JP6939873B2 - Magnetic sensors, detectors and detection systems - Google Patents
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Description
本発明は、磁気センサ、検出装置及び検出システムに関する。 The present invention relates to magnetic sensors, detection devices and detection systems.
定量的なイムノアッセイ(免疫測定法)として、放射免疫測定法(RIA(radio immunoassay)、IRMA(immunoradiometric assay))が知られている。この方法においては、放射性核種によって、競合抗原又は抗体を標識し、比放射能の測定結果から抗原を定量的に測定することができる。イムノアッセイは、抗原等の標的物体を標識して間接的に測定を行う方法である。この方法は感度が高いことから、臨床診断において大きな貢献を果たしているが、放射性核種の安全性を確保する必要があり、専用の施設や装置が必要となるという欠点がある。そこで、より扱いやすい方法として、例えば、磁性ビーズ等を標識として用いるバイオセンサを用いる方法が提案されている(特許文献1〜4参照)。 Radioimmunoassay (RIA (radio immunoassay), IRMA (immunoradiometric assay)) is known as a quantitative immunoassay. In this method, a competing antigen or antibody can be labeled with a radionuclide, and the antigen can be quantitatively measured from the measurement result of specific activity. The immunoassay is a method of indirectly measuring by labeling a target object such as an antigen. Although this method makes a great contribution to clinical diagnosis due to its high sensitivity, it has the disadvantage that it is necessary to ensure the safety of radionuclides and it requires dedicated facilities and equipment. Therefore, as a method that is easier to handle, for example, a method using a biosensor that uses magnetic beads or the like as a label has been proposed (see Patent Documents 1 to 4).
従来のバイオセンサは、基板と、基板上に設けられているGMR素子等の磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子を被覆する保護膜とを備える。試料中の生体分子に親和性を有する磁性ビーズが、生体分子を介して保護層上に捕捉された後に磁界が印加されると、磁性ビーズから浮遊磁場が発生する。この浮遊磁場が磁気抵抗効果素子に入力されることで磁気抵抗効果素子の抵抗値が変化し、その抵抗値変化に基づいて、生体分子を間接的に検出することができる。 A conventional biosensor includes a substrate, a magnetoresistive element such as a GMR element provided on the substrate, and a protective film that covers the magnetoresistive element. When a magnetic field is applied after the magnetic beads having an affinity for biomolecules in the sample are captured on the protective layer via the biomolecules, a floating magnetic field is generated from the magnetic beads. When this stray magnetic field is input to the magnetoresistive element, the resistance value of the magnetoresistive element changes, and the biomolecule can be indirectly detected based on the change in the resistance value.
上記バイオセンサにおける磁気抵抗効果素子は、2つの強磁性膜で非磁性膜を挟む層構成を有する磁気抵抗効果膜を基板上に成膜し、レジストパターンをマスクとして用いて当該磁気抵抗効果膜をパターニングすることで作製される。このようにして作製される磁気抵抗効果素子の外周縁においては、強磁性層(自由層)の磁化が不安定となる。そのため、磁気抵抗効果素子の外周縁を含む所定の領域上の保護層に磁性ビーズが捕捉され、強磁性層(自由層)の磁化が不安定な磁気抵抗効果素子に当該磁性ビーズから発生する浮遊磁場が印加されると、バイオセンサからの出力にノイズが重畳してしまう。その結果、生体分子の検出精度が低下してしまうという問題がある。 In the magnetoresistive element in the biosensor, a magnetoresistive film having a layer structure in which a non-magnetic film is sandwiched between two ferromagnetic films is formed on a substrate, and the magnetoresistive film is formed by using a resist pattern as a mask. It is produced by patterning. At the outer peripheral edge of the magnetoresistive element produced in this way, the magnetization of the ferromagnetic layer (free layer) becomes unstable. Therefore, the magnetic beads are trapped in the protective layer on the predetermined region including the outer peripheral edge of the magnetoresistive element, and the magnetic beads generate floating in the magnetoresistive element in which the magnetization of the ferromagnetic layer (free layer) is unstable. When a magnetic field is applied, noise is superimposed on the output from the biosensor. As a result, there is a problem that the detection accuracy of biomolecules is lowered.
上記課題に鑑みて、本発明は、磁性ビーズを用いて検出対象物質を高精度に検出可能な、磁気抵抗効果素子を備える磁気センサ、検出装置及び検出システムを提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a magnetic sensor, a detection device and a detection system including a magnetoresistive element capable of detecting a substance to be detected with high accuracy using magnetic beads.
上記課題を解決するために、本発明は、試料中の検出対象物質を検出するために用いられる磁気センサであって、第1面及び前記第1面に対向する第2面を有する基板と、前記基板の前記第1面上に設けられ、入力磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子上を被覆する、前記検出対象物質を捕捉可能な保護層とを備え、前記磁気抵抗効果素子は、前記基板の前記第1面上における第1方向に延在するライン状に構成され、平面視における外周縁に位置する第1領域と、前記第1領域に囲まれる第2領域とを有し、前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域上の前記保護層の上面の高さが、前記磁気抵抗効果素子の前記第2領域上の前記保護層の上面の高さよりも高いことを特徴とする磁気センサを提供する。 In order to solve the above problems, the present invention comprises a magnetic sensor used for detecting a substance to be detected in a sample, a substrate having a first surface and a second surface facing the first surface, and a substrate. A magnetoresistive sensor that is provided on the first surface of the substrate and whose resistance value changes according to an input magnetic field, and a protective layer that covers the magnetoresistive sensor and can capture the substance to be detected. The magnetoresistive sensor is configured in a line shape extending in the first direction on the first surface of the substrate, and is surrounded by a first region located on the outer peripheral edge in a plan view and the first region. The height of the upper surface of the protective layer on the first region of the magnetoresistive sensor is the height of the upper surface of the protective layer on the second region of the magnetoresistive sensor. Provided is a magnetic sensor characterized by being higher than the above.
本発明は、試料中の検出対象物質を検出するために用いられる磁気センサであって、第1面及び前記第1面に対向する第2面を有する基板と、前記基板の前記第1面上に設けられ、入力磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子上を被覆する保護層とを備え、前記磁気抵抗効果素子は、前記基板の前記第1面上における第1方向に延在するライン状に構成され、平面視における外周縁に位置する第1領域と、前記第1領域に囲まれる第2領域とを有し、前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域上の前記保護層の上面の高さが、前記磁気抵抗効果素子の前記第2領域上の前記保護層の上面の高さよりも高く、前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域における前記磁気抵抗効果素子の上面から前記保護層の上面までの高さが、40nm以上であることを特徴とする磁気センサを提供する。
本発明は、試料中の検出対象物質を検出するために用いられる磁気センサであって、第1面及び前記第1面に対向する第2面を有する基板と、前記基板の前記第1面上に設けられ、入力磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子上を被覆する保護層とを備え、前記磁気抵抗効果素子は、前記基板の前記第1面上における第1方向に延在するライン状に構成され、平面視における外周縁に位置する第1領域と、前記第1領域に囲まれる第2領域とを有し、前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域上の前記保護層の上面の高さが、前記磁気抵抗効果素子の前記第2領域上の前記保護層の上面の高さよりも高く、前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域は、前記磁気抵抗効果素子の上面の端辺から当該端辺に直交する内方に向かって40nm以上の領域であることを特徴とする磁気センサを提供する。
The present invention is a magnetic sensor used for detecting a substance to be detected in a sample, which is a substrate having a first surface and a second surface facing the first surface, and a substrate on the first surface of the substrate. The magnetoresistive sensor is provided on the It is configured in a line shape extending in the first direction in the above, has a first region located on the outer peripheral edge in a plan view, and a second region surrounded by the first region, and has the first region of the magnetoresistive sensor. The height of the upper surface of the protective layer on one region is higher than the height of the upper surface of the protective layer on the second region of the magnetoresistive sensor, and the magnetism in the first region of the magnetoresistive element. from the upper surface to the upper surface of the protective layer height of the resistive elements, to provide a magnetic sensor, characterized in der Rukoto than 40 nm.
The present invention is a magnetic sensor used for detecting a substance to be detected in a sample, which is a substrate having a first surface and a second surface facing the first surface, and a substrate on the first surface of the substrate. The magnetoresistive sensor is provided on the It is configured in a line shape extending in the first direction in the above, has a first region located on the outer peripheral edge in a plan view, and a second region surrounded by the first region, and has the first region of the magnetoresistive sensor. The height of the upper surface of the protective layer on one region is higher than the height of the upper surface of the protective layer on the second region of the magnetoresistive sensor, and the first region of the magnetoresistive element is said. providing a magnetic sensor characterized by region der Rukoto above 40nm towards the edge of the upper surface of the magnetoresistive element inwardly perpendicular to the end sides.
本発明は、試料中の検出対象物質を検出するために用いられる磁気センサであって、第1面及び前記第1面に対向する第2面を有する基板と、前記基板の前記第1面上に設けられ、入力磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子上を被覆する保護層とを備え、前記磁気抵抗効果素子は、前記基板の前記第1面上における第1方向に延在するライン状に構成され、平面視における外周縁に位置する第1領域と、前記第1領域に囲まれる第2領域とを有し、前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域上の前記保護層の上面の高さが、前記磁気抵抗効果素子の前記第2領域上の前記保護層の上面の高さよりも高く、前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域において、前記磁気抵抗効果素子と前記保護層との間に高さ調整層が設けられていることを特徴とする磁気センサを提供する。前記磁気抵抗効果素子の長手方向の両端部のそれぞれに電気的に接続するリード電極をさらに備え、前記高さ調整層は、前記リード電極と同一材料により構成されていてもよいし、絶縁材料により構成されていてもよい。 The present invention is a magnetic sensor used for detecting a substance to be detected in a sample, which is a substrate having a first surface and a second surface facing the first surface, and a substrate on the first surface of the substrate. The magnetoresistive sensor is provided on the It is configured in a line shape extending in the first direction in the above, has a first region located on the outer peripheral edge in a plan view, and a second region surrounded by the first region, and has the first region of the magnetoresistive sensor. The height of the upper surface of the protective layer on one region is higher than the height of the upper surface of the protective layer on the second region of the magnetoresistive sensor, and in the first region of the magnetoresistive element, the said. height adjustment layer to provide a magnetic sensor characterized that you have provided between the magnetoresistive element and the protective layer. A lead electrode electrically connected to each of both ends of the magnetoresistive element in the longitudinal direction is further provided, and the height adjusting layer may be made of the same material as the lead electrode, or may be made of an insulating material. It may be configured.
本発明は、試料中の検出対象物質を検出するために用いられる磁気センサであって、第1面及び前記第1面に対向する第2面を有する基板と、前記基板の前記第1面上に設けられ、入力磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子上を被覆する保護層とを備え、前記磁気抵抗効果素子は、前記基板の前記第1面上における第1方向に延在するライン状に構成され、平面視における外周縁に位置する第1領域と、前記第1領域に囲まれる第2領域とを有し、前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域上の前記保護層の上面の高さが、前記磁気抵抗効果素子の前記第2領域上の前記保護層の上面の高さよりも高く、前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域の高さが、前記磁気抵抗効果素子の前記第2領域の高さよりも高いことを特徴とする磁気センサを提供する。前記磁気抵抗効果素子としては、GMR素子を用いることができ、前記検出対象物質が、生体分子であってもよい。 The present invention is a magnetic sensor used for detecting a substance to be detected in a sample, which is a substrate having a first surface and a second surface facing the first surface, and a substrate on the first surface of the substrate. The magnetoresistive sensor is provided on the It is configured in a line shape extending in the first direction in the above, has a first region located on the outer peripheral edge in a plan view, and a second region surrounded by the first region, and has the first region of the magnetoresistive sensor. The height of the upper surface of the protective layer on one region is higher than the height of the upper surface of the protective layer on the second region of the magnetoresistive sensor, and the height of the first region of the magnetoresistive element. but to provide a magnetic sensor characterized by higher Ikoto than the height of the second region of the magnetoresistive element. As the magnetoresistive element, a GMR element can be used, and the substance to be detected may be a biomolecule.
本発明は、上記磁気センサと、前記磁気センサを支持する支持部とを備えることを特徴とする検出装置を提供する。前記保護層の表面に、前記検出対象物質に特異的に結合可能なプローブが存在していてもよい。 The present invention provides a detection device including the magnetic sensor and a support portion that supports the magnetic sensor. A probe capable of specifically binding to the substance to be detected may be present on the surface of the protective layer.
本発明は、上記検出装置と、磁界発生部と、前記試料を保持可能な保持部とを備え、前記検出装置は、前記保持部に保持される前記試料に前記磁気センサを接触させ得るように設けられており、前記磁界発生部は、前記保持部に保持される前記試料に接触する前記磁気センサに磁界が印加されるように設けられていることを特徴とする検出システムを提供する。 The present invention includes the detection device, a magnetic field generating unit, and a holding unit capable of holding the sample, so that the detection device can bring the magnetic sensor into contact with the sample held by the holding unit. The detection system is provided, wherein the magnetic field generating unit is provided so that a magnetic field is applied to the magnetic sensor that comes into contact with the sample held by the holding unit.
本発明によれば、磁性ビーズを用いて検出対象物質を高精度に検出可能な、磁気抵抗効果素子を備える磁気センサ、検出装置及び検出システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a magnetic sensor, a detection device and a detection system including a magnetoresistive element capable of detecting a substance to be detected with high accuracy using magnetic beads.
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施形態においては、検出対象物質としての生体分子を検出するために用いられるバイオセンサを磁気センサの一例として挙げて説明するが、この態様に限定されるものではない。磁気センサにより検出され得る検出対象物質としては、生体分子の他に、例えば、汚染水等に含まれる揮発性有機化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)等の種々の有機化合物等が含まれ得る。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a biosensor used for detecting a biomolecule as a substance to be detected will be described as an example of a magnetic sensor, but the present embodiment is not limited to this embodiment. The substance to be detected that can be detected by the magnetic sensor may include, for example, various organic compounds such as volatile organic compounds (VOCs) contained in contaminated water and the like, in addition to biomolecules.
図1は、本実施形態に係るバイオセンサの概略構成を示す切断端面図であり、図2は、本実施形態に係るバイオセンサの概略構成を示す部分拡大切断端面図であり、図3は、本実施形態における磁気抵抗効果素子の概略構成を示す切断端面図であり、図4は、本一実施形態に係るバイオセンサの概略構成を示す斜視図である。 FIG. 1 is a cut end view showing a schematic configuration of a biosensor according to the present embodiment, FIG. 2 is a partially enlarged cut end view showing a schematic configuration of a biosensor according to the present embodiment, and FIG. 3 is a partially enlarged cut end view. It is a cut end view which shows the schematic structure of the magnetoresistive element in this embodiment, and FIG. 4 is a perspective view which shows the schematic structure of the biosensor which concerns on this 1 Embodiment.
本実施形態に係るバイオセンサにおいて、必要に応じ、いくつかの図面中、「X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向」を規定している。ここで、X軸方向及びY軸方向は、本実施形態における基板の面内(基板の第1面及び第2面と実質的に平行な平面内)における互いに直交する方向であり、Z軸方向は、基板の厚さ方向(基板の第1面及び第2面に直交する方向)である。 In the biosensor according to the present embodiment, "X-axis direction, Y-axis direction and Z-axis direction" are specified in some drawings as necessary. Here, the X-axis direction and the Y-axis direction are directions orthogonal to each other in the plane of the substrate (in the plane substantially parallel to the first and second surfaces of the substrate) in the present embodiment, and are the Z-axis directions. Is the thickness direction of the substrate (direction orthogonal to the first and second surfaces of the substrate).
本実施形態に係るバイオセンサ1は、第1面21及びそれに対向する第2面22を有する基板2と、基板2の第1面21上に設けられている磁気抵抗効果素子3と、磁気抵抗効果素子3の外周縁に位置する第1領域3A上に位置する高さ調整層4と、磁気抵抗効果素子3上を被覆する保護層5とを備える。本実施形態に係るバイオセンサ1においては、磁気抵抗効果素子3上の保護層5に捕捉された、試料中の生体分子を集積した磁性ビーズ10に磁界Hを印加することで、当該磁性ビーズ10からの浮遊磁場HSを磁気抵抗効果素子3にて検出することで、生体分子を検出することができる。
The biosensor 1 according to the present embodiment includes a
基板2は、磁気抵抗効果素子3を搭載可能な矩形状のものであればよく、例えば、シリコンウェハ等の半導体基板;AlTiC基板、アルミナ基板等のセラミック基板;樹脂基板;ガラス基板等が挙げられる。基板2の種類に応じ、基板2の第1面21上、特に基板2の第1面21と磁気抵抗効果素子3との間にAl2O3等を含む下地層(図示省略)が設けられていてもよい。基板2の厚さは、基板2の強度、バイオセンサ1の薄型化や軽量化等の観点から適宜設定され得るものであるが、例えば、5〜100nm程度であればよい。
The
本実施形態において、磁気抵抗効果素子3としては、スピンバルブ型のGMR素子等を用いることができる。磁気抵抗効果素子3は、基板2側から順に積層された反強磁性層61、磁化固定層62、非磁性層63及び自由層64を含むMR積層体60を有する(図3参照)。反強磁性層61は、反強磁性材料により構成され、磁化固定層62との間で交換結合を生じさせることで、磁化固定層62の磁化の方向を固定する役割を果たす。なお、磁気抵抗効果素子3は、基板2側から順に自由層64、非磁性層63、磁化固定層62及び反強磁性層64が積層された構成を有していてもよい。また、磁化固定層62を、強磁性層/非磁性中間層/強磁性層の積層フェリ構造とし、両強磁性層を反強磁性的に結合させてなる、いわゆるセルフピン止め型の固定層(Synthetic Ferri Pinned層,SFP層)とすることで、反強磁性層61が省略されていてもよい。
In the present embodiment, as the
磁気抵抗効果素子3としてのGMR素子においては、非磁性層63は非磁性導電層である。GMR素子において、自由層64の磁化の方向が磁化固定層62の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が0°(互いの磁化方向が平行)のときに抵抗値が最小となり、180°(互いの磁化方向が反平行)のときに抵抗値が最大となる。
In the GMR element as the
磁気抵抗効果素子3は、X軸方向(第1方向)に沿って延在する複数のライン状部31がY軸方向(第2方向)に並列し、隣接するライン状部31の端部間をリード電極6により連続させることで、ミアンダ状に構成されている(図4参照)。なお、図4において、図面が煩雑になるため、高さ調整層4及び保護層5の図示が省略されている。
In the
磁気抵抗効果素子3としてのGMR素子は、一般に、相対的に低い素子抵抗値を有するため、バイオセンサ1から所定の強度の信号を出力させるためには、GMR素子の線幅を細くし、線長を長くする必要がある。そして、GMR素子を上記ミアンダ状に構成することで、基板2の第1面21上における限られた領域内においてGMR素子の線幅を細くし、線長を長くすることができる。リード電極6は、例えば、Cu、Al、Au、Ta、Ti等のうちの1種の導電材料又は2種以上の導電材料の複合膜により構成されていればよい。
Since the GMR element as the
上記複数のライン状部31により構成される磁気抵抗効果素子3において、磁化固定層62の磁化方向は、各ライン状部31の短手方向と実質的に平行である。本実施形態に係るバイオセンサ1において、磁気抵抗効果素子3上の保護層5に捕捉された磁性ビーズ10に対し、基板2の第1面21に直交する方向の磁界Hを印加することで磁性ビーズ10から浮遊磁場HSが発生し、磁気抵抗効果素子3に印加される(図5参照)。この浮遊磁場HSが磁気抵抗効果素子3に印加されることで、自由層64の磁化の方向が変化し、それにより磁気抵抗効果素子3の抵抗値が変化する。その抵抗値の変化が信号として出力されることで、バイオセンサ1において、試料中の生体分子の存在及び存在量が検知され得る。
In the
ライン状部31の長手方向の長さは、バイオセンサ1全体の大きさやバイオセンサ1に要求される感度等に応じて適宜設定され得るものであるが、例えば、10〜500μm程度であればよく、短手方向の長さは、例えば、0.2〜10μm程度であればよい。
The length of the line-shaped
本実施形態に係るバイオセンサ1の平面視において、磁気抵抗効果素子3の各ライン状部31は、当該各ライン状部31の外周縁に位置する第1領域3Aと、第1領域3Aの内部に位置し、第1領域3Aによって囲まれる第2領域3Bとを有する。第1領域3Aは、各ライン状部31の上面32の各端辺から、当該各端辺に直交して内方に向かう所定の幅W3Aの領域である。かかる幅W3Aは、40nm以上であるのが好ましい。後述するように、磁気抵抗効果素子3の第1領域3Aには高さ調整層4が設けられることで、当該第1領域3Aにおける保護層5の上面は、第2領域3Bにおける保護層5の上面よりも高く構成される。より具体的には、第1領域3Aにおける保護層5の上面の高さH3Aは40nm以上であるのが好ましい。このことは、磁気抵抗効果素子3の上面の端辺から半径40nm以内の領域に磁性ビーズ10が存在すると、バイオセンサ1の出力にノイズが重畳しやすくなることを意味する。そのため、第1領域3Aの幅W3Aが40nm未満であると、第2領域3Bにおける第1領域3A近傍に捕捉された磁性ビーズ10からの浮遊磁場HSにより、バイオセンサ1からの出力にノイズが重畳しやすくなるおそれがある。なお、第1領域3Aの幅W3Aの上限値は、磁気抵抗効果素子3の各ライン状部31の上面の短手方向の幅の1/2未満であればよく、当該短手方向の幅の10%程度であるのが好ましい。
In the plan view of the biosensor 1 according to the present embodiment, each line-shaped
本実施形態に係るバイオセンサ1において、磁気抵抗効果素子3の第1領域3Aには、高さ調整層4が設けられている。高さ調整層4が設けられていることで、第1領域3Aにおける保護層5の上面の高さを、第2領域3Bにおける保護層5の上面の高さよりも高くすることができる。なお、磁気抵抗効果素子3を構成する複数のライン状部31の長手方向両端部は、リード電極6に被覆されるため、高さ調整層4は、複数のライン状部31の点手方向両端部の第1領域3Aに設けられればよい。この場合において、各ライン状部31の長手方向両端部を被覆するリード電極6は、高さ調整層4としての機能をも果たし得る。
In the biosensor 1 according to the present embodiment, the
高さ調整層4は、例えば、リード電極6と同一材料により構成されていてもよいし、SiO2、Al2O3、Si3N4、TiN、TaN、TaO、TiO、AlN等の絶縁材料により構成されていてもよい。
The
高さ調整層4の厚さT4は、磁気抵抗効果素子3の第1領域3A上の保護層5に捕捉される磁性ビーズ10の浮遊磁場HSによって、バイオセンサ1からの出力にノイズが重畳しない程度に適宜設定され得るものである。後述するように、第1領域3Aにおける保護層5の上面の高さH3Aが40nm以上であれば、バイオセンサ1からの出力にノイズが重畳し難くなり、磁性ビーズ10を用いて生体分子を高精度に検出することができる。そのため、例えば、保護層5の厚みT5が30nm程度である場合には、高さ調整層4の厚さT4は、10nm以上であればよい。
The thickness T 4 of the
高さ調整層4の形状は、磁気抵抗効果素子3の第1領域3Aにおける保護層5の上面の高さを第2領域3Bにおける保護層5の上面の高さよりも高くすることができる限り、特に限定されるものではない。例えば、高さ調整層4は、磁気抵抗効果素子3の第1領域3Aから基板2の第1面21に至るように設けられていてもよいし(図1参照)、第1領域3Aにおける磁気抵抗効果素子3の上面から上方に立設する基部41と、基部41から面内方向に沿って磁気抵抗効果素子3の外側に向かって延在する延在部42とを有し、延在部42と磁気抵抗効果素子3との間に絶縁層7が設けられていてもよいし(図6参照)、第1領域3Aにおける磁気抵抗効果素子3の上面にのみ設けられていてもよい(図7参照)。また、高さ調整層4は、磁気抵抗効果素子3と同一材料により構成されていてもよい(図8参照)。図8に示す態様において、高さ調整層4は、バイオセンサ1の製造過程におけるMR膜70のミリング処理において、ミリングされたMR膜70の構成材料を第1領域3Aにおける磁気抵抗効果素子3の上面に再付着させることによって形成されたものであればよい。
The shape of the
本実施形態において、基板2の第1面21、磁気抵抗効果素子3及び高さ調整層4の全体を被覆する保護層5は、磁性ビーズ10に集積された生体分子が捕捉され得る層である。磁性ビーズ10に集積された生体分子は、保護層5との間の、例えば、静電相互作用、水素結合相互作用等により保護層5に捕捉される。そのため、保護層5は、例えば、SiO2、Al2O3、Si3N4、TiN、TaN、TaO、TiO、AlN等の生体分子との間で静電相互作用、水素結合相互作用等を発揮し得る材料により構成されていればよい。なお、保護層5の表面、特に磁気抵抗効果素子3の第2領域3B上の保護層5の表面には、生体分子を容易に捕捉可能とするために、検出対象である生体分子と特異的に結合可能な親和性物質を備えていてもよい。
In the present embodiment, the
保護層5の厚さT5は、第2領域3Bにおける保護層5の上面に捕捉された生体分子に結合する磁性ビーズ10から発生する浮遊磁場HSが磁気抵抗効果素子3に印加され得る程度であればよく、第1領域3Aにおける保護層5の上面の高さH3A(磁気抵抗効果素子3の上面からの高さ)が40nm以上となり、かつ第2領域3Bにおける保護層5の上面の高さH3B(磁気抵抗効果素子3の上面からの高さ)が30nm程度となるように、高さ調整層4の厚さT4に応じて適宜設定され得る。例えば、高さ調整層4の厚さT4が10nm程度である場合、保護層5の厚さT5は、例えば、30nm程度に設定され得る。
The thickness T 5 of the
上述した構成を有するバイオセンサ1を、検出対象の生体分子11を含む試料と接触させることで、当該生体分子11を保護層5の表面に捕捉させることができる。そして、保護層5の表面に捕捉された生体分子11と磁性ビーズ10とを結合させた後、傾斜磁場又は洗浄等により磁気抵抗効果素子3の第1領域3A上の保護層5の表面に捕捉された生体分子11及び磁性ビーズ10を選択的に除去する。本実施形態においては、磁気抵抗効果素子3の第1領域3A上の保護層5の表面の高さが、第2領域3B上の保護層5の表面の高さよりも高いことで、洗浄液の表面流速が第2領域3Bにおける保護層5上よりも大きく、洗浄が促されやすかったり、傾斜磁場等で脱離した磁性ビーズ10が衝突しすくなったりする。その結果、傾斜磁場又は洗浄等により磁気抵抗効果素子3の第1領域3A上の保護層5の表面に捕捉された生体分子11及び磁性ビーズ10を容易に選択的に除去することができる。
By contacting the biosensor 1 having the above-described configuration with a sample containing the
上記のようにして磁気抵抗効果素子3の第2領域3B上の保護層5の表面に生体分子11及び磁性ビーズ10を残存させた後、基板2の第1面21に対する直交方向に沿って磁界Hを印加することで、磁性ビーズ10が磁性を帯び、磁性ビーズ10から浮遊磁場HSが発生する(図5参照)。この浮遊磁場HSが磁気抵抗効果素子3に印加されることで、自由層64の磁化方向が変化し、その結果として磁気抵抗効果素子3の抵抗値が変化する。この抵抗値変化は、保護層5の表面に捕捉された生体分子11に結合した磁性ビーズ10の数との間で相関性(線形相関)を有するため、この抵抗値変化が信号としてバイオセンサ1から出力されることで、試料中における検出対象の生体分子の存在及び存在量を検出することができる。
After leaving the
本実施形態に係るバイオセンサ1を用いて検出可能な生体分子11としては、例えば、DNA、mRNA、miRNA、siRNA、人工核酸(例えば、LNA(Locked Nucleic Acid)、BNA(Bridged Nucleic Acid)等)等の核酸(天然由来であってもよいし、化学合成されたものであってもよい。);リガンド、サイトカイン、ホルモン等のペプチド;受容体、酵素、抗原、抗体等のタンパク質;細胞、ウイルス、細菌、真菌等が挙げられる。
Examples of the
また、検出対象の生体分子11を含む試料としては、例えば、血液、血清、血漿、尿、パフィーコート、唾液、精液、胸部滲出液、脳脊髄液、涙液、痰、粘液、リンパ液、腹水、胸水、羊水、膀胱洗浄液、気管支肺胞洗浄液、細胞抽出液、細胞培養上清等が挙げられる。
Examples of the sample containing the
磁性ビーズ10は、磁性を帯びることが可能な粒子であればよく、例えば、金、酸化鉄等により構成される粒子等であればよい。磁性ビーズ10の平均粒子径は、例えば、5〜250nm程度であればよく、20〜150μm程度であるのが好ましい。なお、磁性ビーズ10の平均粒子径は、例えば、レーザ回折式粒子径分布測定装置(製品名:SALD−2300,島津製作所社製)を用いて計測され得る。
The
磁性ビーズ10の表面は、ストレプトアビジン等のタンパク質が固定されていてもよく、生体分子と特異的に結合可能な親和性物質をさらに備えていてもよい。生体分子11としてのリガンドを捕捉するために用いられる場合には、磁性ビーズ10は親水性表面を有するのが好ましく、生体分子11としての抗体を捕捉するために用いられる場合には、磁性ビーズ10は疎水性表面を有するのが好ましい。
The surface of the
上述した構成を有するバイオセンサ1によれば、磁気抵抗効果素子3の第1領域3Aに高さ調整層4を設けることで、当該第1領域3A上に磁性ビーズ10を捕捉させ難くすることができ、又は当該第1領域3A上に捕捉された磁性ビーズ10からの浮遊磁場HSが磁気抵抗効果素子3の抵抗値変化に影響を与え難くすることができる。そのため、バイオセンサ1からの出力信号にノイズを重畳させることなく、磁性ビーズ10を用いて高精度に生体分子を検出することができる。
According to the biosensor 1 having the above-described configuration, by providing the
上述した構成を有するバイオセンサ1は、例えば、以下のようにして作製することができる。図9A〜9Fは、本実施形態に係るバイオセンサ1の製造方法の各工程を切断端面にて示す工程フロー図である。 The biosensor 1 having the above-described configuration can be manufactured, for example, as follows. 9A to 9F are process flow charts showing each step of the manufacturing method of the biosensor 1 according to the present embodiment on the cut end face.
シリコンウェハ等の半導体基板;AlTiC基板、アルミナ基板等のセラミック基板;樹脂基板;ガラス基板等の基板2の第1面21上における磁気抵抗効果素子3を形成する予定の領域にAl2O3等を含む下地層(図示省略)を形成し、当該基板2の第1面21上にMR膜70(反強磁性膜、強磁性膜、非磁性膜及び強磁性膜をこの順で積層した積層膜)をスパッタリング等により形成する(図9A参照)。
AlTiC substrate, a ceramic substrate of alumina substrate or the like; a semiconductor substrate such as a silicon wafer resin substrate; glass substrate Al 2 O 3 in the region where to form the
次に、MR膜70を覆う第1レジスト層80及び第2レジスト層81をこの順で積層形成し(図9B参照)、露光・現像処理により、磁気抵抗効果素子3に対応する、第1レジストパターン82及び第2レジストパターン83の積層構造を有するレジストパターン84を形成する(図9C参照)。
Next, the first resist
第1レジスト層80及び第2レジスト層81を構成するレジスト材料としては、ポジ型又はネガ型のいずれのタイプであってもよいが、第1レジスト層80を構成するレジスト材料(例えば、シクロペンタノン系)が、第2レジスト層81を構成するレジスト材料(例えば、ノボラック樹脂系)よりも現像液(例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)等の有機アルカリ現像液)に対する耐性の低いものであるのが好ましい。これにより、第1レジスト層80及び第2レジスト層81を同時に現像したときに、第1レジストパターン82の側面が浸食され、MR膜70、第1レジストパターン82の側面及び第2レジストパターン83の底面により囲まれる空間SPを形成することができる。このようにして形成される空間SPにより、後述する高さ調整層4の形成される領域、すなわち第1領域3Aを規定することができる。なお、第1レジスト層80の面内方向における浸食量により第1領域3Aの幅W3Aが制御されるが、この浸食量は、例えば、露光条件等を適宜設定することにより制御され得る。
The resist material constituting the first resist
次に、レジストパターン84をマスクとしてMR膜70にミリング処理を施した後、所定のアニール処理を施しながら磁場を印加することで、基板2の第1面上に磁気抵抗効果素子3の複数のライン状部31を形成する(図9D参照)。印加される磁場は、磁気抵抗効果素子3の各層の構成材料、各層の膜厚、寸法、形状、磁化固定層62の垂直磁気異方性エネルギーKuと形状異方性エネルギーKdとから与えられる実効的な垂直磁気異方性エネルギーKeff等に応じ、反強磁性層61と磁化固定層62との間に所定の交換磁気異方性を誘導させるように適宜設定され得る。
Next, the
続いて、隣接するライン状部31の長手方向端部間を連続するリード電極6を導電材料のスパッタリング等により形成するとともに、各ライン状部31の第1領域3Aに高さ調整層4を形成する(図9E参照)。上述したように、ライン状部31の上面には第1レジストパターン82及び第2レジストパターン83の積層構造を有するレジストパターン84が形成されており、ライン状部31の上面の端辺から内方に向かう所定の領域上に空間SPが形成されている(図9C参照)。このような空間SPがあることで、導電材料のスパッタリング等により高さ調整層4の形成される領域(第1領域3A)を規定することができる。すなわち、第1領域3Aの幅W3Aと第1領域3Aに形成される高さ調整層4の厚みT4を、上記空間SPの大きさにより制御することができる。具体的には、第1レジストパターン82の厚み及び幅(浸食量)を調整することで、上記空間SPの大きさを調整し、それにより、第1領域3Aの幅W3Aと第1領域3Aに形成される高さ調整層4の厚みT4を制御することができる。
Subsequently, the
高さ調整層4がリード電極6と同一の導電材料により構成される場合、当該高さ調整層4は、リード電極6を形成するのと同時に各ライン状部31の第1領域3Aにも導電材料をスパッタリングすることで形成される。一方、高さ調整層4が絶縁材料により構成される場合、当該高さ調整層4は、リード電極6の形成前又は形成後に各ライン状部31の第1領域3Aに絶縁材料を成膜することで形成され得る。
When the
最後に、レジストパターン84を剥離除去した後、基板2の第1面21、磁気抵抗効果素子3及び高さ調整層4を被覆する保護層5を形成する(図9F参照)。これにより、本実施形態に係るバイオセンサ1が製造され得る。
Finally, after the resist
上述した構成を有するバイオセンサ1を用いた検出装置及び当該検出装置を備える検出システムについて説明する。図10は、本実施形態における検出システムの概略構成を示す切断端面図である。 A detection device using the biosensor 1 having the above-described configuration and a detection system including the detection device will be described. FIG. 10 is a cut end view showing a schematic configuration of the detection system according to the present embodiment.
本実施形態における検出システム100は、バイオセンサ1及び当該バイオセンサ1を支持する支持部110を有する検出装置と、磁界発生部120と、生体分子を含有する試料200を収容する複数のリザーバ140を有するプレート130とを備える。
The
バイオセンサ1の保護層5の表面には、試料200中の生体分子に特異的に結合可能なプローブ(例えば、リガンド等)が設けられていてもよい。もちろん、バイオセンサ1の保護層5の表面に当該プローブが設けられておらず、バイオセンサ1の保護層5の表面は、例えば、静電相互作用、水素結合相互作用等により、生体分子が保護層5に捕捉されるように構成されていてもよい。試料200中の生体分子は、磁性ビーズ10(図5参照)に集積されていればよい。バイオセンサ1を支持する支持部110は、各リザーバ140に挿入可能な大きさの複数の短冊状部を有する。各短冊状部の先端には、当該短冊状部の先端をリザーバ140に挿入したときに、各リザーバ140に収容される試料200にバイオセンサ1を接触させ得るように、当該バイオセンサ1が取り付けられている。支持部110は、昇降可能に設けられており、これにより、各短冊状部を各リザーバ140に挿入したり、各リザーバ140から抜いたりすることができる。
A probe (for example, a ligand or the like) capable of specifically binding to a biomolecule in the
磁界発生部120は、例えば、バイオセンサ1の基板2の第1面21に対する直交する方向の磁界を発生させ得るコイル等により構成されており、各リザーバ140に収容される試料200にバイオセンサ1を接触させているときに、当該バイオセンサ1に磁界が印加され得るように設けられている。
The magnetic
このような構成を有する検出システム100において、各リザーバ140に収容されている試料200にバイオセンサ1を接触させると、磁性ビーズ10(図5参照)に集積されている生体分子が、バイオセンサ1の保護層5に捕捉される。その状態において、磁界発生部120から、基板2の第1面21に対する直交方向に沿った磁界を発生させると、磁性ビーズ10が磁性を帯び、磁性ビーズ10から浮遊磁場HS(図5参照)が発生する。この浮遊磁場HSが磁気抵抗効果素子3に印加されることで、自由層64の磁化方向が変化し、その結果として磁気抵抗効果素子3の抵抗値が変化し、バイオセンサ1から信号が出力される。この磁気抵抗効果素子3の抵抗値変化は、保護層5の表面に捕捉された生体分子11に結合した磁性ビーズ10の数との間で相関性(線形相関)を有するため、検出システム100においては、バイオセンサ1から出力される信号に基づいて、試料中の生体分子の存在及び存在量を検出することができる。
In the
なお、上記検出システム100において、磁界発生部120は、磁性ビーズ10を磁化させるための磁界を発生させるとともに、磁化された磁性ビーズ10に集積されている生体分子がバイオセンサ1の保護層5に捕捉されている状態において、磁気抵抗効果素子3の面内方向(XY平面の面内方向)の交流磁界を発生させるものであってもよい。この態様の検出システム100において、まず、各リザーバ140に収容されている試料200にバイオセンサ1を接触させ、磁界発生部120から発生させた磁界によって磁性ビーズ10が磁化されるとともに、磁化された磁性ビーズ10に集積されている生体分子がバイオセンサ1の保護層5に捕捉される。その状態において、磁界発生部120から上記交流磁界を発生させると、磁性ビーズ10から浮遊磁場が発生する。この浮遊磁場が磁気抵抗効果素子3に印加されることで、自由層64の磁化方向が変化し、その結果として磁気抵抗効果素子3の抵抗値が変化し、バイオセンサ1から信号が出力される。
In the
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The embodiments described above are described for facilitating the understanding of the present invention, and are not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
上記実施形態において、高さ調整層4を構成する導電材料(リード電極6と同一材料)又は絶縁材料を全面に成膜し、磁気抵抗効果素子3の第1領域3Aに相当する領域にレジストパターンを形成した後、当該レジストパターンをマスクとしたエッチング処理により高さ調整層4を形成してもよい。また、レジストパターン84をマスクとしたMR膜70のミリング処理においてイオンビームの照射角度を調整することで、磁気抵抗効果素子3の第1領域3Aに相当する領域にMR膜70の構成材料を再付着させ、それにより高さ調整層4を形成してもよい。この場合において、高さ調整層4の高さ、すなわちMR膜70の構成材料の再付着量は、第1レジストパターン82の厚み及び幅(浸食量)により規定される空間SPの大きさと、イオンビームの照射角度とにより調整され得る。
In the above embodiment, a conductive material (the same material as the lead electrode 6) or an insulating material constituting the
以下、実施例等を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例等に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and the like, but the present invention is not limited to the following Examples and the like.
〔試験例1〕
図1に示す構成を有するバイオセンサ1の第2領域3Bにおける保護層5の上面の高さH3Bを30nmとし、第1領域3Aにおける保護層5の上面の高さH3Aが表1に示すように異なる各サンプル(サンプル1〜4)について、第1領域3A及び第2領域3Bに磁性ビーズ10が捕捉された状態における磁気抵抗効果素子3の抵抗変化率(磁性ビーズ10の捕捉前(ゼロ磁場)における磁気抵抗効果素子3の抵抗値を基準とした変化率)をシミュレーションにより求めた。結果を表1に示す。なお、サンプル4は、図1に示す構成のバイオセンサ1において高さ調整層4を有しない態様のもの、すなわち第1領域3Aにおける保護層5の上面の高さH3Aと第2領域3Bにおける保護層5の上面の高さH3Bとが同一のものである。また、各サンプルの抵抗変化率は、バイオセンサ1に要求される出力を得るための磁気抵抗効果素子3の抵抗変化率の設計値を1としたときの相対値である。
[Test Example 1]
The height H 3B of the upper surface of the
表1に示す結果から明白なように、バイオセンサ1が高さ調整層4を有さず、第1領域3Aにおける保護層5の上面の高さH3Aと第2領域3Bにおける保護層5の上面の高さH3Bとが同一であると(サンプル4)、磁気抵抗効果素子3の抵抗変化率が理想値から乖離し、バイオセンサ1の出力にノイズが重畳してしまう。その点、サンプル1〜3のように、第1領域3Aにおける保護層5の上面の高さH3Aを第2領域3Bにおける保護層5の上面の高さH3Bよりも高くすることで、磁気抵抗効果素子3の抵抗変化率を理想値に近付けることができる。そして、第1領域3Aにおける保護層5の上面の高さH3Aを40nm以上とすることで、バイオセンサ1の出力に与えるノイズの影響を小さくすることができるため、磁性ビーズ10を用いて試料中の生体分子11を高精度に検出可能であることが確認された。
As is clear from the results shown in Table 1, the biosensor 1 does not have the
また、表1に示す結果から、断面視で磁気抵抗効果素子3の端辺を中心とする半径40nm以内に磁性ビーズ10が存在すると、バイオセンサ1の出力にノイズが重畳しやすくなるということができる。そのため、第1領域3Aの幅W3Aが、磁気抵抗効果素子3の端辺から40nm以上であれば、磁性ビーズ10を用いて試料中の生体分子11を高精度に検出可能であるということができる。
Further, from the results shown in Table 1, it can be seen that if the
1…バイオセンサ
2…基板
21…第1面
22…第2面
3…磁気抵抗効果素子
31…ライン状部
3A…第1領域
3B…第2領域
4…高さ調整層
5…保護層
1 ...
Claims (12)
第1面及び前記第1面に対向する第2面を有する基板と、
前記基板の前記第1面上に設けられ、入力磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子上を被覆する、前記検出対象物質を捕捉可能な保護層と
を備え、
前記磁気抵抗効果素子は、前記基板の前記第1面上における第1方向に延在するライン状に構成され、平面視における外周縁に位置する第1領域と、前記第1領域に囲まれる第2領域とを有し、
前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域上の前記保護層の上面の高さが、前記磁気抵抗効果素子の前記第2領域上の前記保護層の上面の高さよりも高いことを特徴とする磁気センサ。 A magnetic sensor used to detect a substance to be detected in a sample.
A substrate having a first surface and a second surface facing the first surface,
A magnetoresistive element provided on the first surface of the substrate and whose resistance value changes according to an input magnetic field, and a magnetoresistive element.
A protective layer capable of capturing the substance to be detected, which covers the magnetoresistive element, is provided.
The magnetoresistive element is configured in a line shape extending in the first direction on the first surface of the substrate, and is surrounded by a first region located on the outer peripheral edge in a plan view and the first region. Has 2 regions and
A magnetism characterized in that the height of the upper surface of the protective layer on the first region of the magnetoresistive element is higher than the height of the upper surface of the protective layer on the second region of the magnetoresistive element. Sensor.
第1面及び前記第1面に対向する第2面を有する基板と、
前記基板の前記第1面上に設けられ、入力磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子上を被覆する保護層と
を備え、
前記磁気抵抗効果素子は、前記基板の前記第1面上における第1方向に延在するライン状に構成され、平面視における外周縁に位置する第1領域と、前記第1領域に囲まれる第2領域とを有し、
前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域上の前記保護層の上面の高さが、前記磁気抵抗効果素子の前記第2領域上の前記保護層の上面の高さよりも高く、
前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域における前記磁気抵抗効果素子の上面から前記保護層の上面までの高さが、40nm以上であることを特徴とする磁気センサ。 A magnetic sensor used to detect a substance to be detected in a sample.
A substrate having a first surface and a second surface facing the first surface,
A magnetoresistive element provided on the first surface of the substrate and whose resistance value changes according to an input magnetic field, and a magnetoresistive element.
With the protective layer that covers the magnetoresistive element
With
The magnetoresistive element is configured in a line shape extending in the first direction on the first surface of the substrate, and is surrounded by a first region located on the outer peripheral edge in a plan view and the first region. Has 2 regions and
The height of the upper surface of the protective layer on the first region of the magnetoresistive element is higher than the height of the upper surface of the protective layer on the second region of the magnetoresistive element.
Magnetic sensor you wherein height from the upper surface to the top surface of the protective layer the magnetoresistive element in the first region is 40nm or more of said magnetoresistive element.
第1面及び前記第1面に対向する第2面を有する基板と、
前記基板の前記第1面上に設けられ、入力磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子上を被覆する保護層と
を備え、
前記磁気抵抗効果素子は、前記基板の前記第1面上における第1方向に延在するライン状に構成され、平面視における外周縁に位置する第1領域と、前記第1領域に囲まれる第2領域とを有し、
前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域上の前記保護層の上面の高さが、前記磁気抵抗効果素子の前記第2領域上の前記保護層の上面の高さよりも高く、
前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域は、前記磁気抵抗効果素子の上面の端辺から当該端辺に直交する内方に向かって40nm以上の領域であることを特徴とする磁気センサ。 A magnetic sensor used to detect a substance to be detected in a sample.
A substrate having a first surface and a second surface facing the first surface,
A magnetoresistive element provided on the first surface of the substrate and whose resistance value changes according to an input magnetic field, and a magnetoresistive element.
With the protective layer that covers the magnetoresistive element
With
The magnetoresistive element is configured in a line shape extending in the first direction on the first surface of the substrate, and is surrounded by a first region located on the outer peripheral edge in a plan view and the first region. Has 2 regions and
The height of the upper surface of the protective layer on the first region of the magnetoresistive element is higher than the height of the upper surface of the protective layer on the second region of the magnetoresistive element.
It said first region, magnetic sensor you wherein a region from an end side of the above 40nm inward perpendicular to the end sides of the upper surface of the magnetoresistive element of the magnetoresistive element.
第1面及び前記第1面に対向する第2面を有する基板と、
前記基板の前記第1面上に設けられ、入力磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子上を被覆する保護層と
を備え、
前記磁気抵抗効果素子は、前記基板の前記第1面上における第1方向に延在するライン状に構成され、平面視における外周縁に位置する第1領域と、前記第1領域に囲まれる第2領域とを有し、
前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域上の前記保護層の上面の高さが、前記磁気抵抗効果素子の前記第2領域上の前記保護層の上面の高さよりも高く、
前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域において、前記磁気抵抗効果素子と前記保護層との間に高さ調整層が設けられていることを特徴とする磁気センサ。 A magnetic sensor used to detect a substance to be detected in a sample.
A substrate having a first surface and a second surface facing the first surface,
A magnetoresistive element provided on the first surface of the substrate and whose resistance value changes according to an input magnetic field, and a magnetoresistive element.
With the protective layer that covers the magnetoresistive element
With
The magnetoresistive element is configured in a line shape extending in the first direction on the first surface of the substrate, and is surrounded by a first region located on the outer peripheral edge in a plan view and the first region. Has 2 regions and
The height of the upper surface of the protective layer on the first region of the magnetoresistive element is higher than the height of the upper surface of the protective layer on the second region of the magnetoresistive element.
Wherein in the first region of the magnetoresistive element, the height adjustment layer is provided magnetic sensors you wherein between the protective layer and the magnetoresistive element.
前記高さ調整層は、前記磁気抵抗効果素子の長手方向の両端部における前記第1領域に位置する第1高さ調整層と、前記磁気抵抗効果素子の短手方向の両端部における前記第1領域に位置する第2高さ調整層とを含み、
前記第1高さ調整層は、前記リード電極により構成され、
前記第2高さ調整層は、前記リード電極と同一材料により構成されることを特徴とする請求項4に記載の磁気センサ。 A lead electrode that is electrically connected to each of both ends of the magnetoresistive element in the longitudinal direction is further provided.
The height adjusting layer includes a first height adjusting layer located in the first region at both ends in the longitudinal direction of the magnetoresistive element, and the first one at both ends in the lateral direction of the magnetoresistive element. Includes a second height adjustment layer located in the region
The first height adjusting layer is composed of the lead electrodes.
The magnetic sensor according to claim 4, wherein the second height adjusting layer is made of the same material as the lead electrode.
前記高さ調整層は、前記磁気抵抗効果素子の長手方向の両端部における前記第1領域に位置する第1高さ調整層と、前記磁気抵抗効果素子の短手方向の両端部における前記第1領域に位置する第2高さ調整層とを含み、
前記第1高さ調整層は、前記リード電極により構成され、
前記第2高さ調整層は、絶縁材料により構成されることを特徴とする請求項4に記載の磁気センサ。 A lead electrode that is electrically connected to each of both ends of the magnetoresistive element in the longitudinal direction is further provided.
The height adjusting layer includes a first height adjusting layer located in the first region at both ends in the longitudinal direction of the magnetoresistive element, and the first one at both ends in the lateral direction of the magnetoresistive element. Includes a second height adjustment layer located in the region
The first height adjusting layer is composed of the lead electrodes.
The magnetic sensor according to claim 4, wherein the second height adjusting layer is made of an insulating material.
第1面及び前記第1面に対向する第2面を有する基板と、
前記基板の前記第1面上に設けられ、入力磁界に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子上を被覆する保護層と
を備え、
前記磁気抵抗効果素子は、前記基板の前記第1面上における第1方向に延在するライン状に構成され、平面視における外周縁に位置する第1領域と、前記第1領域に囲まれる第2領域とを有し、
前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域上の前記保護層の上面の高さが、前記磁気抵抗効果素子の前記第2領域上の前記保護層の上面の高さよりも高く、
前記磁気抵抗効果素子の前記第1領域の高さが、前記磁気抵抗効果素子の前記第2領域の高さよりも高いことを特徴とする磁気センサ。 A magnetic sensor used to detect a substance to be detected in a sample.
A substrate having a first surface and a second surface facing the first surface,
A magnetoresistive element provided on the first surface of the substrate and whose resistance value changes according to an input magnetic field, and a magnetoresistive element.
With the protective layer that covers the magnetoresistive element
With
The magnetoresistive element is configured in a line shape extending in the first direction on the first surface of the substrate, and is surrounded by a first region located on the outer peripheral edge in a plan view and the first region. Has 2 regions and
The height of the upper surface of the protective layer on the first region of the magnetoresistive element is higher than the height of the upper surface of the protective layer on the second region of the magnetoresistive element.
The height of the first region, magnetic sensor you being higher than the height of the second region of the magnetoresistive element of the magnetoresistive element.
前記磁気センサを支持する支持部と
を備えることを特徴とする検出装置。 The magnetic sensor according to any one of claims 1 to 9.
A detection device including a support portion that supports the magnetic sensor.
磁界発生部と、
前記試料を保持可能な保持部と
を備え、
前記検出装置は、前記保持部に保持される前記試料に前記磁気センサを接触させ得るように設けられており、
前記磁界発生部は、前記保持部に保持される前記試料に接触する前記磁気センサに磁界が印加されるように設けられていることを特徴とする検出システム。 The detection device according to claim 10 or 11.
Magnetic field generator and
It is provided with a holding portion capable of holding the sample.
The detection device is provided so that the magnetic sensor can be brought into contact with the sample held by the holding portion.
The detection system is characterized in that the magnetic field generating unit is provided so that a magnetic field is applied to the magnetic sensor that comes into contact with the sample held by the holding unit.
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