WO2015182645A1 - 磁気抵抗素子、磁気センサおよび電流センサ - Google Patents

磁気抵抗素子、磁気センサおよび電流センサ Download PDF

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WO2015182645A1
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ferromagnetic layer
magnetoresistive element
ferromagnetic
antiferromagnetic
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牛見　義光
米田　年麿
島津　武仁
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株式会社村田製作所
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    • G—PHYSICS
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Definitions

  • the present invention relates to a magnetoresistive element, a magnetic sensor, and a current sensor.
  • an AMR (Anisotropic Magneto Resistance) element is known as a magnetoresistive effect element using an anisotropic magnetoresistive effect.
  • the AMR element has a ferromagnetic layer exhibiting an anisotropic magnetoresistance effect.
  • the anisotropic magnetoresistance effect is determined by the direction of current flowing through the magnetoresistive element, the magnetization direction of the ferromagnetic layer, and the like.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an example of the direction of current flowing through the magnetoresistive element and the magnetization direction of the ferromagnetic layer.
  • FIG. 21 is a diagram showing output characteristics of a general magnetoresistive element.
  • R0 is a constant value portion of the resistance
  • ⁇ R is the maximum value of the changing portion.
  • AMR elements are often used for magnetic heads and magnetic sensors of magnetic recording media.
  • the AMR element is used in a state in which a magnetoresistive change linearly responds to an external magnetic field by applying a bias magnetic field to the ferromagnetic layer.
  • the ferromagnetic layer of the AMR element has a large number of magnetic domains because it includes magnetizations having different directions. For this reason, when the magnetic field is changed, Barkhausen noise is generated when the domain wall moves so as to increase the magnetization.
  • As a method to suppress Barkhausen noise by controlling the magnetization direction of the ferromagnetic layer to make it a single domain for example, using an exchange coupling magnetic field generated by exchange coupling of the antiferromagnetic layer with the ferromagnetic layer A method to do this has been proposed.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 06-076247
  • the magnetoresistive element disclosed in Patent Document 1 includes an antiferromagnetic layer made of an alloy containing Ni and Mn and a ferromagnetic layer made of an alloy containing Ni and Fe.
  • the antiferromagnetic layer and the ferromagnetic layer are in direct contact with each other and exchange coupled.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a magnetoresistive element, a magnetic sensor, and a current sensor that can reduce hysteresis.
  • a magnetoresistive element includes a substrate and a laminated body provided above the substrate and in which an antiferromagnetic material layer and a ferromagnetic material layer are laminated.
  • the ferromagnetic layer includes a first ferromagnetic layer made of Co or an alloy containing Co, and a second ferromagnetic layer made of an alloy containing Ni and Fe, and the antiferromagnetic layer comprises:
  • the first ferromagnetic layer is made of an alloy containing Mn, and is provided between the antiferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer, and the first ferromagnetic layer and the antiferromagnetic material The layers are exchange coupled.
  • the stacked body includes the antiferromagnetic layer, the first ferromagnetic layer, and the second ferromagnetic layer stacked in order from the substrate side. It is preferable that it is comprised by this.
  • the second ferromagnetic layer is provided so as to cover the entire first ferromagnetic layer when viewed from the stacking direction of the stacked body.
  • the magnetoresistive element further includes a plurality of barber pole electrodes provided above the stacked body so as to be separated from each other.
  • the magnetoresistive element according to the present invention preferably further includes electrode portions provided at both ends of the laminate.
  • the magnetization direction of the first ferromagnetic layer fixed by the exchange coupling magnetic field generated between the first ferromagnetic layer and the antiferromagnetic layer and the distance between the electrode portions are shortest. It is preferable that the connecting direction intersect.
  • the angle at which the magnetization direction of the first ferromagnetic layer fixed by the exchange coupling magnetic field intersects the direction connecting the electrode portions at the shortest is 45.
  • the angle at which the magnetization direction of the first ferromagnetic layer fixed by the exchange coupling magnetic field intersects the direction connecting the electrode portions at the shortest is 45.
  • the angle at which the magnetization direction of the first ferromagnetic layer fixed by the exchange coupling magnetic field intersects the direction connecting the electrode portions at the shortest is 45.
  • the angle at which the magnetization direction of the first ferromagnetic layer fixed by the exchange coupling magnetic field intersects the direction connecting the electrode portions at the shortest is 45.
  • the antiferromagnetic layer includes an alloy containing any one of Ni, Fe, Pd, Pt, and Ir and Mn, Pd, Pt, and Mn. It is preferable to be made of an alloy containing Ni or an alloy containing Cr, Pt and Mn.
  • the magnetoresistive element according to the present invention may further include a plurality of electrode portions.
  • a plurality of the laminated bodies are provided.
  • the magnetoresistive element includes a plurality of stacked bodies arranged in parallel so that the magnetization directions are aligned, and the ends of the stacked bodies where the plurality of electrode portions are adjacent to each other. It is preferable to form a meander by alternately connecting.
  • the laminated body may include a portion formed in a meander shape so that the magnetization directions are aligned.
  • the portion formed in the meander shape alternately connects a plurality of linear portions arranged in parallel and the ends of the linear portions adjacent to each other. It is preferable to be configured by a plurality of folded portions. In this case, it is preferable that a conductive layer having a lower electrical resistance than the ferromagnetic layer is provided on each of the plurality of folded portions.
  • the magnetic sensor based on this invention is equipped with the said magnetoresistive element.
  • a current sensor according to the present invention includes a bus bar through which a current to be measured flows, and the magnetic sensor.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a magnetoresistive element according to a first embodiment. It is a top view which shows the positional relationship of the barber pole electrode with which the magnetoresistive element shown in FIG. 1 is equipped, and a laminated body.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state where the antiferromagnetic layer and the ferromagnetic layer shown in FIG. 1 are exchange coupled. It is a figure which shows the relationship between the magnetic resistance of the magnetoresistive element shown in FIG. 1, and a magnetic field. It is a top view of the magnetic sensor comprised using the magnetoresistive element shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a magnetoresistive element according to Embodiment 2.
  • FIG. FIG. 12 is a plan view showing a magnetization direction of a ferromagnetic layer fixed by an exchange coupling magnetic field from an antiferromagnetic layer and a direction connecting the electrodes at the shortest in the magnetoresistive element shown in FIG. 11. It is a top view of the magnetic sensor comprised using multiple magnetoresistive elements shown in FIG. It is a top view which shows the modification of the magnetic sensor shown in FIG.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a current sensor according to a third embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing a generated magnetic field in the cross-sectional view seen from the arrow direction of the XVI-XVI line shown in FIG.
  • FIG. 15 is a schematic cross-sectional view of a magnetoresistive element according to Embodiment 4.
  • FIG. FIG. 10 is a plan view of a magnetic sensor according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a plan view of a magnetic sensor according to a sixth embodiment. It is a figure which shows an example of the direction of the electric current which flows through a magnetoresistive element, and the magnetization direction of a ferromagnetic material layer. It is a figure which shows the output characteristic of a general magnetoresistive element.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the magnetoresistive element according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a plan view showing the positional relationship between the barber pole electrode provided in the magnetoresistive element shown in FIG. 1 and the laminated body. With reference to FIG. 1 and FIG. 2, the magnetoresistive element 1 which concerns on this Embodiment is demonstrated.
  • the magnetoresistive element 1 includes a substrate 10, an insulating layer 11, a stacked body 12, a plurality of barber pole electrodes 17, a pair of electrode portions 18, and a protective layer 19.
  • the substrate 10 for example, a silicon substrate is used. Further, as the substrate 10, an insulating substrate such as a glass substrate or a plastic substrate may be used. In this case, the insulating layer 11 can be omitted.
  • the insulating layer 11 is provided so as to cover the entire main surface of the substrate 10.
  • a silicon oxide film (SiO 2 film) or an aluminum oxide film (Al 2 O 3 ) is used for the insulating layer 11.
  • the insulating layer 11 is formed by, for example, a CVD method or the like.
  • the laminated body 12 has a rectangular shape, for example.
  • the stacked body 12 is provided on the insulating layer 11.
  • the stacked body 12 includes an underlayer 13, an antiferromagnetic material layer 14, and a ferromagnetic material layer 20.
  • As the underlayer 13, a (111) plane parallel to the interface of one metal film made of a metal such as Ta, W, Mo, Cr, Ti, or Zr, or a face-centered cubic crystal and an antiferromagnetic material layer 14.
  • a metal film made of a metal or alloy in which is preferentially oriented for example, Ni, Au, Ag, Cu, Pt, Ni—Fe, Co—Fe, etc.
  • the underlayer 13 is provided on the insulating layer 11.
  • the underlayer 13 is provided for appropriately growing the crystal of the antiferromagnetic material layer 14.
  • the underlayer 13 can be omitted if the crystal of the antiferromagnetic material layer 14 can be grown appropriately.
  • the antiferromagnetic material layer 14 is provided above the substrate 10. Specifically, the antiferromagnetic material layer 14 is provided on the underlayer 13. When the underlayer 13 is omitted as described above, the antiferromagnetic material layer 14 is provided on the insulating layer 11.
  • the antiferromagnetic material layer 14 includes an alloy containing any one element of Ni, Fe, Pd, Pt, and Ir and Mn, an alloy containing Pd, Pt, and Mn, or Cr, Pt, and Mn. It consists of an alloy containing Mn such as an alloy containing. Since these alloys have a high blocking temperature, the exchange coupling magnetic field does not disappear up to a high temperature. For this reason, the magnetoresistive element 1 can be operated stably.
  • An alloy containing Fe and Mn, an alloy containing Pt and Mn, an alloy containing Ir and Mn, and an alloy containing Cr, Pt and Mn are irregular alloys depending on the composition. No heat treatment (heat treatment for ordering the crystal structure) is required. For this reason, when these alloys are employed as the antiferromagnetic material layer 14, the manufacturing process can be simplified.
  • the ferromagnetic layer 20 has a first ferromagnetic layer 16 and a second ferromagnetic layer 15.
  • the first ferromagnetic layer 16 is provided on the antiferromagnetic layer 14 so as to cover the entire main surface of the antiferromagnetic layer 14 located on the side opposite to the side on which the substrate 10 is located.
  • the first ferromagnetic layer 16 is provided between the antiferromagnetic layer 14 and the second ferromagnetic layer 15.
  • the first ferromagnetic layer 16 is made of, for example, Co or an alloy containing Co.
  • the second ferromagnetic layer 15 is provided so as to cover the entire first ferromagnetic layer 16 when viewed from the stacking direction of the stacked body 12. Specifically, the second ferromagnetic layer 15 is formed on the first ferromagnetic layer 16 so as to cover the entire main surface of the first ferromagnetic layer 16 located on the side opposite to the side on which the substrate 10 is located. Is provided.
  • the second ferromagnetic layer 15 is made of a material that produces an anisotropic magnetoresistance effect, such as an alloy containing Ni and Fe or an alloy containing Ni and Co. Since an alloy containing Ni and Fe has a small coercive force, hysteresis can be reduced.
  • Ni 80 Fe 20 or an alloy containing Ni and Fe having a composition close to Ni 80 Fe 20 has a cubic crystal magnetic anisotropy of approximately 0 erg / cm 3 .
  • a material having a magnetocrystalline anisotropy of 0 erg / cm 3 is isotropic because there is no easy magnetization axis or difficult magnetization axis due to magnetocrystalline anisotropy.
  • the plurality of barber pole electrodes 17 are provided above the laminate 12. Specifically, the plurality of barber pole electrodes 17 are provided on the second ferromagnetic layer 15 so as to be separated from each other. The plurality of barber pole electrodes 17 are provided so as to be inclined by 45 ° with respect to the longitudinal direction of the laminate 12. As the barber pole electrode 17, a metal having good electrical conductivity such as Al is used. In order to improve the adhesion between the barber pole electrode 17 and the second ferromagnetic layer 15, an adhesion layer made of Ti or the like may be provided between the barber pole electrode 17 and the second ferromagnetic layer 15. .
  • the laminate 12 is provided so that the magnetization directions of the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer 15 coincide with the longitudinal direction of the laminate 12 when there is no external magnetic field. For this reason, the angle at which the direction of the detection current I flowing between the two adjacent barber pole electrodes 17 in the shortest and the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 15 intersect is 45 °.
  • the magnetization directions of the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer 15 are fixed in the longitudinal direction of the multilayer body 12 by an exchange coupling magnetic field that acts from the antiferromagnetic layer 14.
  • the base layer 13 to the second ferromagnetic layer 15 are formed by using a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like. Subsequently, by performing heat treatment while applying a magnetic field, an exchange coupling magnetic field is obtained between the first ferromagnetic layer 16 and the antiferromagnetic layer 14, and the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic material are obtained.
  • the magnetization direction of the layer 15 is fixed in the direction of the magnetic field.
  • the magnetic layer is applied from the underlayer 13 to the second ferromagnetic layer 15 using a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like, if the antiferromagnetic layer 14 is an irregular alloy, the first ferromagnetic Since the magnetization directions of the body layer 16 and the second ferromagnetic layer 15 are fixed in the direction of the magnetic field by the exchange coupling magnetic field between the first ferromagnetic layer 16 and the antiferromagnetic layer 14, an exchange coupling occurs. No heat treatment is required. In order to obtain a sufficiently large exchange coupling magnetic field, after the stacked body 12 is formed, heat treatment may be performed while applying a magnetic field in the same direction as the magnetic field applied during the formation.
  • the antiferromagnetic layer 14 is an ordered alloy
  • a heat treatment is performed while applying a magnetic field, so that the first ferromagnetic layer 16 and the antiferromagnetic layer 14 are separated.
  • an exchange coupling magnetic field is obtained, and the magnetization directions of the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer 15 are fixed to the direction of the magnetic field.
  • the direction of the applied magnetic field is better to be the same direction as the magnetic field applied during formation.
  • the multilayer body 12 is patterned into a rectangular shape so that the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 15 and the longitudinal direction of the multilayer body 12 coincide.
  • the pair of electrode portions 18 are provided so as to sandwich the plurality of barber pole electrodes 17.
  • the pair of electrode portions 18 are provided at both ends of the multilayer body 12 in the direction in which the plurality of barber pole electrodes 17 are arranged (longitudinal direction of the multilayer body 12).
  • the pair of electrode portions 18 are provided so as to cover the upper surface of the second ferromagnetic layer 15, the side surface of the stacked body 12 in the direction in which the barber pole electrodes 17 are arranged, and the end of the uppermost layer.
  • the electrode portion 18 is made of a metal material having good electrical conductivity such as Al.
  • an adhesion layer made of Ti or the like may be provided between the electrode portion 18 and the second ferromagnetic layer 15. .
  • the protective layer 19 is provided so as to cover the multilayer body 12, the plurality of barber pole electrodes 17, and the pair of electrode portions 18.
  • the protective layer 19 is provided with a contact hole 19a so that a part of the pair of electrode portions 18 is exposed.
  • the protective layer 19 is made of, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ), and is provided to prevent the second ferromagnetic layer 15 and the like from being oxidized or corroded. Note that the protective layer 19 may not be provided.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state where the antiferromagnetic layer and the ferromagnetic layer shown in FIG. 1 are exchange coupled.
  • FIG. 3 a state where the antiferromagnetic material layer 14 and the second ferromagnetic material layer 15 are exchange-coupled will be described.
  • the antiferromagnetic layer 14 is provided over the entire lower surface of the second ferromagnetic layer 15, so that the exchange coupling magnetic field is generated by the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer. 15 acts on the whole. Thereby, the magnetization directions of the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer 15 can be aligned in one direction. That is, the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer 15 can be made into a single magnetic domain.
  • the range of the linearly responsive region can be adjusted. Thereby, the freedom degree of design of an input dynamic range can be enlarged.
  • the magnitude of the exchange coupling magnetic field generated between the first ferromagnetic layer 16 and the antiferromagnetic layer 14 is such that the second ferromagnetic layer 15 is laminated directly on the antiferromagnetic layer 14.
  • the magnitude of the exchange coupling magnetic field generated between the antiferromagnetic layer 14 and the second ferromagnetic layer 15 is larger.
  • the magnitude of the exchange coupling magnetic field that acts on the second ferromagnetic layer 15 from the antiferromagnetic layer 14 can be increased. Thereby, the range of the region which can respond linearly can be expanded.
  • the magnitude of the exchange coupling magnetic field can be adjusted by, for example, the film thicknesses of the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer 15. By reducing the film thickness of the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer 15, the magnitude of the exchange coupling magnetic field is increased.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the magnetic resistance and the magnetic field of the magnetoresistive element shown in FIG. With reference to FIG. 4, the relationship between the magnetic resistance of the magnetoresistive element 1 and a magnetic field is demonstrated.
  • the plurality of barber pole electrodes 17 are provided on the second ferromagnetic layer 15. Since the electric resistance of the second ferromagnetic layer 15 is smaller than the electric resistance of the antiferromagnetic layer 14, the detected current flowing from the electrode part 18 on one end side to the electrode part 18 on the other end side is the second strong It mainly flows through the magnetic layer 15 and the barber pole electrode 17. At this time, the direction of the detection current flowing through the second ferromagnetic layer 15 can be reliably tilted in the direction connecting the adjacent barber pole electrodes 17 in the shortest distance.
  • the second ferromagnetic layer 15 and the protective layer 19 are formed from the underlayer 13 using a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like. After forming, heat treatment is performed while applying a magnetic field.
  • Mn in the antiferromagnetic material layer 14 may diffuse into the second ferromagnetic material layer 15 during the heat treatment.
  • Mn diffuses into the second ferromagnetic layer the magnetic moment of the magnetoresistive element may be reduced or the performance may be deteriorated.
  • the first ferromagnetic layer 16 made of Co or an alloy containing Co Mn contained in the antiferromagnetic layer 14 is second during the heat treatment in the manufacturing process. Diffusion to the ferromagnetic layer 15 can be prevented. Thereby, even when a magnetoresistive element is used in a low temperature environment, a hysteresis can be reduced. Further, when a ferromagnetic layer containing Co or CoFe is formed between the underlayer 13 and the antiferromagnetic layer 14, Mn diffusion from the antiferromagnetic layer 14 to the underlayer 13 is reduced. And reliability can be further improved.
  • the ferromagnetic layer 20 is provided on the antiferromagnetic layer 14 so as to cover the entire main surface of the antiferromagnetic layer 14, the ferromagnetic layer 20 can be made into a single magnetic domain. . Thereby, Barkhausen noise can be suppressed. Furthermore, in order to move the magnetization of the second ferromagnetic layer 15 by fixing the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 15 in one direction by the exchange coupling magnetic field from the antiferromagnetic layer 14, A larger magnetic field is required. Thereby, even when a large magnetic field is applied, the magnetoresistive element 1 is not magnetically saturated, and the region that responds linearly can be expanded.
  • FIG. 5 is a plan view of a magnetic sensor constituted by using a plurality of magnetoresistive elements shown in FIG. With reference to FIG. 5, a magnetic sensor 100 configured by using a plurality of magnetoresistive elements shown in FIG. 1 will be described.
  • the magnetic sensor 100 is provided by configuring a full bridge circuit using four magnetoresistive elements 1A, 1B, 1C, and 1D.
  • One end of the magnetoresistive element 1A is electrically connected to an electrode pad P1 for taking out the output voltage Vout2 through the wiring pattern 3A.
  • the other end side of the magnetoresistive element 1A is electrically connected to an electrode pad P3 for applying the power supply voltage Vcc via the wiring pattern 3B.
  • One end of the magnetoresistive element 1D is electrically connected to the electrode pad P1 through the wiring pattern 3A.
  • the other end side of the magnetoresistive element 1D is electrically connected to the electrode pad P4 connected to the ground via the wiring pattern 3D.
  • the one end side of the magnetoresistive element 1B is electrically connected to the electrode pad P2 for taking out the output voltage Vout1 through the wiring pattern 3C.
  • the other end of the magnetoresistive element 1B is electrically connected to the electrode pad P3 via the wiring pattern 3B.
  • One end of the magnetoresistive element 1C is electrically connected to the electrode pad P2 via the wiring pattern 3C.
  • the other end side of the magnetoresistive element 1C is connected to the electrode pad P4 via the wiring pattern 3D.
  • Magnetoresistive elements 1A, 1B, 1C, 1D are arranged so that their magnetization directions are parallel to each other.
  • the extending direction of the barber pole electrode in the magnetoresistive elements 1A and 1C intersects the extending direction of the barber pole electrode in the magnetoresistive elements 1B and 1D.
  • the extending directions of the barber pole electrodes in the magnetoresistive elements 1A and 1C are parallel to each other.
  • the barber pole electrodes in the magnetoresistive elements 1A and 1C are inclined so as to move away from the magnetoresistive elements 1D and 1B from the inside toward the outside.
  • the extending directions of the barber pole electrodes in the magnetoresistive elements 1B and 1D are parallel to each other.
  • the barber pole electrodes in the magnetoresistive elements 1B and 1D are inclined so as to be separated from the magnetoresistive elements 1C and 1A from the inside toward the outside.
  • the magnetoresistive elements 1A and 1D are connected in series via the wiring patterns 3B, 3A and 3D and the electrode pads P3, P1 and P4, thereby forming a first series circuit (half bridge circuit).
  • the magnetoresistive elements 1B and 1C are connected in series via the wiring patterns 3B, 3C and 3D and the electrode pads P3, P2 and P4, thereby forming a second series circuit (half bridge circuit).
  • the first series circuit (half-bridge circuit) and the second series circuit (half-bridge circuit) are connected in parallel via the electrode pads P3 and P4, thereby forming a full bridge circuit.
  • the magnetoresistive elements 1A and 1C have a positive output property, and the magnetoresistive elements 1B and 1D have a negative output property.
  • the output voltages Vout2 and Vout1 are extracted from the electrode pad P1 and the electrode pad P2 according to the magnetic field strength.
  • the output voltages Vout2 and Vout1 are differentially amplified through a differential amplifier (not shown).
  • the magnetoresistive element in the comparative example is one in which the first ferromagnetic layer is not provided and the second ferromagnetic layer is provided directly on the antiferromagnetic layer.
  • the magnetoresistive element according to the first embodiment is used as the magnetoresistive element according to the example.
  • the composition from the upper layer (surface layer) to the lower layer is analyzed using TEM-EDX for the cross section of the laminate along the lamination direction.
  • the protective layer is not provided on the stacked body 12, and in the example, the protective layer is provided on the stacked body 12. Further, a bridge voltage is generated based on output voltages Vout2 and Vout1 output from the electrode pad P1 and the electrode pad P2 while changing the magnetic field by using a magnetic sensor including a plurality of magnetoresistive elements according to the comparative example and the example. The rate of change is measured.
  • FIG. 6 is a diagram showing the result of composition analysis in the depth direction of the magnetoresistive element in the comparative example.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the bridge voltage change rate and the magnetic field of the magnetic sensor including the magnetoresistive element in the comparative example. With reference to FIG. 6 and FIG. 7, the composition analysis result in the depth direction of the magnetoresistive element in the comparative example, and the relationship between the bridge voltage change rate and the magnetic field will be described.
  • a laminate As a laminate, a laminate (Si / SiO 2 / Ta / Ni—Fe /) in which an underlayer, an antiferromagnetic layer, and a ferromagnetic layer are sequentially laminated from the substrate side. Ni—Mn / Ni—Fe) is used.
  • the Si / SiO 2 described above is a substrate and an insulating layer and is not included in the stacked body.
  • a laminated film in which an alloy containing Ni and Fe is laminated on a Ta film is used as the base layer 13.
  • An alloy containing Ni and Mn is used as the antiferromagnetic material layer.
  • An alloy containing Ni and Fe is used as the ferromagnetic layer.
  • the thickness of the Ta film is 2 nm, and the thickness of the alloy layer containing Ni and Fe is 5 nm.
  • the thickness of the alloy layer containing Ni and Mn is 40 nm.
  • the thickness of the alloy layer containing Ni and Fe as the ferromagnetic layer is 30 nm.
  • a peak of Mn is confirmed at a position where the depth from the surface layer of the multilayer body is around several nanometers.
  • Fe and Ni which are elements constituting the ferromagnetic layer are mainly confirmed.
  • Ni and Mn which are elements constituting the antiferromagnetic material layer are mainly confirmed.
  • Fe and Ni which are elements constituting a part of the underlayer are mainly confirmed.
  • the bridge voltage change rate shows linearity in the range of ⁇ 6 [mT] to 6 [mT].
  • FIG. 8 is a diagram showing the result of composition analysis in the depth direction of the magnetoresistive element according to the example.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the relationship between the bridge voltage change rate and the magnetic field of the magnetic sensor including the magnetoresistive element according to the example. With reference to FIG. 8 and FIG. 9, the composition analysis result in the depth direction of the magnetoresistive element according to the example, and the relationship between the bridge voltage change rate and the magnetic field will be described.
  • the laminated body 12 is laminated in the order of the base layer 13, the antiferromagnetic material layer 14, the first ferromagnetic material layer 16, and the second ferromagnetic material layer 15 from the substrate 10 side.
  • the laminated body Si / SiO 2 / Ta / Ni—Fe / Ni—Mn / Co—Fe / Ni—Fe
  • the Si / SiO 2 described above is a substrate and an insulating layer and is not included in the stacked body.
  • a laminated film in which an alloy containing Ni and Fe is laminated on a Ta film is used as the base layer 13.
  • An alloy containing Ni and Mn is used as the antiferromagnetic material layer 14.
  • An alloy containing Co and Fe is used as the first ferromagnetic layer 16, and an alloy containing Ni and Fe is used as the second ferromagnetic layer 15.
  • the thickness of the Ta film is 2 nm, and the thickness of the alloy layer containing Ni and Fe is 5 nm.
  • the thickness of the alloy layer containing Ni and Mn is 40 nm.
  • the thickness of the alloy layer containing Co and Fe is 3 nm.
  • the thickness of the alloy layer containing Ni and Fe is 30 nm.
  • the depth from the surface layer (upper layer of the protective layer 19) of the stacked body 12 provided with the protective layer 19 is several nm. Si which is an element constituting the protective layer 19 is confirmed. At a position where the depth from the upper layer of the protective layer 19 is from several nm to approximately 37 nm, Fe and Ni that are elements constituting the second ferromagnetic layer 15 are mainly confirmed. At the position where the depth from the upper layer of the protective layer 19 is approximately 40 nm, a peak of Co which is a kind of element constituting the first ferromagnetic layer 16 is confirmed.
  • Ni and Mn which are elements constituting the antiferromagnetic material layer 14 are mainly confirmed.
  • Fe and Ni At a position where the depth from the upper layer of the protective layer 19 is approximately 80 nm, Fe and Ni that are elements constituting a part of the underlayer 13 are mainly confirmed.
  • the peak of Ta which is an element constituting a part of the underlayer 13 is mainly confirmed.
  • Si which is an element constituting the insulating layer 11, is mainly confirmed at a position of about 87 nm or more from the upper layer of the protective layer 19.
  • Mn diffusion from the antiferromagnetic layer 14 to the second ferromagnetic layer 15 is suppressed as compared with the magnetoresistive element in the comparative example. Yes. Since heat treatment is performed in the process before forming the protective layer 19, the presence or absence of the protective film does not affect the diffusion of Mn.
  • the bridge voltage change rate shows linearity in the range of ⁇ 10 [mT] to 10 [mT].
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the hysteresis and temperature of the magnetoresistive elements according to the comparative example and the example. With reference to FIG. 10, the relationship between the hysteresis and temperature of the magnetoresistive element according to the comparative example and the example will be described.
  • the hysteresis increases as the temperature decreases, and the hysteresis increases significantly on the low temperature side.
  • the hysteresis is small in the range of ⁇ 40 ° C. to 125 ° C., and the magnitude of the hysteresis hardly changes.
  • the magnetoresistive element according to the example has a smaller hysteresis especially on the low temperature side than the magnetoresistive element in the comparative example.
  • the provision of the first ferromagnetic layer 16 has proved experimentally that the linear response region can be expanded and the hysteresis on the low temperature side can be reduced.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the magnetoresistive element according to the present embodiment.
  • a magnetoresistive element 1E according to the present exemplary embodiment will be described with reference to FIG.
  • the magnetoresistive element 1E according to the present embodiment does not include a barber pole electrode when compared with the magnetoresistive element 1 according to the first embodiment, and an antiferromagnetic material.
  • the difference is that the magnetization direction of the first ferromagnetic layer 16 fixed by the exchange coupling magnetic field from the layer 14 and the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 15 are different.
  • FIG. 12 is a plan view showing the magnetization direction of the ferromagnetic layer fixed by the exchange coupling magnetic field from the antiferromagnetic layer and the direction connecting the electrodes at the shortest in the magnetoresistive element shown in FIG. is there.
  • FIG. 12 the magnetization direction of the ferromagnetic layer fixed by the exchange coupling magnetic field from the antiferromagnetic layer and the direction connecting the electrode portions in the shortest will be described.
  • the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 15 fixed by the exchange coupling magnetic field generated between the first ferromagnetic layer 16 and the antiferromagnetic layer 14 and the electrode portion 18 are It intersects with the direction connecting at the shortest.
  • the angle ⁇ at which the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 15 fixed by the exchange coupling magnetic field intersects the direction connecting the electrode portions 18 at the shortest is 45 degrees.
  • the direction connecting the electrode portions 18 at the shortest coincides with the longitudinal direction of the laminate 12.
  • Such a magnetoresistive element 1E is manufactured as follows. First, after forming from the underlayer 13 to the second ferromagnetic layer 15 using a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like, heat treatment is performed while applying a magnetic field. Thus, an exchange coupling magnetic field is obtained between the first ferromagnetic layer 16 and the antiferromagnetic layer 14, and the magnetization directions of the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer 15 are the directions of the magnetic fields. Fixed to.
  • the antiferromagnetic material layer 14 is a disordered alloy, it is formed from the underlayer 13 to the second ferromagnetic material layer 15 using a vacuum vapor deposition method, a sputtering method or the like while applying a magnetic field.
  • the magnetization directions of the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer 15 are fixed in the direction of the magnetic field by the exchange coupling magnetic field between the first ferromagnetic layer 16 and the antiferromagnetic layer 14. In this case, heat treatment for generating exchange coupling is not necessary.
  • the antiferromagnetic layer 14 is an ordered alloy
  • the first ferromagnetic layer 16 and the antiferromagnetic layer 14 are formed by performing a heat treatment while applying a magnetic field after forming the stacked body 12.
  • An exchange coupling magnetic field is obtained between the first and second ferromagnetic layers 16 and 15, and the magnetization directions of the first and second ferromagnetic layers 16 and 15 are fixed to the direction of the magnetic field.
  • the direction of the applied magnetic field is better to be the same direction as the magnetic field applied during formation.
  • the laminated body 12 is formed by a photolithography method or the like so that the angle at which the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 15 fixed by the exchange coupling magnetic field intersects the longitudinal direction of the laminated body 12 is 45 °. Patterned into a rectangular shape.
  • the first ferromagnetic layer 16 is provided between the antiferromagnetic layer 14 and the second ferromagnetic layer 15. Thereby, diffusion of Mn from the antiferromagnetic material layer 14 can be suppressed, and hysteresis under a low temperature environment can be reduced.
  • the barber pole electrode is not provided on the second ferromagnetic layer 15, and the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 15 is the direction in which the detection current flows (the distance between the electrodes is shortest). Can be fixed at an angle of 45 ° with respect to the connecting direction. Thereby, it can suppress that the magnetosensitive area
  • the magnetoresistive element 1E can suppress the decrease in the magnetosensitive region and improve the magnetoresistance change rate.
  • FIG. 13 is a plan view of a magnetic sensor configured by using a plurality of magnetoresistive elements shown in FIG. With reference to FIG. 13, a magnetic sensor 100A configured using a plurality of magnetoresistive elements shown in FIG. 11 will be described.
  • the magnetic sensor 100A when compared with the magnetic sensor 100 according to the first embodiment, includes four magnetoresistive elements 1A, 1B, 1C, and 1D according to the second embodiment. 1E is different in that it is configured. Other configurations are substantially the same, and a full bridge circuit is formed by these four magnetoresistive elements 1A, 1B, 1C, and 1D.
  • Magnetoresistive elements 1A, 1B, 1C, 1D are arranged so that the magnetization directions are aligned in a certain direction.
  • the magnetoresistive elements 1A, 1B, 1C, and 1D are arranged so that the region surrounded by them is substantially square.
  • the magnetoresistive elements 1A and 1B are arranged so as to be orthogonal to each other.
  • the magnetoresistive elements 1C and 1D are arranged so as to be orthogonal to each other.
  • the magnetoresistive elements 1A and 1C are arranged so that the directions connecting the electrodes at the shortest are parallel.
  • the magnetoresistive elements 1B and 1D are arranged so that the directions connecting the electrodes at the shortest are parallel.
  • the magnetoresistive elements 1A and 1C have a positive output property, and the magnetoresistive elements 1B and 1D have a negative output property.
  • the output voltages Vout2 and Vout1 are extracted from the electrode pad P1 and the electrode pad P2 according to the magnetic field strength.
  • the output voltages Vout2 and Vout1 are differentially amplified through a differential amplifier (not shown).
  • Mn diffusion from the antiferromagnetic material layer 14 to the second ferromagnetic material layer 15 is suppressed during the manufacture of the magnetoresistive element and the magnetic sensor, thereby reducing hysteresis even in a low temperature environment. Can be made.
  • the processing variation of the barber pole electrode does not occur. For this reason, variation in electric resistance of the magnetoresistive element is small, and when a full bridge circuit is configured, the offset voltage can be easily adjusted.
  • FIG. 14 is a plan view showing a modification of the magnetic sensor shown in FIG. A modification of the magnetic sensor will be described with reference to FIG.
  • the magnetic sensor 100B When compared with the magnetic sensor 100A according to the second embodiment, the magnetic sensor 100B according to the modified example includes the magnetoresistive elements 1A, 1B, 1C, and 1D in which a plurality of stacked bodies 12 are arranged in a meander shape. It is different in that it is configured by being connected to each other.
  • each magnetoresistive element 1A, 1B, 1C, 1D a plurality of laminated bodies 12 are provided in each magnetoresistive element 1A, 1B, 1C, 1D.
  • Each magnetoresistive element 1 ⁇ / b> A, 1 ⁇ / b> B, 1 ⁇ / b> C, 1 ⁇ / b> D further includes a plurality of connection electrodes 40.
  • the plurality of stacked bodies 12 are provided in parallel so that the magnetization directions are aligned.
  • the connection electrodes 40 as the electrode portions alternately connect the end portions of the stacked bodies 12 adjacent to each other. Thereby, each magnetoresistive element 1A, 1B, 1C, 1D is formed in the meander shape.
  • each of the magnetoresistive elements 1A, 1B, 1C, and 1D is formed by connecting the stacked body 12 having a long strip pattern and the connection electrodes 40 having a short strip pattern alternately and orthogonally, It is formed in a meander shape.
  • Each of the plurality of stacked bodies 12 included in the magnetoresistive elements 1A and 1C extends along the same direction, and is arranged at a predetermined interval in a direction orthogonal to the extending direction.
  • Each of the plurality of stacked bodies 12 included in the magnetoresistive elements 1B and 1D extends along the same direction, and is arranged at a predetermined interval in a direction orthogonal to the extending direction.
  • the extending direction of the multiple stacked bodies 12 included in the magnetoresistive elements 1A and 1C is orthogonal to the extending direction of the multiple stacked bodies 12 included in the magnetoresistive elements 1B and 1D.
  • FIG. 15 is a schematic diagram showing a current sensor according to the present embodiment. A current sensor according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • a current sensor 150 includes magnetic sensors 100C and 100D, a bus bar 110 through which a current to be measured flows, and a subtractor 130.
  • the magnetic sensors 100C and 100D have the same configuration as that of the magnetic sensor 100 according to Embodiment 1, and have an odd function input / output characteristic.
  • the magnetic sensors 100C and 100D detect the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the bus bar 110, and output a signal corresponding to the strength of the magnetic field from the bridge circuit.
  • the subtractor 130 is a calculation unit that calculates the current value by subtracting the detection values of the magnetic sensor 100C and the magnetic sensor 100D.
  • the bus bar 110 includes a first bus bar part 111, a second bus bar part, and a third bus bar part 113 that are electrically connected in series.
  • the first bus bar portion 111 and the third bus bar portion 113 are spaced apart from each other and extend in parallel.
  • the first bus bar portion 111 and the third bus bar portion 113 are connected by the second bus bar portion.
  • the second bus bar portion includes a parallel portion 112 extending in parallel with a distance from each of the first bus bar portion 111 and the third bus bar portion 113.
  • the second bus bar portion includes a first connecting portion 114 that connects the other end of the first bus bar portion 111 and one end of the parallel portion 112 of the second bus bar portion, and the other end of the parallel portion 112 of the second bus bar portion.
  • 2nd connection part 115 which connects the one end of the 3rd bus-bar part 113 is included.
  • the first bus bar part 111, the parallel part 112 of the second bus bar part, and the third bus bar part 113 are arranged at equal intervals.
  • Each of the first bus bar portion 111, the parallel portion 112 of the second bus bar portion, and the third bus bar portion 113 has a rectangular parallelepiped shape.
  • the shape of each of the first bus bar portion 111, the parallel portion 112 of the second bus bar portion, and the third bus bar portion 113 is not limited to a rectangular parallelepiped shape, and may be, for example, a cylindrical shape.
  • the first connecting portion 114 of the second bus bar portion extends linearly in a side view and is orthogonal to each of the first bus bar portion 111 and the parallel portion 112 of the second bus bar portion.
  • the second connecting portion 115 of the second bus bar portion extends linearly in a side view and is orthogonal to each of the parallel portion 112 and the third bus bar portion 113 of the second bus bar portion.
  • Each of the 1st connection part 114 and the 2nd connection part 115 of a 2nd bus-bar part has a rectangular parallelepiped shape.
  • each shape of the 1st connection part 114 of the 2nd bus-bar part and the 2nd connection part 115 is not restricted to a rectangular parallelepiped shape, For example, a column shape may be sufficient.
  • the bus bar 110 has an S-shape when viewed from the side. By configuring the bus bar 110 with one bus bar member having a bent shape so as to be folded back, the bus bar 110 having a high mechanical strength and a symmetrical shape can be obtained.
  • the shape of the bus bar 110 is not limited to this.
  • the bus bar 110 is appropriately selected as long as the bus bar 110 has a shape including the first bus bar portion 111, the second bus bar portion, and the third bus bar portion 113 such as an E shape. be able to.
  • the bus bar 110 is made of, for example, aluminum. However, the material of the bus bar 110 is not limited to this, and may be a single metal such as silver or copper, or an alloy of these metals and other metals.
  • the bus bar 110 may be subjected to a surface treatment. For example, a plating layer made of a single metal such as nickel, tin, silver, copper, or an alloy thereof may be formed on the surface of the bus bar 110 as a single layer or multiple layers.
  • the bus bar 110 is formed by pressing a thin plate.
  • the method of forming the bus bar 110 is not limited to this, and the bus bar 110 may be formed by a method such as cutting, casting, or forging.
  • the direction 211 in which the current flows through the first bus bar portion 111 and the direction 215 in which the current flows through the third bus bar portion 113 are the same.
  • the direction 211 in which current flows in the first bus bar part 111, the direction 215 in which current flows in the third bus bar part 113, and the direction 213 in which current flows in the parallel part 112 of the second bus bar part 113 are opposite.
  • the direction 212 in which the current flows through the first connecting portion 114 of the second bus bar portion is the same as the direction 214 in which the current flows through the second connecting portion 115 of the second bus bar portion.
  • the magnetic sensor 100C is located between the first bus bar portion 111 and the parallel portion 112 of the second bus bar portion facing each other.
  • the magnetic sensor 100D is located between the parallel portion 112 and the third bus bar portion 113 of the second bus bar portion facing each other.
  • the magnetic sensor 100C is in a direction orthogonal to the direction in which the first bus bar portion 111 and the third bus bar portion 113 are arranged, and in a direction orthogonal to the extending direction of the first bus bar portion 111 in FIG.
  • the detection axis is in the direction indicated by the arrow 101A.
  • the magnetic sensor 100D is in a direction orthogonal to the direction in which the first bus bar part 111 and the third bus bar part 113 are arranged, and in a direction orthogonal to the extending direction of the third bus bar part 113 in FIG. And has a detection axis in the direction indicated by arrow 101B.
  • the magnetic sensors 100C and 100D output a positive value when a magnetic field directed in one direction of the detection axis is detected, and are negative when a magnetic field directed in a direction opposite to the one direction of the detection axis is detected. It has an odd function input / output characteristic that outputs a value. That is, with respect to the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the bus bar 110, the phase of the detection value of the magnetic sensor 100C is opposite to the phase of the detection value of the magnetic sensor 100D.
  • the magnetic sensor 100 ⁇ / b> C is electrically connected to the subtractor 130 through the first connection wiring 141.
  • the magnetic sensor 100 ⁇ / b> D is electrically connected to the subtractor 130 by the second connection wiring 142.
  • the subtractor 130 calculates the value of the current flowing through the bus bar 110 by subtracting the detection value of the magnetic sensor 100C and the detection value of the magnetic sensor 100D.
  • the subtractor 130 is used as the calculation unit.
  • the calculation unit is not limited to this, and a differential amplifier or the like may be used.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing a generated magnetic field in the cross-sectional view seen from the arrow direction of the XVI-XVI line shown in FIG.
  • the detection axis direction of the magnetic sensor 100C and the magnetic sensor 100D is shown as the X direction
  • the direction in which the first bus bar part 111, the parallel part 112 of the second bus bar part and the third bus bar part 113 are arranged is shown as the Y direction. Yes.
  • the extending direction of the parallel portion 112 of the second bus bar portion is the Z direction.
  • a leftward magnetic field in the figure is applied to the magnetic sensor 100C in the direction of the detection axis indicated by the arrow 101A.
  • a rightward magnetic field in the figure is applied to the magnetic sensor 100D in the direction of the detection axis indicated by the arrow 101B.
  • the magnetic field intensity detected by the magnetic sensor 100C is a positive value
  • the magnetic field intensity detected by the magnetic sensor 100D is a negative value.
  • the detection value of the magnetic sensor 100C and the detection value of the magnetic sensor 100D are transmitted to the subtractor 130.
  • the subtracter 130 subtracts the detection value of the magnetic sensor 100D from the detection value of the magnetic sensor 100C. As a result, the absolute value of the detection value of the magnetic sensor 100C and the absolute value of the detection value of the magnetic sensor 100D are added. From the addition result, the value of the current flowing through the bus bar 110 is calculated.
  • an adder or an addition amplifier may be used as the calculation unit instead of the subtractor 130 while the input / output characteristics of the magnetic sensor 100C and the magnetic sensor 100D have opposite polarities.
  • the first bus bar portion 111 and the third bus bar portion 113 are positioned symmetrically with respect to each other about the center point of the parallel portion 112 of the second bus bar portion in the cross section.
  • the first bus bar portion 111 and the third bus bar portion 113 are positioned symmetrically with respect to each other about the center line of the parallel portion 112 of the second bus bar portion in the direction of the detection axis of the magnetic sensor 100C and the magnetic sensor 100D in the cross section. is doing.
  • the magnetic sensor 100C and the magnetic sensor 100D are located point-symmetrically with respect to the center point of the parallel portion 112 of the second bus bar portion in the cross section. In addition, the magnetic sensor 100C and the magnetic sensor 100D are positioned symmetrically with respect to each other about the center line of the parallel portion 112 of the second bus bar portion in the direction of the detection axis of the magnetic sensor 100C and the magnetic sensor 100D in the cross section.
  • the magnetic sensor 100C and the magnetic sensor 100D that are arranged point-symmetrically in this way show detection values that equally reflect the magnetic field generated by the current flowing through the bus bar 110. Therefore, the linearity between the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the bus bar 110 and the value of the current flowing through the bus bar 110 calculated therefrom can be improved.
  • the magnetic sensors 100C and 100D included in the current sensor 150 are configured by the magnetoresistive element according to the first embodiment, but the present invention is not limited thereto.
  • the magnetoresistive element according to the second embodiment and the magnetoresistive element according to a fourth embodiment described later may be used.
  • a magnetic sensor 100H1 according to a fifth embodiment to be described later or a magnetic sensor 100H2 according to an embodiment to be described later may be used.
  • the current sensor 150 suppresses the Mn diffusion from the antiferromagnetic material layer to the second ferromagnetic material layer 15, thereby reducing hysteresis even in a low temperature environment. Can be made.
  • FIG. 17 is a schematic cross-sectional view of the magnetoresistive element according to the present embodiment.
  • a magnetoresistive element 1F according to the present exemplary embodiment will be described with reference to FIG.
  • the laminated body 12F is configured by laminating an underlayer 13, a second ferromagnetic layer 15, a first ferromagnetic layer 16, and an antiferromagnetic layer 14 in this order from the substrate 10 side.
  • the underlayer 13 is provided on the insulating layer 11.
  • the underlayer 13 is provided for appropriately growing the crystals of the second ferromagnetic layer 15, the first ferromagnetic layer 16, and the antiferromagnetic layer 14.
  • the underlayer 13 is omitted when the second ferromagnetic layer 15, the first ferromagnetic layer 16 crystal and the antiferromagnetic layer 14 can be appropriately grown without using this. Can do.
  • the configuration of the magnetoresistive element 1 can be simplified.
  • the second ferromagnetic layer 15 is provided above the substrate 10. Specifically, the second ferromagnetic layer 15 is provided on the underlayer 13. The first ferromagnetic layer 16 is provided on the second ferromagnetic layer 15 so as to cover the entire main surface of the second ferromagnetic layer 15 located on the side opposite to the side on which the substrate 10 is located. . The first ferromagnetic layer 16 is provided between the second ferromagnetic layer 15 and the antiferromagnetic layer 14.
  • the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer 15 function as an underlayer for appropriately growing the crystal of the antiferromagnetic layer 14.
  • the antiferromagnetic material layer 14 is provided on the first ferromagnetic material layer 16 so as to cover the entire main surface of the first ferromagnetic material layer 16 located on the side opposite to the side on which the substrate 10 is located.
  • the magnetization directions of the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer 15 are fixed in a predetermined direction by the exchange coupling magnetic field acting from the antiferromagnetic layer 14.
  • the magnetization directions of the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer 15 are fixed in the longitudinal direction of the stacked body 12F.
  • the plurality of barber pole electrodes 17 are provided above the laminate 12. Specifically, the plurality of barber pole electrodes 17 are provided on the antiferromagnetic material layer 14 so as to be separated from each other. The plurality of barber pole electrodes 17 are provided so as to be inclined by 45 ° with respect to the longitudinal direction of the laminate 12. By providing the barber pole electrode 17, the direction of the detection current flowing through the second ferromagnetic layer 20 can be reliably tilted in a direction that connects the adjacent barber pole electrodes 17 in the shortest distance. In order to improve the adhesion between the barber pole electrode 17 and the antiferromagnetic layer 14, an adhesion layer made of Ti or the like may be provided between the barber pole electrode 17 and the antiferromagnetic layer 14. .
  • the first ferromagnetic layer 16 made of Co or an alloy containing Co between the second ferromagnetic layer and the antiferromagnetic layer
  • Mn contained in the antiferromagnetic material layer 14 can be prevented from diffusing into the second ferromagnetic material layer 15.
  • the case where the barber pole electrode 17 is provided has been described as an example.
  • the present invention is not limited to this, and the longitudinal direction of the stacked body 12 is changed by the exchange coupling magnetic field acting from the antiferromagnetic material layer 14.
  • the magnetization directions of the first ferromagnetic layer 16 and the second ferromagnetic layer 15 are fixed in a direction intersecting at an angle of approximately 45 degrees with respect to the barber pole electrode 17 as in the second embodiment. Can be omitted.
  • FIG. 18 is a plan view of the magnetic sensor according to the present embodiment.
  • a magnetic sensor 100H1 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the magnetic sensor 100H1 is provided by configuring a full bridge circuit using four magnetoresistive elements 1H1, 1H2, 1H3, and 1H4.
  • the magnetoresistive elements 1H1, 1H2, 1H3, and 1H4 basically have a configuration according to the magnetoresistive element 1E according to the second embodiment.
  • the magnetoresistive elements 1H1, 1H2, 1H3, and 1H4 are laminated bodies 12H1, 12H2 included in the magnetoresistive elements 1H1, 1H2, 1H3, and 1H4, as will be described later, when compared with the magnetoresistive element 1E according to the second embodiment.
  • 12H3, 12H4 are different in shape.
  • a wiring pattern 3A and an electrode pad P1 for taking out the output voltage Vout2 are formed on one end side of the magnetoresistive element 1H1.
  • a wiring pattern 3B and an electrode pad P3 for applying the power supply voltage Vcc are formed on the other end side of the magnetoresistive element 1H1.
  • a wiring pattern 3A and an electrode pad P1 are formed on one end side of the magnetoresistive element 1H4.
  • a wiring pattern 3D and an electrode pad P4 connected to the ground are formed.
  • a wiring pattern 3C and an electrode pad P2 for taking out the output voltage Vout1 are formed on one end side of the magnetoresistive element 1H2.
  • a wiring pattern 3B and an electrode pad P3 are formed on the other end side of the magnetoresistive element 1H2.
  • a wiring pattern 3C and an electrode pad P2 are formed on one end side of the magnetoresistive element 1H3.
  • a wiring pattern 3D and an electrode pad P4 are formed on the other end side of the magnetoresistive element 1H3.
  • the magnetoresistive elements 1H1 and 1H3 have positive output characteristics, and the magnetoresistive elements 1H2 and 1H4 have negative output characteristics.
  • the power supply voltage Vcc is applied between the electrode pad P3 and the electrode pad P4
  • output voltages Vout2 and Vout1 are extracted from the electrode pad P1 and the electrode pad P2 according to the magnetic field strength.
  • the output voltages Vout2 and Vout1 are differentially amplified through a differential amplifier (not shown).
  • the stacked bodies 12H1, 12H2, 12H3, and 12H4 have a portion 21 that is formed in a meander shape so that the magnetization directions are aligned, and electrode base portions 22 that are connected to both ends of the portion 21 that is formed in a meander shape. .
  • the portion 21 formed in a meander shape is composed of a plurality of linear portions 21a arranged in parallel and a plurality of folded portions 21b that alternately connect the ends of the adjacent linear portions 21a.
  • the plurality of linear portions 21a included in the stacked body 12 extend along the same direction.
  • the plurality of linear portions 21a included in the stacked body 12 extend in the same direction.
  • the extending direction of the linear portion 21a included in the magnetoresistive elements 1H1 and 1H3 is orthogonal to the extending direction of the linear portion 21a included in the magnetoresistive elements 1H2 and 1H4.
  • the laminated bodies 12H1, 12H2, 12H3, and 12H4 are integrally formed by patterning a laminated film in which the magnetization direction of the ferromagnetic film that becomes the ferromagnetic layer 20 is fixed in a predetermined direction by an exchange coupling magnetic field. ing.
  • the multilayer film includes a base film that becomes the base layer 13, an antiferromagnetic film that becomes the antiferromagnetic layer 14, and a first ferromagnetic layer using vacuum deposition, sputtering, or the like.
  • the first ferromagnetic film to be 16 and the second ferromagnetic film to be the second ferromagnetic layer 15 are stacked.
  • the first ferromagnetic film and the laminated film are formed by applying a magnetic field, or by heat treatment while applying the magnetic field to the laminated film after forming the laminated film.
  • the magnetization directions of the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film are fixed by the exchange coupling magnetic field generated between the second ferromagnetic film and the antiferromagnetic film.
  • the magnetoresistive element 1H1 and the magnetoresistive element 1H2 have a common electrode base 22.
  • a wiring pattern 3B and an electrode pad P3 for applying the power supply voltage Vcc are formed on the common electrode base 22 of the magnetoresistive element 1H1 and the magnetoresistive element 1H2.
  • the magnetoresistive element 1H2 and the magnetoresistive element 1H3 have a common electrode base 22.
  • an electrode pad P2 for taking out the wiring pattern 3C and the output voltage Vout1 is formed on the common electrode base 22 of the magnetoresistive element 1H2 and the magnetoresistive element 1H3, an electrode pad P2 for taking out the wiring pattern 3C and the output voltage Vout1 is formed.
  • the magnetoresistive element 1H3 and the magnetoresistive element 1H4 have a common electrode base 22.
  • An electrode pad P4 connected to the wiring pattern 3D and the ground is formed on the common electrode base 22 of the magnetoresistive element 1H3 and the magnetoresistive element 1H4.
  • the magnetoresistive element 1H4 and the magnetoresistive element 1H1 have a common electrode base 22.
  • an electrode pad P1 for taking out the wiring pattern 3A and the output voltage Vout2 is formed on the common electrode base 22 of the magnetoresistive element 1H4 and the magnetoresistive element 1H1.
  • the first ferromagnetic layer 16 made of Co or an alloy containing Co is used as the antiferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer. Since the Mn diffusion from the antiferromagnetic material layer 15 to the second ferromagnetic material layer 15 is suppressed, the hysteresis can be reduced even in a low temperature environment. Further, since the barber pole electrode is not provided, it is easy to adjust the offset voltage.
  • the electrode base portion 22 by providing the electrode base portion 22 and forming the wiring patterns 3A, 3B, 3C, 3D and the electrode pads P1, P2, P3, P4 on the electrode base portion 22, the wiring pattern 3A and the electrode pad P1, the wiring It is possible to prevent a step from being formed in each of the pattern 3B and the electrode pad P3, the wiring pattern 3C and the electrode pad P2, and the wiring pattern 3D and the electrode pad 4.
  • FIG. 19 is a plan view of the magnetic sensor according to the present embodiment.
  • a magnetic sensor 100H2 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • the magnetic sensor 100H2 according to the present embodiment has more than the ferromagnetic layer 20 on each of the plurality of folded portions 21b.
  • the difference is that a conductive layer 44 having a low electrical resistance is provided.
  • Other configurations are almost the same.
  • each of the magnetoresistive elements 1H1, 1H2, 1H3, and 1H4 when the conductive layer 44 is not provided, in the stacked bodies 12H1, 12H2, 12H3, and 12H4, a ferromagnetic layer positioned in the linear portion 21a; A current flows through both of the ferromagnetic layers located in the folded portion 21b.
  • the direction of the current flowing through the ferromagnetic layer located in the linear portion 21a is orthogonal to the direction of the current flowing through the ferromagnetic layer located in the folded portion 21b. For this reason, when an electric current flows through the ferromagnetic layer located in the folded portion 21b, a part of the output generated from the ferromagnetic layer located in the linear portion 21a is strong in the folded portion 21b. It is canceled out by the output generated from the magnetic layer. As a result, the extracted output voltages Vout2 and Vout1 may decrease.
  • the folded portion is provided by providing the conductive layer 44 having a lower electrical resistance than the ferromagnetic layer on the folded portion 21b (more specifically, on the ferromagnetic layer positioned at the folded portion 21b).
  • the current flows through the conductive layer 44. For this reason, it is possible to prevent a part of the output generated from the ferromagnetic layer 20 positioned in the linear portion 21a from being canceled by the output generated from the ferromagnetic layer positioned in the folded portion 21b. .
  • the magnetoresistive elements 1H1, 1H2, 1H3, and 1H4 basically have a configuration according to the magnetoresistive element 1E according to the second embodiment.
  • the present invention is not limited to this, and may have a configuration according to the magnetoresistive elements according to the first and fourth embodiments.

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Abstract

　磁気抵抗素子（１）は、基板（１０）と、基板（１０）の上方に設けられ、反強磁性体層（１４）と強磁性体層とが積層された積層体と、を備える。強磁性体層は、ＣｏもしくはＣｏを含む合金からなる第１強磁性体層（１６）と、ＮｉとＦｅとを含む合金からなる第２強磁性体層（１５）とを含み、反強磁性体層（１４）は、Ｍｎを含む合金からなり、第１強磁性体層（１６）は、反強磁性体層（１４）と第２強磁性体層（１５）との間に設けられ、第１強磁性体層（１６）と反強磁性体層（１４）とが交換結合している。

Description

磁気抵抗素子、磁気センサおよび電流センサ
　本発明は、磁気抵抗素子、磁気センサおよび電流センサに関する。
　従来より、異方性磁気抵抗効果を用いた磁気抵抗効果素子として、ＡＭＲ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ　Ｍａｇｎｅｔｏ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子が知られている。ＡＭＲ素子は、異方性磁気抵抗効果を示す強磁性体層を有する。
　一般的に、異方性磁気抵抗効果は、磁気抵抗素子を流れる電流の向きと強磁性体層の磁化方向等によって決定される。図２０は、磁気抵抗素子を流れる電流の向きと強磁性体層の磁化方向の一例を示す図である。図２１は、一般的な磁気抵抗素子の出力特性を示す図である。
　図２０に示すように、磁気抵抗素子を流れる電流Ｉの移動方向と強磁性体層の磁化Ｍの向きとが交差する角度をθとすれば、図２１に示すように、磁気抵抗素子の電気抵抗Ｒは、Ｒ＝Ｒ０＋ΔＲｃｏｓ２θと表される。ここで、Ｒ０は抵抗の一定値部分であり、ΔＲは変化部分の最大値である。外部磁界がない場合、磁化Ｍは長手方向（磁化容易軸）を向くように製造されているため、ＡＭＲ素子の特性は磁界０を対称として偶関数特性を持つ。
　ＡＭＲ素子は磁気記録媒体の磁気ヘッドや磁気センサに用いられることが多い。ＡＭＲ素子は、強磁性体層に対してバイアス磁界を印加することにより磁気抵抗変化を外部磁界に対して線形的に応答する状態で使用される。
　ＡＭＲ素子の強磁性体層は、異なる向きを有する磁化が含まれるため多数の磁区を有する。このため、磁界を変化させた場合には、磁化を増加させるように磁壁が動く際にバルクハウゼンノイズが発生する。強磁性体層の磁化方向を制御して単磁区化させることでバルクハウゼンノイズを抑制する方法として、たとえば、反強磁性体層を強磁性体層と交換結合させることにより生じる交換結合磁界を利用する方法などが提案されている。
　このような交換結合磁界を利用した磁気抵抗素子が開示された文献として、たとえば、特開平０６－０７６２４７号公報（特許文献１）が挙げられる。特許文献１に開示の磁気抵抗素子は、ＮｉとＭｎとを含む合金からなる反強磁性体層と、ＮｉとＦｅとを含む合金からなる強磁性体層とを備える。反強磁性体層と強磁性体層とは、直接接しており、交換結合している。
特開平０６－０７６２４７号公報
　特許文献１に開示の磁気抵抗素子では、低温環境下でヒステリシスが大きくなり、線形応答性が劣化してしまうことがある。
　本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、ヒステリシスを低減させることができる、磁気抵抗素子、磁気センサ、電流センサを提供することにある。
　本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ＮｉとＭｎとを含む合金からなる反強磁性体層と、ＮｉとＦｅとを含む合金からなる強磁性体層との間に、ＣｏもしくはＣｏを含む合金からなる強磁性体層を設けることにより、特に低温側においてヒステリシスを低減させることができることを見出した。
　本発明に基づく磁気抵抗素子は、基板と、上記基板の上方に設けられ、反強磁性体層と強磁性体層とが積層された積層体と、を備える。上記強磁性体層は、ＣｏもしくはＣｏを含む合金からなる第１強磁性体層と、ＮｉとＦｅとを含む合金からなる第２強磁性体層とを含み、上記反強磁性体層は、Ｍｎを含む合金からなり、上記第１強磁性体層は、上記反強磁性体層と上記第２強磁性体層との間に設けられ、上記第１強磁性体層と上記反強磁性体層とが交換結合している。
　上記本発明に基づく磁気抵抗素子にあっては、上記積層体は、上記基板側から順に、上記反強磁性体層、上記第１強磁性体層および上記第２強磁性体層が積層されることによって構成されることが好ましい。
　上記本発明に基づく磁気抵抗素子にあっては、上記第２強磁性体層は、上記積層体の積層方向から見た場合に、上記第１強磁性体層の全体を覆うように設けられることが好ましい。この場合には、上記磁気抵抗素子は、互いに離間して上記積層体の上方に設けられた複数のバーバーポール電極をさらに備えることが好ましい。
　上記本発明に基づく磁気抵抗素子は、上記積層体の両端に設けられた電極部をさらに備えることが好ましい。この場合には、上記第１強磁性体層と上記反強磁性体層との間で生じる交換結合磁界により固定された上記第１強磁性体層の磁化方向と、上記電極部間を最短でつなぐ方向とが交差することが好ましい。
　上記本発明に基づく磁気抵抗素子にあっては、上記交換結合磁界により固定された上記第１強磁性体層の上記磁化方向と、上記電極部間を最短でつなぐ方向とが交差する角度が４５度であることが好ましい。
　上記本発明に基づく磁気抵抗素子にあっては、上記反強磁性体層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｄ、ＰｔおよびＩｒのいずれか１種の金属とＭｎとを含む合金、ＰｄとＰｔとＭｎとを含む合金、または、ＣｒとＰｔとＭｎとを含む合金からなることが好ましい。
　上記本発明に基づく磁気抵抗素子は、複数の電極部をさらに備えていてもよい。この場合には、上記積層体は、複数設けられることが好ましい。さらにこの場合には、上記磁気抵抗素子は、磁化方向が揃うように複数の上記積層体が平行に並んで設けられ、かつ、複数の上記電極部が互いに隣り合う上記積層体の端部同士を交互に接続することにより、ミアンダ状に形成されることが好ましい。
　上記本発明に基づく磁気抵抗素子にあっては、上記積層体は、上記磁化方向が揃うようにしてミアンダ状に形成されている部分を含んでいてもよい。
　上記本発明に基づく磁気抵抗素子にあっては、上記ミアンダ状に形成されている部分は、平行に並ぶ複数の線状部と、互いに隣り合う上記線状部の端部同士を交互に接続する複数の折り返し部とによって構成されることが好ましい。この場合には、上記複数の折り返し部上のそれぞれに、上記強磁性体層よりも電気抵抗の低い導電層が設けられていることが好ましい。
　本発明に基づく磁気センサは、上記磁気抵抗素子を備える。
　本発明に基づく電流センサは、測定対象の電流が流れるバスバーと、上記磁気センサと、を備える。
　本発明によれば、ヒステリシスを低減させることができる、磁気抵抗素子、磁気センサ、電流センサを提供することができる。
実施の形態１に係る磁気抵抗素子の概略断面図である。 図１に示す磁気抵抗素子に具備されるバーバーポール電極と積層体との位置関係を示す平面図である。 図１に示す反強磁性体層と強磁性体層とが交換結合している状態を模式的に示す断面図である。 図１に示す磁気抵抗素子の磁気抵抗と磁界との関係を示す図である。 図１に示す磁気抵抗素子を複数個用いて構成される磁気センサの平面図である。 比較例における磁気抵抗素子の深さ方向における組成分析の結果を示す図である。 比較例における磁気抵抗素子を具備する磁気センサのブリッジ電圧変化率と磁界との関係を示す図である。 実施例に係る磁気抵抗素子の深さ方向における組成分析の結果を示す図である。 実施例に係る磁気抵抗素子を具備する磁気センサのブリッジ電圧変化率と磁界との関係を示す図である。 比較例および実施例に係る磁気抵抗素子のヒステリシスと温度との関係を示す図である。 実施の形態２に係る磁気抵抗素子の概略断面図である。 図１１に示す磁気抵抗素子において、反強磁性体層からの交換結合磁界により固定された強磁性体層の磁化方向と、電極部間を最短でつなぐ方向とを示す平面図である。 図１１に示す磁気抵抗素子を複数個用いて構成される磁気センサの平面図である。 図１３に示す磁気センサの変形例を示す平面図である。 実施の形態３に係る電流センサを示す概略図である。 図１５に示すＸＶＩ－ＸＶＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。 実施の形態４に係る磁気抵抗素子の概略断面図である。 実施の形態５に係る磁気センサの平面図である。 実施の形態６に係る磁気センサの平面図である。 磁気抵抗素子を流れる電流の向きと強磁性体層の磁化方向の一例を示す図である。 一般的な磁気抵抗素子の出力特性を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
　（実施の形態１）
　図１は、本実施の形態に係る磁気抵抗素子の概略断面図である。図２は、図１に示す磁気抵抗素子に具備されるバーバーポール電極と積層体との位置関係を示す平面図である。図１および図２を参照して、本実施の形態に係る磁気抵抗素子１について説明する。
　図１に示すように、磁気抵抗素子１は、基板１０と、絶縁層１１と、積層体１２と、複数のバーバーポール電極１７と一対の電極部１８と、保護層１９とを備える。
　基板１０としては、たとえば、シリコン基板が用いられる。また、基板１０として、ガラス基板やプラスチック基板などの絶縁性基板が用いられてもよい。この場合には、絶縁層１１を省略することができる。
　絶縁層１１は、基板１０の主表面全体を覆うように設けられている。絶縁層１１は、たとえば、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）や酸化アルミ膜（Ａｌ２Ｏ３）が用いられる。絶縁層１１は、たとえば、ＣＶＤ法等によって形成される。
　積層体１２は、たとえば、矩形形状を有する。積層体１２は、絶縁層１１上に設けられている。積層体１２は、下地層１３、反強磁性体層１４、および強磁性体層２０を含む。下地層１３としては、Ｔａ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ等の金属からなる１つの金属膜や、面心立方晶からなり反強磁性体層１４の界面と平行方向に（１１１）面が優先配向されている金属や合金（例えば、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ－Ｆｅ、Ｃｏ－Ｆｅ等）からなる１つの金属膜、及びこれらの金属膜が積層された積層膜が用いられる。下地層１３は、絶縁層１１上に設けられている。下地層１３は、反強磁性体層１４の結晶を適切に成長させるために設けられている。なお、下地層１３は、反強磁性体層１４の結晶を適切に成長させることができる場合には、省略することができる。
　反強磁性体層１４は、基板１０の上方に設けられている。具体的には、反強磁性体層１４は、下地層１３上に設けられている。なお、上述のように下地層１３が省略される場合には、反強磁性体層１４は、絶縁層１１上に設けられる。
　反強磁性体層１４は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｐｔ、およびＩｒのいずれか１種の元素とＭｎとを含む合金、ＰｄとＰｔとＭｎとを含む合金、またはＣｒとＰｔとＭｎとを含む合金などのＭｎを含む合金からなる。これら合金は、ブロッキング温度が高いことから、高温まで交換結合磁界が消失しない。このため、磁気抵抗素子１を安定に作動させることができる。
　ＦｅとＭｎとを含む合金、ＰｔとＭｎとを含む合金、ＩｒとＭｎとを含む合金およびＣｒとＰｔとＭｎとを含む合金は、組成によって結晶構造が不規則合金であるため、交換結合を生じさせるための熱処理（結晶構造を規則化させるための熱処理）が不要となる。このため、反強磁性体層１４として、これら合金を採用した場合には、製造工程が単純化できる。
　強磁性体層２０は、第１強磁性体層１６、および第２強磁性体層１５を有する。第１強磁性体層１６は、基板１０が位置する側とは反対側に位置する反強磁性体層１４の主面全体を覆うように反強磁性体層１４上に設けられている。第１強磁性体層１６は、反強磁性体層１４と第２強磁性体層１５との間に設けられている。第１強磁性体層１６は、たとえばＣｏもしくはＣｏとを含む合金からなる。
　第２強磁性体層１５は、積層体１２の積層方向から見た場合に、第１強磁性体層１６の全体を覆うように設けられている。具体的には、第２強磁性体層１５は、基板１０が位置する側とは反対側に位置する第１強磁性体層１６の主面全体を覆うように第１強磁性体層１６上に設けられている。
　第２強磁性体層１５は、ＮｉとＦｅとを含む合金やＮｉとＣｏとを含む合金など異方性磁気抵抗効果が生じる材料からなる。ＮｉとＦｅとを含む合金は、保磁力が小さいため、ヒステリシスを小さくすることができる。特に、Ｎｉ８０Ｆｅ２０、または、Ｎｉ８０Ｆｅ２０に近い組成を有するＮｉとＦｅとを含む合金は、立方晶の結晶磁気異方性がほぼ０ｅｒｇ／ｃｍ３になる。結晶磁気異方性が０ｅｒｇ／ｃｍ３になる材料は、結晶磁気異方性による磁化容易軸や磁化困難軸がないため、等方的である。また、上記組成およびこれに近い組成を有するＮｉとＦｅとを含む合金では、磁歪もほぼ０になるため、結晶の歪等により磁気弾性的に誘導される磁気異方性が小さい。また、ＮｉとＦｅとを含む合金等は、磁界中での熱処理により薄膜全体にわたった巨視的な磁化容易軸を簡単に誘導することができるため、薄膜全体にわたる磁化容易軸方向の設計がしやすくなる。
　複数のバーバーポール電極１７は、積層体１２の上方に設けられている。具体的には、複数のバーバーポール電極１７は、互いに離間して第２強磁性体層１５上に設けられている。複数のバーバーポール電極１７は、積層体１２の長手方向に対して４５°傾斜するように設けられている。バーバーポール電極１７としては、Ａｌ等の電気伝導性の良好な金属が用いられる。バーバーポール電極１７と第２強磁性体層１５の密着性を高めるために、バーバーポール電極１７と第２強磁性体層１５との間には、Ｔｉなどからなる密着層が設けられてもよい。
　積層体１２は、外部からの磁界が無い場合には第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の磁化方向が積層体１２の長手方向と一致するように設けられている。このため、隣り合う２つのバーバーポール電極１７の間を最短で流れる検出電流Ｉの向きと、第２強磁性体層１５の磁化方向とが交差する角度は、４５°となる。なお、第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の磁化方向は、反強磁性体層１４から作用する交換結合磁界によって積層体１２の長手方向に固定されている。
　このように第２強磁性体層１５の磁化方向を設定するに際して、まず、真空蒸着法、スパッタ法等を用いて下地層１３から第２強磁性体層１５まで形成する。続いて磁界を印加しながら熱処理を行うことで、第１強磁性体層１６と反強磁性体層１４の間に交換結合磁界が得られ、第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の磁化方向が磁界の方向に固定される。
　また、磁界を印加しながら、真空蒸着法、スパッタ法等を用いて下地層１３から第２強磁性体層１５まで形成した場合、反強磁性体層１４が不規則合金なら、第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の磁化方向が、第１強磁性体層１６と反強磁性体層１４の間の交換結合磁界によって磁界の方向に固定されるため、交換結合を生じさせるための熱処理が不要となる。なお、十分な大きさの交換結合磁界を得るために、積層体１２を形成した後に、形成中に印加されていた磁界と同じ方向に磁界を印加しながら熱処理を施しても良い。
　反強磁性体層１４が規則合金である場合、積層体１２を形成した後、続いて磁界を印加しながら熱処理を行うことで、第１強磁性体層１６と反強磁性体層１４の間に交換結合磁界が得られ、第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の磁化方向が磁界の方向に固定される。印加磁界の向きは、形成中に印加されていた磁界と同じ方向にする方がより良い。次に、第２強磁性体層１５の磁化方向と積層体１２の長手方向とが一致するように、積層体１２を矩形形状にパターニングする。
　一対の電極部１８は、複数のバーバーポール電極１７を挟むように設けられている。一対の電極部１８は、複数のバーバーポール電極１７が並ぶ方向（積層体１２の長手方向）における積層体１２の両端に設けられている。具体的には、一対の電極部１８は、第２強磁性体層１５の上面、および、バーバーポール電極１７が並ぶ方向における積層体１２の側面及び最上層の端部を覆うように設けられている。電極部１８は、Ａｌ等の電気導電性の良好な金属材料からなる。電極部１８と第２強磁性体層１５との密着性を高めるために、電極部１８と第２強磁性体層１５との間には、Ｔｉなどからなる密着層が設けられていてもよい。
　保護層１９は、積層体１２、複数のバーバーポール電極１７および一対の電極部１８を覆うように設けられる。保護層１９には、一対の電極部１８の一部が露出するようにコンタクトホール１９ａが設けられている。保護層１９は、たとえばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）からなり、第２強磁性体層１５などが酸化や腐食することを防ぐために設けられている。なお、保護層１９は設けられていなくてもよい。
　図３は、図１に示す反強磁性体層と強磁性体層とが交換結合している状態を模式的に示す断面図である。図３を参照して、反強磁性体層１４と第２強磁性体層１５が交換結合している状態について説明する。
　図３に示すように、第２強磁性体層１５の下面全面にわたって反強磁性体層１４が設けられていることにより、交換結合磁界が第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の全体に作用する。これにより、第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の磁化方向を一方向に揃えることができる。すなわち、第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５を単磁区化することができる。
　また、第１強磁性体層１６を設けて交換結合磁界の大きさを調整することにより、線形的に応答可能な領域の範囲を調整することができる。これにより、入力ダイナミックレンジの設計の自由度を大きくすることができる。
　たとえば、第１強磁性体層１６と反強磁性体層１４との間に発生する交換結合磁界の大きさは、反強磁性体層１４上に直接第２強磁性体層１５を積層した場合に反強磁性体層１４と第２強磁性体層１５との間に発生する交換結合磁界の大きさよりも大きいことが好ましい。この場合には、第１強磁性体層１６を設けることにより、反強磁性体層１４から第２強磁性体層１５に作用する交換結合磁界の大きさを大きくすることができる。これにより、線形的に応答可能な領域の範囲を拡張することができる。
　なお、交換結合磁界の大きさは、たとえば第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の膜厚によって調整することができる。第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の膜厚を薄くすることにより、交換結合磁界の大きさが大きくなる。
　図４は、図１に示す磁気抵抗素子の磁気抵抗と磁界との関係を示す図である。図４を参照して、磁気抵抗素子１の磁気抵抗と磁界との関係について説明する。
　本実施の形態においては、複数のバーバーポール電極１７は、第２強磁性体層１５上に設けられている。第２強磁性体層１５の電気抵抗は反強磁性体層１４の電気抵抗よりも小さいため、一端側の電極部１８から他端側の電極部１８に向けて流れる検出電流は、第２強磁性体層１５およびバーバーポール電極１７を主に流れる。この際、第２強磁性体層１５を流れる検出電流の向きを隣り合うバーバーポール電極１７間を最短でつなぐ方向に確実に傾けることができる。隣り合う２つのバーバーポール電極１７の間を最短で流れる検出電流Ｉの向きと、第２強磁性体層１５の磁化容易軸Ｍの向きとが交差する角度を４５°とすることにより、図４に示すような良好な線形的に応答する領域を得ることができる。
　一般的に、交換結合を生じさせるため、あるいは十分な大きさの交換結合磁界を得るために、真空蒸着法、スパッタ法等を用いて下地層１３から第２強磁性体層１５および保護層１９を形成した後には、磁界を印加しながら熱処理がなされる。反強磁性体層としてＭｎを含む合金を採用した場合には、熱処理の際に反強磁性体層１４中のＭｎが第２強磁性体層１５中に拡散する場合がある。Ｍｎが第２強磁性体層中に拡散すると、磁気抵抗素子の磁気モーメントが低下したり、性能が劣化したりする場合がある。
　ここで、本実施の形態においては、ＣｏもしくはＣｏを含む合金からなる第１強磁性体層１６を設けることにより、製造工程における熱処理中に、反強磁性体層１４に含まれるＭｎが第２強磁性体層１５に拡散することを防止することができる。これにより、低温環境下で磁気抵抗素子を使用した場合でも、ヒステリシスを低減させることができる。さらに、下地層１３と反強磁性体層１４との間に、ＣｏもしくはＣｏＦｅを含む強磁性体層を形成した場合には、反強磁性体層１４から下地層１３へのＭｎの拡散が低減でき、信頼性をより向上させることができる。
　また、強磁性体層２０が反強磁性体層１４の主面全体を覆うように反強磁性体層１４上に設けられていることにより、強磁性体層２０を単磁区化することができる。これにより、バルクハウゼンノイズを抑制することができる。さらに、第２強磁性体層１５の磁化方向は、反強磁性体層１４からの交換結合磁界によって一方向に固定されることにより、第２強磁性体層１５の磁化を動かすためには、より大きな磁界が必要となる。これにより、大きな磁界が印加された場合でも、磁気抵抗素子１は磁気飽和せず、線形的に応答する領域を拡張することができる。
　（磁気センサ）
　図５は、図１に示す磁気抵抗素子を複数個用いて構成される磁気センサの平面図である。図５を参照して、図１に示す磁気抵抗素子を複数個用いて構成される磁気センサ１００について説明する。
　図５に示すように、磁気センサ１００は、４個の磁気抵抗素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを用いてフルブリッジ回路を構成することにより設けられる。磁気抵抗素子１Ａの一端側は、配線パターン３Ａを介して、出力電圧Ｖｏｕｔ２を取り出すための電極パッドＰ１と電気的に接続される。磁気抵抗素子１Ａの他端側は、配線パターン３Ｂを介して、電源電圧Ｖｃｃを印加するための電極パッドＰ３と電気的に接続される。磁気抵抗素子１Ｄの一端側は、配線パターン３Ａを介して電極パッドＰ１と電気的に接続されている。磁気抵抗素子１Ｄの他端側は、配線パターン３Ｄを介して、グランドに接続される電極パッドＰ４と電気的に接続される。
　磁気抵抗素子１Ｂの一端側は、配線パターン３Ｃを介して、出力電圧Ｖｏｕｔ１を取り出すための電極パッドＰ２と電気的に接続される。磁気抵抗素子１Ｂの他端側は、配線パターン３Ｂを介して、電極パッドＰ３と電気的に接続される。磁気抵抗素子１Ｃの一端側は、配線パターン３Ｃを介して、電極パッドＰ２に電気的に接続される。磁気抵抗素子１Ｃの他端側は、配線パターン３Ｄを介して電極パッドＰ４に接続される。
　磁気抵抗素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、それぞれ磁化方向が平行となるように配置される。磁気抵抗素子１Ａ，１Ｃにおけるバーバーポール電極の延在方向と、磁気抵抗素子１Ｂ，１Ｄにおけるバーバーポール電極の延在方向とは、交差する。
　磁気抵抗素子１Ａ，１Ｃにおけるバーバーポール電極の延在方向は、それぞれ平行である。磁気抵抗素子１Ａ，１Ｃにおけるバーバーポール電極は、内側から外側に向かうにつれて、磁気抵抗素子１Ｄ，１Ｂから離れるように傾斜する。
　磁気抵抗素子１Ｂ，１Ｄにおけるバーバーポール電極の延在方向は、それぞれ平行である。磁気抵抗素子１Ｂ，１Ｄにおけるバーバーポール電極は、内側から外側に向かうにつれて、磁気抵抗素子１Ｃ，１Ａから離れるように傾斜する。
　磁気抵抗素子１Ａ，１Ｄが、配線パターン３Ｂ，３Ａ，３Ｄおよび電極パッドＰ３，Ｐ１，Ｐ４を介して直列接続されることにより、第１の直列回路（ハーフブリッジ回路）が形成される。磁気抵抗素子１Ｂ，１Ｃが、配線パターン３Ｂ，３Ｃ，３Ｄおよび電極パッドＰ３，Ｐ２，Ｐ４を介して直列接続されることにより、第２の直列回路（ハーフブリッジ回路）が形成される。第１の直列回路（ハーフブリッジ回路）および第２の直列回路（ハーフブリッジ回路）が、電極パッドＰ３，Ｐ４を介して並列接続されることにより、フルブリッジ回路が形成される。磁気抵抗素子１Ａ，１Ｃは、正出力性を有し、磁気抵抗素子１Ｂ，１Ｄは負出力性を有する。
　電極パッドＰ３と電極パッドＰ４との間に電源電圧Ｖｃｃを印加すると、電極パッドＰ１および電極パッドＰ２からは、磁界強度に応じて、出力電圧Ｖｏｕｔ２，Ｖｏｕｔ１が取り出される。出力電圧Ｖｏｕｔ２，Ｖｏｕｔ１は、差動増幅器（不図示）を介して差動増幅される。
　このように構成することにより、磁気抵抗素子および磁気センサの製造時において、反強磁性体層から第２強磁性体層１５へのＭｎ拡散が抑制されるため、低温環境下でもヒステリシスを低減させることができる。また、ブリッジ回路を構成することにより、温度などの外部環境の変化に対する耐性を向上させることができる。
　（検証実験）
　比較例および実施例を交えながら、本発明の効果を検証するために行なった検証実験の条件および結果について説明する。比較例における磁気抵抗素子は、第１強磁性体層を設けず、反強磁性体層上に直接第２強磁性体層を設けたものを用いている。実施例に係る磁気抵抗素子は、実施の形態１に係る磁気抵抗素子を用いている。
　比較例および実施例において、積層方向に沿った積層体の断面について上層（表層）から下層までの組成をＴＥＭ－ＥＤＸを用いて分析している。なお、比較例における磁気抵抗素子においては、積層体１２上に保護層を設けず、実施例においては、積層体１２上に保護層を設けている。また、比較例および実施例に係る磁気抵抗素子を複数用いて構成される磁気センサを用いて、磁界を変化させつつ電極パッドＰ１および電極パッドＰ２から出力させる出力電圧Ｖｏｕｔ２，Ｖｏｕｔ１に基づき、ブリッジ電圧変化率を測定している。
　図６は、比較例における磁気抵抗素子の深さ方向における組成分析の結果を示す図である。図７は、比較例における磁気抵抗素子を具備する磁気センサのブリッジ電圧変化率と磁界との関係を示す図である。図６および図７を参照して、比較例における磁気抵抗素子の深さ方向における組成分析結果、および、ブリッジ電圧変化率と磁界との関係について説明する。
　比較例における磁気抵抗素子においては、積層体として、基板側から順に、下地層、反強磁性体層、強磁性体層の順に積層させた積層体（Ｓｉ／ＳｉＯ２／Ｔａ／Ｎｉ－Ｆｅ／Ｎｉ－Ｍｎ／Ｎｉ－Ｆｅ）を用いている。なお、上述のＳｉ／ＳｉＯ２は、基板および絶縁層であり、積層体には含まれない。比較例においては、下地層１３としてＴａ膜に、ＮｉとＦｅとを含む合金を積層させた積層膜を用いている。反強磁性体層としてＮｉとＭｎとを含む合金を用いている。強磁性体層としてＮｉとＦｅとを含む合金を用いている。下地層において、Ｔａ膜の厚さは２ｎｍであり、ＮｉとＦｅとを含む合金層の厚さは５ｎｍである。反強磁性体層において、ＮｉとＭｎとを含む合金層の厚さは４０ｎｍである。強磁性体層としてＮｉとＦｅとを含む合金層の厚さは３０ｎｍである。
　図６に示すように、比較例における磁気抵抗素子は、積層体の表層からの深さが数ｎｍあたりの位置でＭｎのピークが確認される。積層体の表層からの深さが１０ｎｍから３０ｎｍまでの位置では、強磁性体層を構成する元素であるＦｅ、Ｎｉが主として確認される。積層体の表層からの深さが４０ｎｍから７０ｎｍまでの位置では、反強磁性体層を構成する元素であるＮｉ、Ｍｎが主として確認される。積層体の表層からの深さが略７５ｎｍの位置では、下地層の一部を構成する元素であるＦｅ、Ｎｉが主として確認される。積層体の表層からの深さが略８０ｎｍの位置においては、下地層を構成する元素であるＴａのピークが確認される。さらに、積層体の表層から８０ｎｍ以降の位置では、絶縁層を構成する元素であるＳｉが主として確認される。このように、比較例における磁気抵抗素子では、強磁性体層１５の上層にＭｎが拡散されている。
　図７に示すように、比較例における磁気抵抗素子においては、－６［ｍＴ］以上６［ｍＴ］以下の範囲にて、ブリッジ電圧変化率が線形性を示す。
　図８は、実施例に係る磁気抵抗素子の深さ方向における組成分析の結果を示す図である。図９は、実施例に係る磁気抵抗素子を具備する磁気センサのブリッジ電圧変化率と磁界との関係を示す図である。図８および図９を参照して、実施例に係る磁気抵抗素子の深さ方向における組成分析結果、および、ブリッジ電圧変化率と磁界との関係について説明する。
　実施例に係る磁気抵抗素子においては、積層体１２として、基板１０側から順に、下地層１３、反強磁性体層１４、第１強磁性体層１６、第２強磁性体層１５の順に積層させた積層体（Ｓｉ／ＳｉＯ２／Ｔａ／Ｎｉ－Ｆｅ／Ｎｉ－Ｍｎ／Ｃｏ－Ｆｅ／Ｎｉ－Ｆｅ）を用いている。なお、上述のＳｉ／ＳｉＯ２は、基板および絶縁層であり、積層体には含まれない。実施例においては、下地層１３としてＴａ膜に、ＮｉとＦｅとを含む合金を積層させた積層膜を用いている。反強磁性体層１４としてＮｉとＭｎとを含む合金を用いている。第１強磁性体層１６として、ＣｏとＦｅとを含む合金を用い、第２強磁性体層１５としてＮｉとＦｅとを含む合金を用いている。
　下地層１３において、Ｔａ膜の厚さは２ｎｍであり、ＮｉとＦｅとを含む合金層の厚さは５ｎｍである。反強磁性体層１４において、ＮｉとＭｎとを含む合金層の厚さは４０ｎｍである。第１強磁性体層１６において、ＣｏとＦｅとを含む合金層の厚さは、３ｎｍである。第２強磁性体層１５において、ＮｉとＦｅとを含む合金層の厚さは３０ｎｍである。
　図８に示すように、実施例に係る磁気抵抗素子にあっては、保護層１９が設けられた積層体１２の表層（保護層１９の上層）からの深さが数ｎｍの位置までは、保護層１９を構成する元素であるＳｉが確認される。保護層１９の上層からの深さが、数ｎｍから略３７ｎｍまでの位置では、第２強磁性体層１５を構成する元素であるＦｅ、Ｎｉが主として確認される。保護層１９の上層からの深さが略４０ｎｍの位置では、第１強磁性体層１６を構成する元素の一種であるＣｏのピークが確認される。
　また、保護層１９の上層からの深さが略４５ｎｍから略７７ｎｍまでの位置では、反強磁性体層１４を構成する元素であるＮｉ、Ｍｎが主として確認される。保護層１９の上層からの深さが略８０ｎｍの位置では、下地層１３の一部を構成する元素であるＦｅ、Ｎｉが主として確認される。保護層１９の上層からの深さが略８７ｎｍの位置においては、下地層１３の一部を構成する元素であるＴａのピークが主として確認される。さらに、保護層１９の上層から略８７ｎｍ以降の位置では、絶縁層１１を構成する元素であるＳｉが主として確認される。このように、実施例に係る磁気抵抗素子にあっては、比較例における磁気抵抗素子と比較して、反強磁性体層１４から第２強磁性体層１５へのＭｎの拡散が抑制されている。なお、保護層１９を形成する前の工程で熱処理を行っているため、保護膜の有無はＭｎの拡散に影響しない。
　図９に示すように、実施例に係る磁気抵抗素子を具備する磁気センサにおいては、－１０［ｍＴ］以上１０［ｍＴ］以下の範囲にて、ブリッジ電圧変化率が線形性を示している。
　図１０は、比較例および実施例に係る磁気抵抗素子のヒステリシスと温度との関係を示す図である。図１０を参照して、比較例および実施例に係る磁気抵抗素子のヒステリシスと温度との関係について説明する。
　図１０に示すように、比較例における磁気抵抗素子では、低温になるほどヒステリシスが大きくなり、低温側ではヒステリシスが大幅に大きくなっている。一方、実施例に係る磁気抵抗素子では、－４０℃～１２５℃の範囲においてヒステリシスは小さく、ヒステリシスの大きさはほとんど変化していない。
　このように、実施例に係る磁気抵抗素子は、比較例における磁気抵抗素子と比較して、特に低温側でのヒステリシスが小さくなっている。
　以上の検証実験の結果から、反強磁性体層１４と第２強磁性体層１５との間に第１強磁性体層１６を設けることにより、反強磁性体層１４から第２強磁性体層１５へのＭｎの拡散を抑制することができることが実験的にも証明されたと言える。
　また、第１強磁性体層１６を設けることにより、線形的に応答する領域を拡張できるとともに、低温側におけるヒステリシスを低減させることができることが実験的にも証明されたと言える。
　（実施の形態２）
　図１１は、本実施の形態に係る磁気抵抗素子の概略断面図である。図１１を参照して、本実施の形態に係る磁気抵抗素子１Ｅについて説明する。
　図１１に示すように、本実施の形態に係る磁気抵抗素子１Ｅは、実施の形態１に係る磁気抵抗素子１と比較した場合に、バーバーポール電極を備えていない点、ならびに、反強磁性体層１４からの交換結合磁界によって固定された第１強磁性体層１６の磁化方向および第２強磁性体層１５の磁化方向が異なる点において相違する。
　図１２は、図１１に示す磁気抵抗素子において、反強磁性体層からの交換結合磁界により固定された強磁性体層の磁化方向と、電極部間を最短でつなぐ方向とを示す平面図である。図１２を参照して、反強磁性体層からの交換結合磁界により固定された強磁性体層の磁化方向と、電極部間を最短でつなぐ方向について説明する。
　図１２に示すように、第１強磁性体層１６と反強磁性体層１４との間で生じる交換結合磁界により固定された第２強磁性体層１５の磁化方向と、電極部１８間を最短でつなぐ方向とは、交差している。具体的には、交換結合磁界により固定された第２強磁性体層１５の磁化方向と、電極部１８間を最短でつなぐ方向とが交差する角度θは、４５度となる。電極部１８間を最短でつなぐ方向は、積層体１２の長手方向に一致する。
　このような磁気抵抗素子１Ｅは、以下のようにして製造される。まず、真空蒸着法、スパッタ法等を用いて下地層１３から第２強磁性体層１５まで形成した後に、磁界を印加しながら熱処理を行う。これにより、第１強磁性体層１６と反強磁性体層１４との間に交換結合磁界が得られ、第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の磁化方向が磁界の方向に固定される。
　なお、反強磁性体層１４が不規則合金である場合には、磁界を印加しながら、真空蒸着法、スパッタ法等を用いて下地層１３から第２強磁性体層１５まで形成することにより、第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の磁化方向が、第１強磁性体層１６と反強磁性体層１４の間の交換結合磁界によって磁界の方向に固定される。この場合には、交換結合を生じさせるための熱処理が不要となる。
　一方、反強磁性体層１４が規則合金である場合、積層体１２を形成した後、続いて磁界を印加しながら熱処理を行うことで、第１強磁性体層１６と反強磁性体層１４の間に交換結合磁界が得られ、第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の磁化方向が磁界の方向に固定される。この場合には、印加磁界の向きは、形成中に印加されていた磁界と同じ方向にする方がより良い。
　続いて、交換結合磁界によって固定された第２強磁性体層１５の磁化方向と、積層体１２の長手方向とが交差する角度が４５°となるように、フォトリソグラフィ法等によって積層体１２が矩形形状にパターニングされる。
　本実施の形態においては、一端側の電極部１８から他端側の電極部１８に向けて流れる検出電流Ｉの大部分は、一対の電極部１８間を最短で繋ぐ方向に流れる。このため、積層体１２を形成する際に、電極部１８間を最短で繋ぐ方向と第２強磁性体層１５の磁化方向とが４５°で交差するように予め第２強磁性体層１５の磁化方向を固定することにより、良好な線形的に応答する領域を得ることができる。
　本実施の形態においても、第１強磁性体層１６は、反強磁性体層１４と第２強磁性体層１５との間に設けられている。これにより、反強磁性体層１４からのＭｎの拡散を抑制することができ、低温環境下でのヒステリシスを低減させることができる。
　また、本実施の形態にあっては、バーバーポール電極を第２強磁性体層１５層上に設けることなく、第２強磁性体層１５の磁化方向を検出電流が流れる方向（電極間を最短でつなぐ方向）に対して４５°傾けて固定することができる。これにより、第２強磁性体層１５の感磁領域が減少することを抑制することができる。
　また、バーバーポール電極が設けられないため、バーバーポール電極の電気抵抗が強磁性体層の電気抵抗に加算されることを防止できる。これらの結果、本実施の形態に係る磁気抵抗素子１Ｅは、感磁領域の減少を抑制し、磁気抵抗変化率を向上させることができる。
　（磁気センサ）
　図１３は、図１１に示す磁気抵抗素子を複数個用いて構成される磁気センサの平面図である。図１３を参照して、図１１に示す磁気抵抗素子を複数個用いて構成される磁気センサ１００Ａについて説明する。
　図１３に示すように、磁気センサ１００Ａは、実施の形態１に係る磁気センサ１００と比較した場合に、４個の磁気抵抗素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが実施の形態２に係る磁気抵抗素子１Ｅによって構成されている点において相違する。その他の構成は、ほぼ同様であり、これら４個の磁気抵抗素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄによってフルブリッジ回路が形成されている。
　磁気抵抗素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、磁化方向が一定方向に揃うように配置されている。磁気抵抗素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、これらによって囲まれる領域が略正方形となるように配置されている。磁気抵抗素子１Ａ，１Ｂは、互いに直交するように配置される。磁気抵抗素子１Ｃ，１Ｄは、互いに直交するように配置されている。磁気抵抗素子１Ａ，１Ｃは、電極間を最短で結ぶ方向が平行となるように配置されている。磁気抵抗素子１Ｂ，１Ｄは、電極間を最短で結ぶ方向が平行となるように配置されている。磁気抵抗素子１Ａ，１Ｃは、正出力性を有し、磁気抵抗素子１Ｂ，１Ｄは負出力性を有する。
　電極パッドＰ３と電極パッドＰ４との間に電源電圧Ｖｃｃを印加すると、電極パッドＰ１および電極パッドＰ２からは、磁界強度に応じて、出力電圧Ｖｏｕｔ２，Ｖｏｕｔ１が取り出される。出力電圧Ｖｏｕｔ２，Ｖｏｕｔ１は、差動増幅器（不図示）を介して差動増幅される。
　このように構成することにより、磁気抵抗素子および磁気センサの製造時において、反強磁性体層１４から第２強磁性体層１５へのＭｎ拡散が抑制されるため、低温環境下でもヒステリシスを低減させることができる。
　また、本実施の形態に係る磁気センサにあっては、磁気抵抗素子にバーバーポール電極が設けられていないため、バーバーポール電極の加工ばらつきが生じない。このため、磁気抵抗素子の電気抵抗のばらつきが小さく、フルブリッジ回路を構成した場合に、オフセット電圧が合わせやすくなる。
　（磁気センサの変形例）
　図１４は、図１３に示す磁気センサの変形例を示す平面図である。図１４を参照して、磁気センサの変形例について説明する。
　変形例における磁気センサ１００Ｂは、実施の形態２に係る磁気センサ１００Ａと比較した場合に、磁気抵抗素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが、複数の積層体１２がミアンダ形状に配置されてこれらが電気的に接続されることにより構成されている点において相違する。
　具体的には、図１４に示すように、各磁気抵抗素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄに、積層体１２が複数設けられている。各磁気抵抗素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄは、複数の接続電極４０をさらに備える。各磁気抵抗素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄにおいて、複数の積層体１２は、磁化方向が揃うように平行に並んで設けられている。電極部としての接続電極４０は、互いに隣り合う積層体１２の端部同士を交互に接続する。これにより、各磁気抵抗素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄがミアンダ状に形成されている。
　より具体的には、磁気抵抗素子１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのそれぞれは、長い短冊状パターンの積層体１２と、短い短冊状パターンの接続電極４０とを交互に直交させて接続することで、ミアンダ状に形成される。
　磁気抵抗素子１Ａ，１Ｃに含まれる複数の積層体１２のそれぞれは、同一方向に沿って延在し、延在方向に直交する方向に所定の間隔をあけて配置される。磁気抵抗素子１Ｂ，１Ｄに含まれる複数の積層体１２のそれぞれは、同一方向に沿って延在し、延在方向に直交する方向に所定の間隔をあけて配置される。磁気抵抗素子１Ａ，１Ｃに含まれる複数の積層体１２の延在方向は、磁気抵抗素子１Ｂ，１Ｄに含まれる複数の積層体１２の延在方向と直交する。
　このように構成した場合であっても、磁気抵抗素子および磁気センサの製造時において、反強磁性体層から第２強磁性体層１５へのＭｎ拡散が抑制されるため、低温環境下でもヒステリシスを低減させることができる。また、バーバーポール電極を設けていないため、オフセット電圧を合わせやすくなる。
　（実施の形態３）
　（電流センサ）
　図１５は、本実施の形態に係る電流センサを示す概略図である。図１５を参照して、本実施の形態に係る電流センサについて説明する。
　図１５に示すように、本実施の形態に係る電流センサ１５０は、磁気センサ１００Ｃ，１００Ｄ、測定対象の電流が流れるバスバー１１０および減算器１３０を備える。磁気センサ１００Ｃ，１００Ｄは、実施の形態１に係る磁気センサ１００と同様の構成を有し、奇関数入出力特性を有する。磁気センサ１００Ｃ，１００Ｄは、バスバー１１０を流れる電流により発生する磁界の強さを検出し、この磁界の強さに応じた信号を上述のブリッジ回路から出力する。減算器１３０は、磁気センサ１００Ｃおよび磁気センサ１００Ｄの各検出値を減算することにより上記電流の値を算出する算出部である。
　バスバー１１０は、電気的に直列に接続されている第１バスバー部１１１、第２バスバー部および第３バスバー部１１３を含む。第１バスバー部１１１と第３バスバー部１１３とは、互いに離間して平行に延在する。第１バスバー部１１１と第３バスバー部１１３とは、第２バスバー部によって接続されている。
　第２バスバー部は、第１バスバー部１１１および第３バスバー部１１３の各々に対して間隔を置いて平行に並んで延在する平行部１１２を含む。また、第２バスバー部は、第１バスバー部１１１の他端と第２バスバー部の平行部１１２の一端とを連結する第１連結部１１４と、第２バスバー部の平行部１１２の他端と第３バスバー部１１３の一端とを連結する第２連結部１１５とを含む。
　第１バスバー部１１１と第２バスバー部の平行部１１２と第３バスバー部１１３とは、等間隔に配置されている。第１バスバー部１１１、第２バスバー部の平行部１１２および第３バスバー部１１３の各々は、直方体状の形状を有している。ただし、第１バスバー部１１１、第２バスバー部の平行部１１２および第３バスバー部１１３の各々の形状は直方体状に限られず、たとえば円柱状であってもよい。
　第２バスバー部の第１連結部１１４は、側面視にて直線状に延在して第１バスバー部１１１および第２バスバー部の平行部１１２の各々と直交している。第２バスバー部の第２連結部１１５は、側面視にて直線状に延在して第２バスバー部の平行部１１２および第３バスバー部１１３の各々と直交している。
　第２バスバー部の第１連結部１１４および第２連結部１１５の各々は、直方体状の形状を有している。ただし、第２バスバー部の第１連結部１１４および第２連結部１１５の各々の形状は直方体状に限られず、たとえば円柱状であってもよい。
　バスバー１１０は、側面視にてＳ字状の形状を有している。このように折り返すように曲折した形状を有する１つのバスバー部材によってバスバー１１０を構成することにより、機械的強度が高くシンメトリーな形状を有するバスバー１１０を得ることができる。ただし、バスバー１１０の形状はこれに限られず、たとえば、バスバー１１０が、Ｅ字形状のように第１バスバー部１１１と第２バスバー部と第３バスバー部１１３とを有する形状であれば適宜選択することができる。
　バスバー１１０は、たとえばアルミニウムで構成されている。ただし、バスバー１１０の材料はこれに限られず、銀、銅などの金属単体、または、これらの金属と他の金属との合金でもよい。また、バスバー１１０は、表面処理を施されていてもよい。たとえば、ニッケル、錫、銀、銅などの金属単体またはこれらの合金からなるめっき層を、バスバー１１０の表面に単層または複層で形成してもよい。
　バスバー１１０は、薄板をプレス加工することにより形成される。ただし、バスバー１１０の形成方法はこれに限られず、切削，鋳造または鍛造などの方法でバスバー１１０を形成してもよい。
　第１バスバー部１１１を電流が流れる方向２１１と第３バスバー部１１３を電流が流れる方向２１５とは同一である。第１バスバー部１１１を電流が流れる方向２１１、および第３バスバー部１１３を電流が流れる方向２１５と、第２バスバー部の平行部１１２を電流が流れる方向２１３とは反対である。第２バスバー部の第１連結部１１４を電流が流れる方向２１２と、第２バスバー部の第２連結部１１５を電流が流れる方向２１４とは同一である。
　磁気センサ１００Ｃは、互いに対向する第１バスバー部１１１と第２バスバー部の平行部１１２との間に位置している。磁気センサ１００Ｄは、互いに対向する第２バスバー部の平行部１１２と第３バスバー部１１３との間に位置している。
　磁気センサ１００Ｃは、第１バスバー部１１１と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第１バスバー部１１１の延在方向に対して直交する方向である、図１５中の矢印１０１Ａで示す方向に検出軸を有する。
　磁気センサ１００Ｄは、第１バスバー部１１１と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向に対して直交する方向、かつ、第３バスバー部１１３の延在方向に対して直交する方向である、図１５中の矢印１０１Ｂで示す方向に検出軸を有する。
　磁気センサ１００Ｃ，１００Ｄは、検出軸の一方向に向いた磁界を検出した場合に正の値で出力し、かつ、検出軸の一方向とは反対方向に向いた磁界を検出した場合に負の値で出力する、奇関数入出力特性を有している。すなわち、バスバー１１０を流れる電流により発生する磁界の強さについて、磁気センサ１００Ｃの検出値の位相と、磁気センサ１００Ｄの検出値の位相とは、逆相である。
　磁気センサ１００Ｃは、第１接続配線１４１によって減算器１３０と電気的に接続されている。磁気センサ１００Ｄは、第２接続配線１４２によって減算器１３０と電気的に接続されている。
　減算器１３０は、磁気センサ１００Ｃの検出値と、磁気センサ１００Ｄの検出値とを減算することにより、バスバー１１０を流れる電流の値を算出する。なお、本実施形態においては、算出部として減算器１３０を用いているが、算出部はこれに限られず、差動増幅器などでもよい。
　図１６は、図１５に示すＸＶＩ－ＸＶＩ線矢印方向から見た断面図において、発生する磁界を模式的に示す図である。図１６においては、磁気センサ１００Ｃおよび磁気センサ１００Ｄの検出軸方向をＸ方向、第１バスバー部１１１と第２バスバー部の平行部１１２と第３バスバー部１１３とが並ぶ方向をＹ方向として示している。なお、第２バスバー部の平行部１１２の延在方向がＺ方向である。
　図１６に示すように、第１バスバー部１１１に電流が流れることにより、いわゆる右ねじの法則によって図中の右回りに周回する磁界１１１ｅが発生する。同様に、第２バスバー部の平行部１１２に電流が流れることにより、図中の左回りに周回する磁界１１２ｅが発生する。第３バスバー部１１３に電流が流れることにより、図中の右回りに周回する磁界１１３ｅが発生する。
　その結果、磁気センサ１００Ｃには、矢印１０１Ａで示す検出軸の方向において、図中の左向きの磁界が印加される。一方、磁気センサ１００Ｄには、矢印１０１Ｂで示す検出軸の方向において、図中の右向きの磁界が印加される。
　よって、磁気センサ１００Ｃの検出した磁界の強さを正の値とすると、磁気センサ１００Ｄの検出した磁界の強さは負の値となる。磁気センサ１００Ｃの検出値と磁気センサ１００Ｄの検出値とは、減算器１３０に送信される。
　減算器１３０は、磁気センサ１００Ｃの検出値から磁気センサ１００Ｄの検出値を減算する。その結果、磁気センサ１００Ｃの検出値の絶対値と、磁気センサ１００Ｄの検出値の絶対値とが加算される。この加算結果から、バスバー１１０を流れた電流の値が算出される。
　なお、磁気センサ１００Ｃと磁気センサ１００Ｄとの入出力特性を互いに逆の極性にしつつ、減算器１３０に代えて加算器または加算増幅器を算出部として用いてもよい。
　本実施形態における電流センサ１５０においては、第１バスバー部１１１および第３バスバー部１１３は横断面において、第２バスバー部の平行部１１２の中心点を中心として互いに点対称に位置している。かつ、第１バスバー部１１１および第３バスバー部１１３は横断面において、磁気センサ１００Ｃおよび磁気センサ１００Ｄの検出軸の方向における第２バスバー部の平行部１１２の中心線を中心として互いに線対称に位置している。
　また、磁気センサ１００Ｃおよび磁気センサ１００Ｄは横断面において、第２バスバー部の平行部１１２の中心点を中心として互いに点対称に位置している。かつ、磁気センサ１００Ｃおよび磁気センサ１００Ｄは横断面において、磁気センサ１００Ｃおよび磁気センサ１００Ｄの検出軸の方向における第２バスバー部の平行部１１２の中心線を中心として互いに線対称に位置している。
　このように点対称に配置された磁気センサ１００Ｃおよび磁気センサ１００Ｄは、バスバー１１０を流れる電流により発生する磁界を等しく反映した検出値を示す。そのため、バスバー１１０を流れる電流により発生する磁界の強さとそれから算出されるバスバー１１０を流れる電流の値との線形性を高めることができる。
　なお、本実施の形態においては、電流センサ１５０に具備される磁気センサ１００Ｃ，１００Ｄが、実施の形態１に係る磁気抵抗素子によって構成される場合を例示して説明したが、これに限定されず、実施の形態２に係る磁気抵抗素子および後述する実施の形態４に係る磁気抵抗素子のいずれかによって構成されてもよい。また、磁気センサ１００Ｃ，１００Ｄとして、後述する実施の形態５に係る磁気センサ１００Ｈ１または後述する実施の形態に係る磁気センサ１００Ｈ２が用いられてもよい。
　以上のように構成することにより、本実施の形態に係る電流センサ１５０は、反強磁性体層から第２強磁性体層１５へのＭｎ拡散が抑制されるため、低温環境下でもヒステリシスを低減させることができる。
　（実施の形態４）
　（磁気抵抗素子）
　図１７は、本実施の形態に係る磁気抵抗素子の概略断面図である。図１７を参照して、本実施の形態に係る磁気抵抗素子１Ｆについて説明する。
　図１７に示すように、本実施の形態に係る磁気抵抗素子１Ｆは、実施の形態１に係る磁気抵抗素子１と比較した場合に、積層体１２Ｆの構成が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
　積層体１２Ｆは、基板１０側から順に、下地層１３、第２強磁性体層１５、第１強磁性体層１６および反強磁性体層１４が積層されることによって構成されている。
　下地層１３は、絶縁層１１上に設けられている。下地層１３は、第２強磁性体層１５、第１強磁性体層１６および反強磁性体層１４の結晶を適切に成長させるために設けられている。なお、下地層１３は、これを用いずに第２強磁性体層１５、第１強磁性体層１６結晶および反強磁性体層１４を適切に成長させることができる場合には、省略することができる。下地層１３を省略する場合には、磁気抵抗素子１の構成を簡素化することができる。
　第２強磁性体層１５は、基板１０の上方に設けられている。具体的には、第２強磁性体層１５は、下地層１３上に設けられている。第１強磁性体層１６は、基板１０が位置する側とは反対側に位置する第２強磁性体層１５の主面全体を覆うように第２強磁性体層１５上に設けられている。第１強磁性体層１６は、第２強磁性体層１５と反強磁性体層１４との間に設けられている。
　第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５は、反強磁性体層１４の結晶を適切に成長させるための下地層として機能する。反強磁性体層１４は、基板１０が位置する側とは反対側に位置する第１強磁性体層１６の主面全体を覆うように第１強磁性体層１６上に設けられている。
　この場合においても、第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の磁化方向は、反強磁性体層１４から作用する交換結合磁界によって所定の方向に固定される。たとえば、第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の磁化方向は、積層体１２Ｆの長手方向に固定されている。
　複数のバーバーポール電極１７は、積層体１２の上方に設けられている。具体的には、複数のバーバーポール電極１７は、互いに離間して反強磁性体層１４上に設けられている。複数のバーバーポール電極１７は、積層体１２の長手方向に対して４５°傾斜するように設けられている。バーバーポール電極１７を設けることにより、第２強磁性体層２０を流れる検出電流の向きを隣り合うバーバーポール電極１７間を最短でつなぐ方向に確実に傾けることができる。なお、バーバーポール電極１７と反強磁性層１４との密着性を高めるために、バーバーポール電極１７と反強磁性体層１４との間には、Ｔｉなどからなる密着層が設けられてもよい。
　本実施の形態においても、ＣｏもしくはＣｏを含む合金からなる第１強磁性体層１６を第２強磁性体層と反強磁性体層との間に設けることにより、製造工程における熱処理中に、反強磁性体層１４に含まれるＭｎが第２強磁性体層１５に拡散することを防止することができる。これにより、低温環境下で磁気抵抗素子を使用した場合でも、ヒステリシスを低減させることができる。
　なお、本実施の形態においては、バーバーポール電極１７を備える場合を例示して説明したが、これに限定されず、反強磁性体層１４から作用する交換結合磁界によって積層体１２の長手方向と対して略４５度の角度で交差する方向に、第１強磁性体層１６および第２強磁性体層１５の磁化方向を固定する場合には、実施の形態２と同様に、バーバーポール電極１７を省略することができる。
　（実施の形態５）
　（磁気センサ）
　図１８は、本実施の形態に係る磁気センサの平面図である。図１８を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ１００Ｈ１について説明する。
　図１８に示すように、本実施の形態に係る磁気センサ１００Ｈ１は、４個の磁気抵抗素子１Ｈ１，１Ｈ２，１Ｈ３，１Ｈ４を用いてフルブリッジ回路を構成することにより設けられている。
　磁気抵抗素子１Ｈ１，１Ｈ２，１Ｈ３，１Ｈ４は、基本的には、実施の形態２に係る磁気抵抗素子１Ｅに準じた構成を有する。磁気抵抗素子１Ｈ１，１Ｈ２，１Ｈ３，１Ｈ４は、実施の形態２に係る磁気抵抗素子１Ｅと比較した場合に、後述するように磁気抵抗素子１Ｈ１，１Ｈ２，１Ｈ３，１Ｈ４に含まれる積層体１２Ｈ１，１２Ｈ２，１２Ｈ３，１２Ｈ４の形状が相違する。
　磁気抵抗素子１Ｈ１の一端側には、配線パターン３Ａと、出力電圧Ｖｏｕｔ２を取り出すための電極パッドＰ１とが形成されている。磁気抵抗素子１Ｈ１の他端側には、配線パターン３Ｂと、電源電圧Ｖｃｃを印加するための電極パッドＰ３とが形成されている。
　磁気抵抗素子１Ｈ４の一端側には、配線パターン３Ａと、電極パッドＰ１とが形成されている。磁気抵抗素子１Ｈ４の他端側には、配線パターン３Ｄと、グランドに接続される電極パッドＰ４とが形成されている。
　磁気抵抗素子１Ｈ２の一端側には、配線パターン３Ｃと、出力電圧Ｖｏｕｔ１を取り出すための電極パッドＰ２とが形成されている。磁気抵抗素子１Ｈ２の他端側には、配線パターン３Ｂと、電極パッドＰ３とが形成されている。
　磁気抵抗素子１Ｈ３の一端側には、配線パターン３Ｃと、電極パッドＰ２とが形成されている。磁気抵抗素子１Ｈ３の他端側には、配線パターン３Ｄと、電極パッドＰ４とが形成されている。
　当該磁気センサ１００Ｈ１においては、磁気抵抗素子１Ｈ１，１Ｈ３は、正出力性を有し、磁気抵抗素子１Ｈ２，１Ｈ４は負出力性を有する。電極パッドＰ３と電極パッドＰ４との間に電源電圧Ｖｃｃを印加すると、電極パッドＰ１および電極パッドＰ２からは、磁界強度に応じて、出力電圧Ｖｏｕｔ２，Ｖｏｕｔ１が取り出される。出力電圧Ｖｏｕｔ２，Ｖｏｕｔ１は、差動増幅器（不図示）を介して差動増幅される。
　積層体１２Ｈ１，１２Ｈ２，１２Ｈ３，１２Ｈ４は、磁化方向が揃うようにしてミアンダ状に形成されている部分２１と、ミアンダ状に形成されている部分２１の両端に接続される電極下地部２２を有する。
　ミアンダ状に形成されている部分２１は、平行に並ぶ複数の線状部２１ａと、互いに隣り合う線状部２１ａの端部同士を交互に接続する複数の折り返し部２１ｂとによって構成される。
　磁気抵抗素子１Ｈ１、１Ｈ３において、積層体１２が有する複数の線状部２１ａは、同一方向に沿って延在する。磁気抵抗素子１Ｈ２，１Ｈ４において、積層体１２が有する複数の線状部２１ａは、同一方向に延在する。
　磁気抵抗素子１Ｈ１，１Ｈ３に含まれる線状部２１ａの延在方向は、磁気抵抗素子１Ｈ２，１Ｈ４に含まれる線状部２１ａの延在方向と直交する。
　積層体１２Ｈ１，１２Ｈ２，１２Ｈ３，１２Ｈ４は、強磁性体層２０となる強磁性体膜の磁化方向が交換結合磁界によって所定の方向に固定された積層体膜をパターニングすることにより、一体に形成されている。
　積層体膜は、実施の形態１と同様に真空蒸着法、スパッタ法等を用いて下地層１３となる下地膜、反強磁性体層１４となる反強磁性体膜、第１強磁性体層１６となる第１強磁性体膜、および第２強磁性体層１５となる第２強磁性体膜とを積層することにより形成される。実施の形態１と同様に、磁界を印加しながら積層体膜を形成したり、積層体膜を形成後に積層体膜に磁界を印加しながら熱処理したりすることにより、第１強磁性体膜および第２強磁性体膜と反強磁性体膜との間で生じる交換結合磁界によって第１強磁性体膜および第２強磁性体膜の磁化方向が固定される。
　磁気抵抗素子１Ｈ１と磁気抵抗素子１Ｈ２とは、共通の電極下地部２２を有する。磁気抵抗素子１Ｈ１と磁気抵抗素子１Ｈ２との共通の電極下地部２２上には、配線パターン３Ｂおよび電源電圧Ｖｃｃを印加するための電極パッドＰ３が形成される。
　磁気抵抗素子１Ｈ２と磁気抵抗素子１Ｈ３とは、共通の電極下地部２２を有する。磁気抵抗素子１Ｈ２と磁気抵抗素子１Ｈ３との共通の電極下地部２２上には、配線パターン３Ｃおよび出力電圧Ｖｏｕｔ１を取り出すための電極パッドＰ２が形成される。
　磁気抵抗素子１Ｈ３と磁気抵抗素子１Ｈ４とは、共通の電極下地部２２を有する。磁気抵抗素子１Ｈ３と磁気抵抗素子１Ｈ４との共通の電極下地部２２上には、配線パターン３Ｄおよびグランドに接続される電極パッドＰ４が形成される。
　磁気抵抗素子１Ｈ４と磁気抵抗素子１Ｈ１とは、共通の電極下地部２２を有する。磁気抵抗素子１Ｈ４と磁気抵抗素子１Ｈ１との共通の電極下地部２２上には、配線パターン３Ａおよび出力電圧Ｖｏｕｔ２を取り出すための電極パッドＰ１が形成される。
　このように構成した場合であっても、磁気抵抗素子および磁気センサの製造時において、ＣｏもしくはＣｏを含む合金からなる第１強磁性体層１６を反強磁性体層と第２強磁性体層１５との間に設けることにより、反強磁性体層から第２強磁性体層１５へのＭｎ拡散が抑制されるため、低温環境下でもヒステリシスを低減させることができる。また、バーバーポール電極を設けていないため、オフセット電圧を合わせやすくなる。
　また、電極下地部２２を設け、電極下地部２２上に、配線パターン３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄおよび電極パッドＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を形成することにより、配線パターン３Ａと電極パッドＰ１，配線パターン３Ｂと電極パッドＰ３、配線パターン３Ｃと電極パッドＰ２、および配線パターン３Ｄと電極パッド４のそれぞれにおいて段差が形成されることを防止することができる。
　これにより、配線パターン３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄおよび電極パッドＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４が断線することを防止でき、信頼性を向上させることができる。
　（実施の形態６）
　（磁気センサ）
　図１９は、本実施の形態に係る磁気センサの平面図である。図１９を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ１００Ｈ２について説明する。
　図１９に示すように、本実施の形態に係る磁気センサ１００Ｈ２は、実施の形態５に係る磁気センサ１００Ｈ１と比較した場合に、複数の折り返し部２１ｂ上のそれぞれに、強磁性体層２０よりも電気抵抗の低い導電層４４が設けられている点において相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
　各磁気抵抗素子１Ｈ１，１Ｈ２，１Ｈ３，１Ｈ４において、導電層４４が設けられていない場合には、積層体１２Ｈ１，１２Ｈ２，１２Ｈ３，１２Ｈ４内では、線状部２１ａに位置する強磁性体層と、折り返し部２１ｂに位置する強磁性体層の両方に電流が流れる。
　線状部２１ａに位置する強磁性体層を流れる電流の方向と、折り返し部２１ｂに位置する強磁性体層を流れる電流の方向とは、直交する。このため、折り返し部２１ｂに位置する強磁性体層に電流が流れた場合には、線状部２１ａに位置する強磁性体層から生成される出力の一部が、折り返し部２１ｂに位置する強磁性体層から生成される出力によって打ち消される。これにより、取出される出力電圧Ｖｏｕｔ２，Ｖｏｕｔ１が低下する場合がある。
　本実施の形態においては、強磁性体層よりも電気抵抗の低い導電層４４を折り返し部２１ｂ上（より具体的には折り返し部２１ｂに位置する強磁性体層上）に設けることにより、折り返し部２１ｂにおいて電流は、導電層４４を流れる。このため、線状部２１ａに位置する強磁性体層２０から生成される出力の一部が、折り返し部２１ｂに位置する強磁性体層から生成される出力によって打ち消されることを防止することができる。
　上述した実施の形態５，６に係る磁気センサ１００Ｈ１，１００Ｈ２にあっては、磁気抵抗素子１Ｈ１，１Ｈ２，１Ｈ３，１Ｈ４が、基本的に実施の形態２に係る磁気抵抗素子１Ｅに準じた構成を有する場合を例示して説明したが、これに限定されず、実施の形態１，４に係る磁気抵抗素子に準じた構成を有していてもよい。
　以上、本発明の実施の形態および実施例について説明したが、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
　１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｈ１，１Ｈ２，１Ｈ３，１Ｈ４　磁気抵抗素子、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ　配線パターン、１０　基板、１１　絶縁層、１２，１２Ｆ，１２Ｈ１，１２Ｈ２，１２Ｈ３，１２Ｈ４　積層体、１３　下地層、１４　反強磁性体層、１５　第２強磁性体層、１６　第１強磁性体層、１７　バーバーポール電極、１８　電極部、１９　保護層、１９ａ　コンタクトホール、２０　強磁性体層、２１　ミアンダ状に形成されている部分、２１ａ　線状部、２１ｂ　折り返し部、２２　電極下地部、４０　接続電極、４４　導電層、１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｈ１，１００Ｈ２　磁気センサ、１１０　バスバー、１１１　第１バスバー部、１１１ｅ，１１２ｅ，１１３ｅ　磁界、１１２　平行部、１１３　第３バスバー部、１１４　第１連結部、１１５　第２連結部、１３０　減算器、１４１　第１接続配線、１４２　第２接続配線、１５０　電流センサ。

Claims (12)

  1. 　基板と、
    　前記基板の上方に設けられ、反強磁性体層と強磁性体層とが積層された積層体と、を備え、
    　前記強磁性体層は、ＣｏもしくはＣｏを含む合金からなる第１強磁性体層と、ＮｉとＦｅとを含む合金からなる第２強磁性体層とを含み、
    　前記反強磁性体層は、Ｍｎを含む合金からなり、
    　前記第１強磁性体層は、前記反強磁性体層と前記第２強磁性体層との間に設けられ、
    　前記第１強磁性体層と前記反強磁性体層とが交換結合している、磁気抵抗素子。
  2. 　前記積層体は、前記基板側から順に、前記第２強磁性体層、前記第１強磁性体層および前記反強磁性体層が積層されることによって構成される、請求項１に記載の磁気抵抗素子。
  3. 　前記積層体は、前記基板側から順に、前記反強磁性体層、前記第１強磁性体層および前記第２強磁性体層が積層されることによって構成される、請求項１に記載の磁気抵抗素子。
  4. 　前記第２強磁性体層は、前記積層体の積層方向から見た場合に、前記第１強磁性体層の全体を覆うように設けられ、
    　互いに離間して前記積層体の上方に設けられた複数のバーバーポール電極をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子。
  5. 　前記積層体の両端に設けられた電極部をさらに備え、
    　前記第１強磁性体層と前記反強磁性体層との間で生じる交換結合磁界により固定された前記第１強磁性体層の磁化方向と、前記電極部間を最短でつなぐ方向とが交差する、請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子。
  6. 　前記交換結合磁界により固定された前記第１強磁性体層の前記磁化方向と、前記電極部間を最短でつなぐ方向とが交差する角度が４５度である、請求項５に記載の磁気抵抗素子。
  7. 　前記反強磁性体層は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｐｄ、ＰｔおよびＩｒのいずれか１種の金属とＭｎとを含む合金、ＰｄとＰｔとＭｎとを含む合金、または、ＣｒとＰｔとＭｎとを含む合金からなる、請求項１から６のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子。
  8. 　複数の接続電極部をさらに備え、
    　前記積層体は、複数設けられ、
    　磁化方向が揃うように複数の前記積層体が平行に並んで設けられ、かつ、複数の前記接続電極部が互いに隣り合う前記積層体の端部同士を交互に接続することにより、ミアンダ状に形成された、請求項１から７のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子。
  9. 　前記積層体は、前記磁化方向が揃うようにしてミアンダ状に形成されている部分を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の磁気抵抗素子。
  10. 　前記ミアンダ状に形成されている部分は、平行に並ぶ複数の線状部と、互いに隣り合う前記線状部の端部同士を交互に接続する複数の折り返し部とによって構成され、
    　前記複数の折り返し部上のそれぞれに、前記強磁性体層よりも電気抵抗の低い導電層が設けられている、請求項９に記載の磁気抵抗素子。
  11. 　請求項１から１０のいずれかに記載の磁気抵抗素子を備える、磁気センサ。
  12. 　測定対象の電流が流れるバスバーと、
    　請求項１１に記載の磁気センサと、を備える、電流センサ。
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