同一の基板上に形成されそれぞれの異なる磁化の向きを有する磁気構造を備えるデバイスの製造
【課題】基板上に配置され、異なる方向に磁化される磁性ブロックを備えるデバイスを製造するための方法を提供すること。
【解決手段】前記方法は、
ａ）基板上に配置される、少なくとも１つの反強磁性体の１つまたは複数の層（１０４１、１０４２、１０４３）、および、少なくとも１つの強磁性体の１つまたは複数の層（１０５１、１０５２）の積層体（１０８）として、少なくとも１つの第１のブロックおよび少なくとも１つの第２のブロックを形成するステップであって、前記ブロックは、長い線状であり、分離しており、かつ、第１の主方向および第２の主方向にそれぞれ延在し、第１の主方向および第２の主方向は、それらの間に第１の非ゼロの角度αを形成するステップと、
ｂ）前記ブロックを、前記反強磁性体の規則化温度よりも、またはブロッキング温度よりも、または前記反強磁性体のネール温度よりも高い温度でアニールするステップとを含む。
【解決手段】前記方法は、
ａ）基板上に配置される、少なくとも１つの反強磁性体の１つまたは複数の層（１０４１、１０４２、１０４３）、および、少なくとも１つの強磁性体の１つまたは複数の層（１０５１、１０５２）の積層体（１０８）として、少なくとも１つの第１のブロックおよび少なくとも１つの第２のブロックを形成するステップであって、前記ブロックは、長い線状であり、分離しており、かつ、第１の主方向および第２の主方向にそれぞれ延在し、第１の主方向および第２の主方向は、それらの間に第１の非ゼロの角度αを形成するステップと、
ｂ）前記ブロックを、前記反強磁性体の規則化温度よりも、またはブロッキング温度よりも、または前記反強磁性体のネール温度よりも高い温度でアニールするステップとを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成される複数の磁化構造（ｍａｇｎｅｔｉｚｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を備えるデバイスの分野に関するものであり、同一の支持体（ｓｕｐｐｏｒｔ）上に、異なる向きのそれぞれの磁化を有する磁気ゾーン（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｚｏｎｅ）を生成するための改良された方法を提供する。
【０００２】
磁界を検出かつ／または測定するためのデバイスの分野では、応用例として、例えば、複数の軸方向、特に３軸方向で磁界を測定するのに適した、ＭＥＭＳ（ＭＥＭＳ＝微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ））、またはＮＥＭＳ（ＮＥＭＳ＝ナノ電気機械システム（Ｎａｎｏ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ））型の磁気センサの応用例が見られる。
【０００３】
それは、例えば、コンパス機能を有するデバイス等の、地球の磁界を測定するためのデバイスの製造に応用される。
【背景技術】
【０００４】
３軸方向に磁界を検出可能な磁気センサが製造されることは周知である。
【０００５】
これを行うためには、互いに直交する磁化の方向を有する磁石を形成するゾーンの生成が必要なことがわかる。
【０００６】
同一の基板上に異なる磁化の向きを有する磁気ゾーンを備えるセンサの製造では、ある問題が提示される。
【０００７】
第１の手法に従って、同一の基板上に異なる磁化の向きのゾーンを連続して堆積させ（ｄｅｐｏｓｉｔ）、または第２の手法に従って、同一の基板上に同一の磁化の向きのゾーンを形成し、次いで、それらのゾーンの少なくとも１つについて、その磁化の向きを修正するために、局所的な加熱を実行することは周知である。
【０００８】
第２の手法は、基板上に生成すべき磁化ゾーン数が多い場合、実施するのに非常に時間がかかることがわかる場合があり、したがって、工業的な規模で使用することは困難である。
【０００９】
第１の手法は、ある磁界のもとで十分に異なるアニール温度（ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を有する異なる材料を使用する必要があり、それにより、材料の選択が制限され、製造工程が複雑になるという欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
対処する課題は、同一の基板上に、それぞれの異なる固定した磁化の向きを有するゾーンを生成するための新しい方法を見つけ出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、まず第１に、基板上に配置される（ｒｅｓｔｉｎｇ）磁性ブロック（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｂｌｏｃｋ）を備えるデバイスを製造するための方法に関するものであり、磁性ブロックは、それぞれの異なる磁化方向を有し、
この方法は、
ａ）基板上に配置される、少なくとも１つの反強磁性体（ａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）の１つまたは複数の層、および、少なくとも１つの強磁性体（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）の１つまたは複数の層の積層体（ｓｔａｃｋ）として、少なくとも１つの第１のブロックおよび少なくとも１つの第２のブロックを形成するステップであって、前記ブロックは、長い線状であり（ｌｏｎｇｉｌｉｎｅａｌ）、分離しており、かつ、第１の主方向（ｍａｉｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）および第２の主方向にそれぞれ延在し、第１の主方向および第２の主方向は、それらの間に第１の非ゼロの角度αを形成するステップと、
ｂ）前記ブロックを、反強磁性体の関数として決定される適切な温度以上の温度でアニールするステップと
を含む。
【００１２】
前記適切な温度は、反強磁性体が磁気的に不規則な（ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ）ときの、反強磁性体の規則化温度（ｏｒｄｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）に対応する。不規則な反強磁性体は、強磁性体上への堆積の後で交換結合（ｅｘｃｈａｎｇｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を示さない。
【００１３】
この適切な温度は、ブロッキング温度（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、すなわち、それより高い温度では、反強磁性体が磁気的に規則的な（ｏｒｄｅｒｅｄ）とき、接触する反強磁性体と強磁性体との間で、もはや交換結合がない温度に対応する。
【００１４】
この適切な温度はまた、ネール温度（Ｎｅｅｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、すなわち、それより高い温度では、反強磁性体が常磁性になる温度に対応してもよい。
【００１５】
規則的な反強磁性体は、強磁性体上への堆積の後で交換結合を示す。
【００１６】
ブロックが長い線状の形状であるため、適切なアニールが実行される場合、磁化はその主方向、すなわちそれらの長さが測定される方向に沿って自然に整列する（ａｌｉｇｎ）ことができる。
【００１７】
ブロックのそれぞれの磁化は、アニールの後、冷却の間に固定される。
【００１８】
積層体は、ステップａ）で、２つの反強磁性層の間に位置し、かつそれらと接触する少なくとも１つの強磁性層を備えるような方法で形成することができる。
【００１９】
これにより、強磁性体Ｆの前記層の磁化を、規則化アニール（ｏｒｄｅｒｉｎｇ ａｎｎｅａｌｉｎｇ）の間に、定義された方向に区画することを可能にすることができる。
【００２０】
可能な一実施形態によれば、第１のブロックおよび第２のブロックは、平行六面体の形状であってよい。
【００２１】
可能な別の実施形態によれば、第１のブロックおよび／または第２のブロックは、それら自体は、互いに分離し平行である平行六面体のサブブロック（ｓｕｂ−ｂｌｏｃｋ）の形態であってよい。
【００２２】
この方法は、さらに、アニールの間に、前記第１の主方向と第２の非ゼロの角度θを形成する方向を向いた磁界の印加を含むことができ、前記磁界の強度はアニールの間に変更される。
【００２３】
磁界の印加により、各ブロックでの磁化を飽和させ、したがって磁区（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｏｍａｉｎ）の出現を防止することを可能にすることができる。
【００２４】
印加される磁界の強度は、異なる向きの磁性ブロックの磁化について、磁界の向きをブロックの主方向に対して所与の非ゼロ角度に維持しながら、それらのそれぞれの主方向に可能な限り近く、一斉に整列するように、アニールの間に変更される。
【００２５】
可能な一実施形態によれば、第１の角度α、すなわちブロックの間で形成される角度は、９０°であってよく、一方、第２の角度θ、すなわち磁界の方向と第１のブロックの主方向との間の角度は、４５°であってよい。
【００２６】
これにより、それぞれの磁化が互いに９０°に向いた磁性ブロックを使用することが可能になる。
【００２７】
ステップｂ）では、磁界の印加の間に、まず第１に、ブロックの、それらの磁化困難軸（ｈａｒｄ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ａｘｉｓ）方向の飽和磁界（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄ）の強度よりも大きな所与の強度の磁界を印加することができる。
【００２８】
次いで、この所与の強度は、第１の主方向での磁界の射影、および第２の主方向での磁界の射影のそれぞれの絶対値が、ブロックの、それらの磁化容易軸（ｅａｓｙ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ａｘｉｓ）方向の飽和磁界値ＨＬより大きく、一方で、第１の主方向に垂直な磁界の射影、および第２の主方向に垂直な磁界の射影のそれぞれの絶対値が、ブロックの、それらの磁化困難軸方向の飽和磁界値Ｈｗよりも低いように低減することができる。
【００２９】
次に、温度は、例えば、反強磁性体により、前記磁性ブロックの主方向に可能な限り近く、前記強磁性体の磁化方向をトラップするように、この磁界強度のもとで、周辺温度（ａｍｂｉｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）に下げることができる。
【００３０】
下記の式を使用することが可能である。
【００３１】
【数１】
【００３２】
ただし、ｔは第１のブロックの厚さであり、Ｌは第１のブロックの長さであり、Ｗは第１のブロックの幅であり、Ｍｓは飽和磁化である。
【００３３】
ステップａ）では、さらに、第１の主方向に延在する少なくとも１つの第３の長い線状のブロックを、積層体として形成することができる。
【００３４】
本発明はまた、上記で定義されたような方法の実施を含む、３軸磁気センサを製造するための方法に関する。
【００３５】
本発明は、単に表示する目的で、何の制限もなく与えられる実施形態の例の説明を読む際に、添付図面を参照することで、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】同一の基板上に形成され、異なる磁化方向を有する複数の磁性ブロックを備えるデバイスを製造するための方法の例を示す図である。
【図１Ｂ】同一の基板上に形成され、異なる磁化方向を有する複数の磁性ブロックを備えるデバイスを製造するための方法の例を示図であるす。
【図１Ｃ】同一の基板上に形成され、異なる磁化方向を有する複数の磁性ブロックを備えるデバイスを製造するための方法の例を示す図である。
【図２】同一の基板上に形成され、異なる磁化方向を有する複数の磁性ブロックを備えるデバイスを製造するための方法の例を示す図である。
【図３Ａ】強磁性層および反強磁性層の積層体から形成される磁性ブロックを備え、各ブロックが平行六面体の形状の分離した磁性サブブロックに分割されるデバイスを示す図である。
【図３Ｂ】強磁性層および反強磁性層の積層体から形成される磁性ブロックを備え、各ブロックが平行六面体の形状の分離した磁性サブブロックに分割されるデバイスを示す図である。
【図４】本発明による製造方法により製造される３軸センサの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
異なる図で同一、類似または等価の部分には、１つの図から別の図への文節引用を容易にするために、同一の参照符号が付される場合がある。
【００３８】
図に示される異なる部分は、図を読みやすくするために、必ずしも同じスケールではない。
【００３９】
同一の基板上に、異なる磁気の向きのゾーンを備えるデバイスを製造するための方法の一例が、図１Ａ〜１Ｃ、図２および図３Ａ〜３Ｂとともに、ここで与えられる。
【００４０】
図１に示される、この方法の第１のステップは、支持体１０１上に磁性層の積層体を形成するものであってよく、この支持体は、例えば、ＳＯＩ基板（ＳＯＩは「シリコンオンインシュレータ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）」を示す）のシリコン層であってよい。
【００４１】
積層体は、反強磁性体ＡＦに基づく層１０４１〜１０４ｍ（ただし、ｍは整数であり、例えば図１Ａでは３に等しい）、および強磁性体Ｆに基づく層１０５１〜１０５ｎ（ただし、ｎは例えば４〜２５の整数であり、図１Ａではｎは例えば２に等しい）の、交互の配置で形成される。
【００４２】
強磁性体Ｆは、典型的には１０００ｅｍｕ／ｃｍ３を超える強い飽和磁化Ｍｓを有する軟磁性材料に基づいて形成することができる。強磁性体Ｆは、例えばＦｅ、ＣｏおよびＮｉの合金に基づいてよい。
【００４３】
反強磁性体ＡＦは、それ自体としては、Ｍｎに基づく、例えば、ＮｉＭｎまたはＰｔＭｎまたはＰｄＰｔＭｎの型の合金であってよい。他の例では、反強磁性体ＡＦは、ＦｅＭｎまたはＩｒＭｎまたはＮｉＯまたはＦｅ２Ｏ３であってよい。
【００４４】
積層体１０８は、強磁性体Ｆに基づく各層が、反強磁性体ＡＦの２つの層の間に位置するように形成することができる。
【００４５】
反強磁性体ＡＦの層が強磁性体Ｆの層の両側に位置する場合、反強磁性体と強磁性体との間の界面での交換結合により、強磁性体Ｆの挟まれた層の磁化を、規則化アニールの間に、定義された方向に区画することを可能にすることができる。
【００４６】
反強磁性体ＡＦに基づく層１０４１〜１０４ｎは、厚さｔ’（支持体１０１の主面に直交し、図１Ａで定義される基準座標系
【００４７】
【数２】
【００４８】
のベクトル
【００４９】
【数３】
【００５０】
に平行な方向に測定される）が、例えば２〜５０ナノメートル、例えば約２０ナノメートルであってよい。
【００５１】
強磁性体に基づく層１０５１〜１０５ｎは、それ自体としては、厚さｔ（同様に、ベクトル
【００５２】
【数４】
【００５３】
に平行な方向に測定される）が、例えば２〜４０ナノメートル、例えば約１０ナノメートルであってよい。
【００５４】
積層体１０８は、全体の厚さが、例えば約２００〜６００ナノメートルであってよい。
【００５５】
次いで、層のエッチング、例えばＩＢＥ型（ＩＢＥは「イオンビームエッチング（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）」を示す）のエッチングを実行することにより、層の積層体１０８としてパターンが形成される。
【００５６】
少なくとも３つの分離した非接触のブロック１１１、１１２、１１３がそれにより形成され、それぞれは、反強磁性体ＡＦおよび強磁性体Ｆの層の積層体で形成される（図１Ｂ）。
【００５７】
ブロック１１１、１１２、１１３はそれぞれ、細長い、または長い線状の形状を有する。
【００５８】
ブロック１１１、１１２、１１３はそれぞれ、例えば、直方体の形状であってよい（図１Ｂ）。
【００５９】
ブロック１１１、１１２、１１３は、幅Ｗ（面
【００６０】
【数５】
【００６１】
に平行な面で測定される）が、例えば２０〜５００マイクロメートル、例えば約２０マイクロメートルであってよい。
【００６２】
長さＬ（面
【００６３】
【数６】
【００６４】
に平行な面で測定される）は、例えば２０〜５００マイクロメートル、例えば約１００マイクロメートルであってよい。
【００６５】
ブロックの長さと幅との間のアスペクト比Ｌ／Ｗは高くてよく、例えば、少なくとも５であってよい。
【００６６】
一変形形態によれば、１つまたは複数のブロック１１１、１１２、１１３は、互いに平行かつ分離した直方体のサブブロック２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃの組の形態であってよい（図３Ａおよび３Ｂ）。
【００６７】
ブロック１１１、１１２、１１３を平行六面体のサブブロックに分割し、それぞれが、特に長さＬと幅ｗｉとの高いアスペクト比、例えばＬ／ｗｉ≧１０を有することにより、それらのそれぞれの主方向に沿った磁化の良好な整列を確実にすることが可能になる。
【００６８】
サブブロック２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃの幅Ｗｉは、例えば０．２５μｍ〜１０μｍで、好ましくは５μｍ未満であってよい。
【００６９】
積層体１０８としてエッチングされた少なくとも２つのブロック１１１、１１３、２１１ａ、２１３ａは、異なる主方向（ブロック１１１、１１３の主方向は、図１Ｂでは軸
【００７０】
【数７】
【００７１】
および軸
【００７２】
【数８】
【００７３】
により定義される）を向き、それらの間には、例えば９０°の角度αが形成される。一部のブロック１１１、１１２、２１１ａ、２１２ａは、互いに平行なそれぞれの主方向に、すなわち同一の方向に向く。
【００７４】
次いで、ブロック１１１、１１２、１１３が形成されてしまうと、磁気的な規則化アニールが実行され、その温度は、反強磁性体の規則化を引き起こすように設定される。
【００７５】
反強磁性体ＡＦが、例えば、ＮｉＭｎまたはＰｔＭｎまたはＰｄＰｔＭｎの型の不規則な反強磁性体、すなわち、堆積の後で交換結合を示さない材料である場合、アニールするステップは、この材料の規則化温度以上の温度で実行される。この規則化温度は、典型的には２５０℃より高い。
【００７６】
ＦｅＭｎまたはＩｒＭｎまたはＮｉＯまたはＦｅ２Ｏ３等の規則的な反強磁性体ＡＦ、すなわち、堆積の後で交換結合を示す材料に対しては、アニールするステップは、この材料のブロッキング温度またはネール温度より上で、すなわち典型的には１５０℃〜２５０℃で実行される。
【００７７】
アニールは、反強磁性体がＰｔＭｎである場合は、例えば、２６０℃より高い温度で実行してもよい。
【００７８】
アニールは、後者の際には、特に後者の開始では、ブロック１１１、１１３の主方向
【００７９】
【数９】
【００８０】
および
【００８１】
【数１０】
【００８２】
に対して、４５°であってよい非ゼロの角度θを形成するように向いた磁界
【００８３】
【数１１】
【００８４】
を印加するように実行してもよい。
【００８５】
印加される磁界は、ブロックの、それらの困難軸方向の飽和磁界に対応する所定の磁界値より大きな強度
【００８６】
【数１２】
【００８７】
の飽和化磁界（ｓａｔｕｒａｔｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）であってよい。
【００８８】
困難軸は、それに対してブロックの磁化を整列させるために印加される磁界が最大となる軸である。
【００８９】
磁化を飽和させ、ブロック１１１のすべての磁区を消去するために、後者に対して、
【００９０】
【数１３】
【００９１】
方向の飽和磁界以上の飽和化磁界が印加される。
【００９２】
磁化を飽和させ、ブロック１１１のすべての磁区を消去するために、後者がサブブロック２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃに分割されている場合は、前記ブロックに対して、
【００９３】
【数１４】
【００９４】
方向のサブブロックの飽和磁界以上の飽和化磁界が印加される。
【００９５】
異なる幅のブロックが使用される場合は、最小幅のブロックの飽和磁界より大きな飽和化磁界が印加される。
【００９６】
印加される飽和化磁界は、前記所定の値よりはるかに大きくてよく、例えば、約１Ｔまたは２Ｔであってよい（図１Ｃ）。
【００９７】
印加される磁界の強度は、その後、ブロック１１１および１１２の長さが測定される軸に対応する軸
【００９８】
【数１５】
【００９９】
方向に射影された印加される磁界の絶対値が、ブロック１１１、１１２の、それらの磁化容易軸方向に向いた飽和磁界ＨＬ以上であるように低減される。ブロック１１３の長さが測定される軸に対応する軸
【０１００】
【数１６】
【０１０１】
方向に射影された印加される磁界の絶対値は、ブロック１１３の、その磁化容易軸方向の飽和磁界ＨＬ以上である。
【０１０２】
ブロック１１１および１１２の幅が測定される軸に対応する軸
【０１０３】
【数１７】
【０１０４】
方向に射影された印加される磁界の絶対値は、ブロックの、それらの磁化困難軸方向の飽和磁界Ｈｗより小さい。
【０１０５】
ブロック１１３の幅が測定される軸に対応する軸
【０１０６】
【数１８】
【０１０７】
方向に射影された印加される磁界の絶対値は、ブロック１１３の磁化困難軸方向の飽和磁界Ｈｗより小さい。
【０１０８】
軸
【０１０９】
【数１９】
【０１１０】
方向に射影された印加される磁界の絶対値は、ブロック１１１、１１２での、それらの主方向から５°での磁化の整列を確実にするように、ブロック１１１、１１２の、それらの磁化困難軸方向の飽和磁界Ｈｗより２０倍小さくてよい。
【０１１１】
平行六面体のブロックであって、その長さＬが測定される方向に対応する軸
【０１１２】
【数２０】
【０１１３】
方向に向いた主方向を有するブロックの飽和磁界ＨＬは、下記の式を使用して数値を求めることができる。
【０１１４】
【数２１】
【０１１５】
軸
【０１１６】
【数２２】
【０１１７】
方向のこの同じブロックの飽和磁界Ｈｗは、下記の式を使用して数値を求めることができる。
【０１１８】
【数２３】
【０１１９】
ただし、ｔはブロックの強磁性層全体の厚さであり、Ｍｓは飽和磁化であり、Ｌはブロックの長さであり、Ｗはその幅である。
【０１２０】
したがって、例えば、長さ１００μｍ、幅２μｍ、および厚さ１００ナノメートルのブロック１１１、１１２に対して、下記の数値
ＨＬ＝１Ｇおよび
Ｈｗ＝５１３Ｇ
が得られる。
【０１２１】
３０Ｇの磁界を４５°で印加することにより、ブロックについて、その向きにかかわらず、その主軸から５°よりも良好な磁化の向きを得ることが可能である。
【０１２２】
第２の主方向に沿って射影された磁界の絶対値は、好ましくは、第１の主方向に対して５°よりも良好な整列を確実にするためには、Ｈｗの５％より小さく、第１の主方向に対して２°よりも良好な整列のためには、２％より小さい。
【０１２３】
ブロック１１１、１１２の幅が異なる場合は、各ブロックの主方向に対して異なる整列が得られることになる。
【０１２４】
例えば、ブロック１１１が第１の幅Ｗ＝Ｗ１＝１０μｍを有し、ブロック１１２が第２の幅Ｗ＝Ｗ２＝２μｍを有し、ブロック１１１、１１２のそれぞれの長さがＬ＝１００μｍであり、例えば３０Ｇの磁界が印加される場合、ブロック１１１での磁化は、その主方向に対して約２０°の差の整列ずれを起こす（ｍｉｓａｌｉｇｎｅｄ）ことになり、一方、ブロック１１２では、整列ずれは５°だけということになる。
【０１２５】
下記の表は、５°または２°の整列を確実にするために印加すべき磁界の例を、ブロックの大きさの関数として与えるものである。
【０１２６】
【表１】
【０１２７】
アニール炉内で小さすぎる磁界を使用しなければならないことにならないために、幅Ｗが２μｍより小さいブロックを使用することが好ましい。
【０１２８】
次いで、アニール温度は、各ブロック内で、反強磁性体ＡＦと強磁性体Ｆとの間で交換が発生するように下げられ、それにより、磁化方向を最終的に固定することが可能になる。
【０１２９】
アニールの最後には、軸
【０１３０】
【数２４】
【０１３１】
の方向と実質的に平行であり得る、または、軸
【０１３２】
【数２５】
【０１３３】
の方向から５°未満だけ異なり得る方向に同一の磁化の向きを有する、ブロック１１１および１１２が得られ、一方で、ブロック１１３は、ブロック１１１および１１２の方向と実質的に直交する、異なる向きの磁化を有する。
【０１３４】
例えば歪みゲージ型の３軸磁界センサは、このように製造されたデバイスから形成することができる。
【０１３５】
これを行うために、一例によれば、パッシベーション層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）を特に、歪みゲージが取り付けられる（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ）ための位置を除いて、デバイス上に堆積させることができる。
【０１３６】
このゲージは、金属製であってよいが、その場合、堆積およびそれに続くエッチングにより製造される。
【０１３７】
デバイスの全体にわたる保護層の堆積について、前記保護層は特に歪みゲージを保護するためのものであるが、続いて実行してもよい。
【０１３８】
その後、金属の堆積により電気的な接触状態を確立するように、保護層内に、および特に歪みゲージの自由端の上に、開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）が形成される。
【０１３９】
互いに垂直な３軸方向の構成要素を備える、すなわち３方向での磁界測定を実行する磁界測定センサの一例が、図４に示される。
【０１４０】
このセンサは、第１のブロック１１１から形成され、基板の主面に直交する軸に平行な、すなわち、軸
【０１４１】
【数２６】
【０１４２】
および軸
【０１４３】
【数２７】
【０１４４】
に直交する、測定すべき磁界の成分
【０１４５】
【数２８】
【０１４６】
を測定することができる第１の構造を備える。
【０１４７】
センサはまた、ブロック１１２から形成され、軸
【０１４８】
【数２９】
【０１４９】
に平行な、磁界の成分
【０１５０】
【数３０】
【０１５１】
を測定することができる第２の構造、および、第２の構造と同じ要素を備える第３の構造１１３を備える。この第３の構造の歪みゲージは、軸Ｙに平行な圧縮力または張力を経て、それにより、軸
【０１５２】
【数３１】
【０１５３】
に平行な、磁界の成分ＢｅｘｔＣを測定することができる。この第３の構造の磁性ブロック１１３は、第１の構造および第２の構造のブロック１１１、１１２の前者の磁気の向きＢｍａｇｎｅｔ１に垂直な磁気の向きＢｍａｇｎｅｔ２を有する。
【０１５４】
磁石等による強い外乱磁界が、ブロック１１１、１１２または１１３の磁化の向きを反転させる場合でも、この向きは、磁石がデバイスから引き離されるとすぐに回復するはずである。外乱磁界の存在で、磁化が小さな軸方向に回転する場合があるが、外乱の終了によりその初期位置に戻るはずである。
【符号の説明】
【０１５５】
１０１ 支持体
１０４１〜１０４ｍ、１０５１〜１０５ｎ 層
１０８ 積層体
１１１、１１２ ブロック
１１３ ブロック、第３の構造、磁性ブロック
２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ サブブロック
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成される複数の磁化構造（ｍａｇｎｅｔｉｚｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を備えるデバイスの分野に関するものであり、同一の支持体（ｓｕｐｐｏｒｔ）上に、異なる向きのそれぞれの磁化を有する磁気ゾーン（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｚｏｎｅ）を生成するための改良された方法を提供する。
【０００２】
磁界を検出かつ／または測定するためのデバイスの分野では、応用例として、例えば、複数の軸方向、特に３軸方向で磁界を測定するのに適した、ＭＥＭＳ（ＭＥＭＳ＝微小電気機械システム（Ｍｉｃｒｏ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ））、またはＮＥＭＳ（ＮＥＭＳ＝ナノ電気機械システム（Ｎａｎｏ−ｅｌｅｃｔｒｏ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ））型の磁気センサの応用例が見られる。
【０００３】
それは、例えば、コンパス機能を有するデバイス等の、地球の磁界を測定するためのデバイスの製造に応用される。
【背景技術】
【０００４】
３軸方向に磁界を検出可能な磁気センサが製造されることは周知である。
【０００５】
これを行うためには、互いに直交する磁化の方向を有する磁石を形成するゾーンの生成が必要なことがわかる。
【０００６】
同一の基板上に異なる磁化の向きを有する磁気ゾーンを備えるセンサの製造では、ある問題が提示される。
【０００７】
第１の手法に従って、同一の基板上に異なる磁化の向きのゾーンを連続して堆積させ（ｄｅｐｏｓｉｔ）、または第２の手法に従って、同一の基板上に同一の磁化の向きのゾーンを形成し、次いで、それらのゾーンの少なくとも１つについて、その磁化の向きを修正するために、局所的な加熱を実行することは周知である。
【０００８】
第２の手法は、基板上に生成すべき磁化ゾーン数が多い場合、実施するのに非常に時間がかかることがわかる場合があり、したがって、工業的な規模で使用することは困難である。
【０００９】
第１の手法は、ある磁界のもとで十分に異なるアニール温度（ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）を有する異なる材料を使用する必要があり、それにより、材料の選択が制限され、製造工程が複雑になるという欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
対処する課題は、同一の基板上に、それぞれの異なる固定した磁化の向きを有するゾーンを生成するための新しい方法を見つけ出すことである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、まず第１に、基板上に配置される（ｒｅｓｔｉｎｇ）磁性ブロック（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｂｌｏｃｋ）を備えるデバイスを製造するための方法に関するものであり、磁性ブロックは、それぞれの異なる磁化方向を有し、
この方法は、
ａ）基板上に配置される、少なくとも１つの反強磁性体（ａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）の１つまたは複数の層、および、少なくとも１つの強磁性体（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）の１つまたは複数の層の積層体（ｓｔａｃｋ）として、少なくとも１つの第１のブロックおよび少なくとも１つの第２のブロックを形成するステップであって、前記ブロックは、長い線状であり（ｌｏｎｇｉｌｉｎｅａｌ）、分離しており、かつ、第１の主方向（ｍａｉｎ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）および第２の主方向にそれぞれ延在し、第１の主方向および第２の主方向は、それらの間に第１の非ゼロの角度αを形成するステップと、
ｂ）前記ブロックを、反強磁性体の関数として決定される適切な温度以上の温度でアニールするステップと
を含む。
【００１２】
前記適切な温度は、反強磁性体が磁気的に不規則な（ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ）ときの、反強磁性体の規則化温度（ｏｒｄｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）に対応する。不規則な反強磁性体は、強磁性体上への堆積の後で交換結合（ｅｘｃｈａｎｇｅ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）を示さない。
【００１３】
この適切な温度は、ブロッキング温度（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、すなわち、それより高い温度では、反強磁性体が磁気的に規則的な（ｏｒｄｅｒｅｄ）とき、接触する反強磁性体と強磁性体との間で、もはや交換結合がない温度に対応する。
【００１４】
この適切な温度はまた、ネール温度（Ｎｅｅｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）、すなわち、それより高い温度では、反強磁性体が常磁性になる温度に対応してもよい。
【００１５】
規則的な反強磁性体は、強磁性体上への堆積の後で交換結合を示す。
【００１６】
ブロックが長い線状の形状であるため、適切なアニールが実行される場合、磁化はその主方向、すなわちそれらの長さが測定される方向に沿って自然に整列する（ａｌｉｇｎ）ことができる。
【００１７】
ブロックのそれぞれの磁化は、アニールの後、冷却の間に固定される。
【００１８】
積層体は、ステップａ）で、２つの反強磁性層の間に位置し、かつそれらと接触する少なくとも１つの強磁性層を備えるような方法で形成することができる。
【００１９】
これにより、強磁性体Ｆの前記層の磁化を、規則化アニール（ｏｒｄｅｒｉｎｇ ａｎｎｅａｌｉｎｇ）の間に、定義された方向に区画することを可能にすることができる。
【００２０】
可能な一実施形態によれば、第１のブロックおよび第２のブロックは、平行六面体の形状であってよい。
【００２１】
可能な別の実施形態によれば、第１のブロックおよび／または第２のブロックは、それら自体は、互いに分離し平行である平行六面体のサブブロック（ｓｕｂ−ｂｌｏｃｋ）の形態であってよい。
【００２２】
この方法は、さらに、アニールの間に、前記第１の主方向と第２の非ゼロの角度θを形成する方向を向いた磁界の印加を含むことができ、前記磁界の強度はアニールの間に変更される。
【００２３】
磁界の印加により、各ブロックでの磁化を飽和させ、したがって磁区（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｏｍａｉｎ）の出現を防止することを可能にすることができる。
【００２４】
印加される磁界の強度は、異なる向きの磁性ブロックの磁化について、磁界の向きをブロックの主方向に対して所与の非ゼロ角度に維持しながら、それらのそれぞれの主方向に可能な限り近く、一斉に整列するように、アニールの間に変更される。
【００２５】
可能な一実施形態によれば、第１の角度α、すなわちブロックの間で形成される角度は、９０°であってよく、一方、第２の角度θ、すなわち磁界の方向と第１のブロックの主方向との間の角度は、４５°であってよい。
【００２６】
これにより、それぞれの磁化が互いに９０°に向いた磁性ブロックを使用することが可能になる。
【００２７】
ステップｂ）では、磁界の印加の間に、まず第１に、ブロックの、それらの磁化困難軸（ｈａｒｄ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ａｘｉｓ）方向の飽和磁界（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ ｆｉｅｌｄ）の強度よりも大きな所与の強度の磁界を印加することができる。
【００２８】
次いで、この所与の強度は、第１の主方向での磁界の射影、および第２の主方向での磁界の射影のそれぞれの絶対値が、ブロックの、それらの磁化容易軸（ｅａｓｙ ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ ａｘｉｓ）方向の飽和磁界値ＨＬより大きく、一方で、第１の主方向に垂直な磁界の射影、および第２の主方向に垂直な磁界の射影のそれぞれの絶対値が、ブロックの、それらの磁化困難軸方向の飽和磁界値Ｈｗよりも低いように低減することができる。
【００２９】
次に、温度は、例えば、反強磁性体により、前記磁性ブロックの主方向に可能な限り近く、前記強磁性体の磁化方向をトラップするように、この磁界強度のもとで、周辺温度（ａｍｂｉｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ）に下げることができる。
【００３０】
下記の式を使用することが可能である。
【００３１】
【数１】
【００３２】
ただし、ｔは第１のブロックの厚さであり、Ｌは第１のブロックの長さであり、Ｗは第１のブロックの幅であり、Ｍｓは飽和磁化である。
【００３３】
ステップａ）では、さらに、第１の主方向に延在する少なくとも１つの第３の長い線状のブロックを、積層体として形成することができる。
【００３４】
本発明はまた、上記で定義されたような方法の実施を含む、３軸磁気センサを製造するための方法に関する。
【００３５】
本発明は、単に表示する目的で、何の制限もなく与えられる実施形態の例の説明を読む際に、添付図面を参照することで、よりよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】同一の基板上に形成され、異なる磁化方向を有する複数の磁性ブロックを備えるデバイスを製造するための方法の例を示す図である。
【図１Ｂ】同一の基板上に形成され、異なる磁化方向を有する複数の磁性ブロックを備えるデバイスを製造するための方法の例を示図であるす。
【図１Ｃ】同一の基板上に形成され、異なる磁化方向を有する複数の磁性ブロックを備えるデバイスを製造するための方法の例を示す図である。
【図２】同一の基板上に形成され、異なる磁化方向を有する複数の磁性ブロックを備えるデバイスを製造するための方法の例を示す図である。
【図３Ａ】強磁性層および反強磁性層の積層体から形成される磁性ブロックを備え、各ブロックが平行六面体の形状の分離した磁性サブブロックに分割されるデバイスを示す図である。
【図３Ｂ】強磁性層および反強磁性層の積層体から形成される磁性ブロックを備え、各ブロックが平行六面体の形状の分離した磁性サブブロックに分割されるデバイスを示す図である。
【図４】本発明による製造方法により製造される３軸センサの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
異なる図で同一、類似または等価の部分には、１つの図から別の図への文節引用を容易にするために、同一の参照符号が付される場合がある。
【００３８】
図に示される異なる部分は、図を読みやすくするために、必ずしも同じスケールではない。
【００３９】
同一の基板上に、異なる磁気の向きのゾーンを備えるデバイスを製造するための方法の一例が、図１Ａ〜１Ｃ、図２および図３Ａ〜３Ｂとともに、ここで与えられる。
【００４０】
図１に示される、この方法の第１のステップは、支持体１０１上に磁性層の積層体を形成するものであってよく、この支持体は、例えば、ＳＯＩ基板（ＳＯＩは「シリコンオンインシュレータ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）」を示す）のシリコン層であってよい。
【００４１】
積層体は、反強磁性体ＡＦに基づく層１０４１〜１０４ｍ（ただし、ｍは整数であり、例えば図１Ａでは３に等しい）、および強磁性体Ｆに基づく層１０５１〜１０５ｎ（ただし、ｎは例えば４〜２５の整数であり、図１Ａではｎは例えば２に等しい）の、交互の配置で形成される。
【００４２】
強磁性体Ｆは、典型的には１０００ｅｍｕ／ｃｍ３を超える強い飽和磁化Ｍｓを有する軟磁性材料に基づいて形成することができる。強磁性体Ｆは、例えばＦｅ、ＣｏおよびＮｉの合金に基づいてよい。
【００４３】
反強磁性体ＡＦは、それ自体としては、Ｍｎに基づく、例えば、ＮｉＭｎまたはＰｔＭｎまたはＰｄＰｔＭｎの型の合金であってよい。他の例では、反強磁性体ＡＦは、ＦｅＭｎまたはＩｒＭｎまたはＮｉＯまたはＦｅ２Ｏ３であってよい。
【００４４】
積層体１０８は、強磁性体Ｆに基づく各層が、反強磁性体ＡＦの２つの層の間に位置するように形成することができる。
【００４５】
反強磁性体ＡＦの層が強磁性体Ｆの層の両側に位置する場合、反強磁性体と強磁性体との間の界面での交換結合により、強磁性体Ｆの挟まれた層の磁化を、規則化アニールの間に、定義された方向に区画することを可能にすることができる。
【００４６】
反強磁性体ＡＦに基づく層１０４１〜１０４ｎは、厚さｔ’（支持体１０１の主面に直交し、図１Ａで定義される基準座標系
【００４７】
【数２】
【００４８】
のベクトル
【００４９】
【数３】
【００５０】
に平行な方向に測定される）が、例えば２〜５０ナノメートル、例えば約２０ナノメートルであってよい。
【００５１】
強磁性体に基づく層１０５１〜１０５ｎは、それ自体としては、厚さｔ（同様に、ベクトル
【００５２】
【数４】
【００５３】
に平行な方向に測定される）が、例えば２〜４０ナノメートル、例えば約１０ナノメートルであってよい。
【００５４】
積層体１０８は、全体の厚さが、例えば約２００〜６００ナノメートルであってよい。
【００５５】
次いで、層のエッチング、例えばＩＢＥ型（ＩＢＥは「イオンビームエッチング（Ｉｏｎ Ｂｅａｍ Ｅｔｃｈｉｎｇ）」を示す）のエッチングを実行することにより、層の積層体１０８としてパターンが形成される。
【００５６】
少なくとも３つの分離した非接触のブロック１１１、１１２、１１３がそれにより形成され、それぞれは、反強磁性体ＡＦおよび強磁性体Ｆの層の積層体で形成される（図１Ｂ）。
【００５７】
ブロック１１１、１１２、１１３はそれぞれ、細長い、または長い線状の形状を有する。
【００５８】
ブロック１１１、１１２、１１３はそれぞれ、例えば、直方体の形状であってよい（図１Ｂ）。
【００５９】
ブロック１１１、１１２、１１３は、幅Ｗ（面
【００６０】
【数５】
【００６１】
に平行な面で測定される）が、例えば２０〜５００マイクロメートル、例えば約２０マイクロメートルであってよい。
【００６２】
長さＬ（面
【００６３】
【数６】
【００６４】
に平行な面で測定される）は、例えば２０〜５００マイクロメートル、例えば約１００マイクロメートルであってよい。
【００６５】
ブロックの長さと幅との間のアスペクト比Ｌ／Ｗは高くてよく、例えば、少なくとも５であってよい。
【００６６】
一変形形態によれば、１つまたは複数のブロック１１１、１１２、１１３は、互いに平行かつ分離した直方体のサブブロック２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃの組の形態であってよい（図３Ａおよび３Ｂ）。
【００６７】
ブロック１１１、１１２、１１３を平行六面体のサブブロックに分割し、それぞれが、特に長さＬと幅ｗｉとの高いアスペクト比、例えばＬ／ｗｉ≧１０を有することにより、それらのそれぞれの主方向に沿った磁化の良好な整列を確実にすることが可能になる。
【００６８】
サブブロック２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃの幅Ｗｉは、例えば０．２５μｍ〜１０μｍで、好ましくは５μｍ未満であってよい。
【００６９】
積層体１０８としてエッチングされた少なくとも２つのブロック１１１、１１３、２１１ａ、２１３ａは、異なる主方向（ブロック１１１、１１３の主方向は、図１Ｂでは軸
【００７０】
【数７】
【００７１】
および軸
【００７２】
【数８】
【００７３】
により定義される）を向き、それらの間には、例えば９０°の角度αが形成される。一部のブロック１１１、１１２、２１１ａ、２１２ａは、互いに平行なそれぞれの主方向に、すなわち同一の方向に向く。
【００７４】
次いで、ブロック１１１、１１２、１１３が形成されてしまうと、磁気的な規則化アニールが実行され、その温度は、反強磁性体の規則化を引き起こすように設定される。
【００７５】
反強磁性体ＡＦが、例えば、ＮｉＭｎまたはＰｔＭｎまたはＰｄＰｔＭｎの型の不規則な反強磁性体、すなわち、堆積の後で交換結合を示さない材料である場合、アニールするステップは、この材料の規則化温度以上の温度で実行される。この規則化温度は、典型的には２５０℃より高い。
【００７６】
ＦｅＭｎまたはＩｒＭｎまたはＮｉＯまたはＦｅ２Ｏ３等の規則的な反強磁性体ＡＦ、すなわち、堆積の後で交換結合を示す材料に対しては、アニールするステップは、この材料のブロッキング温度またはネール温度より上で、すなわち典型的には１５０℃〜２５０℃で実行される。
【００７７】
アニールは、反強磁性体がＰｔＭｎである場合は、例えば、２６０℃より高い温度で実行してもよい。
【００７８】
アニールは、後者の際には、特に後者の開始では、ブロック１１１、１１３の主方向
【００７９】
【数９】
【００８０】
および
【００８１】
【数１０】
【００８２】
に対して、４５°であってよい非ゼロの角度θを形成するように向いた磁界
【００８３】
【数１１】
【００８４】
を印加するように実行してもよい。
【００８５】
印加される磁界は、ブロックの、それらの困難軸方向の飽和磁界に対応する所定の磁界値より大きな強度
【００８６】
【数１２】
【００８７】
の飽和化磁界（ｓａｔｕｒａｔｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）であってよい。
【００８８】
困難軸は、それに対してブロックの磁化を整列させるために印加される磁界が最大となる軸である。
【００８９】
磁化を飽和させ、ブロック１１１のすべての磁区を消去するために、後者に対して、
【００９０】
【数１３】
【００９１】
方向の飽和磁界以上の飽和化磁界が印加される。
【００９２】
磁化を飽和させ、ブロック１１１のすべての磁区を消去するために、後者がサブブロック２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃに分割されている場合は、前記ブロックに対して、
【００９３】
【数１４】
【００９４】
方向のサブブロックの飽和磁界以上の飽和化磁界が印加される。
【００９５】
異なる幅のブロックが使用される場合は、最小幅のブロックの飽和磁界より大きな飽和化磁界が印加される。
【００９６】
印加される飽和化磁界は、前記所定の値よりはるかに大きくてよく、例えば、約１Ｔまたは２Ｔであってよい（図１Ｃ）。
【００９７】
印加される磁界の強度は、その後、ブロック１１１および１１２の長さが測定される軸に対応する軸
【００９８】
【数１５】
【００９９】
方向に射影された印加される磁界の絶対値が、ブロック１１１、１１２の、それらの磁化容易軸方向に向いた飽和磁界ＨＬ以上であるように低減される。ブロック１１３の長さが測定される軸に対応する軸
【０１００】
【数１６】
【０１０１】
方向に射影された印加される磁界の絶対値は、ブロック１１３の、その磁化容易軸方向の飽和磁界ＨＬ以上である。
【０１０２】
ブロック１１１および１１２の幅が測定される軸に対応する軸
【０１０３】
【数１７】
【０１０４】
方向に射影された印加される磁界の絶対値は、ブロックの、それらの磁化困難軸方向の飽和磁界Ｈｗより小さい。
【０１０５】
ブロック１１３の幅が測定される軸に対応する軸
【０１０６】
【数１８】
【０１０７】
方向に射影された印加される磁界の絶対値は、ブロック１１３の磁化困難軸方向の飽和磁界Ｈｗより小さい。
【０１０８】
軸
【０１０９】
【数１９】
【０１１０】
方向に射影された印加される磁界の絶対値は、ブロック１１１、１１２での、それらの主方向から５°での磁化の整列を確実にするように、ブロック１１１、１１２の、それらの磁化困難軸方向の飽和磁界Ｈｗより２０倍小さくてよい。
【０１１１】
平行六面体のブロックであって、その長さＬが測定される方向に対応する軸
【０１１２】
【数２０】
【０１１３】
方向に向いた主方向を有するブロックの飽和磁界ＨＬは、下記の式を使用して数値を求めることができる。
【０１１４】
【数２１】
【０１１５】
軸
【０１１６】
【数２２】
【０１１７】
方向のこの同じブロックの飽和磁界Ｈｗは、下記の式を使用して数値を求めることができる。
【０１１８】
【数２３】
【０１１９】
ただし、ｔはブロックの強磁性層全体の厚さであり、Ｍｓは飽和磁化であり、Ｌはブロックの長さであり、Ｗはその幅である。
【０１２０】
したがって、例えば、長さ１００μｍ、幅２μｍ、および厚さ１００ナノメートルのブロック１１１、１１２に対して、下記の数値
ＨＬ＝１Ｇおよび
Ｈｗ＝５１３Ｇ
が得られる。
【０１２１】
３０Ｇの磁界を４５°で印加することにより、ブロックについて、その向きにかかわらず、その主軸から５°よりも良好な磁化の向きを得ることが可能である。
【０１２２】
第２の主方向に沿って射影された磁界の絶対値は、好ましくは、第１の主方向に対して５°よりも良好な整列を確実にするためには、Ｈｗの５％より小さく、第１の主方向に対して２°よりも良好な整列のためには、２％より小さい。
【０１２３】
ブロック１１１、１１２の幅が異なる場合は、各ブロックの主方向に対して異なる整列が得られることになる。
【０１２４】
例えば、ブロック１１１が第１の幅Ｗ＝Ｗ１＝１０μｍを有し、ブロック１１２が第２の幅Ｗ＝Ｗ２＝２μｍを有し、ブロック１１１、１１２のそれぞれの長さがＬ＝１００μｍであり、例えば３０Ｇの磁界が印加される場合、ブロック１１１での磁化は、その主方向に対して約２０°の差の整列ずれを起こす（ｍｉｓａｌｉｇｎｅｄ）ことになり、一方、ブロック１１２では、整列ずれは５°だけということになる。
【０１２５】
下記の表は、５°または２°の整列を確実にするために印加すべき磁界の例を、ブロックの大きさの関数として与えるものである。
【０１２６】
【表１】
【０１２７】
アニール炉内で小さすぎる磁界を使用しなければならないことにならないために、幅Ｗが２μｍより小さいブロックを使用することが好ましい。
【０１２８】
次いで、アニール温度は、各ブロック内で、反強磁性体ＡＦと強磁性体Ｆとの間で交換が発生するように下げられ、それにより、磁化方向を最終的に固定することが可能になる。
【０１２９】
アニールの最後には、軸
【０１３０】
【数２４】
【０１３１】
の方向と実質的に平行であり得る、または、軸
【０１３２】
【数２５】
【０１３３】
の方向から５°未満だけ異なり得る方向に同一の磁化の向きを有する、ブロック１１１および１１２が得られ、一方で、ブロック１１３は、ブロック１１１および１１２の方向と実質的に直交する、異なる向きの磁化を有する。
【０１３４】
例えば歪みゲージ型の３軸磁界センサは、このように製造されたデバイスから形成することができる。
【０１３５】
これを行うために、一例によれば、パッシベーション層（ｐａｓｓｉｖａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）を特に、歪みゲージが取り付けられる（ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ）ための位置を除いて、デバイス上に堆積させることができる。
【０１３６】
このゲージは、金属製であってよいが、その場合、堆積およびそれに続くエッチングにより製造される。
【０１３７】
デバイスの全体にわたる保護層の堆積について、前記保護層は特に歪みゲージを保護するためのものであるが、続いて実行してもよい。
【０１３８】
その後、金属の堆積により電気的な接触状態を確立するように、保護層内に、および特に歪みゲージの自由端の上に、開口部（ｏｐｅｎｉｎｇ）が形成される。
【０１３９】
互いに垂直な３軸方向の構成要素を備える、すなわち３方向での磁界測定を実行する磁界測定センサの一例が、図４に示される。
【０１４０】
このセンサは、第１のブロック１１１から形成され、基板の主面に直交する軸に平行な、すなわち、軸
【０１４１】
【数２６】
【０１４２】
および軸
【０１４３】
【数２７】
【０１４４】
に直交する、測定すべき磁界の成分
【０１４５】
【数２８】
【０１４６】
を測定することができる第１の構造を備える。
【０１４７】
センサはまた、ブロック１１２から形成され、軸
【０１４８】
【数２９】
【０１４９】
に平行な、磁界の成分
【０１５０】
【数３０】
【０１５１】
を測定することができる第２の構造、および、第２の構造と同じ要素を備える第３の構造１１３を備える。この第３の構造の歪みゲージは、軸Ｙに平行な圧縮力または張力を経て、それにより、軸
【０１５２】
【数３１】
【０１５３】
に平行な、磁界の成分ＢｅｘｔＣを測定することができる。この第３の構造の磁性ブロック１１３は、第１の構造および第２の構造のブロック１１１、１１２の前者の磁気の向きＢｍａｇｎｅｔ１に垂直な磁気の向きＢｍａｇｎｅｔ２を有する。
【０１５４】
磁石等による強い外乱磁界が、ブロック１１１、１１２または１１３の磁化の向きを反転させる場合でも、この向きは、磁石がデバイスから引き離されるとすぐに回復するはずである。外乱磁界の存在で、磁化が小さな軸方向に回転する場合があるが、外乱の終了によりその初期位置に戻るはずである。
【符号の説明】
【０１５５】
１０１ 支持体
１０４１〜１０４ｍ、１０５１〜１０５ｎ 層
１０８ 積層体
１１１、１１２ ブロック
１１３ ブロック、第３の構造、磁性ブロック
２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ サブブロック
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１００）上に配置され、異なる方向に磁化される磁性ブロック（１１１、１１２、１１３、２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ）を備えるデバイスを製造するための方法であって、
ａ）基板上に配置される、反強磁性体の１つまたは複数の層（１０４１、１０４２、１０４３）、および、強磁性体の１つまたは複数の層（１０５１、１０５２）の積層体（１０８）として、少なくとも１つの第１のブロックおよび少なくとも１つの第２のブロックを形成するステップであって、前記ブロックは、分離しており、前記第１のブロックおよび前記第２のブロックは長い線状であり、かつ、第１の主方向および第２の主方向にそれぞれ延在し、前記第１の主方向および前記第２の主方向は、それらの間に第１の非ゼロの角度αを形成するステップと、
ｂ）前記ブロックを、前記反強磁性体の規則化温度よりも、またはブロッキング温度よりも、またはネール温度よりも高い温度でアニールするステップとを含み、このアニールするステップはさらに、前記アニールの間に、前記第１の主方向および前記第２の主方向と第２の非ゼロの角度θを形成する方向を向き、かつ強度が前記アニールの間に変更される磁界の印加を含み、それにより、前記磁界の前記印加の間に、
− まず第１に、前記ブロックの、それらの磁化困難軸方向の飽和磁界Ｈｗの強度よりも大きな所与の強度の磁界が印加され、
− 次いで、前記所与の強度は、前記第１の主方向での前記磁界の射影、および前記第２の主方向での前記磁界の射影のそれぞれの絶対値が、前記ブロックの、それらの磁化容易軸方向の飽和磁界値ＨＬより大きく、かつ、前記第１の主方向に垂直な前記磁界の射影、および前記第２の主方向に垂直な前記磁界の射影のそれぞれの絶対値が、前記ブロックの、それらの磁化困難軸方向の飽和磁界値Ｈｗよりも低いように低減される
ようになる方法。
【請求項２】
前記アニールの後、前記磁界の前記印加は、前記ブロックを冷却させる間維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の角度αは９０°であり、前記第２の角度θは４５°である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
【数１】
ただし、ｔは前記ブロックの厚さであり、Ｌは前記ブロックの長さであり、Ｗは前記ブロックの幅であり、Ｍｓは飽和磁化である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記積層体は、２つの反強磁性層（ＡＦ）の間に位置し、かつそれらと接触する少なくとも１つの強磁性層（Ｆ）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップａ）では、さらに、前記第１の主方向に延在する少なくとも１つの第３の長い線状のブロックが、積層体（１０８）として形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ブロック（１１１、１１２、１１３）の少なくとも１つは、それ自体は、互いに分離し平行である複数の平行六面体のブロック（２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ）の形態である、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法の実施を含む、３軸磁気センサを製造するための方法。
【請求項１】
基板（１００）上に配置され、異なる方向に磁化される磁性ブロック（１１１、１１２、１１３、２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ）を備えるデバイスを製造するための方法であって、
ａ）基板上に配置される、反強磁性体の１つまたは複数の層（１０４１、１０４２、１０４３）、および、強磁性体の１つまたは複数の層（１０５１、１０５２）の積層体（１０８）として、少なくとも１つの第１のブロックおよび少なくとも１つの第２のブロックを形成するステップであって、前記ブロックは、分離しており、前記第１のブロックおよび前記第２のブロックは長い線状であり、かつ、第１の主方向および第２の主方向にそれぞれ延在し、前記第１の主方向および前記第２の主方向は、それらの間に第１の非ゼロの角度αを形成するステップと、
ｂ）前記ブロックを、前記反強磁性体の規則化温度よりも、またはブロッキング温度よりも、またはネール温度よりも高い温度でアニールするステップとを含み、このアニールするステップはさらに、前記アニールの間に、前記第１の主方向および前記第２の主方向と第２の非ゼロの角度θを形成する方向を向き、かつ強度が前記アニールの間に変更される磁界の印加を含み、それにより、前記磁界の前記印加の間に、
− まず第１に、前記ブロックの、それらの磁化困難軸方向の飽和磁界Ｈｗの強度よりも大きな所与の強度の磁界が印加され、
− 次いで、前記所与の強度は、前記第１の主方向での前記磁界の射影、および前記第２の主方向での前記磁界の射影のそれぞれの絶対値が、前記ブロックの、それらの磁化容易軸方向の飽和磁界値ＨＬより大きく、かつ、前記第１の主方向に垂直な前記磁界の射影、および前記第２の主方向に垂直な前記磁界の射影のそれぞれの絶対値が、前記ブロックの、それらの磁化困難軸方向の飽和磁界値Ｈｗよりも低いように低減される
ようになる方法。
【請求項２】
前記アニールの後、前記磁界の前記印加は、前記ブロックを冷却させる間維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の角度αは９０°であり、前記第２の角度θは４５°である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
【数１】
ただし、ｔは前記ブロックの厚さであり、Ｌは前記ブロックの長さであり、Ｗは前記ブロックの幅であり、Ｍｓは飽和磁化である、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記積層体は、２つの反強磁性層（ＡＦ）の間に位置し、かつそれらと接触する少なくとも１つの強磁性層（Ｆ）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
ステップａ）では、さらに、前記第１の主方向に延在する少なくとも１つの第３の長い線状のブロックが、積層体（１０８）として形成される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ブロック（１１１、１１２、１１３）の少なくとも１つは、それ自体は、互いに分離し平行である複数の平行六面体のブロック（２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃ、２１２ａ、２１２ｂ、２１２ｃ、２１３ａ、２１３ｂ、２１３ｃ）の形態である、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法の実施を含む、３軸磁気センサを製造するための方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１２９９３０（Ｐ２０１１−１２９９３０Ａ）
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−２８３１４２（Ｐ２０１０−２８３１４２）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（５０２１２４４４４）コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ (383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３１４２（Ｐ２０１０−２８３１４２）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（５０２１２４４４４）コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ (383)
【Ｆターム（参考）】
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