(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁気抵抗素子からなる磁気抵抗素子アレイを有する磁気センサの製造方法であって、
共通の下部電極上に、前記磁気抵抗素子アレイとして、各素子の平面形状のアスペクト比が１．２以上であり、それぞれ異方性軸およびそれに応じた異方性磁界を有すると共に前記異方性軸が素子間で互いに平行になるよう複数の磁気抵抗素子を形成する工程と、
前記磁気抵抗素子アレイ上に各素子に共通の上部電極を形成して磁気センサを形成する工程と、
前記複数の磁気抵抗素子に、その方向が前記異方性軸に垂直であり、かつその大きさが前記異方性磁界よりも大きな磁気パルスを印加する工程とを含み、
前記磁気抵抗素子アレイのうちの半分の磁気抵抗素子が互いに平行、残りの磁気抵抗素子がそれに対して互いに反平行となるように、前記磁気抵抗素子各々をその異方性軸に沿って磁化させる
ことを特徴とする磁気センサの製造方法。
【請求項２】
前記磁気抵抗素子は、ＭＴＪ素子およびＧＭＲ素子のうちの少なくとも一方である請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項３】
前記磁気パルスを、前記上部電極に短パルス電流を流すことにより供給する請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項４】
前記磁気パルスを、前記下部電極に短パルス電流を流すことにより供給する請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項５】
前記磁気パルスを、絶縁層を間にして前記磁気抵抗素子アレイ上に配設されたリセット配線に短パルス電流を流すことにより供給する請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項６】
前記磁気パルスを、絶縁層を間にして前記磁気抵抗素子アレイ下に配設されたリセット配線に短パルス電流を流すことにより供給する請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項７】
前記磁気抵抗素子アレイを少なくとも５０個の磁気抵抗素子により構成する請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項８】
前記磁気抵抗素子のそれぞれの平面形状を楕円とする請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項９】
前記磁気抵抗素子のアスペクト比は２以上とする請求項１記載の磁気センサの製造方法。
【請求項１０】
複数の磁気抵抗素子により構成されると共に、前記磁気抵抗素子は、その平面形状のアスペクト比が１．２以上であり、かつ異方性軸およびそれに応じた異方性磁界を有し、前記磁気抵抗素子それぞれの異方性軸が互いに平行である磁気抵抗素子アレイと、
前記複数の磁気抵抗素子に共通の上部電極と、
前記複数の磁気抵抗素子に共通の下部電極と、
前記複数の磁気抵抗素子に対して、その方向が前記異方性軸に垂直であり、かつその大きさが前記異方性磁界よりも大きな磁気パルスを印加するためのリセット配線とを備え、
前記磁気抵抗素子は各々その異方性軸に沿って磁化されており、前記磁気抵抗素子アレイのうちの半分の磁気抵抗素子の磁化方向は平行であり、残りの磁気抵抗素子の磁化方向は反平行の関係にある
ことを特徴とする磁気センサ。
【請求項１１】
前記磁気抵抗素子は、ＭＴＪ素子およびＧＭＲ素子のうちの少なくとも一方である請求項１０記載の磁気センサ。
【請求項１２】
前記リセット配線は前記上部電極が兼ねており、前記上部電極に短パルス電流を流すことにより磁気パルスを供給する請求項１０記載の磁気センサ。
【請求項１３】
前記リセット配線は前記下部電極が兼ねており、前記下部電極に短パルス電流を流すことにより磁気パルスを供給する請求項１０記載の磁気センサ。
【請求項１４】
前記リセット配線は絶縁層を間にして前記磁気抵抗素子アレイ上に配設され、前記リセット配線に短パルス電流を流すことにより磁気パルスを供給する請求項１０記載の磁気センサ。
【請求項１５】
前記リセット配線は絶縁層を間にして前記磁気抵抗素子アレイ下に配設され、磁気パルスを前記リセット配線に短パルス電流を流すことにより供給する請求項１０記載の磁気センサ。
【請求項１６】
前記磁気抵抗素子アレイは少なくとも５０個の磁気抵抗素子により構成されている請求項１０記載の磁気センサ。
【請求項１７】
前記磁気抵抗素子のそれぞれの平面形状は楕円である請求項１０記載の磁気センサ。
【請求項１８】
前記磁気抵抗素子のアスペクト比は２以上である請求項１０記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石などの縦バイアス磁化手段を用いることなく磁区（ドメイン）の安定したフリー層を有する磁気センサに係り、特に、高感度ＭＴＪ（magnetic tunnel junction：磁気トンネル接合）素子またはＧＭＲ（giant magneto resistance：巨大磁気抵抗）素子を有し、導体を流れる電流の極微小変化を検出するための電流センサとして用いる磁気センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電流センサでは、検出素子として、２つのストライプ状の長いＧＭＲ素子が用いられている。これらＧＭＲ素子は導電体上に隣接して配置され、面内方向において流れる電流を検出する。具体的には、この電流センサは、湾曲部およびこの湾曲部の両端にそれぞれ繋がる２つの直線部を有するＵ字形状の導電体を有し、この導電体の相対する２つの直線部に第１ＧＭＲ素子，第２ＧＭＲ素子、およびこれらＧＭＲ素子に対して同じ大きさの定電流を供給するための第１定電流源，第２定電流源を配置したものである。この電流センサでは、導電線に電流が流れることによって誘起された磁界により、第１ＧＭＲ素子と第２ＧＭＲ素子とに互いに逆の磁気抵抗変化が生ずる。電流センサは、更に、差動電圧アンプを備え、このアンプにより磁気抵抗変化による第１ＧＭＲ素子と第２ＧＭＲ素子との間の電圧降下の差を検出するようになっており、検出電流（磁界電流）はこれら２つのＧＭＲ素子での電圧降下の差に基づいて検出される。
【０００３】
図９はこのような従来の電流センサの構成を具体的に表すものである。この電流センサは、Ｕ型の導電体１０の対向する２つの直線部１０ａ，１０ｂ上にそれぞれＧＭＲ素子１１，１２を有している。これらＧＭＲ素子１１，１２のピンドリファレンス層は、その磁化方向が互いに逆方向となるように固定されている。すなわち、導電体１０に同じ電流Ｉs が流れることによって誘起される磁界Ｈ1 ，Ｈ2 により、それらの抵抗値の変化が互いに異なるようになっている。このような構成の電流センサでは、外部磁場が微小である場合には温度変化の場合と同様に、検出精度に与える影響は少ない。このためＧＭＲ素子１１，１２のフリー層は単一磁区状態を保ち、ノイズが発生することはない。
【０００４】
しかしながら、外部磁場が約６０Ｏｅ以上のように大規模になると、このようなＧＭＲ素子１１，１２の各フリー層は単一磁区状態から複合磁区状態へ変化し、磁気応答がヒステリシスを持つようになる。そのため、従来の電流センサでは、電流検出に誤作動を生ずる虞があるという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、上述の従来の電流センサでは、フリー層に縦磁気バイアスを印加する手段、具体的には、各センサに対して、一対の永久磁石あるいは交換結合磁石を組み込む手法が採用されている（特許文献１〜４）。なお、特許文献１，２には、互いに反対の抵抗値を示す２つのＭＴＪ素子と、これらＭＴＪ素子の間の電圧低下の差を検出するための差動アンプと備えた電流センサが開示されている。また、特許文献３には、走査型磁気顕微鏡のための磁気ＭＴＪ電流センサ、特許文献４にはＭＴＪ磁気センサが開示されている。
【特許文献１】米国２００６／００７１６５５号公報
【特許文献２】米国２００６／０１７１５２９号公報
【特許文献３】米国特許６，９３０，４７９（Xiao et al）公報
【特許文献４】米国特許６，２９５，９３１（Cutler et al）公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような永久磁石等の縦磁気バイアスを用いる従来方式では、その分製造工程が増加し、コストが増加すると共に、縦バイアスを用いることによりセンサの感度が低下し、またその感度は、永久バイアスの時間経過による変化によって更に低下するという問題があった。このようなことから本出願人と同一出願人は先に、従来の電流センサを構成するフリー層を複数に分割すると共に、これらを共通の上部電極および下部電極により駆動する電流センサを提案した（特願２００８−１１２８６９）。この電流センサでは、永久磁石等の縦磁気バイアスを用いることなく、大規模外部磁場下の環境においてもフリー層の磁区を安定化させることができ、ノイズ発生を抑制することができる。
【０００７】
しかしながら、このような構成の電流センサでは、製造過程などの環境条件あるいは固有の磁化変化などに起因して、作動中の信号応答に非線形やヒステリシスが発生することがあり、そのため製造歩留りが低下するという問題があった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、信号応答の非線形性やヒステリシスの発生を抑制して製造歩留りを改善することが可能であり、電流センサに用いて好適な磁気センサおよびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
本発明の第２の目的は、全ての磁気抵抗素子のピンドリファレンス層の磁化方向を同時にリセットし、全ての素子の磁化方向を同方向に配向させることのできる磁気センサおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による磁気センサの製造方法は、共通の下部電極上に、磁気抵抗素子アレイとして、各素子の平面形状のアスペクト比が１．２以上であり、それぞれ異方性軸およびそれに応じた異方性磁界を有すると共に前記異方性軸が素子間で互いに平行になるよう複数の磁気抵抗素子を形成する工程と、磁気抵抗素子アレイ上に各素子に共通の上部電極を形成して磁気センサを形成する工程と、複数の磁気抵抗素子に、その方向が異方性軸に垂直であり、かつその大きさが異方性磁界よりも大きな磁気パルスを印加する工程とを含み、磁気抵抗素子アレイのうちの半分の磁気抵抗素子が互いに平行、残りの磁気抵抗素子がそれに対して互いに反平行となるように、磁気抵抗素子各々をその異方性軸に沿って磁化させるものである。
【００１１】
本発明による磁気センサは、複数の磁気抵抗素子により構成されると共に、磁気抵抗素子は、その平面形状のアスペクト比が１．２以上であり、かつ異方性軸およびそれに応じた異方性磁界を有し、磁気抵抗素子それぞれの異方性軸が互いに平行である磁気抵抗素子アレイと、複数の磁気抵抗素子に共通の上部電極と、複数の磁気抵抗素子に共通の下部電極と、複数の磁気抵抗素子に対して、その方向が異方性軸に垂直であり、かつその大きさが異方性磁界よりも大きな磁気パルスを印加するためのリセット配線とを備えており、磁気抵抗素子は各々その異方性軸に沿って磁化されており、磁気抵抗素子アレイのうちの半分の磁気抵抗素子の磁化方向は平行であり、残りの磁気抵抗素子の磁化方向は反平行の関係にあるものである。
【００１２】
本発明による磁気センサおよびその製造方法では、磁気抵抗素子アレイが、各素子の持つ異方性磁界よりも大きな規模の磁気パルス（リセット磁界）に晒されることによって、各素子のフリー層が適正な異方性軸方向（長軸方向）方向に配向される。このとき磁気抵抗素子アレイのうちの半分の素子の配向方向が互いに平行、残りの素子がそれに対して互いに反平行となる。これにより、磁気センサの作動中での非線形特性およびヒステリシスの発生が抑制され、製造歩留りが向上する。
【００１３】
本発明による磁気センサおよびその製造方法では、磁気抵抗素子はＭＴＪ素子およびＧＭＲ素子のうちの少なくとも一方である。磁気パルスは、具体的には、各素子に共通する上部電極あるいは下部電極に短パルス電流を流すことにより、あるいは、絶縁層を間にして磁気抵抗素子アレイ上に配設されたリセット配線に短パルス電流を流すことにより供給される。また、磁気抵抗素子アレイは少なくとも５０個の磁気抵抗素子により構成され、各磁気抵抗素子のそれぞれの平面形状は好ましくは楕円であり、そのアスペクト比はより好ましくは２以上である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の磁気センサおよびその製造方法によれば、磁気抵抗素子アレイを、各々異方性軸および異方性磁界を有する複数の磁気抵抗素子により構成すると共に、これら複数の磁気抵抗素子に共通の上部電極または下部電極、あるいは別途設けたリセット配線を通じて磁気パルスを印加するようにしたので、各素子が適正な異方性軸（長軸）方向に配向され、これによって磁気センサの作動中での信号応答の非線形およびヒステリシスの発生が抑制され、よって製造歩留りが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施の形態に係る磁気センサ（電流センサ）の平面構成を表すものである。この磁気センサは、Ｕ型の導電体１０の対向する２つの直線部１０ａ，１０ｂ上の互いに対向する位置にＭＴＪセンサ１１，１２を設置したものである。ＭＴＪセンサ１１，１２は前述のようにそれぞれ複数（ここでは４個）のＭＴＪ素子１３を含むアレイ構造となっている。
【００１７】
ＭＴＪセンサ１１，１２は、平行になった直線部１０ａ，１０ｂ上の互いに対向する位置に配置されているため、これらＭＴＪセンサ１１，１２それぞれの各ＭＴＪ素子１３には、同じ導体電流（検出電流）Ｉによって互いに反対方向の誘導磁界Ｈ１，Ｈ２が発生するようになっている。一方、各ＭＴＪ素子１３の形状異方性により、２つのＭＴＪセンサ１１，１２における全てのフリー層の磁化方向は、それらの長軸方向（第２軸方向）に沿って一列に揃っている。従って、導体電流Ｉによって磁界Ｈ1 ，Ｈ2 が発生すると、各ＭＴＪセンサ１１、１２における全てのフリー層の磁化方向は、関知した磁界方向（すなわち第１軸方向）に向かって回転する。このとき磁界Ｈ1 ，Ｈ2 の向きは互いに逆向きであるため、ＭＴＪセンサ１１とＭＴＪセンサ１２とではそれぞれのフリー層の向きが互いに逆方向となる。すなわち、ＭＴＪセンサ１１，１２での抵抗値は、検出電流Ｉによって発生した磁界Ｈ1 ，Ｈ2 に応じて互いに反対方向に変化する。
【００１８】
ＭＴＪセンサ１１は複数（ここでは４個）の小型のＭＴＪ素子（セル）１３（磁気抵抗素子）により構成されている。なお、ＭＴＪ素子１３の数は２〜１，０００個であることが望ましい。これら複数のＭＴＪ素子１３は、詳細は後述するが、平面形状が小さな非円形となるように同一形状にパターン化されたものであり、上部電極２１と下部電極３１とを共有している。これらＭＴＪ素子１３は電気的には互いに並列となっており、電流の検出中、検出電流Ｉs は各ＭＴＪ素子１３に等しく分割して流れる。このとき検出電流により磁界が誘起され、ＭＴＪ素子１３はそれぞれ独立してこれに応答し、ＭＴＪセンサ１１によって発生する総電圧降下は、複数のＭＴＪ素子１３において生ずる個々の電圧降下の平均値となる。
【００１９】
本実施の形態では、このようにＭＴＪセンサ１１を複数の小型のセル（ＭＴＪ素子１３）により構成すると共に、各ＭＴＪ素子１３の平面形状を、図１に示したように、同一の楕円形状とするものである。本明細書では、この楕円形状の短軸方向に相当する方向を第１軸方向、長軸方向に相当する方向を第２軸方向とも称する。この楕円形状の短軸（第１軸）方向の長さを「幅」、長軸（第２軸）方向の長さを「長さ」とすると、幅に対する長さのアスペクト比（長さ／幅）は、フリー層が異方性磁界を保持するのに十分な値、少なくとも１．２、より好ましくは２．０以上である。また、その長さは、フリー層１０７（図８）におけるドメインウォール幅（domain wall width)（あるいはニールウォール幅（Neel wall width)）未満（最大１．０μｍ）となっている。
【００２０】
すなわち、本実施の形態では、１つのＭＴＪセンサ１１を複数の小型のＭＴＪ素子１３により構成し、そのＭＴＪセンサ１１のフリー層を素子毎のフリー層１０７の集合としたものである。ここで、各フリー層１０７は上記のように楕円形状による形状異方性を有し、かつその長さが、磁区と磁区とを分離するドメインウォール幅よりも小さくなっている。そのため各フリー層１０７は単一磁区を維持し、全てのフリー層１０７が一体として１のフリー層として機能する。
【００２１】
ちなみに、強磁性薄膜において、隣り合う粒子間の磁気交換相互作用は非常に強力であるので、近傍の粒子における磁化方向は一致するかあるいはほぼ一致する。素子領域の最大長が強磁性薄膜における磁化磁区壁の幅（ドメインウォール幅）よりも小さい場合には、フリー層では、例え、大規模外部磁界による励起を受けたとしても、２以上の複合磁区構造をとることがなく、単一磁区を維持する。よって、その磁気応答曲線ではヒステリシスを示すことがなくなる。
【００２２】
なお、各ＭＴＪ素子１３の平面形状は、完全な楕円に限らず、曲線状の角を有する矩形状、眼形状、ダイヤモンド状形状等の略楕円形状を含むものであり、上記の比（長さ／幅）が１．２以上のものであればよい。
【００２３】
図８はＭＴＪ素子１３の断面構造を表すものである。このＭＴＪ素子１３は、下部電極３１と上部電極２１との間に、下地層１０１、反強磁性（ＡＦＭ）層１０２、ピンド層１０３，ＡＦＭ連結層１０４、ピンドリファレンス層１０５、分離層１０６、フリー層１０７およびキャップ層１０８からなる積層構造を有する。ピンド層１０３，ＡＦＭ連結層１０４およびピンドリファレンス層１０５により、シンセティックピンド複合層構造(synthetic pinnd multi-layer substructure)が構成されている。
【００２４】
分離層１０６はトンネル障壁層であり、例えばＡｌＯｘ，ＴｉＮｘ，ＨｆＯｘおよびＭｇＯｘからなる群、あるいは、ＡｌＮｘ，ＴｉＮｘ，ＨｇＮｘおよびＭｇＮｘからなる群から選択された酸化物からなる層、またはこれら酸化物の積層構造により構成されている。
【００２５】
フリー層１０７は、軟質の強磁性材料またはフェリ磁性材料により形成されており、上記形状異方性により、長軸（第２軸）方向（すなわち、ピンドリファレンス層５の磁化方向に垂直な方向）に磁気異方性を有している。このフリー層１０７は、例えば、シンセティック反強磁性構造(synthetic antiferromagnetic configuration) の形態（すなわち、２つの強磁性層間の反平行連結構造）を有する。これらの強磁性層には、互いに異なる方向に磁気モーメントが発生し、その結果、フリー層１０７はノンゼロネットモーメント(non-zero net moment) を有するものとなり、単一磁区フリー層として振る舞う。
【００２６】
なお、その他の層（下地層１０１、反強磁性（ＡＦＭ）層１０２、ピンド層１０３、ＡＦＭ連結層１０４、ピンドリファレンス層１０５およびキャップ層１０８）についても、その平面形状は同じである。それぞれの構成材料は公知の材料と同様であるためその説明は省略する。
【００２７】
次に、上記ＭＴＪ素子１３の製造方法について説明する。
【００２８】
まず、下部電極２１となる下部導電層上に、公知の方法により、下地層１０１、反強磁性（ＡＦＭ）層１０２、ピンド層１０３、ＡＦＭ連結層１０４、ピンドリファレンス層１０５、分離層１０６、フリー層１０７およびキャップ層１０８となる各層をこの順で形成する（図８）。
【００２９】
次いで、第１軸方向の大規模外部磁場の存在下、下地層１０１からキャップ層１０８までを熱処理する。この熱処理によって、ピンドリファレンス層１０５が第１軸方向に固定される。このピンドリファレンス層１０５の固定磁化方向は後述の導体電流（検出電流）による誘導磁界方向Ｈ1,Ｈ2 に平行である。
【００３０】
次に、キャップ層１０８から下地層１０１までの各層をパターニングすることによって、互いに独立し、それぞれの平面形状が、楕円形状で、かつ上記比（長さ／幅）が少なくとも１．２であり、かつ最大１．０μｍの長さを有する複数のＭＴＪ素子１３を形成する。このとき、楕円形状の短軸が導体電流による誘導磁界方向Ｈ1,Ｈ2 に平行（第１軸方向）となるようにパターニングする。
【００３１】
次いで、下部導電層をパターニングすることにより、複数のＭＴＪ素子１３に共通する下部電極３１を形成する。更に、これら複数のＭＴＪ素子１３を各側壁を含めて被覆するのに十分な厚さに誘電体層（図示せず）を形成する。続いて、ＣＭＰ（化学機械研磨）法により、この誘電体層をキャップ層１０８の表面が露出するまで平坦化した後、上部導電層を形成する。最後に、この上部導電層をパターニングすることによって、複数のＭＴＪ素子１３に共通する上部電極２１を形成する。
【００３２】
本実施の形態の磁気センサ（電流センサ）では、検出されるべき電流の変化は、ＭＴＪセンサ１１，１２での電圧低下の差に応じてＭＴＪ信号として検出される。この出力信号は前述のように各ＭＴＪ素子１３のフリー層１０７が単一磁区状態を保つ限りヒステリシスを持たない。すなわち、大規模外部磁場の環境下においてもその影響を受けることがなくなる。
【００３３】
しかしながら、このような構成の磁気センサでは、製造過程あるいは作動中などにおいて浮遊磁場により影響を受け、一部のＭＴＪ素子１３ではその静止磁化方向が意図しないのに切り換わってしまい、これが読み出しエラーの原因となるという問題がある。すなわち、各ＭＴＪ素子１３では、異方性軸（長軸）方向とピンドリファレンス層の磁化方向とのなす角度が９０度ではなく、それよりも小さくあるいは大きくなり、これが信号応答において僅かな非線形特性やヒステリシスを生ずる原因となり、これにより製造歩留りが低下してしまう。
【００３４】
そこで、本実施の形態では，上述のように共通の上部電極２１を形成したのち、図２に示したように各ＭＴＪ素子１３に対してリセット電流による磁気パルスを印加するものである。この磁気パルスは、具体的には、図２に示したように、リセット電流Ｉr として短パルス電流を上部電極２１の長手方向に流すことにより印加される。ここで、楕円形状の各ＭＴＪ素子１３は上部電極２１および下部電極３１の長手方向に沿って配置されており、その異方性軸（長軸）もまた上部電極２１および下部電極３１の長手方向に沿っている。従って、その短パルス電流は各ＭＴＪ素子１３の長軸に沿って流れ、更に下部電極３１を通りスイッチングトランジスタ５１を介して流れる。
【００３５】
上部電極２１に短パルス電流が流れると、各ＭＴＪ素子１３の異方性軸方向に対して垂直方向に磁界（磁気パルス）が発生する。短い電流パルスにより発生する磁界の強さが各素子の異方性磁界よりも大きい場合には、後述するように、フリー層の磁化方向はその異方性軸（長軸）に沿った優先方向に落ち着く。統計的には、複数のＭＴＪ素子の半分では長軸方向のうち右向きが優先方向となり、残りの半分のＭＴＪ素子では左向きが優先方向となる。その結果、応答信号の非線形性やヒステリシスの主な原因がなくなり、信号応答がヒステリシスのない線形特性を有するものとなる。すなわち、磁気パルスにより全てのピンド層の磁化方向が同じ方向に配向されるようリセットすることによって、ヒステリシスをなくし、２つのピンニング磁化方向の非対称分布により生じた非線形性が改善される。その結果、プロセスマージンが大きくなると共に製造歩留りが改善される。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、リセット電流Ｉr を上部電極２１に流すようにしたが、図３に示したように下部電極３１に通じて流すようにしてもよい。また、図４に示したように、上部電極２１上に絶縁層（図示せず）を間にして配設されたリセット配線４１を通じて流すようにしてもよい。勿論、リセット配線４１は下部電極３１の下に形成するようにしてもよい。
【００３７】
図５は、リセット配線４１にリセット電流Ｉr を流した場合の、異方性磁界に対するリセット磁界の方向を示したものである。すなわち、リセット配線４１の長手方向に沿ってリセット電流Ｉr が流れるとき、各ＭＴＪ素子１３の全ての異方性方向に垂直な方向にリセット磁界Ｈr が発生する。このリセット電流Ｉr によって生じたリセット磁界Ｈr の大きさが異方性磁界Ｈｋよりも大きい場合には、全てのＭＴＪ素子１３のフリー層の磁化方向は、それぞれ個々の異方性の偏りに応じて、優先方向（異方性軸方向）に設定される。
【００３８】
図６（Ａ），（Ｂ）は、製造加工時の環境変動あるいは固有の磁化変化により生じた磁化容易軸の長軸方向からの僅かな偏りの影響が、リセット磁気パルスの印加によりどのように低減されるかを説明するための図である。すなわち、検出動作前に、リセット電流Ｉr が上部電極２１または下部電極３１あるいはリセット配線４１に対して供給されると、リセット磁界（磁気パルス）が発生し、これによりフリー層の磁化方向が磁化容易軸に対して垂直な方向に飽和する。そして、トランジスタ５１のゲートにオフ信号を与えてリセット電流Ｉr の供給を停止すると、フリー層の磁化方向が所望の磁化容易軸（異方性軸）方向に回転する。個々のＭＴＪ素子１３では、その磁化容易軸は加工時の環境変動あるいは固有の磁化変化により長軸方向からわずかに傾いているので、磁化の優先方向は、２つの磁化容易軸のうち、リセット磁界の印加方向に対して９０度より小さい角度の方向に落ち着く。
【００３９】
ここで、ＭＴＪ素子１３の数が多い（５０以上）場合には、統計的には複数のＭＴＪ素子１３の半分は、図６（Ａ）に示した右方向、残りの半分は図６（Ｂ）に示した左方向が優先方向となる。その結果、個々の信号の非線形特性がキャンセルされ、センサ全体としての信号応答が良好な線形特性を有するものとなる。
【００４０】
図７は、零から異方性磁界Ｈｋよりも大きな値へ移行し，零へ戻る迄のリセット磁界Ｈr のサイクルを表したものである。ここに、横軸はリセット磁界Ｈr 、縦軸は正規化された信号応答(Normalized Signal Response)をそれぞれ示している。
【００４１】
以上のように、本実施の形態の磁気センサ（ＭＴＪセンサ）では、大規模外部磁場の環境下においても、各フリー層１０７が複合磁区構造をとることがなく、単一磁区を維持し、その磁気応答曲線がヒステリシスを示すことがなくなるので、磁区が安定する。よって、従来のように安定した磁区を与えるためにフリー層上に縦バアス磁石を組み込む必要性がなくなり、電流センサによる検出精度が向上すると共に、その分コンパクトとなり、安価となる。
【００４２】
加えて、本実施の形態では、複数の磁気抵抗素子に共通の上部電極２１または下部電極３１、あるいは別途設けたリセット配線４１を通じて磁気パルスを印加するようにしたので、各素子のフリー層の磁化方向が適正な異方性軸（長軸）方向に配向され。これにより磁気センサの作動中での非線形性およびヒステリシスの発生が低減され、よって製造歩留りが向上する。
【００４３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、磁気抵抗素子として，ＭＴＪ素子１３を用いて説明したが、ＧＭＲ素子を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る磁気センサ（ＭＴＪセンサ）の構成を表す平面図である。
【図２】リセット電流を上部電極に流す場合の例を表す平面図である。
【図３】リセット電流を下部電極に流す場合の例を表す平面図である。
【図４】リセット電流をリセット配線に流す場合の例を表す平面図である。
【図５】リセット電流Ｉr を流した場合の、異方性磁界に対するリセット磁界の方向を表す図である。
【図６】製造加工時の環境変動等の磁化変化により生じた磁化容易軸の長手方向からの僅かな偏りの影響が、リセット磁界Ｈr の印加によりどのように低減されるかを説明するための図である。
【図７】リセット磁場Ｈr のサイクルを表す図である。
【図８】ＭＴＪセンサを構成する素子の断面図である。
【図９】従来の電流センサの構成を表す平面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０２…反強磁性層（ＡＦＭ層）、１０３…ピンド層、１０４…ＡＦＭ結合層、１０５５…ピンドリファレンス層、１０６…分離層、１０７…フリー層、１０８…キャップ層、１０…導電体、１０ａ，１０ｂ…直線部、１３…ＭＴＪ素子、２１…上部電極、３１…下部電極、４１…リセット配線。
【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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