JP2008151528A - 磁気センサーおよび磁気エンコーダー - Google Patents

Abstract

【課題】 電気抵抗率と電気抵抗の温度特性が同じ磁気抵抗効果膜と固定抵抗膜で形成し
た素子で磁気センサー素子を構成し、周囲温度変化に対しても安定した出力特性が得られ
る磁気センサーと磁気エンコーダーを提供する。
【解決手段】 感磁センサー素子と固定抵抗素子を同一の磁気抵抗効果膜で形成し、固定
抵抗素子を形成する下地の面粗さを５．０ｎｍ以上とするか固定抵抗素子を３５０℃以上
に加熱して、固定抵抗素子を形成する磁気抵抗効果膜の磁気抵抗効果発現を抑える。感磁
センサー素子と固定抵抗素子の電気抵抗率と電気抵抗の温度係数を合わせることができ、
周囲温度変化に対しても安定した出力特性が得られる磁気センサーと磁気エンコーダーが
実現できた。

【選択図】 図２

Description

本願発明は、外部磁界を検出する磁気センサーで、スピンバルブ巨大磁気抵抗効果膜も
しくは結合型巨大磁気抵抗効果人工格子膜と同じ膜構成で形成された感磁センサー素子と
、同じ電気抵抗で同じ電気抵抗の温度特性をもつ固定抵抗素子を備えた磁気センサーおよ
び磁気エンコーダーに関するものである。

工業計測の分野では、磁気媒体と非接触で位置や回転角等の物理的変量を検出するため
に、ホール素子のような低価格の感磁素子が多く使用されている。高感度で検出を行う必
要がある場合には、磁気媒体との相対速度が再生出力に依存しない異方性磁気抵抗効果膜
（以下、ＡＭＲ膜と言う）を有する磁気センサーが使用されている。しかしＡＭＲ膜を用
いた磁気センサーは、磁気抵抗変化率が３％程度と小さいため、得られる出力信号電圧が
小さい。そこで、磁気抵抗変化率が大きく、回路上では単純な２端子の抵抗として取り扱
えるという利点がある巨大磁気抵抗効果膜（以下、ＧＭＲ膜と言う）を備えた磁気センサ
ーが注目され、その実用化が検討されている。

ＧＭＲ膜は、非磁性層を介して隣り合う磁性層の磁化方向が互いに逆向きになっている
結合型巨大磁気抵抗効果人工格子膜（以下、結合型ＧＭＲ膜と言う）が知られている。結
合型ＧＭＲ膜は磁界変化に対する抵抗変化特性がＡＭＲ膜と同じであるため、容易にＡＭ
Ｒ膜からの置き換えが可能である。結合型ＧＭＲ膜は抵抗変化率が１０％以上と大きいの
で大出力を得ることができる。しかし、最大抵抗変化を起こす動作磁界強度が大きいため
、大型の動作磁界発生手段が必要となる。また、結合型ＧＭＲ膜の電気抵抗はＡＭＲ膜の
１／２〜１／３程度と小さいため、磁気センサーの低消費電力化が難しい。そのため、結
合型ＧＭＲ膜を用いた磁気センサーは用途制限を受けるという問題がある。

比較的弱い磁場強度領域で結合型ＧＭＲ膜と同程度の磁気抵抗変化率を示す膜として、
スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜（以下、ＳＶＧＭＲ膜と言う）がある。ＳＶＧＭＲ膜
はハードディスク記憶装置（ＨＤＤ）の磁気ヘッドに用いられている。ＳＶＧＭＲ膜は、
特許文献１に開示されているように、外部磁界の方向が変化しても磁化方向が変化しない
磁化固定層と非磁性導電層、外部磁界の変化に追従して磁化方向が変化する磁化自由層か
ら構成されている。ＳＶＧＭＲ膜を加工したセンサー素子（以下、ＳＶＧＭＲ素子と言う
）は、結合型ＧＭＲ膜を加工したセンサー素子に比べ電気抵抗が５〜６倍大きいので、磁
気センサーに用いた時低消費電力化が行ない易い。また、１〜１６０（Ａ／ｍ）［約０．
００６〜２０（Ｏｅ）］と比較的小さい磁場強度領域で動作すると言う特徴がある。

特許第３０４０７５０号 公報

図１６に、磁気センサーと磁気媒体を示す。回転する磁気媒体６１に所定の間隔（ギャ
ップ）を持って対向して磁気センサー６０を配している。磁気センサー６０は複数の磁気
センサー素子５１からなり、磁気センサー素子５１は、磁界により電気抵抗が変化する感
磁センサー素子２７と、磁界により電気抵抗がほとんど変化しない膜で形成した固定抵抗
素子２８が直列に接続されている。固定抵抗素子２８の他端は接地、感磁センサー素子２
７の他端は電源電圧Ｖｃｃに接続している。感磁センサー素子２７と固定抵抗素子２８の
接続点３１から中点電位を取り、この電圧が磁気センサー６０の出力電圧となる。固定抵
抗素子２８は磁界によって電気抵抗が変化しないので電気抵抗は略一定であり、感磁セン
サー素子２７の比較抵抗として働く。感磁センサー素子２７が磁気媒体６１の漏洩磁界を
検知すると、電気抵抗が変化して中点電位が変化する。この中点電位の変化を磁気媒体６
１と磁気センサー６０の相対位置信号として検出する。

２個の磁気センサー素子５１を用いてブリッジを組むこともできる。図１７に、ブリッ
ジを組んだ磁気センサー素子５２を示す。磁気センサー素子５１を逆方向で並列接続した
形である。この様にブリッジを組むことで、磁界により電気抵抗が変化する感磁センサー
素子２７ａと２７ｂで、より電気抵抗の変化量を増幅する効果が得られる。接続点３４ａ
と３４ｂ間で、図１６の接続点３１の約２倍の出力電圧が得られる。

しかし、磁気抵抗膜と銅（Ｃｕ）などの金属導体からなる固定抵抗膜を用いて、磁気セ
ンサー素子５１を形成した場合、膜の電気抵抗の温度特性の違いから、磁気センサーが高
温もしくは低温にさらされる周囲環境で使用されると、磁気センサー素子の中点電位が変
化して精度良く変位を検出できなくなる。磁気センサーを車載用センサーとして使用する
場合、１５０℃以上の耐熱性が要求されるが、例えばＣｕの温度係数が４．３×１０^−３
（ｄｅｇ．^−１）であるのに対して、ＳＶＧＭＲ膜の温度係数は１．０〜１．３×１０^−
３（ｄｅｇ．^−１）と等しくないため、周囲温度の変化によりブリッジ回路の中点電位が
変化することになる。他の導体に用いられる金属のアルミニウムや金、銀の温度係数も４
．０〜４．２×１０^−３（ｄｅｇ．^−１）であり、ＳＶＧＭＲ素子の温度係数との差が大
きい。

ＳＶＧＭＲ膜の電気抵抗の温度係数と近い金属は合金系から選ぶことができる。例えば
、アルミニウムとマンガンを含んだニッケル合金のアルメル、銅と亜鉛の合金の黄銅、白
金とロジウムの合金があり、これらの温度係数は１．２〜１．４×１０^−３（ｄｅｇ．^−
１）とＳＶＧＭＲ膜と非常に近いが、同じ値ではない。また、ＳＶＧＭＲ膜とシート抵抗
値が異なるため、素子の形状や厚みを変えて電気抵抗値を合わせることが非常に難しい。
また、固定抵抗膜を得るために余分な製膜装置やスパッターターゲット材が必要となる。

本願発明の目的は、感磁センサー素子と電気抵抗率と電気抵抗の温度特性が同じ磁気抵
抗効果膜で固定抵抗素子を形成し、周囲温度変化に対しても安定した出力特性が得られる
磁気センサーおよび磁気エンコーダーを提供することである。

本願発明の磁気センサーは、外部磁界を検出する磁気センサーであって、外部磁界に反
応して電気抵抗が変化するＧＭＲ膜で形成した感磁センサー素子と、感磁センサー素子と
同一の膜材料で同一の膜積層順、同一の積層膜厚の構成で、外部磁界でほとんど抵抗変化
しない固定抵抗素子を有することが好ましい。

感磁センサー素子と固定抵抗素子は、同一の膜材料で同一の膜積層順、同一の積層膜厚
の構成である。膜は良好な磁気抵抗効果が得られる構成であることが重要である。膜厚の
ばらつきは良好な磁気抵抗効果が得られる範囲内とすることで、磁気抵抗変化率だけでな
く電気抵抗率、電気抵抗の温度係数のばらつきを低減することが出来る。積層膜厚は、Ｇ
ＭＲ膜を構成する各層の厚みと積層された全体の膜厚を言う。以降、各層の厚みと全体の
厚みを単に膜厚と称することもある。

外部磁界で電気抵抗が変化する感磁センサー素子と同じ膜構成であるにも係わらず、固
定抵抗素子は外部磁界でほとんど抵抗変化しないのが本願発明の特徴である。固定抵抗素
子部のＧＭＲ膜に磁気抵抗効果を発現させない様にすることで、固定抵抗素子と感磁セン
サー素子を同じ電気抵抗率と同じ電気抵抗の温度係数とすることができる。固定抵抗素子
部のＧＭＲ膜に磁気抵抗効果を発現させない方法は、後項で詳細に説明するが、固定抵抗
膜の下地の面粗さを粗くする方法とＧＭＲ膜を加熱処理する方法を取ることができる。固
定抵抗素子の磁気抵抗はほとんど変化しないと記載しているが、その磁気抵抗変化率dR
／Ｒは０．２％以下を言う。測定器の測定限界値０．２％より低い値であるので、磁気抵
抗変化率は略ゼロと言えるレベルである。

ＧＭＲ膜に磁気抵抗効果を発現させない方法により、固定抵抗素子と感磁センサー素子
を同じ電気抵抗値とするには素子寸法を変える必要がある。固定抵抗膜の下地の面粗さを
粗くする方法では、機械的に素子寸法を同じとすると電気抵抗が２〜２０％大きくなって
しまう。これは、面粗さや面のうねりに倣ってＧＭＲ膜が製膜されるため、実質的な素子
寸法が長くなってしまうためである。そのため、素子の断面積を大きくするか素子の長さ
を短くして電気抵抗を合わせることが必要である。ＧＭＲ膜を熱処理する方法では、感磁
センサー素子と固定抵抗素子は同じ面粗さの下地上に形成するので、実質的な素子寸法が
変わることはないため、固定抵抗素子と感磁センサー素子は同じ断面積と同じ長さに、パ
ターニングすることができる。

固定抵抗素子と感磁センサー素子を繋ぐ配線部や、感磁センサー素子を九十九折状に配
置した場合の感磁センサー素子間を繋ぐ配線部も、固定抵抗素子と同様にＧＭＲ膜に磁気
抵抗効果発現を起こさせないことが好ましい。これらの配線部は非磁性金属で形成するの
が好ましいが、配線を形成するのに多くの工数が必要である。配線部に磁気抵抗効果発現
を起こさないＧＭＲ膜を用いることで、製造工数の低減が図れる。

本願発明の磁気センサーのＧＭＲ膜は、結合型ＧＭＲ膜もしくはＳＶＧＭＲ膜であるこ
とが好ましい。

結合型ＧＭＲ膜は、ウェファー上に形成された単層または複数層からなる下地層と非磁
性導電層、非磁性導電層を介して隣り合う少なくとも２層の強磁性層、最上位に形成され
る保護層から構成する。

ＳＶＧＭＲ膜は、ウェファー上に形成された単層または複数層からなる下地層と非磁性
導電層、非磁性導電層を挟む磁化固定層および磁化自由層、磁化固定層の隣に形成される
反強磁性層からなる多層部、最上位に形成される保護膜から構成される。多層部で磁化固
定層および／または磁化自由層は、単層または複数層からなることが好ましい。

ＳＶＧＭＲ膜は、ボトムタイプやトップタイプ、積層フェリ固定層タイプ、積層フェリ
自由層タイプ、デュアルタイプ、スペキュラータイプ、スピンフィルタータイプのいずれ
の構造でも良い。また、反強磁性層のないセルフピンタイプ、保磁力差タイプのＳＶＧＭ
Ｒ膜でも良いものである。また、いずれかの積層界面で界面の平坦化を目的として、プラ
ズマ処理を施すことができる。

本願発明の磁気センサーは、感磁センサー素子の下地面粗さＲａ１は０．５ｎｍ以下で
、固定抵抗素子の下地面粗さＲａ２は５．０ｎｍ以上であることが好ましい。

ＧＭＲ膜に良好な磁気抵抗効果を発現させるに必要な下地の面粗さＲａは０．５ｎｍ以
下である。下地の面粗さＲａは、レーザーを使った非接触型表面粗さ計や原子間力顕微鏡
（ＡＦＭ）等の測定器を用いて測定することができ、ＪＩＳＢ０６０１で規定される中心
線平均粗さで求める。固定抵抗素子や配線部の下地の面粗さを５．０ｎｍ以上とすること
で、ＧＭＲ膜の磁気抵抗効果発現を抑えることができる。ＳＶＧＭＲ膜の場合、下地の表
面粗さが０．３ｎｍ＜Ｒａ＜０．７ｎｍ程度のとき、磁化自由層と非磁性導電層、および
非磁性導電層と磁化固定層の界面粗さも大きくなり、オレンジピールカップリングが増大
し、非磁性導電層を介しての磁化固定層と磁化自由層の強磁性的結合（Ｈｉｎｔ）が大き
くなる。ＨｉｎｔはＭＲ曲線のゼロ磁界からのシフト量として現れるため、例えば、感磁
センサー素子の動作磁界範囲よりもＨｉｎｔが大きい場合、感磁センサー素子の抵抗は磁
界によって変化するが、表面粗さの大きい下地上に成膜した固定抵抗素子の抵抗は変化し
ないことになる。下地の表面粗さが５．０ｎｍ以上のときは、ＧＭＲ膜の積層された各々
の膜厚が１ｎｍから数ｎｍ厚と非常に薄いため、製膜源（ターゲット）の平行部と斜面部
で同じ厚みの膜にならないため磁気抵抗変化率に差が現れ、磁気抵抗効果が発現しなくな
ると考えられる。

結合型ＧＭＲ膜の場合は、下地の表面粗さが増大するに従い非磁性導電層と強磁性層と
の界面粗さが大きくなり、非磁性導電層を介して強磁性層が反強磁性的に結合する領域が
減少して抵抗変化を示さなくなる。面粗さ大きくすることで、磁気抵抗効果発現条件の一
つを満たさなくしたものと考えられる。

感磁センサー素子を形成する部位の下地の面粗さＲａ１より、固定抵抗素子や配線部の
下地の面粗さＲａ２を５．０ｎｍ以上と粗くすることで、同じＧＭＲ膜を製膜しても、感
磁センサー素子部は磁気抵抗効果が発現し、固定抵抗素子や配線部は磁気抵抗効果が発現
しない。この様に、固定抵抗素子部に感磁センサー素子部と同じ材質で同じ厚み、同じ膜
積層順構成のＧＭＲ膜を用いるため、固定抵抗素子部と感磁センサー素子部は同じ電気抵
抗率で同じ電気抵抗の温度係数とすることができる。これにより、使用環境温度の変化が
あっても、温度による磁気センサー素子の中点電位の変化をなくすことができる。

前述した面粗さと同程度の凹凸量（山の頂点と谷底間の間隔）を有しているウェファー
でも、凹凸のピッチが大きいと磁気抵抗効果の発現を抑えることはできない。つまり、大
きな周期のうねりを持った面では凹凸量が大きくても磁気抵抗効果の発現を抑えられない
ものである。大きな周期のうねりを持つ面では、製膜源（ターゲット）の平行部と斜面部
でも略同じ厚みの膜になってしまうためと考えられる。凹凸のピッチは０．５μｍ以下が
好ましいものである。うねりが大きいとマクロ的な寸法（パターニングした素子寸法）が
同じでも、ミクロ的にはうねりに沿って膜が形成されるため、素子の長さが変化すること
になり、固定抵抗素子２８の電気抵抗が大きくなる。しかし、本発明の磁気センサーにお
いては、感磁センサー素子と固定抵抗素子の材質が同じで温度係数が等しいため、固定抵
抗素子の幅を広くするか長さを短くする等の調整をすることにより、感磁センサー素子と
固定抵抗素子の電気抵抗値を容易に合わせることができる。

磁気センサー素子を形成するウェファーには、非磁性で絶縁性のガラスやセラミックを
用いることができる。シリコン基板を用いる場合は、シリコン基板面に絶縁性の酸化アル
ミニウム（アルミナ）や酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等を製膜することがよい。

良好な磁気抵抗効果が発現する面粗さＲａ１を有するウェファーを、フォトリソ技術を
用い固定抵抗素子や配線部を形成する部位のみを、エッチングで面粗さＲａ２と大きくす
る。面粗さの大きな部位Ｒａ２と小さな部位Ｒａ１を有するウェファーに、ＧＭＲ膜を形
成した後、感磁センサー部と固定抵抗部、配線部等のパターニングを行う。ウェファーの
Ｒａ２加工のエッチングは、ドライエッチングとウェットエッチングの何れも使用でき、
ウェファーの材質で選択することもできる。また、サンドブラスト処理の様な機械的な加
工方法を用いることもできる。

シリコンウェファーを用いる場合は、シリコンの結晶方向による異方性エッチング効果
を用い、凹凸を形成することもできる。凹凸を形成する部分に、一辺０．１μｍから０．
５μｍ程度の方形孔のフォトレジストパターンを形成し、水酸化カリウム溶液等を用いて
ウェットエッチングを行うと、逆ピラミッド型のエッチピットが得られる。フォトレジス
トパターンを除去した後、酸化シリコンやアルミナ等の絶縁膜を１００ｎｍ程度形成する
ことで、固定抵抗素子や配線部を形成する部位の面粗さＲａ２が粗いシリコンウェファー
を得ることができる。

ウェファーに多結晶のセラミック、例ばアルミナを用いた場合、アルミナの部分的な組
成の変化や結晶面の違いにより、良好な磁気抵抗効果が発現するＲａ１まで研磨すること
は難しい。例え研磨ができたとしても非常に高価なウェファーとなってしまい、工業的に
使用することが難しい。ウェファーの面粗さは磁気抵抗効果が発現しないＲａ２とし、感
磁センサー素子を形成する部位に、アルミナや酸化シリコンの膜を３００ｎｍ程度形成し
、感磁センサー素子に磁気抵抗効果を発現させる面粗さＲａ１とする。アルミナや酸化シ
リコンの膜の端部は直角ではなく斜面とすると、連続したＧＭＲ膜が形成し易いので好ま
しい。

本願発明の磁気センサーは、ＧＭＲ膜をスポット加熱して固定抵抗素子を形成すること
が好ましい。

固定抵抗素子や配線部のＧＭＲ膜の磁気抵抗効果発現を抑えるのに、加熱する方法を用
いることもできる。固定抵抗素子や配線部のＧＭＲ膜を、スポット的に３５０℃以上に加
熱して磁気抵抗効果の発現を抑える。加熱熔融して合金を製造するのではなく、積層膜間
の交換結合やピン止め磁界を弱めたり無くしたりするもので、熔融する温度まで上げる必
要はない。

スポット加熱を行う方法として、赤外線ビーム照射やレーザー照射、高周波加熱、交流
スポット加熱がある。加熱範囲の制御の容易さや昇温速度の速さ等から、レーザーを用い
ることが好ましい。レーザーを用い加熱範囲を制御することで、感磁センサー素子と固定
抵抗素子、感磁センサー素子と配線部の境界をはっきりさせ、感磁センサー素子への熱の
影響を最小限にすることができる。

ＧＭＲ膜をスポット的に加熱処理を行う場合、空気中で酸化するような高い温度まで上
げると、電気抵抗率や電気抵抗の温度係数が変化してしまい使用できなくなる。酸化を防
ぐには不活性ガス中か真空中で加熱処理を行えば良いが、装置が大掛かりになる事と作業
性が悪くなるので好ましくない。また、加熱温度が高くなると熱が感磁センサー素子部ま
で伝わり、磁気抵抗効果の性能を低下させる恐れがある。そのため、磁気抵抗効果が発現
しなくなる温度より、数１０℃から１００℃程度高い温度で熱処理することが好ましい。

本願発明の磁気センサーの製造は、ウェファーに感磁センサー素子と固定抵抗素子の形
成位置で面粗さＲａの異なる部位を形成する工程、ＧＭＲ膜を形成する工程、ＧＭＲ膜を
感磁センサー素子と固定抵抗素子、配線部の形状にパターニングする工程、ウェファーを
個片化し磁気センサーを形成する工程を有することが好ましい。

本願発明の磁気センサーの製造は、ウェファーにＧＭＲ膜を形成する工程、ＧＭＲ膜を
感磁センサー素子と固定抵抗素子、配線部の形状にパターニングする工程、固定抵抗素子
と配線部をスポット加熱する工程、ウェファーを個片化し磁気センサーを形成する工程を
有することが好ましい。

本願発明の磁気エンコーダーは、磁気媒体から発生する磁界を磁気センサーで検出する
磁気エンコーダーであって、本願発明の外部磁界に反応して電気抵抗が変化するＧＭＲ膜
で形成した感磁センサー素子と、感磁センサー素子と同一の膜材料と膜厚、膜積層順構成
で、外部磁界でほとんど抵抗変化しない固定抵抗素子で、ブリッジ回路を形成した磁気セ
ンサーを用いることが好ましい。

感磁センサー素子と電気抵抗率と電気抵抗の温度特性が同じＧＭＲ膜で固定抵抗素子を
形成することで、周囲温度変化に対しても安定した出力特性が得られる磁気センサーと磁
気エンコーダーが実現できた。

以下本発明を図面を参照しながら実施例に基づいて詳細に説明する。説明を判り易くす
るため、同一の部品、部位には同じ符号を用いている。

図１に、反強磁性層下置積層フェリ固定層タイプ（ボトム積層フェリ固定層タイプ）の
ＳＶＧＭＲ膜の構成を示す。図１ａ）に膜構成図、図１ｂ）に実施した膜材質を示す。ガ
ラスウェファー１１上に下地層１２、反強磁性層１３、磁化固定層１４、非磁性導電層１
５、磁化自由層１６、保護層１７の順でスパッター成膜したボトム積層フェリ固定層タイ
プのＳＶＧＭＲ膜１０１である。外部磁界により磁化自由層１６の磁化が回転し、磁化固
定層１４の磁化方向と成す相対角度によって電気抵抗が変化する。電気絶縁性有するガラ
スウェファー１１側からＮｉＦｅＣｒ（４ｎｍ）／ＭｎＰｔ（１２ｎｍ）／ＣｏＦｅ（１
．８ｎｍ）−Ｒｕ（０．９ｎｍ）−ＣｏＦｅ（２．０ｎｍ）／Ｃｕ（２ｎｍ）／ＣｏＦｅ
（１ｎｍ）−ＮｉＦｅ（３ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）の順にスパッター膜を積層した。Ｎｉ
ＦｅＣｒが下地層１２、ＭｎＰｔが反強磁性層１３、Ｒｕとこれを挟むＣｏＦｅが磁化固
定層１４、Ｃｕが非磁性導電層１５、保護層側のＣｏＦｅとＮｉＦｅが磁化自由層１６、
Ｔａが保護層１７に対応している。

固定抵抗素子と配線部の磁気抵抗効果が発現しない下地の面粗さ（固定抵抗素子と配線
部を形成する部位のウェファー１１の面粗さ）Ｒａ２を求めるため、一枚のガラスウェフ
ァーに、Ｒａを０．３ｎｍから１０ｎｍまで変化させた部位を形成した。ガラスウェファ
ーにＲａの異なる部位を形成し、ＳＶＧＭＲ膜を形成することで、ＳＶＧＭＲ膜のロット
間での影響を無くした。イオンミリング時間を変えることでＲａを変化させた。磁気抵抗
変化率を精度良く測るため、１０ｍｍｘ１０ｍｍの大きさの試験パターンを用いた。

図２に、下地面粗さＲａと磁気抵抗変化率の関係を示す。図中の面粗さ０．３ｎｍ〜０
．５ｎｍはイオンミリングを行なわない場所の面粗さで、感磁センサー素子の下地の面粗
さＲａ１である。Ｒａ１での磁気抵抗変化率（dR／Ｒ）は１３．１（％）である。Ｒａ
が大きくなるに従い磁気抵抗変化率は低下して、Ｒａ４．６ｎｍで磁気抵抗変化率は略ゼ
ロとなり、磁気抵抗効果が発現しなくなった。ＧＭＲ膜の製膜ロットを増やして測定し、
ばらつき分を考慮してもＲａを５．０ｎｍ以上とすることで、磁気抵抗効果の発現を抑え
ることができることが確認できた。

感磁センサー素子形成部の下地の面粗さＲａ１を０．３ｎｍ、固定抵抗素子と配線部の
下地の面粗さＲａ２を５．０ｎｍとした磁気センサー素子の製造工程について、図３を参
照して説明する。形成した磁気センサー素子５２を図３ｇ）に示し、図３ｇ）のｐ−ｐ’
断面を用いて製造工程を説明する。図３ｇ）の磁気センサー素子５２は、図１７のブリッ
ジタイプを素子形状で表したものである。ガラスウェファー１１の表面粗さＲａ１面の、
感磁センサー素子形成部にフォトレジスト２０を形成する［図３ａ］］。イオンミリング
装置でガラスウェファー１１をドライエッチングする［図３ｂ］］。イオンエッチング装
置から取り出して、フォトレジスト２０を有機溶剤で除去し、感磁センサー素子形成部の
下地の面粗さがＲａ１で、固定抵抗素子と配線部を形成する部分の下地の面粗さがＲａ２
となったガラスウェファーを得た［図３ｃ］］。判り易くするためＲａ２部は太線を追加
して表示している。ＳＶＧＭＲ膜１０１をスパッターで形成［図３ｄ］］。ＳＶＧＭＲ膜
１０１上に感磁センサー素子と固定抵抗素子、配線部のパターンを得るためフォトレジス
ト２０を塗布し、露光、現像を行った後、イオンミリングでＳＶＧＭＲ膜１０１をパター
ニングした［図３ｅ］］。フォトレジスト２０を有機溶剤で除去し、磁気センサー素子５
２を得た［図３ｆ］と図３ｇ］］。

磁気センサー素子５２は、感磁センサー素子２７と固定抵抗素子２８の形状は同じで、
素子幅ｗ＝８μｍ、素子長さＬ＝６０μｍとした。配線部２５の幅は場所によって異なる
が、概ね素子幅の半分とした。感磁センサー素子２７と固定抵抗素子２８の電気抵抗は、
１３８０（Ω）で同じ値であった。Ｒａ２を形成するのにイオンエッチングを使用したの
で、うねりの凹凸のピッチは１０〜３０μｍであった。うねりによる固定抵抗素子部と感
磁センサー素子部の電気抵抗値の差は０．１％以下と無視できる値であったので、固定抵
抗素子と感磁センサー素子部のマクロ的な寸法は同じとした。

図４に、反強磁性層上置積層フェリ固定層タイプ（トップ積層フェリ固定層タイプ）の
ＳＶＧＭＲ膜の構成を示す。実施例１の反強磁性層下置積層フェリ固定層タイプ（ボトム
積層フェリ固定層タイプ）ＳＶＧＭＲ膜の積層順を略逆にした構造である。図４に示す様
に、ガラスウェファー１１側から下地層１２、磁化自由層１６、非磁性導電層１５、磁化
固定層１４、反強磁性層１３、保護層１７の順でスパッター成膜したトップ積層フェリ固
定層タイプのＳＶＧＭＲ膜１０２である。材料と膜厚は、基板１１側からＮｉＦｅＣｒ（
４ｎｍ）／ＮｉＦｅ（３ｎｍ）−ＣｏＦｅ（１ｎｍ）／Ｃｕ（２ｎｍ）／ＣｏＦｅ（２ｎ
ｍ）−Ｒｕ（０．９ｎｍ）−ＣｏＦｅ（１．８ｎｍ）／ＭｎＰｔ（１２ｎｍ）／Ｔａ（３
ｎｍ）の順にスパッター膜を積層した。

ＧＭＲ膜の磁気抵抗効果発現を抑えるのにレーザーを用いてスポット加熱を行った。加
熱温度と磁気抵抗変化率の関係を精度良く測るため、１０ｍｍｘ１０ｍｍの大きさの試験
パターンを用いた。また、ガラスウェファー上のＳＶＧＭＲ膜で、多数の試験パターンを
形成して試験パターン毎に過熱温度を変えることで、ＳＶＧＭＲ膜のロット間の影響を除
いた。用いたレーザーはＹＡＧレーザーで、レーザービーム径は１０μｍである。試験パ
ターン全域にレーザーを一定の速度でスキャンし、ＳＶＧＭＲ膜を加熱した。加熱温度は
、レーザー出力と照射時間を変えることで制御し、過熱温度を１８０℃から４５０℃まで
変化させた試料を作製し、磁気抵抗変化率dR／Ｒ（％）を測定した。また、シート抵抗
Ｒｓ（Ω／□）も測定した。レーザービームで加熱された箇所の温度を直接測ることは非
常に難しいため、次の方法を用いて温度を求めた。ガラスウェファーの一部を切断して、
個別の試験パターンが形成されたチップを作製し、チップを大気炉に１０秒程度入れて加
熱処理を行い、磁気抵抗変化率とシート抵抗を測定した。炉の温度と磁気抵抗変化率とシ
ート抵抗の関係を予め求めておき、レーザー照射加熱した試験パターンの磁気抵抗変化率
とシート抵抗から、レーザー加熱温度を求めた。膜が非常に薄いので１０秒程度炉に入れ
るだけで、膜の温度は炉の温度となることは確認している。

図５に、レーザー加熱温度と磁気抵抗変化率、シート抵抗の関係を示す。レーザー加熱
温度が２７０℃以下では磁気抵抗変化率は変わらないが、それ以上の温度になると磁気抵
抗変化率は低下し、３２０℃で磁気抵抗変化率は略ゼロとなり、磁気抵抗効果が発現しな
くなった。４００℃以下ではシート抵抗Ｒｓの変化は無いが、４００℃以上になるとシー
ト抵抗Ｒｓは大きくなり始め、４５０℃で急激に大きくなった。これは、磁気抵抗効果膜
が酸化したためと考えられる。磁気抵抗変化率とシート抵抗から、レーザー加熱温度の下
限は３２０℃、上限は４００℃である。作業ばらつき等を考慮し、レーザー照射による加
熱温度は３５０以上４００以下が好ましい範囲であることが確認できた。

磁気センサー素子の製造工程について、図６を参照して説明する。形成した磁気センサ
ー素子５２を図６ｆ）に示し、図６ｆ）のｐ−ｐ’断面を用いて製造工程を説明する。ガ
ラスウェファー１１の０．４ｎｍの表面粗さＲａ１面にＳＶＧＭＲ膜１０２を形成した［
図６ａ）］。ＳＶＧＭＲ膜１０２上に感磁センサー素子と固定抵抗素子、配線部のパター
ンを得るためフォトレジスト２０を塗布し、露光、現像を行った後、イオンミリングでＳ
ＶＧＭＲ膜１０２をパターニングし、感磁センサー素子２７と固定抵抗素子２８’、配線
部２５’を得た［図３ｂ］と図３ｃ］］。この工程で形成された固定抵抗素子と配線部は
、磁気抵抗効果を発現するので、固定抵抗素子２８’、配線部２５’と符号に’を付けて
区別している。固定抵抗素子と配線部に大気中でレーザー照射し３８０℃まで加熱した。
レーザーは予めプログラムされた通りにスキャニングさせた［図６ｄ］］。レーザー照射
した固定抵抗素子と配線部のＳＶＧＭＲ膜１０２は磁気抵抗効果を発現せず、感磁センサ
ー素子は磁気抵抗効果を発現する磁気センサー素子５２を得た［図６ｅ］と図６ｆ］］。
本実施例では、ＳＶＧＭＲ膜１０２を各素子にパターニングしてから、レーザー照射した
が、工程を逆にして所定の部位にレーザー照射した後、各素子形状にパターニング行うこ
ともできる。レーザー照射により電気抵抗率は変化しないので、感磁センサー素子と固定
抵抗素子の素子寸法は同じとしている。

図７に、反強磁性層下置タイプＳＶＧＭＲ膜（ボトムタイプＳＶＧＭＲ膜）の構成を示
す。ガラスウェファー１１側からＮｉＦｅＣｒ（４ｎｍ）／ＭｎＰｔ（１２ｎｍ）／Ｃｏ
Ｆｅ（２．５ｎｍ）／Ｃｕ（２ｎｍ）／ＣｏＦｅ（１ｎｍ）−ＮｉＦｅ（３ｎｍ）／Ｔａ
（３ｎｍ）の順でスパッター成膜した反強磁性層下置タイプＳＶＧＭＲ膜１０３である。
ＮｉＦｅＣｒが下地層１２、ＭｎＰｔが反強磁性層１３、下地層側のＣｏＦｅが磁化固定
層１４、Ｃｕが非磁性導電層１５、保護層側のＣｏＦｅとＮｉＦｅが磁化自由層１６、Ｔ
ａが保護層１７にそれぞれ対応する。

表面粗さＲａ０．３ｎｍのガラスウェファー１１の、固定抵抗素子と配線部が形成され
る部位を、イオンミリングで面を粗してＲａ５．０ｎｍとした。ガラスウェファー１１に
図７に示す反強磁性層下置タイプＳＶＧＭＲ膜１０３を形成し、フォトリソ技術とイオン
ミリングを用いて磁気センサー素子を形成した。磁気センサー素子の製造工程は実施例１
と同じとした。

図８に、反強磁性層上置タイプＳＶＧＭＲ膜（トップタイプＳＶＧＭＲ膜）の膜構成を
示す。アルミナウェファー１１側からＮｉＦｅＣｒ（４ｎｍ）／ＮｉＦｅ（３ｎｍ）−Ｃ
ｏＦｅ（１ｎｍ）／Ｃｕ（２ｎｍ）／ＣｏＦｅ（２．５ｎｍ）／ＭｎＰｔ（１２ｎｍ）／
Ｔａ（３ｎｍ）の順でスパッター成膜した反強磁性層上置タイプＳＶＧＭＲ膜１０４であ
る。ＮｉＦｅＣｒが下地層１２、下地層に接するＮｉＦｅとこの上に成膜されるＣｏＦｅ
が磁化自由層１６、Ｃｕが非磁性導電層１５、保護層側のＣｏＦｅが磁化固定層１６、Ｍ
ｎＰｔが反強磁性層１３、Ｔａが保護層１７にそれぞれ対応する。

アルミナウェファーを鏡面研磨してＲａ５．５ｎｍの表面粗さを得た。Ｒａ５．５ｎｍ
の面にＳＶＧＭＲ膜を製膜しても磁気抵抗効果は発現しないため、感磁センサー素子を形
成する部位に、スパッターで３００ｎｍ厚のアルミナ膜を形成し表面を平滑化した。アル
ミナ膜面の面粗さＲａは０．４ｎｍとなり、ＳＶＧＭＲ膜を製膜すると磁気抵抗効果が発
現させることができた。

磁気センサー素子の製造工程について、図９を参照して説明する。形成した磁気センサ
ー素子５２を図９ｇ）に示し、図９ｇ）のｐ−ｐ’断面を用いて製造工程を説明する。ア
ルミナウェファー１１の表面粗さＲａ２面にステンシル形状（きのこ状）のフォトレジス
ト２１を形成した［図９ａ］］。フォトレジスト２１の開口部は感磁センサー素子が形成
される場所である。アルミナ膜４３を３００ｎｍ製膜した［図９ｂ］］。ステンシル形状
フォトレジスト２１のきのこの傘部分で、膜の附着が妨げられきのこの茎の根元にかけて
、アルミナ膜は傾斜した形状とすることができる。片側の傘の張り出し部分のフォトレジ
スト長さは１．２μｍとした。フォトレジスト２１を有機溶剤で除去し、感磁センサー素
子形成部がアルミナ膜４３で面粗さＲａ１が０．４ｎｍのウェファーを得た［図９ｃ］］
。ＳＶＧＭＲ膜１０４を形成［図９ｄ］］。フォトレジスト２０を塗布し各素子形状にパ
ターニングした後、イオンミリングでＳＶＧＭＲ膜１０４をパターニングした［図９ｅ］
。フォトレジスト２０を有機溶剤で除去し、磁気センサー素子５２を得た［図９ｆ］と図
９ｇ）］。アルミナ膜の端部を緩やかな傾斜面とすることで、感磁センサー素子と配線部
もしくは固定抵抗素子との接続がスムーズになり、接続部での断線や電気抵抗の増加等を
防ぐことができた。

図１０に、ボトム積層フェリ固定層および積層フェリ自由層タイプのＳＶＧＭＲ膜の膜
構成を示す。ウェファー１１側からＮｉＦｅＣｒ（４ｎｍ）／ＭｎＰｔ（１２ｎｍ）／Ｃ
ｏＦｅ（１．８ｎｍ）−Ｒｕ（０．９ｎｍ）−ＣｏＦｅ（２ｎｍ）／Ｃｕ（２ｎｍ）／Ｃ
ｏＦｅ（１ｎｍ）−ＮｉＦｅ（２ｎｍ）−Ｒｕ（０．９ｎｍ）−ＮｉＦｅ（２ｎｍ）／Ｔ
ａ（３ｎｍ）の順にスパッター膜を積層したボトム積層フェリ固定層および積層フェリ自
由層タイプのＳＶＧＭＲ膜１０５である。ＮｉＦｅＣｒが下地層１２、ＭｎＰｔが反強磁
性層１３、下地層側のＲｕとこれを挟むＣｏＦｅが磁化固定層１４、Ｃｕが非磁性導電層
１５、保護層側のＣｏＦｅおよびこの上に成膜されるＲｕとこれを挟むＮｉＦｅが磁化自
由層１６、Ｔａが保護層１７にそれぞれ対応する。

磁気センサー素子の製造工程について、図１１を参照して説明する。形成した磁気セン
サー素子５２を図１１ｉ）に示し、図１１ｉ）のｐ−ｐ’断面を用いて製造工程を説明す
る。シリコウェファー１１の磁気センサー素子形成面は結晶面（１００）とした［図１１
ａ）］。シリコンウェファー１１にフォトレジスト２０を塗布し、固定抵抗素子と配線部
を形成する部位に多数の０．２μｍ□の孔の開いたフォトレジスト２２を形成した［図１
１ｂ）］。エッチング液４１にシリコンウェファー１１を浸漬し、ウェットエッチングを
行った［図１１ｃ］］。エッチング液には水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液を用いた。フォ
トレジスト２０，２２を有機溶剤で除去し、固定抵抗素子と配線部を形成する部位には、
一辺ｗが０．２μｍの逆ピラミッド型のエッチピット４２が形成され、感磁センサー素子
形成部はエッチングされていないシリコン面を持つ、シリコンウェファーを得た［図１１
ｄ］。電気的絶縁とエッチピットの角部を滑らかにするため、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）
４６を３００ｎｍ厚で形成した［図１１ｅ］］。酸化シリコン膜面の面粗さがＲａ１とＲ
ａ２になる。本実施例では、感磁センサー素子の下地の面の粗さＲａ１は０．３ｎｍ、固
定抵抗素子と配線部の下地の面粗さＲａ２は８ｎｍである。面粗さＲａ２が８ｎｍの面で
は形成されたＳＶＧＭＲ膜１０５は、磁気抵抗効果を発現できない。酸化シリコン膜の上
に、スパッターでＳＶＧＭＲ膜１０５を製膜した［図１１ｆ］］。ＳＶＧＭＲ膜１０５上
に、フォトレジスト２０を塗布し各素子形状にパターニングした後、イオンミリングでＳ
ＶＧＭＲ膜１０５をパターニングした［図１１ｇ］］。フォトレジスト２０を有機溶剤で
除去し、磁気センサー素子５２を得た［図１１ｈ）と図１１ｉ）］。

図１２に、デュアルタイプＳＶＧＭＲ膜の膜構成を示す。ウェファー１１側からＮｉＦ
ｅＣｒ（４ｎｍ）／ＭｎＰｔ（１２ｎｍ）／ＣｏＦｅ（１．８ｎｍ）−Ｒｕ（０．９ｎｍ
）−ＣｏＦｅ（２ｎｍ）／Ｃｕ（２ｎｍ）／ＣｏＦｅ（０．５ｎｍ）−ＮｉＦｅ（３ｎｍ
）−ＣｏＦｅ（０．５ｎｍ）／Ｃｕ（２ｎｍ）／ＣｏＦｅ（２ｎｍ）−Ｒｕ（０．９ｎｍ
）−ＣｏＦｅ（１．８ｎｍ）／ＭｎＰｔ（１２ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）の順にスパッター
膜を積層したデュアルタイプＳＶＧＭＲ膜１０６である。ＮｉＦｅＣｒが下地層１２、下
地層側のＭｎＰｔが第１反強磁性層１３Ａ、下地層側のＲｕとこれを挟むＣｏＦｅが第１
磁化固定層１４Ａ、下地層側のＣｕが第１非磁性導電層１５Ａ、第１非磁性導電層１５Ａ
上のＣｏＦｅ（０．５ｎｍ）／ＮｉＦｅ（３ｎｍ）／ＣｏＦｅ（０．５ｎｍ）が磁化自由
層１６、保護層側のＣｕが第２非磁性導電層１５Ｂ、保護層側のＲｕとこれを挟むＣｏＦ
ｅが第２磁化固定層１４Ｂ、保護層側のＭｎＰｔが第２反強磁性層１３Ｂ、Ｔａが保護層
１７にそれぞれ対応する。

磁気センサー素子の製造工程について、図１３を参照して説明する。形成した磁気セン
サー素子５２を図１３ｇ）に示し、図１３ｇ）のｐ−ｐ’断面を用いて製造工程を説明す
る。ガラスウェファー１１の表面粗さＲａ１が０．４ｎｍの面に、感磁センサー素子形成
部を覆うフォトレジスト２０を形成する［図３ａ］］。サンドブラスト装置でガラスウェ
ファー１１の面を荒らした［図３ｂ］］。０．５μｍのアルミナ砥粒４５を１．８ｍｍФ
のノズルから２（ｋｇ／ｃｍ^２）の圧力で吐出した。面粗さはサンドブラスト加工時間で
調整し、Ｒａ２で１２ｎｍの面を得た。面粗さ１２ｎｍはＳＶＧＭＲ膜１０６が磁気抵抗
効果を発現できない面粗さである。サンドブラスト装置から取り出して、フォトレジスト
２０を有機溶剤で除去し、感磁センサー素子形成部の下地の面粗さがＲａ１で、固定抵抗
素子と配線部を形成する部分の下地の面粗さがＲａ２となったガラスウェファーを得た［
図３ｃ）］。ＳＶＧＭＲ膜１０６をスパッターで形成［図３ｄ］。ＳＶＧＭＲ膜１０６上
に感磁センサー素子２７と固定抵抗素子２８、配線部２５のレジストパターン２０を形成
し、イオンミリングでＳＶＧＭＲ膜１０６をパターニングした［図３ｅ］］。フォトレジ
スト２０を有機溶剤で除去し、磁気センサー素子５２を得た［図３ｆ］と図３ｇ］］。本
実施例では、サンドブラスト装置を用いたためかＲａ２部に、凹凸のピッチが１〜５μｍ
のうねりが形成されていた。感磁センサー素子と固定抵抗素子のマクロ的寸法を同じとす
ると、固定抵抗素子の電気抵抗値が約５％大きくなってしまうため、固定抵抗素子の素子
幅は変えずに素子長さを５％小さくして、感磁センサー素子と固定抵抗素子の電気抵抗値
を合わせている。

図１４に、結合型ＧＭＲ膜の膜構成を示す。図１４ａ）に膜構成図、図１４ｂ）に実施
した膜材質を示す。ウェファー１１上に下地層１２をスパッター成膜した後、この下地層
１２上に強磁性層１８と非磁性導電層１５とを交互にスパッター成膜を行い、一対の強磁
性層１８と非磁性導電層１５を１ユニットとして、このユニットを１４回積層し、さらに
強磁性層１８をスパッター成膜した後、最上位に保護層１７をスパッター成膜した結合型
ＧＭＲ膜１０７である。

磁気センサー素子の製造工程について、図１５を参照して説明する。形成した磁気セン
サー素子５２を図１５ｇ）に示し、図１５ｇ）のｐ−ｐ’断面を用いて製造工程を説明す
る。シリコンウェファー１１に絶縁のため酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜４６を３００ｎｍ
厚にスパッターで形成した［図１５ａ］］。酸化シリコン膜４６の面粗さがＲａ１で０．
３ｎｍとなった。酸化シリコン膜４６上に結合型ＧＭＲ膜１０７を形成した［図１５ｂ］
］。結合型ＧＭＲ膜１０７上に各素子のレジストパターン２０を形成し、イオンミリング
で結合型ＧＭＲ膜１０７をパターニングし、感磁センサー素子２７と固定抵抗素子２８’
、配線部２５’を得た［図１５ｃ］と図１５ｄ］］。この工程で形成された固定抵抗素子
と配線部は、磁気抵抗効果を発現するので、固定抵抗素子２８’、配線部２５’と符号に
’を付けて区別している。固定抵抗素子２８’と配線部２５’に大気中でレーザー照射し
３８０℃まで加熱した。レーザーは予めプログラムされた通りにスキャニングさせた［図
１６ｅ）］。レーザー照射した固定抵抗素子２８と配線部２５の結合型ＧＭＲ膜１０７は
磁気抵抗効果を発現せず、感磁センサー素子２７は磁気抵抗効果を発現する磁気センサー
素子５２を得た［図１６ｆ］と図１６ｇ］］。本実施例では、結合型ＧＭＲ膜１０７を各
素子にパターニングしてから、レーザー照射したが、工程を逆にして所定の部位にレーザ
ー照射した後、各素子形状にパターニング行うこともできる。

実施例１から７で作製した磁気センサー素子で、図１６に示す様な磁気センサーと磁気
エンコーダー６３を作製した。ウェファー１１上に形成された実施例１〜７の磁気センサ
ー素子を、ダイアモンド砥石で個片化した後、フレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）を取
付け磁気センサー６０を得た。図１６では、ＦＰＣの図示は省いている。図１６に示す様
に、磁気センサー６０と磁気媒体６１で磁気エンコーダーを構成し、磁気エンコーダーを
恒温槽に入れて温度を上げ中点電位の変化を測定した。温度は−４０℃と７５℃とした。
−４０℃の時の中点電位ｖ１、７５℃の時の中点電位ｖ２の差＝｜ｖ１−ｖ２｜を、中点
電位の変化量とした。比較のため従来の、感磁センサー素子に実施例１〜７のＧＭＲ膜を
用い、固定抵抗素子に銅と亜鉛の合金の黄銅、配線部にアルミニウムを用いた比較磁気セ
ンサーも供試した。印加した電圧Ｖｃｃは５（Ｖ）である。

実施例１から７の磁気センサーの中点電位の変化量は、１（ｍＶ）〜５（ｍＶ）、実施
例１から７の磁気センサーに対応する比較磁気センサーの中点電位の変化量は、２０（ｍ
Ｖ）〜１００（ｍＶ）と、実施例１〜７の約２０倍と大きな値であった。実施例１〜７の
中点電位の変化量が小さいと言うことは、周囲環境温度の変化に対して安定した、言い換
えると精度の高い出力特性が得られる磁気センサーや磁気エンコーダーが得られたことに
なる。これは、感磁センサー素子と固定抵抗素子の膜材質と膜厚、膜積層順の膜構成を同
じとしたことで、電気抵抗率と電気抵抗の温度係数を同じとすることができた効果による
ものである。

本願発明の反強磁性層下置積層フェリ固定層タイプＳＶＧＭＲ膜を説明する図である。 本願発明の下地面粗さＲａと磁気抵抗変化率（dR／Ｒ）の関係を示す図である。 本願発明の磁気センサー素子の製造工程を説明する図である。 本願発明の第２の実施例である反強磁性層上置積層フェリ固定層タイプＳＶＧＭＲ膜を説明する図である。 本願発明の第２の実施例であるレーザー加熱温度と磁気抵抗変化率（dR／Ｒ）とシート抵抗Ｒｓ関係を示す図である。 本願発明の第２の実施例である磁気センサー素子の製造工程を説明する図である。 本願発明の第３の実施例である反強磁性層下置ＳＶＧＭＲ膜を説明する図である。 本願発明の第４の実施例である反強磁性層上置ＳＶＧＭＲ膜を説明する図である。 本願発明の第４の実施例である磁気センサー素子の製造工程を説明する図である。 本願発明の第５の実施例であるボトム積層フェリ固定層および積層フェリ自由層タイプＳＶＧＭＲ膜を説明する図である。 本願発明の第５の実施例である磁気センサー素子の製造工程を説明する図である。 本願発明の第６の実施例であるデュアルタイプＳＶＧＭＲ膜を説明する図である。 本願発明の第６の実施例である磁気センサー素子の製造工程を説明する図である。 本願発明の第７の実施例である結合型ＧＭＲ膜を説明する図である。 本願発明の第７の実施例である磁気センサー素子の製造工程を説明する図である。 磁気センサーと磁気媒体、磁気エンコーダーを説明する図である。 ブリッジを組んだ磁気センサー素子を説明する図である。

符号の説明

１１ 基板、
１２ 下地層、
１３ 反強磁性層、
１４ 磁化固定層
１５ 非磁性導電層、
１６ 磁化自由層、
１７ 保護層、
１８ 強磁性層
２０，２１，２２ フォトレジスト、
２５ 配線部、
２７ 感磁センサー素子、
２８ 固定抵抗素子
３１，３２，３３，３４ 端子、
４１ エッチング液、
４２ エッチピット、
４３ アルミナ膜、
４５ 砥粒、
４６ 酸化シリコン膜、
５１，５２ 磁気センサー素子、
６０ 磁気センサー、
６１ 磁気媒体、
６３ 磁気エンコーダー、
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７ 磁気抵抗効果（ＧＭＲ）膜
。

Claims (7)

1. 外部磁界を検出する磁気センサーであって、外部磁界に反応して電気抵抗が変化する巨
   大磁気抵抗効果膜で形成した感磁センサー素子と、前記感磁センサー素子を構成する巨大
   磁気抵抗効果膜と同一の膜材料で同一の膜積層順、同一の積層膜厚の構成で、外部磁界で
   ほとんど抵抗変化しない固定抵抗素子とを有することを特徴とする磁気センサー。
2. 前記巨大磁気抵抗効果膜が、結合型巨大磁気抵抗効果人工格子膜もしくは、スピンバル
   ブ型巨大磁気抵抗効果膜であることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサー。
3. 前記感磁センサー素子の下地面粗さＲａ１が０．５ｎｍ以下で、前記固定抵抗素子の下
   地面粗さＲａ２が５．０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサー
   。
4. 巨大磁気抵抗効果膜をスポット加熱して前記固定抵抗素子を形成することを特徴とする
   請求項１に記載の磁気センサー。
5. ウェファーに感磁センサー素子と固定抵抗素子の形成位置で面粗さＲａの異なる部位を
   形成する工程、前記ウェファー上に結合型巨大磁気抵抗効果人工格子膜もしくはスピンバ
   ルブ型巨大磁気抵抗効果膜の巨大磁気抵抗効果膜を形成する工程、前記巨大磁気抵抗効果
   膜を感磁センサー素子と固定抵抗素子、配線部の形状にパターニングする工程、前記ウェ
   ファーを個片化し磁気センサーを形成する工程を有することを特徴とする磁気センサーの
   製造方法。
6. ウェファーに結合型巨大磁気抵抗効果人工格子膜もしくはスピンバルブ型巨大磁気抵抗
   効果膜の巨大磁気抵抗効果膜を形成する工程、前記巨大磁気抵抗効果膜を感磁センサー素
   子と固定抵抗素子、配線部の形状にパターニングする工程、前記パターニングされた固定
   抵抗素子と配線部をスポット加熱する工程、前記ウェファーを個片化し磁気センサーを形
   成する工程を有することを特徴とする磁気センサーの製造方法。
7. 磁気媒体から発生する磁界を磁気センサーで検出する磁気エンコーダーであって、請求
   項１に記載の磁気センサーを用いたことを特徴とする磁気エンコーダー。

Images