[發(fā)明專利]磁性傳感器、傳感器單元、磁性檢測(cè)裝置、以及磁性測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680076140.4
• 申請(qǐng)日: 2016-12-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108431620B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 藤原耕輔;大兼干彥;安藤康夫;城野純一;寺內(nèi)孝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 柯尼卡美能達(dá)株式會(huì)社;國(guó)立大學(xué)法人東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R33/09
• 分類號(hào): G01R33/09;G01R33/02;H01L43/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 車玲玲

包括：包含多個(gè)隧道磁阻元件(20)的元件陣列(10a)，所述多個(gè)隧道磁阻元件(20)分別具有固定磁性層(21)、自由磁性層(22)、以及被設(shè)置于固定磁性層及自由磁性層(22)之間的絕緣層(23)，且在外界磁場(chǎng)的影響下分別使絕緣層(23)的隧道電阻改變；以及對(duì)構(gòu)成元件陣列(10a)的多個(gè)隧道磁阻元件(20)施加電壓的電路(30)，施加于各隧道磁阻元件(20)的電壓在0.1mV以上且50mV以下。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包含隧道磁阻元件的磁性傳感器、傳感器單元、磁性檢測(cè)裝置、以及磁性測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

隧道磁阻元件被期待應(yīng)用于磁性傳感器、磁頭、磁性存儲(chǔ)器等領(lǐng)域中。在使用了隧道磁阻元件的磁性檢測(cè)裝置中，將多個(gè)隧道磁阻元件并聯(lián)或串聯(lián)地連接而提高靈敏度(參照專利文獻(xiàn)1～4)。

例如，在專利文獻(xiàn)1的裝置中，將并聯(lián)地連接隧道磁阻元件并且并聯(lián)地連接的第1單元和并聯(lián)地連接隧道磁阻元件并且串聯(lián)地連接的第2單元并聯(lián)或者串聯(lián)地連接而構(gòu)成磁性傳感器，實(shí)現(xiàn)噪聲降低以及靈敏度提高。

在專利文獻(xiàn)2的裝置中，在單個(gè)芯片上形成包括磁化方向相互不同的釘扎層(pinned layer)的兩個(gè)以上的隧道磁阻元件，使得能夠檢測(cè)不同方向的磁場(chǎng)。這里，隧道磁阻元件成為由被串聯(lián)連接的多個(gè)隧道磁阻元件組成的隧道磁阻元件組。

在專利文獻(xiàn)3的裝置中，公開(kāi)了由各自包括并聯(lián)和/或串聯(lián)地排列了多個(gè)隧道磁阻元件的TMR模塊的多個(gè)集成體組成的生物體磁性測(cè)量系統(tǒng)，并公開(kāi)了將TMR模塊橋接而構(gòu)成差分放大型電路。

在專利文獻(xiàn)4的裝置中，在對(duì)串聯(lián)地連接了多個(gè)強(qiáng)磁性隧道元件的傳感器元件施加電壓而處于靈敏度高的狀態(tài)下，使傳感器元件進(jìn)行動(dòng)作。

如上述專利文獻(xiàn)1～4中所述，若提高串聯(lián)或者并聯(lián)連接隧道磁阻元件而構(gòu)成磁性傳感器的隧道磁阻元件的集成度，則能夠降低磁性傳感器的噪聲。另一方面，在提高了磁性傳感器的集成度的情況下，元件間的偏差或不良元件導(dǎo)致磁性傳感器的信號(hào)水平降低。另外，雖然提高對(duì)磁性傳感器的供電電壓則靈敏度也會(huì)上升，但通常噪聲也會(huì)上升，結(jié)果靈敏度不會(huì)實(shí)質(zhì)性地提高。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1:(日本)特開(kāi)2011-102730號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2:(日本)特開(kāi)2004-93576號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3:國(guó)際公開(kāi)第2012/161037號(hào)

專利文獻(xiàn)4:(日本)特開(kāi)平11-112054號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是鑒于上述背景技術(shù)而完成的，其目的在于，提供一種提高信號(hào)水平并且降低了噪聲的磁性傳感器。

此外，本發(fā)明的目的在于，提供嵌入了上述磁性傳感器的傳感器單元、磁性檢測(cè)裝置、以及磁性測(cè)量裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的磁性傳感器包括：包含多個(gè)隧道磁阻元件的元件陣列，所述多個(gè)隧道磁阻元件分別具有固定磁性層、自由磁性層、以及被設(shè)置于固定磁性層及自由磁性層之間的絕緣層，且在外界磁場(chǎng)的影響下分別使絕緣層的隧道電阻改變；以及電路，對(duì)構(gòu)成元件陣列的多個(gè)隧道磁阻元件施加電壓，施加于各隧道磁阻元件的電壓在0.1mV以上且50mV以下。

在上述磁性傳感器中，通過(guò)將施加于各隧道磁阻元件的電壓設(shè)為50mV以下，能夠?qū)嵸|(zhì)性地提高各隧道磁阻元件的靈敏度，并降低在各隧道磁阻元件中產(chǎn)生的噪聲。另一方面，通過(guò)將施加于各隧道磁阻元件的電壓設(shè)為0.1mV以上，能夠防止隧道磁阻元件的串聯(lián)數(shù)或者并聯(lián)數(shù)過(guò)度增加，還能夠提高隧道磁阻元件的合格品率等的可靠性。即，通過(guò)將對(duì)絕緣層的施加電壓設(shè)為0.1mV以上，不需要為了確保靈敏度而過(guò)度地增加隧道磁阻元件的串聯(lián)數(shù)或并聯(lián)數(shù)或者使絕緣層過(guò)薄，并能夠容易地使隧道磁阻元件產(chǎn)生適當(dāng)?shù)钠眯Ч?/p>