磁阻效应器件制造技术

本发明专利技术提供一种磁阻效应器件，其包括MR元件和偏置磁场发生部。MR元件包括一个方向上较长的形状的自由层。偏置磁场发生部包括产生偏置磁场的铁磁性层。铁磁性层包括以包围自由层的外周的方式配置的两个主要部分、第一侧方部分和第二侧方部分。在与自由层的长度方向垂直的任意截面中，第一侧方部分与自由层之间的最短距离、和第二侧方部分与自由层之间的最短距离均为35nm以下。

Magnetoresistance effect device

【技术实现步骤摘要】
磁阻效应器件
本专利技术涉及包括磁阻效应元件和偏置磁场发生部的磁阻效应器件。
技术介绍
近年来，在各种用途中，使用了磁阻效应元件的磁传感器等磁阻效应器件正被使用。作为磁阻效应元件，例如使用自旋阀型磁阻效应元件。自旋阀型磁阻效应元件包括：具有方向被固定了的磁化的磁化固定层；具有方向可根据施加磁场的方向变化的磁化的自由层；配置于磁化固定层与自由层之间的间隔层。在使用了磁阻效应元件的磁阻效应器件中，磁阻效应元件优选在其线性区域内工作。所谓磁阻效应元件的线性区域，是指在表示对于磁阻效应元件的施加磁场和磁阻效应元件的电阻值之间的关系的特性图中，磁阻效应元件的电阻值相对于施加磁场的变化而直线性或大致直线性地变化的区域。作为调节磁阻效应元件的工作区域以使其在线性区域中工作的方法，已知有对磁阻效应元件施加偏置磁场的方法、使在磁阻效应元件的自由层具有形状磁各向异性等的单轴磁各向异性的方法。中国专利申请公开第1237755A号说明书、日本国专利申请公开平5－258245号公报以及国际公开第2009/090739号记载了具有磁阻效应元件、对磁阻效应元件施加偏置磁场的铁磁性层的器件。在中国专利申请公开第1237755A号说明书中，磁阻效应元件在一个方向上较长，铁磁性层以包围位于磁阻效应元件的长度方向的两端的两个缘部、和与磁阻效应元件的长度方向平行的一个缘部的方式设置。在日本国专利申请公开平5－258245号公报和国际公开第2009/090739号中，在从上方看时，铁磁性层以包围磁阻效应元件的整个外周的方式设置。在包括具有形状磁各向异性的自由层的磁阻效应元件中，无施加磁场时的自由层的磁化方向设定为与自由层的易磁化轴平行且彼此反向的两个方向中的一者。但是，在该磁阻效应元件中，自由层的磁化往往会因干扰磁场的施加等而反转。例如，在使用该磁阻效应元件的磁传感器中，当自由层的磁化发生反转时，之后的磁传感器的检测值有可能变成不同于原本的值的值。另一方面，在磁阻效应元件的周围配置有铁磁性层，对磁阻效应元件施加偏置磁场的情况下，有时受铁磁性层的配置的制约等，不能对磁阻效应元件施加充分大的偏置磁场。因此，考虑使用包括自由层的磁阻效应元件，该自由层具有形状磁各向异性，并且如例如国际公开第2009/090739号所记载那样，在从上方看时，以包围磁阻效应元件的整个外周的方式设置铁磁性层，来控制自由层的磁化方向。但是，即使在这种情况下，也存在如下所述的问题。在实际制造出的磁阻效应元件中，在大致自由层的长度方向上延伸的自由层的两个侧面存在微小凹凸。而且，有时因该凹凸会在自由层内形成磁化反转的核(以下，称为“反转核”)。当对形成有该反转核的自由层施加干扰磁场时，自由层内的磁化反转区域就以反转核为起点而扩大，有时发生自由层的一部分或整体的磁化反转。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种磁阻效应器件，该磁阻效应器件使用包括自由层的磁阻效应元件，该自由层具有形状磁各向异性，由此能够抑制自由层的磁化反转。本专利技术的磁阻效应器件包括磁阻效应元件和偏置磁场发生部。磁阻效应元件包括自由层，该自由层具有因被施加的磁场而方向能够改变的磁化。偏置磁场发生部包括产生能够对自由层施加的偏置磁场的铁磁性层。自由层具有位于第一方向的两端的第一面和第二面、以及连接第一面与第二面的外周面。第一面具有在与第一方向正交的第二方向上较长的形状。铁磁性层包括一个或两个主要部分、第一侧方部分和第二侧方部分。在通过第一面的重心且与第一方向和第二方向平行的第一截面中，一个或两个主要部分位于第二方向的自由层的一侧或两侧。在通过第一面的重心且与第二方向垂直的第二截面中，第一侧方部分和第二侧方部分位于与第一方向以及第二方向垂直的第三方向的自由层的两侧。在第二截面中，自由层的外周面与第一侧方部分之间的最短距离、和自由层的外周面与第二侧方部分之间的最短距离为35nm以下。在本专利技术的磁阻效应器件中，在与自由层交叉且与第二方向垂直的任意截面中，自由层的外周面与第一侧方部分之间的最短距离、和自由层的外周面与第二侧方部分之间的最短距离为35nm以下。另外，在本专利技术的磁阻效应器件中，在第二截面中，自由层的外周面与第一侧方部分之间的最短距离、和自由层的外周面与第二侧方部分之间的最短距离为20nm以下。另外，在本专利技术的磁阻效应器件中，磁阻效应元件还包括：具有规定方向的磁化的磁化固定层；和配置于磁化固定层与自由层之间的间隔层。磁化固定层、间隔层和自由层在第一方向上层叠。另外，本专利技术的磁阻效应器件也可以还包括将自由层和铁磁性层隔开的非磁性膜。在这种情况下，在第二截面中，自由层的外周面与第一侧方部分之间的最短距离、和自由层的外周面与第二侧方部分之间的最短距离在1～20nm的范围内。另外，在本专利技术的磁阻效应器件中，一个或两个主要部分为两个主要部分。在该情况下，在从自由层的第一面向第二面的方向上看时，两个主要部分、第一侧方部分和第二侧方部分包围自由层的整个外周。另外，在本专利技术的磁阻效应器件中，偏置磁场的方向也可以为第二方向，还可以相对于第二方向成锐角。另外，在本专利技术的磁阻效应器件中，偏置磁场发生部也可以还包括与铁磁性层进行交换耦合的反铁磁性层。本专利技术的第一和第二观点的制造方法是制造本专利技术的磁阻效应器件的方法。本专利技术的第一观点的制造方法包括如下步骤：形成在之后的步骤中成为磁阻效应元件的构造体的步骤；去除构造体的一部分，以使得构造体成为磁阻效应元件并且在构造体中形成收纳部的步骤；和在收纳部中形成偏置磁场发生部的步骤。本专利技术的第二观点的制造方法包括如下步骤：形成在之后的步骤中成为偏置磁场发生部的构造体的步骤；去除构造体的一部分以使得构造体成为偏置磁场发生部并且在构造体中形成收纳部的步骤；和在收纳部中形成磁阻效应元件的步骤。根据本专利技术的磁阻效应器件及其制造方法，能够抑制在自由层内形成反转核，其结果是，能够抑制自由层的磁化反转。本专利技术的其他目的、特征及优点通过以下说明即可明确。附图说明图1是表示本专利技术第一实施方式的磁阻效应器件的主要部分的俯视图。图2是表示本专利技术第一实施方式的磁阻效应器件的第一截面的截面图。图3是表示本专利技术第一实施方式的磁阻效应器件的第二截面的截面图。图4是表示包括本专利技术第一实施方式的磁阻效应器件的磁传感器之一例的结构的电路图。图5是表示比较例的磁阻效应器件的主要部分的俯视图。图6是用于对比较例的磁阻效应器件的问题点进行说明的说明图。图7是用于对本专利技术第一实施方式的磁阻效应器件的效果进行说明的说明图。图8是表示模拟的模型的说明图。图9是表示模拟结果的特性图。图10是表示本专利技术第一实施方式的磁阻效应器件的制造方法的一个步骤的截面图。图11是表示图10所示的步骤之后的步骤的截面图。图12是表示图11所示的步骤之后的步骤的截面图。图13是表示本专利技术第一实施方式的第一变形例的磁阻效应器件的主要部分的俯视图。图14是表示本专利技术第一实施方式的第二变形例的磁阻效应器件的主要部分的俯视图。图15是本专利技术第二实施方式的磁阻效应器件的截面图。图16是本专利技术第三实施方式的磁阻效应器件的截面图。图17是表示本专利技术第三实施方式的磁阻效应器件的制造方法的一个步骤的截面图。图18是表示图17所示的步骤之后的步骤的截面图。图19是表示图18所示的步骤之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁阻效应器件，其包括磁阻效应元件和偏置磁场发生部，所述磁阻效应器件的特征在于：所述磁阻效应元件包括自由层，该自由层具有因被施加的磁场而方向能够改变的磁化，所述偏置磁场发生部包括产生能够对所述自由层施加的偏置磁场的铁磁性层，所述自由层具有位于第一方向的两端的第一面和第二面以及连接所述第一面与所述第二面的外周面，所述第一面具有在与所述第一方向正交的第二方向上较长的形状，所述铁磁性层包括一个或两个主要部分、第一侧方部分和第二侧方部分，在通过所述第一面的重心且与所述第一方向和所述第二方向平行的第一截面中，所述一个或两个主要部分位于所述第二方向的所述自由层的一侧或两侧，在通过所述第一面的重心且与所述第二方向垂直的第二截面中，所述第一侧方部分和所述第二侧方部分位于与所述第一方向以及所述第二方向垂直的第三方向的所述自由层的两侧，在所述第二截面中，所述自由层的所述外周面与所述第一侧方部分之间的最短距离、和所述自由层的所述外周面与所述第二侧方部分之间的最短距离为35nm以下。

【技术特征摘要】
2018.03.23 JP 2018-0562871.一种磁阻效应器件，其包括磁阻效应元件和偏置磁场发生部，所述磁阻效应器件的特征在于：所述磁阻效应元件包括自由层，该自由层具有因被施加的磁场而方向能够改变的磁化，所述偏置磁场发生部包括产生能够对所述自由层施加的偏置磁场的铁磁性层，所述自由层具有位于第一方向的两端的第一面和第二面以及连接所述第一面与所述第二面的外周面，所述第一面具有在与所述第一方向正交的第二方向上较长的形状，所述铁磁性层包括一个或两个主要部分、第一侧方部分和第二侧方部分，在通过所述第一面的重心且与所述第一方向和所述第二方向平行的第一截面中，所述一个或两个主要部分位于所述第二方向的所述自由层的一侧或两侧，在通过所述第一面的重心且与所述第二方向垂直的第二截面中，所述第一侧方部分和所述第二侧方部分位于与所述第一方向以及所述第二方向垂直的第三方向的所述自由层的两侧，在所述第二截面中，所述自由层的所述外周面与所述第一侧方部分之间的最短距离、和所述自由层的所述外周面与所述第二侧方部分之间的最短距离为35nm以下。2.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其特征在于：在与所述自由层交叉且与所述第二方向垂直的任意截面中，所述自由层的所述外周面与所述第一侧方部分之间的最短距离、和所述自由层的所述外周面与所述第二侧方部分之间的最短距离为35nm以下。3.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其特征在于：在所述第二截面中，所述自由层的所述外周面与所述第一侧方部分之间的最短距离、和所述自由层的所述外周面与所述第二侧方部分之间的最短距离为20nm以下。4.根据权利要求1所述的磁阻效应器件，其特征在于：所述磁阻效应元件还包括：具有规定方向的磁化的磁化固定层...

【专利技术属性】
技术研发人员：牧野健三，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP