(57)【要約】【課題】  特に、小型化で、さらにＡ相及びＢ相の磁気抵抗効果素子を所定位置に高精度に且つ簡単に形成可能な磁気センサ等を提供することを目的とする。【解決手段】  磁気センサ１は、Ｎ極とＳ極とが相対移動方向に交互に着磁された磁石２に対して間隔を空けて配置される。磁気センサ１は、基板６上に集積回路７が形成され、集積回路７上に絶縁層８を介して、Ａ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５が、位相差のある検出信号を得ることができるように前記Ｎ極と前記Ｓ極との中心間距離λに対して相対移動方向に向けて所定の間隔を空けて形成されている。そして前記Ａ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５は共に同一面上に形成されている。またＡ相磁気抵抗効果素子４及びＢ層磁気抵抗効果素子５はラッチ型の磁気抵抗効果素子であり、夫々１個ずつ設けられる。【選択図】図２
2009110358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ極とＳ極とが相対移動方向に交互に着磁された磁界発生部材に対して間隔を空けて配置され、外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を備える磁気センサにおいて、
基板上に集積回路が形成され、前記集積回路上に絶縁層を介して、Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子が、位相差のある検出信号を得ることができるように前記Ｎ極と前記Ｓ極との中心間距離λに対して相対移動方向に向けて所定の間隔を空けて形成されており、前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子は共に同一面上に形成されていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子は、同一プロセスで同時に形成されたものである請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記Ａ相の磁気抵抗効果素子と前記Ｂ相の磁気抵抗効果素子の中心間距離は、ｎλ／２（ｎは奇数）である請求項１又は２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記磁気抵抗効果素子はラッチ型の磁気抵抗効果素子である請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記Ａ相の磁気抵抗効果素子及び前記Ｂ相の磁気抵抗効果素子は、夫々１個づつ設けられる請求項４記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記Ａ相磁気抵抗効果素子及び前記Ｂ相磁気抵抗効果素子の夫々に接続される固定抵抗素子が、前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子とともに前記同一面上に形成され、前記固定抵抗素子は前記Ａ相磁気抵抗効果素子と前記Ｂ相磁気抵抗効果素子間のスペース内に配置される請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気センサと、前記磁界発生部材とを備え、前記磁気センサ及び前記磁界発生部材の少なくとも一方が移動可能に支持されていることを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項８】
Ｎ極とＳ極とが相対移動方向に交互に着磁された磁界発生部材に対して間隔を空けて配置され、外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を備える磁気センサの製造方法において、
基板上に形成された集積回路上に絶縁層を形成する工程、
前記絶縁層上の全面に前記磁気抵抗効果素子と同じ層構成の積層膜を成膜する工程、
前記積層膜の不要部分をエッチングで除去してＡ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子を形成し、このとき、Ｎ極と前記Ｓ極との中心間距離λを基準にして前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子のパターンが共に形成された共通のマスクを用いて、前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子を、位相差のある検出信号を得ることができるように相対移動方向に向けて所定の間隔を空けて同時に形成する工程、
を有することを特徴とする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、特に、小型化で、さらにＡ相及びＢ相の磁気抵抗効果素子を所定位置に高精度に且つ簡単に形成可能な磁気センサ、及び磁気エンコーダ、ならびに磁気センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には磁気センサに関する発明が開示されている。下記特許文献１では同一基板上に集積回路素子と磁気抵抗効素子とを形成することが記載されている。【０００３】
しかしながら下記特許文献１には、磁気エンコーダに関する記載がない。そして特許文献の図面を参照しても磁気抵抗素子がどのように形成されているか具体的記載がない。【０００４】
また特許文献１では、集積回路素子と磁気抵抗素子とを平面上の異なる箇所に形成するため、効果的に小型化を実現できない。
【特許文献１】特開昭６１−２１６３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、小型化で、さらにＡ相及びＢ相の磁気抵抗効果素子を所定位置に高精度に且つ簡単に形成可能な磁気センサ、及び磁気エンコーダ、ならびに磁気センサ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】
【０００６】
本発明は、Ｎ極とＳ極とが相対移動方向に交互に着磁された磁界発生部材に対して間隔を空けて配置され、外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を備える磁気センサにおいて、
基板上に集積回路が形成され、前記集積回路上に絶縁層を介して、Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子が、位相差のある検出信号を得ることができるように前記Ｎ極と前記Ｓ極との中心間距離λに対して相対移動方向に向けて所定の間隔を空けて形成されており、前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子は共に同一面上に形成されていることを特徴とするものである。【０００７】
これにより磁気センサの小型化を実現できる。また、またＡ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子を同一面上に形成することで、Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子を高精度に位置決めして形成できる。【０００８】
本発明では、前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子は、同一プロセスで同時に形成されたものであることが、より効果的に、Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子を所定位置に高精度に且つ簡単に形成できて好適である。【０００９】
本発明では、前記Ａ相の磁気抵抗効果素子と前記Ｂ相の磁気抵抗効果素子の中心間距離は、ｎλ／２（ｎは奇数）であることが好ましい。【００１０】
また本発明では、前記磁気抵抗効果素子はラッチ型の磁気抵抗効果素子であることが好ましい。これにより、Ａ相及びＢ相の磁気抵抗効果素子を夫々１個ずつ設けただけでも位相差のある検出信号を安定して得ることが出来る。【００１１】
また本発明では、前記Ａ相磁気抵抗効果素子及び前記Ｂ相磁気抵抗効果素子の夫々に接続される固定抵抗素子が、前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子とともに前記同一面上に形成され、前記固定抵抗素子は前記Ａ相磁気抵抗効果素子と前記Ｂ相磁気抵抗効果素子間のスペース内に配置されることが好ましい。これにより、より効果的に磁気センサの小型化を実現できる。【００１２】
また本発明における磁気エンコーダは、上記のいずれかに記載の磁気センサと、前記磁界発生部材とを備え、前記磁気センサ及び前記磁界発生部材の少なくとも一方が移動可能に支持されていることを特徴とするものである。【００１３】
また本発明は、Ｎ極とＳ極とが相対移動方向に交互に着磁された磁界発生部材に対して間隔を空けて配置され、外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を備える磁気センサの製造方法において、
基板上に形成された集積回路上に絶縁層を形成する工程、
前記絶縁層上の全面に前記磁気抵抗効果素子と同じ層構成の積層膜を成膜する工程、
前記積層膜の不要部分をエッチングで除去してＡ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子を形成し、このとき、Ｎ極と前記Ｓ極との中心間距離λを基準にして前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子のパターンが共に形成された共通のマスクを用いて、前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子を、位相差のある検出信号を得ることができるように相対移動方向に向けて所定の間隔を空けて同時に形成する工程、
を有することを特徴とするものである。【００１４】
上記により磁気センサを小型化でき、しかもＡ相及びＢ相の磁気抵抗効果素子を高精度に且つ簡単に位置決めして形成できる。またマスクを変更することで、中心間距離λが異なる磁界発生部材に夫々対応した磁気センサを簡単且つ適切に製造できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、磁気センサの小型化を実現できる。また、またＡ相及びＢ相の磁気抵抗効果素子を高精度に位置決めして形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本実施形態における磁気エンコーダを構成する磁気センサの平面図、図２は、図１に示す磁気センサと、磁気センサに対向する磁石の断面図、図３は、図２の状態からλ／２だけ相対移動した磁気センサと、磁気センサに対向する磁石との断面図、図４は図３の状態からλ／２だけ相対移動した磁気センサと、磁気センサに対向する磁石との断面図、図５は、本実施形態の磁気抵抗効果素子のＲ−Ｈ曲線（ヒステリシス特性）を示すグラフ、図６は、本実施形態における外部磁界と電圧（差動電位）との関係を示すグラフ、図７は、相対移動距離と、Ａ相及びＢ相の検出回路から得られる検出信号との関係を示すグラフ、図８及び図９は、本実施形態における磁気センサの回路構成図、図１０は、本実施形態の磁気抵抗効果素子を膜厚方向に切断したときの断面図、図１１は、他の実施形態の磁気エンコーダの部分平面図、である。【００１７】
各図におけるＸ１−Ｘ２方向、Ｙ１−Ｙ２方向、Ｚ１−Ｚ２方向の夫々一つの方向は、他の２つの方向に対して直交する関係となっている。Ｘ１−Ｘ２方向は相対移動方向であり、Ｚ１−Ｚ２方向は、磁気センサ１と磁石２との対向方向（高さ方向）である。【００１８】
磁気エンコーダは、磁気センサ１と磁石２を備えて構成される。
磁石２は、例えば図２に示すように、磁気センサ１との対向面２ａが着磁面であり、相対移動方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に向けてＮ極とＳ極とが交互に着磁されている。隣り合うＮ極とＳ極の中心間距離はλである。この実施形態で示す磁石２はＸ１−Ｘ２方向の細長く延びる棒状の磁石である。【００１９】
そして磁石２あるいは磁気センサ１の少なくとも一方がＸ１方向あるいはＸ２方向へ直線移動可能に支持されている。【００２０】
図１に示す磁気センサ１は、共通の基板６上に集積回路７及び磁気抵抗効果素子４，５を備えて構成される。図１に示すように、磁気センサ１は１チップで構成されており、このチップが実際にはパッケージ化されている。【００２１】
図２には、図１に示す磁気センサ１の断面図が図示されている。図２に示すように磁気センサ１には、基板６上に集積回路７が形成されている。集積回路７には、差動増幅器や比較回路等の能動素子や配線層、各種抵抗素子等が配置されている。【００２２】
図２に示すように集積回路７上には絶縁層８が形成されている。絶縁層８は、有機絶縁層、無機絶縁層のどちらであってもよい。また絶縁層８は単層構造であってもよいし、有機絶縁層と無機絶縁層との積層構造等であってもよい。【００２３】
図２に示すように絶縁層８の表面８ａは平坦化面であり、図１，図２に示すように同一面上にＡ相磁気抵抗効果素子４とＢ相磁気抵抗効果素子５が形成されている。【００２４】
図１に示すように、Ａ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５は共にミアンダ形状の同一パターンで形成される。これにより素子長さを長くでき抵抗値を稼ぐことが出来る。なおＡ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５の形状はミアンダ形状以外でもよい。【００２５】
Ａ相磁気抵抗効果素子４とＢ相磁気抵抗効果素子５は相対移動方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に沿って配置されている。【００２６】
また、Ａ相磁気抵抗効果素子４とＢ相磁気抵抗効果素子５の中心間距離Ｌ１は、ｎλ／２（ただしｎは奇数）である。よって、中心間距離Ｌ１は、λ／２、３λ／２・・である。ただし中心間距離Ｌ１が大きくなるとそれだけ磁気センサ１も大きくなるため、中心間距離Ｌ１は、λ／２、３λ／２、５λ／２であることが好適である。【００２７】
図１に示すようにＡ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５は夫々１個ずつ設けられ、各磁気抵抗効果素子４，５に直列接続される固定抵抗素子２４，２７も磁気抵抗効果素子４，５と共に絶縁層８の表面８ａに形成されている。この実施形態では、固定抵抗素子２４，２７は、Ａ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５の間のスペース内に設けられており、Ａ相磁気抵抗効果素子４、Ｂ相磁気抵抗効果素子５及び固定抵抗素子２４，２７が相対移動方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に沿って配列している。【００２８】
また図１に示すようにチップ表面には入力パッド１５、接地パッド１６、出力パッド１７が設けられている。これら各種パッドは後述する集積回路の入力端子３９、外部出力端子４０，４１、アース端子４２と図２に示す接続層４４を介して電気的に接続される。なお図１では入力パッド１５及び接地パッド１６が２個ずつ設けられているが夫々１個ずつでもよい。【００２９】
磁気抵抗効果素子４，５の層構成について説明する。磁気抵抗効果素子４，５は、図１０に示す積層構造で形成される。図１０に示すように、磁気抵抗効果素子４，５は、下から反強磁性層６２、固定磁性層６３、非磁性中間層６４、フリー磁性層６５、及び保護層６６の順で積層されている。反強磁性層６２は、元素α（ただしαは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料、又は、元素αと元素α′（ただし元素α′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成される。例えば反強磁性層６２は、ＩｒＭｎやＰｔＭｎで形成される。固定磁性層６３及びフリー磁性層６５はＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金等の磁性材料で形成される。また非磁性中間層６４はＣｕ等で形成される。また保護層６６はＴａ等で形成される。固定磁性層６３やフリー磁性層６５は積層フェリ構造（磁性層／非磁性層／磁性層の積層構造であり、非磁性層を挟んだ２つの磁性層の磁化方向が反平行である構造）であってもよい。また固定磁性層６３やフリー磁性層６５は材質の異なる複数の磁性層の積層構造であってもよい。また反強磁性層６２の下側にＴａ等で形成された下地層や、ＮｉＦｅＣｒ等で形成されたシード層が設けられていてもよい。【００３０】
磁気抵抗効果素子４，５では、反強磁性層６２と固定磁性層６３とが接して形成されているため磁場中熱処理を施すことにより反強磁性層６２と固定磁性層６３との界面に交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じ、固定磁性層６３の磁化方向は一方向に固定される。図１０では、固定磁性層６３の磁化方向ＰＩＮを矢印方向で示している。図１０では、固定磁性層６３の磁化方向ＰＩＮは図示Ｘ２方向であるが固定磁性層６３の磁化方向ＰＩＮは相対移動方向であればよいのでＸ１方向であってもよい。【００３１】
一方、フリー磁性層６５の磁化方向は外部磁界により変動する。固定磁性層６３の磁化方向ＰＩＮとフリー磁性層６５の磁化方向とが平行状態であると電気抵抗値は最小値になり、固定磁性層６３の磁化方向ＰＩＮとフリー磁性層６５の磁化方向とが反平行状態であると電気抵抗値は最大値になる。【００３２】
図１０の磁気抵抗効果素子２３は、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を利用した磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）である。なお本実施形態では、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ効果）を利用した磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）であってもよい。【００３３】
固定抵抗素子２４，２７は、例えば単体の抵抗層であってもよいが、温度係数（ＴＣＲ）を考慮すると、磁気抵抗効果素子４，５と同じ材質であることが好ましい。例えば固定抵抗素子２４，２７は、磁気抵抗効果素子４，５と図１０に示すフリー磁性層６５と非磁性中間層６４との積層順が逆になった積層構成である。すなわち下から反強磁性層６２、固定磁性層６３、フリー磁性層６５、非磁性中間層６４、及び保護層６６の順に積層される。かかる積層構成では、フリー磁性層６５は、固定磁性層６３と接して形成されるので、もはや外部磁界に対して磁化変動せず固定磁性層６３と同様に磁化方向が一方向に固定される。これにより固定抵抗化できると共に磁気抵抗効果素子４，５と温度係数（ＴＣＲ）を揃えることが出来る。【００３４】
本実施形態における磁気抵抗効果素子４，５はラッチ型の磁気抵抗効果素子である。ラッチ型の磁気抵抗効果素子について説明する。【００３５】
以下では、Ｘ１方向を（＋）方向、Ｘ２方向を（−）方向とし、（＋）方向への外部磁界を（＋Ｈ）、（−）方向への外部磁界を（−Ｈ）とする。【００３６】
本実施形態の磁気抵抗効果素子４，５は図５に示すＲ−Ｈ曲線を有している。磁気抵抗効果素子４，５は、外部磁界Ｈがゼロから（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）の所定範囲内、及び、外部磁界Ｈがゼロから（＋）方向とは逆方向の（−）方向の外部磁界（−Ｈ）の所定範囲内では、電気抵抗値の変動が小さく（あるいは変動がなく）、（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）、及び（−）方向の外部磁界（−Ｈ）に対して、夫々、所定以上の磁界強度変化があったときに電気抵抗値が大きく変化するＲ−Ｈ曲線（ヒステリシス特性）を有している。【００３７】
上記したように、磁気抵抗効果素子４，５の固定磁性層６３とフリー磁性層６５の磁化方向が共にＸ２方向（（−）方向）を向き平行状態であると、磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒは最小抵抗値Ｒ１となる。【００３８】
このとき、無磁場状態（外部磁界Ｈがゼロの状態）からＸ１方向（（＋）方向）の外部磁界（＋Ｈ）が作用しても、磁気抵抗効果素子４，５の固定磁性層６３とフリー磁性層６５の磁化方向はほぼ平行状態を保ち、磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒはほぼ一定のままである（図５の経路（１））。【００３９】
（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）の磁界強度が徐々に強まり、（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）がＨ１以上になると、フリー磁性層６５の磁化方向がＸ２方向からＸ１方向へ向けて徐々に反転し始め、磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒは、図５のＲ−Ｈ曲線上の（２）の位置を境にして、徐々に上昇する（図５の経路（３））。【００４０】
（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）の磁界強度がさらに強くなり、やがてフリー磁性層６５の磁化方向が完全にＸ２方向に向くと、磁気抵抗効果素子４，５の固定磁性層６３とフリー磁性層６５の磁化方向は反平行状態となり、磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒは最大抵抗値Ｒ２に達する。【００４１】
そこから今度は、（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）の磁界強度を徐々に小さくしていっても、磁気抵抗効果素子４，５の固定磁性層６３とフリー磁性層６５の磁化方向はほぼ反平行状態を保ち、磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒはほぼ最大抵抗値Ｒ２のままである（図５の経路（４））。【００４２】
やがて外部磁界Ｈがゼロになり、（−）方向の外部磁界（−Ｈ）が作用しても、磁気抵抗効果素子４，５の固定磁性層６３とフリー磁性層６５の磁化方向はほぼ反平行状態を保ち、磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒはほぼ一定のままである（図５の経路（４））。【００４３】
（−）方向の外部磁界（−Ｈ）の磁界強度がさらに強まり、（−）方向の外部磁界（−Ｈ）がＨ２以上になると、フリー磁性層６５の磁化方向がＸ１方向からＸ２方向へ向けて徐々に反転し始め、磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒは、図５のＲ−Ｈ曲線上の（５）の位置を境にして、徐々に低下する（図５の経路（６））。【００４４】
（−）方向の外部磁界（−Ｈ）の磁界強度がさらに強くなり、やがてフリー磁性層６５の磁化方向が完全にＸ２方向に向くと、磁気抵抗効果素子４，５の固定磁性層６３とフリー磁性層６５の磁化方向は平行状態となり、磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒは最小抵抗値Ｒ１に達する。【００４５】
そこから今度は、（−）方向の外部磁界（−Ｈ）の磁界強度を徐々に小さくしていっても、磁気抵抗効果素子４，５の固定磁性層６３とフリー磁性層６５の磁化方向はほぼ平行状態を保ち、磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒはほぼ最小抵抗値Ｒ１のままである（図５の経路（１））。【００４６】
磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値の最小抵抗値Ｒ１と最大抵抗値Ｒ２の中間抵抗値でのＲ−Ｈ曲線の広がり幅の中心が、Ｒ−Ｈ曲線の「中点」である。そして「中点」から外部磁界Ｈがゼロまでの横軸の距離、すなわち「中点」位置での磁界の強さでフリー磁性層６５と固定磁性層６３間に作用する層間結合磁界Ｈｉｎの大きさが決定される。図５では、層間結合磁界Ｈｉｎは、ほぼゼロとなっている。【００４７】
また、縦軸に関して磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒの最大抵抗値Ｒ２と最小抵抗値Ｒ１の中間抵抗値Ｒ３でのＲ−Ｈ曲線の広がり幅は、２×保磁力Ｈｃで定義される。図５に示すように、中間抵抗値Ｒ３は、（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）がＨ３のとき、（−）方向の外部磁界（−Ｈ）がＨ４のときの夫々に存在する。【００４８】
以上のように、磁気抵抗効果素子４，５は、図５のＲ−Ｈ曲線上での経路（１）−経路（３）−経路（４）−経路（６）を辿るループ状のＲ−Ｈ曲線を有している。磁気抵抗効果素子４，５は（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）がＨ１以上になったときに電気抵抗値が大きく変化し、（−）方向の外部磁界（−Ｈ）がＨ２以上になったときに電気抵抗値が大きく変化し、（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）がＨ１以下であり、また（−）方向の外部磁界（−Ｈ）がＨ２以下では、磁気抵抗効果素子２３の電気抵抗値は最小抵抗値Ｒ１か最大抵抗値Ｒ２のどちらかにほぼ一定となっている。このように前記磁気抵抗効果素子４，５は、（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）から（−）方向の外部磁界（−Ｈ）に跨る大きなヒステリシスを有している。【００４９】
前記磁気抵抗効果素子４，５のヒステリシスを大きくするには、例えば、磁気抵抗効果素子４，５のフリー磁性層６５の保磁力Ｈｃを大きくする。フリー磁性層６５の保磁力Ｈｃは、７９０Ａ／ｍ（約１０Ｏｅ）以上であることが好適である。【００５０】
例えばフリー磁性層６５は、ＮｉＦｅよりもＣｏＦｅで形成されるほうが、保磁力Ｈｃを大きくでき好適である。また、フリー磁性層６５はＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ等の硬磁性材料で形成されてもよい。【００５１】
また、層間結合磁界Ｈｉｎはできる限りゼロに近づくように調整することが好適である。例えば前記層間結合磁界Ｈｉｎは、非磁性中間層６４の膜厚により調整できる。【００５２】
また抵抗値変化の変曲点となる磁界強度Ｈ１，Ｈ２は、夫々、１５９Ａ／ｍ（約２Ｏｅ）以上であることが好ましい。【００５３】
また磁界強度Ｈ３（図６に示すＨ５に相当）、Ｈ４（図６に示すＨ６に相当）は、夫々、３９８Ａ／ｍ（約５Ｏｅ）以上であることが好ましい。【００５４】
図５に示すＲ−Ｈ曲線を有する磁気抵抗効果素子４，５を設けることで、外部磁界Ｈの磁界強度とブリッジ回路から得られる電圧（差動電位）との関係は例えば図６のようになる。【００５５】
図６に示す電圧変化の経路（１）（３）（４）（６）は、図５に示すＲ−Ｈ曲線上の経路（１）（３）（４）（６）と連動している。磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒが最小抵抗値Ｒ１のとき、電圧は最大値Ｖ１であり、（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）がＨ１以下の範囲では、磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値は経路（１）上にてほぼ一定値（最小抵抗値Ｒ１）を保ち、このとき電圧は経路（１）上にてほぼ一定値（最大電圧値Ｖ１）を保つ。（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）がＨ１以上となり、磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値が経路（３）上にて上昇すると、電圧は経路（３）上にて低下し、やがて磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒは最大抵抗値Ｒ２となり、このとき電圧は最小電圧値Ｖ２となる。そこから今度は、（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）を徐々に弱めていき、さらに（−）方向の外部磁界（−Ｈ）をＨ２以下の範囲内で徐々に大きくしていっても、磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒは経路（４）上にてほぼ一定値（最大抵抗値Ｒ２）を保ち、またこのとき電圧は経路（４）上にてほぼ一定値（最小電圧値Ｖ２）を保つ。そして、（−）方向の外部磁界（−Ｈ）がＨ２以上となり、磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値Ｒが経路（６）上にて徐々に低下すると、電圧は経路（６）上にて徐々上昇し、やがて磁気抵抗効果素子４，５の電気抵抗値は最小抵抗値Ｒ１となり、このとき電圧は最大電圧値Ｖ１となる。【００５６】
図５に示すＲ−Ｈ曲線を備える磁気抵抗効果素子をラッチ型磁気抵抗効果素子と称する。【００５７】
本実施形態における磁気センサ１の回路構成について図８，図９を用いて説明する。
磁気センサ１は、センサ部２１と集積回路（ＩＣ）７とを有して構成される。【００５８】
センサ部２１は、Ａ相磁気抵抗効果素子４、Ｂ相磁気抵抗効果素子５、各磁気抵抗効果素子４，５に直列接続される固定抵抗素子２４，２７を備える。固定抵抗素子２４，２７は、図１に示すように磁気抵抗効果素子４，５と共に同一面上に形成される。【００５９】
図８，図９に示すようにＡ相磁気抵抗効果素子４と固定抵抗素子２４は、第１出力取り出し部（接続部）２５を介して直列接続されて第１直列回路２６を構成している。またＢ相磁気抵抗効果素子５と固定抵抗素子２７は、第３出力取り出し部（接続部）２９を介して直列接続されて第３直列回路３０を構成している。【００６０】
また、集積回路７内には、固定抵抗素子３１と固定抵抗素子３２が第２出力取り出し部３３を介して直列接続されて第２直列回路３４を構成している。【００６１】
第２直列回路３４は、共通回路として第１直列回路２６及び第３直列回路３０と夫々ブリッジ回路を構成している。以下では第１直列回路２６と第２直列回路３４とが並列接続されてなるブリッジ回路をＡ相ブリッジ回路ＢＣ１と、第３直列回路３０と第２直列回路３４とが並列接続されてなるブリッジ回路をＢ相ブリッジ回路ＢＣ２と称する。【００６２】
図８，図９に示すように集積回路７には入力端子（電源）３９、アース端子４２及び２つの外部出力端子４０，４１が設けられている。【００６３】
入力端子３９に接続された信号ライン５０及びアース端子４２に接続された信号ライン５１は、第１直列回路２６，第３直列回路３０及び第２直列回路３４の両側端部に設けられた電極の夫々に接続されている。【００６４】
入力端子３９、アース端子４２は１個ずつであるが、ブリッジ回路が２つあるため２個設けて、各ブリッジ回路に接続してもよい。【００６５】
図１に示すように集積回路７内には、１つの差動増幅器３５が設けられ、差動増幅器３５の＋入力部、−入力部のどちらかに、第２直列回路３４の第２出力取り出し部３３が接続されている。【００６６】
第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５及び第３直列回路３０の第３出力取り出し部２９は夫々第１スイッチ回路（第１接続切換部）３６の入力部に接続され、第１スイッチ回路３６の出力部は差動増幅器３５の−入力部、＋入力部のどちらか（第２出力取り出し部３３が接続されていない側の入力部）に接続されている。【００６７】
図８、図９に示すように、差動増幅器３５の出力部はシュミットトリガー型の比較回路３８に接続され、さらに比較回路３８の出力部は第２のスイッチ回路（第２接続切換部）４３の入力部に接続され、さらに第２スイッチ回路４３の出力部側はラッチ回路４６，４７及びＦＥＴ回路５４、５５を経て第１外部出力端子４０及び第２外部出力端子４１に夫々接続される。【００６８】
さらに図８に示すように、集積回路７内には第３スイッチ回路４８が設けられている。第３スイッチ回路４８の出力部は、アース端子４２に接続された信号ライン５１に接続され、第３スイッチ回路４８の入力部には、第１直列回路２６及び第３直列回路３０の一端部が接続されている。【００６９】
さらに図８，図９に示すように、集積回路７内には、インターバルスイッチ回路５２及びクロック回路５３が設けられている。インターバルスイッチ回路５２のスイッチがオフされると集積回路７内への通電が停止するようになっている。インターバルスイッチ回路５２のスイッチのオン・オフは、クロック回路５３からのクロック信号に連動しており、インターバルスイッチ回路５２は通電状態を間欠的に行う節電機能を有している。【００７０】
クロック回路５３からのクロック信号は、第１スイッチ回路３６、第２スイッチ回路４３、及び第３スイッチ回路４８にも出力される。第１スイッチ回路３６、第２スイッチ回路４３、及び第３スイッチ回路４８ではクロック信号を受けると、そのクロック信号を分割し、非常に短い周期でスイッチ動作を行うように制御されている。例えば１パルスのクロック信号が数十ｍｓｅｃであるとき、数十μｍｓｅｃ毎にスイッチ動作を行う。【００７１】
図８は、第１スイッチ回路３６、第２スイッチ回路４３、第３スイッチ回路４８が全てＡ相ブリッジ回路ＢＣ１との接続側に切り替えられており、Ａ相ブリッジ回路ＢＣ１と第１外部出力端子４０とが繋がった状態である。【００７２】
一方、図９は、第１スイッチ回路３６、第２スイッチ回路４３、第３スイッチ回路４８が全てＢ相ブリッジ回路ＢＣ２との接続側に切り替えられており、Ｂ相ブリッジ回路ＢＣ２と第２外部出力端子４１とが繋がった状態である。【００７３】
図１に示す比較回路３８では、ある閾値電圧Ｖ３が設定されている（図６参照）。電圧が閾値電圧Ｖ３以下であるとＬｏｗ信号が生成され、電圧が閾値電圧Ｖ３以上になるとＨｉｇｈ信号が生成されるとき、図６に示すように、経路（３）上にて電圧値が徐々に小さくなり、（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）がＨ５以上になると、Ｌｏｗ信号が生成され、（−）方向の外部磁界（−Ｈ）がＨ６以上になると、Ｈｉｇｈ信号が生成される。なお例えば、（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）の磁界強度Ｈ５は、図５での磁界強度Ｈ３、（−）方向の外部磁界（−Ｈ）の磁界強度Ｈ６は、図５での磁界強度Ｈ４と夫々同じになるように設定される。【００７４】
本実施形態では、一旦生成されたＬｏｗ信号は、（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）の磁界強度変化に対して、及び、（−）方向の外部磁界（−Ｈ）のうち、Ｈｉｇｈ信号が生成される磁界強度（Ｈ６）よりも小さい磁界強度変化に対して保持される。すなわちＬｏｗ信号は、Ｈ６以上の（−）方向の外部磁界（−Ｈ）が作用しない限り、保持され続けるのである。【００７５】
また本実施形態では、一旦生成されたＨｉｇｈ信号は、（−）方向の外部磁界（−Ｈ）の磁界強度変化に対して、及び、（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）のうち、Ｌｏｗ信号が生成される磁界強度（Ｈ５）よりも小さい磁界強度変化に対して保持される。すなわちＨｉｇｈ信号は、Ｈ５以上の（＋）方向の外部磁界（＋Ｈ）が作用しない限り、保持され続けるのである。【００７６】
図６に示す経路（１）→経路（３）→経路（４）→経路（６）の順に電圧変化するとき、経路（１）上ではＨｉｇｈ信号が生成され、経路（３）上のうち、磁界強度がＨ５よりも小さい範囲ではＨｉｇｈ信号が生成され、磁界強度がＨ５以上の範囲ではＬｏｗ信号が生成され、経路（４）ではＬｏｗ信号が生成され、経路（６）上のうち、磁界強度がＨ６よりも小さい範囲ではＬｏｗ信号が生成され、磁界強度がＨ６以上の範囲ではＨｉｇｈ信号が生成される。【００７７】
次に、図２ないし図４、及び図７を用いて相対移動距離に対するＡ相磁気抵抗効果素子４の電気抵抗値の変化と、その電気抵抗変化に基づくＡ相での検出信号の変化について説明する。【００７８】
図２に示す状態では、Ａ相磁気抵抗効果素子４には磁石２から図示Ｘ１方向（（＋）方向）への外部磁界Ｈ１０が作用している。Ａ相磁気抵抗効果素子４の固定磁性層６３の磁化方向ＰＩＮは図示Ｘ２方向（（−）方向）であるから、Ａ相磁気抵抗効果素子４のフリー磁性層６５の磁化方向と固定磁性層６３の磁化方向ＰＩＮとは反平行であり電気抵抗値は最大抵抗値Ｒ２（図５参照）となっている。【００７９】
このときＡ相磁気抵抗効果素子４に及ぼす外部磁界Ｈ１０は、図６に示すＨ５以上の磁界強度であり、Ａ相磁気抵抗効果素子４の電気抵抗値に基づく電圧は最小電圧値Ｖ２となっており、Ｌｏｗ信号が検出信号として図８に示す第１外部出力端子４０から出力される（図７参照）。【００８０】
図３は図２の状態から磁石２が図示Ｘ１方向（（＋）方向）へλ／２だけ相対移動した状態を示す。λは図２に示す磁石２の隣り合うＮ極とＳ極の中心間距離である。【００８１】
図３の状態ではＡ相磁気抵抗効果素子４にＺ２方向への外部磁界Ｈ１１が作用する。外部磁界Ｈ１１はＡ相磁気抵抗効果素子４に対して垂直磁場成分である。よって図３の状態は、Ａ相磁気抵抗効果素子４に対して無磁場状態（外部磁界ゼロ）となっている。【００８２】
上記したようにＡ相磁気抵抗効果素子４は図５のＲ−Ｈ曲線を伴うラッチ型の磁気抵抗効果素子であるため図３の状態でも最大抵抗値Ｒ２を保っている。したがってλ／２だけ相対移動した状態でもＬｏｗ信号が検出信号として図８に示す第１外部出力端子４０から出力される（図７参照）。【００８３】
図４は、図３の状態から磁石２がさらに図示Ｘ１方向（（＋）方向）へλ／２だけ相対移動した状態を示す。つまり図２の状態から見れば図４は磁石２が図示Ｘ１方向（（＋）方向）へλ相対移動した状態である。【００８４】
図４の状態ではＡ相磁気抵抗効果素子４にＸ２方向（（−）方向）への外部磁界Ｈ１２が作用する。よってＡ相磁気抵抗効果素子４のフリー磁性層６５の磁化方向と固定磁性層６３の磁化方向ＰＩＮとは平行になり電気抵抗値は最小抵抗値Ｒ１（図５参照）となる。【００８５】
このときＡ相磁気抵抗効果素子４に及ぼす外部磁界Ｈ１２は、図６に示すＨ６以上の磁界強度であり、Ａ相磁気抵抗効果素子４の電気抵抗値に基づく電圧は最大電圧値Ｖ１となり、Ｈｉｇｈ信号が検出信号として図８に示す第１外部出力端子４０から出力される（図７参照）。【００８６】
なおＢ相磁気抵抗効果素子５には図２〜図４のとき、外部磁界Ｈ１３〜Ｈ１５が作用する。【００８７】
図７には、図２の状態から磁石２が図示Ｘ１方向へ２λまで移動したときのＡ相及びＢ相での検出信号の変化が示されている。図７に示すように検出信号はパルス信号として現れる。また、Ｂ相からの検出信号はＡ相の検出信号に対してλ／２だけ位相ずれを起こしている。このように位相差のある検出信号を得ることで、移動速度や移動距離のみならず移動方向を知ることが可能である。【００８８】
本実施形態の特徴的部分について説明する。本実施形態では図２に示すように基板６上に集積回路７が形成され、この集積回路７上に絶縁層８を介してＡ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５が形成されている。図７に示すようにＡ相及びＢ相から位相差のある検出信号を得ることができるようにＡ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５がＮ極とＳ極の中心間距離λに対してｎλ／２（ｎは奇数）の中心間距離を相対移動方向に空けて配置されている。【００８９】
そして本実施形態では、Ａ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５が、同一面上（絶縁層８の表面８ａ）に形成されている。【００９０】
このように本実施形態では、集積回路７及び磁気抵抗効果素子４，５を備える磁気センサ１が１チップで形成されている。【００９１】
以上の構成により、磁気センサ１の小型化を実現できる。また本実施形態ではＡ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５を同一面上に形成している。よって従来のように、例えばＡ相磁気抵抗効果素子４とＢ相磁気抵抗効果素子５とを別々の基板に形成し、後で基板同士を位置決めするような形態に比べてＡ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５を高精度に位置決めして形成できる。【００９２】
本実施形態では、Ａ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５は同一プロセスで同時に形成されたものであることが好適である。これにより、より効果的に、Ａ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５を所定位置に高精度に且つ簡単に形成できる。【００９３】
本実施形態では、図１に示すように、Ａ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５は共に１個ずつ設けられる。従来ではＡ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子は夫々複数個ずつ（例えば４個ずつ）設けられて各ブリッジ回路を構成していた。【００９４】
本実施形態では、Ａ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５を図５で説明したラッチ型の磁気抵抗効果素子で構成したため、Ａ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５は夫々１個ずつでも図７に示すパルス波形の検出信号を安定して得ることが可能である。【００９５】
よって本実施形態ではＡ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５の数を最小限にでき、磁気センサ１の更なる小型化を実現できる。また、安定した出力波形を得ることが可能である。【００９６】
図８，図９に示すように、集積回路７内にＡ相ブリッジ回路ＢＣ１及びＢ相ブリッジ回路ＢＣ２の共通の第２直列回路３４を設けている。よってブリッジ回路を組むために、図１に示すように、Ａ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５と直列接続される固定抵抗素子２４，２７を磁気抵抗効果素子４，５と共に絶縁層８の表面８ａに形成すれば足りるため、絶縁層８の表面８ａに形成すべき素子の総数を少なく出来る。また、固定抵抗素子２４，２７をＡ相磁気抵抗効果素子４とＢ相磁気抵抗効果素子５間のスペースを利用して形成することで磁気センサ１を適切に小型化できる。【００９７】
また、図８，図９に示すように、集積回路７にはＡ相ブリッジ回路ＢＣ１とＢ相ブリッジ回路ＢＣ２間の接続を交互に切り替えるスイッチ回路３６，４３、４８が設けられ、差動増幅器３５や比較回路３８は夫々１個ずつだけ設けられている。よって、集積回路７の構成を簡略化できる。【００９８】
なお、Ａ相ブリッジ回路ＢＣ１及びＢ相ブリッジ回路ＢＣ２に対して別々に差動増幅器３５及び比較回路３８を設ける構成であってもよい。この場合、Ａ相ブリッジ回路ＢＣ１及びＢ相ブリッジ回路ＢＣ２と外部出力端子４０，４１間を接続する回路構成が別々に設けられる。このようにＡ相とＢ相とで回路構成を別々に構成する場合、磁気抵抗効果素子４，５にラッチ型の磁気抵抗効果素子を用いることで、回路内へのラッチ回路は不要となる。【００９９】
図１１に示すように磁気エンコーダに使用される磁石は、側面８０ａにＮ極とＳ極とが交互に着磁された回転ドラム型の磁石（磁界発生部材）８０であってもよい。磁気エンコーダは、磁石８０と磁気センサ１とを備えて構成され、磁石８０の回転によって得られたＡ相及びＢ相からの検知信号に基づいて、回転速度や回転数、回転方向を検知できる。【０１００】
次に図１２ないし図１７を用いて本実施形態における磁気センサ１の製造方法について説明する。図１２ないし図１７の各図は製造工程中の磁気センサ１を高さ方向から切断した断面図である。【０１０１】
図１２に示す工程では基板６上に形成された集積回路７上に絶縁層８を形成する。絶縁層８は無機絶縁材料、有機絶縁材料のどちらで形成されてもよいし、あるいは有機絶縁層と無機絶縁層とが積層された構成でもよい。図１２に示す工程では、絶縁層８の表面８ａを例えばＣＭＰ技術を用いて平坦化処理してもよい。【０１０２】
図１３に示す工程では、絶縁層８の表面８ａの全面に磁気抵抗効果を発揮する積層膜７０を形成する。積層膜７０は図１０に示す積層構造である。【０１０３】
次に図１４に示す工程では、積層膜７０上の全面にレジスト層７１を塗布する。また図１４に示すようにＡ相磁気抵抗効果素子のパターン７２と、Ｂ相磁気抵抗効果素子のパターン７３が共に形成された共通のマスク７４を用いて、レジスト層７１を露光現像する。パターン７２，７３の形状は例えば、図１に示すミアンダ形状である。パターン７２，７３の相対移動方向（Ｘ１−Ｘ２方向）への中心間距離Ｌ１はＮ極とＳ極の中心間距離λを基準として定められている。例えば中心間距離Ｌ１をｎλ／２（ｎは奇数）に設定する。【０１０４】
図１４の工程により図１５に示すようにレジスト層７１には、Ａ相磁気抵抗効果素子のパターン７５と、Ｂ相磁気抵抗効果素子のパターン７６とが残される。【０１０５】
次に図１６の工程では、パターン７５，７６に覆われていない積層膜７０をエッチングにて除去し、さらにレジストから成るパターン７５，７６を除去することで、絶縁層８の表面８ａに相対移動方向（Ｘ１−Ｘ２方向）に向けて所定間隔を空けた同一パターンのＡ相磁気抵抗効果素子４とＢ相磁気抵抗効果素子５を同時に形成できる。【０１０６】
固定磁性層６３の磁化方向ＰＩＮ（図１０参照）を制御する磁場中熱処理のタイミングは特に限定されない。例えば図１３に示す積層膜７０に対して行ってもよいし、図１６に示すミアンダ形状で形成されたＡ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５に対して行ってもよいし、あるいは次に説明する固定抵抗素子２４，２７を形成した後に行ってもよい。【０１０７】
図１７に示す工程では、Ａ相磁気抵抗効果素子４とＢ相磁気抵抗効果素子５間のスペース内の絶縁層８の表面８ａに各磁気抵抗効果素子４，５に直列接続される固定抵抗素子２４，２７を形成する。このとき、Ａ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５をレジスト等で保護した状態で固定抵抗素子２４，２７を形成する。固定抵抗素子２４，２７は上記したように温度係数（ＴＣＲ）を考慮して、図１０に示す層構成のうち、フリー磁性層６５と非磁性中間層６４とが逆積層された積層構成で形成することが好適である。また固定抵抗素子２４，２７をＡ相磁気抵抗効果素子４及びＢ相磁気抵抗効果素子５と同じミアンダ形状で形成して、無磁場状態にて、磁気抵抗効果素子４，５及び固定抵抗素子２４，２７が同一抵抗値となるように調整することが動作安定性に優れ好適である。【０１０８】
上記により磁気センサ１を小型化でき、しかもＡ相及びＢ相の磁気抵抗効果素子４，５を高精度に且つ簡単に位置決めして形成できる。【０１０９】
またＮ極とＳ極の中心間距離λが異なれば、Ａ相磁気抵抗効果素子４とＢ相磁気抵抗効果素子５の中心間距離Ｌ１もその都度変更しなければいけないが、図１４に示すマスク７４を変更することで、Ｎ極とＳ極の中心間距離λが異なる磁石に夫々対応した磁気センサ１を簡単且つ適切に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本実施形態における磁気エンコーダを構成する磁気センサの平面図、
【図２】図１に示す磁気センサと、磁気センサに対向する磁石の断面図、
【図３】図２の状態からλ／２だけ相対移動した磁気センサと、磁気センサに対向する磁石との断面図、
【図４】図３の状態からλ／２だけ相対移動した磁気センサと、磁気センサに対向する磁石との断面図、
【図５】本実施形態の磁気抵抗効果素子のＲ−Ｈ曲線（ヒステリシス特性）を示すグラフ、
【図６】本実施形態における外部磁界と電圧（差動電位）との関係を示すグラフ、
【図７】相対移動距離と、Ａ相及びＢ相の検出回路から得られる検出信号との関係を示すグラフ、
【図８】本実施形態における磁気センサの回路構成図（Ａ相接続時）、
【図９】本実施形態における磁気センサの回路構成図（Ｂ相接続時）、
【図１０】本実施形態の磁気抵抗効果素子を膜厚方向に切断したときの断面図、
【図１１】他の実施形態の磁気エンコーダの部分平面図、
【図１２】本実施形態の磁気センサの製造工程図（製造工程中における磁気センサを高さ方向けら切断した断面図）、
【図１３】図１２の次に行われる製造工程図、
【図１４】図１３の次に行われる製造工程図、
【図１５】図１４の次に行われる製造工程図、
【図１６】図１５の次に行われる製造工程図、
【図１７】図１６の次に行われる製造工程図、
【符号の説明】
【０１１１】
１  磁気センサ
２、８０  磁石
４  Ａ相磁気抵抗効果素子
５  Ｂ相磁気抵抗効果素子
６  基板
７  集積回路
８  絶縁層
１５  入力パッド
１６  接地パッド
１７  出力パッド
２１  センサ部
２４、２７、３１、３２  固定抵抗素子
２５  第１出力取り出し部
２６  第１直列回路
２９  第２出力取り出し部
３０  第２直列回路
３５  差動増幅器
３６、４３、４８  スイッチ回路
３８  比較回路
３９  入力端子
４０、４１  外部出力端子
４２  アース端子
６２  反強磁性層
６３  固定磁性層
６４  非磁性中間層
６５  フリー磁性層
６６  保護層
【図１】
2009110358.tif 000003
【図２】
2009110358.tif 000004
【図３】
2009110358.tif 000005
【図４】
2009110358.tif 000006
【図５】
2009110358.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009110358.tif 000009
【図８】
2009110358.tif 000010
【図９】
2009110358.tif 000011
【図１０】
2009110358.tif 000012
【図１１】
2009110358.tif 000013
【図１２】
2009110358.tif 000014
【図１３】
2009110358.tif 000015
【図１４】
2009110358.tif 000016
【図１５】
2009110358.tif 000017
【図１６】
2009110358.tif 000018
【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年7月17日(2009.7.17)
【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】
Ｎ極とＳ極とが相対移動方向に交互に着磁された磁界発生部材に対して間隔を空けて配置され、外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を備える磁気センサにおいて、
基板上に集積回路が形成され、前記集積回路上に絶縁層を介して、Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子が、位相差のある検出信号を得ることができるように前記Ｎ極と前記Ｓ極との中心間距離λに対して相対移動方向に向けて所定の間隔を空けて形成されており、前記磁気抵抗効果素子は少なくとも反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、フリー磁性層からなり、前記固定磁性層の磁化方向は前記Ａ相磁気抵抗効果素子および前記Ｂ相磁気抵抗効果素子共に同じ方向を向き、前記固定磁性層の磁化方向は前記相対移動方向に平行な方向を向いたラッチ型の磁気抵抗効果素子であり、前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子は共に同一面上に形成されていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子は、同一プロセスで同時に形成されたものである請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記Ａ相の磁気抵抗効果素子と前記Ｂ相の磁気抵抗効果素子の中心間距離は、ｎλ／２（ｎは奇数）である請求項１又は２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
前記Ａ相の磁気抵抗効果素子及び前記Ｂ相の磁気抵抗効果素子は、夫々１個ずつ設けられる請求項１記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記Ａ相磁気抵抗効果素子及び前記Ｂ相磁気抵抗効果素子の夫々に接続される固定抵抗素子が、前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子とともに前記同一面上に形成され、前記固定抵抗素子は前記Ａ相磁気抵抗効果素子と前記Ｂ相磁気抵抗効果素子間のスペース内に配置される請求項１、２、３又は５に記載の磁気センサ。
【請求項７】
請求項１、２、３、５又は６に記載の磁気センサと、前記磁界発生部材とを備え、前記磁気センサ及び前記磁界発生部材の少なくとも一方が移動可能に支持されていることを特徴とする磁気エンコーダ。
【請求項８】
Ｎ極とＳ極とが相対移動方向に交互に着磁された磁界発生部材に対して間隔を空けて配置され、外部磁界に対して電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子を備える磁気センサの製造方法において、
基板上に形成された集積回路上に絶縁層を形成する工程、
前記絶縁層上の全面に前記磁気抵抗効果素子と同じ層構成の積層膜を成膜する工程、
前記磁気抵抗効果素子を下から反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、フリー磁性層の順あるいはその逆の順で成膜する工程、
前記磁気抵抗効果素子を磁場中熱処理を施して前記磁気抵抗効果素子の前記固定磁性層の磁化方向を前記相対移動方向と平行な方向に向け前記磁気抵抗効果素子をラッチ型の磁気抵抗効果素子とする工程、
前記積層膜の不要部分をエッチングで除去してＡ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子を形成し、このとき、Ｎ極と前記Ｓ極との中心間距離λを基準にして前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子のパターンが共に形成された共通のマスクを用いて、前記Ａ相磁気抵抗効果素子及びＢ相磁気抵抗効果素子を、位相差のある検出信号を得ることができるように相対移動方向に向けて所定の間隔を空けて同時に形成する工程、
を有することを特徴とする磁気センサの製造方法。
【国際調査報告】
2009110358.tif 000020
2009110358.tif 000021
2009110358.tif 000022
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