(57)【要約】【課題】  特に、Ｃｕ膜厚のみなずＩｒＭｎ膜厚を調整することで、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上で、且つ、ばらつきを小さくできる磁気抵抗効果素子及び前記磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサを提供することを目的としている。【解決手段】  横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図６のグラフ上で、境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲内で、反強磁性層（ＩｒＭｎ）の膜厚、及び非磁性中間層（Ｃｕ）の膜厚を調整することで、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上に出来るとともに、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２Ｏｅ以下にできる。そして、上記境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲内ではＩｒＭｎ膜厚がいずれのときでも、そのとき前記ばらつきを２Ｏｅ以下に出来るＣｕ膜厚範囲を、従来に比べて広く設定できる。【選択図】図６
2008059913.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反強磁性層と、前記反強磁性層に接して形成され磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性中間層を介して対向し外部磁界を受けて磁化方向が変動するフリー磁性層とを有する積層構造を備えた、磁気センサ用に用いられる磁気抵抗効果素子であって、
前記反強磁性層はＩｒＭｎで形成され、前記非磁性中間層はＣｕで形成され、
前記反強磁性層及び前記非磁性中間層の膜厚は、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図６のグラフ上で、
Ａ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．３Å）と、Ｂ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２２．７Å）とを結んだ直線の境界線ａ（境界線ａ上を含む）と、
前記Ｂ点と、Ｃ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２３．５Å）とを結んだ直線の境界線ｂ（境界線ｂ上を含む）と、
Ｄ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２４．６Å）とＥ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．５Å）とを結んだ直線の境界線ｃ（境界線ｃ上を含む）と、
前記Ｅ点とＦ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２８．２Å）とを結んだ直線の境界線ｄ（境界線ｄ上を含む）と、
前記Ａ点と前記Ｄ点とを結んだ直線の境界線ｅ（境界線ｅ上を含む）と、
前記Ｃ点と前記Ｆ点とを結んだ直線の境界線ｆ（境界線ｆ上を含む）と、
で囲まれた範囲内であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記反強磁性層及び前記非磁性中間層の膜厚は、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図７のグラフ上で、
Ｇ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．５Å）と、Ｈ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２３．０Å）とを結んだ直線の境界線ｇ（境界線ｇ上を含む）と、
前記Ｈ点と、Ｉ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２４．３Å）とを結んだ直線の境界線ｈ（境界線ｈ上を含む）と、
Ｊ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２３．７Å）とＫ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．０Å）とを結んだ直線の境界線ｉ（境界線ｉ上を含む）と、
前記Ｋ点とＬ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２７．５Å）とを結んだ直線の境界線ｊ（境界線ｊ上を含む）と、
前記Ｇ点と前記Ｊ点とを結んだ直線の境界線ｋ（境界線ｋ上を含む）と、
前記Ｉ点と前記Ｌ点とを結んだ直線の境界線ｌ（境界線ｌ上を含む）と、
で囲まれた範囲内である請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
請求項１あるいは２に記載された磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子と接続され、前記磁気抵抗効果素子の外部磁界に対する電気抵抗変化に基づいて、磁界検出信号を生成して出力する集積回路とを有することを特徴とする磁気センサ。
【請求項４】
前記磁気抵抗効果素子は２個用意され、外部磁界に対して電気抵抗値が変化しない固定抵抗素子と共にブリッジ回路を構成している請求項３記載の磁気センサ。
【請求項５】
磁気センサ用の磁気抵抗効果素子を、複数個、同一基板上に同じ成膜過程で形成する製造方法において、
前記磁気抵抗効果素子を、反強磁性層と、前記反強磁性層に接して形成され磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性中間層を介して対向し外部磁界を受け
て磁化方向が変動するフリー磁性層とを有する積層構造を有して形成し、
前記反強磁性層をＩｒＭｎで形成し、前記非磁性中間層をＣｕで形成し、
このとき、前記反強磁性層及び前記非磁性中間層の膜厚を、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図６のグラフ上で、
Ａ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．３Å）と、Ｂ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２２．７Å）とを結んだ直線の境界線ａ（境界線ａ上を含む）と、
前記Ｂ点と、Ｃ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２３．５Å）とを結んだ直線の境界線ｂ（境界線ｂ上を含む）と、
Ｄ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２４．６Å）とＥ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．５Å）とを結んだ直線の境界線ｃ（境界線ｃ上を含む）と、
前記Ｅ点とＦ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２８．２Å）とを結んだ直線の境界線ｄ（境界線ｄ上を含む）と、
前記Ａ点と前記Ｄ点とを結んだ直線の境界線ｅ（境界線ｅ上を含む）と、
前記Ｃ点と前記Ｆ点とを結んだ直線の境界線ｆ（境界線ｆ上を含む）と、
で囲まれた範囲内で範囲内で形成することを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項６】
前記反強磁性層及び前記非磁性中間層の膜厚を、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図７のグラフ上で、
Ｇ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．５Å）と、Ｈ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２３．０Å）とを結んだ直線の境界線ｇ（境界線ｇ上を含む）と、
前記Ｈ点と、Ｉ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２４．３Å）とを結んだ直線の境界線ｈ（境界線ｈ上を含む）と、
Ｊ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２３．７Å）とＫ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．０Å）とを結んだ直線の境界線ｉ（境界線ｉ上を含む）と、
前記Ｋ点とＬ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２７．５Å）とを結んだ直線の境界線ｊ（境界線ｊ上を含む）と、
前記Ｇ点と前記Ｊ点とを結んだ直線の境界線ｋ（境界線ｋ上を含む）と、
前記Ｉ点と前記Ｌ点とを結んだ直線の境界線ｌ（境界線ｌ上を含む）と、
で囲まれた範囲内で範囲内で形成する請求項５記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサ用に使用される磁気抵抗効果素子に係り、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上で、且つ、前記層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを小さくできる磁気抵抗効果素子及びそれを用いた磁気センサ、ならびに前記磁気抵抗効果素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果素子は、以下の特許文献１〜３に示されるハードディスク装置に搭載される薄膜磁気ヘッドの用途と、特許文献４に示す携帯電話等に内臓される磁気センサの用途とがある。【０００３】
磁気センサには従来からホール素子等が用いられてきたが、外部磁界が比較的弱くても磁界検出でき、環境変化に強くまた高寿命を期待できる磁気抵抗効果素子の採用が注目されている。【０００４】
上記したハードディスク装置に搭載される薄膜磁気ヘッドの場合、磁気抵抗効果素子を構成する固定磁性層とフリー磁性層間に作用する層間結合磁界Ｈｉｎは０（Ｏｅ）となるように調整される。【０００５】
一方、磁気センサでは、図５に示すような前記層間結合磁界Ｈｉｎを０（Ｏｅ）よりも大きい値に設定し、ヒステリシスを有するＲＨ曲線を有する磁気抵抗効果素子を採用する。【０００６】
上記ＲＨ曲線を有する前記磁気抵抗効果素子を磁気センサに用いる。例えば折畳み式携帯電話の表示部側に前記磁気抵抗効果素子が設置され、操作部側に磁石が設置される。折畳み式携帯電話を閉じると、前記磁石が磁気抵抗効果素子に近づくことで、前記磁気抵抗効果素子に及ぶ外部磁界が徐々に大きくなり、ある所定の大きさ以上の外部磁界が磁気抵抗効果素子に侵入すると、磁気抵抗効果素子の電気抵抗値が変化し始める。そして前記磁気抵抗効果素子の抵抗変化に基づいて、集積回路では、磁界検出信号を出力し携帯電話の開閉が識別される。
【特許文献１】特開２０００−２１５４１７号公報
【特許文献２】特開２００２−２０８１２０号公報
【特許文献３】特開２０００−３３２３１８号公報
【特許文献４】特開２００６−２６６７７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
EDGAR  M.WILLIAMS著の「DESIGN  AND  ANALYSIS  OF  MAGNETORESISTIVE  RECORDING HEADS」（A  Wiley-Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ社、２００１年発行）の第１８０頁にも記載されているように、層間結合磁界Ｈｉｎは磁気抵抗効果素子のフリー磁性層と固定磁性層との間に設けられるＣｕ膜厚を変化させると変化することが知られている。【０００８】
よって、従来では、磁気センサ用の磁気抵抗効果素子において、層間結合磁界Ｈｉｎの調整は、Ｃｕ膜厚を調整することで行っていた。【０００９】
図１１は、Ｃｕ膜厚と層間結合磁界Ｈｉｎとの関係を示すグラフである。実験で使用した膜構成は、下から、基板／シード層；ＮｉＦｅＣｒ（４２）／反強磁性層；ＩｒＭｎ（６０）／固定磁性層；［Ｆｅ３０ａｔ％Ｃｏ７０ａｔ％（１４）／Ｒｕ（８．７）／Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％（２０）］／非磁性中間層；Ｃｕ（Ｘ）／フリー磁性層［Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％（１０）／Ｎｉ８０ａｔ％Ｆｅ２０ａｔ％（３０）］／Ｔａ（３０）であった。なお括弧書きは膜厚を示し単位はÅである。【００１０】
実験では、上記膜構成に対してアニール温度を２７０℃、アニール時間を１．５時間、磁場を１５ｋＯｅに設定した磁場中アニールによって固定磁性層の磁化方向を所定方向に固定している。【００１１】
図１１に示すように、Ｃｕ膜厚を薄くしていくとＣｕ膜厚が２１．５Å付近を境にして急激に層間結合磁界Ｈｉｎが上昇することがわかった。【００１２】
図１１に示すように、Ｃｕ膜厚を２１〜２３Å程度にすると、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを小さくできるが、層間結合磁界Ｈｉｎが１０（Ｏｅ）を下回ってしまう。【００１３】
一方、Ｃｕ膜厚を２１Å以下に設定すると、層間結合磁界Ｈｉｎが急激に大きくなり、容易に、１０（Ｏｅ）以上の層間結合磁界Ｈｉｎを得ることが出来るものの、Ｃｕ膜厚を２１Å以下に設定すると、わずかにＣｕ膜厚が変動しても急激に層間結合磁界Ｈｉｎが変動してしまう。具体的には、図１１に示すように、Ｃｕ膜厚が１Å程度変化しただけでも、層間結合磁界Ｈｉｎは、５〜１０（Ｏｅ）程度変動してしまう。したがってＣｕ厚変化に対して層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきが大きい。【００１４】
前記層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきが大きいと、図５に示すＲＨ曲線６０が横軸の外部磁界上を紙面左右方向に大きくばらつくことになる。このようなＲＨ曲線６０のばらつきは、各磁気センサにおいて磁界検出信号の外部磁界の強度変化に対する出力タイミングがばらつくことを意味する。このような出力タイミングのばらつきは当然のことながら品質上問題となるため、出力ばらつきを抑制すべく上記した層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを抑制することが重要であった。【００１５】
そこで、図１１に示すように、１０（Ｏｅ）以上の層間結合磁界Ｈｉｎを得ることができる範囲において、例えば層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以下に抑えるには、Ｃｕ膜厚誤差を１Åよりも薄い許容範囲で高精度に成膜すればよい。【００１６】
しかし実際には成膜誤差を考えると、Ｃｕ膜厚を１Å以下の誤差範囲で抑えることは不可能である。したがって従来では、図１１に示す「急峻なエリア」を使用できず、層間結合磁界Ｈｉｎが１０（Ｏｅ）よりも低く、Ｃｕ厚変化に対する層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきが小さい「平坦なエリア」でしか使用できなかった。【００１７】
これによって、層間結合磁界ＨｉｎのＣｕ厚変化に対するばらつきを抑制できるものの、磁気抵抗効果素子の層間結合磁界は１０（Ｏｅ）よりも小さくなるため、微弱な外部磁界の変化に対して磁気抵抗効果素子が電気抵抗変化しやすくなる。このとき、問題となるのは磁石から作用する外部磁界以外のノイズ元となる外乱磁界が磁気抵抗効果素子に作用した場合であり、前記外乱磁界によって磁気抵抗効果素子の抵抗値が変化してしまうと、ノイズとなり動作安定性が低下する。よって前記層間結合磁界Ｈｉｎは１０（Ｏｅ）以上に設定したい。【００１８】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、Ｃｕ膜厚のみなずＩｒＭｎ膜厚を調整することで、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上で、且つ、前記層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを小さくできる磁気抵抗効果素子及び前記磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサ、ならびに前記磁気抵抗効果素子の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、反強磁性層と、前記反強磁性層に接して形成され磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性中間層を介して対向し外部磁界を受けて磁化方向が変動するフリー磁性層とを有する積層構造を備えた、磁気センサ用に用いられる磁気抵抗効果素子であって、
前記反強磁性層はＩｒＭｎで形成され、前記非磁性中間層はＣｕで形成され、
前記反強磁性層及び前記非磁性中間層の膜厚は、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図６のグラフ上で、
Ａ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．３Å）と、Ｂ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２２．７Å）とを結んだ直線の境界線ａ（境界線ａ上を含む）と、
前記Ｂ点と、Ｃ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２３．５Å）とを結んだ直線の境界線ｂ（境界線ｂ上を含む）と、
Ｄ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２４．６Å）とＥ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．５Å）とを結んだ直線の境界線ｃ（境界線ｃ上を含む）と、
前記Ｅ点とＦ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２８．２Å）とを結んだ直線の境界線ｄ（境界線ｄ上を含む）と、
前記Ａ点と前記Ｄ点とを結んだ直線の境界線ｅ（境界線ｅ上を含む）と、
前記Ｃ点と前記Ｆ点とを結んだ直線の境界線ｆ（境界線ｆ上を含む）と、
で囲まれた範囲内で範囲内であることを特徴とするものである。【００２０】
本発明では、上記境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲内で、反強磁性層（ＩｒＭｎ）の膜厚、及び非磁性中間層（Ｃｕ）の膜厚を調整することで、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上に出来るとともに、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以下にできる。そして、上記境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲内ではＩｒＭｎ膜厚がいずれのときでも、そのとき前記ばらつきを２（Ｏｅ）以下に出来るＣｕ膜厚範囲を、従来に比べて広く設定できる。【００２１】
本発明ではＣｕ膜厚のみならず、ＩｒＭｎ膜厚も合わせて調整する点に特徴的部分がある。すなわち従来では層間結合磁界Ｈｉｎの調整はＣｕ膜厚の調整で行っていたが、ＩｒＭｎ厚も層間結合磁界Ｈｉｎに関係することを見出し、実験により、上記範囲を導き出したのである。上記境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲は、ＩｒＭｎ膜厚がいずれのときでも、そのとき許容範囲にあるＣｕ膜厚を変動させたときに、得られる層間結合磁界Ｈｉｎの最大値と最小値（ボトム値）の差が２（Ｏｅ）以下となっている。そして本発明では、上記のように２（Ｏｅ）以下のばらつきにできるＣｕ膜厚の許容範囲を従来よりも広く設定でき、よって、多少の成膜誤差があっても１０（Ｏｅ）以上で且つばらつきが２（Ｏｅ）以下の層間結合磁界Ｈｉｎを有する磁気抵抗効果素子を適切且つ容易に得ることが可能になる。【００２２】
また本発明では、前記反強磁性層及び前記非磁性中間層の膜厚は、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図７のグラフ上で、
Ｇ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．５Å）と、Ｈ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２３．０Å）とを結んだ直線の境界線ｇ（境界線ｇ上を含む）と、
前記Ｈ点と、Ｉ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２４．３Å）とを結んだ直線の境界線ｈ（境界線ｈ上を含む）と、
Ｊ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２３．７Å）とＫ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．０Å）とを結んだ直線の境界線ｉ（境界線ｉ上を含む）と、
前記Ｋ点とＬ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２７．５Å）とを結んだ直線の境界線ｊ（境界線ｊ上を含む）と、
前記Ｇ点と前記Ｊ点とを結んだ直線の境界線ｋ（境界線ｋ上を含む）と、
前記Ｉ点と前記Ｌ点とを結んだ直線の境界線ｌ（境界線ｌ上を含む）と、
で囲まれた範囲内で範囲内であることがより好ましい。これにより、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上に出来るとともに、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを１（Ｏｅ）以下にできる。そして、上記境界線ｇ〜ｌによって囲まれた範囲内ではＩｒＭｎ膜厚がいずれのときでも、そのとき前記ばらつきを１（Ｏｅ）以下に出来るＣｕ膜厚範囲を、従来に比べて広く設定できる。よって、多少の成膜誤差があっても１０（Ｏｅ）以上で且つばらつきが１（Ｏｅ）以下の層間結合磁界Ｈｉｎを有する磁気抵抗効果素子を適切且つ容易に得ることが可能になる。【００２３】
また本発明における磁気センサは、上記に記載された磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子と接続され、前記磁気抵抗効果素子の外部磁界に対する電気抵抗変化に基づいて、磁界検出信号を生成して出力する集積回路とを有することを特徴とするものである。【００２４】
これにより、外乱磁界に対して強く、動作安定性に優れ、且つ、磁界検出信号の出力タイミングのばらつきが小さい磁気センサを得ることが出来る。【００２５】
また本発明では、前記磁気抵抗効果素子は２個用意され、外部磁界に対して電気抵抗値が変化しない固定抵抗素子と共にブリッジ回路を構成していることが好ましい。このようなブリッジ回路を構成すると差動出力により出力値を倍にでき、高精度な磁界検出を行うことが出来る。また本発明では、磁気抵抗効果素子が２個設けられており、これら磁気抵抗効果素子の層間結合磁界Ｈｉｎを、共に、１０（Ｏｅ）以上で、且つ、ばらつきが小さく形成でき、よって、動作安定性に優れた磁界検出を行うことが出来る。【００２６】
また本発明は、磁気センサ用の磁気抵抗効果素子を、複数個、同一基板上に同じ成膜過程で形成する製造方法において、
前記磁気抵抗効果素子を、反強磁性層と、前記反強磁性層に接して形成され磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性中間層を介して対向し外部磁界を受けて磁化方向が変動するフリー磁性層とを有する積層構造を有して形成し、
前記反強磁性層をＩｒＭｎで形成し、前記非磁性中間層をＣｕで形成し、
このとき、前記反強磁性層及び前記非磁性中間層の膜厚を、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図６のグラフ上で、
Ａ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．３Å）と、Ｂ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２２．７Å）とを結んだ直線の境界線ａ（境界線ａ上を含む）と、
前記Ｂ点と、Ｃ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２３．５Å）とを結んだ直線の境界線ｂ（境界線ｂ上を含む）と、
Ｄ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２４．６Å）とＥ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．５Å）とを結んだ直線の境界線ｃ（境界線ｃ上を含む）と、
前記Ｅ点とＦ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２８．２Å）とを結んだ直線の境界線ｄ（境界線ｄ上を含む）と、
前記Ａ点と前記Ｄ点とを結んだ直線の境界線ｅ（境界線ｅ上を含む）と、
前記Ｃ点と前記Ｆ点とを結んだ直線の境界線ｆ（境界線ｆ上を含む）と、
で囲まれた範囲内で範囲内で形成することを特徴とするものである。【００２７】
上記境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲内で、反強磁性層（ＩｒＭｎ）の膜厚、及び非磁性中間層（Ｃｕ）の膜厚を調整することで、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上に出来るとともに、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以下にできる。そして、上記境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲内ではＩｒＭｎ膜厚がいずれのときでも、そのとき前記ばらつきを２（Ｏｅ）以下に出来るＣｕ膜厚範囲を、従来に比べて広く設定できる。【００２８】
よって同一基板上に複数の磁気抵抗効果素子を同じ成膜プロセスで形成するときに、成膜誤差があっても、これら各磁気抵抗効果素子の層間結合磁界Ｈｉｎが、１０（Ｏｅ）以上で且つ、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきが２（Ｏｅ）以下となるように、前記磁気抵抗効果素子を容易に且つ適切に製造することが可能であり、また歩留まりの向上を図ることが出来る。【００２９】
また本発明では、前記反強磁性層及び前記非磁性中間層の膜厚を、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図７のグラフ上で、
Ｇ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．５Å）と、Ｈ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２３．０Å）とを結んだ直線の境界線ｇ（境界線ｇ上を含む）と、
前記Ｈ点と、Ｉ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２４．３Å）とを結んだ直線の境界線ｈ（境界線ｈ上を含む）と、
Ｊ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２３．７Å）とＫ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．０Å）とを結んだ直線の境界線ｉ（境界線ｉ上を含む）と、
前記Ｋ点とＬ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２７．５Å）とを結んだ直線の境界線ｊ（境界線ｊ上を含む）と、
前記Ｇ点と前記Ｊ点とを結んだ直線の境界線ｋ（境界線ｋ上を含む）と、
前記Ｉ点と前記Ｌ点とを結んだ直線の境界線ｌ（境界線ｌ上を含む）と、
で囲まれた範囲内で範囲内で形成することが好ましい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明では、境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲内で、反強磁性層（ＩｒＭｎ）の膜厚、及び非磁性中間層（Ｃｕ）の膜厚を調整することで、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上に出来るとともに、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以下にできる。そして、前記境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲内ではＩｒＭｎ膜厚がいずれのときでも、前記ばらつきを２（Ｏｅ）以下にできるＣｕ膜厚範囲を、従来に比べて広く設定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は本実施形態の磁気センサを示す斜視図、図２は、図１の磁気センサのＩＩ−ＩＩ線での縦断面図、図３は磁気センサの回路構成図、図４は、本実施形態の磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）の膜構成を示す膜厚方向から切断した拡大断面図、図５は、本実施形態の磁気抵抗効果素子のＲＨ曲線図、である。【００３２】
図１に示す磁気センサ１は、磁気抵抗効果素子１０と固定抵抗素子２０および集積回路３が一体化されてパッケージ化されており、小型で且つ薄型に構成されている。この磁気センサ１は、磁石Ｍなどの磁界発生部材が接近したときに、ＯＮ出力を得ることができる。例えば、この磁気センサ１は、折り畳み式の携帯電話においてキースイッチが配列された操作部内に内蔵される。液晶デバイスなどが設けられた表示部内には、磁石Ｍが内蔵され、前記操作部と前記表示部が折り畳み状態となったときに、前記磁石Ｍが磁気センサ１に接近し、磁石Ｍから発せられる外部磁界が磁気センサ１で検出されて、この磁気センサ１から磁界検出信号（ＯＮ信号）が出力される。【００３３】
図１に示すように、磁気抵抗効果素子１０及び固定抵抗素子２０は、その平面形状がミアンダパターンで形成されており、その基本的な電気抵抗値が高くなっている。【００３４】
図１に示す形態では、前記磁気抵抗効果素子１０及び固定抵抗素子２０が夫々１個ずつ設けられ、出力取り出し部１７ａを介して直接接続されているが、図３に示すように前記磁気抵抗効果素子１０及び固定抵抗素子２０が夫々２個ずつ設けられてブリッジ回路を構成することが好適である。【００３５】
図２に示すように、本実施形態における磁気センサ１は、ケイ素（Ｓｉ）の基板２上に、差動増幅器やコンパレータ等の各種の能動素子３３，４０、配線層３５、抵抗器４４等から構成される集積回路３が形成されている。
前記配線層３５は、低抵抗材料で形成され、例えばアルミニウムで形成される。【００３６】
前記集積回路３上は絶縁層４で覆われている。前記絶縁層４は、例えば、前記集積回路３上を覆う四窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）などで形成されたパッシベーション層と、前記パッシベーション層上を覆い、表面が平坦化面で形成されたレジスト等の平坦化層との積層構造で形成される。
前記絶縁層４上に前記磁気抵抗効果素子１０および固定抵抗素子２０が形成される。【００３７】
図１に示すように、磁気抵抗効果素子１０の一方の端部には、低抵抗材料で形成された電極層１５が設けられ、他方の端部には同じく低抵抗材料で形成された電極層１８が設けられている。固定抵抗素子２０の一方の端部には、低抵抗材料で形成された電極層１６が設けられ、他方の端部にも、低抵抗材料で形成された電極層１９が設けられている。そして、磁気抵抗効果素子１０の電極層１５と固定抵抗素子２０の電極層１６とが、リード層１７で接続され、磁気抵抗効果素子１０と固定抵抗素子２０とが直列に接続されている。【００３８】
また図２に示すように前記リード層１７は前記絶縁層４内を貫通して前記配線層３５上に接続され、前記リード層１７の前記配線層３５と接続された部分が、出力取り出し部１７ａとなっている。【００３９】
図２に示すように、磁気抵抗効果素子１０及び固定抵抗素子２０上は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）等の絶縁層６によって保護されている。また図１に示すように磁気センサ１の表面には、電源パッド３２、接地パッド３４、出力パッド４２が露出している。【００４０】
図３に示すように、電源パッド３２に電源電圧Ｖｃｃが与えられ、接地パッド３４が接地電位に設定される。図３に示すように、磁気抵抗効果素子１０と固定抵抗素子２０とでブリッジ回路が構成されている場合、前記ブリッジ回路の各出力取り出し部１７ａ，１７ｂが差動増幅器３７に接続される。前記ブリッジ回路から得られた出力電圧は、前記差動増幅器３７で差動増幅される。この出力は、さらにシュミットトリガー型のコンパレータ３９を経てノイズが除去された矩形波とされ、出力トランジスタ４１と出力抵抗４３とで決められる出力電位が、図１に示す出力パッド４２に与えられる。【００４１】
図３のように、磁気抵抗効果素子１０と固定抵抗素子２０とでブリッジ回路を構成するとき、これら各抵抗素子は同一基板上に形成されることが好ましい。また、図１のように、磁気抵抗効果素子１０と固定抵抗素子２０とが一個ずつ設けられてなる１つの直列回路でセンサ部が構成されてもよいが、かかる場合に比べて、図３のようにブリッジ回路を構成すると、出力を倍にでき、検出精度を向上でき好適である。【００４２】
次に磁気抵抗効果素子１０の構成について説明する。上記したように前記磁気抵抗効果素子１０は基板２上に設けられた表面が平坦化された絶縁層４上に形成されている。【００４３】
前記磁気抵抗効果素子１０は下からシード層５０、反強磁性層５１、固定磁性層５２、非磁性中間層５３、フリー磁性層５４及び保護層５５の順に積層形成されている。【００４４】
前記シード層５０は、ＮｉＦｅＣｒあるいはＣｒ等で形成される。前記シード層５０の形成は必須ではないが、形成されたほうが、その上に形成される各層の結晶配向性を向上でき好適である。【００４５】
前記反強磁性層５１はＩｒＭｎ合金で形成される。Ｉｒの組成比は、Ｉｒの組成比とＭｎの組成比とを足して１００ａｔ％としたとき、１０ａｔ％〜８０ａｔ％の範囲内で形成されることが好適である。【００４６】
前記固定磁性層５２は図４の形態では積層フェリ構造で形成されている。図４に示すように前記固定磁性層５２は下から第１固定磁性層５２ａ、非磁性導電層５２ｂ及び第２固定磁性層５２ｃの順に積層形成されている。【００４７】
前記第１固定磁性層５２ａ及び第２固定磁性層５２ｃはＣｏＦｅ合金や、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金等の磁性材料で形成される。前記非磁性導電層５２ｂはＲｕ等の非磁性導電材料で形成される。前記第１固定磁性層５２ａがＣｏＦｅ合金で形成されるとき、Ｃｏの組成比は、Ｃｏの組成比とＦｅの組成比とを足して１００ａｔ％としたとき、２０ａｔ％〜１００ａｔ％の範囲内で形成されることが好適である。また、前記第２固定磁性層５２ｃがＣｏＦｅ合金で形成されるとき、Ｃｏの組成比は、Ｃｏの組成比とＦｅの組成比とを足して１００ａｔ％としたとき、１０ａｔ％〜１００ａｔ％の範囲内で形成されることが好適である。【００４８】
前記第１固定磁性層５２ａと第２固定磁性層５２ｃは反平行に磁化されている。前記第１固定磁性層５２ａと前記反強磁性層５１との間には磁場中熱処理によって交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じ、また第１固定磁性層５２ａと第２固定磁性層５２ｃ間にはＲＫＫＹ相互作用が生じ、前記第１固定磁性層５２ａと前記第２固定磁性層５２ｃの磁化は反平行に固定されている。なお図１に示す「Ｐｉｎ」方向は、第２固定磁性層５２ｃの磁化方向を示している。【００４９】
前記固定磁性層５２は磁性材料の単層構造あるいは積層構造で形成されてもよい。
前記非磁性中間層５３はＣｕで形成されている。【００５０】
前記フリー磁性層５４は、ＮｉＦｅ等で形成された軟磁性層５４ｂと、前記軟磁性層５４ｂと前記非磁性中間層５３との間にＣｏＦｅ合金等で形成された拡散防止層５４ａとで構成される。前記軟磁性層５４ｂを構成するＮｉＦｅ合金のＮｉ組成比は、Ｎｉの組成比とＦｅの組成比とを足して１００ａｔ％としたとき、４０ａｔ％〜９０ａｔ％の範囲内で形成されることが好適である。また、拡散防止層５４ａを構成するＣｏＦｅ合金のＣｏ組成比は、Ｃｏの組成比とＦｅの組成比とを足して１００ａｔ％としたとき、２０ａｔ％〜１００ａｔ％の範囲内で形成されることが好適である。【００５１】
なお固定抵抗素子２０は、図４に示す磁気抵抗効果素子１０と同じ材料層で構成され且つ、フリー磁性層５４と非磁性中間層５３とが逆積層された構成であることが、前記磁気抵抗効果素子１０と抵抗値を同じに設定でき、外部磁界が作用していない際の出力取り出し部１７ａ，１７ｂから中点電位を得ることができ好適である。前記フリー磁性層５４と前記非磁性中間層５３とを逆積層すると、固定磁性層５２とフリー磁性層５４とが直接接触するため、前記固定磁性層５２と同様にフリー磁性層５４の磁化は外部磁界によっても変動することなく固定され、よって、もはやフリー磁性層５４として機能しない。このように図４に示す積層構造中、フリー磁性層５４と非磁性中間層５３とを逆積層することで外部磁界に対して抵抗値が変化しない固定抵抗素子２０にできる。【００５２】
本実施形態の磁気抵抗効果素子１０は図５に示すＲＨ曲線６０を有している。図５のグラフは横軸を外部磁界Ｈ、縦軸を磁気抵抗効果素子１０の抵抗値Ｒとしており、ＲＨ曲線６０は、第１の曲線ＣＶ１と第２の曲線ＣＶ２とで囲まれたループ部ＬＰを有している。【００５３】
前記磁気抵抗効果素子１０の固定磁性層５２とフリー磁性層５４間に作用する層間結合磁界Ｈｉｎは、外部磁界Ｈ＝０（Ｏｅ）のラインからループ部ＬＰの中点までの磁界の強さで定義される。磁気抵抗効果素子１０の最大抵抗値と最小抵抗値の中間値での前記ループ部ＬＰの横軸方向への広がり幅（いわゆるヒステリシス）が２×保磁力Ｈｃで定義され、その広がり幅の中心値が、前記ループ部ＬＰの「中点」である。【００５４】
本実施形態の磁気抵抗効果素子１０の前記層間結合磁界Ｈｉｎは、１０（Ｏｅ）以上を有している。１（Ｏｅ）は約７９Ａ／ｍである。【００５５】
本実施形態の磁気抵抗効果素子１０を構成する反強磁性層（ＩｒＭｎ）５１の膜厚（以下、ＩｒＭｎ膜厚と称する）、及び、非磁性中間層（Ｃｕ）５２の膜厚（以下、Ｃｕ膜厚と称する）は、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図６のグラフ上で、
Ａ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．３Å）と、Ｂ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２２．７Å）とを結んだ直線の境界線ａ（境界線ａ上を含む）と、
前記Ｂ点と、Ｃ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２３．５Å）とを結んだ直線の境界線ｂ（境界線ｂ上を含む）と、
Ｄ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２４．６Å）とＥ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．５Å）とを結んだ直線の境界線ｃ（境界線ｃ上を含む）と、
前記Ｅ点とＦ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２８．２Å）とを結んだ直線の境界線ｄ（境界線ｄ上を含む）と、
前記Ａ点と前記Ｄ点とを結んだ直線の境界線ｅ（境界線ｅ上を含む）と、
前記Ｃ点と前記Ｆ点とを結んだ直線の境界線ｆ（境界線ｆ上を含む）と、
で囲まれた範囲内で調整されている。【００５６】
図６に示すように、ＩｒＭｎ膜厚は９０Å〜１５０Åの範囲内である。ＩｒＭｎ膜厚が９０Åよりも小さいと、１０（Ｏｅ）以上の層間結合磁界Ｈｉｎを小さいばらつきで得ることが出来るＣｕ膜厚範囲を広く設定できない。また、ＩｒＭｎ膜厚が１５０Åよりも大きいと、前記磁気抵抗効果素子１０の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が小さくなってしまい検出精度が低下するので好ましくない。【００５７】
本実施形態では、このように、ＩｒＭｎ膜厚を、１０（Ｏｅ）以上の層間結合磁界Ｈｉｎを得るために、調整する点に特徴的部分がある。図６に示す境界線ａ〜ｆに囲まれた範囲内でＩｒＭｎ膜厚、及びＣｕ膜厚を選択することで、層間結合磁界ＨＩｎを１０（Ｏｅ）以上に出来るとともに、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以下にできる。そして、上記境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲内では、ＩｒＭｎ膜厚がいずれのときでも、そのとき前記ばらつきを２（Ｏｅ）以下にできるＣｕ膜厚範囲を、従来に比べて広く設定できる。よって、多少の成膜誤差があっても１０（Ｏｅ）以上で且つばらつきが２（Ｏｅ）以下の層間結合磁界Ｈｉｎを有する磁気抵抗効果素子を適切且つ容易に得ることが可
能になる。【００５８】
また本実施形態では、前記ＩｒＭｎ膜厚、及び、Ｃｕ膜厚は、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図７のグラフ上で、
Ｇ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．５Å）と、Ｈ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２３．０Å）とを結んだ直線の境界線ｇ（境界線ｇ上を含む）と、
前記Ｈ点と、Ｉ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２４．３Å）とを結んだ直線の境界線ｈ（境界線ｈ上を含む）と、
Ｊ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２３．７Å）とＫ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．０Å）とを結んだ直線の境界線ｉ（境界線ｉ上を含む）と、
前記Ｋ点とＬ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２７．５Å）とを結んだ直線の境界線ｊ（境界線ｊ上を含む）と、
前記Ｇ点と前記Ｊ点とを結んだ直線の境界線ｋ（境界線ｋ上を含む）と、
前記Ｉ点と前記Ｌ点とを結んだ直線の境界線ｌ（境界線ｌ上を含む）と、
で囲まれた範囲内で範囲内であることがより好ましい。これにより、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上に出来るとともに、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを１（Ｏｅ）以下にできる。そして、上記境界線ｇ〜ｌによって囲まれた範囲内ではＩｒＭｎ膜厚がいずれのときでも、そのとき前記ばらつきを１（Ｏｅ）以下にできるＣｕ膜厚範囲を、従来に比べて広く設定できる。よって、多少の成膜誤差があっても１０（Ｏｅ）以上で且つばらつきが１（Ｏｅ）以下の層間結合磁界Ｈｉｎを有する磁気抵抗効果素子を適切且つ容易に得ることが可能になる。【００５９】
図６，図７に示すＡ点〜Ｆ点及びＧ点〜Ｌ点は、図８、図９に示す実験結果から得たものである。以下、図８，図９の実験について説明する。【００６０】
実験では、以下の積層体により磁気抵抗効果素子１０を形成した。
実験で使用した積層体は、下から、基板／シード層；ＮｉＦｅＣｒ（４２）／反強磁性層；Ｉｒ１９ａｔ％Ｍｎ８１ａｔ％（６０Å，９０Å，１３０Å，１５０Å）／固定磁性層；［Ｆｅ３０ａｔ％Ｃｏ７０ａｔ％（１４）／Ｒｕ（８．７）／Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％（２０）］／非磁性中間層；Ｃｕ（Ｘ）／フリー磁性層［Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％（１０）／Ｎｉ８０ａｔ％Ｆｅ２０ａｔ％（３０）］／Ｔａ（３０）であった。【００６１】
前記積層体に対して、アニール温度を２７０℃、アニール時間を１．５時間、磁場の強さを１５ｋＯｅとして磁場中アニールを施し固定磁性層の磁化を所定方向に固定した。【００６２】
実験では、ＩｒＭｎ膜厚を６０Å（従来例），９０Å，１３０Å，及び１５０Åに異ならせるとともに、さらに各ＩｒＭｎ膜厚のときのＣｕ膜厚を種々異ならせ、このようにＩｒＭｎ及びＣｕ膜厚が異なる複数の磁気抵抗効果素子を形成し、各磁気抵抗効果素子の層間結合磁界Ｈｉｎを図５に示すＲＨ曲線６０から測定した。その実験結果を図８に示す。【００６３】
図８に示すように、ＩｒＭｎ膜厚が薄いほど、層間結合磁界Ｈｉｎの最小値（ボトム値）が低くなることがわかった。これら最小値（ボトム値）から２（Ｏｅ）高い層間結合磁界Ｈｉｎを有するＣｕ膜厚の範囲を各ＩｒＭｎ膜厚から求めた。横軸方向に矢印のある範囲が前記Ｃｕ膜厚の範囲を示している。【００６４】
ＩｒＭｎ膜厚が６０Å（従来例）のとき、最小値（ボトム値）から２（Ｏｅ）高い層間結合磁界ＨｉｎとなるＣｕ膜厚の範囲は、約２０．５Å〜２３Åであった。すなわち、ＩｒＭｎ膜厚が６０Åのとき、Ｃｕ膜厚を、２０．５Å〜２３Åに設定すると、層間結合磁界Ｈｉｎの変動を２（Ｏｅ）以内に抑えることができる。【００６５】
しかし、図８に示すように、Ｃｕ膜厚が２０．５Å〜２３Åに設定されると層間結合磁界Ｈｉｎが１０（Ｏｅ）よりも小さくなることがわかった。一方、図１１でも説明したように、前記Ｃｕ膜厚を薄くしていくと、層間結合磁界Ｈｉｎが大きくなり１０（Ｏｅ）以上の層間結合磁界Ｈｉｎを得ることが可能になるが、今度は、わずかにＣｕ膜厚が変化しても層間結合磁界Ｈｉｎが非常に大きく変動し、Ｃｕ厚変化に対するばらつきが大きくなる問題があった。換言すれば、ＩｒＭｎ膜厚を６０Åと設定したとき、Ｃｕ膜厚を２０．５Å以下とすれば１０（Ｏｅ）以上の層間結合磁界Ｈｉｎを得ることが出来るが、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以下に抑えるのに許容できるＣｕ膜厚の誤差範囲は１Åも無いことがわかった。【００６６】
次に、ＩｒＭｎ膜厚が９０Åのとき、最小値（ボトム値）から２（Ｏｅ）高い層間結合磁界ＨｉｎとなるＣｕ膜厚の範囲は、２１．３Å〜２４．６Åであった。すなわち、ＩｒＭｎ膜厚が９０Åのとき、Ｃｕ膜厚を、２１．３Å〜２４．６Åに設定すると、層間結合磁界Ｈｉｎの変動を２Ｏｅ以内に抑えることができる。しかも、このＣｕ厚範囲では、層間結合磁界Ｈｉｎを１１（Ｏｅ）以上に出来ることがわかった。【００６７】
また、ＩｒＭｎ膜厚が１３０Åのとき、最小値（ボトム値）から２（Ｏｅ）高い層間結合磁界ＨｉｎとなるＣｕ膜厚の範囲は、２２．７Å〜２６．５Åであり、且つこのＣｕ厚範囲では、層間結合磁界Ｈｉｎを１３（Ｏｅ）以上に出来ることがわかった。【００６８】
また、ＩｒＭｎ膜厚が１５０Åのとき、最小値（ボトム値）から２（Ｏｅ）高い層間結合磁界ＨｉｎとなるＣｕ膜厚の範囲は、２３．５Å〜２８．２Åであり、且つこのＣｕ厚範囲では、層間結合磁界Ｈｉｎを１４（Ｏｅ）以上に出来ることがわかった。【００６９】
このように、ＩｒＭｎ膜厚を９０Å〜１５０Åの範囲内とすれば、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上で、且つ、各ＩｒＭｎ膜厚において、Ｃｕ膜厚を変化させたときに層間結合磁界Ｈｉｎの最大値と最小値の差を２（Ｏｅ）以下にできるＣｕ厚範囲を従来よりも広く設定できることがわかった。従来例であるＩｒＭｎ膜厚が６０Åのとき、１０（Ｏｅ）以上の層間結合磁界Ｈｉｎを得るには、Ｃｕ膜厚を２０．５Å以下に設定すれば可能であるが、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以下に抑えるには、許容できるＣｕ膜厚範囲が１Åにも満たなかった。これに対し、ＩｒＭｎ膜厚を９０Å〜１５０Åにすると、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上に出来るとともに、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以下にできるＣｕ膜厚範囲を、少なくとも３Å以上確保できることがわかった。【００７０】
そして、図８に示したＡ点〜Ｆ点を、図６に示す横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚としたグラフ上に載せ、Ａ点とＢ点間を、直線の境界線ａで結び、Ｂ点とＣ点間を、直線の境界線ｂで結び、Ｄ点とＥ点間を、直線の境界線ｃで結び、Ｅ点とＦ点間を、直線の境界線ｄで結び、Ａ点とＤ点間を、直線の境界線ｅで結び、Ｃ点とＦ点間を、直線の境界線ｆで結び、これら境界線ａ〜ｆ（いずれも境界線上を含む）に囲まれた範囲内を、本実施形態にて選択可能なＩｒＭｎ膜厚及びＣｕ膜厚と設定した。【００７１】
前記境界線ａ〜ｆに囲まれた範囲内にてＩｒＭｎの膜厚及びＣｕの膜厚を調整することで、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上にできるとともに、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以下に出来る。そして、上記境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲内ではＩｒＭｎ膜厚がいずれのときでも、そのとき前記ばらつきを２（Ｏｅ）以下にできるＣｕ膜厚範囲を、従来に比べて広く設定できる。【００７２】
次に、図９は、図８と同じ実験結果を用いて、各ＩｒＭｎ膜厚磁の層間結合磁界Ｈｉｎのボトム値から１（Ｏｅ）高い層間結合磁界Ｈｉｎを有するＣｕ膜厚範囲を各ＩｒＭｎ膜厚から求めたグラフである。当然のことながら、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきの許容範囲を１（Ｏｅ）に設定すれば、図８の場合に比べて、各ＩｒＭｎ膜厚に対するＣｕ膜厚の許容範囲は狭くなるが、ＩｒＭｎ膜厚を９０Å〜１５０Åの範囲内とすれば、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上できるとともに、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを１（Ｏｅ）以下に出来るＣｕ膜厚範囲を従来より広く設定できる。【００７３】
図９に示すように、ＩｒＭｎ膜厚が９０Åのとき、Ｇ点−Ｊ点間、ＩｒＭｎ膜厚が１３０Åのとき、Ｈ点−Ｋ点間、ＩｒＭｎ膜厚が１５０Åのとき、Ｉ点−Ｌ点間が夫々、この範囲内にてＣｕ膜厚を変動させても層間結合磁界Ｈｉｎの最大値と最小値の差を１（Ｏｅ）以下にできるＣｕ膜厚範囲である。【００７４】
そして、図９に示したＧ点〜Ｌ点を、図７に示す横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚としたグラフ上に載せ、Ｇ点とＨ点間を、直線の境界線ｇで結び、Ｈ点とＩ点間を、直線の境界線ｈで結び、Ｊ点とＫ点間を、直線の境界線ｉで結び、Ｋ点とＬ点間を、直線の境界線ｊで結び、Ｇ点とＪ点間を、直線の境界線ｋで結び、Ｉ点とＬ点間を、直線の境界線ｌで結んだ。【００７５】
これら境界線ｇ〜ｌ（いずれも境界線上を含む）に囲まれた範囲内にてＩｒＭｎの膜厚及びＣｕの膜厚を調整することで、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上にできるとともに、前記層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを１（Ｏｅ）以下に抑えることができる。そして、上記境界線ｇ〜ｌによって囲まれた範囲内ではＩｒＭｎ膜厚がいずれのときでも許容できるＣｕ膜厚範囲を、ＩｒＭｎ膜厚がいずれのときでも、従来に比べて広く設定できる。図９に示すように、本実施形態ではＣｕ膜厚範囲を最低でも２Å以上確保できる。一方、従来例であるＩｒＭｎ膜厚が６０Åのとき、図９を見てわかるように、１０（Ｏｅ）以上の層間結合磁界Ｈｉｎを得られる範囲で、且つ層間結合磁界Ｈｉｎを１（Ｏｅ）以下のばらつきに抑えるには、Ｃｕ膜厚範囲は、０．５Åにも満たない。【００７６】
このように本実施形態では、１０（Ｏｅ）以上で且つ１（Ｏｅ）以下のばらつきとなる層間結合磁界Ｈｉｎを得ることが出来るＣｕ膜厚範囲を従来に比べて広く設定できるから、多少の成膜誤差があっても、従来に比べて、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上で、ばらつきが小さい磁気抵抗効果素子を簡単且つ適切に製造できる。【００７７】
また、図６及び図７の実験で使用したＣｕ膜厚及びＩｒＭｎ膜厚の異なる複数の磁気抵抗効果素子の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を測定した。その実験結果が図１０である。図１０では横軸をＣｕ膜厚とし縦軸を抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）としている。【００７８】
図１０に示すように、ＩｒＭｎ膜厚が厚くなると、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が小さくなることがわかった。またＣｕ膜厚が厚くなっても抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が低下する傾向が見られた。【００７９】
抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が低くなると磁界検出精度が低下するので、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は高いことが好ましい。本実施形態では１０（％）以上の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が好ましいと規定した。図１０に示すようにＩｒＭｎ膜厚を９０Å〜１５０Åに設定すれば、１０（％）以上の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が得られることがわかった。【００８０】
ＩｒＭｎ膜厚を１５０Åよりも厚くすると図１０の傾向から抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が小さくなり、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が１０（％）以下になりやすいと推測されるので、本実施形態では、ＩｒＭｎ膜厚の上限値を１５０Åとした。【００８１】
以上のように本実施形態の磁気抵抗効果素子１０によれば、１０（Ｏｅ）以上で、且つ、ばらつきが小さい層間結合磁界Ｈｉｎを従来に比べて、簡単且つ適切に得ることが出来る。【００８２】
前記磁気抵抗効果素子１０は、ウェハー上に多数個、同時に形成されるが、製造プロセスの成膜精度によりウェハー全面に均一な膜厚で各層を積層できない場合でも、本実施形態では、１０（Ｏｅ）以上で且つばらつきが小さい層間結合磁界Ｈｉｎを有する磁気抵抗効果素子１０を多数個同時に製造できる。すなわち例えばＩｒＭｎ膜厚を概ね９０Åで形成したとき、Ｃｕ膜厚を図６に示すＡ点（２１．３Å）とＤ点（２４．６Å）の範囲内で形成すれば、各磁気抵抗効果素子１０において層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以内に抑えることができる。またＣｕ膜厚を図７に示すＧ点（２１．５Å）とＪ点（２３．７Å）の範囲内で形成すれば、各磁気抵抗効果素子１０において層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを１（Ｏｅ）以内に抑えることができる。このようにＣｕ膜厚に数Å程度の製造ばらつきがあっても、各磁気抵抗効果素子１０の層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを小さくすることができる。【００８３】
またどの程度の層間結合磁界Ｈｉｎが必要かにもよるが、ＩｒＭｎ膜厚を厚くするほど、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以下、あるいは、１（Ｏｅ）以下に抑制できるＣｕ膜厚の許容範囲を広く取ることが出来、歩留まりを向上させることが可能である。【００８４】
本実施形態における磁気抵抗効果素子１０を磁気センサ１に搭載することで、まず磁気抵抗効果素子１０の層間結合磁界Ｈｉｎは１０（Ｏｅ）以上を確保できるため、磁石Ｍからの外部磁界以外の外乱磁界に対して抵抗変化しにくくなり、よって動作安定性を向上できる。加えて、各磁気センサ１に搭載された磁気抵抗効果素子１０の層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを小さくできるから、各磁気センサ１における磁界検出信号の出力タイミングのばらつきを小さくすることができる。【００８５】
また図３に示すように同じ磁気センサ１内に２個の磁気抵抗効果素子１０が搭載されたブリッジ回路を組み込んだときも、各磁気抵抗効果素子１０の層間結合磁界Ｈｉｎを共に、１０（Ｏｅ）以上で、且つ、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以下、好ましくは１（Ｏｅ）以下に抑えることが容易にできるので、外部磁界に対する各磁気抵抗効果素子１０の抵抗変化のばらつきを小さくでき、動作安定性に優れた磁界検出を行うことが出来る。【００８６】
本実施形態の磁気抵抗効果素子１０の製造方法について説明する。
まず磁気抵抗効果素子１０を形成する前に、ウェハー上に集積回路３及び絶縁層４を形成する。【００８７】
次に、前記磁気抵抗効果素子１０を構成する図４の各層を前記絶縁層４上に、スパッタ法等によって成膜する。このとき反強磁性層５１をＩｒＭｎで形成するとともに９０Å〜１５０Åの膜厚範囲内で成膜する。また非磁性中間層５３をＣｕで成膜する。このとき基板上に形成される多数個の磁気抵抗効果素子のそれぞれの層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以下にする場合は、図６のグラフを用い、反強磁性層５１の膜厚によってＣｕ膜厚を決定する。例えばＩｒＭｎ膜厚を９０Åとした場合、図６に示すＡ点−Ｄ点間のＣｕ膜厚を選択する。このとき、Ａ点−Ｄ点の中間点を狙ってＣｕ膜厚を成膜することが好ましい。Ａ点−Ｂ点の中間点でのＣｕ膜厚を選択すると、図８に示すＩｒＭｎ膜厚が９０Åのグラフ上での層間結合磁界Ｈｉｎはボトム値（最小値）となる。図８に示すようにＩｒＭｎ膜厚がいずれの場合であっても、前記ボトム値でのＣｕ膜厚から、Ｃｕ膜厚を増減させると層間結合磁界Ｈｉｎは曲線上にほぼ対称に増加する傾向があるため、ちょうど層間結合磁界Ｈｉｎがボトム値（最小値）となるＣｕ膜厚を狙うと、多少、成膜誤差があっても、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを非常に小さく抑えることができる。【００８８】
よって非磁性中間層５３（Ｃｕ）を成膜するとき、図６に示す境界線ａ〜境界線ｆあるいは、図７に示す境界線ｇ〜境界線ｌに囲まれた範囲内において、各ＩｒＭｎ膜厚における許容されたＣｕ膜厚範囲のちょうど中間点でのＣｕ膜厚を選択することが好ましい。【００８９】
図４に示す積層構造を成膜後、エッチングにて磁気抵抗効果素子形状に加工し、このとき、前記磁気抵抗効果素子を同一ウェハー上に複数個形成する。また固定抵抗素子２０や各種電極の形成を行う。【００９０】
そして磁気抵抗効果素子を１個ずつあるいは複数の磁気抵抗効果素子を１セットとしてウェハーを切断し磁気センサ１に個片化する。【００９１】
本実施形態における磁気センサ１は、折畳み式携帯電話以外の電子機器の開閉検知、回転検知や位置検出等にも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本実施形態の磁気センサを示す斜視図、
【図２】図１の磁気センサのＩＩ−ＩＩ線での縦断面図、
【図３】磁気センサの回路構成図、
【図４】本実施形態の磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）の膜構成を示す膜厚方向から切断した拡大断面図、
【図５】本実施形態の磁気抵抗効果素子のＲＨ曲線図、
【図６】本実施形態の磁気抵抗効果素子の反強磁性層（ＩｒＭｎ）の膜厚、及び非磁性中間層（Ｃｕ）の膜厚を規定するための第１のグラフ、
【図７】本実施形態の磁気抵抗効果素子の反強磁性層（ＩｒＭｎ）の膜厚、及び非磁性中間層（Ｃｕ）の膜厚を規定するための第２のグラフ、
【図８】ＩｒＭｎ膜厚を６０Å、９０Å、１３０Å及び１５０Åと異ならした磁気抵抗効果素子におけるＣｕ膜厚と層間結合磁界との関係を示すとともに、層間結合磁界Ｈｉｎのボトム値（最小値）から２（Ｏｅ）高い層間結合磁界Ｈｉｎが得られるＣｕ膜厚範囲を規定するためのグラフ、
【図９】ＩｒＭｎ膜厚を６０Å、９０Å、１３０Å及び１５０Åと異ならした磁気抵抗効果素子におけるＣｕ膜厚と層間結合磁界との関係を示すとともに、層間結合磁界Ｈｉｎのボトム値（最小値）から１（Ｏｅ）高い層間結合磁界Ｈｉｎが得られるＣｕ膜厚範囲を規定するためのグラフ、
【図１０】ＩｒＭｎ膜厚を６０Å、９０Å、１３０Å及び１５０Åと異ならした磁気抵抗効果素子におけるＣｕ膜厚と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ、
【図１１】磁気抵抗効果素子の反強磁性層（ＩｒＭｎ）の膜厚を６０Åとした従来例における非磁性中間層（Ｃｕ）の膜厚と層間結合磁界Ｈｉｎとの関係を示すグラフ、
【符号の説明】
【００９３】
１  磁気センサ
２  基板
３  集積回路
４  絶縁層
１０  磁気抵抗効果素子
１７  リード層
２０  固定抵抗素子
３２  電源パッド３２
３３、４０  能動素子
３４  接地パッド
３５  配線層
３７  差動増幅器
３９  コンパレータ
４１  出力トランジスタ
４２  出力パッド
５１  反強磁性層（ＩｒＭｎ）
５２  固定磁性層
５３  非磁性中間層（Ｃｕ）
５４  フリー磁性層
５５  保護層
６０  ＲＨ曲線
Ｈｉｎ  層間結合磁界
【図１】
2008059913.tif 000003
【図２】
2008059913.tif 000004
【図３】
2008059913.tif 000005
【図４】
2008059913.tif 000006
【図５】
2008059913.tif 000007
【図６】
2008059913.tif 000008
【図７】
2008059913.tif 000009
【図８】
2008059913.tif 000010
【図９】
2008059913.tif 000011
【図１０】
2008059913.tif 000012
【図１１】
2008059913.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月11日(2008.4.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反強磁性層と、前記反強磁性層に接して形成され磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性中間層を介して対向し外部磁界を受けて磁化方向が変動するフリー磁性層とを有し、
前記反強磁性層がＩｒＭｎで形成され、前記非磁性中間層がＣｕで形成され、
前記反強磁性層及び前記非磁性中間層の膜厚が、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図６のグラフ上で、
Ａ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．３Å）と、Ｂ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２２．７Å）とを結んだ直線の境界線ａ（境界線ａ上を含む）と、
前記Ｂ点と、Ｃ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２３．５Å）とを結んだ直線の境界線ｂ（境界線ｂ上を含む）と、
Ｄ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２４．６Å）とＥ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．５Å）とを結んだ直線の境界線ｃ（境界線ｃ上を含む）と、
前記Ｅ点とＦ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２８．２Å）とを結んだ直線の境界線ｄ（境界線ｄ上を含む）と、
前記Ａ点と前記Ｄ点とを結んだ直線の境界線ｅ（境界線ｅ上を含む）と、
前記Ｃ点と前記Ｆ点とを結んだ直線の境界線ｆ（境界線ｆ上を含む）と、
で囲まれた範囲内で形成された磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子と接続された集積回路と、を有し、
外部磁界発生手段との距離が近づき前記磁気抵抗効果素子に作用する外部磁界強度が所定以上に大きくなったときに前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗が変化し、この電気抵抗変化に基づいて、前記集積回路では磁界検出信号を生成して出力することを特徴とするオン−オフ信号磁気センサ。
【請求項２】
前記反強磁性層及び前記非磁性中間層の膜厚は、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図７のグラフ上で、
Ｇ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．５Å）と、Ｈ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２３．０Å）とを結んだ直線の境界線ｇ（境界線ｇ上を含む）と、
前記Ｈ点と、Ｉ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２４．３Å）とを結んだ直線の境界線ｈ（境界線ｈ上を含む）と、
Ｊ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２３．７Å）とＫ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．０Å）とを結んだ直線の境界線ｉ（境界線ｉ上を含む）と、
前記Ｋ点とＬ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２７．５Å）とを結んだ直線の境界線ｊ（境界線ｊ上を含む）と、
前記Ｇ点と前記Ｊ点とを結んだ直線の境界線ｋ（境界線ｋ上を含む）と、
前記Ｉ点と前記Ｌ点とを結んだ直線の境界線ｌ（境界線ｌ上を含む）と、
で囲まれた範囲内である請求項１記載のオン−オフ信号磁気センサ。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記磁気抵抗効果素子は２個用意され、外部磁界に対して電気抵抗値が変化しない固定抵抗素子と共にブリッジ回路を構成している請求項１又は２に記載のオン−オフ信号磁気センサ。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
（削除）
【請求項７】
横軸を外部磁界Ｈ、縦軸を前記磁気抵抗効果素子の抵抗値ＲとしたＲ−Ｈグラフにて、前記磁気抵抗効果素子のＲＨ曲線は、第１の曲線ＣＶ１と第２の曲線ＣＶ２とで囲まれたループ部ＬＰを有し、前記ループ部ＬＰの全体が、外部磁界Ｈ＝０（Ｏｅ）のラインから外れた位置に出現している請求項１、２、４のいずれかに記載のオン−オフ信号磁気センサ。
【請求項８】
前記磁気抵抗効果素子の層間結合磁界Ｈｉｎは１０（Ｏｅ）以上である請求項７記載のオン−オフ信号磁気センサ。
【手続補正書】
【提出日】平成21年2月9日(2009.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に下からシード層、反強磁性層、前記反強磁性層に接して形成され磁化方向が固定される固定磁性層、非磁性中間層、外部磁界を受けて磁化方向が変動するフリー磁性層、及び保護層の順に積層された磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子と接続された集積回路と、を有し、
前記シード層がＮｉＦｅＣｒで形成され、前記反強磁性層がＩｒＭｎで形成され、前記固定磁性層が下からＣｏＦｅ、Ｒｕ、ＣｏＦｅの順に積層され、前記非磁性中間層がＣｕで形成され、前記フリー磁性層が下からＣｏＦｅ、ＮｉＦｅの順に積層されており、
前記反強磁性層及び前記非磁性中間層の膜厚が、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図６のグラフ上で、
Ａ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．３Å）と、Ｂ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２２．７Å）とを結んだ直線の境界線ａ（境界線ａ上を含む）と、
前記Ｂ点と、Ｃ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２３．５Å）とを結んだ直線の境界線ｂ（境界線ｂ上を含む）と、
Ｄ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２４．６Å）とＥ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．５Å）とを結んだ直線の境界線ｃ（境界線ｃ上を含む）と、
前記Ｅ点とＦ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２８．２Å）とを結んだ直線の境界線ｄ（境界線ｄ上を含む）と、
前記Ａ点と前記Ｄ点とを結んだ直線の境界線ｅ（境界線ｅ上を含む）と、
前記Ｃ点と前記Ｆ点とを結んだ直線の境界線ｆ（境界線ｆ上を含む）と、
で囲まれた範囲内で形成されており、
横軸を外部磁界Ｈ、縦軸を前記磁気抵抗効果素子の抵抗値ＲとしたＲ−Ｈグラフにて、前記磁気抵抗効果素子のＲＨ曲線は、第１の曲線ＣＶ１と第２の曲線ＣＶ２とで囲まれたループ部ＬＰを有し、前記ループ部ＬＰの全体が、外部磁界Ｈ＝０（Ｏｅ）のラインから外れた位置に出現しており、
前記磁気抵抗効果素子の層間結合磁界Ｈｉｎは１０（Ｏｅ）以上であり、
外部磁界発生手段との距離が近づき前記磁気抵抗効果素子に作用する外部磁界強度が所定以上に大きくなったときに前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗が変化し、この電気抵抗変化に基づいて、前記集積回路では磁界検出信号を生成して出力することを特徴とするオン−オフ信号磁気センサ。
【請求項２】
前記反強磁性層及び前記非磁性中間層の膜厚は、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図７のグラフ上で、
Ｇ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２１．５Å）と、Ｈ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２３．０Å）とを結んだ直線の境界線ｇ（境界線ｇ上を含む）と、
前記Ｈ点と、Ｉ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２４．３Å）とを結んだ直線の境界線ｈ（境界線ｈ上を含む）と、
Ｊ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２３．７Å）とＫ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．０Å）とを結んだ直線の境界線ｉ（境界線ｉ上を含む）と、
前記Ｋ点とＬ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２７．６Å）とを結んだ直線の境界線ｊ（境界線ｊ上を含む）と、
前記Ｇ点と前記Ｊ点とを結んだ直線の境界線ｋ（境界線ｋ上を含む）と、
前記Ｉ点と前記Ｌ点とを結んだ直線の境界線ｌ（境界線ｌ上を含む）と、
で囲まれた範囲内である請求項１記載のオン−オフ信号磁気センサ。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記磁気抵抗効果素子は２個用意され、外部磁界に対して電気抵抗値が変化しない固定抵抗素子と共にブリッジ回路を構成している請求項１又は２に記載のオン−オフ信号磁気センサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
課題を解決するための手段
［００１９］
本発明は、基板上に下からシード層、反強磁性層、前記反強磁性層に接して形成され磁化方向が固定される固定磁性層、非磁性中間層、外部磁界を受けて磁化方向が変動するフリー磁性層、及び保護層の順に積層された磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子と接続された集積回路と、を有し、
前記シード層がＮｉＦｅＣｒで形成され、前記反強磁性層がＩｒＭｎで形成され、前記固定磁性層が下からＣｏＦｅ、Ｒｕ、ＣｏＦｅの順に積層され、前記非磁性中間層がＣｕで形成され、前記フリー磁性層が下からＣｏＦｅ、ＮｉＦｅの順に積層されており、
前記反強磁性層及び前記非磁性中間層の膜厚が、
横軸をＩｒＭｎの膜厚、縦軸をＣｕの膜厚とした図６のグラフ上で、
Ａ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）≡（９０Å，２１．３Å）と、Ｂ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２２．７Å）とを結んだ直線の境界線ａ（境界線ａ上を含む）と、
前記Ｂ点と、Ｃ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２３．５Å）とを結んだ直線の境界線ｂ（境界線ｂ上を含む）と、
Ｄ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（９０Å，２４．６Å）とＥ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１３０Å，２６．５Å）とを結んだ直線の境界線ｃ（境界線ｃ上を含む）と、
前記Ｅ点とＦ点（ＩｒＭｎ膜厚，Ｃｕ膜厚）＝（１５０Å，２８．２Å）とを結んだ直線の境界線ｄ（境界線ｄ上を含む）と、
前記Ａ点と前記Ｄ点とを結んだ直線の境界線ｅ（境界線ｅ上を含む）と、
前記Ｃ点と前記Ｆ点とを結んだ直線の境界線ｆ（境界線ｆ上を含む）と、
で囲まれた範囲内で形成されており、
横軸を外部磁界Ｈ、縦軸を前記磁気抵抗効果素子の抵抗値ＲとしたＲ−Ｈグラフにて、前記磁気抵抗効果素子のＲＨ曲線は、第１の曲線ＣＶ１と第２の曲線ＣＶ２とで囲まれたループ部ＬＰを有し、前記ループ部ＬＰの全体が、外部磁界Ｈ＝０（Ｏｅ）のラインから外れた位置に出現しており、
前記磁気抵抗効果素子の層間結合磁界Ｈｉｎは１０（Ｏｅ）以上であり、
外部磁界発生手段との距離が近づき前記磁気抵抗効果素子に作用する外部磁界強度が所定以上に大きくなったときに前記磁気抵抗効果素子の電気抵抗が変化し、この電気抵抗変化に基づいて、前記集積回路では磁界検出信号を生成して出力することを特徴とするものである。
［００２０］
本発明では、上記境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲内で、反強磁性層（ＩｒＭｎ）の膜厚、及び非磁性中間層（Ｃｕ）の膜厚を調整することで、層間結合磁界Ｈｉｎを１０（Ｏｅ）以上に出来るとともに、層間結合磁界Ｈｉｎのばらつきを２（Ｏｅ）以下にできる。そして、上記境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲内ではＩｒＭｎ膜厚がいずれのときでも、そのとき前記ばらつきを２（Ｏｅ）以下に出来るＣｕ膜厚範囲を、従来に比べて広く設定できる。
［００２１］
本発明ではＣｕ膜厚のみならず、ＩｒＭｎ膜厚も合わせて調整する点に特徴的部分がある。すなわち従来では層間結合磁界Ｈｉｎの調整はＣｕ膜厚の調整で行っていたが、ＩｒＭｎ厚も層間結合磁界Ｈｉｎに関係することを見出し、実験により、上記範囲を導き
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
抗変化に基づいて、磁界検出信号を生成して出力する集積回路とを有することを特徴とするものである。
［００２４］
これにより、外乱磁界に対して強く、動作安定性に優れ、且つ、磁界検出信号の出力タイミングのばらつきが小さい磁気センサを得ることが出来る。
［００２５］
また本発明では、前記磁気抵抗効果素子は２個用意され、外部磁界に対して電気抵抗値が変化しない固定抵抗素子と共にブリッジ回路を構成していることが好ましい。このようなブリッジ回路を構成すると差動出力により出力値を倍にでき、高精度な磁界検出を行うことが出来る。また本発明では、磁気抵抗効果素子が２個設けられており、これら磁気抵抗効果素子の層間結合磁界Ｈｉｎを、共に、１０（Ｏｅ）以上で、且つ、ばらつきが小さく形成でき、よって、動作安定性に優れた磁界検出を行うことが出来る。
［００２６］
［００２７］
［００２８］
［００２９］
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
発明の効果
［００３０］
本発明では、境界線ａ〜ｆによって囲まれた範囲内で、反強磁性層（ＩｒＭｎ）の膜厚
【国際調査報告】
2008059913.tif 000014
2008059913.tif 000015
2008059913.tif 000016
2008059913.tif 000017