(57)【要約】【課題】高感度に電流を測定する。【解決手段】電流を流す配線部材２０と、配線部材２０に流れる電流に伴って変化する磁界に基づき抵抗値が変化する磁気抵抗素子１１と、磁気抵抗素子１１の出力を処理する出力信号検知部１３と、を有し、複数の磁気抵抗素子１１が出力信号検知部１３に接続されると共に、配線部材２０には、複数の磁気抵抗素子１１のそれぞれに対応する分流した電流パス２２が設けられる電流センサ１０である。【選択図】図６
2015135267.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流を流す配線部材と、
前記配線部材に流れる電流に伴って変化する磁界に基づき抵抗値が変化する磁気抵抗素子と、
前記磁気抵抗素子の出力を処理する出力処理部と、を有し、
複数の前記磁気抵抗素子が前記出力処理部に接続されると共に、
前記配線部材には、前記複数の磁気抵抗素子のそれぞれに対応する分流した電流パスが設けられることを特徴とする電流センサ。
【請求項２】
前記配線部材において、電流が流れる方向に対して並列に空隙部が設けられ、
前記複数の磁気抵抗素子は、それぞれ前記空隙部を挟んで配置されることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
電流を流す配線部材と、
前記配線部材に流れる電流に伴って変化する磁界に基づき抵抗値が変化する磁気抵抗素子と、
前記磁気抵抗素子の出力を処理する出力処理部と、を有し、
複数の前記磁気抵抗素子が前記出力処理部に接続されると共に、
前記配線部材において、前記複数の磁気抵抗素子による検知位置は、ミアンダ形状の電流パスからなるとともに、
前記複数の磁気抵抗素子は、検知位置での磁界に対して各磁気抵抗素子のフリー層の磁化容易方向が直交するように配置されることを特徴とする電流センサ。
【請求項４】
前記複数の磁気抵抗素子は前記出力処理部に直列に接続されることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の電流センサ。
【請求項５】
前記複数の磁気抵抗素子間に磁性体が配置されたことを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の電流センサ。
【請求項６】
分流した前記電流パスは、コイル部材からなることを特徴とする請求項１または２に記載の電流センサ。
【請求項７】
分流した前記電流パスを前記磁気抵抗素子の膜面方向と垂直方向に配置したことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記磁気抵抗素子は、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子）、またはトンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ素子）であることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサに関する。さらに詳述すると、磁気抵抗素子を用いた電流センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の磁気抵抗素子を用いた電流センサ、磁気センサ（磁気抵抗センサ）には、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子など）や、磁気インピーダンス素子（ＭＩ素子）等が用いられている。例えば、ＭＩセンサによれば、ＭＩ素子という磁気抵抗素子を用いることで薄膜化、小型化が容易であり、その改良も盛んに行われている。ＭＩ素子は、高周波電流を流した場合のその高周波インピーダンスの磁界による変化をもって磁界強度を検知することができるもので、回路技術を駆使する必要があるが、センサ感度は高い特長を有する。
【０００３】
また、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を用いた電流センサ、磁気センサの素子として、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ素子）、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子）、トンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ素子）等が知られている。ＧＭＲ（Giant magnetic resistance）素子とは、強磁性層と非強磁性層とが交互に複数層形成され、隣接する２つの磁性層の磁化方向が、外部磁界の強さに応じて平行な場合と反平行な場合とで変化する抵抗を利用して磁気検知を行うものである。また、ＴＭＲ（tunnel Magneto-Resistance）素子とは、磁性薄膜層が絶縁層を介して複数層形成され、伝導に関わる電子がスピンを維持しながら絶縁層をトンネル現象によって伝導されることで、このときの磁化の状態によってトンネル透過係数が異なることを利用して磁界検知を行うものである。
【０００４】
これらの磁気抵抗素子は磁化の向きと強度が所定の向きに固定された磁化固定層（ピン層）と、磁化の向きが外部磁界の向きに応じて変化する自由層（フリー層）とを備えている。磁気センサとして外部磁界を検知する時は、固定された磁化固定層の磁化方向に対し、外部磁界の向きに応じて変化する自由層の磁化方向の相対関係と、磁化の強度に応じて変化する抵抗値を利用して磁界の方向を検知するものである。
【０００５】
このような磁気抵抗素子を用いた電流センサ、磁気センサに関し、例えば、特許文献１には、ＧＭＲ素子と、ＧＭＲ素子にバイアス磁界を印加するバイアス磁石と、被測定電流が流れるプリント基板とを積層し、微小電流や大電流を検出する電流センサが開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、磁気抵抗効果素子と、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、誘導磁界に応じた電圧差を生じる２つの出力を備える磁界検出ブリッジ回路と、誘導磁界を減衰させると共にキャンセル磁界をエンハンスする磁気シールドと、を備え、フィードバックコイル、磁気シールド及び磁界検出ブリッジ回路が同一基板上に形成された磁気平衡式電流センサが開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、センサチップに形成され、バスバーに流れる被検出電流が形成する被検出磁界に応じて出力が変化するように設けられた磁気検出素子、相殺磁界を発生する電磁石、回路チップに形成され、電磁石に相殺電流を供給する供給手段とともに、磁気検出素子に作用する被検出磁界の向きと平行な磁界成分を有し、該磁界成分の向き及び大きさが一定のバイアス磁界を発生するバイアス磁石を備えた磁気平衡式電流センサが開示されている。
【０００８】
また、特許文献４には、複数の抵抗部を有するホイーストンブリッジ回路を備えた磁界検出装置であって、抵抗部のうち少なくとも一つは、複数の磁気抵抗効果素子が並列に接続された素子群が直列に接続されたものを有する磁界検出装置が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
これまでＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子等のスピントロニクス素子は、磁界に対する変化率は大きいが、電子デバイス特有の低周波ノイズが大きいと考えられていたが、近年、検知に必要な素子の面積の微小化が進み、微細加工の限界まで検知素子として機能させることができることがわかってきた。
【００１０】
しかしながら、上記特許文献に記載の電流センサ等では、検知精度が十分であると言えず、簡易な構成で電流を感度良く検知する点において検討の余地が残されていた。
【００１１】
そこで本発明は、簡易な構成により高感度に電流を測定することができる電流センサ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】
かかる目的を達成するため、本発明に係る電流センサは、電流を流す配線部材と、前記配線部材に流れる電流に伴って変化する磁界に基づき抵抗値が変化する磁気抵抗素子と、前記磁気抵抗素子の出力を処理する出力処理部と、を有し、複数の前記磁気抵抗素子が前記出力処理部に接続されると共に、前記配線部材には、前記複数の磁気抵抗素子のそれぞれに対応する分流した電流パスが設けられるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高感度に電流を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＴＭＲ層構成による磁気抵抗素子の断面概略図である。
【図２】ＧＭＲ層構成による磁気抵抗素子の断面概略図である。
【図３】ＴＭＲ素子の磁界に対する抵抗変化の一例を示すグラフである。
【図４】第１の実施形態に係る電流センサの前提となる構成を示す概略図である。
【図５】図４におけるＰ−Ｐ’の断面図である。
【図６】第１の実施形態に係る電流センサの構成を示す概略図である。
【図７】電流センサの第２の実施形態における構成例（１）を示す概略図
【図８】電流センサの第２の実施形態における構成例（２）を示す概略図
【図９】電流センサの第３の実施形態における構成を示す概略図である。
【図１０】図９におけるＰ−Ｐ’の断面図である。
【図１１】電流センサの第４の実施形態における構成を示す概略図である。
【図１２】実施形態に係る電流センサを適用した半導体装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る構成を図１から図１２に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
[検知用素子部]
図１及び図２に検知用素子部としての磁気抵抗素子の構成例を示す。図１に示す磁気抵抗素子１１は、キャップ層６、フリー層５、トンネル障壁層４、磁化固定層（ピン層）３、シード層２、基板１からなるＴＭＲ層構成による磁気抵抗素子１１の一例である。
【００１７】
基板１は、例えばＳｉやＳｉ上熱酸化基板を用いることができる。ＭＯＳ層を有するものであっても特性上問題なく作製可能である。また、超高真空スパッタ装置やイオンビームスパッタ装置、ＥＢ蒸着装置などを用いて、Ｔａ，ＦｅＮｉ層との複合層によるシード層２を設け、特性を向上させるとともに、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＣｒＰｔＭｎ、ＣｏＭｎなどやそれらの合金などからなる磁化固定層３を構成する。このとき、その厚みは各設計値によって、３ｎｍ〜４００ｎｍ程度か、それ以上に設定されるが、１０ｎｍ〜１００ｎｍが好適である。また、磁化固定層３の上部にピンド層８（シンセティックフェリ層）を設ける構成（スピンバルブ構成）としても良い。また、磁化固定層３として保磁力の大きいものや硬質磁性材料（ＡｌＮｉＣｏ、ＰｔＣｏ等）を用いてもよい。
【００１８】
トンネル障壁層４は、例えばＡｌＯやＭｇＯで構成され、その厚みは０．５ｎｍ〜６ｎｍの間で設計されるが、１ｎｍ〜４ｎｍが好適である。特に、ＭｇＯで構成すると、比較的厚い膜厚であっても優れた磁気抵抗変化率特性が得られるので、抵抗値を大きくとりたい場合には厚みを厚くすることで実現可能となるメリットを有する。なお、図示はしないが、ＭｇＯ層をトンネル障壁層４とする場合には、例えばＣｏＦｅＳｉＢなどのアモルファス膜をアズデポ（析出まま）で作製後、アニール時に結晶化することも好ましい。これにより、ＭｇＯの再配列を促し、結晶性を高めることで磁気抵抗変化率を著しく向上されることが可能となり、さらに検知性能の向上を図ることができる。
【００１９】
フリー層５は、例えば、パーマロイ（ＮｉＦｅ）、スーパーマロイ、ＣｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＦｅＳｉＢ，ＦｅＡｌＳｉ等の軟磁気特性を有するものや半硬質磁気特性を有するもので構成することにより、センサ特性を発揮するものである。また、保護目的と次工程との整合性のためのキャップ層６としては、Ｔａ，Ａｕなどを成膜する。
【００２０】
磁気抵抗素子１１は、所望の形状にフォトリソグラフィ、ＥＢ露光等を用いた微細加工により形状を作製し、上下に電極を配して完成させる。
【００２１】
なお、磁気抵抗素子１１は、素子面積によらず、検知素子として機能させることができるが、所望の抵抗値は素子面積でも設定可能であるので、ＬＳＩ設計の上で小さな面積でかつ抵抗値を大きく取りたい場合には抵抗値の選択としてより小さな素子面積を選べばよい。抵抗値を低くしたい場合には素子面積を大きくとるか、ＴＭＲ特性を犠牲にしない範囲でトンネル障壁層４の厚みを小さく取ることで設定することが可能となる。
【００２２】
また、本実施形態における磁気抵抗素子１１は、図１に示すＴＭＲ層構成に限られるものではなく、例えば、図２に示すようなＧＭＲ層構成であっても良い。図２に示す磁気抵抗素子１１は、トンネル障壁層４に替えて非磁性金属層７を有し、その他の層構成は同様である。ここで、非磁性金属層７には、例えば、Ｃｕ，Ａｇなどが適している。
【００２３】
ところで、従来の磁気センシングを用いた電流センサでは、直接磁界等を測定する場合などにおいて、磁気センサの感度が小さいため、ホール素子も含んで比較的大きな素子をする必要があった。これに対し、図１、図２に示したＴＭＲ素子やＧＭＲ素子などの磁気抵抗素子の特性向上は著しく、室温で数１００%に達するものとなっており、格段に特性向上が見込めるデバイスとなっている。また、最近のＬＳＩの配線幅の低減等で、検知に伴う回路技術もＬＳＩの微小な素子部として実現できるところとなっており、ＡＭＲ素子（異方性磁気抵抗素子）などと異なり新たな検知方法への適用が考えられる。以下に述べる本実施形態に係る電流センサでは、ＴＭＲ素子やＧＭＲ素子を用いることが好ましい。また、ＡＭＲ素子を用いることもできる。
【００２４】
例えば、ＴＭＲ素子では、磁界の検知に関して、フリー層５の磁界に対する変化を基準とする磁化固定層３との磁化の相対角によってトンネル電流の流れ方が異なることで磁気抵抗変化としている。したがって、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子においても磁界の変化に追随して変化するフリー層５か、ＴＭＲ素子においては通常は検知層一層でフリー層５そのものであるため、微弱な磁界の検知においてはフリー層５の特徴をうまく利用することで、磁気抵抗素子特性の向上を図ることができる。また、磁性体を介して電流注入による磁化反転（スピン注入磁化反転）の効果により、電流を検知対象とする場合には検知感度を向上させることが可能となり、微小な電流でも検知となり、同一電流の検知の際にも検知信号の出力電圧比を向上させることが可能となる。また、ＴＭＲ素子では、素子抵抗値自体を大きく設定することが容易であり、以下に説明する電流センサに好適である。また、ＧＭＲ素子も、同様に高精度計測が可能であって、ＭＲ素子やホール素子を用いた場合に比べて、すぐれた特性を発揮する。以下においては、ＴＭＲ層構成の磁気抵抗素子１１を例に取り説明する。
【００２５】
[電流センサ]
本実施形態に係る電流センサ（電流センサ１０）は、電流を流す配線部材（配線部材２０）と、配線部材に流れる電流に伴って変化する磁界に基づき抵抗値が変化する磁気抵抗素子（磁気抵抗素子１１）と、磁気抵抗素子の出力を処理する出力処理部（出力信号検知部１３）と、を有し、複数の磁気抵抗素子が出力処理部に接続されると共に、配線部材には、複数の磁気抵抗素子のそれぞれに対応する分流した電流パス（電流パス２２）が設けられるのである（図６参照）。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。なお、電流センサが検知する電流は直流（ＤＣ）に限らず、交流（ＡＣ）であっても測定可能である。
【００２６】
上述のように、ＴＭＲ素子などの磁気抵抗素子は、磁界の変化に対して非常に鋭敏な特性を有しており、非接触の電流検知素子として機能する。
【００２７】
図３は、ＴＭＲ素子の磁界に対する抵抗変化（磁気抵抗特性）の一例を示すグラフである。図３に示す例は、小さな磁界印加時には直線的な抵抗増加特性をもち、徐々に飽和する特性を有するＴＭＲ素子を示している。
【００２８】
図４は、本実施形態に係る電流センサの前提となる構成を説明する模式図である。また、図４におけるＰ−Ｐ’の断面図を図５に示す。また、図５には、発生する磁界の一部を併せて示している。
【００２９】
図４に示すように、電流が流れる配線部材２０に所定数の空隙部２１が設けられている。なお、図４の例では、配線部材２０において電流が流れる方向に対して４箇所の空隙部２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが並列に設けられており、矢印Ａで示す検知前の電流（分岐前電流という）が分岐して、検知後、矢印Ａ’に示すように再び合流するようになっている（合流後電流という）。なお、配線部材２０の分岐前電流側は、例えば電源部（ＡＣ電源）に接続され、合流後電源側は、例えば負荷に接続されている。
【００３０】
ここで、空隙部２１にて分岐された配線部材２０上の電流の各経路に対し磁気抵抗素子１１が非接触で配置される。この空隙部２１にて分岐された配線部材２０上の電流の各経路を電流パス２２という。また、図４では各電流パス２２を流れる電流を矢印で模式的に示している。
【００３１】
図６は、電流センサの第１の実施形態における構成を示す概略図である。図６に示すように、電流センサ１０は、図４で説明した構成において、各磁気抵抗素子１１がセンス電流用電源部１２および出力信号検知部１３に、電気配線ｗにて直列に接続されている。なお、本実施形態では、すべての磁気抵抗素子１１がセンス電流用電源部１２および出力信号検知部１３に直列に接続されている例を示しているが、磁気抵抗素子１１がセンス電流用電源部１２および出力信号検知部１３に並列に接続されるものであっても、各磁気抵抗素子１１に、それぞれセンス電流用電源部１２および出力信号検知部１３が個別に設けられ、個別に駆動可能なものであっても良い。なお、センス電流用電源部１２は、磁気抵抗素子１１に流すセンス電流を出力する電源部である。また、出力信号検知部１３は、磁気抵抗素子１１の検知結果を信号出力して、この出力信号に基づいて信号処理を行う出力処理部である。
【００３２】
この電流センサ１０において、各磁気抵抗素子１１は、それぞれに対応した電流パス２２における分岐電流から発生する磁束に応じた磁気抵抗素子１１のフリー層５の磁化変化となり、磁気抵抗の変化となる。磁気抵抗素子１１は電流により発生する磁界によって，抵抗値が変化することで電流を検知するものであるため、本実施形態に係る電流センサ１０によれば、磁性体間の余分な磁気的なカップリングがなくなり、かつ高感度、高出力電圧が得られることとなる。
【００３３】
図６に示す電流センサ１０においては、発生する主となる電流は、分岐されるとともに電流の集中を実現することができるため、信号として検知させるための発生磁界は局所的に強度を増すこととなる。よって、各磁気抵抗素子１１における検知出力を増大させることができる。さらに、各磁気抵抗素子１１に付随するノイズ成分の重畳を回避することができるため、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００３４】
すなわち、磁性体である磁気抵抗素子１１のフリー層５は電流パス２２からの磁束をもって信号としているが、このとき、他のノイズ源からの余分な磁束成分により感度の向上が限定される。具体的には他の磁気抵抗素子自体からの磁束の変化や、さらに他の磁気抵抗素子の磁化固定層からの静磁気カップリングが生じやすく、フリー層５の磁化変化の妨げとなるためである。これは、磁気抵抗素子１１の感度が高いほど起こりやすく、磁気抵抗素子自体だけを近接させて配置すると生じてしまう。これに対し、本実施形態に係る電流センサ１０では、各磁気抵抗素子１１に対して電流パス２２を配置することで、磁束の集中を実現することができるとともに、他のノイズ成分に対しては低下させることが可能となる。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態に係る電流センサ１０では、磁気抵抗素子１１を複数設け、それぞれの磁気抵抗素子１１を対応する電流パス２２に配置して信号を増大させるようにしている。すなわち、電流パス２２と各磁気抵抗素子１１とをそれぞれ磁束により結合させるとともに、磁気抵抗素子１１を直列に接続することで、感度の向上および対ノイズ性能を向上させることができる。これにより、測定可能な電流範囲を広げるとともに、測定値の精度を向上させることができる。また、磁界を高精度に検知することが可能となる。さらに、磁気抵抗素子１１の静電破壊などに対する耐性を上げることが可能となる。
【００３６】
（第２の実施形態）
以下、本発明に係る電流センサのその他の実施形態について説明する。なお、上記実施形態と同様の点についての説明は省略する。
【００３７】
図７は、電流センサの第２の実施形態における構成例（１）を示す概略図である。また、図８は、電流センサの第２の実施形態における構成例（２）を示す概略図である。
【００３８】
図７および図８に示す電流センサ１０は、配線部材２０において、磁気抵抗素子１１が配設される部分がミアンダ形状の電流パス２３となっているものである。なお、矢印Ｂは検知前の電流の流れ、矢印Ｂ’は検知後の電流の流れを示している。また、センス電流用電源部１２、出力信号検知部１３および電気配線ｗについての図示は省略する。
【００３９】
この第２の実施形態に係る電流センサ１０では、それぞれの電流発生部の磁界に対して磁気抵抗素子１１のフリー層５の磁化容易方向が直交するように配置し、電流による磁束発生を一様にしないようにすることで、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることが可能となる。また、フリー層５の磁化容易方向と磁化固定層３の磁化方向とを直交させることで、フリー層５のソフト磁化特性に直線的な変化をもたせるとともに、ヒステリシス低減を図ることができる。
【００４０】
すなわち、図７に示す電流パス２３上の位置に各磁気抵抗素子１１を配置する場合は、各磁気抵抗素子１１の磁化固定層３の磁化方向（図中の点線矢印）が同一方向となるように、各磁気抵抗素子１１を配置するものである。
【００４１】
また、図８に示す電流パス２３上の位置に各磁気抵抗素子１１を配置する場合は、各磁気抵抗素子１１の磁化固定層３の磁化方向（図中の点線矢印）が隣接する磁気抵抗素子１１間で互いに異なる方向となるように、各磁気抵抗素子１１を配置するものである。
【００４２】
なお、本実施形態に係る電流センサ１０の磁気抵抗素子１１は、配線部材２０上にフォトリソグラフィ等の工程で配置することができる。また、図８に示す例の場合には、磁界中熱処理工程時にそれぞれ所望の方向の個別の印加磁界を与えても良いし、斜面構成と印加磁化方向を工夫することにより磁化固定層３の磁化方向をそれぞれ所望の方向とするようにしても良い（参考文献：特許第５１５２４９５号公報）。
【００４３】
（第３の実施形態）
図９は、電流センサの第３の実施形態における構成を示す概略図である。また、図９におけるＰ−Ｐ’の断面図を図１０に示す。図９、図１０に示すように電流センサ１０は、図６で説明した第１の実施形態の電流センサ１０の構成において、さらに、各磁気抵抗素子１１間に磁性体１４を配置したものである。
【００４４】
図９、図１０に示すように、磁気抵抗素子１１間それぞれに、磁気分離可能な磁性体１４を配置することで、磁気的に分離して磁気的なカップリングを防ぐことができ、また、発生磁束の近傍に磁気抵抗素子１１を配置することが可能となるため、高出力電圧が得られ、更なる高感度化を実現することができる。
【００４５】
なお、第２の実施形態において示したミアンダ形状の電流パス２３を有する場合にも、磁気抵抗素子１１間に磁性体１４を配置することで同様の効果を有するものである。
【００４６】
（第４の実施形態）
図１１は、電流センサの第４の実施形態における構成を示す概略図である。図１１に示す電流センサ１０は、配線部材２０において、矢印Ａで示す分岐前電流が分岐して、その後、矢印Ａ’に示すように再び合流するようになっているが、この分岐部分の電流パスがコイル部材からなるコイル状電流パス２４となっているものである。
【００４７】
図１１に示すように、磁気抵抗素子１１の膜面方向に平面状にコイル状電流パス２４を設け、磁束を磁気抵抗素子１１の信号成分とすることで、更なる高感度化を実現するとともに、余分なノイズの低減が可能となる。なお、図１１の例では、コイルは１重巻きの構成としているが、２重巻き以上の構成とすることで磁束強度をさらに増加させることができる。
【００４８】
（適用例）
図１２は、以上説明した実施形態に係る電流センサ１０を、半導体ＬＳＩ工程の中に取り込み作製した半導体装置の一例を示す断面模式図である。磁気抵抗素子１１は、基板１上に所定の薄膜（シード層２、磁化固定層３、ピンド層８、トンネル障壁層４、フリー層５、キャップ層６）が積層されてなり、電気配線ｗｒが薄膜の積層方向（図中上下方向）に沿ってループ状に配置されるものである。なお、図１２では、電流分岐させてあり、電流パス２２と磁気抵抗素子１１とを一組の状態にて示している。
【００４９】
磁気抵抗素子１１は、一方の端子（キャップ層６側）が、配線メタル層Ｂおよび配線メタル層Ｃを介して、センス電流用接続部、電流検知用接続部と電気的に接続されている。また、他方の端子（基板１側）が、配線メタル層Ａを介して、ＭＯＳＬＳＩ領域と電気的に接続されている。
【００５０】
なお、ＭＯＳＬＳＩ領域は、例えば、既存の半導体プロセスを用いて形成される。また、配線メタル層Ａを形成後、磁気抵抗素子１１を作製する。その際、配線メタル層Ｂの形成プロセスの一部を用いて、ループ状の配線部材ｗｒのうちの垂直部を作製する。また、配線メタル層Ｃの形成プロセスにおいて、センス電流用接続部を磁気抵抗素子１１に接続するように作製しするとともに、電流検知用接続部を、垂直電流パスをもつループ状配線部材部ｗｒとして作製することができる。
【００５１】
この構成によれば、電流による発生磁界のベクトル方向は基板面（＝膜面）に平行となり、磁気抵抗素子１１の反磁界の影響の考慮した設計や発生する強度の精度が上がり、より正確な測定を可能となる。また、磁気抵抗素子１１及び電気配線ｗｒの作製を半導体ＬＳＩ工程の中に取り込むことが可能であり、ＬＳＩ等の多層配線中では磁気抵抗素子１１平面に対して垂直方向に配置した構成がとれることから、電流パスを立体的に配置することでより高感度化が可能となる。また、比較的低面積でのＭＯＳＬＳＩの作製が可能であり、電流センサの小型化と高感度化の両立を図ることができる。
【００５２】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、磁気センサ、磁力センサ、電力センサ、およびこれらを搭載したシステムやＬＳＩなどへの適用が可能である。また、電力制御システム、電力制御システム系を持つアプリケーション一般に応用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  基板
２  シード層
３  磁化固定層（ピン層）
４  トンネル障壁層
５  フリー層
６  キャップ層
７  非磁性金属層
８  ピンド層
１０  電流センサ
１１  磁気抵抗素子
１２  センス電流用電源部
１３  出力信号検知部
１４  磁性体
２０  配線部材
２１  空隙部
２２  電流パス
２３  電流パス
２４  コイル状電流パス
ｗ  電気配線
ｗｒ  ループ状配線部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５４】
【特許文献１】特開２００２−８２１３６号公報
【特許文献２】特許第５２５０１０９号公報
【特許文献３】特開２０１３−４７６１０号公報
【特許文献４】特許第４８９９８７７号公報
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図１２】
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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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