三轴磁传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供能够高精度地检测三轴方位的磁场的三轴磁传感器及其制造方法。三轴磁传感器(1)具备：具有第一面(21)及与其相对的第二面(22)的基板(2)、和设置于第一面(21)上的磁传感器元件组(3)。磁传感器元件组(3)包含X轴方向的磁力检测用的第一磁传感器元件(31)、Y轴方向的磁力检测用的第二磁传感器元件(32)和Z轴方向的磁力检测用的第三磁传感器元件(33)。第一～第三磁传感器元件(31～33)分别包含由至少含有磁化固定层(42)及自由层(44)的层叠体构成的第一～第三磁阻效应元件(4)，第一～第三磁阻效应元件(4)的各磁化固定层(42)的磁化方向M42被固定在相对于第一面(21)以规定的角度θM42倾斜的方向。

Three axis magnetic sensor and its manufacturing method

The invention provides a three axis magnetic sensor capable of detecting the magnetic field of the three axis with high accuracy and a manufacturing method thereof. A three axis magnetic sensor (1) has a substrate (2) having a first surface (21) and a second face (22) relative to it, and a magnetic sensor element group (3) set on the first surface (21). The magnetic sensor element group (3) consists of a first magnetic sensor element (31) for magnetic force detection in the direction of the X axis, a second magnetic sensor element (32) for magnetic force detection in the direction of the Y axis and a third magnetic sensor element (33) for magnetic force detection in the direction of the Z axis. The first to third magnetic sensor elements (31~33) comprise the first to third magnetoresistance elements (4) composed of at least a magnetized fixed layer (42) and a free layer (44), and the magnetization direction M42 of the magnetized fixed layers (42) of the first to third magnetoresistance element (4) is fixed to the specified angle theta M4 relative to the first surface (21). 2 the direction of the tilt.

【技术实现步骤摘要】
三轴磁传感器及其制造方法
本专利技术涉及一种三轴磁传感器及制造该三轴磁传感器的方法。
技术介绍
一直以来，在车载型导航系统、手机等移动终端等上搭载有通过利用磁传感器元件检测地磁而测量方位的电子指南针。作为用于这种电子指南针的、用于检测相互正交的三轴(X轴、Y轴及Z轴)方位的磁场成分的三轴磁传感器，已知有将X轴用磁传感器元件、Y轴用磁传感器元件及Z轴用磁传感器元件这三个磁传感器元件安装于一个基板面上而成的装置。在该三轴磁传感器中，为了通过三个磁传感器元件分别检测相互正交的三轴方位的磁场成分，需要使各磁传感器元件的磁场的感知方向正交。在作为磁传感器元件使用具有自由层和磁化固定层的层叠体，并且自由层的磁化方向根据外部磁场高灵敏度地变化且随之电阻发生变化的磁阻效应元件(例如TMR元件)的情况下，以各磁传感器元件的磁化固定层的磁化方向朝向各方位的方式配置各磁传感器元件。例如，如图16所示，在具有第一面201及与其相对的第二面202的基板200的第一面201上层叠形成X轴用TMR元件301及Y轴用TMR元件302，并且在与第一面201正交的方向上层叠形成Z轴用TMR元件303。图16中，与各TMR元件301～303重合显示的箭头表示各TMR元件301～303的磁化固定层的磁化方向。在具有这种结构的三轴磁传感器中，能够使各TMR元件301～303的磁化固定层的磁化方向朝向三轴方位的各方位(参照非专利文献1)。现有技术文献非专利文献非专利文献1："DevelopmentofTunnelingMagneto-resistiveSensors",FutoyoshiKOU,RicohTechnicalReport,No.31,2005
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在图16所示的三轴磁传感器中，X轴用TMR元件301及Y轴用TMR元件302可以通过同一工艺制作，因此，能够容易地使它们的特性一致。但是，因为Z轴用TMR元件303的层叠方向与X轴用TMR元件301及Y轴用TMR元件302不同(正交)，所以通过与X轴用TMR元件301及Y轴用TMR元件302相同的工艺制作Z轴用TMR元件303极其困难。因此，使X轴用TMR元件301及Y轴用TMR元件302、与Z轴用TMR元件303的特性一致是极其困难的，由此，存在三轴方位的磁场检测精度会降低的问题。鉴于上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种能够高精度地检测三轴方位的磁场的三轴磁传感器及其制造方法。用于解决技术问题的手段为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种三轴磁传感器，其特征在于，具备：基板，其具有第一面及与该第一面相对的第二面；和磁传感器元件组，其设置于所述基板的所述第一面上，所述磁传感器元件组包含用于检测第一轴方向的磁力的第一磁传感器元件、用于检测第二轴方向的磁力的第二磁传感器元件和用于检测第三轴方向的磁力的第三磁传感器元件，所述第一轴方向和所述第二轴方向是在包含所述第一轴方向和所述第二轴方向的平面上相互正交的方向，所述第三轴方向是与包含所述第一轴方向和所述第二轴方向的所述平面正交的方向，所述第一～第三磁传感器元件分别含有第一～第三磁阻效应元件，所述第一～第三磁阻效应元件均是至少含有磁化固定层及自由层的层叠体，所述第一～第三磁阻效应元件的各磁化固定层的磁化方向被固定在相对于所述基板的所述第一面以规定的角度倾斜的方向(专利技术1)。在上述专利技术(专利技术1)中，优选所述第一～第三磁阻效应元件均是沿着相对于所述基板的所述第一面正交的方向层叠所述磁化固定层及所述自由层而成的层叠体(专利技术2)。在上述专利技术(专利技术1、2)中，优选所述第一～第三磁阻效应元件的各磁化固定层的磁化方向被固定在相对于所述基板的所述第一面以15～55°的角度倾斜的方向(专利技术3)。在上述专利技术(专利技术1、2)中，优选在从所述基板的所述第一面的上方观察的俯视时，在将所述第一磁阻效应元件的所述磁化固定层的磁化方向、所述第二磁阻效应元件的所述磁化固定层的磁化方向和所述第三磁阻效应元件的所述磁化固定层的磁化方向分别投影于所述基板的所述第一面时，投影的所述磁化方向被固定为朝向相互错开110～130°的方向(专利技术4)。在上述专利技术(专利技术1、2)中，作为所述磁阻效应元件，可以使用GMR元件或TMR元件。(专利技术5)。另外，本专利技术提供一种三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，是制造上述专利技术(专利技术1)的三轴磁传感器的方法，包含：在所述基板的所述第一面上形成至少含有构成所述磁化固定层的反铁磁性膜及构成所述自由层的磁性膜的层叠膜的工序；通过对所述层叠膜进行研磨，形成第一～第三层叠结构体的工序；和通过同时对所述第一～第三层叠结构体施加磁场，使所述磁化固定层的磁化方向相对于所述基板的所述第一面以规定的角度倾斜并固定的工序(专利技术6)。在上述专利技术(专利技术6)中，优选使所述磁化固定层的磁化方向相对于所述基板的所述第一面以15～55°的角度倾斜并固定(专利技术7)，优选在从所述基板的所述第一面的上方观察的俯视时，在将所述第一层叠结构体的所述磁化固定层的磁化方向、所述第二层叠结构体的所述磁化固定层的磁化方向和所述第三层叠结构体的所述磁化固定层的磁化方向分别投影于所述基板的所述第一面时，使投影的所述磁化方向固定为朝向相互错开110～130°的方向(专利技术8)。在上述专利技术(专利技术6、7)中，优选在从所述基板的所述第一面的上方观察的俯视时，将所述第一～第三层叠结构体形成为以所述第一面上的规定的点为中心沿圆周方向以120°的间隔配置，在与所述第一面上的规定的点相对的、所述基板的所述第二面侧的位置配置磁场施加装置，由该磁场施加装置对所述第一～第三层叠结构体施加磁场(专利技术9)。专利技术的效果根据本专利技术，能够提供一种能够高精度地检测三轴方位的磁场的三轴磁传感器及其制造方法。附图说明图1是表示本专利技术的一个实施方式的三轴磁传感器的概略结构的俯视图。图2是表示本专利技术的一个实施方式的三轴磁传感器的概略结构的、图1中的A-A线截面图。图3是表示本专利技术的一个实施方式的磁阻效应层叠体的概略结构的截面图。图4是用于说明本专利技术的一个实施方式的三个磁阻效应层叠体的磁化固定层的磁化方向的俯视图。图5A是以平面表示本专利技术的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其1)，图5B是图5A中的I-I线截面图。图6A是以平面表示本专利技术的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其2)，图6B是图6A中的I-I线截面图。图7A是以平面表示本专利技术的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其3)，图7B是图7A中的I-I线截面图。图8A是以平面表示本专利技术的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其4)，图8B是图8A中的I-I线截面图。图9A是以平面表示本专利技术的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其5)，图9B是图9A中的I-I线截面图。图10A是以平面表示本专利技术的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其6)，图10B是图10A中的I-I线截面图。图11A是以平面表示本专利技术的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其7)，图11B是图11A中的I-I线截面图。图12A是以平面表示本专利技术的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其8)，图12B是图12A中的I-I线截面图。图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三轴磁传感器，其特征在于，具备：基板，其具有第一面及与该第一面相对的第二面；和磁传感器元件组，其设置于所述基板的所述第一面上，所述磁传感器元件组包含用于检测第一轴方向的磁力的第一磁传感器元件、用于检测第二轴方向的磁力的第二磁传感器元件、和用于检测第三轴方向的磁力的第三磁传感器元件，所述第一轴方向和所述第二轴方向是在包含所述第一轴方向和所述第二轴方向的平面上相互正交的方向，所述第三轴方向是与包含所述第一轴方向和所述第二轴方向的所述平面正交的方向，所述第一～第三磁传感器元件分别含有第一～第三磁阻效应元件，所述第一～第三磁阻效应元件均是至少含有磁化固定层及自由层的层叠体，所述第一～第三磁阻效应元件的各磁化固定层的磁化方向被固定在相对于所述基板的所述第一面以规定的角度倾斜的方向。

【技术特征摘要】
2016.12.20 JP 2016-2466181.一种三轴磁传感器，其特征在于，具备：基板，其具有第一面及与该第一面相对的第二面；和磁传感器元件组，其设置于所述基板的所述第一面上，所述磁传感器元件组包含用于检测第一轴方向的磁力的第一磁传感器元件、用于检测第二轴方向的磁力的第二磁传感器元件、和用于检测第三轴方向的磁力的第三磁传感器元件，所述第一轴方向和所述第二轴方向是在包含所述第一轴方向和所述第二轴方向的平面上相互正交的方向，所述第三轴方向是与包含所述第一轴方向和所述第二轴方向的所述平面正交的方向，所述第一～第三磁传感器元件分别含有第一～第三磁阻效应元件，所述第一～第三磁阻效应元件均是至少含有磁化固定层及自由层的层叠体，所述第一～第三磁阻效应元件的各磁化固定层的磁化方向被固定在相对于所述基板的所述第一面以规定的角度倾斜的方向。2.根据权利要求1所述的三轴磁传感器，其特征在于，所述第一～第三磁阻效应元件均是沿着相对于所述基板的所述第一面正交的方向层叠所述磁化固定层及所述自由层而成的层叠体。3.根据权利要求1或2所述的三轴磁传感器，其特征在于，所述第一～第三磁阻效应元件的各磁化固定层的磁化方向被固定在相对于所述基板的所述第一面以15～55°的角度倾斜的方向。4.根据权利要求1或2所述的三轴磁传感器，其特征在于，在从所述基板的所述第一面的上方观察的俯视时，在将所述第一磁阻效应元件的所述磁化固定层的磁化方向、所述第二磁阻效应元件的所述磁化固定层的磁化方向和所述第三磁阻效应元件的所述磁化固定层的磁化方向分别投影于所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：太田尚城，高桥宏和，三浦聪，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP