JPH1196518A

JPH1196518A - 磁気センサ

Info

Publication number: JPH1196518A
Application number: JP26213297A
Authority: JP
Inventors: Seiji Onoe; 精二尾上; Seiji Kumagai; 静似熊谷
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】素子形状に起因する反磁場を補正する必要が
なく、１つの素子で外部磁界の方向の高感度な検出を可
能とする信頼性の高い磁気センサを提供することを目的
とする。【解決手段】磁気センサ１は、絶縁体層４を介して第
１の磁性層３と第２の磁性層５とが積層形成されてな
り、第１の磁性層３、絶縁体層４及び第２の磁性層５を
トンネル電流が通れるトンネル効果を有する磁気トンネ
ル素子１０と、磁気トンネル素子１０に接続する一対の
電極を有して電流回路を構成する電流回路部６、７とを
備える。磁気センサ１は、磁気トンネル素子１０におい
て、第１の磁性層３の磁化方向が固定されるとともに、
第２の磁性層５の磁化方向が外部磁界の方向によって変
化するようになされており、第２の磁性層５が絶縁体層
４上に略円形状に形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に第１の磁
性金属層、絶縁体層及び第２の磁性金属層が順次形成さ
れ、トンネル効果を有する磁気トンネル素子を用いた磁
気センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】第１の磁性金属層、絶縁体層及び第２の
磁性金属層からなる３層構造を有する素子においては、
絶縁層の厚みが数十オングストローム程度の場合にトン
ネル電流が流れ、そのトンネル電流の導電率が第１の磁
性金属層の磁化方向と第２の磁性金属層の磁化方向とが
なす相対角度に依存するといった現象、いわゆる磁気的
トンネル効果が報告されている。

【０００３】この磁気的トンネル効果を利用する場合に
は、第１及び第２の磁性金属層の磁化の分極率により磁
気抵抗比を理論的に計算することができる。例えば、第
１及び第２の磁性金属層にＦｅを用い、絶縁体層にＡｌ
₂Ｏ₃を用いた場合には、室温で２０％程度の大きな磁気
抵抗比が得られ、この物理的な発現機構のみならず応用
を含めて大きな注目を集めている。

【０００４】一方、従来、磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ）
や巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）を用いた各種磁気セ
ンサが、例えば、高密度固定磁気ディスクの磁気ヘッド
や、地磁気方位センサ等で用いられている。ここで、磁
気抵抗効果素子を用いた磁気センサとは、パーマロイ等
からなる磁性金属膜の磁化方向とこの磁性金属膜の面内
を流れるセンス電流との相対角度に依存して抵抗が変化
する現象を用いたものである。また、巨大磁気抵抗効果
素子を用いた磁気センサとは、第１の磁性金属層、非磁
性金属層及び第２の磁性金属層からなる３層構造の素子
において、非磁性金属層が数ｎｍ程度の場合に各層に平
行あるいは垂直に流れるセンス電流の導電率が、第１の
磁性金属層と第２の磁性金属層とがなす相対角度に依存
する現象を用いたものである。

【０００５】このような磁気抵抗効果素子や巨大磁気抵
抗効果素子を用いた磁気センサでは、磁気センサに定電
流を流して外部磁界による電圧の変化を読み取ってい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな磁気センサは、単一、あるいは組み合わされた磁性
金属膜の平面方向のセンス電流により動作させており、
磁気センサとして効率よく磁気抵抗効果を発現させるた
めに、先ず、なるべく高い初期電気伝導率を有する磁性
金属膜を使用して磁性金属膜面内に一様にセンス電流を
流したり、あるいは磁性金属膜の磁化を形状により安定
化させるといった必要があることから、素子形状を四角
にすることが一般的であった。

【０００７】しかしながら、このような磁気センサは、
上述したように素子形状、詳しくは各層の対向面の形状
が四角形になされているため、この四角形状に起因して
生じる反磁場によって、素子における磁化方向にベクト
ル的ズレが生じてしまい、この磁化方向のベクトル的ズ
レが磁気センサの出力を変化させてしまった。

【０００８】そのため、外部磁界の方向に対応したセン
サ電圧を得るには、素子の四角形状に起因して結果的に
生じる磁気センサの出力変化を補正する必要があり、こ
の補正のための回路を構成しなければならないといった
不都合があった。

【０００９】また、例えば、地磁気方位センサ等に上述
の磁気抵抗効果素子を用いる場合には、１つの磁気抵抗
効果素子では外部磁界の方向を特定することができず、
複数の磁気抵抗効果素子を組み合わせて外部磁場の方向
を特定するシステムを構成しなければならなかった。

【００１０】そこで、本発明は、従来の実情に鑑みて提
案されたものであり、素子形状に起因する反磁場を補正
する必要がなく、１つの素子で外部磁界の方向の高感度
な検出を可能とする信頼性の高い磁気センサを提供する
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
ために完成された本発明に係る磁気センサは、絶縁体層
を介して第１の磁性層と第２の磁性層とが積層形成され
てなり、上記第１の磁性層、絶縁体層及び第２の磁性層
をトンネル電流が通れるトンネル効果を有する磁気トン
ネル素子と、上記磁気トンネル素子に接続する一対の電
極を有して電流回路を構成する電流回路部とを備えるも
のである。

【００１２】特に、本発明に係る磁気センサでは、磁気
トンネル素子において、第１の磁性層の磁化方向が固定
されるとともに、上記第２の磁性層の磁化方向が外部磁
界の方向によって変化するようになされており、上記第
２の磁性層が絶縁体層上に略円形状に形成されているこ
とを特徴とするものである。

【００１３】以上のように構成された本発明に係る磁気
センサでは、磁気トンネル素子において、トンネル電流
が第１の磁性層、絶縁体層及び第２の磁性層を積層方向
に通り、第１の磁性層の磁化方向が固定されるとともに
第２の磁性層の磁化方向が外部磁界の方向に対して変化
するようになされ、しかも第２の磁性層が略円形状とな
されていることにより、素子形状に起因する反磁場が生
じず、第２の磁性層が外部磁界に対して等方的に磁化方
向を変化させることが可能となることから、反磁場を補
正する回路を構成する必要がなく、より簡単に第１の磁
性層の磁化方向と第２の磁性層の磁化方向とがなす相対
角度を効果的に検出することができる。

【００１４】その結果、本発明に係る磁気センサでは、
素子形状に起因する反磁場を補正する回路を構成しなく
ても、正確に外部磁界の方向を検出することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発
明を適用した磁気センサを示す斜視図である。

【００１６】本発明を適用した磁気センサ１は、図１に
示すように、非磁性支持体２と、この非磁性支持体２上
に形成された第１の磁性層３と、この第１の磁性層３上
に形成された略円形状の絶縁体層４と、この絶縁体層４
上に形成された略円形状の第２の磁性層５と、第２の磁
性層５上に配され一方の電極となる上部センサ端子６
と、第１の磁性層３上に配され他方の電極となる下部セ
ンサ端子７と、第１の磁性層３上の対向する一対の辺に
沿って形成される硬磁性膜８ａ、８ｂとを有する。

【００１７】ここで、磁気センサ１では、第１の磁性層
３、絶縁体層４及び第２の磁性層５が磁気的トンネリン
グ効果を有する磁気トンネリング素子を構成する。

【００１８】特に、本発明を適用した磁気センサ１は、
第１の磁性層３の磁化方向が固定されるとともに第２の
磁性層５の磁化方向が外部磁界の方向により変化するよ
うになされている。

【００１９】第１の磁性層３は、非磁性支持体２上に形
成されている。この第１の磁性層３は、磁化方向が一方
向に固定された磁性金属層である。このため、第１の磁
性層３としては、高い保磁力を有する強磁性材料から形
成された金属性膜や、磁性材料から形成された硬磁性膜
や、反強磁性材料等を積層して磁化を固定した積層型の
反強磁性膜等から形成されると良い。具体的には、第１
の磁性層３の材料としては、例えば、ＣｏやＦｅやＮｉ
等の金属磁性材料、これらの合金、Ｃｏ−Ｐｔ系合金、
Ｃｏ−Ｃｒ系合金、Ｓｍ−Ｃｏ系合金及びＮｄ−Ｆｅ系
合金、フェライト等が好ましい。

【００２０】また、第１の磁性層３の膜厚は、特に限定
されないが、反強磁性膜を用いて磁化を固定した場合、
確実に磁化を固定できる膜厚として、数十〜２００オン
グストローム程度が好ましい。

【００２１】また、第１の磁性層３が第２の磁性層５と
対向する面３ａの形状としては、図１に示すような直方
形状に限らず、第１の磁性層の面３ａの大きさが、第２
の磁性層５が第１の磁性層３と対向する面、つまり第２
の磁性層の底面５ａの大きさと略同一、あるいは第２の
磁性層の底面５ａより大きければ良く、楕円形、円形ま
たはその複合形状等の様々な形状が可能である。

【００２２】絶縁体層４は、上記第１の磁性層層３上に
形成され、この第１の磁性層３と後述する第２の磁性層
５との間に配されている。絶縁体層４が第２の磁性層５
と対向する面４ａの形状は、図１に示すように、トンネ
ル電流を効率良く流れるようにし、かつ絶縁体として機
能させるために、第２の磁性層の底面５ａの大きさより
も大きければ良く、第２の磁性層の底面５ａの形状と略
同一な略円形状に限らないが、等方性の点から図１に示
すように略円形状であると好ましい。

【００２３】また、絶縁体層４は、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃等
の絶縁材料からなる。特に、本発明に用いられる絶縁体
層４の膜厚としては、第１の磁性層３と第２の磁性層５
の間にトンネル電流が流れる程度の膜厚である必要があ
り、約１０オングストローム程度が好ましい。

【００２４】第２の磁性層５は、絶縁体層４上に形成さ
れ、絶縁体層４を介して第１の磁性層３と対向する。こ
の第１の磁性層５は、外部の磁場によって磁化の方向が
自由に変化するような構造とされている層である。

【００２５】第２の磁性層５の材料としては、外部から
印加される磁界に対応してその磁化方向が変化する材料
であれば良く、例えば、ＣｏやＦｅやＮｉ等の金属磁性
材料やこれらの合金が挙げられ、好ましくは外部磁界の
磁化方向に対して効果的に磁化方向が変化するパーマロ
イを用いると良い。また、第２の磁性層５の膜厚として
は、特に限定されないが、軟磁気特性を示す程度の膜厚
が好ましい。

【００２６】なお、第１の磁性層３、絶縁体層４及び第
２の磁性層５の材料は、上述したような外部磁界に対す
る性質を有するものであるとともに、全体として磁気ト
ンネリング効果を奏するものであることが必要である。

【００２７】特に、本発明に用いられる第２の磁性層５
は、略円形状である。つまり、第２の磁性層５は、第１
の磁性層３と対向する面、つまり第２の磁性層の底面５
ａの形状が略円形状となされている。

【００２８】したがって、第２の磁性層５は、略円形状
に形成されていることから外部磁界に対して等方性を有
するため、素子形状に起因する反磁場の発生を防ぐこと
ができて、反磁場により結果的に生じるセンサ出力の補
正を行う必要がなくなり、外部磁界に対応して正確に磁
化方向が変化するようになされている。

【００２９】以上のような構成の第１の磁性層３、絶縁
体層４及び第２の磁性層５を有する磁気トンネル素子１
０には、後述する電流回路に所定の電流を流すと、第１
の磁性層３、絶縁体層４及び第２の磁性層５の積層方向
にこれらの層の間をトンネル電流が流れる。そして、磁
気トンネル素子１０は、このトンネル電流の導電率変
化、言い換えればトンネル電流の抵抗値変化が、上記第
１の磁性層３の磁化方向と第２の磁性層５の磁化方向と
のなす相対角度に依存するものである。

【００３０】非磁性基板２は、その一主面２ａ上に、第
１の磁性層３が形成されている。この非磁性基板２の材
料としては、例えば、ＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃等の非磁性材
料が挙げられる。

【００３１】硬磁性膜８ａ、８ｂは、第１の磁性層３の
磁化方向を極力一定に固定するための磁化安定機能を有
する。そのため、この硬磁性膜８ａ、８ｂは、第１の磁
性層３の磁化方向を安定化するような第１の磁性層３上
の位置に形成されていれば良い。なお、硬磁性膜の成膜
箇所及び成膜位置は、第１の磁性層３の磁化方向を安定
化するような位置であれば任意である。

【００３２】上部センサ端子６は、第２の磁性層５上に
接続されており、磁気トンネル素子１０に所定の電流を
供給する一方の電極端子を構成している。

【００３３】下部センサ端子７は、第１の磁性層３上に
接続されており、上部センサ端子６と対になって磁気ト
ンネル素子１０に所定の電流を供給する他方の電極端子
を構成している。

【００３４】以上のように構成された磁気センサ１は、
上部センサ端子６及び下部センサ端子７を電極端子とし
て、第１の磁性層３、絶縁体層４及び第２の磁性層５に
対して所定の電流を供給する図示しない定電流源が接続
されて電流回路を構成している。この電流回路には、流
れる電流の電圧を測定する電圧器または流れる電流の抵
抗を測定する抵抗計が接続されている。

【００３５】そして、この磁気トンネル素子１０に接続
される電流回路に一定の電流を供給すると、磁気トンネ
ル素子１０に流れるトンネル電流の抵抗変化が、この電
流回路に接続されている電圧器または抵抗計により検出
される。

【００３６】つぎに、上述の磁気トンネル素子１０にお
ける磁気トンネリング効果及びその磁気トンネリング効
果を用いて外部磁界の方向を検出する磁気センサ１の作
用について詳細を説明する。

【００３７】本発明を適用した磁気センサ１は、この磁
気センサ１内に備えられる磁気トンネル素子１０におい
て、磁気トンネル素子１０と接続した上述の電流回路に
所定の電流を流すと、絶縁体層４を介して第２の磁性層
５と第１の磁性層３との間にトンネル電流が流れる。そ
して、このトンネル電流の抵抗変化を検出することによ
り、外部磁界の方向を検出するものである。

【００３８】つまり、本発明を適用した磁気センサ１
は、第１の磁性層３の磁化方向と第２の磁性層５の磁化
方向とがなす相対角度が外部磁界の方向によって変化す
るようになされており、詳しくは、第１の磁性層２の磁
化方向が固定されるとともに第２の磁性層５の磁化方向
が外部磁界の方向によって変化し、後述するようにこの
相対角度の変化に伴って磁気トンネル素子１０に流れる
トンネル電流の抵抗値が変化する。

【００３９】したがって、本発明を適用した磁気センサ
１によれば、磁気トンネル素子１０に流れるトンネル電
流の抵抗値の変化を検出することにより、上記の相対角
度を検出することができて、その結果外部磁界の方向を
検出することが可能となる。

【００４０】具体的には、本発明に用いられる磁気トン
ネル素子１０では、図２に示すように、磁化方向が固定
された第１の磁性層３の磁化方向をＥ₁とし、外部磁界
に対応する磁化方向を示す第２の磁性層５の磁化方向を
Ｅ₂とし、磁化方向Ｅ₁と磁化方向Ｅ₂とがなす相対角度
を角度θとすると、絶縁体層４を介して第２の磁性層５
と第１の磁性層３との間に流れるトンネル電流の抵抗
が、上述した電流回路によって検出され、図３に示すよ
うに、この相対角度θに依存する。

【００４１】図３は、第１の磁性層をＣｏにより形成
し、絶縁体層をＡｌ₂Ｏ₃により形成し、第２の磁性層を
８０％Ｎｉ−Ｆｅにより形成した磁気トンネル素子を対
象にしたものであり、横軸に上記相対角度θをとったも
のであり、縦軸に単位が抵抗の逆数となるコンダクタン
ス、つまり電流の流れ易さをとったものである。このコ
ンダクタンスは、上記相対角度θの余弦に比例する。

【００４２】図３に示すように、相対角度θが０°であ
る場合、つまり第２の磁性層５の磁化方向Ｅ₂と第１の
磁性層３の磁化方向Ｅ₁が平行な場合には、トンネル電
流に対する抵抗値が最小となり、トンネル電流が最も流
れ易くなるといえる。

【００４３】また、相対角度θが１８０°である場合、
つまり第２の磁性層５の磁化方向Ｅ₂が第１の磁性層３
の磁化方向Ｅ₁に対して反磁化方向である場合には、ト
ンネル電流に対する抵抗値が最大となり、トンネル電流
が最も流れにくくなるといえる。

【００４４】このように、本発明に用いられる磁気トン
ネル素子１０では、第１の磁性層３の磁化方向Ｅ₁と第
２の磁性層５の磁化方向Ｅ₂とのなす相対角度θに応じ
て、トンネル電流の抵抗が変化する、つまりトンネル電
流の抵抗変化が相対角度θに依存するといえる。

【００４５】しかも、本発明に用いられる磁気トンネル
素子１０では、図３に示すように、トンネル電流のコン
ダクタンス変化、言い換えれば抵抗変化に相当する、図
２中の直線Ｄ₁の傾きや直線Ｄ₂の傾きが、相対角度θに
対して一義的に対応する。

【００４６】つまり、相対角度θとトンネル電流のコン
ダクタンス値との関係を示すグラフにおいて、トンネル
電流のコンダクタンス値の変化である、コンダクタンス
値の傾きを測定することにより、相対角度θを求めるこ
とができる。

【００４７】以上説明したように、本発明を適用した磁
気センサ１では、上述のトンネル効果を有する磁気トン
ネル素子を用いるため、トンネル電流の抵抗変化から第
１の磁化方向Ｅ₁と第２の磁化方向Ｅ₂との相対角度θを
検出することができ、結果的に外部磁界の方向を検出す
ることができる。しかも、本発明を適用した磁気センサ
１では、第１の磁性層３の磁化方向Ｅ₁が固定されてい
るため、上記の相対角度θから第２の磁性層５の磁化方
向Ｅ₂、つまり外部磁界の方向を、より容易に検出する
ことができる。

【００４８】一方、従来用いられていた磁気抵抗効果素
子は、単独で用いた場合、素子の磁化方向とセンス電流
とがなす相対角度θａが、外部磁場によって変化する電
気抵抗の変化に一義的に対応しない。つまり、電気抵抗
の変化を測定しても相対角度θａを一義的に決定できな
かった。このことは、例えば、図４により説明すること
ができる。

【００４９】図４は、９０％Ｎｉ−Ｆｅから形成された
従来の磁気抵抗効果素子を１つ用いた場合を示してお
り、横軸には、素子の磁化方向とセンス電流とがなす相
対角度θａをとり、縦軸には、そのときの電圧をとった
ものである。

【００５０】つまり、従来の磁気抵抗効果素子を１つ用
いた場合において電圧変化を測定すると、１つの電圧変
化の測定値、例えば、図４中に相当する直線Ｄ₃の傾き
に対して、同一の電圧変化値である、直線Ｄ₄が存在し
てしまう。このため、電圧変化を測定しても、その電圧
変化に対応する相対角度θａとして相対角度θａ₁及び
相対角度θａ₂の両方が該当してしまい、一義的に相対
角度θａ、つまり外部磁界の方向を特定することができ
ない。

【００５１】したがって、従来の磁気センサでは、外部
磁界の方向を特定するには上述したような従来の磁気抵
抗効果素子を複数個用いて構成しなければならず、各磁
気抵抗効果素子の感度の違いや各磁気抵抗効果素子の形
状異方性による出力のズレを補正する電気回路が必要と
なり、実際には実現困難であった。

【００５２】これに対して、本発明に用いられる磁気ト
ンネル素子１０を備える磁気センサ１では、上述した図
３に示すように、絶縁体層４を介して第２の磁性層５と
第１の磁性層３との間に流れるトンネル電流の抵抗変化
を測定するため、測定したトンネル電流の抵抗値の変化
から、第２の磁性層５の磁化方向と第１の磁性層３の磁
化方向とがなす相対角度θを一義的に特定することがで
きる。

【００５３】したがって、本発明を適用した磁気センサ
１では、１つの素子、つまり１つの磁気トンネル素子１
０を用いただけで、外部磁界の方向を検出することが可
能となる。その結果、磁気センサ１自体の小型化や磁性
センサ１の製造コストの削減をも可能し、しかも、外部
磁界の方向をより高感度で検出できて、高信頼性を得ら
れる。

【００５４】なお、本発明を適用した磁気センサ１は、
１つの磁気トンネル素子１０を用いるだけで地磁気方位
センサとして使用することができ、地磁気方位を検出す
ることができる。

【００５５】また、本発明を適用した磁気センサ１は、
１つの磁気トンネル素子１０を用いるだけで回転軸セン
サとして使用することができる。図１２は、本発明を適
用した磁気センサ１を回転軸センサとして使用した例を
示す図である。

【００５６】具体的には、図１２に示すように、回転体
１００は、その底面１００ａ上に磁石１０１が接合さ
れ、磁石１０１とともに回転自在となされている。本発
明を適用した磁気センサ１は、回転体１００に接合され
た磁石１０１に対向して配されており、図示しない定電
流源とセンサ出力部１０２に接続されている。このと
き、磁気センサ１は、センサ素子の第２の磁性層５の円
の中心と、回転軸に取り付けられた磁石１０１の中心と
が同軸上に配置されるように、磁石１０１と対向させて
配される。

【００５７】このセンサ出力部１０２は、出力の微分を
行うものであり、この出力の微分値から回転体１００の
回転軸における回転角や回転周波数を求めることができ
る。

【００５８】以上のように構成された本発明を適用した
磁気センサ１を内蔵した回転軸センサは、回転体１００
に接合された磁石１０１からの外部磁界によって、磁気
トンネル素子１０の第２の磁性層５の磁化方向が変化し
て、第１の磁性層３及び第２の磁性層５のそれぞれの磁
化方向がなす相対角度が変化する。そして、この相対角
度の変化により磁気トンネル素子１０に流れるトンネル
電流の抵抗が変化し、センサ出力部１０２によりこのト
ンネル電流の抵抗変化を検出して、最終的に回転体１０
０の回転角や回転周波数を検出するものである。

【００５９】つぎに、以上述べたような構成を有する本
発明を適用した磁気センサ１の製造方法について詳細を
説明する。ここで、以下に述べる磁気センサ１の製造方
法としては、主にスパッタリング法とフォトグラフィー
法を用いた製造方法を一例に挙げるが、上述の磁気セン
サ１と同様な構成を製造することができる方法であれ
ば、以下の方法に限定されない。

【００６０】先ず、下地層形成工程において、図５に示
すように、表面を研磨して平滑化した非磁性基板２上
に、Ａｌ₂Ｏ₃を厚さ２００ｎｍとなるように成膜し、そ
の後バフ研磨を行って厚さ１００ｎｍの下地層２ａを形
成した。

【００６１】次に、第１の磁性層形成工程において、図
６に示すように、上記下地層２ａ上にスパッタリング法
により厚さ４０ｎｍとなるようにＣｏを成膜し、第１の
磁性層３を形成した。なお、この第１の磁性層３を形成
する際に、所望の形状、例えば表面形状が長方形の第１
の磁性層３を得られるように、フォトレジストでマスク
を形成してから、スパッタリング法で成膜し、その後上
記マスクを除去することにより、所望の形状の第１の磁
性層３を形成しても良い。

【００６２】次に、下部センサ端子形成工程において、
図７に示すように、所望の形状、例えば表面形状が長方
形の下部センサ端子７が得られるように、第１の磁性層
３上にフォトレジストでマスクを形成してから、電気伝
導度の良好なＣｕをこの第１の磁性層３上に成膜し、そ
の後上記マスクを除去して、下部センサ端子７を形成し
た。

【００６３】次に、硬磁性膜形成工程において、図８に
示すように、所定の位置に、例え第１の磁性層３の一対
の端辺上に、所望の形状、例えば長方形の硬磁性膜が得
られるように、フォトレジストでマスクを形成してか
ら、スパッタリング法によりＣｏＰｔを成膜して、その
後上記マスクを除去し、硬磁性膜８ａ、８ｂを形成し
た。

【００６４】次に、絶縁体層形成工程において、図９に
示すように、第１の磁性層３上の所定位置に所望の形
状、例えば円形状の絶縁体層が得られるように、フォト
レジストでマスクを形成してから、Ａｌ₂Ｏ₃を厚さ数ｎ
ｍとなるように成膜し、その後上記マスクを除去するこ
とにより、絶縁体層４を形成した。

【００６５】次に、第２の磁性層形成工程において、図
１０に示すように、絶縁体層４上にこの絶縁体層４の形
状よりも若干小さい円形状の第２の磁性層５が得られる
ように、フォトレジストでマスクを形成してから、スパ
ッタリング法によりパーマロイを用いて厚さ４０ｎｍと
なるように成膜し、その後上記マスクを除去することに
より、第２の磁性層５を形成した。

【００６６】次に、上部センサ端子形成工程において、
図１１に示すように、第２の磁性層５上に所望の形状の
上部センサ端子６が得られるように、フォトレジストで
マスクを形成してから、スパッタリング法でＣｕを厚さ
１００ｎｍとなるように成膜し、その後上記マスクを除
去することにより、上部センサ端子６を形成した。

【００６７】最終的に、下部センサ端子７及び上部セン
サ端子６を絶縁するために、ＳｉＯ₂をそれぞれの端子
上に厚く成膜し、その後上部センサ端子６の端子接続部
と下部センサ端子７の端子接続部を露出させるため、Ａ
ｒイオンによるエッチングを行った。そして、センサ引
き出しのために、引き出し線形状を得られるように、フ
ォトレジストでマスクを形成してからＣｕを成膜し、そ
の後上記マスクを除去することにより引き出し線を形成
した。このようにして製造された磁気センサ１の一例
が、上述した図１に示すようなものである。

【００６８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
る磁気センサでは、磁気トンネル素子において、トンネ
ル電流が第１の磁性層、絶縁体層及び第２の磁性層を積
層方向に通り、第１の磁性層の磁化方向が固定されると
ともに第２の磁性層の磁化方向が外部磁界の方向によっ
て変化するようになされ、しかも第２の磁性層が略円形
状となされている。

【００６９】したがって、本発明に係る磁気センサで
は、素子形状に起因する反磁場が生じず、第２の磁性層
が外部磁界に対して等方的に磁化方向を変化させること
が可能となることから、反磁場を補正する回路を構成す
る必要がなく、より簡単に第１の磁性層の磁化方向と第
２の磁性層の磁化方向とがなす相対角度を効果的に検出
することができる。

【００７０】その結果、本発明に係る磁気センサでは、
素子形状に起因する反磁場を補正する回路を構成しなく
ても、正確に外部磁界の方向を検出することができ、磁
気センサの小型化や製造コストの削減をも図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した磁気センサの一例を示す斜視
図である。

【図２】第１の磁性層の磁化方向と第２の磁性層の磁化
方向とがなす相対角度θを説明する模式図である。

【図３】磁気トンネリング効果を説明する図である。

【図４】従来の磁気抵抗効果を説明する図である。

【図５】下地層形成工程を示す断面図である。

【図６】第１の磁性層形成工程を示す断面図である。

【図７】下部センサ端子形成工程を示す断面図である。

【図８】硬磁性体膜形成工程を示す断面図である。

【図９】絶縁体層形成工程を示す断面図である。

【図１０】第２の磁性層形成工程を示す断面図である。

【図１１】上部センサ端子形成工程を示す断面図であ
る。

【図１２】本発明を適用した磁気センサを回転軸センサ
に適用した一例を示す模式図である。

【符号の説明】

１磁気センサ、２非磁性基板、３第１の磁性層、
４絶縁体層、５第２の磁性層、６上部センサ端
子、７下部センサ端子、８ａ，８ｂ硬磁性膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁体層を介して第１の磁性層と第２の
磁性層とが積層形成されてなり、上記第１の磁性層、絶
縁体層及び第２の磁性層をトンネル電流が流れるトンネ
ル効果を有する磁気トンネル素子と、上記磁気トンネル素子に接続する一対の電極を有して電
流回路を構成する電流回路部とを備え、上記磁気トンネル素子は、上記第１の磁性層の磁化方向
が固定されるとともに、上記第２の磁性層の磁化方向が
外部磁界の方向によって変化するようになされており、上記第２の磁性層が絶縁体層上に略円形状に形成されて
いることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】上記第１の磁性層が軟磁性膜であり、上記第２の磁性層が強磁性材料から形成されていること
を特徴とする請求項１記載の磁気センサ。