本发明专利技术提供一种高输出、高精度、运转温度范围宽的角度传感器及角度检测装置。从采用由强反强磁性地结合有２层强磁性膜构成的自钉扎型强磁性固定层的自旋阀磁阻效应膜制作第一至第八传感器单元５１１、５２２、５２３、５１４、５３１、５４２、５４３、５３４。对于各个传感器单元而言，通过以彼此相差９０°的角度起磁了的薄膜的形成及图形化、绝缘膜形成而制作。通过在强磁性膜中使用居里温度接近的ＣｏＦｅ及ＦｅＣｏ膜、使磁化量的差为零，实现高的耐外部磁场性及高温度适应范围、高输出。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及采用了磁阻效应传感器的角度传感器及其制造方法，以及使用该角度 传感器的非接触式角度检测装置。
技术介绍
依靠磁性的非接触式角度检测装置为使用磁石及磁性传感器等、以供检测驱动体 及旋转体的角度用的技术。作为用于磁性传感器部的磁阻效应膜的、具有各向异性磁阻效 应的磁性薄膜和隔着非磁性金属层叠层强磁性(铁磁性)金属层的多层膜的所谓巨磁阻、 以及隧道磁阻效应等是已知的。存在作为磁头的再生传感器使用的同样的技术的自旋阀薄 膜，其作为灵敏度良好地得到巨磁阻效应的技术是已知。自旋阀薄膜中具有对于可感知其 磁化的磁场实质上固定的强磁性固定层，及对于可感知的磁化进行平滑磁化旋转的软磁性 自由层，其对应于两者磁化的相对角度输出电信号。专利文献1 日本特开2002-303536号公报专利文献2 日本特表2003-502674号公报专利文献3 日本特表2002-519873号公报专利文献4 日本特开平8-7235号公报专利文献5 日本特开平2004-296000号公报非专利文献1 :Appl. Phys.，vol. 83，pp. 3720-372
技术实现思路
专利技术要解决的问题对于利用磁阻效应的传感器而言，虽然一直在进行作为角度检测装置用角度传感 器的研究，但凭借现有技术难以实现近年角度检测装置所要求的在高温下的操作稳定性及尚精度。就现有的角度检测装置而言，要用磁阻效应传感器来实现高温稳定性及高精度时 的缺点为受限于自旋阀薄膜的高温稳定性。自旋阀薄膜虽然是为了实现高输出的角度检测 装置中的有力技术，但是作为用作角度传感器所必须的要素，还有该强磁性固定层(铁磁 性固定层)的磁化的固定。为了检测对自旋阀薄膜施加的磁场的角度，需要以上述强磁性 固定层的磁化的固定方向为基准进行输出。通常，在被称之为自旋阀薄膜的技术中，对于该 强磁性固定层的磁化的固定而言，通过在强磁性固定层上叠层反强磁性(反铁磁性)膜而 产生的交换结合力来固定磁化方向。在专利文献1中记载了，被钉扎磁性层通过反强磁性 膜固定磁化的旋转角检测传感器。这样的凭借反强磁性膜的磁化方向的固定是上述自旋阀薄膜及采用同样原理的 隧道磁阻效应元件中的熟知的方法。与在反强磁性体中存在奈尔温度同样地，上述交换结 合力中存在被称为阻隔温度的高温临界温度，一旦达到该温度，则交换结合力实质上消失。 而且，交换结合力向着阻隔温度降低下去，即便是比阻隔温度低，在其附近的温度下交换结合力也不充分，自旋阀薄膜的作为角度传感器的机能不能发挥充分的精度而失去。这种现 象不仅是在角度传感器中使用自旋阀薄膜的场合，在使用隧道磁阻效应膜及CPP-GMR(垂 直电流型巨磁阻效应)膜的场合，只要应用通过反强磁性膜的交换结合力则也是如此。虽 然作为供广泛应用的反强磁性膜有MnPt膜和MnIr膜，但其阻隔温度分别为320°C、250°C左 右，不能达成用于例如在200°C的高温下使用的角度检测装置的应用范围。何以言之，是因 为即便没有达到阻隔温度，如果长时间在200°C的环境中持续施加磁场的状态，凭借反强磁 性膜的交换结合力会渐渐失去所设定的方向性。另一方面，作为具有与使用强反磁性膜的场合相同的效果的其他的磁化固定方 法，存在如专利文献2所述的使用起磁了的磁性膜的方法和使用通过专利文献3记载的被 称之为AAF系统(人工反强磁性系统)的反强磁性(反铁磁性)结合而产生实质地提高顽 磁力的状态的叠层了的磁性膜的方法。对于上述采用反强磁性地结合的磁性膜的传感器而 言，在专利文献4及5中，存在对磁性传感器及磁头的记载。这些方法基本上通过对强磁性 材料(铁磁材料)的薄膜进行起磁处理、以残留磁化方向作为传感器运转角度的基准而达 成。在专利文献3中记载了在形成传感器的薄膜时施加磁场，在该方向上使用被钉扎的强 磁性层的技术。对于用于磁头的自旋阀薄膜，作为不采用反强磁性膜而固定磁化方向的技术，已 知有专利文献4、5及非专利文献1中记载的(自销型，也称之为人工反强磁性系统等)技 术。其为应用以下方案的技术通过制作方法使例如Co/Ru/Co的叠层构造形成为合适的厚 度，则两Co层反强磁性地强交换结合，结果是，反平行排列的两个Co层的磁化难以根据外 部磁场而变化。在本说明书中，将这样的系统称为自销型(自钉扎型)。一般来说，强磁性 金属的居里温度比反强磁性膜的阻隔温度高。根据非专利文献1，存在即便是在275°C也能 够确认磁阻效应的记载，暂且不管实际上耐受长时间使用的最大温度为多少度，能够理解 具有实现高温稳定性的潜力。如上所述，用于实现角度传感器的磁阻效应传感器的薄膜构成大致分为，使用反 强磁性膜的结构、使用起磁了的强磁性膜的结构及使用反强磁性地结合的起磁了的叠层磁 性膜的结构。另一方面，虽然这些构成角度传感器的薄膜的磁性方向性由起磁了的强磁性 膜的磁化方向决定，但是对于该起磁方法已知多种方法。专利文献1记载了，被钉扎磁性层 的磁化的固定是通过在接近磁石块的状态下高温热处理数小时的起磁工序来进行的。专利 文献3中记载了，靠近传感器设置加热器，通过加热特定的传感器、施加外部磁场，进行该 特定传感器的起磁。在专利文献2中记载了通过在形成传感器膜时施加磁场来进行钉扎的 方法。而且，在专利文献5中记载了在能够将固定层的磁化方向恢复到所期望的方向的合 适的室温下的磁场施加处理。进一步地，存在作为定位角度传感器的性能的重要指标的角度误差。虽然磁阻效 应式的角度传感器将对传感器施加的磁场的方向变为电信号，但是存在所施加的磁场的方 向没有正确地变为电信号而产生某种大小的角度误差的要因。其中无法无视的一点为软磁 性自由层的感应磁性各向异性。一般来说，就软磁性膜的感应磁性各向异性而言，发生单轴 性的各向异性以使薄膜形成时的磁场施加方向为容易磁化的方向，而且，尤其是在自旋阀 薄膜那样的极薄的软磁性膜中，热处理时感应磁性各向异性的方向变化为磁化方向是已知 的。就软磁性自由层的磁化而言，兼顾可感知的磁场和感应磁性各向异性，稳定于使静磁能最小化的方向。因此，在软磁性自由层的感应磁性各向异性不为零的场合，在软磁性自由层 中存在的这种磁性各向异性是相对于可感知的磁场的软磁性自由层的磁化全部为平行的 妨碍。强磁性薄膜的磁性各向异性为材料固有的物理性质，坦白来说，由于软磁性自由层的 感应磁性各向异性的存在，角度传感器的电输出与实际的可感知磁场的方向偏离、有一定 的角度误差。更困难的是，在磁阻效应型角度传感器中难以并存以下两者需要设定强磁性固 定层的方向性，以及优选没有软磁性自由层的感应各向异性。即，如专利文献2所述，在形 成薄膜时，如果对基体施加一定的磁场、使形成角度传感器的磁阻效应膜的强磁性固定层 起磁的话，那么，由于向软磁性自由层也施加同样的磁场，在同一方向上、在软磁性自由层 中发生具有容易磁化方向的感应磁性各向异性。同样地，对于如专利文献3所述的通过加 热器加热的所期望的传感器单元，如果进行强磁性固定层的起磁，则同时软磁性自由层的 感应磁性各向异性在磁场中被热处理、向同一个方向上旋转。如此，强磁性固定层及软磁性 自由层分别具有合适的方向性、以其他方法对其进行控制，这不能通过现有技术实现。本专利技术的目的在于，提供一种磁阻效应型角度传感器及使用其的角度检测本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种角度传感器，其特征在于，具有隔着绝缘膜、在膜厚方向上叠层多个磁阻效应型传感器单元的阶层构造，各传感器单元具有自销型强磁性固定层、非磁性中间层及软磁性自由层，自销型强磁性固定层由隔着反平行结合膜、使第一强磁性膜与第二强磁性膜反强磁性地结合而成，所述第一强磁性膜与第二强磁性膜的居里温度大约相同且磁化量的差实质上为零，属于不同阶层的传感器单元的强磁性固定层的磁化分别朝向不同的方向，由所述多个传感器单元组成输出对应于外部磁场的信号的桥接电路。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：星屋裕之，目黑贤一，中本一广，阿部泰典，
申请(专利权)人：日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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