交换耦合膜以及使用该交换耦合膜的磁阻效应元件及磁检测装置制造方法及图纸

提供固定磁性层的磁化的方向反转的磁场(Hex)较大、高温条件下的稳定性高、并且强磁场耐性优的交换耦合膜。交换耦合膜(10)为，反强磁性层(2)和固定磁性层(3)和自由磁性层(5)层叠而成，反强磁性层(2)由PtCr层(2A)和XMn层(2B)(其中，X是Pt或Ir)构成，XMn层(B)与固定磁性层(3)接触，固定磁性层(3)是铁、钴、铁钴合金或铁镍合金。

The exchange coupling film and the magnetoresistance effect element and magnetic detection device using the exchange coupling film

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交换耦合膜以及使用该交换耦合膜的磁阻效应元件及磁检测装置
本专利技术涉及交换耦合膜以及使用该交换耦合膜的磁阻效应元件及磁检测装置。
技术介绍
具备反强磁性层和固定磁性层的交换耦合膜，被作为磁阻效应元件、磁检测装置使用。在专利文献1中，关于磁性记录用介质，记载了通过将作为强磁性层的Co合金与作为反强磁性层的各种合金组合能够构成交换耦合膜。作为反强磁性层，例示了CoMn、NiMn、PtMn、PtCr等的合金。现有技术文献专利文献专利文献：日本特开2000－215431号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题关于磁检测装置，在将磁效应元件向基板安装时，需要对焊料进行回流处理(熔融处理)，另外，磁检测装置有时被用在如引擎的周边那样的高温环境下。因此，磁检测装置中使用的交换耦合膜，为了能够在较宽的动态范围中检测磁场，优选的是，固定磁性层的磁化的方向反转的磁场(Hex)较大，且高温条件下的稳定性较高。专利文献1是涉及作为磁性记录介质而使用的交换耦合膜的文献，所以关于使用了交换耦合膜的磁检测装置的高温条件下的稳定性，并未记载。另外，最近，即使是被配置在大输出马达等强磁场产生源的附近并被施加强磁场的环境下，也要求固定磁性层的磁化的方向不易受影响，即要求强磁场耐性。本专利技术的目的在于，提供固定磁性层的磁化的方向反转的磁场(Hex)较大、且高温条件下的稳定性较高、并且强磁场耐性优的交换耦合膜以及使用该交换耦合膜的磁阻效应元件及磁检测装置。r>用于解决课题的手段为了解决上述课题而提供的本专利技术，作为一个形态，而提供一种交换耦合膜，由反强磁性层和固定磁性层层叠而成，上述反强磁性层由PtCr层和XMn层构成，其中，X是Pt或Ir，上述XMn层与上述固定磁性层接触，上述固定磁性层是铁、钴、钴铁合金或镍铁合金。本专利技术在其他的一个形态中，提供一种交换耦合膜，由反强磁性层和固定磁性层层叠而成，上述反强磁性层由PtCr层和XMn层构成，其中，X是Pt或Ir，上述XMn层与上述固定磁性层接触，上述固定磁性层是第1磁性层和中间层和第2磁性层层叠而成的自钉扎构造，上述第1磁性层及上述第2磁性层是铁、钴、钴铁合金或镍铁合金。图5是说明本专利技术的交换耦合膜的磁化曲线的磁滞回线的图。通常，软磁体的M－H曲线(磁化曲线)作出的磁滞回线，如图5的用点线所示那样，将H轴与M轴的交点(外部磁场(磁场)H＝0A/m，磁化M＝0A/m)作为中心而为对称的形状，但是本专利技术的交换耦合膜的磁滞回线，由于对固定磁性层作用了交换耦合磁场Hex，因此如图5的实线所示那样为根据Hex的大小而沿着H轴平移后的形状。交换耦合膜的固定磁性层，由于该Hex越大则即使被施加外部磁场、磁化的方向也不易反转，因此强磁场耐性变得良好。另外，本专利技术的交换耦合膜，通过采用反强磁性层由PtCr层和XMn层(其中，X是Pt或Ir)构成的构成，由此特别地，高温环境下的Hex变大。因此，本专利技术的交换耦合膜在高温环境下具有优秀的强磁场耐性。并且，在与各种组分的金属材料之间可获得较大的Hex。交换耦合磁场Hex通过反强磁性层与固定磁性层的相互作用而产生的结果是，本专利技术的反强磁性层，交换耦合磁场Hex可能适当产生的固定磁性层的组分的种类多样并且组分范围广。具体而言，不仅仅是钴铁合金(CoFe合金)或镍铁合金(NiFe合金)，以至于铁(Fe)、钴(Co)，都能够作为构成固定磁性层的材料而使用。因此，实现了提高固定磁性层的设计上的自由度。特别地，铁(Fe)及钴(Co)以及具有与这些金属相近的组分的合金(举出例如90CoFe合金、10CoFe合金等。)与其他的组分的合金(举出例如40CoFe。)相比，磁致伸缩常数低。因此，通过用这些材料构成固定磁性层，由此不易发生起因于基于磁致伸缩的应力而交换耦合磁场Hex的磁化方向变化的不良情况。在上述的交换耦合膜中，可以是，上述PtCr层的膜厚比上述XMn层的膜厚大。在该情况下，存在上述PtCr层的膜厚同上述PtMn层的膜厚与上述IrMn层的膜厚的总和之比为5：1～100：1是优选的情况。本专利技术作为其他的一个形态，而提供一种磁阻效应元件，其特征在于，层叠有上述的交换耦合膜与自由磁性层。本专利技术作为其他的一个形态，而提供一种磁检测装置，其特征在于，具备上述的磁阻效应元件。上述的磁检测装置，在同一基板上具备多个上述的磁阻效应元件，多个上述磁阻效应元件包含上述固定磁化方向不同的磁阻效应元件。专利技术的效果根据本专利技术，提供高温条件下的稳定性提高、并且强磁场耐性优的交换耦合膜。因此，如果使用层叠有本专利技术的交换耦合膜与自由磁性层而成磁阻效应元件，则能够成为即使被置于高温环境下、强磁场环境下也稳定的磁检测装置。另外，能够使用各种金属作为固定磁性层，所以根据磁检测装置中要求的性质而进行设计时的自由度高。附图说明图1是表示本专利技术的第1实施方式的交换耦合膜10的膜构成的说明图。图2是表示本专利技术的第2实施方式的交换耦合膜20的膜构成的说明图。图3是本专利技术的实施方式的磁传感器30的电路框图。图4是表示磁传感器30中使用的磁检测元件11的俯视图。图5是本专利技术的交换耦合膜的磁化曲线的磁滞回线的说明图。图6是说明实施例1～4及比较例1～3的交换耦合膜40的膜构成的说明图。图7是表示实施例1～4及比较例1～3的交换耦合膜的温度与Hex的关系的图表。图8是表示图7的交换耦合膜的各温度下的Hex除以室温的Hex而得到的标准化Hex的图表。图9是表示实施例1～6的交换耦合膜的各温度下的Hex除以室温的Hex而得到的标准化Hex的图表。图10是表示实施例7～8及比较例4的交换耦合膜的Hex的图表。图11是表示实施例7～8及比较例4的交换耦合能的图表。图12是表示CoFe合金中的Fe量(at％)与饱和磁致伸缩常数的关系的图表。具体实施方式＜第1实施方式＞图1示出了使用了本专利技术的第1实施方式的交换耦合膜10的磁检测元件11的膜构成。磁检测元件11从基板的表面起，以基底层1、反强磁性层2、固定磁性层3、非磁性材料层4、自由磁性层5及保护层6的顺序层叠并成膜而成。反强磁性层2由PtCr层2A和XMn层(其中，X是Pt或Ir)2B层构成，XMn层2B与固定磁性层3接触。上述各层例如通过溅射工序、CVD工序而成膜。反强磁性层2与固定磁性层3是本专利技术的第1实施的方式的交换耦合膜10。磁检测元件11是利用了所谓的单自旋阀式的巨磁阻效应(GMR效应)的层叠元件，电阻以固定磁性层3的固定磁化的向量与自由磁性层5的根据外部磁场而变化的磁化的向量之间的相对关系而变化。基底层1用NiFeCr合金(镍铁铬合金)、Cr或者Ta等形成。在本实施方式的交换耦合膜10中，为了提高固定磁性层3的磁化的方向反转的磁场(以下，也适当称为“Hex”)，NiFeCr合金是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交换耦合膜，其特征在于，/n由反强磁性层和固定磁性层层叠而成，/n上述反强磁性层由PtCr层和XMn层构成，其中，X是Pt或Ir，/n上述XMn层与上述固定磁性层接触，/n上述固定磁性层是铁、钴、钴铁合金或镍铁合金。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170927 JP 2017-1865431.一种交换耦合膜，其特征在于，
由反强磁性层和固定磁性层层叠而成，
上述反强磁性层由PtCr层和XMn层构成，其中，X是Pt或Ir，
上述XMn层与上述固定磁性层接触，
上述固定磁性层是铁、钴、钴铁合金或镍铁合金。


2.一种交换耦合膜，其特征在于，
由反强磁性层和固定磁性层层叠而成，
上述反强磁性层由PtCr层和XMn层构成，其中，X是Pt或Ir，
上述XMn层与上述固定磁性层接触，
上述固定磁性层是第1磁性层和中间层和第2磁性层层叠而成的自钉扎构造，
上述第1磁性层及上述第2磁性层是铁、钴、钴铁合金或镍铁合...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤正路，小池文人，远藤广明，
申请(专利权)人：阿尔卑斯阿尔派株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP