(57)【要約】【課題】本発明は、小型化に優れると共に高精度な電気抵抗の調整が可能である磁気検出装置とその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】第一の短絡層４１と第二の短絡層４２とを、それぞれ第一の磁気抵抗効果素子層１１と第一の抵抗素子層２１とにのみ導通させ且つ一体に積層させて短絡することで、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第一の抵抗素子層２１との電気抵抗を調整する。【選択図】図１
2013036862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界で電気抵抗が変化する第一の磁気抵抗効果素子層と、
前記第一の磁気抵抗効果素子層に直列に接続される第一の抵抗素子層と、
短絡経路を形成し電気抵抗を調整する導電性の第一の短絡層と、
短絡経路を形成し電気抵抗を調整する導電性の第二の短絡層と、
を有し、
前記第一の短絡層が前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とのいずれかの一方のみに導通され且つ第一所定範囲に載置され、
前記第二の短絡層が前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とのいずれかの他方のみに導通され且つ第二所定範囲に載置され、
前記第一の短絡層によって規定される第一の短絡長さと前記第二の短絡層によって規定される第二の短絡長さとの差が、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との電気抵抗の差を調整することを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記第一の短絡長さと前記第二の短絡長さとの差が、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との長さの差を規定することを特徴とする請求項１に記載の磁気検出装置。
【請求項３】
前記第一の抵抗素子層が、外部磁界で電気抵抗が変化しない第一の固定抵抗素子層であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気検出装置。
【請求項４】
前記第一の抵抗素子層が、外部磁界に対して前記第一の磁気抵抗効果素子層と電気抵抗の増減を逆に変化させる第二の磁気抵抗効果素子層であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気検出装置。
【請求項５】
前記第一の短絡層が、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とのいずれか一方の長手方向の両端部から離れて設置されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
【請求項６】
前記第二の短絡層が、前記第一の磁気抵抗効果素子層または前記第一の抵抗素子層のいずれか他方の長手方向の両端部から離れて設置されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
【請求項７】
前記第二の短絡長さが、前記第一の短絡長さと電気抵抗を調整する第一の調整短絡層が規定する第五の短絡長さとの和からなり、前記第二の短絡長さと前記第一の短絡長さとの差である前記第五の短絡長さが、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との電気抵抗を調整すると共に、前記第一の短絡層と前記第一の調整短絡層とが連接されてなることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
【請求項８】
前記第一の磁気抵抗効果素子層及び前記第二の磁気抵抗効果素子層が、磁化方向が固定される第一の固定磁性層と、外部磁界によって磁化方向が変化する自由磁性層と、前記第一の固定磁性層と前記自由磁性層との間に位置する非磁性導電層とを有することを特徴とする請求項４に記載の磁気検出装置。
【請求項９】
前記第一の磁気抵抗効果素子層が、第一の方向の磁界が与えられた際に電気抵抗が変化し、前記第一の方向と逆向きである第二の方向の磁界が与えられた際に電気抵抗が変化しないものであり、前記第二の磁気抵抗効果素子層が、前記第二の方向の磁界が与えられた際に電気抵抗が変化し、前記第二の方向と逆向きである前記第一の方向の磁界が与えられた際に電気抵抗が変化しないものであることを特徴とする請求項４から請求項８のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
【請求項１０】
前記第一の固定抵抗素子層が、磁化方向が固定される第一の固定磁性層と、抵抗率の小さい非磁性導電層と、前記固定磁性層と前記非磁性導電層との間に位置する第２の固定磁性層とを有することを特徴とする請求項３に記載の磁気検出装置。
【請求項１１】
前記第一の磁気抵抗効果素子層に対向して配置される第二の抵抗素子層と
前記第二の抵抗素子層に直列に接続される第四の磁気抵抗効果素子層と
短絡経路を形成し電気抵抗を調整する導電性の第三の短絡層と、
短絡経路を形成し電気抵抗を調整する導電性の第四の短絡層と、
を有し、
前記第三の短絡層が前記第四の磁気抵抗効果素子層と前記第二の抵抗素子層とのいずれかの一方のみに導通され且つ載置され、
前記第四の短絡層が前記第四の磁気抵抗効果素子層と前記第二の抵抗素子層とのいずれかの他方のみに導通され且つ載置され、
前記第一の磁気抵抗効果素子層、前記第一の抵抗素子層、前記第二の抵抗素子層及び第四の磁気抵抗効果素子層でブリッジ回路を構成することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の磁気検出装置。
【請求項１２】
外部磁界で電気抵抗が変化する第一の磁気抵抗効果素子層と、
前記第一の磁気抵抗効果素子層に直列に接続される第一の抵抗素子層と、
短絡経路を形成し電気抵抗を調整する導電性の第一の短絡層と、
短絡経路を形成し電気抵抗を調整する導電性の第二の短絡層と、
を備える磁気検出装置の製造方法であって、
（ａ）前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とを形成する工程と、
（ｂ）前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との電気抵抗を測定し、工程ばらつきなどによって生じる前記両素子層の電気抵抗の差と前記両素子層のいずれの電気抵抗が高いかを判定する工程と、
（ｃ）前記第二の短絡層を前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との電気抵抗が大きい一方のみに導通し且つ第二所定範囲に載置すると共に前記第一の短絡層を前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との電気抵抗が小さい他方のみに導通し且つ第一所定範囲に載置することで、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とのそれぞれの電気抵抗を調整する工程と、
を含むことを特徴とする磁気検出装置の製造方法。
【請求項１３】
前記（ｃ）工程では、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記抵抗素子層との上にレジストを塗布し、前記第一の短絡層と前記第二の短絡層とのそれぞれの所定のパターンが形成されたレチクルを用いて、前記それぞれの所定のパターンを同時に露光することを特徴とする請求項１１に記載の磁気検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子層等を用いて外部磁界を検出する磁気検出装置に係わり、特に電気抵抗値を調整して高精度な磁気検出を可能とする磁気検出装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部磁界で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子層と外部磁界で電気抵抗が変化しない抵抗素子層とを直列に接続し、前記磁気抵抗効果素子層と前記抵抗素子層とに電源電圧を印加し、前記磁気抵抗効果素子層と前記抵抗素子層との中点の電位を検出することで、外部磁界を検出する磁気検出装置が知られている。また、前記抵抗素子層として外部磁界で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子層を用いる場合もある。
【０００３】
この種の磁気検出装置においては、外部磁界がない際に前記中点の電位が前記電源電圧の１／２になるように、前記磁気抵抗効果素子層や前記抵抗素子層の電気抵抗が調整される。そして、外部磁界が生じると前記磁気抵抗効果素子層の電気抵抗が変化するので、前記中点の電位が変化する。このようにして、前記中点の電位の変化を計測することで外部磁界を検出する。
【０００４】
この前記磁気抵抗効果素子層や前記抵抗素子層の電気抵抗の調整方法が、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４６０７６号公報
【特許文献２】特開２００８−５８１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示される電気抵抗の調整方法では、図２１に示すように、外部磁界で電気抵抗が変化しない抵抗素子層７０３に第一の迂回電流路６０１、第二の迂回電流路６０２、第三の迂回電流路６０３と複数の迂回電流路が素子長手方向（Ｘ２−Ｘ１方向）に沿って階段状に併設された。
【０００７】
また、隣り合う一方の迂回電流路に、他方の迂回電流路よりも、抵抗素子層７０３から離れる方向に突出した突出領域６０４が設けられた。
【０００８】
そして、外部磁界で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子層７０１と抵抗素子層７０３との抵抗値の差が許容範囲から外れている際に、抵抗素子層７０３から見て突出順に前記突出領域６０４内の電流路を切断して、前記抵抗値の差が許容範囲内に収まるように調整された。
【０００９】
この方法では、抵抗素子層７０３に突出した複数の迂回電流路を設けるために、磁気検出装置の小型化に反する。
【００１０】
特許文献２に開示される電気抵抗の調整方法では、図２２に示すように、外部磁界で電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子層７０１、７０２と外部磁界で電気抵抗が変化しない抵抗素子層７０３、７０４とがそれぞれ直列に接続された。そして、磁気抵抗効果素子層７０１、７０２と抵抗素子層７０３、７０４とのそれぞれの中点に接続されて、その中点の電位を出力する出力導電層７０５、７０６が設けられた。
【００１１】
出力導電層７０５、７０６は、磁気抵抗効果素子層７０１、７０２と抵抗素子層７０３、７０４との一方の長手方向に沿って延ばされた。そして、出力導電層７０５、７０６は、磁気抵抗効果素子層７０１、７０２と抵抗素子層７０３、７０４との一方と、導電性の接続層７０７、７０８を介して導通された。このようにして、接続層７０７、７０８の位置を変えることにより、磁気抵抗効果素子層７０１、７０２と抵抗素子層７０３、７０４との一方の電気抵抗値が調整された。
【００１２】
接続層７０７、７０８の位置を変える調整では、基板をステップ・アンド・リピート方式にて移動させてレチクルを用い露光する縮小投影型露光装置（ステッパ）が接続層７０７、７０８のパターン形成に一般的に用いられる。そのため、接続層７０７、７０８のパターン形成は、複数回の露光によってなされる。この複数回の露光において、接続層７０７、７０８の寸法ばらつき及び位置合わせばらつきが発生するために、電気抵抗の高精度な調整ができなかった。
【００１３】
本発明は、このような課題を顧みてなされたものであり、小型化に優れると共に高精度な電気抵抗の調整が可能である磁気検出装置とその製造方法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】
【００１４】
外部磁界で電気抵抗が変化する第一の磁気抵抗効果素子層と、前記第一の磁気抵抗効果素子層に直列に接続される第一の抵抗素子層と、短絡経路を形成し電気抵抗を調整する導電性の第一の短絡層と、短絡経路を形成し電気抵抗を調整する導電性の第二の短絡層とを有し、前記第一の短絡層が前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とのいずれかの一方のみに導通され且つ第一所定範囲に載置され、前記第二の短絡層が前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とのいずれかの他方のみに導通され且つ第二所定範囲に載置され、前記第一の短絡層によって規定される第一の短絡長さと前記第二の短絡層によって規定される第二の短絡長さとの差が、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との電気抵抗の差を調整することを特徴とする。
【００１５】
前記第一の短絡層と前記第二の短絡層とは、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とのいずれかに対してそれぞれ第一所定範囲に若しくは第二所定範囲に載置されるので、前記第一の磁気抵抗効果素子層若しくは前記第一の抵抗素子層から突出しておらず小型化に優れる。
【００１６】
前記第一の短絡長さと前記第二の短絡長さとの差のばらつきは、前記第一の短絡層と前記第二の短絡層とが近傍に位置するので、露光の工程ばらつき等に影響され難い。よって、前記第一の短絡長さと前記第二の短絡長さとの差によってなされる電気抵抗の調整は、露光の工程ばらつき等に影響され難い。
【００１７】
前記第一の短絡層と前記第二の短絡層とは、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とのいずれかに載置されて短絡し、前記第一の短絡長さと前記第二の短絡長さとの差によって電気抵抗を調整する。よって、この電気抵抗の調整は、前記第一の短絡層と前記第二の短絡層との位置合わせずれに影響されない。
【００１８】
よって、本発明によれば、小型化に優れると共に高精度な電気抵抗の調整が可能である磁気検出装置を提供することができる。
【００１９】
前記第一の短絡長さと前記第二の短絡長さとの差が、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との長さの差を規定することが好ましい。
【００２０】
このような態様であれば、前記第一の短絡長さと前記第二の短絡長さとの差によって、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との電気抵抗の差を調整することができる。即ち、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との電気抵抗を同じにすることも、所定の差を持たせることも可能である。
【００２１】
前記第一の抵抗素子層が、外部磁界で電気抵抗が変化しない第一の固定抵抗素子層であることが好ましい。
【００２２】
このような態様であれば、外部磁界を検出する磁気検出装置を構成することが可能である。
【００２３】
前記第一の抵抗素子層が、外部磁界に対して前記第一の磁気抵抗効果素子層と電気抵抗の増減を逆に変化させる第二の磁気抵抗効果素子層であることが好ましい。
【００２４】
このような態様であれば、外部磁界を検出する磁気検出装置を構成することができると共に、前記第一の抵抗素子層が外部磁界で電気抵抗が変化しない前記第一の固定抵抗素子層である場合に比べて、出力を向上させることができる。
【００２５】
前記第一の短絡層が、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とのいずれか一方の長手方向の両端部から離れて設置されることが好ましい。
【００２６】
このような態様であれば、前記第一の短絡層のパターン形成時の露光に対して、前記長手方向の両端近傍にあるパターンによるハレーション等の悪影響を低減できる。よって、前記第一の短絡層のパターン寸法精度を向上させることができる。
【００２７】
前記第二の短絡層が、前記第一の磁気抵抗効果素子層または前記第一の抵抗素子層のいずれか他方の長手方向の両端部から離れて設置されることが好ましい。
【００２８】
このような態様であれば、前記第二の短絡層のパターン形成時の露光に対して、前記長手方向の両端近傍にあるパターンによるハレーション等の悪影響を低減できる。よって、前記第二の短絡層のパターン寸法精度を向上させることができる。
【００２９】
前記第二の短絡長さが、前記第一の短絡長さと電気抵抗を調整する第一の調整短絡層が規定する第五の短絡長さとの和からなり、前記第二の短絡長さと前記第一の短絡長さとの差である前記第五の短絡長さが、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との電気抵抗を調整すると共に、前記第一の短絡層と前記第一の調整短絡層とが連接されてなることが好ましい。
【００３０】
電気抵抗の調整を前記第五の短絡長さのみで行う場合には、電気抵抗差が非常に小さくなると前記第五の短絡長さも非常に小さくなり、前記第五の短絡長さの寸法精度が劣化する。その結果、電気抵抗の調整精度も劣化する。そこで、前記第二の短絡層をステッパの解像度より十分に長い前記第一の短絡層と前記第一の調整短絡層とから合成されたパターンと等しくする。その結果、前記第一の短絡長さ及び前記第二の短絡長さはステッパによって寸法精度良く得られ、その差である前記第五の短絡長さによって電気抵抗が調整される。よって、電気抵抗の微小な調整も可能になる。
【００３１】
前記第一の磁気抵抗効果素子層及び前記第二の磁気抵抗効果素子層が、磁化方向が固定される第一の固定磁性層と、外部磁界によって磁化方向が変化する自由磁性層と、前記第一の固定磁性層と前記自由磁性層との間に位置する非磁性導電層とを有することが好ましい。
【００３２】
このような態様であれば、外部磁界によって電気抵抗が変化する磁気抵抗効果を有する磁気抵抗効果素子層を得ることができる。
【００３３】
前記第一の磁気抵抗効果素子層が、第一の方向の磁界が与えられた際に電気抵抗が変化し、前記第一の方向と逆向きである第二の方向の磁界が与えられた際に電気抵抗が変化しないものであり、前記第二の磁気抵抗効果素子層が、前記第二の方向の磁界が与えられた際に電気抵抗が変化し、前記第二の方向と逆向きである前記第一の方向の磁界が与えられた際に電気抵抗が変化しないものであることが好ましい。
【００３４】
このような態様であれば、外部磁界の方向に対して、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第二の磁気抵抗効果素子層との電気抵抗の増減が逆に変化するので、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第二の磁気抵抗効果素子層とから構成される磁気検出装置は、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の固定抵抗素子とから構成される磁気検出装置に比べて、出力を向上させることができる。
【００３５】
前記第一の固定抵抗素子層が、磁化方向が固定される第一の固定磁性層と、抵抗率の小さい非磁性導電層と、前記固定磁性層と前記非磁性導電層との間に位置する第二の固定磁性層とを有することが好ましい。
【００３６】
このような態様であれば、前記第一の固定磁性層の上に前記第二の固定磁性層が重ねられているため、外部磁界によって電気抵抗が変化しない抵抗素子層を得ることができる。また、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の固定抵抗素子層とを、層の構造及び膜厚を同じにできるため、環境温度の変化などに伴う電気抵抗等の変化率をほぼ同じにできる。よって、環境温度などによる変化に対して正確に外部磁界を検出する磁気検出装置が可能になる。
【００３７】
前記第一の磁気抵抗効果素子層に対向して配置される第二の抵抗素子層と前記第二の抵抗素子層に直列に接続される第四の磁気抵抗効果素子層と短絡経路を形成し電気抵抗を調整する導電性の第三の短絡層と、短絡経路を形成し電気抵抗を調整する導電性の第四の短絡層とを有し、前記第三の短絡層が前記第四の磁気抵抗効果素子層と前記第二の抵抗素子層とのいずれかの一方のみに導通され且つ載置され、前記第四の短絡層が前記第四の磁気抵抗効果素子層と前記第二の抵抗素子層とのいずれかの他方のみに導通され且つ載置され、前記第一の磁気抵抗効果素子層、前記第一の抵抗素子層、前記第二の抵抗素子層及び第四の磁気抵抗効果素子層でブリッジ回路を構成することが好ましい。
【００３８】
このような態様であれば、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との中点の電位と、前記第四の磁気抵抗効果素子層と前記第二の抵抗素子層との中点の電位との差を出力とすることができる。よって、磁気検出装置の出力を向上させることができる。
【００３９】
外部磁界で電気抵抗が変化する第一の磁気抵抗効果素子層と、前記第一の磁気抵抗効果素子層に直列に接続される第一の抵抗素子層と、短絡経路を形成し電気抵抗を調整する導電性の第一の短絡層と、短絡経路を形成し電気抵抗を調整する導電性の第二の短絡層と、
を備える磁気検出装置の製造方法であって、
（ａ）前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とを形成する工程と、
（ｂ）前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との電気抵抗を測定し、工程ばらつきなどによって生じる前記両素子層の電気抵抗の差と前記両素子層のいずれの電気抵抗が高いかを判定する工程と、
（ｃ）前記第二の短絡層を前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との電気抵抗が大きい一方のみに導通し且つ第二所定範囲に載置すると共に前記第一の短絡層を前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との電気抵抗が小さい他方のみに導通し且つ第一所定範囲に載置することで、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とのそれぞれの電気抵抗を調整する工程とを含むことを特徴とする。
【００４０】
前記第一の短絡層と前記第二の短絡層とは、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とのいずれかにそれぞれ第一所定範囲に若しくは第二所定範囲に載置されるので、前記第一の磁気抵抗効果素子層若しくは前記第一の抵抗素子層から突出しておらず小型化に優れる。
【００４１】
前記第一の短絡長さと前記第二の短絡長さとの差のばらつきは、前記第一の短絡層と前記第二の短絡層とが近傍に位置するので、露光の工程ばらつき等に影響され難い。よって、前記第一の短絡長さと前記第二の短絡長さとの差によってなされる電気抵抗の調整は、露光の工程ばらつき等に影響され難い。
【００４２】
前記第一の短絡層と前記第二の短絡層とは、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とのいずれかに載置されて短絡し、前記第一の短絡長さと前記第二の短絡長さとの差によって電気抵抗を調整する。よって、この電気抵抗の調整は、前記第一の短絡層と前記第二の短絡層との位置合わせずれに影響されない。
【００４３】
よって、本発明によれば、小型化に優れると共に高精度な電気抵抗の調整が可能である磁気検出装置の製造方法を提供することができる。
【００４４】
前記（ｃ）工程では、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記抵抗素子層との上にレジストを塗布し、前記第一の短絡層と前記第二の短絡層とのそれぞれの所定のパターンが形成されたレチクルパターンを用いて、前記それぞれの所定のパターンを同時に露光することが好ましい。
【００４５】
このような態様であれば、前記第一の短絡層と前記第二の短絡層との前記所定のパターンが、同一のレジスト及び同一のレチクルを用いステッパにて同時に露光される。この際、前記露光は、基板をステップ・アンド・リピート方式にて移動させ、前記基板の複数箇所でなされる。よって、複数の前記所定のパターンのレジスト寸法は、それぞれレチクル寸法からほぼ同じ程度にシフトする。このようにして、この複数回の露光における前記第一の短絡層と前記第二の短絡層との寸法差ばらつきは小さく抑えられる。また、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層との電気抵抗の調整は、前記第一の短絡長さと前記第二の短絡長さとの寸法差によって決まる電気抵抗差によってなされる。よって、前記電気抵抗の調整は露光の工程ばらつき等に影響され難く、前記電気抵抗の調整を高精度に行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００４６】
第一の短絡層と第二の短絡層とは、第一の磁気抵抗効果素子層若しくは第一の抵抗素子層のいずれかにそれぞれ第一所定範囲に若しくは第二所定範囲に載置されるので、前記第一の磁気抵抗効果素子層若しくは前記第一の抵抗素子層から突出しておらず小型化に優れる。
【００４７】
前記第一の短絡長さと前記第二の短絡長さとの差のばらつきは、前記第一の短絡層と前記第二の短絡層とが近傍に位置するので、露光の工程ばらつき等に影響され難い。よって、前記第一の短絡長さと前記第二の短絡長さとの差によってなされる電気抵抗の調整は、露光の工程ばらつき等に影響され難い。
【００４８】
前記第一の短絡層と前記第二の短絡層とは、前記第一の磁気抵抗効果素子層と前記第一の抵抗素子層とのいずれかに載置されて短絡し、前記第一の短絡長さと前記第二の短絡長さとの差によって電気抵抗を調整する。よって、この電気抵抗の調整は、前記第一の短絡層と前記第二の短絡層との位置合わせずれに影響されない。
【００４９】
よって、本発明によれば、小型化に優れると共に高精度な電気抵抗の調整が可能である磁気検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】第一の実施形態である磁気検出装置の平面略図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った拡大断面略図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った拡大断面略図である。
【図４】磁界＋方向に電気抵抗が大きくなる磁気抵抗効果素子層の特性線図である。
【図５】第一の磁気抵抗効果素子層及び第四の磁気抵抗効果素子層の特性線図と第一の固定抵抗素子層及び第二の固定抵抗素子層の特性線図である。
【図６】第一の実施形態である磁気検出装置の回路略図である。
【図７】第一の実施形態である磁気検出装置の変形例を示す平面略図である。
【図８】第一の実施形態の磁気抵抗効果素子層と固定抵抗素子層との断面略図の例である。
【図９】第一の実施形態の磁気抵抗効果素子層と固定抵抗素子層との断面略図の例である。
【図１０】ステッパでのレジスト寸法と設計寸法との寸法差を図示する。
【図１１】第一の実施形態の磁気抵抗効果素子層の平面略図である。
【図１２】図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った拡大断面略図である。
【図１３】図１のＶ−Ｖ線に沿った拡大断面略図である。
【図１４】第１の短絡層の変形例である拡大断面略図ある。
【図１５】第２の短絡層の変形例である拡大断面略図ある。
【図１６】第二の実施形態である磁気検出装置の平面略図である。
【図１７】第二の実施形態の磁気抵抗効果素子層の断面略図である。
【図１８】磁界＋方向に電気抵抗が小さくなる磁気抵抗効果素子層の特性線図である。
【図１９】第一の磁気抵抗効果素子層及び第四の磁気抵抗効果素子層の特性線図と第二の磁気抵抗効果素子層及び第三の磁気抵抗効果素子層の特性線図である。
【図２０】第二の実施形態である磁気検出装置の回路略図である。
【図２１】特許文献１に開示される磁気検出装置の平面略図である。
【図２２】特許文献２に開示される磁気検出装置の平面略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】
本発明の磁気検出装置は、微小な電流量も高精度に測定するための電流センサとして用いられる。そのために、磁気検出装置を構成する素子層間の電気抵抗の調整を高精度に行う必要があった。また、本発明は、電流センサに限定されるものではなく、磁気センサ、地磁気センサ等に用いることも可能である。
<第一の実施形態>
【００５２】
図１は本発明の第一の実施形態である磁気検出装置１の平面略図である。図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った拡大断面略図である。図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った拡大断面略図である。図６は、図１に示す磁気検出装置１の回路略図である。
【００５３】
図１と図６に示すように、磁気検出装置１は、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第一の抵抗素子層２１とが直列に接続されると共に、第二の抵抗素子層２２と第四の磁気抵抗効果素子層１４とが直列に接続されている。直列に接続された第一の磁気抵抗効果素子層１１と第一の抵抗素子層２１とに電圧が印加されると共に、直列に接続された第二の抵抗素子層２２と第四の磁気抵抗効果素子層１４とに電圧が印加される。そして、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第一の抵抗素子層２１との中間から第一の出力（ＯＵＴ１）が得られ、第二の抵抗素子層２２と第四の磁気抵抗効果素子層１４との中間から第二の出力（ＯＵＴ２）が得られる。
【００５４】
図１は、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４が、それぞれ第一の磁気抵抗効果素子層１１、第一の抵抗素子層２１、第四の磁気抵抗効果素子層１４及び第二の抵抗素子層２２を短絡した場合を図示している。
【００５５】
第一の磁気抵抗効果素子層１１と第四の磁気抵抗効果素子層１４とは、同じ構造で且つ同じ平面パターン形状となるように形成されている。第一の磁気抵抗効果素子層１１と第四の磁気抵抗効果素子層１４との平面パターンは、複数の帯状の長尺パターン（ストライプ）が折り返してなるミアンダ形状であり、その実質的な長さ寸法を大きくして、基本となる電気抵抗値を大きく確保できるようにしている。これにより、電力供給層３１から供給される電流値が小さく抑えられ、磁気検出装置１は低電力で駆動される。
【００５６】
図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った拡大断面略図である図２に示すように、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第四の磁気抵抗効果素子層１４とは、多層構造であり、磁気検出装置１の全体の基板２の上に、反強磁性層５１、第一の固定磁性層５２、非磁性導電層５３、及び自由磁性層５４の順に積層されて成膜されており、自由磁性層５４の表面が保護層５５で覆われている。
【００５７】
反強磁性層５１は、Ｉｒ−Ｍｎ合金（イリジウム−マンガン合金）などの反強磁性材料で形成されている。第一の固定磁性層５２は、Ｃｏ−Ｆｅ合金（コバルト−鉄合金）などの軟磁性材料などで形成されている。非磁性導電層５３は、Ｃｕ（銅）などである。自由磁性層５４は、Ｎｉ−Ｆｅ合金（ニッケル−鉄合金）などの軟磁性材料で形成されている。保護層５５は、Ｔａ（タンタル）などの層である。
【００５８】
第一の磁気抵抗効果素子層１１と第四の磁気抵抗効果素子層１４とは、反強磁性層５１と第一の固定磁性層５２との交換結合により、第一の固定磁性層５２の磁化の方向が固定されている。本実施形態では、第一の固定磁性層５２の磁化の方向はＸ２方向に向けられて固定されている。
【００５９】
第一の磁気抵抗効果素子層１１と第四の磁気抵抗効果素子層１４とは、図１１に示すように、図２と同じ積層構造で形成される素子部６０の前後方向（Ｙ１−Ｙ２）の両側に外側永久磁石層６３が設けられている。そして、素子部６０と外側永久磁石層６３により帯状に延びる素子連設体６１が構成されている。
【００６０】
素子連設体６１は、左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に間隔を空けて複数本並設され、各素子連設体６１の両端部が接続部６４にて接続されてミアンダ形状の磁気抵抗効果素子が構成されている。
【００６１】
この際に、外側永久磁石層６３から素子部６０に前後方向（Ｙ１−Ｙ２）のバイアス磁界成分が作用している。よって素子部６０を構成する自由磁性層５４の磁化は無磁場状態では前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に向けられている。
【００６２】
本実施形態では外側永久磁石層６３のみを設けたが、永久磁石である中間磁石層を複数設けて、素子部６０と中間磁石層とを交互に前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に配置することも可能である。
【００６３】
図４に、磁界＋方向に電気抵抗が大きくなる磁気抵抗効果素子層の特性線図を示す。縦軸は電気抵抗であり、横軸は磁界の強さと方向である。磁界の方向は、Ｘ１方向を（＋）で示し、Ｘ２方向を（−）で示す。外部磁界の作用する方向が（−）方向、即ちＸ２方向の時には電気抵抗は変化しない。（＋）方向、即ちＸ１方向へ磁界が与えられ、この磁界の強さが所定の値以上になると、電気抵抗が上昇する。電気抵抗の最大と最小との中心における磁界の強さを、Ｈｉｎで示している。第一の磁気抵抗効果素子層１１と第四の磁気抵抗効果素子層１４とは、この特性線図と同じように電気抵抗が変化する。
【００６４】
本実施形態では、第一の抵抗素子層２１は第一の固定抵抗素子層２３であり、第二の抵抗素子層２２は第二の固定抵抗素子層２４である。そして、第一の固定抵抗素子層２３と第二の固定抵抗素子層２４とは、同じ構造で且つ同じ平面パターン形状となるように形成されている。第一の固定抵抗素子層２３と第二の固定抵抗素子層２４との平面パターンはミアンダ形状である。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った拡大断面略図である図３に示すように、第一の固定抵抗素子層２３と第二の固定抵抗素子層２４とは、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第四の磁気抵抗効果素子層１４と同じく多層構造であり、各層の材質と厚みは第一の磁気抵抗効果素子層１１と第四の磁気抵抗効果素子層１４と同じである。ただし、第一の固定抵抗素子層２３と第二の固定抵抗素子層２４とは、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第四の磁気抵抗効果素子層１４とに対して非磁性導電層５３と自由磁性層５４との積層の順番が逆である。よって、第一の固定抵抗素子層２３と第二の固定抵抗素子層２４とは、基板２側から順に、反強磁性層５１、第一の固定磁性層５２、自由磁性層５４と同じ組成からなる第二の固定磁性層５７、非磁性導電層５３、そして保護層５５となっている。第一の固定磁性層５２と第二の固定磁性層５７とは第一の固定磁性層５２の基板２と反対の面５２ａと第二の固定磁性層５７の基板２側の面５７ａとが対向して当接し、磁気的に強磁性結合されている。その結果、第一の固定磁性層５２と第二の固定磁性層５７とは一体の固定磁性層として磁化が固着されている。
【００６５】
第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４と第一の磁気抵抗効果素子層１１及び第四の磁気抵抗効果素子層１４とは、同じ基板２上に成膜されるため、第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４内の第一の固定磁性層５２は、第一の磁気抵抗効果素子層１１及び第四の磁気抵抗効果素子層１４と同様に、磁化方向がＸ２方向へ固定されている。しかし、第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４では、第一の固定磁性層５２の上に第二の固定磁性層５７が重ねられているので第二の固定磁性層５７の磁化方向は固定され、外部磁界が作用しても電気抵抗は変化しない。
【００６６】
しかも、第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４と第一の磁気抵抗効果素子層１１及び第四の磁気抵抗効果素子層１４とでは、層の構成及び膜厚が同じであるので、環境温度の変化などに伴う電気抵抗等の変化率はほぼ同じである。
【００６７】
図１に示すように、第一の磁気抵抗効果素子層１１のＹ１側の一端１１ａと、その左側に位置する第二の固定抵抗素子層２４のＹ１側の一端２４ａとには、電力供給層３１が接続されている。下側に位置する第四の磁気抵抗効果素子層１４のＹ２側の他端１４ｂと、第一の固定抵抗素子層２３のＹ２側の他端２３ｂとには、接地層３２が接続されている。接地層３２は接地電位に設定され、電力供給層３１と接地層３２との間に所定の電源電圧（Ｖｄｄ）が印加される。
【００６８】
第一の磁気抵抗効果素子層１１のＹ２側の他端１１ｂと第一の固定抵抗素子層２３のＹ１側の一端２３ａには第一の出力導電層３３が接続され、第四の磁気抵抗効果素子層１４のＹ１側の一端１４ａと第二の固定抵抗素子層２４のＹ２側の他端２４ｂには第二の出力導電層３４が接続されている。
【００６９】
図１に示すように、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第四の磁気抵抗効果素子層１４との長手方向（Ｙ１−Ｙ２方向）の両端部から離れて、それぞれ第一の短絡層４１と第三の短絡層４３が形成され、第一の固定抵抗素子層２３と第二の固定抵抗素子層２４との長手方向（Ｙ１−Ｙ２方向）の両端部から離れて、それぞれ第二の短絡層４２と第四の短絡層４４が形成されている。図２に示すように、第一の短絡層４１と第三の短絡層４３とは、膜中の途中まで除去された保護層５５に当接して前記磁気抵抗効果素子層１１、１４の一部を被覆して形成されている。図３に示すように、第二の短絡層４２と第四の短絡層４４とは、膜中の途中まで除去された保護層５５に当接して前記固定抵抗素子層２３、２４の一部を被覆して形成されている。
【００７０】
このように、第一の短絡層４１と第三の短絡層４３とは、それぞれ第一の磁気抵抗効果素子層１１または第四の磁気抵抗効果素子層１４のみに導通され且つ載置されて形成されている。第二の短絡層４２と第四の短絡層４４とは、それぞれ第一の固定抵抗素子層２３または第二の固定抵抗素子層２４のみに導通され且つ載置されて形成されている。
【００７１】
第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４の形成方法について説明する。第一の磁気抵抗効果素子層１１、第四の磁気抵抗効果素子層１４、第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４の上にレジストを塗布する。次に、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４のそれぞれの開口パターンが設けられたレチクルを用いて同時に露光し、その後に現像しレジストパターンを形成する。次に、イオンミリング法やドライエッチング法等によって、前記開口内の保護層５５の膜中の途中まで一括に除去する。次に、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４を構成する導電性膜がスパッタ法等によって成膜される。次に、レジストを除去することで、所定の位置に第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４が形成される。その後に、パッシベーション層５６を形成し、表面をパッシベーション層５６で被覆する。
【００７２】
前記開口パターンの幅寸法（Ｘ２−Ｘ１方向）は、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第四の短絡層４４及び第三の短絡層４３が形成される、第一の磁気抵抗効果素子層１１、第一の固定抵抗素子層２３、第二の固定抵抗素子層２４及び第四の磁気抵抗効果素子層１４のそれぞれの幅寸法（Ｘ２−Ｘ１方向）と等しいか、若しくは近い幅寸法に設定することが好ましい。
【００７３】
前記開口パターンの幅寸法が、第一の磁気抵抗効果素子層１１、第一の固定抵抗素子層２３、第二の固定抵抗素子層２４及び第四の磁気抵抗効果素子層１４のそれぞれの幅寸法（Ｘ２−Ｘ１方向）より小さく選択することも可能である。この際には、図８ａ、図８ｂに示すように、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４のそれぞれの側面の一部が保護層５５に被覆される。
【００７４】
また、前記開口パターンの幅寸法が、第一の磁気抵抗効果素子層１１、第一の固定抵抗素子層２３、第二の固定抵抗素子層２４及び第四の磁気抵抗効果素子層１４のそれぞれの幅寸法（Ｘ２−Ｘ１方向）より大きく選択することも可能である。この際には、図９ａ、図９ｂに示すように、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４のそれぞれが、反強磁性層５１、第一の固定磁性層５２、非磁性導電層５３、自由磁性層５４、保護層５５若しくは反強磁性層５１、第一の固定磁性層５２、第二の固定磁性層自５７、非磁性導電層５３、保護層５５の側面を被覆することがある。
【００７５】
この際に、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４の幅寸法（Ｘ２−Ｘ１方向）は、それぞれ導通され且つ載置される第一の磁気抵抗効果素子層１１、第一の固定抵抗素子層２３、第四の磁気抵抗効果素子層１４、及び第二の固定抵抗素子層２４の幅寸法（Ｘ２−Ｘ１方向）の例えば０．５〜２．０倍程度に設定することができる。また、配線間の短絡等の不具合がなければ、０．５〜２．０倍程度よりも広い範囲に設定することも可能である。
【００７６】
このようにして、第一の短絡層４１は、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第一の固定抵抗素子層２３とのいずれかの平面パターン外縁から、最大で各素子層１１、２３の幅寸法（Ｘ２−Ｘ１方向）の０．５倍程度に外側まで拡げられた境界の内側領域（第一所定範囲）に載置される。また、第二の短絡層４２は、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第一の固定抵抗素子層２３とのいずれかの平面パターン外縁から、最大で各素子層１１、２３の幅寸法（Ｘ２−Ｘ１方向）の０．５倍程度に外側まで拡げられた境界の内側領域（第二所定範囲）内に載置される。第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４も同様である。
【００７７】
この際、第一所定範囲と第二所定範囲とは、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第一の固定抵抗素子層２３との大きい方の幅寸法から決められる。このことは、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４も同様である。
【００７８】
この際、各短絡層４１、４２、４３、４４の最大幅寸法（Ｘ２−Ｘ１方向）で、折り返してなるミアンダ形状の各素子層１１、２３、２４、１４が短絡しないように、各素子層１１、２３、２４、１４のそれぞれが左右方向（Ｘ２−Ｘ１方向）に並設される各間隔は設定されている。
【００７９】
このようにして、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４は、それぞれ第一の磁気抵抗効果素子層１１、第一の固定抵抗素子層２３、第四の磁気抵抗効果素子層１４、及び第二の固定抵抗素子層２４のみに導通され且つ各所定範囲に載置されるので、特許文献１に開示されるような突出した複数の迂回電流路はないので、本実施形態は小型化に優れる。
【００８０】
電力供給層３１、接地層３２、第一の出力導電層３３、第二の出力導電層３４、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４は、第一の磁気抵抗効果素子層１１、第四の磁気抵抗効果素子層１４、第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４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。
【００８１】
図２と図３に示すように、第一の磁気抵抗効果素子層１１、第四の磁気抵抗効果素子層１４、第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４は、パッシベーション層５６で覆われている。このパッシベーション層５６は非磁性で非導電性であり、例えば、シリコン酸化層（ＳｉＯ２）やアルミナ層（Ａｌ２Ｏ３）などの無機材料層、あるいは有機材料層で形成することができる。
【００８２】
同一基板２上に形成される複数の磁気検出装置１の一部において、第一の磁気抵抗効果素子層１１、第四の磁気抵抗効果素子層１４、第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４のそれぞれの電気抵抗を測定しておくことにより、磁気検出装置１を構成する第一の磁気抵抗効果素子層１１、第四の磁気抵抗効果素子層１４、第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４の設定すべき電気抵抗の好ましい値を算出することができる。例えば、磁界が与えられていないときの第一の磁気抵抗効果素子層１１、第四の磁気抵抗効果素子層１４、第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４の電気抵抗を測定し、所定長さ（Ｙ１−Ｙ２方向）の第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４との組み合わせからなるパターンを有するレチクルパターンを選んでステッパにて露光しその後に加工することで、第一の出力導電層３３及び第二の出力導電層３４の電位が電源電圧の１／２（中点の電位）となるようにすることが可能である。この際に、第一の磁気抵抗効果素子層１１の電気抵抗と第一の固定抵抗素子層２３の電気抵抗とが同じになるように、及び第四の磁気抵抗効果素子層１４の電気抵抗と第二の固定抵抗素子層２４の電気抵抗とが同じになるように調整される。
【００８３】
この際に、第二の短絡層４２が第一の短絡層４１よりＹ１−Ｙ２方向に長く、且つ第四の短絡層４４が第三の短絡層４３よりＹ１−Ｙ２方向に長い、複数の第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４のパターンの組み合わせがレチクルに形成されている。そして、第一の磁気抵抗効果素子層１１または第一の固定抵抗素子層２３のうち電気抵抗の小さい一方に第一の短絡層４１を導通させ載置することで、第一の磁気抵抗効果素子層１１または第一の固定抵抗素子層２３を第一の短絡層４１で短絡させる。第一の磁気抵抗効果素子層１１または第一の固定抵抗素子層２３のうち電気抵抗の大きい他方に第二の短絡層４２を導通させ載置することで、第一の磁気抵抗効果素子層１１または第一の固定抵抗素子層２３を第二の短絡層４２で短絡させる。また、第四の磁気抵抗効果素子層１４または第二の固定抵抗素子層２４のうち電気抵抗の小さい一方に第三の短絡層４３を導通させ載置することで、第四の磁気抵抗効果素子層１４または第二の固定抵抗素子層２４を第三の短絡層４３で短絡させる。第四の磁気抵抗効果素子層１４または第二の固定抵抗素子層２４のうち電気抵抗の大きい他方に第四の短絡層４４を導通させ載置することで、第四の磁気抵抗効果素子層１４または第二の固定抵抗素子層２４を第四の短絡層４４で短絡させる。
【００８４】
この際、第二の短絡層４２が第一の短絡層４１よりＹ１−Ｙ２方向に長いので、第二の短絡層４２によって短絡される第一の磁気抵抗効果素子層１１または第一の固定抵抗素子層２３のうち電気抵抗の大きい他方が、第一の短絡層４１によって短絡される第一の磁気抵抗効果素子層１１または第一の固定抵抗素子層２３のうち電気抵抗の小さい一方より、その電気抵抗が大きく減少する。よって、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第一の固定抵抗素子層２３との電気抵抗を同じになるように調整することが可能である。また、このことは、第四の磁気抵抗効果素子層１４と第二の固定抵抗素子層２４についても同様である。
【００８５】
例えば、第一の磁気抵抗効果素子層１１、第一の固定抵抗素子層２３、第二の固定抵抗素子層２４、及び第四の磁気抵抗効果素子層１４の長さ寸法、幅寸法、電気抵抗値は、それぞれにおよそ４２０μｍ、およそ３μｍ、およそ１７００Ω程度である。また、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３、及び第四の短絡層４４の幅寸法は、およそ５μｍ程度であり、長さ寸法は最小寸法をおよそ５μｍ程度としおよそ０．２μｍ程度のピッチで長くしたパターンを複数用意している。
【００８６】
この際に、図６を用いて説明するが、例えば、電気抵抗を調整する前は、外部磁場が与えられてない状態での第一の出力（ＯＵＴ１）と第二の出力（ＯＵＴ２）との出力差が電源電圧（Ｖｄｄ）のおよそ０．１６％であるものが、電気抵抗を調整をすることで電源電圧（Ｖｄｄ）のおよそ０．００１％までに改善されている。
【００８７】
図１２に図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った拡大断面図を示す。保護層５５の膜中の途中まで除去されて、その除去された箇所の表面５５ａに当接して低抵抗である導電性の第一の短絡層４１が載置されている。これにより、第一の磁気抵抗効果素子層１１は、前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に第一の短絡層４１によって短絡されている。この際、第一の磁気抵抗効果素子層１１の電気抵抗率に対して第一の短絡層４１の電気抵抗率が十分に小さいので、第一の磁気抵抗効果素子層１１の電気抵抗は、短絡される前後方向（Ｙ１−Ｙ２）の最大の長さである図１２に示すＬ１（第一の短絡長さ）に相当する電気抵抗値ほど、小さくなる。即ち、このＬ１の長さが第一の短絡長さである。
【００８８】
図１３に図１のＶ−Ｖ線に沿った拡大断面図を示す。保護層５５の膜中の途中まで除去されて、その除去された箇所の表面５５ｂに当接して低抵抗である導電性の第二の短絡層４２が載置される。これにより、第一の固定抵抗素子層２３は、前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に第二の短絡層４２によって短絡されている。この際、第一の固定抵抗素子層２３の電気抵抗率に対して第二の短絡層４２の電気抵抗率が十分に小さいので、第一の固定抵抗素子層２３の電気抵抗は、短絡される前後方向（Ｙ１−Ｙ２）の最大の長さである図１３に示すＬ２（第二の短絡長さ）に相当する電気抵抗値ほど、小さくなる。即ち、このＬ２の長さが第二の短絡長さである。
【００８９】
このことは、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４についても同様である。
【００９０】
図１４に第一の短絡層４１の変形例を示す。この図は、図１のＩＶ−ＩＶ線に沿った拡大断面略図である。この変形例では、保護層５５の上に絶縁膜５８が形成されて、保護層５５と絶縁膜５８が間隔を隔てて保護層５５の膜中の途中まで除去されている。そして、除去された二つの箇所の表面５５ｃ及び表面５５ｄに当接して低抵抗である導電性の第一の短絡層４１が載置される。これにより、第一の磁気抵抗効果素子層１１は、前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に第一の短絡層４１によって短絡されている。この際、第一の磁気抵抗効果素子層１１の電気抵抗率に対して第一の短絡層４１の電気抵抗率が十分に小さいので、第一の磁気抵抗効果素子層１１の電気抵抗は、短絡される前後方向（Ｙ１−Ｙ２）の最大の長さである図１４に示すＬ３（第一の短絡長さ）に相当する電気抵抗値ほど、小さくなる。即ち、このＬ３の長さが第一の短絡長さである。
【００９１】
図１５に第二の短絡層４２の変形例を示す。この図は、図１のＶ−Ｖ線に沿った拡大断面略図である。この変形例では、保護層５５の上に絶縁膜５９が形成されて、保護層５５と絶縁膜５９が間隔を隔てて保護層５５の膜中の途中まで除去されている。そして、除去された二つの箇所の表面５５ｅ及び表面５５ｆに当接して低抵抗である導電性の第二の短絡層４２が載置される。これにより、第一の固定抵抗素子層２３は、前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に第二の短絡層４２によって短絡されている。この際、第一の固定抵抗素子層２３の電気抵抗率に対して第二の短絡層４２の電気抵抗率が十分に小さいので、第一の固定抵抗素子層２３の電気抵抗は、短絡される前後方向（Ｙ１−Ｙ２）の最大の長さである図１５に示すＬ４（第二の短絡長さ）に相当する電気抵抗値ほど、小さくなる。このＬ４の長さが第二の短絡長さである。
【００９２】
このことは、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４についても同様である。
【００９３】
上述のように、第一の短絡長さ、第二の短絡長さ及び第三の短絡層４３や第四の短絡層４４に対する短絡長さは、各素子層１１、２３、２４、１４が前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に各短絡層４１、４２，４３、４４によって短絡される各最大の長さである。
【００９４】
本実施形態では、第一の出力導電層３３及び第二の出力導電層３４の電位を電源電圧の１／２（中点の電位）となるように調整しているが、これに限定されるものではない。第一の出力導電層３３の電位と第二の出力導電層３４の電位とが、所定の比率や所定の差になるように調整されることもある。
【００９５】
第一の磁気抵抗効果素子層１１と第一の固定抵抗素子層２３との電気抵抗の調整は、第一の短絡層４１と第二の短絡層４２とがそれぞれに規定する第一の短絡長さと第二の短絡長さとの差によってなされる。また、第四の磁気抵抗効果素子層１４と第二の固定抵抗素子層２４については、第三の短絡層４３と第四の短絡層４４とがそれぞれに規定する第三の短絡長さと第四の短絡長さとの差によって調整される。図１に示すように、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４は近傍に位置するため同時に同じ条件で露光されるので、現像後の第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４のそれぞれの基板２表面に形成されるレジスト寸法（各短絡長さに相当）は、レチクル寸法（レチクル表面のパターン寸法を縮小率で計算した基板２表面のパターン寸法）から同じようにシフトする。
【００９６】
ステッパは、基板２をステップ・アンド・リピート方式にて移動させて基板２の複数個所で露光する。この複数回の露光毎に、露光されるそれぞれのパターンはレチクル寸法から同じようにシフトする。よって、複数回の露光における所定の異なるパターン間のレジスト寸法差ばらつきは、それぞれのレジスト寸法ばらつきより小さくなる。
【００９７】
実際に、複数のレチクル寸法に対してステッパにて同時に露光し、レジスト寸法を測定した。その結果を、図１０（ａ）に示すが、レジスト寸法は、レチクル寸法から同じようにシフトし、ほぼ一様に０．４μｍシフトしていることが分かる。図１０（ｂ）に、レチクル寸法が５μｍのものに対してレジスト寸法の分布を示すが、最大値と最小値の差はおよそ０．０５μｍである。図１０（ａ）から、他のレチクル寸法においても、最大値と最小値の差はおよそ０．０５μｍである。
【００９８】
上記の結果は以下を意味する。ステッパによる複数回の露光において、レジスト寸法はレチクル寸法を中心に０．４μｍ程度に増減してばらつくが、その際にレジスト寸法の差は０．０５μｍ程度以下でばらついている。
【００９９】
露光及び現像の工程ばらつき等の影響が小さいので、第一の短絡層４１（第一の短絡長さ）と第二の短絡層４２（第二の短絡長さ）との寸法差ばらつき及び第三の短絡層４３（第三の短絡長さ）と第四の短絡層４４（第四の短絡長さ）との寸法差ばらつきは、第一の短絡層４１（第一の短絡長さ）、第二の短絡層４２（第二の短絡長さ）、第三の短絡層４３（第三の短絡長さ）及び第四の短絡層４４（第四の短絡長さ）の寸法ばらつきより小さいと共に小さい値に抑制される。また、本実施形態では、寸法差によって電気抵抗の調整を行う。よって、ステッパによる複数回の露光における寸法差ばらつきは十分に小さいので、電気抵抗の高精度な調整が可能になる。
【０１００】
ところが、図２２に図示するが、磁気抵抗効果素子層７０１、７０２と抵抗素子層７０３、７０４との少なくとも一方とを、導電性の接続層７０７、７０８を介して導通させて、接続層７０７、７０８の位置を変えることにより電気抵抗値を調整する特許文献２に開示された方法では、ステッパによる複数回の露光による接続層７０７、７０８の幅寸法ばらつき（Ｙ１−Ｙ２方向寸法）が発生し、接続層７０７、７０８が接続された磁気抵抗効果素子層７０１、７０２と抵抗素子層７０３、７０４との少なくとも一方の調整された長さに寸法ばらつきが発生し、その電気抵抗がばらついた。そのために、電気抵抗の高精度な調整ができなかった。
【０１０１】
ステッパの位置合わせずれによって、第一の短絡層４１と第二の短絡層４２との位置がずれても、第一の短絡層４１と第二の短絡層４２とがそれぞれ第一の磁気抵抗効果素子層１１と第一の固定抵抗素子層２３との両端部から離れて設置されていれば、短絡する長さは変化しない。よって、本実施形態によれば、位置合わせずれは電気抵抗の調整に影響を与えない。よって、ステッパによる複数回の露光において位置合わせばらつきが発生しても、電気抵抗の調整に影響を与えないので、電気抵抗の高精度な調整が可能である。このことは、第三の短絡層４３と第四の短絡層４４についても同様である。
【０１０２】
ところが、特許文献２に開示された方法では、ステッパによる複数回の露光による接続層７０７、７０８の位置合わせばらつきが発生し、接続層７０７、７０８が接続された磁気抵抗効果素子層７０１、７０２と抵抗素子層７０３、７０４との少なくとも一方の調整された長さに寸法ばらつきが発生し、その電気抵抗がばらついた。そのために、電気抵抗の高精度な調整ができなかった。
【０１０３】
図１に示すように、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４の周辺には、電力供給層３１、接地層３２、第一の出力導電層３３、第二の出力導電層３４等のパターンがある。近くにあるパターンによって露光の光がハレーションを起こして、レジストパターンの寸法が変動することが知られている。このハレーションを防ぐために、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４は、電力供給層３１等の近くにあるパターンから離れるように、それぞれ第一の磁気抵抗効果素子層１１、第一の固定抵抗素子層２３、第二の固定抵抗素子層２４及び第四の磁気抵抗効果素子層１４の長手方向（Ｙ１−Ｙ２方向）の両端部から離して中央付近に設置されることが好ましい。
【０１０４】
第二の短絡層４２の前後方向（Ｙ１−Ｙ２）方向に短絡する最大長さである第二の短絡長さが、第一の短絡層４１の前後方向（Ｙ１−Ｙ２）方向に短絡する最大長さである第一の短絡長さと第一の調整短絡層の前後方向（Ｙ１−Ｙ２）方向の長さである第五の短絡長さとの和に等しく、第一の短絡層４１と前記第一の調整短絡層とが連接していることが好ましい。電気抵抗差の調整を前記第一の調整短絡層のみで行う場合には、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第一の固定抵抗素子層２３との電気抵抗の差が非常に小さくなり、前記第一の調整短絡層（第五の短絡長さ）のレジスト寸法がステッパの解像度の限界に近づくと解像度が劣化する。その結果、電気抵抗の調整精度も劣化する。そこで、第一の短絡層４１の長さ（Ｙ１−Ｙ２方向）をステッパの解像度より長く設定する。そして、第二の短絡層４２を第一の短絡層４１と前記第一の調整短絡層とから合成されたパターンと等しくする。この結果、第一の短絡層４１（第一の短絡長さ）及び第二の短絡層４２（第二の短絡長さ）は十分な解像度が得られ、その寸法差である前記第一の調整短絡層の長さ（第五の短絡長さ）で電気抵抗の調整を行うことで、電気抵抗の微小な調整も可能になる。
【０１０５】
図５に、第一の磁気抵抗効果素子層１１及び第四の磁気抵抗効果素子層１４の特性線図（ｍ）と第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４の特性線図（ｎ）を図示する。図１１に示すように、外部磁界が与えられない時に外側永久磁石層６３のバイアス磁界成分によって自由磁性層５４の磁化は前後方向（Ｙ１−Ｙ２）に向けられ、第一の固定磁性層５２の左右方向（Ｘ１−Ｘ２）に向けられる固定磁場に直交するように設けられている。このように、第一の磁気抵抗効果素子層１１及び第四の磁気抵抗効果素子層１４のＨｉｎは０Ｏｅに調整されることで、外部磁界が与えられない時に、第一の磁気抵抗効果素子層１１、第四の磁気抵抗効果素子層１４、第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４の電気抵抗が同じになっている。
【０１０６】
図１、図５、図６に示す磁気検出装置１では、外部磁界が与えられてない時は、第一の出力（ＯＵＴ１）と第二の出力（ＯＵＴ２）とは電源電圧の１／２に調整されているので、差動増幅器３からの出力は０ボルト（Ｖ）である。
【０１０７】
外部から（＋）方向に磁界が与えられると、図５に示すように、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第四の磁気抵抗効果素子層１４の電気抵抗は上昇し、第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４の電気抵抗は一定のままである。よって、第一の出力（ＯＵＴ１）の電圧が低下し、第二の出力（ＯＵＴ２）の電圧が上昇し、差動増幅器３によって、第一の出力（ＯＵＴ１）と第二の出力（ＯＵＴ２）との電圧差である負の値が出力される。
【０１０８】
外部から（−）方向に磁界が与えられると、図５に示すように、第一の磁気抵抗効果素子層１１と第四の磁気抵抗効果素子層１４の電気抵抗は低下し、第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４の電気抵抗は一定のままである。よって、第一の出力（ＯＵＴ１）の電圧が上昇し、第二の出力（ＯＵＴ２）の電圧が低下し、差動増幅器３によって、第一の出力（ＯＵＴ１）と第二の出力（ＯＵＴ２）との電圧差である正の値が出力される。このようにして、外部からの磁界が検出される。
【０１０９】
第一の実施形態では、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４のそれぞれは、１個の連続した固体であるが、これに限られるものではない。第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４のそれぞれが、複数の連続した固体から構成されることも可能である。図７に、第一の短絡層４１、第二の短絡層４２、第三の短絡層４３及び第四の短絡層４４のそれぞれが、２個の連続した固体から構成される第一の実施形態の変形例を図示する。
<第二の実施形態>
【０１１０】
第二の実施形態では、図１６に示すように、第一の抵抗素子層２１が第二の磁気抵抗効果素子層１０２で、第二の抵抗素子層２２が第三の磁気抵抗効果素子層１０３である。第二の磁気抵抗効果素子層１０２及び第三の磁気抵抗効果素子層１０３は、その膜構造が基本的に第一の磁気抵抗効果素子層１０１及び第四の磁気抵抗効果素子層１０４と同じであり、図１７に示すように、基板２０１側から第一の強磁性層５０７、反平行結合層５０８、第二の強磁性層５０９、非磁性導電層５０３、自由磁性層５０４及び保護層５０５の順に積層されて形成されている。
【０１１１】
第一の強磁性層５０７はＦｅ−Ｃｏ合金（鉄−コバルト合金）などであり、反平行結合層５０８はＲｕ（ルテニウム）などであり、第二の強磁性層５０９はＣｏ−Ｆｅ合金（コバルト−鉄合金）などである。非磁性導電層５０３はＣｕ（銅）などであり、自由磁性層５０４はＮｉ−Ｆｅ合金（ニッケル−鉄合金）などであり、保護層５０５はＴａ（タンタル）などの層である。
【０１１２】
そして、第一の磁気抵抗効果素子層１０１及び第四の磁気抵抗効果素子層１０４の第二の強磁性層５０９の磁化方向が（−）方向、即ちＸ２方向へ固定されているのに対して、第二の磁気抵抗効果素子層１０２及び第三の磁気抵抗効果素子層１０３の第二の強磁性層５０９の磁化方向が（＋）方向、即ちＸ１方向へ固定されている。
【０１１３】
図１８に、磁界＋方向に電気抵抗が小さくなる磁気抵抗効果素子層の特性線図を示す。縦軸は電気抵抗であり、横軸は磁界の強さと方向である。磁界の方向は、Ｘ１方向を（＋）で示し、Ｘ２方向を（−）で示す。外部磁界の作用する方向が（＋）方向、即ちＸ１方向の時には電気抵抗は変化しない。（−）方向、即ちＸ２方向へ磁界が与えられ、この磁界の強さが所定の値以下になると、電気抵抗が上昇する。電気抵抗の最大と最小との中心における磁界の強さを、Ｈｉｎで示している。第二の磁気抵抗効果素子層１０２と第三の磁気抵抗効果素子層１０３とは、この特性線図と同じように電気抵抗が変化する。
【０１１４】
また、第一の磁気抵抗効果素子層１０１と第四の磁気抵抗効果素子層１０４とは、その第二の強磁性膜５０９の磁化方向が（−）方向に固定されているので、図４に示す特性線図と同じように電気抵抗が変化する。
【０１１５】
同一の基板２０１上に、磁化方向が異なる第二の強磁性層５０９を持つ複数の磁気抵抗効果素子層は、次のように形成することが可能である。上述のような膜構成によって、反平行結合層５０８を介して第一の強磁性層５０７と第二の強磁性層５０９とを反強磁性的に結合させる、いわゆるセルフピン止め型の強磁性固定層（ＳＦＰ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｆｅｒｒｉ  Ｐｉｎｎｅｄ層）を構成させる。
【０１１６】
そして、第一の強磁性層５０７と第二の強磁性層５０９とは、その成膜中にミアンダ形状のストライプ幅方向に磁場を印加することで、成膜後の両層５０７、５０９に誘導磁気異方性が付与される。これにより、両層５０７、５０９はストライプ幅方向に反平行に磁化する。また、両層５０７、５０９の磁化方向は、第一の強磁性層５０７の成膜時の磁場印加方向で決まるため、第一の強磁性層５０７の成膜時の磁場印加方向を変えることにより、同一の基板２０１上に、磁化方向が異なる強磁性固定層を持つ複数の磁気抵抗効果素子層を形成することができる。
【０１１７】
第一の短絡層４０１が、第一の磁気抵抗効果素子層１０１または第一の固定抵抗素子層１０２のうち電気抵抗の小さい一方に導通され且つ所定範囲内に載置されて形成される。また、第二の短絡層４０２が、第一の磁気抵抗効果素子層１０１または第一の固定抵抗素子層１０２のうち電気抵抗の大きい他方に導通され且つ所定範囲内に載置されて形成される。このことは、第三の磁気抵抗効果素子層１０３と第四の磁気抵抗効果素子層１０４においても同様である。このようにして、第一の実施形態と同じようにして、外部磁界が与えられてないときに、即ち、外部磁界が０Ｏｅのときに第一の出力導電層３０３及び第二の出力導電層３０４の電位が電源電圧の１／２となるように調整される。
【０１１８】
図１９に、第一の磁気抵抗効果素子層１０１及び第四の磁気抵抗効果素子層１０４の特性線図（ｍ）と第二の磁気抵抗効果素子層１０２及び第三の磁気抵抗効果素子層１０３の特性線図（ｐ）とを示す。第一の磁気抵抗効果素子層１０１、第四の磁気抵抗効果素子層１０４、第二の磁気抵抗効果素子層１０２及び第三の磁気抵抗効果素子層１０３は、例えば、図示していないが第一の実施形態と同様に外側永久磁石層によるバイアス磁界成分によってＨｉｎを０Ｏｅに調整している。
【０１１９】
図１６、図１９、図２０に示す磁気検出装置では、外部磁界が与えられてない時は、第一の出力（ＯＵＴ１）と第二の出力（ＯＵＴ２）とは電源電圧の１／２に調整されているので、差動増幅器３０５からの出力は０ボルト（Ｖ）である。外部から（＋）方向に外部磁界が与えられると、図１９に示すように第一の磁気抵抗効果素子層１０１及び第四の磁気抵抗効果素子層１０４の電気抵抗が上昇し、第二の磁気抵抗効果素子層１０２及び第三の磁気抵抗効果素子層１０３の電気抵抗が低下する。その結果、第一の出力（ＯＵＴ１）の電圧が低下し、第二の出力（ＯＵＴ２）の電圧が上昇し、差動増幅器３０５によって、第一の出力（ＯＵＴ１）と第二の出力（ＯＵＴ２）との電圧の差である負の電圧が出力される。
【０１２０】
外部から（−）方向に磁界が与えられると、図１９に示すように第一の磁気抵抗効果素子層１０１及び第四の磁気抵抗効果素子層１０４の電気抵抗が低下し、第二の磁気抵抗効果素子層１０２及び第三の磁気抵抗効果素子層１０３の電気抵抗が上昇する。その結果、第一の出力（ＯＵＴ１）の電圧が上昇し、第二の出力（ＯＵＴ２）の電圧が低下し、差動増幅器３０５によって、第一の出力（ＯＵＴ１）と第二の出力（ＯＵＴ２）との電圧の差である正の電圧が出力される。
【０１２１】
この際に、第一の磁気抵抗効果素子層１０１、第二の磁気抵抗効果素子層１０２、第三の磁気抵抗効果素子層１０３及び第四の磁気抵抗効果素子層１０４のそれぞれの電気抵抗を、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４とし、図２０に示すように電源電圧をＶｄｄとすると、
第一の出力（ＯＵＴ１）＝Ｒ１２×Ｖｄｄ／（Ｒ１１＋Ｒ１２）
第二の出力（ＯＵＴ２）＝Ｒ１４×Ｖｄｄ／（Ｒ１３＋Ｒ１４）
である。そして、第一の磁気抵抗効果素子層１０１と第四の磁気抵抗効果素子層１０４とは、また、第二の磁気抵抗効果素子層１０２と第三の磁気抵抗効果素子層１０３とは、それぞれ同じにように形成されるので、基本的にＲ１１＝Ｒ１４、Ｒ１２＝Ｒ１３である。
【０１２２】
よって、
第一の出力（ＯＵＴ１）−第二の出力（ＯＵＴ２）
＝Ｒ１２×Ｖｄｄ／（Ｒ１１＋Ｒ１２）−Ｒ１４×Ｖｄｄ／（Ｒ１３＋Ｒ１４）
＝（Ｒ１２−Ｒ１１）×Ｖｄｄ／（Ｒ１１＋Ｒ１２）
＝（Ｒ１３−Ｒ１４）×Ｖｄｄ／（Ｒ１３＋Ｒ１４）
となる。
【０１２３】
よって、差動増幅器３０５から出力される電圧は、第二の磁気抵抗効果素子層１０２と第一の磁気抵抗効果素子層１０１との電気抵抗差に比例する、あるいは、第三の磁気抵抗効果素子層１０３と第四の磁気抵抗効果素子層１０４との電気抵抗差に比例する。このことは、第一の実施形態でも同じであり、第一の実施形態の場合には、差動増幅器３から出力される電圧は、第一の固定抵抗素子層２３と第一の磁気抵抗効果素子層１１との電気抵抗差に比例する、あるいは、第二の固定抵抗素子層２４と第四の磁気抵抗効果素子層１４との電気抵抗差に比例する。
【０１２４】
ところで、図５と図１９を比較すると、外部からの磁界に対して、第一の固定抵抗素子層２３及び第二の固定抵抗素子層２４が一定であるのに対し、第二の磁気抵抗効果素子層１０２及び第三の磁気抵抗効果素子層１０３が第一の磁気抵抗効果素子層１０１及び第四の磁気抵抗効果素子層１０４と逆方向に変化するので、第一の実施形態より第二の実施形態の方が差動増幅器３、３０５からの出力は大きくなる。
【符号の説明】
【０１２５】
１  磁気検出装置
２、２０１  基板
３、３０５  差動増幅器
１１、１０１  第一の磁気抵抗効果素子層
１０２  第二の磁気抵抗効果素子層
１０３  第三の磁気抵抗効果素子層
１４、１０４  第四の磁気抵抗効果素子層
２１  第一の抵抗素子層
２２  第二の抵抗素子層
２３  第一の固定抵抗素子層
２４  第二の固定抵抗素子層
３１、３０１  電力供給層
３２、３０２  接地層
３３、３０３  第一の出力導電層
３４、３０４  第二の出力導電層
４１、４０１  第一の短絡層
４２、４０２  第二の短絡層
４３、４０３  第三の短絡層
４４、４０４  第四の短絡層
５１、５０１  反強磁性層
５２  第一の固定磁性層
５３、５０３  非磁性導電層
５４、５０４  自由磁性層
５５、５０５  保護層
５６  パッシベーション層
５７  第２の固定磁性層
６０  素子部
６１  素子連設体
６３  外側永久磁石層
６４  接続部
５０７  第一の強磁性層
５０８  反平行結合層
５０９  第二の強磁性層
６０１  第一の迂回電流路
６０２  第二の迂回電流路
６０３  第三の迂回電流路
６０４  突出領域
７０１、７０２  磁気抵抗効果素子層
７０３、７０４  抵抗素子層
７０５、７０６  出力導電層
７０７、７０８  接続層
【図１】
2013036862.tif 000003
【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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【図２１】
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【図２２】
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