(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエハプロセスにおいてオフセット電位の温度特性が調整された磁気検出装置を提供する。【解決手段】積層膜からなる第１磁気抵抗効果素子１０と、積層膜からなる第２磁気抵抗効果素子２０と、が直列に接続された第１の直列回路２に電圧が印加された磁気検出装置１であって、第１磁気抵抗効果素子１０および第２磁気抵抗効果素子２０はそれぞれ、その一部に金属層１５および金属層２５を備えている。金属層１５および金属層２５の抵抗温度係数が、第１磁気抵抗効果素子１０および第２磁気抵抗効果素子２０の抵抗温度係数とは異なる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層膜からなる第１磁気抵抗効果素子と、積層膜からなる第２磁気抵抗効果素子と、が直列に接続された第１の直列回路に電圧が印加された磁気検出装置であって、
前記第１磁気抵抗効果素子および前記第２磁気抵抗効果素子の少なくとも一方の一部に金属層を備えており、
前記金属層の抵抗温度係数が、前記第１磁気抵抗効果素子および第２磁気抵抗効果素子の抵抗温度係数とは異なることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記金属層は、前記積層膜を厚さ方向に貫いて形成されていることを特徴とする請求項１項に記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記金属層は、前記第１磁気抵抗効果素子および前記第２磁気抵抗効果素子にそれぞれ設けられており、
前記第１磁気抵抗効果素子に設けられた第１の金属層と、前記第２磁気抵抗効果素子に設けられた第２の金属層とは、大きさが異なることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記第１磁気抵抗効果素子および前記第２磁気抵抗効果素子の少なくともいずれか一方の表層に導電膜が形成されていることを特徴とする請求項１、２または３に記載の磁気検出装置。
【請求項５】
前記金属層は、非磁性材料の単層膜、もしくは積層膜から成る請求項１から４のいずれか１項に記載の磁気検出装置。
【請求項６】
前記金属層は、Ｃｒである請求項５に記載の磁気検出装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の前記磁気検出装置が、基板上に複数形成されてなることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項８】
前記第２磁気抵抗効果素子と前記第１磁気抵抗効果素子とが、前記第１の直列回路とは反対の順番で直列に接続された第２の直列回路が形成されており、
前記第１の直列回路と前記第２の直列回路に同じ電圧が印加され、前記第１の直列回路での前記第１磁気抵抗効果素子と前記第２磁気抵抗効果素子との中点出力と、前記第２の直列回路での前記第２磁気抵抗効果素子と前記第２磁気抵抗効果素子との中点出力との差動出力が検知出力となることを特徴とする請求項７に記載の磁気検出装置。
【請求項９】
磁気検出装置のオフセット温度特性の初期値を評価し、
その後に、第１磁気抵抗効果素子および第２磁気抵抗効果素子の少なくともいずれか一方の一部を除去し、
前記第１磁気抵抗効果素子または前記第２磁気抵抗効果素子が除去された部分に、前記第１磁気抵抗効果素子および前記第２磁気抵抗効果素子とは抵抗温度係数が異なる金属層を形成すること、を特徴とする磁気検出装置の製造方法。
【請求項１０】
前記金属層を形成した後に、前記第１磁気抵抗効果素子と前記第２磁気抵抗効果素子の少なくともいずれか一方の表層の一部を除去し、
前記表層が除去された部分に前記金属層とは異なる導電膜を成膜することを特徴とする請求項９に記載の磁気検出装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気検出装置を備えていることを特徴とする電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気検出装置、磁気検出装置の製造方法および磁気検出装置を用いてなる電流検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車やハイブリッドカーにおけるモータ駆動技術などの分野や、柱状トランスなどインフラ関連の分野では、比較的大きな電流が取り扱われるため、大電流を非接触で測定することが可能な電流検出装置が求められている。このような電流検出装置としては、被測定電流からの誘導磁界を検出する磁気検出装置を用いたものが知られている。磁気検出装置用の磁気抵抗効果素子として、例えば、ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）などの磁気抵抗効果素子が挙げられる。
【０００３】
ＧＭＲ素子は、固定磁性層とフリー磁性層とが非磁性材料層を介して積層された積層構造を基本構造とする。固定磁性層は、反強磁性層と強磁性層との積層構造による交換結合バイアスや、２つの強磁性層が非磁性中間層を介して積層されるセルフピン止め構造によるＲＫＫＹ相互作用（間接交換相互作用）により、磁化方向が一方向に固定されている。フリー磁性層は外部磁界に応じて磁化方向が変化可能とされている。
【０００４】
ＧＭＲ素子を備えた磁気検出装置を用いてなる電流検出装置では、被測定電流からの誘導磁界がＧＭＲ素子に印加されることにより、フリー磁性層の磁化方向が変化する。このフリー磁性層の磁化方向と、固定磁性層の磁化方向との相対角度に応じてＧＭＲ素子の電気抵抗値が変動するため、この電気抵抗値を測定することにより、フリー磁性層の磁化方向を検出することができる。そして、磁気検出装置により検出された磁化方向に基づいて、誘導磁界を与えた被測定電流の大きさおよびその向きを求めることが可能である。
【０００５】
ところで、電気自動車やハイブリッドカーにおいては、モータの駆動を電流値に基づいて制御する場合があり、また、バッテリーに流れ込む電流値に応じてバッテリーの制御方法を調整する場合がある。したがって、磁気検出装置を用いてなる電流検出装置には、電流値をより正確に検出できるように、磁気検出装置の測定精度を高めることが求められている。磁気検出装置の測定精度を向上させるためには、オフセットの低減、出力信号のばらつきの低減、およびリニアリティ（出力線形性）の向上などを実現することが重要である。
【０００６】
磁気検出装置は、ＧＭＲ素子および固定抵抗素子、またはＧＭＲ素子同士を直列接続し、その一端に電源電圧を供給し、他端を接地した構成のブリッジを備えている。外部磁界が生じるとＧＭＲ素子の抵抗が変化するので、直列接続の中点の電位（中点電位）が変化する。この中点電位の変化を計測することによって、磁気検出装置は外部磁界を検出する。中点の電位が電源電圧の１／２になるようにＧＭＲ素子や固定抵抗素子の電気抵抗を調整することにより、磁気検出装置の測定精度が向上する。
【０００７】
特許文献１には、ブリッジを構成するＧＭＲ素子や固定抵抗素子の抵抗値のばらつきを調整し、室温においてブリッジの中点電位が電源電圧の１／２からずれること（オフセット）を抑制するために、素子の保護層の一部を除去して、除去した部分に導電性膜を成膜して、ＧＭＲ素子や固定抵抗素子の抵抗値が調整された磁気検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−３６８６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１の磁気検出装置は、ＧＭＲ素子や固定抵抗素子の抵抗値のばらつきを調整することによって電気抵抗を調整し、ブリッジの中点電位のオフセットを抑制する。同文献には、ＧＭＲ素子と固定抵抗素子とが直列に接続されたブリッジおよび、ＧＭＲ素子が直列に接続されたブリッジが記載されている。後者は、ＧＭＲ素子の感度軸方向を決定する強磁性層の磁化方向（ピン方向）が逆方向のＧＭＲ素子を接続することにより、ブリッジの中点電位の変化を大きくして、検出精度を向上させている。強磁性層の磁化方向は、成膜する際に印加される磁場の方向により決定される。このため、同じウエハ上にピン方向が異なる二種類のＧＭＲ素子を形成するためには、ＧＭＲ素子を形成する工程を二回行う必要がある。
【００１０】
ＧＭＲ素子は複数の層が積層された構成であるから、二種類のＧＭＲ素子は複数の層を積層する複数工程の後に、当該複数工程が繰り返される。この複数工程によって形成されるＧＭＲ素子の各層の厚さに僅かでも差が生じると、ＧＭＲ素子の温度特性に差異が生じるという問題が生じる。この中点電位が電源電圧の１／２からずれるオフセットが温度環境によって変化する問題、すなわち磁気検出装置のオフセット電位の温度特性が変化する問題について、特許文献１には記載されていない。
【００１１】
本発明は、磁気検出装置のオフセット電位の温度特性が調整された磁気検出装置、磁気検出装置の製造方法および当該磁気検出装置を用いてなる電流検出装置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】
【００１２】
上記の課題を解決するために本発明者ら検討した結果、二種類のＧＭＲ素子を備えた磁気検出装置のオフセット温度特性を評価し、評価結果に応じてＧＭＲ素子の一部を除去して、除去した部分にＧＭＲ素子とは抵抗温度係数（以下、適宜「ＴＣＲ」ともいう。）が異なる金属層を成膜することにより、二種類のＧＭＲ素子のオフセット温度特性をウエハ上で調整できるという新たな知見を得た。本発明は、当該知見に基づいて完成したものであり、以下の構成を備えている。
【００１３】
本発明の磁気検出装置は、積層膜からなる第１磁気抵抗効果素子と、積層膜からなる第２磁気抵抗効果素子と、が直列に接続された第１の直列回路に電圧が印加された磁気検出装置であって、前記第１磁気抵抗効果素子および前記第２磁気抵抗効果素子の少なくとも一方の一部に金属層を備えており、前記金属層の抵抗温度係数が、前記第１磁気抵抗効果素子および第２磁気抵抗効果素子の抵抗温度係数とは異なることを特徴とするものである。
前記第１磁気抵抗効果素子および前記第２磁気抵抗効果素子の少なくとも一方の一部に金属層を設けることにより、積層膜の膜厚の相違に起因する、第１磁気抵抗効果素子と第２磁気抵抗効果素子との抵抗温度係数の差を小さくする調整が可能になる。
【００１４】
前記金属層は、前記積層膜を厚さ方向に貫いて形成されている構成としても良い。
積層膜を厚さ方向に貫くようにして積層膜の全層を金属層で置換することより、積層膜の一部を置換する場合に生じうるエッチングのばらつきを防止できる。また、一部の層を置換する場合と比較して、ＴＣＲをより広い範囲で調整することができる。したがって、ＴＣＲの調整精度が良く、調整レンジも広い磁気検出装置となる。
【００１５】
前記金属層は、前記第１磁気抵抗効果素子および前記第２磁気抵抗効果素子にそれぞれ設けられており、前記第１磁気抵抗効果素子に設けられた第１の金属層と、前記第２磁気抵抗効果素子に設けられた第２の金属層とは、大きさが異なるものであってもよい
い。
第１磁気抵抗効果素子および第２磁気抵抗効果素子の両方に金属層を設ける構成により、第１の金属層および第２の金属層を容易に形成できる大きさとし、両者の大きさの差を用いてオフセット温度特性を調整することができる。したがって、抵抗温度係数の調整量が微小である場合に、第１磁気抵抗効果素子または第２磁気抵抗効果素子の一方にのみ小さな金属層を形成するよりも、容易に金属層を形成できるから、オフセット温度特性を容易かつ正確に調整することができる。
【００１６】
前記第１磁気抵抗効果素子および前記第２磁気抵抗効果素子の少なくともいずれか一方の表層に導電膜が形成されているものであってもよい。
表層に設けた導電膜の大きさを変化させることにより、第１磁気抵抗効果素子および第２磁気抵抗効果素子の少なくともいずれか一方の、室温における抵抗値を変化させて、磁気検出装置の室温におけるオフセット電位を調整できる。
【００１７】
前記金属層は、非磁性材料の単層膜、もしくは積層膜から成るものであってもよい。
金属層として、加熱前後におけるシート抵抗と抵抗温度係数の変化が小さいものを用いることにより、金属層が形成された後の加熱の影響により抵抗値と抵抗温度係数が変化することを抑制できる。この点から、金属層としてＣｒが好ましいといえる。
【００１８】
本発明の磁気検出装置は、前記磁気検出装置が基板上に複数形成されてなるものであってもよい。この場合、前記第２磁気抵抗効果素子と前記第１磁気抵抗効果素子とが、前記第１の直列回路とは反対の順番で直列に接続された第２の直列回路が形成されており、前記第１の直列回路と前記第２の直列回路に同じ電圧が印加され、前記第１の直列回路での前記第１磁気抵抗効果素子と前記第２磁気抵抗効果素子との中点出力と、前記第２の直列回路での前記第２磁気抵抗効果素子と前記第２磁気抵抗効果素子との中点出力との差動出力が検知出力となる構成とすることが好ましい。
この構成により、磁気の検出可能範囲において、出力電圧が正負反対の挙動をする、第１の直列回路の中点出力と第２の直列回路の中点出力との差動を検知出力として用いることができる。したがって、第１の直列回路の中点出力のみを用いた場合と比較して、磁気検出装置の検知感度を高くすることができる。
【００１９】
本発明の磁気検出装置の製造方法は、磁気検出装置のオフセット温度特性の初期値を評価し、その後に、第１磁気抵抗効果素子および第２磁気抵抗効果素子の少なくともいずれか一方の一部を除去し、前記第１磁気抵抗効果素子または前記第２磁気抵抗効果素子が除去された部分に、前記第１磁気抵抗効果素子および前記第２磁気抵抗効果素子とは抵抗温度係数が異なる金属層を形成したことを特徴とするものである。
磁気検出装置のオフセット温度特性の初期値の評価に基づいて、第１磁気抵抗効果素子と第２磁気抵抗効果素子の少なくともいずれか一方の一部を除去し、除去された部分に金属層を形成することにより、第１磁気抵抗効果素子と第２磁気抵抗効果素子との抵抗温度係数の差を小さくすることができる。
【００２０】
前記金属層を成膜した後に、前記第１磁気抵抗効果素子と前記第２磁気抵抗効果素子の少なくともいずれか一方の表層の一部を除去し、前記表層が除去された部分に前記金属層とは異なる導電膜を成膜してもよい。
表層の一部を除去して導電膜を形成することにより、磁気検出装置室温におけるオフセットを調整することが可能である。
【００２１】
本発明の電流検出装置は、本発明の磁気検出装置を備えている。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ウエハ製造工程において金属層を設けることにより、積層膜の膜厚の違いに起因する、第１磁気抵抗効果素子と第２磁気抵抗効果素子との抵抗温度係数の差を小さくできるから、磁気検出装置のオフセット温度特性を調整することが可能になる。ウエハの製造工程において調整することにより、磁気検出装置のオフセット温度特性を効率よくかつ高精度に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の磁気検出装置１に使用される磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０を示す平面図である。
【図２】図１のＡＡ矢視断面における磁気抵抗効果素子１０の積層膜５０の膜構成を示す説明図である。
【図３】図１のＡ’Ａ’矢視断面における磁気抵抗効果素子２０の積層膜６０の膜構成を示す説明図である。
【図４】磁気検出方向が異なる２つの磁気抵抗効効果素子を備えた磁気検出装置の製造方法のフローチャートである。
【図５】図１のＢＢ矢視断面図である。
【図６】図１の磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０のそれぞれに、導電膜１６および導電膜２６が形成された状態を示す平面図である。
【図７】図６のＣＣ矢視断面図である。
【図８】本発明の磁気検出装置の回路ブロック図である。
【図９】本発明の磁気検出装置の製造方法のフローチャートである。
【図１０】ＧＭＲ１およびＧＭＲ２よりもＴＣＲ値が小さい金属層（１０００（ｐｐｍ／℃））を用いて、ＧＭＲ２を置換する金属層の長さを５μｍとし、ＧＭＲ１を置換する金属層の長さを５μｍ〜１０μｍとして、相対的にＧＭＲ１のＴＣＲを下げてオフセット温度特性を調整した場合の計算結果を示すグラフである。
【図１１】ＧＭＲ１およびＧＭＲ２よりもＴＣＲ値が大きい金属層（３０００〜５０００（ｐｐｍ／℃））を用いて、それぞれについて、ＧＭＲ１を置換する金属層の長さを５μｍとし、ＧＭＲ２を置換する金属層の長さを５μｍ〜１０μｍとして、相対的にＧＭＲ２のＴＣＲを上げてオフセット温度特性を調整した場合の計算結果を示すグラフである。
【図１２】金属層として用いる電極材料の検討における、（ａ）Ｔａ／ＡｌＣｕ／Ｔａ、（ｂ）Ｃｒ単層、（ｃ）Ｔａ単層のシート抵抗Ｒｓの測定結果を示すグラフである。
【図１３】ＧＭＲ１とＧＭＲ２のトリミング長さの差と、当該差に起因する磁気検出装置のオフセット温度特性変化量との関係を示すグラフである。
【図１４】ＧＭＲ１とＧＭＲ２のトリミング長さの差と、ＧＭＲ１およびＧＭＲ２を備える磁気検出装置の室温（２５℃）におけるオフセット変化量との関係を示すグラフである。
【図１５】磁気検出装置の比例感度変化率とトリミング電極長との関係を示すグラフである。
【図１６】磁気検出装置の比例感度温度特性変化量とトリミング電極長との関係を示すグラフである。
【図１７】磁気検出装置の線形性変化量とトリミング電極長との関係を示すグラフである。
【図１８】磁気検出装置のゼロ磁場ヒステリシス変化量とトリミング電極長との関係を示すグラフである。
【図１９】熱処理前後における磁気検出装置のオフセット温度特性変化量とトリミング電極長との関係を示すグラフである。
【図２０】熱処理前後における磁気検出装置の常温におけるオフセット変化量とトリミング電極長との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
１．磁気検出装置
図１は本発明の一実施形態に係る磁気検出装置１に使用される磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０を示す平面図である。
図１に示すように、磁気検出装置１は、磁気抵抗効果素子１０と磁気抵抗効果素子２０とが導電部３０を介して直列に接続された直列回路２により構成されている。磁気抵抗効果素子１０，２０は、そのストライプ長手方向Ｄ１（以下、単に「長手方向Ｄ１」ともいう。）が互いに平行になるように配置された複数の帯状の長尺パターン（ストライプ）１１，２１が折り返してなる形状（ミアンダ形状）を有する。
【００２５】
図２は、図１のＡＡ矢視断面における磁気抵抗効果素子１０の積層膜５０の膜構成を示す説明図である。磁気抵抗効果素子１０の積層膜５０は、基板４０の表面から、図示しない絶縁層等を介して、下地層（シード層）５１、固定磁性層５２、非磁性材料層５３、フリー磁性層５４、および保護層５５の順に積層されて成膜されている。これら各層は、例えばスパッタ工程やＣＶＤ工程で成膜される。
【００２６】
下地層５１は、ＮｉＦｅＣｒ合金（ニッケル・鉄・クロム合金）あるいはＣｒ等で形成される。
【００２７】
固定磁性層５２は、下地層５１側から、第１磁性層５２ａと非磁性中間層５２ｂと第２磁性層５２ｃの順に隣接しており、磁性５２ａと第２磁性層５２ｃとの間に非磁性中間層５２ｂが位置したセルフピン止め構造である。第１磁性層５２ａの固定磁化方向と、第２磁性層５２ｃの固定磁化方向とは反平行となっている。そして、第２磁性層５２ｃの固定磁化方向Ｐ１が、固定磁性層５２における固定磁化方向、すなわち感度軸方向である。
【００２８】
第１磁性層５２ａは下地層５１上に形成されており、第２磁性層５２ｃは、後述する非磁性材料層５３に接して形成されている。第１磁性層５２ａは、第２磁性層５２ｃよりも高保磁力材料のＣｏＦｅ合金で形成されることが好適である。
【００２９】
非磁性材料層５３に接する第２磁性層５２ｃは磁気抵抗効果（具体的にはＧＭＲ効果）に寄与する層であり、第２磁性層５２ｃには、アップスピンを持つ伝導電子とダウンスピンを持つ伝導電子の平均自由行程差を大きくできる磁性材料が選択される。
【００３０】
図２に示される磁気抵抗効果素子１０では、第１磁性層５２ａと第２磁性層５２ｃとの磁化量（飽和磁化Ｍｓ・層厚ｔ）の差が実質的にゼロとなるように調整されている。
【００３１】
固定磁性層５２の磁化固定力を高めるには、第１磁性層５２ａの保磁力Ｈｃを高めること、第１磁性層５２ａと第２磁性層５２ｃの磁化量の差を実質的にゼロに調整すること、更に非磁性中間層５２ｂの厚さを調整して第１磁性層５２ａと第２磁性層５２ｃ間に生じるＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界を強めることが重要とされている。このように適宜調整することで、固定磁性層５２が外部からの磁界に対して影響を受けることなく、磁化がより強固に固定される。
【００３２】
非磁性材料層５３は、Ｃｕ（銅）などである。
【００３３】
図２に示される磁気抵抗効果素子１０のフリー磁性層５４は、その材料および構造が限定されるものではない。例えば、材料としてＣｏＦｅ合金（コバルト・鉄合金）、ＮｉＦｅ合金（ニッケル・鉄合金）などを用いて、単層構造、積層構造、積層フェリ構造などとして形成することができる。
【００３４】
保護層５５を構成する材料は限定されない。Ｔａ（タンタル）などが例示される。
【００３５】
図３は、図１のＡ’Ａ’矢視断面における磁気抵抗効果素子２０の積層膜６０の膜構成を示す説明図である。磁気抵抗効果素子２０は、基板４０の表面から、図示しない絶縁層等を介して、下地層（シード層）６１、固定磁性層（第２の固定磁性層）６２、非磁性材料層６３、フリー磁性層（第２のフリー磁性層）６４、および保護層６５の順に積層されて成膜されている。これら各層は、例えばスパッタ工程やＣＶＤ工程で成膜される。
【００３６】
磁気抵抗効果素子２０における、下地層６１、非磁性材料層６３、フリー磁性層６４、および保護層６５は、磁気抵抗効果素子１０における下地層５１、非磁性材料層５３、フリー磁性層５４、および保護層５５と同一である。磁気抵抗効果素子２０は、固定磁性層６２の固定磁化方向Ｐ２が、固定磁性層５２の固定磁化方向Ｐ１と反対に向いている（１８０度異なる）点においてのみ、磁気抵抗効果素子１０と異なっている。
【００３７】
図２，図３に示される磁気抵抗効果素子１０，２０では、固定磁性層がフリー磁性層と基板との間に位置するように積層された、いわゆるボトムピン構造である。しかしこれに限られるものではなく、フリー磁性層が固定磁性層と基板との間に位置するように積層された、いわゆるトップピン構造であってもよい。
【００３８】
図２，図３に示される磁気抵抗効果素子１０，２０では、固定磁性層５２,６２がセルフピン止め構造を有するが、これに限定されない。固定磁性層５２，６２の代わりに、例えば、反強磁性層と強磁性層との積層構造を有し、強磁性層が特定の向きに磁化された構成のものを用いてもよい。
【００３９】
図１に示されるように、磁気抵抗効果素子１０，２０はミアンダ形状に形成されている。磁気抵抗効果素子１０を構成する互いに平行になるように配置された複数の帯状の長尺パターン１１のうち、配列方向端部に位置するもの以外の長尺パターン１１のそれぞれは、端部において最近位の他の帯状の長尺パターン１１と導電部１２により接続されている。配列方向端部に位置する長尺パターン１１は、導電部１２を介して、その一端において接続端子１３に接続されており、他端において導電部３０に接続されている。
【００４０】
磁気抵抗効果素子２０を構成する長尺パターン２１も、上述した長尺パターン１１同様、導電部２２により接続され、導電部２２を介して、その一端において接続端子２３に接続されており、他端において導電部３０に接続されている。
【００４１】
ミアンダ形状の磁気抵抗効果素子１０における感度軸方向Ｐ１は、長尺パターン１１の長手方向Ｄ１に対して直交する、図１に向かって上向きの方向Ｄ２（以下、単に「幅方向Ｄ２」ともいう。）である。そして、ミアンダ形状の磁気抵抗効果素子２０における感度軸方向Ｐ２は、長尺パターン２１の長手方向Ｄ１に対して直交する、図１に向かって下向きの方向Ｄ３（以下、単に「幅方向Ｄ３」ともいう。）である。このように、磁気抵抗効果素子１０と磁気抵抗効果素子２０とは、感度軸方向Ｐ１と感度軸方向Ｐ２とが異なっているから、直列回路２に一定の電圧が印加された状態でＤ２方向またはＤ３方向の磁界強度が変化すると、両者を接続する導電部３０（直列回路２の中点）の電位が変化する。
【００４２】
導電部１２，２２、接続端子１３，１４，２３，２４および導電部３０は、電気抵抗の低い材料から構成することが好ましい。磁気検出装置１は、導電部３０に接続された中点端子３１から電気的な信号を出力し、当該信号が、図示しない演算部に入力され、演算部において当該信号に基づいて被測定電力が算出される。このように、磁気検出装置１は、感度軸方向が異なる磁気抵抗効果素子１０と磁気抵抗効果素子２０とを用いて、磁界の変化に伴う直列回路２の中点の電位の変化を用いて磁気を検出する。
【００４３】
図４は、磁気検出方向が異なる２つの磁気抵抗効効果素子を備えた磁気検出装置の製造方法の工程図である。磁気検出方向が異なる２つの磁気抵抗効効果素子を同一基板上に形成する場合、同図に示すように、基板上に絶縁層を形成し（Ｓ１）、第１磁気抵抗効果素子を形成し（Ｓ２）、エリアを形成し（Ｓ３）、第２磁気抵抗効果素子を形成し（Ｓ４）、ストライプを形成し（Ｓ５）、電極を形成（Ｓ６）する。
【００４４】
感度軸方向が異なる磁気抵抗効果素子１０と磁気抵抗効果素子２０とは、別の工程（Ｓ２，Ｓ４）によって形成される。これら工程Ｓ２およびＳ４により、全く同一の積層構造を形成することを意図しても、製造誤差に起因して積層膜を構成する各層の厚みに相違が生じる。この積層膜の厚みの相違が、磁気検出装置１における中点電位のオフセット温度特性に相違が生じる原因となっていた。
【００４５】
磁気検出装置のオフセット温度特性の相違（誤差）は、磁気検出装置からの検知信号を処理する集積回路（ＩＣ）側で補正することができる。しかし、集積回路側で補正可能な誤差の範囲は限られているから、補正できない磁気検出装置は使用できなかった。このため、磁気検出装置の歩留まりを向上させるためには、基板上におけるウエハ製造工程（ウエハプロセス）において磁気検出装置のオフセット温度特性を調整することが有効である。
そこで、磁気検出装置１は、図１に示すように、磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０の一部にそれぞれ、金属層１５および金属層２５を形成している。
【００４６】
図５は、図１のＢＢ矢視断面図である。図５に示すように、磁気抵抗効果素子１０の長尺パターン１１の一部において、積層膜５０（図２参照）の全体が金属層１５によって置換されており、金属層１５が積層膜５０を厚さ方向に貫いて形成されている。磁気抵抗効果素子２０も同様に、長尺パターン２１の一部において、積層膜６０（図３参照）の全体が金属層２５によって置換されており、金属層２５が積層膜６０を厚さ方向に貫いて形成されている。
【００４７】
金属層１５および金属層２５は、抵抗温度係数（ＴＣＲ）が、磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０とは異なっている。このため、大きさ（長さ）の異なる金属層１５と金属層２５とを形成することにより、磁気抵抗効果素子１０と磁気抵抗効果素子２０との抵抗温度係数を調整して、磁気検出装置１のオフセット温度特性を調整して、所定範囲内とすることができる。
【００４８】
図１には、長尺パターン１１および長尺パターン２１それぞれの一部を金属層１５および金属層２５で置換した態様を示した。しかし、長尺パターン１１または長尺パターン２１のいずれか一方の一部にのみ、金属層１５または金属層２５を設ける構成としてもよい。ただし、金属層１５および金属層２５のサイズ（長さ）が大きくなり、容易かつ精緻に制御することができるから、長尺パターン１１および長尺パターン２１のそれぞれに金属層１５および金属層２５を形成し、両者の大きさ（長さ）の差により、抵抗温度係数を調整することが好ましい。
【００４９】
金属層１５および金属層２５は、単層、積層のいずれでもよいが、例えば、Ｔａ単層、Ｃｒ単層、Ｔａ／ＡｌＣｕ／Ｔａの積層構造などが挙げられる。加熱による抵抗値の変化が少ないことから、Ｃｒが好ましい。
【００５０】
金属層１５および金属層２５の幅寸法は、配線間の短絡などの問題の発生を防止する観点から、それぞれ、置換される長尺パターン１１および長尺パターン２１の幅寸法の０．５〜２．０倍程度に設定することができる。
【００５１】
金属層１５および金属層２５と長尺パターン１１および長尺パターン２１との幅寸法が等しい場合、置換前後における磁気検出装置１の室温オフセットの変化を抑制する観点から、シート抵抗値Ｒｓ（Ω／□）が、磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０のそれぞれに対して、０．５〜１．５倍の範囲内であることが好ましく、０．７〜１．３倍の範囲内であることがより好ましく、０．９〜１．１倍の範囲内であることが好ましい。
【００５２】
金属層１５および金属層２５と長尺パターン１１および長尺パターン２１との幅寸法が等しくない場合、幅寸法の相違を考慮して、磁気検出装置１の室温でのオフセットの変化の抑制に好ましいシート抵抗値Ｒｓ（Ω／□）とすればよい。金属層１５および金属層２５の幅寸法が大きくなれば抵抗値が小さくなることから、例えば、金属層１５および金属層２５の幅寸法を長尺パターン１１の幅寸法の２倍とする場合、金属層１５および金属層２５を磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０のシート抵抗値が２倍の材料を用いることが好ましい。
【００５３】
図６は、図１の磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０のそれぞれに、導電膜１６および導電膜２６が形成された状態示す平面図であり、磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０における長尺パターン１１および長尺パターン２１上にそれぞれ、導電膜１６および導電膜２６が形成された状態を示している。
【００５４】
図７は、図６のＣＣ矢視断面図である。図７に示すように、導電膜１６は、室温における磁気検出装置１のオフセット電位を調整するためのものであり、長尺パターン１１を構成する積層膜５０の表層に形成されている。ここで表層とは、積層膜５０表面からの最外層である保護層５５（図２参照）までの範囲をいう。また、導電膜２６も、導電膜１６同様、長尺パターン２１を構成する積層膜６０の表層に形成されている。
【００５５】
導電膜１６および導電膜２６は、磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０よりも電気抵抗が小さい層であり、アルミニウム、銅、銀、金などのうちの一種類の金属または合金、あるいは銀粉や金粉を含む導電性インキなどで形成される。導電膜１６および導電膜２６の幅寸法は、配線間の短絡などの問題の発生を防止する観点から、それぞれ、置換される長尺パターン１１および長尺パターン２１の幅寸法の０．５〜２．０倍程度に設定することができる。
【００５６】
２．ブリッジ回路
図８は、本実施形態の磁気検出装置５の回路ブロック図である。磁気検出装置５は、フルブリッジ回路６により構成されている。同図に示すように、フルブリッジ回路６は、磁気抵抗効果素子１０と磁気抵抗効果素子２０との順番を入れ替えた２つの直列回路２（図１参照）が並列に接続された構成である。図８では、磁気抵抗効果素子１０の端子１３が電源電圧Ｖｄｄ７に接続され、磁気抵抗効果素子２０の端子２３が接地電位ＧＮＤ８に接続されたものを直列回路２ａとし、磁気抵抗効果素子２０の端子２３が電源電圧Ｖｄｄ７に接続され、磁気抵抗効果素子１０の端子１３が接地電位ＧＮＤ８に接続されているものを直列回路２ｂとしている。
【００５７】
フルブリッジ回路６を構成する直列回路２ａの中点端子３１ａの出力電位（Ｏｕｔ１）と、直列回路２ｂの中点端子３１ｂの出力電位（Ｏｕｔ２）との差動出力（Ｏｕｔ１）−（Ｏｕｔ２）が、図中にＨで示した矢印方向の磁界の検知出力（検知出力電圧）として得られる。
【００５８】
図８に示す磁気検出装置５では、磁気抵抗効果素子１０のフリー磁性層５４（図３参照）および磁気抵抗効果素子２０のフリー磁性層６４（図４参照）の向きが外部磁界Ｈの方向に倣うように変化する。このとき、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値は、固定磁性層５２ｃの固定磁化方向Ｐ１とフリー磁性層５４の磁化方向との相対角度に応じて変化する。また、磁気抵抗効果素子２０の抵抗値も同様に、固定磁性層６２ｃの固定磁化方向Ｐ２とフリー磁性層６４の磁化方向との相対角度に応じて変化する。
【００５９】
例えば、外部磁界磁場Ｈが図８に示す矢印の方向に作用したとすると、磁気抵抗効果素子２０では感度軸方向Ｐ１と外部磁界磁場Ｈの方向が反対であるため電気抵抗値は大きくなり、一方、磁気抵抗効果素子２０では感度軸方向Ｐ２と外部磁界磁場Ｈの方向が一致するため電気抵抗値は小さくなる。この電気抵抗値の変化により、検知出力電圧Ｖｓ＝（Ｏｕｔ１）−（Ｏｕｔ２）が極大となる。外部磁界磁場Ｈが紙面に対して右向きに変化するにしたがって、検知出力電圧Ｖｓが低くなっていく。そして、外部磁界磁場Ｈが図８の紙面に対して上向きまたは下向きに、または磁場強度が小さくなると、検知出力電圧Ｖｓがゼロになる。
【００６０】
このように、外部磁界磁場Ｈの方向や強度が変化すると、それに伴いフルブリッジ回路６の検知出力電圧Ｖｓも変動する。したがって、フルブリッジ回路６から得られる検知出力電圧Ｖｓに基づいて、検知対象の移動方向や移動量（相対位置）を検知することができる。
【００６１】
図８には、図の紙面に向かって左右方向の磁場を検出可能に構成された磁気検出装置５を示したが、磁気検出装置５と図の紙面に向かって上下方向の磁場を可能に構成された磁気検出装置とを組み合わせて、紙面に向かって上下方向および左右方向の磁場を同時に検出することができる構成としてもよい。
【００６２】
３．磁気検出装置の製造方法
図９は、本発明の磁気検出装置の製造方法の工程図である。図９における工程Ｓ１〜Ｓ６は、図６における工程Ｓ１〜Ｓ６と同じである。以下、図１〜図３、図５および図６を参照しつつ、図９に基づいて磁気検出装置の製造方法について説明する。
【００６３】
（絶縁層形成工程：Ｓ１）
基板４０（図２参照）上に、図２には示していない絶縁層を形成する。
【００６４】
（第１磁気抵抗効果素子形成工程：Ｓ２）
絶縁層の上に下地層５１を成膜し、その上に、セルフピン止め構造を有する固定磁性層５２を積層する。具体的には、図２に示されるような、第１磁性層５２ａ、非磁性中間層５２ｂおよび第２磁性層５２ｃを順次積層する。各層の成膜手段は限定されない。スパッタが例示される。第１磁性層５２ａを成膜する際に磁場を印加しながら行うことにより、第１磁性層５２ａを図１における幅方向Ｄ２（図１参照）の反対向きに磁化させれば、ＲＫＫＹ相互作用により第２磁性層５２ｃを第１磁性層５２ａの磁化方向と反平行な向きに強く磁化することが可能である。こうして磁化された第２磁性層５２ｃは、その後の製造過程において自らの磁化方向と異なる向きの磁場が印加されても、その影響を受けずに幅方向Ｄ２に磁化された状態を維持することが可能である。
【００６５】
次に、固定磁性層５４上に非磁性材料層５３を積層する。非磁性材料層５３の積層方法は限定されず、スパッタが具体例として挙げられる。
【００６６】
続いて、非磁性材料層５３上に、フリー磁性層５４を積層する。フリー磁性層はＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉの合金から成る単層、もしくは積層膜であり軟磁性材料で構成される。
【００６７】
最後に、保護層５５を積層する。保護層５５の積層方法は限定されず、スパッタが具体例として挙げられる。
【００６８】
（エリア形成工程：Ｓ３）
続いて、第１磁気抵抗効果素子の表面に第２磁気抵抗効果素子を形成するエリア（領域）を形成するため、当該領域を露出部とするエリアパターンをレジストで形成する。そして、露出部における第１磁気抵抗効果素子をエッチングにより取り除く。
【００６９】
（第２磁気抵抗効果素子形成工程：Ｓ４）
第１磁気抵抗効果素子が取り除かれた領域に絶縁膜を形成した後、第１磁気抵抗効果素子形成工程（Ｓ２）と同様にして、第２磁気抵抗効果素子を形成する。第２磁気抵抗効果素子形成工程は、第１磁性層６２ａを図１における幅方向Ｄ３（図１参照）の反対向きに磁化させ、第２磁性層６２ｃを幅方向Ｄ３に磁化する。このようにして、感度軸方向Ｐ１とは反対向き（１８０度異なる）の感度軸方向Ｐ２の第２磁気抵抗効果素子を形成する。
【００７０】
（ストライプ形成工程：Ｓ５）
以上の成膜工程により得られた積層膜に対して除去加工（ミリング）を行い、複数の長尺パターン１１および２１が幅方向Ｄ１に沿って配列されたストライプ形状とする（図１参照）。
【００７１】
（電極形成工程：Ｓ６）
複数の長尺パターン１１を接続する導電部１２、複数の長尺パターン２１を接続する導電部２２、接続端子１３，１４，２３，２４、導電部３０および中点端子３１を形成して、図１に示されるミアンダ形状を有する磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０を備えた磁気検出装置１を得る。
【００７２】
（特性検査１：Ｓ７）
次の工程において調整するオフセット温度特性の初期値を特定するため、室温(例えば２５℃)および高温(例えば８５℃)において、ＷＱＳＴ（Wafer Quasi Static Test、ウエハレベル静磁界測定）を行う。ＷＱＳＴによって得られた２５℃におけるオフセット電位と８５℃におけるオフセット電位とを用いて求めたオフセット電圧の変化量（μＶ／℃）をオフセット温度特性の初期値とする。
【００７３】
（オフセット温度特性調整用の金属層形成工程：Ｓ８）
特性検査１において評価されたオフセット温度特性の初期値に基づいて、オフセット温度特性が所定の値になるように金属層を形成する。長尺パターン１１および長尺パターン２１のそれぞれの一部を金属層１５および金属層２５で置換し、両者の大きさ（長さ）の差により、オフセット温度特性を調整する。オフセット温度特性は、特性検査１で得られた初期値と、あらかじめ評価しておいた金属層の長さ(あるいは両金属層の長さの差)とオフセット温度特性の変化量との関係とに基づいて、金属層１５と金属層２５の大きさ（長さ）を設定することにより行う。
【００７４】
上述した金属層１５および金属層２５に置換する工程は、以下のようにして行う。
まず、長尺パターン１１および長尺パターン２１の一部分が露出するようにレジストパターニングを行う。その際、オフセット温度特性の調整量に応じて、長尺パターン１１および長尺パターン２１それぞれのトリミング長を決定し、当該決定に対応したトリミング長の露出部を形成する。
【００７５】
トリミング長は、金属層１５と金属層２５の一方を安定に形成できる長さ（例えば、５μｍ）に固定し、他方をこれより長く（例えば、５μｍ＋ｘμｍ）し、オフセット温度特性の調整量に対応するように両者の長さの差（ｘμｍ）を設定する。
レジストパターニングにより形成された露出部における長尺パターン１１および長尺パターン２１をエッチング処理して全層除去する。エッチング処理に連続して、磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０とは抵抗温度係数が異なる金属層１５および金属層２５を成膜する。その後、磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０を保護していたレジストパターンを除去する。
【００７６】
金属層１５および金属層２５のシート抵抗値Ｒｓを調整することにより、本工程による磁気検出装置の室温オフセットの変化を抑制することができる。例えば、金属層１５および金属層２５の幅寸法が長尺パターン１１および長尺パターン２１と同じ場合、金属層１５および金属層２５のシート抵抗値Ｒｓを磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０と同等にすることが好ましい。
なお、本工程による磁気検出装置の室温オフセットの変化を抑制する必要はないが、本工程後における室温オフセットは、後の室温オフセット調整用の導電膜形成工程（Ｓ１０）で調整可能な範囲内とする必要がある。
【００７７】
（特性検査２：Ｓ９）
上記工程において、磁気検出装置のオフセット温度特性が所定範囲内に調整されたことを確認するために、例えば２５℃および８５℃においてＷＱＳＴを行う。ＷＱＳＴの結果に基づいて、オフセット温度特性が目的の範囲内に調整されたかを確認し、オフセット温度特性が調整された後の磁気検出装置の室温オフセット電位を測定する。オフセット温度特性の調整が不十分であった場合には、Ｓ８とＳ９を再度実施することで調整精度を高めることも可能である。その際は、１回目と異なる長尺パターン上にトリミングパターンを形成する。
【００７８】
（室温オフセット調整用の導電膜形成工程：Ｓ１０）
特性検査２（Ｓ９）において、オフセット温度特性が所定範囲内に調整されたことを確認し、室温オフセットの調整が必要である場合、室温オフセットを目的範囲内にするために導電膜１６および導電膜２６を形成する（図６、図７参照）。
まず、磁気抵抗効果素子１０および磁気抵抗効果素子２０の一部が露出するように、レジストパターニングを行う。そして、露出した部分の表層を除去し、次に、除去された部分に導電膜１６および導電膜２６を成膜する。これにより、導電膜１６および導電膜２６が成膜された部分が短絡されることになるから、室温オフセットが調整される。なお、本工程は室温オフセットを調整するのみであり、オフセット温度特性は本工程の前後において変化しない。なぜならば、短絡部の抵抗はＧＭＲの長尺パターンの抵抗に対して非常に小さいので、短絡部のＴＣＲがオフセット温度特性に与える影響は無視できるほど小さいからである。
【００７９】
（特性検査３：Ｓ１１）
上記工程において、室温オフセット電位が所定範囲内に調整されたことを確認するために、２５℃において、ＷＱＳＴを行う。ＷＱＳＴの結果に基づいて、室温オフセットが目的の範囲内に調整されたことを確認する。
【００８０】
上述したように、ウエハの製造工程（ウエハプロセス）において金属層を形成することで、ウエハ上のチップ状態における磁気検出装置のオフセット温度特性を調整することができる。したがって、磁気検出装置のオフセット温度特性を規定範囲内として、後のＩＣを用いた調整が不可能なオフセット温度特性の使用できない磁気検出装置が生じることを抑制できる。これにより、磁気検出装置の製造における歩留まりが向上する。
【００８１】
ウエハ面全体を一単位としてＳ７〜Ｓ９を行えば、ウエハ面に形成された磁気検出装置のオフセット温度特性の分布の中心を規定範囲の中心に近づけることができる。ウエハ面全体ではなく、ウェハ内を細分化し、各区分ごとにオフセット温特調整Ｓ７〜Ｓ９を行えば、ウエハ面内の位置によるオフセット温度特性のばらつきを考慮して、オフセット温度特性を調整することができる。したがって、オフセット温度特性の分布を狭くして、ウェハ面内ばらつきを小さくできる。
【００８２】
４．電流検出装置
本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子を備えた磁気検出装置は、電流検出装置として好適に使用されうる。かかる電流検出装置は、磁気抵抗効果素子を１つ備える構成でもよいが、４つの素子を用い、ブリッジ回路を組んで測定感度を高めることが好ましい。
【００８３】
本発明の一実施形態に係る電流検出装置の具体例として、磁気比例式電流検出装置および磁気平衡式電流検出装置が挙げられる。
【００８４】
磁気比例式電流検出装置は、本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子を少なくとも１つ含んで構成され、被測定電流からの誘導磁界に応じた電位差を生じる２つの出力を備える磁界検出ブリッジ回路を有する。そして、磁気比例式電流検出装置では、誘導磁界に応じて磁界検出ブリッジ回路から出力される電位差により、被測定電流が測定される。
【００８５】
磁気平衡式電流検出装置は、本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子を少なくとも１つ含んで構成され、被測定電流からの誘導磁界に応じた電位差を生じる２つの出力を備える磁界検出ブリッジ回路と、磁気抵抗効果素子の近傍に配置され、誘導磁界を相殺するキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルと、を具備する。そして、磁気平衡式電流検出装置では、電位差によりフィードバックコイルに通電して誘導磁界とキャンセル磁界とが相殺される平衡状態となったときのフィードバックコイルに流れる電流に基づいて、被測定電流が測定される。
【００８６】
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子は、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。
【実施例】
【００８７】
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。
【００８８】
（オフセット温度特性の計算）
抵抗温度係数（以下、適宜「ＴＣＲ」という）値が異なる、第１磁気抵抗効果素子（以下、適宜、「ＧＭＲ１」という。）と第２磁気抵抗効果素子（以下、適宜、「ＧＭＲ２」という。）のいずれか一方の一部をＧＭＲ１およびＧＭＲ２とはＴＣＲ値が異なる金属層で置換することによる、ＧＭＲ１およびＧＭＲ２を備えた磁気検出装置のオフセット温度特性への影響を計算により見積もった。本計算では、ＧＭＲ１のＴＣＲ値が２３７６（ｐｐｍ／℃）、ＧＭＲ２のＴＣＲ値が２３７１（ｐｐｍ／℃）である磁気検出装置についての結果を示す。
【００８９】
図１０は、ＧＭＲ１およびＧＭＲ２よりもＴＣＲ値が小さい金属層（１０００（ｐｐｍ／℃））を用いて、ＧＭＲ２を置換する金属層の長さを５μｍとし、ＧＭＲ１を置換する金属層の長さを５μｍ〜１０μｍの範囲で変化させて、相対的にＧＭＲ１のＴＣＲを下げてオフセット温度特性を調整した場合の計算結果を示すグラフである。
【００９０】
図１１は、ＧＭＲ１およびＧＭＲ２よりもＴＣＲ値が大きい金属層（３０００〜５０００（ｐｐｍ／℃））を用いて、それぞれについて、ＧＭＲ１を置換する金属層の長さを５μｍとし、ＧＭＲ２を置換する金属層の長さを５μｍ〜１０μｍとして、相対的にＧＭＲ２のＴＣＲを上げてオフセット温度特性を調整した場合の計算結果を示すグラフである。
【００９１】
図１０および図１１のグラフにおける縦軸の「オフセット温度特性」（ｍＶ／℃）は、磁気検出装置の２５℃におけるオフセット電位値と８５℃におけるオフセット電位値との差を、温度差（６０℃）で除して得られる値（傾き）を示している。
【００９２】
図１０および図１１に示すように、ＧＭＲ１およびＧＭＲ２とＴＣＲ値が異なる金属層を用いて、ＧＭＲ１およびＧＭＲ２の一部を置換（トリミング）する金属層の長さ（大きさ）を調整することにより、磁気検出装置のオフセット温度特性を調整できる。
【００９３】
図１１に示すように、ＧＭＲ１およびＧＭＲ２のＴＣＲ値と置換に用いる金属層のＴＣＲ値との差が大きいほど、置換される電極の長さの差が大きくなるに伴いＴＣＲ値の変化も急峻になる。これらの結果から、金属層としては、非磁性であって、適度なＴＣＲ値を備える材料を選定することが重要である。
【００９４】
（金属層として用いる材料の検討）
磁気検出装置は、金属層の形成によってオフセット温度特性が調整された後、窒化シリコン等の保護層が２７０℃程度における化学気相成長 (Chemical Vapor Deposition、ＣＶＤ)により形成される際、高温になる。保護層を形成するための加熱処理後にもオフセット温度特性を維持する観点から、金属層は、加熱処理による抵抗値の変化が小さい電極材料が好ましい。
そこで、以下の表１に示す材料を用いて金属層（電極）を形成し、２９０℃条件下で３時間のアニールを行う前（ａｓ−ｄｅｐｏ）と、アニールを行った後（アニール後）とにおいて、シート抵抗値Ｒｓ（Ω／□）を測定した、結果を表２に示す。
【００９５】
【表１】
2018107280.tif 000003
【００９６】
【表２】
2018107280.tif 000004
【００９７】
図１２は、（ａ）電極１〜３（Ｔａ／ＡｌＣｕ／Ｔａ）、（ｂ）電極４〜６（Ｃｒ単層）、（ｃ）電極７〜９（Ｔａ単層）の測定結果を示すグラフである。３種類の金属層の材料のうち、アニール前後のシート抵抗Ｒｓ値の変化が小さいことから、Ｃｒを用いた単層膜が好ましい。Ｔａ単層膜は、膜厚を厚くするとアニール後においてシート抵抗値Ｒｓが顕著に低下した。これは、β相（アモルファス）からα相（結晶相）への相変体に起因するものと推測できる。
上述した実験結果から、磁気検出装置のオフセット温度特性の調整に用いる金属層として、Ｔａ／ＡｌＣｕ／Ｔａの積層膜およびＣｒ単層からなる膜の２つを選択した。
【００９８】
（オフセット温度特性の評価結果）
ＧＭＲ１およびＧＭＲ２の一部をそれぞれ金属膜で置換し、磁気検出装置のオフセット温度特性に対する、金属膜の長さの差の影響を評価した。
以下では、置換された金属膜を適宜「トリミング電極」ともいい、金属膜のストライプ長手方向Ｄ１（図１参照）の長さを「トリミング電極長さ」ともいう。
【００９９】
表３に示す、Ｔａ／ＡｌＣｕ／Ｔａの積層膜からなる金属層ＡおよびＣｒ単層からなる金属層Ｂのそれぞれをトリミング電極として用い、トリミング電極長さの差とオフセット温度特性変化量との関係、およびトリミング電極長さと室温オフセット変化量との関係を測定した。金属層Ａおよび金属層Ｂのシート抵抗値Ｒｓの狙い値は、ＧＭＲ１およびＧＭＲ２のシート抵抗値Ｒｓと同じ１２．００（Ω／□）とした。
【表３】
2018107280.tif 000005
【０１００】
表３に示す金属層Ａおよび金属層Ｂをそれぞれ用いて、表４に示すトリミング電極長さのトリミング電極をＧＭＲ１およびＧＭＲ２の一部にそれぞれ形成した。ＧＭＲ１およびＧＭＲ２のストライプの幅寸法（長尺パターンの幅、図１参照）を４μｍ、トリミング電極の幅寸法を幅８μｍとした。
【表４】
2018107280.tif 000006
【０１０１】
図１３は、ＧＭＲ１とＧＭＲ２のトリミング電極長さの差と、当該差に起因する磁気検出装置のオフセット温度特性変化量との関係を示すグラフである。同図および以下の図では、金属層Ａの結果をＮｏ１とし、金属層Ｂの結果をＮｏ２とする。磁気検出装置のオフセット温度特性は、トリミング電極の長さの差に応じて直線的に変化（比例）した。したがって、トリミング電極の長さを調整することにより、ウエハプロセスにおいて、磁気検出装置のオフセット温度特性を調整できることが分かった。なお、ＧＭＲ１およびＧＭＲ２のＴＣＲ値を約１８００（ｐｐｍ／℃）と想定した場合、図１３に示した傾きから、金属層Ａおよび金属層ＢのＴＣＲ値は、この順に１４００（ｐｐｍ／℃）および１７００（ｐｐｍ／℃）と見積もることができる。
【０１０２】
図１４は、ＧＭＲ１とＧＭＲ２のトリミング電極長さの差と、ＧＭＲ１およびＧＭＲ２を備える磁気検出装置の室温（２５℃）におけるオフセット変化量との関係を示すグラフである。図１４に示すように、磁気検出装置の室温におけるオフセットも、トリミング電極の長さの差に応じて直線的に変化（比例）した。
【０１０３】
トリミング電極のシート抵抗値Ｒｓは、トリミング電極の幅とＧＭＲ１およびＧＭＲ２のストライプ幅（図１参照）とが等しいとすると、図１４のグラフの傾きに基づいて、約６（Ω／□）と見積もることができる。測定対象のトリミング電極は、幅寸法がＧＭＲ１およびＧＭＲ２の幅寸法（４μｍ）の２倍（８μｍ）であるから、シート抵抗値Ｒｓが実際の抵抗値（約１２（Ω／□））の半分の値の振る舞いを示したと推測される。この推測によれば、シート抵抗値Ｒｓの狙い値をＧＭＲ１およびＧＭＲ２の約２倍の約２４（Ω／□）とすれば、室温におけるオフセット変動量が小さくなると考えられる。ただし、これに連動してオフセット温度特性の変動量の傾きも、図１３に示す結果の２倍になると推測される。
【０１０４】
（磁気検出装置の種々の特性に及ぼす影響の評価結果）
上述した評価結果１同様、表３に示す金属層ＡおよびＢのそれぞれを用いて、表４に示すトリミング電極長さを有するトリミング電極をＧＭＲ１およびＧＭＲ２の一部にそれぞれ形成した磁気検出装置について、トリミング電極長さが磁気検出装置の種々の特性に及ぼす影響を評価した。
【０１０５】
図１５は、磁気検出装置の比例感度変化率とトリミング電極長さとの関係を示すグラフである。同図に示すように、比例感度変化率は、トリミング電極長さが大きくなるに伴って、やや低下する傾向が認められた。これはトリミング電極長さが長くなるに伴って寄生抵抗が大きくなることに起因するといえる。しかし、比例感度変化率の低下は、最大でも０．５％程度であり、通常の製造工程における製造ロットやウエハ内における平均的なばらつきよりも小さく、使用上問題にならないものであった。
【０１０６】
図１６は、磁気検出装置の比例感度温度特性変化量とトリミング電極長さとの関係を示すグラフである。比例感度温度特性はややプラス側にシフトするが、変動量は小さかった。
図１７は磁気検出装置の線形性変化量とトリミング電極長さとの関係を示すグラフであり、図１８は磁気検出装置のゼロ磁場ヒステリシス変化量とトリミング電極長さとの関係を示すグラフである。図１７、図１８に示すように、線形性変化量およびゼロ磁場ヒステリシス変化量はいずれも変動量が小さかった。
【０１０７】
以上のように、金属層Ａおよび金属層Ｂのいずれも、表４に示したトリミング電極長さの範囲では、図１５〜図１８に示した磁気検出装置の種々の特性に影響を及ぼすことなく、磁気検出装置のオフセット温度特性を調整可能であることが分かった。
【０１０８】
（熱処理による影響の評価）
熱処理による影響を調べるために、表３に示す金属層ＡまたはＢのトリミング電極を、表４に示すトリミング電極長さで形成した磁気検出装置について、２９０℃条件下で３時間のアニールを行う前後で、オフセット温度特性および室温オフセットを測定した。
【０１０９】
図１９は、熱処理前後における磁気検出装置のオフセット温度特性変化量とトリミング電極長さとの関係を示すグラフである。同図に示すように、トリミング電極として、Ｃｒ単層（金属層Ｂ）を用いることにより、Ｔａ／ＡｌＣｕ／Ｔａの積層膜（金属層Ａ）を用いるよりも、熱処理によるオフセット温度特性の変化量が小さい磁気検出装置となることが分かった。
【０１１０】
図２０は、熱処理前後における磁気検出装置の室温におけるオフセット変化量とトリミング電極長さとの関係を示すグラフである。同図に示すように、トリミング電極として、Ｃｒ単層（金属層Ｂ）を用いることにより、Ｔａ／ＡｌＣｕ／Ｔａの積層膜（金属層Ａ）を用いるよりも、熱処理による室温オフセットの変化量が小さい磁気検出装置となることが分かった。
【０１１１】
オフセット温度特性および室温におけるオフセットが調整された後、保護膜を形成する工程における加熱による影響が小さい、オフセット温度特性および室温オフセットの安定な磁気検出装置が得られることから、トリミング電極として、Ｃｒ単層（金属層Ｂ）を用いることが好ましいといえる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明の一実施形態に係る磁気抵抗効果素子を備えた磁気検出装置は、電気自動車、ハイブリッドカー等の輸送機器、柱状トランスなどのインフラ機器に設置される電流検出装置の構成要素子として好適に使用されうる。
【符号の説明】
【０１１３】
１  磁気検出装置
２，２ａ，２ｂ  直列回路
５  磁気検出装置
６  フルブリッジ回路
７  電源電圧Ｖｄｄ
８  設置電位ＧＮＤ
１０，２０  磁気抵抗効果素子
１１，２１  長尺パターン
１２，２２，３０  導電部
１３，１４，２３，２４  接続端子
１５，２５  金属層
１６，２６  導電膜
３１，３１ａ，３１ｂ  中点端子
４０  基板
５０，６０  積層膜
５１，６１  下地層
５２，６２  固定磁性層
５２ａ，６２ａ  第１磁性層
５２ｂ，６２ｂ  非磁性中間層
５２ｃ，６２ｃ  第２磁性層
５３，６３  非磁性材料層
５４，６４  フリー磁性層
５５，６５  保護層
Ｄ１  ストライプ長手方向
Ｄ２  幅方向
Ｄ３  幅方向
Ｐ１  固定磁化方向
Ｐ２  固定磁化方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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