(57)【要約】【課題】検出感度を向上できる磁気センサを提供する。【解決手段】磁化方向が固定されている磁化固定層６０と、外部磁場によって磁化方向が変化する磁場検出層８０と、磁化固定層６０と磁場検出層７０との間に配置され、磁化固定層６０の磁化方向と磁場検出層８０の磁化方向との間の成す角度によって抵抗値が変化するトンネル層７０と、磁化固定層６０、トンネル層７０、磁場検出層８０が積層されて配置される基板１０と、を備える。そして、基板１０に、アモルファス層または微結晶層で構成され、基板１０側と反対側の一面４１が平坦面とされた平坦化層４０を配置し、磁化固定層６０、トンネル層７０、磁場検出層８０を平坦化層４０上に積層して配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化固定層（６０）と磁場検出層（８０）との間にトンネル層（７０）が配置された磁気センサであって、
磁化方向が固定されている前記磁化固定層と、
外部磁場によって磁化方向が変化する前記磁場検出層と、
前記磁化固定層と前記磁場検出層との間に配置され、前記磁化固定層の磁化方向と前記磁場検出層の磁化方向との間の成す角度によって抵抗値が変化する前記トンネル層と、
前記磁化固定層、前記トンネル層、前記磁場検出層が積層されて配置される基板（１０）と、を備え、
前記基板上には、アモルファス層または微結晶層で構成され、前記基板側と反対側の一面（４１）が平坦面とされた平坦化層（４０）が配置されており、
前記磁化固定層、前記トンネル層、前記磁場検出層は、前記平坦化層上に積層されて配置されている磁気センサ。
【請求項２】
前記平坦化層は、非磁性層である請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記平坦化層は、ホウ素タンタル混合物、タンタル、窒化タンタル、酸化タンタル、タングステン、ホウ素モリブデン混合物、ホウ素ニオブ混合物、ホウ素タングステン混合物のいずれかで構成されている請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記磁化固定層は、マンガンを含む材料で構成された反強磁性層（６１）を有している請求項１ないし３のいずれか１つに記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記トンネル層は、前記基板と反対側の一面（７１）および前記基板側の他面（７２）において、前記一面および前記他面における凹凸の差である長さ（Ｌ）が１．８ｎｍ以下とされている請求項１ないし４のいずれか１つに記載の磁気センサ。
【請求項６】
磁化固定層（６０）と磁場検出層（８０）との間にトンネル層（７０）が配置された磁気センサの製造方法であって、
基板（１０）を用意することと、
前記基板上に下部電極（３０）を構成する下部電極膜（３０ａ）を形成することと、
前記下部電極膜上に、前記磁化固定層を構成する磁化固定膜（６０ａ）、前記トンネル層（７０）を構成するトンネル膜（７０ａ）、前記磁場検出層を構成する磁場検出膜（８０ａ）を成膜して構成される積層膜（Ｓ）を配置することと、
前記積層膜上に上部電極（１００）を構成する上部電極膜（１００ａ）を形成することと、
パターニングすることによって前記下部電極、前記磁化固定層、前記トンネル層、前記磁場検出層、前記上部電極を形成することと、
前記トンネル層を加熱処理することと、を行い、
前記積層膜を配置することの前に、前記下部電極上にアモルファス層または微結晶層で構成される平坦化膜（４０ａ）を配置することと、前記積層膜と前記基板との間に配置される部分のうちの前記基板と反対側の面を平坦化処理することと、を行う磁気センサの製造方法。
【請求項７】
前記平坦化膜を形成することでは、前記平坦化膜を配置することの後、前記平坦化処理として、前記平坦化膜における前記基板側と反対側の一面（４１ａ）をドライエッチングする請求項６に記載の磁気センサの製造方法。
【請求項８】
前記下部電極を形成することでは、前記下部電極膜を形成した後、前記平坦化膜を配置することの前に、前記平坦化処理として、前記下部電極膜における前記基板側と反対側の一面（３１ａ）を化学的機械研磨する請求項６または７に記載の磁気センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部磁場を測定する磁気センサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、外部磁場によって磁化方向が変化するフリー層と、磁化方向が固定されたピン層と、フリー層とピン層との間に配置されたトンネル層とを備える磁気センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような磁気センサでは、外部磁場に依存してフリー層の磁化方向が変化する。そして、磁気センサでは、フリー層の磁化方向とピン層の磁化方向との間の成す角度によってトンネル層の抵抗値が変化する。つまり、磁気センサでは、フリー層のスピン状態とピン層のスピン状態によってトンネル層の抵抗値が変化する。このため、上記磁気センサでは、トンネル層の抵抗値の変化等に基づいて外部磁場が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１６２５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような磁気センサでは、トンネル層の結晶性を高くすることによって検出感度が向上することが知られている。例えば、３５０℃以上の加熱処理を行うことによってトンネル層の結晶性を高くすることにより、磁気センサの検出感度が向上することが知られている。しかしながら、近年では、さらに磁気センサの検出感度を向上することが望まれている。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、検出感度を向上できる磁気センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１では、磁化固定層（６０）と磁場検出層（８０）との間にトンネル層（７０）が配置された磁気センサであって、磁化方向が固定されている磁化固定層と、外部磁場によって磁化方向が変化する磁場検出層と、磁化固定層と磁場検出層との間に配置され、磁化固定層の磁化方向と磁場検出層の磁化方向との間の成す角度によって抵抗値が変化するトンネル層と、磁化固定層、トンネル層、磁場検出層が積層されて配置される基板（１０）と、を備えている。そして、基板上には、アモルファス層または微結晶層で構成され、基板側と反対側の一面（４１）が平坦面とされた平坦化層（４０）が配置されており、磁化固定層、トンネル層、磁場検出層は、平坦化層上に積層されて配置されている。
【０００８】
これによれば、平坦化層が配置されていない場合と比較して、トンネル層の基板側の一面および基板側の他面における平坦性を向上させることができる。このため、磁気センサの検出感度を向上できる。
【０００９】
また、請求項６では、磁化固定層（６０）と磁場検出層（８０）との間にトンネル層（７０）が配置された磁気センサの製造方法であって、基板（１０）を用意することと、基板上に下部電極（３０）を構成する下部電極膜（３０ａ）を形成することと、下部電極膜上に、磁化固定層を構成する磁化固定膜（６０ａ）、トンネル層（７０）を構成するトンネル膜（７０ａ）、磁場検出層を構成する磁場検出膜（８０ａ）を成膜して構成される積層膜（Ｓ）を配置することと、積層膜上に上部電極（１００）を構成する上部電極膜（１００ａ）を形成することと、パターニングすることによって下部電極、磁化固定層、トンネル層、磁場検出層、上部電極を形成することと、トンネル層を加熱処理することと、を行う。そして、積層膜を配置することの前に、下部電極上にアモルファス層または微結晶層で構成される平坦化膜（４０ａ）を配置することと、積層膜と基板との間に配置される部分のうちの基板と反対側の面を平坦化処理することと、を行うようにする。
【００１０】
これによれば、平坦化処理された部分上にトンネル膜を配置するため、平坦化膜を配置しない場合と比較して、トンネル膜の基板側の一面および基板側の他面における平坦性を向上させることができる。このため、トンネル膜をパターニングして形成されるトンネル層の基板側の一面および基板側の他面における平坦性を向上させることができる。したがって、検出感度を向上した磁気センサを製造できる。
【００１１】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態における磁気センサの断面図である。
【図２Ａ】第１実施形態における磁気センサの製造工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに続く磁気センサの製造工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】図２Ｂに続く磁気センサの製造工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】図２Ｃに続く磁気センサの製造工程を示す断面図である。
【図３】平坦性を説明するための図である。
【図４】図１に示す磁気センサの理想的なコンダクタンスの変化率と外部磁場の強度との関係を示す図である。
【図５Ａ】図４中の矢印ＶＡ点における磁化方向を示す模式図である。
【図５Ｂ】図４中の矢印ＶＢ点における磁化方向を示す模式図である。
【図５Ｃ】図４中の矢印ＶＣ点における磁化方向を示す模式図である。
【図６】コンダクタンスの変化率と外部磁場の強度との関係に関する実験結果を示す図である。
【図７】使用可能磁場範囲と加熱処理温度との関係に関する実験結果を示す図である。
【図８】トンネル層の界面における平坦性と使用可能磁場範囲との関係を示す図である。
【図９】第３実施形態における磁気センサの断面図である。
【図１０】第４実施形態における磁気センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１４】
（第１実施形態）
第１実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の磁気センサは、例えば、車両に搭載され、電流を検出する電流検出装置や回転角を検出する回転角検出装置を構成するのに採用されると好適である。この際、磁気センサは、例えば、ブリッジ回路を構成するように形成されて用いられる。
【００１５】
本実施形態の磁気センサは、図１に示されるように、基板１０、絶縁膜２０、下部電極３０、平坦化層４０、下地層５０、ピン層６０、トンネル層７０、フリー層８０、保護層９０、上部電極１００が積層されることで構成されている。
【００１６】
基板１０は、例えば、シリコン基板等で構成されている。絶縁膜２０は、例えば、酸化膜等で構成されている。下部電極３０は、Ｃｕ（銅）またはＣｕを主成分とする合金で構成されている。
【００１７】
平坦化層４０は、非磁性層のアモルファス層または微結晶層で構成されており、下部電極３０における基板１０側と反対側の一面３１上に薄膜状に形成されている。本実施形態では、平坦化層４０は、例えば、Ｔａ−Ｂ（ホウ素タンタル混合物）、Ｔａ（タンタル）、ＴａＮ（窒化タンタル）、ＴａＯ２（酸化タンタル）、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ−Ｂ（ホウ素モリブデン混合物）、Ｎｂ−Ｂ（ホウ素ニオブ混合物）、Ｗ−Ｂ（ホウ素タングステン混合物）等で構成される。また、平坦化層４０は、具体的には後述するが、基板１０側と反対側の一面４１ａが平坦面とされている。本実施形態では、平坦化層４０の一面４１ａは、平坦化処理された平坦面とされている。なお、微結晶層とは、結晶層内にアモルファス層を有する層のことであり、結晶部分とアモルファス部分とが混在した層である。
【００１８】
下地層５０は、Ｔａ、Ｒｕ（ルテニウム）等で構成され、下部電極３０上に薄膜状に形成されている。本実施形態では、基板１０側からＴａ、Ｒｕが順に積層されて構成されている。なお、この下地層５０は、ピン層６０等の結晶性を良好にするために備えられるものである。
【００１９】
ピン層６０は、磁化方向が所定方向に固定される層である。本実施形態では、ピン層６０は、反強磁性層６１、第１強磁性層６２、非磁性層６３、第２強磁性層６４が積層されて構成されている。
【００２０】
反強磁性層６１は、Ｍｎ（マンガン）を含む材料で構成され、下地層５０上に薄膜状に形成されている。本実施形態では、反強磁性層６１は、ＩｒＭｎ（イリジウムマンガン）、ＰｔＭｎ（白金マンガン）等で構成されている。そして、ピン層６０は、反強磁性層６１の磁化方向が所定方向に固定されることによって磁化方向が所定方向に固定されている。本実施形態では、反強磁性層６１の磁化方向は、図１中の矢印Ａで示されるように、反強磁性層６１の面方向に平行とされている。
【００２１】
なお、Ｍｎを含む材料であるＩｒＭｎやＰｔＭｎは、ネール点が高い材料である。このため、これらの材料を用いて反強磁性層６１を構成することにより、使用温度よりも十分高い温度までピン層６０の磁化方向を安定的に保持することが出来る。また、反強磁性層６１の面方向とは、言い換えると、基板１０の面方向のことである。そして、本実施形態では、ピン層６０が磁化固定層に相当する。
【００２２】
第１強磁性層６２は、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ（鉄）を含むＣｏＦｅ膜等の合金で構成され、反強磁性層６１上に薄膜状に形成されている。非磁性層６３は、Ｒｕ等で構成され、第１強磁性層６２上に薄膜状に形成されている。第２強磁性層６４は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｂ（ボロン）を含むＣｏＦｅ膜やＣｏＦｅＢ膜等の合金で構成され、非磁性層６３上に薄膜状に形成されている。なお、第１強磁性層６２、非磁性層６３、および第２強磁性層６４は、反強磁性層６１側からの磁場がフリー層８０側に漏れることを抑制するものである。
【００２３】
トンネル層７０は、第２強磁性層６４上に薄膜状に形成されている。本実施形態では、トンネル層７０は、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）等で構成されている。
【００２４】
フリー層８０は、外部磁場によって磁化方向が変化する層であり、トンネル層７０上に薄膜状に形成されている。本実施形態のフリー層８０は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｂ等を含むＣｏＦｅＢ膜等の合金で構成される。なお、本実施形態では、フリー層８０が磁場検出層に相当する。
【００２５】
ここで、ピン層６０、トンネル層７０、フリー層８０は、平坦化処理された平坦化膜４０ａ上に形成されている。このため、各層６０〜８０おける基板１０側と反対側の一面６１１〜６４１、７１、８１および基板１０側の他面６１２〜６４２、７２、８２は、平坦化層４０が形成されていない場合と比較して、凹凸の起伏が小さい平坦性が向上した状態となっている。
【００２６】
保護層９０は、フリー層８０を保護するものであり、Ｔａ、Ｒｕ、Ｗ等で構成されており、フリー層８０上に薄膜状に形成されている。
【００２７】
上部電極１００は、下部電極３０と同様に、ＣｕまたはＣｕを主成分とする合金で構成されている。
【００２８】
以上が本実施形態における磁気センサの構成である。次に、上記磁気センサの製造方法について説明する。
【００２９】
まず、図２Ａに示されるように、基板１０を用意し、基板１０上に絶縁膜２０を形成する。絶縁膜２０は、例えば、熱酸化等によって形成される。
【００３０】
次に、図２Ｂに示されるように、図２Ａの工程を行ったものをチャンバ内に配置し、スパッタ等により、下部電極３０を構成する下部電極膜３０ａを成膜する。そして、下部電極膜３０ａの一面３１ａ上に、平坦化層４０を構成する平坦化膜４０ａを成膜する。なお、平坦化膜４０ａは、上記のように非磁性層のアモルファス層または微結晶層によって構成される。そして、平坦化膜４０ａの一面４１ａに対して平坦化処理を行うことにより、平坦化膜４０ａの一面４１ａを平坦化する。本実施形態では、平坦化処理としてドライエッチングを行う。
【００３１】
続いて、図２Ｃに示されるように、スパッタ等により、ピン層６０における反強磁性層６１を構成する反強磁性膜６１ａ、第１強磁性層６２を構成する第１強磁性膜６２ａ、非磁性層６３を構成する非磁性膜６３ａ、第２強磁性層６４を構成する第２強磁性膜６４ａを順に成膜する。つまり、ピン層６０を構成するピン膜６０ａを成膜する。また、スパッタ等により、トンネル層７０を構成するトンネル膜７０ａ、フリー層８０を構成するフリー膜８０ａを順に成膜する。すなわち、基板１０上に、ピン膜６０ａ、トンネル膜７０ａ、フリー膜８０ａを有する積層膜Ｓを配置する。その後、スパッタ等により、保護層９０を構成する保護膜９０ａ、上部電極１００を構成する上部電極膜１００ａを順に成膜する。
【００３２】
この際、平坦化膜４０ａの一面４１が平坦化処理されている。このため、平坦化膜４０ａが形成されていない場合と比較して、平坦化膜４０ａ上に積層されるピン膜６０ａ、トンネル膜７０ａ、フリー膜８０ａは、基板１０と反対側の一面６１１ａ〜６４１ａ、７１ａ、８１ａおよび基板１０側の他面６１２ａ〜６４２ａ、７２ａ、８２ａの平坦性が向上した状態で形成される。
【００３３】
ここで、面の平坦性とは、面の凹凸における最大位置と最小位置との間の長さに基づく状態を示すものである。例えば、トンネル膜７０ａの一面７１ａにおける平坦性とは、図３に示されるように、トンネル膜７０ａの一面７１ａのうちの基板１０から最も離れた凸部７０１の先端位置と、基板１０側に最も近い凹部７０２の底面位置と間の長さＬに基づく状態を示すものである。言い換えると、トンネル膜７０ａの一面７１ａにおける平坦性とは、フリー膜８０ａとの界面における凹凸の差である長さＬに基づく状態を示すものである。そして、平坦性は、長さＬが短いほど高くなる。
【００３４】
また、ピン層６０、トンネル層７０、フリー層８０は、後述するように、ピン膜６０ａ、トンネル膜７０ａ、フリー膜８０ａをパターニングすることによって形成される。このため、トンネル層７０の一面７１における平坦性は、フリー層８０との界面における凹凸の差である長さＬに基づく状態を示し、長さＬが短いほど高くなる。また、トンネル層７０の他面７２における平坦性とは、ピン層６０との界面における凹凸の差である長さＬに基づく状態を示し、長さＬが短いほど高くなる。
【００３５】
そして、この工程では、具体的には後述するが、トンネル膜７０ａの一面７１ａおよび他面７２ａにおける凹凸の差の長さＬが１．８ｎｍ以下となるようにする。すなわち、平坦化膜４０ａを平坦化処理する工程では、積層される各膜５０ａ〜７０ａの厚さ等を考慮し、トンネル膜７０ａの一面７１ａおよび他面７２ａにおける凹凸の差の長さＬが１．８ｎｍ以下となるように、平坦化処理の条件が設定される。
【００３６】
続いて、図２Ｄに示されるように、エッチング等によって各膜３０ａ〜１００ａを適宜パターニングする。そして、下部電極３０、平坦化層４０、下地層５０、ピン層６０、トンネル層７０、フリー層８０を構成することにより、上記図１に示す磁気センサの形状を構成する。なお、本実施形態では、ピン膜６０ａが磁化固定膜に相当し、フリー膜８０ａが磁場検出膜に相当する。
【００３７】
その後、トンネル層７０を構成するＭｇＯを結晶化させつつ結晶化を促進させるため、３５０℃以上の温度で加熱処理する。これにより、上記図１に示す磁気センサが製造される。
【００３８】
続いて、上記磁気センサの理想的な作動について、図４および図５Ａ〜図５Ｃを参照しつつ説明する。なお、図５Ａ〜図５Ｃでは、ピン層６０を模式的に示している。また、図５Ａ〜図５Ｃにおいて、矢印Ａは、ピン層６０の磁化方向、矢印Ｂはフリー層８０の磁化方向、矢印Ｃは外部磁場の方向を示している。さらに、図４中のコンダクタンスの変化率は、外部磁場が印加されていない状態（すなわち、図５Ａの状態）を基準としている。
【００３９】
上記磁気センサは、外部磁場によってフリー層８０の磁化方向が変化し、フリー層８０の磁化方向とピン層６０の磁化方向との間の成す角度によってトンネル層７０のコンダクタンスが変化する。つまり、磁気センサでは、フリー層８０のスピン状態とピン層６０のスピン状態によってトンネル層７０のコンダクタンスが変化する。
【００４０】
具体的には、図５Ａに示されるように、外部磁場の強度が０である場合には、フリー層８０の磁化方向は、フリー層８０の面方向に直交する垂直方向になる。
【００４１】
そして、図４および図５Ｂに示されるように、外部磁場の方向がピン層６０の磁化方向と同一方向である場合には、外部磁場の強度が大きくなるほど、フリー層８０の磁化方向とピン層６０の磁化方向との間の成す角度が小さくなる。そして、磁気センサは、外部磁場の強度が大きくなるほどトンネル層７０の抵抗値が小さくなり、コンダクタンスが大きくなる。
【００４２】
反対に、図４および図５Ｃに示されるように、外部磁場の方向がピン層６０の磁化方向と反対方向である場合には、外部磁場の強度が大きくなるほど、フリー層８０の磁化方向とピン層６０の磁化方向との間の成す角度が大きくなる。そして、磁気センサは、外部磁場の強度が大きくなるほどトンネル層７０の抵抗値が大きくなり、コンダクタンスが小さくなる。
【００４３】
次に、本実施形態の磁気センサと、平坦化層４０を備えない磁気センサとを比較した結果について、図６を参照しつつ説明する。なお、図６中の使用可能磁場範囲とは、外部磁場の変化に伴ってコンダクタンスの変化率がリニアに変化し、かつ、外部磁場が０である場合を基準として略対称となる範囲のことである。また、図６は、平坦化層４０としてＴａ−Ｂを用い、３６０℃で加熱処理を行って製造した磁気センサに関する実験結果を示す図である。
【００４４】
図６に示されるように、本実施形態の磁気センサは、従来の磁気センサよりもコンダクタンスの変化率に関する傾きが大きくなっていることが確認される。この事象は、明確な理由については明らかではないが、平坦化層４０を形成することによってトンネル層７０の一面７１および他面７２の平坦性が向上し、トンネル層７０がピン層６０およびフリー層８０のスピン状態の影響を受け易くなっているためであると推定される。このため、本実施形態の磁気センサでは、検出感度の向上を図ることができる。
【００４５】
また、本実施形態の磁気センサでは、従来の磁気センサよりも使用可能磁場範囲が広くなっていることが確認される。この事象は、明確な理由については明らかではないが、以下の理由によるものと推定される。
【００４６】
すなわち、加熱処理を行うことにより、上記のようにトンネル層７０の結晶化を進展させて検出感度の向上を図ることができる。しかしながら、ピン層６０を構成する反強磁性層６１としてＭｎを含む材料を用いた場合、Ｍｎが拡散し易い材料であるため、加熱処理した際にＭｎが拡散する。このため、反強磁性層６１の特性が低下する。
【００４７】
しかしながら、本実施形態では、反強磁性層６１を平坦化処理された平坦化層４０上に形成している。このため、反強磁性層６１は、下地層５０側の他面６１２、および第１強磁性層６２層側の一面６１１の平坦性が向上した状態となる。したがって、本実施形態の磁気センサでは、従来の磁気センサよりもＭｎが拡散することを抑制でき、反強磁性層６１の特性が低下することも抑制できていると推定される。これにより、本実施形態の磁気センサでは、使用可能磁場範囲も広くできていると推定される。
【００４８】
このような使用可能磁場範囲に関する事象は、図７の結果からも明らかであり、図７に示されるように、３５０℃以上の加熱処理を行った場合、本実施形態の磁気センサでは、従来の磁気センサよりも使用可能磁場範囲が広くなることが確認される。なお、図７中の第１実施形態の磁気センサは、平坦化層４０としてＴａ−Ｂを用いた結果を示している。
【００４９】
なお、加熱処理を３５０℃未満の範囲で行った場合に従来の磁気センサの方が本実施形態の磁気センサよりも使用可能磁場範囲が高くなるのは、明確な理由については明らかではないが、平坦化層４０としてＴａ−Ｂを用いた場合、Ｂが拡散することが影響していると推定される。しかしながら、本実施形態では、３５０℃以上の範囲で熱処理をすることにより、検出感度を向上しつつ、使用可能磁場範囲も広くできる。
【００５０】
また、上記磁気センサは、車両に搭載されて用いられる場合、現状では、使用可能磁場範囲として７０ｍＴ以上のものが要望されている。そして、図８に示されるように、トンネル層７０の平坦性は、１．８ｎｍ以下である際に使用可能磁場範囲が７０ｍＴ以上となる。つまり、トンネル層７０の一面７１および他面７２における凹凸の差である長さＬは、１．８ｎｍ以下である際に使用可能磁場範囲が７０ｍＴ以上となる。このため、本実施形態では、トンネル層７０の一面７１および他面７２における平坦性は、１．８ｎｍ以下とされている。なお、図８は、平坦化層４０としてＴａ−Ｂを用い、３６０℃で加熱処理を行って製造した磁気センサに関する実験結果を示す図である。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態では、トンネル層７０と下部電極３０との間には、平坦化処理された平坦面を有する平坦化層４０が配置されている。このため、平坦化層４０が配置されていない場合と比較して、トンネル層７０の一面７１および他面７２における平坦性を向上させることができる。このため、磁気センサの検出感度を向上できる。
【００５２】
また、平坦化層４０が配置されていることにより、反強磁性層６１の一面６１１および他面６１２における平坦性も向上できる。このため、反強磁性層６１をＭｎを含む材料を用いて構成したとしても、加熱処理した際にＭｎが拡散することを抑制でき、使用可能磁場範囲が狭くなることを抑制できる。
【００５３】
また、本実施形態では、平坦化層４０は、アモルファス層または微結晶層で構成されている。このため、平坦化層４０が結晶層で構成されている場合と比較して、平坦化層４０を構成する平坦化膜４０ａを形成した際に一面４１ａ側を平坦化し易くできる。したがって、平坦化層４０が結晶層で構成されている場合と比較して、一面４１ａの平坦性を向上できる。特に、Ｔａ−Ｂは、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＯ２、Ｗ、Ｍｏ−Ｂ、Ｎｂ−Ｂ、Ｗ−Ｂ等の材料と比較するとアモルファスの度合いが大きいため、さらに平坦性を向上できる。
【００５４】
そして、平坦化層４０は、非磁性層で構成されている。このため、平坦化層４０は内部磁化を持たず、他層の磁界の影響を与えない。したがって、他層は検出したい磁界のみを受けることができ、検出精度の向上を図ることができる。
【００５５】
さらに、本実施形態では、トンネル層７０の一面７１および他面７２における平坦性は、１．８ｎｍ以下とされている。このため、使用可能磁場範囲を７０ｍＴ以上とすることができ、車両に搭載された際に要望される条件を満たすことができる。
【００５６】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、製造工程を変更したものである。その他に関しては、上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５７】
本実施形態では、図２Ａの工程を行って下部電極膜３０ａを形成した後、下部電極膜３０ａを形成したものを一旦チャンバ外へ取り出す。次に、平坦化処理としての化学的機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishingの略）法により、下部電極膜３０ａの一面３１ａを平坦化する。その後、再びチャンバ内に配置し、図２Ｂ以降の工程を行う。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態では、下部電極膜３０ａを平坦化し、その後に平坦化膜４０ａを形成している。このため、平坦化膜４０ａの一面４１の平坦性をさらに向上でき、さらに反強磁性層６１やトンネル層７０の平坦性を向上できる。したがって、磁気センサの検出感度をさらに向上しつつ、使用可能磁場範囲もさらに広くできる。
【００５９】
（第２実施形態の変形例）
上記第２実施形態の変形例について説明する。本実施形態では、下部電極膜３０ａに対して平坦化工程を行うため、平坦化膜４０ａに対して平坦化工程を行わないようにしてもよい。このような磁気センサの製造方法としても、下部電極膜３０ａに対して平坦化工程を行うことにより、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、平坦化膜４０ａに対して平坦化処理を行わないようにしても、平坦化膜４０ａをアモルファス層または微結晶層で構成することにより、平坦化膜４０ａを結晶膜で構成した場合と比較して、結晶粒界が少なくなるため、平坦化膜４０ａの一面４１ａは、平坦化し易いために平坦面となる。つまり、磁気センサを製造する際には、基板１０と積層膜Ｓとの間に配置される部分のうちの基板１０と反対側の面を平坦化処理することにより、トンネル層７０等の平坦性を向上できる。
【００６０】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、ピン層６０とフリー層８０層との位置関係を変更したものである。その他に関しては、上記第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６１】
本実施形態では、図９に示されるように、下地層５０上には、下地層５０側からフリー層８０、トンネル層７０、ピン層６０が順に積層されている。つまり、本実施形態では、上記第１実施形態に対し、トンネル層７０を基準としてフリー層８０とピン層６０との位置関係が反対になっている。なお、本実施形態では、ピン層６０は、基板１０側から第２強磁性層６４、非磁性層６３、第１強磁性層６２、反強磁性層６１が順に積層された構成とされている。なお、このような磁気センサは、上記第１実施形態の製造方法において、積層する膜の順番を変更することによって製造される。
【００６２】
このように、フリー層８０とピン層６０との位置関係を変更しても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、ピン層６０の磁化方向を変化させたものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６４】
本実施形態では、図１０に示されるように、ピン層６０は、第１強磁性層６２、非磁性層６３、第２強磁性層６４が順に積層されて構成されている。なお、本実施形態では、第１強磁性層６２および第２強磁性層６４は、ＣｏとＰｔとが交互に順に複数回積層されることで構成されている。また、非磁性層６３は、Ｒｕ等で構成される。これにより、ピン層６０の磁化方向は、図１０中の矢印Ａで示されるように、ピン層６０の面方向に直交する垂直方向となる。そして、このような構成とされている場合、外部磁場が０である場合には、フリー層８０の磁化方向は、図１０中の矢印Ｂで示されるように、フリー層８０の面方向となる。なお、このような磁気センサは、上記第１実施形態の製造方法において、反強磁性膜６１ａを形成する工程を省略することによって形成される。
【００６５】
このように、ピン層６０の磁化方向を垂直方向としても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００６７】
例えば、本実施形態では、フリー層８０をＣｏＦｅＢ膜によって構成する例について説明したが、他の材料を用いて構成してもよい。同様に、ピン層６０およびトンネル層７０等を構成する材料も適宜変更可能である。
【００６８】
また、上記各実施形態において、トンネル層７０の平坦性は、１．８ｎｍより大きくされていてもよい。このような構成としても、平坦化層４０が配置されることにより、平坦化層４０が配置されていない場合と比較して、トンネル層７０の平坦性が向上するため、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６９】
１０  基板
４０  平坦化層
４１  一面
６０  ピン層（磁化固定層）
７０  トンネル層
８０  フリー層（磁場検出層）
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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