(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果素子への大きな強度の磁場印加と高周波信号線路の低抵抗化が両立された磁気抵抗効果デバイス磁気抵抗効果デバイスを提供することである。【解決手段】本発明の磁気抵抗効果デバイス１００は、磁気抵抗効果素子１０１と、高周波信号線路１０３と、を備え、高周波信号線路１０３は、積層方向Ｌから平面視して、磁気抵抗効果素子１０１と重なる位置に配置される重畳部分１０３Ａと、磁気抵抗効果素子１０１と重ならない位置に配置される非重畳部分１０３Ｂとからなり、非重畳部分１０３Ｂの少なくとも一部が重畳部分１０３Ａの少なくとも一部よりも厚く形成されており、第１強磁性層１０１Ａの重畳部分１０３Ａ側の面１０１Ａａを含む仮想平面Ｖ−Ｖ’と高周波信号線路１０３の積層方向Ｌにおける中心線Ｘとの積層方向Lに沿った距離が、重畳部分１０３Ａの少なくとも一部において非重畳部分１０３Ｂの少なくとも一部よりも小さい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１強磁性層と第２強磁性層との間にスペーサ層が配置されるように、積層してなる磁気抵抗効果素子と、
高周波信号線路と、を備え、
前記高周波信号線路は、積層方向から平面視して、前記磁気抵抗効果素子と重なる位置に配置される重畳部分と、前記磁気抵抗効果素子と重ならない位置に配置される非重畳部分とからなり、
前記非重畳部分の少なくとも一部が前記重畳部分の少なくとも一部よりも厚く形成されており、
前記第１強磁性層の前記重畳部分側の面を含む仮想平面と前記高周波信号線路の前記積層方向における中心線との前記積層方向に沿った距離が前記重畳部分の少なくとも一部において前記非重畳部分の少なくとも一部よりも小さい、
磁気抵抗効果デバイス。
【請求項２】
第１強磁性層と第２強磁性層との間にスペーサ層が配置されるように、積層してなる磁気抵抗効果素子と、
高周波信号線路と、を備え、
前記高周波信号線路は、積層方向から平面視して、前記磁気抵抗効果素子と重なる位置に配置される重畳部分と、前記磁気抵抗効果素子と重ならない位置に配置される非重畳部分とからなり、
前記非重畳部分の少なくとも一部が前記重畳部分の少なくとも一部よりも厚く形成されており、
前記重畳部分が前記積層方向における前記磁気抵抗効果素子の上側にあるとしたときに、前記高周波信号線路は、前記非重畳部分において、前記重畳部分の少なくとも一部よりも前記積層方向における上側に突き出た突出部を有する、
磁気抵抗効果デバイス。
【請求項３】
前記高周波信号線路と電気的に接続されると共に、外部と電気的に接続できるように端面の少なくとも一部が露出しているパッド部を備える、請求項１又は２のいずれかに記載の磁気抵抗効果デバイス。
【請求項４】
前記磁気抵抗効果素子に磁場を印加する磁場印加機構をさらに備え、
前記磁場印加機構は、前記高周波信号線路を挟んで前記磁気抵抗効果素子の反対側に配され前記パッド部は、前記積層方向から平面視して前記磁場印加機構と重ならない領域に配置されている、請求項３に記載の磁気抵抗効果デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子を利用した磁気抵抗効果デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の移動通信端末の高機能化に伴い、無線通信の高速化が進められている。通信速度は使用する周波数の帯域幅に比例するため、通信に必要な周波数バンドが増加し、それに伴って、移動通信端末に必要な高周波フィルタの搭載数も増加している。また、新しい高周波用部品への応用が期待されるスピントロニクスの分野の研究が、盛んに行われている。その中で注目されている現象の一つに、磁気抵抗効果素子によるスピントルク共鳴現象がある（非特許文献１参照）。
【０００３】
例えば、磁気抵抗効果素子に交流電流を流すのと同時に、磁場印加機構を用いて静磁場を印加することにより、磁気抵抗効果素子に含まれる磁化自由層の磁化に強磁性共鳴を起こすことができ、強磁性共鳴周波数に対応した周波数で周期的に、磁気抵抗効果素子の抵抗値が振動する。また、磁気抵抗効果素子の抵抗値は、磁気抵抗効果素子の磁化自由層に高周波磁場を印加することによっても、同様に振動する。磁気抵抗効果素子に印加される静磁場の強さによって、強磁性共鳴周波数は変化し、一般的にその共鳴周波数は数〜数十ＧＨｚの高周波帯域に含まれる。
【０００４】
特許文献１では、磁気抵抗効果素子に印加する静磁場の強さを変えることにより、強磁性共鳴周波数を変化させる技術が開示されており、この技術を利用した高周波フィルタのようなデバイスが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１５３０６６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｎａｔｕｒｅ、Ｖｏｌ．４３８、Ｎｏ．７０６６、ｐｐ．３３９−３４２、１７  Ｎｏｖｅｍｂｅｒ  ２００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１には、高周波信号線路に高周波電流を流し、この高周波信号線路から発生する高周波磁場を磁気抵抗効果素子に印加することが開示されている。しかし、開示された構成の高周波信号線路では、磁気抵抗効果素子に印加される高周波磁場の強度が十分でない場合があった。
【０００８】
図１は、磁気抵抗効果素子近傍の構成を模式的に示す断面図である。
図１（ａ）に示す磁気抵抗効果デバイス１０は、磁気抵抗効果素子１０１（ＭＲ素子）と、高周波信号線路３と、第１電極配線７と、第２電極配線８と、を備える。磁気抵抗効果素子１０１は、第１強磁性層１０１Ａと第２強磁性層１０１Ｂとの間にスペーサ層（非磁性層等）１０１Ｃが配置されるように、積層されてなる。符号Ｌの矢印は、これらの層の積層方向を示すものである。
なお、第１電極配線７及び第２電極配線８は、磁気抵抗効果素子に電流又は電圧を印加するため、又は、磁気抵抗効果素子から出力される信号を伝えるために、素子の上端及び下端には設けられた線路（導電性を高める目的等で磁気抵抗効果素子の上端及び下端にそれぞれ電極が設けられることがあるが、以下では、この電極も含めて当該線路を「電極配線」という）である。
高周波信号線路３中の点線Ｘ０は、磁気抵抗効果素子１０１の積層方向における高周波信号線路３の中心線を示す。中心線とは、積層方向（すなわち、厚さ方向）において高周波信号線路３を二等分する線を意味する。
磁気抵抗効果素子に印加される高周波磁場の強度が十分ではない理由の一つとして、磁気抵抗効果素子１０１と高周波信号線路３の積層方向における中心線Ｘ０との距離Ｄ０が大きいことがあった。
【０００９】
ここで、磁気抵抗効果素子１０１にかかる高周波磁場を大きくするためには、図１（ｂ）に示すように、高周波信号線路３を薄く形成することによって、磁気抵抗効果素子１０１と高周波信号線路３の積層方向における中心線Ｘ０との距離Ｄ０を縮めることが好ましい。しかしながら、電気抵抗（以下、単に「抵抗」ということがある）は断面積に反比例することから、高周波信号線路３を薄くすると高周波信号線路３の抵抗が大きくなってしまい、高周波特性が劣化してしまう。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、磁気抵抗効果素子への大きな強度の磁場印加と高周波信号線路の低抵抗化が両立された磁気抵抗効果デバイス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】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【００１２】
（１）本発明の一態様に係る磁気抵抗効果デバイスは、第１強磁性層と第２強磁性層との間にスペーサ層が配置されるように、積層してなる磁気抵抗効果素子と、高周波信号線路と、を備え、前記高周波信号線路は、積層方向から平面視して、前記磁気抵抗効果素子と重なる位置に配置される重畳部分と、前記磁気抵抗効果素子と重ならない位置に配置される非重畳部分とからなり、前記非重畳部分の少なくとも一部が前記重畳部分の少なくとも一部よりも厚く形成されており、前記第１強磁性層の前記重畳部分側の面を含む仮想平面と前記高周波信号線路の前記積層方向における中心線との前記積層方向に沿った距離が前記重畳部分の少なくとも一部において前記非重畳部分の少なくとも一部よりも小さい。
【００１３】
（２）本発明の一態様に係る磁気抵抗効果デバイスは、第１強磁性層と第２強磁性層との間にスペーサ層が配置されるように、積層してなる磁気抵抗効果素子と、高周波信号線路と、を備え、前記高周波信号線路は、積層方向から平面視して、前記磁気抵抗効果素子と重なる位置に配置される重畳部分と、前記磁気抵抗効果素子と重ならない位置に配置される非重畳部分とからなり、前記非重畳部分の少なくとも一部が前記重畳部分の少なくとも一部よりも厚く形成されており、前記重畳部分が前記積層方向における前記磁気抵抗効果素子の上側にあるとしたときに、前記高周波信号線路は、前記非重畳部分において、前記重畳部分の少なくとも一部よりも前記積層方向における上側に突き出た突出部を有する。
【００１４】
（３）上記（１）又は（２）のいずれかに記載の磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記高周波信号線路と電気的に接続されると共に、外部と電気的に接続できるように端面の少なくとも一部が露出しているパッド部を備えていてもよい。
【００１５】
（４）上記（３）に記載の磁気抵抗効果デバイスにおいて、前記磁気抵抗効果素子に磁場を印加する磁場印加機構をさらに備え、前記磁場印加機構は、前記高周波信号線路を挟んで前記磁気抵抗効果素子の反対側に配され前記パッド部は、前記積層方向から平面視して前記磁場印加機構と重ならない領域に配置されていてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の磁気抵抗効果デバイスでは、磁気抵抗効果素子への大きな強度の磁場印加と高周波信号線路の低抵抗化を両立できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】磁気抵抗効果素子近傍の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス１００の構成例を模式的に示す断面図である。に示す断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス２００の構成例を、模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス３００の構成例を、模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の第四実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス４００の構成例を、模式的に示す断面図である。
【図６】本発明の第五実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス５００の構成例を、模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の第六実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス６００の構成例を、模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の磁気抵抗効果デバイスを適用した、高周波デバイスの回路の構成例を示す図である。
【図９】本発明の磁気抵抗効果デバイスを適用した、高周波デバイスの回路の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明について、図面を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００１９】
「第一実施形態」
図２は、本発明の第一実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス１００の構成例を、模式的に示す断面図である。
磁気抵抗効果デバイス１００は、少なくとも、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）１０１と、高周波信号線路１０３と、を備えている。磁気抵抗効果デバイス１００は、高周波信号線路１０３に高周波電流が流れることにより高周波信号線路１０３から発生する磁場（高周波磁場）、および、図示していない磁場印加機構（例えば磁性部材）から発生する磁場（静磁場）が、磁気抵抗効果素子１０１に印加されるように構成されている。
【００２０】
図２において、磁気抵抗効果素子を構成する各層が積層する方向をＬとし、そのうち、図の上側へ向かう向き（第２強磁性層１０１Ｂから第１強磁性層１０１Ａに向かう向き）をＬｕ、図の下側へ向かう向き（第１強磁性層１０１Ａから第２強磁性層１０１Ｂに向かう向き）をＬｄ、とする。
【００２１】
＜磁気抵抗効果素子＞
磁気抵抗効果素子１０１は、第１強磁性層１０１Ａと第２強磁性層１０１Ｂとの間にスペーサ層（非磁性層等）１０１Ｃが配置されるように、積層されてなる。例えば、第１強磁性層１０１Ａが磁化自由層として機能し、第２強磁性層１０１Ｂが磁化固定層として機能する。この場合、磁化固定層の磁化の向きに対して磁化自由層の磁化の向きが相対的に変化する。第１強磁性層１０１Ａと第２強磁性層１０１Ｂとは、保磁力が互いに異なっており、磁化固定層として機能する層の保磁力の方が磁化自由層として機能する層の保磁力よりも大きい。第１強磁性層１０１Ａ、第２強磁性層１０１Ｂの厚さは、１〜１０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【００２２】
第１強磁性層１０１Ａ、第２強磁性層１０１Ｂは、互いに保磁力が異なるように、強磁性を有する公知の材料、例えば、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ等の金属、およびこれらの金属を１種類以上含む強磁性合金等から選択される材料からなる。また、第１強磁性層１０１Ａ、第２強磁性層１０１Ｂは、これらの金属と、Ｂ、Ｃ、およびＮのうち、少なくとも１種類以上の元素とを含む合金（具体的には、Ｃｏ−ＦｅやＣｏ−Ｆｅ−Ｂ）等からなる場合もある。
【００２３】
また、より高い出力を得るためには、Ｃｏ２ＦｅＳｉ等のホイスラー合金を用いることが好ましい。ホイスラー合金は、Ｘ２ＹＺの化学組成をもつ金属間化合物を含む。Ｘは、周期表上でＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、あるいはＣｕ族の遷移金属元素または貴金属元素であり、Ｙは、Ｍｎ、Ｖ、ＣｒあるいはＴｉ族の遷移金属、または、Ｘと同じ元素であり、Ｚは、ＩＩＩ族からＶ族の典型元素である。ホイスラー合金としては、例えば、Ｃｏ２ＦｅＳｉ、Ｃｏ２ＭｎＳｉやＣｏ２Ｍｎ１−ａＦｅａＡｌｂＳｉ１−ｂ（０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）等が挙げられる。
【００２４】
磁化固定層として機能する強磁性層（磁化固定層）の磁化を固定するために、磁化固定層に接するように反強磁性層を付加してもよい。また、結晶構造、形状などに起因する磁気異方性を利用して磁化固定層の磁化を固定してもよい。反強磁性層には、ＦｅＯ、ＣｏＯ、ＮｉＯ、ＣｕＦｅＳ２、ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＣｒまたはＭｎなどを用いることができる。
【００２５】
スペーサ層１０１Ｃには、非磁性の材料を用いることが好ましい。スペーサ層１０１Ｃは、導電体、絶縁体もしくは半導体によって構成される層、または、絶縁体中に導体によって構成される通電点を含む層によって構成されている。
【００２６】
例えば、スペーサ層１０１Ｃが絶縁体によって構成される場合は、磁気抵抗効果素子１０１はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果素子となり、スペーサ層１０１Ｃが金属によって構成される場合は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果素子となる。
【００２７】
スペーサ層１０１Ｃとして絶縁材料を適用する場合、Ａｌ２Ｏ３またはＭｇＯ等の絶縁材料を用いることができる。第１強磁性層１０１Ａと第２強磁性層１０１Ｂとの間にコヒーレントトンネル効果が発現するように、スペーサ層１０１Ｃの膜厚を調整することで高い磁気抵抗変化率が得られる。ＴＭＲ効果を効率よく利用するためには、スペーサ層１０１Ｃの厚さは、０．５〜３．０ｎｍ程度であることが好ましい。
【００２８】
スペーサ層１０１Ｃが導電材料によって構成される場合、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ又はＲｕ等の導電材料を用いることができる。ＧＭＲ効果を効率よく利用するためには、スペーサ層１０１Ｃの厚さは、０．５〜３．０ｎｍ程度であることが好ましい。
【００２９】
スペーサ層１０１Ｃが半導体によって構成される場合、ＺｎＯ、Ｉｎ２Ｏ３、ＳｎＯ２、ＩＴＯ、ＧａＯｘ又はＧａ２Ｏｘ等の材料を用いることができる。この場合、スペーサ層１０１Ｃの厚さは、１．０〜４．０ｎｍ程度であることが好ましい。
【００３０】
スペーサ層１０１Ｃとして、絶縁体中の導体によって構成される通電点を含む層を適用する場合、Ａｌ２Ｏ３またはＭｇＯによって構成される絶縁体中に、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＭｎＡｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ａｕ、Ｃｕ、ＡｌまたはＭｇなどの導体によって構成される通電点を含む構造とすることが好ましい。この場合、スペーサ層１０１Ｃの厚さは、０．５〜２．０ｎｍ程度であることが好ましい。
【００３１】
磁気抵抗効果素子１０１は、第１強磁性層１０１Ａ、第２強磁性層１０１Ｂの両方ともを磁化自由層とし、２つの磁化自由層とこれら２つの磁化自由層の間に配置されたスペーサ層を有する磁気抵抗効果素子とすることもできる。この場合、第１強磁性層１０１Ａと第２強磁性層１０１Ｂは、互いの磁化方向が相対的に変化可能である。一例として、２つの磁化自由層同士が、スペーサ層を介して磁気的に結合した磁気抵抗効果素子を挙げることができる。より具体的には、外部磁場が印加されない状態で２つの磁化自由層の磁化の方向が互いに反平行になるように、２つの磁化自由層同士がスペーサ層を介して磁気的に結合する例が挙げられる。
【００３２】
＜高周波信号線路＞
高周波信号線路１０３は、高周波電流が流れることで高周波磁場を発生し、その少なくとも一部から発生する高周波磁場を第１強磁性層１０１Ａに印加する。
【００３３】
高周波信号線路１０３は、積層方向Ｌから平面視して、磁気抵抗効果素子１０１と重なる位置に配置される重畳部分１０３Ａと、磁気抵抗効果素子１０１と重ならない位置に配置される非重畳部分１０３Ｂ（１０３Ｂａａ、１０３Ｂａｂ、１０３Ｂｂａ、１０３Ｂｂｂ）とからなる。非重畳部分１０３Ｂの少なくとも一部（符号１０３Ｂａａの部分、符号１０３Ｂｂａの部分、符号１０３Ｂａｂの一部、符号１０３Ｂｂｂの一部）は、重畳部分１０３Ａの少なくとも一部よりも厚く形成されている。重畳部分１０３Ａは、絶縁体を介して磁気抵抗効果素子１０１から積層方向Ｌに離間して配置されている。
第１強磁性層１０１Ａの重畳部分１０３Ａ側の面１０１Ａａを含む仮想平面Ｖ−Ｖ’と高周波信号線路１０３の積層方向Ｌにおける中心線Ｘとの積層方向Lに沿った距離が、重畳部分１０３Ａの少なくとも一部において非重畳部分１０３Ｂの少なくとも一部よりも小さい。
仮想平面Ｖ−Ｖ’と重畳部分１０３Ａの中心線Ｘとの積層方向Lに沿った距離をＤＡとし、仮想平面Ｖ−Ｖ’と非重畳部分１０３Ｂを構成する符号１０３Ｂａａの部分、符号１０３Ｂａｂの部分、符号１０３Ｂｂｂの部分、符号１０３Ｂｂａの部分のそれぞれの中心線Ｘとの積層方向Lに沿った距離をそれぞれ、Ｄａａ、Ｄａｂ、Ｄｂｂ、Ｄｂａとすると、ＤＡはＤａａ、Ｄｂａよりも小さく、かつ、Ｄａｂ、Ｄｂｂ以下である。換言すると、重畳部分１０３Ａについての距離であるＤＡは、非重畳部分１０３Ｂの一部である、符号１０３Ｂａａの部分及び符号１０３Ｂｂａの部分についての距離であるＤａａ、Ｄｂａよりも小さい。
このように、仮想平面Ｖ−Ｖ’と磁気抵抗効果素子１０１の上方に位置する高周波信号線路１０３の重畳部分１０３Ａの中心線Ｘとの距離を縮めることにより磁気抵抗効果素子１０１に対して高周波信号線路１０３で発生した高周波磁場をより大きな強度で印加可能とすると共に、重畳部分１０３Ａの周囲の非重畳部分１０３Ｂを厚くして高周波信号線路１０３の抵抗を下げることができるため、高周波特性が改善する。
【００３４】
高周波信号線路１０３の形状は、非重畳部分の少なくとも一部が重畳部分の少なくとも一部よりも厚く形成されており、仮想平面Ｖ−Ｖ’と高周波信号線路１０３の積層方向における中心線との積層方向に沿った距離が重畳部分の少なくとも一部において非重畳部分の少なくとも一部よりも小さいという構成を有する限り、特に限定されない。
【００３５】
図２に示した磁気抵抗効果デバイス１００の構成は別の見方をすると、重畳部分１０３Ａが積層方向Ｌにおける磁気抵抗効果素子１０１の上側にあるとしたときに、高周波信号線路１０３は、非重畳部分１０３Ｂにおいて、重畳部分１０３の少なくとも一部よりも積層方向Ｌにおける上側に突き出た突出部を有するということもできる。この構成では、突出部は、符号１０３Ｂａａの部分、符号１０３Ｂｂａの部分、符号１０３Ｂａｂの一部、符号１０３Ｂｂｂの一部から構成されている。
図２に示す配置のとき、重畳部分１０３Ａが積層方向Ｌにおける磁気抵抗効果素子の「上側」にあるとすると、Ｌｕの向きを「積層方向における上側」、Ｌｄの向きを「積層方向における下側」というものとする。
【００３６】
＜電極配線＞
磁気抵抗効果素子１０１の積層方向Ｌの両端すなわち、スペーサ層１０１Ｃからみて第１強磁性層１０１Ａ側および第２強磁性層１０１Ｂ側にそれぞれ、第１電極配線１０７、第２電極配線１０８が接続されている。ここで、「接続」とは、第１強磁性層あるいは第２強磁性層１０１Ｂに直接接続された場合と他の層を介して間接的に接続された場合とを両方含む。
第１電極配線１０７および第２電極配線１０８の少なくとも一方を介して、磁気抵抗効果素子１０１に電流又は電圧が印加される。また、第１電極配線１０７および第２電極配線１０８の少なくとも一方は、磁気抵抗効果素子１０１から出力される信号を伝える。例えば、磁気抵抗効果素子１０１には、第１電極配線１０７および第２電極配線１０８を介して直流電流又は直流電圧が印加される。また、例えば、第２電極配線１０８は、磁気抵抗効果素子１０１から出力される信号（高周波電圧または高周波電流）を伝える。
【００３７】
第１電極配線１０７および第２電極配線１０８の材料としては、例えば、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡｕＣｕ、Ｒｕ、Ａｌ等の導電性を有するものを用いることができる。
【００３８】
「第二実施形態」
図３は、本発明の第二実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス２００の構成例を、模式的に示す断面図である。第一実施形態と同じ箇所は、形状の違いによらず、同じ符号で示している。
【００３９】
磁気抵抗効果デバイス２００は、第一実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス１００で示した構成に加えて、高周波信号線路２０３と電気的に接続されると共に、外部と電気的に接続できるように端面２１０ａ、２２０ａの少なくとも一部が露出したパッド部（第１パッド部２１０、第２パッド部２２０）を有する。図３に示す例では、第１パッド部２１０及び第２パッド部２２０は積層方向Ｌに延在している。
すなわち、図３に示した構成では、積層方向Ｌから平面視して、磁気抵抗効果素子１０１と重なる位置に配置される重畳部分２０３Ａと、磁気抵抗効果素子１０１と重ならない位置に配置される非重畳部分２０３Ｂ（２０３Ｂａａ、２０３Ｂａｂ、２０３Ｂｂａ、２０３Ｂｂｂ）とからなり、非重畳部分２０３Ｂの少なくとも一部（符号２０３Ｂａａの部分、符号２０３Ｂｂａの部分、符号２０３Ｂａｂの一部、符号２０３Ｂｂｂの一部）は、重畳部分２０３Ａの少なくとも一部よりも厚く形成されており、仮想平面Ｖ−Ｖ’と高周波信号線路２０３の積層方向Ｌにおける中心線Ｘとの積層方向Lに沿った距離が重畳部分２０３Ａの少なくとも一部において非重畳部分２０３Ｂの少なくとも一部よりも小さい点は、磁気抵抗効果デバイス１００と共通する。これに対して、高周波信号線路２０３の非重畳部分の２０３Ｂａａ部分及び２０３Ｂｂａ部分のそれぞれに接続する第１パッド部２１０、第２パッド部２２０を有する点は磁気抵抗効果デバイス１００と異なる。
【００４０】
第１パッド部２１０及び第２パッド部２２０は、外部接続用ワイヤ又はバンプをボンディングするボンディング用パッドとして用いたり、また、製造工程中の検査において、その第１パッド部及び第２パッド部にプローブ（検査針）を当てて検査を行うことができる。
パッド部（第１パッド部２１０、第２パッド部２２０）の形状は、上記目的を果たす限り、特に限定はされない。
パッド部の機能に基づくと、パッド部の平面視のサイズは限定するものではないが、例えば、平面視が円形状である場合、その直径を例示すると、５０μｍ〜１５０μｍ程度であり、また、その厚み（積層方向Ｌの厚さ）は限定するものではないが、例示すると、２μｍ〜５０μｍ程度である。
【００４１】
パッド部の材料としては、例えば、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡｕＣｕ、Ｒｕ、Ａｌ等の導電性を有するものを用いることができる。
【００４２】
「第三実施形態」
図４は、本発明の第三実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス３００の構成例を、模式的に示す断面図である。第二実施形態と同じ箇所は、形状の違いによらず、同じ符号で示している。
【００４３】
磁気抵抗効果デバイス３００は、第二実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス２００で示した構成に加えて、磁気抵抗効果素子１０１に磁場を印加する磁場印加機構１０２をさらに備え、磁場印加機構１０２は、高周波信号線路２０３を挟んで磁気抵抗効果素子１０１の反対側に配されると共に、パッド部（第１パッド部２１０、第２パッド部２２０）は、積層方向Ｌから平面視して磁性部材１０２と重ならない領域に配置されている。
磁場印加機構１０２によって、第１強磁性層１０１Ａに静磁場を印加することができる。
【００４４】
＜磁場印加機構＞
図４に示す磁場印加機構２０は、第１磁性部材１０２とコイル１０６とを備える。第１磁性部材１０２及びコイル１０６のいずれか一方のみを備えた構成でもよく、また、磁場印加機構として、磁気抵抗効果素子１０１の第２強磁性層１０１Ｂ側に配される第２磁性部材や、第１磁性部材１０２と第２磁性部材とを連結する連結部を備えてもよい。
第１磁性部材１０２は、磁気抵抗効果素子１０１の第１強磁性層１０１Ａ側に配されている。コイル１０６は突出部１０２Ｂの周囲に巻回されている。コイル１０６は磁束を誘起し、誘起された磁束は突出部１０２Ｃに集中し、磁気抵抗効果素子１０１に向かう磁場を形成する。図４では、コイル１０６は、突出部１０２Ｂの周囲に渦巻き状に巻回されたスパイラルコイルである。図４では、コイル１０６はｚ方向に１層としたが、２層以上に積層してもよい。
【００４５】
第１磁性部材１０２、第２磁性部材及び連結部は、磁性体により構成されている。第１磁性部材１０２、第２磁性部材及び連結部には、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｉとＦｅの合金、ＦｅとＣｏの合金、またはＦｅとＣｏとＢの合金などを用いることができる。コイル１０６は、導電性の高い配線パターンからなり、例えば銅、アルミニウム等を用いることができる。
【００４６】
図４に示す第１磁性部材１０２は、突出部（１０２Ｂ、１０２Ｃ）と基部１０２Ａとからなる。基部１０２Ａは、第１磁性部材１０２の主要部であり、図４ではｘｙ面内方向に延在している部分である。
連結部（図示せず）は、第１磁性部材１０２と第２磁性部材（図示せず）とを繋ぐ部分であり、磁場の流れを安定化させるための部分である。突出部１０２Ｃは、その表面から磁束線が流れ出る又はその表面に磁束線が流れ込む部分である。また突出部１０２Ｃから流れ出る磁束線又は流れ込む磁束線は、第１磁性部材１０２及び第２磁性部材から磁化自由層に印加される磁束線の主を担う。ここで「主を担う」とは、磁場の強度（磁束密度）の観点で主を担うことを意味する。
【００４７】
上記機能を果たす限り、第１磁性部材の形状は特に限定されない。
突出部は、一つに限られず複数あってもよい。
【００４８】
第１磁性部材は、水平断面（積層方向Ｌに対して直交する断面）の面積が一定である基部１０２Ａと、基部１０２Ａの磁気抵抗効果素子１０１側に配設され、基部１０２Ａの水平断面積よりも小さな水平断面積を有する素子側部分とからなってもよい。
かかる素子側部分としては、複数の突出部分が突出方向に積み重ねられてなる多段構造（例えば、異なる直径の円柱群が、直径が大きい順に基部１０２Ａ側から積み重ねられてなる多段構造）を有してもよい（突出部が２段の場合、図４を参照）。
基部１０２Ａと突出部とは、一体であってもよいし、別体であってもよい。
突出部は、突出方向に直交する面の断面積が連続的に変化するものでもよいし、そのような断面積が連続的に変化する部分と、突出方向に直交する面の断面積が一定の突出部分とからなるものでもよい。
【００４９】
第１磁性部材１０２の材料としては、軟磁性体、硬磁性体のいずれであってもよい。図４では、第１磁性部材１０２として軟磁性体（ヨーク）を用いる場合について例示しており、突出部１０２Ｂの周囲に、磁気抵抗効果素子に磁場を印加するためのコイル１０６が巻かれている。この例では、コイル１０６は金属パターンを渦巻き状に巻回させたスパイラルコイルの例を示しているが、コイル１０６の種類については限定されない。ここでは、コイル１０６の奥行き部分の図示を省略している。また、コイル１０６に流す電流値を調整することにより、磁気抵抗効果素子１０１に印加される静磁場の大きさを変化させることができる。
【００５０】
なお、図４では、突出部１０２Ｂの周囲にコイル１０６が巻かれている例を示しているが、コイル１０６は、第１磁性部材１０２の他の部分に巻かれていてもよい。
【００５１】
第１磁性部材１０２を軟磁性体とする場合には、その材料として、Ｆｅ、ＮｉおよびＣｏのうちの少なくとも1つを含む金属又は合金等の軟磁性材料（一例として、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金等）を用いることができる。
【００５２】
第１磁性部材１０２を硬磁性体とする場合には、図４のように第１磁性部材１０２の周囲にコイル１０６を巻いてもよいし、巻かなくてもよい。第１磁性部材１０２として硬磁性体を用いる場合には、その材料として、ＣｏＰｔ合金、ＦｅＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金等を用いることができる。また、上記した軟磁性材料にＩｒＭｎ等の反強磁性体を磁気的に結合させ、軟磁性材料の磁化の方向を固定したものも、第１磁性部材１０２として用いることができる。その場合には、図４のように第１磁性部材１０２の周囲にコイルを巻いてもよいし、巻かなくてもよい。
【００５３】
「第四実施形態」
図５は、本発明の第四実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス４００の構成例を、模式的に示す断面図である。第一実施形態と同じ箇所は、形状の違いによらず、同じ符号で示している。
【００５４】
磁気抵抗効果デバイス４００では、高周波信号線路３０３は磁気抵抗効果素子１０１のスペーサ層１０１Ｃからみて第１強磁性層１０１Ａ側（図５の例では、第１強磁性層１０１Ａのスペーサ層とは反対側の面１０１Ａａ）に接続されている。磁気抵抗効果デバイス４００においても高周波信号線路３０３からの高周波磁場を第１強磁性層１０１Ａに印加することで駆動する点は上記実施形態と同様である。また、高周波信号線路３０３を流れる高周波電流の一部が磁気抵抗効果素子１０１に印加される。
【００５５】
高周波信号線路３０３は、積層方向Ｌから平面視して、磁気抵抗効果素子１０１と重なる位置に配置される重畳部分３０３Ａと、磁気抵抗効果素子１０１と重ならない位置に配置される非重畳部分３０３Ｂ（３０３Ｂａａ、３０３Ｂａｂ、３０３Ｂｂａ、３０３Ｂｂｂ）とからなる。
図５に示す高周波信号線路３０３は、図２に示した高周波信号線路１０３と同様の構成を有しているが、図２で示した第１電極配線１０７がなく、高周波信号線路３０３の重畳部分３０３Ａが磁気抵抗効果素子１０１と電気的に接続している点が、図２で示した磁気抵抗効果デバイス１００と異なる。
【００５６】
非重畳部分３０３Ｂの少なくとも一部（符号３０３Ｂａａの部分、符号３０３Ｂｂａの部分、符号３０３Ｂａｂの一部、符号３０３Ｂｂｂの一部）は、重畳部分３０３Ａの少なくとも一部よりも厚く形成されている。
仮想平面Ｖ−Ｖ’と高周波信号線路３０３の積層方向Lにおける中心線Ｘとの積層方向Ｌ沿った距離が、重畳部分３０３Ａの少なくとも一部において非重畳部分３０３Ｂの少なくとも一部よりも小さい。
仮想平面Ｖ−Ｖ’と重畳部分３０３Ａの中心線Ｘとの積層方向Lに沿った距離をｄＡとし、仮想平面Ｖ−Ｖ’と非重畳部分３０３Ｂを構成する符号３０３Ｂａａの部分、符号３０３Ｂａｂの部分、符号３０３Ｂｂｂの部分、符号３０３Ｂｂａの部分のそれぞれの中心線Ｘとの積層方向Lに沿った距離をそれぞれ、ｄａａ、ｄａｂ、ｄｂｂ、ｄｂａとすると、ｄＡはｄａａ、ｄｂａよりも小さく、かつ、ｄａｂ、ｄｂｂ以下である。換言すると、重畳部分３０３Ａについての距離であるｄＡは、非重畳部分３０３Ｂの一部である、符号３０３Ｂａａの部分及び符号３０３Ｂｂａの部分についての距離であるｄａａ、ｄｂａよりも小さい。
このように、仮想平面Ｖ−Ｖ’と磁気抵抗効果素子１０１の上方に位置する高周波信号線路３０３の重畳部分３０３Ａとの距離を縮めることにより磁気抵抗効果素子１０１に対して高周波信号線路１０３のより大きな高周波磁場を印加可能とすると共に、重畳部分３０３Ａの周囲の非重畳部分３０３Ｂを厚くして高周波信号線路３０３の抵抗を下げることができるため、高周波特性が改善する。
【００５７】
「第五実施形態」
図６は、本発明の第五実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス５００の構成例を、模式的示す断面図である。第四実施形態と同じ箇所は、形状の違いによらず、同じ符号で示している。
【００５８】
磁気抵抗効果デバイス５００は、第四実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス４００で示した構成に加えて、高周波信号線路４０３と電気的に接続されると共に、外部と電気的に接続できるように端面４１０ａ、４２０ａの少なくとも一部が露出したパッド部（第１パッド部４１０、第２パッド部４２０）を有する。図６に示す例では、第１パッド部４１０及び第２パッド部４２０は積層方向Ｌに延在している。
すなわち、図６に示した構成では、積層方向Ｌから平面視して、磁気抵抗効果素子１０１と重なる位置に配置される重畳部分４０３Ａと、磁気抵抗効果素子１０１と重ならない位置に配置される非重畳部分４０３Ｂ（４０３Ｂａａ、４０３Ｂａｂ、４０３Ｂｂａ、４０３Ｂｂｂ）とからなり、非重畳部分４０３Ｂの少なくとも一部（符号４０３Ｂａａの部分、符号４０３Ｂｂａの部分、符号４０３Ｂａｂの一部、符号４０３Ｂｂｂの一部）は、重畳部分４０３Ａの少なくとも一部よりも厚く形成されており、仮想平面Ｖ−Ｖ’と高周波信号線路４０３の積層方向Lにおける中心線Ｘとの積層方向Lに沿った距離が重畳部分４０３Ａの少なくとも一部において非重畳部分４０３Ｂの少なくとも一部よりも小さい点は、磁気抵抗効果デバイス４００と共通する。これに対して、高周波信号線路４０３の非重畳部分の４０３Ｂａａ部分及び４０３Ｂｂａ部分のそれぞれに接続する第１パッド部４１０、第２パッド部４２０を有する点は磁気抵抗効果デバイス１００と異なる。
【００５９】
第１パッド部４１０及び第２パッド部４２０は、外部接続用ワイヤ又はバンプをボンディングするボンディング用パッドとして用いたり、また、製造工程中の検査において、その第１パッド部及び第２パッド部にプローブ（検査針）を当てて検査を行うことができる。
パッド部（第１パッド部４１０、第２パッド部４２０）の形状は、上記目的を果たす限り、特に限定はされない。
パッド部の機能に基づくと、パッド部の平面視のサイズは限定するものではないが、例えば、平面視が円形状である場合、その直径を例示すると、５０μｍ〜１５０μｍ程度であり、また、その厚み（積層方向Ｌの厚さ）は限定するものではないが、例示すると、２μｍ〜５０μｍ程度である。
【００６０】
パッド部の材料としては、例えば、Ｔａ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡｕＣｕ、Ｒｕ、Ａｌ等の導電性を有するものを用いることができる。
【００６１】
「第六実施形態」
図７は、本発明の第六実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス６００の構成例を、模式的示す断面図である。第三実施形態と同じ箇所は、形状の違いによらず、同じ符号で示している。
【００６２】
磁気抵抗効果デバイス６００では、高周波信号線路４０３は磁気抵抗効果素子１０１のスペーサ層１０１Ｃからみて第１強磁性層１０１Ａ側（図７の例では、第１強磁性層１０１Ａのスペーサ層とは反対側の面１０１Ａａ）に接続されている。磁気抵抗効果デバイス６００においても高周波信号線路４０３からの高周波磁場を第１強磁性層１０１Ａに印加することで駆動する点は上記実施形態と同様である。また、高周波信号線路４０３を流れる高周波電流の一部が磁気抵抗効果素子１０１に印加される。
【００６３】
高周波信号線路４０３は、積層方向Ｌから平面視して、磁気抵抗効果素子１０１と重なる位置に配置される重畳部分４０３Ａと、磁気抵抗効果素子１０１と重ならない位置に配置される非重畳部分４０３Ｂ（４０３Ｂａａ、４０３Ｂａｂ、４０３Ｂｂａ、４０３Ｂｂｂ）とからなる。
高周波信号線路４０３は、図４に示した高周波信号線路２０３と同様の構成を有しているが、図４で示した第１電極配線１０７がなく、高周波信号線路４０３の重畳部分４０３Ａが磁気抵抗効果素子１０１と電気的に接続している点が、図４で示した磁気抵抗効果デバイス３００と異なる。
【００６４】
非重畳部分４０３Ｂの少なくとも一部（符号４０３Ｂａａの部分、符号４０３Ｂｂａの部分、符号４０３Ｂａｂの一部、符号４０３Ｂｂｂの一部）は、重畳部分４０３Ａの少なくとも一部よりも厚く形成されている。
仮想平面Ｖ−Ｖ’と高周波信号線路４０３の積層方向Lにおける中心線Xとの積層方向Lに沿った距離が、重畳部分４０３Ａの少なくとも一部において非重畳部分４０３Ｂの少なくとも一部よりも小さい。
仮想平面Ｖ−Ｖ’と重畳部分４０３Ａの中心線Xとの積層方向Lに沿った距離をｄＡとし、仮想平面Ｖ−Ｖ’と非重畳部分４０３Ｂを構成する符号４０３Ｂａａの部分、符号４０３Ｂａｂの部分、符号４０３Ｂｂｂの部分、符号４０３Ｂｂａの部分のそれぞれの中心線Xとの積層方向Lに沿った距離をそれぞれ、ｄａａ、ｄａｂ、ｄｂｂ、ｄｂａとすると、ｄＡはｄａａ、ｄｂａよりも小さく、かつ、ｄａｂ、ｄｂｂ以下である。換言すると、重畳部分４０３Ａについての距離であるｄＡは、非重畳部分４０３Ｂの一部である、符号４０３Ｂａａの部分及び符号４０３Ｂｂａの部分についての距離であるｄａａ、ｄｂａよりも小さい。
このように、仮想平面Ｖ−Ｖ’と磁気抵抗効果素子１０１の上方に位置する高周波信号線路４０３の重畳部分４０３Ａとの距離を縮めることにより磁気抵抗効果素子１０１に対して高周波信号線路１０３のより大きな高周波磁場を印加可能とすると共に、重畳部分４０３Ａの周囲の非重畳部分４０３Ｂを厚くして高周波信号線路４０３の抵抗を下げることができるため、高周波特性が改善する。
【００６５】
（適用例１）
図８は、上記磁気抵抗効果デバイス１００を適用した、高周波デバイス２５０の回路の一例を示している。磁気抵抗効果デバイス１００を、他の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス２００に置き換えてもよい。なお、上述した磁気抵抗効果素子、高周波信号線路とともに、下述する磁場印加機構や他の回路素子等が組み込まれた高周波デバイス２５０を総称して、磁気抵抗効果デバイスと呼ぶことがある。高周波デバイス２５０は、磁気抵抗効果素子１０１と、第１磁性部材１１２と、第２磁性部材１０４と、高周波信号線路１０３と、直流印加端子１１９とを備える。高周波デバイス２５０は、第１のポート１から信号が入力され、第２のポート１２１から信号を出力する。
【００６６】
＜磁気抵抗効果素子、磁場印加機構＞
磁気抵抗効果素子１０１には、一例として、上述の第一実施形態にかかる磁気抵抗効果デバイス１００の構成を満たすものが用いられる。図８に示す例では磁気抵抗効果素子１０１の両端に上部電極１０９と下部電極１１０とが形成されている。本適用例１では、第２強磁性層１０１Ｂが磁化固定層として機能し、第１強磁性層１０１Ａが磁化自由層として機能する例で説明する。後述する適用例２についても同様である。
【００６７】
図８に示す第１磁性部材１１２は、基部１１２Ａと、積層方向Ｌに平行な方向における磁気抵抗効果素子１０１側（基部の一面１１２Ａａ側）に突き出た突出部１１２Ｂと、を有している。突出部１１２Ｂは、基部の一面１１２Ａaから、積層方向Ｌに平行な方向における磁気抵抗効果素子１０１側に突出している。第１磁性部材１１２は、積層方向Ｌに平行な方向における磁気抵抗効果素子１０１の一方の側（図１では上側）に配されている。
基部１１２Ａと突出部１１２Ｂとは、一体であってもよいし、別体であってもよい。
突出部１１２Ｂの周囲にはコイル１０６が巻回されている。第２磁性部材１０４は、磁気抵抗効果素子１０１から見て第１磁性部材１１２とは反対側に配置されている。第１磁性部材１１２と第２磁性部材１０４とは、図示しない磁性部材により図の外側の領域で連結されている。第１磁性部材１１２、第２磁性部材１０４及びコイル１０６が、磁気抵抗効果素子１０１に外部磁場（静磁場）を印加する磁場印加機構を構成している。
【００６８】
磁場印加機構（第１磁性部材１１２、第２磁性部材１０４及びコイル１０６）を用いて、出力信号の周波数を設定することができる。出力信号の周波数は、磁化自由層として機能する第１強磁性層１０１Ａの強磁性共鳴周波数によって変化する。第１強磁性層１０１Ａの強磁性共鳴周波数は、第１強磁性層１０１Ａにおける有効磁場によって変化する。第１強磁性層１０１Ａにおける有効磁場は、外部磁場（静磁場）によって変えることができる。そのため、磁場印加機構から第１強磁性層１０１Ａに印加する外部磁場の大きさを変えることで、第１強磁性層１０１Ａの強磁性共鳴周波数を変えることができる。
【００６９】
＜第１のポート及び第２のポート＞
第１のポート１２０は、高周波デバイス２５０の入力端子である。第１のポート１２０は、高周波信号線路１０３の一端に対応する。第１のポート１２０に交流信号源（図示略）を接続することで、高周波デバイス２５０に交流信号（高周波信号）を印加することができる。高周波デバイス２５０に印加される高周波信号は、例えば、１００ＭＨｚ以上の周波数を有する信号である。
【００７０】
第２のポート１２１は、高周波デバイス２５０の出力端子である。第２のポート１２１は、磁気抵抗効果素子１０１から出力される信号を伝える出力信号線路１２２の一端に対応する。出力信号線路１２２及び下部電極１１０は、図２に示した第２電極配線１０８に対応する。
【００７１】
＜高周波信号線路＞
図８における高周波信号線路１０３は、一端が第１のポート１２０に接続されている。
また、高周波デバイス２５０は、高周波信号線路１０３の他端が基準電位端子１２３を介して基準電位に接続されて用いられる。図８では、基準電位としてグラウンドＧに接続している。グラウンドＧは、高周波デバイス２５０の外部に付設されるものとすることができる。第１のポート１２０に入力される高周波信号とグラウンドＧとの電位差に応じて、高周波信号線路１０３内に高周波電流が流れる。高周波信号線路１０３内に高周波電流が流れると、高周波信号線路１０３から高周波磁場が発生する。磁気抵抗効果素子１０１の第１強磁性層１０１Ａには、この高周波磁場が印加される。
【００７２】
＜出力信号線路、線路＞
出力信号線路１２２は、磁気抵抗効果素子１０１から出力された信号を伝播する。磁気抵抗効果素子１０１から出力される信号は、磁化自由層として機能する第１強磁性層１０１Ａの強磁性共鳴を利用して選択された周波数の信号である。図８における出力信号線路１２２は、一端が下部電極１１０を介して磁気抵抗効果素子１０１に接続され、他端が第２のポート１２１に接続されている。すなわち、図８における出力信号線路１２２は、磁気抵抗効果素子１０１と第２のポート１２１とを繋ぐ。
【００７３】
また、電源１２７、出力信号線路１２２、磁気抵抗効果素子１０１、線路１２４、グラウンドＧによる閉回路を構成する部分と、第２のポート１２１との間の出力信号線路１２２（一例として、インダクタ１２５の出力信号線路１２２への接続箇所と第２のポート１２１との間の出力信号線路１２２）には、コンデンサを設けてもよい。当該部分にコンデンサを設けることで、第２のポート１２１から出力される出力信号に、電流の不変成分が加わることを避けることができる。
【００７４】
線路１２４は、一端が上部電極１０９を介して磁気抵抗効果素子１０１に接続されている。線路１２４及び上部電極１０９は、図２に示した第１電極配線１０７に対応する。また、高周波デバイス２５０は、線路１２４の他端が基準電位端子１２６を介して基準電位に接続されて用いられる。図８では線路１２４を、高周波信号線路１０３の基準電位と共通のグラウンドＧに接続しているが、その他の基準電位に接続してもよい。回路構成を簡便にするためには、高周波信号線路１０３の基準電位と線路１２４の基準電位とは共通していることが好ましい。
【００７５】
各線路及びグラウンドＧの形状としては、マイクロストリップライン（ＭＳＬ）型やコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）型を適用することが好ましい。マイクロストリップライン（ＭＳＬ）型やコプレーナウェーブガイド（ＣＰＷ）型を適用する場合、線路の特性インピーダンスと、回路系のインピーダンスとが等しくなるように、線路幅やグラウンド間距離を設計することが好ましい。このように設計することによって、線路の伝送損失を抑えることができる。
【００７６】
＜直流印加端子＞
直流印加端子１１９は、電源１２７に接続され、磁気抵抗効果素子１０１の積層方向Ｌに直流電流又は直流電圧を印加する。本明細書において直流電流とは、時間によって方向が変化しない電流であり、時間によって大きさが変化する電流を含む。また、直流電圧とは、時間によって方向が変化しない電圧であり、時間によって大きさが変化する電圧も含む。電源１２７は、直流電流源であってもよいし、直流電圧源であってもよい。
【００７７】
電源１２７は、一定の直流電流を発生可能な直流電流源であってもよいし、一定の直流電圧を発生可能な直流電圧源であってもよい。また、電源１２７は、発生する直流電流値の大きさが変化可能な直流電流源であってもよいし、発生する直流電圧値の大きさが変化可能な直流電圧源であってもよい。
【００７８】
磁気抵抗効果素子１０１に印加される電流の電流密度は、磁気抵抗効果素子１０１の発振閾値電流密度よりも小さいことが好ましい。磁気抵抗効果素子の発振閾値電流密度とは、磁気抵抗効果素子の磁化自由層として機能する強磁性層の磁化が、一定周波数および一定の振幅で歳差運動を開始し、磁気抵抗効果素子が発振する（磁気抵抗効果素子の出力（抵抗値）が一定周波数及び一定の振幅で変動する）閾値となる電流密度を意味している。
【００７９】
直流印加端子１１９と出力信号線路１２２との間には、インダクタ１２５が配設されている。インダクタ１２５は、電流の高周波成分をカットし、電流の不変成分を通す。インダクタ１２５により磁気抵抗効果素子１０１から出力された出力信号（高周波信号）は第２のポート１２１に効率的に流れる。また、インダクタ１２５により、電流の不変成分は、電源１２７、出力信号線路１２２、磁気抵抗効果素子１０１、線路１２４、グラウンドＧで構成される閉回路を流れる。
【００８０】
インダクタ１２５には、チップインダクタ、パターン線路によるインダクタ、インダクタ成分を有する抵抗素子等を用いることができる。インダクタ１２５のインダクタンスは１０ｎＨ以上であることが好ましい。
【００８１】
＜高周波デバイスの機能＞
高周波デバイス２５０に第１のポート１２０から高周波信号が入力されると、高周波信号に対応する高周波電流が高周波信号線路１０３内を流れる。高周波信号線路１０３内を流れる高周波電流により発生する高周波磁場が、磁気抵抗効果素子１０１の第１強磁性層１０１Ａに印加される。
【００８２】
磁化自由層として機能する第１強磁性層１０１Ａの磁化は、高周波信号線路１０３により第１強磁性層１０１Ａに印加された高周波磁場の周波数が、第１強磁性層１０１Ａの強磁性共鳴周波数に近い場合に大きく振動する。この現象が、強磁性共鳴現象である。
【００８３】
第１強磁性層１０１Ａの磁化の振動が大きくなると、磁気抵抗効果素子１０１における抵抗値変化が大きくなる。例えば、直流印加端子１１９から、一定の直流電流が磁気抵抗効果素子１０１に印加される場合には、磁気抵抗効果素子１０１の抵抗値変化は、上部電極１０９と下部電極１１０との間の電位差の変化として、第２のポート１２１から出力される。また、例えば、直流印加端子１１９から一定の直流電圧が磁気抵抗効果素子１０１に印加される場合には、磁気抵抗効果素子１０１の抵抗値変化は、下部電極１１０と上部電極１０９との間を流れる電流値の変化として第２のポート１２１から出力される。
【００８４】
すなわち、第１のポート１２０から入力された高周波信号の周波数が、第１強磁性層１０１Ａの強磁性共鳴周波数に近い周波数である場合には、磁気抵抗効果素子１０１の抵抗値の変動量が大きく、第２のポート１２１から大きな信号が出力される。これに対し、高周波信号の周波数が、第１強磁性層１０１Ａの強磁性共鳴周波数から外れている場合には、磁気抵抗効果素子１０１の抵抗値の変動量が小さく、第２のポート１２１から信号がほとんど出力されない。すなわち、高周波デバイス２５０は、特定の周波数の高周波信号を選択的に通過させることができる高周波フィルタとして機能する。
【００８５】
＜他の用途＞
また、上記適用例では、高周波デバイス２５０を高周波フィルタとして用いる場合を提示したが、高周波デバイス２５０はアイソレータ、フェイズシフタ、増幅器（アンプ）等の高周波デバイスにも適用することができる。
【００８６】
高周波デバイス２５０をアイソレータとして用いる場合には、第２のポート１２１から信号を入力する。第２のポート１２１から信号を入力しても、第１のポート１から出力されることはないため、アイソレータとして機能する。
【００８７】
また、高周波デバイス２５０をフェイズシフタとして用いる場合は、出力される周波数帯域が変化する場合において、出力される周波数帯域の任意の１点の周波数に着目する。
出力される周波数帯域が変化する際に、特定の周波数における位相は変化するため、フェイズシフタとして機能する。
【００８８】
また、高周波デバイス２５０を増幅器として用いる場合には、電源１２７から印加する直流電流又は直流電圧を所定の大きさ以上にする。このようにすることで、第１のポート１２０から入力される信号より、第２のポート１２１から出力される信号が大きくなり、増幅器として機能する。
【００８９】
上述のように、高周波デバイス２５０は、高周波フィルタ、アイソレータ、フェイズシフタ、増幅器等の高周波デバイスとして機能させることができる。
【００９０】
図８では磁気抵抗効果素子１０１が一つである場合を例示したが、磁気抵抗効果素子１０１は複数あってもよい。この場合、複数の磁気抵抗効果素子１０１は、互いに並列接続されていてもよいし、直列接続されていてもよい。例えば、強磁性共鳴周波数の異なる磁気抵抗効果素子１０１を複数利用することで、選択周波数の帯域（通過周波数帯域）を広くすることができる。また、一つの磁気抵抗効果素子１００からの出力信号を出力する出力信号線路１２２で発生した高周波磁場を、別の磁気抵抗効果素子１０１に印加する構成としてもよい。このような構成にすると、出力される信号が複数回に渡ってフィルタリングされるため、高周波信号のフィルタリング精度を高めることができる。
【００９１】
（適用例２）
図９は、上記磁気抵抗効果デバイス４００を適用した、高周波デバイス２７０の回路の一例を示している。磁気抵抗効果デバイス４００を、他の実施形態に係る磁気抵抗効果デバイス５００に置き換えてもよい。
なお図９では、高周波信号線路３０３の磁気抵抗効果素子１０１の近傍の一部を上部電極１０９として描いている。この場合、高周波信号線路３０３内を流れる高周波電流により高周波信号線路３０３から発生し磁気抵抗効果素子１０１（第１強磁性層１０１Ａ）に印加される高周波磁場を利用して、第１強磁性層１０１Ａの磁化を振動させることができる。また、高周波信号線路３０３から印加され、磁気抵抗効果素子１０１の積層方向Ｌに流れる高周波電流により生じるスピントランスファートルクを利用して第１強磁性層１０１Ａの磁化を振動させてもよい。また、高周波信号線路３０３の上部電極１０９に相当する部分を流れる高周波電流の流れる向きと直交する方向に生じるスピン流によるスピンオービットトルクを利用して、第１強磁性層１０１Ａの磁化を振動させてもよい。つまり、これら高周波磁場、スピントランスファートルクおよびスピンオービットトルクのうち少なくとも１つを利用して、第１強磁性層１０１Ａの磁化を振動させることができる。
【００９２】
高周波デバイス２７０は、高周波デバイス２５０と同様に、高周波フィルタ、フェイズシフタ、増幅器等の高周波デバイスとして機能させることができる。
【００９３】
上記適用例１〜２において、直流印加端子１１９は、それぞれインダクタ１２５とグラウンドＧとの間に接続されてもよいし、上部電極１０９とグラウンドＧとの間に接続されてもよい。
【００９４】
また、上記適用例１〜２におけるインダクタ１２５にかえて、抵抗素子を用いてもよい。この抵抗素子は、抵抗成分により電流の高周波成分をカットする機能を有する。この抵抗素子は、チップ抵抗またはパターン線路による抵抗のいずれであってもよい。この抵抗素子の抵抗値は、出力信号線路１２２の特性インピーダンス以上であることが好ましい。例えば、出力信号線路１２２の特性インピーダンスが５０Ωであり、抵抗素子の抵抗値が５０Ωである場合は、４５％の高周波電力を抵抗素子によりカットすることができる。また、出力信号線路１２２の特性インピーダンスが５０Ωであり、抵抗素子の抵抗値が５００Ωである場合は、９０％の高周波電力を抵抗素子によりカットすることができる。この場合でも、磁気抵抗効果素子１０１から出力された出力信号を、第２のポート１２１に効率的に流すことができる。
【００９５】
また、上記適用例１〜２において、直流印加端子１１９に接続される電源１２７が、電流の高周波成分をカットすると同時に、電流の不変成分を通す機能を有する場合、インダクタ１２５は無くても良い。この場合でも、磁気抵抗効果素子１０１から出力された出力信号を、第２のポート１２１に効率的に流すことができる。
【符号の説明】
【００９６】
１００、２００、３００、４００、５００、６００  磁気抵抗効果デバイス
１０１  磁気抵抗効果素子
１０１Ａ  第１強磁性層
１０１Ｂ  第２強磁性層
１０１Ｃ  スペーサ層
１０３、２０３、３０３、４０３  高周波信号線路
１０３Ａ、２０３Ａ、３０３Ａ、４０３Ａ  重畳部分
１０３Ｂ、２０３Ｂ、３０３Ｂ、４０３Ｂ  非重畳部分
２１０、４１０  第１パッド部（パッド部）
２２０、４２０  第２パッド部（パッド部）
【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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