DE-102025144458-A1 - Verfahren zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers und eines Magnetsensors sowie Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers

Abstract

Es wird einen laminierten Film (601) gebildet, der eine ferromagnetische Schicht (631) und eine antiferromagnetische Schicht (66) umfasst, wobei die ferromagnetische Schicht (631) und die antiferromagnetische Schicht (66) in einer ersten Richtung miteinander in Kontakt stehen (Schritt S1). Eine magnetisch fixierte Schicht (63), die eine fixierte Magnetisierungsrichtung in Bezug auf ein externes Magnetfeld aufweist, wird aus der ferromagnetischen Schicht (631) gebildet, indem ein Magnetfeld in der ersten Richtung an dem laminierten Film (601) angelegt wird (Schritt S2). Nach Beendigung der Anlegung des Magnetfelds wird der magnetische laminierte Körper (6) gebildet, indem der laminierte Film (601) auf eine Temperatur erhitzt wird, die gleich oder höher als die Sperrtemperatur der antiferromagnetischen Schicht (66) ist (Schritt S3).

Inventors

• Hiroki Omura

Assignees

• TDK CORPORATION

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251030

Priority Date

20241101

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers (6), umfassend die folgenden Schritte: Bilden eines laminierten Films (601), der eine ferromagnetische Schicht (631) und eine antiferromagnetische Schicht (66) umfasst, wobei die ferromagnetische Schicht (631) und die antiferromagnetische Schicht (66) in einer ersten Richtung miteinander in Kontakt stehen; Bilden einer magnetisch fixierten Schicht (63) aus der ferromagnetischen Schicht (631), die eine fixierte Magnetisierungsrichtung in Bezug auf ein externes Magnetfeld aufweist, indem ein Magnetfeld in der ersten Richtung an dem laminierten Film (601) angelegt wird; und nach Beendigung der Anlegung des Magnetfelds Erhitzen des laminierten Films (601) auf eine Temperatur, die gleich oder höher als eine Sperrtemperatur der antiferromagnetischen Schicht (66) ist, um den magnetischen laminierten Körper (6) zu bilden.
2. Herstellungsverfahren eines magnetischen laminierten Körpers (6) gemäß Anspruch 1 , wobei der laminierte Film (601) durch einen Laserstrahl erhitzt wird.
3. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers (6) gemäß Anspruch 1 oder 2 , wobei nach Beendigung der Anlegung des Magnetfelds der laminierte Film (601) zum Erhitzen des laminierten Films (601) übertragen wird.
4. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers (6) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei der laminierte Film (601) eine magnetisch freie Schicht (61), deren Magnetisierungsrichtung sich in Bezug auf ein externes Magnetfeld ändert, und eine nichtmagnetische Schicht (62) umfasst, und die ferromagnetische Schicht (631), die antiferromagnetische Schicht (66), die magnetisch freie Schicht (61) und die nichtmagnetische Schicht (62) in der ersten Richtung in der Reihenfolge der magnetisch freien Schicht (61), der nichtmagnetischen Schicht (62), der ferromagnetischen Schicht (631) und der antiferromagnetischen Schicht (66) angeordnet sind.
5. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers (6) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 , wobei der laminierte Film (601) eine magnetisch freie Schicht (61), deren Magnetisierungsrichtung sich in Bezug auf ein externes Magnetfeld ändert, eine nichtmagnetische Schicht (62), eine dazwischenliegende ferromagnetische Schicht (63) und eine dazwischenliegende Schicht (64) umfasst, die aus einem nichtmagnetischen Metall gebildet ist, und die ferromagnetische Schicht (631), die antiferromagnetische Schicht (66), die magnetisch freie Schicht (61), die nichtmagnetische Schicht (62), die ferromagnetische Zwischenschicht (63) und die Zwischenschicht (64) in der Reihenfolge der magnetisch freien Schicht (61), der nichtmagnetischen Schicht (62), der ferromagnetischen Zwischenschicht (63), der Zwischenschicht (64), der ferromagnetischen Schicht (631) und der antiferromagnetischen Schicht (66) in der ersten Richtung angeordnet sind.
6. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers (6) gemäß Anspruch 5 , wobei, wenn das magnetische Moment der ferromagnetischen Zwischenschicht (63) M1 und das magnetische Moment der ferromagnetischen Schicht (631) M2 ist, |M2 - M1|/M1 zwischen 3 % und 20 % liegt.
7. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers (6) gemäß Anspruch 5 , wobei die Größen der senkrechten magnetischen Anisotropie der ferromagnetischen Zwischenschicht (63) und der ferromagnetischen Schicht (631) voneinander verschieden sind.
8. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers (6) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7 , wobei die Magnetisierungsrichtung der magnetisch freien Schicht (61) in einer Ebene, die senkrecht zur ersten Richtung steht, in einem Zustand, in dem kein externes Magnetfeld angelegt ist, eine Wirbelform aufweist.
9. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers (6) gemäß einem der Ansprüche 4 bis 8 , wobei die nichtmagnetische Schicht (62) eine Isolierschicht umfasst.
10. Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensors (1), das die folgenden Schritte umfasst: Anordnen einer ferromagnetischen Schicht (631), einer magnetisch freien Schicht (61), deren Magnetisierungsrichtung sich in Bezug auf ein externes Magnetfeld ändert, einer nichtmagnetischen Schicht (62) und einer antiferromagnetischen Schicht (66) in der Reihenfolge der magnetisch freien Schicht (61), der nichtmagnetischen Schicht (62), der ferromagnetischen Schicht (631) und der antiferromagnetischen Schicht (66) in einer ersten Richtung; Bilden einer Gruppe aus einer ersten Elementeinheit (11) und einer zweiten Elementeinheit (12), in der die erste Elementeinheit (11) und die zweite Elementeinheit (12) in Reihe geschaltet sind, wobei jede der ersten und zweiten Elementeinheiten (11, 12) einen laminierten Film (601) umfasst, in dem die ferromagnetische Schicht (631) und die antiferromagnetische Schicht (66) miteinander in Kontakt stehen, und wobei ein Ende der Gruppe mit einer Stromversorgung verbunden ist und das andere Ende geerdet ist; Bereitstellen eines Ausgangsabschnitts zwischen der ersten Elementeinheit (11) und der zweiten Elementeinheit (12); Bilden einer magnetisch fixierten Schicht (63) aus der ferromagnetischen Schicht (631) der ersten Elementeinheit (11), die eine fixierte Magnetisierungsrichtung in Bezug auf ein externes Magnetfeld aufweist, durch Anlegen eines ersten Magnetfelds in der ersten Richtung an die erste Elementeinheit (11); nach Beendigung der Anwendung des ersten Magnetfelds Erhitzen der ersten Elementeinheit (11) auf eine Temperatur, die gleich oder höher als eine Sperrtemperatur der antiferromagnetischen Schicht (66) der ersten Elementeinheit (11) ist; Bilden einer magnetisch fixierten Schicht (63) aus der ferromagnetischen Schicht (631) der zweiten Elementeinheit (12), die eine fixierte Magnetisierungsrichtung in Bezug auf ein externes Magnetfeld aufweist, durch Anlegen eines zweiten Magnetfelds, das eine Komponente in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung einschließt, an die zweite Elementeinheit (12); und nach Beendigung der Anwendung des zweiten Magnetfelds Erhitzen der zweiten Elementeinheit (12) auf eine Temperatur, die gleich oder höher als eine Sperrtemperatur der antiferromagnetischen Schicht (66) der zweiten Elementeinheit (12) ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensors (1), das die folgenden Schritte umfasst: Anordnen einer ferromagnetischen Schicht (631), einer magnetisch freien Schicht (61), deren Magnetisierungsrichtung sich in Bezug auf ein externes Magnetfeld ändert, einer nichtmagnetischen Schicht (62) und einer antiferromagnetischen Schicht (66) in der Reihenfolge der magnetisch freien Schicht (61), der nichtmagnetischen Schicht (62), der ferromagnetischen Schicht (631) und der antiferromagnetischen Schicht (66) in einer ersten Richtung; Bilden einer ersten Gruppe aus einer ersten Elementeinheit (11) und einer zweiten Elementeinheit (12), in der die erste Elementeinheit (11) und die zweite Elementeinheit (12) in Reihe geschaltet sind, und Bilden einer zweiten Gruppe aus einer dritten Elementeinheit (13) und einer vierten Elementeinheit (14), in der die dritte Elementeinheit (13) und die vierte Elementeinheit (14) in Reihe geschaltet sind, wobei jede der ersten bis vierten Elementeinheiten (11, 12, 13, 14) einen laminierten Film (601) umfasst, in dem die ferromagnetische Schicht (631) und die antiferromagnetische Schicht (66) miteinander in Kontakt stehen, und ein Ende jeder der ersten und zweiten Gruppen mit einer Stromversorgung verbunden ist und die anderen Enden geerdet sind, und wobei die erste Elementeinheit (11) und die vierte Elementeinheit (14) auf der Stromversorgungsseite angeordnet sind und die zweite Elementeinheit (12) und die dritte Elementeinheit (13) auf der Erdungsseite angeordnet sind; Bereitstellen eines Differenzierers (18) zum Bestimmen einer Differenz zwischen einem Ausgang, der zwischen der ersten Elementeinheit (11) und der zweiten Elementeinheit (12) liegt, und einem Ausgang, der zwischen der dritten Elementeinheit (13) und der vierten Elementeinheit (14) liegt; Bilden von magnetisch fixierten Schichten (63) aus den ferromagnetischen Schichten (631) der ersten und dritten Elementeinheit (11, 13), von denen jede eine fixierte Magnetisierungsrichtung in Bezug auf ein externes Magnetfeld aufweist, durch Anlegen eines ersten Magnetfelds in der ersten Richtung an die erste und dritte Elementeinheit (11, 13); nach Beendigung der Anwendung des ersten Magnetfelds Erhitzen der ersten und dritten Elementeinheiten (11, 13) auf eine Temperatur, die gleich oder höher als die Sperrtemperaturen der antiferromagnetischen Schichten (66) der ersten und dritten Elementeinheiten (11, 13) ist; Bilden von magnetisch fixierten Schichten (63) aus den ferromagnetischen Schichten (631) der zweiten und vierten Elementeinheiten (12, 14), von denen jede eine fixierte Magnetisierungsrichtung in Bezug auf ein externes Magnetfeld aufweist, durch Anlegen eines zweiten Magnetfelds, das eine Komponente in einer zur ersten Richtung entgegengesetzten Richtung einschließt, an die zweite und vierte Elementeinheit (12, 14); und nach Beendigung der Anwendung des zweiten Magnetfelds Erhitzen der zweiten und vierten Elementeinheiten (12, 14) auf eine Temperatur, die gleich oder höher als die Sperrtemperaturen der antiferromagnetischen Schichten (66) der zweiten und vierten Elementeinheiten (12, 14) ist.
12. Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensors (1) gemäß Anspruch 10 oder 11 , wobei das zweite Magnetfeld in einer Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung verläuft.
13. Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers (6), umfassend: eine Magnetfeldanlegungsvorrichtung (101), die ein Magnetfeld in einer ersten Richtung an einen laminierten Film (601) eines Wafers anlegt, der den laminierten Film (601) umfasst, in dem eine ferromagnetische Schicht (631) und eine antiferromagnetische Schicht (66) in der ersten Richtung miteinander in Kontakt stehen, um aus der ferromagnetischen Schicht (631) eine magnetisch fixierte Schicht (63) zu bilden, wobei eine Magnetisierungsrichtung der magnetisch fixierten Schicht (63) in Bezug auf ein externes Magnetfeld fixiert ist; eine Heizvorrichtung (102), die den laminierten Film (601) auf eine Temperatur erhitzt, die höher ist als eine Sperrtemperatur der antiferromagnetischen Schicht (66); und eine Transfervorrichtung (103), die den Wafer zwischen der Magnetfeldanlegevorrichtung (101) und der Heizvorrichtung (102) transferiert.
14. Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers (6) gemäß Anspruch 13 , wobei die Heizvorrichtung (102) eine Laserstrahlbestrahlungsvorrichtung zum Erhitzen des laminierten Films (601) mit einem Laserstrahl umfasst.

Description

GEBIET Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers, eines Magnetsensors und eine Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers. HINTERGRUND JP2018-6598A beschreibt einen Magnetsensor, der eine magnetisch freie Schicht, deren Magnetisierungsrichtung sich in Bezug auf ein externes Magnetfeld ändert, eine magnetisch fixierte Schicht, deren Magnetisierungsrichtung in Bezug auf das externe Magnetfeld fixiert ist, und eine nichtmagnetische Schicht, die zwischen der magnetisch freien Schicht und der magnetisch fixierten Schicht positioniert ist, umfasst. Die Magnetisierungsrichtung der magnetisch fixierten Schicht kehrt sich um, wenn sie einem starken Magnetfeld ausgesetzt wird, und die Magnetisierungsrichtung kann in der umgekehrten Richtung fixiert bleiben. Um dies zu vermeiden, ist eine Technik bekannt, bei der eine antiferromagnetische Schicht vorgesehen wird, um die Magnetisierungsrichtung der magnetisch fixierten Schicht durch Austauschkopplung zwischen der antiferromagnetischen Schicht und der magnetisch fixierten Schicht stark zu fixieren, wie in JP2015-207625A beschrieben. ZUSAMMENFASSUNG Ziel der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers bereitzustellen, das eine Vereinfachung einer Vorrichtung zum Magnetisieren einer magnetisch fixierten Schicht und zum Erwärmen einer antiferromagnetischen Schicht ermöglicht. Das Verfahren zur Herstellung eines magnetischen laminierten Körpers der vorliegenden Offenbarung umfasst die folgenden Schritte: Bilden eines laminierten Films, der eine ferromagnetische Schicht und eine antiferromagnetische Schicht umfasst, wobei die ferromagnetische Schicht und die antiferromagnetische Schicht in einer ersten Richtung miteinander in Kontakt stehen; Anlegen eines Magnetfelds in der ersten Richtung an den laminierten Film, um aus der ferromagnetischen Schicht eine magnetisch fixierte Schicht zu bilden, deren Magnetisierungsrichtung in Bezug auf ein externes Magnetfeld fixiert ist; und nach Beendigung des Anlegens des Magnetfelds Erwärmen des laminierten Films auf eine Temperatur, die gleich oder höher als die Sperrtemperatur der antiferromagnetischen Schicht ist. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Die 1A und 1B sind schematische Zeichnungen eines Magnetsensors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.Die 2A und 2B sind schematische Zeichnungen, die ein Verfahren zum Magnetisieren einer magnetisch fixierten Schicht und ein Verfahren zum Erhitzen eines laminierten Films des in den 1A und 1B gezeigten Magnetsensors zeigen.3 ist eine schematische Zeichnung einer Vorrichtung zum Anlegen eines Magnetfelds an den in den 1A und 1B gezeigten Magnetsensor und zum Erwärmen desselben.Die 4A und 4B sind schematische Zeichnungen eines Magnetsensors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.5 ist eine Zeichnung einer Struktur eines laminierten Films in dem zweiten Ausführungsbeispiel.6 ist eine schematische Zeichnung eines Magnetsensors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.Die 7A-7D sind schematische Zeichnungen, die ein Verfahren zum Magnetisieren einer magnetisch fixierten Schicht und ein Verfahren zum Erwärmen eines laminierten Films des in 6 gezeigten Magnetsensors zeigen.8 ist eine schematische Zeichnung eines Magnetsensors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel.Die 9A-9D sind schematische Zeichnungen, die ein Verfahren zum Magnetisieren einer magnetisch fixierten Schicht und ein Verfahren zum Erwärmen eines laminierten Films des in 8 gezeigten Magnetsensors zeigen.Die 10A und 10B sind Diagramme, die die Messergebnisse der Magnetisierungskurven in den Beispielen und Vergleichsbeispielen zeigen. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG Eine magnetisch fixierte Schicht eines Magnetsensors muss magnetisiert werden, und zum Zwecke der Austauschkopplung muss eine antiferromagnetische Schicht auf eine Temperatur erhitzt werden, die gleich oder höher als die Sperrtemperatur ist. In dem in JP2018-6598A beschriebenen Magnetsensor ist die Magnetisierungsrichtung der magnetisch fixierten Schicht in Stapelrichtung der magnetisch freien Schicht, der nichtmagnetischen Schicht und der magnetisch fixierten Schicht ausgerichtet. Daher müssen die Magnetisierung der magnetisch fixierten Schicht und die Erwärmung der antiferromagnetischen Schicht aus derselben Richtung erfolgen. Da jedoch Magnetisierung und Erwärmung in demselben Prozess durchgeführt werden, ist eine Vorrichtung zum Magnetisieren und Erwärmen kompliziert. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen wird die Richtung (erste Richtung), in der die mehreren Schichten des magnetischen laminierten Körpers 6 und des laminierten Films 601 gestapelt sind, als Z-Richtung bezeichnet. Die Richtung vom magnetischen laminierten Körper 6 oder vom laminierten Film 601 zur oberen Elektrodenschicht 5 wird als +Z