(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板面に第１の磁性体と第２の磁性体とを成膜形成すると共に、第１の磁性体の磁化容易軸と第２の磁性体の磁化容易軸とを交差させた構成の交差型ＭＩ素子において、第１の磁性体と第２の磁性体との成膜層間に、これら磁性体に設けられている磁化容易軸の異方性を助成する磁化助成体を成膜構成したことを特徴とする交差型ＭＩ素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気センサ−の磁気検出素子や磁気ヘッドなどに利用する交差型ＭＩ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＭＩ素子は、磁性体に高周波電流を流した場合に表皮効果によってそのインピ−ダンスが外部磁界によって顕著に変化する現象（ＭＩ効果）を利用した磁気感応素子である。
【０００３】
図５は交差型ＭＩ素子１０の構成例を示す。
このＭＩ素子１０は磁場中スパッタ法によって基板（例えば、ガラス基板）１１の板面に第１の磁性体１２を薄膜形成し、さらに、この第１の磁性体１２の上面に第２の磁性体１３を薄膜形成した後、フォトリソ法でパタ−ニングして細長形状に構成したものとなっている。
なお、第１、第２の磁性体１２、１３は、アモルファス磁性材料、パ−マロイ、微結晶材料などの軟磁性材料（導電性材）で構成されている。
【０００４】
また、このＭＩ素子１０は、電流通路方向となる基準線０ｏに対し、第１の磁性体１２の磁化容易軸Ｊｍ１をα°の角度に、第２の磁性体１３の磁化容易軸Ｊｍ２を−α°の角度に設けた構成となっており、磁化容易軸Ｊｍ１、Ｊｍ２を交差して設けることから交差型のＭＩ素子と称されている。
【０００５】
このように構成したＭＩ素子１０は、高周波電流Ｉａｃを流すことにより、ＭＩ素子１０の基準線０ｏ方向（素子の長手方向）に加えられた外部磁界Ｈｅｘを感知する。
つまり、外部磁界Ｈｅｘによって磁化ベクトルが傾き幅方向の透磁率が変化するため、インピ−ダンスが変化する。
【０００６】
今少し具体的に述べれば、図６に示すように、ＭＩ素子１０に高周波電流Ｉａｃを流すことにより、磁化容易軸Ｊｍ１、Ｊｍ２によって偏平のスパイラル状となった磁化が素子の長手方向に沿って生じ、この磁化の磁化ベクトルが外部磁界Ｈｅｘによって変化することから、ＭＩ素子１０のインピ−ダンスに変化が生ずる。
【０００７】
図７は上記した交差型ＭＩ素子１０がインピ−ダンス変化によって生ずる電圧（素子端部間電圧の測定値）と外部磁界Ｈｅｘの関係を示す特性図である。
図示するように、このＭＩ素子１０は、正負の外部磁界Ｈｅｘに対し非対称のインピ−ダンス特性（ＭＩ特性）を示す。
【０００８】
なお、この特性図において、実線で示した特性曲線は外部磁界Ｈｅｘを負側から正側に変化させたときのＭＩ特性、点線で示した特性曲線は外部磁界Ｈｅｘを正側から負側に変化させたときのＭＩ特性である。
【０００９】
図８は、上記したＭＩ素子１０と同様の２つのＭＩ素子３０ａ、３０ｂを備えた磁界センサ−回路のブロック図である。
この磁界センサ−回路は、高周波パルス電源３１から高周波パルス電流Ｉｐｃを出力させ、この高周波パルス電流ＩｐｃをＭＩ素子３０ａには一方向きに流れるように、ＭＩ素子３０ｂには他方向きに流れるように各々供給する。
【００１０】
そして、外部磁界Ｈｅｘに応じてインピ−ダンス変化したＭＩ素子３０ａの一方端部Ｐから高周波パルス電圧を検波器３２ａによって検波し、同様にＭＩ素子３０ｂの他方端部Ｑから高周波パルス電圧を検波器３２ｂによって検波し、ＭＩ素子３０ａ、３０ｂのインピ−ダンス変化成分が検出される。
【００１１】
さらに、検波器３２ａの検波電圧が積分され、積分電圧Ｖａとして差動増幅器３３に入力され、同様に、検波器３２ｂの検波電圧も積分され、積分電圧Ｖｂとして差動増幅器３３に入力される。
【００１２】
したがって、積分電圧Ｖａ、Ｖｂの差電圧が増幅され磁界検出電圧ＰＯとして出力される。
なお、この磁界センサ−回路は、磁界検出電圧ＰＯの一部を負帰還コイル３４にフィ−ドバックすることにより、リニアな磁界検出特性を得る構成となっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した交差型ＭＩ素子１０は、磁場中スパッタ法を用いて基板１１に第１、第２の磁性体１２、１３を薄膜形成する。
【００１４】
具体的には、基板１１に対し磁化容易軸Ｊｍ１（α°）の角度方向から磁化用磁界を加えながら磁性材をスパッタリングし、基板１１の面上に第１の磁性体１２を薄膜形成した後、磁化用磁界を加える方向を変え、磁化容易軸Ｊｍ２（−α°）の角度方向から磁化用磁界を加えながら磁性材をスパッタリングし、第１の磁性体１２の面上に第２の磁性体１３を薄膜形成する。
そして、フォトリソ法によってパタ−ンニングして細長形状の交差型ＭＩ素子１０が製造される。
【００１５】
このような交差型ＭＩ素子１０は、バイアス用の永久磁石やコイルなどを備えないで正負の外部磁界Ｈｅｘに対して非対称のインピ−ダンス特性を得ることができ、また、リニアな磁界検出特性を得ることができるから、極めて小形にして高感度の磁気感応素子となる。
【００１６】
しかしながら、この交差型ＭＩ素子１０は、第１、第２の磁性体１２、１３の層界面で磁化方向が急激に変化することから、ＭＩ特性にヒステリシスが生じることがある。
【００１７】
また、製造条件によってＭＩ素子個々のＭＩ特性にバラツキが発生する。
具体的には、磁場中スパッタ法によって製造するために、均一で一方向の磁場を大面積として作ることが困難なために、基板上のポイントによって素子特性が大きくバラツクことになる。
【００１８】
本発明は上記した実情にかんがみ、特性のバラツキとヒステリシスを改善した高精度の交差型ＭＩ素子を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するため、本発明では、基板面に第１の磁性体と第２の磁性体とを成膜形成すると共に、第１の磁性体の磁化容易軸と第２の磁性体の磁化容易軸とを交差させた構成の交差型ＭＩ素子において、第１の磁性体と第２の磁性体との成膜層間に、これら磁性体に設けられている磁化容易軸の異方性を助成する磁化助成体を成膜構成したことを特徴とする交差型ＭＩ素子を提案する。
【００２０】
【作用】
第１の磁性体と第２の磁性体との成膜層間に設けた磁化助成体は、第１、第２の磁性体層の界面で急激に変わる磁化によって磁化容易軸の変化を防止するように助成する。
【００２１】
この結果、第１、第２の磁性体の磁化容易軸が乱れることなく確実に保持されることから、ヒステリシスや特性のバラツキの極めて少ない交差型ＭＩ素子となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面に沿って説明する。
図１は交差型ＭＩ素子の一部切欠き斜視図、図２は長手方向に沿って切断した上記交差型ＭＩ素子の拡大部分断面図である。
【００２３】
この図において、５０は交差型ＭＩ素子、５１は基板（例えば、ガラス基板）、５２は第１の磁性体、５３は磁化助成体、５４は第２の磁性体を示す。
この交差型ＭＩ素子５０は、基板５１の面上に磁性材をスパッタリングして第１の磁性体５２を薄膜形成した後、第１の磁性体５２の面上に磁性材をスパッタリングして磁化助成体５３を薄膜形成し、さらに、磁化助成体５３の面上に磁性材をスパッタリングして第２の磁性体５４を薄膜形成する。
なお、第１、第２の磁性体５２、５４、磁化助成体５３は、アモルファス磁性材料、パ−マロイ、微結晶材料などの軟磁性材料（導電性材）で構成することができる。
【００２４】
また、この薄膜形成は磁場中スパッタ法で行なう。
すなわち、第１の磁性体５２は、従来例同様に角度α°方向から磁化用磁界を与えながらスパッタリングし、磁化容易軸Ｊｍ１を形成する。
同様に、第２の磁性体５４は、角度−α°方向から磁化用磁界を与えながらスパッタリングし、磁化容易軸Ｊｍ２を形成する。
【００２５】
磁化助成体５３は図３に示すように形成する。
具体的には、本実施形態の磁化助成体５３は、磁化層５３ａ、５３ｂ、５３ｃの三層構成としてあり、これら磁化層５３ａ、５３ｂ、５３ｃにはα°〜−α°の範囲で変化させた磁化軸Ｊｍａ、Ｊｍｂ、Ｊｍｃが形成してある。
【００２６】
すなわち、磁化層５３ａはα°−Ａ°（α°＞Ａ°＞０°）、磁化層５３ｂは０°、磁化層５３ｃは−α°＋Ｃ°（−α°＜Ｃ°＜０°）の方向から磁化用磁界を加えながらスパッタリングして形成し、各々の傾き角度に設けた磁化軸Ｊｍａ、Ｊｍｂ、Ｊｍｃが形成してある。
【００２７】
上記のように構成した交差型ＭＩ素子５０は、第１の磁性体５２の成膜形成後に第２の磁性体５４を成膜形成する場合に、磁化容易軸Ｊｍ１が磁化容易軸Ｊｍ２を設定するための磁化用磁界の磁気的影響を受けないことから、磁化容易軸Ｊｍ１、Ｊｍ２の角度設定が正確となる。
【００２８】
この結果、上記した交差型ＭＩ素子５０は、磁化容易軸Ｊｍ１、Ｊｍ２の設定精度が高く、また、磁化容易軸Ｊｍ１、Ｊｍ２が直接に干渉し合わないことから、ヒステリシス現象がなく、また、特性のバラツキの極めて少ないものとなる。
【００２９】
具体例を述べると、第１の磁性体５２を磁場中スパッタ法によって３μｍ推積後、磁化用磁界の方向を変えて一層膜厚０．１〜０．２μｍの磁化助成体５３を推積させ、さらに、第２の磁性体５４を３μｍ推積させた交差型ＭＩ素子によって、ヒステリシスが少なく、特性のバラツキのないＭＩ素子となることが確認された。
【００３０】
図４は他の実施形態の交差型ＭＩ素子６０を示す図２同様の断面図である。
この交差型ＭＩ素子６０は、第１、第２の磁性体５２、５４と磁化助成体５３の間、磁化助成体５３の各磁化層間の各々に非磁性層（導電性材）６１を設けたことが特徴となっており、その他は上記交差型ＭＩ素子５０と同構成である。
このように構成した交差型ＭＩ素子６０は、上記した交差型ＭＩ素子５０と同様の効果を得ることができる他、ヒステリヒスの原因となる三角磁区の低減と各磁性層の均一形成に有利となる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、磁化助成体５３の層数については必要に応じて任意に定めることができる。
【００３２】
また、本発明を実施するに際しては、第１の磁性体５２、磁化助成体５３、第２の磁性体５４とを分けて成膜形成してもよいが、これら第１の磁性体５２、磁化助成体５３、第２の磁性体５４を連続して堆積して一体構造とした交差型ＭＩ素子として構成することができる。
【００３３】
【発明の効果】
上記した通り、本発明では、第１の磁性体と第２の磁性体との成膜層間に磁化容易軸の異方性を助成する磁化助成体を設けたので、第１、第２の磁性体において磁化容易軸の干渉が少なく、磁化容易軸の乱れによる特性のバラツキとヒステリシスの極めて少ない交差型ＭＩ素子となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態として示した交差型ＭＩ素子の一部切欠き斜視図である。
【図２】長手方向に沿って切断した上記交差型ＭＩ素子の拡大部分断面図である。
【図３】上記交差型ＭＩ素子に設けた磁化助成体を形成する層膜の説明図である。
【図４】第２実施形態として示した交差型ＭＩ素子の図２同様の断面図である。
【図５】従来の交差型ＭＩ素子を示す一部切欠き斜視図である。
【図６】高周波電流を供給することによって交差型ＭＩ素子に発生するスパイラル状の磁化を示す説明図である。
【図７】図５に示した交差型ＭＩ素子のＭＩ特性を示す図である。
【図８】２つの交差型ＭＩ素子を備える磁界センサ−回路のブロック図である。
【符号の説明】
５０  交差型ＭＩ素子
５１  基板
５２  第１の磁性体
５３  磁化助成体
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ  磁化層
５４  第２の磁性体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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