JP4133758B2 - Magnetic detection element and magnetic detection device - Google Patents

Magnetic detection element and magnetic detection device Download PDF

Info

Publication number
JP4133758B2
JP4133758B2 JP2003385077A JP2003385077A JP4133758B2 JP 4133758 B2 JP4133758 B2 JP 4133758B2 JP 2003385077 A JP2003385077 A JP 2003385077A JP 2003385077 A JP2003385077 A JP 2003385077A JP 4133758 B2 JP4133758 B2 JP 4133758B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magnetic
magnetic detection
integrated circuit
giant magnetoresistive
gmr element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003385077A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004080056A (en
Inventor
元久 田口
出 新條
裕司 川野
達也 深見
和彦 堤
裕一 坂井
直樹 平岡
康善 畑澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2003385077A priority Critical patent/JP4133758B2/en
Publication of JP2004080056A publication Critical patent/JP2004080056A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4133758B2 publication Critical patent/JP4133758B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

この発明は、磁界の変化を検出する磁気検出素子に関し、特に磁性体の回転を検出する装置に関するものである。   The present invention relates to a magnetic detection element that detects a change in a magnetic field, and more particularly to an apparatus that detects the rotation of a magnetic body.

一般に磁気抵抗素子（以下、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子と称す）は、特許文献１に記載されているように、強磁性体（例えば、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｃｏ等）薄膜の磁化方向と電流方向のなす角度によって抵抗値が変化する素子である。
このようなＭＲ素子は、電流方向と磁化方向が直角に交わるときに抵抗値が最小になり、電流方向と磁化方向のなす角が０度、すなわち同一あるいは全く逆の方向になるときにその抵抗値が最大になる。このような抵抗値の変化をＭＲ変化率と呼び、一般にＮｉ−Ｆｅで２〜３％、Ｎｉ−Ｃｏで５〜６％である。 In general, a magnetoresistive element (hereinafter referred to as an MR (Magnetoresistivity) element) has a magnetization direction and a current direction of a ferromagnetic (eg, Ni—Fe, Ni—Co, etc.) thin film as described in Patent Document 1. It is an element whose resistance value changes depending on the angle formed by
Such an MR element has a minimum resistance value when the current direction and the magnetization direction intersect at right angles, and the resistance value when the angle between the current direction and the magnetization direction is 0 degrees, that is, the same or completely opposite direction. The value is maximized. Such a change in resistance value is called an MR change rate, which is generally 2 to 3% for Ni-Fe and 5 to 6% for Ni-Co.

図３４および図３５は従来の磁気検出装置の構成を示す側面図および斜視図である。
図３４に示すように、従来の磁気検出装置は、回転軸４１と、少なくとも１つ以上の凹凸を有し、回転軸４１の回転に同期して回転する磁性回転体４２と、この磁性回転体４２と所定の間隙をもって配置されたＭＲ素子４３と、ＭＲ素子４３に磁界を与える磁石４４と、ＭＲ素子４３の出力を処理する集積回路４５とからなり、ＭＲ素子４３は、磁気抵抗パターン４６と、薄膜面（感磁面）４７とを備える。
このような磁気検出装置おいて、磁性回転体４２が回転することでＭＲ素子４３の感磁面である薄膜面４７を貫く磁界が変化し、磁気抵抗パターン４６の抵抗値が変化する。
しかし、このような磁気検出装置で用いられている磁気検出素子のＭＲ素子は出力レベルが小さいため、精度の高い検出ができず、これを解決するために、出力レベルの大きな巨大磁気抵抗素子（以下、ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子という）を用いた磁気検出素子が、近時提案されている。 34 and 35 are a side view and a perspective view showing a configuration of a conventional magnetic detection device.
As shown in FIG. 34, the conventional magnetic detection device includes a rotating shaft 41, a magnetic rotating body 42 having at least one unevenness and rotating in synchronization with the rotation of the rotating shaft 41, and the magnetic rotating body. 42, an MR element 43 disposed with a predetermined gap, a magnet 44 for applying a magnetic field to the MR element 43, and an integrated circuit 45 for processing the output of the MR element 43. The MR element 43 includes a magnetoresistive pattern 46 and And a thin film surface (magnetic sensitive surface) 47.
In such a magnetic detection device, when the magnetic rotator 42 rotates, the magnetic field passing through the thin film surface 47 which is the magnetic sensitive surface of the MR element 43 changes, and the resistance value of the magnetoresistive pattern 46 changes.
However, since the MR element of the magnetic detection element used in such a magnetic detection device has a low output level, it cannot be detected with high accuracy. To solve this problem, a giant magnetoresistive element ( Hereinafter, a magnetic detection element using a GMR (Giant Magnetistance) element has been proposed recently.

図３６は、従来のＧＭＲ素子の特性を示す図である。
図３６の特性を示すＧＭＲ素子は、日本応用磁気学会誌Ｖｏｌ．１５，Ｎｏ．５１９９１，第８１３〜８２１頁の「人工格子の磁気抵抗効果」と題する論文に記載されている数オングストロームから数十オングストロームの厚さの磁性層と非磁性層とを交互に積層させたいわゆる人工格子膜としての積層体（Ｆｅ／Ｃｒ、パーマロイ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ、Ｃｏ／Ｃｕ、ＦｅＣｏ／Ｃｕ）である。この積層体は、上述のＭＲ素子と比較して格段に大きなＭＲ効果（ＭＲ変化率）を有すると共に、外部磁界の向きが電流に対してどのような角度であっても同じ抵抗値の変化が得られる素子である。
磁界の変化を検出するためにＧＭＲ素子で実質的に感磁面を形成し、その感磁面の各端に電極を形成してブリッジ回路を形成し、このブリッジ回路の対向する２つの電極間に定電圧、定電流の電源を接続し、ＧＭＲ素子の抵抗値変化を電圧変化に変換して、このＧＭＲ素子に作用している磁界変化を検出することが考えられる。 FIG. 36 is a diagram showing the characteristics of a conventional GMR element.
The GMR element having the characteristics shown in FIG. 15, no. 51991, so-called artificial lattices in which magnetic layers and nonmagnetic layers having a thickness of several angstroms to several tens of angstroms are alternately stacked as described in a paper entitled “Magnetoresistive Effect of Artificial Lattice” on pages 813 to 821 It is a laminated body (Fe / Cr, permalloy / Cu / Co / Cu, Co / Cu, FeCo / Cu) as a film. This laminated body has a remarkably large MR effect (MR change rate) as compared with the MR element described above, and the same resistance value changes regardless of the angle of the external magnetic field with respect to the current. It is an element obtained.
In order to detect a change in the magnetic field, a magnetosensitive surface is substantially formed by a GMR element, and an electrode is formed on each end of the magnetosensitive surface to form a bridge circuit. Between the two electrodes facing this bridge circuit, It is conceivable to connect a power source having a constant voltage and a constant current to the power source, convert a change in resistance value of the GMR element into a voltage change, and detect a magnetic field change acting on the GMR element.

図３７および図３８は、従来のＧＭＲ素子を用いた磁気検出装置の構成を示す側面図および斜視図である。
図３７および図３８において、この磁気検出装置は、回転軸４１と、少なくとも１つ以上の凹凸を有し、回転軸４１の回転に同期して回転する磁界変化付与手段としての磁性回転体４２と、この磁性回転体４２と所定の間隙をもって配置されたＧＭＲ素子４８と、このＧＭＲ素子４８に磁界を与える磁界発生手段としての磁石４４と、ＧＭＲ素子４８の出力を処理する集積回路４５とからなり、ＧＭＲ素子４８は、感磁パターンとしての磁気抵抗パターン４９と、薄膜面５０とを有する。
このような磁気検出装置では、磁性回転体４２が回転することで、ＧＭＲ素子４８の薄膜面（感磁面）４７を貫く磁界が変化し、磁気抵抗パターン４９の抵抗値が変化する。 FIG. 37 and FIG. 38 are a side view and a perspective view showing a configuration of a magnetic detection device using a conventional GMR element.
37 and 38, the magnetic detection device includes a rotating shaft 41 and a magnetic rotating body 42 as magnetic field change applying means having at least one unevenness and rotating in synchronization with the rotation of the rotating shaft 41. The GMR element 48 disposed with a predetermined gap from the magnetic rotating body 42, a magnet 44 as a magnetic field generating means for applying a magnetic field to the GMR element 48, and an integrated circuit 45 for processing the output of the GMR element 48. The GMR element 48 has a magnetoresistive pattern 49 as a magnetosensitive pattern and a thin film surface 50.
In such a magnetic detection device, when the magnetic rotator 42 rotates, the magnetic field penetrating the thin film surface (magnetic sensitive surface) 47 of the GMR element 48 changes, and the resistance value of the magnetoresistive pattern 49 changes.

図３９は従来のＧＭＲ素子を用いた磁気検出装置を示すブロック図である。
図４０は従来のＧＭＲ素子を用いた磁気検出装置の詳細を示すブロック図である。
図３９および図４０に示す磁気検出装置は、磁性回転体４２と所定の間隙をもって配置され、磁石４４より磁界が与えられるＧＭＲ素子４８を用いたホイートストンブリッジ回路５１と、このホイートストンブリッジ回路５１の出力を増幅する差動増幅回路５２と、この差動増幅回路５２の出力を基準値と比較して“０”または“１”の信号を出力する比較回路５３と、この比較回路の出力を受けてスイッチングする出力回路５４とを備える。 FIG. 39 is a block diagram showing a magnetic detection apparatus using a conventional GMR element.
FIG. 40 is a block diagram showing details of a conventional magnetic detection apparatus using a GMR element.
39 and 40 includes a Wheatstone bridge circuit 51 that uses a GMR element 48 that is arranged with a predetermined gap from the magnetic rotating body 42 and is given a magnetic field by a magnet 44, and an output of the Wheatstone bridge circuit 51. A differential amplifying circuit 52 that compares the output of the differential amplifying circuit 52 with a reference value and outputs a signal of “0” or “1”; And an output circuit 54 for switching.

図４１は従来のＧＭＲ素子を用いた磁気検出装置の回路構成の一例を示す図である。
図４１において、ホイートストンブリッジ回路５１は、例えば各辺にそれぞれＧＭＲ素子４８ａ、４８ｂ、４８ｃおよび４８ｄを有し、ＧＭＲ素子４８ａと４８ｃは電源端子ＶＣＣに接続され、ＧＭＲ素子４８ｂと４８ｄは接地され、ＧＭＲ素子４８ａと４８ｂの各他端は接続点５５に接続され、ＧＭＲ素子４８ｃと４８ｄの各他端は接続点５６に接続される。 FIG. 41 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a magnetic detection device using a conventional GMR element.
In FIG. 41, the Wheatstone bridge circuit 51 has, for example, GMR elements 48a, 48b, 48c and 48d on each side, the GMR elements 48a and 48c are connected to the power supply terminal VCC, the GMR elements 48b and 48d are grounded, The other ends of the GMR elements 48 a and 48 b are connected to the connection point 55, and the other ends of the GMR elements 48 c and 48 d are connected to the connection point 56.

ホイートストンブリッジ回路５１の接続点５５が抵抗器５７を介して差動増幅回路５８のアンプ５９の反転入力端子に接続され、接続点５６が抵抗器６０を介してアンプ５９の非反転入力端子に接続されると共に、更に抵抗器６１を介して、電源端子ＶＣＣから供給される電圧に基づいて基準電圧を構成する分圧回路５２に接続される。
また、アンプ５９の出力端子は抵抗器６３を介して自己の反転入力端子に接続されると共に、比較回路６４のアンプ６５反転入力端子に接続され、アンプ６５の非反転入力端子は、電源端子ＶＣＣから供給される電圧に基づいて基準電圧を構成する分圧回路５６に接続されると共に、抵抗器５７を介してアンプ６５の出力端子に接続される。
そして、比較回路６４の出力端は、出力回路６８のトランジスタ６９のベースに接続され、トランジスタ６９のコレクタは、出力回路６８の出力端子７０に接続されると共に、抵抗器６１を介して電源端子ＶＣＣに接続され、そのエミッタは接地される。 The connection point 55 of the Wheatstone bridge circuit 51 is connected to the inverting input terminal of the amplifier 59 of the differential amplifier circuit 58 via the resistor 57, and the connection point 56 is connected to the non-inverting input terminal of the amplifier 59 via the resistor 60. In addition, it is further connected via a resistor 61 to a voltage dividing circuit 52 that constitutes a reference voltage based on the voltage supplied from the power supply terminal VCC.
The output terminal of the amplifier 59 is connected to its own inverting input terminal via the resistor 63 and is also connected to the amplifier 65 inverting input terminal of the comparison circuit 64. The non-inverting input terminal of the amplifier 65 is the power supply terminal VCC. Is connected to a voltage dividing circuit 56 that constitutes a reference voltage based on a voltage supplied from, and is connected to an output terminal of an amplifier 65 via a resistor 57.
The output terminal of the comparison circuit 64 is connected to the base of the transistor 69 of the output circuit 68, the collector of the transistor 69 is connected to the output terminal 70 of the output circuit 68, and the power supply terminal VCC is connected via the resistor 61. And its emitter is grounded.

図４２は、従来の磁気検出素子の構成を示す図である。
図４３は、従来の磁気検出素子の動作を示す特性図である。
図４２に示すように、ホイートストンブリッジは、ＧＭＲ素子４８（４８ａ、４８ｂ、４８ｃおよび４８ｄから構成される）を備える。
磁性回転体４２が回転すると、図４３に示すように、ＧＭＲ素子４８（４８ａないし４８ｄ）に供給される磁界が変化し、差動増幅回路５８の出力端には図４３に示すように、磁性回転体４２の凹凸に対応した出力が得られる。
この差動増幅回路５８の出力は、比較回路６４に供給されて、その比較レベルである基準値と比較されて“０”または“１”の信号に変換され、この信号は更に出力回路６８で波形成形され、この結果、その出力端子７０には図４３に示すようにその立上り、立下りの急峻な“０”または“１”の出力が得られる。 FIG. 42 is a diagram showing a configuration of a conventional magnetic detection element.
FIG. 43 is a characteristic diagram showing the operation of a conventional magnetic detection element.
As shown in FIG. 42, the Wheatstone bridge includes a GMR element 48 (consisting of 48a, 48b, 48c and 48d).
When the magnetic rotating body 42 rotates, as shown in FIG. 43, the magnetic field supplied to the GMR element 48 (48a to 48d) changes, and the output terminal of the differential amplifier circuit 58 has a magnetic field as shown in FIG. An output corresponding to the unevenness of the rotating body 42 is obtained.
The output of the differential amplifier circuit 58 is supplied to the comparison circuit 64 and is compared with a reference value which is the comparison level to be converted into a signal of “0” or “1”. As a result, the output terminal 70 has an output of “0” or “1” having a steep rise and fall as shown in FIG.

特開平０３−５２１１１号公報Japanese Patent Laid-Open No. 03-52111

しかしながら、上述の磁気検出素子に用いられるＧＭＲ素子は非常に敏感な素子であるため、その特性を充分に引き出すためには、例えば、ＧＭＲ素子を形成する下地層の表面を平坦にする等の条件が必要となる。従って、例えば、集積回路が形成された面と同一の面にＧＭＲ素子を形成することは困難であった。
このため、ＧＭＲ素子と集積回路を別に構成し、それらを電気的に接続しなければならず、生産性が低く、製造コストが高くなるという課題があった。
また、比較回路の出力は、磁性回転体と磁気検出素子との間隙の大きさに依存して変動するため、いわゆる、間隙特性が悪いという課題があった。 However, since the GMR element used for the above-described magnetic detection element is a very sensitive element, in order to fully draw out the characteristics, for example, the condition of flattening the surface of the underlayer on which the GMR element is formed, etc. Is required. Therefore, for example, it has been difficult to form a GMR element on the same surface as the surface on which the integrated circuit is formed.
For this reason, the GMR element and the integrated circuit must be configured separately and electrically connected to each other, resulting in low productivity and high manufacturing cost.
Further, since the output of the comparison circuit varies depending on the size of the gap between the magnetic rotating body and the magnetic detection element, there is a problem that so-called gap characteristics are poor.

従って、この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、低コストで生産性がよく、かつ、検出精度の高い磁気検出素子およびこれを用いた磁気検出装置を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a magnetic detection element with low cost, high productivity and high detection accuracy, and a magnetic detection device using the same. For the purpose.

この発明の磁気検出素子は、基板の一方の面に形成された下地層と、上記下地層の上に形成され、磁界の変化を検出する巨大磁気抵抗素子と、上記基板の上記巨大磁気抵抗素子が形成される面とは反対側の面に形成され、上記巨大磁気抵抗素子によって検出される磁界の変化に基づいて、所定の演算処理を行う集積回路と、を備え、上記基板の他方の面に形成された集積回路の上に、さらに下地層および巨大磁気抵抗素子を形成した。 The magnetic sensing element of the present invention includes an underlayer formed on one surface of a substrate, a giant magnetoresistive element formed on the underlayer and detecting a change in a magnetic field, and the giant magnetoresistive element of the substrate And an integrated circuit that performs a predetermined arithmetic processing based on a change in the magnetic field detected by the giant magnetoresistive element. An underlayer and a giant magnetoresistive element were further formed on the integrated circuit formed in (1) .

この発明の磁気検出素子は、基板の一方の面に形成された下地層と、上記下地層の上に形成され、磁界の変化を検出する巨大磁気抵抗素子と、上記基板の上記巨大磁気抵抗素子が形成される面とは反対側の面に形成され、上記巨大磁気抵抗素子によって検出される磁界の変化に基づいて、所定の演算処理を行う集積回路と、を備え、上記基板の他方の面に形成された集積回路の上に、さらに下地層および巨大磁気抵抗素子を形成したので、基板の面積を縮小することができ、低コストの磁気検出素子が得られるという効果がある。また、磁気検出素子を小型化できるという効果もある。 The magnetic sensing element of the present invention includes an underlayer formed on one surface of a substrate, a giant magnetoresistive element formed on the underlayer and detecting a change in a magnetic field, and the giant magnetoresistive element of the substrate And an integrated circuit that performs a predetermined arithmetic processing based on a change in the magnetic field detected by the giant magnetoresistive element. Since the underlayer and the giant magnetoresistive element are further formed on the integrated circuit formed in (1) , the area of the substrate can be reduced, and a low-cost magnetic sensing element can be obtained. In addition, there is an effect that the magnetic detection element can be reduced in size.

以下、この発明に係る磁気検出素子の一実施の形態を図について説明する。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る磁気検出素子の構成を示す平面図および断面図である。
図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。
また、図３および図４は、この発明の実施の形態１に係る磁気検出装置の構成を示す側面図および斜視図である。また、図５はこの発明の実施の形態１に係る磁気検出装置の内部構成を概略的に示すブロック図である。 Hereinafter, an embodiment of a magnetic detecting element according to the present invention will be described with reference to the drawings.
Embodiment 1 FIG.
1A and 1B are a plan view and a cross-sectional view showing a configuration of a magnetic detection element according to Embodiment 1 of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
3 and 4 are a side view and a perspective view showing the configuration of the magnetic detection device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 5 is a block diagram schematically showing the internal configuration of the magnetic detection apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.

図１および図２に示すように、この発明の実施の形態１に係る磁気検出素子２８は、基板１上に形成した下地層２の上に、ＧＭＲ素子７と集積回路３を接続するための配線としての金属配線６および巨大磁気抵抗素子としてのＧＭＲ素子７を形成したものである。なお、この発明における下地層とはＧＭＲ素子を形成するための下地層のことである。
また、図１には、２つのＧＭＲ素子７を太線で示してある。
図３および図４に示すように、磁気検出装置は、外周に沿って少なくとも１つ以上の凹凸を有し、回転軸２９の回転に同期して回転する磁性回転体３０と、この磁性回転体３０と所定の間隙をもって磁性回転体３０の外周に対向するように配置された磁気検出素子２８と、磁気検出素子２８のＧＭＲ素子７に磁界を与える磁石３１と、ＧＭＲ素子７の出力を処理する集積回路３とを備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, the magnetic detection element 28 according to the first embodiment of the present invention is for connecting the GMR element 7 and the integrated circuit 3 on the base layer 2 formed on the substrate 1. A metal wiring 6 as a wiring and a GMR element 7 as a giant magnetoresistive element are formed. The underlayer in the present invention is an underlayer for forming a GMR element.
In FIG. 1, two GMR elements 7 are indicated by bold lines.
As shown in FIGS. 3 and 4, the magnetic detection device has a magnetic rotating body 30 having at least one unevenness along the outer periphery and rotating in synchronization with the rotation of the rotating shaft 29, and the magnetic rotating body. 30 and a magnetic detecting element 28 arranged to face the outer periphery of the magnetic rotating body 30 with a predetermined gap, a magnet 31 for applying a magnetic field to the GMR element 7 of the magnetic detecting element 28, and an output of the GMR element 7 And an integrated circuit 3.

実施の形態１は、集積回路が形成される面の同一平面上に、巨大磁気抵抗素子としてのＧＭＲ素子を形成するものである。
前述したように、ＧＭＲ素子は、膜厚が数Å〜十数Åという超薄膜層から構成されているため、ＧＭＲ素子を設置する下地層の表面のわずかな凹凸の影響も受けやすい。
下地層の表面の凹凸が著しい時には、ＧＭＲ素子は全く抵抗変化を示さなくなる。下地層の表面が平滑になる程、ＧＭＲ素子の抵抗変化率は大きくなるが、抵抗変化を生じさせるための磁界も同様に大きなものが要求される。 In the first embodiment, a GMR element as a giant magnetoresistive element is formed on the same plane on which an integrated circuit is formed.
As described above, since the GMR element is composed of an ultrathin film layer having a film thickness of several to dozens of tens of thousands, it is easily affected by slight irregularities on the surface of the base layer on which the GMR element is installed.
When the unevenness of the surface of the underlayer is significant, the GMR element does not show any resistance change. As the surface of the underlayer becomes smoother, the rate of change in resistance of the GMR element increases, but a magnetic field for causing a change in resistance is also required to be large.

図６は、磁気検出素子における単位磁界あたりの抵抗変化率と下地層の表面の粗さとの関係を示す特性図である。
図６に示す単位磁界当たりの抵抗変化率（以下では、磁界感度と称す）は、ＧＭＲ素子を設置する基板として、Ｓｉ、Ｓｉ熱酸化膜、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やスパッタリングで作製した酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタル膜などの下地層を形成した基板や、ソーダガラス基板および各種のセラミック基板を用いた場合の特性を示すものである。
下地の表面の平滑性は、ＡＦＭ（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）等を用いて測定可能であり、図６では粗さの平均値（Ｒａ）という値で表現している。 FIG. 6 is a characteristic diagram showing the relationship between the rate of change in resistance per unit magnetic field and the surface roughness of the underlayer in the magnetic detection element.
The resistance change rate per unit magnetic field shown in FIG. 6 (hereinafter referred to as magnetic field sensitivity) is obtained by using Si, Si thermal oxide film, CVD (Chemical Vapor Deposition) or silicon oxide produced by sputtering as a substrate on which the GMR element is installed. 3 shows characteristics when a substrate on which an underlayer such as silicon nitride or tantalum oxide film is formed, a soda glass substrate, and various ceramic substrates are used.
The smoothness of the surface of the base can be measured using an AFM (Atomic Force Microscope) or the like, and is represented by a value of an average value (Ra) of roughness in FIG.

図６からわかるように、表面粗さの平均値Ｒａ＜５０Åで、ＧＭＲ素子の大きな磁界感度が得られるようになり、特に１Å＜Ｒａ＜２５Åで最も良い磁界感度が得られている。
また、ＧＭＲ素子と集積回路は、集積回路を形成する過程において形成される金属膜によって電気的に接続されている。集積回路内においては、トランジスタや抵抗といった各素子は金属膜により電気的に接続されており、一般的に、この金属膜としてはアルミ膜が用いられている。このアルミ膜を、ＧＭＲ素子と集積回路を接続するために必要な所定の領域に形成することにより、ＧＭＲ素子と集積回路の電気的な接続を行っている。
このアルミ膜から配線を形成するパターニングプロセスは、ウェットエッチングにより行う。ウェットエッチングによる等方性エッチングの特性を利用することにより、配線の断面形状をテーパ形にすることができるので、ＧＭＲ素子とアルミ膜との接続部を、強度的に有利な断面形状にすることができる。 As can be seen from FIG. 6, a large magnetic field sensitivity of the GMR element can be obtained with an average value Ra <50Å of the surface roughness, and the best magnetic field sensitivity is obtained particularly when 1Å <Ra <25Å.
Further, the GMR element and the integrated circuit are electrically connected by a metal film formed in the process of forming the integrated circuit. In the integrated circuit, each element such as a transistor and a resistor is electrically connected by a metal film, and an aluminum film is generally used as the metal film. By forming this aluminum film in a predetermined region necessary for connecting the GMR element and the integrated circuit, the GMR element and the integrated circuit are electrically connected.
The patterning process for forming wiring from this aluminum film is performed by wet etching. By utilizing the characteristics of isotropic etching by wet etching, the cross-sectional shape of the wiring can be tapered, so that the connection portion between the GMR element and the aluminum film has a cross-sectional shape that is advantageous in terms of strength. Can do.

図４４は、この発明の実施の形態１に係る磁気検出素子の構成を上面から透過的に示す概念図である。図４４に示すＧＭＲ素子７は、図１に示すＧＭＲ素子７とは表し方が異なり、さらに太く示してあるが、これらは同一構造のＧＭＲ素子を示している。
図４５は、図４４におけるＡ−Ａ'断面の構造を示す図である。
図４４および図４５に示すように、この発明の実施の形態１においては、金属配線６の上にＧＭＲ素子膜５ｂを形成してもよい。なお、図４５は、ＧＭＲ素子膜５ｂの上に、さらに、保護膜１０８および保護膜１０９を形成した状態を示している。
このように、金属配線６の上にＧＭＲ素子膜５ｂが形成されるように、ＧＭＲ素子膜５ｂをパターニングすれば、金属配線６とＧＭＲ素子７とを確実に電気的に接続することができる。
この場合、金属配線６の上面および側面を全てＧＭＲ素子膜５ｂで被覆することが好ましいが、金属配線６の上面および側面の約半分以上を被覆することで充分な効果が得られる。 FIG. 44 is a conceptual diagram transparently showing the configuration of the magnetic detection element according to the first embodiment of the present invention from the upper surface. The GMR element 7 shown in FIG. 44 is different from the GMR element 7 shown in FIG. 1 and is shown thicker, but these indicate GMR elements having the same structure.
FIG. 45 is a diagram showing the structure of the AA ′ cross section in FIG. 44.
As shown in FIGS. 44 and 45, in Embodiment 1 of the present invention, GMR element film 5b may be formed on metal interconnection 6. FIG. 45 shows a state where a protective film 108 and a protective film 109 are further formed on the GMR element film 5b.
Thus, if the GMR element film 5b is patterned so that the GMR element film 5b is formed on the metal wiring 6, the metal wiring 6 and the GMR element 7 can be reliably electrically connected.
In this case, it is preferable to cover all the upper and side surfaces of the metal wiring 6 with the GMR element film 5b, but a sufficient effect can be obtained by covering about half or more of the upper and side surfaces of the metal wiring 6.

図７ないし図１０は、この発明の実施の形態１に係る磁気検出素子の製造工程の様子を概念的に示す図である。
まず、図７に示すように、磁気検出素子２８の集積回路形成過程において、例えばＳｉ基板などの基板１上に形成されたＳｉ熱酸化膜等の下地層２の表面に、集積回路３を形成するために下地層２上に形成するアルミ膜などの金属膜４を形成した後、集積回路３を形成する際に、集積回路３を形成しない部分の金属膜４（基板１上の右半面）をパターニングせずに残しておく。
そして、図８に示すように、この金属膜４に写真製版技術による転写を用いて所定の金属配線６にパターニングする。その後、図９に示すように、これらの表面全体にＧＭＲ素子膜５を形成し、図１０に示すように、写真製版技術による転写を用いて所定のパターンのＧＭＲ素子７をパターニングする。 7 to 10 are diagrams conceptually showing the manufacturing process of the magnetic sensing element according to Embodiment 1 of the present invention.
First, as shown in FIG. 7, in the process of forming the integrated circuit of the magnetic detection element 28, the integrated circuit 3 is formed on the surface of the underlayer 2 such as a Si thermal oxide film formed on the substrate 1 such as a Si substrate. Therefore, when forming the integrated circuit 3 after forming the metal film 4 such as an aluminum film formed on the base layer 2, a portion of the metal film 4 (the right half surface on the substrate 1) where the integrated circuit 3 is not formed. Is left without patterning.
Then, as shown in FIG. 8, the metal film 4 is patterned into a predetermined metal wiring 6 using transfer by photolithography. Thereafter, as shown in FIG. 9, the GMR element film 5 is formed on the entire surface, and as shown in FIG. 10, the GMR element 7 having a predetermined pattern is patterned using transfer by photolithography.

このように、実施の形態１では、基板１上に形成された下地層２上にＧＭＲ素子７を形成し、さらに、集積回路３を構成するための金属膜４の一部を集積回路３とＧＭＲ素子７を電気的に接続するための金属配線６としても用いている。このため、従来のように、それぞれ別々の膜表面上に構成されたＧＭＲ素子および集積回路を電気的に接続する必要がなく、また、金属配線を作製するために別個の金属膜を成膜する必要もないので、磁気検出素子２８およびこれを用いた磁気検出装置の生産性向上および低コスト化を図ることができる。   As described above, in the first embodiment, the GMR element 7 is formed on the base layer 2 formed on the substrate 1, and a part of the metal film 4 for constituting the integrated circuit 3 is formed with the integrated circuit 3. It is also used as a metal wiring 6 for electrically connecting the GMR element 7. For this reason, unlike the prior art, it is not necessary to electrically connect the GMR element and the integrated circuit, which are respectively formed on different film surfaces, and a separate metal film is formed in order to produce metal wiring. Since it is not necessary, it is possible to improve the productivity and reduce the cost of the magnetic detection element 28 and the magnetic detection device using the same.

また、ＧＭＲ素子７を形成する下地層２の表面粗さの平均値を５０Å以下とし、特に１Åより大きく２５Åより小さくしたので、ＧＭＲ素子７の特性を向上させることができ、精度の高い磁気検出素子を提供することができる。
さらに、金属膜４から金属配線６を作製するためのパターニングプロセスをウェットエッチングにより行うことにより、金属配線６とＧＭＲ素子７との接続部における金属膜４の断面形状をテーパ形にできるので、当該接合部における断線の発生が大幅に抑制され、さらに金属配線６をＧＭＲ膜５ｂで覆うようにパターニングすることで電気的な接続も確実に行うことができ、磁気検出素子２８およびこれを用いた磁気検出装置の信頼性を向上させることができる。 Further, since the average value of the surface roughness of the underlayer 2 forming the GMR element 7 is set to 50 mm or less, particularly larger than 1 mm and smaller than 25 mm, the characteristics of the GMR element 7 can be improved, and magnetic detection with high accuracy is possible. An element can be provided.
Further, by performing a patterning process for producing the metal wiring 6 from the metal film 4 by wet etching, the cross-sectional shape of the metal film 4 at the connection portion between the metal wiring 6 and the GMR element 7 can be tapered. The occurrence of disconnection at the junction is greatly suppressed, and the metal wiring 6 is patterned so as to be covered with the GMR film 5b, so that electrical connection can be made reliably. The reliability of the detection device can be improved.

実施の形態２．
実施の形態１においては、パターニングされた金属膜（即ち図１０に示す金属配線６）上および下地層２上に巨大磁気抵抗素子としてのＧＭＲ素子膜５を作製し（図８、図９参照）、ＧＭＲ素子膜５にパターニングを行うことにより、金属配線６とＧＭＲ素子７との接続を良好にすることができた。
しかし、ＧＭＲ素子７の厚さは、５００Å〜２０００Å程度と金属配線６を構成する金属膜４より比較的薄く、金属膜４がＧＭＲ素子７の厚さに較べて十分に厚い場合には、金属配線６とＧＭＲ素子７との接続部分における接続状態が不安定になる場合もある。これは、これらの接合部に大きな段差が生じることにより、金属配線６を構成する金属膜４よりも薄いＧＭＲ素子７が断線することがあるためである。
このような場合には、金属配線６とＧＭＲ素子７を作製する面の高さを同じ程度にすることで良好な接続状態を得ることができる。以下、その方法について説明する。 Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the GMR element film 5 as a giant magnetoresistive element is formed on the patterned metal film (that is, the metal wiring 6 shown in FIG. 10) and the underlying layer 2 (see FIGS. 8 and 9). By patterning the GMR element film 5, the connection between the metal wiring 6 and the GMR element 7 can be improved.
However, the thickness of the GMR element 7 is about 500 to 2000 mm, which is relatively thinner than the metal film 4 constituting the metal wiring 6, and when the metal film 4 is sufficiently thicker than the thickness of the GMR element 7, the metal The connection state at the connection portion between the wiring 6 and the GMR element 7 may become unstable. This is because the GMR element 7 thinner than the metal film 4 constituting the metal wiring 6 may be disconnected due to the occurrence of a large step in these joints.
In such a case, a good connection state can be obtained by making the heights of the surfaces on which the metal wiring 6 and the GMR element 7 are made the same. The method will be described below.

図１１および図１２は、この発明の実施の形態２に係る磁気検出素子の要部の断面図である。
例えば金属膜４の厚さを１μｍとする。図１１に示すように、金属膜４をパターニングして形成された金属配線６と、下地層２の上面に、金属配線６を作製するための金属膜４の表面と、ＧＭＲ素子７を形成する面との段差を少なくするための段差緩衝層として膜厚が１．５μｍの酸化Ｓｉ膜８を成膜する。
その後、酸化Ｓｉ膜８の上面をダイヤモンド等の超微細粒子で研磨する。研磨する厚さを１．５μｍよりも少し厚くすると、酸化Ｓｉ膜８の表面と、金属配線６を作製するための金属膜４の表面との段差を、ＧＭＲ素子７の膜厚よりも十分に小さくできるので、図１２に示す研磨後の断面から分かるように、金属配線６および酸化Ｓｉ膜８の表面の高さを揃えることができる。 11 and 12 are cross-sectional views of a main part of a magnetic detection element according to Embodiment 2 of the present invention.
For example, the thickness of the metal film 4 is 1 μm. As shown in FIG. 11, the metal wiring 6 formed by patterning the metal film 4, the surface of the metal film 4 for forming the metal wiring 6, and the GMR element 7 are formed on the upper surface of the base layer 2. An Si oxide film 8 having a thickness of 1.5 μm is formed as a step buffer layer for reducing the step with respect to the surface.
Thereafter, the upper surface of the Si oxide film 8 is polished with ultrafine particles such as diamond. When the thickness to be polished is slightly thicker than 1.5 μm, the step between the surface of the Si oxide film 8 and the surface of the metal film 4 for producing the metal wiring 6 is sufficiently larger than the thickness of the GMR element 7. Since it can be made small, the surface height of the metal wiring 6 and the Si oxide film 8 can be made uniform as can be seen from the cross section after polishing shown in FIG.

このように金属配線６および酸化Ｓｉ膜８の上面の高さを揃えた後に、これらの上面にＧＭＲ素子９を成膜すれば、金属配線６とＧＭＲ素子９との接続部分に段差は生じないので、接続状態をより良好にすることができる。なお、酸化Ｓｉ膜８を研磨するために用いた研磨砥粒は十分に粒子が細かいものであるため、研磨後の表面は十分平坦な面となり、良好なＧＭＲ素子特性が得られるものである。
以上の説明では、このような酸化Ｓｉ膜８を用いた場合について説明したが、酸化タンタルや窒化Ｓｉ等の絶縁層を用いても、上述の説明と同様の効果を得られる。 If the GMR element 9 is formed on the upper surfaces of the metal wiring 6 and the Si oxide film 8 after the heights of the metal wiring 6 and the Si oxide film 8 are made uniform in this way, there is no step at the connecting portion between the metal wiring 6 and the GMR element 9. Therefore, the connection state can be made better. Since the abrasive grains used for polishing the Si oxide film 8 are sufficiently fine, the surface after polishing is sufficiently flat and good GMR element characteristics can be obtained.
In the above description, the case where such an Si oxide film 8 is used has been described, but the same effect as described above can be obtained even when an insulating layer such as tantalum oxide or Si nitride is used.

実施の形態３．
図１３および図１４は、この発明の実施の形態３に係る磁気検出素子の製造工程における様子を概念的に示す断面図である。
図１５は、この発明の実施の形態３に係る磁気検出素子を概念的に示す断面図である。
実施の形態３では、実施の形態２における段差緩衝層に相当するレジストやポリイミドあるいはＰＶＳＱ（シリコンラダーポリマ）等の樹脂層をスピンコート法で塗布することにより、配線と巨大磁気抵抗素子としてのＧＭＲ素子を作製する面の高さを揃える。
例えば実施の形態２と同様に、厚さ１μｍの金属膜をパターニングして金属配線６を作製した後、段差緩衝層として全面に２μｍ厚のレジスト１０をスピンコート法によって塗布すれば、図１３に示すようにレジスト１０の上面は段差のない平坦な面になる。
そして、レジスト１０の上面をレジストアッシング等の方法で除去してレジスト１０を均等に薄くしていく。金属配線６の上面が現れるまでレジスト１０を除去すれば、レジストアッシング後の断面は、図１４に示すようにレジスト１０の表面と、金属配線６を作製するための金属膜４の表面との段差を、ＧＭＲ素子９の膜厚よりも十分に小さくできるので、金属配線６の上面とＧＭＲ素子９を作製する面の高さをほぼ揃えることができる。 Embodiment 3 FIG.
13 and 14 are sectional views conceptually showing a state in the manufacturing process of the magnetic sensing element according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 15 is a sectional view conceptually showing the magnetic sensing element according to Embodiment 3 of the present invention.
In the third embodiment, a resist corresponding to the step buffer layer in the second embodiment, a resin layer such as polyimide or PVSQ (silicon ladder polymer) is applied by a spin coating method, and a wiring and a GMR as a giant magnetoresistive element are applied. Align the height of the surface on which the device is fabricated.
For example, similarly to the second embodiment, after patterning a metal film having a thickness of 1 μm to form the metal wiring 6, a resist 10 having a thickness of 2 μm is applied to the entire surface as a step buffer layer by a spin coating method. As shown, the upper surface of the resist 10 is a flat surface with no steps.
Then, the upper surface of the resist 10 is removed by a method such as resist ashing so that the resist 10 is uniformly thinned. If the resist 10 is removed until the upper surface of the metal wiring 6 appears, the cross section after resist ashing is a step between the surface of the resist 10 and the surface of the metal film 4 for forming the metal wiring 6 as shown in FIG. Can be made sufficiently smaller than the film thickness of the GMR element 9, the height of the upper surface of the metal wiring 6 and the surface on which the GMR element 9 is manufactured can be made substantially equal.

こうして作製した金属配線６およびレジスト１０の上面全体に、例えば１０００Åの酸化Ｓｉ膜等の薄膜を作製し、写真製版とＲＩＥ（反応性イオンエッチング）により金属配線６上に形成された薄膜を除去してレジスト１０上の酸化Ｓｉ膜１１のみを残すと共に、金属配線６をむき出しにする（図１５参照）。
以下は、図１５に示すように、実施の形態２と同様にＧＭＲ素子９を作製する。 For example, a thin film such as a 1000 Ｓｉ Si oxide film is formed on the entire upper surface of the metal wiring 6 and the resist 10 thus manufactured, and the thin film formed on the metal wiring 6 is removed by photolithography and RIE (reactive ion etching). Then, only the Si oxide film 11 on the resist 10 is left and the metal wiring 6 is exposed (see FIG. 15).
Thereafter, as shown in FIG. 15, the GMR element 9 is manufactured in the same manner as in the second embodiment.

以上の説明では、レジスト１０を薄くする方法として、レジストアッシングを用いたが、ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）やＩＢＥ（イオンビーム・エッチング）、さらには現像液によるウエットエッチング等を行っても、上述の場合と同様にレジストを除去できる。
また、ＧＭＲ素子９を作製する前にレジスト１０上に１０００Åの酸化Ｓｉ膜１１を作製する理由は、レジスト自体が溶剤等に弱いため、ＧＭＲ素子９をパターニングする際にレジスト１０が除去されるのを防止するためである。
なお、ＧＭＲ素子９のパターニング工程で、レジスト層を溶かすような溶剤を用いない場合は、このような酸化Ｓｉ膜１１を作製しなくてもよい。 In the above description, resist ashing is used as a method for thinning the resist 10. However, the above-described method may be used even when RIE (reactive ion etching), IBE (ion beam etching), or wet etching with a developer is performed. The resist can be removed as in the case of.
The reason why the 1000-nm Si oxide film 11 is formed on the resist 10 before the GMR element 9 is manufactured is that the resist itself is weak against a solvent or the like, and therefore the resist 10 is removed when the GMR element 9 is patterned. It is for preventing.
Note that in the patterning process of the GMR element 9, when a solvent that dissolves the resist layer is not used, such a Si oxide film 11 need not be formed.

実施の形態４．
図１６はこの発明の実施の形態４に係る磁気検出素子の要部を示す図である。
実施の形態４では、巨大磁気抵抗素子としてのＧＭＲ素子を作製するためのＧＭＲ素子膜５ａを下地層２および金属配線６の上面全体に形成した後、集積回路上に形成したＧＭＲ素子膜５ａを除去せずに残して、ＧＭＲ素子７をパターニングする。即ち、ＧＭＲ素子を形成するために、集積回路３および金属配線６の上面全体に成膜された巨大磁気抵抗素子膜のうち、集積回路３上に形成されたＧＭＲ素子膜５ａを除去せずに残しておき、イオンの衝撃から保護するための保護膜として用いる。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 16 is a diagram showing a main part of a magnetic detection element according to Embodiment 4 of the present invention.
In the fourth embodiment, a GMR element film 5a for producing a GMR element as a giant magnetoresistive element is formed on the entire upper surface of the base layer 2 and the metal wiring 6, and then the GMR element film 5a formed on the integrated circuit is formed. The GMR element 7 is patterned without being removed. That is, without forming the GMR element film 5a formed on the integrated circuit 3 out of the giant magnetoresistive element film formed on the entire upper surface of the integrated circuit 3 and the metal wiring 6 in order to form the GMR element. It is left and used as a protective film for protecting from ion bombardment.

このようなＧＭＲ素子７のパターニングは、一般的にＩＢＥ法によって行われるものである。従って、実施の形態１のようにＧＭＲ素子７として用いる部分のみを残してパターニングを行い、他の部分を除去する場合は、イオンの衝突により集積回路にダメージを与えるおそれがある。しかし、実施の形態４では、ＧＭＲ素子７のパターニングを行う際に、集積回路上のＧＭＲ素子を除去しないので、イオンの衝突によるダメージから集積回路を保護することができ、この結果、磁気検出素子の信頼性を向上させることができる。   Such patterning of the GMR element 7 is generally performed by the IBE method. Therefore, when patterning is performed while leaving only the portion used as the GMR element 7 as in the first embodiment, and the other portion is removed, there is a possibility of damaging the integrated circuit due to ion collision. However, in the fourth embodiment, when the GMR element 7 is patterned, the GMR element on the integrated circuit is not removed, so that the integrated circuit can be protected from damage caused by ion collision. As a result, the magnetic detection element Reliability can be improved.

実施の形態５．
図１７および図１８は、この発明の実施の形態５に係る磁気検出装置の構成を示す側面図および斜視図である。
実施の形態５では、図１７および図１８に示すように、巨大磁気抵抗素子としてのＧＭＲ素子９を集積回路３上に作製する。
図１９、図２０および図２１は、この発明の実施の形態５に係る磁気検出装置に用いられる磁気検出素子の製造工程における断面構造を概念的に示す図である。 Embodiment 5. FIG.
17 and 18 are a side view and a perspective view showing the configuration of the magnetic detection device according to the fifth embodiment of the present invention.
In the fifth embodiment, as shown in FIGS. 17 and 18, the GMR element 9 as a giant magnetoresistive element is manufactured on the integrated circuit 3.
19, 20 and 21 are diagrams conceptually showing a cross-sectional structure in a manufacturing process of a magnetic detection element used in the magnetic detection apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.

図１９に示すように、写真製版技術による転写およびＲＩＥ法により、基板１上に集積回路３、金属パッド１１および下地層２を形成し、さらに、金属パッド１１がむき出しになった面および下地層２の上面全体に、「下地層２の表面と金属パッド１１の表面との段差を吸収するために下地層２および金属パッド１１上に形成する段差緩衝層」としての酸化Ｓｉ膜３６を成膜する。
酸化Ｓｉ膜３６は、下地層２の表面と金属パッド１１の表面の最大段差ｄ（図１９中の矢印参照）より厚く成膜することが必要である。例えば、最大段差ｄの２倍程度の膜厚とし、酸化Ｓｉ膜３６の上面を実施の形態２の場合と同様に平坦に研磨する。
このとき研磨する酸化Ｓｉ膜３６の厚さは、集積回路３の最大段差ｄより少し薄い程度とする。
なお、図１９ないし図２１は、集積回路３上に直接金属パッド１１が形成されている部分を示すが、絶縁層である下地層２上に金属パッド１１が形成され、金属パッド１１と集積回路３が絶縁されている部分もある。 As shown in FIG. 19, the integrated circuit 3, the metal pad 11, and the base layer 2 are formed on the substrate 1 by the transfer by the photoengraving technique and the RIE method, and the surface and base layer on which the metal pad 11 is exposed 2, an Si oxide film 36 is formed as a “step buffer layer formed on the base layer 2 and the metal pad 11 in order to absorb the step between the surface of the base layer 2 and the surface of the metal pad 11”. To do.
The Si oxide film 36 needs to be formed thicker than the maximum step d (see the arrow in FIG. 19) between the surface of the underlayer 2 and the surface of the metal pad 11. For example, the film thickness is about twice as large as the maximum step d, and the upper surface of the Si oxide film 36 is flatly polished as in the second embodiment.
At this time, the thickness of the Si oxide film 36 to be polished is slightly smaller than the maximum step d of the integrated circuit 3.
19 to 21 show a portion where the metal pad 11 is directly formed on the integrated circuit 3, the metal pad 11 is formed on the base layer 2 which is an insulating layer, and the metal pad 11 and the integrated circuit are formed. There is also a part where 3 is insulated.

図２０に示すように研磨した後、写真製版技術による転写およびＲＩＥ法により金属パッド１１上の酸化Ｓｉ膜３６のみを除去して、金属パッド１１上部に孔部１３を形成する（図２０中は孔部１３内が金属膜１２で埋まっている状態を示す）。そして、孔部１３内および酸化Ｓｉ膜３６の上面全体に金属膜１２を成膜する。金属膜１２は、孔部１３の深さより少し厚い程度に成膜する。
さらに写真製版技術による転写を用いた後、金属膜１２をエッチングすることにより、酸化Ｓｉ膜３６上に形成された金属膜１２のみを除去すると、孔部１３内部のみに金属膜１２を残すことができ、孔部１３を金属膜１２で埋め込むことができる。
このとき、下地層２の表面と金属パッド１１の表面にあったような段差（図１９参照）は酸化Ｓｉ膜３６上には存在しなくなり、ＧＭＲ素子９を作製するのに十分に平坦な表面を有する酸化Ｓｉ膜３６を作製できる。 After polishing as shown in FIG. 20, only the oxidized Si film 36 on the metal pad 11 is removed by transfer by photolithography and RIE, thereby forming a hole 13 above the metal pad 11 (in FIG. 20, The inside of the hole 13 is filled with the metal film 12). Then, the metal film 12 is formed in the hole 13 and on the entire top surface of the Si oxide film 36. The metal film 12 is formed to be slightly thicker than the depth of the hole 13.
Further, after using transfer by photolithography, the metal film 12 is etched to remove only the metal film 12 formed on the oxidized Si film 36, leaving the metal film 12 only inside the hole 13. The hole 13 can be filled with the metal film 12.
At this time, the step (see FIG. 19) which exists between the surface of the underlayer 2 and the surface of the metal pad 11 does not exist on the Si oxide film 36, and the surface is sufficiently flat to produce the GMR element 9. Thus, the Si oxide film 36 having the above can be produced.

そして、図２１に示すように、孔部１３に埋め込まれた金属膜１２に接続するようにＧＭＲ素子９を作製すれば、集積回路３上にＧＭＲ素子９を作製すると共に、集積回路３とＧＭＲ素子９を電気的に接続することができる。
これにより、基板１の面積の削減が可能となるため、コスト低減を図ることができると共に、磁気検出素子３２およびこれを用いた磁気検出装置を小型化することができる。
なお、一般には集積回路３の上面には段差があり、ＧＭＲ素子９は下地層２表面のわずかな段差によっても強く影響を受けるため、この段差をなくしてから、ＧＭＲ素子９を形成する。 Then, as shown in FIG. 21, if the GMR element 9 is produced so as to be connected to the metal film 12 embedded in the hole 13, the GMR element 9 is produced on the integrated circuit 3, and the integrated circuit 3 and the GMR The element 9 can be electrically connected.
Thereby, since the area of the substrate 1 can be reduced, the cost can be reduced, and the magnetic detection element 32 and the magnetic detection device using the same can be reduced in size.
In general, there is a step on the upper surface of the integrated circuit 3, and the GMR element 9 is strongly influenced by a slight step on the surface of the underlayer 2. Therefore, the GMR element 9 is formed after the step is eliminated.

実施の形態６．
図２２および図２３は、この発明の実施の形態６の磁気検出素子の断面構造を概念的に示す図である。
実施の形態６は、実施の形態５で用いた酸化Ｓｉ膜の代わりに、レジストを「下地層２の表面と金属パッド１１の表面との段差を吸収するために下地層２および金属パッド１１上に形成する段差緩衝層」として用いて磁気検出素子を作成するものである。
図２２に示すように、基板１上に集積回路３を形成した後、集積回路３と電気的接続を取るための金属パッド１１を形成し、金属パッド１１がむき出しになった面および下地層２の表面全体に、「下地層２の表面と金属パッド１１の表面との段差を吸収するために下地層２および金属パッド１１上に形成する段差緩衝層」としてのレジスト１４をスピンコート法で塗布する。塗布するレジスト１４の厚さは、下地層２の表面と金属パッド１１の表面との最大段差ｄより厚くしてやればよい。ここでは、レジスト１４を、例えば集積回路３の表面の最大段差ｄの２倍程度の厚さに形成する。 Embodiment 6 FIG.
22 and 23 are diagrams conceptually showing a cross-sectional structure of the magnetic detection element according to the sixth embodiment of the present invention.
In the sixth embodiment, a resist is used instead of the Si oxide film used in the fifth embodiment on the base layer 2 and the metal pad 11 in order to absorb the step between the surface of the base layer 2 and the surface of the metal pad 11. The magnetic detecting element is formed by using as a step buffer layer to be formed on.
As shown in FIG. 22, after the integrated circuit 3 is formed on the substrate 1, the metal pad 11 for electrical connection with the integrated circuit 3 is formed, and the surface on which the metal pad 11 is exposed and the underlayer 2. A resist 14 as a “step buffer layer formed on the underlayer 2 and the metal pad 11 in order to absorb the step between the surface of the underlayer 2 and the surface of the metal pad 11” is applied to the entire surface of the substrate by spin coating. To do. The thickness of the resist 14 to be applied may be thicker than the maximum level difference d between the surface of the underlayer 2 and the surface of the metal pad 11. Here, the resist 14 is formed to have a thickness about twice the maximum level difference d on the surface of the integrated circuit 3, for example.

図２２に示すように、第２の緩衝層としてのレジスト１４の表面は平坦になっている。さらにこの上に、酸化Ｓｉ膜１５を例えば１０００Å程度成膜する。
なお、ここでは酸化Ｓｉ膜１５を用いたが、他の材質の膜を用いてもよい。
次に写真製版技術による転写とＲＩＥ法およびレジストアッシング法を行うことにより、金属パッド１１上の酸化Ｓｉ膜１５とレジスト１４を除去し、金属パッド１１の上部に孔部１３を形成する。
なお、レジスト１４上に酸化Ｓｉ膜１５を形成するのは、孔部１３を形成するために用いるエッチング溶液にレジスト１４が溶けやすいので、孔部１３を作製する部分以外のレジストがエッチング工程において溶解することを防止するためである。従って、エッチング工程で、レジスト１４を溶かすことのない溶剤を用いる場合は、酸化Ｓｉ膜１５を形成する必要はない。 As shown in FIG. 22, the surface of the resist 14 as the second buffer layer is flat. Further thereon, an Si oxide film 15 is formed, for example, about 1000 mm.
Although the Si oxide film 15 is used here, a film made of another material may be used.
Next, by performing transfer by photolithography, RIE method, and resist ashing method, the Si oxide film 15 and the resist 14 on the metal pad 11 are removed, and a hole 13 is formed on the metal pad 11.
The reason why the Si oxide film 15 is formed on the resist 14 is that the resist 14 is easily dissolved in the etching solution used to form the hole 13, so that the resist other than the part for forming the hole 13 is dissolved in the etching process. This is to prevent this. Therefore, when a solvent that does not dissolve the resist 14 is used in the etching process, it is not necessary to form the Si oxide film 15.

そして、孔部１３の内部および酸化Ｓｉ膜１５の表面全体に金属膜１６を形成する。この金属膜１６の膜厚は、孔部１３の深さより少し厚い程度とする（この状態は図示しない）。
さらに、写真製版技術による転写およびエッチングを行うことにより、金属パッド１１上部以外の金属膜１６を除去する。
この結果、図２３に示すように、金属パッド１１上の孔部１３を金属膜１６で埋め込むことができる。
集積回路３上にあった段差はなくなり、ＧＭＲ素子９を作製するのに十分に平坦な面を得ることができる。 Then, a metal film 16 is formed inside the hole 13 and on the entire surface of the Si oxide film 15. The film thickness of the metal film 16 is made slightly thicker than the depth of the hole 13 (this state is not shown).
Further, the metal film 16 other than the upper part of the metal pad 11 is removed by performing transfer and etching by photolithography.
As a result, the hole 13 on the metal pad 11 can be filled with the metal film 16 as shown in FIG.
The level difference on the integrated circuit 3 is eliminated, and a sufficiently flat surface for producing the GMR element 9 can be obtained.

図２３に示すように、レジスト１４および酸化Ｓｉ膜１５に埋め込まれた金属膜１６に接続するように、酸化Ｓｉ膜１５上にＧＭＲ素子９を作製することにより、集積回路３の上部にＧＭＲ素子９を作製することができる。
この結果、基板１の面積の削減が可能となるため、コスト低減を図ることができると共に、磁気検出素子３３およびこれを用いた磁気検出装置を小型化できる。
また、上述の説明では、レジストを用いたが、ポリイミド、ＰＶＳＱ等の樹脂層をスピンコートで塗布しても同様の効果を得ることができる。 As shown in FIG. 23, the GMR element 9 is formed on the Si oxide film 15 so as to be connected to the resist 14 and the metal film 16 embedded in the Si oxide film 15. 9 can be produced.
As a result, since the area of the substrate 1 can be reduced, the cost can be reduced, and the magnetic detection element 33 and the magnetic detection device using the same can be reduced in size.
In the above description, a resist is used. However, the same effect can be obtained by applying a resin layer such as polyimide or PVSQ by spin coating.

実施の形態７．
図２４および図２５は、この発明の実施の形態７の磁気検出素子の表面および裏面の構成を示す図である。
図２６および図２７は、この発明の実施の形態７の磁気検出素子の斜視図および側面図である。
実施の形態７では、巨大磁気抵抗素子としてのＧＭＲ素子９を集積回路が形成された基板平面とは異なる平面上に構成するものである。 Embodiment 7 FIG.
24 and 25 are diagrams showing the configuration of the front surface and the back surface of the magnetic detection element according to the seventh embodiment of the present invention.
26 and 27 are a perspective view and a side view of the magnetic detection element according to the seventh embodiment of the present invention.
In the seventh embodiment, the GMR element 9 as a giant magnetoresistive element is configured on a plane different from the substrate plane on which the integrated circuit is formed.

図２６および図２７に示すように、ＧＭＲ素子９を形成した基板１を、第２の基板としての基板１７上に、ＧＭＲ素子９を形成した面を重ねるようにして配設する。
このとき、基板１７に配設され、ＧＭＲ素子９と集積回路３を接続するための配線としての金属配線１８と、基板１のＧＭＲ素子９が形成された面側の金属パッド１９を半田３７によって電気的に接続する。そして、基板１の集積回路３が形成された面側の金属パッド１１と、基板１７の金属配線１８をワイヤ２０で電気的に接続する。
このように、実施の形態７では、ＧＭＲ素子９を集積回路３が形成された基板１の面とは異なる面上に形成し、さらに接続のための金属パッド１９を設けたので、基板１の面積を縮小して磁気検出素子３４およびこれを用いた磁気検出装置を小型化できると共に、低コスト化を図ることができる。
なお、ここでは、ＧＭＲ素子９を形成した面を基板１７に合わせるように基板１を配設したが、集積回路３を形成した面を基板１７に合わせるようにして基板１を配設しても、同様の効果を得ることができる。 As shown in FIG. 26 and FIG. 27, the substrate 1 on which the GMR element 9 is formed is disposed on the substrate 17 as the second substrate so that the surface on which the GMR element 9 is formed overlaps.
At this time, the metal wiring 18 disposed on the substrate 17 and used to connect the GMR element 9 and the integrated circuit 3 and the metal pad 19 on the surface side of the substrate 1 on which the GMR element 9 is formed are connected by solder 37. Connect electrically. Then, the metal pad 11 on the surface side where the integrated circuit 3 of the substrate 1 is formed and the metal wiring 18 of the substrate 17 are electrically connected by wires 20.
As described above, in the seventh embodiment, the GMR element 9 is formed on a surface different from the surface of the substrate 1 on which the integrated circuit 3 is formed, and the metal pad 19 for connection is further provided. The area can be reduced to reduce the size of the magnetic detection element 34 and the magnetic detection device using the same, and the cost can be reduced.
Here, the substrate 1 is disposed so that the surface on which the GMR element 9 is formed is aligned with the substrate 17, but the substrate 1 may be disposed so that the surface on which the integrated circuit 3 is formed is aligned with the substrate 17. The same effect can be obtained.

実施の形態８．
図２８および図２９は、この発明の実施の形態８の磁気検出素子を表す正面図および裏面図である。
図３０および図３１は、この発明の実施の形態８の磁気検出素子を表す斜視図および側面図である。
実施の形態８では、基板１の両面に巨大磁気抵抗素子としてのＧＭＲ素子９を形成する。即ち、集積回路３が形成された面には、実施の形態５と同様に集積回路３の上にＧＭＲ素子９を形成し、また、反対側の面にもＧＭＲ素子９を形成する。なお、ＧＭＲ素子９の作製方法等は他の実施の形態と同様の方法で行う。
このように、基板１の両面にＧＭＲ素子９を形成すると、精度の高い磁気検出素子が得られる。さらに、基板の面積を縮小することができ、低コストの磁気検出素子を得ることができ、磁気検出素子を小型化できるという効果もある。 Embodiment 8 FIG.
28 and 29 are a front view and a back view showing a magnetic detection element according to the eighth embodiment of the present invention.
30 and 31 are a perspective view and a side view showing a magnetic detection element according to the eighth embodiment of the present invention.
In the eighth embodiment, GMR elements 9 as giant magnetoresistive elements are formed on both surfaces of the substrate 1. That is, the GMR element 9 is formed on the integrated circuit 3 on the surface on which the integrated circuit 3 is formed, and the GMR element 9 is formed on the opposite surface as in the fifth embodiment. Note that the GMR element 9 is manufactured by the same method as that of the other embodiments.
Thus, if the GMR element 9 is formed on both surfaces of the substrate 1, a highly accurate magnetic detection element can be obtained. Furthermore, the area of the substrate can be reduced, a low-cost magnetic detection element can be obtained, and the magnetic detection element can be reduced in size.

図３２は、この発明の実施の形態８の磁気検出装置の構成を概念的に示すブロック図である。
図３３は、この発明の実施の形態８に係る磁気検出素子の動作を示す特性図である。
図３２に示すように、この発明の実施の形態８の磁気検出装置は、磁性回転体２１と所定の間隙をもって配置され、磁石２２より磁界が与えられるＧＭＲ素子９を用いたホイートストンブリッジ回路２３と、このホイートストンブリッジ回路２３の出力を増幅する差動増幅回路２４と、この差動増幅回路２４の出力を基準値と比較して“０”または“１”の信号を出力する比較回路２５と、この比較回路２５の出力を受けてスイッチングする出力回路２６とを備える。
なお、図３２に示すホイートストンブリッジ回路２３の回路構成は、従来のもの（図４１参照）と同様であるため、その説明を省略する。 FIG. 32 is a block diagram conceptually showing the structure of the magnetic detection apparatus in the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 33 is a characteristic diagram showing the operation of the magnetic sensing element according to Embodiment 8 of the present invention.
As shown in FIG. 32, the magnetic detection apparatus according to the eighth embodiment of the present invention includes a Wheatstone bridge circuit 23 using a GMR element 9 that is arranged with a predetermined gap from the magnetic rotating body 21 and is given a magnetic field from a magnet 22. A differential amplifier circuit 24 that amplifies the output of the Wheatstone bridge circuit 23; a comparator circuit 25 that compares the output of the differential amplifier circuit 24 with a reference value and outputs a signal of “0” or “1”; And an output circuit 26 that switches in response to the output of the comparison circuit 25.
The circuit configuration of the Wheatstone bridge circuit 23 shown in FIG. 32 is the same as that of the conventional one (see FIG. 41), and the description thereof is omitted.

図３２において、磁性回転体２１が回転することで、ホイートストンブリッジ２３を構成するＧＭＲ素子９に磁界変化が与えられると、図３３に示すように、差動出力回路２４の出力側には、磁性回転体２１の凹凸に対応した出力が得られる。
また、ＧＭＲ素子９と磁性回転体２１との間隙の変化に対する差動増幅回路の出力特性として、間隙の大きさに拘わらず、同一の出力となる点Ａ、Ｂが存在する。
従って、この点Ａ、Ｂを通過するように比較回路の基準値を設定すれば、間隙の大小に依らず一定の位置で比較回路の出力を変化させることができ、いわゆる間隙特性を良好にすることが可能になる。この結果、磁性回転体２１の回転移動量を正確に把握することができる。 In FIG. 32, when the magnetic rotator 21 rotates and a magnetic field change is applied to the GMR element 9 that constitutes the Wheatstone bridge 23, the output side of the differential output circuit 24 has a magnetic field as shown in FIG. An output corresponding to the unevenness of the rotating body 21 is obtained.
Further, as the output characteristics of the differential amplifier circuit with respect to the change in the gap between the GMR element 9 and the magnetic rotating body 21, there are points A and B that have the same output regardless of the size of the gap.
Accordingly, if the reference value of the comparison circuit is set so as to pass through the points A and B, the output of the comparison circuit can be changed at a fixed position regardless of the size of the gap, and so-called gap characteristics are improved. It becomes possible. As a result, the amount of rotational movement of the magnetic rotating body 21 can be accurately grasped.

このように、実施の形態８では、ＧＭＲ素子９を集積回路３が形成された基板の同一平面上と異なる平面上に、それぞれ形成したので、精度の高い磁気検出素子３５およびこれを用いた磁気検出装置を得ることができる。また、基板の面積を縮小できるので、磁気検出素子の低コスト化を図ることができる。さらに、基板の面積を縮小することにより、磁気検出素子を小型化することもできる。
なお、ここでは、ＧＭＲ素子９が形成された面を下側にする構成について説明を行ったが、集積回路が形成された面を下側にしても同様の効果を得ることができる。 As described above, in the eighth embodiment, since the GMR element 9 is formed on the same plane as the substrate on which the integrated circuit 3 is formed and on a different plane, the magnetic detection element 35 with high accuracy and a magnetic field using the same. A detection device can be obtained. In addition, since the area of the substrate can be reduced, the cost of the magnetic detection element can be reduced. Further, the magnetic detection element can be reduced in size by reducing the area of the substrate.
Here, the configuration in which the surface on which the GMR element 9 is formed is directed downward has been described, but the same effect can be obtained even if the surface on which the integrated circuit is formed is directed downward.

実施の形態９．
図４６ないし図５０は、この発明の実施の形態９に係る磁気検出素子の構造を示す図である。
特に図４６および図４８は、磁気検出素子の上面側を透過的に示す概念図であり、図４７および図４９は、図４６および図４８のそれぞれにおけるＡ−Ａ'線による断面およびＢ−Ｂ'線による断面を示す図である。また、図５０は、この発明の実施の形態９に係る磁気検出素子の断面構造を示す図である。
なお、図４６に示すＧＭＲ素子７は、図４４に示すＧＭＲ素子７と同様に、図１に示すＧＭＲ素子７とは表し方が異なるが、これらは同一構造のＧＭＲ素子を示している。 Embodiment 9 FIG.
46 to 50 are diagrams showing the structure of the magnetic detection element according to the ninth embodiment of the present invention.
In particular, FIGS. 46 and 48 are conceptual diagrams transparently showing the upper surface side of the magnetic detection element, and FIGS. 47 and 49 are cross sections taken along line AA ′ in FIGS. 46 and 48 and BB. It is a figure which shows the cross section by a line. FIG. 50 is a diagram showing a cross-sectional structure of the magnetic detection element according to the ninth embodiment of the present invention.
46 is different from the GMR element 7 shown in FIG. 1 in the same manner as the GMR element 7 shown in FIG. 44, these GMR elements 7 have the same structure.

図５０に示すように、一般的に、集積回路３上には段差３ａがあり、ＧＭＲ素子を形成するには適していない。しかしながら、コンデンサ１０７を構成する集積回路３の電極部３ｂの上面には、段差のほとんどない平坦な面が存在する。
集積回路３のコンデンサ部としての電極部３ｂは、絶縁膜１０２を介してＳｉ基板１との間でコンデンサ１０７を構成するため、その上部には、比較的広い面積の平坦面が存在する。この平坦面は、ＧＭＲ素子７を作製するのに十分な平坦さを有する。 As shown in FIG. 50, there is generally a step 3a on the integrated circuit 3, which is not suitable for forming a GMR element. However, a flat surface having almost no step exists on the upper surface of the electrode portion 3 b of the integrated circuit 3 constituting the capacitor 107.
Since the electrode portion 3b as the capacitor portion of the integrated circuit 3 constitutes the capacitor 107 with the Si substrate 1 via the insulating film 102, a flat surface having a relatively large area exists on the upper portion thereof. This flat surface has sufficient flatness to produce the GMR element 7.

従って、集積回路３の電極部３ｂの上にＧＭＲ素子７を形成すれば、ＧＭＲ素子７の特性に悪影響を及ぼすことはない。
このように、この発明の実施の形態９に係る磁気検出素子１００は、実施の形態５で説明した磁気検出素子と同様に、図１７および図１８に示す磁気検出装置に用いられる磁気検出素子であるが、特に、巨大磁気抵抗素子としてのＧＭＲ素子７を、集積回路３の電極部３ｂ上に形成するものである。 Therefore, if the GMR element 7 is formed on the electrode portion 3b of the integrated circuit 3, the characteristics of the GMR element 7 are not adversely affected.
Thus, the magnetic detection element 100 according to the ninth embodiment of the present invention is a magnetic detection element used in the magnetic detection device shown in FIGS. 17 and 18, similarly to the magnetic detection element described in the fifth embodiment. In particular, the GMR element 7 as a giant magnetoresistive element is formed on the electrode portion 3 b of the integrated circuit 3.

図５０に示す磁気検出素子１００を作製するためには、まず、基板１上に絶縁膜１０２、集積回路３、下地層２、金属層１０４を順次形成する。金属層１０４にコンタクトホール１０１を形成した後、コンタクトホール１０１を介して、集積回路３を形成している金属配線６と金属層１０４とを接続する。金属層１０４は、集積回路３と、後に形成するＧＭＲ素子７とを電気的に接続するために用いるものである。
そして、写真製版工程とエッチング工程により金属層１０４をパターニングすることにより形成される配線としての金属配線１０６を形成した後、金属配線１０６上および下地層２上に、巨大磁気抵抗素子としてのＧＭＲ素子７を形成する。 In order to manufacture the magnetic detection element 100 shown in FIG. 50, first, the insulating film 102, the integrated circuit 3, the base layer 2, and the metal layer 104 are sequentially formed on the substrate 1. After the contact hole 101 is formed in the metal layer 104, the metal wiring 6 forming the integrated circuit 3 and the metal layer 104 are connected through the contact hole 101. The metal layer 104 is used to electrically connect the integrated circuit 3 and a GMR element 7 to be formed later.
Then, after forming the metal wiring 106 as the wiring formed by patterning the metal layer 104 by the photoengraving process and the etching process, the GMR element as a giant magnetoresistive element is formed on the metal wiring 106 and the underlayer 2. 7 is formed.

ＧＭＲ素子７は、金属配線１０６をパターニングした後に、金属配線１０６および下地層２の上の全面にＧＭＲ素子膜および保護膜１０８を成膜し、写真製版技術を用いてパターニングすることによって形成される。
そして、ＧＭＲ素子７および保護膜１０８を形成した後に、さらに、保護膜１０９を形成すれば、図５０に示す構造の磁気検出素子１００を作製することができる。 The GMR element 7 is formed by patterning the metal wiring 106, forming a GMR element film and a protective film 108 on the entire surface of the metal wiring 106 and the underlayer 2, and patterning the film using a photoengraving technique. .
If the protective film 109 is further formed after the GMR element 7 and the protective film 108 are formed, the magnetic detection element 100 having the structure shown in FIG. 50 can be manufactured.

上述のような磁気検出素子１００の製造方法において、金属層１０４から金属配線１０６を形成するためのパターニングプロセスは、ウェットエッチングによって行うことが好ましい。ウェットエッチングの等方性を利用すれば、金属配線１０６の断面形状をテーパ形にすることができるので、ＧＭＲ素子７と金属配線１０６との接続部を強度的に有利な断面形状にすることができる。
さらに図４６および図４７に示すように、ＧＭＲ素子７と金属配線１０６との接続部のみならず、金属配線１０６を全体的にＧＭＲ素子膜で覆うように、ＧＭＲ素子膜をパターニングすることにより、金属配線１０６とＧＭＲ素子７と電気的に確実に接続することができる。この場合、金属配線１０６の上面および側面を全てＧＭＲ素子膜で被覆することが好ましいが、金属配線１０６の上面および側面の約半分以上を被覆することで、金属配線１０６とＧＭＲ素子７との間の充分な電気的接続を確保することができる。 In the method for manufacturing the magnetic sensing element 100 as described above, the patterning process for forming the metal wiring 106 from the metal layer 104 is preferably performed by wet etching. If the isotropy of wet etching is used, the cross-sectional shape of the metal wiring 106 can be tapered, so that the connecting portion between the GMR element 7 and the metal wiring 106 can have a cross-sectional shape that is advantageous in strength. it can.
Further, as shown in FIGS. 46 and 47, by patterning the GMR element film so that not only the connection portion between the GMR element 7 and the metal wiring 106 but also the metal wiring 106 is entirely covered with the GMR element film, The metal wiring 106 and the GMR element 7 can be electrically and reliably connected. In this case, it is preferable that the upper surface and the side surface of the metal wiring 106 are all covered with the GMR element film. Sufficient electrical connection can be ensured.

上述の磁気検出素子１００の製造方法では、集積回路３の電極部３ｂ上に形成された下地層２の上にＧＭＲ素子７を形成する場合について説明した。上述の説明では、金属層１０４は、パターニング後に金属配線１０６としてのみ用いられる。
しかしながら、このように金属層１０４を金属配線１０６としてパターニングするだけでなく、金属配線１０６の一部を第２の集積回路（図示せず）としてパターニングする場合には、下地層２は、集積回路３と第２の集積回路との間では、層間絶縁膜として機能することになる。
このように金属配線１０６の一部を第２の集積回路としてパターニングする場合でも、集積回路３の電極部３ｂ上には、平坦な表面を有する層間絶縁膜（下地層２と同一の膜質を有する）が存在するので、当該層間絶縁膜の上にＧＭＲ素子７を形成すればよい。 In the manufacturing method of the magnetic detection element 100 described above, the case where the GMR element 7 is formed on the base layer 2 formed on the electrode portion 3b of the integrated circuit 3 has been described. In the above description, the metal layer 104 is used only as the metal wiring 106 after patterning.
However, when the metal layer 104 is not only patterned as the metal wiring 106 in this way, but also when a part of the metal wiring 106 is patterned as a second integrated circuit (not shown), the base layer 2 is formed as an integrated circuit. 3 and the second integrated circuit function as an interlayer insulating film.
Thus, even when a part of the metal wiring 106 is patterned as the second integrated circuit, an interlayer insulating film having a flat surface (having the same film quality as that of the base layer 2) is formed on the electrode portion 3b of the integrated circuit 3. ) Exists, the GMR element 7 may be formed on the interlayer insulating film.

以上、この発明の実施の形態９に係る磁気検出素子１００のように、集積回路３上の下地層２の上にＧＭＲ素子７を形成すれば、ＧＭＲ素子７を形成するための平坦面を作製する研磨プロセスが不要となると共に、基板１の面積の削減が可能となる。このため、コスト低減を図ると共に、磁気検出素子およびこれを用いた磁気検出装置の小型化を図ることができる。   As described above, when the GMR element 7 is formed on the base layer 2 on the integrated circuit 3 as in the magnetic detection element 100 according to the ninth embodiment of the present invention, a flat surface for forming the GMR element 7 is produced. This eliminates the need for a polishing process and reduces the area of the substrate 1. For this reason, it is possible to reduce the cost and reduce the size of the magnetic detection element and the magnetic detection device using the same.

実施の形態１０．
図５１および図５２は、この発明の実施の形態１０に係る磁気検出素子を表す正面図および断面図である。
なお、この発明の実施の形態１０に係る磁気検出素子１０５は、実施の形態５で説明した磁気検出素子と同様に、図１７および図１８に示す磁気検出装置に用いられる磁気検出素子である。 Embodiment 10 FIG.
51 and 52 are a front view and a cross-sectional view showing a magnetic detection element according to Embodiment 10 of the present invention.
The magnetic detection element 105 according to the tenth embodiment of the present invention is a magnetic detection element used in the magnetic detection apparatus shown in FIGS. 17 and 18, similarly to the magnetic detection element described in the fifth embodiment.

図５２に示すように、磁気検出素子１０５の製造に当たって、基板１上に金属配線６、下地層２、金属層１０４を順次形成し、下地層２の上にＧＭＲ素子を形成することは、図５０に示す実施の形態９に係る磁気検出素子１００の製造と同様であるが、実施の形態９の場合よりも下地層２の膜厚を厚くしてある。
このように下地層２の膜厚を厚くするのは、下地層２に十分な膜厚があれば、下地層２が金属配線６の上に形成されている場合でも、下地層２に熱処理を行えば、ＧＭＲ素子７を形成するのために十分な平坦さを有する面を、容易に作製することができるからである。 As shown in FIG. 52, in manufacturing the magnetic detection element 105, the metal wiring 6, the underlayer 2, and the metal layer 104 are sequentially formed on the substrate 1, and the GMR element is formed on the underlayer 2. 50, the underlayer 2 is made thicker than that of the ninth embodiment.
In this way, the thickness of the underlayer 2 is increased if the underlayer 2 has a sufficient thickness, even if the underlayer 2 is formed on the metal wiring 6, the underlayer 2 is subjected to heat treatment. This is because a surface having sufficient flatness for forming the GMR element 7 can be easily manufactured.

また、下地層２を厚くすることにより、金属配線６と金属配線１０６とをコンタクトホールを介して電気的に接続することが困難となる。これは、コンタクトホールを作製することはできても、その後に作製する金属層１０４をコンタクトホール内にうまく充填することが困難であり、結果的に、金属配線６と金属配線１０６との間における電気的接続を十分に確保することができないからである。
そこで、実施の形態１０に係る磁気検出素子１０５では、下地層２に孔部１１１を形成し、孔部１１１を通じて、金属層１０４をパターニングすることによって形成される金属配線１０６と、金属配線６とをボンディングワイヤ１０３によって接続している。 Further, by making the base layer 2 thick, it becomes difficult to electrically connect the metal wiring 6 and the metal wiring 106 through the contact holes. This is because, even though a contact hole can be formed, it is difficult to fill the contact hole with the metal layer 104 to be manufactured subsequently. As a result, the contact between the metal wiring 6 and the metal wiring 106 is difficult. This is because sufficient electrical connection cannot be ensured.
Therefore, in the magnetic detection element 105 according to the tenth embodiment, the metal wiring 106 formed by forming the hole 111 in the base layer 2 and patterning the metal layer 104 through the hole 111, the metal wiring 6, Are connected by a bonding wire 103.

なお、図５２に示すように、正確には、ボンディングワイヤ１０３はＧＭＲ素子７に接続されており、ＧＭＲ素子７を介して、金属配線６と金属配線１０６とが接続されている。また、図示しない集積回路は、金属配線６と同一のアルミ膜で形成されている。
このように、下地層２を厚く形成する場合には、ボンディングワイヤ１０３を用いることにより、金属配線６と金属配線１０６とを電気的に接続することができる。このようにして下地層２の膜厚を厚くすることができれば、金属配線６の上に位置する下地層に、リフローなどの簡単な熱処理を加えるだけで、下地層２の表面に十分に平坦な面を作製することができる。 As shown in FIG. 52, precisely, the bonding wire 103 is connected to the GMR element 7, and the metal wiring 6 and the metal wiring 106 are connected via the GMR element 7. Further, the integrated circuit (not shown) is formed of the same aluminum film as the metal wiring 6.
As described above, when the base layer 2 is formed thick, the metal wiring 6 and the metal wiring 106 can be electrically connected by using the bonding wire 103. If the thickness of the underlayer 2 can be increased in this way, the surface of the underlayer 2 can be sufficiently flat by simply applying a simple heat treatment such as reflow to the underlayer located on the metal wiring 6. A surface can be produced.

また、実施の形態９に係る磁気検出素子１００のように、コンタクトホール１０１によって生じる段差を考慮する必要がなくなる。従って、実施の形態９では、コンタクトホール１０１を埋めるべく厚めに形成する必要のあった金属配線１０６を、薄く形成することが可能となる。また、この結果、金属配線１０６とＧＭＲ素子７との膜厚の差が小さくできるので、金属配線１０６とＧＭＲ素子７との接合部における電気的接続を安定化させることが可能となる。
以上より、この発明の実施の形態１０に係る磁気検出素子１０５では、熱処理などの簡単な平坦化処理だけでＧＭＲ素子７を作製するための平坦面を作製することができるので、基板１の面積を縮小して、磁気検出素子およびこれを用いた磁気検出装置の小型化を図ることができる。また、ＧＭＲ素子７と金属配線１０６との接続をより安定なものにすることができるので、コスト低減を図ることができる。 Further, unlike the magnetic detection element 100 according to the ninth embodiment, it is not necessary to consider the step generated by the contact hole 101. Therefore, in the ninth embodiment, the metal wiring 106 that needs to be formed thick to fill the contact hole 101 can be formed thin. As a result, the difference in film thickness between the metal wiring 106 and the GMR element 7 can be reduced, and the electrical connection at the junction between the metal wiring 106 and the GMR element 7 can be stabilized.
As described above, in the magnetic detection element 105 according to the tenth embodiment of the present invention, a flat surface for producing the GMR element 7 can be produced only by a simple planarization process such as heat treatment. Thus, it is possible to reduce the size of the magnetic detection element and the magnetic detection device using the same. In addition, since the connection between the GMR element 7 and the metal wiring 106 can be made more stable, the cost can be reduced.

実施の形態１１．
図５３は、この発明の実施の形態１１に係る磁気検出素子のＧＭＲ素子の耐熱を示す特性図である。
図５３の特性図において、横軸はＧＭＲ素子７の上に保護膜を形成する際の基板温度を示しており、縦軸はＧＭＲ素子７の磁気抵抗変化率（ＭＲ比：Magneto Resistance Ratio）を示している。実施の形態１１では、ＧＭＲ素子７として、Ｆｅ(x)Ｃｏ(1-x)(０≦ｘ≦0.3)膜とＣｕ膜とを繰り返し積層した膜を用いている。この積層体におけるＣｕ膜１層の膜厚は、Ｃｕ１層のＭＲ比が第２のピーク近傍となる膜厚（約２０Å）に設定してある。
図５３の特性からは、ＧＭＲ素子７は、３００℃以上に加熱されると、ＭＲ比が急激に低下することが分かる。
この発明の実施の形態１０に係る磁気検出素子は、Ｆｅ(x)Ｃｏ(1-x)(０≦ｘ≦0.3)膜とＣｕ膜との積層体からなるＧＭＲ素子７の上に保護膜１０８および保護膜１０９を形成する工程において、基板温度を３００℃以下に制限するものである。 Embodiment 11 FIG.
FIG. 53 is a characteristic diagram showing heat resistance of the GMR element of the magnetic sensing element according to Embodiment 11 of the present invention.
In the characteristic diagram of FIG. 53, the horizontal axis indicates the substrate temperature when the protective film is formed on the GMR element 7, and the vertical axis indicates the magnetoresistance change rate (MR ratio) of the GMR element 7. Show. In the eleventh embodiment, as the GMR element 7, a film in which an Fe (x) Co (1-x) (0 ≦ x ≦ 0.3) film and a Cu film are repeatedly laminated is used. The film thickness of one Cu film layer in this laminate is set to a film thickness (about 20 mm) at which the MR ratio of the Cu1 layer is in the vicinity of the second peak.
From the characteristics shown in FIG. 53, it can be seen that when the GMR element 7 is heated to 300 ° C. or higher, the MR ratio rapidly decreases.
The magnetic sensing element according to the tenth embodiment of the present invention includes a protective film 108 on the GMR element 7 composed of a laminate of an Fe (x) Co (1-x) (0 ≦ x ≦ 0.3) film and a Cu film. In the step of forming the protective film 109, the substrate temperature is limited to 300 ° C. or lower.

この場合、図５３に示すように、ＧＭＲ素子７の特性は、基板温度が３００℃を超えると急激に低下することがわかる。ＧＭＲ素子７は数オングストロームから数十オングストロームの厚さの磁性層と非磁性層とを交互に積層させたいわゆる人工格子膜からなる金属膜なので、耐腐食性を確保するためにＧＭＲ素子７を形成した後で保護膜を形成する必要がある。
しかし、この保護膜の形成に際して、基板温度を３００℃以上に設定すると、図５３に示すように、ＧＭＲ素子７の特性を劣化させてしまう。従って、この保護膜１０８および保護膜１０９は、ＧＭＲ素子７の膜質を低下させることのないスパッタ法や低温プラズマＣＶＤ法等によって形成する必要がある。
スパッタ法や低温プラズマＣＶＤ法等によって保護膜１０８および１０９を形成すれば、基板温度が３００℃以上になることはないので、ＧＭＲ素子７の特性を悪化させることなく、充分な耐久性を有する磁気検出素子を提供することができる。 In this case, as shown in FIG. 53, it can be seen that the characteristics of the GMR element 7 rapidly decrease when the substrate temperature exceeds 300.degree. Since the GMR element 7 is a metal film made of a so-called artificial lattice film in which a magnetic layer and a nonmagnetic layer having a thickness of several angstroms to several tens of angstroms are alternately laminated, the GMR element 7 is formed to ensure corrosion resistance. After that, it is necessary to form a protective film.
However, when the protective film is formed, if the substrate temperature is set to 300 ° C. or higher, the characteristics of the GMR element 7 are degraded as shown in FIG. Therefore, it is necessary to form the protective film 108 and the protective film 109 by a sputtering method, a low temperature plasma CVD method or the like that does not deteriorate the film quality of the GMR element 7.
If the protective films 108 and 109 are formed by sputtering, low-temperature plasma CVD, or the like, the substrate temperature does not rise to 300 ° C. or higher, so that the magnetic property having sufficient durability is obtained without deteriorating the characteristics of the GMR element 7. A sensing element can be provided.

実施の形態１２．
実施の形態１ないし実施の形態１０に係る磁気検出素子において、ＧＭＲ素子７のパターニングは、一般的にＩＢＥ法によって行われるものである。
従って、例えば、実施の形態１のようにＧＭＲ素子７として用いる部分のみを残してパターニングを行い、他の部分を除去するような場合には、イオンの衝突により、磁気検出素子の表面に電荷が生じる。この電荷は、ＧＭＲ素子７の側壁部を通じて集積回路３に達し、集積回路３にダメージを与えるおそれがある。 Embodiment 12 FIG.
In the magnetic detection elements according to the first to tenth embodiments, the patterning of the GMR element 7 is generally performed by the IBE method.
Therefore, for example, when patterning is performed while leaving only the portion used as the GMR element 7 as in the first embodiment and the other portion is removed, the surface of the magnetic detection element is charged by ion collision. Arise. This electric charge reaches the integrated circuit 3 through the side wall portion of the GMR element 7 and may damage the integrated circuit 3.

図５４は、実施の形態１２に係る磁気検出素子の構成を概念的に示すブロック図である。
実施の形態１２に係る磁気検出素子は、集積回路３とＧＭＲ素子７との境に保護ダイオード１１０を備える。この保護ダイオード１１０は、ＧＭＲ素子７のパターニングを行うためのＩＢＥプロセスにおいて、磁気検出素子の表面に電荷が帯電しても、電荷の集積回路３への流入を防止することができる。なお、保護ダイオード１１０は、上述したＩＢＥプロセス中に集積回路３の表面に電荷が生じた場合のみならず、例えば下地層２を成膜するプロセス等の他のプロセスにおいて磁気検出素子の表面に電荷が生じた場合にも、集積回路３への電荷の流入を阻止することができる。
この結果、集積回路３が、電荷の流入によるダメージを受けることがなくなり、磁気検出素子の信頼性を向上させることができる。 FIG. 54 is a block diagram conceptually showing the structure of the magnetic sensing element according to the twelfth embodiment.
The magnetic detection element according to the twelfth embodiment includes a protection diode 110 at the boundary between the integrated circuit 3 and the GMR element 7. The protection diode 110 can prevent the charge from flowing into the integrated circuit 3 even if the surface of the magnetic detection element is charged in the IBE process for patterning the GMR element 7. Note that the protection diode 110 is charged not only on the surface of the integrated circuit 3 during the IBE process described above, but also on the surface of the magnetic detection element in other processes such as the process of forming the underlayer 2. Even when this occurs, the inflow of charges into the integrated circuit 3 can be prevented.
As a result, the integrated circuit 3 is not damaged by the inflow of electric charges, and the reliability of the magnetic detection element can be improved.

この発明の実施の形態１に係る磁気検出素子の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the magnetic detection element which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る磁気検出素子の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the magnetic detection element which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る磁気検出装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the magnetic detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る磁気検出装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the magnetic detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る磁気検出装置の内部構成を概略的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows roughly the internal structure of the magnetic detection apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の磁気検出素子における単位磁界あたりの抵抗変化率と下地層の表面の粗さとの関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between the resistance change rate per unit magnetic field and the roughness of the surface of a base layer in the magnetic detection element of this invention. この発明の実施の形態１に係る磁気検出素子の製造工程の様子を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the mode of the manufacturing process of the magnetic detection element based on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る磁気検出素子の製造工程の様子を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the mode of the manufacturing process of the magnetic detection element based on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る磁気検出素子の製造工程の様子を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the mode of the manufacturing process of the magnetic detection element based on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１に係る磁気検出素子の製造工程の様子を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the mode of the manufacturing process of the magnetic detection element based on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態２に係る磁気検出素子の要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the magnetic detection element which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態２に係る磁気検出素子の要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part of the magnetic detection element which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態３に係る磁気検出素子の製造工程における様子を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally the mode in the manufacturing process of the magnetic detection element based on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態３に係る磁気検出素子の製造工程における様子を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally the mode in the manufacturing process of the magnetic detection element based on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態３に係る磁気検出素子を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally the magnetic detection element based on Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態４に係る磁気検出素子の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of the magnetic detection element which concerns on Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態５、９、１０に係る磁気検出装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the magnetic detection apparatus based on Embodiment 5, 9, 10 of this invention. この発明の実施の形態５、９、１０に係る磁気検出装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the magnetic detection apparatus based on Embodiment 5, 9, 10 of this invention. この発明の実施の形態５に係る磁気検出素子の製造工程における断面構造を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the cross-section in the manufacturing process of the magnetic detection element based on Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態５に係る磁気検出素子の製造工程における断面構造を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the cross-section in the manufacturing process of the magnetic detection element based on Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態５に係る磁気検出素子の製造工程における断面構造を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the cross-section in the manufacturing process of the magnetic detection element based on Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態６の磁気検出素子の断面構造を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the cross-section of the magnetic detection element of Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態６の磁気検出素子の断面構造を概念的に示す図である。It is a figure which shows notionally the cross-section of the magnetic detection element of Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態７の磁気検出素子の表面の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the surface of the magnetic detection element of Embodiment 7 of this invention. この発明の実施の形態７の磁気検出素子の裏面の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the back surface of the magnetic detection element of Embodiment 7 of this invention. この発明の実施の形態７の磁気検出素子の斜視図である。It is a perspective view of the magnetic detection element of Embodiment 7 of this invention. この発明の実施の形態７の磁気検出素子の側面図である。It is a side view of the magnetic detection element of Embodiment 7 of this invention. この発明の実施の形態８の磁気検出素子の表面の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the surface of the magnetic detection element of Embodiment 8 of this invention. この発明の実施の形態８の磁気検出素子の裏面の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the back surface of the magnetic detection element of Embodiment 8 of this invention. この発明の実施の形態８の磁気検出素子を表す斜視図である。It is a perspective view showing the magnetic detection element of Embodiment 8 of this invention. この発明の実施の形態８の磁気検出素子を表す側面図である。It is a side view showing the magnetic detection element of Embodiment 8 of this invention. この発明の実施の形態８の磁気検出装置の構成を概念的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows notionally the structure of the magnetic detection apparatus of Embodiment 8 of this invention. この発明の実施の形態８に係る磁気検出素子の動作を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the operation | movement of the magnetic detection element based on Embodiment 8 of this invention. 従来の磁気検出装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the conventional magnetic detection apparatus. 従来の磁気検出装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the conventional magnetic detection apparatus. 従来のＧＭＲ素子の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the conventional GMR element. 従来のＧＭＲ素子を用いた磁気検出装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the magnetic detection apparatus using the conventional GMR element. 従来のＧＭＲ素子を用いた磁気検出装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the magnetic detection apparatus using the conventional GMR element. 従来のＧＭＲ素子を用いた磁気検出装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the magnetic detection apparatus using the conventional GMR element. 従来のＧＭＲ素子を用いた磁気検出装置の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the magnetic detection apparatus using the conventional GMR element. 従来のＧＭＲ素子を用いた磁気検出装置の回路構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit structure of the magnetic detection apparatus using the conventional GMR element. 従来の磁気検出素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional magnetic detection element. 従来の磁気検出素子の動作を示す特性図である。It is a characteristic view which shows operation | movement of the conventional magnetic detection element. この発明の実施の形態１に係る磁気検出素子の構成を上面から透過的に示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows transparently the structure of the magnetic detection element based on Embodiment 1 of this invention from the upper surface. 図４４におけるＡ−Ａ'線による断面の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cross section by the AA 'line in FIG. この発明の実施の形態９に係る磁気検出素子の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the magnetic detection element based on Embodiment 9 of this invention. この発明の実施の形態９に係る磁気検出素子の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the magnetic detection element based on Embodiment 9 of this invention. 図４８におけるＢ−Ｂ'線による断面の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the cross section by the BB 'line | wire in FIG. この発明の実施の形態９に係る磁気検出素子の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the magnetic detection element based on Embodiment 9 of this invention. この発明の実施の形態９に係る磁気検出素子の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the magnetic detection element based on Embodiment 9 of this invention. この発明の実施の形態１０に係る磁気検出素子を表す正面図および断面図である。It is the front view and sectional drawing showing a magnetic detection element concerning Embodiment 10 of this invention. この発明の実施の形態１０に係る磁気検出素子を表す正面図および断面図である。It is the front view and sectional drawing showing a magnetic detection element concerning Embodiment 10 of this invention. この発明の実施の形態１１に係る磁気検出素子のＧＭＲ素子の耐熱を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the heat resistance of the GMR element of the magnetic detection element based on Embodiment 11 of this invention. 実施の形態１２に係る磁気検出素子の構成を概念的に示すブロック図である。FIG. 22 is a block diagram conceptually showing the structure of a magnetic detection element according to Embodiment 12.

符号の説明Explanation of symbols

１ 基板、２ 下地層、３ 集積回路 ３ｂ 電極部（コンデンサ部）、４、１６、 金属膜、５ ＧＭＲ素子膜、６、１８、 金属配線、７、９ ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗素子）、８ 酸化Ｓｉ膜（絶縁層）、１０ レジスト（レジスト層）、１４ レジスト（段差緩衝層、レジスト層）、２８、３２、３３、３４、３５ 磁気検出素子、３１ 磁石、３０ 磁性回転体、３６ 酸化Ｓｉ膜（段差緩衝層）、１０１ コンタクトホール、１０２ 絶縁膜、１０３ ボンディングワイヤ、１０４ 金属層、１０６ 金属配線（配線）、１０７ コンデンサ、１１０ 保護ダイオード、１１１ 孔部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Board | substrate, 2 Underlayer, 3 Integrated circuit 3b Electrode part (capacitor part) 4, 16, Metal film, 5 GMR element film, 6, 18, Metal wiring, 7, 9 GMR element (giant magnetoresistive element), 8 Si oxide film (insulating layer), 10 resist (resist layer), 14 resist (step buffer layer, resist layer), 28, 32, 33, 34, 35 Magnetic detecting element, 31 magnet, 30 magnetic rotating body, 36 Si oxide Film (step buffer layer), 101 contact hole, 102 insulating film, 103 bonding wire, 104 metal layer, 106 metal wiring (wiring), 107 capacitor, 110 protection diode, 111 hole.

Claims (12)

基板の一方の面に形成された下地層と、
上記下地層の上に形成され、磁界の変化を検出する巨大磁気抵抗素子と、
上記基板の上記巨大磁気抵抗素子が形成される面とは反対側の面に形成され、上記巨大磁気抵抗素子によって検出される磁界の変化に基づいて、所定の演算処理を行う集積回路と、
を備え、
上記基板の他方の面に形成された集積回路の上に、さらに下地層および巨大磁気抵抗素子を形成したことを特徴とする磁気検出素子。 An underlayer formed on one side of the substrate;
A giant magnetoresistive element formed on the underlayer for detecting a change in magnetic field;
An integrated circuit formed on a surface of the substrate opposite to the surface on which the giant magnetoresistive element is formed, and performing predetermined arithmetic processing based on a change in a magnetic field detected by the giant magnetoresistive element;
With
A magnetic detecting element , wherein an underlayer and a giant magnetoresistive element are further formed on an integrated circuit formed on the other surface of the substrate . 基板上に、集積回路、下地層および金属層を順次形成すると共に、上記集積回路のコンデンサ部の上に巨大磁気抵抗素子を形成したことを特徴とする磁気検出素子。 A magnetic sensing element comprising an integrated circuit, a base layer, and a metal layer formed on a substrate in order, and a giant magnetoresistive element formed on a capacitor portion of the integrated circuit . 上記金属層をパターニングすることにより形成した配線によって、上記巨大磁気抵抗素子と上記集積回路とを接続したことを特徴とする請求項２に記載の磁気検出素子。 The magnetic detection element according to claim 2 , wherein the giant magnetoresistive element and the integrated circuit are connected by wiring formed by patterning the metal layer. 上記配線の上に、上記巨大磁気抵抗素子を構成する膜と同一の膜を形成したことを特徴とする請求項２に記載の磁気検出素子。 3. The magnetic detection element according to claim 2 , wherein the same film as that constituting the giant magnetoresistive element is formed on the wiring. 上記配線の上面および側面の半分以上を、上記巨大磁気抵抗素子を構成する膜と同一の膜で被覆したことを特徴とする請求項４に記載の磁気検出素子。 The magnetic detection element according to claim 4 , wherein at least half of the upper surface and the side surface of the wiring is covered with the same film as that forming the giant magnetoresistive element. 上記下地層はコンタクトホールを介して接続することが困難となる膜厚に形成され、
上記巨大磁気抵抗素子と上記集積回路とをボンディングワイヤによって接続したことを特徴とする請求項２に記載の磁気検出素子。 The underlayer is formed to a thickness that makes it difficult to connect via a contact hole,
The magnetic detection element according to claim 2 , wherein the giant magnetoresistive element and the integrated circuit are connected by a bonding wire. 上記巨大磁気抵抗素子は、Ｆｅ(Х)Ｃｏ(1-Х)(０ｘ0.3)層とＣｕ層とを繰り返し積層することにより構成されてなり、上記Ｃｕ層１層の膜厚を、該Ｃｕ層１層の磁気抵抗変化率が第２のピーク近傍となるような膜厚に設定すると共に、上記巨大磁気抵抗素子上に形成する保護膜をスパッタ法または低温プラズマＣＶＤ法で作成することを特徴とする請求項２に記載の磁気検出素子。 The giant magnetoresistive element is formed by repeatedly laminating a Fe (Х) Co (1-Х) (0x0.3) layer and a Cu layer. The film thickness is set so that the rate of change in magnetoresistance of one layer is in the vicinity of the second peak, and a protective film formed on the giant magnetoresistive element is formed by sputtering or low temperature plasma CVD. The magnetic detection element according to claim 2 . 上記巨大磁気抵抗素子と上記集積回路との間にダイオードを形成したことを特徴とする請求項２に記載の磁気検出素子。   3. The magnetic detection element according to claim 2, wherein a diode is formed between the giant magnetoresistive element and the integrated circuit. 上記下地層の表面の粗さの平均値を５０Å以下としたことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の磁気検出素子。 The magnetic sensing element according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the roughness of the average value of the surface of the underlying layer is 50Å or less. 上記下地層の表面の粗さの平均値を１Å以上２５Å以下としたことを特徴とする請求項９に記載の磁気検出素子。 The magnetic detection element according to claim 9 , wherein an average value of roughness of the surface of the underlayer is 1 to 25 mm. 上記巨大磁気抵抗素子の出力を上記集積回路に伝送する線路に差動増幅器および比較器をさらに備え、上記比較器は、上記観測対象と上記巨大磁気抵抗素子との間隙が異なっているときに上記観察対象の外周に沿って設けられた凹凸に対応して変化する上記差動増幅器の出力値が等しくなる上記観測対象の位置での上記差動増幅器の出力値を上記観測対象の位置を判断するための判定レベルに設定することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の磁気検出素子。 The line for transmitting the output of the giant magnetoresistive element to the integrated circuit is further provided with a differential amplifier and a comparator, and the comparator is configured so that the gap between the observation target and the giant magnetoresistive element is different. The position of the observation target is determined from the output value of the differential amplifier at the position of the observation target at which the output value of the differential amplifier that changes corresponding to the unevenness provided along the outer periphery of the observation target is equal. the magnetic sensing element according to any one of claims 1 to 10 and sets the evaluation levels for. 外周に沿って凹凸を有し、回転軸を中心に回転する磁性回転体と、
上記磁性回転体の外周に対向するように配設される磁石と、
上記磁石の上記磁性回転体の外周に対向する面に付設される請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の磁気検出素子と
を備えており、
上記磁気検出素子は、上記磁性回転体の回転に伴う上記磁性回転体と上記磁石との間の磁界の変化を検出し、当該検出結果に基づき上記磁性回転体の回転量を検出する磁気検出装置。 A magnetic rotating body having irregularities along the outer periphery and rotating around a rotation axis;
A magnet disposed to face the outer periphery of the magnetic rotating body;
And a magnetic sensing element according to any one of claims 1 to 11 is attached on a surface facing the outer periphery of the magnetic rotating body of the magnet,
The magnetic detection element detects a change in a magnetic field between the magnetic rotator and the magnet accompanying rotation of the magnetic rotator, and detects a rotation amount of the magnetic rotator based on the detection result. .
JP2003385077A 1998-05-13 2003-11-14 Magnetic detection element and magnetic detection device Expired - Lifetime JP4133758B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003385077A JP4133758B2 (en) 1998-05-13 2003-11-14 Magnetic detection element and magnetic detection device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13073298 1998-05-13
JP2003385077A JP4133758B2 (en) 1998-05-13 2003-11-14 Magnetic detection element and magnetic detection device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP08350299A Division JP3544141B2 (en) 1998-05-13 1999-03-26 Magnetic detecting element and magnetic detecting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004080056A JP2004080056A (en) 2004-03-11
JP4133758B2 true JP4133758B2 (en) 2008-08-13

Family

ID=32031956

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003385077A Expired - Lifetime JP4133758B2 (en) 1998-05-13 2003-11-14 Magnetic detection element and magnetic detection device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4133758B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4689516B2 (en) * 2006-03-30 2011-05-25 アルプス電気株式会社 Magnetic detector
JP5972405B2 (en) * 2013-02-07 2016-08-17 三菱電機株式会社 Magnetic sensor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004080056A (en) 2004-03-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3544141B2 (en) Magnetic detecting element and magnetic detecting device
JP4085859B2 (en) Magnetic sensor and manufacturing method thereof
US6330136B1 (en) Magnetic read sensor with SDT tri-layer and method for making same
JP4630544B2 (en) A method of orienting the magnetization direction of a magnetic layer of a selected magnetic element out of a plurality of magnetic elements constituting a bridge structure in a direction opposite to the magnetization direction of a magnetic layer of another magnetic element
US7218103B2 (en) Methods for manufacturing a thin film magnetic sensor
CN102147452B (en) Magnetic field sensor
EP1482319A2 (en) Thin film magnetic sensor and method of manufacturing the same
JP4323220B2 (en) Thin film magnetic sensor and manufacturing method thereof
JP2002123916A (en) Magnetic recording/reading device and its manufacturing method
TW201522915A (en) Strain sensing element, pressure sensor, microphone, blood pressure sensor and touch panel
US20060007603A1 (en) Magnetoresistive sensor with refill film, fabrication process, and magnetic disk storage apparatus mounting magnetoresistive sensor
JP2002163809A (en) Method for manufacturing magneto-resistive element and magneto-resistive magnetic head
JP3494921B2 (en) Magnetoelectric conversion element and method of manufacturing the same
JP5348080B2 (en) Magnetic sensor and manufacturing method thereof
JP3562993B2 (en) Magnetic detector
US6239595B1 (en) Magnetic field sensing element
JP4133758B2 (en) Magnetic detection element and magnetic detection device
CN104155620B (en) Magnetic sensing device and its inducing method, preparation technology
JP2018200307A (en) Magnetic sensor
JP2002206950A (en) Magnetic sensor
JP4896800B2 (en) Magnetic sensor and manufacturing method thereof
JP6594806B2 (en) Magnetic sensor
JP5168675B2 (en) Bridge circuit, manufacturing method thereof, and relative position signal detection method
US6433969B1 (en) Compound magnetoresistive head and method for manufacturing same
CN113003532B (en) MEMS triaxial AMR magnetic force sensor and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070209

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070410

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070724

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070921

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080129

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080327

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20080403

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080520

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080602

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110606

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120606

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130606

Year of fee payment: 5

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term