が磁化容易軸方向である素子長さ方向(Y方向)を向いている。一方、素子幅方向(X方向)が磁化困難軸方向である(図1(a)参照)。すなわち、本実施形態において、固定磁化方向(P方向)、磁化容易軸方向(EA方向)、素子長さ方向、及び感度軸方向は全て同じ方向を指し、また素子幅方向、磁化困難軸方向(HA方向)及び感度軸に対する直交方向は全て同じ方向を指す。なお以下では、主として、素子長さ方向(Y方向;感度軸方向)、素子幅方向(X方向;直交方向)という表記で方向を示すこととする。
In the present embodiment, the fixed magnetization direction (P direction) of the fixed
このように前記固定磁性層34の固定磁化方向(P方向)は、素子長さ方向(Y方向;感度軸方向)を向いているので、前記永久磁石層19を設けず、素子部12単体に対して素子長さ方向(Y方向;感度軸方向)から磁場を作用させたとき、抵抗変化率曲線は図7(a)のように、急峻な傾きとなる。また図7(a)に示すように、若干ヒステリシスが生じるが、バイアス磁界の供給により十分にヒステリシスを小さくできる。
Thus, since the pinned magnetization direction (P direction) of the pinned
また図7(b)は、前記永久磁石層19を設けず、素子部12単体に対して素子幅方向(X方向;直交軸方向)から磁場を作用させたときの抵抗変化率曲線であるが、図7(b)のように、素子幅方向(直交方向)から磁場を作用させると、略V字形の傾きを持つ抵抗変化率曲線を示す。ただし、本実施形態では、素子幅方向(X方向;直交軸方向)は磁化困難軸方向であるため、抵抗変化率曲線の傾きを緩やかに出来る。
FIG. 7B shows a resistance change rate curve when a magnetic field is applied from the element width direction (X direction; orthogonal axis direction) to the
図8(a)は、図1のように、素子部12の素子幅方向の側方に永久磁石層19を設けて、素子幅方向(X方向;直交方向)からバイアス磁界を供給した形態に対して、素子部12に素子長さ方向(Y方向;感度軸方向)から磁場を作用させたときの抵抗変化率曲線を示している。
FIG. 8A shows a configuration in which a permanent
図8(b)は、図1のように、素子部12の素子幅方向の側方に永久磁石層19を設けて、素子幅方向(X方向;直交方向)からバイアス磁界を供給した形態に対して、素子部12に素子幅方向(X方向;直交方向)から磁場を作用させたときの抵抗変化率曲線を示している。
In FIG. 8B, as shown in FIG. 1, a
図7(a)で説明したように、永久磁石層19を設けない状態での素子長さ方向(Y方向;感度軸方向)からの磁場に対する抵抗変化率曲線の傾きは急峻である。よって、図8(a)のように、磁場に対する抵抗変化率曲線の傾きを緩やかにするため、前記永久磁石層19から前記素子部12に供給するバイアス磁界を従来より強くすることができる。
As described with reference to FIG. 7A, the slope of the resistance change rate curve with respect to the magnetic field from the element length direction (Y direction; sensitivity axis direction) without the
この結果、図8(b)に示すように、素子幅方向(X方向;直交方向)から磁場を作用させたときに略V字形の抵抗変化率曲線の底頂部Eにおけるバイアス磁界を供給しない状態(図7(b))からのシフト量(底頂部Eに到達するに必要な磁場の大きさ)を従来より大きく出来る。 As a result, as shown in FIG. 8B, when a magnetic field is applied from the element width direction (X direction; orthogonal direction), a bias magnetic field is not supplied at the bottom top E of the substantially V-shaped resistance change rate curve. The shift amount (the magnitude of the magnetic field required to reach the bottom top E) from (FIG. 7 (b)) can be made larger than before.
以上により本実施形態では、素子長さ方向(Y方向;感度軸方向)からの磁場に対する磁気感度を良好に保ちつつ、素子幅方向(X方向;直交方向)からの磁場に対しては、略V字形となる抵抗変化率曲線の傾きを小さくでき、また略V字形に抵抗変化する部分の底頂部Eのシフト量を大きくできるため、磁気感度を低下させることが可能である。 As described above, in the present embodiment, the magnetic sensitivity from the element width direction (X direction; orthogonal direction) is substantially maintained while maintaining good magnetic sensitivity to the magnetic field from the element length direction (Y direction; sensitivity axis direction). The inclination of the V-shaped resistance change rate curve can be reduced, and the shift amount of the bottom top E of the portion where the resistance changes to a substantially V-shape can be increased, so that the magnetic sensitivity can be lowered.
本実施形態では、図8(b)に示すように、無磁場状態(外部磁界ゼロ)から素子幅方向(X方向;直交方向)の両方向への所定の磁場範囲が不感磁場範囲となっている。上記したように、素子幅方向(X方向;直交方向)からの磁場に対しては、略V字形に抵抗変化する部分の底頂部Eのシフト量を大きくできる。そのため、無磁場状態から素子幅方向(X方向;直交方向)の両方向の所定の磁場範囲を不感磁場範囲に出来る。不感磁場範囲では、素子幅方向(X方向;直交方向)から磁場が作用しても、抵抗変化はゼロかあるいは非常に小さく抵抗変化率の変動を小さくでき、実質的に磁気感度を持たない範囲である。例えば、不感磁場範囲での抵抗変化率(MR比)の変動率は0%〜0.4%程度と非常に小さい。不感磁場範囲内での抵抗変化率の変動率は、(不感磁場範囲内での最大の抵抗変化率)−(不感磁場範囲内での最小の抵抗変化率)で定められる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 8B, a predetermined magnetic field range in both the element width direction (X direction; orthogonal direction) from the no magnetic field state (zero external magnetic field) is the dead magnetic field range. . As described above, with respect to the magnetic field from the element width direction (X direction; orthogonal direction), the shift amount of the bottom top E of the portion where the resistance is changed to a substantially V shape can be increased. Therefore, a predetermined magnetic field range in both directions in the element width direction (X direction; orthogonal direction) from the non-magnetic field state can be set as a dead magnetic field range. In the insensitive magnetic field range, even if a magnetic field acts from the element width direction (X direction; orthogonal direction), the resistance change is zero or very small, and the fluctuation of the resistance change rate can be reduced, and the magnetic sensitivity is not substantially obtained. It is. For example, the rate of change of the resistance change rate (MR ratio) in the dead magnetic field range is as small as about 0% to 0.4%. The variation rate of the resistance change rate within the dead magnetic field range is determined by (maximum resistance change rate within the dead magnetic field range) − (minimum resistance change rate within the dead magnetic field range).
また図7,図8では縦軸を抵抗変化率(MR比)としているが、抵抗値Rとしてもよい。この場合、不感磁場範囲での抵抗値の変動率は0%〜0.4%程度と非常に小さい。不感磁場範囲での抵抗値の変動率は、[(不感磁場範囲内での最大の抵抗値)−(不感磁場範囲内での最小の抵抗値)]で定められる。 7 and 8, the vertical axis represents the resistance change rate (MR ratio), but the resistance value R may be used. In this case, the variation rate of the resistance value in the dead magnetic field range is as small as about 0% to 0.4%. The variation rate of the resistance value in the dead magnetic field range is determined by [(maximum resistance value in the dead magnetic field range) − (minimum resistance value in the dead magnetic field range)].
なお例えば、不感磁場範囲での抵抗変化率(MR比)あるいは抵抗値を基準値としてオフセット補正を回路側で行うことが可能である。 For example, the offset correction can be performed on the circuit side using the resistance change rate (MR ratio) or the resistance value in the dead magnetic field range as a reference value.
また図8(b)に示す不感磁場範囲は、素子長さ方向(Y方向;感度軸方向)と平行な方向からの磁場に対して規定される検知磁場範囲以上の磁場範囲であることが好ましい。なお前記検知磁場範囲は、±数Oe〜±十数Oeの低磁場範囲で規定され、±5〜±20Oeの構成に適している。検知磁場範囲は、図8(a)に示す抵抗変化率(MR比)あるいは抵抗値が素子長さ方向(Y方向;感度軸方向)からの磁場に対して略直線的に変動する線形領域(磁気感度領域)内にて規定される。[直交方向での感度(不感磁場範囲)/感度軸方向での感度(検知磁場範囲)]×100(%)=10%以下となることが好ましい。 In addition, the dead magnetic field range shown in FIG. 8B is preferably a magnetic field range that is equal to or greater than the detection magnetic field range defined for the magnetic field from the direction parallel to the element length direction (Y direction; sensitivity axis direction). . The detection magnetic field range is defined by a low magnetic field range of ± several Oe to ± tens of Oe, and is suitable for a configuration of ± 5 to ± 20 Oe. The detection magnetic field range is a linear region in which the resistance change rate (MR ratio) or the resistance value shown in FIG. 8A fluctuates substantially linearly with respect to the magnetic field from the element length direction (Y direction; sensitivity axis direction). In the magnetic sensitivity region). [Sensitivity in orthogonal direction (insensitive magnetic field range) / Sensitivity in sensitivity axis direction (detection magnetic field range)] × 100 (%) = 10% or less is preferable.
前記不感磁場範囲が、前記検知磁場範囲以上の磁場範囲となるようにバイアス磁界の大きさを調整することで、例えば、検知磁場範囲内の大きさの外乱磁場が素子幅方向(X方向;直交方向)から作用したときに、素子幅方向(X方向;直交方向)からの磁場に対しては実質的に磁気感度を持たないため、素子長さ方向(Y方向;感度軸方向)から作用する地磁気に対する検知精度を向上させることが出来る。 By adjusting the magnitude of the bias magnetic field so that the dead magnetic field range is greater than or equal to the detection magnetic field range, for example, a disturbance magnetic field having a magnitude within the detection magnetic field range can be detected in the element width direction (X direction; orthogonal). When acting from the element direction, the magnetic field from the element width direction (X direction; orthogonal direction) has substantially no magnetic sensitivity, and therefore acts from the element length direction (Y direction; sensitivity axis direction). Detection accuracy for geomagnetism can be improved.
前記不感磁場範囲の調整は、前記素子部に供給されるバイアス磁界を調整することで行うことが出来る。前記バイアス磁界の大きさは、略V字形に抵抗変化する部分の底頂部Eのシフト量とほぼ同じである。よって、前記バイアス磁界を前記検知磁場範囲での最大磁場(絶対値)よりも大きくすることで(具体的には、前記バイアス磁界を前記検知磁場範囲の最大磁場の5倍〜15倍程度)、図8(b)に示す前記底頂部Eが、前記検知磁場範囲から外れるようにシフトさせることができ、前記不感磁場範囲を、検知磁場範囲以上の磁場範囲に適切に調整することが可能になる。なお、図1に示す磁気抵抗効果素子2,3の構成はY方向からの地磁気検出用である。X方向、Z方向から作用する地磁気を検知できるようにするには、地磁気の検知方向に固定磁性層34の固定磁化方向(P方向)が向けられた磁気抵抗効果素子2,3を用いて磁気センサを構成する。
The dead field range can be adjusted by adjusting the bias magnetic field supplied to the element section. The magnitude of the bias magnetic field is substantially the same as the shift amount of the bottom top E of the portion where the resistance changes to a substantially V shape. Therefore, by making the bias magnetic field larger than the maximum magnetic field (absolute value) in the detection magnetic field range (specifically, the bias magnetic field is about 5 to 15 times the maximum magnetic field in the detection magnetic field range), The bottom top E shown in FIG. 8B can be shifted so as to be out of the detection magnetic field range, and the dead magnetic field range can be appropriately adjusted to a magnetic field range that is equal to or greater than the detection magnetic field range. . The configuration of the
図1に示す磁気抵抗効果素子2,3を備えた磁気センサ1は、地磁気センサ以外の用途にも適用できる。例えば、検知磁場範囲が±数mOe〜±5Oeの低磁場範囲となる回転磁場を検知する用途にも適用できる。このとき、素子幅方向(X方向;直交方向)からの磁場に対しては、磁気感度を適切に低下させることが出来るため、従来に比べて出力波形を効果的にSin波に近づけることが可能である。
The magnetic sensor 1 including the
磁気抵抗効果素子2,3を構成する素子部12は一つだけでもよいが、複数設けてミアンダ形状にすることで、素子抵抗を大きくでき消費電力の低減を図ることができ好適である。
Although only one
また、磁気抵抗効果素子2,3及び固定抵抗素子4,5は一つずつでもよいが、図6のようにブリッジ回路を構成し、出力取出し部14から得られた出力を差動増幅器9にて差動出力とすることで、出力値を大きくでき高精度な磁場検知を行うことが出来る。
The
また、図1,図2のように素子部12と永久磁石層19とを非接触とすることで、素子部12による素子抵抗以外の寄生抵抗分を低減できる。
Further, by making the
図3の他の実施形態では、平面視にて、図1に示す実施形態と同様のミアンダ形状の磁気抵抗効果素子2,3が形成され、素子部12の素子長さ方向(Y方向)の両側の上方位置に、X方向に長く延びる軟磁性体18が配置されている。軟磁性体18の長さ寸法L3は、磁気抵抗効果素子2,3を構成する最も外側に位置する素子部12間の間隔T4よりも長く形成されることが好適である。軟磁性体18の配置により、X方向からの外部磁場を適切にシールドでき、不感磁場範囲を見かけ上広げることができ、感度軸方向からの磁場に対する検出精度を向上させることが出来る。軟磁性体18は例えば、磁気抵抗効果素子2,3上を覆う絶縁層(図示しない)上に配置される。軟磁性体18は、NiFe、CoFe、CoFeSiBやCoZrNb等で形成される。
In another embodiment of FIG. 3, meander-shaped
図1に示す磁気抵抗効果素子(実施例)を形成した。素子部12を6本形成し、ミアンダ形状とした。前記素子部12の素子幅W1を2μm、素子長さL1を50μm、膜厚T1を270Å、永久磁石層19(CoPt)の幅寸法W2を5μm、長さ寸法L2を90μm、膜厚T10を200Å、前記素子部12と永久磁石層19間の距離T2を0μmとした。磁場中アニールにて、固定磁性層34を素子長さ方向(Y方向;感度軸方向)に固定磁化した。前記永久磁石層19から前記素子部12の供給されるバイアス磁界は45Oeであった。
The magnetoresistive effect element (Example) shown in FIG. 1 was formed. Six
感度軸方向に外部磁場をかけて、磁気抵抗効果素子2,3の抵抗変化率(MR比)を調べた。また感度軸方向に対して直交方向に外部磁場をかけて、磁気抵抗効果素子2,3の抵抗変化率(MR比)を調べた。
The resistance change rate (MR ratio) of the
実験では、±1000Oeの外部磁場をかけてヒステリシスループ(メジャーループ)を測定し、また、検知磁場範囲である±6Oeの外部磁場をかけてマイナーループを測定した。マイナーループにおける抵抗変化率曲線は太線で示している。 In the experiment, a hysteresis loop (major loop) was measured by applying an external magnetic field of ± 1000 Oe, and a minor loop was measured by applying an external magnetic field of ± 6 Oe, which is the detected magnetic field range. The resistance change rate curve in the minor loop is indicated by a bold line.
次に、図11に示す磁気抵抗効果素子(従来例)を形成した。素子部51を6本形成し、ミアンダ形状とした。前記素子部51の素子幅W5を4μm、素子長さL5を16μm、膜厚を250Å、永久磁石層52(CoPt)の幅寸法W6を8μm、膜厚を200Åとした。磁場中アニールにて、固定磁性層34を素子幅方向(感度軸方向)に固定磁化した。前記永久磁石層52から前記素子部51の供給されるバイアス磁界は15Oeであった。
Next, the magnetoresistive effect element (conventional example) shown in FIG. 11 was formed. Six
感度軸方向に外部磁場をかけて、磁気抵抗効果素子2,3の抵抗変化率(MR比)を調べた。また感度軸方向に対して直交方向に外部磁場をかけて、磁気抵抗効果素子2,3の抵抗変化率(MR比)を調べた。
The resistance change rate (MR ratio) of the
実験では、±1000Oeの外部磁場をかけてヒステリシスループ(メジャーループ)を測定し、また、検知磁場範囲である±6Oeの外部磁場をかけてマイナーループを測定した。マイナーループにおける抵抗変化率曲線は太線で示している。 In the experiment, a hysteresis loop (major loop) was measured by applying an external magnetic field of ± 1000 Oe, and a minor loop was measured by applying an external magnetic field of ± 6 Oe, which is the detected magnetic field range. The resistance change rate curve in the minor loop is indicated by a bold line.
なお、実施例と従来例とでは、±6Oeの外部磁場を感度軸方向からかけたときにほぼ同じ感度となるように素子部12に供給されるバイアス磁界等を調整した。すなわち、図9,図10に示すように、±6Oeの検知磁場範囲内で見てみると、感度軸方向からの磁場に対する抵抗変化率曲線は実施例及び従来例ともにほぼ同じ傾きを備えるように調整した。
In the example and the conventional example, the bias magnetic field supplied to the
このとき、実施例では、±6Oeの外部磁場を感度軸方向に対して直交方向からかけると、抵抗変化率曲線の傾きは非常に小さくなり磁気感度が適切に低下していることがわかった In this example, it was found that when an external magnetic field of ± 6 Oe was applied from the direction orthogonal to the sensitivity axis direction, the slope of the resistance change rate curve was very small and the magnetic sensitivity was appropriately reduced.
一方、図10の従来例では、±6Oeの外部磁場を感度軸方向に対して直交方向からかけると、抵抗変化率曲線の傾きは図9の実施例よりも大きくなってしまい十分に磁気感度を低下できないことがわかった。 On the other hand, in the conventional example of FIG. 10, when an external magnetic field of ± 6 Oe is applied from the direction orthogonal to the sensitivity axis direction, the slope of the resistance change rate curve becomes larger than in the example of FIG. It turned out that it cannot be lowered.
1 磁気センサ
2、3 磁気抵抗効果素子
4、5 固定抵抗素子
6 ブリッジ回路
7 入力端子
8 グランド端子
9 差動増幅器
10 外部出力端子
11 集積回路
12 素子部
13 接続電極部
14 出力取出し部
18 軟磁性体
19 永久磁石層
33 反強磁性層
34 固定磁性層
36 フリー磁性層
L1 素子長さ
L2 (永久磁石層の)長さ寸法
W1 素子幅
W2 (永久磁石層の)幅寸法
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記磁気抵抗効果素子は、素子幅W1に比べて素子長さL1が長く形成された細長形状の素子部と、前記素子部にバイアス磁界を供給する永久磁石層とを備え、前記素子部は、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して積層された外部磁場を受けて磁化方向が変動するフリー磁性層とを有しており、前記固定磁性層の固定磁化方向は、素子長さ方向に向けられており、
前記永久磁石層が前記素子部の素子幅方向の側方に配置されてバイアス磁界が前記素子部に素子幅方向から供給されることを特徴とする磁気センサ。 A magnetic sensor comprising a magnetoresistive element,
The magnetoresistive element includes an elongated element portion having an element length L1 formed longer than an element width W1, and a permanent magnet layer that supplies a bias magnetic field to the element portion. A pinned magnetic layer whose magnetization direction is fixed, and a free magnetic layer which is laminated on the pinned magnetic layer via a nonmagnetic layer and changes the magnetization direction upon receiving an external magnetic field. The fixed magnetization direction is oriented in the element length direction,
The permanent magnet layer is disposed on a side of the element portion in the element width direction, and a bias magnetic field is supplied to the element portion from the element width direction.
前記永久磁石層は、少なくとも素子幅方向の両側に位置する素子部の外側に配置される請求項1ないし4のいずれかに記載の磁気センサ。 A plurality of the element parts are arranged at intervals in the element width direction, and the end parts of each element part are connected and formed in a meander shape,
The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the permanent magnet layer is disposed outside at least an element portion located on both sides in the element width direction.
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