(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化固定層と磁化が変化するフリー層とを有する磁気抵抗素子において、
前記磁化固定層と前記フリー層とは中間層を含んで接合部を形成し、
前記接合部は第１接合部と第２接合部とを含み、
前記磁化固定層と前記フリー層のうち、一方の層は前記第１接合部と前記第２接合部との間で離間しており、他方の層は前記第１接合部と前記第２接合部との間で共通であり、
前記第１接合部の前記一方の層は、前記他方の層の長手方向における一端に配置され、
前記第２接合部の前記一方の層は、前記他方の層の長手方向における他端に配置されており、
前記第１接合部は複数の接合部を含み、前記第２接合部は複数の接合部を含み、
前記中間層が前記第１接合部及び前記第２接合部を除いた部分において、その一部が掘り込まれた凹部を形成している、
磁気抵抗素子。
【請求項２】
前記一方の層は磁化固定層であり、
前記他方の層はフリー層である、
請求項１に記載の磁気抵抗素子。
【請求項３】
前記中間層は、トンネル障壁層又は非磁性金属層である、
請求項１又は２に記載の磁気抵抗素子。
【請求項４】
前記第１接合部及び前記第２接合部は、前記他方の層の長手方向の中心に対して対称的に形成されている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁気抵抗素子。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁気抵抗素子が電気的に直列、並列又は直並列に接続された磁気センサ。
【請求項６】
電流経路を流れる電流により発生する磁界によって抵抗値が変化する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁気抵抗素子と、
前記磁気抵抗素子に電流を供給する電流源と
を有し、
前記電流経路を流れることにより発生する磁界の変化を、前記磁気抵抗素子の抵抗値の変化として検知することにより、前記電流経路を流れる電流を検知する電流センサ。
【請求項７】
前記電流経路がコイル状に形成されている、
請求項６に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記電流経路が前記磁気抵抗素子の長手方向と垂直に形成されている、
請求項６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、磁気抵抗素子、磁気センサ及び電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁界によって電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗素子が知られている。
【０００３】
磁気抵抗素子としては、磁化方向が固着された固着層（磁化固定層）と、磁化方向が磁界によって回転する自由層（フリー層）と、磁化固定層とフリー層との間に設けられたトンネル絶縁層とを含むＴＭＲ（Tunneling Magneto Resistive）素子が開示されている（例えば、特許文献１参照）。ＴＭＲ素子においては、外部磁界によるフリー層の磁化方向の変化をＴＭＲ素子の抵抗として検知することが可能である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術では、磁界検知の感度が十分ではないことがあった。
【０００５】
そこで、本発明の一つの案では、高感度に磁界検知することが可能な磁気抵抗素子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】
【０００６】
一つの案では、磁化固定層と磁化が変化するフリー層とを有する磁気抵抗素子において、前記磁化固定層と前記フリー層とは中間層を含んで接合部を形成し、前記接合部は第１接合部と第２接合部とを含み、前記磁化固定層と前記フリー層のうち、一方の層は前記第１接合部と前記第２接合部との間で離間しており、他方の層は前記第１接合部と前記第２接合部との間で共通であり、前記第１接合部の前記一方の層は、前記他方の層の長手方向における一端に配置され、前記第２接合部の前記一方の層は、前記他方の層の長手方向における他端に配置されており、前記第１接合部は複数の接合部を含み、前記中間層が前記第１接合部及び前記第２接合部を除いた部分において、その一部が掘り込まれた凹部を形成している、磁気抵抗素子が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
一態様によれば、高感度に磁界検知することが可能な磁気抵抗素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を例示する断面図。
【図２】第１実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を例示する平面図。
【図３】第１実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を例示する断面図。
【図４】第１実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を例示する平面図。
【図５】第１実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を例示する断面図。
【図６】第１実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を例示する断面図。
【図７】第１実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を例示する断面図。
【図８】第１実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を例示する断面図。
【図９】第１実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を例示する断面図。
【図１０】第２実施形態に係る磁気センサを説明するための図。
【図１１】第２実施形態に係る磁気センサを説明するための図。
【図１２】第２実施形態に係る磁気センサを説明するための図。
【図１３】第３実施形態に係る電流センサの概略構成を例示する図。
【図１４】第４実施形態に係る電流センサの概略構成を例示する断面図。
【図１５】実施例に係る磁気抵抗素子を説明するための図。
【図１６】比較例に係る磁気抵抗素子を説明するための図。
【図１７】実施例に係る磁気抵抗素子における磁界と抵抗との関係を示す図。
【図１８】比較例に係る磁気抵抗素子における磁界と抵抗との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１０】
［第１実施形態］
（磁気抵抗素子の構成）
第１実施形態では、本発明の磁気抵抗素子の一例として、ＴＭＲ素子について、図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１１】
図１は、第１実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を例示する断面図である。図２は、第１実施形態に係る磁気抵抗素子の概略構成を例示する平面図である。なお、図２における−Ｙ方向から＋Ｙ方向へと向かう実線矢印は磁化固定層の磁化方向を表し、Ｘ方向の破線矢印はフリー層の磁化容易方向を表す。
【００１２】
第１実施形態に係る磁気抵抗素子は、図１に示すように、基板１０１、シード層１０２、フリー層１０３、トンネル障壁層１０４、磁化固定層１０５及びキャップ層１０６を含むＴＭＲ素子である。そして、磁化固定層１０５とフリー層１０３とはトンネル障壁層１０４を含んで接合部を形成し、接合部は第１接合部Ｊ１と第２接合部Ｊ２とを含む。
【００１３】
また、第１実施形態に係る磁気抵抗素子においては、磁化固定層１０５は第１接合部Ｊ１と第２接合部Ｊ２との間で離間しており、フリー層１０３は第１接合部Ｊ１と第２接合部Ｊ２との間で共通である。より具体的には、第１接合部Ｊ１の磁化固定層１０５は、フリー層１０３の長手方向（図１のＸ方向）における一端に配置され、第２接合部Ｊ２の磁化固定層１０５は、フリー層１０３の長手方向における他端に配置されている。すなわち、磁化固定層１０５はフリー層１０３の長手方向の両端に離間して形成されている。
【００１４】
そして、第１実施形態に係る磁気抵抗素子は、外部磁界によるフリー層１０３の磁化方向の変化を、２つの接合部（第１接合部Ｊ１及び第２接合部Ｊ２）における抵抗値の変化として検出する。
【００１５】
なお、フリー層１０３の長手方向の両端とは、第１接合部Ｊ１と第２接合部Ｊ２とが十分に離間していることを表す。具体的には、図２に示すように、第１接合部Ｊ１及び第２接合部Ｊ２の位置は、磁気抵抗素子の各層の積層方向の上方側（図２の＋Ｚ方向側）からみて、磁化固定層１０５の少なくとも１辺がフリー層１０３の最端部又は略最端部に配置されていることが好ましく、磁化固定層１０５の３辺がフリー層１０３の最端部又は略最端部に配置されていることがより好ましい。なお、略最端部とは、フリー層１０３の長手方向の長さに対して十分短い長さを表し、フリー層１０３の長手方向の長さに応じて決定することができる。略最端部としては、例えばフリー層１０３の端部より数サブμｍから数μｍ内側の位置、さらに数十μｍ内側の位置であってもよく、場合によっては、数ｍｍ内側の位置であってもよい。
【００１６】
以下、各々の層について説明する。
【００１７】
基板１０１としては、シリコン（Ｓｉ）基板、二酸化珪素（ＳｉＯ２）基板等を用いることができる。
【００１８】
シード層１０２は、基板１０１上に形成されており、シード層１０２上に形成される各層の結晶性、配向性等を向上させる層である。シード層１０２の材料としては、フリー層１０３の材料に応じて選択することができ、タンタル（Ｔａ）、クロム（Ｃｒ）、銀（Ａｇ）等を用いることができる。
【００１９】
フリー層１０３は、シード層１０２上に形成されており、外部磁界に応じて磁化方向が変化する強磁性層である。また、フリー層１０３は、図２中のＸ方向を長手方向、Ｙ方向を短手方向とする細長い形状を有している。このため、フリー層１０３の磁化容易方向は、形状磁気異方性により、フリー層１０３の長手方向（図２の破線矢印参照）となっている。また、フリー層１０３の磁化容易方向は、磁界中熱処理によって誘導磁気異方性を与えることで制御することができる。フリー層１０３の材料としては、パーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）等の軟磁性材料を用いることができる。
【００２０】
トンネル障壁層１０４は、中間層の一例であり、フリー層１０３と磁化固定層１０５との間に配置される絶縁膜である。トンネル障壁層１０４は、第１接合部Ｊ１及び第２接合部Ｊ２を除いた部分において、その一部が掘り込まれた凹部を形成している。トンネル障壁層１０４としては、ＭｇＯ層、ＡｌＯ層等を用いることができる。トンネル障壁層１０４の膜厚は、０．５ｎｍ〜６ｎｍ程度であることが好ましく、１ｎｍ〜４ｎｍ程度であることがより好ましい。トンネル障壁層１０４として、例えばＭｇＯ層を用いた場合、膜厚が比較的厚くても、優れた磁気抵抗変化率特性を得ることができる。さらに、ＭｇＯ層にアニール処理を施すことで、ＭｇＯ層の結晶性を高め、磁気抵抗変化率特性を向上させることもできる。
【００２１】
磁化固定層１０５は、磁化方向が固定された強磁性層である。磁化固定層１０５の磁化方向は、フリー層１０３の長手方向に対して垂直（図２の実線矢印参照）とすることができる。磁化固定層１０５としては、ＣｏＦｅＢをＩｒＭｎ等の反強磁性材料でスピンバルブ構造としてピン層としたもの、ＣｏＰｔ等の保磁力大きなもの等を用いることができる。
【００２２】
キャップ層１０６は、キャップ層１０６の下部に形成された層、例えば磁化固定層１０５を保護するための層である。キャップ層１０６の材料としては、Ｔａ、金（Ａｕ）等を用いることができる。
【００２３】
係るＴＭＲ素子では、トンネル障壁層１０４を挟む２つの強磁性層（フリー層１０３及び磁化固定層１０５）の磁化方向が、ＴＭＲ素子の抵抗値を決定する。具体的には、磁化固定層１０５の磁化方向は固定されており、フリー層１０３の磁化方向は変化するため、磁化固定層１０５の磁化方向に対するフリー層１０３の磁化方向の変化の度合いが、ＴＭＲ素子の抵抗値を決定する。
【００２４】
例えば、磁化固定層１０５の磁化方向とフリー層１０３の磁化方向が平行であれば、ＴＭＲ素子の抵抗値は小さくなる。一方、磁化固定層１０５の磁化方向とフリー層１０３の磁化方向が反平行であれば、ＴＭＲ素子の抵抗値は大きくなる。
【００２５】
（磁気抵抗素子の製造方法）
次に、第１実施形態に係る磁気抵抗素子の製造方法について説明する。
【００２６】
まず、例えば超高真空スパッタ装置を用いた連続製膜により、基板１０１上にシード層１０２、フリー層１０３、トンネル障壁層１０４、磁化固定層１０５、キャップ層１０６を順に形成する。
【００２７】
続いて、フォトリソグラフィ法等を用いたパターニング及びミリング法等を用いたエッチングにより、所望の形状に加工する。
【００２８】
以上の工程により、第１実施形態に係る磁気抵抗素子を製造することができる。
【００２９】
（作用・効果）
次に、第１実施形態に係る磁気抵抗素子の作用・効果について説明する。
【００３０】
第１実施形態に係る磁気抵抗素子によれば、磁化固定層１０５は、トンネル障壁層１０４を介してフリー層１０３上に形成され、フリー層１０３の長手方向の両端に離間している。このため、フリー層１０３の磁化状態は均一ではなく、フリー層１０３の長手方向の両端で磁化が弱くなり、フリー層１０３の長手方向の両端において、磁化固定層１０５から漏れ出す磁束の影響が小さくなる。結果として、磁気抵抗素子の磁界に対する抵抗変化率が高まり、高感度に磁界検知することができる。
【００３１】
また、第１実施形態に係る磁気抵抗素子によれば、フリー層１０３が細長い形状を有する。このため、形状磁気異方性及び磁界中熱処理による誘導磁気異方性により、フリー層１０３の磁化容易方向が制御しやすくなり、磁気抵抗素子としての性能が発揮しやすくなる。
【００３２】
さらに、第１接合部Ｊ１及び第２接合部Ｊ２は、フリー層１０３の長手方向の中心に対して対称的に形成されていることが好ましい。すなわち、磁化固定層１０５は、フリー層１０３の長手方向の中心に対して対称的に形成されていることが好ましい。これにより、磁気抵抗特性の変化が滑らかになる。
【００３３】
以上に説明したように、第１実施形態に係る磁気抵抗素子によれば、高感度に磁界検知することができる。
【００３４】
なお、第１実施形態では、基板１０１上に、シード層１０２、フリー層１０３、トンネル障壁層１０４、磁化固定層１０５、キャップ層１０６がこの順に積層された磁気抵抗素子について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。
【００３５】
磁気抵抗素子としては、例えば図３及び図４に示すように、フリー層１０３と磁化固定層１０５の積層位置が入れ替わっていてもよい。すなわち、基板１０１上に、シード層１０２、磁化固定層１０５、トンネル障壁層１０４、フリー層１０３、キャップ層１０６がこの順に積層された磁気抵抗素子であってもよい。
【００３６】
この場合には、磁化固定層１０５から外部へ漏れ出す磁束は、磁化固定層１０５の長手方向の両端ほど小さい。そして、フリー層１０３は、磁化固定層１０５の長手方向の両端に形成されている。このため、磁化固定層１０５によって発生する磁束によるフリー層１０３への影響が低減される。結果として、磁気抵抗素子の磁界に対する抵抗変化率が高まり、高感度に磁界検知することができる。
【００３７】
また、第１実施形態では、磁化固定層１０５及びキャップ層１０６がフリー層１０３の長手方向の両端に離間して形成された磁気抵抗素子について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。
【００３８】
磁気抵抗素子としては、例えば図５に示すように、トンネル障壁層１０４、磁化固定層１０５及びキャップ層１０６がフリー層１０３の長手方向の両端に離間して形成された磁気抵抗素子であってもよい。
【００３９】
また、第１実施形態では、トンネル障壁層１０４が第１接合部Ｊ１及び第２接合部Ｊ２を除いた部分において、その一部が掘り込まれた凹部を形成している磁気抵抗素子について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。
【００４０】
磁気抵抗素子としては、例えば図６に示すように、トンネル障壁層１０４に凹部が形成されていない磁気抵抗素子であってもよい。
【００４１】
また、第１実施形態では、フリー層１０３の長手方向の一端にトンネル障壁層１０４を介して磁化固定層１０５とフリー層１０３とが接合した接合部を１つ含む第１接合部Ｊ１と、フリー層１０３の長手方向の他端にトンネル障壁層１０４を介して磁化固定層１０５とフリー層１０３とが接合した接合部を１つ含む第２接合部Ｊ２とを有する磁気抵抗素子について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではない。
【００４２】
磁気抵抗素子としては、第１接合部Ｊ１と第２接合部Ｊ２とが十分に離間していればよく、例えば図７に示すように、第１接合部Ｊ１が複数（例えば２つ）の接合部を含み、第２接合部Ｊ２が複数（例えば２つ）の接合部を含む構成であってもよい。この場合には、第１接合部Ｊ１の２つの接合部に同じセンス電流を電流源（図示せず）から供給する。そして、第１接合部Ｊ１に供給されたセンス電流は、第２接合部Ｊ２から電流源に戻る。このため、センス電流の均一化を図ることができ、かつ、同一素子上で複数の動作を行う検知部を実現できる。結果として、より高感度に磁界検知することができる。
【００４３】
また、第１実施形態では、磁気抵抗素子の一例としてＴＭＲ素子について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではなく、例えば図８及び図９に示すＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）素子であってもよい。
【００４４】
磁気抵抗素子としてＧＭＲ素子を用いる場合には、前述したＴＭＲ素子におけるトンネル障壁層１０４に代えて、非磁性金属層１１４を用いることで、ＴＭＲ素子と同様の作用・効果を奏することができる。非磁性金属層１１４の材料としては、銅（Ｃｕ）、Ａｇ等の非磁性材料を用いることができる。
【００４５】
具体的には、例えば図８に示すように、基板１０１上に、シード層１０２、フリー層１０３、非磁性金属層１１４、磁化固定層１０５、キャップ層１０６がこの順に積層されている。また、例えば図９に示すように、基板１０１上に、シード層１０２、磁化固定層１０５、非磁性金属層１１４、フリー層１０３、キャップ層１０６がこの順に積層されている。
【００４６】
また、磁気抵抗素子としてＧＭＲ素子を用いる場合には、センス電流がＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して平行な方向に流されるＣＩＰ（Current In Plane）構造のものであってもよく、センス電流がＧＭＲ素子を構成する各層の面と交差する方向、例えばＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して垂直な方向に流されるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造のものであってもよい。
【００４７】
［第２実施形態］
第２実施形態では、第１実施形態で説明した磁気抵抗素子を用いた磁気センサについて、図１０から図１２を参照しながら説明する。図１０から図１２は、第２実施形態に係る磁気センサを説明するための図である。
【００４８】
第２実施形態に係る磁気センサは、複数の磁気抵抗素子１００が配線部２００を介して電気的に接続されたセンサである。
【００４９】
磁気抵抗素子１００としては、第１実施形態で説明した磁気抵抗素子を用いることができる。
【００５０】
配線部２００は、隣接する磁気抵抗素子１００の接合部同士を電気的に接続する。より具体的には、配線部２００は、隣接する磁気抵抗素子１００のキャップ層１０６間を電気的に接続する。配線部２００の形成方法としては、特に限定されるものではなく、例えば磁気抵抗素子１００の作製工程において形成してもよく、パッケージ上でワイヤボンディング等の実装工程において形成してもよい。
【００５１】
複数の磁気抵抗素子１００の接続方法は、特に限定されるものではなく、例えば図１０に示すように、配線部２００により複数の磁気抵抗素子１００を電気的に直列接続することができる。
【００５２】
また、例えば図１１に示すように、配線部２００により複数の磁気抵抗素子１００を電気的に並列接続することができる。
【００５３】
さらに、例えば図１２に示すように、配線部２００により複数の磁気抵抗素子１００を電気的に直並列接続することができる。すなわち、配線部２００により複数の磁気抵抗素子１００を電気的に直列接続することで磁気抵抗素子群１０を形成し、更に配線部２００により複数の磁気抵抗素子群１０を電気的に並列接続することができる。
【００５４】
第２実施形態に係る磁気センサによれば、第1実施形態で説明した磁気抵抗素子を用いているため、高感度に磁界検知することができる。
【００５５】
また、第２実施形態に係る磁気センサによれば、磁気抵抗素子１００は、基板１０１の一方の面に２つの接合部（第１接合部Ｊ１及び第２接合部Ｊ２）を有する。このため、複数の磁気抵抗素子１００を電気的に接続して磁気センサとする場合、基板１０１の一方の面に形成された接合部同士を配線部２００により接続すればよい。結果として、隣接する磁気抵抗素子１００を容易に電気的に接続することができる。
【００５６】
さらに、第２実施形態に係る磁気センサによれば、複数の磁気抵抗素子１００が電気的に接続されているため、磁気抵抗素子の冗長によるノイズ成分に対する信号成分の向上を図ることができる。また、磁気センサの信号出力を向上させることができる。
【００５７】
［第３実施形態］
第３実施形態では、第１実施形態で説明した磁気抵抗素子を用いた電流センサについて、図１３を参照しながら説明する。図１３は、第３実施形態に係る電流センサの概略構成を例示する図である。
【００５８】
第３実施形態に係る電流センサは、図１３に示すように、例えば電流発生源（図示せず）から供給された測定したい電流（以下「被測定電流」という。）が、複数に分岐されたコイル状の電流経路（図１３の太実線参照）を流れることにより発生する磁界の変化を、磁気抵抗素子１００のフリー層１０３の磁化方向の変化として検知する電流センサである。
【００５９】
磁気抵抗素子１００としては、第１実施形態で説明した磁気抵抗素子を用いることができる。磁気抵抗素子１００は、複数に分岐されたコイル状の電流経路の各々に配置されている。コイル状の電流経路に設けられた複数の磁気抵抗素子１００は電気的に直列接続されている。また、電気的に直列接続された磁気抵抗素子１００は、センス電流を供給する電流源３００及び磁気抵抗素子１００からの出力信号を検知する出力信号検知部（図示せず）と電気的に接続されている。
【００６０】
第３実施形態に係る電流センサによれば、第１実施形態で説明した磁気抵抗素子を用いているため、高感度に磁界検知することができる。
【００６１】
また、第３実施形態に係る電流センサによれば、高感度に磁界検知することができる磁気抵抗素子１００を備えているため、電流センサの高感度化及び高出力化を図ることができる。また、電流経路がコイル状に形成されているため、磁気抵抗素子１００が設けられた領域に発生する磁界が特に高まるため、より電流センサの高感度化を図ることができる。
【００６２】
なお、第３実施形態では、約１ターンのコイル状の電流経路の場合について説明したが、本発明はこの点において限定されるものではなく、複数ターンのコイル状の電流経路とすることができる。これにより、さらに磁束強度を高めることができる。
【００６３】
［第４実施形態］
第４実施形態では、第１実施形態で説明した磁気抵抗素子を用いた電流センサの他の例について、図１４を参照しながら説明する。図１４は、第４実施形態に係る電流センサの概略構成を例示する断面図である。
【００６４】
第４実施形態に係る電流センサは、図１４に示すように、ＭＯＳＬＳＩ（Metal-Oxide Semiconductor Large-Scale Integration）領域の＋Ｚ方向側に、磁気抵抗素子１００、多層配線等を有する。
【００６５】
磁気抵抗素子１００としては、第１実施形態で説明した磁気抵抗素子を用いることができる。磁気抵抗素子１００の第１接合部Ｊ１に形成されたキャップ層１０６は、第２配線メタル層Ｂ及び第３配線メタル層Ｃに形成された配線を介して、センス電流を供給する電流源（図示せず）の一方の端子と電気的に接続されている。また、磁気抵抗素子１００の第２接合部Ｊ２に形成されたキャップ層１０６は、第２配線メタル層Ｂ及び第３配線メタル層Ｃに形成された配線を介して、センス電流を供給する電流源（図示せず）の他方の端子と電気的に接続されている。
【００６６】
多層配線は、第１配線メタル層Ａ、第２配線メタル層Ｂ、第３配線メタル層Ｃに形成された複数の配線を含む。第１配線メタル層Ａ及び第２配線メタル層Ｂに形成された配線は、磁気抵抗素子１００の各層の積層方向（図１４中のＺ方向）に沿って、ループ状に形成されている。第３配線層Ｃに形成された配線は、検知用接続部４０１ａ、４０１ｂ及び電流検知用接続部４０２ａ、４０２ｂとして機能する。
【００６７】
センス電流は、検知用接続部４０１ａ、４０１ｂを介して、磁気抵抗素子１００を流れる。また、被測定電流は、電流検知用接続部４０２ａ、４０２ｂを介してループ状の配線を流れる。
【００６８】
第４実施形態に係る電流センサによれば、第１実施形態で説明した磁気抵抗素子を用いているため、高感度に磁界検知することができる。
【００６９】
また、第４実施形態に係る電流センサによれば、磁気抵抗素子１００の各層の積層方向に沿って配線がループ状に形成されているため、配線を流れる電流により発生する磁界の方向が基板面（膜面）に対して平行となる。このため、磁気抵抗素子１００の、反磁界の影響を考慮した設計や、配線により発生する磁界強度に対する精度が向上し、配線を流れる電流をより正確に測定することができる。
【００７０】
また、第４実施形態に係る電流センサによれば、ＭＯＳＬＳＩ領域等の集積回路の製造工程において磁気抵抗素子１００及び多層配線を製造することができる。このため、低コスト化を図ることができる。
【００７１】
さらに、磁気抵抗素子１００に対して、立体的に（垂直な方向に）ループ状の配線等の多層配線を形成しているため、比較的小さい面積でのＭＯＳＬＳＩの作製が可能であり、電流センサの小型化と高感度化を両立することができる。
【実施例】
【００７２】
以下、具体的な実施例を挙げて磁気抵抗素子について説明するが、本発明は以下で説明する実施例に限定されるものではない。
【００７３】
まず、実施例に係る磁気抵抗素子について、図１５を参照しながら説明する。図１５は、実施例に係る磁気抵抗素子を説明するための図である。
【００７４】
図１５に示すように、実施例に係る磁気抵抗素子１００は、第１接合部Ｊ１と第２接合部Ｊ２とが、磁気抵抗素子１００の長手方向の両端に離間している。より具体的には、実施例に係る磁気抵抗素子１００においては、第１接合部Ｊ１の中心と第２接合部Ｊ２の中心との距離が１３０μｍとなっている。また、第１接合部Ｊ１の中心と磁気抵抗素子１００の端との距離及び第２接合部Ｊ２の中心と磁気抵抗素子１００の端との距離が、いずれも１０μｍとなっている。
【００７５】
実施例の比較のために、第１接合部Ｊ１と第２接合部Ｊ２とが、磁気抵抗素子１００の長手方向の両端に離間していない場合（以下「比較例」という。）について、図１６を参照しながら説明する。図１６は、比較例に係る磁気抵抗素子を説明するための図である。
【００７６】
図１６に示すように、比較例に係る磁気抵抗素子１００は、第１接合部Ｊ１と第２接合部Ｊ２とが、磁気抵抗素子１００の長手方向の中央部分に形成されている。より具体的には、比較例に係る磁気抵抗素子１００においては、第１接合部Ｊ１の中心と第２接合部Ｊ２の中心との距離が５０μｍとなっている。また、第１接合部Ｊ１の中心と磁気抵抗素子１００の端との距離及び第２接合部Ｊ２の中心と磁気抵抗素子１００の端との距離は、いずれも５０μｍとなっている。
【００７７】
次に、実施例及び比較例に係る磁気抵抗素子について、ＭＲ測定を行った。具体的には、実施例及び比較例に係る磁気抵抗素子の長手方向と垂直な方向に磁界Ｈ（Ｏｅ）を印加したときの磁気抵抗素子の抵抗Ｒ（Ω）を測定した。
【００７８】
ＭＲ測定の測定結果を図１７及び図１８に示す。図１７は、実施例に係る磁気抵抗素子における磁界と抵抗との関係を示す図である。図１８は、比較例に係る磁気抵抗素子における磁界と抵抗との関係を示す図である。なお、図１７及び図１８における縦軸は抵抗Ｒ（Ω）を表し、横軸は磁界Ｈ（Ｏｅ）を表す。
【００７９】
図１７に示すように、実施例における磁気抵抗素子においては、抵抗の変化率が大きく、保持力が小さいことが確認できた。すなわち、実施例に係る磁気抵抗素子によれば、高感度に磁界検知することができると考えられる。
【００８０】
一方、図１８に示すように、比較例における磁気抵抗素子においては、抵抗率の変化が小さく、保持力が大きいことが確認できた。すなわち、比較例に係る磁気抵抗素子では、高感度に磁界検知することが困難であると考えられる。
【００８１】
以上、磁気抵抗素子、磁気センサ及び電流センサを実施形態及び実施例により説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１００  磁気抵抗素子
１０３  フリー層
１０４  トンネル障壁層
１０５  磁化固定層
１１４  非磁性金属層
３００  電流源
Ｊ１    第１接合部
Ｊ２    第２接合部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８３】
【特許文献１】特開２００８−１７０３６８号公報
【図１】
0006484940.tif 000002
【図２】
0006484940.tif 000003
【図３】
0006484940.tif 000004
【図４】
0006484940.tif 000005
【図５】
0006484940.tif 000006
【図６】
0006484940.tif 000007
【図７】
0006484940.tif 000008
【図８】
0006484940.tif 000009
【図９】
0006484940.tif 000010
【図１０】
0006484940.tif 000011
【図１１】
0006484940.tif 000012
【図１２】
0006484940.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0006484940.tif 000017
【図１７】
0006484940.tif 000018
【図１８】
0006484940.tif 000019