磁检测装置及其制造方法制造方法及图纸

一种磁检测装置(100)，具备固定磁化方向(P)与偏置施加方向F的关系相互不同的两种的磁阻效应膜(MR1、MR2)的磁检测元件(M1、R2)设置在同一基板(SB)上的全桥电路(HB)，通过具备阻隔温度(Tb)不同的反铁磁性层的三种以上的交换耦合膜(511、512、521、522)设定有固定磁化方向(P)以及偏置施加方向(F)，因此具有强磁场耐性，制造也容易且制造自由度高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁检测装置及其制造方法
本专利技术涉及具备全桥电路的磁检测装置及其制造方法，其中全桥电路具备多个具有磁阻效应膜的磁检测元件。
技术介绍
使用了具有包括固定磁性层以及自由磁性层的磁阻效应膜的磁检测元件的磁检测装置(磁传感器)被用于地磁传感器、位置传感器、电流传感器等各种领域。从提高这样的各种传感器的检测精度或者扩大可测定范围的观点出发，有时磁传感器具备将对外部磁场的响应性不同的两种磁检测元件串联连接而成的半桥电路并联连接而构成的全桥电路(惠斯通电桥电路)。全桥电路所使用的两种磁检测元件通常基于未施加外部磁场的状态下的自由磁性层的磁化方向与灵敏度轴方向的相对关系不同，对外部磁场的响应性不同。例如，在专利文献1中，记载了固定磁化轴相互反平行地设定的两种磁检测元件。此外，在专利文献2中，记载了固定磁化轴被设定为相同的方向但施加于自由磁性层的偏置磁场的方向被设定为不同的两种磁检测元件。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2006-527497号公报专利文献2：日本特表2014-516406号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在专利文献1中，为了将形成于基板上的多个磁检测元件的固定磁化轴的方向设定为相互不同，通过在施加磁场的同时选择性地对多个磁检测元件中的任一个进行通电加热，将被通电加热后的磁检测元件的反铁磁性层加热至其阻隔温度以上，在与外部磁场的施加方向一致的固定磁性层的磁化方向上使反铁磁性层的磁化方向一致，其结果是，将被通电加热的磁检测元件的固定磁化轴设定为所希望的方向。在专利文献2中，对于两种磁检测元件，使固定磁化轴的方向一致，使未施加外部磁场的状态下的自由磁性层的方向相互不同，在同一基板上形成两种磁检测元件。作为控制该自由磁性层的方向的方法，记载了如下方法：使用磁阻效应膜的形状各向异性、使用由永久磁铁产生的偏置磁场、在自由磁性层层叠反铁磁性层而产生交换耦合磁场。本专利技术的目的在于提供一种磁检测装置，该磁检测装置具备通过与上述的专利文献1以及专利文献2所记载的结构不同的结构而在同一基板上具有对外部磁场的响应性不同的两种磁检测元件的全桥电路(惠斯通电桥电路)。此外，本专利技术的目的还在于提供一种制造上述的磁检测装置的方法。用于解决课题的手段为了提供用于解决上述课题的本专利技术在一个方式中，是具备全桥电路的磁检测装置，该全桥电路具有第1磁检测元件和第2磁检测元件，该第1磁检测元件具备层叠第1固定磁性层和第1自由磁性层的第1磁阻效应膜，该第2磁检测元件具备层叠第2固定磁性层和第2自由磁性层的第2磁阻效应膜，该磁检测装置的特征在于，在所述全桥电路中，所述第1磁检测元件与所述第2磁检测元件被串联连接而成的第1半桥电路、和所述第2磁检测元件与所述第1磁检测元件被串联连接而成的第2半桥电路在电源端子与接地端子之间被并联连接，所述第1磁检测元件与所述第2磁检测元件设置在相同的基板上，在所述第1磁阻效应膜中，所述第1固定磁性层和层叠于所述第1固定磁性层的与所述第1自由磁性层对置的一侧的相反侧的第1固定用反铁磁性层构成第1固定用交换耦合膜，所述第1自由磁性层和层叠于所述第1自由磁性层的与所述第1固定磁性层对置的一侧的相反侧的第1偏置用反铁磁性层构成第1偏置用交换耦合膜，在所述第2磁阻效应膜中，所述第2固定磁性层和层叠于所述第2固定磁性层的与所述第2自由磁性层对置的一侧的相反侧的第2固定用反铁磁性层构成第2固定用交换耦合膜，所述第2自由磁性层和层叠于所述第2自由磁性层的与所述第2固定磁性层对置的一侧的相反侧的第2偏置用反铁磁性层构成第2偏置用交换耦合膜，所述第1固定磁性层的固定磁化轴与所述第2固定磁性层的固定磁化轴被设定为共轴，所述第1偏置用交换耦合膜的交换耦合磁场的方向与所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向被设定为非平行，所述第2偏置用交换耦合膜的交换耦合磁场的方向与所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向被设定为非平行，所述第1固定用反铁磁性层的阻隔温度Tbf1以及所述第2固定用反铁磁性层的阻隔温度Tbf2分别比所述第1偏置用反铁磁性层的阻隔温度Tb1以及所述第2偏置用反铁磁性层的阻隔温度Tb2中的任一个温度高，所述第1偏置用反铁磁性层的阻隔温度Tb1比所述第2偏置用反铁磁性层的阻隔温度Tb2高。如上所述，通过使用至少三种阻隔温度Tb不同的反铁磁性层，对于两种磁阻效应元件，能够自由度高地设定固定磁化轴的方向以及自由磁性层的偏置磁场的施加方向。而且，固定磁化轴的设定以及偏置磁场的设定均使用反铁磁性层与铁磁性层的交换耦合磁场来进行，因此强磁场耐性优异。此外，相邻配置的两种磁阻效应元件不易相互影响。因此，与例如使用永久磁铁来设定偏置磁场的情况相比，能够实现磁检测装置的小型化。在上述的磁检测装置中，也可以，所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向与所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向被设定为反平行，所述第1偏置用反铁磁性层的交换耦合磁场的方向与所述第2偏置用反铁磁性层的交换耦合磁场的方向被设定为平行，所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向与所述第1偏置用反铁磁性层的交换耦合磁场的方向被设定为非平行(具体而言，以使在层叠方向观察时正交)。在上述的磁检测装置中，所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向与所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向可以被设定为平行，所述第1偏置用交换耦合膜的偏置磁场的方向与所述第2偏置用交换耦合膜的偏置磁场的方向也可以被设定为非平行。在该情况下，优选以所述第1偏置用交换耦合膜的偏置磁场的方向相对于所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向的层叠方向观察时的倾斜角度与以所述第2偏置用交换耦合膜的偏置磁场的方向相对于所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向的层叠方向观察时的倾斜角度方向相反且绝对值相等。具体而言，例示了倾斜角度的绝对值均为45度，其结果是，在层叠方向观察时正交的情况。在上述的磁检测装置中，作为所述第1固定用反铁磁性层以及所述第2固定用反铁磁性层的至少一方的固定用反铁磁性层具备含有从由铂族元素以及Ni构成的组中选择的一种或者两种以上的元素X以及Mn、Cr的X(Cr-Mn)层，所述X(Cr-Mn)层具有相对地接近与所述固定用反铁磁性层交换耦合的固定用铁磁性层(第1固定用反铁磁性层以及/或者第2固定用反铁磁性层)的第1区域、和离所述固定用铁磁性层相对地远位的第2区域，所述第1区域中的Mn的含量优选高于所述第2区域中的Mn的含量。第1固定用反铁磁性层以及所述第2固定用反铁磁性层这两者优选为上述的固定用反铁磁性层。图1是说明具有上述的固定用反铁磁性层的交换耦合膜的磁化曲线的磁滞回线的图。通常，软磁性体的M-H曲线(磁化曲线)所形成的磁滞回线成为以H轴与M轴的交点(磁场H＝0A/m，磁化M＝0A/m)为中心对称的形状，但如图1所示那样，交换耦合膜的磁滞回线由于交换耦合磁场Hex对与固定用反铁磁性层交换耦合的铁磁性层作用，因此成为与交换耦合磁场Hex的大小相应地沿着H轴移位的形状。交换耦合膜的固定用铁磁性层的该交换耦合磁场Hex越大，即使施加外部磁场，磁化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁检测装置，具备全桥电路，该全桥电路具有第1磁检测元件和第2磁检测元件，该第1磁检测元件具备层叠第1固定磁性层和第1自由磁性层的第1磁阻效应膜，该第2磁检测元件具备层叠第2固定磁性层和第2自由磁性层的第2磁阻效应膜，该磁检测装置的特征在于，/n在所述全桥电路中，所述第1磁检测元件与所述第2磁检测元件被串联连接而成的第1半桥电路、和所述第2磁检测元件与所述第1磁检测元件被串联连接而成的第2半桥电路在电源端子与接地端子之间被并联连接，/n所述第1磁检测元件与所述第2磁检测元件设置在相同的基板上，/n在所述第1磁阻效应膜中，/n所述第1固定磁性层和层叠于所述第1固定磁性层的与所述第1自由磁性层对置的一侧的相反侧的第1固定用反铁磁性层构成第1固定用交换耦合膜，/n所述第1自由磁性层和层叠于所述第1自由磁性层的与所述第1固定磁性层对置的一侧的相反侧的第1偏置用反铁磁性层构成第1偏置用交换耦合膜，/n在所述第2磁阻效应膜中，/n所述第2固定磁性层和层叠于所述第2固定磁性层的与所述第2自由磁性层对置的一侧的相反侧的第2固定用反铁磁性层构成第2固定用交换耦合膜，/n所述第2自由磁性层和层叠于所述第2自由磁性层的与所述第2固定磁性层对置的一侧的相反侧的第2偏置用反铁磁性层构成第2偏置用交换耦合膜，/n所述第1固定磁性层的固定磁化轴与所述第2固定磁性层的固定磁化轴被设定为共轴，/n所述第1偏置用交换耦合膜的交换耦合磁场的方向与所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向被设定为非平行，所述第2偏置用交换耦合膜的交换耦合磁场的方向与所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向被设定为非平行，/n所述第1固定用反铁磁性层的阻隔温度Tbf1以及所述第2固定用反铁磁性层的阻隔温度Tbf2分别比所述第1偏置用反铁磁性层的阻隔温度Tb1以及所述第2偏置用反铁磁性层的阻隔温度Tb2中的任一个温度高，/n所述第1偏置用反铁磁性层的阻隔温度Tb1比所述第2偏置用反铁磁性层的阻隔温度Tb2高。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180117 JP 2018-0054581.一种磁检测装置，具备全桥电路，该全桥电路具有第1磁检测元件和第2磁检测元件，该第1磁检测元件具备层叠第1固定磁性层和第1自由磁性层的第1磁阻效应膜，该第2磁检测元件具备层叠第2固定磁性层和第2自由磁性层的第2磁阻效应膜，该磁检测装置的特征在于，
在所述全桥电路中，所述第1磁检测元件与所述第2磁检测元件被串联连接而成的第1半桥电路、和所述第2磁检测元件与所述第1磁检测元件被串联连接而成的第2半桥电路在电源端子与接地端子之间被并联连接，
所述第1磁检测元件与所述第2磁检测元件设置在相同的基板上，
在所述第1磁阻效应膜中，
所述第1固定磁性层和层叠于所述第1固定磁性层的与所述第1自由磁性层对置的一侧的相反侧的第1固定用反铁磁性层构成第1固定用交换耦合膜，
所述第1自由磁性层和层叠于所述第1自由磁性层的与所述第1固定磁性层对置的一侧的相反侧的第1偏置用反铁磁性层构成第1偏置用交换耦合膜，
在所述第2磁阻效应膜中，
所述第2固定磁性层和层叠于所述第2固定磁性层的与所述第2自由磁性层对置的一侧的相反侧的第2固定用反铁磁性层构成第2固定用交换耦合膜，
所述第2自由磁性层和层叠于所述第2自由磁性层的与所述第2固定磁性层对置的一侧的相反侧的第2偏置用反铁磁性层构成第2偏置用交换耦合膜，
所述第1固定磁性层的固定磁化轴与所述第2固定磁性层的固定磁化轴被设定为共轴，
所述第1偏置用交换耦合膜的交换耦合磁场的方向与所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向被设定为非平行，所述第2偏置用交换耦合膜的交换耦合磁场的方向与所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向被设定为非平行，
所述第1固定用反铁磁性层的阻隔温度Tbf1以及所述第2固定用反铁磁性层的阻隔温度Tbf2分别比所述第1偏置用反铁磁性层的阻隔温度Tb1以及所述第2偏置用反铁磁性层的阻隔温度Tb2中的任一个温度高，
所述第1偏置用反铁磁性层的阻隔温度Tb1比所述第2偏置用反铁磁性层的阻隔温度Tb2高。


2.根据权利要求1所述的磁检测装置，其中，
所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向和所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向被设定为反平行，
所述第1偏置用反铁磁性层的交换耦合磁场的方向和所述第2偏置用反铁磁性层的交换耦合磁场的方向被设定为平行，
所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向和所述第1偏置用反铁磁性层的交换耦合磁场的方向被设定为非平行。


3.根据权利要求1所述的磁检测装置，其中，
所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向和所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向被设定为平行，
所述第1偏置用交换耦合膜的偏置磁场的方向和所述第2偏置用交换耦合膜的偏置磁场的方向被设定为非平行。


4.根据权利要求3所述的磁检测装置，其中，
以所述第1偏置用交换耦合膜的偏置磁场的方向相对于所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向的层叠方向观察时的倾斜角度与以所述第2偏置用交换耦合膜的偏置磁场的方向相对于所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向的层叠方向观察时的倾斜角度方向相反且绝对值相等。


5.根据权利要求1～权利要求4中的任一项所述的磁检测装置，其中，
作为所述第1固定用反铁磁性层以及所述第2固定用反铁磁性层的至少一方的固定用反铁磁性层具备X(Cr-Mn)层，该X(Cr-Mn)层含有从由铂族元素以及Ni构成的组中选择的一种或者两种以上的元素X以及Mn、Cr，
所述X(Cr-Mn)层具有相对地接近与所述固定用反铁磁性层交换耦合的固定用铁磁性层的第1区域、和离所述固定用铁磁性层相对地远的第2区域，
所述第1区域中的Mn的含量比所述第2区域中的Mn的含量高。


6.根据权利要求5所述的磁检测装置，其中，
所述第1区域与所述固定用铁磁性层相接。


7.根据权利要求5或者权利要求6所述的磁检测装置，其中，
所述第1区域具有作为Mn的含量相对于Cr的含量的比的Mn/Cr比为0.3以上的部分。


8.根据权利要求7所述的磁检测装置，其中，
所述第1区域具有所述Mn/Cr比为1以上的部分。


9.根据权利要求5～权利要求8中的任一项所述的磁检测装置，其中，
所述固定用反铁磁性层层叠PtCr层、和比所述PtCr层更接近所述固定用铁磁性层的X0Mn层而成，其中，X0为从由铂族元素以及Ni构成的组中选择的一种或者两种以上的元素。


10.根据权利要求5～权利要求8中的任一项所述的磁检测装置，其中，
所述固定用反铁磁性层被层叠构成为PtCr层和PtMn层以PtCr层、PtMn层的顺序层叠且所述PtMn层接近所述固定用铁磁性层。


11.根据权利要求10所述的磁检测装置，其中，
比所述PtMn层更接近所述固定用铁磁性层还层叠IrMn层。


12.根据权利要求1～权利要求4中的任一项所述的磁检测装置，其中，
作为所述第1固定用反铁磁性层以及所述第2固定用反铁磁性层的至少一方的固定用反铁磁性层具有交替地层叠X1Cr层和X2Mn层的三层以上的交替层叠构造，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋藤正路，
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