(57)【要約】【課題】１００〜２００℃程度又はそれ以上の温度に加熱されても、ゼロ磁場近傍の微少磁界を検出することが可能な薄膜磁気センサを提供すること。【解決手段】巨大磁気抵抗効果を有するＧＭＲ膜と、前記ＧＭＲ膜の両端に電気的に接続された軟磁性材料を含む薄膜ヨークとを備え、前記薄膜ヨークは、少なくとも２層以上の前記軟磁性材料からなる軟磁性層と、前記軟磁性層の間に形成された非磁性材料からなる非磁性層とを含む多層膜からなる薄膜磁気センサ。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巨大磁気抵抗効果を有するＧＭＲ膜と、
前記ＧＭＲ膜の両端に電気的に接続された軟磁性材料を含む薄膜ヨークとを備え、
前記薄膜ヨークは、少なくとも２層以上の前記軟磁性材料からなる軟磁性層と、前記軟磁性層の間に形成された非磁性材料からなる非磁性層とを含む多層膜からなる
薄膜磁気センサ。
【請求項２】
前記軟磁性層の厚さは、それぞれ０．６μｍ以下である請求項１に記載の薄膜磁気センサ。
【請求項３】
前記非磁性層の厚さは、それぞれ０．０２μｍ以上である請求項１又は２に記載の薄膜磁気センサ。
【請求項４】
前記軟磁性層の総厚さは、前記ＧＭＲ膜の厚さの０．５倍以上である請求項１から３までのいずれかに記載の薄膜磁気センサ。
【請求項５】
前記ＧＭＲ膜は、金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料からなる請求項１から４までのいずれかに記載の薄膜磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜磁気センサに関し、さらに詳しくは、自動車の車軸、ロータリーエンコーダ、産業用歯車等の回転情報の検出、油圧式シリンダ／空気式シリンダのストロークポジション、工作機械のスライド等の位置・速度情報の検出、工業用溶接ロボットのアーク電流等の電流情報の検出、地磁気方位コンパスなどに好適な薄膜磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサは、電磁気力（例えば、電流、電圧、電力、磁界、磁束など。）、力学量（例えば、位置、速度、加速度、変位、距離、張力、圧力、トルク、温度、湿度など。）、生化学量等の被検出量を、磁界を介して電圧に変換する電子デバイスである。磁気センサは、磁界の検出方法に応じて、ホールセンサ、異方的磁気抵抗（ＡＭＲ：  Anisotropic Magneto-Resistiity）センサ、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：  Gaiant MR）センサ等に分類される。
【０００３】
これらの中でもＧＭＲセンサは、
（１）ＡＭＲセンサに比べて電気比抵抗の変化率の最大値（すなわち、ＭＲ比＝△ρ／ρ０（△ρ＝ρＨ−ρ０：ρＨは、外部磁界Ｈにおける電気比抵抗、ρ０は、外部磁界ゼロにおける電気比抵抗））が極めて大きい、
（２）ホールセンサに比べて抵抗値の温度変化が小さい、
（３）巨大磁気抵抗効果を有する材料が薄膜材料であるために、マイクロ化に適している、
等の利点がある。そのため、ＧＭＲセンサは、コンピュータ、電力、自動車、家電、携帯機器等に用いられる高感度マイクロ磁気センサとしての応用が期待されている。
【０００４】
ＧＭＲ効果を示す材料としては、強磁性層（例えば、パーマロイ等）と非磁性層（例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等）の多層膜、あるいは、反強磁性層、強磁性層（固定層）、非磁性層及び強磁性層（自由層）の４層構造を備えた多層膜（いわゆる、「スピンバルブ」）からなる金属人工格子、強磁性金属（例えば、パーマロイ等）からなるｎｍサイズの微粒子と、非磁性金属（例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等）からなる粒界相とを備えた金属−金属系ナノグラニュラー材料、スピン依存トンネル効果によってＭＲ（Magneto-Resistivity）効果が生ずるトンネル接合膜、ｎｍサイズの強磁性金属合金微粒子と、非磁性・絶縁性材料からなる粒界相とを備えた金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料等が知られている。
【０００５】
これらの内、スピンバルブに代表される多層膜は、一般に、低磁界における感度が高いという特徴がある。しかしながら、多層膜は、種々の材料からなる薄膜を高精度で積層する必要があるために、安定性や歩留まりが悪く、製作コストを抑えるには限界がある。そのため、この種の多層膜は、専ら付加価値の大きなデバイス（例えば、ハードディスク用の磁気ヘッド）にのみ用いられ、単価の安いＡＭＲセンサやホールセンサとの価格競争を強いられる磁気センサに応用するのは困難であると考えられている。また、多層膜間の拡散が生じやすく、ＧＭＲ効果が消失しやすいため、耐熱性が悪いという大きな欠点がある。
【０００６】
一方、ナノグラニュラー材料は、一般に、作製が容易で、再現性も良い。そのため、これを磁気センサに応用すれば、磁気センサを低コスト化することができる。特に、金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、
（１）その組成を最適化すれば、室温において１０％を越える高いＭＲ比を示す、
（２）電気比抵抗ρが桁違いに高いので、磁気センサの超小型化と低消費電力化が同時に実現可能である、
（３）耐熱性の悪い反強磁性膜を含むスピンバルブ膜と異なり、高温環境下でも使用可能である、
等の利点がある。しかしながら、金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、低磁界における磁界感度が非常に小さいという問題がある。また、巨大磁気抵抗薄膜の電気抵抗変化は、磁界の方向に依存せず、等方的な特性を有するという問題がある。
【０００７】
そこでこの問題を解決するために、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特許文献１には、巨大磁気抵抗薄膜の両端に軟磁性薄膜を配置し、巨大磁気抵抗薄膜の磁界感度を上げる点が記載されている。また、同文献には、基板上に膜厚２μｍのパーマロイ薄膜（軟磁性膜）を形成し、パーマロイ薄膜にイオンビームエッチング装置を用いて幅約９μｍの隙間を作製し、隙間の部分にＣｏ38.6Ｙ41.0Ｏ47.4組成を有するナノグラニュラーＧＭＲ膜を積層する薄膜磁気センサの製造方法が記載されている。
【０００８】
また、特許文献２には、巨大磁気抵抗薄膜の両端に軟磁性薄膜を配置した薄膜磁気抵抗素子において、磁界感度をさらに向上させるために、巨大磁気抵抗薄膜の膜厚を軟磁性薄膜の膜厚以下とする点が記載されている。
【０００９】
また、特許文献３には、巨大磁気抵抗薄膜の両端に、軟磁性薄膜と反強磁性薄膜からなる積層膜が配置された磁界センサが開示されている。同文献には、反強磁性薄膜から生じたバイアス磁界が巨大磁気抵抗薄膜に印加されるので、外部磁界の大きさ及び極性を同時に検出できる点が記載されている。
【００１０】
さらに、特許文献４には、巨大磁気抵抗薄膜を用いた磁気センサではないが、(Ｃｏ1-xＦｅx)84(Ｓｉ0.48Ｂ0.52)16で構成される厚さ０．１μｍの磁性薄膜と、ＳｉＯ2ターゲットを用いて成膜した厚さ０．０５μｍの絶縁薄膜を交互に積層した多層膜からなる高周波低損失磁性薄膜が開示されている。同文献には、複素透磁率の実数部の値はＦｅ濃度に対してほぼ一定であるが、虚数部はＦｅ濃度が増えるほど（すなわち、飽和磁束密度が増えるほど）小さくなる点が記載されている。
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−０８７８０４号公報
【特許文献２】特開平１１−２７４５９９号公報
【特許文献３】特開２００３−０７８１８７号公報
【特許文献４】特開平９−７４０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
大きな飽和磁化を有し、透磁率の高い軟磁性材料は、磁界感度が極めて高く、相対的に弱い外部磁界で極めて大きな磁化を示す。そのため、ＧＭＲ膜の両端に軟磁性材料からなる薄膜ヨークを近づけると、外部磁界が薄膜ヨークによって増幅され、ＧＭＲ膜には、外部磁界の１００〜１００００倍の強い磁界が作用する。その結果、ＧＭＲ膜の磁界感度を著しく大きくすることができる。
また、ＧＭＲ膜に発生する磁界の強さは、薄膜ヨークの形状にも依存し、薄膜ヨークの形状を細長くするほど、ＧＭＲ膜には強い磁界が発生する。これは、薄膜ヨークの形状を細長くすることによって、感磁方向の反磁界が小さくなるためである。なお、「感磁方向」とは、ＧＭＲ膜の磁界感度が最大となるときの外部磁界印加方向をいう。
【００１３】
しかしながら、このようなＧＭＲ膜を備えた薄膜磁気センサを所定の温度以上に加熱すると、ゼロ磁場近傍の微少磁界でセンサが反応しなくなる（不感帯が発生する）という現象が発生する。この現象が発生する温度は、薄膜ヨーク材料により異なるが、おおむね１００〜２００℃程度の温度である。この程度の温度は、電子部品の基板実装プロセスで通常に曝される温度であり、実用上大きな問題となる。
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、１００〜２００℃程度又はそれ以上の温度に加熱されても、ゼロ磁場近傍の微少磁界を検出することが可能な薄膜磁気センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために本発明に係る薄膜磁気センサは、
巨大磁気抵抗効果を有するＧＭＲ膜と、
前記ＧＭＲ膜の両端に電気的に接続された軟磁性材料を含む薄膜ヨークとを備え、
前記薄膜ヨークは、少なくとも２層以上の前記軟磁性材料からなる軟磁性層と、前記軟磁性層の間に形成された非磁性材料からなる非磁性層とを含む多層膜からなる
ことを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
薄膜ヨークとして、軟磁性層と非磁性層とが交互に積層した多層膜を用いると、１００〜２００℃又はそれ以上の温度に加熱しても、ゼロ磁場近傍において不感帯が発生しにくくなる。これは、薄膜ヨークとして軟磁性層と非磁性層が交互に積層された多層膜を用いることによって、軟磁性層の磁壁の固着が抑制されるためと考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。
［１．  薄膜磁気センサ］
本発明に係る薄膜磁気センサは、巨大磁気抵抗効果を有するＧＭＲ膜と、ＧＭＲ膜の両端に電気的に接続された軟磁性材料を含む薄膜ヨークとを備えている。
【００１８】
［１．１  ＧＭＲ膜］
ＧＭＲ膜は、外部磁界の変化を電気抵抗Ｒの変化として感じ、結果的に電圧の変化として検出するためのものであり、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を有する材料からなる。外部磁界の変化を高い感度で検出するためには、ＧＭＲ膜のＭＲ比の絶対値は、大きいほど良い。ＧＭＲ膜のＭＲ比の絶対値は、具体的には、５％以上が好ましく、さらに好ましくは、１０％以上である。
【００１９】
また、ＧＭＲ膜は、薄膜ヨークと直接、電気的に接続されるので、ＧＭＲ膜には、薄膜ヨークより高い電気比抵抗ρを有するものが用いられる。一般に、ＧＭＲ膜の電気比抵抗ρが小さすぎると、薄膜ヨーク間が電気的に短絡するので好ましくない。一方、ＧＭＲ膜の電気比抵抗ρが高すぎる場合には、ノイズが増加し、外部磁界の変化を電圧変化として検出するのが困難となる。ＧＭＲ膜の電気比抵抗ρは、具体的には、１０3μΩｃｍ以上１０12μΩｃｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、１０4μΩｃｍ以上１０11μΩｃｍ以下である。
【００２０】
このような条件を満たす材料には、種々の材料があるが、中でも上述した金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料が特に好適である。金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、高いＭＲ比と高い電気比抵抗ρを有するだけでなく、僅かな組成変動によってＭＲ比が大きく変動することがないので、安定した磁気特性を有する薄膜を、再現性良く、かつ低コストで作製することができるという利点がある。
【００２１】
ＧＭＲ膜として用いられる金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料としては、具体的には、
（１）Ｃｏ−Ｙ2Ｏ3系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ａｌ2Ｏ3系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ｓｍ2Ｏ3系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ｄｙ2Ｏ3系ナノグラニュラー合金、ＦｅＣｏ−Ｙ2Ｏ3系ナノグラニュラー合金等の酸化物系ナノグラニュラー合金、
（２）Ｆｅ−ＭｇＦ2、ＦｅＣｏ−ＭｇＦ2、Ｆｅ−ＣａＦ2、ＦｅＣｏ−ＡｌＦ3等のフッ化物系ナノグラニュラー合金、
などがある。
【００２２】
ＧＭＲ膜の形状及び寸法は、特に限定されるものではなく、目的とする磁界感度が得られるように定める。一般に、抵抗値は抵抗体の長さに比例し、断面積に反比例するので、ＧＭＲ膜の膜厚を薄くしたり、長さを短く、あるいは横幅を狭くするほど、電気抵抗Ｒを大きくすることができる。この電気抵抗Ｒを大きくすることにより、デバイスの消費電力を下げることができる。しかし、ＧＭＲ膜の電気抵抗Ｒが高くなりすぎると、増幅器との間でインピーダンス不良を起こす場合がある。
【００２３】
［１．２  薄膜ヨーク］
薄膜ヨークは、ギャップを介して対向しており、ＧＭＲ膜は、ギャップ内又はその近傍において、薄膜ヨークと電気的に接続される。
ここで、「ギャップ近傍」とは、薄膜ヨーク先端に発生する増幅された大きな磁界の影響を受ける領域をいう。薄膜ヨーク間に発生する磁界は、ギャップ内が最も大きくなるので、ＧＭＲ膜は、ギャップ内に形成するのが最も好ましいが、ＧＭＲ膜に作用する磁界が実用上十分な大きさであるときは、その全部又は一部がギャップ外（例えば、薄膜ヨークの上面側又は下面側）にあっても良いことを意味する。
【００２４】
薄膜ヨークは、ＧＭＲ膜の磁界感度を高めるためのものであり、軟磁性材料を含む。本発明において、薄膜ヨークは、少なくとも２層以上の軟磁性材料からなる軟磁性層と、軟磁性層の間に形成された非磁性材料からなる非磁性層とを含む多層膜からなる。この点が、従来の薄膜磁気センサとは異なる。
【００２５】
［１．２．１  軟磁性層］
弱磁界に対する高い磁界感度を得るためには、軟磁性層には、透磁率μ及び／又は飽和磁化Ｍｓの高い軟磁性材料を用いるのが好ましい。具体的には、その透磁率μは、１００以上が好ましく、さらに好ましくは、１０００以上である。また、その飽和磁化Ｍｓは、５（ｋＧａｕｓｓ）以上が好ましく、さらに好ましくは、１０（ｋＧａｕｓｓ）以上である。
【００２６】
軟磁性層の材料としては、具体的には、パーマロイ（４０〜９０％Ｎｉ−Ｆｅ合金）、センダスト（Ｆｅ74Ｓｉ9Ａｌ17）、ハードパーム（Ｆｅ12Ｎｉ82Ｎｂ6）、Ｃｏ88Ｎｂ6Ｚｒ6アモルファス合金、(Ｃｏ94Ｆｅ6)70Ｓｉ15Ｂ15アモルファス合金、ファインメット（Ｆｅ75.6Ｓｉ13.2Ｂ8.5Ｎｂ1.9Ｃｕ0.8）、ナノマックス（Ｆｅ83Ｈｆ6Ｃ11）、Ｆｅ85Ｚｒ10Ｂ5合金、Ｆｅ93Ｓｉ3Ｎ4合金、Ｆｅ71Ｂ11Ｎ18合金、Ｆｅ71.3Ｎｄ9.6Ｏ19.1ナノグラニュラー合金、Ｃｏ70Ａｌ10Ｏ20ナノグラニュラー合金、Ｃｏ65Ｆｅ5Ａｌ10Ｏ20合金等が好適である。
軟磁性層の積層数は、特に限定されるものではなく、２層以上であればよい。この場合、各軟磁性層の材料は、互いに同一であっても良く、あるいは異なっていても良い。
【００２７】
軟磁性層の厚さは、薄膜磁気センサを加熱した後に発生する不感帯の大きさに影響を与える。一般に、軟磁性層の厚さが厚くなるほど、不感帯の幅が大きくなる。不感帯の許容幅は、用途により異なるが、一般的には１[Ｏｅ]以下が好ましい。そのためには、軟磁性層の厚さは、０．６μｍ以下が好ましい。
また、より高感度のセンサとして用いるためには、不感帯の幅は、検出できない程度まで低下させる必要がある。そのためには、軟磁性層の厚さは、０．３μｍ以下が好ましい。
【００２８】
一般に、軟磁性層の厚さが薄くなるほど、不感帯は発生しにくくなる。しかしながら、軟磁性層の厚さが薄くなりすぎると、不感帯抑制効果が飽和するだけでなく、均一な薄膜の形成が困難となる。従って、軟磁性層の厚さは、１０ｎｍ以上が好ましい。
各軟磁性層の厚さは、互いに同一であっても良く、あるいは異なっていても良い。不感帯の幅を狭くし、あるいは、均一な薄膜の形成を容易化するためには、各軟磁性層の厚さは、それぞれ上述した範囲とするのが好ましい。
【００２９】
軟磁性層の総厚さは、薄膜磁気センサの磁界感度に影響を与える。一般に、軟磁性層の総厚さが厚くなるほど、外部磁界が大きく増幅されるので、高い磁界感度が得られる。そのためには、軟磁性層の総厚さは、ＧＭＲ膜の厚さの０．５倍以上が好ましい。高感度を得るためには、軟磁性層の総厚さは、厚いほど良い。
軟磁性層の総厚さは、各軟磁性層の厚さと積層数により制御することができる。
【００３０】
［１．２．２  非磁性層］
非磁性層は、少なくとも各軟磁性層の間に配置される。非磁性層は、加熱による軟磁性層の磁壁の固着を抑制する作用があると考えられている。
非磁性層を構成する非磁性材料は、特に限定されるものではなく、種々の非磁性材料を用いることができる。
非磁性材料としては、具体的には、
（１）Ｃｕ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｕ、又はこれらのいずれか２種以上を含む合金からなる金属系非磁性材料、
（２）ＳｉＯ2、ＭｇＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、又はこれらのいずれか２種以上を含む固溶体若しくは化合物からなる酸化物系非磁性材料、
（３）ＭｇＦ2、ＡｌＦ3、又はこれらのいずれか２種以上を含む固溶体若しくは化合物からなるフッ化物系非磁性材料、
（４）ＢＮなどの窒化物系非磁性材料、
（５）Ｃ、Ｓｉなどの非磁性材料、
（６）上述した（１）〜（５）の組み合わせ、
などがある。
非磁性層の積層数は、特に限定されるものではなく、１層以上であれば良い。非磁性層は、少なくとも軟磁性層の中間に形成されていれば良い。最外面は、軟磁性層又は非磁性層のいずれであっても良い。２層以上の非磁性層を含む場合、各非磁性層の材料は、互いに同一であっても良く、あるいは異なっていても良い。
【００３１】
非磁性層の厚さは、薄膜磁気センサを加熱した後に発生する不感帯の大きさに影響を与える。一般に、非磁性層の厚さが薄くなりすぎると、非磁性層を中間層として介在させる効果が小さくなり、不感帯の幅が大きくなる。不感帯の幅を１[Ｏｅ]以下にするためには、非磁性層の厚さは、０．０２μｍ以上が好ましい。
また、不感帯の幅を検出できない程度まで低下させるためには、非磁性層の厚さは、０．０５μｍ以上が好ましい。
【００３２】
一般に、非磁性層の厚さが厚くなるほど、不感帯は発生しにくくなる。しかしながら、非磁性層の厚さが厚くなりすぎると、不感帯抑制効果が飽和するだけでなく、感磁部とのマッチングが悪くなる。従って、非磁性層の厚さは、隣接する軟磁性層の内、厚い方の厚さの２倍以下が好ましい。
非磁性層が２層以上ある場合、各非磁性層の厚さは、互いに同一であっても良く、あるいは異なっていても良い。不感帯の幅を狭くし、あるいは、感磁部とのマッチングを良好にするためには、各非磁性層の厚さは、それぞれ上述した範囲とするのが好ましい。
【００３３】
［１．２．３  薄膜ヨークの形状］
薄膜ヨークは、外部磁界を増幅させ、ＧＭＲ膜の磁界感度を高める作用がある。この増幅作用は、薄膜ヨークの材質だけでなく、形状を最適化することによっても高めることができる。
本発明において、薄膜ヨークの形状は、特に限定されるものではなく、種々の形状を用いることができる。また、薄膜ヨークの形状は、左右対称であっても良く、あるいは、非対称であっても良い。
【００３４】
［２．  薄膜磁気センサの作用］
一般に、ＧＭＲ膜を用いた薄膜磁気センサは、ＧＭＲ膜をヨーク形状に加工した軟磁性膜で挟み込む構造を備えている。センサの感度は、薄膜ヨークの形状で任意に設計できる。また、薄膜ヨークで磁束を集めることにより、微弱な磁界も検出できるという特徴がある。従来のＧＭＲ膜を用いた薄膜磁気センサにおいて、薄膜ヨークには、軟磁性材料のみからなる薄膜が用いられている。
しかしながら、このような薄膜磁気センサを所定の温度以上に加熱すると、ゼロ磁場近傍の微少磁界でセンサが反応しなくなるという現象が発生する。これは、薄膜ヨークを所定の温度以上に加熱することによって、薄膜ヨークの磁壁が固着されるためである。軟磁性材料を加熱することによって磁壁が固着されるのは、加熱により軟磁性材料中の磁性原子が拡散し、磁性原子自身の自発磁化によって磁性原子が一方向に揃い、異方性（誘導異方性）が生じるためと考えられる（例えば、H.Fujimori et al., J.Appl.Phys. 52, p1893(1981)参照）。
【００３５】
これに対し、薄膜ヨークを軟磁性材料からなる軟磁性層と非磁性材料からなる非磁性層との多層膜構造とすると、加熱による磁壁の固着を抑制することができる。特に、各軟磁性層の厚さをある一定値以下にすると、不感帯の幅をほぼゼロにすることができる。
これは、
（１）軟磁性層を非磁性層で分断することによって、上下の軟磁性層の磁壁が静磁的に結合して磁壁対を形成するため、及び
（２）磁壁対により磁壁のエネルギー密度が低下し、磁壁の移動が容易化するため、
と考えられる。
さらに、軟磁性層を非磁性層で分断することによって、微少磁界における磁壁の移動が容易となるだけでなく、大きな交流磁界が作用する環境下における損失も低減することができる。そのため、薄膜磁気センサの高周波特性も改善することができる。
【実施例】
【００３６】
（実施例１〜２１、比較例１）
［１．  試料の作製］
ＧＭＲ膜の両端に、軟磁性層と非磁性層との積層膜からなる各種の薄膜ヨークが形成された薄膜磁気センサを作製した（実施例１〜２１）。比較として、薄膜ヨークが軟磁性層のみからなる薄膜磁気センサも作製した（比較例１）。
軟磁性層のサイズは、幅２０μｍ×長さ２００μｍ×厚さ０．１μｍ〜１μｍとした。  非磁性層には、各種金属系非磁性材料を用いた。
ＧＭＲ膜には、ＦｅＣｏ−ＭｇＦ2ナノグラニュラー合金を用いた。ＧＭＲ膜のサイズは、膜厚＝５００ｎｍ、幅＝ヨーク幅、ギャップ間隔＝１μｍとした。
［２．  試験方法］
得られた薄膜磁気センサに対して２００℃×３０分の加熱処理を行った。加熱前及び加熱後にＭＲ特性を計測し、不感帯の発生の有無を調べた。
【００３７】
［３．  結果］
表１に、結果を示す。なお、表１には、軟磁性層の組成、膜厚及び積層数（軟磁性層の数）、並びに、非磁性層の組成及び膜厚も併せて示した。また、図１（ａ）及び図１（ｂ）に、それぞれ、比較例１で得られた薄膜磁気センサの加熱前及び加熱後のＭＲ特性を示す。なお、図１中、「●」は、磁界を増加させたときのＭＲ比であり、「○」は、磁界を減少させたときのＭＲ比である。
薄膜ヨークが軟磁性層のみからなる場合であっても、図１（ａ）に示すように、２００℃に加熱する前は、不感帯は発生せず、微少磁界でも高感度を示した。しかしながら、２００℃に加熱した後は、図１（ｂ）に示すように、約３[Ｏｅ]の不感帯が発生した。
これに対し、薄膜ヨークを積層膜とすると、材質、膜厚及び積層数によらず、不感帯の発生を抑制することができた。
【００３８】
【表１】
2010101658.tif 000003
【００３９】
（実施例２２〜４２）
［１．  試料の作製］
非磁性層として、各種の非金属系非磁性材料を用いた以外は、実施例１〜２１と同様の薄膜磁気センサを作製した。
［２．  試験方法］
得られた磁気センサに対して２００℃×３０分の加熱処理を行った。加熱後にＭＲ特性を計測し、不感帯の発生の有無を調べた。
【００４０】
［３．  結果］
表２に、結果を示す。なお、表２には、軟磁性層の組成、膜厚及び積層数（軟磁性層の数）、並びに、非磁性層の組成及び膜厚も併せて示した。
表２より、薄膜ヨークを積層膜とすると、材質、膜厚及び積層数によらず、不感帯の発生を抑制できることがわかる。
【００４１】
【表２】
2010101658.tif 000004
【００４２】
（参考例１、２）
［１．  試料の作製］
ＧＭＲ膜の両端に、材料及び厚さの異なる薄膜ヨークが形成された薄膜磁気センサを作製した。但し、薄膜ヨークは、軟磁性層の厚さの効果を調べるために積層せず、軟磁性層のみとした。軟磁性層には、１５０℃以上に加熱することで同程度の不感帯が発生する(Ｃｏ94Ｆｅ6)70Ｓｉ15Ｂ15（参考例１）、又はＣｏ88Ｚｒ6Ｎｂ6（参考例２）を用いた。ヨークサイズは、幅２０μｍ×長さ２００μｍ×厚さ０．１〜１μｍとした。
ＧＭＲ膜には、ＦｅＣｏ−ＭｇＦ2ナノグラニュラー合金を用いた。ＧＭＲ膜のサイズは、膜厚＝５００ｎｍ、幅＝ヨーク幅、ギャップ間隔＝１μｍとした。
［２．  試験方法］
得られた薄膜磁気センサに対して２００℃×３０分の加熱処理を行った。加熱後にＭＲ特性を計測し、不感帯の幅を求めた。
【００４３】
［３．  結果］
図２に、軟磁性層の厚さと不感帯幅の関係を示す。図２より、軟磁性層の厚さが薄くなるほど、不感帯の幅が狭くなることがわかる。不感帯の許容幅は用途により異なるが、一般的には１[Ｏｅ]以下が好ましい。また、より高感度のセンサを得るためには、不感帯の幅を検出できない程度まで低下させるのが望ましい。
図２より、
（１）軟磁性層の厚さを０．６μｍ以下にすると、不感帯の幅を１[Ｏｅ]以下にすることができる、
（２）軟磁性層の厚さを０．３μｍ以下にすると、不感帯の幅をほぼゼロにすることができる、
ことがわかる。
【００４４】
（実施例４３〜４７）
［１．  試料の作製］
ＧＭＲ膜の両端に、軟磁性層と非磁性層の積層膜からなる薄膜ヨークが形成された薄膜磁気センサを作製した。軟磁性層には、(Ｃｏ94Ｆｅ6)70Ｓｉ15Ｂ15を用いた。軟磁性層のサイズは、幅２０μｍ×長さ２００μｍ×厚さ０．１μｍとし、軟磁性層の積層数は１０層とした。
非磁性層には、Ｃｕ（実施例４３）、Ｍｏ（実施例４４）、Ｗ（実施例４５）、ＳｉＯ2（実施例４６）、又はＭｇＦ2（実施例４７）を用い、厚さは、０．００２〜０．１μｍとした。
ＧＭＲ膜には、ＦｅＣｏ−ＭｇＦ2ナノグラニュラー合金を用いた。ＧＭＲ膜のサイズは、膜厚＝５００ｎｍ、幅＝ヨーク幅、ギャップ間隔＝１μｍとした。
［２．  試験方法］
得られた薄膜磁気センサに対して２００℃×３０分の加熱処理を行った。加熱後にＭＲ特性を計測し、不感帯の幅を求めた。
【００４５】
［３．  結果］
参考例１、２でヨーク厚さを薄くすれば、不感帯幅が減少することがわかった。しかし、単純にヨークを薄くすることはヨークの体積減少につながり、ＧＭＲ部に印加される磁界が低下する。そこで、薄い軟磁性層の間に非磁性層を挿入し、積層することを試みた。
図３に、非磁性層の厚さと不感帯幅の関係を示す。図３より、非磁性層の厚さが厚くなるほど、不感帯の幅が狭くなることがわかる。不感帯の許容幅は用途により異なるが、一般的には１[Ｏｅ]以下が好ましい。また、より高感度のセンサを得るためには、不感帯の幅を検出できない程度まで低下させるのが望ましい。
図３より、
（１）非磁性層の厚さを０．０２μｍ以上にすると、不感帯の幅を１[Ｏｅ]以下にすることができる、
（２）非磁性層の厚さを０．０５μｍ以上にすると、不感帯の幅をほぼゼロにすることができる、
ことがわかる。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明に係る薄膜磁気センサは、自動車の車軸、ロータリーエンコーダ、産業用歯車等の回転情報の検出、油圧式シリンダ／空気式シリンダのストロークポジション、工作機械のスライド等の位置・速度情報の検出、工業用溶接ロボットのアーク電流等の電流情報の検出、地磁気方位コンパスなどに用いることができる。
また、ＧＭＲ膜とその両端に配置された薄膜ヨークを備えた磁気抵抗素子は、磁気センサとして特に好適であるが、磁気抵抗素子の用途は、これに限定されるものではなく、磁気メモリ、磁気ヘッド等としても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、ぞれぞれ、軟磁性層のみからなる薄膜ヨークを備えた薄膜磁気センサ（比較例１）の加熱前及び２００℃加熱後のＭＲ特性を示す図である。
【図２】軟磁性層のみからなる薄膜ヨークを備えた薄膜磁気センサ（参考例１、２）の２００℃×３０分加熱後の軟磁性層厚さと不感帯幅の関係を示す図である。
【図３】軟磁性層と非磁性層の積層膜からなる薄膜ヨークを備えた薄膜磁気センサ（実施例４３〜４７）の２００℃×３０分加熱後の非磁性層厚さと不感帯幅の関係を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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