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JP6488202B2 - Magnetoresistive element and electronic device - Google Patents
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Description

本発明は、絶縁基板(又は絶縁膜)上に磁気抵抗層を形成した磁気抵抗素子、及びそれを用いた電子デバイスに関する。   The present invention relates to a magnetoresistive element in which a magnetoresistive layer is formed on an insulating substrate (or insulating film), and an electronic device using the magnetoresistive element.

磁気抵抗素子は、磁場の強度に応じて抵抗値が変化するものである。この現象は、磁気抵抗効果(MR効果)と呼ばれている。磁気抵抗効果は、図13(a)、(b)に示すように、磁気抵抗素子MRにおいて、電流iが第1の電極E1から磁気抵抗部Rを通って第2の電極E2に流れるとき、磁気抵抗部Rにおけるキャリアが磁場によるローレンツ力を受け導電経路が曲げられ、それによって抵抗値が増大することによるものである。磁気抵抗素子は、多くは、磁気感度(磁場の強度の変化に対する抵抗値の変化の比率)を上げるために、高移動度のキャリアを有する単結晶の半導体基板(例えば、InSb、InGaAs、InAsなど)の中に磁気抵抗部を形成することが行われている。   The magnetoresistive element changes its resistance value according to the strength of the magnetic field. This phenomenon is called a magnetoresistance effect (MR effect). As shown in FIGS. 13A and 13B, the magnetoresistive effect is obtained when the current i flows from the first electrode E1 to the second electrode E2 through the magnetoresistive portion R in the magnetoresistive element MR. This is because carriers in the magnetoresistive portion R receive Lorentz force due to a magnetic field and the conductive path is bent, thereby increasing the resistance value. In many magnetoresistive elements, a single crystal semiconductor substrate (for example, InSb, InGaAs, InAs, etc.) having a high mobility carrier is used to increase magnetic sensitivity (ratio of change in resistance value with respect to change in magnetic field strength). ) Is formed.

また、多数の磁気抵抗素子がマトリクス状に配置された磁場センサアレイも知られている。特許文献1には、Ni−Fe系合金多層膜のパターニングによって磁気抵抗部(磁気抵抗層)を絶縁体上に形成した磁気抵抗素子を用いた磁場センサアレイが開示されている。ここでは、磁気抵抗素子を薄膜トランジスタ(TFT)とともに絶縁体上に形成することも開示されている。   A magnetic field sensor array in which a large number of magnetoresistive elements are arranged in a matrix is also known. Patent Document 1 discloses a magnetic field sensor array using a magnetoresistive element in which a magnetoresistive portion (magnetoresistive layer) is formed on an insulator by patterning a Ni—Fe-based alloy multilayer film. Here, it is also disclosed that a magnetoresistive element is formed on an insulator together with a thin film transistor (TFT).

特開平07−174649号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-174649

しかしながら、絶縁体上に磁気抵抗部を形成するものは、磁気抵抗部が非晶質又は多結晶であるので、一般に、単結晶の半導体基板の中に形成された磁気抵抗部に比べ、キャリアの移動度が低く、従って、磁気感度が低い。その一方、単結晶の半導体基板の中に磁気抵抗部を形成するものは、単結晶の半導体基板のサイズに限界があるので、大型の磁場センサアレイに使うことは難しい。   However, in the case where the magnetoresistive portion is formed on the insulator, since the magnetoresistive portion is amorphous or polycrystalline, the carrier resistance is generally smaller than that of the magnetoresistive portion formed in the single crystal semiconductor substrate. Low mobility and therefore low magnetic sensitivity. On the other hand, a device in which a magnetoresistive portion is formed in a single crystal semiconductor substrate is difficult to use for a large magnetic field sensor array because the size of the single crystal semiconductor substrate is limited.

本発明は係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁体上に磁気抵抗部(磁気抵抗層)を形成する磁気抵抗素子であって、磁気感度の高いものを提供することにある。   This invention is made | formed in view of the reason which concerns, The objective is to provide the magnetoresistive element which forms a magnetoresistive part (magnetoresistive layer) on an insulator, Comprising: High magnetic sensitivity is there.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の磁気抵抗素子は、第1及び第2の電極と、該第1及び第2の電極の間に電圧が印加されると電流が流れ、磁場の強度に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗層と、を備えてなる磁気抵抗素子において、前記磁気抵抗層は、アモルファスIGZOの薄膜のパターニングによって形成されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, in the magnetoresistive element according to claim 1, when a voltage is applied between the first and second electrodes and the first and second electrodes, a current flows, and a magnetic field A magnetoresistive element comprising a magnetoresistive layer whose resistance value changes according to the strength of the magnetoresistive layer, wherein the magnetoresistive layer is formed by patterning a thin film of amorphous IGZO.

請求項2に記載の磁気抵抗素子は、請求項1に記載の磁気抵抗素子において、前記第1及び第2の電極は、1つの金属層のパターニングによって形成されており、該金属層は、前記磁気抵抗層の形成、その後の層間絶縁膜の堆積及びパターニング、の後に堆積したものであり、前記第1及び第2の電極はそれぞれ、前記層間絶縁膜の前記パターニングによって除去されたいずれかの層間絶縁膜除去部において前記磁気抵抗層に接触していることを特徴とする。   The magnetoresistive element according to claim 2 is the magnetoresistive element according to claim 1, wherein the first and second electrodes are formed by patterning one metal layer, and the metal layer is The first and second electrodes are deposited after the formation of the magnetoresistive layer, the subsequent deposition and patterning of the interlayer insulating film, and each of the first and second electrodes is one of the layers removed by the patterning of the interlayer insulating film. The insulating film removing portion is in contact with the magnetoresistive layer.

請求項3に記載の磁気抵抗素子は、請求項2に記載の磁気抵抗素子において、前記第1及び第2の電極はともに、1つの溝状の前記層間絶縁膜除去部において前記磁気抵抗層に接触していることを特徴とする。   The magnetoresistive element according to claim 3 is the magnetoresistive element according to claim 2, wherein both the first and second electrodes are formed on the magnetoresistive layer in the groove-shaped interlayer insulating film removing portion. It is characterized by being in contact.

請求項4に記載の磁気抵抗素子は、請求項2又は3に記載の磁気抵抗素子において、ゲート電極を更に備えてなり、該ゲート電極は、前記磁気抵抗層の形成の前に形成されており、前記磁気抵抗層は、ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極の上方に設けられていることを特徴とする。   The magnetoresistive element according to claim 4 is the magnetoresistive element according to claim 2 or 3, further comprising a gate electrode, wherein the gate electrode is formed before the formation of the magnetoresistive layer. The magnetoresistive layer is provided above the gate electrode through a gate insulating film.

請求項5に記載の電子デバイスは、請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁気抵抗素子と、薄膜トランジスタと、を有しており、該薄膜トランジスタは、ドレイン電極、ソース電極及びゲート電極と、該ドレイン電極及び該ソース電極の間、及び、該ゲート電極及び該ソース電極の間に電圧が印加されると、それらの電圧に応じた電流が流れるチャネル層と、を備え、該チャネル層は、前記アモルファスIGZOの薄膜のパターニングによって、前記磁気抵抗層と同時に形成されることを特徴とする。   An electronic device according to claim 5 includes the magnetoresistive element according to any one of claims 1 to 4 and a thin film transistor, wherein the thin film transistor includes a drain electrode, a source electrode, and a gate electrode. A channel layer through which a current corresponding to the voltage flows when a voltage is applied between the drain electrode and the source electrode and between the gate electrode and the source electrode, the channel layer comprising: The amorphous IGZO thin film is patterned simultaneously with the magnetoresistive layer.

請求項6に記載の電子デバイスは、請求項5に記載の電子デバイスにおいて、前記磁気抵抗素子と、当該磁気抵抗素子の前記第1及び第2の電極の間に印加される電圧を制御する前記薄膜トランジスタの磁気抵抗素子用スイッチング素子と、を有する磁気測定セルがマトリクス状に配置されていることを特徴とする。   The electronic device according to claim 6 is the electronic device according to claim 5, wherein the voltage applied between the magnetoresistive element and the first and second electrodes of the magnetoresistive element is controlled. Magnetic measuring cells having switching elements for magnetoresistive elements of thin film transistors are arranged in a matrix.

請求項7に記載の電子デバイスは、請求項6に記載の電子デバイスにおいて、前記磁気測定セルは、マトリクス状に配置された表示画素セルの間に設けられ、該表示画素セルは、表示素子と、当該表示素子に印加される電圧を制御する前記薄膜トランジスタの表示素子用スイッチング素子と、を有することを特徴とする。   The electronic device according to claim 7 is the electronic device according to claim 6, wherein the magnetic measurement cell is provided between display pixel cells arranged in a matrix, and the display pixel cell is connected to a display element. And a switching element for a display element of the thin film transistor for controlling a voltage applied to the display element.

本発明によれば、絶縁基板(又は絶縁膜)上に磁気抵抗層を形成する磁気抵抗素子であって、磁気感度の高いものを提供することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to provide a magnetoresistive element that forms a magnetoresistive layer on an insulating substrate (or insulating film) and has high magnetic sensitivity.

本発明の実施形態に係る磁気抵抗素子の構造を示すものであって、(a)が平面図、(b)が(a)のA−A’線に沿った断面図である。1A and 1B show a structure of a magnetoresistive element according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. 同上の磁気抵抗素子の変形例の構造を示すものであって、(a)が平面図、(b)が(a)のB−B’−B’’−B’’’線に沿った断面図である。FIG. 7 shows a structure of a modified example of the magnetoresistive element, wherein (a) is a plan view and (b) is a cross section taken along line BB′-B ″ -B ′ ″ of (a). FIG. 同上の磁気抵抗素子の更なる変形例の構造を示すものであって、(a)が平面図、(b)が(a)のC−C’線に沿った断面図である。The structure of the further modification of a magnetoresistive element same as the above is shown, Comprising: (a) is a top view, (b) is sectional drawing along the C-C 'line of (a). 同上の磁気抵抗素子のサンプルを測定するときの構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a structure when measuring the sample of a magnetoresistive element same as the above. 同上の磁気抵抗素子の2つのサンプルの特性図である。It is a characteristic view of two samples of a magnetoresistive element same as the above. 同上の磁気抵抗素子の変形例の2つのサンプルの特性図である。It is a characteristic view of two samples of the modification of a magnetoresistive element same as the above. 同上の磁気抵抗素子の更なる変形例のサンプルについてゲート電圧を2通りに変えたときの特性図である。It is a characteristic view when a gate voltage is changed into two kinds about the sample of the further modification of a magnetoresistive element same as the above. 同上の磁気抵抗素子の更なる変形例のサンプルについての特性図であって、(a)が図7の場合から更にゲート電圧を変えたときの特性図、(b)が電流値と磁気感度の関係を示すグラフである。It is a characteristic view about the sample of the further modification of a magnetoresistive element same as the above, (a) is a characteristic view when changing gate voltage further from the case of Drawing 7, (b) is a current value and magnetic sensitivity. It is a graph which shows a relationship. 同上の磁気抵抗素子の特性の参考のための特性図であって、(a)がポリシリコンを磁気抵抗層に用いた特性を示すものであり、(b)が同上の磁気抵抗素子のアニール条件等を変えることによって得られた特殊な特性を示すものである。It is a characteristic view for the reference of the characteristic of a magnetoresistive element same as the above, (a) shows the characteristic which used the polysilicon for a magnetoresistive layer, (b) is the annealing conditions of a magnetoresistive element same as the above It shows special characteristics obtained by changing etc. 同上の磁気抵抗素子を薄膜トランジスタと組み合わせた構造を示すものであって、(a)が平面図、(b)が(a)のD−D’線に沿った断面図である。1 shows a structure in which the magnetoresistive element is combined with a thin film transistor, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along the line D-D ′ of (a). 同上の磁気抵抗素子を適用した電子デバイスの例を示すものであって、(a)が模式的な斜視図、(b)がその一部の構成を示す回路図である。The example of the electronic device to which the magnetoresistive element same as the above is applied, (a) is a schematic perspective view, (b) is a circuit diagram showing a part of the configuration. 同上の磁気抵抗素子を適用した電子デバイスの他の例を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the other example of the electronic device to which the magnetoresistive element same as the above is applied. 磁気抵抗効果の説明図であって、(a)は磁場が無い状況のもの、(b)は磁場が有る状況のものである。It is explanatory drawing of a magnetoresistive effect, Comprising: (a) is a thing of the situation where there is no magnetic field, (b) is a thing of the situation where there is a magnetic field.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態に係る磁気抵抗素子1は、図1に示すように、樹脂基板やガラス基板などの基板1aの上に絶縁体(絶縁膜)1bを介して、第1の電極2と、第2の電極3と、第1の電極2及び第2の電極3の間に電圧が印加されると電流が流れ、磁場の強度に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗層4と、を備えてなるものである。磁気抵抗層4は、アモルファスIGZOの薄膜のパターニングによって形成されている。なお、パターニングは、膜を必要な形状にすることであり、通常、エッチング方法によるが、方法は限定されない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the magnetoresistive element 1 according to the embodiment of the present invention includes a first electrode 2 and an insulating (insulating film) 1b on a substrate 1a such as a resin substrate or a glass substrate. A second electrode 3; and a magnetoresistive layer 4 in which a current flows when a voltage is applied between the first electrode 2 and the second electrode 3, and the resistance value changes according to the strength of the magnetic field. It will be. The magnetoresistive layer 4 is formed by patterning a thin film of amorphous IGZO. The patterning is to form a film into a necessary shape, and usually depends on an etching method, but the method is not limited.

アモルファスIGZOは、In、Ga、Zn及び酸素の元素から構成され、半導体の性質を有する非晶質酸化物である。このアモルファスIGZOを磁気抵抗層4に用いると、後述する実験で詳述するように、磁気抵抗層4が絶縁体1bの上に形成しているにも係わらず、磁気抵抗素子1を磁気感度の高いものにすることができる。   Amorphous IGZO is an amorphous oxide composed of elements of In, Ga, Zn, and oxygen and having semiconductor properties. When this amorphous IGZO is used for the magnetoresistive layer 4, the magnetoresistive element 1 is provided with a magnetic sensitivity even though the magnetoresistive layer 4 is formed on the insulator 1b, as will be described in detail in an experiment described later. Can be expensive.

第1及び第2の電極2、3は、詳細には、1つの金属層(例えば、アルミニウム又は銅などの層)のパターニングによって形成されている。この金属層は、磁気抵抗層4の形成、その後の層間絶縁膜5の堆積及びパターニング、の後に堆積したものである。層間絶縁膜5は、パターニングによって除去された層間絶縁膜除去部5aが設けられている。図1においては、層間絶縁膜除去部5aは、いわゆるコンタクトホールである。第1及び第2の電極2、3はそれぞれ、いずれかの層間絶縁膜除去部5aにおいて磁気抵抗層4に接触している。   Specifically, the first and second electrodes 2 and 3 are formed by patterning one metal layer (for example, a layer of aluminum or copper). This metal layer is deposited after the formation of the magnetoresistive layer 4 and the subsequent deposition and patterning of the interlayer insulating film 5. The interlayer insulating film 5 is provided with an interlayer insulating film removing portion 5a removed by patterning. In FIG. 1, the interlayer insulating film removal portion 5a is a so-called contact hole. Each of the first and second electrodes 2 and 3 is in contact with the magnetoresistive layer 4 in any one of the interlayer insulating film removal portions 5a.

次に、磁気抵抗素子1を変形した磁気抵抗素子1Aを説明する。磁気抵抗素子1Aは、図2に示すように、上述した磁気抵抗素子1の場合と同様の、第1及び第2の電極2、3と、磁気抵抗層4と、を備えてなるものである。磁気抵抗素子1の場合と異なるのは、磁気抵抗素子1Aでは、第1の電極2及び第2の電極3がともに、少なくとも第1の電極2の位置から第2の電極3の位置まで延びる1つの溝状の層間絶縁膜除去部5Aaにおいて磁気抵抗層4に接触していることである。すなわち、磁気抵抗素子1Aでは、磁気抵抗層4の上方では、少なくとも第1の電極2の位置から第2の電極3の位置まで連続して層間絶縁膜5が除去されている。   Next, a magnetoresistive element 1A obtained by modifying the magnetoresistive element 1 will be described. As shown in FIG. 2, the magnetoresistive element 1 </ b> A includes first and second electrodes 2 and 3 and a magnetoresistive layer 4 similar to the case of the magnetoresistive element 1 described above. . Unlike the case of the magnetoresistive element 1, in the magnetoresistive element 1A, both the first electrode 2 and the second electrode 3 extend from at least the position of the first electrode 2 to the position of the second electrode 3. That is, it is in contact with the magnetoresistive layer 4 in the two groove-like interlayer insulating film removal portions 5Aa. That is, in the magnetoresistive element 1 </ b> A, the interlayer insulating film 5 is continuously removed from the position of the first electrode 2 to the position of the second electrode 3 above the magnetoresistive layer 4.

磁気抵抗素子1Aは、後述する実験で詳述するように、磁気感度をより高いものにすることができる。   The magnetoresistive element 1A can have a higher magnetic sensitivity, as will be described in detail in an experiment described later.

次に、磁気抵抗素子1を更に変形した磁気抵抗素子1Bを説明する。磁気抵抗素子1Bは、図3に示すように、上述した磁気抵抗素子1の場合と同様の、第1及び第2の電極2、3と、磁気抵抗層4と、を備えてなるものである。磁気抵抗素子1Bは、ゲート電極6を更に備えてなる。ゲート電極6は、磁気抵抗層4の形成の前に形成されている。磁気抵抗層4は、ゲート絶縁膜6Aを介してゲート電極6の上方に設けられている。   Next, a magnetoresistive element 1B obtained by further modifying the magnetoresistive element 1 will be described. As shown in FIG. 3, the magnetoresistive element 1 </ b> B includes first and second electrodes 2 and 3 and a magnetoresistive layer 4 similar to the case of the magnetoresistive element 1 described above. . The magnetoresistive element 1 </ b> B further includes a gate electrode 6. The gate electrode 6 is formed before the magnetoresistive layer 4 is formed. The magnetoresistive layer 4 is provided above the gate electrode 6 via the gate insulating film 6A.

磁気抵抗素子1Bは、後述する実験で詳述するように、ゲート電極6に印加される電圧(ゲート電圧)により、磁気感度を変化させることができる。なお、磁気抵抗素子1Bにおいても、第1の電極2及び第2の電極3をともに、少なくとも第1の電極2の位置から第2の電極3の位置まで延びる1つの溝状の層間絶縁膜除去部5Aaにおいて磁気抵抗層4に接触させることが可能である。   The magnetoresistive element 1B can change the magnetic sensitivity by the voltage (gate voltage) applied to the gate electrode 6, as will be described in detail in an experiment described later. In the magnetoresistive element 1B as well, both the first electrode 2 and the second electrode 3 are removed by at least one groove-like interlayer insulating film extending from the position of the first electrode 2 to the position of the second electrode 3. It is possible to contact the magnetoresistive layer 4 in the part 5Aa.

このような磁気抵抗素子1、1A、1Bについて、本願発明者が行った実験について、以下、述べる。   An experiment conducted by the inventor for such magnetoresistive elements 1, 1A, 1B will be described below.

磁気抵抗素子1、1Aについては、図4(a)に示すように、第2の電極3を接地し、電圧印加手段7Aによって第1の電極2に所定電圧Vapp(10V)を印加し、磁場Bの強度が0mTの状況(磁場が無い状況)と磁場Bの強度が200mTの状況(磁場が有る状況)を20秒毎に繰り返し、磁気抵抗素子1、1Aに流れる電流iを電流計7Bによって測定した。そして、磁気感度は、磁場Bの強度の変化(200mT)に対する抵抗値の変化(ΔR/R=(i/i−1))の比率で求めた。なお、Rは磁場が無い状況での抵抗値、iは磁場が無い状況での電流値、iは磁場が有る状況での電流値である。 As for the magnetoresistive elements 1 and 1A, as shown in FIG. 4A, the second electrode 3 is grounded, and a predetermined voltage Vapp (10 V) is applied to the first electrode 2 by the voltage applying means 7A. The situation where the intensity of B is 0 mT (the situation where there is no magnetic field) and the situation where the intensity of the magnetic field B is 200 mT (the situation where there is a magnetic field) are repeated every 20 seconds, and the current i flowing through the magnetoresistive elements 1 and 1A is It was measured. The magnetic sensitivity was determined by the ratio of the change in the intensity of the magnetic field B changes in resistance value with respect to (200mT) (ΔR / R 0 = (i 0 / i 1 -1)). Note that R 0 is a resistance value in the absence of a magnetic field, i 0 is a current value in the absence of a magnetic field, and i 1 is a current value in the presence of a magnetic field.

図5(a)、(b)に示すのはそれぞれ、磁気抵抗素子1のサンプルA、Bについての実験結果である。磁気感度は、サンプルAでは2.3%/T、サンプルBでは1.2%/Tが得られた。また、図6(a)、(b)に示すのはそれぞれ、磁気抵抗素子1AのサンプルC、Dについての実験結果である。磁気感度は、サンプルCでは6.3%/T、サンプルDでは2.8%/Tが得られた。   FIGS. 5A and 5B show the experimental results for the samples A and B of the magnetoresistive element 1, respectively. The magnetic sensitivity was 2.3% / T for sample A and 1.2% / T for sample B. FIGS. 6A and 6B show experimental results for samples C and D of the magnetoresistive element 1A, respectively. The magnetic sensitivity of sample C was 6.3% / T and sample D was 2.8% / T.

磁気抵抗素子1Bについては、図4(b)に示すように、第2の電極3を接地し、電圧印加手段7Cによってゲート電極6に所定電圧(ゲート電圧)Vgを印加し、電圧印加手段7Aによって第1の電極2に所定電圧Vapp(10V)を印加し、磁場Bの強度が0mTの状況(磁場が無い状況)と磁場Bの強度が200mTの状況(磁場が有る状況)を20秒毎に繰り返し、磁気抵抗素子1Bに流れる電流iを電流計7Bによって測定した。ゲート電圧Vgは、+2V、0V、−2Vとした。磁気感度の求め方は、磁気抵抗素子1、1Aについて上述した通りである。   As for the magnetoresistive element 1B, as shown in FIG. 4 (b), the second electrode 3 is grounded, and a predetermined voltage (gate voltage) Vg is applied to the gate electrode 6 by the voltage applying means 7C. By applying a predetermined voltage Vapp (10V) to the first electrode 2 by the above, a situation where the intensity of the magnetic field B is 0 mT (a situation where there is no magnetic field) and a situation where the intensity of the magnetic field B is 200 mT (a situation where there is a magnetic field) The current i flowing through the magnetoresistive element 1B was measured with an ammeter 7B. The gate voltage Vg was set to + 2V, 0V, and −2V. The method for obtaining the magnetic sensitivity is as described above for the magnetoresistive elements 1 and 1A.

図7(a)、(b)及び図8(a)に示すのは、磁気抵抗素子1BのサンプルEについての実験結果である。磁気感度は、Vgが+2Vで3.4%/T、Vgが0Vで6.0%/T、Vgが−2Vで10.4%/Tが得られた。図8(b)に示すのは、図7(a)、(b)及び図8(a)に示す実験結果を用いて、ゲート電圧Vgに応じて磁気感度が変化することを示すものであり、横軸が磁気抵抗素子1Bに流れる電流i(詳しくは、磁場が無い状況でのi)、縦軸が磁気感度である。 7A, 7B, and 8A show the experimental results for the sample E of the magnetoresistive element 1B. Magnetic sensitivity was 3.4% / T when Vg was + 2V, 6.0% / T when Vg was 0V, and 10.4% / T when Vg was -2V. FIG. 8 (b) shows that the magnetic sensitivity changes according to the gate voltage Vg using the experimental results shown in FIGS. 7 (a), 7 (b) and 8 (a). The horizontal axis represents the current i flowing through the magnetoresistive element 1B (specifically, i 0 in the absence of a magnetic field), and the vertical axis represents the magnetic sensitivity.

このように、磁気抵抗素子1、1A、1Bでは、高い磁気感度が認められる。これに対し、本願発明者が行った参考のための実験では、図9(a)に示すようにポリシリコン(p−Si)を磁気抵抗層4に用いた場合、磁気抵抗効果が認められないか或いは磁化感度が極めて低かった。   Thus, high magnetic sensitivity is recognized in magnetoresistive element 1, 1A, 1B. On the other hand, in the reference experiment conducted by the inventor of the present application, when polysilicon (p-Si) is used for the magnetoresistive layer 4 as shown in FIG. Or the magnetization sensitivity was extremely low.

また、磁気抵抗素子1Aは、磁気抵抗素子1に比べ、磁気感度のより高いものになっている。磁気抵抗素子1Bでは、ゲート電極6に印加される電圧(ゲート電圧)により、磁気感度が変化している。   In addition, the magnetoresistive element 1 </ b> A has higher magnetic sensitivity than the magnetoresistive element 1. In the magnetoresistive element 1B, the magnetic sensitivity is changed by the voltage (gate voltage) applied to the gate electrode 6.

なお、磁気抵抗素子1(又は1A、1B)について、本願発明者は、様々な条件で製造し評価を継続して行っている。その中で、アニール条件等によっては、図9(b)に示すように、磁場が有る状況での電流iが磁場が無い状況でのiよりも大きくなる特性、すなわち負の係数の磁気抵抗効果を示すサンプルを得ている。この特性は、巨大磁気抵抗効果と同じ係数の符号である。このように、アモルファスIGZOの薄膜による磁気抵抗層を有する磁気抵抗素子は、今後も、更なる磁気感度の向上が期待できる。   In addition, about this magnetoresistive element 1 (or 1A, 1B), this inventor manufactures on various conditions and continues evaluation. Among them, depending on annealing conditions and the like, as shown in FIG. 9B, the characteristic that the current i in the presence of the magnetic field is larger than i in the absence of the magnetic field, that is, the magnetoresistive effect having a negative coefficient. A sample showing is obtained. This characteristic is a sign of the same coefficient as the giant magnetoresistance effect. Thus, a magnetoresistive element having a magnetoresistive layer made of an amorphous IGZO thin film can be expected to further improve the magnetic sensitivity in the future.

以上説明した磁気抵抗素子1(又は1A、1B)は、薄膜トランジスタ8と組み合わせて様々な電子デバイスに適用できる。薄膜トランジスタ8は、図10に示すように、基板1aの上に、ドレイン電極9と、ソース電極10と、ゲート電極11と、ドレイン電極9及びソース電極10の間、及び、ゲート電極11及びソース電極10の間に電圧が印加されると、それらの電圧に応じた電流が流れるチャネル層12と、を備えてなるものである。チャネル層12は、アモルファスIGZOの薄膜のパターニングによって、磁気抵抗層4と同時に形成される。なお、図10においては、磁気抵抗素子1Aを薄膜トランジスタ8と組み合わせて示している。また、符号11Aで示すのは、ゲート絶縁膜である。   The magnetoresistive element 1 (or 1A, 1B) described above can be applied to various electronic devices in combination with the thin film transistor 8. As shown in FIG. 10, the thin film transistor 8 includes a drain electrode 9, a source electrode 10, a gate electrode 11, a region between the drain electrode 9 and the source electrode 10, and a gate electrode 11 and a source electrode on a substrate 1 a. When a voltage is applied between 10, a channel layer 12 in which a current corresponding to the voltage flows is provided. The channel layer 12 is formed simultaneously with the magnetoresistive layer 4 by patterning a thin film of amorphous IGZO. In FIG. 10, the magnetoresistive element 1 </ b> A is shown in combination with the thin film transistor 8. Reference numeral 11A denotes a gate insulating film.

このように薄膜トランジスタ8と組み合わせた磁気抵抗素子1(又は1A、1B)は、例えば、図11(a)に示すような電子デバイス13に有用である。この電子デバイス13は、多数の磁気測定セル13Aがマトリクス状に配置されて樹脂基板やガラス基板などの基板1aの上に磁場センサアレイとして形成されている。それぞれの磁気測定セル13Aは、図11(b)に示すように、磁気抵抗素子1(又は1A、1B)とともに薄膜トランジスタ8の磁気抵抗素子用スイッチング素子8Aを有している。磁気抵抗素子用スイッチング素子8Aは、磁気抵抗素子1(又は1A、1B)の第1の電極2と第2の電極3の間に印加される電圧を制御する。薄膜トランジスタ8は、磁気測定セル13Aを制御する制御回路13Bの素子にも用いることもできる。この基板1aは、大きなサイズのものが可能であり、広い領域の磁場を測定することが可能になる。電子デバイス13は、例えば、それを直接制御する電子デバイス制御器14などを介してコンピュータ等(図示せず)によって制御される。   Thus, the magnetoresistive element 1 (or 1A, 1B) combined with the thin film transistor 8 is useful for an electronic device 13 as shown in FIG. The electronic device 13 is formed as a magnetic field sensor array on a substrate 1a such as a resin substrate or a glass substrate in which a large number of magnetic measurement cells 13A are arranged in a matrix. Each magnetic measurement cell 13A has a magnetoresistive element switching element 8A of the thin film transistor 8 together with the magnetoresistive element 1 (or 1A, 1B) as shown in FIG. The magnetoresistive element switching element 8A controls the voltage applied between the first electrode 2 and the second electrode 3 of the magnetoresistive element 1 (or 1A, 1B). The thin film transistor 8 can also be used as an element of the control circuit 13B that controls the magnetic measurement cell 13A. The substrate 1a can have a large size, and can measure a magnetic field in a wide area. The electronic device 13 is controlled by, for example, a computer (not shown) via an electronic device controller 14 that directly controls the electronic device 13.

また、電子デバイス13を変形して、上記の磁気測定セル13Aを表示画素セル13Cの間に設け、多数の磁気測定セル13Aを多数の表示画素セル13Cとともにマトリクス状に配置するようにもできる。この電子デバイス13’の表示画素セル13Cは、図12に示すように、表示素子15と、薄膜トランジスタ8の表示素子用スイッチング素子8Cと、を有している。表示素子15は、液晶素子などである。表示素子用スイッチング素子8Cは、表示素子15に印加される電圧を制御する。この電子デバイス13’は、磁石を有するペンを用いてその位置を磁気抵抗素子1(又は1A、1B)により検出することで、表示パネル上でペン入力を行うことができる。なお、図12においては、表示画素セル13Cの3列ごとに磁気測定セル13Aを1列設けたものを示している。   In addition, the electronic device 13 can be modified so that the above-described magnetic measurement cells 13A are provided between the display pixel cells 13C, and a large number of magnetic measurement cells 13A are arranged in a matrix together with the large number of display pixel cells 13C. The display pixel cell 13C of the electronic device 13 'includes a display element 15 and a display element switching element 8C of the thin film transistor 8, as shown in FIG. The display element 15 is a liquid crystal element or the like. The display element switching element 8 </ b> C controls the voltage applied to the display element 15. The electronic device 13 ′ can perform pen input on the display panel by detecting the position by the magnetoresistive element 1 (or 1A, 1B) using a pen having a magnet. Note that FIG. 12 shows a configuration in which one column of magnetic measurement cells 13A is provided for every three columns of display pixel cells 13C.

以上、本発明の実施形態に係る磁気抵抗素子について説明したが、本発明は、実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。   Although the magnetoresistive element according to the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the one described in the embodiment, and various design changes within the scope of the matters described in the claims. Is possible.

1、1A、1B 磁気抵抗素子
2 第1の電極
3 第2の電極
4 磁気抵抗層
5 層間絶縁膜
6 磁気抵抗素子のゲート電極
8 薄膜トランジスタ
9 ドレイン電極
10 ソース電極
11 薄膜トランジスタのゲート電極
12 チャネル層
13、13’ 電子デバイス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B Magnetoresistive element 2 1st electrode 3 2nd electrode 4 Magnetoresistive layer 5 Interlayer insulating film 6 Gate electrode of magnetoresistive element 8 Thin-film transistor 9 Drain electrode 10 Source electrode 11 Gate electrode of thin-film transistor 12 Channel layer 13 , 13 'electronic device

Claims (7)

第1及び第2の電極と、該第1及び第2の電極の間に電圧が印加されると電流が流れ、磁場の強度に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗層と、を備えてなる磁気抵抗素子において、
前記磁気抵抗層は、アモルファスIGZOの薄膜のパターニングによって形成されていることを特徴とする磁気抵抗素子。
A first and second electrode; and a magnetoresistive layer in which a current flows when a voltage is applied between the first and second electrodes, and a resistance value changes according to the strength of the magnetic field. In the magnetoresistive element,
The magnetoresistive element, wherein the magnetoresistive layer is formed by patterning a thin film of amorphous IGZO.
請求項1に記載の磁気抵抗素子において、
前記第1及び第2の電極は、1つの金属層のパターニングによって形成されており、
該金属層は、前記磁気抵抗層の形成、その後の層間絶縁膜の堆積及びパターニング、の後に堆積したものであり、
前記第1及び第2の電極はそれぞれ、前記層間絶縁膜の前記パターニングによって除去されたいずれかの層間絶縁膜除去部において前記磁気抵抗層に接触していることを特徴とする磁気抵抗素子。
The magnetoresistive element according to claim 1,
The first and second electrodes are formed by patterning one metal layer,
The metal layer is deposited after the formation of the magnetoresistive layer, the subsequent deposition and patterning of the interlayer insulating film,
The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the first and second electrodes are in contact with the magnetoresistive layer in any one of the interlayer insulating film removal portions removed by the patterning of the interlayer insulating film.
請求項2に記載の磁気抵抗素子において、
前記第1及び第2の電極はともに、1つの溝状の前記層間絶縁膜除去部において前記磁気抵抗層に接触していることを特徴とする磁気抵抗素子。
The magnetoresistive element according to claim 2,
The first and second electrodes are both in contact with the magnetoresistive layer in one groove-shaped interlayer insulating film removing portion.
請求項2又は3に記載の磁気抵抗素子において、
ゲート電極を更に備えてなり、
該ゲート電極は、前記磁気抵抗層の形成の前に形成されており、
前記磁気抵抗層は、ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極の上方に設けられていることを特徴とする磁気抵抗素子。
The magnetoresistive element according to claim 2 or 3,
A gate electrode;
The gate electrode is formed before the formation of the magnetoresistive layer;
The magnetoresistive element, wherein the magnetoresistive layer is provided above the gate electrode through a gate insulating film.
請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁気抵抗素子と、
薄膜トランジスタと、を有しており、
該薄膜トランジスタは、ドレイン電極、ソース電極及びゲート電極と、該ドレイン電極及び該ソース電極の間、及び、該ゲート電極及び該ソース電極の間に電圧が印加されると、それらの電圧に応じた電流が流れるチャネル層と、を備え、
該チャネル層は、前記アモルファスIGZOの薄膜のパターニングによって、前記磁気抵抗層と同時に形成されることを特徴とする電子デバイス。
The magnetoresistive element according to any one of claims 1 to 4,
A thin film transistor,
When a voltage is applied between the drain electrode, the source electrode, and the gate electrode, and between the drain electrode and the source electrode, and between the gate electrode and the source electrode, the thin film transistor has a current corresponding to the voltage. A channel layer through which
The channel layer is formed simultaneously with the magnetoresistive layer by patterning the amorphous IGZO thin film.
請求項5に記載の電子デバイスにおいて、
前記磁気抵抗素子と、当該磁気抵抗素子の前記第1及び第2の電極の間に印加される電圧を制御する前記薄膜トランジスタの磁気抵抗素子用スイッチング素子と、を有する磁気測定セルがマトリクス状に配置されていることを特徴とする電子デバイス。
The electronic device according to claim 5.
A magnetic measurement cell having the magnetoresistive element and a switching element for the magnetoresistive element of the thin film transistor for controlling a voltage applied between the first and second electrodes of the magnetoresistive element is arranged in a matrix An electronic device characterized by being made.
請求項6に記載の電子デバイスにおいて、
前記磁気測定セルは、マトリクス状に配置された表示画素セルの間に設けられ、
該表示画素セルは、表示素子と、当該表示素子に印加される電圧を制御する前記薄膜トランジスタの表示素子用スイッチング素子と、を有することを特徴とする。
The electronic device according to claim 6.
The magnetic measurement cell is provided between display pixel cells arranged in a matrix,
The display pixel cell includes a display element and a switching element for a display element of the thin film transistor that controls a voltage applied to the display element.
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