JP6522485B2 - 磁気センサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気センサの製造方法に関する。

特許文献１には、被測定電流からの誘導磁界の印加により抵抗値が変化する４つの磁気抵抗効果素子で構成され、２つの磁気抵抗効果素子間の出力を備える磁界検出ブリッジ回路を有する電流センサであって、前記４つの磁気抵抗効果素子は、抵抗変化率が同じであり、反平行結合膜を介して第１の強磁性膜と第２の強磁性膜とを反強磁性的に結合させてなるセルフピン止め型の強磁性固定層と、非磁性中間層と、軟磁性自由層とを有し、前記出力を与える２つの磁気抵抗効果素子の強磁性固定層の磁化方向が互いに１８０°異なる方向であり、前記磁気検出ブリッジ回路は、電源供給点に対して対称である配線を有する電流センサが開示されている。

特許文献１に開示される磁気検出ブリッジ回路を備えることにより、線形応答性に優れる磁気センサが得られ、この特性を活かすことにより、測定精度の高い電流センサを得ることができる。

特開２０１４−８１３８４号公報

磁気センサの線形応答性を高めるための他の手段として、磁気抵抗効果素子などの磁気測定素子における感磁体の形状を制御することが挙げられる。具体的には、感磁体を長尺パターンとすることにより顕著となる磁気異方性を利用することが挙げられる。このように感磁体を長尺パターンとした場合における磁気測定素子の全体形状の一例として、ミアンダ形状が挙げられる。ミアンダ形状では、感磁体からなる長尺パターンの複数を、長尺方向の幅方向に沿った感度軸方向に並べて配置し、これらの複数の長尺パターンの端部に折り返し部を接続して、複数の長尺パターンが電気的に直列に接続されるようにする。この直列に接続された複数の長尺パターンの両末端には接続用電極が設けられる。

本発明は、このようなミアンダ形状を有する磁気測定素子を備える磁気センサであって感磁特性が向上した磁気センサの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく本発明者が検討した結果、感磁体からなる長尺パターンの近傍に軟磁性体からなり長尺パターンとは電気的に独立した部材（エンハンス用長尺パターン）を配置することにより、磁気センサに被測定磁界が印加されたときにエンハンス用長尺パターンが磁化され、感磁体からなる長尺パターンに印加される磁場をこの磁化によって増大させることが可能であって、その結果、磁気センサの感磁特性を向上させることができるとの新たな知見を得た。

かかる知見に基づき完成された本発明は、一態様において、幅方向を感度軸方向とする感磁体からなる複数の長尺パターンと、前記複数の長尺パターンを長手方向に電気的に直列に接続する複数の折り返し部とを備え、前記複数の長尺パターンは、前記長尺パターンの感度軸方向に互いに離間して配置されるミアンダ形状を有する磁気測定素子と、前記複数の長尺パターンの少なくとも一つについて平面視で前記感度軸方向に沿うように並置され、前記複数の長尺パターンに対して電気的に独立した磁性体層を有するエンハンス用長尺パターンと、を備える磁気センサの製造方法である。
前記長尺パターンおよび前記エンハンス用長尺パターンは、いずれも第１平面上に位置されている。前記第１平面に平行な第２平面上に位置するフィードバックコイルをさらに備えていてもよい。
上記の磁気センサの製造方法は、前記長尺パターンを与える第１積層体と、前記エンハンス用長尺パターンを与える第２積層体とを、互いに接するように前記第１平面上に形成し、前記第１積層体と前記第２積層体との接触部を除去して前記第１積層体と前記第２積層体とを離間し、前記第１積層体から前記長尺パターンを形成し、前記第２積層体から前記エンハンス用長尺パターンを形成することを特徴とする。かかる製造方法によれば、長尺パターンとエンハンス用長尺パターンとを同一工程で製造することができ、生産性に優れる。
上記の製造方法において、前記第１積層体と前記第２積層体とを互いに接するように前記第１平面上に形成することは、前記第１平面上に前記第１積層体のパターンを形成し、前記第１平面上の前記第１積層体のパターンが形成されていない領域に前記第２積層体を形成することにより行われてもよい。また、前記第１平面上に前記第１積層体のパターンを形成することは、前記第１平面上形成された前記第１積層体上にレジスト層を形成し、前記レジスト層をマスクとして前記第１積層体を部分的に除去することにより行われてもよい。このような製造方法を採用することで、第１積層体と第２積層体とを適切にかつ効率的に製造することが可能である。

エンハンス用長尺パターンが有する磁性体層に被測定磁界（外部磁場）が印加されることにより、磁性体層が磁化される。このため、エンハンス用長尺パターンに並ぶように位置する感磁体からなる長尺パターンに印加される磁場は、被測定磁界（外部磁場）に加えて、エンハンス用長尺パターンの磁性体層が磁化されたことに基づきエンハンス用長尺パターンから生じた磁束に由来する成分（磁束成分）が付与される。このため、エンハンス用長尺パターンを配置することにより、長尺パターンの感磁体が受ける磁界は増大し、磁気センサの感磁特性が向上する。

エンハンス用長尺パターンの磁化に基づく磁束成分が長尺パターンの感磁体の感磁部に与える影響を高める観点から、前記エンハンス用長尺パターンは、前記長尺パターンの感磁体の感磁部に前記磁性体層が対向するように配置されることが好ましい。

外部磁場が印加される向きが感度軸に沿ったいずれの向きであっても、エンハンス用長尺パターンに基づく感磁特性の向上が得られるように、前記エンハンス用長尺パターンを複数備え、前記複数のエンハンス用長尺パターンは、前記複数の長尺パターンのそれぞれについて前記感度軸方向に沿った両方向に並ぶように配置されることが好ましい場合がある。

前記磁気測定素子の具体的な構成は限定されない。例えば、前記感磁体が、強磁性固定層と非磁性中間層と軟磁性自由層とを備える積層構造を有する磁気抵抗効果素子からなっていてもよい。

本発明によれば、ミアンダ形状を有する磁気測定素子を備える磁気センサであって感磁特性が向上した磁気センサ、その磁気センサの製造方法、およびその磁気センサを備える電流センサが提供される。

本発明の一実施形態に係る磁気センサの構成を概念的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る磁気センサの磁気検出部の構造を概念的に示す平面図である。 図２に示される磁気検出部の部分拡大図である。 図２に示すＩ−Ｉ線における矢視断面図である。 本発明の一実施形態に係る磁気検出部の製造方法の一例を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る磁気検出部の製造方法の一例におけるＧａｐ１成膜ステップを説明するための断面図（左）および平面図（右）である。 本発明の一実施形態に係る磁気検出部の製造方法の一例におけるＧＭＲ１成膜ステップを説明するための断面図（左）および平面図（右）である。 本発明の一実施形態に係る磁気検出部の製造方法の一例におけるエリアパターニングステップを説明するための断面図（左）および平面図（右）である。 本発明の一実施形態に係る磁気検出部の製造方法の一例におけるエリアエッチングステップを説明するための断面図（左）および平面図（右）である。 本発明の一実施形態に係る磁気検出部の製造方法の一例における軟磁性膜成膜ステップを説明するための断面図（左）および平面図（右）である。 本発明の一実施形態に係る磁気検出部の製造方法の一例におけるレジスト剥離ステップを説明するための断面図（左）および平面図（右）である。 本発明の一実施形態に係る磁気検出部の製造方法の一例におけるストライプパターン形成ステップを説明するための断面図（左）および平面図（右）である。 本発明の一実施形態に係る磁気検出部の製造方法の一例におけるストライプエッチングステップを説明するための断面図（左）および平面図（右）である。 本発明の一実施形態に係る磁気検出部の製造方法の一例におけるレジスト剥離ステップを説明するための断面図（左）および平面図（右）である。 本発明の他の一実施形態に係る磁気センサの構成を概念的に示す平面図である。 図１５に示すＩＩ−ＩＩ線における矢視断面図である。 磁気センサの長尺パターンの幅方向の長さ（ストライプ幅）と磁気センサの比例式感度との関係を示すグラフである。 磁気センサの長尺パターンの幅方向の長さ（ストライプ幅）と磁気センサのヒステリシスとの関係を示すグラフである。 図１７および図１８に基づいて作成した、磁気センサの比例式感度とヒステリシスとの関係を示すグラフである。 磁気センサの長尺パターンの幅方向の長さ（ストライプ幅）と磁気センサの直線性との関係を示すグラフである。 図１７および図２０に基づいて作成した、磁気センサの比例式感度と直線性との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る磁気センサの構成を概念的に示す平面図である。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る磁気センサ１０は、外部磁界の変化に応じて抵抗値が変化する４つの磁気検出部、具体的には、磁気抵抗効果素子からなる磁気測定素子を備え磁気を検出する部分、で構成される。２つの磁気検出部間の出力を２つ備える磁界検出ブリッジ回路１０Ｃを有する。具体的には、４つの磁気検出部はいずれも抵抗変化率特性が等しく、２種類の磁気検出部（第１の磁気検出部ＧＭＲ１，第２の磁気検出部ＧＭＲ２）から構成される。具体的には、第１の磁気検出部ＧＭＲ１と第２の磁気検出部ＧＭＲ２とは磁気抵抗素子を構成する積層構造が共通であり、その積層構造における強磁性固定層の磁化の向きが互いに反対である。

磁界検出ブリッジ回路１０Ｃは、電源給電点である電源端子Ｖｄｄに、第１の磁気検出部ＧＭＲ１と第２の磁気検出部ＧＭＲ２とが直列に接続された部分の第１の磁気検出部ＧＭＲ１側端部と、第２の磁気検出部ＧＭＲ２と第１の磁気検出部ＧＭＲ１とが直列に接続された部分の第２の磁気検出部ＧＭＲ２側端部とが並列で接続され、それぞれの部分における反対側の端部は、グランド（Ｇｎｄ）に接続されている。

直列に接続された第１の磁気検出部ＧＭＲ１と第２の磁気検出部ＧＭＲ２との間には一つの出力（Ｏｕｔ１）が設けられ、直列に接続された第２の磁気検出部ＧＭＲ２と第１の磁気検出部ＧＭＲ１との間には一つの出力（Ｏｕｔ２）が設けられる。これらの２つの出力における電位差（Ｏｕｔ１−Ｏｕｔ２、中点電位差）は増幅器Ａｍｐに入力し、増幅器Ａｍｐからの出力（差動出力）により、外部から印加された磁場（外部磁場）の大きさを定量的に測定することができる。

図２は、第１実施形態に係る磁気センサ１０が備える第１の磁気検出部ＧＭＲ１の構造を概念的に示す平面図である。第１の磁気検出部ＧＭＲ１は、図２に示すように、その長手方向が互いに平行になるように配置された複数の長尺パターン（ストライプ）１が折り返し部２により接続された形状（ミアンダ形状）を有する。長尺パターン１は感磁体からなり、本実施形態において感磁体を構成する磁気測定素子は磁気抵抗効果素子である。長尺パターン１が折り返し部２で接続されることにより、長尺パターン１は全体が電気的に直列に接続され、両端部のそれぞれには電極２Ａが設けられている。このミアンダ形状において、感度軸方向（Ｐｉｎ方向）は、長尺パターン１の長手方向（ストライプ長手方向）に対して直交する幅方向（ストライプ幅方向）である。このミアンダ形状においては、被測定磁界となる外部磁場が長尺パターン１の幅方向（ストライプ幅方向）に沿うように印加される。

本発明の一実施形態に係る第１の磁気検出部ＧＭＲ１は、長尺パターン１の平面視で感度軸方向に沿うように並置され、複数の長尺パターン１に対して電気的に独立した磁性体層を有するエンハンス用長尺パターン３を備える。第１の磁気検出部ＧＭＲ１には、エンハンス用長尺パターン３が複数設けられており、複数のエンハンス用長尺パターン３は、複数の長尺パターン１のそれぞれについて感度軸方向に沿った両方向に並ぶように配置されている。エンハンス用長尺パターン３の磁性体層は軟磁性体からなることが好ましい。

エンハンス用長尺パターン３の機能について図３を用いて説明する。図３は、図２に示される磁気測定素子の部分拡大図である。図３に示されるように、エンハンス用長尺パターン３は細長い形状を有しているため、その磁性体層は磁気異方性により長手方向に磁化が揃った状態にある。この状態で外部から幅方向に磁場が印加されると、エンハンス用長尺パターン３の磁性体層の磁化は、外部磁場によってその幅方向の成分を有する。この磁化によって、エンハンス用長尺パターン３から幅方向に沿った磁束が生じる。この磁束はエンハンス用長尺パターン３の横に位置する長尺パターン１に到達するため、長尺パターン１の感磁体に印加される磁場は、被測定磁界からなる成分と、エンハンス用長尺パターン３からの磁束成分との和となる。したがって、エンハンス用長尺パターン３を長尺パターン１の横に配置することにより、長尺パターン１に印加される磁場を増大させることができる。その結果、長尺パターン１を備える第１の磁気検出部ＧＭＲ１の磁気特性が向上する。

具体的には、ヒステリシスの増大を抑制しつつ、感度を向上させることが可能である。磁気センサの感度を向上させる一手法として、磁気センサの長尺パターン１の幅を広げることが挙げられる。しかしながら、長尺パターンの幅を広げることは、パターンを長尺としたことに基づき顕在化した磁気異方性を低下させることになるため、ヒステリシスの増大や直線性の低下が不可避である。これに対し、エンハンス用長尺パターン３を長尺パターン１の横に配置することによって感度を増大させる場合には、感度増大に基づくヒステリシスの増大や直線性の低下が生じにくい。したがって、エンハンス用長尺パターン３を用いることにより、長尺パターンの幅を広げる方法に比べて、ヒステリシスの増大や直線性の低下を抑制して、磁気センサの感度を増大させることが可能である。

エンハンス用長尺パターン３の幅や、長尺パターン１とエンハンス用長尺パターン３の幅との離間距離は、長尺パターン１の構造（積層構造を有する場合の各層の組成など）、エンハンス用長尺パターン３の構造（磁性体層の組成など）、測定対象などに基づいて適宜設定される。エンハンス用長尺パターン３の幅が過度に広い場合には、エンハンス用長尺パターン３の磁化の磁気異方性が低下して、エンハンス用長尺パターン３から生じる磁束の均一性を低下させることを考慮すべきである。また、エンハンス用長尺パターン３の幅が過度に狭い場合には、エンハンス用長尺パターン３の磁化の大きさが低下して、エンハンス用長尺パターン３から長尺パターン１から生じる磁束の大きさが低下することを考慮すべきである。

図４は、図２に示すＩ−Ｉ線における矢視断面図である。

本発明の一実施形態に係る磁気センサ１０が備える第１の磁気検出部ＧＭＲ１の長尺パターン１は感磁体が磁気抵抗効果素子からなり、ＲＫＫＹ相互作用に基づくセルフピン止め型の強磁性固定層と、非磁性中間層と、軟磁性自由層と、反強磁性層とを有する。具体的には、図４に示されるように、長尺パターン１は、シード層１９、第１の強磁性膜１１ａと反平行結合膜１１ｂと第２の強磁性膜１１ｃとからなるセルフピン止め型の強磁性固定層１１、非磁性中間層１２、軟磁性自由層（フリー磁性層）１３、反強磁性層１４および保護層１５を含む積層構造を基板Ｓ上に有する。

シード層１９は、ＮｉＦｅＣｒあるいはＣｒなどで構成される。なお、上記積層構造において、基板Ｓとシード層１９との間に、例えば、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１つの元素などの非磁性材料で構成される下地層を設けてもよい。保護層１５は、Ｔａなどで構成される。

強磁性固定層１１は、反平行結合膜１１ｂを介して配置される第１の強磁性膜１１ａと第２の強磁性膜１１ｃとがＲＫＫＹ相互作用することにより、一方の向きに磁化が固定されている。

第１の強磁性膜１１ａおよび第２の強磁性膜１１ｃを構成する材料として、いずれもＣｏＦｅ合金が例示される。第１の強磁性膜１１ａおよび第２の強磁性膜１１ｃがＣｏＦｅ合金から構成される場合において、第１の強磁性膜１１ａを構成するＣｏＦｅ合金におけるＦｅの含有量を第２の強磁性膜１１ｃを構成するＣｏＦｅ合金におけるＦｅの含有量よりも高くすることが好ましい。このようにすることで、第１の強磁性膜１１ａの保磁力が第２の強磁性膜１１ｃの保磁力よりも高くなり、製膜中に磁化された第１の強磁性膜１１ａによって第２の強磁性膜１１ｃが磁化されやすくなる。第１の強磁性膜１１ａと第２の強磁性膜１１ｃと間に位置する反平行結合膜１１ｂはＲｕなどにより構成される。

非磁性中間層１２は、Ｃｕなどにより構成される。軟磁性自由層（フリー層）１３は、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金などの磁性材料で構成される。軟磁性自由層（フリー層）１３は複数の膜からなる積層構造を有していてもよい。反強磁性層１４を構成する材料として、ＩｒＭｎ系の材料やＰｔＭｎ系の材料が例示される。反強磁性層１４はこれに接する軟磁性自由層（フリー層）１３と交換結合し、軟磁性自由層（フリー層）１３には交換結合磁界が生じる。

第１の磁気検出部ＧＭＲ１の長尺パターン１は、スパッタリングなど公知の製膜手法を用いて各層を順次積層することによって形成することができる。必要に応じ製膜中に磁場を印加することによって、形成される層や膜を所定の方向に磁化させることができる。この磁場中製膜を行うことによって第１の強磁性膜１１ａを磁化し、磁化された第１の強磁性膜１１ａと層間結合することによって第２の強磁性膜１１ｃを磁化することができる。また、軟磁性自由層（フリー層）１３および反強磁性層１４も磁場中製膜することにより、所定の向きに磁化させることができる。反強磁性層１４がＩｒＭｎ系の材料から構成される場合には、この磁場中製膜によって反強磁性層１４と軟磁性自由層（フリー層）１３の間に交換結合磁界を発生させることができる。

図４に示される本発明の一実施形態に係る磁気センサ１０の第１の磁気検出部ＧＭＲ１が備えるエンハンス用長尺パターン３は、長尺パターン１のシード層１９と共通の材料からなるシード層２１、長尺パターン１の軟磁性自由層（フリー層）１３と共通の材料からなる磁性体層２２、および長尺パターン１の保護層１５と共通の材料からなる保護層２３を備える。

エンハンス用長尺パターン３は軟磁性材料からなる磁性体層２２を備える限り、その構成や長尺パターン１との相対位置関係は限定されない。長尺パターン１の感磁体の感磁部である軟磁性自由層（フリー層）１３に、エンハンス用長尺パターン３の磁性体層２２が対向するように配置される場合には、エンハンス用長尺パターン３の磁性体層２２からの磁束が軟磁性自由層（フリー層）１３の積層方向に直交する方向、すなわち長尺パターン１の感度軸方向に揃いやすく、エンハンス用長尺パターン３を用いたことによる磁気センサ１０の感度向上の効果が得られやすい。このような構成を得ることが容易となる観点や、磁気検出部の製造を容易にする観点から、図４に示される磁気センサ１０では、長尺パターン１およびエンハンス用長尺パターン３は、いずれも等しい面（第１平面）上に位置し、エンハンス用長尺パターン３の厚さが長尺パターン１の厚さと等しくなるように構成されている。

図２に示されるように、磁気センサ１０の第１の磁気検出部ＧＭＲ１はエンハンス用長尺パターン３を複数備え、複数のエンハンス用長尺パターン３は、複数の長尺パターン１のそれぞれについて感度軸方向に沿った両方向に並ぶように配置されることが好ましい。この場合には、感度軸方向のいずれの向きに外部磁場が印加されても、長尺パターン１には、長尺パターン１に並置されるエンハンス用長尺パターン３からの磁束成分が追加的に印加される。それゆえ、印加される磁場の向きに関わらず、磁気センサ１０の感度を向上させることができる。図４に示されるように、磁気センサ１０では、長尺パターン１およびエンハンス用長尺パターン３は同一の平面（第１平面）上に形成される。この同一の平面は、図４に示される磁気センサ１０では基板Ｓの面ＳＡである。長尺パターン１およびエンハンス用長尺パターン３と基板Ｓとの間に下地層が設けられる場合には、下地層における基板Ｓに対向する側とは反対側の面が、上記の第１平面となる。なお、次に説明する磁気センサ１０の製造方法の一例では、下地層の面が第１平面となっている。

本発明の一実施形態に係る磁気センサ１０の製造方法は限定されない。次に説明する方法により製造すれば、本発明の一実施形態に係る磁気センサ１０を効率的に製造することができる。

図５は、本発明の一実施形態に係る磁気センサ１０の製造方法の一例のフロー図である。このフロー図にしたがって、以下説明する。

まず、基板Ｓ上に下地層Ｇａｐ１を成膜する（ステップＳ１０１、図６）。次いで、第１の磁気検出部ＧＭＲ１の長尺パターンを与える磁気抵抗効果素子層（ＧＭＲ層）の成膜を行う（ステップＳ１０２、図７）。続いて、第２の磁気検出部ＧＭＲ２の長尺パターンを与えるＧＭＲ層の成膜を行う（ステップＳ１０３）。なお、図６から図１４には、第１の磁気検出部ＧＭＲ１を製造する過程が示されているため、ステップＳ１０３を示す図は省略されている。ステップＳ１０２とステップＳ１０３とは、磁場中成膜における印加磁場の向きを互いに反対とすること以外は共通のプロセスとすることができる。

こうして得られたＧＭＲ層上にレジスト層のパターニングを行う（ステップＳ１０４、図８）。レジスト層は、液状のレジストを塗布して形成してもよいし、ドライフィルムレジストを貼付することにより形成してもよい。次に、レジストパターンをマスクとしてエッチングを行って、長尺パターン１を与える第１積層体（図９における「ＧＭＲ」）の複数を、基板Ｓと下地層Ｇａｐ１とを備える積層体（基板積層体）上に形成する（Ｓ１０５、図９）。続いて、第１積層体とレジスト層とが複数配置されている基板積層体の全面にエンハンス用長尺パターン３を構成するための軟磁性膜を含む積層体（第２積層体）を成膜する（Ｓ１０６、図１０）。その結果、第１積層体の側面に接してこれを取り囲むように第２積層体が配置される。そして、レジスト層を剥離することにより、レジスト層上に位置する第２積層体が除去され、第１積層体と、第１積層体の側面に接してこれを取り囲むように位置する第２積層体とが、基板積層体上に配置された状態となる（Ｓ１０７、図１１）。この後のプロセス（特にステップＳ１０９のストライプエッチング）の加工精度を高める観点から、第１積層体の厚さと第２積層体の厚さとを揃えておくことが好ましい。第１積層体は第２積層体に比べて、積層数が多く、一般的には単位体積当たり製造コストが高くなることから、上記のように、最初に第１積層体のパターンを形成し、その後、第１積層体のパターン以外の領域に第２積層体を形成することが、製造効率を高め製造コストを低減させる観点から好ましい。

こうして得られた積層体の露出面上にレジスト層を形成する。具体的には、第１積層体の露出面（基板積層体に対向する側とは反対側の面）上に長尺パターン１に対応する形状を有するレジスト層を形成し、第２積層体の露出面（基板積層体に対向する側とは反対側の面）上にエンハンス用長尺パターン３に対応する形状を有するレジスト層を形成する（ステップＳ１０８、図１２）。次に、これらのレジスト層をマスクとして、第１積層体および第２積層体のエッチングを行う（ステップＳ１０９、図１３）。その結果、第１積層体と前記第２積層体との接触部が除去されて、第１積層体から長尺パターン１が形成され、第２積層体からエンハンス用長尺パターン３が形成される。最後に、第１積層体および前記第２積層体の上に位置するレジスト層を除去することにより、長尺パターン１およびエンハンス用長尺パターン３が基板積層体上に配置された積層構造体が得られる（ステップＳ１１０、図１４）。このように、本製造方法により製造される磁気センサ１０では、長尺パターン１およびエンハンス用長尺パターン３とは、いずれも、下地層Ｇａｐ１における基板Ｓに対向する側とは反対側の面（第１平面）上に形成される。

本発明の他の一実施形態に係る磁気センサについて、図１５および図１６を参照しつつ説明する。図１５は、本発明の他の一実施形態に係る磁気センサの構成を概念的に示す平面図である。図１６は、図１５に示すＩＩ−ＩＩ線における矢視断面図である。

図１５に示されるように、本発明の他の一実施形態に係る磁気センサ２０は、磁界検出ブリッジ回路１０Ｃおよびフィードバックコイル３０を備える。図１６に示されるように、磁界検出ブリッジ回路１０Ｃの磁気測定部が備える長尺パターン１およびエンハンス用長尺パターン３は、基板Ｓ上に設けられた下地層Ｇａｐ１の面（第１平面）ＧＡ上に配置されている。この第１平面に平行な面（第２平面）上に、フィードバックコイル３０は配置されている。具体的には、下地層Ｇａｐ１の面ＧＡが第１平面となり、この第１平面上に長尺パターン１およびエンハンス用長尺パターン３が位置し、これらを覆うように層間絶縁膜４０が堆積されて、層間絶縁膜４０Ａが第２平面となって、その上にフィードバックコイル３０が配置される。このような配置とすることにより、磁気抵抗効果素子を構成する長尺パターン１およびエンハンス用長尺パターン３に対して、フィードバックコイル３０からの誘導磁界を強く均一な磁界として与えることができる。

本発明の他の一実施形態に係る磁気センサ２０は、磁界検出ブリッジ回路１０Ｃからの出力信号（中点電位差）を入力とする増幅器（図示せず）と、この増幅器から出力される増幅信号を入力としてフィードバックコイル３０への電流量を制御するための出力信号を備える制御装置（図示せず）とをさらに備える。本発明の他の一実施形態に係る磁気センサ２０における外部磁場（外部から印加された磁場）の測定原理は次のとおりである。制御装置は、フィードバックコイル３０に流れる電流によって生じた誘導磁界が外部磁場を打ち消すような出力信号を生成する。このため、制御装置が適切に機能することにより、磁界検出ブリッジ回路１０Ｃが備える磁気検出部に印加される磁場は相殺される。こうして磁界検出ブリッジ回路１０Ｃからの出力信号（中点電位差）がゼロとなったときにフィードバックコイル３０に流れる電流値に基づいて、外部磁場の大きさを算出する。

本発明の一実施形態に係る電流センサは、上記の本発明の一実施形態に係る磁気センサ１０，２０と、被測定電流の大きさに対応した電気信号を出力する出力部とを備える。この出力部から出力される電気信号は、被測定電流による誘導磁界に応じて出力される磁気センサからの信号に基づいて算出される。本発明の一実施形態に係る電流センサが備える磁気センサは、磁気センサ１０のように磁気比例式であってもよいし、磁気センサ２０のように磁気平衡式であってもよい。

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、感磁体を構成する磁気測定素子は磁気抵抗効果素子には限定されない。磁気抵抗効果素子は、基板上に強磁性固定層、非磁性中間層および軟磁性自由層の順に積層されていてもよいし、基板上に軟磁性自由層、非磁性中間層および強磁性固定層の順に積層されていてもよい。また、磁気抵抗効果素子の強磁性固定層はセルフピン構造に限定されない。磁気抵抗効果素子の軟磁性自由層（フリー層）に対するバイアス構造は、反強磁性層を用いる構造に限定されない。

以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。

（実施例１）
図１に示される磁界検出ブリッジ回路を備える磁気センサを基板上に製造した。磁界検出ブリッジ回路が有する４つの磁気検出部は、いずれも長尺パターンを複数備えるミアンダ形状を有し、このミアンダ形状を構成する長尺パターンに並ぶようにエンハンス用長尺パターンが設けられていた。４つの磁気検出部は、図５から図１４に示される製造方法により製造された。この際、レジストパターンを変化させることにより、磁気センサにおける長尺パターンの幅を０．７μｍから３．０μｍの範囲で変化させた複数種類の磁界検出ブリッジ回路を作製した。これらの作製された磁界検出ブリッジ回路が備える磁気センサは、いずれも、エンハンス用長尺パターンの幅が２．０μｍであり、長尺パターンとエンハンス用長尺パターンとの間隔が１．０μｍであった。

長尺パターンを構成する積層構造は、いずれも、絶縁層を有する基板上に、下からシード層；ＮｉＦｅＣｒ（４２）／強磁性固定層［第１の強磁性膜；Ｃｏ_４０Ｆｅ_６０（１９）／反平行結合膜；Ｒｕ（３．６）／第２の強磁性膜；Ｃｏ_９０Ｆｅ_１０（２４）］／非磁性中間層；Ｃｕ（２０）／軟磁性自由層［Ｃｏ_９０Ｆｅ_１０（１０）／Ｎｉ_８２．５Ｆｅ_１７．５（９０）／Ｃｏ_９０Ｆｅ_１０（１０）］／反強磁性層；Ｉｒ_２２Ｍｎ_７８（６０）／保護層；Ｔａ（１００）の順にスパッタリングにより積層されたものであった。なお、括弧内の数値は層厚を示し単位はÅであり、長尺パターンを構成する上記の積層構造の全体厚さは３７９Åであった。

エンハンス用長尺パターンを構成する積層構造は、いずれも、絶縁層を有する基板上に、下からシード層；ＮｉＦｅＣｒ（４２）／軟磁性材料からなる磁性体層；Ｎｉ_８２．５Ｆｅ_１７．５（２３７）／保護層；Ｔａ（１００）の順にスパッタリングにより積層されたものであった。なお、括弧内の数値は層厚を示し単位はÅであり、エンハンス用長尺パターンを構成する積層構造の全体厚さは、長尺パターンを構成する積層構造の全体厚さと等しく、３７９Åであった。

（比較例１）
エンハンス用長尺パターンを形成しなかったこと以外は実施例１と同様にして、長尺パターンの幅が異なる磁気検出部を有する磁界検出ブリッジ回路を備える複数種類の磁気センサを作製した。

実施例１および比較例１により作製した磁気センサ（これらはいずれも磁気比例式の磁気センサであった。）に対して、周期的に変動する磁界（単位：ｍＴ）を印加して、磁気センサからの出力電位（単位：ｍＶ）を測定した。得られた出力電位（ｙ軸）と印加した磁界（ｘ軸）との関係からヒステリシスループを得た。このヒステリシスループにおける出力電位の振幅（単位：ｍＶ）に対するｙ切片の開口部の大きさ（ゼロ磁場ヒステリシス、単位：ｍＶ）の割合を、ヒステリシスの評価尺度（単位：％）とした。この評価尺度を本明細書において「ヒステリシス」という。

磁気センサの直線性について次のようにして評価した。まず、ヒステリシスループの往路または復路におけるゼロ磁場近傍の直線性に優れる領域から近似直線を求めた。次に、ヒステリシスループにおける出力電位の振幅を与える電位（本明細書において「到達最大電位」という。）にその近似直線が到達した点における磁界（本明細書において、「到達磁界」という）を求めた。続いて、ヒステリシスループの到達磁界における出力電位と到達最大電位との差の絶対値（単位：ｍＶ）を求めた。この絶対値の、ヒステリシスループにおける出力電位の振幅（単位：ｍＶ）に対する割合を、直線性の評価尺度（単位：％）とした。この評価尺度を本明細書において「直線性」という。

図１７は、磁気センサの感度（比例式感度）と長尺パターンの幅との関係を示すグラフである。図１８は、ヒステリシスと長尺パターンの幅との関係を示すグラフである。図１９は、図１７および図１８の結果から導いた、磁気センサの感度（比例式感度）とヒステリシスとの関係を示すグラフである。図１９に示されるように、実施例１において作製された磁気センサは、比較例１において作製された磁気センサに比べて、ヒステリシスが同程度である場合に感度が高くなることが確認された。

図２０は、直線性と長尺パターンの幅との関係を示すグラフである。図２１は、図１７および図２０の結果から導いた、磁気センサの感度（比例式感度）と直線性との関係を示すグラフである。図２１に示されるように、実施例１において作製された磁気センサは、比較例１において作製された磁気センサに比べて、直線性が同程度である場合に感度が高くなることが確認された。

１０，２０・・・磁気センサ
１０Ｃ・・・磁界検出ブリッジ回路
ＧＭＲ１・・・第１の磁気検出部
ＧＭＲ２・・・第２の磁気検出部
Ｖｄｄ・・・電源端子
Ｏｕｔ１・・・直列に接続された第１の磁気検出部ＧＭＲ１と第２の磁気検出部ＧＭＲ２との間に設けられた出力
Ｏｕｔ２・・・直列に接続された第２の磁気検出部ＧＭＲ２と第１の磁気検出部ＧＭＲ１との間に設けられた出力
Ｇｎｄ・・・磁界検出ブリッジ回路のグラウンド
Ｇｎｄ１・・・第１の磁気検出部ＧＭＲ１と第２の磁気検出部ＧＭＲ２との直列接続における第２の磁気検出部ＧＭＲ２側端部に設けられたグランド
Ｇｎｄ２・・・第２の磁気検出部ＧＭＲ１と第１の磁気検出部ＧＭＲ２との直列接続における第１の磁気検出部ＧＭＲ１側端部に設けられたグランド
Ａｍｐ・・・増幅器
１・・・長尺パターン
２・・・折り返し部
２Ａ・・・電極
３・・・エンハンス用長尺パターン
１９，２１・・・シード層
１１・・・強磁性固定層
１１ａ・・・第１の強磁性膜
１１ｂ・・・反平行結合膜
１１ｃ・・・第２の強磁性膜
１２・・・非磁性中間層
１３・・・軟磁性自由層（フリー磁性層）
１４・・・反強磁性層
１５，２３・・・保護層
Ｓ・・・基板
ＳＡ・・・基板の面
２２・・・磁性体層
Ｇａｐ１・・・下地層
ＧＡ・・・下地層の面
３０・・・フィードバックコイル
４０・・・層間絶縁膜
４０Ａ・・・層間絶縁膜の基板Ｓに対向する側とは反対側の面

Claims (7)

1. 幅方向を感度軸方向とする感磁体からなる複数の長尺パターンと、前記複数の長尺パターンを長手方向に電気的に直列に接続する複数の折り返し部とを備え、前記複数の長尺パターンは、前記長尺パターンの感度軸方向に互いに離間して配置されるミアンダ形状を有する磁気測定素子と、
   前記複数の長尺パターンの少なくとも一つについて平面視で前記感度軸方向に沿うように並置され、前記複数の長尺パターンに対して電気的に独立した磁性体層を有するエンハンス用長尺パターンと、
   を備える磁気センサの製造方法であって、
   前記長尺パターンおよび前記エンハンス用長尺パターンは、いずれも第１平面上に位置し、
   前記長尺パターンを与える第１積層体と、前記エンハンス用長尺パターンを与える第２積層体とを、互いに接するように前記第１平面上に形成し、
   前記第１積層体と前記第２積層体との接触部を除去して前記第１積層体と前記第２積層体とを離間し、前記第１積層体から前記長尺パターンを形成し、前記第２積層体から前記エンハンス用長尺パターンを形成すること
   を特徴とする磁気センサの製造方法。
2. 前記第１平面に平行な第２平面上に位置するフィードバックコイルをさらに備える、請求項１に記載の磁気センサの製造方法。
3. 前記第１積層体と前記第２積層体とを互いに接するように前記第１平面上に形成することは、前記第１平面上に前記第１積層体のパターンを形成し、前記第１平面上の前記第１積層体のパターンが形成されていない領域に前記第２積層体を形成することにより行われる、請求項１または請求項２に記載の磁気センサの製造方法。
4. 前記第１平面上に前記第１積層体のパターンを形成することは、前記第１平面上形成された前記第１積層体上にレジスト層を形成し、前記レジスト層をマスクとして前記第１積層体を部分的に除去することにより行われる、請求項３に記載の磁気センサの製造方法。
5. 前記エンハンス用長尺パターンは、前記長尺パターンの感磁体の感磁部に前記磁性体層が対向するように配置される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の磁気センサの製造方法。
6. 前記エンハンス用長尺パターンを複数備え、
   前記複数のエンハンス用長尺パターンは、前記複数の長尺パターンのそれぞれについて前記感度軸方向に沿った両方向に並ぶように配置される、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の磁気センサの製造方法。
7. 前記磁気測定素子は、前記感磁体が、強磁性固定層と非磁性中間層と軟磁性自由層とを備える積層構造を有する磁気抵抗効果素子からなる、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の磁気センサの製造方法。