特許 7505684 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果装置および磁気センサ

(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】2024-06-17

(45)【発行日】2024-06-25

(54)【発明の名称】磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果装置および磁気センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/09 20060101AFI20240618BHJP

   H01L 29/82 20060101ALI20240618BHJP

   H10N 50/10 20230101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

G01R33/09

H01L29/82 Z

H10N50/10

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021164505

(22)【出願日】2021-10-06

(65)【公開番号】P2023055294

(43)【公開日】2023-04-18

【審査請求日】2023-06-06

(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】110002907

【氏名又は名称】弁理士法人イトーシン国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼野 大地

(72)【発明者】

【氏名】太田 憲和

(72)【発明者】

【氏名】平林 啓

(72)【発明者】

【氏名】渡部 司也

【審査官】島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２００３／０２１４７６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－３３５６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６３７７８８２（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３３／０９

Ｈ０１Ｌ ２９／８２

Ｈ１０Ｎ ５０／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外部磁界に応じて抵抗値が変化するように構成された磁気抵抗効果素子であって、
第１の基準方向に形状磁気異方性が設定され、前記外部磁界に応じて方向が変化すると共に前記外部磁界が印加されない状態では前記第１の基準方向に平行な一方向である第１の磁化方向に向いた磁化を有する第１の磁性層と、
前記第１の基準方向と交差する第２の基準方向に形状磁気異方性が設定され、前記外部磁界に応じて方向が変化すると共に前記外部磁界が印加されない状態では前記第２の基準方向に平行な一方向である第２の磁化方向に向いた磁化を有する第２の磁性層と、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に配置された非磁性層とを備え、
前記第１の磁性層は、互いに分離された複数の第１の部分を含み、
前記第２の磁性層は、互いに分離された複数の第２の部分を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子。

【請求項2】

前記第１の基準方向と前記第２の基準方向は、互いに直交することを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。

【請求項3】

前記非磁性層は、トンネルバリア層であることを特徴とする請求項１または２記載の磁気抵抗効果素子。

【請求項4】

前記複数の第１の部分と前記複数の第２の部分は、前記第１の基準方向および前記第２の基準方向の各々と直交する一方向から見たときに、格子状に配列されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。

【請求項5】

前記複数の第１の部分の各々は、前記第１の基準方向に形状磁気異方性が設定され、前記外部磁界に応じて方向が変化すると共に前記外部磁界が印加されない状態では前記第１の磁化方向に向いた磁化を有し、
前記複数の第２の部分の各々は、前記第２の基準方向に形状磁気異方性が設定され、前記外部磁界に応じて方向が変化すると共に前記外部磁界が印加されない状態では前記第２の磁化方向に向いた磁化を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。

【請求項6】

前記第１の磁性層と前記第２の磁性層の各々に対してバイアス磁界を印加するバイアス磁界発生器が設けられていないことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。

【請求項7】

外部磁界に応じて抵抗値が変化するように構成された磁気抵抗効果素子と、
第１のコイル磁界を発生するように構成された第１のコイルとを備え、
前記磁気抵抗効果素子は、
第１の基準方向に形状磁気異方性が設定され、前記外部磁界に応じて方向が変化すると共に前記外部磁界が印加されない状態では前記第１の基準方向に平行な一方向である第１の磁化方向に向いた磁化を有する第１の磁性層と、
前記第１の基準方向と交差する第２の基準方向に形状磁気異方性が設定され、前記外部磁界に応じて方向が変化すると共に前記外部磁界が印加されない状態では前記第２の基準方向に平行な一方向である第２の磁化方向に向いた磁化を有する第２の磁性層と、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に配置された非磁性層とを備え、
前記第１のコイルは、前記第１の磁性層と前記第２の磁性層の各々に、前記第１のコイル磁界の第１の磁界成分であって、前記第１の基準方向と前記第２の基準方向との間の方向である第１の磁界方向の第１の磁界成分が印加されるように構成されていることを特徴とする磁気抵抗効果装置。

【請求項8】

前記第１のコイルは、前記第１のコイル磁界を発生すると共に、前記第１の基準方向と前記第２の基準方向の各々と交差する方向に延在する第１のコイル要素を含むことを特徴とする請求項７記載の磁気抵抗効果装置。

【請求項9】

更に、第２のコイル磁界を発生するように構成された第２のコイルを備え、
前記第２のコイルは、前記第１の磁性層と前記第２の磁性層の各々に、前記第２のコイル磁界の第２の磁界成分であって、前記第１の基準方向と前記第２の基準方向との間の方向であり且つ前記第１の磁界方向との間に前記第１の基準方向と前記第２の基準方向の一方が存在する第２の磁界方向の第２の磁界成分が印加されるように構成されていることを特徴とする請求項７または８記載の磁気抵抗効果装置。

【請求項10】

前記第２のコイルは、前記第２のコイル磁界を発生すると共に、前記第１の基準方向と前記第２の基準方向の各々と交差する方向に延在する第２のコイル要素を含むことを特徴とする請求項９記載の磁気抵抗効果装置。

【請求項11】

複数の磁気抵抗効果素子を備え、検出対象の磁界を検出して少なくとも１つの検出信号を生成するように構成された磁気センサであって、
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、外部磁界に応じて抵抗値が変化するように構成され、
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、
第１の基準方向に形状磁気異方性が設定され、前記外部磁界に応じて方向が変化すると共に前記外部磁界が印加されない状態では前記第１の基準方向に平行な一方向である第１の磁化方向に向いた磁化を有する第１の磁性層と、
前記第１の基準方向と交差する第２の基準方向に形状磁気異方性が設定され、前記外部磁界に応じて方向が変化すると共に前記外部磁界が印加されない状態では前記第２の基準方向に平行な一方向である第２の磁化方向に向いた磁化を有する第２の磁性層と、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に配置された非磁性層とを備え、
前記複数の磁気抵抗効果素子は、少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と、前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子に対して直列に接続された少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子とを含み、
前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子における前記第１の磁化方向と、前記少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子における前記第１の磁化方向は、互いに反対方向であり、
前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子における前記第２の磁化方向と、前記少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子における前記第２の磁化方向は、互いに反対方向であり、
前記少なくとも１つの検出信号は、前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と前記少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子との接続点の電位と対応関係を有する第１の検出信号を含むことを特徴とする磁気センサ。

【請求項12】

前記複数の磁気抵抗効果素子は、更に、少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子と、前記少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子に対して直列に接続された少なくとも１つの第４の磁気抵抗効果素子とを含み、
前記少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子における前記第１の磁化方向と、前記少なくとも１つの第４の磁気抵抗効果素子における前記第１の磁化方向は、互いに反対方向であり、
前記少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子における前記第２の磁化方向と、前記少なくとも１つの第４の磁気抵抗効果素子における前記第２の磁化方向は、互いに反対方向であり、
前記少なくとも１つの検出信号は、更に、前記少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子と前記少なくとも１つの第４の磁気抵抗効果素子との接続点の電位と対応関係を有する第２の検出信号を含むことを特徴とする請求項１１記載の磁気センサ。

【請求項13】

更に、第１のコイル磁界を発生するように構成された第１のコイルと、
第２のコイル磁界を発生するように構成された第２のコイルとを備え、
前記第１のコイルは、前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子に、前記第１のコイル磁界の第１の磁界成分であって、前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子における前記第１の磁化方向と前記第２の磁化方向との間の方向である第１の磁界方向の第１の磁界成分が印加されるように構成されていると共に、前記少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子に、前記第１のコイル磁界の第２の磁界成分であって、前記第１の磁界方向とは反対の第２の磁界方向の第２の磁界成分が印加されるように構成され、
前記第２のコイルは、前記少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子に、前記第２のコイル磁界の第３の磁界成分であって、前記少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子における前記第１の磁化方向と前記第２の磁化方向との間の方向である第３の磁界方向の第３の磁界成分が印加されるように構成されていると共に、前記少なくとも１つの第４の磁気抵抗効果素子に、前記第２のコイル磁界の第４の磁界成分であって、前記第３の磁界方向とは反対の第４の磁界方向の第４の磁界成分が印加されるように構成されていることを特徴とする請求項１２記載の磁気センサ。

【請求項14】

更に、前記第１のコイル磁界を一時的に発生させた後に生成された前記第１の検出信号と、前記第２のコイル磁界を一時的に発生させた後に生成された前記第２の検出信号とに基づいて、前記検出対象の磁界と対応関係を有する検出値を生成するように構成されたプロセッサを備えたことを特徴とする請求項１３記載の磁気センサ。

【請求項15】

複数の磁気抵抗効果素子を備え、検出対象の磁界を検出して少なくとも１つの検出信号を生成するように構成された磁気センサであって、
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、外部磁界に応じて抵抗値が変化するように構成され、
前記複数の磁気抵抗効果素子の各々は、
第１の基準方向に形状磁気異方性が設定され、前記外部磁界に応じて方向が変化すると共に前記外部磁界が印加されない状態では前記第１の基準方向に平行な一方向である第１の磁化方向に向いた磁化を有する第１の磁性層と、
前記第１の基準方向と交差する第２の基準方向に形状磁気異方性が設定され、前記外部磁界に応じて方向が変化すると共に前記外部磁界が印加されない状態では前記第２の基準方向に平行な一方向である第２の磁化方向に向いた磁化を有する第２の磁性層と、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に配置された非磁性層とを備え、
前記複数の磁気抵抗効果素子は、前記第１の基準方向および前記第２の基準方向の各々と直交する一方向から見たときに、格子状に配列されていることを特徴とする磁気センサ。

【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、磁気抵抗効果素子を含む磁気抵抗効果装置、および磁気抵抗効果素子を含む磁気センサに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、種々の用途で、磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子とも記す。）を用いた磁気センサが利用されている。ＭＲ素子の例としては、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、印加磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを有するＭＲ素子が知られている。

【0003】

また、ＭＲ素子の他の例としては、特許文献１，２に開示されているような構造のＭＲ素子が知られている。特許文献１には、第１の自由層と、第２の自由層と、第１の自由層と第２の自由層との間に配置されたバリア層とを備えたトンネルＭＲ素子が開示されている。特許文献１では、第１の自由層の磁化と第２の自由層の磁化との間に所定の角度が形成されるように、バイアス磁界を発生するハードバイアスを設けている。

【0004】

特許文献２には、第１の方向の磁気容易軸を有する第１強磁性層と、第２の方向の磁気容易軸を有する第２強磁性層と、第１強磁性層と第２強磁性層との間に配置された非磁性層とを備えたＭＲ素子が開示されている。特許文献２では、第１強磁性層の成長中に、第１強磁性層の磁気容易軸の方向を規定する磁界を印加し、第２強磁性層の成長中に、第２強磁性層の磁気容易軸の方向を規定する磁界であって、第１強磁性層の成長中に印加する磁界の方向とは異なる方向の磁界を印加している。

【0005】

磁化固定層を含むＭＲ素子を備えた磁気センサでは、磁気センサの製造過程において、磁化固定層の磁化の方向を設定する必要がある。しかし、特許文献１，２に開示されたＭＲ素子のように、２つの自由層を含むＭＲ素子では、磁化固定層が設けられていないため、磁化固定層の磁化の方向を設定する工程を省略することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】米国特許出願公開第２０２１／００６３５０８号明細書

【文献】特表２０００－５０４４３０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に開示されたＭＲ素子では、ハードバイアスを設ける必要がある。しかし、ハードバイアスは、磁気センサの低コスト化の妨げとなる。また、特許文献２に開示されたＭＲ素子では、異なる方向の磁界を印加しながら強磁性層を成長させる必要がある。しかし、互いに異なる方向の外部磁界を検出するように構成された磁気センサでは、素子毎に磁界の方向を変える必要がある。そのため、工程数が多くなり、磁気センサの製造コストが高くなるという問題がある。

【0008】

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、外部磁界に応じて方向が変化する磁化を有する２つの磁性層を備えた磁気抵抗効果素子であって、低コスト化を可能にする磁気抵抗効果素子、ならびに、この磁気抵抗効果素子を含む磁気抵抗効果装置および磁気センサを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の磁気抵抗効果素子は、外部磁界に応じて抵抗値が変化するように構成された磁気抵抗効果素子である。磁気抵抗効果素子は、第１の基準方向に形状磁気異方性が設定され、外部磁界に応じて方向が変化すると共に外部磁界が印加されない状態では第１の基準方向に平行な一方向である第１の磁化方向に向いた磁化を有する第１の磁性層と、第１の基準方向と交差する第２の基準方向に形状磁気異方性が設定され、外部磁界に応じて方向が変化すると共に外部磁界が印加されない状態では第２の基準方向に平行な一方向である第２の磁化方向に向いた磁化を有する第２の磁性層と、第１の磁性層と第２の磁性層との間に配置された非磁性層とを備えている。

【0010】

本発明の磁気抵抗効果素子において、第１の基準方向と第２の基準方向は、互いに直交していてもよい。

【0011】

また、本発明の磁気抵抗効果素子において、非磁性層は、トンネルバリア層であってもよい。

【0012】

また、本発明の磁気抵抗効果素子において、第１の磁性層は、互いに分離された複数の第１の部分を含んでいてもよい。また、第２の磁性層は、互いに分離された複数の第２の部分を含んでいてもよい。複数の第１の部分と複数の第２の部分は、第１の基準方向および第２の基準方向の各々と直交する一方向から見たときに、格子状に配列されていてもよい。また、複数の第１の部分の各々は、第１の基準方向に形状磁気異方性が設定され、外部磁界に応じて方向が変化すると共に外部磁界が印加されない状態では第１の磁化方向に向いた磁化を有していてもよい。複数の第２の部分の各々は、第２の基準方向に形状磁気異方性が設定され、外部磁界に応じて方向が変化すると共に外部磁界が印加されない状態では第２の磁化方向に向いた磁化を有していてもよい。

【0013】

また、本発明の磁気抵抗効果素子において、第１の磁性層と第２の磁性層の各々に対してバイアス磁界を印加するバイアス磁界発生器が設けられていなくてもよい。

【0014】

本発明の磁気抵抗効果装置は、本発明の磁気抵抗効果素子と、第１のコイル磁界を発生するように構成された第１のコイルとを備えている。第１のコイルは、第１の磁性層と第２の磁性層の各々に、第１のコイル磁界の第１の磁界成分であって、第１の基準方向と第２の基準方向との間の方向である第１の磁界方向の第１の磁界成分が印加されるように構成されている。

【0015】

本発明の磁気抵抗効果装置において、第１のコイルは、第１のコイル磁界を発生すると共に、第１の基準方向と第２の基準方向の各々と交差する方向に延在する第１のコイル要素を含んでいてもよい。

【0016】

また、本発明の磁気抵抗効果装置は、更に、第２のコイル磁界を発生するように構成された第２のコイルを備えていてもよい。第２のコイルは、第１の磁性層と第２の磁性層の各々に、第２のコイル磁界の第２の磁界成分であって、第１の基準方向と第２の基準方向との間の方向であり且つ第１の磁界方向との間に第１の基準方向と第２の基準方向の一方が存在する第２の磁界方向の第２の磁界成分が印加されるように構成されていてもよい。

【0017】

また、本発明の磁気抵抗効果装置において、第２のコイルは、第２のコイル磁界を発生すると共に、第１の基準方向と第２の基準方向の各々と交差する方向に延在する第２のコイル要素を含んでいてもよい。

【0018】

本発明の磁気センサは、複数の磁気抵抗効果素子を備え、検出対象の磁界を検出して少なくとも１つの検出信号を生成するように構成された磁気センサである。複数の磁気抵抗効果素子の各々は、本発明の磁気抵抗効果素子である。

【0019】

本発明の磁気センサにおいて、複数の磁気抵抗効果素子は、少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と、少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子に対して直列に接続された少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子とを含んでいてもよい。少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子における第１の磁化方向と、少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子における第１の磁化方向は、互いに反対方向であってもよい。少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子における第２の磁化方向と、少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子における第２の磁化方向は、互いに反対方向であってもよい。少なくとも１つの検出信号は、少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子との接続点の電位と対応関係を有する第１の検出信号を含んでいてもよい。

【0020】

また、本発明の磁気センサにおいて、複数の磁気抵抗効果素子は、更に、少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子と、少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子に対して直列に接続された少なくとも１つの第４の磁気抵抗効果素子とを含んでいてもよい。少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子における第１の磁化方向と、少なくとも１つの第４の磁気抵抗効果素子における第１の磁化方向は、互いに反対方向であってもよい。少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子における第２の磁化方向と、少なくとも１つの第４の磁気抵抗効果素子における第２の磁化方向は、互いに反対方向であってもよい。少なくとも１つの検出信号は、更に、少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子と少なくとも１つの第４の磁気抵抗効果素子との接続点の電位と対応関係を有する第２の検出信号を含んでいてもよい。

【0021】

また、本発明の磁気センサは、更に、第１のコイル磁界を発生するように構成された第１のコイルと、第２のコイル磁界を発生するように構成された第２のコイルとを備えていてもよい。第１のコイルは、少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子に、第１のコイル磁界の第１の磁界成分であって、少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子における第１の磁化方向と第２の磁化方向との間の方向である第１の磁界方向の第１の磁界成分が印加されるように構成されていると共に、少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子に、第１のコイル磁界の第２の磁界成分であって、第１の磁界方向とは反対の第２の磁界方向の第２の磁界成分が印加されるように構成されていてもよい。第２のコイルは、少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子に、第２のコイル磁界の第３の磁界成分であって、少なくとも１つの第３の磁気抵抗効果素子における第１の磁化方向と第２の磁化方向との間の方向である第３の磁界方向の第３の磁界成分が印加されるように構成されていると共に、少なくとも１つの第４の磁気抵抗効果素子に、第２のコイル磁界の第４の磁界成分であって、第３の磁界方向とは反対の第４の磁界方向の第４の磁界成分が印加されるように構成されていてもよい。

【0022】

また、本発明の磁気センサは、第１のコイル磁界を一時的に発生させた後に生成された第１の検出信号と、第２のコイル磁界を一時的に発生させた後に生成された第２の検出信号とに基づいて、検出対象の磁界と対応関係を有する検出値を生成するように構成されたプロセッサを備えていてもよい。

【0023】

また、本発明の磁気センサにおいて、複数の磁気抵抗効果素子は、第１の基準方向および第２の基準方向の各々と直交する一方向から見たときに、格子状に配列されていてもよい。

【発明の効果】

【0024】

本発明の磁気抵抗効果素子は、第１の磁性層と、第２の磁性層と、非磁性層とを備えている。すなわち、本発明の磁気抵抗効果素子は、磁化固定層を備えていない。これにより、本発明によれば、低コスト化を可能にする磁気抵抗効果素子を実現することができるという効果を奏する。また、本発明の磁気抵抗効果装置は、本発明の磁気抵抗効果素子を備えている。これにより、本発明によれば、低コスト化を可能にする磁気抵抗効果装置を実現することができるという効果を奏する。また、本発明の磁気センサは、本発明の磁気抵抗効果素子を複数個備えている。これにより、本発明によれば、低コスト化を可能にする磁気センサを実現することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の要部を示す斜視図である。

【図2】本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の要部を示す平面図である。

【図3】本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の一部を示す断面図である。

【図4】本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の動作を説明するための説明図である。

【図5】本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の動作を説明するための説明図である。

【図6】本発明の第１の実施の形態における第１のコイルの動作を説明するための説明図である。

【図7】本発明の第２の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の要部を示す平面図である。

【図8】本発明の第２の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の要部を示す平面図である。

【図9】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの構成を示す回路図である。

【図10】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの第１の検出回路の一部を示す平面図である。

【図11】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの第２の検出回路の一部を示す平面図である。

【図12】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの第１の検出回路の動作を説明するための説明図である。

【図13】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの第１の検出回路の動作を説明するための説明図である。

【図14】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの第２の検出回路の動作を説明するための説明図である。

【図15】本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサの第２の検出回路の動作を説明するための説明図である。

【図16】本発明の第４の実施の形態に係る磁気センサの一部を示す平面図である。

【図17】本発明の第５の実施の形態に係る磁気センサの構成を示す回路図である。

【図18】本発明の第６の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の要部を示す平面図である。

【図19】本発明の第７の実施の形態に係る磁気センサの第１の検出回路の一部を示す平面図である。

【図20】本発明の第７の実施の形態に係る磁気センサの第１の検出回路の一部を示す平面図である。

【図21】本発明の第７の実施の形態に係る磁気センサの第２の検出回路の一部を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

［第１の実施の形態］
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。始めに、本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の構成と、本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の要部を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の要部を示す平面図である。図３は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の断面を示す断面図である。

【0027】

図１ないし図３に示したように、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置１は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と記す。）５を備えている。ＭＲ素子５は、外部磁界に応じて抵抗値が変化するように構成されている。ＭＲ素子５は、第１の磁性層５１と、第２の磁性層５３と、第１の磁性層５１と第２の磁性層５３との間に配置された非磁性層５２とを備えている。

【0028】

ここで、以下のように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交する。本実施の形態では、第１の磁性層５１、非磁性層５２および第２の磁性層５３の積層方向に平行な一方向であって、第２の磁性層５３から第１の磁性層５１に向かう方向をＺ方向とする。また、Ｘ方向とは反対の方向を－Ｘ方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を－Ｙ方向とし、Ｚ方向とは反対の方向を－Ｚ方向とする。また、以下、基準の位置に対してＺ方向の先にある位置を「上方」と言い、基準の位置に対して「上方」とは反対側にある位置を「下方」と言う。また、磁気抵抗効果装置１およびＭＲ素子５の各々の構成要素に関して、Ｚ方向の端に位置する面を「上面」と言い、－Ｚ方向の端に位置する面を「下面」と言う。

【0029】

また、以下のように、第１の基準方向ＲＤ１と第２の基準方向ＲＤ２を定義する。第１の基準方向ＲＤ１と第２の基準方向ＲＤ２は、いずれも、特定の一方向とその反対方向とを含むものとして定義される。第１の基準方向ＲＤ１と第２の基準方向ＲＤ２は、互いに交差する。第１の基準方向ＲＤ１は、Ｘ方向からＹ方向に向かってαだけ回転した方向に平行な方向である。第２の基準方向ＲＤ２は、Ｘ方向から－Ｙ方向に向かってβだけ回転した方向に平行な方向である。なお、α，βは、いずれも、０°よりも大きく９０°よりも小さい角度である。α，βは、互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。一例では、α，βは、いずれも４５°である。この場合、第１の基準方向ＲＤ１と第２の基準方向ＲＤ２は、互いに直交する。

【0030】

図１および図２に示したように、第１の磁性層５１は、第１の基準方向ＲＤ１に形状磁気異方性が設定されている。すなわち、第１の磁性層５１は、上方から見て、第１の基準方向ＲＤ１に長い形状を有している。また、第１の磁性層５１は、外部磁界に応じて方向が変化する磁化Ｍ１を有している。磁化Ｍ１は、外部磁界が印加されない状態では、第１の基準方向ＲＤ１に平行な一方向である第１の磁化方向に向いている。

【0031】

また、図１および図２に示したように、第２の磁性層５３は、第２の基準方向ＲＤ２に形状磁気異方性が設定されている。すなわち、第２の磁性層５３は、上方から見て、第２の基準方向ＲＤ２に長い形状を有している。また、第２の磁性層５３は、外部磁界に応じて方向が変化する磁化Ｍ２を有している。磁化Ｍ２は、外部磁界が印加されない状態では、第２の基準方向ＲＤ２に平行な一方向である第２の磁化方向に向いている。

【0032】

以下、外部磁界が印加されない状態における磁化Ｍ１の方向であって、予め規定された磁化Ｍ１の方向を、初期状態における磁化Ｍ１の方向、または単に初期状態における方向と言う。同様に、外部磁界が印加されない状態における磁化Ｍ２の方向であって、予め規定された磁化Ｍ２の方向を、初期状態における磁化Ｍ２の方向、または単に初期状態における方向と言う。

【0033】

図２に示した例では、ＭＲ素子５は、外部磁界のＸ方向に平行な方向の磁界成分を検出するように構成されている。この例では、初期状態における第１の磁性層５１の磁化Ｍ１は、第１の基準方向ＲＤ１に平行な一方向であって、Ｘ方向からＹ方向に向かってαだけ回転した方向Ｄ１に向いている。すなわち、この例では、第１の磁化方向は、方向Ｄ１である。また、この例では、初期状態における第２の磁性層５３の磁化Ｍ２は、第２の基準方向ＲＤ２に平行な一方向であって、Ｘ方向から－Ｙ方向に向かってβだけ回転した方向Ｄ２に向いている。すなわち、この例では、第２の磁化方向は、方向Ｄ２である。

【0034】

図１および図２に示した例では、第１および第２の磁性層５１，５３の各々の平面形状（上方から見た形状）は、楕円形である。なお、第１および第２の磁性層５１，５３の各々の平面形状は、楕円形のように、短手方向の幅が一定となる幅一定部分を含まない形状に限らず、幅一定部分を含む形状であってもよい。幅一定部分を含む平面形状の例としては、長手方向の両端が直線である矩形の他に、長手方向の両端が半円となる長円形や、長手方向の両端が多角形となる形状がある。

【0035】

磁気抵抗効果装置１は、更に、上部電極６１と下部電極６２とを備えている。上部電極６１は、下部電極６２の上方に配置されている。上部電極６１と下部電極６２は、ＭＲ素子５に対して、磁気的信号検出用の電流を流すためのものである。ＭＲ素子５は、上部電極６１と下部電極６２との間に配置されている。第１の磁性層５１は、上部電極６１に接続されている。第２の磁性層５３は、下部電極６２に接続されている。

【0036】

ＭＲ素子５は、磁気的信号検出用の電流を、ＭＲ素子５を構成する各層の面に対してほぼ垂直な方向に流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）タイプのＭＲ素子である。非磁性層５２は、トンネルバリア層であってもよいし、非磁性導電層であってもよい。本実施の形態では特に、非磁性層５２は、トンネルバリア層である。

【0037】

ＭＲ素子５では、第１の磁性層５１の磁化Ｍ１の方向と第２の磁性層５３の磁化Ｍ２の方向とがなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が大きくなるに従って抵抗値は大きくなる。

【0038】

磁気抵抗効果装置１は、更に、第１のコイル磁界を発生するように構成された第１のコイル７を備えている。図１ないし図３に示したように、第１のコイル７は、それぞれ第１のコイル磁界を発生するコイル要素７１，７２を含んでいる。なお、コイル要素とは、コイルを構成する導線の一部である。コイル要素７１，７２の各々は、第１の基準方向ＲＤ１と第２の基準方向ＲＤ２の各々と交差する方向に延在している。本実施の形態では特に、コイル要素７１，７２の各々は、Ｙ方向に平行な方向に延在している。コイル要素７１は、ＭＲ素子５および上部電極６１の上方に配置されている。コイル要素７２は、ＭＲ素子５および下部電極６２の下方に配置されている。コイル要素７１，７２は、直列または並列に接続されている。

【0039】

第１のコイル７は、第１の磁性層５１と第２の磁性層５３の各々に、第１のコイル磁界の第１の磁界方向の磁界成分が印加されるように構成されている。第１の磁界方向は、第１の基準方向ＲＤ１と第２の基準方向ＲＤ２との間の方向である。本実施の形態では、第１の磁性層５１と第２の磁性層５３の各々に、Ｘ方向または－Ｘ方向の磁界成分が印加されるように、コイル要素７１，７２が構成されている。すなわち、本実施の形態では、第１の磁界方向は、Ｘ方向または－Ｘ方向である。

【0040】

第１のコイル７は、図示しないコイル駆動回路によって制御される。コイル駆動回路は、第１のコイル磁界が一時的に発生するように、第１のコイル７を制御する。なお、コイル駆動回路は、後述するプロセッサに含まれていてもよいし、少なくとも一部がプロセッサとは独立した回路であってもよい。

【0041】

磁気抵抗効果装置１は、更に、コイル要素７１と上部電極６１との間に介在する絶縁層６３と、コイル要素７２と下部電極６２との間に介在する絶縁層６４と、ＭＲ素子５および第１のコイル７の周囲に配置された図示しない絶縁層とを備えている。

【0042】

なお、本実施の形態では、第１の磁性層５１と第２の磁性層５３の各々に対してバイアス磁界を印加するバイアス磁界発生器（例えば磁石）は設けられていない。

【0043】

次に、図４および図５を参照して、ＭＲ素子５の動作について説明する。図４および図５は、ＭＲ素子５の動作を説明するための説明図である。ここでは、ＭＲ素子５が、図２に示した例と同様に、外部磁界のＸ方向に平行な方向の磁界成分を検出するように構成されている場合を例にとって説明する。図４および図５において、第１の磁性層５１内に描かれた破線の矢印は、初期状態における磁化Ｍ１の方向を示し、第２の磁性層５３内に描かれた破線の矢印は、初期状態における磁化Ｍ２の方向を示している。

【0044】

図４は、ＭＲ素子５に対して、外部磁界のＸ方向に平行な方向の磁界成分Ｈｘが印加された場合であって、磁界成分Ｈｘの方向がＸ方向の場合を示している。この場合、磁化Ｍ１は方向Ｄ１からＸ方向に向かって傾き、磁化Ｍ２は方向Ｄ２からＸ方向に向かって傾く。その結果、磁化Ｍ１の方向と磁化Ｍ２の方向とがなす角度は、初期状態に比べて小さくなり、ＭＲ素子５の抵抗値は、初期状態に比べて小さくなる。

【0045】

図５は、ＭＲ素子５に対して、磁界成分Ｈｘが印加された場合であって、磁界成分Ｈｘの方向が－Ｘ方向の場合を示している。この場合、磁化Ｍ１は方向Ｄ１からＹ方向に向かって傾き、磁化Ｍ２は方向Ｄ２から－Ｙ方向に向かって傾く。その結果、磁化Ｍ１の方向と磁化Ｍ２の方向とがなす角度は、初期状態に比べて大きくなり、ＭＲ素子５の抵抗値は、初期状態に比べて大きくなる。

【0046】

磁化Ｍ１の方向と磁化Ｍ２の方向とがなす角度は、磁界成分Ｈｘの方向および強度に依存して変化する。ＭＲ素子５の抵抗値は、上記の角度に依存して変化する。従って、ＭＲ素子５の抵抗値を検出することにより、磁界成分Ｈｘの方向および強度を検出することができる。

【0047】

次に、第１のコイル７の動作について説明する。磁気抵抗効果装置１の使用時には、ＭＲ素子５に対して、磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向を、初期状態における方向とは反対方向に回転させる大きな磁界が印加される場合がある。この場合、この大きな磁界が無くなっても、磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向が、初期状態における方向とは反対方向となる状態が維持される場合がある。本実施の形態では、第１のコイル７および第１のコイル磁界は、外部磁界が印加されない状態における磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向が、初期状態における方向とは異なる方向となった場合に、磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向を、初期状態における方向にセット、すなわち磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向をリセットするために用いられる。

【0048】

図６は、第１のコイル７の動作を説明するための説明図である。図６において、第１の磁性層５１内に描かれた破線の矢印は、外部磁界が印加されない状態において、初期状態における磁化Ｍ１の方向とは反対の方向となった磁化Ｍ１の方向を示している。また、第２の磁性層５３内に描かれた破線の矢印は、外部磁界が印加されない状態において、初期状態における磁化Ｍ２の方向とは反対の方向となった磁化Ｍ２の方向を示している。

【0049】

図６に示した例では、第１のコイル７に対して第１のコイル磁界を発生させるための電流を供給すると、コイル要素７１，７２の各々から、第１のコイル磁界が発生する。第１のコイル７は、第１の磁性層５１と第２の磁性層５３の各々に、第１のコイル磁界の、Ｘ方向の磁界成分Ｈｃが印加されるように制御される。具体的には、Ｘ方向の磁界成分Ｈｃが発生するように、コイル要素７１，７２の各々に流す電流の方向を制御する。これにより、磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向は、Ｘ方向に向かって回転する。その後、第１のコイル７への電流の供給を停止すると、磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向は、初期状態における方向になる。

【0050】

なお、初期状態における第１の磁性層５１の磁化Ｍ１が、方向Ｄ１とは反対の方向であり、初期状態における第２の磁性層５３の磁化Ｍ２が、方向Ｄ２とは反対の方向である場合、第１のコイル７は、第１の磁性層５１と第２の磁性層５３の各々に、－Ｘ方向の磁界成分Ｈｃが印加されるように制御される。具体的には、コイル要素７１，７２の各々に流す電流の方向を、図６に示した場合とは逆方向にする。

【0051】

以上説明したように、本実施の形態に係るＭＲ素子５は、それぞれ形状磁気異方性が設定された第１および第２の磁性層５１，５３を備えている。これにより、本実施の形態によれば、磁化の方向が固定された磁化固定層や、バイアス磁界発生器を用いることなく、磁気検出素子として用いることが可能になる。これにより、本実施の形態によれば、低コスト化が可能になる。また、本実施の形態に係るＭＲ素子５を用いることにより、磁気抵抗効果装置１の低コスト化が可能になる。

【0052】

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。始めに、図７および図８を参照して、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置について説明する。図７および図８は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の要部を示す説明図である。

【0053】

本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置１０１は、第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置１の構成要素、すなわちＭＲ素子５および第１のコイル７に加えて、第２のコイル磁界を発生するように構成された第２のコイル８を備えている。図７および図８に示したように、第２のコイル８は、それぞれ第２のコイル磁界を発生するコイル要素８１および図示しないコイル要素を含んでいる。コイル要素８１および図示しないコイル要素の各々は、第１の基準方向ＲＤ１と第２の基準方向ＲＤ２の各々と交差する方向に延在している。本実施の形態では特に、コイル要素８１および図示しないコイル要素の各々は、Ｘ方向に平行な方向に延在している。

【0054】

コイル要素８１は、ＭＲ素子５および上部電極６１（図３参照）の上方に配置されている。コイル要素８１は、第１のコイル７のコイル要素７１の上方に配置されていてもよいし、コイル要素７１の下方に配置されていてもよい。また、図示しないコイル要素は、ＭＲ素子５および下部電極６２（図３参照）の下方に配置されている。図示しないコイル要素は、第１のコイル７のコイル要素７２（図３参照）の上方に配置されていてもよいし、コイル要素７２の下方に配置されていてもよい。コイル要素８１と図示しないコイル要素は、直列または並列に接続されている。

【0055】

第２のコイル８は、ＭＲ素子５の第１の磁性層５１と第２の磁性層５３の各々に、第２のコイル磁界の第２の磁界方向の磁界成分が印加されるように構成されている。第２の磁界方向は、第１の基準方向ＲＤ１と第２の基準方向ＲＤ２との間の方向であり、且つ第１のコイル磁界の磁界成分の方向すなわち第１の磁界方向との間に第１の基準方向ＲＤ１と第２の基準方向ＲＤ２の一方が存在する方向である。

【0056】

本実施の形態では、第１の磁性層５１と第２の磁性層５３の各々に、Ｙ方向または－Ｙ方向の磁界成分が印加されるように、コイル要素８１および図示しないコイル要素が構成されている。すなわち、本実施の形態では、第２の磁界方向は、Ｙ方向または－Ｙ方向である。第１の磁界方向（Ｘ方向または－Ｘ方向）と第２の磁界方向（Ｙ方向または－Ｙ方向）との間には、第１の基準方向ＲＤ１と第２の基準方向ＲＤ２の一方が存在する。

【0057】

第２のコイル８は、第１のコイル７と同様に、図示しないコイル駆動回路によって制御される。コイル駆動回路は、第２のコイル磁界が一時的に発生するように、第２のコイル８を制御する。

【0058】

次に、本実施の形態における第１および第２のコイル７，８の動作について説明する。本実施の形態では、第１のコイル７および第１のコイル磁界は、ＭＲ素子５の第１の磁性層５１の磁化Ｍ１の方向を、方向Ｄ１または方向Ｄ１とは反対の方向にセットし、ＭＲ素子５の第２の磁性層５３の磁化Ｍ２の方向を、方向Ｄ２または方向Ｄ２とは反対の方向にセットするために用いられる。図７には、磁化Ｍ１の方向を方向Ｄ１にセットし、磁化Ｍ２の方向を方向Ｄ２にセットした例を示している。この例では、第１の実施の形態における図６に示した例と同様に、第１のコイル７は、第１の磁性層５１と第２の磁性層５３の各々に、第１のコイル磁界の、Ｘ方向の磁界成分が印加されるように制御される。

【0059】

また、本実施の形態では、第２のコイル８および第２のコイル磁界は、ＭＲ素子５の第１の磁性層５１の磁化Ｍ１の方向を、方向Ｄ１または方向Ｄ１とは反対の方向にセットし、ＭＲ素子５の第２の磁性層５３の磁化Ｍ２の方向を、方向Ｄ３または方向Ｄ３とは反対の方向にセットするために用いられる。方向Ｄ３は、第２の基準方向ＲＤ２に平行な一方向であって、Ｙ方向から－Ｘ方向に向かって回転した方向であり、方向Ｄ２とは反対の方向である。

【0060】

図８には、磁化Ｍ１の方向を方向Ｄ１にセットし、磁化Ｍ２の方向を方向Ｄ３にセットした例を示している。この例では、第２のコイル８は、第１の磁性層５１と第２の磁性層５３の各々に、第２のコイル磁界の、Ｙ方向の磁界成分が印加されるように制御される。具体的には、Ｙ方向の磁界成分が発生するように、コイル要素８１および図示しないコイル要素の各々に流す電流の方向を制御する。これにより、磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向は、Ｙ方向に向かって回転する。その後、第２のコイル８への電流の供給を停止すると、磁化Ｍ１，Ｍ２は、それぞれ方向Ｄ１，Ｄ３に向く。

【0061】

なお、磁化Ｍ１の方向を方向Ｄ１とは反対の方向にセットし、磁化Ｍ２の方向を方向Ｄ３とは反対の方向にセットする場合、第２のコイル８は、第１および第２の磁性層５１，５３の各々に、第２のコイル磁界の、－Ｙ方向の磁界成分が印加されるように制御される。具体的には、コイル要素８１および図示しないコイル要素の各々に流す電流の方向を、図８に示した場合とは逆方向にする。

【0062】

次に、本実施の形態に係るＭＲ素子５の動作について説明する。磁化Ｍ１の方向を方向Ｄ１にセットし、磁化Ｍ２の方向を方向Ｄ２にセットした場合のＭＲ素子５の動作は、第１の実施の形態における図４および図５を参照して説明したＭＲ素子５の動作と同じである。

【0063】

以下、磁化Ｍ１の方向を方向Ｄ１にセットし、磁化Ｍ２の方向を方向Ｄ３にセットした場合のＭＲ素子５の動作について説明する。この場合、ＭＲ素子５に対して、外部磁界のＹ方向の磁界成分が印加されると、磁化Ｍ１は方向Ｄ１からＹ方向に向かって傾き、磁化Ｍ２は方向Ｄ３からＹ方向に向かって傾く。その結果、磁化Ｍ１の方向と磁化Ｍ２の方向とがなす角度は、初期状態に比べて小さくなり、ＭＲ素子５の抵抗値は、初期状態に比べて小さくなる。

【0064】

また、ＭＲ素子５に対して、外部磁界の－Ｙ方向の磁界成分が印加されると、磁化Ｍ１は方向Ｄ１から－Ｙ方向に向かって傾き、磁化Ｍ２は方向Ｄ３から－Ｙ方向に向かって傾く。その結果、磁化Ｍ１の方向と磁化Ｍ２の方向とがなす角度は、初期状態に比べて大きくなり、ＭＲ素子５の抵抗値は、初期状態に比べて大きくなる。

【0065】

磁化Ｍ１の方向と磁化Ｍ２の方向とがなす角度は、外部磁界のＹ方向に平行な方向の磁界成分の方向および強度に依存して変化する。ＭＲ素子５の抵抗値は、上記の角度に依存して変化する。従って、ＭＲ素子５の抵抗値を検出することにより、外部磁界のＹ方向に平行な方向の磁界成分の方向および強度を検出することができる。

【0066】

以上説明したように、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置１０１によれば、１つのＭＲ素子５によって、外部磁界のＸ方向に平行な方向の磁界成分と、外部磁界のＹ方向に平行な方向の磁界成分を検出することができる。

【0067】

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

【0068】

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。始めに、図９ないし図１１を参照して、本実施の形態に係る磁気センサの構成について説明する。図９は、本実施の形態に係る磁気センサの構成を示す回路図である。図１０は、本実施の形態に係る磁気センサの第１の検出回路の一部を示す平面図である。図１１は、本実施の形態に係る磁気センサの第２の検出回路の一部を示す平面図である。

【0069】

磁気センサ１００は、複数のＭＲ素子を備えている。複数のＭＲ素子の各々は、第１の実施の形態で説明したＭＲ素子５である。磁気センサ１００におけるＭＲ素子５の構成は、図１ないし図３に示したＭＲ素子５と同じである。

【0070】

磁気センサ１００は、検出対象の磁界である対象磁界を検出して少なくとも１つの検出信号を生成するように構成されている。本実施の形態では特に、磁気センサ１００は、対象磁界のＸ方向に平行な方向の成分を検出して第１の検出信号Ｓ１を生成するように構成された第１の検出回路１０と、対象磁界のＹ方向に平行な方向の成分を検出して第２の検出信号Ｓ２を生成するように構成された第２の検出回路２０とを備えている。

【0071】

第１の検出回路１０は、ホイートストンブリッジ回路１４と、差分検出器１５とを含んでいる。ホイートストンブリッジ回路１４は、４つの抵抗部Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４と、電源ポートＶ１と、グランドポートＧ１と、２つの出力ポートＥ１１，Ｅ１２とを含んでいる。抵抗部Ｒ１１は、電源ポートＶ１と出力ポートＥ１１との間に設けられている。抵抗部Ｒ１２は、出力ポートＥ１１とグランドポートＧ１との間に設けられている。抵抗部Ｒ１３は、出力ポートＥ１２とグランドポートＧ１との間に設けられている。抵抗部Ｒ１４は、電源ポートＶ１と出力ポートＥ１２との間に設けられている。電源ポートＶ１には、所定の大きさの電圧または電流が印加される。グランドポートＧ１はグランドに接続される。差分検出器１５は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を第１の検出信号Ｓ１として出力する。

【0072】

第２の検出回路２０の回路構成は、第１の検出回路１０と同様である。すなわち、第２の検出回路２０は、ホイートストンブリッジ回路２４と、差分検出器２５とを含んでいる。ホイートストンブリッジ回路２４は、４つの抵抗部Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４と、電源ポートＶ２と、グランドポートＧ２と、２つの出力ポートＥ２１，Ｅ２２とを含んでいる。抵抗部Ｒ２１は、電源ポートＶ２と出力ポートＥ２１との間に設けられている。抵抗部Ｒ２２は、出力ポートＥ２１とグランドポートＧ２との間に設けられている。抵抗部Ｒ２３は、出力ポートＥ２２とグランドポートＧ２との間に設けられている。抵抗部Ｒ２４は、電源ポートＶ２と出力ポートＥ２２との間に設けられている。電源ポートＶ２には、所定の大きさの電圧または電流が印加される。グランドポートＧ２はグランドに接続される。差分検出器２５は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を第２の検出信号Ｓ２として出力する。

【0073】

磁気センサ１００は、更に、第１および第２の検出信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて、対象磁界と対応関係を有する検出値Ｖｓを生成するように構成されたプロセッサ３０を備えている。対象磁界の基準平面に平行な成分の方向が、基準平面内の基準位置を中心として回転する場合、検出値Ｖｓは、基準位置における対象磁界の上記成分の方向が基準方向に対してなす角度と対応関係を有していてもよい。基準位置は、磁気センサ１００が配置された位置であってもよい。基準平面は、Ｘ方向およびＹ方向に平行な平面（ＸＹ平面）であってもよい。基準方向は、Ｘ方向であってもよい。プロセッサ３０は、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）あるいはマイクロコンピュータによって構成されている。

【0074】

抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４，Ｒ２１～Ｒ２４の各々は、少なくとも１つのＭＲ素子５を含んでいる。抵抗部Ｒ１２の少なくとも１つのＭＲ素子５は、抵抗部Ｒ１１の少なくとも１つのＭＲ素子５に対して直列に接続されている。抵抗部Ｒ１４の少なくとも１つのＭＲ素子５は、抵抗部Ｒ１３の少なくとも１つのＭＲ素子５に対して直列に接続されている。抵抗部Ｒ２２の少なくとも１つのＭＲ素子５は、抵抗部Ｒ２１の少なくとも１つのＭＲ素子５に対して直列に接続されている。抵抗部Ｒ２４の少なくとも１つのＭＲ素子５は、抵抗部Ｒ２３の少なくとも１つのＭＲ素子５に対して直列に接続されている。

【0075】

本実施の形態では特に、抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４，Ｒ２１～Ｒ２４の各々は、複数のＭＲ素子５を含んでいる。図１０は、抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４のうちの１つの抵抗部の一部を示している。図１１は、抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４のうちの１つの抵抗部の一部を示している。図１０および図１１には、図２に示したＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、第１の基準方向ＲＤ１、第２の基準方向ＲＤ２を示している。複数のＭＲ素子５は、上方から見たときに、格子状に配列されている。すなわち、複数のＭＲ素子５は、第１の基準方向ＲＤ１と第２の基準方向ＲＤ２にそれぞれ複数個ずつ並ぶように配列されている。

【0076】

抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４，Ｒ２１～Ｒ２４の各々は、更に、複数の上部電極６１と、複数の下部電極６２とを含んでいる。個々の下部電極６２は、第２の基準方向ＲＤ２に長い形状を有している。下部電極６２の長手方向に隣接する２つの下部電極６２の間には、間隙が形成されている。図１０および図１１に示したように、下部電極６２の上面上において、下部電極６２の長手方向の両端の近傍に、それぞれＭＲ素子５の第２の磁性層５３が配置されている。

【0077】

個々の上部電極６１は、第１の基準方向ＲＤ１に長い形状を有し、第１の基準方向ＲＤ１に隣接する２つの下部電極６２上に配置されて隣接する２つのＭＲ素子５の２つの第１の磁性層５１を電気的に接続する。このような構成により、抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４，Ｒ２１～Ｒ２４の各々は、複数の上部電極６１と複数の下部電極６２とによって直列に接続された複数のＭＲ素子５を含んでいる。

【0078】

第１の検出回路１０は、更に、第１の実施の形態で説明した第１のコイル７を含んでいる。本実施の形態における第１のコイル７の構成および機能は、コイル要素７１，７２の数を除いて、第１の実施の形態における図１ないし図３に示した第１のコイル７と同様である。本実施の形態では、第１のコイル７は、複数のコイル要素７１と、複数のコイル要素７２とを含んでいる。複数のコイル要素７１と複数のコイル要素７２は、直列または並列に接続されている。

【0079】

図１０に示したように、第１の検出回路１０では、複数のコイル要素７１と複数のコイル要素７２の各々は、Ｙ方向に平行な方向に延在している。複数のコイル要素７１は、Ｘ方向に並んでいる。個々のコイル要素７１は、上方から見てＹ方向に並ぶ複数のＭＲ素子５と重なるように配置されている。複数のコイル要素７２は、複数のコイル要素７１と同様に、上方から見て複数のＭＲ素子５と重なるように配置されている。

【0080】

第１のコイル７は、抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３における複数のＭＲ素子５に、第１のコイル磁界のＸ方向の磁界成分（第１の磁界成分）が印加されるように構成されていると共に、抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４における複数のＭＲ素子５に、第１のコイル磁界の－Ｘ方向の磁界成分（第２の磁界成分）が印加されるように構成されている。

【0081】

第２の検出回路２０は、更に、第２の実施の形態で説明した第２のコイル８を含んでいる。第２の検出回路２０における第２のコイル８の構成および機能は、コイル要素８１および図示しないコイル要素の数を除いて、第２の実施の形態における図７および図８に示した第２のコイル８と同様である。本実施の形態では、第２のコイル８は、複数のコイル要素８１と、複数の図示しないコイル要素とを含んでいる。複数のコイル要素８１と複数の図示しないコイル要素は、直列または並列に接続されている。

【0082】

図１１に示したように、第２の検出回路２０では、複数のコイル要素８１の各々は、Ｘ方向に平行な方向に延在している。複数のコイル要素８１は、Ｙ方向に並んでいる。個々のコイル要素８１は、上方から見てＸ方向に並ぶ複数のＭＲ素子５と重なるように配置されている。図示しない複数のコイル要素は、複数のコイル要素８１と同様に、上方から見て複数のＭＲ素子５と重なるように配置されている。

【0083】

第２のコイル８は、抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３における複数のＭＲ素子５に、第２のコイル磁界のＹ方向の磁界成分（第３の磁界成分）が印加されるように構成されていると共に、抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４における複数のＭＲ素子５に、第２のコイル磁界の－Ｙ方向の磁界成分（第４の磁界成分）が印加されるように構成されている。

【0084】

第１のコイル７と第２のコイル８は、プロセッサ３０によって制御されてもよい。この場合、プロセッサ３０は、第１のコイル磁界が一時的に発生するように、第１のコイル７を制御すると共に、第２のコイル磁界が一時的に発生するように、第２のコイル８を制御する。

【0085】

第１の検出回路１０は、更に、複数のコイル要素７１と複数の上部電極６１との間に介在する図示しない第１の絶縁層と、複数のコイル要素７２と複数の下部電極６２との間に介在する図示しない第２の絶縁層と、複数のＭＲ素子５および第１のコイル７の周囲に配置された図示しない第３の絶縁層とを含んでいる。第２の検出回路２０は、更に、複数のコイル要素８１と複数の上部電極６１との間に介在する図示しない第４の絶縁層と、複数の図示しないコイル要素と複数の下部電極６２との間に介在する図示しない第５の絶縁層と、複数のＭＲ素子５および第２のコイル８の周囲に配置された図示しない第６の絶縁層とを含んでいる。

【0086】

図９において、抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４，Ｒ２１～Ｒ２４の各々に描かれた２つの矢印は、その抵抗部におけるＭＲ素子５の第１の磁性層５１の磁化Ｍ１の方向と第２の磁性層５３の磁化Ｍ２の方向を示している。また、図９では、対象磁界が印加されない状態、すなわち初期状態における磁化Ｍ１，Ｍ２の方向を示している。

【0087】

以下、初期状態における磁化Ｍ１，Ｍ２の方向について説明する。抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３における磁化Ｍ１の方向は、第１の基準方向ＲＤ１に平行な方向Ｄ１に向いている。抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３における磁化Ｍ２の方向は、第２の基準方向ＲＤ２に平行な方向Ｄ２に向いている。抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４における磁化Ｍ１の方向は、方向Ｄ１とは反対の方向に向いている。抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４における磁化Ｍ２の方向は、方向Ｄ２とは反対の方向に向いている。

【0088】

抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３における磁化Ｍ１の方向は、方向Ｄ１に向いている。抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３における磁化Ｍ２の方向は、第２の基準方向ＲＤ２に平行な方向Ｄ３に向いている。抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４における磁化Ｍ１の方向は、方向Ｄ１とは反対の方向に向いている。抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４における磁化Ｍ２の方向は、方向Ｄ３とは反対の方向に向いている。

【0089】

第１の検出回路１０の第１のコイル７の第１のコイル磁界は、抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４における磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向を、初期状態における方向にセット、すなわち磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向をリセットするために用いられる。抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３に対する第１のコイル７の動作は、図６を参照して説明した第１のコイル７の動作と同じである。抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４に対する第１のコイル７の動作は、磁界成分の方向が－Ｘ方向になる点を除いて、図６を参照して説明した第１のコイル７の動作と同じである。

【0090】

第２の検出回路２０の第２のコイル８の第２のコイル磁界は、抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４における磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向を、初期状態における方向にセット、すなわち磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向をリセットするために用いられる。抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３に対する第２のコイル８の動作は、図８を参照して説明した第２のコイル８の動作と同じである。抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４に対する第２のコイル８の動作は、磁界成分の方向が－Ｙ方向になる点を除いて、図８を参照して説明した第２のコイル８の動作と同じである。

【0091】

次に、磁気センサ１００の動作について説明する。始めに、図１２および図１３を参照して、第１の検出回路１０の動作について説明する。図１２および図１３は、第１の検出回路１０の動作を説明するための説明図である。図１２および図１３において、抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４内に描かれた塗りつぶした矢印は、磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向を示している。また、図１２および図１３において、抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４内に描かれた破線の矢印は、初期状態における磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向を示している。

【0092】

図１２は、第１の検出回路１０に対して、対象磁界のＸ方向に平行な方向の磁界成分Ｈｔｘが印加された場合であって、磁界成分Ｈｔｘの方向がＸ方向の場合を示している。この場合、抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３の各々において、磁化Ｍ１は方向Ｄ１からＸ方向に向かって傾き、磁化Ｍ２は方向Ｄ２からＸ方向に向かって傾く。また、この場合、抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４の各々において、磁化Ｍ１は方向Ｄ１とは反対の方向からＹ方向に向かって傾き、磁化Ｍ２は方向Ｄ２とは反対の方向から－Ｙ方向に向かって傾く。その結果、磁界成分Ｈｔｘが存在しない状態と比べて、抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３の各々の抵抗値は減少し、抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４の各々の抵抗値は増加する。

【0093】

磁界成分Ｈｔｘの方向が－Ｘ方向の場合は、上述の場合とは逆に、磁界成分Ｈｔｘが存在しない状態と比べて、抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３の各々の抵抗値は増加し、抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４の各々の抵抗値は減少する。

【0094】

抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４の各々の抵抗値の変化量は、磁界成分Ｈｔｘの強度に依存する。磁界成分Ｈｔｘの方向と強度が変化すると、抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４のそれぞれの抵抗値は、抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３の抵抗値が増加すると共に抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４の抵抗値が減少するか、抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３の抵抗値が減少すると共に抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４の抵抗値が増加するように変化する。これにより、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の各々の電位が変化すると共に、出力ポートＥ１１，Ｅ１２間の電位差が変化する。差分検出器１５（図９参照）は、出力ポートＥ１１，Ｅ１２の電位差に対応する信号を第１の検出信号Ｓ１として出力する。

【0095】

第１の検出信号Ｓ１は、抵抗部Ｒ１１のＭＲ素子５と抵抗部Ｒ１２のＭＲ素子５との接続点の電位、すなわち出力ポートＥ１１の電位と対応関係を有すると共に、抵抗部Ｒ１３のＭＲ素子５と抵抗部Ｒ１４のＭＲ素子５との接続点の電位、すなわち出力ポートＥ１２の電位と対応関係を有している。従って、第１の検出信号Ｓ１は、磁界成分Ｈｔｘの方向と強度と対応関係を有している。

【0096】

図１３は、第１の検出回路１０に対して、対象磁界のＹ方向に平行な方向の磁界成分Ｈｔｙが印加された場合であって、磁界成分Ｈｔｙの方向がＹ方向の場合を示している。この場合、抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３の各々において、磁化Ｍ１は方向Ｄ１からＹ方向に向かって傾き、磁化Ｍ２は方向Ｄ２からＸ方向に向かって傾く。また、この場合、抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４の各々において、磁化Ｍ１は方向Ｄ１とは反対の方向から－Ｘ方向に向かって傾き、磁化Ｍ２は方向Ｄ２とは反対の方向からＹ方向に向かって傾く。その結果、抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４の各々の抵抗値は、変化しないか、ほとんど変化しない。

【0097】

磁界成分Ｈｔｙの方向が－Ｙ方向の場合も、上述の場合と同様に、抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４の各々の抵抗値は、変化しないか、ほとんど変化しない。従って、第１の検出回路１０に対して磁界成分Ｈｔｙが印加された場合、出力ポートＥ１１，Ｅ１２間の電位差は、変化しないか、ほとんど変化しない。

【0098】

上述のように、第１の検出回路１０は、磁界成分Ｈｔｘに対して感度を有するが、磁界成分Ｈｔｙに対しては感度を有さないように構成されている。

【0099】

次に、図１４および図１５を参照して、第２の検出回路２０の動作について説明する。図１４および図１５は、第２の検出回路２０の動作を説明するための説明図である。図１４および図１５において、抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４内に描かれた塗りつぶした矢印は、磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向を示している。また、図１４および図１５において、抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４内に描かれた破線の矢印は、初期状態における磁化Ｍ１，Ｍ２の各々の方向を示している。

【0100】

図１４は、第２の検出回路２０に対して、磁界成分Ｈｔｙが印加された場合であって、磁界成分Ｈｔｙの方向がＹ方向の場合を示している。この場合、抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３の各々において、磁化Ｍ１は方向Ｄ１からＹ方向に向かって傾き、磁化Ｍ２は方向Ｄ３からＹ方向に向かって傾く。また、この場合、抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４の各々において、磁化Ｍ１は方向Ｄ１とは反対の方向から－Ｘ方向に向かって傾き、磁化Ｍ２は方向Ｄ３とは反対の方向からＸ方向に向かって傾く。その結果、磁界成分Ｈｔｙが存在しない状態と比べて、抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３の各々の抵抗値は減少し、抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４の各々の抵抗値は増加する。

【0101】

磁界成分Ｈｔｙの方向が－Ｙ方向の場合は、上述の場合とは逆に、磁界成分Ｈｔｙが存在しない状態と比べて、抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３の各々の抵抗値は増加し、抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４の各々の抵抗値は減少する。

【0102】

抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４の各々の抵抗値の変化量は、磁界成分Ｈｔｙの強度に依存する。磁界成分Ｈｔｙの方向と強度が変化すると、抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４のそれぞれの抵抗値は、抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３の抵抗値が増加すると共に抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４の抵抗値が減少するか、抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３の抵抗値が減少すると共に抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４の抵抗値が増加するように変化する。これにより、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の各々の電位が変化すると共に、出力ポートＥ２１，Ｅ２２間の電位差が変化する。差分検出器２５（図９参照）は、出力ポートＥ２１，Ｅ２２の電位差に対応する信号を第２の検出信号Ｓ２として出力する。

【0103】

第２の検出信号Ｓ２は、抵抗部Ｒ２１のＭＲ素子５と抵抗部Ｒ２２のＭＲ素子５との接続点の電位、すなわち出力ポートＥ２１の電位と対応関係を有すると共に、抵抗部Ｒ２３のＭＲ素子５と抵抗部Ｒ２４のＭＲ素子５との接続点の電位、すなわち出力ポートＥ２２の電位と対応関係を有している。また、第２の検出信号Ｓ２は、磁界成分Ｈｔｙの方向と強度と対応関係を有している。

【0104】

図１５は、第１の検出回路１０に対して、磁界成分Ｈｔｘが印加された場合であって、磁界成分Ｈｔｘの方向がＸ方向の場合を示している。この場合、抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３の各々において、磁化Ｍ１は方向Ｄ１からＸ方向に向かって傾き、磁化Ｍ２は方向Ｄ３からＹ方向に向かって傾く。また、この場合、抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４の各々において、磁化Ｍ１は方向Ｄ１とは反対の方向から－Ｙ方向に向かって傾き、磁化Ｍ２は方向Ｄ３とは反対の方向からＸ方向に向かって傾く。その結果、抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４の各々の抵抗値は、変化しないか、ほとんど変化しない。

【0105】

磁界成分Ｈｔｘの方向が－Ｘ方向の場合も、上述の場合と同様に、抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４の各々の抵抗値は、変化しないか、ほとんど変化しない。従って、第２の検出回路２０に対して磁界成分Ｈｔｘが印加された場合、出力ポートＥ２１，Ｅ２２間の電位差は、変化しないか、ほとんど変化しない。

【0106】

上述のように、第２の検出回路２０は、磁界成分Ｈｔｙに対して感度を有するが、磁界成分Ｈｔｘに対しては感度を有さないように構成されている。

【0107】

次に、プロセッサ３０における検出値Ｖｓの生成方法の一例について説明する。ここでは、検出値Ｖｓとして、対象磁界のＸＹ平面に平行な成分の方向が、Ｘ方向に対してなす角度を表す値を生成する場合について説明する。この場合、プロセッサ３０は、例えば下記の式（１）によって、Ｖｓを算出する。なお、“ａｔａｎ”は、アークタンジェントを表す。

【0108】

Ｖｓ＝ａｔａｎ（Ｓ２／Ｓ１） …（１）

【0109】

Ｖｓが０°以上３６０°未満の範囲内では、式（１）におけるＶｓの解には、１８０°異なる２つの値がある。しかし、Ｓ１，Ｓ２の正負の組み合わせにより、Ｖｓの真の値が、式（１）におけるＶｓの２つの解のいずれであるかを判別することができる。プロセッサ３０は、式（１）と、上記のＳ１，Ｓ２の正負の組み合わせの判定により、０°以上３６０°未満の範囲内でＶｓを求める。

【0110】

本実施の形態では、第１の検出回路１０は第１のコイル７を含み、第２の検出回路２０は第２のコイル８を含んでいる。プロセッサ３０は、第１のコイル７を制御して第１のコイル磁界を一時的に発生させた後に生成された第１の検出信号Ｓ１と、第２のコイル８を制御して第２のコイル磁界を一時的に発生させた後に生成された第２の検出信号Ｓ２とを用いて、検出値Ｖｓを生成するように構成されていてもよい。すなわち、プロセッサ３０は、第１のコイル７によるリセット後の第１の検出信号Ｓ１と、第２のコイル８によるリセット後の第２の検出信号Ｓ２とを用いて、検出値Ｖｓを生成してもよい。これにより、検出値Ｖｓの誤差を抑制することができる。

【0111】

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１または第２の実施の形態と同様である。

【0112】

［第４の実施の形態］
次に、図１６を参照して、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１６は、本実施の形態に係る磁気センサの一部を示す平面図である。

【0113】

本実施の形態に係る磁気センサ２００の構成は、第１および第２のコイル７，８を除いて、第３の実施の形態に係る磁気センサ１００と同じである。本実施の形態では、磁気センサ２００の第１および第２の検出回路１０，２０（図９参照）の各々は、第１のコイル７と第２のコイル８の両方を含んでいる。磁気センサ２００における第１のコイル７の構成は、第３の実施の形態における第１の検出回路１０の第１のコイル７と同じである。磁気センサ２００における第２のコイル８の構成は、第３の実施の形態における第２の検出回路２０の第２のコイル８と同じである。第１の検出回路１０では、第１のコイル７のみが用いられる。第２の検出回路２０では、第２のコイル８のみが用いられる。

【0114】

本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置１０１によれば、第１の検出回路１０と第２の検出回路２０を入れ替えることができる。具体的には、第１のコイル７によって磁化Ｍ１，Ｍ２の方向をセットすることによって、抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４を構成することができ、第２のコイル８によって磁化Ｍ１，Ｍ２の方向をセットすることによって、抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４を構成することができる。

【0115】

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第３の実施の形態と同様である。

【0116】

［第５の実施の形態］
次に、図１７を参照して、本発明の第５の実施の形態について説明する。図１７は、本実施の形態に係る磁気センサの構成を示す回路図である。

【0117】

本実施の形態に係る磁気センサ３００の構成は、以下の点で第３の実施の形態に係る磁気センサ１００と異なっている。本実施の形態では、第１の検出回路１０には、第３の実施の形態における抵抗部Ｒ１３，Ｒ１４、出力ポートＥ１２および差分検出器１５が設けられていない。抵抗部Ｒ１１，Ｒ１２は、ハーフブリッジ回路１６を構成する。第１の検出回路１０は、出力ポートＥ１１の電位に対応する信号を第１の検出信号Ｓ１として出力する。

【0118】

また、本実施の形態では、第２の検出回路２０には、第３の実施の形態における抵抗部Ｒ２３，Ｒ２４、出力ポートＥ２２および差分検出器２５が設けられていない。抵抗部Ｒ２１，Ｒ２２は、ハーフブリッジ回路２６を構成する。第２の検出回路２０は、出力ポートＥ２１の電位に対応する信号を第２の検出信号Ｓ２として出力する。

【0119】

第１および第２のコイル７，８の構成は、第３の実施の形態と同じであってもよいし、第４の実施の形態と同じであってもよい。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第３または第４の実施の形態と同様である。

【0120】

［第６の実施の形態］
次に、図１８を参照して、本発明の第６の実施の形態について説明する。図１８は、本発実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の要部を示す平面図である。

【0121】

本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置４０１の構成は、以下の点で第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置１の構成と異なっている。すなわち、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置４０１は、第１の実施の形態に係るＭＲ素子５の代わりに、本実施の形態に係るＭＲ素子４０５を備えている。ＭＲ素子４０５の構成は、基本的には、第１の実施の形態に係るＭＲ素子５と同じである。本実施の形態に係るＭＲ素子４０５は、第１の実施の形態における第１の磁性層５１および第２の磁性層５３の代わりに、第１の磁性層４５１と第２の磁性層４５３とを備えている。

【0122】

第１の磁性層４５１は、互いに分離された複数の第１の部分を含んでいる。複数の第１の部分の各々の形状磁気異方性および磁化は、第１の実施の形態における第１の磁性層５１の形状磁気異方性および磁化Ｍ１と同じである。図１８に示したように、複数の第１の部分の各々は、上方から見て、第１の基準方向ＲＤ１に長い形状を有している。

【0123】

第２の磁性層４５３は、互いに分離された複数の第２の部分を含んでいる。複数の第２の部分の各々の形状磁気異方性および磁化は、第１の実施の形態における第２の磁性層５３の形状磁気異方性および磁化Ｍ２と同じである。図１８に示したように、複数の第２の部分の各々は、上方から見て、第２の基準方向ＲＤ２に長い形状を有している。

【0124】

第１の磁性層４５１の複数の第１の部分と第２の磁性層４５３の複数の第２の部分は、上方から見たときに、格子状に配列されている。図１８に示したように、複数の第１の部分は、第２の基準方向ＲＤ２に沿って並ぶように配置され、複数の第２の部分は、第１の基準方向ＲＤ１に沿って並ぶように配置されている。

【0125】

ＭＲ素子４０５では、第１の磁性層４５１の複数の第１の部分の各々の磁化の方向と第２の磁性層４５３の複数の第２の部分の各々の磁化の方向とがなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が大きくなるに従って抵抗値は大きくなる。

【0126】

また、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置４０１は、第１の実施の形態における第１のコイル７の代わりに、第１のコイル４０７を備えている。第１のコイル４０７は、第１の実施の形態で説明した第１のコイル磁界を発生するように構成されている。第１のコイル４０７は、第１のコイル磁界を発生するコイル要素４７１を含んでいる。コイル要素４７１の各々は、Ｙ方向に平行な方向に延在している。コイル要素４７１は、ＭＲ素子４０５の上方に配置されている。第１のコイル４０７は、第１の実施の形態における第１のコイル７と同様に、ＭＲ素子４０５の下方に配置された図示しないコイル要素を更に含んでいてもよい。

【0127】

ＭＲ素子４０５の動作は、基本的には、第１の実施の形態で説明したＭＲ素子５の動作と同じである。ＭＲ素子５の動作の説明中の第１の磁性層５１と第２の磁性層５３を、それぞれ第１の磁性層４５１の第１の部分と第２の磁性層４５３の第２の部分に置き換えれば、ＭＲ素子４０５の動作の説明になる。

【0128】

また、第１のコイル４０７の動作は、基本的には、第１の実施の形態で説明した第１のコイル７の動作と同じである。第１のコイル７の動作の説明中の第１の磁性層５１、第２の磁性層５３、第１のコイル７、コイル要素７１およびコイル要素７２を、それぞれ第１の磁性層４５１の第１の部分、第２の磁性層４５３の第２の部分、第１のコイル４０７、コイル要素４７１および図示しないコイル要素に置き換えれば、第１のコイル４０７の動作の説明になる。

【0129】

本実施の形態によれば、第１の実施の形態に比べて、第１の磁性層４５１と第２の磁性層４５３が非磁性層５２（図３参照）を介して接続される部分（以下、ジャンクション部分と言う。）の数を多くすることができる。これにより、本実施の形態によれば、ノイズ磁界等の外乱の影響を低減することができる。

【0130】

また、本実施の形態によれば、ジャンクション部分の数を多くするために、第１の実施の形態に係るＭＲ素子５を複数設ける場合に比べて、上部電極６１および下部電極６２（図３参照）の構成を簡単にすることができる。これにより、本実施の形態によれば、磁気抵抗効果装置４０１の製造が容易になる。

【0131】

なお、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置４０１は、第２の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置１０１と同様に、ＭＲ素子４０５および第１のコイル４０７に加えて、第２のコイル磁界を発生するように構成された第２のコイルを備えていてもよい。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１または第２の実施の形態と同様である。

【0132】

［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。図１９および図２０は、本実施の形態に係る磁気センサの第１の検出回路の一部を示す平面図である。図２１は、本実施の形態に係る磁気センサの第２の検出回路の一部を示す平面図である。

【0133】

本実施の形態に係る磁気センサの構成は、以下の点で第３の実施の形態に係る磁気センサ１００の構成と異なっている。すなわち、本実施の形態では、磁気センサに含まれる複数のＭＲ素子の各々は、第６の実施の形態で説明したＭＲ素子４０５である。

【0134】

また、本実施の形態に係る磁気センサは、第３の実施の形態における第１の検出回路１０および第２の検出回路２０の代わりに、第１の検出回路４１０と第２の検出回路４２０とを備えている。第１の検出回路４１０の回路構成および動作は、第３の実施の形態における第１の検出回路１０の回路構成（図９参照）および動作と同じである。第２の検出回路４２０の回路構成および動作は、第３の実施の形態における第２の検出回路２０の回路構成（図９参照）および動作と同じである。

【0135】

図１９および図２０は、第１の検出回路４１０の抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４（図９参照）のうちの１つの抵抗部の一部を示している。図２１は、第２の検出回路４２０の抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４（図９参照）のうちの１つの抵抗部の一部を示している。本実施の形態における抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４，Ｒ２１～Ｒ２４の各々は、複数のＭＲ素子５の代わりに、複数のＭＲ素子４０５を含んでいる。複数のＭＲ素子４０５は、上方から見たときに、格子状に配列されている。すなわち、複数のＭＲ素子４０５は、第１の基準方向ＲＤ１と第２の基準方向ＲＤ２にそれぞれ複数個ずつ並ぶように配列されている。

【0136】

本実施の形態における抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４，Ｒ２１～Ｒ２４の各々は、第３の実施の形態における複数の上部電極６１および複数の下部電極６２の代わりに、複数の上部電極４６１と複数の下部電極４６２とを含んでいる。個々の下部電極４６２は、第１の基準方向ＲＤ１に長い形状を有している。図１９に示したように、下部電極４６２の上面上において、下部電極４６２の長手方向の両端の近傍に、それぞれＭＲ素子４０５の第２の磁性層４５３が配置されている。

【0137】

個々の上部電極４６１は、第２の基準方向ＲＤ２に長い形状を有し、第２の基準方向ＲＤ２に隣接する２つのＭＲ素子４０５の２つの第１の磁性層４５１を電気的に接続する。このような構成により、抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４，Ｒ２１～Ｒ２４の各々は、複数の上部電極４６１と複数の下部電極４６２とによって直列に接続された複数のＭＲ素子４０５を含んでいる。なお、図２０では、複数の上部電極４６１と複数の下部電極４６２を省略している。

【0138】

第１の検出回路４１０は、更に、第１のコイル４０７を含んでいる。第１のコイル４０７の構成および動作は、第３の実施の形態における第１のコイル７の構成および動作と同様である。第１のコイル４０７は、第１のコイル７の複数のコイル要素７１に対応する複数のコイル要素４７１と、第１のコイル７の複数のコイル要素７２に対応する複数の第１のコイル要素（図示せず）とを含んでいる。なお、図１９では、第１のコイル４０７を省略している。

【0139】

第２の検出回路４２０は、更に、第２のコイル４０８を含んでいる。第２のコイル４０８の構成および動作は、第３の実施の形態における第２のコイル８の構成および動作と同様である。第２のコイル４０８は、第２のコイル８の複数のコイル要素８１に対応する複数のコイル要素４８１と、第２のコイル８の複数の図示しないコイル要素に対応する複数の第２のコイル要素（図示せず）とを含んでいる。

【0140】

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第３または第６の実施の形態と同様である。

【0141】

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上方から見たときに、１つのＭＲ素子５に、複数のコイル要素７１と複数のコイル要素７２が重なっていてもよい。同様に、上方から見たときに、１つのＭＲ素子５に、複数のコイル要素８１と複数の図示しないコイル要素が重なっていてもよい。

【符号の説明】

【0142】

１…磁気抵抗効果装置、５…ＭＲ素子、７…第１のコイル、８…第２のコイル、１０…第１の検出回路、１４…ホイートストンブリッジ回路、１５…差分検出器、２０…第２の検出回路、２４…ホイートストンブリッジ回路、２５…差分検出器、３０…プロセッサ、５１…第１の磁性層、５２…非磁性層、５３…第２の磁性層、６１…上部電極、６２…下部電極、６３，６４…絶縁層、７１，７２…コイル要素、１００…磁気センサ、Ｒ１１～Ｒ２４…抵抗部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】