特許 6503089 磁気検知装置およびその製造方法

(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】6503089

(24)【登録日】2019年3月29日

(45)【発行日】2019年4月17日

(54)【発明の名称】磁気検知装置およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/09 20060101AFI20190408BHJP

   G01R 33/02 20060101ALI20190408BHJP

   H01L 43/08 20060101ALI20190408BHJP

【ＦＩ】

   G01R33/09

   G01R33/02 L

   H01L43/08 Z

【請求項の数】9

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-554204(P2017-554204)

(86)(22)【出願日】2016年12月2日

(86)【国際出願番号】JP2016085921

(87)【国際公開番号】WO2017094889

(87)【国際公開日】20170608

【審査請求日】2018年3月19日

(31)【優先権主張番号】特願2015-236855(P2015-236855)

(32)【優先日】2015年12月3日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(74)【代理人】

【識別番号】100120204

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 巌

(74)【代理人】

【識別番号】100108006

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 昌弘

(74)【代理人】

【識別番号】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(72)【発明者】

【氏名】梅津 英治

【審査官】 名取 乾治

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００２７０４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１７５６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２６６１８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１３−５１８２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０７２５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０７２５５５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ ３３／０９

Ｇ０１Ｒ ３３／０２

Ｈ０１Ｌ ４３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凹部を有する基板と、前記凹部の傾斜側面に設けられた磁気抵抗効果素子とを有する磁気検知装置において、
前記凹部は、互いに対向して基板表面に向けて対向間隔が徐々に広がる第１の傾斜側面と第２の傾斜側面とを有し、前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に磁気抵抗効果素子が設けられ、
前記磁気抵抗効果素子は、固定磁性層と、自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に形成された非磁性中間層とを有し、
前記固定磁性層は、第１の強磁性層と、前記非磁性中間層に接する第２の強磁性層と、前記両強磁性層に挟まれた中間層とを有し、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層とで磁化が反平行に固定されたセルフピン止め構造で、
それぞれの前記磁気抵抗効果素子は、前記第２の強磁性層の磁化の向きで決まる感度軸が、前記傾斜側面に沿い且つ前記基板の厚さ方向に向けて斜めに設定されており、
前記凹部は、前記基板の少なくとも２か所に設けられたＺ検知凹部であり、
一方の前記Ｚ検知凹部は、前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に設けられた磁気抵抗効果素子の前記感度軸が、共に前記基板の板厚方向において下向きとなっており、他方の前記Ｚ検知凹部は、前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に設けられた磁気抵抗効果素子の前記感度軸が、共に前記基板の板厚方向において上向きとなっており、
異なる前記Ｚ検知凹部の前記第１の傾斜側面に設けられた、前記感度軸の向きが互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子が直列に接続されて第１の素子列が構成され、
異なる前記Ｚ検知凹部の前記第２の傾斜側面に設けられた、前記感度軸の向きが互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子が直列に接続されて第２の素子列が構成され、
前記第１の素子列と、前記第２の素子列とが、並列に接続されて前記ブリッジ回路が構成されて、前記基板の板厚方向であるＺ方向の磁気が検知されることを特徴とする磁気検知装置。

【請求項2】

前記凹部として、前記Ｚ検知凹部と共に少なくとも２か所の水平検知凹部が設けられ、
前記水平検知凹部に設けられた前記磁気抵抗効果素子のうちの、前記感度軸の向きが前記基板表面に沿って互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子が直列に接続されて素子列が構成され、２列の前記素子列が並列に接続されてブリッジ回路が構成されており、
前記ブリッジ回路で、前記基板表面と平行な方向の磁気が検知される請求項１記載の磁気検知装置。

【請求項3】

同じ前記水平検知凹部の前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に設けられた前記磁気抵抗効果素子は、感度軸の向きが前記基板表面に沿って同じ向きで、
異なる前記水平検知凹部の間では、前記磁気抵抗効果素子の感度軸の向きが前記基板表面に沿って互いに逆向きであり、
異なる前記水平検知凹部の前記第１の傾斜側面に設けられた、前記感度軸の向きが互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子が直列に接続されて第１の素子列が構成され、
異なる前記水平検知凹部の前記第２の傾斜側面に設けられた、前記感度軸の向きが互いに逆向きとなる磁気抵抗効果素子が直列に接続されて第２の素子列が構成され、
前記第１の素子列と、前記第２の素子列とが、並列に接続されて前記ブリッジ回路が構成されている請求項２記載の磁気検知装置。

【請求項4】

凹部を有する基板と、前記凹部の傾斜側面に設けられた磁気抵抗効果素子とを有する磁気検知装置において、
前記凹部は、互いに対向して基板表面に向けて対向間隔が徐々に広がる第１の傾斜側面と第２の傾斜側面とを有し、前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に磁気抵抗効果素子が設けられ、
前記磁気抵抗効果素子は、固定磁性層と、自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に形成された非磁性中間層とを有し、
前記固定磁性層は、第１の強磁性層と、前記非磁性中間層に接する第２の強磁性層と、前記両強磁性層に挟まれた中間層とを有し、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層とで磁化が反平行に固定されたセルフピン止め構造で、
それぞれの前記磁気抵抗効果素子は、前記第２の強磁性層の磁化の向きで決まる感度軸が、前記傾斜側面に沿い且つ前記基板の厚さ方向に向けて斜めに設定されており、
前記凹部は、前記基板の少なくとも２か所に設けられたＺ検知凹部と、前記基板の少なくとも２か所に設けられた水平検知凹部であり、
前記Ｚ検知凹部に設けられた前記磁気抵抗効果素子のうちの、前記感度軸の向きが前記基板の板厚方向で互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子が直列に接続されて素子列が構成され、２列の前記素子列が並列に接続されてブリッジ回路が構成されて、このブリッジ回路で、前記基板の板厚方向であるＺ方向の磁気が検知され、
同じ前記水平検知凹部の前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に設けられた前記磁気抵抗効果素子は、感度軸の向きが前記基板表面に沿って同じ向きで、異なる前記水平検知凹部の間では、前記磁気抵抗効果素子の感度軸の向きが前記基板表面に沿って互いに逆向きであり、
異なる前記水平検知凹部の前記第１の傾斜側面に設けられた、前記感度軸の向きが互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子が直列に接続されて第１の素子列が構成され、異なる前記水平検知凹部の前記第２の傾斜側面に設けられた、前記感度軸の向きが互いに逆向きとなる磁気抵抗効果素子が直列に接続されて第２の素子列が構成され、
前記第１の素子列と、前記第２の素子列とが、並列に接続されて前記ブリッジ回路が構成され、このブリッジ回路で、前記基板表面と平行な方向の磁気が検知されることを特徴とする磁気検知装置。

【請求項5】

前記水平検知凹部として、互いに直交するＸ−Ｙ方向のＸ方向の磁場を検知する少なくとも２か所のＸ検知凹部と、Ｙ方向の磁場を検知する少なくとも２か所のＹ検知凹部とが、同じ前記基板に設けられている請求項２ないし４のいずれかに記載の磁気検知装置。

【請求項6】

前記固定磁性層の第１の強磁性層と第２の強磁性層の磁化の向きが、磁場中成膜で決められる請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検知装置。

【請求項7】

凹部を有する基板と、前記凹部の傾斜側面に設けられた磁気抵抗効果素子とを有する磁気検知装置の製造方法において、
前記基板に、互いに対向して基板表面に向けて対向間隔が徐々に広がる第１の傾斜側面と第２の傾斜側面とを有する前記凹部を加工して、前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に磁気抵抗効果素子を設け、
前記磁気抵抗効果素子は、固定磁性層と、自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に形成された非磁性中間層とを積層して形成し、
前記固定磁性層は、第１の強磁性層と、前記非磁性中間層に接する第２の強磁性層と、前記両強磁性層に挟まれた中間層とを有するセルフピン止め構造で、磁場中成膜により前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層とで磁化を反平行に固定し、
それぞれの前記磁気抵抗効果素子は、前記第２の強磁性層の磁化の向きで決まる感度軸を、前記傾斜側面に沿い且つ前記基板の厚さ方向に向けて斜めに設定し、
前記磁気抵抗効果素子のうちの、前記感度軸の向きが前記基板の板厚方向で互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子を直列に接続して素子列を構成し、２列の前記素子列を並列に接続してブリッジ回路を構成するものであり、
前記凹部として、同じエッチング処理により前記基板の少なくとも２か所にＺ検知凹部を加工し、異なる前記Ｚ検知凹部の同一方向を向く傾斜側面上の前記磁気抵抗効果素子を、前記基板の板厚方向で前記感度軸の方向が互いに逆向きになるものとし、
板厚方向での前記感度軸の方向が互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子を直列に接続して前記素子列を構成し、
前記ブリッジ回路で前記基板の板厚方向であるＺ方向の磁気を検知できるようにすることを特徴とする磁気検知装置の製造方法。

【請求項8】

前記基板に前記Ｚ検知凹部と共に少なくとも２か所の水平検知凹部を設け、
前記水平検知凹部に設けられた前記磁気抵抗効果素子として、基板表面に沿う方向での前記感度軸の向きが互いに異なるものを混在させ、
前記感度軸方向が互いに逆向きとなる記磁気抵抗効果素子を直列に接続して前記素子列を構成し、
前記ブリッジ回路で前記基板の基板表面に沿う水平方向の磁気を検知できるようにする請求項７記載の磁気検知装置の製造方法。

【請求項9】

前記水平検知凹部として、互いに直交するＸ−Ｙ方向のＸ方向の磁場を検知する少なくとも２か所のＸ検知凹部と、Ｙ方向の磁場を検知する少なくとも２か所のＹ検知凹部とを、同じ前記基板に設ける請求項８記載の磁気検知装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板に形成された凹部の傾斜側面に磁気抵抗効果素子を配置した磁気検知装置およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に、基板に溝を形成し、溝の傾斜面に検知部を形成した磁気センサに関する発明が記載されている。

【0003】

この磁気センサは、（１００）の結晶面を有するシリコンウエハをエッチングすることで、溝の側面に、（１１１）の結晶面となる傾斜面を形成している。溝の同一の傾斜面に一対の検知部を形成し、他方の傾斜面に固定抵抗を形成し、検知部と固定抵抗とでブリッジ回路が構成されている。それぞれ検知部では、磁化の感度方向が斜面の深さ方向となるように決められている。

【0004】

特許文献２にも、シリコン基板をエッチングして凹部と傾斜面を形成し、傾斜面にＴＭＲやＧＭＲの磁気抵抗効果素子を形成したものが記載されている。

【0005】

この磁気抵抗効果素子は、ＰＩＮ層とソフト層を有している。シリコン基板に磁気抵抗効果素子を成膜した後に、シリコン基板の基板面に垂直な方向へ磁場を与えてアニールすることで、ＰＩＮ層の磁化を、凹部の深さ方向に向けている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−２００９２号公報

【特許文献2】特開２００７−２３５０５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載された磁気センサでは、一対の検知部を、基板の溝の同一の傾斜面に形成している。外部の磁界に対して一対の検知部が同じ極性の感度を持つことになるため、ブリッジ回路を構成するには、それぞれの検知部と固定抵抗とを直列に接続しなくてはならなくなる。固定抵抗は外部磁界に反応しないため、ブリッジ回路で検知される磁気検知出力の感度を高くすることに限界がある。

【0008】

特許文献２に記載の磁気抵抗効果素子は、シリコン基板の基板面に垂直な磁場を与えてアニール処理し、対向する傾斜面に形成された磁気抵抗効果素子のＰＩＮ層の磁化を傾斜面の深さ方向で且つ同じ上向きに揃えている。そのため、外部磁界に対して、対向する傾斜面に形成された磁気抵抗効果素子の抵抗値を互いに逆の極性とすることが可能である。

【0009】

しかしながら、特許文献２に記載の発明は、磁気抵抗効果素子をどのようにして製造するのかの記載に留まっており、それぞれの磁気抵抗効果素子を使用してどのような検知回路を構成するのか不明となっている。

【0010】

また、特許文献２に記載の磁気抵抗効果素子は、シリコン基板の基板面に対して上向きの磁場を与えてアニール処理することでＰＩＮ層の磁化を固定しているため、全ての磁気抵抗効果素子のＰＩＮ層の磁化の固定方向が上向きであり、形成できる磁気抵抗効果素子の種類が限られることになる。すなわち、ＰＩＮ層の磁化の固定を磁場中アニールで設定する方法では、同じ基板に感度軸が異なる磁気抵抗効果素子を混在させて配置することが困難である。

【0011】

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、基板の傾斜側面に設けられた磁気抵抗効果素子を使用して、種々の向きの磁気を高精度に検知できるようにした磁気検知装置およびその製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は、凹部を有する基板と、前記凹部の傾斜側面に設けられた磁気抵抗効果素子とを有する磁気検知装置において、
前記凹部は、互いに対向して基板表面に向けて対向間隔が徐々に広がる第１の傾斜側面と第２の傾斜側面とを有し、前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に磁気抵抗効果素子が設けられ、
前記磁気抵抗効果素子は、固定磁性層と、自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に形成された非磁性中間層とを有し、
前記固定磁性層は、第１の強磁性層と、前記非磁性中間層に接する第２の強磁性層と、前記両強磁性層に挟まれた中間層とを有し、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層とで磁化が反平行に固定されたセルフピン止め構造で、
それぞれの前記磁気抵抗効果素子は、前記第２の強磁性層の磁化の向きで決まる感度軸が、前記傾斜側面に沿い且つ前記基板の厚さ方向に向けて斜めに設定されており、
前記凹部は、前記基板の少なくとも２か所に設けられたＺ検知凹部であり、
一方の前記Ｚ検知凹部は、前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に設けられた磁気抵抗効果素子の前記感度軸が、共に前記基板の板厚方向において下向きとなっており、他方の前記Ｚ検知凹部は、前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に設けられた磁気抵抗効果素子の前記感度軸が、共に前記基板の板厚方向において上向きとなっており、
異なる前記Ｚ検知凹部の前記第１の傾斜側面に設けられた、前記感度軸の向きが互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子が直列に接続されて第１の素子列が構成され、
異なる前記Ｚ検知凹部の前記第２の傾斜側面に設けられた、前記感度軸の向きが互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子が直列に接続されて第２の素子列が構成され、
前記第１の素子列と、前記第２の素子列とが、並列に接続されて前記ブリッジ回路が構成されて、前記基板の板厚方向であるＺ方向の磁気が検知されることを特徴とするものである。

【0013】

本発明の磁気検知装置は、前記固定磁性層の第１の強磁性層と第２の強磁性層の磁化の向きが、磁場中成膜で決められる。

【0017】

また、本発明の磁気検知装置は、前記凹部として、前記Ｚ検知凹部と共に少なくとも２か所の水平検知凹部が設けられ、
前記水平検知凹部に設けられた前記磁気抵抗効果素子のうちの、前記感度軸の向きが前記基板表面に沿って互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子が直列に接続されて素子列が構成され、２列の前記素子列が並列に接続されてブリッジ回路が構成されており、
前記ブリッジ回路で、前記基板表面と平行な方向の磁気が検知されるものである。

【0019】

あるいは、同じ前記水平検知凹部の前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に設けられた前記磁気抵抗効果素子は、感度軸の向きが前記基板表面に沿って同じ向きで、
異なる前記水平検知凹部の間では、前記磁気抵抗効果素子の感度軸の向きが前記基板表面に沿って互いに逆向きであり、
異なる前記水平検知凹部の前記第１の傾斜側面に設けられた、前記感度軸の向きが互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子が直列に接続されて第１の素子列が構成され、
異なる前記水平検知凹部の前記第２の傾斜側面に設けられた、前記感度軸の向きが互いに逆向きとなる磁気抵抗効果素子が直列に接続されて第２の素子列が構成され、
前記第１の素子列と、前記第２の素子列とが、並列に接続されて前記ブリッジ回路が構成されている。

【0020】

あるいは本発明は、凹部を有する基板と、前記凹部の傾斜側面に設けられた磁気抵抗効果素子とを有する磁気検知装置において、
前記凹部は、互いに対向して基板表面に向けて対向間隔が徐々に広がる第１の傾斜側面と第２の傾斜側面とを有し、前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に磁気抵抗効果素子が設けられ、
前記磁気抵抗効果素子は、固定磁性層と、自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に形成された非磁性中間層とを有し、
前記固定磁性層は、第１の強磁性層と、前記非磁性中間層に接する第２の強磁性層と、前記両強磁性層に挟まれた中間層とを有し、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層とで磁化が反平行に固定されたセルフピン止め構造で、
それぞれの前記磁気抵抗効果素子は、前記第２の強磁性層の磁化の向きで決まる感度軸が、前記傾斜側面に沿い且つ前記基板の厚さ方向に向けて斜めに設定されており、
前記凹部は、前記基板の少なくとも２か所に設けられたＺ検知凹部と、前記基板の少なくとも２か所に設けられた水平検知凹部であり、
前記Ｚ検知凹部に設けられた前記磁気抵抗効果素子のうちの、前記感度軸の向きが前記基板の板厚方向で互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子が直列に接続されて素子列が構成され、２列の前記素子列が並列に接続されてブリッジ回路が構成されて、このブリッジ回路で、前記基板の板厚方向であるＺ方向の磁気が検知され、
同じ前記水平検知凹部の前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に設けられた前記磁気抵抗効果素子は、感度軸の向きが前記基板表面に沿って同じ向きで、異なる前記水平検知凹部の間では、前記磁気抵抗効果素子の感度軸の向きが前記基板表面に沿って互いに逆向きであり、
異なる前記水平検知凹部の前記第１の傾斜側面に設けられた、前記感度軸の向きが互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子が直列に接続されて第１の素子列が構成され、異なる前記水平検知凹部の前記第２の傾斜側面に設けられた、前記感度軸の向きが互いに逆向きとなる磁気抵抗効果素子が直列に接続されて第２の素子列が構成され、
前記第１の素子列と、前記第２の素子列とが、並列に接続されて前記ブリッジ回路が構成され、このブリッジ回路で、前記基板表面と平行な方向の磁気が検知されることを
特徴とするものである。
本発明の磁気検知装置は、前記水平検知凹部として、互いに直交するＸ?Ｙ方向のＸ方向の磁場を検知する少なくとも２か所のＸ検知凹部と、Ｙ方向の磁場を検知する少なくとも２か所のＹ検知凹部とが、同じ前記基板に設けられているものとして構成できる。

【0021】

次に、本発明は、凹部を有する基板と、前記凹部の傾斜側面に設けられた磁気抵抗効果素子とを有する磁気検知装置の製造方法において、
前記基板に、互いに対向して基板表面に向けて対向間隔が徐々に広がる第１の傾斜側面と第２の傾斜側面とを有する前記凹部を加工して、前記第１の傾斜側面と前記第２の傾斜側面に磁気抵抗効果素子を設け、
前記磁気抵抗効果素子は、固定磁性層と、自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に形成された非磁性中間層とを積層して形成し、
前記固定磁性層は、第１の強磁性層と、前記非磁性中間層に接する第２の強磁性層と、前記両強磁性層に挟まれた中間層とを有するセルフピン止め構造で、磁場中成膜により前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層とで磁化を反平行に固定し、
それぞれの前記磁気抵抗効果素子は、前記第２の強磁性層の磁化の向きで決まる感度軸を、前記傾斜側面に沿い且つ前記基板の厚さ方向に向けて斜めに設定し、
前記磁気抵抗効果素子のうちの、前記感度軸の向きが前記基板の板厚方向で互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子を直列に接続して素子列を構成し、２列の前記素子列を並列に接続してブリッジ回路を構成するものであり、
前記凹部として、同じエッチング処理により前記基板の少なくとも２か所にＺ検知凹部を加工し、異なる前記Ｚ検知凹部の同一方向を向く傾斜側面上の前記磁気抵抗効果素子を、前記基板の板厚方向で前記感度軸の方向が互いに逆向きになるものとし、
板厚方向での前記感度軸の方向が互いに逆向きとなる前記磁気抵抗効果素子を直列に接続して前記素子列を構成し、
前記ブリッジ回路で前記基板の板厚方向であるＺ方向の磁気を検知できるようにすることを特徴とするものである。

【0023】

さらに、本発明の磁気検知装置の製造方法は、前記基板に前記Ｚ検知凹部と共に少なくとも２か所の水平検知凹部を設け、
前記水平検知凹部に設けられた前記磁気抵抗効果素子として、基板表面に沿う方向での前記感度軸の向きが互いに異なるものを混在させ、
前記感度軸方向が互いに逆向きとなる記磁気抵抗効果素子を直列に接続して前記素子列を構成し、
前記ブリッジ回路で前記基板の基板表面に沿う水平方向の磁気を検知できるようにするものである。

【0024】

本発明の磁気検知装置の製造方法は、前記水平検知凹部として、互いに直交するＸ−Ｙ方向のＸ方向の磁場を検知する少なくとも２か所のＸ検知凹部と、Ｙ方向の磁場を検知する少なくとも２か所のＹ検知凹部とを、同じ前記基板に設けることが可能である。

【発明の効果】

【0025】

本発明の磁気検知装置は、基板に形成された凹部において対向する第１の傾斜側面と第２の傾斜側面の双方に磁気抵抗効果素子を設け、対向する傾斜側面に設けられた磁気抵抗効果素子は、固定磁性層の固定磁化で決まる感度軸の向きが、傾斜側面に沿い且つ基板の厚さ方向に向けて斜めに設定されている。感度軸の向きが互いに逆向きとなる磁気抵抗効果素子を直列に接続して素子列を構成し、２つの素子列でブリッジ回路を構成することで、高感度な磁気検知出力を得るブリッジ回路を構成することができる。

【0026】

本発明では、固定磁性層を、第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に中間層が挟まれたセルフピン止め構造として、第１の強磁性層と第２の強磁性層の少なくとも一方を磁場中で成膜して、第２の強磁性層の固定磁化の向き決まる感度軸を設定している。固定磁性層を磁場中で成膜して固定磁化の向きを固定することで、感度軸の向きが相違する磁気抵抗効果素子を同じ基板に混在して形成することができる。その結果、共通の基板にＺ検知部とＸ検知部およびＹ検知部を形成することができる。

【0027】

また、第１の傾斜側面に設けた磁気抵抗効果素子と第２の傾斜側面に設けた磁気抵抗効果素子とで、固定磁化を前記基板の板厚方向において逆向きに設定し、あるいは第１の傾斜側面に設けた磁気抵抗効果素子と第２の傾斜側面に設けた磁気抵抗効果素子とで、固定磁化を前記基板の板厚方向において同じ向きに設定することで、感度軸の向きが相違する磁気抵抗効果素子を全て傾斜側面に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の実施の形態の磁気検知装置の全体構造を示す斜視図、

【図2】（Ａ）は、図１に示す磁気検知装置の第１の実施の形態のＺ検知部を示し、（Ｂ）は第１の実施の形態のＸ検知部を示し、（Ｃ）は第１の実施の形態のＹ検知部を示す、

【図3】（Ａ）は、図２に示すＺ検知部をＩＩＩａ−ＩＩＩａ線で切断した断面図、（Ｂ）は、図２に示すＸ検知部をＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線で切断した断面図、

【図4】（Ａ）（Ｂ）は、図２と図３に示す磁気検知装置に設けられた磁気抵抗効果素子の層構造を示す拡大断面図、

【図5】（Ａ）は、本発明の第２の実施の形態のＺ検知部を示し、（Ｂ）は第２の実施の形態のＸ検知部を示し、（Ｃ）は第２の実施の形態のＹ検知部を示す、

【図6】（Ａ）は、図５に示すＺ検知部をＶＩａ−ＶＩａ線で切断した断面図、（Ｂ）は、図２に示すＸ検知部をＶＩｂ−ＶＩｂ線で切断した断面図、

【図7】（Ａ）は、図１に示す磁気検知装置の第１の実施の形態のＺ検知部の変形例を示し、（Ｂ）は第１の実施の形態のＸ検知部を示し、（Ｃ）は第１の実施の形態のＹ検知部を示す、

【図8】（Ａ）は、本発明の第３の実施の形態のＺ検知部の変形例を示し、（Ｂ）は第３の実施の形態のＸ検知部を示し、（Ｃ）は第３の実施の形態のＹ検知部を示す、

【図9】図５と図６に示す磁気検知装置に設けられた磁気抵抗効果素子の層構造を示す拡大断面図、

【図10】（Ａ）はＺ軸検知用のブリッジ回路を示す回路図、（Ｂ）はＸ軸検知用のブリッジ回路を示す回路図、（Ｃ）はＹ軸検知用のブリッジ回路を示す回路図、

【図11】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、基板の凹部を製造工程別に示す拡大断面図、

【発明を実施するための形態】

【0029】

図１は本発明の実施の形態の磁気検知装置１を示している。
磁気検知装置１は基板２を有しており、基板２の実装表面（基板表面）３に、Ｚ検知部１０とＸ検知部２０とＹ検知部３０が設けられている。

【0030】

Ｚ検知部１０は、基板２の実装表面３に垂直な向きのＺ方向の磁気を検知するものである。図２（Ａ）に示す第１の実施の形態では、Ｚ検知部１０に、少なくとも２個のＺ検知凹部１１Ａ，１１Ｂが形成されている。Ｘ検知部２０は、基板２の実装表面３と平行な向きのＸ方向の磁気を検知するものである。図２（Ｂ）に示すように、Ｘ検知部２０には、少なくとも２個のＸ検知凹部２１Ａ，２１Ｂが形成されている。Ｙ検知部３０は、基板２の実装表面３と平行な向きのＹ方向の磁気を検知するものである。図２（Ｃ）に示すように、Ｙ検知部３０には、少なくとも２個のＹ検知凹部３１Ａ，３１Ｂが形成されている。

【0031】

Ｘ検知部２０とＹ検知部３０は、実装表面３に沿う方向の磁気を検知する水平検知部であり、Ｘ検知凹部２１Ａ，２１Ｂと、Ｙ検知凹部３１Ａ，３１Ｂは、水平検知凹部である。

【0032】

図２（Ａ）に示すように、Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂは、底面１２と、Ｘ１側に位置する第１の傾斜側面１３と、Ｘ２側に位置する第２の傾斜側面１４を有している。さらに、Ｙ方向に対向する傾斜側面１５，１６を有している。第１の傾斜側面１３と第２の傾斜側面１４はＸ方向で対向し、その対向間隔は、底面１２側で最も短く、実装表面３に向かうにしたがって徐々に広くなるように決められている。

【0033】

図３（Ａ）と図１１（Ａ）に示すように、使用している基板２は実装表面３の面方位が（１００）面のシリコン（Ｓｉ）基板である。基板２の実装表面３において、Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂを形成する面以外を酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）などの層でマスキングし、エッチング液を使用して異方性エッチングを行うことで、（１１１）面である第１の傾斜側面１３と第２の傾斜側面１４および他の２つの傾斜側面１５，１６を有する凹部が形成される。各傾斜側面１３，１４，１５，１６の水平面に対する傾き角度θは約５５度である。

【0034】

図１１（Ｂ）（Ｃ）に、基板２の他の加工方法が示されている。図１１（Ｂ）に示す加工方法では、面方位が（１００）面のＮ型のシリコン基板の上に面方位が（１００）面のＰ型のシリコン基板を重ねたものを基板２として使用し、電気化学エッチングを行う。この電気化学エッチングでは、Ｎ型のシリコン基板の表面がエッチングのストッパ面となり、Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂの第１の傾斜側面１３と第２の傾斜側面１４の厚さ方向（Ｚ方向）の寸法を均一に且つ高精度に形成することが可能である。

【0035】

図１１（Ｃ）に示す加工方法では、面方位が（１００）面のＰ型のシリコン基板の上に面方位が（１００）面のＮ型のシリコン基板を重ねたものを基板２として使用し、パルス電流陽極酸化法でエッチングを行なう。この加工方法によっても、Ｐ型のシリコン基板の表面をエッチングのストッパ面にでき、第１の傾斜側面１３と第２の傾斜側面１４の厚さ方向（Ｚ方向）の寸法を均一に且つ高精度に形成することができる。

【0036】

図２（Ｂ）に示すように、水平検知凹部であるＸ検知凹部２１Ａ，２１Ｂは、Ｘ方向の幅寸法よりもＹ方向の長さ寸法が大きく形成された長尺の長方形である。図３（Ｂ）にも示すように、Ｘ検知凹部２１Ａ，２１Ｂは、Ｘ１側に第１の傾斜側面２３が、Ｘ２側に第２の傾斜側面２４が形成されている。第１の傾斜側面２３と第２の傾斜側面２４のＸ方向での対向間隔は、底面２２において最も短く、実装表面３に向けて徐々に広くなるように形成されている。また、図２（Ｂ）に示すように、Ｘ検知凹部２１Ａ，２１ＢにはＹ方向で対向する傾斜側面２５，２６が形成されている。

【0037】

Ｘ検知凹部２１Ａ，２１Ｂの形成方法は、Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂの形成方法と同じであり、図１１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のいずれかに示すエッチング方法で加工することができる。

【0038】

図２（Ｃ）に示すように、水平検知凹部であるＹ検知凹部３１Ａ，３１Ｂは、Ｙ方向の幅寸法よりもＸ方向の長さ寸法が大きい長尺の長方形である。Ｙ検知凹部３１Ａ，３１Ｂは底面３２と、Ｙ１側に位置する第１の傾斜側面３３とＹ２側に位置する第２の傾斜側面３４を有している。第１の傾斜側面３３と第２の傾斜側面３４のＹ方向の対向間隔は、底面３２において最短であり、実装表面３に向けて対向間隔が徐々に広くなっている。またＹ検知凹部３１Ａ，３１Ｂには、Ｘ方向で対向する傾斜側面３５，３６が形成されている。

【0039】

Ｙ検知凹部３１Ａ，３１Ｂの形成方法は、Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂの形成方法と同じであり、図１１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のいずれかに示すエッチング方法で形成される。

【0040】

図２（Ａ）と図３（Ａ）に示すように、一方のＺ検知凹部１１Ａの第１の傾斜側面１３に第１の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１）が、第２の傾斜側面１４に第２の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２）が設けられている。他方のＺ検知凹部１１Ｂでは、第１の傾斜側面１３に第４の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ４）が、第２の傾斜側面１４に第３の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ３）が設けられている。

【0041】

磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）は、いずれも同じ構造のＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）である。図４（Ａ）（Ｂ）に磁気抵抗効果素子４０の積層構造が示されている。

【0042】

図４（Ａ）に示す磁気抵抗効果素子４０の製造工程では、基板２の表面にＮｉ−Ｆｅ−Ｃｒのシード層４２を形成し、その上に、Ｃｏ−Ｆｅの第１の強磁性層４３とＲｕの中間層４４とＣｏ−Ｆｅの第２の強磁性層４５を順に成膜して、３層構造のセルフピン止め構造の固定磁性層を形成する。

【0043】

図３（Ａ）に示すように、Ｚ検知部１０に磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）を形成するときは、Ｘ軸方向（Ｘ２方向）の磁場Ｂｘを印加しながら、第１の強磁性層４３を成膜し、中間層４４を成膜した後に、第１の強磁性層４３の成膜時とはＸ軸方向で逆向き方向（Ｘ１方向）の磁場Ｂｘを印加しながら第２の強磁性層４５を成膜する。

【0044】

Ｒｕの中間層４４の厚さを適正に設定することで、第１の強磁性層４３の磁化がＸ２方向に向けて固定され、第２の強磁性層４５の磁化がＸ１方向に向けて固定される。第２の強磁性層４５の磁化の向きが固定磁化（Ｐ）の方向となる。図２と図３では固定磁化（Ｐ）の向きが実線の矢印で示されている。

【0045】

なお、第１の強磁性層４３を第２の強磁性層４５より保磁力の高い高保磁力層にしておくと、Ｘ２方向の磁場Ｂｘを印加しながら、第１の強磁性層４３を成膜すれば、その後は、無磁場で第２の強磁性層４５を成膜しても、あるいは、どの方向への磁場を与えながら第２の強磁性層４５を成膜したとしても、成膜後は、第１の強磁性層４３の磁化がＸ２方向に向けて固定され、第２の強磁性層４５の磁化がＸ１方向に向けて固定される。

【0046】

第１の強磁性層４３と中間層４４と第２の強磁性層４５の３層の固定磁性層が形成された後に、第２の強磁性層４５の上にＣｕの非磁性中間層４６を形成し、その上にＣｏ−Ｆｅ層とＮｉ−Ｆｅ層の２層構造の自由磁性層４７を形成し、最上部をＴａのキャップ層で覆う。

【0047】

図４に示す各層が積層された後に、エッチング処理で磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）のみを残し、他の積層体を除去する。

【0048】

図４（Ｂ）に示す磁気抵抗効果素子４０の製造工程では、シード層４２の上に、自由磁性層４７と非磁性中間層４６を形成し、その上に３層構造のセルフピン止め構造の固定磁性層を形成する。

【0049】

図４（Ｂ）での固定磁性層は、非磁性中間層４６の上に、第２の強磁性層４５と中間層４４と第１の強磁性層４３を順番に成膜する。ここで、磁場中成膜により、第１の強磁性層４３の磁化の向きをＸ２方向に設定すると、中間層４４を挟んだ相互結合（反平行結合）により、第２の強磁性層４５の磁化がＸ１方向に固定され、感度軸方向である固定磁化（Ｐ）の方向がＸ１方向となる。

【0050】

例えば、第２の強磁性層４５を無磁場であるいはいずれかの方向の磁場を与えながら成膜し、さらに中間層４４を成膜した後に、Ｘ１方向の磁場を与えながら第１の強磁性層４３を成膜する。このとき、第１の強磁性層４３を第２の強磁性層４５より保磁力の高い高保磁力層とする。磁場で第２の強磁性層４５をＸ１方向へ磁化させた状態で、中間層４４の上に第１の強磁性層４３を徐々に成膜していくと、成膜中の第１の強磁性層４３が第２の強磁性層４５との相互結合（反平行結合）によりＸ２方向に磁化される。第１の強磁性層４３の成膜が完了すると、高保磁力層である第１の強磁性層４３の磁化がＸ２方向に固定され、第２の強磁性層４５の磁化がＸ１方向に向けて固定された状態が設定される。

【0051】

図４（Ｂ）に示す磁気抵抗効果素子４０の製造過程では、第１の強磁性層４３の上にＩｒ−Ｍｎ合金（イリジウムーマンガン合金）やＰｔ−Ｍｎ合金（白金−マンガン合金）などの反強磁性層４９ａを積層し、積層後に無磁場でアニール処理する。これによると、Ｘ２方向に磁化されている第１の強磁性層４３と反強磁性層４９ａとの間に交換結合が形成され、第１の強磁性層４３の磁化が強固に固定される。その結果、第２の強磁性層４５のＸ１方向の磁化も安定して固定されるようになる。

【0052】

図２（Ａ）と図３（Ａ）に示すように、Ｚ検知部１０では、磁気抵抗効果素子４０の固定磁化（Ｐ）の向きが、第１の傾斜側面１３と第２の傾斜側面１４に沿う向きで、且つ基板２の厚さ方向（Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂの深さ方向）に向けられている。磁場Ｂｘを印加しながらの成膜により、Ｚ検知凹部１１Ａでは、第１の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１）の固定磁化（Ｐ）の向きが、底面１２から実装表面３に向けて上向きに固定され、第２の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２）の固定磁化（Ｐ）の向きが、実装表面３から底面１２に向けて下向きに固定される。

【0053】

他方のＺ検知凹部１１Ｂでは、第４の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ４）の固定磁化（Ｐ）の向きが、第１の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１）と同じであり、第３の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ３）の固定磁化（Ｐ）の向きが、第２の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２）と同じである。

【0054】

それぞれの磁気抵抗効果素子２０は、自由磁性層４７を単磁区化し磁化方向を揃えることが好ましい。自由磁性層４７は、形状異方性によって磁化が決められ、あるいは外部に設けられた磁石によるハードバイアスによって磁化の向きが揃えられている。図２に示すＺ検知部１０では、破線の矢印で示すように、全ての磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）において、自由磁性層４７の磁化（Ｆ）がＹ２方向に向けられている。

【0055】

Ｚ検知部１０では、Ｚ１方向またはＺ２方向の外部磁界が与えられると、自由磁性層４７の磁化（Ｆ）の向きが外部磁界の方向へ向けられる。自由磁性層４７の磁化（Ｆ）と固定磁性層の固定磁化（Ｐ）とが同じ向きになると抵抗値が極小となり、自由磁性層４７の磁化（Ｆ）と固定磁性層の固定磁化（Ｐ）とが逆向きになると抵抗値が極大となる。

【0056】

Ｚ検知部１０では、Ｚ１方向またはＺ２方向の外部磁界に対し、第１の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１）と第４の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ４）とで抵抗値が同じ極性で変化し、第２の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２）と第３の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ３）とで抵抗値が同じ極性で変化する。

【0057】

図１０（Ａ）に、Ｚ検知用のブリッジ回路５１が示されている。ブリッジ回路５１では、第１の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１）と第２の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２）とが直列に接続されて第１の素子列が構成され、第３の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ３）と第４の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ４）とが接続されて第２の素子列が構成されている。２つの素子列が並列に接続され、第１の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１）と第３の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ３）が直流電源に接続され、第２の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２）と第４の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ４）が接地されている。

【0058】

なお、図１０（Ａ）に示すブリッジ回路５１において、第２の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２）と第３の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ３）を互いに入れ替えることも可能である。

【0059】

図１０（Ａ）に示すように、第１の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１）と第２の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２）との間の中点電位と、第３の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ３）と第４の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ４）との間の中点電位が、差動増幅器５４に与えられてＺ方向の磁気検知出力Ｏｚが得られる。

【0060】

図２（Ａ）と図３（Ａ）に示す例では、Ｚ検知部１０にＺ１方向の磁界が与えられて各磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）の自由磁性層４７の磁化がＺ１方向へ向けられると、磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ４）の抵抗値が低下し、磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２，Ｒ３）の抵抗値が上昇する。よって、磁気検知出力Ｏｚが増大する。逆に、Ｚ２方向の磁界が与えられて、各磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）の自由磁性層４７の磁化がＺ２方向へ向けられると、磁気検知出力Ｏｚが低下する。

【0061】

Ｚ検知部１０では、図３（Ａ）に示すように、磁気抵抗効果素子４０を成膜するときに、Ｘ軸方向に沿う磁場Ｂｘを与えながらの磁場中成膜で固定磁性層を形成することで、Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂの第１の傾斜側面１３に設けられた磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ４）と、第２の傾斜側面１４に設けられた磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２，Ｒ３）とで、固定磁性層の固定磁化（Ｐ）の向きを傾斜側面に沿って、Ｚ方向に互いに逆向きに設定することができる。

【0062】

そのため、第１の傾斜側面１３に設けられた磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ４）と、第２の傾斜側面１４に設けられた磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２，Ｒ３）とを直列に接続してブリッジ回路５１を構成することで、Ｚ方向の磁界を高精度に検知することが可能になる。

【0063】

図２（Ｂ）と図３（Ｂ）に示すように、Ｘ検知部２０では、Ｘ検知凹部２１Ａの第１の傾斜側面２３に第５の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ５）が設けられ、第２の傾斜側面２４に第６の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ６）が設けられている。他方のＸ検知凹部２１Ｂでは、第１の傾斜側面２３に第８の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ８）が設けられ、第２の傾斜側面２４に第７の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ７）が設けられている。

【0064】

各磁気抵抗効果素子４０（Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８）の膜構成は図４に示したものと同じである。Ｘ検知部２０では、図３（Ｂ）に示すように、磁気抵抗効果素子４０を形成する際に、Ｚ２方向に磁場Ｂｚを与えて磁場中成膜することで、第１の強磁性層４３の磁化をＺ２方向に沿う向きに固定し、Ｚ１方向に磁場Ｂｚを与えて磁場中成膜することで、第２の強磁性層４５の磁化を上向きに固定している。よって、各磁気抵抗効果素子４０（Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８）の固定磁性層の固定磁化（Ｐ）は、実線の矢印で示すように、各傾斜側面２３，２４に沿って、基板２の板厚方向に対して角度を有して上向きに固定される。

【0065】

また、Ｘ検知凹部２１ＡとＸ検知凹部２１Ｂの双方において、第１の傾斜側面２３に設けられた磁気抵抗効果素子４０（Ｒ５，Ｒ８）と、第２の傾斜側面２４に設けられた磁気抵抗効果素子４０（Ｒ６，Ｒ７）とで、固定磁性層の固定磁化（Ｐ）の向きがＸ方向において互いに逆向きである。

【0066】

したがって、Ｘ方向の外部磁界に対して、第５の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ５）および第８の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ８）の抵抗変化と、第６の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ６）および第７の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ７）との抵抗変化が逆極性となる。

【0067】

図１０（Ｂ）に示すように、Ｘ検知部２０では、各磁気抵抗効果素子４０（Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８）によって、Ｘ検知用のブリッジ回路５２が構成されている。Ｘ検知部２０にＸ１方向の外部磁界が与えられると、差動増幅器５５からの磁気検知出力Ｏｘが増大し、Ｘ２方向の外部磁界が与えられると、差動増幅器５５からの磁気検知出力Ｏｘが低下する。

【0068】

図２（Ｃ）に示すＹ検知部３０では、Ｙ検知凹部３１Ａの第１の傾斜側面３３に第９の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ９）が設けられ、第２の傾斜側面３４に第１０の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１０）が設けられている。他方のＹ検知凹部３１Ｂでは、第１の傾斜側面３３に第１２の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１２）が設けられ、第２の傾斜側面３４に第１１の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１１）が設けられている。

【0069】

各磁気抵抗効果素子４０（Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２）の膜構成は図４に示したものと同じである。Ｙ検知部３０では、Ｘ検知部２０と同様に、磁気抵抗効果素子４０を形成する際に、磁場Ｂｚを与えながら磁場中成膜して固定磁性層を形成することで、各磁気抵抗効果素子４０（Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２）の固定磁性層の固定磁化（Ｐ）が、実線の矢印で示すように、各傾斜側面３３，３４に沿って、基板２の板厚方向に対して角度を有して上向きに固定される。

【0070】

また、Ｙ検知凹部３１ＡとＹ検知凹部３１Ｂの双方において、第１の傾斜側面３３に設けられた磁気抵抗効果素子４０（Ｒ９，Ｒ１２）と、第２の傾斜側面３４に設けられた磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１０，Ｒ１１）とで、固定磁性層の固定磁化（Ｐ）の向きがＹ方向において互いに逆向きである。

【0071】

したがって、Ｙ方向の外部磁界に対して、第９の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ９）および第１２の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１２）の抵抗変化と、第１０の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１０）および第１１の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１１）との抵抗変化が逆極性となる。

【0072】

図１０（Ｃ）に示すように、Ｙ検知部３０では、各磁気抵抗効果素子４０（Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２）によって、Ｙ検知用のブリッジ回路５３が構成されている。Ｙ検知部３０にＹ１方向の外部磁界が与えられると、差動増幅器５６からの磁気検知出力Ｏｙが増大し、Ｙ２方向の外部磁界が与えられると、差動増幅器５６からの磁気検知出力Ｏｙが低下する。

【0073】

なお、Ｘ検知部２０の各磁気抵抗効果素子４０（Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８）と、Ｙ検知部３０の各磁気抵抗効果素子４０（Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２）では、自由磁性層４７の磁化は、形状異方性やハードバイアスなどによって図２（Ｂ）（Ｃ）で破線の矢印で示すように、Ｙ２方向とＸ１方向に向けられている。

【0074】

図１に示す磁気検知装置１では、１つの基板２にＺ検知部１０とＸ検知部２０およびＹ検知部３０が形成されているため、１つの基板２を使用してＺ方向およびＸ方向とＹ方向の磁界およびその強度の変化を検知することができる。

【0075】

また、Ｚ検知部１０のＺ検知凹部１１Ａ，１１Ｂと、Ｘ検知部２０のＸ検知凹部２１Ａ，２１ＢおよびＹ検知部３０のＹ検知凹部３１Ａ，３１Ｂは、同時にエッチング処理で形成することができる。

【0076】

Ｚ検知部１０に磁気抵抗効果素子４０を形成するときは、磁場Ｂｘを印加しながら固定磁性層を磁場中成膜する。Ｘ検知部２０とＹ検知部３０に磁気抵抗効果素子４０を形成する際には、両検知部２０，３０において、同時に磁場Ｂｚを与えながら固定磁性層を磁場中成膜することで、Ｘ検知部２０とＹ検知部３０の双方において、固定磁性層の固定磁化（Ｐ）の向きを傾斜側面に沿う向きで且つ基板の厚さ方向に向けて設定することができる。

【0077】

第１の実施の形態では、磁気抵抗効果素子４０の固定磁性層を磁場中成膜するときの印加磁場の向きが２方向のみであっても、Ｚ検知部１０とＸ検知部２０およびＹ検知部３０を形成することができる。

【0078】

図５に、本発明の第２の実施の形態の磁気検知装置１０１が示されている。
この磁気検知装置１０１は、図２に示した第１の実施の形態の磁気検知装置１と同様に、Ｚ検知部１０にＺ検知凹部１１Ａ，１１Ｂが形成され、Ｘ検知部２０にＸ検知凹部２１Ａ，２１Ｂが形成され、Ｙ検知部３０にＹ検知凹部３１Ａ，３１Ｂが形成されている。

【0079】

図５（Ａ）と図６（Ａ）に示すように、Ｚ検知凹部１１Ａの第１の傾斜側面１３に第１の磁気抵抗効果素子５０（Ｒ１）が形成され、第２の傾斜側面１４に第２の磁気抵抗効果素子５０（Ｒ２）が形成されている。図５（Ａ）に示すように、他方のＺ検知凹部１１Ｂでは、第１の傾斜側面１３に第４の磁気抵抗効果素子５０（Ｒ４）が形成され、第２の傾斜側面１４に第３の磁気抵抗効果素子５０（Ｒ３）が形成されている。

【0080】

図５（Ｂ）と図６（Ｂ）に示すように、Ｘ検知凹部２１Ａの第１の傾斜側面２３に第５の磁気抵抗効果素子５０（Ｒ５）が形成され、第２の傾斜側面２４に第６の磁気抵抗効果素子５０（Ｒ６）が形成されている。他方のＸ検知凹部２１Ｂでは、第１の傾斜側面２３に第８の磁気抵抗効果素子５０（Ｒ８）が形成され、第２の傾斜側面２４に第７の磁気抵抗効果素子５０（Ｒ７）が形成されている。

【0081】

図５（Ｃ）示すように、Ｙ検知凹部３１Ａの第１の傾斜側面３３に第９の磁気抵抗効果素子５０（Ｒ９）が形成され、第２の傾斜側面３４に第１０の磁気抵抗効果素子５０（Ｒ１０）が形成されている。他方のＹ検知凹部３１Ｂでは、第１の傾斜側面３３に第１２の磁気抵抗効果素子５０（Ｒ１２）が形成され、第２の傾斜側面３４に第１１の磁気抵抗効果素子５０（Ｒ１１）が形成されている。

【0082】

図９に示すように、第２の実施の形態で使用されている磁気抵抗効果素子５０は、図４（Ａ）に示した磁気抵抗効果素子４０と同様に、シード層４２の上に、Ｃｏ−Ｆｅの強磁性層４３と、Ｒｕの中間層４４と、Ｃｏ−Ｆｅの第２の強磁性層４５が成膜されて、３層構造のセルフピン止め構造の固定磁性層が形成されている。

【0083】

図６（Ａ）に示すように、Ｚ検知部１０では、３層構造の固定磁性層を形成する際に、磁場Ｂｘを与えて磁場中で成膜することで、磁気抵抗効果素子５０（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）の固定磁性層の固定磁化（Ｐ）が実線の矢印で示す向きに固定される。図６（Ｂ）に示すように、Ｘ検知部２０では、３層構造の固定磁性層を形成する際に、磁場Ｂｚを与えながら磁場中で成膜することで、磁気抵抗効果素子５０（Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８）の固定磁性層の固定磁化（Ｐ）が実線の矢印で示す向きに固定される。同様に、Ｙ検知部３０でも、磁場Ｂｚを与えながら磁場中で成膜することで、磁気抵抗効果素子５０（Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２）の固定磁性層の固定磁化（Ｐ）が実線の矢印で示す向きに固定される。

【0084】

図９に示すように、各磁気抵抗効果素子５０の固定磁性層の固定磁化（Ｐ）の向きが固定された後に、固定磁性層の上に非磁性中間層４６を形成し、さらに自由磁性層４７の一部を形成しておく。

【0085】

その後に、さらに自由磁性層４７の上層部分を形成し、その上に磁場中でＩｒ−Ｍｎの上部反強磁性層４９ｂが磁場中で成膜される。磁場中成膜により、上部反強磁性層４９ｂと自由磁性層４７との交換結合が生成されて、自由磁性層４７が単磁区化されて磁化の向きが揃えられる。

【0086】

Ｚ検知部１０では、上部反強磁性層４９ｂの磁場中成膜での磁場を、Ｘ１方向とすることで、図５（Ａ）と図６（Ａ）に破線の矢印で示すように、自由磁性層４７の磁化（Ｆ）が固定磁化（Ｐ）と同じ向きに揃えられる。Ｘ検知部２０とＹ検知部３０では、上部反強磁性層４９ｂの磁場中成膜での磁場を、Ｚ１方向とすることで、破線の矢印で示すように、自由磁性層４７の磁化（Ｆ）が固定磁化（Ｐ）と同じ向きに揃えられる。

【0087】

第２の実施の形態の磁気検知装置１０１においても、各磁気抵抗効果素子を接続したブリッジ回路の構成は図１０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）と同じである。

【0088】

第２の実施の形態の磁気検知装置１０１では、図５と図６に示すように、各磁気抵抗効果素子５０（Ｒ１〜Ｒ１２）において、外部磁界が与えられていないときに、固定磁性層の固定磁化（Ｐ）の向きと自由磁性層４７の磁化（Ｆ）の向きが同じである。よって、磁気抵抗効果素子５０の抵抗値は極小値である。自由磁性層４７の磁化（Ｆ）の向きと逆方向の外部磁界が徐々に大きくなっていくと、自由磁性層４７の磁化（Ｆ）が反転し、磁気抵抗効果素子５０の抵抗値が極大値となる。これにより、磁気検知出力Ｏｚ，Ｏｘ，Ｏｙが変化するようになる。

【0089】

ただし、Ｚ検知部１０での自由磁性層４７の磁化（Ｆ）の向きが、図６（Ａ）に示す破線矢印と逆向きであってもよい。同様に、Ｘ検知部２０とＹ検知部３０において、自由磁性層４７の磁化（Ｆ）の向きが、図６（Ｂ）に示す破線矢印と逆向きであってもよい。

【0090】

図５に示すように、第２の実施の形態の磁気検知装置１０１では、Ｚ検知部１０において、各Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂの底面１２に、ＮＩ−Ｆｅなどの軟磁性材料層によるシールド層６１が形成されている。また各Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂの周囲を囲むように、基板２の実装表面３にもシールド層が形成されていることが好ましい。このシールド層６１を設けることで、感度方向であるＺ方向以外の磁界を吸収でき、外乱磁界により磁気検知出力Ｏｚにノイズが重畳するのを防止できるようになる。

【0091】

同様に、Ｘ検知部２０では、Ｘ検知凹部２１Ａ，２１Ｂの底面２２にシールド層６２が形成され、Ｘ検知凹部２１Ａと２１Ｂの間の実装表面３にもシールド層６３が形成されている。シールド層６２，６３は、磁気抵抗効果素子５０（Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８）の固定磁性層の固定磁化（Ｐ）の方向と直交する方向に長辺が向けられた長尺形状である。これにより感度方向であるＸ方向以外の外乱磁界を吸収できるようになっている。

【0092】

Ｙ検知部３０では、Ｙ検知凹部３１Ａ，３１Ｂの底面３２にシールド層６４が形成され、Ｙ検知凹部３１Ａと３１Ｂの間の実装表面３にもシールド層６５が形成されている。シールド層６４，６５は、磁気抵抗効果素子５０（Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２）の固定磁性層の固定磁化（Ｐ）の方向と直交する方向に長辺が向けられた長尺形状である。これにより感度方向であるＸ方向以外の外乱磁界を吸収できるようになっている。

【0093】

また、各検知凹部の底面にシールド層を設けることでスペース効率を有効に利用して、必要なシールド層を形成することが可能となる。

【0094】

図７に、第１の実施の形態の変形例となる磁気検知装置１ａが示されている。図７（Ａ）に示すＺ検知部１０ａは、図２に示した磁気検知装置１のＺ検知部１０の変形例である。また、図７（Ｂ）に示すＸ検知部２０と図７（Ｃ）に示すＹ検知部３０の構造は、図２に示したものと同じである。

【0095】

図２（Ａ）に示したＺ検知部１０では、Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂの形状が正方形であり、Ｘ検知凹部２１Ａ，２１ＢおよびＹ検知凹部３１Ａ，３１Ｂの長方形と相違している。また、図２（Ａ）に示すＺ検知凹部１１Ａ，１１Ｂに設けられた磁気抵抗効果素子４０の基板表面に沿う方向の寸法は、図２（Ｂ）に示すＸ検知部２０と図２（Ｃ）に示すＹ検知部３０に設けられた磁気抵抗効果素子４０の基板表面に沿う寸法よりも短くなっている。

【0096】

これに対し、図７（Ａ）に示すＺ検知部１０ａでは、Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂの形状と寸法が、Ｘ検知凹部２１Ａ，２１ＢおよびＹ検知凹部３１Ａ，３１Ｂの形状および寸法と同じである。また、Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂに設けられた磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）の形状と寸法が、Ｘ検知凹部２１Ａ，２１Ｂに設けられた磁気抵抗効果素子４０（Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８）およびＹ検知凹部３１Ａ，３１Ｂに設けられた磁気抵抗効果素子４０（Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１，Ｒ１２）と同じである。

【0097】

図７に示すＺ検知部１０ａでは、Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂの長手方向をＸ検知凹部２１Ａ，２１Ｂと同じ向きで加工でき、あるいはＺ検知凹部１１Ａ，１１Ｂの長手方向をＹ検知凹部３１Ａ，３１Ｂと同じ向きで形成できる。さらに、全ての磁気抵抗効果素子４０を同じパターンで同じ大きさに加工できる。また、図７に示すＺ検知部１０ａに設けられた磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）は、図２に示したＺ検知部１０に設けられた磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）よりも面積が大きくなるため、磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）の抵抗変化率を大きくでき、Ｚ検知部の感度を高めることができる。

【0098】

なお、本発明でのＺ感知部１０，１０ａの形状や大きさは、前記実施の形態に限定されるものではなく、同じ基板上に各検知部を配置する場合に、例えばＺ検知部１０，１０ａを、Ｘ検知部２０またはＹ検知部３０よりも面積が大きくなるように形成することも可能である。

【0099】

図８に本発明の第３の実施の形態の磁気検知装置２０１が示されている。
図８（Ａ）に示すＺ検知部１０ｂと図２（Ａ）に示すＺ検知部１０では、Ｚ検知凹部１１Ａ，１１Ｂの形状と寸法が同じである。図８（Ａ）に示すＺ検知部１０ｂでは、Ｚ検知凹部１１Ａの第１の傾斜側面１３に設けられた第１の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１）と第２の傾斜側面１４に設けられた第４の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ４）とで、共に固定磁化（Ｐ）の向きがＺ１方向に向けられている。また、Ｚ検知凹部１１Ｂの第１の傾斜側面１３に設けられた第２の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２）と第２の傾斜側面１４に設けられた第３の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ３）とで、共に固定磁化（Ｐ）の向きがＺ２方向に向けられている。

【0100】

図８（Ａ）に示すＺ検知部１０ｂでは、各磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）で構成されるブリッジ回路５１が、図１０（Ａ）の回路図と同じである。ここでは、Ｚ検知凹部１１Ａの第１の傾斜側面１３に設けられた第１の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１）とＺ検知凹部１１Ｂの第１の傾斜側面１３に設けられた第２の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２）とが直列に接続されて第１の素子列が形成される。Ｚ検知凹部１１Ｂの第２の傾斜側面１４に設けられた第３の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ３）とＺ検知凹部１１Ａの第２の傾斜側面１４に設けられた第４の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ４）とが直列に接続されて第２の素子列が形成される。そして、第１の素子列と第２の素子列が並列に接続されブリッジ回路が構成されている。

【0101】

Ｚ検知凹部１１ＡとＺ検知凹部１１Ｂは同じエッチング処理で形成される。そのため、同じ結晶面で形成されるＺ検知凹部１１Ａの第１の傾斜側面１３とＺ検知凹部１１Ｂの第１の傾斜側面１３とは、角度が一致しやすく、同じ結晶面で形成されるＺ検知凹部１１Ａの第２の傾斜側面１４とＺ検知凹部１１Ｂの第２の傾斜側面１４とで、角度が一致しやすい。そこで、同じ角度で形成されやすい第１の傾斜側面１３に設けられた第１の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ１）と第２の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ２）を直列に接続して第１の素子列を構成し、その中点電位を得ることで、製品ごとの第１の素子列の中点電位のばらつきを抑制しやすくなる。同様に、同じ角度で形成されやすい第２の傾斜側面１４に設けられた第３の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ３）と第４の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ４）を直列に接続して第２の素子列を形成し、その中点電位を得ることで、製品ごとの第２の素子列の中点電位のばらつきを抑制しやすくなる。

【0102】

図８（Ｂ）に示すＸ検知部２０ｂでは、Ｘ検知凹部２１Ａの傾斜側面に設けられた第５の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ５）と第８の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ８）の固定磁化（Ｐ）が同じＸ１方向である。また、Ｘ検知凹部２１Ｂの傾斜側面に設けられた第６の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ６）と第７の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ７）の固定磁化（Ｐ）が同じＸ２方向である。すなわち、Ｘ検知凹部２１ＡとＸ検知凹部２１Ｂとで、それぞれに設けられた磁気抵抗効果素子４０の固定磁化（Ｐ）がＸ方向において互いに逆向きである。

【0103】

Ｘ検知部２０でも、Ｘ検知凹部２１ＡとＸ検知凹部２１Ｂにおいて、同じ角度に形成されやすい第１の傾斜側面２３に設けられた第５の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ５）と第６の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ６）とが直列に接続されて第１の素子列が構成されている。また、Ｘ検知凹部２１ＡとＸ検知凹部２１Ｂにおいて、同じ角度に形成されやすい第２の傾斜側面２４に設けられた第７の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ７）と第８の磁気抵抗効果素子４０（Ｒ８）とが直列に接続されて第２の素子列が構成されている。同じ角度に形成されやすい傾斜側面に設けられた磁気抵抗効果素子を直列に接続することで、第１の素子列と第２の素子列の中点電位のばらつきを抑制しやすくなる。

【0104】

なお、Ｙ検知部３０ｂは、Ｘ検知部２０ｂを基板表面に沿って９０度回転させた構造であり、Ｙ検知部３０ｂにおいても、Ｘ検知部２０ｂと同じ効果を奏することができる。

【0105】

前記各実施の形態では、磁気抵抗効果素子の固定磁性層が、セルフピン止め構造であり、固定磁性層が磁場中成膜で形成され、磁場中アニールを必要としていない。そのため、同じ基板の各検知凹部の傾斜側面に設けられる磁気抵抗効果素子の固定磁化（Ｐ）の向きを自由に組み合わせて設定することが可能である。

【符号の説明】

【0106】

Ｆ 自由磁性層の磁化
Ｐ 固定磁化（感度軸）
Ｏｚ，Ｏｘ，Ｏｚ 磁気検知出力
１，１ａ，１０１，２０１ 磁気検知装置
２ 基板
３ 実装表面
１０，１０ａ，１０ｂ Ｚ検知部
１１Ａ，１１Ｂ Ｚ検知凹部
１２ 底面
１３ 第１の傾斜側面
１４ 第２の傾斜側面
２０，２０ｂ Ｘ検知部（水平検知部）
２１Ａ，２１Ｂ Ｘ検知凹部（水平検知凹部）
２２ 底面
２３ 第１の傾斜側面
２４ 第２の傾斜側面
３０，３０ｂ Ｙ検知部（水平検知部）
３１Ａ，３１Ｂ Ｙ検知凹部（水平検知凹部）
３２ 底面
３３ 第１の傾斜側面
３４ 第２の傾斜側面
４０ 磁気抵抗効果素子
４３ 第１の強磁性層
４４ 中間層
４５ 第２の強磁性層
４６ 非磁性中間層
４７ 自由磁性層
４９ａ 反強磁性層
４９ｂ 上部反強磁性層
５０ 磁気抵抗効果素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】