磁检测装置及其制造方法制造方法及图纸

具备具有固定磁化方向(P)和偏置施加方向(F)的关系彼此不同的两个种类的磁阻效应膜(MR1、MR2)的磁检测元件(M1、R2)被设置在同一基板(SB)上的全桥电路(HB)的磁检测装置(100)通过具备阻隔温度(Tb)不同的反铁磁性层的3个种类以上的交换耦合膜(511、512、521、522)设定了固定磁化方向(P)以及偏置施加方向(F)，因此具有强磁场耐性，也容易制造，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
本专利技术涉及包含具备多个具有磁阻效应膜的磁检测元件的全桥电路的磁检测装置及其制造方法。
技术介绍
利用了具有包含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)被使用于地磁传感器、位置传感器、电流传感器等各种各样的领域。从提高这样的各种传感器的检测精度或者扩大能测定的范围的观点出发，存在磁传感器具备使将对外部磁场的响应性不同的两个种类的磁检测元件串联连接而成的半桥电路进行并联连接而构成的全桥电路(惠斯通桥电路)的情况。用于全桥电路的两个种类的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和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设定为相互反平行的两个种类的磁检测元件。此外，在专利文献2中记载了固定磁化轴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设定为不同的两个种类的磁检测元件。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，为了将形成在基板上的多个磁检测元件的固定磁化轴的方向设定为彼此不同，通过施加磁场并且选择性地对多个磁检测元件的任一个进行通电加热，从而将被通电加热的磁检测元件的反铁磁性层加热到其阻隔温度以上，使反铁磁性层的磁化方向一致于已与外部磁场的施加方向一致的固定磁性层的磁化方向，结果，将被通电加热的磁检测元件的固定磁化轴设定为希望的方向。在专利文献2中，将两个种类的磁检测元件形成在同一基板上，使得关于两个种类的磁检测元件而使固定磁化轴的方向一致，使未施加外部磁场的状态的自由磁性层的方向彼此不同。作为控制该自由磁性层的方向的方法，记载了利用磁阻效应膜的形状各向异性、利用永久磁铁所引起的偏置磁场、在自由磁性层层叠反铁磁性层而产生交换耦合磁场的方法。本专利技术的目的在于，提供一种通过与这样的专利文献1以及专利文献2记载的结构不同的结构，具备在同一基板上具有对外部磁场的响应性不同的两个种类的磁检测元件的全桥电路(惠斯通桥电路)的磁检测装置。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解决上述课题而提供的本专利技术在一个方式中是一种磁检测装置，具备全桥电路，所述全桥电路具有第1磁检测元件和第2磁检测元件，所述第1磁检测元件具备层叠了第1固定磁性层和第1自由磁性层的第1磁阻效应膜以及对所述第1自由磁性层施加偏置磁场的第1磁场施加偏置膜，所述第2磁检测元件具备层叠了第2固定磁性层和第2自由磁性层的第2磁阻效应膜以及对所述第2自由磁性层施加偏置磁场的第2磁场施加偏置膜，其特征在于，所述全桥电路构成为，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磁检测元件和所述第2磁检测元件设置在同一基板上，所述第1磁阻效应膜具有层叠了所述第1固定磁性层和第1固定用反铁磁性层的第1固定用交换耦合膜，所述第1磁场施加偏置膜具有层叠了第1铁磁性层和第1偏置用反铁磁性层的第1偏置用交换耦合膜，所述第2磁阻效应膜具有层叠了所述第2固定磁性层和第2固定用反铁磁性层的第2固定用交换耦合膜，所述第2磁场施加偏置膜具有层叠了第2铁磁性层和第2偏置用反铁磁性层的第2偏置用交换耦合膜，所述第1固定磁性层的固定磁化轴和所述第2固定磁性层的固定磁化轴设定为共轴，所述第1偏置用交换耦合膜的交换耦合磁场的方向和所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向设定为不平行，所述第2偏置用交换耦合膜的交换耦合磁场的方向和所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向设定为不平行，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均高，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。如上述那样，通过利用至少3个种类的阻隔温度Tb不同的反铁磁性层，由此关于两个种类的磁阻效应元件，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，均利用反铁磁性层和铁磁性层的交换耦合磁场来进行固定磁化轴的设定以及偏置磁场的设定，因此强磁场耐性优异。此外，相邻配置的两个种类的磁阻效应元件相互难以造成影响。故此，例如与利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。也可以是，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和所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向设定为反平行，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设定为不平行(具体地，设定为在层叠方向观察下正交)。也可以是，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和所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向设定为平行，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设定为不平行。在该情况下，优选的是，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下的倾斜角度与所述第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下的倾斜角度方向相反且绝对值相等。具体地，可例示倾斜角度的绝对值均为45度，结果在层叠方向观察下正交的情况。优选的是，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者的固定用反铁磁性层具备含有从由铂族元素以及Ni构成的组选出的一种或者两种以上的元素X和Mn以及Cr的X(Cr-Mn)层，所述X(Cr-Mn)层具有位于相对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固定磁性层以及/或者第2固定磁性层)的位置的第1区域、和位于相对远离所述固定用铁磁性层的位置的第2区域，所述第1区域中的Mn的含有量比所述第2区域中的Mn的含有量高。优选的是，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双方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)作成的磁滞回线成为以H轴和M轴的交点(磁场H＝0A/m，磁化M＝0A/m)为中心呈对称的形状，但如图1所示，交换耦合膜的磁滞回线相对于与固定用反铁磁性层交换耦合的铁磁性层而作用交换耦合磁场Hex，因此成为根据交换耦合磁场Hex的大小而沿着H轴偏移的形状。交换耦合膜的固定用铁磁性层，其交换耦合磁场Hex越大，即使施加外部磁场，磁化的朝向也越不易翻转，因此具备该固定用反铁磁性层的磁检测装置在强磁场耐性上优异本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁检测装置，具备全桥电路，所述全桥电路具有第1磁检测元件和第2磁检测元件，所述第1磁检测元件具备层叠了第1固定磁性层和第1自由磁性层的第1磁阻效应膜以及对所述第1自由磁性层施加偏置磁场的第1磁场施加偏置膜，所述第2磁检测元件具备层叠了第2固定磁性层和第2自由磁性层的第2磁阻效应膜以及对所述第2自由磁性层施加偏置磁场的第2磁场施加偏置膜，该磁检测装置的特征在于，/n所述全桥电路构成为，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磁检测元件和所述第2磁检测元件设置在同一基板上，/n所述第1磁阻效应膜具有层叠了所述第1固定磁性层和第1固定用反铁磁性层的第1固定用交换耦合膜，/n所述第1磁场施加偏置膜具有层叠了第1铁磁性层和第1偏置用反铁磁性层的第1偏置用交换耦合膜，/n所述第2磁阻效应膜具有层叠了所述第2固定磁性层和第2固定用反铁磁性层的第2固定用交换耦合膜，/n所述第2磁场施加偏置膜具有层叠了第2铁磁性层和第2偏置用反铁磁性层的第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和所述第2固定磁性层的固定磁化轴设定为共轴，/n所述第1偏置用交换耦合膜的交换耦合磁场的方向和所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向设定为不平行，所述第2偏置用交换耦合膜的交换耦合磁场的方向和所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向设定为不平行，/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均高，/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 2018-0054591.一种磁检测装置，具备全桥电路，所述全桥电路具有第1磁检测元件和第2磁检测元件，所述第1磁检测元件具备层叠了第1固定磁性层和第1自由磁性层的第1磁阻效应膜以及对所述第1自由磁性层施加偏置磁场的第1磁场施加偏置膜，所述第2磁检测元件具备层叠了第2固定磁性层和第2自由磁性层的第2磁阻效应膜以及对所述第2自由磁性层施加偏置磁场的第2磁场施加偏置膜，该磁检测装置的特征在于，
所述全桥电路构成为，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磁检测元件和所述第2磁检测元件设置在同一基板上，
所述第1磁阻效应膜具有层叠了所述第1固定磁性层和第1固定用反铁磁性层的第1固定用交换耦合膜，
所述第1磁场施加偏置膜具有层叠了第1铁磁性层和第1偏置用反铁磁性层的第1偏置用交换耦合膜，
所述第2磁阻效应膜具有层叠了所述第2固定磁性层和第2固定用反铁磁性层的第2固定用交换耦合膜，
所述第2磁场施加偏置膜具有层叠了第2铁磁性层和第2偏置用反铁磁性层的第2偏置用交换耦合膜，
所述第1固定磁性层的固定磁化轴和所述第2固定磁性层的固定磁化轴设定为共轴，
所述第1偏置用交换耦合膜的交换耦合磁场的方向和所述第1固定磁性层的固定磁化轴的方向设定为不平行，所述第2偏置用交换耦合膜的交换耦合磁场的方向和所述第2固定磁性层的固定磁化轴的方向设定为不平行，
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均高，
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，其特征在于，
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设定为不平行。


3.根据权利要求1所述的磁检测装置，其特征在于，
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设定为不平行。


4.根据权利要求3所述的磁检测装置，其特征在于，
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下的倾斜角度与所述第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下的倾斜角度方向相反且绝对值相等。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁检测装置，其特征在于，
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者的固定用反铁磁性层具备含有从由铂族元素以及Ni构成的组选出的一种或者两种以上的元素X和Mn以及Cr的X(Cr-Mn)层，
所述X(Cr-Mn)层具有位于相对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位置的第1区域、和位于相对远离所述固定用铁磁性层的位置的第2区域，
所述第1区域中的Mn的含有量比所述第2区域中的Mn的含有量高。


6.根据权利要求5所述的磁检测装置，其特征在于，
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6所述的磁检测装置，其特征在于，
所述第1区域具有Mn的含有量相对于Cr的含有量的比即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，其特征在于，
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至8中任一项所述的磁检测装置，其特征在于，
所述固定用反铁磁性层层叠PtCr层和位于比所述PtCr层更接近所述固定用铁磁性层的位置的X0Mn层而成，其中，X0是从由铂族元素以及Ni构成的组选出的一种或者两种以上的元素。


10.根据权利要求5至8中任一项所述的磁检测装置，其特征在于，
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，其特征在于，
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至4中任一项所述的磁检测装置，其特征在于，
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者的固定用反铁磁性层具有交替地层叠了X1Cr层和X2Mn层的三层以上的交替层叠...

【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