[发明专利]磁传感器

说明书

本发明的磁传感器具备MR元件。MR元件包含自由层。自由层具有在一个方向上较长的形状的第一面、和配置在与第一面为相反侧的第二面，并且具有作为与第一面垂直的方向的尺寸的膜厚。第一面具有位于第一面的短边方向的两端的第一端部以及第二端部。在任意的截面中，第一端部处的膜厚比第一端部与第二端部之间的第一面上的规定的点处的膜厚小。

技术领域

本发明涉及具备磁阻效应元件的磁传感器。

背景技术

近年来，在各种用途中，利用了使用磁阻效应元件的磁传感器。作为磁阻效应元件，已知有各向异性磁阻效应元件、自旋阀型的磁阻效应元件。各向异性磁阻效应元件包含磁性层，该磁性层具有设定磁各向异性且能够根据施加磁场的方向改变方向的磁化。自旋阀型的磁阻效应元件包括：具有方向被固定的磁化的第一磁性层(磁化固定层)；具有能够根据施加磁场的方向而变化的磁化的第二磁性层(自由层)；以及配置在第一磁性层与第二磁性层之间的间隔层。在自旋阀型的磁阻效应元件中，也存在对第二磁性层(自由层)设定磁各向异性的情况。

磁各向异性大多由形状磁各向异性控制。形状磁各向异性可以通过将磁阻效应元件图案化为在一个方向上较长的形状来设定。

在包含磁传感器的系统中，有时希望通过设置在基板上的磁阻效应元件来检测包含与基板的面垂直的方向的成分的磁场。在该情况下，通过设置将与基板的面垂直的方向的磁场转换为与基板的面平行的方向的磁场的软磁性体，或者将磁阻效应元件配置在形成于基板上的倾斜面上，能够检测包含与基板的面垂直的方向的成分的磁场。

在中国专利申请公开第101142494A号说明书中，分别公开了在基板上设置有X轴传感器、Y轴传感器以及Z轴传感器的第一以及第二磁传感器。在第一磁传感器中，在基板上的厚膜上形成有V字状的槽。在该槽的斜面的中央部分的平坦性良好的位置设置有形成Z轴传感器的巨大磁阻效应元件的带状部。带状部是形成巨大磁阻效应元件的主体的部分，具有细长的带状的平面形状。

在第二磁传感器中，在基板上的厚膜上形成有具有第一斜面以及第二斜面的V字状的槽。第二斜面构成槽的斜面的下半部分。第二斜面与基板所成的角大于第一斜面与基板所成的角。在第二斜面的中央部分的平坦性良好的位置设置有形成Z轴传感器的巨大磁阻效应元件的带状部。带状部具有细长的带状的平面形状。

在对磁阻效应元件施加外部磁场的情况下，在具有方向能够变化的磁化的磁性层中，磁性层的内部的磁矩的方向根据外部磁场的方向以及强度而旋转，其结果是，磁性层的磁化的方向旋转。另外，在该情况下，由于在磁性层的端部产生的磁荷(Magnetic charge)，在磁性层中产生与外部磁场的方向相反的方向的反磁场。反磁场的强度越接近磁荷，则磁场的强度越大。因此，在磁性层的端部，反磁场的强度变大，在磁性层的中央部分，反磁场的强度变小。

在此，考虑对设定了基于形状磁各向异性的磁各向异性的磁性层，施加与易磁化轴方向交叉的规定方向的外部磁场的情况。磁矩的方向的变化的方式如以下那样，在磁性层的中央部分与磁性层的端部的附近部分不同。在未施加外部磁场的情况下，磁矩的方向朝向易磁化轴方向。在外部磁场的强度小的情况下，在磁性层的中央部分，磁矩的方向根据外部磁场的方向而开始旋转。但是，在磁性层的端部的附近部分，磁矩的方向不旋转或几乎不旋转。

当外部磁场的强度大到一定程度时，在磁性层的中央部分，磁矩的方向与外部磁场的方向一致或几乎一致。另一方面，在磁性层的端部的附近部分，磁矩的方向根据外部磁场的方向而开始旋转。当外部磁场的强度进一步变大时，在磁性层的端部的附近部分，磁矩的方向也与外部磁场的方向一致或几乎一致。