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公開番号2025118314
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-13
出願番号2024013568
出願日2024-01-31
発明の名称磁気センサの製造方法
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 50/01 20230101AFI20250805BHJP()
要約【課題】自由層の磁化の方向を異ならせることができる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、磁界発生体70とを備えている。MR素子50は、磁化固定層52と、自由層54とを含んでいる。磁界発生体70は、強磁性部72と、強磁性部72と交換結合する反強磁性部73とを含んでいる。磁気センサ1の製造方法は、MR素子50を形成する工程と、磁界発生体70を形成する工程とを含んでいる。磁界発生体70を形成する工程は、後に強磁性部72となる初期強磁性部と反強磁性部73とを含む初期磁界発生体70Pを形成する工程と、レーザ光と外部磁界とを用いて、初期強磁性部が強磁性部72になるように、初期強磁性部の磁化の方向を固定する工程とを含んでいる。
【選択図】図10
特許請求の範囲【請求項１】
第１の方向の成分を含む磁化であって方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、検出対象の磁界である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とを含む少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と、
強磁性材料よりなり前記第１の方向とは異なる第２の方向の成分を含む磁化であって方向が固定された磁化を有する強磁性部と、反強磁性材料よりなり前記強磁性部と交換結合する反強磁性部とを含み、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ように構成された少なくとも１つの磁界発生体とを備えた磁気センサの製造方法であって、
前記製造方法は、
前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を形成する工程と、
前記少なくとも１つの磁界発生体を形成する工程とを含み、
前記少なくとも１つの磁界発生体を形成する工程は、後に前記強磁性部となる初期強磁性部と前記反強磁性部とを含む少なくとも１つの初期磁界発生体を形成する工程と、
レーザ光と第１の磁界方向の成分を含む第１の外部磁界とを用いて、前記初期強磁性部が前記強磁性部になるように、前記初期強磁性部の磁化の方向を固定する工程とを含むことを特徴とする磁気センサの製造方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を形成する工程は、後に前記磁化固定層となる初期磁化固定層と前記自由層とを含む少なくとも１つの初期磁気抵抗効果素子を形成する工程と、
レーザ光と第２の磁界方向の成分を含む第２の外部磁界とを用いて、前記初期磁化固定層が前記磁化固定層になるように、前記初期磁化固定層の磁化の方向を固定する工程を含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項３】
前記初期磁化固定層の磁化の方向を固定する工程は、前記初期強磁性部の磁化の方向を固定する工程の前に行われることを特徴とする請求項２記載の磁気センサの製造方法。
【請求項４】
前記磁化固定層は、強磁性材料よりなる第１の強磁性層と、強磁性材料よりなる第２の強磁性層と、非磁性金属材料よりなり前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間に介在する非磁性層と、反強磁性材料よりなり前記第１の強磁性層に接する反強磁性層とを含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項５】
前記第１の強磁性層の単位面積当たりの磁化量は、前記第２の強磁性層の単位面積当たりの磁化量以下であることを特徴とする請求項４記載の磁気センサの製造方法。
【請求項６】
前記磁化固定層は、強磁性材料よりなる強磁性層と、反強磁性材料よりなり前記強磁性層に接する反強磁性層とを含み、
前記反強磁性部および前記反強磁性層は、少なくとも１つの同じ元素を含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項７】
前記初期強磁性部の磁化の方向を固定する工程では、前記レーザ光は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子には照射されないことを特徴とする請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項８】
前記初期強磁性部の磁化の方向を固定する工程では、前記レーザ光は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子に照射されることを特徴とする請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項９】
更に、前記初期強磁性部の磁化の方向を固定する工程の後に、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と前記少なくとも１つの磁界発生体とを含む積層体に対して、所定の温度で加熱するアニール処理を行う工程を備えたことを特徴とする請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項１０】
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、
前記少なくとも１つの磁界発生体は、前記第１の磁気抵抗効果素子に印加される磁界を発生するように構成された第１の磁界発生体と、前記第２の磁気抵抗効果素子に印加される磁界を発生するように構成された第２の磁界発生体であり、
前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第１の磁界発生体の組と前記第２の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁界発生体の組との間には、磁気抵抗効果を検出できる他の磁気抵抗効果素子および他の磁界発生体の組は介在せず、
前記第１の磁界発生体の前記強磁性部の前記磁化の方向と、前記第２の磁界発生体の前記強磁性部の前記磁化の方向は、互いに異なることを特徴とする請求項１記載の磁気センサの製造方法。
（【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の製造方法に関する。
続きを表示（約 3,400 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】
ところで、磁気センサにおいては、対象磁界がないときに、隣接する２つの磁気抵抗効果素子の一方の自由層の磁化の方向と他方の自由層の磁化の方向を互いに異ならせたいという要求がある。従来は、このような要求に対して、反強磁性層と強磁性層を積層した磁界発生体を適用することは考慮されていなかった。
【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、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の自由層の磁化の方向を異ならせることができる磁気センサの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の製造方法によって製造される磁気センサは、第１の方向の成分を含む磁化であって方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、検出対象の磁界である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とを含む少なくとも１つの磁気抵抗効果素子と、強磁性材料よりなり第１の方向とは異なる第２の方向の成分を含む磁化であって方向が固定された磁化を有する強磁性部と、反強磁性材料よりなり強磁性部と交換結合する反強磁性部とを含み、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ように構成された少なくとも１つの磁界発生体とを備えている。本発明の磁気センサの製造方法は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子を形成する工程と、少なくとも１つの磁界発生体を形成する工程とを含んでいる。少なくとも１つの磁界発生体を形成する工程は、後に強磁性部となる初期強磁性部と反強磁性部とを含む少なくとも１つの初期磁界発生体を形成する工程と、レーザ光と第１の磁界方向の成分を含む第１の外部磁界とを用いて、初期強磁性部が強磁性部になるように、初期強磁性部の磁化の方向を固定する工程とを含んでいる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の磁気センサの製造方法では、レーザ光と第１の磁界方向の成分を含む第１の外部磁界とを用いて、初期強磁性部が強磁性部になるように、初期強磁性部の磁化の方向を固定する。これにより、本発明によれば、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の自由層の磁化の方向を異ならせ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。
図７において８－８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１の実施の形態に係る磁気センサの製造方法における一工程を示す平面図である。
図９に続く工程を示す平面図である。
図１０に続く工程を示す平面図である。
図１１に続く工程を示す平面図である。
図１２に続く工程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抵抗部の配置および磁界発生体の強磁性部の磁化の方向の第２ないし第４の例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抵抗部の配置および磁界発生体の強磁性部の磁化の方向の第５ないし第７の例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抵抗部の配置および磁界発生体の強磁性部の磁化の方向の第８ないし第１０の例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抵抗部の配置および磁界発生体の強磁性部の磁化の方向の第１１および第１２の例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１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２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３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２３において２４－２４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。
本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの製造方法における一工程を示す平面図である。
図２７に続く工程を示す平面図である。
図２８に続く工程を示す平面図である。
図２９に続く工程を示す平面図である。
本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの変形例の要部を示す断面図である。
本発明の第４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３２において３３－３３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４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４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断面図である。
本発明の第４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断面図である。
本発明の第５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５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５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５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５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５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４２において４３－４３線で示す位置の断面の一部を示す断面図である。
図４２において４４－４４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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