【手続補正書】
【提出日】平成23年10月26日(2011.10.26)
【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】
面内の二軸で定義される磁界角度を決定するための角度磁気センサであって、
基体上に設けられた第１および第２のＡＭＲ検出素子と、１以上のＭＲ検出素子とを備え、
前記第１のＡＭＲ検出素子の出力電圧は、リファレンス軸に対する前記磁界角度に基づく第１の三角関数に従って変化し、
前記第２のＡＭＲ検出素子の出力電圧は、リファレンス軸に対する前記磁界角度に基づく第２の三角関数に従って変化し、
前記ＭＲ検出素子は、前記リファレンス軸に対して所定の方向に固定されたリファレンス磁化を有することで、その出力電圧が前記リファレンス軸に対する前記磁界角度の象限を表示するように構成されている
角度磁気センサ。
【請求項２】
前記第１および第２のＡＭＲ検出素子は、それぞれ、前記基体上に設けられて一のホイートストンブリッジを構成するように接続された４つのＡＭＲ材料構造からなり、
前記第１および第２のＡＭＲ検出素子のうちの一方の前記ホイートストンブリッジは、前記第１の三角関数と前記第２の三角関数との位相が異なるように他方の前記ホイートストンブリッジに対して所定の角度をなすように配置されている
請求項１記載の角度磁気センサ。
【請求項３】
前記ＭＲ検出素子は、前記基体上に設けられた巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）構造を有する
請求項１記載の角度磁気センサ。
【請求項４】
前記ＭＲ検出素子は、前記基体上に設けられた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）構造を有する
請求項１記載の角度磁気センサ。
【請求項５】
前記第１および第２のＡＭＲ検出素子、ならびに前記ＭＲ検出素子とそれぞれ接続された磁界角度算出部を備え、
前記磁界角度を決定するために、前記第１および第２のＡＭＲ検出素子、ならびに前記ＭＲ検出素子の各出力電圧信号が入力されるように構成されている
請求項１記載の角度磁気センサ。
【請求項６】
前記第１の三角関数は正弦関数であり、前記第２の三角関数は余弦関数である
請求項５記載の角度磁気センサ。
【請求項７】
前記磁界角度は、前記第２のＡＭＲ検出素子の出力電圧に対する前記第１のＡＭＲ検出素子の出力電圧の比の関数である
請求項５記載の角度磁気センサ。
【請求項８】
前記関数は、前記比の逆正接関数で表わされる
請求項７記載の角度磁気センサ。
【請求項９】
前記磁界角度算出部は、前記比の逆正接関数の大きさと前記第１および第２のＡＭＲ検出素子のうちの少なくとも一方の符号（sign）として磁界角度を決定する
請求項８記載の角度磁気センサ。
【請求項１０】
角度磁気センサの製造方法であって、
基体を用意する工程と、
前記基体上に第１および第２のＡＭＲ検出素子を形成する工程と、
前記基体上に１以上のＭＲ検出素子を形成する工程と
を備え、
前記第１のＡＭＲ検出素子の出力電圧がリファレンス軸に対する磁界角度に基づく第１の三角関数に従って変化し、前記第２のＡＭＲ検出素子の出力電圧が前記リファレンス軸に対する前記磁界角度に基づく第２の三角関数に従って変化するように、前記第１および第２のＡＭＲ検出素子を配置し、
前記ＭＲ検出素子を、前記リファレンス軸に対して所定の方向に固定されたリファレンス磁化を有することで、その出力電圧が前記リファレンス軸に対する前記磁界角度の象限を表示するように構成する
角度磁気センサの製造方法。
【請求項１１】
前記第１および第２のＡＭＲ検出素子を形成するステップは、
前記基体上に、それぞれ４つのＡＭＲ材料構造を形成するステップと、
前記４つのＡＭＲ材料構造を相互に接続することにより一のホイートストンブリッジをそれぞれ構成するステップと、
前記第１および第２のＡＭＲ検出素子のうちの一方の前記ホイートストンブリッジを、前記第１の三角関数と前記第２の三角関数との位相が異なるように他方の前記ホイートストンブリッジに対して所定の角度をなすように配置するステップと
とを含む請求項１０記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項１２】
前記基体上に４つのＡＭＲ材料構造を形成するステップは、
前記基体上に誘電体層を形成するステップと、
前記誘電体層の上にシード層を形成するステップと、
前記基体上に、強磁性膜誘電体層を形成するステップと
を含む請求項１１記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項１３】
前記ＭＲ検出素子を、前記基体上に設けられた巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）構造を有するように形成する
請求項１０記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項１４】
前記ＭＲ検出素子を形成する工程は、
前記基体上に誘電体層を形成するステップと、
前記誘電体層の上にシード層を形成するステップと、
前記シード層の上に反強磁性層を形成するステップと、
前記反強磁性層の上にシンセティックピンド層を形成するステップと、
前記シンセティックピンド層の上に導電体層を形成するステップと、
前記導電体層の上にフリー層を形成するステップと
を含む請求項１３記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項１５】
前記シンセティックピンド層を形成するステップは、
前記反強磁性層の上に第１の反平行構造を形成するステップと、
前記第１の反平行構造の上に非磁性スペーサ層を形成するステップと、
前記非磁性スペーサ層の上に第２の反平行構造を形成するステップと
を含む請求項１４記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項１６】
前記ＭＲ検出素子を形成する工程は、
フォトマスクを利用し、大きなアスペクト比を有すると共に互いに長軸方向の異なる大きな矩形状の複数のＧＭＲストライプを形成するステップと、
エッチングにより、前記複数のＧＭＲストライプの各々の輪郭を明確化するステップと
を含む請求項１５記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項１７】
前記ＭＲ検出素子を形成する工程は、
前記ＭＲ検出素子に対し局部磁界を印加するステップと、
前記ＭＲ検出素子の熱アニールを行うことにより、ＧＭＲストライプごとに異なる所定の方向へ固定されたリファレンス層の交換磁化を得るステップと
を含む請求項１６記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項１８】
前記局部磁界として、隣接した軟磁性層に起因する、形状異方性磁界、応力によって誘導される磁気歪みの異方性磁界、ハードバイアス磁界もしくは磁束集中磁界を用いる
請求項１７記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項１９】
前記ＭＲ検出素子を、前記基体上に設けられた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）構造を有するように形成する
請求項１０記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項２０】
前記ＭＲ検出素子を形成する工程は、
前記基体上に誘電体層を形成するステップと、
前記誘電体層の上にシード層を形成するステップと、
前記シード層の上に、反強磁性層を形成するステップと、
前記反強磁性層の上に、シンセティックピンド層を形成するステップと、
前記シンセティックピンド層の上に、導電体層を形成するステップと、
前記導電体層の上に、フリー層を形成するステップと
を含む請求項１９記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項２１】
前記シンセティックピンド層を形成するステップは、
前記反強磁性層の上に第１の反平行構造を形成するステップと、
前記第１の反平行構造の上に非磁性スペーサ層を形成するステップと、
前記非磁性スペーサ層の上に第２の反平行構造を形成するステップと
を含む請求項２０記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項２２】
前記ＭＲ検出素子を形成する工程は、
フォトマスクを利用し、大きなアスペクト比を有すると共に互いに長軸方向の異なる大きな矩形状の複数のＭＴＪストライプを形成するステップと、
エッチングにより、前記複数のＭＴＪストライプの各々の輪郭を明確化するステップと
を含む請求項２１記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項２３】
前記ＭＲ検出素子を形成する工程は、
前記ＭＲ検出素子に対し局部磁界を印加するステップと、
前記ＭＲ検出素子の熱アニールを行うことにより、ＧＭＲストライプごとに異なる所定の方向へ固定されたリファレンス層の交換磁化を得るステップと
を含む請求項２２記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項２４】
前記局部磁界として、隣接した軟磁性層に起因する、形状異方性磁界、応力によって誘導される磁気歪みの異方性磁界、ハードバイアス磁界もしくは磁束集中磁界を用いる
請求項２３記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項２５】
さらに
前記基体上に複数の半導体デバイスを形成し、相互に接続するステップと、
前記第１および第２のＡＭＲ検出素子ならびに一のＭＲ素子に対してバイアス電圧を供給するステップと、
前記第１および第２のＡＭＲ検出素子から第１および第２の出力電圧を、前記一のＭＲ素子から第３の出力電圧をそれぞれ受け取り、前記角度磁気センサに及ぶ磁界角度を決定するステップと
により磁界角度算出回路を形成する工程を含む
請求項１０記載の角度磁気センサの製造方法。
【請求項２６】
面内の二軸で定義される磁界角度を決定するための一体化された角度磁気センサ装置であって、
基体と、
前記基体上に設けられた第１および第２のＡＭＲ検出素子と、
前記基体上に設けられた１以上のＭＲ検出素子と、
前記第１および第２のＡＭＲ検出素子、ならびに前記ＭＲ検出素子とそれぞれ接続された磁界角度算出部と
を備え、
前記第１のＡＭＲ検出素子の出力電圧は、リファレンス軸に対する前記磁界角度に基づく第１の三角関数に従って変化し、
前記第２のＡＭＲ検出素子の出力電圧は、リファレンス軸に対する前記磁界角度に基づく第２の三角関数に従って変化し、
前記ＭＲ検出素子は、前記リファレンス軸に対して所定の方向に固定されたリファレンス磁化を有することで、その出力電圧が前記リファレンス軸に対する前記磁界角度の象限を表示するように構成され、
前記磁界角度算出部は、前記磁界角度を決定するために、前記第１および第２のＡＭＲ検出素子、ならびに前記ＭＲ検出素子の各出力電圧信号が入力されるように構成されている
角度磁気センサ装置。
【請求項２７】
前記第１および第２のＡＭＲ検出素子は、それぞれ、前記基体上に設けられて一のホイートストンブリッジを構成するように接続された４つのＡＭＲ材料構造からなり、
前記第１および第２のＡＭＲ検出素子のうちの一方の前記ホイートストンブリッジは、前記第１の三角関数と前記第２の三角関数との位相が異なるように他方の前記ホイートストンブリッジに対して所定の角度をなすように配置されている
角度磁気センサ装置。
【請求項２８】
前記ＡＭＲ材料構造は、
前記基体上に設けられた誘電体層と、
前記誘電体層の上に設けられたシード層および強磁性膜誘電体層と
を含む請求項２７記載の角度磁気センサ装置。
【請求項２９】
前記ＭＲ検出素子は、前記基体上に設けられた巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）構造を有する
請求項２６記載の角度磁気センサ装置。
【請求項３０】
前記ＭＲ検出素子は、
前記基体上に、誘電体層と、反強磁性層と、シンセティックピンド層と、導電体層と、フリー層とを順に含むものである
請求項２９記載の角度磁気センサ装置。
【請求項３１】
前記シンセティックピンド層は、
前記反強磁性層の上に、第１の反平行構造と、非磁性スペーサ層と、第２の反平行構造とを順に含むものである
請求項３０記載の角度磁気センサ装置。
【請求項３２】
前記ＭＲ検出素子は、
大きなアスペクト比を有すると共に互いに長軸方向の異なる大きな矩形状の複数のＧＭＲストライプを、フォトマスクを用いたパターニング処理により形成したのち、エッチングにより、複数のＧＭＲストライプの輪郭を明確化することにより得られたものである
請求項３０記載の角度磁気センサ装置。
【請求項３３】
前記ＭＲ検出素子は、局部磁界を印加して熱アニールを行うことにより、前記ＧＭＲストライプごとに異なる所定の方向へリファレンス層の交換磁化が固定されたものである
請求項３２記載の角度磁気センサ装置。
【請求項３４】
前記局部磁界は、隣接した軟磁性層に起因する、形状異方性磁界、応力によって誘導される磁気歪みの異方性磁界、ハードバイアス磁界もしくは磁束集中磁界である
請求項３３記載の角度磁気センサ装置。
【請求項３５】
前記ＭＲ検出素子は、前記基体上に設けられた磁気トンネル接合（ＭＴＪ）構造を有する
請求項２６記載の角度磁気センサ装置。
【請求項３６】
前記ＭＲ検出素子は、
前記基体、誘電体層と、反強磁性層と、シンセティックピンド層と、トンネリング層と、フリー層とを順に含むものである
請求項３５記載の角度磁気センサ装置。
【請求項３７】
前記シンセティックピンド層は、
前記反強磁性層の上に、第１の反平行構造と、非磁性スペーサ層と、第２の反平行構造とを順に含むものである
請求項３６記載の角度磁気センサ装置。
【請求項３８】
前記ＭＲ検出素子は、
大きなアスペクト比を有すると共に互いに長軸方向の異なる大きな矩形状の複数のＭＴＪストライプを、フォトマスクを用いたパターニング処理により形成したのち、エッチングにより、複数のＭＴＪストライプの輪郭を明確化することにより得られたものである
請求項３５記載の角度磁気センサ装置。
【請求項３９】
前記ＭＲ検出素子は、
局部磁界を印加して熱アニールを行うことにより、前記ＧＭＲストライプごとに異なる所定の方向へリファレンス層の交換磁化が固定されたものである
請求項３８記載の角度磁気センサ装置。
【請求項４０】
前記局部磁界は、隣接した軟磁性層に起因する、形状異方性磁界、応力によって誘導される磁気歪みの異方性磁界、ハードバイアス磁界もしくは磁束集中磁界である
請求項３９記載の角度磁気センサ装置。
【請求項４１】
前記磁界角度算出部は、前記第１および第２のＡＭＲ検出素子ならびに前記ＭＲ検出素子の各々に対しバイアス電圧を供給し、
前記第１および第２のＡＭＲ検出素子から第１および第２の出力電圧を、前記一のＭＲ
素子から第３の出力電圧をそれぞれ受け取り、前記角度磁気センサに及ぶ磁界角度を決定するものである
請求項２６記載の角度磁気センサ装置。