JP2009162540A - 磁気センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 固定抵抗素子及び磁気抵抗効果素子の抵抗変化温度係数（ＴＣＲ）を従来に比べて等しくでき、また、抵抗値を合わせ込む必要ない等、前記固定抵抗素子を従来よりも簡単に製造できる磁気センサを提供することを目的とする。
【解決手段】 固定抵抗素子４、５は、磁気抵抗効果素子２，３と同じ素子部１２を備え、前記素子部１２の固定磁性層の固定磁化方向は、素子長さ方向（Ｙ方向）に向けられている。固定抵抗素子を構成する素子部１２の上方には間隔を空けて、幅寸法Ｗ２が素子部１２の素子幅Ｗ１よりも大きく前記素子部１２の素子幅の両側から素子幅方向に延出する延出部を備えるとともに、長さ寸法Ｌ２が前記素子長さＬ１よりも大きく前記素子部１２の素子長さ方向の両側から素子長さ方向に延出する延出部を備え、且つ前記長さ寸法Ｌ２が前記幅寸法Ｗ２よりも大きい第１軟磁性体２３が配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば地磁気センサとして使用される磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサ及びその製造方法に関する。

磁気センサには、磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子とで構成されたブリッジ回路が設けられている。前記磁気抵抗効果素子は、磁化方向が一方向に固定された固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して形成されたフリー磁性層との積層構造を備える。

従来、固定抵抗素子は前記磁気抵抗効果素子とは異なる抵抗材料を用いて形成されていた。これにより抵抗変化温度係数（ＴＣＲ）が磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子とで異なる問題が生じた。また磁気抵抗効果素子及び固定抵抗素子の抵抗値を測定した後、例えば前記固定抵抗素子をパターニングして中点電位を合わせ込む作業が必要になり製造工程が煩雑化する問題があった。

一方、固定抵抗素子を、磁気抵抗効果素子を構成するフリー磁性層と非磁性層とを入れ替えて、固定磁性層／フリー磁性層／非磁性層の積層構造で形成し、磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子とで構成層を一致させることで、磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子の抵抗変化温度係数（ＴＣＲ）を等しく出来ると考えられた。

しかしながら、磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子とを同じ製造過程で形成することが出来ず、結局、抵抗変化温度係数（ＴＣＲ）を高精度に一致させることが出来ず、又は抵抗変化温度係数（ＴＣＲ）のばらつきが大きくなるといった問題が生じた。しかも、磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子との抵抗値も異なりやすく、従来と同様に中点電位合わせ込みのためのパターニング工程が必要であった。
特開２００５−１８３６１４号公報

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、固定抵抗素子及び磁気抵抗効果素子の抵抗変化温度係数（ＴＣＲ）を従来に比べて等しくでき、また、抵抗値を合わせ込む必要ない等、前記固定抵抗素子を従来よりも簡単に製造できる磁気センサを提供することを目的とする。

本発明は、磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に出力取出し部を介して直列接続される固定抵抗素子とを備えた磁気センサであって、
前記磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して積層された外部磁場を受けて磁化方向が変動するフリー磁性層とを有する素子部を備え、
前記固定抵抗素子は、素子幅Ｗ１に比べて素子長さＬ１が長く形成された細長形状の素子部を備え、前記固定抵抗素子を構成する素子部は、前記固定磁性層と、前記固定磁性層に前記非磁性層を介して積層された前記フリー磁性層とを有しており、前記固定磁性層の固定磁化方向が、素子長さ方向に向けられており、
前記固定抵抗素子を構成する素子部に対して間隔を空けて、前記素子幅Ｗ１と同方向への幅寸法Ｗ２が前記素子幅Ｗ１よりも大きく前記素子部の素子幅の両側から素子幅方向に延出する延出部を備えるとともに、前記素子長さＬ１と同方向への長さ寸法Ｌ２が前記素子長さＬ１よりも大きく前記素子部の素子長さ方向の両側から素子長さ方向に延出する延出部を備え、且つ前記長さ寸法Ｌ２が前記幅寸法Ｗ２よりも大きい第１軟磁性体が積層配置されていることを特徴とするものである。

上記の構成により、固定抵抗素子及び磁気抵抗効果素子の抵抗変化温度係数（ＴＣＲ）を従来に比べて等しくできる。また、前記固定抵抗素子を構成する素子部の上方に前記第１軟磁性体を配置することで、前記素子部に流入する外部磁場を適切にシールドでき固定抵抗化を図ることが出来る。また、抵抗値を合わせ込む必要がない等、前記固定抵抗素子を従来よりも簡単に製造できる。

本発明では、前記磁気抵抗効果素子は、素子幅に比べて素子長さが長く形成された細長形状の素子部を有しており、前記固定磁性層の固定磁化方向が素子幅方向に向けられており、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部の素子長さ方向と、前記固定抵抗素子を構成する素子部の素子長さ方向が直交するように各素子部が配置され、前記磁気抵抗効果素子を構成する固定磁性層の固定磁化方向と、前記固定抵抗素子を構成する固定磁性層の固定磁化方向とが同一方向に向けられていることが好ましい。これにより、より簡単に前記固定抵抗素子を製造できる。

本発明では、前記磁気抵抗効果素子及び前記固定抵抗素子を構成する各素子部の積層順及び膜厚が等しいことが好ましい。これにより、固定抵抗素子及び磁気抵抗効果素子の抵抗変化温度係数（ＴＣＲ）が一致するように高精度に調整できる。

また本発明では、前記固定抵抗素子を構成する前記素子部は、複数個、素子幅方向に間隔を空けて配置され、各素子部の端部間が接続されてミアンダ形状にされており、
前記固定抵抗素子を構成する各素子部に対して個別に前記第１軟磁性体が配置されている構造に出来る。

このとき、前記第１軟磁性体は、さらに、素子幅方向の両側に位置する前記素子部の両外側面より外側にも配置されていることが好ましい。これにより、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部に磁場が侵入するのをより効果的に抑制でき固定抵抗としての性能を向上できる。

あるいは本発明では、前記固定抵抗素子を構成する前記素子部は、複数個、素子幅方向に間隔を空けて配置され、各素子部の端部間が接続されてミアンダ形状にされており、
一つの前記第１軟磁性体が、前記固定抵抗素子を構成する全ての前記素子部の上方を覆う大きさで形成されている構造に出来る。

本発明では、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部は、複数個、素子幅方向に間隔を空けて配置され、各素子部の端部間が接続されてミアンダ形状にされており、各素子部の両側方、真上、あるいは真下のいずれかに前記素子幅Ｗ１と同じ方向での幅寸法がＷ３、素子長さ方向と同じ方向での長さ寸法がＬ３の第２軟磁性体が前記素子部と非接触で形成され、
前記第２軟磁性体の前記長さ寸法Ｌ３は前記素子長さＬ１より長く、前記軟磁性体は、前記素子部の素子長さ方向の両側から前記素子長さ方向に延出する延出部を備えている構造に出来る。例えば本発明の磁気センサは地磁気センサとして使用されるが、上記の構成により磁気抵抗効果素子に対して感度軸と直交方向から流入する外部磁場を適切にシールドでき、地磁気センサとして有効に使用できる。

また本発明は、磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に出力取出し部を介して直列接続される固定抵抗素子とを備えた磁気センサの製造方法において、
基板上に、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して積層された外部磁場を受けて磁化方向が変動するフリー磁性層とを有する積層膜を形成し、
固定抵抗素子形成領域に位置する前記積層膜をパターニングして、素子幅Ｗ１に比べて素子長さＬ１が長く形成された細長形状の素子部を形成する工程、
磁気抵抗効果素子形成領域に、前記固定磁性層と、前記固定磁性層に前記非磁性層を介して積層された前記フリー磁性層とを有する素子部を形成する工程、
前記固定抵抗素子を構成する素子部の固定磁性層を素子長さ方向に固定磁化し、また、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部の固定磁性層を素子幅方向に固定磁化する工程、
前記素子部の素子長さ方向の両側に電極部を形成する工程、
前記素子部上に絶縁層を形成する工程、
前記固定抵抗素子を構成する素子部上に前記絶縁層を介して、前記素子幅Ｗ１と同方向への幅寸法Ｗ２が前記素子幅Ｗ１よりも大きく前記素子部の素子幅の両側から素子幅方向に延出する延出部を備えるとともに、前記素子長さＬ１と同方向への長さ寸法Ｌ２が前記素子長さＬ１よりも大きく前記素子部の素子長さ方向の両側から素子長さ方向に延出する延出部を備え、且つ前記長さ寸法Ｌ２が前記幅寸法Ｗ２よりも大きい第１軟磁性体を形成する工程、
を有することを特徴とするものである。

上記の製造方法によれば、固定磁性層、非磁性層及びフリー磁性層を備える素子部の上方に第１軟磁性体を形成することで適切且つ簡単に固定抵抗化できる。よって従来に比べて固定抵抗素子を簡単に製造できる。また磁気抵抗効果素子と固定抵抗素子の抵抗変化温度係数（ＴＣＲ）を従来に比べて簡単に一致させることが出来る。

本発明では、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部は、磁気抵抗効果素子形成領域に位置する前記積層膜をパターニングして、素子幅に比べて素子長さが長く形成された細長形状で形成されたものであり、
前記積層膜の固定磁性層を固定磁化する工程を備え、
前記積層膜から各素子部をパターン形成する際に、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部の固定磁性層の固定磁化方向が素子幅方向を向き、固定抵抗素子を構成する素子部の固定磁性層の固定磁化方向が素子長さ方向を向くように、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部の素子長さ方向を固定磁化方向に対して直交する方向に、前記固定抵抗素子を構成する素子部の素子長さ方向を固定磁化方向に向けてパターン形成することが好ましい。

あるいは本発明では、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部は、磁気抵抗効果素子形成領域に位置する前記積層膜をパターニングして、素子幅に比べて素子長さが長く形成された細長形状で形成されたものであり、
前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部の素子長さ方向と、前記固定抵抗素子を構成する素子部の素子長さ方向とが直交するように各素子部を前記積層膜からパターン形成し、
同じ固定磁性層の固定磁化工程にて、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部の固定磁性層を素子幅方向に固定磁化し、固定抵抗素子を構成する素子部の固定磁性層を素子長さ方向に固定磁化することが好ましい。

上記により、前記積層膜から磁気抵抗効果素子を構成する素子部と、固定抵抗素子を構成する素子部とを同じ工程でパターニングできるため、抵抗値を合わせ込む工程が必要ない等、前記固定抵抗素子を従来よりも簡単に製造できる。また、磁気抵抗効果素子の固定磁性層に対する固定磁化工程と、固定抵抗素子の固定磁性層に対する固定磁化工程とを別々に行う必要がなく、より簡単かつ適切に固定抵抗素子を製造できる。

また本発明では、前記固定抵抗素子を構成する前記素子部を、複数個、素子幅方向に間隔を空けて配置し、各素子部の端部間を接続してミアンダ形状に形成し、
前記固定抵抗素子を構成する各素子部の上方に絶縁層を介して個別に前記第１軟磁性体を配置することが出来る。

このとき、前記第１軟磁性体を、さらに、素子幅方向の両側に位置する前記素子部の両外側面より外側にも配置することが、固定抵抗としての性能を向上させる上で好ましい。

あるいは本発明では、前記固定抵抗素子を構成する前記素子部を、複数個、素子幅方向に間隔を空けて配置し、各素子部の端部間を接続してミアンダ形状に形成し、
一つの前記第１軟磁性体を、前記固定抵抗素子を構成する全ての前記素子部の上方を覆う大きさで形成することが出来る。

また本発明では、前記磁気抵抗効果素子を構成する前記素子部を、複数個、素子幅方向に間隔を空けて配置し、各素子部の端部間を接続してミアンダ形状に形成しており、
前記第１軟磁性層を形成する工程と同じ工程時に、前記磁気抵抗効果素子を構成する各素子部の両側方、あるいは真上のいずれかに前記素子幅Ｗ１と同じ方向での幅寸法がＷ３、素子長さ方向と同じ方向での長さ寸法がＬ３の第２軟磁性体を絶縁層を介して形成し、
このとき、前記第２軟磁性体の前記長さ寸法Ｌ３を前記素子長さＬ１より長く形成し、さらに前記第２軟磁性体を、前記磁気抵抗効果素子の素子長さ方向の両側から前記素子長さ方向に延出する延出部を備えて形成すると、感度軸方向からの外部磁場にのみ適切に感度を持つ磁気センサを製造できる。

また、前記第１軟磁性体を素子部の上方に形成せず、あるいは素子部の上方とともに、前記第１軟磁性体を、前記素子部の下側に絶縁層を介して形成することも可能である。

本発明によれば、固定抵抗素子及び磁気抵抗効果素子の抵抗変化温度係数（ＴＣＲ）を従来に比べて等しくでき、また、抵抗値を合わせ込む必要ない等、前記固定抵抗素子を従来よりも簡単に製造できる磁気センサを提供できる。

図１は第１実施形態における磁気センサの特に磁気抵抗効果素子及び固定抵抗素子の部分を示す図（（ａ）は部分平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿って高さ方向（図示Ｚ方向）に切断し矢印方向から見た部分断面図）、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って高さ方向（図示Ｚ方向）に切断し矢印方向から見た部分断面図）、図２は第２実施形態における磁気センサの特に磁気抵抗効果素子及び固定抵抗素子の部分を示す部分平面図、図３は第３実施形態における磁気センサの特に磁気抵抗効果素子及び固定抵抗素子の部分を示す部分平面図、図４は、磁気抵抗効果素子の固定磁性層の固定磁化方向及びフリー磁性層の磁化方向と、電気抵抗値との関係を説明するための図、図５は、磁気抵抗効果素子を膜厚方向から切断した際の切断面を示す断面図、図６は、本実施形態の磁気センサの回路図、である。

本実施形態における磁気抵抗効果素子及び固定抵抗素子を備えた磁気センサ１は例えば携帯電話等の携帯機器に搭載される地磁気センサとして使用される。

前記磁気センサ１は、図６に示すように、磁気抵抗効果素子２，３と固定抵抗素子４，５とがブリッジ接続されてなるセンサ部６と、前記センサ部６と電気接続された入力端子７、グランド端子８、差動増幅器９及び外部出力端子１０等を備えた集積回路（ＩＣ）１１とで構成される。

前記磁気抵抗効果素子２，３は、図１に示すように、素子幅Ｗ１に比べて素子長さＬ１が長く形成された図示Ｘ方向に細長い形状の複数の素子部１２がＸ方向に直交するＹ方向に所定の間隔を空けて並設され、各素子部１２の端部間が接続電極部１３により電気的に接続されてミアンダ形状となっている。ミアンダ形状に形成された両端にある素子部１２の一方には入力端子７、グランド端子８、あるいは出力取出し部１４に接続される電極部１５が接続されている。

前記磁気抵抗効果素子２，３を構成する各素子部１２は、全て図５に示す同じ積層構造で構成される。なお図５は、素子幅Ｗ１と平行な方向から膜厚方向に切断した切断面を示している。

前記素子部１２は、反強磁性層３３、固定磁性層３４、非磁性層３５、およびフリー磁性層３６の順に積層されて成膜され、フリー磁性層３６の表面が保護層３７で覆われている。前記素子部１２は例えばスパッタにて形成される。

反強磁性層３３は、Ｉｒ−Ｍｎ合金（イリジウム−マンガン合金）などの反強磁性材料で形成されている。固定磁性層３４はＣｏ−Ｆｅ合金（コバルト−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。非磁性層３５はＣｕ（銅）などである。フリー磁性層３６は、Ｎｉ−Ｆｅ合金（ニッケル−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。保護層３７はＴａ（タンタル）の層である。上記構成では非磁性層３５がＣｕ等の非磁性導電材料で形成された巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）であるが、Ａｌ2Ｏ3等の絶縁材料で形成されたトンネル型磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）であってもよい。

素子部１２では、反強磁性層３３と固定磁性層３４との間で生じた交換結合磁界（ＨｅＸ）により、固定磁性層３４の磁化方向が固定されている。図１及び図５に示すように、前記固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）は、素子幅Ｗ１方向（Ｙ方向）に向いている。すなわち固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）は、素子部１２の素子長さ方向（長手方向）と直交している。

一方、前記フリー磁性層３６の磁化方向（Ｆ方向）は、外部磁場の方向に向けて変動する。

図４に示すように、固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）と同一方向から外部磁場Ｙ１が作用して前記フリー磁性層３６の磁化方向（Ｆ方向）が前記外部磁場Ｙ１方向に向くと、前記固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）とフリー磁性層３６の磁化方向（Ｆ方向）とが平行に近づき電気抵抗値が低下する。

一方、図４に示すように、固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）と反対方向から外部磁場Ｙ２が作用して前記フリー磁性層３６の磁化方向（Ｆ方向）が前記外部磁場Ｙ２方向に向くと、前記固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）とフリー磁性層３６の磁化方向（Ｆ方向）とが反平行に近づき電気抵抗値が増大する。

図１（ｂ）に示すように前記磁気抵抗効果素子２，３は基板１６上に形成される。前記磁気抵抗効果素子２，３上はＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2等の絶縁層１７に覆われる。また前記磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２間も前記絶縁層１７で埋められる。前記絶縁層１７は例えばスパッタにて形成される。

図１（ｂ）のように前記絶縁層１７の上面は、例えばＣＭＰ技術を用いて平坦面に形成されている。ただし、前記絶縁層１７の上面は、前記素子部１２と前記基板１６間の段差に倣った凹凸面であってもよい。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、磁気抵抗効果素子２，３を構成する各素子部１２の真上には絶縁層１７を介して、第２軟磁性体１８が設けられている。前記第２軟磁性体１８は例えばスパッタやメッキにて薄膜形成される。前記第２軟磁性体１８は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＳｉＢやＣｏＺｒＮｂ等で形成される。前記第２軟磁性体１８の幅寸法Ｗ３は前記素子部１２の素子幅Ｗ１より小さい。また、前記第２軟磁性体１８の長さ寸法Ｌ３は前記素子部１２の素子長さＬ１よりも長く、図１（ａ）に示すように、第２軟磁性体１８は、前記素子部１２の素子長さ方向（Ｘ方向）の両側から前記素子長さ方向に延出する延出部１８ａを備える。

図示しないが前記第２軟磁性体１８上及び前記第２軟磁性体１８間は絶縁性の保護層にて覆われている。

図１（ａ）に示すように出力取出し部１４を介して磁気抵抗効果素子２，３と直列接続される固定抵抗素子４，５も前記磁気抵抗効果素子２，３と同じ素子部１２を備える。すなわち、図５で説明した積層構造を備え、素子幅がＷ１で、素子長さがＬ１である。また前記固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２も端部どうしが接続電極部１３を介して接続されミアンダ形状となっている。

前記固定抵抗素子４，５のミアンダ形状は、前記磁気抵抗効果素子２，３のミアンダ形状を反時計方向に９０°回転させた形状に一致している。図１（ｃ）に示すように、固定抵抗素子４，５も磁気抵抗効果素子２，３と同様に基板１６上に形成される。そして前記磁気抵抗効果素子２，３上を覆う絶縁層１７にて前記固定抵抗素子４，５上も覆われ、前記固定抵抗素子４，５の上方には前記絶縁層１７を介して第１軟磁性体２３が配置されている。

前記第１軟磁性体２３は、前記固定抵抗素子４，５を構成する素子幅Ｗ１と同方向（Ｘ方向）に幅寸法Ｗ２で、前記素子長さＬ１と同方向（Ｙ方向）に長さ寸法Ｌ２で形成される。前記幅寸法Ｗ２は素子幅Ｗ１より大きく、前記第１軟磁性体２３は前記素子部１２の素子幅の両側から素子幅方向に延出する延出部２３ａを備える。また、前記長さ寸法Ｌ２は前記素子長さＬ１よりも大きく、前記第１軟磁性体２３は、前記素子部１２の素子長さ方向（Ｙ方向）の両側から素子長さ方向に延出する延出部２３ｂを備える。また図１（ａ）に示すように前記長さ寸法Ｌ２は前記幅寸法Ｗ２より大きい。すなわち前記第１軟磁性体２３は図示Ｙ方向に細長い形状で形成されている。

上記したように、前記磁気抵抗効果素子２，３の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）は、素子幅方向（Ｙ方向）に向けられていたが、固定抵抗素子４，５の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）は、素子長さ方向（Ｙ方向）に向けられている。図１の形態では、磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２と、固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２が直交する関係にあるため、前記磁気抵抗効果素子２，３の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）と、前記固定抵抗素子４，５の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）とは一致している。図１の形態では共に固定磁化方向（Ｐ方向）が紙面上方向（Ｙ方向）である。

各寸法について説明する。
前記磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２の素子幅Ｗ１は、５〜８μｍの範囲内である（図１（ａ）参照）。また固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２の素子幅Ｗ１は、磁気センサとして使用する場合、２〜６μｍ程度である。また前記素子部１２の素子長さＬ１は、６０〜１００μｍの範囲内である（図１（ａ）参照）。また、前記素子部１２の膜厚Ｔ１は、２００〜３００Åの範囲内である（図１（ｂ）参照）。また前記第２軟磁性体１８の幅寸法Ｗ３は、地磁気センサとして使用する場合、Ｗ１より狭くかつ、２〜６μｍの範囲内である（図１（ａ）参照）。前記素子部１２のアスペクト比（素子長さＬ１／素子幅Ｗ１）は、地磁気センサとして使用する場合は１０以上である。また第２軟磁性体１８のアスペクト比（長さ寸法Ｌ３／幅寸法Ｗ３）は、磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２のアスペクト比以上である。また前記第２軟磁性体１８の長さ寸法Ｌ３は、８０〜２００μｍの範囲内である（図１（ａ）参照）。また、前記第２軟磁性体１８の膜厚Ｔ２は、２０００〜１００００Åの範囲内である（図１（ｂ）参照）。

各第２軟磁性体１８間の距離（Ｙ方向への距離）Ｔ３は、６〜１０μｍである（図１（ｂ）参照）。また、前記第２軟磁性体１８と素子部１２間の高さ方向（Ｚ方向）への距離Ｔ５は、０．１〜１μｍである（図１（ｂ）参照）。

また前記第１軟磁性体２３の幅寸法Ｗ２は、６〜１０μｍ（素子幅以上）である（図１（ａ）参照）。また前記第１軟磁性体２３の長さ寸法Ｌ２は、８０〜２００μｍである（図１（ａ）参照）。前記第１軟磁性体２３のアスペクト比（長さ寸法Ｌ２／幅寸法Ｗ２）は、１０以上である。また各第１軟磁性体２３間の距離（Ｘ方向への距離）Ｔ４は、２μｍ以上である（図１（ｃ）参照）。

前記第１軟磁性体２３の膜厚は、前記第２軟磁性体１８の膜厚Ｔ２と同じであり、前記第１軟磁性体２３と素子部１２間の高さ方向（Ｚ方向）への距離は、前記第２軟磁性体１８と素子部１２間の高さ方向（Ｚ方向）への距離Ｔ５と同じである。

本実施形態では、磁気抵抗効果素子２，３及び固定抵抗素子４，５に同じ素子部１２を用いるので、磁気抵抗効果素子２，３と固定抵抗素子４，５の抵抗変化温度係数（ＴＣＲ）を等しく出来る。また抵抗値も同じであるため従来のように抵抗値を合わせ込むためのパターニング工程が必要ない。

また前記固定抵抗素子４，５の上方には、前記固定抵抗素子４，５の素子部１２を平面視にて完全に覆うとともに、幅寸法Ｗ２より長さ寸法Ｌ２を長く形成した細長形状の第１軟磁性体２３を対向させることで、前記固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２に流入する外部磁場を適切にシールドできる。また第１軟磁性体２３の透磁率は素子部１２の透磁率よりも大きい。このため、前記外部磁場のほとんどが第１軟磁性体２３側を流れ、素子部１２に流入する外部磁場を非常に小さくでき、固定抵抗素子４，５を構成する前記素子部１２での抵抗変化率（ＭＲ比）を非常に小さくできる。図１に示す磁気センサ１が地磁気センサの場合、地磁気と機器内部で発生する漏洩磁場とを合わせた外部磁場は５〜１０Ｏｅ程度であり、このとき、固定抵抗素子４，５の抵抗変化率（ＭＲ比）を０．２％以下に抑えることが可能になる。

ここで前記固定抵抗素子４，５を構成する上で重要な点は、前記固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）を素子長さ方向に向け、さらに上記したように、前記素子部１２の上方に配置される第１軟磁性体２３を、素子部１２を平面視にて完全に覆う大きさで、しかも素子部１２の長手方向に向けて細長形状で形成している点にある。これにより、素子部１２、及び第１軟磁性体２３に磁化容易軸方向が共に同じ方向の形状異方性が付与される。また、磁化容易軸方向に固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）及びフリー磁性層の磁化方向が向けられる。このような構成により、後述する実験でも適切に固定抵抗化できることがわかっている。

一方、例えば、前記固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）を磁気抵抗効果素子２，３と同じように素子幅方向に向けた場合には、前述の構造と比べて抵抗変化率（ＭＲ比）を十分に小さくできない場合があることが後述する実験によりわかっている。また、例えば正方形状の第１軟磁性体２３を用いた場合でも、抵抗変化率（ＭＲ比）を小さくできない場合があることが後述する実験によりわかっている。

図１に示す実施形態では磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２の上方にも第２軟磁性体１８が設けられている。前記第２軟磁性体１８は第１軟磁性体２３と同じ工程時に形成される。前記第２軟磁性体１８の幅寸法Ｗ３は素子部１２の素子幅Ｗ１より小さいことが好ましい。一方、前記第２軟磁性体１８の長さ寸法Ｌ３は素子部１２の素子長さＬ１より長く形成され、前記第２軟磁性体１８は、前記素子部１２の素子長さ方向（長手方向）の両側から素子長さ方向（長手方向）に延出する延出部１８ａを備える。これにより、感度軸方向（Ｙ方向）と直交するＸ方向から例えば漏洩磁場が作用したときに、前記漏洩磁場を前記第２軟磁性体１８にてシールドできる。一方、感度軸方向（Ｙ方向）からの外部磁場（地磁気）に対しては磁気センサとしての感度を保つことができ、地磁気の磁界強度に基づいて電気抵抗値の大きさが変動し、Ｙ方向からの地磁気を適切に検知することが出来る。前記第２軟磁性体１８は、感度軸方向からの外部磁場については適度な磁気シールドを発揮する。これにより、見かけ上、前記磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２に流入する外部磁場の磁界強度を弱めることができ（磁界強度の増幅率を１００％以下に出来る）、よって磁気飽和しにくくでき、磁場の強度変化に対して磁気抵抗効果素子２，３の抵抗変化率（あるいは電気抵抗値）が変動する線形領域（感度領域）を広く出来るという効果も奏する。

図２に示す他の実施形態では、第１軟磁性体２３を一体化している。図２に示す第１軟磁性体２３は、前記固定抵抗素子４，５を構成する全ての素子部１２の上方を覆う大きさで形成される。ただし図１に示したのと同様に、図２に示す第２軟磁性体２３の素子幅Ｗ１方向に向く幅寸法Ｗ２は、素子長さＬ１方向に向く長さ寸法Ｌ２より小さくなっている。この実施形態での第１軟磁性体２３における素子部１２からの延出部の長さ寸法は、Ｘ方向、Ｙ方向ともに２０μｍ以上であることが好ましい。

なお図２に示す実施形態では、磁気抵抗効果素子２、３を構成する各素子部１２の素子幅Ｗ１方向における両側方に第２軟磁性体１８が設けられている。素子幅Ｗ１は、２〜６μｍ、第２軟磁性体１８の素子幅Ｗ３はＷ１より小さく１〜６μｍである。前記第２軟磁性体１８は前記素子部１２間に埋められた絶縁層１７上に配置される。このような形態でも、感度軸方向（Ｙ方向）と直交するＸ方向から作用する漏洩磁場を前記第２軟磁性体１８にてシールドでき、また、感度軸方向（Ｙ方向）からの外部磁場（地磁気）に対しては磁気センサとしての感度を保つことができ、地磁気の磁界強度に基づいて電気抵抗値の大きさが変動し、Ｙ方向からの地磁気を適切に検知することが出来る。また前記第２軟磁性体１８は、感度軸方向からの外部磁場については適度な磁気シールドを発揮し、磁場の強度変化に対して磁気抵抗効果素子２，３の抵抗変化率（あるいは電気抵抗値）が変動する線形領域（感度領域）を広く出来るという効果も奏する。

また、第１軟磁性体２３と第２軟磁性体１８とを同じ工程で形成できなくなるが、前記第２軟磁性体１８を、磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２の真下に間隔を空けて配置してもよい。

次に図３に示す実施形態での固定抵抗素子４，５は、図１に示す固定抵抗素子４，５を時計方向に９０°回転させた形状と同一である。図３では、磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１と、固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２とが共に図示Ｘ方向を素子長さ方向（長手方向）として配置されている。前記固定抵抗素子４，５を構成する固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）は、素子長さ方向であるＸ方向である。図３に示す形態でも第１軟磁性体２３のシールド効果により固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２を適切に固定抵抗化できる。

ただし図３の形態では、固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向；Ｘ方向）と、磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向；Ｙ方向）とが異なるため、磁気抵抗効果素子２，３及び固定抵抗素子４，５を同じ工程で固定磁化できない。よって、磁気抵抗効果素子２，３及び固定抵抗素子４，５を同じ工程で固定磁化するには図１（ａ）のように、磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２の素子長さ方向と固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２の素子長さ方向とを直交させることが好適である。

磁気抵抗効果素子２，３及び固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２はぞれぞれ一つだけでもよいが、複数設けてミアンダ形状にすることで、素子抵抗を大きくでき消費電力の低減を図ることができ好適である。

また、磁気抵抗効果素子２，３及び固定抵抗素子４，５は一つずつでもよいが、図６のようにブリッジ回路を構成し、出力取出し部１４から得られた出力を差動増幅器９にて差動出力とすることで、出力値を大きくでき高精度な磁場検知を行うことが出来る。

また第２軟磁性体１８の形成は必須ではない。磁気センサ１の使用用途等に合わせて前記第２軟磁性体１８の形成の有無を決定できる。

図７に示すように、第１軟磁性体２４を、さらに、固定抵抗素子４，５を構成する素子幅方向の両側に位置する素子部１２の両外側面１２ａより外側に位置させると固定抵抗化にはより好適である。図７には素子部１２間を接続する接続電極部１３や電極部１５を図示していない。最も外側に位置する前記第１軟磁性体２４は、各素子部１２の上方に位置する第１軟磁性体２３と同様に絶縁層１７の上に形成される。図７には、磁場のシミュレーション結果が合わせて図示されている。シミュレーションでは素子長さ方向に５Ｏｅの外部磁場を作用させ、斜線で示す箇所が、他の領域より磁場の磁束密度Ｂが強い領域であり、具体的には７．７５ｅ-4（Ｔ）以上の磁束密度であった。図７に示すように、磁場の磁束密度が強い領域が最も外側に位置する素子部１２に及んでいない。

一方、図８に示すように、第１軟磁性体２３を、素子部１２の上方にのみ設けた形態（第１軟磁性体２４を設けていない）では、斜線で示す他の領域より磁場の磁束密度Ｂが強い領域（具体的には７．７５ｅ-4（Ｔ）以上の磁束密度）が、素子部１２の一部に及びやすいことがわかった。図8に示す実施形態でも固定抵抗素子として用いることが可能であるが、図７の実施形態のほうが、より抵抗変化率（ＭＲ比）を抑制することができる。このように、第１軟磁性体２４を、さらに、固定抵抗素子４，５を構成する素子幅方向の両側に位置する素子部１２の両外側面１２ａより外側に位置させると、より効果的に、磁場が前記素子部１２に侵入しにくくなり、固定抵抗としての性能を向上させることが可能である。

次に本実施形態における磁気センサ１の製造方法について説明する。図９は製造工程を示すフロー図である。なお図１の図面も併用する。

まず図９に示す（１）の工程では、図１に示す基板１６上の全面に図５に示す構造の積層膜をスパッタ成膜する。

次に、図９に示す（２）の工程では、磁場中アニールにて、固定磁性層３４と反強磁性層３３との間に交換結合磁界（Ｈｅｘ）を生じさせ、前記固定磁性層３４をＹ方向に固定磁化する。

次に、図９に示す（３）の工程では、基板１６上の磁気抵抗効果素子形成領域及び固定抵抗素子形成領域に位置する夫々の前記積層膜をパターニングして、素子幅Ｗ１に比べて素子長さＬ１が長く形成された細長形状の素子部１２を形成する。前記素子部１２以外の積層膜は全てエッチングにて除去する。このとき、図１（ａ）に示すように、磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２の素子長さ方向（長手方向）がＸ方向を向き、固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２の素子長さ方向（長手方向）がＹ方向を向くように各素子部１２をパターン形成する。これにより磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）は素子幅方向となり、固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２の固定磁性層３４の固定磁化方向（Ｐ方向）は素子長さ方向となる。

次に図９に示す（４）の工程では、図１（ａ）に示す接続電極部１３や電極部１５を形成して磁気抵抗効果素子２，３及び固定抵抗素子４，５を共にミアンダ形状に形成する。さらに出力取出し部１４を形成して磁気抵抗効果素子２，３と固定抵抗素子４、５とを直列に接続する。

次に図９に示す（５）の工程では、前記素子部１２上、接続電極部１３上、電極部１５上、出力取出し部１４上及び露出する基板１６上に絶縁層１７を例えばスパッタにて形成する。前記絶縁層１７の上面をＣＭＰ技術を用いて平坦化してもよい。

次に図９に示す（６）の工程では、前記絶縁層１７上であって、固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２と高さ方向で対向する位置に第１軟磁性体２３を形成し、さらに前記絶縁層１７上であって、磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２と高さ方向で対向する位置に第２軟磁性体１８を形成する（図１（ａ）参照）。前記第１軟磁性体２３及び第２軟磁性体１８をスパッタやメッキで形成する。まず前記絶縁層１７上の全面に軟磁性体を形成した後、エッチングにて前記第１軟磁性体２３及び第２軟磁性体１８をパターン形成するか、あるいは、前記絶縁層１７上にレジスト層にて第１軟磁性体２３及び第２軟磁性体１８の抜きパターンを形成し、前記抜きパターン内に軟磁性体を形成した後、前記レジスト層を除去する。

続いて図示しない絶縁性の保護層を前記第１軟磁性体２３及び第２軟磁性体１８上に形成した後、図９に示す（７）の工程では、入力端子７、グランド端子８、出力端子１０（図６参照）等の各パッド部を形成する。

上記した本実施形態の磁気センサ１の製造方法では、同じ図９の（３）工程で、積層膜から磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２と、固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２とをパターニングできるため、後の工程で、抵抗値を合わせ込むパターニング工程が必要無くなる。さらに、同じ図９の（６）工程で、磁気抵抗効果素子２，３側の第２軟磁性体１８と固定抵抗素子４，５側の第１軟磁性体２３とを形成している。よって、固定抵抗素子４、５の形成を磁気抵抗効果素子２，３の形成と並行して行うことができ、従来に比べて固定抵抗素子４，５を簡単かつ適切に製造できる。また磁気抵抗効果素子２、３と固定抵抗素子４，５の抵抗変化温度係数（ＴＣＲ）を従来に比べて簡単に一致させることが出来る。

なお図９の（１）の工程の次に（３）工程を行い、次に図９の（８）工程に示すように、各素子部１２の固定磁性層３４をＹ方向に固定磁化するための磁場中アニールを行ってもよい。

いずれにしても、上記した製造方法では、磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２の固定磁性層３４の固定磁化方向と、固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２の固定磁性層３４の固定磁化方向とが同一方向であるため、磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２の固定磁性層３４に対する固定磁化工程と、固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２の固定磁性層３４に対する固定磁化工程とを別々に行う必要がなく、より簡単かつ適切に固定抵抗素子４，５を製造できる。

図９の（６）の工程では、前記第１軟磁性体２３は図２に示すように一体型で形成することも出来る。また、図９の（６）の工程では、前記第２軟磁性体１８を磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２の真上でなく図２に示すように両側方に形成することも出来る。

上記では磁気抵抗効果素子２，３と固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２が共に同じ形状であったが、例えば固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２の素子幅Ｗ１と、磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子部１２の素子幅Ｗ１とが異なっていてもよいし、前記固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２の素子長さＬ１と、前記磁気抵抗効果素子２，３を構成する素子長さとが異なっていてもよい。ただし、抵抗値を簡単に合わせ込むには、磁気抵抗効果素子２，３と固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２とを同じ形状とすることが好適である。

さらに、上記では、前記磁気抵抗効果素子２，３と固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２の積層順や膜厚が一致していていたが異なっていてもよい。例えば、固定抵抗素子４，５は図１２の積層順であるが、磁気抵抗効果素子２，３は、下からフリー磁性層３６、非磁性層３５、固定磁性層３４、反強磁性層３３及び保護層３７の順で積層されてもよい。ただし、前記磁気抵抗効果素子２，３と固定抵抗素子４，５を構成する素子部１２の積層順や膜厚を同じにしたほうが、製造工程を簡単にでき、また、磁気抵抗効果素子２，３と固定抵抗素子４，５との抵抗変化温度係数（ＴＣＲ）をより簡単且つ高精度に合わせることができ好適である。

なお第１軟磁性体２３は、素子部１２の下方に絶縁層を介して形成されてもよい。このとき第１軟磁性体２３は、素子部１２の上下両方、あるいは片方に形成される。

図１に示す固定抵抗素子を形成した。素子部１２を６本形成し、ミアンダ形状とした。素子部１２の素子幅Ｗ１を３μｍ、素子長さＬ１を６０μｍ、膜厚Ｔ１を２７０Å、第１軟磁性体（ＣｏＦｅＳｉＢ）の幅寸法Ｗ２を６μｍ、長さ寸法Ｌ２を１００μｍ、膜厚を５０００Å、第１軟磁性体２３と前記磁気抵抗効果素子の素子部１２間の高さ方向への間隔Ｔ５を０．３μｍとした。磁場中アニールにて、固定磁性層３４を長さ方向（Ｙ方向）に固定磁化した。

なお、前記素子部１２は、前記第１軟磁性体２３が設けられていない形態では、±５Ｏｅの外部磁場に対して約３％の抵抗変化率（ＭＲ比）を発揮する素子であった。

前記固定抵抗素子に対して図１に示すＸ方向及びＹ方向の夫々から±５Ｏｅの範囲の外部磁場を流入させ、抵抗変化率（ＭＲ比）を調べた。図１０に示すようにＸ方向及びＹ方向のどちらの方向から±５Ｏｅの範囲の外部磁場を作用させても抵抗変化率（ＭＲ比）を約０．０２％以下に抑えることが出来るとわかった。

次に、図１１の左図に示すように、Ｙ方向が長手方向で、固定磁性層３４の固定磁化方向がＹ方向に向けられた素子部１２と、前記素子部１２の上方にＹ方向が長手方向の第１軟磁性体を形成した。図１１の左図は図１（ａ）の固定抵抗素子４，５を構成する一つの素子部１２と前記素子部１２に対して膜厚方向に対向する第１軟磁性体２３とに相当する。

図１１の右図のグラフにある横軸の例えば「５μｍＬ２０」との表記は前半が素子部１２の素子幅Ｗ１を示し、後半が素子部１２に対する素子長さ方向（長手方向）からの第１軟磁性体２３のはみ出し量（片側）を示している。すなわち「５μｍＬ２０」とは素子部１２の素子幅Ｗ１が５μｍで、第１軟磁性体２３のはみ出し量（片側）が２０μｍであることを示している。

また、素子部１２の膜厚Ｔ１を２７０Å、第１軟磁性体（ＣｏＦｅＳｉＢ）の幅寸法Ｗ２を６μｍ、長さ寸法Ｌ２を１００μｍ、膜厚を５０００Å、第１軟磁性体２３と前記磁気抵抗効果素子の素子部１２間の高さ方向への間隔Ｔ５を０．３μｍとした。

図１１の横軸に示すように、前記素子幅Ｗ１及び第１軟磁性体２３のはみ出し量（片側）を変化させ、この際、Ｘ方向及びＹ方向から夫々±５Ｏｅの外部磁場を作用させて抵抗変化率（ＭＲ比）を求めた。図１１に示すように、抵抗変化率（ＭＲ比）を０．２％以下に抑えることが出来るとわかった。

次に図１２の左図に示すように、Ｘ方向が長手方向で、固定磁性層３４の固定磁化方向がＹ方向に向けられた素子部１２と、前記素子部１２の上方にＸ方向が長手方向の第１軟磁性体を形成した。

素子部１２の膜厚Ｔ１を２７０Å、第１軟磁性体（ＣｏＦｅＳｉＢ）の幅寸法Ｗ２を６μｍ、長さ寸法Ｌ２を１００μｍ、膜厚を５０００Å、第１軟磁性体２３と前記磁気抵抗効果素子の素子部１２間の高さ方向への間隔Ｔ５を０．３μｍとした。

図１２の横軸に示すように、素子幅Ｗ１及び第１軟磁性体２３のはみ出し量（片側）を変化させ、この際、Ｘ方向及びＹ方向から夫々±５Ｏｅの外部磁場を作用させて抵抗変化率（ＭＲ比）を求めた。図１２に示すように、抵抗変化率（ＭＲ比）は図１１のときよりも大きくなり、固定抵抗素子として使用できないことがわかった。

次に図１３に示す左図の固定抵抗素子を形成した。図１１の左図と類似するが、図１３では第１軟磁性体２３の幅寸法を２μｍとして前記素子部１２の素子幅Ｗ１より小さくした。その他の条件は図１１と同じとした。図１３のグラフに示すように抵抗変化率（ＭＲ比）は図１１のときよりも大きくなった。特にＹ方向からの外部磁場に対して抵抗変化率（ＭＲ比）が大きくなった。よって、図１３の形態では、固定抵抗素子として使用できないことがわかった。

次に、図１４に示す左図の固定抵抗素子を形成した。素子部１２の構成は図１１と同じであり、６本の素子部１２をミアンダ形状とした。また１５０μｍ×１５０μｍの大きさの第１軟磁性体２３を形成した。

図１４のグラフに示すように抵抗変化率（ＭＲ比）は図１１のときよりも大きくなった。よって、図１４の形態では、固定抵抗素子として使用できないことがわかった。

第１実施形態における磁気センサの特に磁気抵抗効果素子及び固定抵抗素子の部分を示す図（（ａ）は部分平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿って高さ方向（図示Ｚ方向）に切断し矢印方向から見た部分断面図）、（ｃ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って高さ方向（図示Ｚ方向）に切断し矢印方向から見た部分断面図）、 第２実施形態における磁気センサの特に磁気抵抗効果素子及び固定抵抗素子の部分を示す部分平面図、 第３実施形態における磁気センサの特に磁気抵抗効果素子及び固定抵抗素子の部分を示す部分平面図、 磁気抵抗効果素子の固定磁性層の固定磁化方向及びフリー磁性層の磁化方向と、電気抵抗値との関係を説明するための図、 磁気抵抗効果素子を膜厚方向から切断した際の切断面を示す断面図、 本実施形態の磁気センサの回路図、 他の好ましい実施形態の固定抵抗素子の構成を示す部分平面図と磁場のシミュレーション結果、 図７とは異なる本実施形態の固定抵抗素子の構成を示す部分平面図と磁場のシミュレーション結果、 本実施形態の磁気センサの製造工程を示すフロー図、 本実施例の固定抵抗素子に、Ｘ方向及びＹ方向の方向から±５Ｏｅの範囲の外部磁場を作用させたときの抵抗変化率（ＭＲ比）を示すグラフ、 左図の固定抵抗素子（実施例）に対してＸ方向及びＹ方向から±５Ｏｅの外部磁場が作用したときの抵抗変化率（ＭＲ比）を示すグラフ、 左図の固定抵抗素子（比較例）に対してＸ方向及びＹ方向から±５Ｏｅの外部磁場が作用したときの抵抗変化率（ＭＲ比）を示すグラフ、 左図の固定抵抗素子（比較例）に対してＸ方向及びＹ方向から±５Ｏｅの外部磁場が作用したときの抵抗変化率（ＭＲ比）を示すグラフ、 左図の固定抵抗素子（比較例）に対してＸ方向及びＹ方向から±５Ｏｅの外部磁場が作用したときの抵抗変化率（ＭＲ比）を示すグラフ、

符号の説明

１ 磁気センサ
２、３ 磁気抵抗効果素子
４、５ 固定抵抗素子
６ ブリッジ回路
７ 入力端子
８ グランド端子
９ 差動増幅器
１０ 外部出力端子
１１ 集積回路
１２ 素子部
１３ 接続電極部
１４ 出力取出し部
１６ 基板
１７ 絶縁層
１８ 第２軟磁性体
２３ 第１軟磁性体
３３ 反強磁性層
３４ 固定磁性層
３６ フリー磁性層
Ｌ１ 素子長さ
Ｌ２ （第１軟磁性体の）長さ寸法
Ｌ３ （第２軟磁性体の）長さ寸法
Ｗ１ 素子幅
Ｗ２ （第１軟磁性体の）幅寸法
Ｗ３ （第２軟磁性体の）幅寸法

Claims (15)

1. 磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に出力取出し部を介して直列接続される固定抵抗素子とを備えた磁気センサであって、
   前記磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して積層された外部磁場を受けて磁化方向が変動するフリー磁性層とを有する素子部を備え、
   前記固定抵抗素子は、素子幅Ｗ１に比べて素子長さＬ１が長く形成された細長形状の素子部を備え、前記固定抵抗素子を構成する素子部は、前記固定磁性層と、前記固定磁性層に前記非磁性層を介して積層された前記フリー磁性層とを有しており、前記固定磁性層の固定磁化方向が、素子長さ方向に向けられており、
   前記固定抵抗素子を構成する素子部に対して間隔を空けて、前記素子幅Ｗ１と同方向への幅寸法Ｗ２が前記素子幅Ｗ１よりも大きく前記素子部の素子幅の両側から素子幅方向に延出する延出部を備えるとともに、前記素子長さＬ１と同方向への長さ寸法Ｌ２が前記素子長さＬ１よりも大きく前記素子部の素子長さ方向の両側から素子長さ方向に延出する延出部を備え、且つ前記長さ寸法Ｌ２が前記幅寸法Ｗ２よりも大きい第１軟磁性体が積層配置されていることを特徴とする磁気センサ。
2. 前記磁気抵抗効果素子は、素子幅に比べて素子長さが長く形成された細長形状の素子部を有しており、前記固定磁性層の固定磁化方向が素子幅方向に向けられており、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部の素子長さ方向と、前記固定抵抗素子を構成する素子部の素子長さ方向が直交するように各素子部が配置され、前記磁気抵抗効果素子を構成する固定磁性層の固定磁化方向と、前記固定抵抗素子を構成する固定磁性層の固定磁化方向とが同一方向に向けられている請求項１記載の磁気センサ。
3. 前記磁気抵抗効果素子及び前記固定抵抗素子を構成する各素子部の積層順及び膜厚が等しい請求項１または２記載の磁気センサ。
4. 前記固定抵抗素子を構成する前記素子部は、複数個、素子幅方向に間隔を空けて配置され、各素子部の端部間が接続されてミアンダ形状にされており、
   前記固定抵抗素子を構成する各素子部に対して個別に前記第１軟磁性体が配置されている請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
5. 前記第１軟磁性体は、さらに、素子幅方向の両側に位置する前記素子部の両外側面より外側にも配置されている請求項４記載の磁気センサ。
6. 前記固定抵抗素子を構成する前記素子部は、複数個、素子幅方向に間隔を空けて配置され、各素子部の端部間が接続されてミアンダ形状にされており、
   一つの前記第１軟磁性体が、前記固定抵抗素子を構成する全ての前記素子部を覆う大きさで形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
7. 前記磁気抵抗効果素子を構成する前記素子部は、複数個、素子幅方向に間隔を空けて配置され、各素子部の端部間が接続されてミアンダ形状にされており、各素子部の両側方、真上、あるいは真下のいずれかに前記各素子の幅寸法と同じ方向での幅寸法がＷ３、素子長さ方向と同じ方向での長さ寸法がＬ３の第２軟磁性体が前記各素子部と非接触で形成され、
   前記第２軟磁性体の前記長さ寸法Ｌ３は前記各素子の長さより長く、前記軟磁性体は、前記素子部の素子長さ方向の両側から前記素子長さ方向に延出する延出部を備えている請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気センサ。
8. 磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子に出力取出し部を介して直列接続される固定抵抗素子とを備えた磁気センサの製造方法において、
   基板上に、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性層を介して積層された外部磁場を受けて磁化方向が変動するフリー磁性層とを有する積層膜を形成し、
   固定抵抗素子形成領域に位置する前記積層膜をパターニングして、素子幅Ｗ１に比べて素子長さＬ１が長く形成された細長形状の素子部を形成する工程、
   磁気抵抗効果素子形成領域に、前記固定磁性層と、前記固定磁性層に前記非磁性層を介して積層された前記フリー磁性層とを有する素子部を形成する工程、
   前記固定抵抗素子を構成する素子部の固定磁性層を素子長さ方向に固定磁化し、また、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部の固定磁性層を素子幅方向に固定磁化する工程、
   前記素子部の素子長さ方向の両側に電極部を形成する工程、
   前記素子部上に絶縁層を形成する工程、
   前記固定抵抗素子を構成する素子部上に前記絶縁層を介して、前記素子幅Ｗ１と同方向への幅寸法Ｗ２が前記素子幅Ｗ１よりも大きく前記素子部の素子幅の両側から素子幅方向に延出する延出部を備えるとともに、前記素子長さＬ１と同方向への長さ寸法Ｌ２が前記素子長さＬ１よりも大きく前記素子部の素子長さ方向の両側から素子長さ方向に延出する延出部を備え、且つ前記長さ寸法Ｌ２が前記幅寸法Ｗ２よりも大きい第１軟磁性体を形成する工程、
   を有することを特徴とする磁気センサの製造方法。
9. 前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部は、磁気抵抗効果素子形成領域に位置する前記積層膜をパターニングして、素子幅に比べて素子長さが長く形成された細長形状で形成されたものであり、
   前記積層膜の固定磁性層を固定磁化する工程を備え、
   前記積層膜から各素子部をパターン形成する際に、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部の固定磁性層の固定磁化方向が素子幅方向を向き、固定抵抗素子を構成する素子部の固定磁性層の固定磁化方向が素子長さ方向を向くように、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部の素子長さ方向を固定磁化方向に対して直交する方向に、前記固定抵抗素子を構成する素子部の素子長さ方向を固定磁化方向に向けてパターン形成する請求項８記載の磁気センサの製造方法。
10. 前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部は、磁気抵抗効果素子形成領域に位置する前記積層膜をパターニングして、素子幅に比べて素子長さが長く形成された細長形状で形成されたものであり、
    前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部の素子長さ方向と、前記固定抵抗素子を構成する素子部の素子長さ方向とが直交するように各素子部を前記積層膜からパターン形成し、
    同じ固定磁性層の固定磁化工程にて、前記磁気抵抗効果素子を構成する素子部の固定磁性層を素子幅方向に固定磁化し、固定抵抗素子を構成する素子部の固定磁性層を素子長さ方向に固定磁化する請求項８記載の磁気センサの製造方法。
11. 前記固定抵抗素子を構成する前記素子部を、複数個、素子幅方向に間隔を空けて配置し、各素子部の端部間を接続してミアンダ形状に形成し、
    前記固定抵抗素子を構成する各素子部の上方に絶縁層を介して個別に前記第１軟磁性体を配置する請求項８ないし１０のいずれかに記載の磁気センサの製造方法。
12. 前記第１軟磁性体を、さらに、素子幅方向の両側に位置する前記素子部の両外側面より外側にも配置する請求項１１記載の磁気センサの製造方法。
13. 前記固定抵抗素子を構成する前記素子部を、複数個、素子幅方向に間隔を空けて配置し、各素子部の端部間を接続してミアンダ形状に形成し、
    一つの前記第１軟磁性体を、前記固定抵抗素子を構成する全ての前記素子部の上方を覆う大きさで形成する請求項８ないし１０のいずれかに記載の磁気センサの製造方法。
14. 前記磁気抵抗効果素子を構成する前記素子部を、複数個、素子幅方向に間隔を空けて配置し、各素子部の端部間を接続してミアンダ形状に形成しており、
    前記第１軟磁性層を形成する工程と同じ工程時に、前記磁気抵抗効果素子を構成する各素子部の両側方、あるいは真上のいずれかに前記素子幅Ｗ１と同じ方向での幅寸法がＷ３、素子長さ方向と同じ方向での長さ寸法がＬ３の第２軟磁性体を絶縁層を介して形成し、
    このとき、前記第２軟磁性体の前記長さ寸法Ｌ３を前記素子長さＬ１より長く形成し、さらに前記第２軟磁性体を、前記磁気抵抗効果素子の素子長さ方向の両側から前記素子長さ方向に延出する延出部を備えて形成する請求項８ないし１３のいずれかに記載の磁気センサの製造方法。
15. 前記第１軟磁性体を素子部の上方に形成せず、あるいは素子部の上方とともに、前記第１軟磁性体を、前記素子部の下側に絶縁層を介して形成する請求項８ないし１４のいずれかに記載の磁気センサの製造方法。

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