JP2019163989A - 磁気検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡易なプロセスにより製造可能な構造を有する磁気検出装置を提供する。【解決手段】この磁気検出装置１は、第１の積層構造を有すると共に検出対象磁界を検出可能な第１の磁気検出素子、を含むセンサ部と、第１の積層構造を有する第１の抵抗素子を含み、センサ部と接続された抵抗部とを備え、第１の磁気検出素子における第１の積層構造および第１の抵抗素子における第１の積層構造は、実質的に第１の方向に固着された第１の磁化を有する第１の強磁性層をそれぞれ含む。【選択図】図１

Description

本発明は、磁気検出素子と抵抗素子とを備えた磁気検出装置に関する。

本出願人は、ブリッジ回路を構成する複数の磁気抵抗効果素子と、補正用抵抗器とが直列接続された回路を備えた磁気センサを提案している（例えば特許文献１参照）。

特開２０１１−３３４５６号公報

ところで、このような補正用抵抗器を備えた磁気検出装置に対し、その生産性向上が求められつつある。

したがって、より簡易なプロセスにより製造可能な構造を有する磁気検出装置を提供することが望まれる。

本発明の一実施態様としての第１の磁気検出装置は、第１の積層構造を有すると共に検出対象磁界を検出可能な第１の磁気検出素子、を含むセンサ部と、第１の積層構造を有する第１の抵抗素子を含み、センサ部と接続された抵抗部とを備えるようにしたものである。

本発明の一実施態様としての第２の磁気検出装置は、第１の方向に固着された第１の磁化を有する第１の強磁性層を含むと共に検出対象磁界を検出可能な第１の磁気検出素子、を有するセンサ部と、第１の強磁性層を含む第１の抵抗素子を有し、センサ部と接続された抵抗部とを備えるようにしたものである。

本発明の一実施態様としての磁気検出装置によれば、より簡易なプロセスにより製造可能な構造を有する。

本発明の一実施の形態としての磁気検出装置の全体構成例を表す平面図である。 図１に示した磁気検出装置の断面構成を表す断面図である。 図１に示した磁気検出装置の回路図である。 図１に示した磁気検出素子の第１の積層構造を表す斜視図である。 図１に示した磁気検出素子の第２の積層構造を表す斜視図である。 本発明の第１の変形例としての磁気検出装置の全体構成を表す平面図である。 本発明の第２の変形例としての磁気検出装置の全体構成を表す平面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．一実施の形態
４つの磁気検出素子を有するブリッジ回路と４つの抵抗素子を有するブリッジ回路とを備えるようにした磁気検出装置の例。
２．変形例
センサ部における複数の磁気検出素子の間に配置されたダミー部をさらに備えるようにした磁気検出装置の例など。
３．その他の変形例

＜１．一実施の形態＞
［磁気検出装置１の構成］
最初に、図１から図３を参照して、本発明における一実施の形態としての磁気検出装置１の構成について説明する。図１は、磁気検出装置１の全体構成例を表す平面図である。図２は、磁気検出装置１における、図１に示したＩＩ−ＩＩ切断線に沿った矢視方向の断面構成例を表す断面図である。図３は、磁気検出装置１における検出回路２０（後出）の概略構成を表す回路図である。この磁気検出装置１は、例えば回転体の回転角の検出に用いられる角度検出センサとして用いられるものである。

磁気検出装置１は、基板１０と、その基板１０の表面１０Ｓに設けられた検出回路２０とを備えたものである。検出回路２０には、ブリッジ回路３０およびブリッジ回路４０が含まれている。ブリッジ回路３０は本発明の「センサ部」に対応する一具体例であり、ブリッジ回路４０は本発明の「抵抗部」に対応する一具体例である。

（ブリッジ回路３０）
ブリッジ回路３０は、例えば図３に示したようにブリッジ接続された４つの磁気検出素子１１〜１４を有している。磁気検出素子１１〜１４は、いずれも例えば磁気抵抗効果（ＭＲ；Magneto-Resistive effect）素子であり、検出対象である外部磁界Ｈの変化を検出可能である。ここでいう「外部磁界Ｈの変化」とは、外部磁界Ｈの大きさの変化や外部磁界Ｈの角度もしくは向きの変化を含む意である。
但し、磁気検出素子１１，１３は、図４Ａに示した第１の積層構造Ｓ１を有し、磁気検出素子１２，１４は、図４Ｂに示した第２の積層構造Ｓ２を有している。このため、磁気検出素子１１，１３と磁気検出素子１２，１４は、外部磁界Ｈの変化に応じて互いに例えば１８０°位相の異なる信号を出力する。第１の積層構造Ｓ１および第２の積層構造Ｓ２の詳細については後述する。なお、図４Ａおよび図４Ｂは、第１の積層構造Ｓ１および第２の積層構造Ｓ２の概略構成をそれぞれ表す分解斜視図である。

ブリッジ回路３０を構成する４つの磁気検出素子１１〜１４は、図１Ａなどに示したように同一の基板１０に設けられている。ブリッジ回路３０は、例えば差分検出器１６（図３）と接続されていてもよい。差分検出器１６は、例えば基板１０に設けられていてもよいし、あるいは磁気検出装置１の外部に設けられていてもよい。

図３に示したように、ブリッジ回路３０は、直列接続された磁気検出素子１１および磁気検出素子１２と、直列接続された磁気検出素子１３および磁気検出素子１４とが、互いに並列接続されてなるものである。より具体的には、ブリッジ回路３０は、磁気検出素子１１の一端と磁気検出素子１２の一端とが接続点Ｐ１において接続され、磁気検出素子１３の一端と磁気検出素子１４の一端とが接続点Ｐ２において接続され、磁気検出素子１１の他端と磁気検出素子１４の他端とが接続点Ｐ３において接続され、磁気検出素子１２の他端と磁気検出素子１３の他端とが接続点Ｐ４において接続されている。ここで、接続点Ｐ３は電源端子Ｖｃｃと接続されており、接続点Ｐ４はブリッジ回路４０を介して接地端子ＧＮＤと接続されている。接続点Ｐ１は出力端子Ｖｏｕｔ１と接続され、接続点Ｐ２は出力端子Ｖｏｕｔ２と接続されている。出力端子Ｖｏｕｔ１および出力端子Ｖｏｕｔ２は、それぞれ、例えば差分検出器１６の入力側端子と接続されている。この差分検出器１６は、接続点Ｐ３と接続点Ｐ４との間に電圧が印加されたときの接続点Ｐ１と接続点Ｐ２との間の電位差（磁気検出素子１１および磁気検出素子１４のそれぞれに生ずる電圧降下の差分）を検出し、差分信号Ｓとして演算回路１７へ向けて出力するものである。

なお、図３において符号ＪＳ１１を付した矢印は、磁気検出素子１１，１３の各々における磁化固着層Ｓ１１（図４Ａ）の磁化ＪＳ１１（図４Ａ）の向きを模式的に表している。また、図３において符号ＪＳ２１を付した矢印は、磁気検出素子１２，１４の各々における磁化固着層Ｓ２１（図４Ｂ）の磁化ＪＳ２１（図４Ｂ）の向きを模式的に表している。図３に示したように、磁化ＪＳ１１の向きと磁化ＪＳ２１の向きとは互いに反対となっている。すなわち、図３は、磁気検出素子１１の抵抗値および磁気検出素子１３の抵抗値は、外部磁界Ｈの変化に応じて互いに同じ向きに変化（例えば増加もしくは減少）することを表している。図３は、さらに、磁気検出素子１２の抵抗値および磁気検出素子１４の抵抗値は、いずれも、外部磁界Ｈの変化に応じて磁気検出素子１１，１３の各抵抗値の変化とは反対向きに変化（減少もしくは増加）することを表している。

図１に示したように、磁気検出素子１１は複数の第１のセンサパターン１１Ｐを含んでおり、磁気検出素子１２は複数の第２のセンサパターン１２Ｐを含んでおり、磁気検出素子１３は複数の第３のセンサパターン１３Ｐを含んでおり、磁気検出素子１４は複数の第４のセンサパターン１４Ｐを含んでいる。ここで、複数の第１のセンサパターン１１Ｐおよび複数の第３のセンサパターン１３Ｐは、第１の積層構造Ｓ１（図４Ａ）をそれぞれ有する。一方、複数の第２のセンサパターン１２Ｐおよび複数の第４のセンサパターン１４Ｐは、第２の積層構造Ｓ２（図４Ｂ）をそれぞれ有する。図１Ａおよび図１Ｂに示したように、複数の第１〜第４のセンサパターン１１Ｐ〜１４Ｐは、それぞれ、基板１０の上において例えばマトリックス状に配列されている。なお、図１では、複数の第１〜第４のセンサパターン１１Ｐ〜１４ＰがそれぞれＸ軸方向に４つ並ぶと共にＹ軸方向に３つ並ぶように配列された例を示しているが、本発明では他の配列をも取り得る。また、磁気検出素子１１〜１４における複数の第１〜第４のセンサパターン１１Ｐ〜１４Ｐの数は同一であってもよいし、異なっていてもよい。磁気検出素子１１において、複数の第１のセンサパターン１１Ｐは互いに直列に接続されている。隣り合う２つの第１のセンサパターン１１Ｐは、例えば図２に示したように、各々の上面同士が配線１５Ｕによって接続され、もしくは各々の下面同士が配線１５Ｌによって接続されている。同様に、磁気検出素子１２において複数の第２のセンサパターン１２Ｐは互いに直列に接続され、磁気検出素子１３において複数の第３のセンサパターン１３Ｐは互いに直列に接続され、磁気検出素子１４において、複数の第４のセンサパターン１４Ｐは互いに直列に接続されている。

なお、磁気検出装置１では、さらに、第１〜第４のダミーパターン３１Ｐ〜３４Ｐがそれぞれ複数形成されているとよい。複数の第１のダミーパターン３１Ｐは、磁気検出素子１１における複数の第１のセンサパターン１１Ｐの少なくとも一部を取り囲むように配列されている。複数の第２のダミーパターン３２Ｐは、磁気検出素子１２における複数の第２のセンサパターン１２Ｐの少なくとも一部を取り囲むように配列されている。複数の第３のダミーパターン３３Ｐは、磁気検出素子１３における複数の第３のセンサパターン１３Ｐの少なくとも一部を取り囲むように配列されている。複数の第４のダミーパターン３４Ｐは、磁気検出素子１４における複数の第４のセンサパターン１４Ｐの少なくとも一部を取り囲むように配列されている。

第１の積層構造Ｓ１および第２の積層構造Ｓ２は、それぞれ図４Ａおよび図４Ｂに示したように、磁性層を含む複数の機能膜が積層されたスピンバルブ構造をなしている。具体的には、第１の積層構造Ｓ１は、図４Ａに示したように、＋Ｘ方向に固着された磁化ＪＳ１１を有する磁化固着層Ｓ１１と、特定の磁化方向を発現しない中間層Ｓ１２と、外部磁界Ｈの磁束密度に応じて変化する磁化ＪＳ１３を有する磁化自由層Ｓ１３とが順にＺ軸方向に積層されてなるものである。磁化固着層Ｓ１１、中間層Ｓ１２および磁化自由層Ｓ１３は、いずれもＸＹ面内に広がる薄膜である。したがって、磁化自由層Ｓ１３の磁化ＪＳ１３の向きは、ＸＹ面内において回転可能となっている。なお、図４Ａは、外部磁界Ｈが磁化ＪＳ１３の向きに付与されている負荷状態を示している。

第２の積層構造Ｓ２は、図４Ｂに示したように、−Ｘ方向に固着された磁化ＪＳ２１を有する磁化固着層Ｓ２１と、特定の磁化方向を発現しない中間層Ｓ２２と、外部磁界Ｈの磁束密度に応じて変化する磁化ＪＳ２３を有する磁化自由層Ｓ２３とが順にＺ軸方向に積層されてなるものである。磁化固着層Ｓ２１、中間層Ｓ２２および磁化自由層Ｓ２３は、いずれもＸＹ面内に広がる薄膜である。したがって、磁化自由層Ｓ２３の磁化ＪＳ２３の向きは、ＸＹ面内において回転可能となっている。なお、図４Ｂは、外部磁界Ｈが磁化ＪＳ２３の向きに付与されている負荷状態を示している。

このように、第１の積層構造Ｓ１における磁化固着層Ｓ１１は＋Ｘ方向に固着された磁化ＪＳ１１を有するのに対し、第２の積層構造Ｓ２における磁化固着層Ｓ２１は−Ｘ方向に固着された磁化ＪＳ２１を有する。なお、磁化ＪＳ１１が本発明の「第１の磁化」に対応する一具体例であり、磁化固着層Ｓ１１が本発明の「第１の強磁性層」に対応する一具体例である。また、磁化ＪＳ２１が本発明の「第２の磁化」に対応する一具体例であり、磁化固着層Ｓ２１が本発明の「第２の強磁性層」に対応する一具体例である。

なお、第１の積層構造Ｓ１および第２の積層構造Ｓ２において、磁化固着層Ｓ１１，Ｓ２１、中間層Ｓ１２，Ｓ２２および磁化自由層Ｓ１３，Ｓ２３は、いずれも単層構造であってもよいし、複数層からなる多層構造であってもよい。また、第１の積層構造Ｓ１において、磁化固着層Ｓ１１，中間層Ｓ１２および磁化自由層Ｓ１３が、上記とは逆の順番に積層されていてもよい。同様に、第２の積層構造Ｓ２において、磁化固着層Ｓ２１，中間層Ｓ２２および磁化自由層Ｓ２３が、上記とは逆の順番に積層されていてもよい。

磁化固着層Ｓ１１および磁化固着層Ｓ２１は、互いに実質的に同一の材料により形成されている。磁化固着層Ｓ１１および磁化固着層Ｓ２１は、例えばコバルト（Ｃｏ）やコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、コバルト鉄ボロン合金（ＣｏＦｅＢ）などの強磁性材料からなる。なお、第１の積層構造Ｓ１において、磁化固着層Ｓ１１と隣接するように、中間層Ｓ１２と反対側に反強磁性層（図示せず）を設けるようにしてもよい。同様に、第２の積層構造Ｓ２において、磁化固着層Ｓ２１と隣接するように、中間層Ｓ２２と反対側に反強磁性層（図示せず）を設けるようにしてもよい。そのような反強磁性層は、白金マンガン合金（ＰｔＭｎ）やイリジウムマンガン合金（ＩｒＭｎ）などの反強磁性材料により構成されるものである。反強磁性層は、第１の積層構造Ｓ１および第２の積層構造Ｓ２においては、＋Ｘ方向のスピン磁気モーメントと−Ｘ方向のスピン磁気モーメントとが完全に打ち消し合った状態にあり、隣接する磁化固着層Ｓ１１の磁化ＪＳ１１の向きを＋Ｘ方向へ固定し、あるいは隣接する磁化固着層Ｓ２１の磁化ＪＳ２１の向きを−Ｘ方向へ固定するように作用する。

中間層Ｓ１２および中間層Ｓ２２は、互いに実質的に同一の材料により形成されている。スピンバルブ構造が磁気トンネル接合（ＭＴＪ：Magnetic Tunnel Junction）膜として機能するものである場合、中間層Ｓ１２および中間層Ｓ２２は、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる非磁性のトンネルバリア層であり、量子力学に基づくトンネル電流が通過可能な程度に厚みの薄いものである。ＭｇＯからなるトンネルバリア層は、例えば、ＭｇＯからなるターゲットを用いたスパッタリング処理のほか、マグネシウム（Ｍｇ）の薄膜の酸化処理、あるいは酸素雰囲気中でマグネシウムのスパッタリングを行う反応性スパッタリング処理などによって得られる。また、ＭｇＯのほか、アルミニウム（Ａｌ），タンタル（Ｔａ），ハフニウム（Ｈｆ）の各酸化物もしくは窒化物を用いて中間層ＳＳ２を構成することも可能である。なお中間層Ｓ１２および中間層Ｓ２２は、例えばルテニウム（Ｒｕ）や金（Ａｕ）などの白金族元素や銅（Ｃｕ）などの非磁性金属により構成されていてもよい。その場合、スピンバルブ構造は巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive effect）膜として機能する。

磁化自由層Ｓ１３および磁化自由層Ｓ２３は軟質強磁性層であり、互いに実質的に同一の材料により形成されている。磁化自由層Ｓ１３および磁化自由層Ｓ２３は、例えばコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）あるいはコバルト鉄ボロン合金（ＣｏＦｅＢ）などによって構成される。

ブリッジ回路３０を構成する磁気検出素子１１〜１４には、それぞれ電源端子Ｖｃｃからの電流Ｉ１０が接続点Ｐ３において分流された電流Ｉ１もしくは電流Ｉ２が供給される。ブリッジ回路３０の接続点Ｐ１，Ｐ２からそれぞれ取り出された信号ｅ１，ｅ２が差分検出器１６に流入する。ここで、例えば磁化ＪＳ２１と磁化ＪＳ２３とのなす角度をγとしたとき、信号ｅ１はＡｃｏｓ（＋γ）＋Ｂ（Ａ，Ｂはいずれも定数）に従って変化する出力変化を表し、信号ｅ２はＡｃｏｓ（γ−１８０°）＋Ｂに従って変化する出力変化を表す。

（ブリッジ回路４０）
ブリッジ回路４０は、例えば図３に示したようにブリッジ接続された４つの抵抗素子２１〜２４を有している。抵抗素子２１〜２４は、磁気検出素子１１〜１４と同様にいずれも磁気抵抗効果素子である。このため、外部磁界Ｈの変化に応じて、抵抗素子２１〜２４の各抵抗値も変化する。但し、抵抗素子２１，２３は、図４Ａに示した第１の積層構造Ｓ１を有し、抵抗素子２２，２４は、図４Ｂに示した第２の積層構造Ｓ２を有している。このため、接続点Ｐ７と接続点Ｐ８との間の抵抗値は、外部磁界Ｈの変化によらず、実質的に一定に維持されている。したがって、ブリッジ回路４０は、外部磁界Ｈの変動に関わらず、用途に合わせて出力電圧の調整を行う出力補正用の抵抗体として機能する。

ブリッジ回路４０を構成する４つの抵抗素子２１〜２４は、磁気検出素子１１〜１４と同じ基板１０に設けられている。

図３に示したように、ブリッジ回路４０は、直列接続された抵抗素子２１および抵抗素子２２と、直列接続された抵抗素子２３および抵抗素子２４とが、互いに並列接続されてなるものである。より具体的には、ブリッジ回路４０は、抵抗素子２１の一端と抵抗素子２２の一端とが接続点Ｐ６において接続され、抵抗素子２３の一端と抵抗素子２４の一端とが接続点Ｐ５において接続され、抵抗素子２１の他端と抵抗素子２４の他端とが接続点Ｐ８において接続され、抵抗素子２２の他端と抵抗素子２３の他端とが接続点Ｐ７において接続されている。ここで、接続点Ｐ７は、配線を介して、ブリッジ回路３０の接続点Ｐ４と接続されており、接続点Ｐ８は接地端子ＧＮＤと接続されている。

なお、図３において符号ＪＳ１１を付した矢印は、抵抗素子２１，２３の各々における磁化固着層Ｓ１１（図４Ａ）の磁化ＪＳ１１（図４Ａ）の向きを模式的に表している。また、図３において符号ＪＳ２１を付した矢印は、抵抗素子２２，２４の各々における磁化固着層Ｓ２１（図４Ｂ）の磁化ＪＳ２１（図４Ｂ）の向きを模式的に表している。図３に示したように、磁化ＪＳ１１の向きと磁化ＪＳ２１の向きとは互いに反対となっている。すなわち、図３は、抵抗素子２１の抵抗値および抵抗素子２３の抵抗値は、外部磁界Ｈの変化に応じて互いに同じ向きに変化（例えば増加もしくは減少）することを表している。図３は、さらに、抵抗素子２２の抵抗値および抵抗素子２４の抵抗値は、いずれも、外部磁界Ｈの変化に応じて抵抗素子２１，２３の各抵抗値の変化とは反対向きに変化（減少もしくは増加）することを表している。

図１に示したように、抵抗素子２１は複数の第１の抵抗パターン２１Ｐを含んでおり、抵抗素子２２は複数の第２の抵抗パターン２２Ｐを含んでおり、抵抗素子２３は複数の第３の抵抗パターン２３Ｐを含んでおり、抵抗素子２４は複数の第４の抵抗パターン２４Ｐを含んでいる。ここで、複数の第１の抵抗パターン２１Ｐおよび複数の第３の抵抗パターン２３Ｐは、第１の積層構造Ｓ１（図４Ａ）をそれぞれ有する。一方、複数の第２の抵抗パターン２２Ｐおよび複数の第４の抵抗パターン２４Ｐは、第２の積層構造Ｓ２（図４Ｂ）をそれぞれ有する。

図１に示したように、複数の第１の抵抗パターン２１Ｐは、磁気検出素子１１における複数の第１のセンサパターン１１Ｐの少なくとも一部を取り囲むように配列されている。複数の第２の抵抗パターン２２Ｐは、磁気検出素子１２における複数の第２のセンサパターン１２Ｐの少なくとも一部を取り囲むように配列されている。複数の第３の抵抗パターン２３Ｐは、磁気検出素子１３における複数の第３のセンサパターン１３Ｐの少なくとも一部を取り囲むように配列されている。複数の第４の抵抗パターン２４Ｐは、磁気検出素子１４における複数の第４のセンサパターン１４Ｐの少なくとも一部を取り囲むように配列されている。なお、抵抗素子２１における複数の第１の抵抗パターン２１Ｐは、基板１０のうち、磁気検出素子１１と磁気検出素子１４との間の領域、または磁気検出素子１１と磁気検出素子１２との間の領域に設けられている。抵抗素子２２における複数の第２の抵抗パターン２２Ｐは、基板１０のうち、磁気検出素子１２と磁気検出素子１１との間の領域、または磁気検出素子１２と磁気検出素子１３との間の領域に設けられている。抵抗素子２３における複数の第３の抵抗パターン２３Ｐは、基板１０のうち、磁気検出素子１３と磁気検出素子１２との間の領域、または磁気検出素子１３と磁気検出素子１４との間の領域に設けられている。さらに、抵抗素子２４における複数の第４の抵抗パターン２４Ｐは、基板１０のうち、磁気検出素子１４と磁気検出素子１３との間の領域、または磁気検出素子１４と磁気検出素子１１との間の領域に設けられている。

抵抗素子２１において、複数の第１の抵抗パターン２１Ｐは互いに直列に接続されている。隣り合う２つの第１の抵抗パターン２１Ｐは、例えば図２に示したように、各々の上面同士が配線２５Ｕによって接続され、もしくは各々の下面同士が配線２５Ｌによって接続されている。同様に、抵抗素子２２において複数の第２の抵抗パターン２２Ｐは互いに直列に接続され、抵抗素子２３において複数の第３の抵抗パターン２３Ｐは互いに直列に接続され、抵抗素子２４において、複数の第４の抵抗パターン２４Ｐは互いに直列に接続されている。

なお、本発明では、複数の第１のダミーパターン３１Ｐの少なくとも１つを複数の第１の抵抗パターン２１Ｐとして用いてもよい。同様に、本発明では、複数の第２のダミーパターン３２Ｐの少なくとも１つを複数の第２の抵抗パターン２２Ｐとして用いてもよいし、複数の第３のダミーパターン３３Ｐの少なくとも１つを複数の第３の抵抗パターン２３Ｐとして用いてもよいし、複数の第４のダミーパターン３４Ｐの少なくとも１つを複数の第４の抵抗パターン２４Ｐとして用いてもよい。

［磁気検出装置１の動作および作用］
本実施の形態の磁気検出装置１では、例えばＸＹ面内における外部磁界Ｈの回転角θの大きさを、検出回路２０によって検出することができる。

この磁気検出装置１では、検出回路２０に対して外部磁界Ｈが回転すると、検出回路２０に及ぶＸ軸方向の磁界成分の変化およびＹ軸方向の磁界成分の変化がブリッジ回路３０における磁気検出素子１１〜１４によって検出される。その際、ブリッジ回路３０からの出力として、信号ｅ１および信号ｅ２に基づく差分検出器１６からの差分信号Ｓが演算回路１７へ流入する。そののち、演算回路１７において外部磁界Ｈの回転角θを求めることができる。

［磁気検出装置１の効果］
この磁気検出装置１は、より簡易なプロセスにより製造可能な構造を有する。

具体的には、例えば磁気検出素子１１、抵抗素子２１、磁気検出素子１３および抵抗素子２３は、いずれも、共通の第１の積層構造Ｓ１を有する。すなわち、磁気検出素子１１の第１の積層構造Ｓ１、抵抗素子２１の第１の積層構造Ｓ１、磁気検出素子１３の第１の積層構造Ｓ１、および抵抗素子２３の第１の積層構造Ｓ１は、各々を構成する複数の積層膜の積層順序およびそれら複数の積層膜の各々の構成材料が同じである。よって、磁気検出素子１１、抵抗素子２１、磁気検出素子１３および抵抗素子２３は、一連の工程により一括して成膜が可能である。一方、磁気検出素子１２、抵抗素子２２、磁気検出素子１４および抵抗素子２４は、いずれも、共通の第２の積層構造Ｓ２を有する。すなわち、磁気検出素子１２の第２の積層構造Ｓ２、抵抗素子２２の第２の積層構造Ｓ２、磁気検出素子１４の第２の積層構造Ｓ２、および抵抗素子２４の第２の積層構造Ｓ２は、各々を構成する複数の積層膜の積層順序およびそれら複数の積層膜の各々の構成材料が同じである。よって、磁気検出素子１２、抵抗素子２２、磁気検出素子１４および抵抗素子２４は、一連の工程により一括して成膜が可能である。したがって、磁気検出素子と抵抗素子とで互いに異なる構成材料を用いる場合や、互いに異なる積層構造を有する場合と比較して、磁気検出装置１はより簡便に製造可能である。

さらに、磁気検出素子１１の第１の積層構造Ｓ１、抵抗素子２１の第１の積層構造Ｓ１、磁気検出素子１３の第１の積層構造Ｓ１、および抵抗素子２３の第１の積層構造Ｓ１における各磁化固着層Ｓ１１は、いずれも＋Ｘ方向に固着された磁化ＪＳ１１を有する。よって、磁気検出素子１１の第１の積層構造Ｓ１、抵抗素子２１の第１の積層構造Ｓ１、磁気検出素子１３の第１の積層構造Ｓ１、および抵抗素子２３の第１の積層構造Ｓ１における各磁化固着層Ｓ１１の磁化ＪＳ１１の固着処理は、同一の工程により一括して行うことができる。

同様に、磁気検出素子１２の第２の積層構造Ｓ２、抵抗素子２２の第２の積層構造Ｓ２、磁気検出素子１４の第２の積層構造Ｓ２、および抵抗素子２４の第２の積層構造Ｓ２における各磁化固着層Ｓ２１は、いずれも−Ｘ方向に固着された磁化ＪＳ２１を有する。よって、磁気検出素子１２の第２の積層構造Ｓ２、抵抗素子２２の第２の積層構造Ｓ２、磁気検出素子１４の第２の積層構造Ｓ２、および抵抗素子２４の第２の積層構造Ｓ２における各磁化固着層Ｓ２１の磁化ＪＳ２１の固着処理は、同一の工程により一括して行うことができる。

また、本実施の形態では、例えば複数の第１のセンサパターン１１Ｐを取り囲むように第１の抵抗パターン２１Ｐおよび第１のダミーパターン３１Ｐを設けるようにした。このため、複数の第１のセンサパターン１１Ｐと、第１の抵抗パターン２１Ｐおよび第１のダミーパターン３１Ｐとを一括形成することにより、複数の第１のセンサパターン１１Ｐにおける膜質や膜厚のばらつきを十分に低減することができる。第２〜第４のセンサパターン１２Ｐ〜１４Ｐについても同様の効果が期待できる。

また、本実施の形態では、基板１０上における、マトリックス状に配置された４つの磁気検出素子１１〜１４の隙間の領域に抵抗素子２１〜２４を配置するようにした。このため、例えば第１〜第４のセンサパターン１１Ｐ〜１４Ｐを、フォトリソグラフィ法を利用して形成する場合、そのフォトリソグラフィ法における露光限界により生じる４つの磁気検出素子１１〜１４同士の隙間を有効利用することができる。すなわち、外部磁界Ｈの検出のための第１〜第４のセンサパターン１１Ｐ〜１４Ｐとしては利用できない膜質の第１の積層構造Ｓ１や第２の積層構造Ｓ２を、第１〜第４の抵抗パターン２１Ｐ〜２４Ｐとして活用できる。これにより、磁気検出装置１における全体の寸法の縮小化を図ることができる。

＜２．変形例＞
（２．１ 第１の変形例）
［磁気検出装置１Ａの構成］
図５は、本発明の第１の変形例としての磁気検出装置１Ａの全体構成例を表す平面図である。上記実施の形態としての磁気検出装置１では、４つの磁気検出素子１１〜１４同士の隙間の一部を占めるように抵抗素子２１〜２４を設けるようにした。これに対し、本変形例としての磁気検出装置１Ａでは、４つの磁気検出素子１１〜１４同士の隙間を埋めるように、複数列および複数行に亘る複数のダミーパターン３５Ｐを設けるようにした。複数のダミーパターン３５Ｐは、複数の第１〜第４のセンサパターン１１Ｐ〜１４Ｐのいずれかと同じ積層構造を有するとよい。この点を除き、磁気検出装置１Ａは磁気検出装置１と実質的に同じ構成を有する。ここで、複数のダミーパターン３５Ｐは、互いに同じ形状および同じ寸法を有するとよい。

［磁気検出装置１Ａの作用効果］
このように、磁気検出装置１Ａでは、ＸＹ面内における、複数の第１〜第４のセンサパターン１１Ｐ〜１４Ｐの隙間を埋めるように、複数のダミーパターン３５Ｐを設けるようにした。このため、複数の第１〜第４のセンサパターン１１Ｐ〜１４Ｐの上面を含む面の平坦化処理を行う際、ディッシングの発生を緩和することができる。その結果、複数の第１〜第４のセンサパターン１１Ｐ〜１４Ｐの厚さのばらつきを抑制でき、磁気検出装置１Ａにおける磁界検出精度の向上が期待できる。

（２．２ 第２の変形例）
［磁気検出装置１Ｂの構成］
図６は、本発明の第２の変形例としての磁気検出装置１Ｂの全体構成例を表す平面図である。上記実施の形態としての磁気検出装置１では、磁気検出素子１１〜１４における第１〜第４のセンサパターン１１Ｐ〜１４Ｐが、それぞれマトリックス状に配列されるようにした。また、抵抗素子２１〜２４における第１〜第４の抵抗パターン２１Ｐ〜２４Ｐが、それぞれ、第１〜第４のセンサパターン１１Ｐ〜１４Ｐの一部を取り囲むように配列されるようにした。これに対し、第２の変形例としての磁気検出装置１Ｂは、いずれもＸ軸方向へ６つずつ配列された第１〜第４の抵抗パターン２１Ｐ〜２４Ｐと、いずれもＸ軸方向へ６つずつ配列された第１〜第４のセンサパターン１１Ｐ〜１４Ｐと、いずれもＸ軸方向へ６つずつ配列された第１〜第４のダミーパターン３１Ｐ〜３４Ｐとが、Ｙ軸方向へ順に並ぶようにしたものである。このように本発明では、第１〜第４の抵抗パターン２１Ｐ〜２４Ｐおよび第１〜第４のダミーパターン３１Ｐ〜３４Ｐは、それぞれ、第１〜第４のセンサパターン１１Ｐ〜１４Ｐと隣り合うように形成されていてもよい。

＜３．その他の変形例＞
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、センサ部として４つの磁気検出素子を用いてフルブリッジ回路を形成するようにしたが、本発明では、例えば２つの磁気検出素子を用いてハーフブリッジ回路を形成するようにしてもよい。また、本発明は、抵抗部としてのブリッジ回路についても４つの抵抗素子を用いる場合に限定されるものではなく、例えば２つの抵抗素子を用いてハーフブリッジ回路を形成するようにしてもよい。また、複数のセンサパターンの形状および寸法、複数の抵抗パターンの形状および寸法、ならびに複数のダミーパターンの形状および寸法などは、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。

また、上記実施の形態等では、センサ部および抵抗部が、２種の積層構造、すなわち第１の積層構造および第２の積層構造を共通に有するようにしたが、本発明では、センサ部および抵抗部が、３種以上の積層構造を共通に有するようにしてもよい。

また、上記実施の形態等では、回転体の回転角の検出に用いられる角度検出センサとして用いられる磁気検出装置について説明したが、本発明の磁気検出装置の用途はそれに限定されない。例えば地磁気を検出する電子コンパスなどにも適用可能である。また、センサは磁気抵抗効果素子以外の検出素子、例えばホール素子等を含むものであってもよい。

また、上記実施の形態等では、例えば磁気検出素子１１および抵抗素子２１の双方が第１の積層構造Ｓ１を有し、磁気検出素子１２および抵抗素子２２の双方が第２の積層構造Ｓ２を有する場合について説明したが、本発明の磁気検出装置はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の第１の観点の磁気検出装置は、センサ部が、第１の積層構造を有すると共に検出対象磁界を検出可能な第１の磁気検出素子を含むものであり、抵抗部が、第１の積層構造を有する第１の抵抗素子を含み、センサ部と接続されたものであればよい。ここでいう第１の積層構造とは、その積層構造を構成する複数の層の各構成材料およびそれら複数の層の積層順序が特定されたものを意味する。すなわち、第１の磁気検出素子が有する第１の積層構造と第１の抵抗素子が有する第１の積層構造とを比較すると、各々の第１の積層構造を構成する複数の層の各構成材料が各々一致し、かつ、各々の第１の積層構造を構成する複数の層の積層順序が一致していればよい。

本発明の第２の観点の磁気検出装置は、センサ部が、第１の方向に固着された第１の磁化を有する第１の磁性体を含むと共に検出対象磁界を検出可能な第１の磁気検出素子、を有するものであり、抵抗部が、第１の方向に固着された第２の磁化を有する第２の磁性体を含む第１の抵抗素子を有しセンサ部と接続されたものであればよい。すなわち、第１の磁気検出素子における構成材料と、第１の抵抗素子における構成材料とが全て一致していてもよいし、第１の磁気検出素子における構成材料の一部と、第１の抵抗素子における構成材料の一部とが異なっていてもよいし、第１の磁気検出素子における構成材料と、第１の抵抗素子における構成材料とが全て異なっていてもよい。また、本発明の第２の観点の磁気検出装置は、センサ部が、第１の方向と反対の第２の方向に固着された第３の磁化を有する第３の磁性体を含むと共に検出対象磁界を検出可能な第２の磁気検出素子をさらに有し、抵抗部が、第２の方向に固着された第４の磁化を有する第４の磁性体を含む第２の抵抗素子をさらに有するものであってもよい。第２の磁気検出素子と第２の抵抗素子との関係も、上述した第１の磁気検出素子と第１の抵抗素子との関係と同様である。

１，１Ａ，１Ｂ…磁気検出装置、１０…基板、１１〜１４…磁気検出素子、１１Ｐ〜１４Ｐ…第１〜第４のセンサパターン、１５Ｕ，１５Ｌ…配線、２０…検出回路、２１〜２４…抵抗素子、２１Ｐ〜２４Ｐ…第１〜第４の抵抗パターン、３０…ブリッジ回路、４０…ブリッジ回路、３１Ｐ〜３４Ｐ…第１〜第４のダミーパターン、Ｓ１…第１の積層構造、Ｓ２…第２の積層構造、Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２…出力端子、Ｖｃｃ…電源端子、ＧＮＤ…接地端子。

Claims (28)

1. 第１の積層構造を有すると共に検出対象磁界を検出可能な第１の磁気検出素子、を含むセンサ部と、
   前記第１の積層構造を有する第１の抵抗素子を含み、前記センサ部と接続された抵抗部と
   を備えた磁気検出装置。
2. 前記第１の磁気検出素子における前記第１の積層構造および前記第１の抵抗素子における前記第１の積層構造は、実質的に第１の方向に固着された第１の磁化を有する第１の強磁性層をそれぞれ含む
   請求項１記載の磁気検出装置。
3. 前記抵抗部は、前記検出対象磁界の変動に関わらず、出力電圧の調整を行う抵抗体である
   請求項１または請求項２に記載の磁気検出装置。
4. 前記第１の磁気検出素子および前記第１の抵抗素子は、同一の基板に設けられている
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
5. 前記第１の磁気検出素子は、前記基板の上に配列され、前記第１の積層構造をそれぞれ有する複数の第１のセンサパターンを含み、
   前記第１の抵抗素子は、前記基板の上に配列され、前記第１の積層構造をそれぞれ有する複数の第１の抵抗パターンを含む
   請求項４記載の磁気検出装置。
6. 前記複数の第１の抵抗パターンは、前記複数の第１のセンサパターンと隣り合うように形成されている
   請求項５記載の磁気検出装置。
7. 前記複数の第１の抵抗パターンは、前記複数の第１のセンサパターンの少なくとも一部を取り囲むように配列されている
   請求項５または請求項６に記載の磁気検出装置。
8. 前記基板の上に配列され、前記第１の積層構造をそれぞれ有する複数の第１のダミーパターンをさらに有し、
   前記複数の第１のダミーパターンの少なくとも一部が前記複数の第１の抵抗パターンである
   請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
9. 前記複数の第１のダミーパターンは、前記複数の第１のセンサパターンと隣り合うように形成されている
   請求項８記載の磁気検出装置。
10. 前記複数の第１のダミーパターンは、前記複数の第１のセンサパターンの少なくとも一部を取り囲むように配列されている
    請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
11. 前記センサ部は、第２の積層構造を有すると共に前記検出対象磁界を検出可能な第２の磁気検出素子をさらに含み、
    前記抵抗部は、前記第２の積層構造を有する第２の抵抗素子をさらに含む
    請求項１記載の磁気検出装置。
12. 前記第１の磁気検出素子における前記第１の積層構造および前記第１の抵抗素子における前記第１の積層構造は、実質的に第１の方向に固着された第１の磁化を有する第１の強磁性層をそれぞれ含み、
    前記第２の磁気検出素子における前記第２の積層構造および前記第２の抵抗素子における前記第２の積層構造は、実質的に前記第１の方向と反対の第２の方向に固着された第２の磁化を有する第２の強磁性層をそれぞれ含む
    請求項１１記載の磁気検出装置。
13. 前記抵抗部は、前記検出対象磁界の変動に関わらず、出力電圧の調整を行う抵抗体である
    請求項１１または請求項１２に記載の磁気検出装置。
14. 前記第１の磁気検出素子、前記第２の磁気検出素子、前記第１の抵抗素子および前記第２の抵抗素子は、同一の基板に設けられている
    請求項１１から請求項１３のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
15. 前記第１の磁気検出素子は、前記基板の上に配列され、前記第１の積層構造をそれぞれ有する複数の第１のセンサパターンを含み、
    前記第１の抵抗素子は、前記基板の上に配列され、前記第１の積層構造をそれぞれ有する複数の第１の抵抗パターンを含み、
    前記第２の磁気検出素子は、前記基板の上に配列され、前記第２の積層構造をそれぞれ有する複数の第２のセンサパターンを含み、
    前記第２の抵抗素子は、前記基板の上に配列され、前記第２の積層構造をそれぞれ有する複数の第２の抵抗パターンを含む
    請求項１４記載の磁気検出装置。
16. 前記複数の第１の抵抗パターンは、前記複数の第１のセンサパターンと隣り合うように形成され、
    前記複数の第２の抵抗パターンは、前記複数の第２のセンサパターンと隣り合うように形成されている
    請求項１５記載の磁気検出装置。
17. 前記複数の第１の抵抗パターンは、前記複数の第１のセンサパターンの少なくとも一部を取り囲むように配列され、
    前記複数の第２の抵抗パターンは、前記複数の第２のセンサパターンの少なくとも一部を取り囲むように配列されている
    請求項１５または請求項１６に記載の磁気検出装置。
18. 前記基板の上に配列されて前記第１の積層構造をそれぞれ有する複数の第１のダミーパターンと前記基板の上に配列されて前記第２の積層構造をそれぞれ有する複数の第２のダミーパターンとをさらに有し、
    前記複数の第１のダミーパターンの少なくとも一部が前記複数の第１の抵抗パターンであり、
    前記複数の第２のダミーパターンの少なくとも一部が前記複数の第２の抵抗パターンである
    請求項１５から請求項１７のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
19. 前記複数の第１のダミーパターンは、前記複数の第１のセンサパターンと隣り合うように形成され、
    前記複数の第２のダミーパターンは、前記複数の第２のセンサパターンと隣り合うように形成されている
    請求項１８記載の磁気検出装置。
20. 前記複数の第１のダミーパターンは、前記複数の第１のセンサパターンの少なくとも一部を取り囲むように配列され、
    前記複数の第２のダミーパターンは、前記複数の第２のセンサパターンの少なくとも一部を取り囲むように配列されている
    請求項１８または請求項１９に記載の磁気検出装置。
21. 前記センサ部における前記第１の磁気検出素子と前記第２の磁気検出素子とは直列接続もしくは並列接続され、
    前記抵抗部における前記第１の抵抗素子と前記第２の抵抗素子とは直列接続もしくは並列接続され、
    前記センサ部と前記抵抗部とは、直列接続されている
    請求項１１から請求項２０のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
22. 前記抵抗部における前記第１の抵抗素子および前記第２の抵抗素子は、前記センサ部における前記第１の磁気検出素子と前記センサ部における前記第２の磁気検出素子との間に設けられている
    請求項１１から請求項２１のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
23. 前記第１の磁気検出素子、前記第２の磁気検出素子、前記第１の抵抗素子および前記第２の抵抗素子は、磁気トンネル接合素子である
    請求項１１から請求項２２のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
24. 前記センサ部は、第２の積層構造を有すると共に前記検出対象磁界を検出可能な第２の磁気検出素子と、前記第１の積層構造を有すると共に前記検出対象磁界を検出可能な第３の磁気検出素子と、前記第２の積層構造を有すると共に前記検出対象磁界を検出可能な第４の磁気検出素子とをさらに含み、
    前記抵抗部は、前記第２の積層構造を有する第２の抵抗素子と、前記第１の積層構造を有する第３の抵抗素子と、前記第２の積層構造を有する第４の抵抗素子とをさらに含む
    請求項１記載の磁気検出装置。
25. 前記第１の積層構造は、実質的に第１の方向に固着された第１の磁化を有する第１の強磁性層をそれぞれ含み、
    前記第２の積層構造は、実質的に前記第１の方向と反対の第２の方向に固着された第２の磁化を有する第２の強磁性層をそれぞれ含む
    請求項２４記載の磁気検出装置。
26. 前記センサ部は、直列接続された前記第１の磁気検出素子および前記第２の磁気検出素子と、直列接続された前記第３の磁気検出素子および前記第４の磁気検出素子とが、互いに並列接続されてなる第１のブリッジ回路を有し、
    前記抵抗部は、直列接続された前記第１の抵抗素子および前記第２の抵抗素子と、直列接続された前記第３の抵抗素子および前記第４の抵抗素子とが、互いに並列接続されてなる第２のブリッジ回路を有する
    請求項２４または請求項２５記載の磁気検出装置。
27. 第１の方向に固着された第１の磁化を有する第１の磁性体を含むと共に検出対象磁界を検出可能な第１の磁気検出素子、を有するセンサ部と、
    前記第１の方向に固着された第２の磁化を有する第２の磁性体を含む第１の抵抗素子を有し、前記センサ部と接続された抵抗部と
    を備えた磁気検出装置。
28. 前記センサ部は、前記第１の方向と反対の第２の方向に固着された第３の磁化を有する第３の磁性体を含むと共に前記検出対象磁界を検出可能な第２の磁気検出素子、をさらに有し、
    前記抵抗部は、前記第２の方向に固着された第４の磁化を有する第４の磁性体を含む第２の抵抗素子をさらに有する
    請求項２７記載の磁気検出装置。