CN104576920A - 磁阻元件、磁传感器装置以及磁阻元件的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁阻元件、具有该磁阻元件的磁传感器装置以及该磁阻元件的制造方法，所述磁阻元件即使在通过阻挡层防止磁阻膜表面发生氧化的情况下，由磁阻效应引起的电阻变化率也较高。在所述磁阻元件(4)中，在形成有磁阻膜(41-44)的基板(40)形成由钛、铝等构成的温度监测用电阻膜(47)以及加热用电阻膜(48)。并且，在相对于磁阻膜(41-44)在与基板(40)相反的一侧的面层叠由钛、铝等构成的阻挡层(71-74)，阻挡层(71-74)的膜厚比磁阻膜(41-44)的膜厚要薄。所述结构的磁阻元件(4)在形成磁阻膜之后，使磁阻膜与氧化性气氛不接触地在磁阻膜的表面层叠阻挡层，之后，对磁阻膜以及阻挡层进行图案化。

Description

磁阻元件、磁传感器装置以及磁阻元件的制造方法

技术领域

本发明涉及一种在基板形成有磁阻膜的磁阻元件、具有该磁阻元件的磁传感器装置以及该磁阻元件的制造方法。

背景技术

在检测转子相对于定子的旋转的旋转编码器中，例如，在转子侧设置磁铁，在定子侧设置具有磁阻元件的磁传感器装置。在所述磁阻元件中，在基板的一面形成有由Ni-Fe等构成的磁阻膜，并基于从通过磁阻膜构成的两相(A相以及B相)的桥接电路输出的输出，检测转子的角度速度和角度位置等(例如，参考专利文献1)。

在制造所述磁阻元件时，在以基板在真空腔内被加热后的状态在基板的一面形成磁阻膜后，在磁阻膜形成图案。在所述制造方法中，若磁阻膜的表面与空气接触而发生氧化，则磁阻膜会变薄相应于氧化膜的厚度的量，而导致由于磁阻效应引起的电阻变化率下降。特别是由于为了提高磁阻元件的灵敏度，而使磁阻膜形成的较薄，因此导致由于氧化膜的形成而引起的电阻变化率的下降将成为大问题。因此，向真空腔内导入氮气而使得磁阻膜的温度以及真空腔内的温度下降后，使真空腔向大气开放，从真空腔取出基板。但是，即使采用上述方法，也无法充分防止磁阻膜的表面发生氧化。

另一方面，提出了一种在通过利用氧气与氮气的混合气体的等离子体灰化来去除用于磁阻膜的图案化的抗蚀剂掩模时防止磁阻膜的表面氧化的技术。在所述技术中，在Ni-Co、Ni-Fe等的磁阻膜的表面层叠由非磁性金属构成的阻挡层后，形成抗蚀剂掩模，并一起对磁阻膜以及阻挡层进行图案化(参照专利文献2)。并且，在专利文献2中，由于磁阻膜的膜厚与阻挡层的膜厚相同，因此通过在阻挡层使用Mo-Si、Ti-W、Ti-N等，使阻挡层的电阻比磁阻膜的电阻大。

专利文献

专利文献1日本专利特开2012-118000号公报

专利文献2日本专利特开2009-105208号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，如专利文献2所记载的结构，当磁阻膜的膜厚与阻挡层的膜厚相同时，阻挡层例如需要使用比电阻值较大的非磁性金属，限制较多。并且，当阻挡层的膜厚较厚时，即使通过比电阻值较大的非磁性金属材料形成阻挡层，也会导致阻挡层的电阻较小，且导致由于磁阻效应引起的电阻变化率下降。

鉴于以上问题，本发明的目的在于，提供一种即使在通过阻挡层防止磁阻膜表面氧化时，由于磁阻效应引起的电阻变化率也较高的磁阻元件、具有该磁阻元件的磁传感器装置、以及该磁阻元件的制造方法。

为了解决上述问题，本发明所涉及的磁阻元件具有基板、形成在所述基板的一面侧的磁阻膜、以及阻挡层，所述阻挡层以与该磁阻膜相同的图案层叠在该磁阻膜的与所述基板侧相反的一侧的面，且所述阻挡层由膜厚比该磁阻膜的膜厚要薄的非磁性金属膜构成。

本发明所涉及的磁阻元件的制造方法具有以下工序：在基板的一面侧形成磁阻膜的磁阻膜形成工序、使所述磁阻膜与氧化性气氛不接触地在所述磁阻膜的表面形成由膜厚比该磁阻膜的膜厚要薄的非磁性金属膜构成的阻挡层的阻挡层形成工序、在所述阻挡层的表面形成蚀刻掩模的掩模形成工序、以在所述阻挡层的表面形成了所述蚀刻掩模的状态对所述磁阻膜以及所述阻挡层进行蚀刻的蚀刻工序、以及去除所述蚀刻掩模的蚀刻掩模去除工序。

在本发明中，形成磁阻膜后，使磁阻膜与氧化性气氛不接触地在磁阻膜的表面层叠阻挡层，且在该状态下，形成磁阻膜以及阻挡层。因此，能够防止磁阻膜的表面发生氧化。因此，能够提高电阻变化率。并且，阻挡层的膜厚比磁阻膜的膜厚要薄，因此即使对用于阻挡层的非磁性材料没有太多限制，阻挡层的电阻也较大。因此，即使在磁阻膜层叠阻挡层，也能够防止对电阻变化率产生不良影响，并能够活用防止氧化带来的优点。因此，即使在通过阻挡层防止磁阻膜表面发生氧化时，也能够获得由磁阻效应引起的电阻变化率较高的磁阻元件。

在本发明中，优选所述阻挡层的厚度为0.5nm至2.0nm。在本发明中，所述阻挡层的厚度优选为1.0nm。只要为所述的膜厚，不论用于阻挡层的非磁性材料是何种类，阻挡层的电阻均较大。因此，即使在磁阻膜层叠阻挡层，也能够防止对电阻变化率产生不良影响，且能够活用防止氧化带来的优点。

在本发明中，所述阻挡层优选以铝为主要成分。并且，所述阻挡层优选为铝膜或者铝合金膜。根据所述结构，能够通过成本较低廉的非磁性金属形成阻挡层。

在本发明中，所述阻挡层优选以钛为主要成分。并且，所述阻挡层优选为钛膜或钛合金膜。

在本发明中，优选在所述基板形成由与所述阻挡层相同的金属材料构成的功能层。根据所述结构，即使增设阻挡层，形成在基板上的金属材料的种类也不发生改变。因此，能够使用用于形成功能层的靶材来形成阻挡层。

在本发明中，所述功能层优选为温度监测用电阻膜和加热用电阻膜。并且，所述磁阻膜和所述功能层优选隔着绝缘膜分别形成在不同的层。

在本发明中，所述磁阻膜的厚度优选为10nm至80nm。

使用本发明的磁阻元件用于磁传感器装置等。

在本发明中，优选在真空腔内进行所述磁阻膜形成工序之后，不向该真空腔内导入氧化气体地在该真空腔内进行所述阻挡层形成工序。

在本发明中，优选在进行所述磁阻膜形成工序之后，在非氧化气氛中以比所述磁阻膜形成工序中的所述磁阻膜的成膜温度要高的温度进行加热该磁阻膜的退火工序。根据所述结构，能够提高电阻变化率。并且，在没有阻挡层的状态下进行退火工序的话，则电阻变化率发生磁滞，但在本发明中，由于设置有阻挡层，因此即使通过退火工序提高电阻变化率，也能够抑制电阻变化率发生磁滞。

在本发明中，所述退火工序优选在所述蚀刻掩模去除工序之后进行。根据所述结构，由于在磁阻膜的上层形成阻挡层，且对磁阻膜以及阻挡层进行图案化之后进行退火工序，因此能够高效地减少磁阻膜的变形等。

发明效果

在本发明中，形成磁阻膜后，使磁阻膜与氧化性气氛不接触地在磁阻膜的表面层叠阻挡层，在该状态下，形成磁阻膜以及阻挡层。因此，能够防止磁阻膜的表面氧化。因此，能够提高电阻变化率。并且，阻挡层的膜厚比磁阻膜的膜厚要薄，因此即使对用于阻挡层的非磁性材料没有太大限制，阻挡层的电阻也较大。因此，即使在磁阻膜层叠阻挡层时，也能够抑制由于磁阻效应而引起的电阻变化率的下降。

附图说明

图1是示出具有适用本发明的磁阻元件的磁传感器装置、以及旋转编码器的原理的说明图。

图2是适用本发明的磁阻元件的磁阻膜的电连接结构的说明图。

图3是适用本发明的磁阻元件的说明图。

图4是示出适用本发明的磁阻元件的制造方法的工序剖视图。

图5是示出构成在适用本发明的磁传感器装置的控制部的温度控制部的概略结构的说明图。

图6是示出关于适用本发明的磁阻元件的电阻变化率的评价结果的图表。

图7是示出适用本发明的磁阻元件的磁阻效应的磁滞的图表。

图8是示出比较例所涉及的磁阻元件的磁阻效应的磁滞的图表。

图9是示出适用本发明的其他磁阻元件的磁阻效应的磁滞的图表。

标号说明

1  旋转编码器

2  转子

4  磁阻元件

40 基板

41-44、49 磁阻膜

47 温度监测用电阻膜(功能层)

48 加热用电阻膜(功能层)

71-74、79 阻挡层

具体实施方式

以下，参照附图对适用本发明的磁阻元件、磁传感器装置以及旋转编码器的实施方式进行说明。另外，在旋转编码器中，在检测转子相对于定子的旋转时，可以采用在定子设置磁铁而在转子设置磁阻元件的结构、以及在定子设置磁阻元件而在转子设置磁铁的结构中的任意一种结构，但在以下的说明中，以在定子设置磁传感器装置而在转子设置磁铁的结构为中心进行说明。

(磁传感器装置的结构)

图1是示出具有适用本发明的磁阻元件4的磁传感器装置10、以及旋转编码器1的原理的说明图，图1(a)是对磁阻元件4等的信号处理***的说明图、图1(b)是从磁阻元件4输出的信号的说明图、图1(c)是示出所述信号与转子2的角度位置(电角)之间的关系的说明图。图2是适用本发明的磁阻元件4的磁阻膜41-44的电连接结构的说明图。

图1所示的旋转编码器1为通过磁传感器装置10对转子2相对于定子(未图示)的绕轴线(绕旋转轴线)的旋转进行磁检测的装置，定子固定于马达装置的框架等，转子2在与马达装置的旋转输出轴等相连的状态下使用。在转子2侧保持有磁铁20，所述磁铁20将N极与S极沿周向交替被磁化的磁化面21朝向旋转轴线方向L的一侧，磁铁20与转子2一体地绕旋转轴线旋转。

在定子侧设置有磁传感器装置10，该磁传感器装置10具有：在旋转轴线方向L的一侧与磁铁20的磁化面21对置的磁阻元件4、以及进行后述处理的处理控制部90等。并且，磁传感器装置10在与磁铁20对置的位置具有第一霍尔元件61、位于与第一霍尔元件61沿周向偏离90°机械角的位置的第二霍尔元件62。

磁阻元件4为具有基板40、相对于磁铁20的相位相互具有90°的相位差的两相的磁阻膜(A相(SIN)的磁阻膜、以及B相(COS)的磁阻膜)的磁阻元件。在所述磁阻元件4中，A相的磁阻膜具有以180°的相位差进行转子2的移动检测的+A相(SIN+)的磁阻膜43、以及-A相(SIN-)的磁阻膜41，B相的磁阻膜具有以180°的位相差进行转子2的移动检测的+B相(COS+)的磁阻膜44、以及-B相(COS-)的磁阻膜42。

+A相的磁阻膜43以及-A相的磁阻膜41构成图2(a)所示的桥接电路，且一端与A相用的电源端子VccA连接，另一端与A相用的接地端子GNDA连接。在+A相的磁阻膜43的中点位置设置输出+A相的输出端子，在-A相的磁阻膜41的中点位置设置输出-A相的输出端子-A。并且，+B相的磁阻膜44以及-B相的磁阻膜42也与+A相的磁阻膜44以及-A相的磁阻膜41一样构成图2(b)所示的桥接电路，且一端与B相用的电源端子VccB连接，另一端与B相用的接地端子GNDB连接。在+B相的磁阻膜44的中点位置设置输出+B相的输出端子+B，在-B相的磁阻膜42的中点位置设置输出-B相的输出端子-B。另外，在图2中，为了方便，分别记载了A相用的电源端子VccA以及B相用的电源端子VccB，但A相用的电源端子VccA与B相用的电源端子VccB也可共用。并且，在图2中，为了方便，分别记载了A相用的接地端子GNDA以及B相用的接地端子GNDB，但A相用的接地端子GNDA与B相用的接地端子GNDB也可共用。

在本实施方式的磁传感器装置10以及旋转编码器1中，相对于磁阻元件4、第一霍尔元件61以及第二霍尔元件62构成有控制部90，基于从磁阻元件4、第一霍尔元件61、以及第二霍尔元件62的输出求出转子2相对于定子的旋转角度位置，所述控制部90具有放大回路91、92、95、96和对从这些放大回路91、92、95、96输出的正弦波信号sin、cos进行插值处理和各种演算处理的CPU(演算回路)等。

更具体地说，在旋转编码器1中，转子2旋转一圈，则从磁阻元件4输出图1(b)所示的两个周期的正弦波sin、cos。因此，通过放大回路91、92放大正弦波信号sin、cos后，在控制部90中，求得图1(c)所示的李萨如图，若通过正弦波信号sin、cos求出θ＝tan^-1(sin/cos)，则可知旋转输出轴的角度位置θ。并且，在本实施方式中，在从磁铁20的中心观察相错90°的位置配置第一霍尔元件61以及第二霍尔元件62。因此，通过第一霍尔元件61以及第二霍尔元件62的输出的组合，可知当前位置位于正弦波信号sin、cos中的哪一区间。因此，旋转编码器1能够基于磁阻元件4的检测结果、第一霍尔元件61的检测结果以及第二霍尔元件62的检测结果生成转子2的绝对角度位置信息，并能够进行绝对动作。

(磁阻元件4的平面结构)

图3是适用本发明的磁阻元件4的说明图，图3(a)是示出磁阻元件4的平面结构的说明图，图3(b)是示出截面结构的说明图。另外，在图3(b)中，示意性示出磁阻膜41-44、温度监测用电阻膜47(功能层)以及加热用磁阻膜48(功能层)的层结构。并且，在图3(a)中，对温度监测用电阻膜47标示朝向右下的斜线，对加热用磁阻膜48标示朝向右上的斜线。

如图3(a)所示，在本实施方式的磁传感器装置10以及旋转编码器1中，磁阻元件4具有基板40、形成在基板40的一面40a的磁阻膜41-44，磁阻膜41-44通过相互折返地延伸的部分在基板40的中央构成圆形的感磁区域45。在本实施方式中，基板40为具有四边形的平面形状的硅基板。

配线部分一体地从磁阻膜41-44延伸，在配线部分的端部设置A相用的电源端子VccA、A相用的接地端子GNDA、+A相输出用的输出端子+A、-A相输出用的输出端子-A、B相用的电源端子VccB、B相用的接地端子GNDB、+B相输出用的输出端子+B、以及-B相输出用的输出端子-B。

并且，在本实施方式的磁阻元件4中，在基板40的一面40a侧形成温度监测用电阻膜47以及加热用电阻膜48。在此，加热用电阻膜48在沿基板40的边呈四边框状延伸而构成闭环的状态下包围形成有磁阻膜41-44的整个区域。因此，加热用电阻膜48和磁阻膜41-44形成在基板40的面内方向上的相错开的区域，在俯视时不重叠。并且，从加热用电阻膜48的相对的两个边部分中的一个延伸出配线部分481，且在所述配线部分481的端部形成对加热用电阻膜48供电用的电源端子VccH。对此，从两个边部分中的另一个延伸出的配线部分482的端部与A相用的接地端子GNDA连接。因此，A相用的接地端子GNDA也可作为相对于加热用电阻膜48的接地端子GNDH而利用。在此，配线部分481与加热用电阻膜48之间的连接位置、和配线部分482与加热用电阻膜48之间的连接位置位于相对于感磁区域45呈点对称的位置。因此，从配线部分481与加热用电阻膜48之间的连接位置朝向配线部分482与加热用电阻膜48之间的连接位置向右绕时的加热用电阻膜48的长度、与从配线部分481与加热用电阻膜48之间的连接位置朝向配线部分482与加热用电阻膜48之间的连接位置向左绕时的加热用电阻膜48的长度相等。

温度监测用电阻膜47设置在加热用电阻膜48的内侧区域中的加热用电阻膜48的四个角中的一个角附近，且位于感磁区域45与加热用电阻膜48之间。温度监测用电阻膜47多次折返地延伸成平面状。因此，即使占有面积狭窄，也能够较长地形成温度监测用电阻膜47。在此，温度监测用电阻膜47与磁阻膜44的配线部分局部重叠，形成于在基板40的面内方向上与感磁区域45相错开的区域，与感磁区域45不重叠。在温度监测用电阻膜47的一个端部形成有温度监测用的电源端子VccS。并且，温度监视用电阻膜47的另一个端部与B相用的接地端子GNDB连接。因此，B相用的接地端子GNDB也可作为相对于温度监测用电阻膜47的接地端子GNDS而利用。

(磁阻元件4的截面结构)

如图3(b)所示，在本实施方式的磁阻元件4中，在基板40的一面40a依次形成由氧化硅膜构成的第一绝缘膜51、由氧化硅膜构成的第二绝缘膜52、以及由聚酰亚胺树脂等构成的第三绝缘膜53。

在此，磁阻膜41-44形成在基板40与第一绝缘膜51之间的层间。温度监测用电阻膜47以及加热用电阻膜48形成在第一绝缘膜51与第二绝缘膜52之间的层间。因此，磁阻膜41-44与温度监测用电阻膜47以及加热用电阻膜48隔着第一绝缘膜51而形成在不同层，温度监测用电阻膜47与加热用电阻膜48形成在同一层。

另外，也可采用磁阻膜41-44以及加热用电阻膜48形成在基板40与第一绝缘膜51之间的层间，温度监测用电阻膜47形成在第一绝缘膜51与第二绝缘膜52之间的层间的结构等。

在本实施方式中，磁阻膜41-44为通过蒸镀法形成的Ni-Fe膜、Ni-Co、Ni-Fe-Co等的磁性膜。温度监测用电阻膜47以及加热用电阻膜48均为通过蒸镀法形成的非磁性膜，且由钛(Ti)膜、Ti合金膜、铝(Al)膜、铝合金膜等以钛和铝为主要成分的膜构成。在本实施方式中，温度监视用电阻膜47以及加热用电阻膜48由Ti膜构成。

(阻挡层的结构)

如图3(b)所示，在本实施方式的磁阻元件4中，在磁阻膜41-44的表面(与基板40相反的一侧的面)以与磁阻膜41-44相同的图案层叠阻挡层71-74。阻挡层71-74由膜厚比磁阻膜41-44的膜厚要薄的非磁性金属膜构成。例如，阻挡层71-74与温度监测用电阻膜47以及加热用电阻膜48一样由Ti膜、Ti合金膜、Al膜、Al合金膜等以钛和铝为主要成分的膜构成。并且，磁阻膜41-44的厚度例如为10nm至80nm，阻挡层71-74的厚度例如为0.5nm至2.0nm。在本实施方式中，阻挡层71-74的厚度为1.0nm。

在此，在使用参照图4所说明的方法制造磁阻元件4时，阻挡层71-74具有防止磁阻膜41-44的表面发生氧化的功能。

(磁阻元件4的制造方法)

图4是示出适用本发明的磁阻元件4的制造方法的工序剖视图。制造本实施方式的磁阻元件4时，首先，如图4(a)所示，准备基板40后，在图4(b)所示的磁阻膜形成工序中，将基板40搬入蒸镀用的真空腔内。接下来，使真空腔内呈真空状态，并将基板40加热到300℃至400℃，例如355℃，并在该状态下，通过蒸镀法形成由Ni-Fe膜、Ni-Co、Ni-Fe-Co等的磁性膜构成的磁阻膜49。磁阻膜49的膜厚例如为10nm至80nm，在本实施方式中，磁阻膜49的膜厚为35nm。

接下来，在如图4(c)所示的阻挡层形成工序中，使磁阻膜49不与氧化性气氛接触地通过蒸镀法在磁阻膜49的表面形成由比磁阻膜49的膜厚要薄的非磁性金属膜构成的阻挡层79。更具体地说，不向形成了磁阻膜49的真空腔的内部导入大气(氧化性气体)而是使之保持真空状态，且不将基板40从真空腔搬出，而只变更蒸镀材料，在磁阻膜49的表面形成阻挡层79。阻挡层71-74由以钛、铝为主要成分的膜构成。并且，阻挡层79的厚度例如为0.5nm至2.0nm，在本实施方式中，阻挡层79的厚度为1.0nm。

接下来，在将形成了磁阻膜49以及阻挡层79的基板40从真空腔搬出后，进行如图4(d)所示的掩模形成工序。在掩模形成工序中，在阻挡层79的表面涂覆感光性树脂后，进行曝光、显影，在应该形成磁阻膜41-44的位置形成由抗蚀剂掩模构成的蚀刻掩模89。

接下来，在图4(e)所示的蚀刻工序中，以在阻挡层79的表面形成了蚀刻掩模89的状态蚀刻磁阻膜49以及阻挡层79。其结果是，磁阻膜49被图案化成磁阻膜41-44，阻挡层79被图案化成阻挡层71-74。在所述蚀刻工序中，可以使用干蚀以及湿蚀中的任意一种。

接下来，进行图4(f)所示的蚀刻掩模去除工序，去除蚀刻掩模89。在所述蚀刻掩模去除工序中，使用利用包括氧气的气体的等离子体灰化、以及湿灰化中的任意一种。

接下来，如图3(b)所示，在形成由氧化硅膜构成的第一绝缘膜51之后，形成温度监测用电阻膜47以及加热用电阻膜48，之后，依次形成由氧化硅膜构成的第二绝缘膜52以及由聚酰亚胺树脂等构成的第三绝缘膜53。在本实施方式中，在形成温度监测用电阻膜47以及加热用电阻膜48时，在通过蒸镀法形成Ti膜、Ti合金膜、Al膜、Al合金膜等以钛、铝为主要成分的膜后，使用抗蚀剂掩模来形成图案。

并且，在本实施方式中，优选在进行如图4(b)所示的磁阻膜形成工序之后，进行在非氧化气氛中以比磁阻膜形成工序中的磁阻膜49的成膜温度要高的温度，例如385℃温度下加热磁阻膜49(磁阻膜41-44)约三十分钟的退火工序。在本实施方式中，进行蚀刻掩模去除工序之后，在形成第一绝缘膜51之前进行退火工序。

(磁阻元件4的温度调节)

图5是示出构成在适用本发明的磁传感器装置10的控制部90的温度控制部的概略结构的说明图。

如图5所示，在本实施方式的磁传感器装置10的控制部90构成有基于温度监测用电阻膜47的电阻变化控制对加热用电阻膜48的供电的温度控制部。更具体地说，在温度监测用电阻膜47的温度监测用的电源端子VccS连接电阻81，电阻81的与连接有温度监测用电阻膜47的一侧相反的一侧与电源端子VccS0连接。在温度监测用电阻膜47的与连接有电阻81的一侧相反的一侧设置温度监测用的接地端子GNDS，温度监测用电阻膜47与电阻81在电源端子VccS0与接地端子GNDS之间串联连接。

在加热用电阻膜48的加热用的电源端子VccH连接有由双极晶体管构成的开关元件83，开关元件83的与连接有加热用电阻膜48的一侧相反的一侧与电源端子VccH0连接。在加热用电阻膜48中，在与连接有开关元件83的一侧相反的一侧设置加热用的接地端子GNDH，加热用电阻膜48与开关元件83在电源端子VccH0与接地端子GNDH之间串联连接。

在此，温度监测用电阻膜47与电阻81之间，输入到运算放大器82的一个端子，并向运算放大器82的另一个端子输入成为用于使开关元件83导通、截止的阈值的电压Vo。在该状态下，若基板40的温度下降，则温度监测用电阻膜47的电阻值下降，与电阻81一起进行分压的连接点的电压下降。此时，若比输入到运算放大器82的另一端子的阈值Vo低则运算放大器82呈导通状态，由于开关元件83导通，因此对加热用电阻膜48供电。

在该状态下，若基板40的温度上升，则温度监测用电阻膜47的电阻值上升，与电阻81之间的连接点的电压上升。此时，若比输入到运算放大器82的另一端子的阈值Vo高则运算放大器82呈截止状态而关断开关元件83，因此停止对加热用电阻膜48供电。因此，磁阻元件4(磁阻膜41-44)的温度维持在通过温度监测用电阻膜47以及电阻81的电阻值等确定的规定温度。

(评价结果)

图6是示出关于适用本发明的磁阻元件4的电阻变化率的评价结果的图表，图6(a)为示出使用铝膜作为阻挡层71-74时的铝膜的膜厚与电阻变化率(ΔR/R)之间的关系的图表，图6(b)是示出使用铝膜作为阻挡层71-74时的退火时间与电阻变化率(ΔR/R)之间的关系的图表。另外，在图6(a)中，用虚线L0表示不进行退火工序时的结果，用实线L1表示进行退火工序(温度＝385℃、时间＝约30分钟)后的结果。

图7是示出适用本发明的磁阻元件4的磁阻效应的磁滞的图表，图7(a)是使用膜厚为1.0nm的铝膜作为阻挡层71-74，且不进行退火工序时的图表，图7(b)是使用膜厚为1.0nm的铝膜作为阻挡层71-74，且进行退火工序(温度＝385℃、时间＝约30分钟)时的图表。

图8是示出比较例所涉及的磁阻元件4的磁阻效应的磁滞的图表，图8(a)是未形成阻挡层71-74且不进行退火工序时的图表，图8(b)是未形成阻挡层71-74而进行退火工序(温度＝385℃、时间＝约30分钟)时的图表。

图9是示出适用本发明的其他磁阻元件4的磁阻效应的磁滞的图表，并且是使用膜厚为1.0nm的钛膜作为阻挡层71-74并进行退火工序(温度＝385℃、时间＝约30分钟)时的图表。

另外，电阻变化率(ΔR/R)以磁通密度为0mT时的电阻值为基准。并且，图7、图8以及图9示出使磁通密度变化为0mT、－15mT、0mT、+15mT、0mT时的电阻变化率(ΔR/R)。

首先，如图6(a)可知，设置阻挡层71-74时，不管是否存在退火工序，相比于不设置阻挡层71-74时(Al的膜厚为0nm)，电阻变化率(ΔR/R)变大。但是，若阻挡层71-74过厚的话，则电阻变化率(ΔR/R)下降，因此阻挡层71-74的厚度优选为0.5nm-2.0nm，特别优选为1.0nm。

并且，无论是在设置阻挡层71-74时，还是不设置阻挡层71-74时，进行退火工序时的电阻变化率(ΔR/R)相比于不进行退火工序时要大。但是，若在阻挡层71-74过厚时进行退火工序，则电阻变化率(ΔR/R)相比于不进行退火工序时的电阻变化率(ΔR/R)下降，因此优选在阻挡层71-74的厚度为0.5nm至2.0nm时进行退火工序。

并且，当退火温度为385℃时，在退火工序的时间从0分钟至30分钟的过程中，时间越长则电阻变化率(ΔR/R)越大，但若超过30分钟，则即使延长时间，电阻变化率(ΔR/R)也保持不变。因此，退火工序的时间优选为30分钟。

并且，如图7(a)、7(b)所示，在使用膜厚为1.0nm的铝膜作为阻挡层71-74的情况下，在不进行退火工序时(参照图7(a))以及进行退火工序(温度＝385℃、时间＝约30分钟)时(参照图7(b))均不发生成为问题的磁滞。

与此相对，如图8(a)、8(b)所示，在不设置阻挡层71-74的情况下，在不进行退火工序时(参照图8(a))，不发生成为问题的磁滞，但进行退火工序(温度＝385℃、时间＝约30分钟)时(参照图8(b))，发生磁滞。

因此，在使用膜厚为1.0nm的铝膜作为阻挡层71-74时，即使不进行退火工序时，电阻变化率(ΔR/R)仍提高，而通过进行退火工序，则进一步提高电阻变化率(ΔR/R)，不发生成为问题的磁滞。

另外，如图9所示，使用膜厚为1.0nm的钛膜作为阻挡层71-74并进行退火工序(温度＝385℃、时间＝约30分钟)时，电阻变化率(ΔR/R)较大，且不发生成为问题的磁滞。

(本实施方式的主要效果)

如以上所作说明，在本实施方式中，形成磁阻膜49之后，不使磁阻膜49与氧化性气氛接触地在磁阻膜49的表面层叠阻挡层79，之后，对磁阻膜49以及阻挡层79进行图案化。因此，能够防止磁阻膜49(磁阻膜41-44)的表面氧化，且能够提高电阻变化率。并且，由于阻挡层71-74的膜厚比磁阻膜41-44的膜厚要薄，因此即使对用于阻挡层71-74的非磁性材料没有较大限制，阻挡层71-74的电阻也较大。因此，即使在磁阻膜41-44层叠阻挡层71-74时，也能够防止对电阻变化率产生不良影响，且能够活用由防止氧化带来的优点。因此，能够得到电阻变化率高的磁阻元件4。

并且，若设置阻挡层71-74，则即使利用退火工序提高电阻变化率时，也能够抑制会成为问题的磁滞的发生。

并且，当阻挡层71-74的厚度为0.5nm至2.0nm时，不论阻挡层71-74所用的非磁性材料为何种类，阻挡层71-74的电阻均较大。因此，即使在磁阻膜41-44层叠阻挡层71-74时，也能够防止对电阻变化率产生不良影响，且能够活用由氧化防止带来的优点。特别是当阻挡层71-74的厚度为1.0nm时，效果更为显著。

并且，阻挡层71-74优选以铝或者钛为主要成分。根据所述结构，能够通过成本较低廉的非磁性金属形成阻挡层71-74。特别是，当阻挡层71-74为铝时，由于溅射时的靶材的成本较低廉，因此能够通过成本较低廉的非磁性金属形成阻挡层71-74。

并且，当在基板40形成由与阻挡层71-74相同的金属材料构成的功能层(温度监测用电阻膜47、加热用电阻膜48)时，即使增设阻挡层71-74，形成在基板40上的金属材料的种类也不发生改变。因此，能够使用用于形成功能层的蒸镀材料形成阻挡层71-74。即，当作为功能层形成在基板40的温度监测用电阻膜47以及加热用电阻膜48与阻挡层71-74由相同金属材料构成时，即使增设阻挡层71-74，由于无需重新准备蒸镀材料，因此也能够抑制成本的增加。

并且，在本实施方式中，在蚀刻掩模去除工序之后进行退火工序。因此，在磁阻膜41-44的上层形成阻挡层71-74，且在对磁阻膜49以及阻挡层79进行图案化之后进行退火工序，因此能够高效地减少磁阻膜的变形等。因此，退火工序的效果大。

并且，在本实施方式的磁传感器装置10中，在形成有磁阻膜41-44的基板40形成温度监测用电阻膜47以及加热用电阻膜48。因此，能够通过温度监测用电阻膜47的电阻值监测与设定温度之间的温度差和温度变化，并基于其监测结果对加热用电阻膜48供电，并将磁阻膜41-44加热到设定温度。因此，在各磁阻膜41-44中，即使由于温度发生变化时的应力的影响而引起的电阻变化率、或由于膜性质的差异而引起的电阻变化率不同时，若以通过设定温度而获得高精度的方式，预先设置磁阻膜41-44的电阻平衡，则在环境温度发生变化时也能够获得稳定的检测精度。即，即使温度发生变化，由于如图1(c)所示的李萨如图的原点位置不移动，因此能够高精度地检测转子2的旋转角度位置。

(其他实施方式)

在上述实施方式中，关于阻挡层79(阻挡层71-74)例示了以钛、铝为主要成分的膜，但也可使用以铜(Cu)、锰(Mn)、铬(Cr)、银(Ag)、锌(Zn)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、钽(Ta)、钨(W)、镁(Mg)、钒(V)等为主要成分的非磁性膜作为阻挡层79(阻挡层71-74)。

Claims (16)

1.一种磁阻元件，其特征在于，

所述磁阻元件具有：

基板；

磁阻膜，其形成在所述基板的一面侧；以及

阻挡层，其以与所述磁阻膜相同的图案层叠于所述磁阻膜的与所述基板侧相反的一侧的面，且所述阻挡层由膜厚比所述磁阻膜的膜厚要薄的非磁性金属膜构成。

2.根据权利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，

所述阻挡层的厚度为0.5nm至2.0nm。

3.根据权利要求2所述的磁阻元件，其特征在于，

所述阻挡层的厚度为1.0nm。

4.根据权利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，

所述阻挡层以铝为主要成分。

5.根据权利要求4所述的磁阻元件，其特征在于，

所述阻挡层为铝膜或铝合金膜。

6.根据权利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，

所述阻挡层以钛为主要成分。

7.根据权利要求6所述的磁阻元件，其特征在于，

所述阻挡层为钛膜或钛合金膜。

8.根据权利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，

在所述基板形成有由与所述阻挡层相同的金属材料构成的功能层。

9.根据权利要求8所述的磁阻元件，其特征在于，

所述功能层为温度监测用电阻膜和加热用电阻膜。

10.根据权利要求8所述的磁阻元件，其特征在于，

所述磁阻膜与所述功能层隔着绝缘层分别形成于不同层。

11.根据权利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，

所述磁阻膜的厚度为10nm至80nm。

12.一种磁传感器装置，其特征在于，

所述磁传感器装置具有权利要求1至11中的任一项所述的磁阻元件。

13.一种磁阻元件的制造方法，其特征在于，

所述制造方法包括以下工序：

在基板的一面侧形成磁阻膜的磁阻膜形成工序；

使所述磁阻膜与氧化性气氛不接触地在所述磁阻膜的表面形成由膜厚比所述磁阻膜的膜厚要薄的非磁性金属膜构成的阻挡层的阻挡层形成工序；

在所述阻挡层的表面形成蚀刻掩模的掩模形成工序；

以在所述阻挡层的表面形成了所述蚀刻掩模的状态对所述磁阻膜以及所述阻挡层进行蚀刻的蚀刻工序；以及

去除所述蚀刻掩模的蚀刻掩模去除工序。

14.根据权利要求13所述的磁阻元件的制造方法，其特征在于，

在真空腔内进行所述磁阻膜形成工序之后，不向所述真空腔内导入氧化性气体地在所述真空腔内进行所述阻挡层形成工序。

15.根据权利要求13所述的磁阻元件的制造方法，其特征在于，

在进行所述磁阻膜形成工序之后，进行在非氧化性气氛中以比所述磁阻膜形成工序中的所述磁阻膜的成膜温度要高的温度加热所述磁阻膜的退火工序。

16.根据权利要求13所述的磁阻元件的制造方法，其特征在于，

所述退火工序在所述蚀刻去除工序之后进行。