磁传感器制造技术

本发明专利技术提供一种磁场范围较宽的磁传感器。该磁传感器具有：基板；聚磁部，其配置在基板上或者基板内；多个磁检测部；以及运算部，聚磁部使与感磁轴方向不同的方向的外部磁场在多个磁检测部的各磁检测部变换为感磁轴方向的磁场，各磁检测部包含与基板的平面平行地排列的多个磁阻元件，多个磁阻元件的各磁阻元件包含根据外部磁场而使磁化的方向变化的自由层、磁化被固定的钉扎层、设置在自由层和钉扎层之间的隔层这样的层叠结构，多个磁阻元件中所含的一个磁阻元件的自由层的长度方向和与一个磁阻元件相邻的至少一个磁阻元件的自由层的长度方向为相同的方向，与一个磁阻元件相邻的至少一个磁阻元件沿着一个磁阻元件的自由层的长度方向排列。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁传感器
本专利技术涉及一种磁传感器。
技术介绍
以往，已知有用于检测是否存在预先确定的一个方向上的磁性的隧道磁阻(TMR：TunnelMagneto－Resistance)元件。另外，已知有将磁阻元件和聚磁部组合而成的磁传感器(例如，参照专利文献1～7)。专利文献1日本特开2006－3116号公报专利文献2日本特开2006－10461号公报专利文献3日本特开平7－169026号公报专利文献4日本特开2002－71381号公报专利文献5日本特开2004－6752号公报专利文献6日本特开2003－282996号公报专利文献7国际公开第2011/068146号小册子
技术实现思路
专利技术要解决的问题TMR元件具有：产生与外部磁场大致成比例的阻抗值的线性区域；以及与外部磁场无关地产生规定的阻抗值的饱和区域。在使用了TMR元件的磁传感器中，如果不是线性区域则无法正确地检测出外部磁场。因此，对外部磁场的检测范围受到TMR元件的饱和磁场的大小限制。在为利用聚磁部将与TMR元件的感磁轴方向不同的方向上的磁场集中在感磁轴方向的磁传感器的情况下，一个TMR元件对感磁轴方向上的磁场和与感磁轴方向不同的方向上的磁场这两个磁场进行检测，由此存在容易产生磁场饱和的问题。用于解决问题的方案在本专利技术的第一方案中提供一种磁传感器，其具有：基板；聚磁部，其配置在基板上或者基板内，具有一个或者多个聚磁构件；多个磁检测部，该多个磁检测部配置在聚磁构件的附近，并且具有与基板的平面平行的方向的感磁轴；以及运算部，其根据多个磁检测部的输出，来运算与基板的平面平行的第一轴的方向的外部磁场、与基板的平面平行且与第一轴垂直的第二轴的方向的外部磁场、以及与基板的平面垂直的第三轴的方向的外部磁场中的至少两个方向的外部磁场，聚磁部使与感磁轴方向不同的方向的外部磁场在多个磁检测部的各磁检测部变换为感磁轴方向的磁场，各磁检测部包含与基板的平面平行地排列的多个磁阻元件，多个磁阻元件的各磁阻元件包含根据外部磁场而使磁化方向变化的自由层、磁化被固定的钉扎层、设置在自由层和钉扎层之间的隔层这样的层叠结构，多个磁阻元件中所含的一个磁阻元件的自由层的长度方向和与一个磁阻元件相邻的至少一个磁阻元件的自由层的长度方向是相同的方向，与一个磁阻元件相邻的至少一个磁阻元件沿着一个磁阻元件的自由层的长度方向排列。另外，上述的
技术实现思路
并没有列举出本专利技术的全部特征。另外，这些特征组的分组合也能够成为另外的专利技术。附图说明图1表示磁检测部110的俯视图的一个例子。图2表示磁检测部110的剖视图的一个例子。图3表示磁检测部110的剖视图的一个例子。图4表示磁检测部110的剖视图的一个例子。图5表示磁检测部110的结构的一个例子。图6表示磁检测部115的一个例子。图7表示向磁检测部施加有外部磁场时的阻抗变化率。图8是用于说明纵向串联的检测磁场的范围变大的理由的图。图9是用于说明施加于自由层23的偏置磁场的图。图10表示磁传感器100的一个例子。图11表示磁传感器100的结构的一个例子。图12是用于说明磁传感器100的动作的图。图13表示磁传感器100的结构的一个例子。具体实施方式以下，通过专利技术的实施方式来说明本专利技术，但以下的实施方式不对权利要求书的专利技术进行限定。另外，在实施方式中说明的特征的全部组合不限于是专利技术的解决手段所必须的。图1表示磁检测部110的俯视图的一个例子。俯视图是指从Z轴方向的正侧观察所得到的图。图2至图4分别表示图1的磁检测部110的A－A′线的剖视图的一个例子。磁检测部110具有基板10、磁阻元件20、下部电极30、上部电极40以及元件分离绝缘膜50。在图1中省略了基板10以及元件分离绝缘膜50。磁检测部110用于检测外部磁场。基板10可以是硅基板、化合物半导体基板以及陶瓷基板中的任一者。另外，基板10也可以是搭载有IC的硅基板。磁阻元件20形成于基板10的上方。本例子的磁检测部110具有多个磁阻元件20a～20d，该多个磁阻元件20a～20d沿着与基板10的平面平行的方向排列。各个磁阻元件20具有钉扎层21、隔层22以及自由层23。磁阻元件20为TMR元件。TMR元件是指在磁性体薄膜之间夹有极薄的绝缘膜的元件。TMR元件的阻抗根据夹着绝缘膜的磁性体薄膜的磁化的朝向而变化。本例子的磁阻元件20的自由层在俯视下具有长度L、宽度W的矩形截面。俯视是指从Z轴的正侧方向观察的情况。多个磁阻元件20沿着磁阻元件20的长度方向(Y轴方向)排列。磁阻元件20也可以彼此电连接。另外，磁阻元件20只要在俯视下至少自由层23的截面为矩形即可。在本例子中，磁阻元件20的长度方向与自由层23的长度方向相同。钉扎层21包括磁化被固定在预先确定的方向上的磁性材料。钉扎层21由Co、Fe、Ni等材料的组合形成。在本说明书中，将钉扎层21的磁化被固定的方向的轴称为感磁轴。隔层22是形成在钉扎层21上的薄膜的绝缘体。例如，隔层22由Al2O3、MgO等绝缘材料形成。自由层23是磁化的朝向与外部磁场相对应地变化的磁性体。例如，自由层23是由Co、Fe、Ni等材料的组合形成的软磁性材料。自由层23形成在隔层22上。例如，自由层23的磁化的方向因自由层23的形状各向异性而产生，是磁阻元件20的长度方向(Y轴方向)。本例子的自由层23的磁化方向与自由层23的排列方向相同。下部电极30设置在基板10和磁阻元件20之间。下部电极30将相邻的两个磁阻元件20的钉扎层21彼此连接。例如，本例子的下部电极30分别将磁阻元件20a和磁阻元件20b相连接，以及，将磁阻元件20c和磁阻元件20d相连接。下部电极30例如由非磁性体形成。上部电极40设置在磁阻元件20上。上部电极40将相邻的两个磁阻元件20所具有的自由层23彼此连接。例如，本例子的上部电极40将磁阻元件20b和磁阻元件20c相连接。即，相邻的磁阻元件20利用下部电极30和上部电极40中的任一者实现电连接。本例子的下部电极30以及上部电极40在俯视下具有矩形状的截面，但不限于此。另外，下部电极30以及上部电极40的宽度也可以相同。元件分离绝缘膜50将相邻的磁阻元件20的自由层分别电分离。元件分离绝缘膜50由在通常的半导体制造工序使用的绝缘材料形成。例如，元件分离绝缘膜50由二氧化硅SiO2形成。如以上所述，磁检测部110具有沿与感磁轴正交的方向磁化且排列的自由层23。由此，磁检测部110能够正确地检测与感磁轴相同的方向上的磁场。在图2中，利用下部电极30连接在一起的两个磁阻元件20的侧面被元件分离绝缘膜50完全分离。完全分离是指将相邻的磁阻元件20以彼此不接触的方式物理地分离。例如，在磁阻元件20a和磁阻元件20b之间，钉扎层21、隔层22以及自由层23完全被蚀刻。在图3中，利用下部电极30连接在一起的两个磁阻元件20以钉扎层21的侧面彼此连接。例如，在磁阻元件20a和磁阻元件20b之间，隔层22以及自由层23完全被蚀刻。另一方面，在磁阻元件20a和磁阻元件20b之间，钉扎层21可以不完全被蚀刻而留有一部分。另外，也可以不设置下部电极30而将钉扎层21兼用作钉扎层和下部电极。在图4中，利用下部电极30连接在一起的两个磁阻元件20以钉扎层21和隔层22的侧面彼此连接。例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁传感器，其中，该磁传感器具有：基板；聚磁部，其配置在所述基板上或者所述基板内，具有一个或者多个聚磁构件；多个磁检测部，该多个磁检测部配置在所述聚磁构件的附近，并且具有与所述基板的平面平行的方向的感磁轴；以及运算部，其根据所述多个磁检测部的输出，来运算与所述基板的平面平行的第一轴的方向的外部磁场、与所述基板的平面平行且与所述第一轴垂直的第二轴的方向的外部磁场、以及与所述基板的平面垂直的第三轴的方向的外部磁场中的至少两个方向的外部磁场，所述聚磁部使与所述感磁轴方向不同的方向的外部磁场在所述多个磁检测部的各磁检测部变换为所述感磁轴方向的磁场，所述各磁检测部包含与所述基板的平面平行地排列的多个磁阻元件，所述多个磁阻元件的各磁阻元件包含根据所述外部磁场而使磁化方向变化的自由层、磁化被固定的钉扎层、设置在所述自由层和所述钉扎层之间的隔层这样的层叠结构，所述多个磁阻元件中所含的一个磁阻元件的所述自由层的长度方向和与所述一个磁阻元件相邻的至少一个磁阻元件的所述自由层的长度方向为相同的方向，所述至少一个磁阻元件沿着所述一个磁阻元件的所述自由层的长度方向排列。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.26 JP 2014-1969871.一种磁传感器，其中，该磁传感器具有：基板；聚磁部，其配置在所述基板上或者所述基板内，具有一个或者多个聚磁构件；多个磁检测部，该多个磁检测部配置在所述聚磁构件的附近，并且具有与所述基板的平面平行的方向的感磁轴；以及运算部，其根据所述多个磁检测部的输出，来运算与所述基板的平面平行的第一轴的方向的外部磁场、与所述基板的平面平行且与所述第一轴垂直的第二轴的方向的外部磁场、以及与所述基板的平面垂直的第三轴的方向的外部磁场中的至少两个方向的外部磁场，所述聚磁部使与所述感磁轴方向不同的方向的外部磁场在所述多个磁检测部的各磁检测部变换为所述感磁轴方向的磁场，所述各磁检测部包含与所述基板的平面平行地排列的多个磁阻元件，所述多个磁阻元件的各磁阻元件包含根据所述外部磁场而使磁化方向变化的自由层、磁化被固定的钉扎层、设置在所述自由层和所述钉扎层之间的隔层这样的层叠结构，所述多个磁阻元件中所含的一个磁阻元件的所述自由层的长度方向和与所述一个磁阻元件相邻的至少一个磁阻元件的所述自由层的长度方向为相同...

【专利技术属性】
技术研发人员：四竈格久，藤本佳伸，
申请(专利权)人：旭化成微电子株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP