CN107894575B - 磁阻效应元件及其制造方法、以及位置检测装置 - Google Patents

磁阻效应元件及其制造方法、以及位置检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种磁阻效应元件，该磁阻效应元件具备排列成阵列状的多个磁阻效应层叠体和将多个磁阻效应层叠体串联电连接的多个引线电极，电连接于多个磁阻效应层叠体中的第一磁阻效应层叠体的层叠方向上的第一面的第一引线电极和电连接于在串联方向邻接的第二磁阻效应层叠体的层叠方向上的第一面的第二引线电极以不使磁阻效应层叠体介于它们之间的方式电连接。

Description

磁阻效应元件及其制造方法、以及位置检测装置
技术领域
本发明涉及一种磁阻效应元件及其制造方法、以及具有该磁阻效应元件的位置检测装置。
背景技术
一直以来，在机床等中，是使用用于检测由移动体的旋转移动或者直线移动引起的位置或者移动量(变化量)的位置检测装置。作为该位置检测装置，已知有具备可检测伴随移动体的移动的外部磁场的变化的磁传感器的位置检测装置，其中，从磁传感器输出表示移动体和磁传感器的相对位置关系的信号。
作为在这样的位置检测装置中使用的磁传感器，已知有作为具有自由层和磁化固定层的层叠体的，即具备电阻伴随相应于外部磁场的自由层的磁化方向的变化而变化的磁阻效应元件(TMR元件)的磁传感器。
TMR元件包含串联连接的多个磁阻效应层叠体(TMR层叠体)。TMR层叠体的抗静电破坏性(抗静电放电ESD(Electro-Static Discharge)性)较低，当静电等的电涌导致的过电压或者过电流流通时，其有可能被破坏。因此，为了减小施加在各个TMR层叠体的电压、提高抗ESD性，而在TMR元件上串联连接有多个TMR层叠体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-260164号公报
发明内容
发明所要解决的课题
上述TMR元件的各TMR层叠体设计为，从层叠方向的上方或下方观察时的形状为正圆形状。通过TMR层叠体的形状为正圆形状，所以能够使自由层的磁化方向伴随外部磁场的变化而线性变化，因此，能够显示出稳定的电阻值变化，可以实现磁传感器的高精度的位置检测。但是，由于TMR层叠体的制造误差等，有时各TMR层叠体的形状等会产生变形。源于该各TMR层叠体的形状、特别是自由层的形状的变形，存在从磁传感器输出的信号波形中含有高次谐波失真之类的问题。特别是近年来，随着具备磁传感器的设备的小型化、高功能化等，要求以更高的精度检测移动体的位置，并处于即使是因上述TMR层叠体的形状等的极微小的变形而可能产生的微小的检测误差也不能忽略的状况。
为了对该高次谐波失真进行修正，想要修正各TMR层叠体的形状的变形，其修正量也是不足长度测量SEM等的长度测量极限的很小的量，对该修正量进行管理是非常困难的。另外，例如在通过丝网印刷等方法而制作的一般的电阻体中，为了使电阻值与设计值一致，有时一边监控所制作的电阻体的电阻值一边进行向该电阻体照射激光的激光微调处理。但是，即使想要通过进行对各TMR层叠体照射激光的激光微调处理而修正各TMR层叠体的形状的变形，TMR层叠体的膜结构也有可能因照射激光而被破坏。
鉴于上述技术问题，本发明的目的在于，提供一种磁阻效应元件及其制造方法、以及包含该磁阻效应元件的位置检测装置，其能够修正源于由制造误差等引起的各磁阻效应层叠体的形状的变形而可能产生的高次谐波失真，并伴随外部磁场的变化而显示稳定的电阻值变化。
解决技术问题的手段
为了解决上述技术问题，本发明提供一种磁阻效应元件，其特征为，具备：排列成阵列状的多个磁阻效应层叠体和将上述多个磁阻效应层叠体电连接且串联连接的多个引线电极，上述多个磁阻效应层叠体包含第一磁阻效应层叠体和在所述第一磁阻效应层叠体的串联方向邻接的第二磁阻效应层叠体，上述多个引线电极包含第一引线电极和第二引线电极，上述第一引线电极电连接于上述第一磁阻效应层叠体的层叠方向上的第一面，上述第二引线电极电连接于上述第二磁阻效应层叠体的层叠方向上的第一面并且与上述第一引线电极实质上位于同一平面上，上述第一引线电极和上述第二引线电极以不使上述磁阻效应层叠体介于它们之间的方式电连接(发明1)。
在上述发明(发明1)中，优选的是，进一步具备将上述多个引线电极中的至少两个引线电极直接连接的至少一个电极连接用引线，上述第一引线电极和上述第二引线电极经由上述电极连接用引线而被连接(发明2)。
在上述发明(发明1)中，优选的是，在从上述磁阻效应层叠体的第一面侧观察的俯视图中，上述多个磁阻效应层叠体所包含的至少一个磁阻效应层叠体，具有与其以外的磁阻效应层叠体不同的形状和/或尺寸(发明3)；且优选上述至少一个磁阻效应层叠体实质上具有椭圆形状，该磁阻效应层叠体以外的磁阻效应层叠体实质上具有圆形状(发明4)；且优选上述至少一个磁阻效应层叠体的尺寸为该磁阻效应层叠体以外的磁阻效应层叠体的尺寸的1.5倍以上(发明5)。
在上述发明(发明1)中，可以使用TMR层叠体作为上述磁阻效应层叠体。
另外，本发明提供一种位置检测装置，其特征为，具备：基于伴随着移动体的移动的外部磁场的变化而输出传感器信号的磁传感器部和基于由所述磁传感器部输出的所述传感器信号，检测所述移动体的位置的位置检测部，所述磁传感器部包含上述发明(发明1)的磁阻效应元件(发明7)。
在上述发明(发明7)中，优选的是，上述移动体是在规定的旋转轴周围进行旋转移动的旋转移动体，上述位置检测部基于由上述磁传感器部输出的上述传感器信号，检测上述旋转移动体的旋转位置(发明8)。
进而，本发明提供一种磁阻效应元件的制造方法，其特征在于，包含：形成多个下部引线电极的工序；在分别设定于上述多个下部引线电极的多个磁阻效应层叠体形成区域中的一部分磁阻效应层叠体形成区域，形成磁阻效应层叠体的工序；在至少两个上述磁阻效应层叠体的上表面分别形成测量用引线的工序；经由上述测量用引线向上述磁阻效应层叠体施加电流，并测量伴随着外部磁场的变化的上述磁阻效应层叠体的电阻值变化的工序；基于上述电阻值变化的测量结果，在上述多个磁阻效应层叠体形成区域中未形成有磁阻效应层叠体的区域，形成磁阻效应层叠体的工序；和形成将上述磁阻效应层叠体串联连接的多个上部引线电极的工序。(发明9)。
在上述发明(发明9)中，优选的是，还包含求出用于修正上述测量的上述电阻值变化的修正用电阻值变化的工序，基于上述修正用电阻值变化，在上述多个磁阻效应层叠体形成区域中、未形成有磁阻效应层叠体的区域形成磁阻效应层叠体(发明10)。
发明效果
根据本发明，能够提供一种磁阻效应元件及其制造方法、以及包含该磁阻效应元件的位置检测装置，其能够修正源于由制造误差等引起的各磁阻效应层叠体的形状的变形而可能产生的高次谐波失真，并伴随外部磁场的变化而显示出稳定的电阻值变化。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的磁阻效应元件的简要构成的立体图；
图2是表示本发明的一个实施方式的磁阻效应层叠体的简要构成的剖面图；
图3是表示本发明的一个实施方式的磁阻效应层叠体的主要部分的简要构成的俯视图；
图4是表示本发明的一个实施方式的磁阻效应元件的主要部分的简要构成的剖面图；
图5A～5D是用切断端面图表示本发明的一个实施方式所涉及的磁阻效应元件的制造工序的工序流程图；
图6A～6C是用切断端面图表示本发明的一个实施方式所涉及的磁阻效应元件的制造工序中，接着图5D的工序的工序流程图；
图7是表示本发明的一个实施方式所涉及的磁阻效应元件中的电阻值变化的理想的波形、主TMR层叠体中的电阻值变化的波形和修正用TMR层叠体中的电阻值变化的波形的曲线图；
图8是表示本发明的一个实施方式中的位置检测装置的简要构成的立体图；
图9是表示本发明的一个实施方式中的磁传感器的简要构成的简图；
图10是简要地表示本发明的一个实施方式中的第一磁传感器部的电路构成的电路图；
图11是简要地表示本发明的一个实施方式中的第二磁传感器部的电路构成的电路图；
图12是表示本发明的另一个实施方式所涉及的磁阻效应元件的主要部分的简要构成的剖面图。
符号说明
1…磁阻效应元件
2…磁阻效应层叠体
2a…主TMR层叠体
2b…修正用TMR层叠体
3…引线电极
31…下部引线电极
32…上部引线电极
321…第一引线电极
322…第二引线电极
33…测量用引线电极
34…电极连接用引线
具体实施方式
参照附图对本发明的一个实施方式进行说明。图1是表示本实施方式所涉及的磁阻效应元件的简要构成的立体图，图2是表示本实施方式中的磁阻效应层叠体的简要构成的剖面图，图3是表示本实施方式中的磁阻效应层叠体的主要部分的简要构成的俯视图，图4是表示本实施方式所涉及的磁阻效应元件的主要部分的简要构成的剖面图。
如图1～4所示，本实施方式所涉及的磁阻效应元件1具备排列成阵列状的多个磁阻效应层叠体2和将多个磁阻效应层叠体2电连接并串联连接的多个引线电极3。
具体地说，磁阻效应元件1具有多个下部引线电极31、多个磁阻效应层叠体2和多个上部引线电极32。下部引线电极31及上部引线电极32例如由Cu、AI、Au、Ta、Ti等中的一种导电材料或两种以上的导电材料的复合膜构成，其厚度分别为0.3～2.0μm左右。
多个下部引线电极31设于基板(未图示)上。多个下部引线电极31分别具有细长的大致长方形状，设置使得在排列成阵列状的多个磁阻效应层叠体2的电学上的串联方向上相邻的两个下部引线电极31之间具有规定的间隙。在下部引线电极31的长度方向的两端附近，分别设有磁阻效应层叠体2。即，在多个下部引线电极31上分别设有2个磁阻效应层叠体2。
本实施方式的磁阻效应层叠体2为TMR元件，如图2所示，具有磁化方向被固定的磁化固定层22、磁化方向按照所施加的磁场的方向而变化的自由层24、配置于磁化固定层22及自由层24之间的非磁性层23、反铁磁性层21。
磁阻效应层叠体2具有从下部引线电极31侧起，依次层叠有自由层24、非磁性层23、磁化固定层22及反铁磁性层21的结构。自由层24电连接于下部引线电极31，反铁磁性层21电连接于上部引线电极32。作为构成自由层24及磁化固定层22的材料，例如，可举出NiFe、CoFe、CoFeB、CoFeNi、Co2MnSi、Co2MnGe、FeOx(Fe的氧化物)等。自由层24及磁化固定层22的厚度分别为1～10nm左右。
非磁性层23为隧穿势垒层，是用于使本实施方式的磁阻效应层叠体2表现隧道磁电阻效应(TMR效应)所必需的膜。作为构成非磁性层23的材料，可以例示Cu、Au、Ag、Zn、Ga、TiOx、ZnO、InO、SnO、GaN、ITO(氧化铟锡)、Al2O3、MgO等。非磁性层23也可以由2层以上的层叠膜构成。例如，非磁性层23可由Cu/ZnO/Cu的3层层叠膜或者用Zn取代其中一个Cu层得到的Cu/ZnO/Zn的3层层叠膜构成。此外，非磁性层23的厚度为0.1～5nm左右。
反铁磁性层21例如可以由含有选自Pt、Ru、Rh、Pd、Ni、Cu、Ir、Cr及Fe中的至少1种元素和Mn的反铁磁性材料构成。该反铁磁性材料中的Mn的含量为例如35～95原子％左右。由反铁磁性材料构成的反铁磁性层21通过在其与磁化固定层22之间的交换耦合，起到固定磁化固定层22的磁化方向的作用。
多个上部引线电极32设置于多个磁阻效应层叠体2上。各上部引线电极32具有细长的大致长方形状。上部引线电极32以在排列成阵列状的多个磁阻效应层叠体2的电气上的串联方向上邻接的两个上部引线电极32之间具有规定的间隙，并且将多个磁阻效应层叠体2串联连接的方式而被配置，并将相邻的两个磁阻效应层叠体2的反铁磁性层21彼此电连接。此外，磁阻效应层叠体2也可以具有从下部引线电极31侧起依次层叠反铁磁性层21、磁化固定层22、非磁性层23以及自由层24而成的结构。另外，也可以在自由层24和下部引线电极31或上部引线电极32之间具有覆盖层(保护层)。
在本实施方式的磁阻效应层叠体2中，电阻值按照自由层24的磁化方向相对于磁化固定层22的磁化方向所成的角度而变化，该角度为0°(互相的磁化方向平行)时，电阻值达到最小，为180°(互相的磁化方向反平行)时，电阻值达到最大。
如图3所示，在本实施方式的磁阻效应元件1中的排列成阵列状的多个磁阻效应层叠体2中，包含从磁阻效应层叠体2的层叠方向上的上表面侧(上部引线电极32侧)观察时的形状实质上为圆形状的磁阻效应层叠体2a和为与该磁阻效应层叠体2a不同的形状的实质上为椭圆形状的磁阻效应层叠体2b。此外，在图3中，省略了上部引线电极32的图示。在本实施方式中，有时将实质上圆形状的磁阻效应层叠体2a称为主TMR层叠体，将实质上为椭圆形状的磁阻效应层叠体2b称为修正用TMR层叠体。
如后述，在本实施方式的磁阻效应元件1的制造工序的途中，测量伴随外部磁场的变化的电阻值变化。在该电阻值变化中，可能含有源于主TMR层叠体2a的制造误差(主TMR层叠体2a的形状的变形)等的高次谐波失真。在磁阻效应元件1中，理想的是，表示其电阻值变化的波形为正弦波形或余弦波形。但是，若该电阻值变化含有高次谐波失真，表示该电阻值变化的波形就会偏离理想的正弦波形或余弦波形。因本实施方式的磁阻效应元件1含有用于使表示电阻值变化的波形接近理想的正弦波形或余弦波形的修正用TMR层叠体2b，所以能够修正磁阻效应元件1的电阻值变化中可能包含的高次谐波失真，使表示该磁阻效应元件1的电阻值变化的波形接近理想的正弦波形或余弦波形。
修正用TMR层叠体2b的形状及尺寸是能够修正源于主TMR层叠体2a的制造误差(主TMR层叠体2a的形状的形变)等的高次谐波失真的形状及尺寸。例如，修正用TMR层叠体2b的形状也可以与主TMR层叠体2a的实质上的圆形状不同，可以实质上为椭圆形状。另外，修正用TMR层叠体2b的尺寸也可以是主TMR层叠体2a的尺寸的1.5倍以上，优选2～10倍。例如，主TMR层叠体2a的尺寸为1～2μm左右，修正用TMR层叠体2b的尺寸为1.5～20μm左右。此外，所谓磁阻效应层叠体2的尺寸，在从磁阻效应层叠体2的层叠方向上的上表面侧(上部引线电极32侧)观察时的形状为圆形状的情况下，表示其上表面的直径，在该形状为椭圆形状的情况下，表示其上表面的长径。
本实施方式的磁阻效应元件1中，排列成阵列状的多个磁阻效应层叠体2中，至少两个邻接的第一磁阻效应层叠体211及第二磁阻效应层叠体212，经由连接于第一磁阻效应层叠体211的层叠方向上的上表面(反铁磁性层21)的第一引线电极321和连接于第二磁阻效应层叠体212的层叠方向上的上表面(反铁磁性层21)的第二引线电极322的直接的连接而被电连接(参照图4)。此外，本实施方式的第一磁阻效应层叠体211为修正用TMR层叠体2b，第二磁阻效应层叠体212是在磁阻效应层叠体2的串联方向上邻接于修正用TMR层叠体2b的主TMR层叠体2a。
如图4所示，第一引线电极321和第二引线电极322实质上位于同一平面上，且直接连接。换言之，第一引线电极321和第二引线电极322不使磁阻效应层叠体2介于它们之间而被电连接，能够使得互相被直接连接的第一引线电极321和第二引线电极322，构成将第一磁阻效应层叠体211和第二磁阻效应层叠体212电连接的上部引线电极32。此外，所谓第一引线电极321和第二引线电极322实质上位于同一平面上，是指第二引线电极322和第一引线电极321中的与第二引线电极322重叠的部分321a以外的部分321b位于同一平面上。
如后述，本实施方式的磁阻效应元件1通过在其制造工序的途中，形成修正用TMR层叠体2b来制造，该修正用TMR层叠体2b测量伴随外部磁场的变化的电阻值变化，并在表示该电阻值变化的波形相对于理想的正弦波形或余弦波形具有差分时修正该差分。第二引线电极322是用于测量伴随外部磁场的变化的电阻值变化的测量用引线电极33。
这样，经由测量用引线电极33(第二引线电极322)测量上述电阻值变化后，形成修正用TMR层叠体2b，并且包含修正用TMR层叠体2b在内的所有磁阻效应层叠体2被串联连接。因此，在本实施方式的磁阻效应元件1中，至少含有一个供第一引线电极321和第二引线电极322直接连接的部位。
在形成有修正用TMR层叠体2b的下部引线电极31上，设有由导电材料构成的导电层4，在导电层4的上表面，设有由Au等构成的电极衬垫5。
对具有上述构成的磁阻效应元件1的制造方法进行说明。图5A～5D及图6A～6C是用切断端面图表示本实施方式的磁阻效应元件1的制造工序的工序流程图。
在半導体基板60上通过溅射等形成第一导电材料膜，经过影印法工序形成多个下部引线电极31(参照图5A)。此外，在下部引线电极31之间设有绝缘层(省略图示)。
接着，以包覆多个下部引线电极31的方式，通过溅射等形成磁阻效应膜(将铁磁性膜、非磁性膜、铁磁性膜及反铁磁性膜依次层叠的层叠膜)20(参照图5B)，经过影印法工序在分别位于多个下部引线电极31的规定的区域形成主TMR层叠体2a(参照图5C)。
此外，供修正用TMR层叠体2b形成的预定的区域，设为被磁阻效应膜20包覆的状态。在本实施方式中，可以例举分别在两个下部引线电极31上的每1个部位形成修正用TMR层叠体2b的方式，但不限定于该方式，也可以在一个下部引线电极31上的1个部位形成修正用TMR层叠体2b，也可以形成3个以上的修正用TMR层叠体2b。
接下来，在形成于下部引线电极31上的多个主TMR层叠体2a上，通过溅射等形成第二导电材料膜，再经过影印法工序形成将该多个主TMR层叠体2a串联连接的上部引线电极32及测量用引线电极33(参照图5D)。
然后，测量通过下部引线电极31、上部引线电极32及测量用引线电极33被串联连接的多个主TMR层叠体2a中的、伴随外部磁场的变化的电阻值变化。该电阻值变化可以使用例如QST(拟静力试验，Quasi Static Test)装置(WLA-3000，Integral Solutions Int’l公司制)等来测量。
表示这样测量的电阻值变化的波形在其与理想的正弦波形或余弦波形之间具有差分时，为了修正该差分而求出修正用TMR层叠体2b要求的修正用电阻值变化。磁阻效应元件1的电阻值变化由上述测量的电阻值变化(主TMR层叠体2a的电阻值变化)和修正用TMR层叠体2b的电阻值变化的合计来表示。因此，根据主TMR层叠体2a中的电阻值变化与理想的电阻值变化的差分，求出修正用TMR层叠体2b所要求的修正用电阻值变化，以使表示磁阻效应元件1中的电阻值变化的波形接近理想的正弦波形或余弦波形。
例如，在制造含有50个磁阻效应层叠体2的磁阻效应元件1时，首先，制作47个主TMR层叠体2a。测量该47个主TMR层叠体2a的、伴随外部磁场的变化的电阻值变化，得到图7所示的波形WF2a。图7是表示本实施方式的磁阻效应元件1中的电阻值变化的理想的波形WFI、主TMR层叠体2a的电阻值变化的波形WF2a、修正用TMR层叠体的电阻值变化的波形WF2b的曲线图。在图7中，纵轴表示电阻值R(Ω)，横轴表示旋转角度θ(deg)。该波形WF2a在其与理想的正弦波形WFI之间具有规定的差分。在该情况中，为了修正该差分而求出修正用TMR层叠体2b所要求的修正用电阻值变化的波形WF2b。修正用电阻值变化的波形WF2b可以通过从波形WFI减去波形WF2a而求出。这样，能够求出修正用TMR层叠体2b所要求的修正用电阻值变化。
此外，多个主TMR层叠体2a的电阻值变化的修正仅通过在该电阻值变化上加上修正用TMR层叠体2b中的电阻值变化而进行修正即可。即，不能通过从多个主TMR层叠体2a中的电阻值变化减去电阻值而进行修正。因主TMR层叠体2a可能产生的制造误差(主TMR层叠体2a的形状的变形)等的程度不同，也可能产生仅利用1个修正用TMR层叠体2b难以或不可能进行电阻值变化的修正的情况，因此，只要在事先把握好主TMR层叠体2a可能产生的制造误差等的程度的基础上，决定修正用TMR层叠体2b在磁阻效应元件1中包含的多个磁阻效应层叠体2中所占的数目即可。
另一方面，若修正用TMR层叠体2b在多个磁阻效应层叠体2中所占的数目过多，源于修正用TMR层叠体2b中可能产生的制造误差(来自修正用TMR层叠体2b的设计形状的变形)等，就会产生高次谐波失真。因此，修正用TMR层叠体2b的数目优选考虑主TMR层叠体2a可能产生的制造误差的程度和修正用TMR层叠体2b可能产生的制造误差的程度来决定。例如，在磁阻效应元件1包含50个磁阻效应层叠体2的情况下，优选形成1～4个左右、更优选2～4个左右的修正用TMR层叠体2b。
然后，基于该修正用电阻值变化，设计修正用TMR层叠体2b的尺寸及形状等。此外，在主TMR层叠体2a的电阻值变化与理想的正弦波形或余弦波形的差分实质上为零的情况下，在下部引线电极31上的形成修正用TMR层叠体2b的预定区域，不形成修正用TMR层叠体2b，而是形成和多个主TMR层叠体2a为同一尺寸及形状的磁阻效应层叠体2。
接着，基于上述设计，经过影印法工序而形成修正用TMR层叠体2b(参照图6A)。修正用TMR层叠体2b与主TMR层叠体2a相比，具有明显不同的形状和/或尺寸。例如，主TMR层叠体2a的形状实质上为圆形状，与之相对，修正用TMR层叠体2b的形状为长径朝向下部引线电极31的短边方向的椭圆形状。由于修正用TMR层叠体2b的形状及尺寸的设计是基于主TMR层叠体2a的电阻值变化，并在磁阻效应元件1的制造过程中来决定，因此不能够事先准备用于形成修正用TMR层叠体2b的调制盘等。因此，修正用TMR层叠体2b例如可以经过使用形成多个主TMR层叠体2a时所使用的调制盘的多重曝光、使用电子束描绘等图案形成技术的平版印刷工序来形成。
然后，在修正用TMR层叠体2b的上表面形成上部引线电极32，将包含修正用TMR层叠体2b在内的所有磁阻效应层叠体2串联连接(参照图6B)。此时，由于在与修正用TMR层叠体2b邻接的磁阻效应层叠体2(主TMR层叠体2a)上，形成有测量用引线电极33，因此使得形成于修正用TMR层叠体2b的上表面的上部引线电极32和测量用引线电极33直接连接。最后，在下部引线电极31上形成导电层4及电极衬垫5(参照图6C)。这样，能够制造本实施方式的磁阻效应元件1。
如上所述，根据本实施方式的磁阻效应元件1，通过修正用TMR层叠体2b来修正源于该磁阻效应元件1中包含的多个主TMR层叠体2a的制造误差等的高次谐波失真，因此伴随外部磁场的变化能够显示稳定的电阻值变化。因而，通过使用本实施方式的磁阻效应元件1作为检测移动体的位置的位置检测装置的一个构成要件，能够进一步提高该位置检测装置的位置检测精度。
接下来，对使用本实施方式的磁阻效应元件1的位置检测装置进行说明。图8是表示本实施方式的位置检测装置的简要构成的立体图，图9是表示本实施方式的磁传感器的简要构成的简图，图10是简要地表示本实施方式的第一磁传感器部的电路构成的电路图，图11是简要地表示本实施方式的第二磁传感器部的电路构成的电路图。
如图8所示，本实施方式的位置检测装置100具备磁传感器110和可相对于磁传感器110相对地移动的移动体120。此外，在本实施方式中，作为位置检测装置100，举出具备在规定的旋转轴周围进行旋转移动的旋转移动体120的旋转编码器为例进行说明，但不限定于该方式，也可以是具备在相对于磁传感器110的规定方向相对进行直线移动的移动体120的直线式编码器等。此外，在图8所示的方式中，旋转移动体120是在外周N极及S极交替地磁化而成的旋转磁铁。
如图9所示，磁传感器110具有基于伴随旋转移动体120的旋转移动的外部磁场的变化而输出传感器信号的第一磁传感器部111及第二磁传感器部112、基于从第一及第二磁传感器部111、112输出的传感器信号计算出旋转移动体120的旋转角度θ的演算部113。
演算部113包含将从第一及第二磁传感器部111、112输出的模拟信号(传感器信号)转换成数字信号的A/D(模拟-数字)转换部114和将对通过A/D转换部114进行了数字转换的数字信号进行运算处理，并计算出旋转角度θ的运算处理部115。
第一及第二磁传感器部111、112分别包含至少一个磁检测元件，也可以包含串联连接的一对磁检测元件。在该情况中，第一及第二磁传感器部111、112各自具有包含串联连接的一对磁检测元件的惠斯登电桥电路。
如图10所示，第一磁传感器部111具有的惠斯登电桥电路111a包含：电源端口V1、接地端口G1、两个输出端口El1、El2、串联连接的第一一对磁检测元件R11、R12、串联连接的第二一对磁检测元件Rl3、R14。磁检测元件Rl1、Rl3的各一端连接于电源端口V1。磁检测元件Rl1的另一端连接于磁检测元件R12的一端和输出端口E11。磁检测元件Rl3的另一端连接于磁检测元件R14的一端和输出端口E12。磁检测元件R12、Rl4的各另一端连接于接地端口G1。在电源端口V1施加规定的大小的电源电压，接地端口G1与大地连接。
如图11所示，第二磁传感器部112所具有的惠斯登电桥电路112a，具有与第一磁传感器部111的惠斯登电桥电路111a同样的构成，包含：电源端口V2、接地端口G2、两个输出端口E21、E22、串联连接的第一一对磁检测元件R21、R22、串联连接的第二一对磁检测元件R23、R24。磁检测元件R21、R23的各一端连接于电源端口V2。磁检测元件R21的另一端连接于磁检测元件R22的一端和输出端口E21。磁检测元件R23的另一端连接于磁检测元件R24的一端和输出端口E22。磁检测元件R22、R24的各另一端连接于接地端口G2。在电源端口V2施加规定大小的电源电压，并且接地端口G2与大地连接。
在本实施方式中，使用本实施方式的磁阻效应元件1(参照图1～4)，作为惠斯登电桥电路111a、112a所包含的所有磁检测元件R11～Rl4、R21～R24。
在图10及图11中，用填充箭头表示磁检测元件R11～Rl4、R21～R24的磁化固定层22的磁化方向。在第一磁传感器部111中，磁检测元件R11～R14的磁化固定层22的磁化方向与第一方向D1平行，磁检测元件Rl1、R14的磁化固定层22的磁化方向和磁检测元件R12、R13的磁化固定层22的磁化方向互相为反平行方向。另外，在第二磁传感器部112，磁检测元件R21～R24的磁化固定层22的磁化的方向与同第一方向正交的第二方向平行，磁检测元件R21、R24的磁化固定层22的磁化方向和磁检测元件R22、R23的磁化固定层22的磁化方向互相为反平行。在第一及第二磁传感器部111、112，输出端口E11、E12及输出端口E21、E22的电位差按照伴随旋转移动体120的旋转移动的磁场方向的变化而变化，作为表示磁场强度的信号的第一及第二传感器信号S1、S2被输出到演算部113。
微分检测器116将与输出端口E11、El2的电位差对应的信号作为第一传感器信号S1向A/D转换部114输出。微分检测器117将与输出端口E21、E22的电位差对应的信号作为第二传感器信号S2向A/D转换部114输出。
如图10及图11所示，第一磁传感器部111的磁检测元件R11～Rl4的磁化固定层22的磁化方向和第二磁传感器部112的磁检测元件R21～R24的磁化固定层22的磁化方向互相正交。该情况下，第一传感器信号S1的波形变成依赖于旋转角度θ的余弦(Cosine)波形，第二传感器信号S2的波形变成依赖于旋转角度θ的正弦(Sine)波形。在本实施方式中，第二传感器信号S2的相位相对于第一传感器信号S1的相位相差信号周期的1/4、即π/2(90°)。
A/D转换部114将从第一及第二磁传感器部111、112输出的第一及第二传感器信号(关于旋转角度θ的模拟信号)S1、S2转换成数字信号，并且该数字信号被输入到运算处理部115。
运算处理部115进行对于通过A/D转换部114从模拟信号转换而成的数字信号的运算处理，并计算出旋转移动体120的旋转角度θ。该运算处理部115例如由微型计算机等构成。
旋转移动体120的旋转角度θ可通过例如用下述式子表示的反正切计算来算出。
θ＝atan(S1/S2)
此外，在360°的范围内，上述式中旋转角度θ的解有相差180°的两个值。但是，通过第一传感器信号S1及第二传感器信号S2的正负的组合，能够判别旋转角度θ的真值是上述式中的两个解的哪一个。即，第一传感器信号S1为正的值时，旋转角度θ大于0°且小于180°。第一传感器信号S1为负的值时，旋转角度θ大于180°且小于360°。第二传感器信号S2为正的值时，旋转角度θ为0°以上且不足90°以及大于270°且360°以下的范围内。第二传感器信号S2为负的值时，旋转角度θ大于90°且小于270°。运算处理部115基于上述式子和第一传感器信号S1及第二传感器信号S2的正负组合的判定，计算出在360°范围内的旋转角度θ。
在具有上述构成的本实施方式的位置检测装置100中，外部磁场伴随旋转移动体120的旋转移动而变化时，第一及第二磁传感器部111、112的磁检测元件Rl1～Rl4、R21～R24的电阻值根据其外部磁场的变化而变化，按照第一磁传感器部111及第二磁传感器部112各自的输出端口E11、El2、E21、E22的电位差，从差分检测器116、117输出第一及第二传感器信号S1、S2。而且，从差分检测器116、117输出的第一传感器信号S1及第二传感器信号S2，通过A/D转换部114转换成数字信号。之后，通过运算处理部115计算出旋转移动体120的旋转角度θ。
在本实施方式的位置检测装置100中，由于第一及第二磁传感器部111、112的磁检测元件R11～Rl4、R21～R24(磁阻效应元件1)可以包含修正用TMR层叠体2b，因此能够伴随外部磁场的变化而显示出稳定的电阻值变化。因此，根据本实施方式的位置检测装置100，能够以高的精度检测旋转移动体120的旋转角度θ。
以上说明的实施方式是为了易于理解本发明而记载的实施方式，而不是为了限定本发明而记载的实施方式。因而，意思是，上述实施方式中公开的各要素也包含属于本发明的技术上的范围的所有设计变更或者同等设计。
在上述实施方式中，例举了相邻的上部引线电极32彼此直接连接的方式，但本发明不限定于这种方式。例如，如图12所示，也可以是相邻的上部引线电极32彼此经由电极连接用引线34相连接。另外，也可以是相邻的下部引线电极31彼此直接连接或经由电极连接用引线34相连接。
在上述实施方式中，例举了第一及第二磁传感器部111、112所包含的惠斯登电桥电路111a，112a是包含串联连接的第一一对磁检测元件R11、R12、R21、R22和串联连接的第二一对磁检测元件Rl3、Rl4、R23、R24的全桥式电路的方式，不过本发明不限定于这种方式。例如，该惠斯登电桥电路111a、112a也可以是包含串联连接的第一一对磁检测元件R11、Rl2、R21、R22的半桥式电路。

Claims (9)

1.一种磁阻效应元件，其特征在于，
具备：
排列成阵列状的多个磁阻效应层叠体；和
将所述多个磁阻效应层叠体电连接且串联连接的多个引线电极，
所述多个磁阻效应层叠体包含第一磁阻效应层叠体和在所述第一磁阻效应层叠体的串联方向上邻接的第二磁阻效应层叠体，
所述多个引线电极包含第一引线电极和第二引线电极，所述第一引线电极电连接于所述第一磁阻效应层叠体的层叠方向上的第一面，所述第二引线电极电连接于所述第二磁阻效应层叠体的层叠方向上的第一面并且与所述第一引线电极实质上位于同一平面上，
所述第一引线电极和所述第二引线电极以不使所述磁阻效应层叠体介于它们之间的方式电连接，
从所述磁阻效应层叠体的层叠方向观察时，所述多个磁阻效应层叠体所包含的至少一个磁阻效应层叠体，具有与其以外的磁阻效应层叠体不同的形状和/或尺寸。
2.根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其特征在于，
还具备直接连接所述多个引线电极中的至少两个引线电极的至少一个电极连接用引线，
所述第一引线电极和所述第二引线电极经由所述电极连接用引线而被连接。
3.根据权利要求1或2所述的磁阻效应元件，其特征在于，
在从所述磁阻效应层叠体的第一面侧观察的俯视图中，所述至少一个磁阻效应层叠体实质上具有椭圆形状，该磁阻效应层叠体以外的磁阻效应层叠体实质上具有圆形状。
4.根据权利要求1或2所述的磁阻效应元件，其特征在于，
在从所述磁阻效应层叠体的第一面侧观察的俯视图中，所述至少一个磁阻效应层叠体的尺寸为该磁阻效应层叠体以外的磁阻效应层叠体的尺寸的1.5倍以上。
5.根据权利要求1或2所述的磁阻效应元件，其特征在于，
所述磁阻效应层叠体是TMR层叠体。
6.一种位置检测装置，其特征在于，
具备：
基于伴随着移动体的移动的外部磁场的变化而输出传感器信号的磁传感器部；和
基于由所述磁传感器部输出的所述传感器信号，检测所述移动体的位置的位置检测部，
所述磁传感器部包含权利要求1或2所述的磁阻效应元件。
7.根据权利要求6所述的位置检测装置，其特征在于，
所述移动体是在规定的旋转轴周围进行旋转移动的旋转移动体，
所述位置检测部基于由所述磁传感器部输出的所述传感器信号，检测所述旋转移动体的旋转位置。
8.一种磁阻效应元件的制造方法，其特征在于，
包含：
形成多个下部引线电极的工序；
在分别设定于所述多个下部引线电极的多个磁阻效应层叠体形成区域中的一部分磁阻效应层叠体形成区域，形成磁阻效应层叠体的工序；
在至少两个所述磁阻效应层叠体的上表面分别形成测量用引线的工序；
经由所述测量用引线向所述磁阻效应层叠体施加电流，并测量伴随着外部磁场的变化的所述磁阻效应层叠体的电阻值变化的工序；
基于所述电阻值变化的测量结果，在所述多个磁阻效应层叠体形成区域中未形成有磁阻效应层叠体的区域，形成磁阻效应层叠体的工序；和
形成将所述磁阻效应层叠体串联连接的多个上部引线电极的工序。
9.如权利要求8所述的磁阻效应元件的制造方法，其特征在于，
进一步包含求出用于修正所测量的所述电阻值变化的修正用电阻值变化的工序，
基于所述修正用电阻值变化，在所述多个磁阻效应层叠体形成区域中未形成有磁阻效应层叠体的区域，形成磁阻效应层叠体。
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