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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-07-15
(45)【発行日】2022-07-26
(54)【発明の名称】磁場検出装置および電流検出装置
(51)【国際特許分類】
G01R 33/09 20060101AFI20220719BHJP
G01R 19/00 20060101ALI20220719BHJP
H01L 43/08 20060101ALI20220719BHJP
【ＦＩ】
G01R33/09
G01R19/00 B
H01L43/08 P
H01L43/08 U
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2020048089
(22)【出願日】2020-03-18
(65)【公開番号】P2021148576
(43)【公開日】2021-09-27
【審査請求日】2021-05-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001357
【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小林 尚史
(72)【発明者】
【氏名】太田 憲和
(72)【発明者】
【氏名】牧野 健三
【審査官】島田 保
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１３／１２９２７６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１８１４０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１６－５１０１１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１１１８０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１２４２８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－９２５２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－９２５２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／００２５８１９（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｒ ３３／００－３３／２６
Ｇ０１Ｒ １９／００－１９／３２
Ｈ０１Ｌ ４３／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁気抵抗効果素子と、第１の軸方向において前記磁気抵抗効果素子を挟むように互いに対向する第１階層部分および第２階層部分を含み、電流が供給されることにより前記磁気抵抗効果素子に対し第２の軸方向に付与される誘導磁場を形成可能なコイルと
を備え、
前記第１階層部分は、第３の軸方向に延在する一の第１導体、または前記第３の軸方向に沿って各々延在すると共に前記第２の軸方向に並んで互いに並列接続された複数の第１導体を有し、
前記第２階層部分は、前記第３の軸方向に沿って各々延在すると共に前記第２の軸方向に並んで互いに並列接続された複数の第２導体を有し、
前記第１導体の幅は、前記第２導体の幅よりも狭い
磁場検出装置。
【請求項2】
前記第２階層部分は、前記複数の第２導体を有し、前記複数の第１導体の数は、前記複数の第２導体の数よりも多い
請求項１記載の磁場検出装置。
【請求項3】
基板をさらに備え、前記基板の上に、前記第１階層部分と、前記磁気抵抗効果素子と、前記第２階層部分とが順に、非磁性絶縁体を介して積層されている
請求項１または請求項２記載の磁場検出装置。
【請求項4】
前記第１の軸方向において、前記磁気抵抗効果素子と前記第１階層部分との第１距離は、前記磁気抵抗効果素子と前記第２階層部分との第２距離よりも長い請求項３記載の磁場検出装置。
【請求項5】
複数の前記磁気抵抗効果素子を備え、前記複数の磁気抵抗効果素子は、前記第３の軸方向に並んでいる
請求項１から請求項４記載のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項6】
前記磁気抵抗効果素子は、前記第１から第３の軸方向のいずれとも異なる第４の軸方向に延在する磁気抵抗効果膜を有し、前記複数の第２導体は、前記第２の軸方向において隣り合う第１の前記第２導体および第２の前記第２導体を含み、
前記磁気抵抗効果膜は、前記第１の軸方向において、前記第１の第２導体および前記第２の第２導体の双方と重なり合うように配置されている
請求項１から請求項４記載のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項7】
前記磁気抵抗効果膜は、第１の先端部と、第２の先端部と、前記第１の先端部および前記第２の先端部に挟まれた中間部とを有し、前記第１の第２導体は、前記第１の軸方向において前記第１の先端部と重なり合うように設けられ、
前記第２の第２導体は、前記第１の軸方向において前記第２の先端部と重なり合うように設けられている
請求項６記載の磁場検出装置。
【請求項8】
前記第１の先端部に付与される前記誘導磁場の強度および前記第２の先端部に付与される前記誘導磁場の強度は、前記中間部に付与される前記誘導磁場の強度よりも高い請求項７記載の磁場検出装置。
【請求項9】
前記第１の第２導体は、前記第１の先端部における第１の最先端部と前記第１の軸方向において重なり合うように設けられ、前記第２の第２導体は、前記第２の先端部における第２の最先端部と前記第１の軸方向において重なり合うように設けられている
請求項７または請求項８に記載の磁場検出装置。
【請求項10】
前記電流は、前記第１導体を前記第３の軸方向に沿った第１の方向に流れ、前記第２導体を前記第１の方向と反対の第２の方向に流れる請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項11】
複数の前記磁気抵抗効果素子を備え、前記複数の磁気抵抗効果素子は、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子とを有し、
前記コイルは、
前記第２の軸方向に沿って進行しつつ前記第１の磁気抵抗効果素子の周囲を第１の旋回方向へ旋回するように設けられた第１のコイル部分と、
前記第２の軸方向に沿って進行しつつ前記第２の磁気抵抗効果素子の周囲を前記第１の旋回方向と反対の第２の旋回方向へ旋回するように設けられ、前記第１のコイル部分と直列接続された第２のコイル部分と
を有する
請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項12】
複数の前記磁気抵抗効果素子を備え、前記複数の磁気抵抗効果素子は、第１の磁化自由層を含む第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁化自由層を含む第２の磁気抵抗効果素子とを有し、
前記コイルは、前記第１の磁化自由層の磁化の向きと前記第２の磁化自由層の磁化の向きとが反対向きとなるように前記誘導磁場を形成する
請求項６から請求項１０のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項13】
複数の前記磁気抵抗効果素子を備え、前記複数の磁気抵抗効果素子は、第１の磁気抵抗効果膜を含む第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果膜を含む第２の磁気抵抗効果素子とを有し、
前記第１階層部分と前記第２階層部分とは、前記第１の軸方向において前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子の双方を挟むように対向しており、
前記コイルは、前記電流が供給されることにより、前記第１の磁気抵抗効果素子および前記第２の磁気抵抗効果素子の双方に対し前記第２の軸方向に付与される前記誘導磁場を形成可能である
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項14】
前記第１から第３の軸方向のいずれに対しても交差する第１の面と、前記第１から第３の軸方向のいずれに対しても交差すると共に前記第１の面に対して傾斜した第２の面とを有する基板をさらに備え、前記第１の磁気抵抗効果膜は前記第１の面に設けられ、
前記第２の磁気抵抗効果膜は前記第２の面に設けられている
請求項１３記載の磁場検出装置。
【請求項15】
磁気抵抗効果素子と、第１の軸方向において前記磁気抵抗効果素子を挟むように互いに対向する第１階層部分および第２階層部分を含み、前記第１の軸方向と直交する第２の軸方向に沿って進行しつつ前記磁気抵抗効果素子の周囲を旋回するように設けられ、第１の電流が供給されることにより前記磁気抵抗効果素子に対し前記第２の軸方向に付与される第１の誘導磁場を形成可能なコイルと、
第２の電流が供給されることにより、前記磁気抵抗効果素子に対し前記第２の軸方向に付与される第２の誘導磁場を形成可能である導線と
を備え、
前記第１階層部分は、前記コイルの旋回方向に沿った第３の軸方向に延在する一の第１導体、または前記第３の軸方向に沿って各々延在すると共に前記第２の軸方向に並んで互いに並列接続された複数の第１導体を有し、
前記第２階層部分は、前記第３の軸方向に沿って各々延在すると共に前記第２の軸方向に並んで互いに並列接続された複数の第２導体を有し、
前記第１導体の幅は、前記第２導体の幅よりも狭い
電流検出装置。
【請求項16】
前記第２の誘導磁場を打ち消す強度を有する前記第１の誘導磁場を形成するように前記第１の電流の大きさを制御する制御部をさらに備えた請求項１５記載の電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁気抵抗効果素子を備えた磁場検出装置および電流検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
これまでに、磁気抵抗効果素子を用いた磁場検出装置がいくつか提案されている。例えば特許文献１には、導体における電流の流れる方向に沿った中心線の方向が、磁気抵抗効果素子における長手方向に沿った中心線の方向と異なるようにした磁界検出装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１６－１１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、このような磁場検出装置に対しては、小型でありながら高い検出感度を有することが求められている。
【0005】
したがって、検出感度の向上と小型化とを両立できる磁場検出装置を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施態様としての磁場検出装置は、磁気抵抗効果素子と、第１の軸方向において磁気抵抗効果素子を挟むように互いに対向する第１階層部分および第２階層部分を含み、電流が供給されることにより磁気抵抗効果素子に対し第２の軸方向に付与される誘導磁場を形成可能なヘリカルコイルとを備える。第１階層部分は、第３の軸方向に延在する一の第１導体、または第３の軸方向に沿って各々延在すると共に第２の軸方向に並んで互いに並列接続された複数の第１導体を有する。第２階層部分は、第３の軸方向に沿って各々延在すると共に第２の軸方向に並んで互いに並列接続された複数の第２導体を有する。第１導体の幅は、第２導体の幅よりも狭い。
【発明の効果】
【0007】
本発明の一実施態様としての磁場検出装置によれば、小型でありながら高い検出精度を発現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の一実施の形態としての電流検出装置の全体構成例を表す概略平面図である。
【図5A】ヘリカルコイルの一部を拡大して模式的に表した第１の斜視図である。
【図5B】ヘリカルコイルの一部を拡大して模式的に表した第２の斜視図である。
【図9A】変形例としてのヘリカルコイルの一部を拡大して模式的に表した第１の斜視図である。
【図9B】変形例としてのヘリカルコイルの一部を拡大して模式的に表した第２の斜視図である。
【図10A】本発明の一実施の形態としての磁場検出装置の全体構成例を表す概略平面図である。
【図15A】変形例としてのパンケーキ型コイルを模式的に表した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．一実施の形態
４つの磁気抵抗効果素子を有するブリッジ回路と、旋回方向が途中で反転するヘリカルコイルとを備え、バスを流れる電流を検出する電流検出装置の例。
２．変形例
１．一実施の形態
４つの磁気抵抗効果素子を有するブリッジ回路と、旋回方向が途中で反転するヘリカルコイルとを備え、バスを流れる電流を検出する電流検出装置の例。
２．変形例
【0010】
【0011】
図１は、電流検出装置１００の全体構成例を表す概略平面図である。図１に示したように、電流検出装置１００は、検出対象とする信号電流Ｉｍ（Ｉｍ１，Ｉｍ２）が供給される電流線（バス）５と、電流検出ユニット１０Ａ，１０Ｂが形成された基板１とを備えている。電流検出ユニット１０Ａは、素子形成領域Ｘ１に形成された磁気抵抗効果素子１１と、素子形成領域Ｘ４に形成された磁気抵抗効果素子１４と、コイル部分６Ａとを有している。電流検出ユニット１０Ｂは、素子形成領域Ｘ３に形成された磁気抵抗効果素子１３と、素子形成領域Ｘ２に形成された磁気抵抗効果素子１２と、コイル部分６Ｂとを有している。なお、コイル部分６Ａとコイル部分６Ｂとは直列接続されており、一体のヘリカルコイル６を形成している。ヘリカルコイル６には、フィードバック電流Ｉｆ（Ｉｆ１，Ｉｆ２）、セット電流Ｉｓ（Ｉｓ１，Ｉｓ２）およびリセット電流Ｉｒ（Ｉｒ１，Ｉｒ２）がそれぞれ供給されるようになっている（いずれも後出）。なお、フィードバック電流Ｉｆ、セット電流Ｉｓおよびリセット電流Ｉｒは、それぞれ異なるタイミングでヘリカルコイル６に供給されるようになっている。
【0012】
本実施の形態の磁気抵抗効果素子１１～１４は、それぞれ、本発明の「磁気抵抗効果素子」に対応する一具体例である。また、磁気抵抗効果素子１１，１４は本発明の「第１の磁気抵抗効果素子」に対応する一具体例でもあり、磁気抵抗効果素子１２，１３は本発明の「第２の磁気抵抗効果素子」に対応する一具体例でもある。さらに、ヘリカルコイル６は本発明の「ヘリカルコイル」に対応する一具体例であり、バス５は本発明の「導線」に対応する一具体例である。
【0013】
（電流検出ユニット１０Ａ）
図２Ａは、図１に示した電流検出ユニット１０Ａを拡大して表す斜視図である。図２Ａに示したように、電流検出ユニット１０Ａは、例えば、バス５の上方に、基板１と、下部配線６ＬＡと、磁気抵抗効果素子１１および磁気抵抗効果素子１４がＹ軸方向に並ぶように形成された素子形成層２と、上部配線６ＵＡとが、非磁性絶縁層３（後出）を介してＺ軸方向において順に積層された構造を有する。上部配線６ＵＡおよび下部配線６ＬＡは、コイル部分６Ａの一部を構成しており、互いに直列接続されている。図２Ａでは、下部配線６ＬＡが８つの下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡを含み、上部配線６ＵＡが２つの上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡを含む場合を例示している。なお、本発明では下部配線６ＬＡにおける下部配線パターンの数、および上部配線６ＵＡにおける上部配線パターンの数はこれに限定されるものではなく、任意の数に設定可能である。但し、電流検出ユニット１０Ａでは、下部配線パターンの数が上部配線パターンの数よりも多いことが望ましい。下層配線パターンについては、例えばダマシン法などの、微細かつ高精度の寸法を得ることができる製造方法を適用しやすいからである。８つの下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡは１つの電源に対し互いに並列接続されている。２つの上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡについてもその電源に対し互いに並列接続されている。上部配線６ＵＡと下部配線６ＬＡとは直列接続されていることから、例えば、上部配線６ＵＡ（上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡ）に＋Ｙ方向のセット電流Ｉｓが流れる場合、下部配線６ＬＡ（８つの下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡ）には－Ｙ方向のセット電流Ｉｓが流れるようになっている。これに対し、上部配線６ＵＡに－Ｙ方向のリセット電流Ｉｒが流れる場合、下部配線６ＬＡには＋Ｙ方向のリセット電流Ｉｒが流れるようになっている。また、バス５に＋Ｙ方向の信号電流Ｉｍ１が流れる場合、上部配線６ＵＡには＋Ｙ方向のフィードバック電流Ｉｆ１が流れ、下部配線６ＬＡには－Ｙ方向のフィードバック電流Ｉｆ１が流れるようになっている。さらに、バス５に－Ｙ方向の信号電流Ｉｍ２が流れる場合、上部配線６ＵＡには－Ｙ方向のフィードバック電流Ｉｆ２が流れ、下部配線６ＬＡには＋Ｙ方向のフィードバック電流Ｉｆ２が流れるようになっている。なお、図１の符号Ｉｆ１は、上部配線６ＵＡ（上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡ）を流れるフィードバック電流の向きを示している。また、図２Ａにおいて、符号ＪＳ１１を付した矢印は磁気抵抗効果素子１１を構成する磁気抵抗効果膜ＭＲ１（後出）における磁化固着層Ｓ１１（後出）の磁化ＪＳ１１の方向を示し、符号ＪＳ４１を付した矢印は磁気抵抗効果素子１４を構成する磁気抵抗効果膜ＭＲ４（後出）における磁化固着層Ｓ４１（後出）の磁化ＪＳ４１の方向を示す。
図２Ａは、図１に示した電流検出ユニット１０Ａを拡大して表す斜視図である。図２Ａに示したように、電流検出ユニット１０Ａは、例えば、バス５の上方に、基板１と、下部配線６ＬＡと、磁気抵抗効果素子１１および磁気抵抗効果素子１４がＹ軸方向に並ぶように形成された素子形成層２と、上部配線６ＵＡとが、非磁性絶縁層３（後出）を介してＺ軸方向において順に積層された構造を有する。上部配線６ＵＡおよび下部配線６ＬＡは、コイル部分６Ａの一部を構成しており、互いに直列接続されている。図２Ａでは、下部配線６ＬＡが８つの下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡを含み、上部配線６ＵＡが２つの上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡを含む場合を例示している。なお、本発明では下部配線６ＬＡにおける下部配線パターンの数、および上部配線６ＵＡにおける上部配線パターンの数はこれに限定されるものではなく、任意の数に設定可能である。但し、電流検出ユニット１０Ａでは、下部配線パターンの数が上部配線パターンの数よりも多いことが望ましい。下層配線パターンについては、例えばダマシン法などの、微細かつ高精度の寸法を得ることができる製造方法を適用しやすいからである。８つの下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡは１つの電源に対し互いに並列接続されている。２つの上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡについてもその電源に対し互いに並列接続されている。上部配線６ＵＡと下部配線６ＬＡとは直列接続されていることから、例えば、上部配線６ＵＡ（上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡ）に＋Ｙ方向のセット電流Ｉｓが流れる場合、下部配線６ＬＡ（８つの下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡ）には－Ｙ方向のセット電流Ｉｓが流れるようになっている。これに対し、上部配線６ＵＡに－Ｙ方向のリセット電流Ｉｒが流れる場合、下部配線６ＬＡには＋Ｙ方向のリセット電流Ｉｒが流れるようになっている。また、バス５に＋Ｙ方向の信号電流Ｉｍ１が流れる場合、上部配線６ＵＡには＋Ｙ方向のフィードバック電流Ｉｆ１が流れ、下部配線６ＬＡには－Ｙ方向のフィードバック電流Ｉｆ１が流れるようになっている。さらに、バス５に－Ｙ方向の信号電流Ｉｍ２が流れる場合、上部配線６ＵＡには－Ｙ方向のフィードバック電流Ｉｆ２が流れ、下部配線６ＬＡには＋Ｙ方向のフィードバック電流Ｉｆ２が流れるようになっている。なお、図１の符号Ｉｆ１は、上部配線６ＵＡ（上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡ）を流れるフィードバック電流の向きを示している。また、図２Ａにおいて、符号ＪＳ１１を付した矢印は磁気抵抗効果素子１１を構成する磁気抵抗効果膜ＭＲ１（後出）における磁化固着層Ｓ１１（後出）の磁化ＪＳ１１の方向を示し、符号ＪＳ４１を付した矢印は磁気抵抗効果素子１４を構成する磁気抵抗効果膜ＭＲ４（後出）における磁化固着層Ｓ４１（後出）の磁化ＪＳ４１の方向を示す。
【0014】
上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡおよび下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡは、いずれもＹ軸方向に延在している。下部配線パターン６１ＬＡ～６４ＬＡは、Ｚ軸方向において磁気抵抗効果素子１１，１４を挟むように上部配線パターン６１ＵＡと反対側に配置されている。また、下部配線パターン６５ＬＡ～６８ＬＡは、Ｚ軸方向において磁気抵抗効果素子１１，１４を挟むように上部配線パターン６２ＵＡと反対側に配置されている。
【0015】
なお、下部配線６ＬＡが本発明の「第１階層部分」に対応する一具体例であり、下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡが本発明の「第１導体」に対応する一具体例である。また、上部配線６ＵＡが本発明の「第２階層部分」に対応する一具体例であり、上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡが本発明の「第２導体」に対応する一具体例である。
【0016】
（電流検出ユニット１０Ｂ）
図２Ｂは、図１に示した電流検出ユニット１０Ｂを拡大して表す斜視図である。図２Ｂに示したように、電流検出ユニット１０Ｂは、例えば、バス５の上方に、基板１と、下部配線６ＬＢと、磁気抵抗効果素子１３および磁気抵抗効果素子１２がＹ軸方向に並ぶように形成された素子形成層２と、上部配線６ＵＢとが、非磁性絶縁層３を介してＺ軸方向において順に積層された構造を有する。なお、バス５および基板１は、電流検出ユニット１０Ａと電流検出ユニット１０Ｂとの双方に対して共通に設けられている。上部配線６ＵＢおよび下部配線６ＬＢは、コイル部分６Ｂの一部を構成しており、互いに直列接続されている。図２Ｂでは、下部配線６ＬＢが８つの下部配線パターン６１ＬＢ～６８ＬＢを含み、上部配線６ＵＢが２つの上部配線パターン６１ＵＢ，６２ＵＢを含む場合を例示している。なお、本発明では下部配線６ＬＢにおける下部配線パターンの数、および上部配線６ＵＢにおける上部配線パターンの数はこれに限定されるものではなく、任意の設定可能である。但し、電流検出ユニット１０Ｂにおいても、下部配線パターンの数が上部配線パターンの数よりも多いことが望ましい。下層配線パターンについては、例えばダマシン法などの、微細かつ高精度の寸法を得ることができる製造方法を適用しやすいからである。８つの下部配線パターン６１ＬＢ～６８ＬＢは上述の電源に対し互いに並列接続されている。２つの上部配線パターン６１ＵＢ，６２ＵＢについてもその電源に対し互いに並列接続されている。また、図２Ｂにおいて、符号ＪＳ３１を付した矢印は磁気抵抗効果素子１３を構成する磁気抵抗効果膜ＭＲ３（後出）における磁化固着層Ｓ３１（後出）の磁化ＪＳ３１の方向を示し、符号ＪＳ２１を付した矢印は磁気抵抗効果素子１２を構成する磁気抵抗効果膜ＭＲ２（後出）における磁化固着層Ｓ２１（後出）の磁化ＪＳ２１の方向を示す。
図２Ｂは、図１に示した電流検出ユニット１０Ｂを拡大して表す斜視図である。図２Ｂに示したように、電流検出ユニット１０Ｂは、例えば、バス５の上方に、基板１と、下部配線６ＬＢと、磁気抵抗効果素子１３および磁気抵抗効果素子１２がＹ軸方向に並ぶように形成された素子形成層２と、上部配線６ＵＢとが、非磁性絶縁層３を介してＺ軸方向において順に積層された構造を有する。なお、バス５および基板１は、電流検出ユニット１０Ａと電流検出ユニット１０Ｂとの双方に対して共通に設けられている。上部配線６ＵＢおよび下部配線６ＬＢは、コイル部分６Ｂの一部を構成しており、互いに直列接続されている。図２Ｂでは、下部配線６ＬＢが８つの下部配線パターン６１ＬＢ～６８ＬＢを含み、上部配線６ＵＢが２つの上部配線パターン６１ＵＢ，６２ＵＢを含む場合を例示している。なお、本発明では下部配線６ＬＢにおける下部配線パターンの数、および上部配線６ＵＢにおける上部配線パターンの数はこれに限定されるものではなく、任意の設定可能である。但し、電流検出ユニット１０Ｂにおいても、下部配線パターンの数が上部配線パターンの数よりも多いことが望ましい。下層配線パターンについては、例えばダマシン法などの、微細かつ高精度の寸法を得ることができる製造方法を適用しやすいからである。８つの下部配線パターン６１ＬＢ～６８ＬＢは上述の電源に対し互いに並列接続されている。２つの上部配線パターン６１ＵＢ，６２ＵＢについてもその電源に対し互いに並列接続されている。また、図２Ｂにおいて、符号ＪＳ３１を付した矢印は磁気抵抗効果素子１３を構成する磁気抵抗効果膜ＭＲ３（後出）における磁化固着層Ｓ３１（後出）の磁化ＪＳ３１の方向を示し、符号ＪＳ２１を付した矢印は磁気抵抗効果素子１２を構成する磁気抵抗効果膜ＭＲ２（後出）における磁化固着層Ｓ２１（後出）の磁化ＪＳ２１の方向を示す。
【0017】
コイル部分６Ａとコイル部分６Ｂとは直列接続されているので、コイル部分６Ｂには、コイル部分６Ａおよびコイル部分６Ｂに対し共通に設けられた電源から供給されるセット電流Ｉｓおよびリセット電流Ｉｒが流れるようになっている。但し、電流検出ユニット１０Ｂでは、電流検出ユニット１０Ａとは反対向きにセット電流Ｉｓおよびリセット電流Ｉｒが流れるようになっている。具体的には、例えば、上部配線６ＵＢ（上部配線パターン６１ＵＢ，６２ＵＢ）に－Ｙ方向のセット電流Ｉｓが流れる場合、下部配線６ＬＢ（８つの下部配線パターン６１ＬＢ～６８ＬＢ）には＋Ｙ方向のセット電流Ｉｓが流れるようになっている。これに対し、上部配線６ＵＢ（上部配線パターン６１ＵＢ，６２ＵＢ）に＋Ｙ方向のリセット電流Ｉｒが流れる場合、下部配線６ＬＢ（８つの下部配線パターン６１ＬＢ～６８ＬＢ）には－Ｙ方向のリセット電流Ｉｒが流れるようになっている。また、バス５に＋Ｙ方向の信号電流Ｉｍ１が流れる場合、上部配線６ＵＢには＋Ｙ方向のフィードバック電流Ｉｆ１が流れ、下部配線６ＬＢには－Ｙ方向のフィードバック電流Ｉｆ１が流れるようになっている。さらに、バス５に－Ｙ方向の信号電流Ｉｍ２が流れる場合、上部配線６ＵＢには－Ｙ方向のフィードバック電流Ｉｆ２が流れ、下部配線６ＬＢには＋Ｙ方向のフィードバック電流Ｉｆ２が流れるようになっている。なお、図１の符号Ｉｆ１は、上部配線６ＵＢ（上部配線パターン６１ＵＢ，６２ＵＢ）を流れるフィードバック電流の向きを示している。
【0018】
上部配線パターン６１ＵＢ，６２ＵＢおよび下部配線パターン６１ＬＢ～６８ＬＢは、いずれもＹ軸方向に延在している。下部配線パターン６１ＬＢ～６４ＬＢは、Ｚ軸方向において磁気抵抗効果素子１３，１２を挟むように上部配線パターン６１ＵＢと反対側に配置されている。また、下部配線パターン６５ＬＢ～６８ＬＢは、Ｚ軸方向において磁気抵抗効果素子１３，１２を挟むように上部配線パターン６２ＵＢと反対側に配置されている。
【0019】
なお、下部配線６ＬＢが本発明の「第１階層部分」に対応する一具体例であり、下部配線パターン６１ＬＢ～６８ＬＢが本発明の「第１導体」に対応する一具体例である。また、上部配線６ＵＢが本発明の「第２階層部分」に対応する一具体例であり、上部配線パターン６１ＵＢ，６２ＵＢが本発明の「第２導体」に対応する一具体例である。
【0020】
（磁気抵抗効果素子１１）
図３Ａは、電流検出ユニット１０Ａのうちの、素子形成領域Ｘ１に形成された磁気抵抗効果素子１１の詳細な構成を説明するための平面図である。また、図３Ｂ～３Ｅは、それぞれ、電流検出ユニット１０Ａの要部を表す断面図である。なお、図３Ａでは、磁気抵抗効果素子１１を構成する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１と、それらの下方に配置された下部配線パターン６２ＬＡ，６３ＬＡとを記載しており、他の構成要素については記載を省略している。また、図３Ｂ～３Ｅでは、それぞれ、磁気抵抗効果膜ＭＲ１と、その下方に位置し、基板１の上に設けられて非磁性絶縁層３に埋設された下部配線パターン６２ＬＡ，６３ＬＡと、磁気抵抗効果膜ＭＲ１の上方に位置する上部配線パターン６１ＵＡとを記載しており、他の構成要素については記載を省略している。
図３Ａは、電流検出ユニット１０Ａのうちの、素子形成領域Ｘ１に形成された磁気抵抗効果素子１１の詳細な構成を説明するための平面図である。また、図３Ｂ～３Ｅは、それぞれ、電流検出ユニット１０Ａの要部を表す断面図である。なお、図３Ａでは、磁気抵抗効果素子１１を構成する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１と、それらの下方に配置された下部配線パターン６２ＬＡ，６３ＬＡとを記載しており、他の構成要素については記載を省略している。また、図３Ｂ～３Ｅでは、それぞれ、磁気抵抗効果膜ＭＲ１と、その下方に位置し、基板１の上に設けられて非磁性絶縁層３に埋設された下部配線パターン６２ＬＡ，６３ＬＡと、磁気抵抗効果膜ＭＲ１の上方に位置する上部配線パターン６１ＵＡとを記載しており、他の構成要素については記載を省略している。
【0021】
図３Ａに示したように、磁気抵抗効果素子１１は、Ｙ軸方向に並ぶ複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１を含んでいる。複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１は、互いに直列接続されており、それぞれＸ軸方向およびＹ軸方向の双方に対して傾斜したＷ軸方向に延在している。したがって、複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１は、それぞれＷ軸方向の形状異方性を示す。Ｗ軸方向とＹ軸方向とのなす角度θ１は、例えば４５°であるとよい。複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１は、それぞれ、第１の先端部１１Ａと、第２の先端部１１Ｂと、Ｗ軸方向においてそれら第１の先端部１１Ａおよび第２の先端部１１Ｂに挟まれた中間部１１Ｃとを有する。なお、第１の先端部１１Ａおよび第２の先端部１１Ｂは、それぞれ、Ｗ軸方向における第１の最先端部１１ＡＴおよび第２の最先端部１１ＢＴを含む部分である。また、図３Ａにおいて、符号ＪＳ１３を付した矢印は磁気抵抗効果膜ＭＲ１における磁化自由層Ｓ１３（後出）の初期状態での磁化方向を示す。すなわち、初期状態での磁化自由層Ｓ１３の磁化ＪＳ１３の方向は、Ｗ軸方向とほぼ平行である。さらに、図３Ａにおいて符号ＪＳ１１を付した矢印は、磁気抵抗効果膜ＭＲ１における磁化固着層Ｓ１１（後出）の磁化ＪＳ１１の方向を示す。すなわち、磁化ＪＳ１１の方向は、Ｗ軸方向と直交するＶ軸方向とほぼ平行である。したがって、磁気抵抗効果膜ＭＲ１の感度方向はＶ軸方向である。
ここで、Ｚ軸方向が本発明の「第１の軸方向」に対応する一具体例であり、Ｘ軸方向が本発明の「第２の軸方向」に対応する一具体例であり、Ｙ軸方向が本発明の「第３の軸方向」に対応する一具体例である。また、Ｗ軸方向が本発明の「第４の軸方向」に対応する一具体例である。
ここで、Ｚ軸方向が本発明の「第１の軸方向」に対応する一具体例であり、Ｘ軸方向が本発明の「第２の軸方向」に対応する一具体例であり、Ｙ軸方向が本発明の「第３の軸方向」に対応する一具体例である。また、Ｗ軸方向が本発明の「第４の軸方向」に対応する一具体例である。
【0022】
図３Ａ～３Ｅに示したように、ヘリカルコイル６の上部配線パターン６１ＵＡは、Ｚ軸方向において磁気抵抗効果膜ＭＲ１および下部配線パターン６２ＬＡ，６３ＬＡとそれぞれ重なり合うように設けられている。また、各磁気抵抗効果膜ＭＲ１は、Ｚ軸方向において、ヘリカルコイル６における下部配線パターン６２ＬＡおよび下部配線パターン６３ＬＡの双方と重なり合うように配置されている。下部配線パターン６２ＬＡは、例えばＺ軸方向において各磁気抵抗効果膜ＭＲ１のうちの第１の先端部１１Ａとそれぞれ重なり合うように設けられている。同様に、下部配線パターン６３ＬＡは、例えばＺ軸方向において各磁気抵抗効果膜ＭＲ１のうちの第２の先端部１１Ｂとそれぞれ重なり合うように設けられている。より詳細には、下部配線パターン６２ＬＡが、第１の先端部１１Ａのうちの第１の最先端部１１ＡＴとＺ軸方向において重なり合い、下部配線パターン６３ＬＡが、第２の先端部１１Ｂのうちの第２の最先端部１１ＢＴとＺ軸方向において重なり合っている。
ここで、下部配線パターン６２ＬＡは本発明の「第１の第１導体」に対応する一具体例であり、下部配線パターン６３ＬＡは本発明の「第２の第１導体」に対応する一具体例である。
ここで、下部配線パターン６２ＬＡは本発明の「第１の第１導体」に対応する一具体例であり、下部配線パターン６３ＬＡは本発明の「第２の第１導体」に対応する一具体例である。
【0023】
電流検出ユニット１０Ａでは、図３Ａおよび図３Ｂに示したように、ヘリカルコイル６にセット電流Ｉｓが供給されることにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ１に対し－Ｘ方向のセット磁場ＳＦ－が付与されることとなる。図３Ｃに示したように、ヘリカルコイル６にリセット電流Ｉｒが供給されることにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ１に対し＋Ｘ方向のリセット磁場ＲＦ＋が付与されることとなる。また、図３Ｄに示したように、バス５に＋Ｙ方向の信号電流Ｉｍ１が流れる場合、磁気抵抗効果膜ＭＲ１には＋Ｘ方向の信号磁場Ｈｍ１が付与される。その際、ヘリカルコイル６にフィードバック電流Ｉｆ１が供給されることにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ１に対し、信号磁場Ｈｍ１を打ち消すように－Ｘ方向のフィードバック磁場Ｈｆ１が付与される。さらに、図３Ｅに示したように、バス５に－Ｙ方向の信号電流Ｉｍ２が流れる場合、磁気抵抗効果膜ＭＲ１には－Ｘ方向の信号磁場Ｈｍ２が付与される。その際、ヘリカルコイル６にフィードバック電流Ｉｆ２が供給されることにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ１に対し、信号磁場Ｈｍ２を打ち消すように＋Ｘ方向のフィードバック磁場Ｈｆ２が付与される。
なお、セット磁場ＳＦ（ＳＦ＋，ＳＦ－）およびリセット磁場ＲＦ（ＲＦ＋，ＲＦ－）が、本発明の「誘導磁場」または「第１の誘導磁場」に対応する一具体例である。
なお、セット磁場ＳＦ（ＳＦ＋，ＳＦ－）およびリセット磁場ＲＦ（ＲＦ＋，ＲＦ－）が、本発明の「誘導磁場」または「第１の誘導磁場」に対応する一具体例である。
【0024】
図３Ｆに示したように、第１の先端部１１Ａに付与されるセット磁場ＳＦおよびリセット磁場ＲＦの強度（絶対値）および第２の先端部１１Ｂに付与されるセット磁場ＳＦおよびリセット磁場ＲＦの強度（絶対値）は、中間部１１Ｃに付与されるセット磁場ＳＦおよびリセット磁場ＲＦの強度（絶対値）よりも高くなる。これは、第１の先端部１１Ａおよび第２の先端部１１Ｂは、下部配線パターン６２ＬＡおよび下部配線パターン６３ＬＡとＺ軸方向において重なり合うようになっているのに対し、中間部１１ＣとＺ軸方向において重なり合う位置に下部配線パターンが設けられていないからである。すなわち、中間部１１Ｃは、第１の先端部１１Ａおよび第２の先端部１１Ｂと比較して、ヘリカルコイル６における下部配線パターン６２ＬＡおよび下部配線パターン６３ＬＡからの距離が遠いことに起因している。なお、図３Ｆは、磁気抵抗効果膜ＭＲ１に付与されるセット磁場ＳＦおよびリセット磁場ＲＦのＸ軸方向の強度分布を表す説明図である。図３Ｆにおいて、横軸がＸ軸方向の位置（任意単位）を表し、縦軸が磁場強度（任意単位）を表している。
【0025】
また、図３Ｂ～３Ｅに示したように、電流検出ユニット１０Ａでは、第１導体としての下部配線パターン６２ＬＡおよび下部配線パターン６３ＬＡの各々の幅Ｗ６ＬＡが、第２導体としての上部配線パターン６１ＵＡの幅Ｗ６ＵＡよりも狭くなっているとよい。下層配線パターンについては、例えばダマシン法などの、微細かつ高精度の寸法を得ることができる製造方法を適用しやすいからである。なお、上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡの各々の幅Ｗ６ＵＡは、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。同様に、下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡの各々の幅Ｗ６ＬＡは、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
【0026】
さらに、電流検出ユニット１０Ａでは、Ｚ軸方向において、磁気抵抗効果素子１１と下部配線６ＬＡとの第１距離は、磁気抵抗効果素子１１と上部配線６ＵＡとの第２距離よりも長いことが望ましい。具体的には、図３Ｂ～３Ｅに示したように、例えば磁気抵抗効果膜ＭＲ１と下部配線パターン６２ＬＡおよび下部配線パターン６３ＬＡとの高さ方向（Ｚ軸方向）における間隔Ｇ６ＬＡが、磁気抵抗効果膜ＭＲ１と上部配線パターン６１ＵＡとの高さ方向（Ｚ軸方向）における間隔Ｇ６ＵＡよりも大きい（間隔Ｇ６ＬＡ＞間隔Ｇ６ＵＡ）ことが望ましい。間隔Ｇ６ＬＡを十分に確保することにより、例えば下部配線６ＬＡの上に所定の厚さの非磁性絶縁層３を形成することができ、より平坦性の高い面上に複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１を形成できるからである。より平坦性の高い面上に複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１を形成することにより、複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１の各々の性能を高めることができるうえ、複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１の相互間における性能のばらつきを低減することができる。
【0027】
（磁気抵抗効果素子１４）
図３Ｇは、電流検出ユニット１０Ａのうちの、素子形成領域Ｘ４に形成された磁気抵抗効果素子１４の詳細な構成を説明するための平面図である。なお、図３Ｇでは、磁気抵抗効果素子１４を構成する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ４と、それらの下方に配置された下部配線パターン６２ＬＡ，６３ＬＡとを記載しており、他の構成要素については記載を省略している。
図３Ｇは、電流検出ユニット１０Ａのうちの、素子形成領域Ｘ４に形成された磁気抵抗効果素子１４の詳細な構成を説明するための平面図である。なお、図３Ｇでは、磁気抵抗効果素子１４を構成する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ４と、それらの下方に配置された下部配線パターン６２ＬＡ，６３ＬＡとを記載しており、他の構成要素については記載を省略している。
【0028】
図３Ｇに示したように、磁気抵抗効果素子１４は、Ｙ軸方向に並ぶ複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ４を含んでいる。複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ４は、互いに直列接続されており、それぞれＸ軸方向およびＹ軸方向の双方に対して傾斜したＷ軸方向に延在している。したがって、複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ４は、それぞれＷ軸方向の形状異方性を示す。複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ４は、それぞれ、第１の先端部１４Ａと、第２の先端部１４Ｂと、Ｗ軸方向においてそれら第１の先端部１４Ａおよび第２の先端部１４Ｂに挟まれた中間部１４Ｃとを有する。なお、第１の先端部１４Ａおよび第２の先端部１４Ｂは、それぞれ、Ｗ軸方向における第１の最先端部１４ＡＴおよび第２の最先端部１４ＢＴを含む部分である。また、図３Ｇにおいて、符号ＪＳ４３を付した矢印は磁気抵抗効果膜ＭＲ４における磁化自由層Ｓ４３（後出）の初期状態での磁化方向を示す。すなわち、初期状態での磁化自由層Ｓ４３の磁化ＪＳ４３の方向は、Ｗ軸方向とほぼ平行である。さらに、図３Ｇにおいて符号ＪＳ４１を付した矢印は、磁気抵抗効果膜ＭＲ４における磁化固着層Ｓ４１（後出）の磁化ＪＳ４１の方向を示す。すなわち、磁化ＪＳ４１の方向は、Ｗ軸方向と直交するＶ軸方向とほぼ平行である。したがって、磁気抵抗効果膜ＭＲ４の感度方向はＶ軸方向である。
【0029】
図３Ｇに示したように、各磁気抵抗効果膜ＭＲ４は、Ｚ軸方向において、ヘリカルコイル６における下部配線パターン６２ＬＡおよび下部配線パターン６３ＬＡの双方と重なり合うように配置されている。下部配線パターン６２ＬＡは、例えばＺ軸方向において各磁気抵抗効果膜ＭＲ４のうちの第１の先端部１４Ａとそれぞれ重なり合うように設けられている。同様に、下部配線パターン６３ＬＡは、例えばＺ軸方向において各磁気抵抗効果膜ＭＲ４のうちの第２の先端部１４Ｂとそれぞれ重なり合うように設けられている。より詳細には、下部配線パターン６２ＬＡが、第１の先端部１４Ａのうちの第１の最先端部１４ＡＴとＺ軸方向において重なり合い、下部配線パターン６３ＬＡが、第２の先端部１４Ｂのうちの第２の最先端部１４ＢＴとＺ軸方向において重なり合っている。したがって、磁気抵抗効果素子１４では、磁気抵抗効果素子１１と同様に、ヘリカルコイル６にセット電流Ｉｓが供給されることにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ４に対し－Ｘ方向のセット磁場ＳＦ－が付与されることとなる。また、ヘリカルコイル６にリセット電流Ｉｒが供給されることにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ４に対し＋Ｘ方向のリセット磁場ＲＦ＋が付与されることとなる。
【0030】
さらに、電流検出ユニット１０Ａでは、Ｚ軸方向において、磁気抵抗効果素子１４と下部配線６ＬＡとの第１距離は、磁気抵抗効果素子１４と上部配線６ＵＡとの第２距離よりも長いことが望ましい。より平坦性の高い面上に複数の磁気抵抗効果素子１４を形成でき、複数の磁気抵抗効果素子１４の各々の性能を高めることができるうえ、複数の磁気抵抗効果素子１４の相互間における性能のばらつきを低減することができるからである。
【0031】
（磁気抵抗効果素子１３）
図４Ａは、電流検出ユニット１０Ｂのうちの、素子形成領域Ｘ３に形成された磁気抵抗効果素子１３の詳細な構成を説明するための平面図である。また、図４Ｂ～４Ｅは、それぞれ、電流検出ユニット１０Ｂの要部を表す断面図である。なお、図４Ａでは、磁気抵抗効果素子１３を構成する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ３と、それらの下方に配置された下部配線パターン６２ＬＢ，６３ＬＢとを記載しており、他の構成要素については記載を省略している。また、図４Ｂ～４Ｅでは、それぞれ、磁気抵抗効果膜ＭＲ３と、その下方に位置し、基板１の上に設けられて非磁性絶縁層３に埋設された下部配線パターン６２ＬＢ，６３ＬＢと、磁気抵抗効果膜ＭＲ３の上方に位置する上部配線パターン６１ＵＢとを記載しており、他の構成要素については記載を省略している。
図４Ａは、電流検出ユニット１０Ｂのうちの、素子形成領域Ｘ３に形成された磁気抵抗効果素子１３の詳細な構成を説明するための平面図である。また、図４Ｂ～４Ｅは、それぞれ、電流検出ユニット１０Ｂの要部を表す断面図である。なお、図４Ａでは、磁気抵抗効果素子１３を構成する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ３と、それらの下方に配置された下部配線パターン６２ＬＢ，６３ＬＢとを記載しており、他の構成要素については記載を省略している。また、図４Ｂ～４Ｅでは、それぞれ、磁気抵抗効果膜ＭＲ３と、その下方に位置し、基板１の上に設けられて非磁性絶縁層３に埋設された下部配線パターン６２ＬＢ，６３ＬＢと、磁気抵抗効果膜ＭＲ３の上方に位置する上部配線パターン６１ＵＢとを記載しており、他の構成要素については記載を省略している。
【0032】
図４Ａに示したように、磁気抵抗効果素子１３は、Ｙ軸方向に並ぶ複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ３を含んでいる。複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ３は、互いに直列接続されており、それぞれＸ軸方向およびＹ軸方向の双方に対して傾斜したＷ軸方向に延在している。したがって、複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ３は、それぞれＷ軸方向の形状異方性を示す。複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ３は、それぞれ、第１の先端部１３Ａと、第２の先端部１３Ｂと、Ｗ軸方向においてそれら第１の先端部１３Ａおよび第２の先端部１３Ｂに挟まれた中間部１３Ｃとを有する。なお、第１の先端部１３Ａおよび第２の先端部１３Ｂは、それぞれ、Ｗ軸方向における第１の最先端部１３ＡＴおよび第２の最先端部１３ＢＴを含む部分である。また、図４Ａにおいて、符号ＪＳ３３を付した矢印は磁気抵抗効果膜ＭＲ３における磁化自由層Ｓ３３（後出）の初期状態での磁化方向を示す。すなわち、初期状態での磁化自由層Ｓ３３の磁化ＪＳ３３の方向は、Ｗ軸方向とほぼ平行である。さらに、図４Ａにおいて符号ＪＳ３１を付した矢印は、磁気抵抗効果膜ＭＲ３における磁化固着層Ｓ３１（後出）の磁化ＪＳ３１の方向を示す。すなわち、磁化ＪＳ３１の方向は、Ｗ軸方向と直交するＶ軸方向とほぼ平行である。したがって、磁気抵抗効果膜ＭＲ３の感度方向はＶ軸方向である。
【0033】
図４Ａ～４Ｅに示したように、ヘリカルコイル６の上部配線パターン６１ＵＢは、Ｚ軸方向において磁気抵抗効果膜ＭＲ３および下部配線パターン６２ＬＢ，６３ＬＢとそれぞれ重なり合うように設けられている。また、各磁気抵抗効果膜ＭＲ３は、Ｚ軸方向において、ヘリカルコイル６における下部配線パターン６２ＬＢおよび下部配線パターン６３ＬＢの双方と重なり合うように配置されている。下部配線パターン６２ＬＢは、例えばＺ軸方向において各磁気抵抗効果膜ＭＲ３のうちの第１の先端部１３Ａとそれぞれ重なり合うように設けられている。同様に、下部配線パターン６３ＬＢは、例えばＺ軸方向において各磁気抵抗効果膜ＭＲ３のうちの第２の先端部１３Ｂとそれぞれ重なり合うように設けられている。より詳細には、下部配線パターン６２ＬＢが、第１の先端部１３Ａのうちの第１の最先端部１３ＡＴとＺ軸方向において重なり合い、下部配線パターン６３ＬＢが、第２の先端部１３Ｂのうちの第２の最先端部１３ＢＴとＺ軸方向において重なり合っている。
ここで、下部配線パターン６２ＬＢは本発明の「第１の第１導体」に対応する一具体例であり、下部配線パターン６３ＬＢは本発明の「第２の第１導体」に対応する一具体例である。
ここで、下部配線パターン６２ＬＢは本発明の「第１の第１導体」に対応する一具体例であり、下部配線パターン６３ＬＢは本発明の「第２の第１導体」に対応する一具体例である。
【0034】
電流検出ユニット１０Ｂでは、図４Ａおよび図４Ｂに示したように、ヘリカルコイル６にセット電流Ｉｓが供給されることにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ３に対し＋Ｘ方向のセット磁場ＳＦ＋が付与されることとなる。図４Ｃに示したように、ヘリカルコイル６にリセット電流Ｉｒが供給されることにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ３に対し－Ｘ方向のリセット磁場ＲＦ－が付与されることとなる。また、図４Ｄに示したように、バス５に＋Ｙ方向の信号電流Ｉｍ１が流れる場合、磁気抵抗効果膜ＭＲ３には＋Ｘ方向の信号磁場Ｈｍ１が付与される。その際、ヘリカルコイル６にフィードバック電流Ｉｆ１が供給されることにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ３に対し、信号磁場Ｈｍ１を打ち消すように－Ｘ方向のフィードバック磁場Ｈｆ１が付与される。さらに、図４Ｅに示したように、バス５に－Ｙ方向の信号電流Ｉｍ２が流れる場合、磁気抵抗効果膜ＭＲ３には－Ｘ方向の信号磁場Ｈｍ２が付与される。その際、ヘリカルコイル６にフィードバック電流Ｉｆ２が供給されることにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ３に対し、信号磁場Ｈｍ２を打ち消すように＋Ｘ方向のフィードバック磁場Ｈｆ２が付与される。
【0035】
また、図４Ｂ～４Ｅに示したように、電流検出ユニット１０Ｂでは、第１導体としての下部配線パターン６２ＬＢおよび下部配線パターン６３ＬＢの各々の幅Ｗ６ＬＢが、第２導体としての上部配線パターン６１ＵＢの幅Ｗ６ＵＢよりも狭くなっているとよい。下層配線パターンについては、例えばダマシン法などの、微細かつ高精度の寸法を得ることができる製造方法を適用しやすいからである。なお、上部配線パターン６１ＵＢ，６２ＵＢの各々の幅Ｗ６ＵＢは、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。同様に、下部配線パターン６１ＬＢ～６８ＬＢの各々の幅Ｗ６ＬＢは、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。
【0036】
さらに、電流検出ユニット１０Ｂでは、Ｚ軸方向において、磁気抵抗効果素子１３と下部配線６ＬＢとの第１距離は、磁気抵抗効果素子１３と上部配線６ＵＢとの第２距離よりも長いことが望ましい。具体的には、図４Ｂ～４Ｅに示したように、例えば磁気抵抗効果膜ＭＲ３と下部配線パターン６２ＬＢおよび下部配線パターン６３ＬＢとの高さ方向（Ｚ軸方向）における間隔Ｇ６ＬＢが、磁気抵抗効果膜ＭＲ３と上部配線パターン６１ＵＢとの高さ方向（Ｚ軸方向）における間隔Ｇ６ＵＢよりも大きい（間隔Ｇ６ＬＢ＞間隔Ｇ６ＵＢ）ことが望ましい。間隔Ｇ６ＬＢを十分に確保することにより、例えば下部配線６ＬＢの上に所定の厚さの非磁性絶縁層３を形成することができ、より平坦性の高い面上に複数の磁気抵抗効果素子１３を形成できるからである。より平坦性の高い面上に磁気抵抗効果素子１３を形成することにより、複数の磁気抵抗効果素子１３の各々の性能を高めることができるうえ、複数の磁気抵抗効果素子１３の相互間における性能のばらつきを低減することができる。
【0037】
（磁気抵抗効果素子１２）
図４Ｆは、電流検出ユニット１０Ｂのうちの、素子形成領域Ｘ２に形成された磁気抵抗効果素子１２の詳細な構成を説明するための平面図である。なお、図４Ｆでは、磁気抵抗効果素子１２を構成する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ２と、それらの下方に配置された下部配線パターン６２ＬＢ，６３ＬＢとを記載しており、他の構成要素については記載を省略している。
図４Ｆは、電流検出ユニット１０Ｂのうちの、素子形成領域Ｘ２に形成された磁気抵抗効果素子１２の詳細な構成を説明するための平面図である。なお、図４Ｆでは、磁気抵抗効果素子１２を構成する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ２と、それらの下方に配置された下部配線パターン６２ＬＢ，６３ＬＢとを記載しており、他の構成要素については記載を省略している。
【0038】
図４Ｆに示したように、磁気抵抗効果素子１２は、Ｙ軸方向に並ぶ複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ２を含んでいる。複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ２は、互いに直列接続されており、それぞれＸ軸方向およびＹ軸方向の双方に対して傾斜したＷ軸方向に延在している。したがって、複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ２は、それぞれＷ軸方向の形状異方性を示す。複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ２は、それぞれ、第１の先端部１２Ａと、第２の先端部１２Ｂと、Ｗ軸方向においてそれら第１の先端部１２Ａおよび第２の先端部１２Ｂに挟まれた中間部１２Ｃとを有する。なお、第１の先端部１２Ａおよび第２の先端部１２Ｂは、それぞれ、Ｗ軸方向における第１の最先端部１２ＡＴおよび第２の最先端部１２ＢＴを含む部分である。また、図４Ｆにおいて、符号ＪＳ２３を付した矢印は磁気抵抗効果膜ＭＲ２における磁化自由層Ｓ２３（後出）の初期状態での磁化方向を示す。すなわち、初期状態での磁化自由層Ｓ２３の磁化ＪＳ２３の方向は、Ｗ軸方向とほぼ平行である。さらに、図４Ｆにおいて符号ＪＳ２１を付した矢印は、磁気抵抗効果膜ＭＲ２における磁化固着層Ｓ２１（後出）の磁化ＪＳ２１の方向を示す。すなわち、磁化ＪＳ２１の方向は、Ｗ軸方向と直交するＶ軸方向とほぼ平行である。したがって、磁気抵抗効果膜ＭＲ２の感度方向はＶ軸方向である。
【0039】
図４Ｆに示したように、各磁気抵抗効果膜ＭＲ２は、Ｚ軸方向において、ヘリカルコイル６における下部配線パターン６２ＬＢおよび下部配線パターン６３ＬＢの双方と重なり合うように配置されている。下部配線パターン６２ＬＢは、例えばＺ軸方向において各磁気抵抗効果膜ＭＲ２のうちの第１の先端部１２Ａとそれぞれ重なり合うように設けられている。同様に、下部配線パターン６３ＬＢは、例えばＺ軸方向において各磁気抵抗効果膜ＭＲ２のうちの第２の先端部１２Ｂとそれぞれ重なり合うように設けられている。より詳細には、下部配線パターン６２ＬＢが、第１の先端部１２Ａのうちの第１の最先端部１２ＡＴとＺ軸方向において重なり合い、下部配線パターン６３ＬＢが、第２の先端部１２Ｂのうちの第２の最先端部１２ＢＴとＺ軸方向において重なり合っている。したがって、磁気抵抗効果素子１２では、磁気抵抗効果素子１３と同様に、ヘリカルコイル６にセット電流Ｉｓが供給されることにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ２に対し＋Ｘ方向のセット磁場ＳＦ＋が付与されることとなる。また、ヘリカルコイル６にリセット電流Ｉｒが供給されることにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ２に対し－Ｘ方向のリセット磁場ＲＦ－が付与されることとなる。
【0040】
さらに、電流検出ユニット１０Ｂでは、Ｚ軸方向において、磁気抵抗効果素子１２と下部配線６ＬＢとの第１距離は、磁気抵抗効果素子１２と上部配線６ＵＢとの第２距離よりも長いことが望ましい。より平坦性の高い面上に複数の磁気抵抗効果素子１２を形成でき、複数の磁気抵抗効果素子１２の各々の性能を高めることができるうえ、複数の磁気抵抗効果素子１２の相互間における性能のばらつきを低減することができるからである。
【0041】
（バス５）
バス５は、例えばＹ軸方向へ延在する導体であり、電流検出装置１００により検出する対象となる信号電流Ｉｍ（Ｉｍ１，Ｉｍ２）が供給されるものである。バス５の主たる構成材料は、例えばＣｕ（銅）などの高導電性材料である。バス５の構成材料としてＦｅ（鉄）やＮｉ（ニッケル）を含む合金、あるいは、ステンレス鋼を用いることもできる。バス５は、その内部を例えば＋Ｙ方向へ信号電流Ｉｍ１が流れることにより、バス５の周囲に信号磁場Ｈｍ１を生成可能である。その際、生成された信号磁場Ｈｍ１は、磁気抵抗効果素子１１～１４に対し＋Ｘ方向に印加される。バス５の内部を－Ｙ方向へ信号電流Ｉｍ２が流れることにより、磁気抵抗効果素子１１～１４に対し－Ｘ方向に印加される信号磁場Ｈｍ２が形成される。
バス５は、例えばＹ軸方向へ延在する導体であり、電流検出装置１００により検出する対象となる信号電流Ｉｍ（Ｉｍ１，Ｉｍ２）が供給されるものである。バス５の主たる構成材料は、例えばＣｕ（銅）などの高導電性材料である。バス５の構成材料としてＦｅ（鉄）やＮｉ（ニッケル）を含む合金、あるいは、ステンレス鋼を用いることもできる。バス５は、その内部を例えば＋Ｙ方向へ信号電流Ｉｍ１が流れることにより、バス５の周囲に信号磁場Ｈｍ１を生成可能である。その際、生成された信号磁場Ｈｍ１は、磁気抵抗効果素子１１～１４に対し＋Ｘ方向に印加される。バス５の内部を－Ｙ方向へ信号電流Ｉｍ２が流れることにより、磁気抵抗効果素子１１～１４に対し－Ｘ方向に印加される信号磁場Ｈｍ２が形成される。
【0042】
（ヘリカルコイル６）
図５Ａおよび図５Ｂは、ヘリカルコイル６の一部を拡大して模式的に表した斜視図である。すでに述べたように、ヘリカルコイル６は、コイル部分６Ａと、コイル部分６Ｂとを有している。図５Ａおよび図５Ｂに示したように、コイル部分６Ａは、例えば－Ｘ方向に沿って進行しつつ磁気抵抗効果素子１１，１４の周囲を第１の旋回方向ＣＤ１へ旋回するように設けられている。コイル部分６Ｂは、－Ｘ方向に沿って進行しつつ磁気抵抗効果素子１３，１２の周囲を第１の旋回方向ＣＤ１と反対の第２の旋回方向ＣＤ２へ旋回するように設けられている。コイル部分６Ａの第１端部とコイル部分６Ｂの第１端部とは連結部分６Ｊを介して連結されている。連結部分６Ｊには端子Ｔ３が接続されている。端子Ｔ３は、例えばフレームグラウンド（ＦＧ）である。コイル部分６Ａの第２端部には端子Ｔ１が接続され、コイル部分６Ｂの第２端部には端子Ｔ２が接続されている。なお、図５Ａおよび図５Ｂでは、コイル部分６Ａに対応する電流検出ユニット１０Ａと、コイル部分６Ｂに対応する電流検出ユニット１０Ｂとがそれぞれ２つずつ連なっている形態を表している。また、図５Ａおよび図５Ｂでは、２本の上部配線パターン６１ＵＡおよび上部配線パターン６２ＵＡを省略して１本の上部配線６ＵＡとして記載し、８本の下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡを省略して１本の下部配線６ＬＡとして記載し、２本の上部配線パターン６１ＵＢおよび上部配線パターン６２ＵＢを省略して１本の上部配線６ＵＡとして記載し、８本の下部配線パターン６１ＬＢ～６８ＬＢを省略して１本の下部配線６ＬＢとして記載している。
図５Ａおよび図５Ｂは、ヘリカルコイル６の一部を拡大して模式的に表した斜視図である。すでに述べたように、ヘリカルコイル６は、コイル部分６Ａと、コイル部分６Ｂとを有している。図５Ａおよび図５Ｂに示したように、コイル部分６Ａは、例えば－Ｘ方向に沿って進行しつつ磁気抵抗効果素子１１，１４の周囲を第１の旋回方向ＣＤ１へ旋回するように設けられている。コイル部分６Ｂは、－Ｘ方向に沿って進行しつつ磁気抵抗効果素子１３，１２の周囲を第１の旋回方向ＣＤ１と反対の第２の旋回方向ＣＤ２へ旋回するように設けられている。コイル部分６Ａの第１端部とコイル部分６Ｂの第１端部とは連結部分６Ｊを介して連結されている。連結部分６Ｊには端子Ｔ３が接続されている。端子Ｔ３は、例えばフレームグラウンド（ＦＧ）である。コイル部分６Ａの第２端部には端子Ｔ１が接続され、コイル部分６Ｂの第２端部には端子Ｔ２が接続されている。なお、図５Ａおよび図５Ｂでは、コイル部分６Ａに対応する電流検出ユニット１０Ａと、コイル部分６Ｂに対応する電流検出ユニット１０Ｂとがそれぞれ２つずつ連なっている形態を表している。また、図５Ａおよび図５Ｂでは、２本の上部配線パターン６１ＵＡおよび上部配線パターン６２ＵＡを省略して１本の上部配線６ＵＡとして記載し、８本の下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡを省略して１本の下部配線６ＬＡとして記載し、２本の上部配線パターン６１ＵＢおよび上部配線パターン６２ＵＢを省略して１本の上部配線６ＵＡとして記載し、８本の下部配線パターン６１ＬＢ～６８ＬＢを省略して１本の下部配線６ＬＢとして記載している。
【0043】
ヘリカルコイル６は、磁気抵抗効果素子１１～１４の各々と電気的に絶縁されつつ、磁気抵抗効果素子１１～１４を取り巻くように配置された電気配線である。ヘリカルコイル６の主たる構成材料は、バス５と同様、例えばＣｕ（銅）などの高導電性材料である。
【0044】
図５Ａに示したように、ヘリカルコイル６には、電源により、例えば端子Ｔ１と端子Ｔ２との間にセット電流Ｉｓおよびリセット電流Ｉｒが供給可能になっている。なお、図５Ａでは、端子Ｔ２から端子Ｔ１へセット電流Ｉｓが流れている様子を矢印で表している。また、リセット電流Ｉｒは、端子Ｔ１から端子Ｔ２へ向かうように、図５Ａで示された矢印と反対向きに流れることとなる。
【0045】
図５Ｂに示したように、ヘリカルコイル６には、電源により、端子Ｔ１と端子Ｔ３との間、および端子Ｔ２と端子Ｔ３との間において、それぞれフィードバック電流Ｉｆ１，Ｉｆ２が供給可能になっている。なお、図５Ｂでは、端子Ｔ３から端子Ｔ１へフィードバック電流Ｉｆ１が流れると共に端子Ｔ３から端子Ｔ２へフィードバック電流Ｉｆ１が流れる様子を矢印で表している。また、フィードバック電流Ｉｆ２は、端子Ｔ１から端子Ｔ３へ向かうと共に端子Ｔ２から端子Ｔ３へ向かうように、図５Ｂで示された矢印と反対向きに流れることとなる。
【0046】
（磁気抵抗効果膜ＭＲ１～ＭＲ４）
磁気抵抗効果膜ＭＲ１，ＭＲ３は、＋Ｘ方向の信号磁場の印加により減少し、かつ、－Ｘ方向の信号磁場の印加により増加する抵抗値を有する。一方、磁気抵抗効果膜ＭＲ２，ＭＲ４は、＋Ｘ方向の信号磁場の印加により増加し、かつ、－Ｘ方向の信号磁場の印加により減少する抵抗値を有する。
磁気抵抗効果膜ＭＲ１，ＭＲ３は、＋Ｘ方向の信号磁場の印加により減少し、かつ、－Ｘ方向の信号磁場の印加により増加する抵抗値を有する。一方、磁気抵抗効果膜ＭＲ２，ＭＲ４は、＋Ｘ方向の信号磁場の印加により増加し、かつ、－Ｘ方向の信号磁場の印加により減少する抵抗値を有する。
【0047】
図６Ａは、磁気抵抗効果膜ＭＲ１の積層構造を表す分解斜視図である。図６Ｂは、磁気抵抗効果膜ＭＲ２の積層構造を表す分解斜視図である。図６Ｃは、磁気抵抗効果膜ＭＲ３の積層構造を表す分解斜視図である。図６Ｄは、磁気抵抗効果膜ＭＲ４の積層構造を表す分解斜視図である。
【0048】
磁気抵抗効果膜ＭＲ１～ＭＲ４は、それぞれ図６Ａ～図６Ｄに示したように、磁性層を含む複数の機能膜が積層されたスピンバルブ構造をなしている。具体的には、磁気抵抗効果膜ＭＲ１は、図６Ａに示したように、＋Ｖ方向に固着された磁化ＪＳ１１を有する磁化固着層Ｓ１１と、非磁性体である中間層Ｓ１２と、信号磁場の磁束密度に応じて変化する磁化ＪＳ１３を有する磁化自由層Ｓ１３とが順にＺ軸方向に積層されてなるものである。磁化固着層Ｓ１１、中間層Ｓ１２および磁化自由層Ｓ１３は、いずれもＸＹ面内に広がる薄膜である。したがって、磁化自由層Ｓ１３の磁化ＪＳ１３の向きは、ＸＹ面内において回転可能となっている。
【0049】
磁気抵抗効果膜ＭＲ２は、図６Ｂに示したように、－Ｖ方向に固着された磁化ＪＳ２１を有する磁化固着層Ｓ２１と、非磁性体である中間層Ｓ２２と、信号磁場の磁束密度に応じて変化する磁化ＪＳ２３を有する磁化自由層Ｓ２３とが順にＺ軸方向に積層されてなるものである。磁化固着層Ｓ２１、中間層Ｓ２２および磁化自由層Ｓ２３は、いずれもＸＹ面内に広がる薄膜である。したがって、磁化自由層Ｓ２３の磁化ＪＳ２３の向きは、ＸＹ面内において回転可能となっている。
【0050】
磁気抵抗効果膜ＭＲ３は、図６Ｃに示したように、＋Ｖ方向に固着された磁化ＪＳ３１を有する磁化固着層Ｓ３１と、非磁性体である中間層Ｓ３２と、信号磁場の磁束密度に応じて変化する磁化ＪＳ３３を有する磁化自由層Ｓ３３とが順にＺ軸方向に積層されてなるものである。磁化固着層Ｓ３１、中間層Ｓ３２および磁化自由層Ｓ３３は、いずれもＸＹ面内に広がる薄膜である。したがって、磁化自由層Ｓ３３の磁化ＪＳ３３の向きは、ＸＹ面内において回転可能となっている。
【0051】
磁気抵抗効果膜ＭＲ４は、図６Ｄに示したように、－Ｖ方向に固着された磁化ＪＳ４１を有する磁化固着層Ｓ４１と、非磁性体である中間層Ｓ４２と、信号磁場の磁束密度に応じて変化する磁化ＪＳ４３を有する磁化自由層Ｓ４３とが順にＺ軸方向に積層されてなるものである。磁化固着層Ｓ４１、中間層Ｓ４２および磁化自由層Ｓ４３は、いずれもＸＹ面内に広がる薄膜である。したがって、磁化自由層Ｓ４３の磁化ＪＳ４３の向きは、ＸＹ面内において回転可能となっている。
【0052】
このように、磁気抵抗効果膜ＭＲ１，ＭＲ３における磁化固着層Ｓ１１，Ｓ３１は＋Ｖ方向に固着された磁化ＪＳ１１，Ｊ３１をそれぞれ有するのに対し、磁気抵抗効果膜ＭＲ２，ＭＲ４における磁化固着層Ｓ２１，Ｓ４１は－Ｖ方向に固着された磁化ＪＳ２１，Ｊ４１をそれぞれ有する。
【0053】
なお、磁気抵抗効果膜ＭＲ１～ＭＲ４において、磁化固着層Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１，Ｓ４１、中間層Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２，Ｓ４２および磁化自由層Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３３，Ｓ４３は、いずれも単層構造であってもよいし、複数層からなる多層構造であってもよい。
【0054】
磁化固着層Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１，Ｓ４１は、例えばコバルト（Ｃｏ）やコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、コバルト鉄ボロン合金（ＣｏＦｅＢ）などの強磁性材料からなる。なお、磁気抵抗効果膜ＭＲ１～ＭＲ４において、磁化固着層Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３１，Ｓ４１とそれぞれ隣接するように、中間層Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２，Ｓ４２と反対側に反強磁性層（図示せず）を設けるようにしてもよい。そのような反強磁性層は、白金マンガン合金（ＰｔＭｎ）やイリジウムマンガン合金（ＩｒＭｎ）などの反強磁性材料により構成されるものである。反強磁性層は、磁気抵抗効果膜ＭＲ１～ＭＲ４においては、＋Ｖ方向のスピン磁気モーメントと－Ｖ方向のスピン磁気モーメントとが完全に打ち消し合った状態にあり、隣接する磁化固着層Ｓ１１，Ｓ３１の磁化ＪＳ１１，ＪＳ３１の向きを＋Ｖ方向へ固定し、あるいは隣接する磁化固着層Ｓ２１，Ｓ４１の磁化ＪＳ２１，ＪＳ４１の向きを－Ｖ方向へ固定するように作用する。
【0055】
中間層Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２，Ｓ４２は、スピンバルブ構造が磁気トンネル接合（ＭＴＪ：Magnetic Tunnel Junction）膜として機能するものである場合、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる非磁性のトンネルバリア層であり、量子力学に基づくトンネル電流が通過可能な程度に厚みの薄いものである。ＭｇＯからなるトンネルバリア層は、例えば、ＭｇＯからなるターゲットを用いたスパッタリング処理のほか、マグネシウム（Ｍｇ）の薄膜の酸化処理、あるいは酸素雰囲気中でマグネシウムのスパッタリングを行う反応性スパッタリング処理などによって得られる。また、ＭｇＯのほか、アルミニウム（Ａｌ），タンタル（Ｔａ），ハフニウム（Ｈｆ）の各酸化物もしくは窒化物を用いて中間層Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２，Ｓ４２を構成することも可能である。なお、中間層Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ３２，Ｓ４２は、例えばルテニウム（Ｒｕ）や金（Ａｕ）などの白金族元素や銅（Ｃｕ）などの非磁性金属により構成されていてもよい。その場合、スピンバルブ構造は巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistive effect）膜として機能する。
【0056】
磁化自由層Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３３，Ｓ４３は軟質強磁性層であり、互いに実質的に同一の材料により形成されている。磁化自由層Ｓ１３，Ｓ２３，Ｓ３３，Ｓ４３は、例えばコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）あるいはコバルト鉄ボロン合金（ＣｏＦｅＢ）などによって構成される。
【0057】
（ブリッジ回路７）
４つの磁気抵抗効果素子１１～１４は、図７に示したようにブリッジ接続されてブリッジ回路７を形成している。磁気抵抗効果素子１１～１４は、検出対象である信号磁場Ｈｍ（Ｈｍ１，Ｈｍ２）の変化を検出可能である。上述したように、磁気抵抗効果素子１１，１３は＋Ｘ方向の信号磁場Ｈｍ１の印加により抵抗値が減少し、－Ｘ方向の信号磁場Ｈｍ２の印加により抵抗値が増加するものである。一方、磁気抵抗効果素子１２，１４は、＋Ｘ方向の信号磁場Ｈｍ１の印加により抵抗値が増加し、－Ｘ方向の信号磁場Ｈｍ２の印加により抵抗値が減少するものである。したがって、磁気抵抗効果素子１１，１３と磁気抵抗効果素子１２，１４とは、信号磁場Ｈｍの変化に応じて互いに例えば１８０°位相の異なる信号を出力する。
４つの磁気抵抗効果素子１１～１４は、図７に示したようにブリッジ接続されてブリッジ回路７を形成している。磁気抵抗効果素子１１～１４は、検出対象である信号磁場Ｈｍ（Ｈｍ１，Ｈｍ２）の変化を検出可能である。上述したように、磁気抵抗効果素子１１，１３は＋Ｘ方向の信号磁場Ｈｍ１の印加により抵抗値が減少し、－Ｘ方向の信号磁場Ｈｍ２の印加により抵抗値が増加するものである。一方、磁気抵抗効果素子１２，１４は、＋Ｘ方向の信号磁場Ｈｍ１の印加により抵抗値が増加し、－Ｘ方向の信号磁場Ｈｍ２の印加により抵抗値が減少するものである。したがって、磁気抵抗効果素子１１，１３と磁気抵抗効果素子１２，１４とは、信号磁場Ｈｍの変化に応じて互いに例えば１８０°位相の異なる信号を出力する。
【0058】
図７に示したように、ブリッジ回路７は、直列接続された磁気抵抗効果素子１１および磁気抵抗効果素子１２と、直列接続された磁気抵抗効果素子１３および磁気抵抗効果素子１４とが、互いに並列接続されてなるものである。より具体的には、ブリッジ回路７は、磁気抵抗効果素子１１の一端と磁気抵抗効果素子１２の一端とが接続点Ｐ１において接続され、磁気抵抗効果素子１３の一端と磁気抵抗効果素子１４の一端とが接続点Ｐ２において接続され、磁気抵抗効果素子１１の他端と磁気抵抗効果素子１４の他端とが接続点Ｐ３において接続され、磁気抵抗効果素子１２の他端と磁気抵抗効果素子１３の他端とが接続点Ｐ４において接続されている。ここで、接続点Ｐ３は電源Ｖｃｃと接続されており、接続点Ｐ４は接地端子ＧＮＤと接続されている。接続点Ｐ１は出力端子Ｖｏｕｔ１と接続され、接続点Ｐ２は出力端子Ｖｏｕｔ２と接続されている。出力端子Ｖｏｕｔ１および出力端子Ｖｏｕｔ２は、それぞれ、例えば差分検出器８の入力側端子と接続されている。この差分検出器８は、接続点Ｐ３と接続点Ｐ４との間に電圧が印加されたときの接続点Ｐ１と接続点Ｐ２との間の電位差（磁気抵抗効果素子１１および磁気抵抗効果素子１４のそれぞれに生ずる電圧降下の差分）を検出し、差分信号Ｓとして演算回路９へ向けて出力するものである。
【0059】
なお、図７において符号ＪＳ１１，ＪＳ３１を付した矢印は、磁気抵抗効果素子１１，１３の各々における磁化固着層Ｓ１１，Ｓ３１の磁化ＪＳ１１，ＪＳ３１の向きを模式的に表している。また、図７において符号ＪＳ２１，ＪＳ４１を付した矢印は、磁気抵抗効果素子１２，１４の各々における磁化固着層Ｓ２１，Ｓ４１の磁化ＪＳ２１，ＪＳ４１の向きを模式的に表している。図７に示したように、磁化ＪＳ１１，ＪＳ３１の向きと磁化ＪＳ２１，ＪＳ４１の向きとは互いに反対となっている。すなわち、図７は、磁気抵抗効果素子１１の抵抗値および磁気抵抗効果素子１３の抵抗値は、信号磁場Ｈｍの変化に応じて互いに同じ向きに変化（例えば増加もしくは減少）することを表している。図７は、さらに、磁気抵抗効果素子１２の抵抗値および磁気抵抗効果素子１４の抵抗値は、いずれも、信号磁場Ｈｍの変化に応じて磁気抵抗効果素子１１，１３の各抵抗値の変化とは反対向きに変化（減少もしくは増加）することを表している。
【0060】
ブリッジ回路７を構成する磁気抵抗効果素子１１～１４には、それぞれ電源Ｖｃｃからの電流Ｉ１０が接続点Ｐ３において分流された電流Ｉ１もしくは電流Ｉ２が供給される。ブリッジ回路７の接続点Ｐ１，Ｐ２からそれぞれ取り出された信号ｅ１，ｅ２が差分検出器８に流入する。
【0061】
［電流検出装置１００の動作および作用］
本実施の形態の電流検出装置１００では、演算回路９において電位差Ｖ０を算出することにより、バス５を流れる信号電流Ｉｍ１，Ｉｍ２が生成する信号磁場の変化を検出することができる。
本実施の形態の電流検出装置１００では、演算回路９において電位差Ｖ０を算出することにより、バス５を流れる信号電流Ｉｍ１，Ｉｍ２が生成する信号磁場の変化を検出することができる。
【0062】
（検出動作）
電流検出装置１００において、まず、信号磁場Ｈｍが印加されていない状態を考える。ここで電流Ｉ１０をブリッジ回路７に流したときの磁気抵抗効果素子１１～１４の各抵抗値をｒ１～ｒ４とする。電源Ｖｃｃからの電流Ｉ１０は、接続点Ｐ３において電流Ｉ１および電流Ｉ２の２つに分流される。そののち、磁気抵抗効果素子１１および磁気抵抗効果素子１２を通過した電流Ｉ１と、磁気抵抗効果素子１４および磁気抵抗効果素子１３を通過した電流Ｉ２とが接続点Ｐ４において合流する。この場合、接続点Ｐ３と接続点Ｐ４との間の電位差Ｖは、
Ｖ＝Ｉ１＊ｒ１＋Ｉ１＊ｒ２＝Ｉ２＊ｒ４＋Ｉ２＊ｒ３
＝Ｉ１＊（ｒ１＋ｒ２）＝Ｉ２＊（ｒ４＋ｒ３） ……（１）
と表すことができる。
また、接続点Ｐ１における電位Ｖ１および接続点Ｐ２における電位Ｖ２は、
それぞれ、
Ｖ１＝Ｖ－Ｉ１＊ｒ１
Ｖ２＝Ｖ－Ｉ２＊ｒ４
と表せる。よって、接続点Ｐ１と接続点Ｐ２との電位差Ｖ０は、
Ｖ０＝Ｖ２－Ｖ１
＝（Ｖ－Ｉ２＊ｒ４）－（Ｖ－Ｉ１＊ｒ１）
＝Ｉ１＊ｒ１－Ｉ２＊ｒ４ ……（２）
ここで、（１）式から、
Ｖ０＝ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）×Ｖ－ｒ４／（ｒ４＋ｒ３）×Ｖ
＝｛ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）－ｒ４／（ｒ４＋ｒ３）｝×Ｖ ……（３）
となる。このブリッジ回路７では、信号磁場Ｈｍが印加されたときに、上記の式（３）で表された接続点Ｐ２と接続点Ｐ１との電位差Ｖ０を測定することにより、抵抗変化量が得られる。ここで、信号磁場Ｈｍが印加されたときに、磁気抵抗効果素子１１～１４の各々の抵抗値Ｒ１～Ｒ４がそれぞれ変化量ΔＲ１～ΔＲ４だけ変化したとすると、すなわち、信号磁場Ｈｍを印加後の抵抗値Ｒ１～Ｒ４が、それぞれ
Ｒ１＝ｒ１＋ΔＲ１
Ｒ２＝ｒ２＋ΔＲ２
Ｒ３＝ｒ３＋ΔＲ３
Ｒ４＝ｒ４＋ΔＲ４
であるとすると、信号磁場Ｈｍの印加時における電位差Ｖ０は、式（３）より、
Ｖ０＝｛（ｒ１＋ΔＲ１）／（ｒ１＋ΔＲ１＋ｒ２＋ΔＲ２）－（ｒ４＋ΔＲ４）／（ｒ４＋ΔＲ４＋ｒ３＋ΔＲ３）｝×Ｖ ……（４）
となる。電流検出装置１００では、磁気抵抗効果素子１１，１３の抵抗値Ｒ１，Ｒ３と、磁気抵抗効果素子１２，１４の抵抗値Ｒ２，Ｒ４とは互いに逆方向の変化を示すように構成されているので、変化量ΔＲ４と変化量ΔＲ１とが打ち消し合うと共に、変化量ΔＲ３と変化量ΔＲ２とが打ち消し合うこととなる。このため、信号磁場の印加前後を比較した場合、式（４）の各項における分母の増加はほとんど無い。一方、各項の分子については、変化量ΔＲ１と変化量ΔＲ４とが必ず反対の符号を有するので増減が現れることとなる。
電流検出装置１００において、まず、信号磁場Ｈｍが印加されていない状態を考える。ここで電流Ｉ１０をブリッジ回路７に流したときの磁気抵抗効果素子１１～１４の各抵抗値をｒ１～ｒ４とする。電源Ｖｃｃからの電流Ｉ１０は、接続点Ｐ３において電流Ｉ１および電流Ｉ２の２つに分流される。そののち、磁気抵抗効果素子１１および磁気抵抗効果素子１２を通過した電流Ｉ１と、磁気抵抗効果素子１４および磁気抵抗効果素子１３を通過した電流Ｉ２とが接続点Ｐ４において合流する。この場合、接続点Ｐ３と接続点Ｐ４との間の電位差Ｖは、
Ｖ＝Ｉ１＊ｒ１＋Ｉ１＊ｒ２＝Ｉ２＊ｒ４＋Ｉ２＊ｒ３
＝Ｉ１＊（ｒ１＋ｒ２）＝Ｉ２＊（ｒ４＋ｒ３） ……（１）
と表すことができる。
また、接続点Ｐ１における電位Ｖ１および接続点Ｐ２における電位Ｖ２は、
それぞれ、
Ｖ１＝Ｖ－Ｉ１＊ｒ１
Ｖ２＝Ｖ－Ｉ２＊ｒ４
と表せる。よって、接続点Ｐ１と接続点Ｐ２との電位差Ｖ０は、
Ｖ０＝Ｖ２－Ｖ１
＝（Ｖ－Ｉ２＊ｒ４）－（Ｖ－Ｉ１＊ｒ１）
＝Ｉ１＊ｒ１－Ｉ２＊ｒ４ ……（２）
ここで、（１）式から、
Ｖ０＝ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）×Ｖ－ｒ４／（ｒ４＋ｒ３）×Ｖ
＝｛ｒ１／（ｒ１＋ｒ２）－ｒ４／（ｒ４＋ｒ３）｝×Ｖ ……（３）
となる。このブリッジ回路７では、信号磁場Ｈｍが印加されたときに、上記の式（３）で表された接続点Ｐ２と接続点Ｐ１との電位差Ｖ０を測定することにより、抵抗変化量が得られる。ここで、信号磁場Ｈｍが印加されたときに、磁気抵抗効果素子１１～１４の各々の抵抗値Ｒ１～Ｒ４がそれぞれ変化量ΔＲ１～ΔＲ４だけ変化したとすると、すなわち、信号磁場Ｈｍを印加後の抵抗値Ｒ１～Ｒ４が、それぞれ
Ｒ１＝ｒ１＋ΔＲ１
Ｒ２＝ｒ２＋ΔＲ２
Ｒ３＝ｒ３＋ΔＲ３
Ｒ４＝ｒ４＋ΔＲ４
であるとすると、信号磁場Ｈｍの印加時における電位差Ｖ０は、式（３）より、
Ｖ０＝｛（ｒ１＋ΔＲ１）／（ｒ１＋ΔＲ１＋ｒ２＋ΔＲ２）－（ｒ４＋ΔＲ４）／（ｒ４＋ΔＲ４＋ｒ３＋ΔＲ３）｝×Ｖ ……（４）
となる。電流検出装置１００では、磁気抵抗効果素子１１，１３の抵抗値Ｒ１，Ｒ３と、磁気抵抗効果素子１２，１４の抵抗値Ｒ２，Ｒ４とは互いに逆方向の変化を示すように構成されているので、変化量ΔＲ４と変化量ΔＲ１とが打ち消し合うと共に、変化量ΔＲ３と変化量ΔＲ２とが打ち消し合うこととなる。このため、信号磁場の印加前後を比較した場合、式（４）の各項における分母の増加はほとんど無い。一方、各項の分子については、変化量ΔＲ１と変化量ΔＲ４とが必ず反対の符号を有するので増減が現れることとなる。
【0063】
仮に、磁気抵抗効果素子１１～１４の全てが完全に同一の特性を有するものとした場合、すなわち、ｒ１＝ｒ２＝ｒ３＝ｒ４＝Ｒ、かつ、ΔＲ１＝－ΔＲ２＝ΔＲ３＝－ΔＲ４＝ΔＲであるとした場合、式（４）は、
Ｖ０＝｛（Ｒ＋ΔＲ）／（２×Ｒ）－（Ｒ－ΔＲ）／（２×Ｒ）｝×Ｖ
＝（ΔＲ／Ｒ）×Ｖ
となる。
Ｖ０＝｛（Ｒ＋ΔＲ）／（２×Ｒ）－（Ｒ－ΔＲ）／（２×Ｒ）｝×Ｖ
＝（ΔＲ／Ｒ）×Ｖ
となる。
【0064】
このように、ΔＲ／Ｒ等の特性値について既知である磁気抵抗効果素子１１～１４を用いるようにすれば、信号磁場Ｈｍの大きさを測定することができ、その信号磁場Ｈｍを発生する信号電流Ｉｍ１，Ｉｍ２の大きさを推定することができる。
【0065】
あるいは、制御部を設け、バス５を流れる信号電流Ｉｍ１，Ｉｍ２により生成される信号磁場Ｈｍを打ち消す強度を有するフィードバック磁場Ｈｆ１，Ｈｆ２を形成するように、すなわち、ブリッジ回路７からの出力が零を維持するように、フィードバック電流Ｉｆ１，Ｉｆ２の大きさを逐次制御するようにしてもよい。その場合、フィードバック電流Ｉｆ１，Ｉｆ２の大きさがバス５を流れる信号電流Ｉｍ１，Ｉｍ２と実質的に等しいとみなすことができる。
【0066】
（セット・リセット動作）
ところで、この種の電流検出装置では、信号磁場の検出動作を行う前に、各磁気抵抗効果素子における磁化自由層の磁化を所定の方向に一旦揃えることが望ましい。より正確な信号磁場Ｈｍの検出動作を行うためである。具体的には、既知の大きさの外部磁場を所定の方向と、それと反対の方向とに交互に印加する。これを磁化自由層の磁化のセット・リセット動作という。
ところで、この種の電流検出装置では、信号磁場の検出動作を行う前に、各磁気抵抗効果素子における磁化自由層の磁化を所定の方向に一旦揃えることが望ましい。より正確な信号磁場Ｈｍの検出動作を行うためである。具体的には、既知の大きさの外部磁場を所定の方向と、それと反対の方向とに交互に印加する。これを磁化自由層の磁化のセット・リセット動作という。
【0067】
本実施の形態の電流検出装置１００では、ヘリカルコイル６に対しセット電流Ｉｓを供給することでセット動作がなされる。ヘリカルコイル６へのセット電流Ｉｓの供給により、図３Ｂおよび図４Ｂに示したようにヘリカルコイル６の周囲にセット磁場ＳＦ－，ＳＦ＋がそれぞれ生成される。その結果、電流検出ユニット１０Ａでは、－Ｘ方向のセット磁場ＳＦ－を磁気抵抗効果素子１１，１４の磁気抵抗効果膜ＭＲ１，ＭＲ４に印加することができる。これにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ１，ＭＲ４における磁化自由層Ｓ１３，Ｓ４３は－Ｘ方向に向くこととなり、セット動作がなされる。一方、電流検出ユニット１０Ｂでは、＋Ｘ方向のセット磁場ＳＦ＋を磁気抵抗効果素子１２，１３の磁気抵抗効果膜ＭＲ２，ＭＲ３に印加することができる。これにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ２，ＭＲ３における磁化自由層Ｓ２３，Ｓ３３は＋Ｘ方向に向くこととなり、セット動作がなされる。また、ヘリカルコイル６に対しリセット電流Ｉｒを供給することでリセット動作がなされる。ヘリカルコイル６へのリセット電流Ｉｒの供給により、図３Ｃおよび図４Ｃに示したように、ヘリカルコイル６の周囲にリセット磁場ＲＦ＋，ＲＦ－がそれぞれ生成される。その結果、電流検出ユニット１０Ａでは、＋Ｘ方向のリセット磁場ＲＦ＋を磁気抵抗効果素子１１，１４の磁気抵抗効果膜ＭＲ１，ＭＲ４に印加することができる。これにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ１，ＭＲ４における磁化自由層Ｓ１３，Ｓ４３は＋Ｘ方向に向くこととなり、リセット動作がなされる。一方、電流検出ユニット１０Ｂでは、－Ｘ方向のリセット磁場ＲＦ－を磁気抵抗効果素子１２，１３の磁気抵抗効果膜ＭＲ２，ＭＲ３に印加することができる。これにより、磁気抵抗効果膜ＭＲ２，ＭＲ３における磁化自由層Ｓ２３，Ｓ３３は－Ｘ方向に向くこととなりリセット動作がなされる。
【0068】
［電流検出装置１００の製造方法］
次に、図８Ａ～図８Ｋを参照して、電流検出装置１００の製造方法について説明する。ここでは、特に、下部配線６ＬＡ、磁気抵抗効果膜ＭＲ、および上部配線６ＵＡの形成過程を中心に説明する。
次に、図８Ａ～図８Ｋを参照して、電流検出装置１００の製造方法について説明する。ここでは、特に、下部配線６ＬＡ、磁気抵抗効果膜ＭＲ、および上部配線６ＵＡの形成過程を中心に説明する。
【0069】
まず、図８Ａに示したように、基板１の上に絶縁膜Ｚ１を形成する。絶縁膜Ｚ１は、単層でもよいし、多層でもよい。絶縁膜Ｚ１は、例えばＳｉＯ2（二酸化ケイ素）、ＳｉＮ（窒化ケイ素）、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）およびＡｌＮ（窒化アルミニウム）などの絶縁性材料により構成される。
【0070】
次に、図８Ｂに示したように、所定の領域に開口を有するフォトレジストパターンＦＲ１を絶縁膜Ｚ１の上に形成したのち、図８Ｃに示したように、フォトレジストパターンＦＲ１をマスクとして絶縁膜Ｚ１を選択的にエッチングする。これにより、絶縁膜Ｚ１に溝ＴＲが形成される。なお、溝ＴＲの幅は例えば１～２μｍ程度であり、溝ＴＲの深さは２～３μｍ程度である。また、隣り合う溝ＴＲと溝ＴＲとの間の壁の幅は例えば０．５μｍ以下である。
【0071】
次に、図８Ｄに示したように、フォトレジストパターンＦＲ１を除去したのち、露出した基板１および絶縁膜Ｚ１の全体を覆うように、例えばＣｕ（銅）などの導電材料によりめっき下地膜６ＬＺ１を形成する。
【0072】
そののち、図８Ｅに示したように、めっき下地膜６ＬＺ１を電極として用いたダマシン法によりめっき処理を行い、めっき膜６ＬＺ２を形成する。なお、めっき処理の際、ＳＰＳ（ビス３スルホプロピルジスルフィド）やＰＥＧ（ポリエチレングリコール）などの添加剤をめっき浴に添加してもよい。
【0073】
めっき膜６ＬＺ２を形成したのち、図８Ｆに示したように、めっき膜６ＬＺ２の表面をＣＭＰ法などにより研磨し、絶縁膜Ｚ１の表面Ｚ１Ｓを露出させる。これにより、下部配線６ＬＡが形成される。
【0074】
次に、図８Ｇに示したように、絶縁膜Ｚ２と、リードＬ１、磁気抵抗効果膜ＭＲおよびリードＬ２を含む素子形成層２と、絶縁膜Ｚ３とを順に積層形成する。そののち、絶縁膜Ｚ２、素子形成層２および絶縁膜Ｚ３を貫くスルーホールを形成することで、下部配線６ＬＡの一部を露出させる。
【0075】
【0076】
続いて、図８Ｊに示したように、フォトレジストパターンＦＲ２の除去と、露出した不要なめっき下地膜６ＵＺ１のエッチングとを順次行う。これにより、上部配線６ＵＡが形成され、ヘリカルコイル６が完成する。
【0077】
最後に、図８Ｋに示したように、全体を覆うように絶縁材料からなる保護膜Ｚ４を形成することで、電流検出装置１００が得られる。
【0078】
［電流検出装置１００の効果］
以上説明したように、本実施の形態では、ヘリカルコイル６が、Ｚ軸方向において例えば磁気抵抗効果素子１１を挟むように互いに対向する下部配線６ＬＡおよび上部配線６ＵＡを含み、下部配線６ＬＡの下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡの幅Ｗ６ＬＡが、上部配線６ＵＡの上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡの幅Ｗ６ＵＡよりも狭くなるようにした。このため、下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡについては、例えばダマシン法などの、微細かつ高精度の寸法を得ることができる製造方法を適用して形成することができる。そのため、高精度の寸法を有し、平坦性の高い上面を有する下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡとすることができる。したがって、本実施の形態の電流検出装置１００によれば、磁気抵抗効果素子１１における複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１に対し、よりばらつきの少ないセット磁場ＳＦおよびリセット磁場ＲＦを付与することができる。よって、複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１の相互間における性能のばらつきを低減することができ、小型でありながら高い検出精度を発現する電流検出装置１００を実現できる。
以上説明したように、本実施の形態では、ヘリカルコイル６が、Ｚ軸方向において例えば磁気抵抗効果素子１１を挟むように互いに対向する下部配線６ＬＡおよび上部配線６ＵＡを含み、下部配線６ＬＡの下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡの幅Ｗ６ＬＡが、上部配線６ＵＡの上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡの幅Ｗ６ＵＡよりも狭くなるようにした。このため、下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡについては、例えばダマシン法などの、微細かつ高精度の寸法を得ることができる製造方法を適用して形成することができる。そのため、高精度の寸法を有し、平坦性の高い上面を有する下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡとすることができる。したがって、本実施の形態の電流検出装置１００によれば、磁気抵抗効果素子１１における複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１に対し、よりばらつきの少ないセット磁場ＳＦおよびリセット磁場ＲＦを付与することができる。よって、複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１の相互間における性能のばらつきを低減することができ、小型でありながら高い検出精度を発現する電流検出装置１００を実現できる。
【0079】
本実施の形態では、例えば下部配線パターンの数を上部配線パターンの数よりも多くするようにすれば、下層配線パターンの形成の際、例えばダマシン法などの、微細かつ高精度の寸法を得ることができる製造方法を好適に用いることができる。
【0080】
また、本実施の形態では、Ｚ軸方向において、磁気抵抗効果素子１１と下部配線６ＬＡとの第１距離、すなわち間隔Ｇ６ＬＡを、磁気抵抗効果素子１１と上部配線６ＵＡとの第２距離、すなわち間隔Ｇ６ＵＡよりも大きくすることにより、例えば下部配線６ＬＡの上に所定の厚さの非磁性絶縁層３を形成することができ、より平坦性の高い面上に複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１を形成できる。より平坦性の高い面上に複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１を形成することにより、複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１の各々の性能を高めることができるうえ、複数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１の相互間における性能のばらつきを低減することができる。
【0081】
また、本実施の形態では、例えば磁気抵抗効果素子１１において、ヘリカルコイル６の上部配線パターン６１ＵＡおよび上部配線パターン６２ＵＡを、Ｚ軸方向において第１の先端部１１Ａおよび第２の先端部１１Ｂとそれぞれ重なり合うように設けるようにした。このため、第１の先端部１１Ａに付与されるセット磁場ＳＦ－およびリセット磁場ＲＦ＋の強度（絶対値）および第２の先端部１１Ｂに付与されるセット磁場ＳＦ－およびリセット磁場ＲＦ＋の強度（絶対値）が、中間部１１Ｃに付与されるセット磁場ＳＦ－およびリセット磁場ＲＦ＋の強度（絶対値）よりも高くなる。したがって、磁気抵抗効果膜ＭＲ１における第１の先端部１１Ａおよび第２の先端部１１Ｂに対し、ヘリカルコイル６により生成されるセット磁場ＳＦおよびリセット磁場ＲＦを効果的に付与することができる。よって、磁気抵抗効果膜ＭＲ１の全体に亘って均質かつ十分に磁化自由層Ｓ１３の磁化ＪＳ１３の方向がセット・リセットされることとなる。磁気抵抗効果素子１２～１４においても同様の作用が得られる。そのため、本実施の形態の電流検出装置１００によれば、寸法を縮小した場合であっても高い電流検出精度を発現することができる。
【0082】
また、本実施の形態では、各磁気抵抗効果膜全体と重なり合うような幅の広い導線を用いるのではなく、磁気抵抗効果膜の一部（第１の先端部１１Ａ～１４Ａおよび第２の先端部１１Ｂ～１４Ｂ）のみと重なり合うヘリカルコイル６を備えるようにしている。すなわち、例えば上部配線パターン６１，６２の幅を狭くすることができる。このため、所定のセット磁場ＳＦおよびリセット磁場ＲＦ、ならびにフィードバック磁場Ｈｆ１，Ｈｆ２を得るためにヘリカルコイル６に供給する必要のある電流値を低く抑えることができる。
【0083】
また、本実施の形態では、ヘリカルコイル６における一部区間に分岐部分を形成するようにした。すなわち、例えば上部配線６ＵＡを互いに並列接続された２つの上部配線パターン６１ＵＡ，６２ＵＡにより構成し、下部配線６ＬＡを互いに並列接続された８つの下部配線パターン６１ＬＡ～６８ＬＡにより構成するようにした。このため、このような分岐部分を含まないヘリカルコイルを用いた場合と比べ、本実施の形態では、ヘリカルコイル６の巻き数（ターン数）よりも多くの数の磁気抵抗効果膜ＭＲ１～ＭＲ４をＹ軸方向に並べることができる。よって、高集積化に有利である。
【0084】
また、本実施の形態では、図５Ａおよび図５Ｂに示したように互いに逆向きに旋回するコイル部分６Ａとコイル部分６Ｂとが一体化したヘリカルコイル６を用いるようにした。このため、磁化自由層の磁化方向のセット方向（リセット方向）が逆向きの磁気抵抗効果膜ＭＲ１～ＭＲ４を含む複数の磁気抵抗効果素子１１～１４を、より狭い領域内に形成できる。また、コイル部分６Ａとコイル部分６Ｂとが一体化された一のヘリカルコイル６を用いることで、２つのヘリカルコイルを配置する場合と比較して、給電するための端子の数を削減できる。よって、高集積化に有利である。
【0085】
また、本実施の形態では、磁気抵抗効果膜ＭＲ１，ＭＲ４における磁化自由層Ｓ１３，Ｓ４３のセット方向（リセット方向）と、磁気抵抗効果膜ＭＲ２，ＭＲ３における磁化自由層Ｓ２３，Ｓ３３のセット方向（リセット方向）とが反対向きとなるようにしている。このように、セット（またはリセット）された磁化方向が互いに逆向きとなる磁化自由層をそれぞれ有する磁気抵抗効果素子を用いてブリッジ回路７を構成することで、不要な外乱磁場によるノイズを低減したり、応力歪みに起因する誤差を低減したりすることができる。
【0086】
＜２．変形例＞
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、センサ部として４つの磁気検出素子を用いてフルブリッジ回路を形成するようにしたが、本発明では、例えば２つの磁気検出素子を用いてハーフブリッジ回路を形成するようにしてもよい。また、複数の磁気抵抗効果膜の形状および寸法は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、各構成要素の寸法や各構成要素のレイアウトなどは例示であってこれに限定されるものではない。
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、センサ部として４つの磁気検出素子を用いてフルブリッジ回路を形成するようにしたが、本発明では、例えば２つの磁気検出素子を用いてハーフブリッジ回路を形成するようにしてもよい。また、複数の磁気抵抗効果膜の形状および寸法は、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、各構成要素の寸法や各構成要素のレイアウトなどは例示であってこれに限定されるものではない。
【0087】
上記実施の形態では、旋回方向が途中で反転するヘリカルコイル６を備えた電流検出装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の電流検出装置は、例えば図９Ａおよび図９Ｂに示したヘリカルコイル６０のように、一定方向へ旋回するものを備えてもよい。図９Ａおよび図９Ｂは、ヘリカルコイル６の変形例としてのヘリカルコイル６０の一部を拡大して模式的に表した斜視図であり、図５Ａおよび図５Ｂに対応している。ヘリカルコイル６０は、コイル部分６０Ａと、コイル部分６０Ｂとを有している。図９Ａおよび図９Ｂに示したように、コイル部分６０Ａは、例えば－Ｘ方向に沿って進行しつつ磁気抵抗効果素子１１，１４の周囲を第１の旋回方向ＣＤ１へ旋回するように設けられている。コイル部分６０Ｂは、－Ｘ方向に沿って進行しつつ磁気抵抗効果素子１３，１２の周囲を第１の旋回方向ＣＤ１へ旋回するように設けられている。コイル部分６０Ａの第１端部とコイル部分６０Ｂの第１端部とは連結部分６０Ｊを介して連結されている。連結部分６０Ｊには端子Ｔ３が接続されている。端子Ｔ３は、例えばフレームグラウンド（ＦＧ）である。コイル部分６０Ａの第２端部には端子Ｔ１が接続され、コイル部分６０Ｂの第２端部には端子Ｔ２が接続されている。
【0088】
図９Ａに示したように、ヘリカルコイル６０には、電源により、例えば端子Ｔ１と端子Ｔ２との間にフィードバック電流Ｉｆ１，Ｉｆ２が供給可能になっている。なお、図９Ａでは、端子Ｔ２から端子Ｔ１へフィードバック電流Ｉｆ１が流れている様子を矢印で表している。フィードバック電流Ｉｆ２は、端子Ｔ１から端子Ｔ２へ向かうように、図９Ａで示された矢印と反対向きに流れることとなる。
【0089】
図９Ｂに示したように、ヘリカルコイル６０には、電源により、端子Ｔ１と端子Ｔ３との間、および端子Ｔ２と端子Ｔ３との間において、それぞれセット電流Ｉｓおよびリセット電流Ｉｒが供給可能になっている。なお、図９Ｂでは、端子Ｔ３から端子Ｔ１へセット電流Ｉｓが流れると共に端子Ｔ３から端子Ｔ２へセット電流Ｉｓが流れる様子を矢印で表している。また、リセット電流Ｉｒは、端子Ｔ１から端子Ｔ３へ向かうと共に端子Ｔ２から端子Ｔ３へ向かうように、図９Ｂで示された矢印と反対向きに流れることとなる。
【0090】
本変形例では、端子Ｔ１と端子Ｔ３との間および端子Ｔ２と端子Ｔ３との間のそれぞれに、セット電流Ｉｓおよびリセット電流Ｉｒを交互に供給することにより、セット・リセット動作が行われる。さらに、バス５を流れる信号電流Ｉｍ１，Ｉｍ２を検出する際には、端子Ｔ１と端子Ｔ２との間にフィードバック電流Ｉｆ１，Ｉｆ２を供給することにより、信号電流Ｉｍ１，Ｉｍ２の測定が可能である。
【0091】
また、上記実施の形態では、導体を流れる信号電流の変化を検出する電流検出装置について説明したが、本発明の技術の用途はそれに限定されない。例えば図１０Ａおよび図１０Ｂに示した、本発明の一実施の形態としての磁場検出装置２００のように、地磁気を検出する電子コンパスなどにも適用可能である。図１０Ａおよび図１０Ｂに示した磁場検出装置２００は、例えばＹ軸方向の磁場の変化およびＺ軸方向における磁場の変化を検出することができる２軸磁気検出コンパスである。図１０Ａは、磁場検出装置２００の全体構成例を表す概略平面図である。また、図１０Ｂは、磁場検出装置２００の回路構成例を表す回路図である。
【0092】
図１０Ａに示したように、磁場検出装置２００は、基板２０の上に、２つの磁場検出ユニットＡＲ２，ＡＲ３を備えている。
【0093】
また、図１０Ｂに示したように、磁場検出装置２００では、磁場検出ユニットＡＲ２において４つの磁気抵抗効果素子２１～２４を用いたブリッジ回路７Ｌが形成され、磁場検出ユニットＡＲ３において４つの磁気抵抗効果素子３１～３４を用いたブリッジ回路７Ｒが形成されている。それら２つのブリッジ回路７Ｌ，７Ｒを用いることにより、磁場検出装置２００ではＹ軸方向およびＺ軸方向の磁場の変化を検出することができるようになっている。磁気抵抗効果素子２１～２４，３１～３４は、検出対象である信号磁場の変化を検出可能である。ここで、磁気抵抗効果素子２１，２３，３１，３３は＋Ｙ方向の信号磁場または＋Ｚ方向の信号磁場の印加により抵抗値が減少し、－Ｙ方向の信号磁場または－Ｚ方向の信号磁場の印加により抵抗値が増加する。一方、磁気抵抗効果素子２２，２４，３２，３４は、＋Ｙ方向の信号磁場または＋Ｚ方向の信号磁場の印加により抵抗値が増加し、－Ｙ方向の信号磁場または－Ｚ方向の信号磁場の印加により抵抗値が減少する。したがって、磁気抵抗効果素子２１，２３，３１，３３と磁気抵抗効果素子２２，２４，３２，３４とは、信号磁場の変化に応じて互いに例えば１８０°位相の異なる信号を出力する。ブリッジ回路７Ｌから取り出された信号は差分検出器８Ｌに流入し、ブリッジ回路７Ｒから取り出された信号は差分検出器８Ｒに流入する。差分検出器８Ｌからの差分信号ＳＬおよび差分検出器８Ｒからの差分信号ＳＲは、いずれも演算回路９に流入するようになっている。
【0094】
磁場検出ユニットＡＲ２は、バス５を有しないこと、素子形成領域Ｘ１～Ｘ４の代わりに素子形成領域ＹＺ１，ＹＺ４が設けられていること、およびヘリカルコイル６の代わりにヘリカルコイルＣ２を有していることを除き、上記実施の形態で説明した電流検出装置１００と実質的に同じ構造を有する。ヘリカルコイルＣ２はヘリカルコイル６と実質的に同じ構造であり、コイル部分Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂを含んでいる。コイル部分Ｃ２Ａ，Ｃ２Ｂにおける上部配線は、それぞれ並列接続された４本に分岐されており、それぞれ＋Ｙ方向のセット電流ＩＣ２が流れるようになっている。
【0095】
磁場検出ユニットＡＲ３は、バス５を有しないこと、素子形成領域Ｘ１～Ｘ４の代わりに素子形成領域ＹＺ３，ＹＺ２が設けられていること、およびヘリカルコイル６の代わりにヘリカルコイルＣ３を有していることを除き、上記実施の形態で説明した電流検出装置１００と実質的に同じ構造を有する。ヘリカルコイルＣ３はヘリカルコイル６と実質的に同じ構造であり、コイル部分Ｃ３Ａ，Ｃ３Ｂを含んでいる。コイル部分Ｃ３Ａ，Ｃ３Ｂにおける上部配線は、それぞれ並列接続された４本に分岐されており、それぞれ－Ｙ方向のリセット電流ＩＣ３が流れるようになっている。
【0096】
図１１Ａは、素子形成領域ＹＺ１に形成された磁気抵抗効果素子２１，３１の詳細な構成を説明するための平面図である。図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＸＩＢ－ＸＩＢ線に沿った矢視方向の断面を表している。ここで、素子形成領域ＹＺ１では、図１１Ａに示したように、それぞれＹ軸に対して角度θ２をなすＶ軸方向に延在する斜面２Ｌ，２Ｒが基板２０の表面に形成されている。斜面２Ｌ，２Ｒは、いずれもＸＹ面に対して傾斜している。また、斜面２Ｌと斜面２Ｒとは互いに傾斜している。斜面２Ｌ，２Ｒには、それぞれ、Ｖ軸方向に延在する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＬ１および複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＲ１が形成されている。複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＬ１が直列接続されることにより磁気抵抗効果素子２１が形成され、磁気抵抗効果膜ＭＲＲ１が直列接続されることにより磁気抵抗効果素子３１が形成されている。なお、図１１Ａでは、磁気抵抗効果素子２１を構成する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＬ１と、磁気抵抗効果素子３１を構成する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＲ１と、それらの上方に配置された上部配線パターンＣ２ＵＡとを記載しており、他の構成要素については記載を省略している。
ここで、Ｖ軸方向は、本発明の「第１の軸方向」に対応する一具体例である。また、斜面２Ｌが本発明の「第１の面」に対応する一具体例であり、斜面２Ｒが本発明の「第２の面」に対応する一具体例である。
ここで、Ｖ軸方向は、本発明の「第１の軸方向」に対応する一具体例である。また、斜面２Ｌが本発明の「第１の面」に対応する一具体例であり、斜面２Ｒが本発明の「第２の面」に対応する一具体例である。
【0097】
図１２は、素子形成領域ＹＺ２に形成された磁気抵抗効果素子２２，３２の詳細な構成を説明するための平面図である。素子形成領域ＹＺ２においても、それぞれＹ軸に対して角度θ２をなすＶ軸方向に延在する斜面２Ｌ，２Ｒが基板２０の表面に形成されている。斜面２Ｌ，２Ｒには、それぞれ、Ｖ軸方向に延在する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＬ２および複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＲ２が形成されている。複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＬ２が直列接続されることにより磁気抵抗効果素子２２が形成され、磁気抵抗効果膜ＭＲＲ２が直列接続されることにより磁気抵抗効果素子３２が形成されている。
【0098】
図１３は、素子形成領域ＹＺ３に形成された磁気抵抗効果素子２３，３３の詳細な構成を説明するための平面図である。素子形成領域ＹＺ３においても、それぞれＹ軸に対して角度θ２をなすＶ軸方向に延在する斜面２Ｌ，２Ｒが基板２０の表面に形成されている。斜面２Ｌ，２Ｒには、それぞれ、Ｖ軸方向に延在する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＬ３および複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＲ３が形成されている。複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＬ３が直列接続されることにより磁気抵抗効果素子２３が形成され、磁気抵抗効果膜ＭＲＲ３が直列接続されることにより磁気抵抗効果素子３３が形成されている。
【0099】
図１４は、素子形成領域ＹＺ４に形成された磁気抵抗効果素子２４，３４の詳細な構成を説明するための平面図である。素子形成領域ＹＺ４においても、それぞれＹ軸に対して角度θ２をなすＶ軸方向に延在する斜面２Ｌ，２Ｒが基板２０の表面に形成されている。斜面２Ｌ，２Ｒには、それぞれ、Ｖ軸方向に延在する複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＬ４および複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＲ４が形成されている。複数の磁気抵抗効果膜ＭＲＬ４が直列接続されることにより磁気抵抗効果素子２４が形成され、磁気抵抗効果膜ＭＲＲ４が直列接続されることにより磁気抵抗効果素子３４が形成されている。
【0100】
なお、上述の磁場検出装置２００と、Ｘ軸方向の磁場の変化を検出可能な磁場検出ユニット（便宜上、磁場検出ユニットＡＲ１という。）とを組み合わせることにより、３軸方向の磁場の変化を検出する３軸磁気検出コンパスを実現できる。ここでいう磁場検出ユニットＡＲ１は、バス５を有しないことを除き、上記実施の形態で説明した電流検出装置１００と実質的に同じ構造を有するものを適用可能である。
【0101】
また、上記実施の形態等では、上部配線が２つの上部配線パターンを含む場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば上部配線パターンを１つのみ含むようにしてもよいし、３以上含むようにしてもよい。
【0102】
さらに、上記実施の形態等では、コイルとしてヘリカルコイルを例示して説明するようにしたが、本発明のコイルはこれに限定されるものではない。例えば図１５Ａ～１５Ｄに示した変形例としてのコイル１６０のように、ＸＹ面内で巻回するいわゆるパンケーキ型のコイルであってもよい。なお、図５Ａは、コイル１６０の全体構成例を表す斜視図である。図１５Ｂは、コイル１６０の上層部１６０Ｕを模式的に表した平面図である。図１５Ｃは、コイル１６０の下層部１６０Ｌを模式的に表した平面図である。図１５Ｄは、コイル１６０の断面図であり、図１５Ｂおよび図１５Ｃに示したＸＶ－ＸＶ線に沿った矢視方向の断面を表している。図１５Ａ～１５Ｃに示したように、コイル１６０は、ＸＹ面内において巻回する上層部１６０ＵとＸＹ面内において巻回する下層部１６０ＬとがＺ軸方向において互いに重なり合うように積層され、上層部１６０Ｕの端部と下層部１６０Ｌの端部とが接続部１６０Ｍにより連結されたものである。
【0103】
上層部１６０Ｕは、それぞれＹ軸方向に延在すると共に互いに直列に接続された４つの上部配線１６０ＵＡ～１６０ＵＤを含んでいる。上部配線１６０ＵＡは、互いに並列接続された２つの上部配線パターン１６１ＵＡ，１６２ＵＡを含み、上部配線１６０ＵＢは、互いに並列接続された２つの上部配線パターン１６１ＵＢ，１６２ＵＢを含み、上部配線１６０ＵＣは、互いに並列接続された２つの上部配線パターン１６１ＵＣ，１６２ＵＣを含み、上部配線１６０ＵＤは、互いに並列接続された２つの上部配線パターン１６１ＵＤ，１６２ＵＤを含んでいる。なお、上層部１６０Ｕを構成する上部配線の数や、各上部配線を構成する上部配線パターンの数は任意に設定可能である。下層部１６０Ｌは、それぞれＹ軸方向に延在すると共に互いに直列に接続された４つの下部配線１６０ＬＡ～１６０ＬＤを含んでいる。下部配線１６０ＬＡは、互いに並列接続された８つの下部配線パターン１６１ＬＡ～１６８ＬＡを含み、下部配線１６０ＬＢは、互いに並列接続された８つの下部配線パターン１６１ＬＢ～１６８ＬＢを含み、下部配線１６０ＬＣは、互いに並列接続された８つの下部配線パターン１６１ＬＣ～１６８ＬＣを含み、下部配線１６０ＬＤは、互いに並列接続された８つの下部配線パターン１６１ＬＤ～１６８ＬＤを含んでいる。なお、下層部１６０Ｌを構成する下部配線の数や、各下部配線を構成する下部配線パターンの数は任意に設定可能である。但し、コイル１６０においても、ヘリカルコイル６などと同様に、下部配線パターンの数が上部配線パターンの数よりも多いことが望ましい。下層配線パターンについては、例えばダマシン法などの、微細かつ高精度の寸法を得ることができる製造方法を適用しやすいからである。
【0104】
また、図１５Ｄに示したように、上部配線１６０ＵＡ，１６０ＵＢに＋Ｙ方向の電流Ｉが流れる場合、上部配線１６０ＵＣ，１６０ＵＤに－Ｙ方向の電流Ｉが流れ、下部配線１６０ＬＡ，１６０ＬＢには－Ｙ方向の電流Ｉが流れ、下部配線１６０ＬＣ，１６０ＬＤには＋Ｙ方向の電流Ｉが流れるようになっている。なお、図１５Ｄでは、電流Ｉによって誘導される磁場の向きを破線で示している。
【0105】
このように、コイルとしてパンケーキ型のコイル１６０を電流検出装置に用いた場合であっても、複数の磁気抵抗効果膜の相互間における性能のばらつきを低減することができ、小型でありながら高い検出精度を実現できる。
【符号の説明】
【0106】
１００…電流検出装置、２００…磁場検出装置、１０Ａ，１０Ｂ…電流検出ユニット、１１～１４…磁気抵抗効果素子、１，２０…基板、２…素子形成層、Ｚ…非磁性絶縁体、５…バス、６…ヘリカルコイル、６Ａ，６Ｂ…コイル部分、６ＵＡ…上部配線、６１ＵＡ，６２ＵＡ…上部配線パターン、６ＬＡ…下部配線、６１ＬＡ～６８ＬＡ…下部配線パターン、７…ブリッジ回路、８…差分検出器、９…演算回路、Ｈｆ１，Ｈｆ２…フィードバック磁場、Ｉｆ１，Ｉｆ２…フィードバック電流、ＭＲ１～ＭＲ４…磁気抵抗効果膜、ＳＦ－…セット磁場、ＲＦ＋…リセット磁場、Ｘ１～Ｘ４…素子形成領域
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図4E】
【図4F】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図8E】
【図8F】
【図8G】
【図8H】
【図8I】
【図8J】
【図8K】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図15D】