特許 7552354 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】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】磁気センサ

(51)【国際特許分類】

   G01R 33/02 20060101AFI20240910BHJP

   H01F 10/13 20060101ALI20240910BHJP

   H10N 50/00 20230101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

G01R33/02 D

H01F10/13

H10N50/00

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020217868

(22)【出願日】2020-12-25

(65)【公開番号】P2022102864

(43)【公開日】2022-07-07

【審査請求日】2023-10-12

(73)【特許権者】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】株式会社レゾナック

(74)【代理人】

【識別番号】100104880

【弁理士】

【氏名又は名称】古部 次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100125346

【弁理士】

【氏名又は名称】尾形 文雄

(74)【代理人】

【識別番号】100173598

【弁理士】

【氏名又は名称】高梨 桜子

(72)【発明者】

【氏名】遠藤 大三

(72)【発明者】

【氏名】坂脇 彰

【審査官】島田 保

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１０６４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０８２２６８２５（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開昭５５－１６１０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０３０９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－２２６１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０５９９４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ３３／００－３３／２６

Ｈ１０Ｎ ５０／００

Ｈ０１Ｆ １０／１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

非磁性の基板と、
前記基板上に設けられ、長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する、初透磁率が５０００以上であるアモルファス合金の軟磁性体層を含む感受素子と、を備え、
前記軟磁性体層は、１．４ａｔ％のＦｅ、１３．８ａｔ％のＳｉ、３．６ａｔ％のＭｎ、５ａｔ％のＣｒ、９．５ａｔ％のＢを含む、Ｃｏを主成分とするアモルファス合金である
磁気センサ。

【請求項2】

前記感受素子は、前記軟磁性体層を複数含み、
複数の前記軟磁性体層の間に、当該軟磁性体層に還流磁区が発生することを抑制する磁区抑制層を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。

【請求項3】

前記感受素子は、前記軟磁性体層を複数含み、
複数の前記軟磁性体層の間に、当該軟磁性体層より導電性が高い、非磁性の導電体層を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気センサ。

【請求項4】

前記感受素子は、前記軟磁性体層を複数含み、
複数の前記軟磁性体層の間に、当該軟磁性体層を反強磁性結合させる、非磁性の反強磁性結合層を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁気センサに関する。

【背景技術】

【0002】

公報記載の従来技術として、非磁性基板上に形成された硬磁性体膜からなる薄膜磁石と、前記薄膜磁石の上を覆う絶縁層と、前記絶縁層上に形成された一軸異方性を付与された一個または複数個の長方形状の軟磁性体膜からなる感磁部とを備えた磁気インピーダンス効果素子が存在する（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００８－２４９４０６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、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子を備えた磁気センサは、インピーダンスが磁界に対して変化することを利用する。このインピーダンスの変化は、磁性薄膜における磁界による透磁率の変化に伴う表皮深さの変化によって生じる。よって、磁気センサの感度を向上させるために、磁気インピーダンス効果を生じる感受素子の透磁率の変化を大きくすることが求められる。

【0005】

本発明は、磁気インピーダンス効果を用いた磁気センサの感度を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明が適用される磁気センサは、非磁性の基板と、基板上に設けられ、長手方向と短手方向とを有し、長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する、初透磁率が５０００以上であるアモルファス合金の軟磁性体層を含む感受素子と、を備え、軟磁性体層は、１．４ａｔ％のＦｅ、１３．８ａｔ％のＳｉ、３．６ａｔ％のＭｎ、５ａｔ％のＣｒ、９．５ａｔ％のＢを含む、Ｃｏを主成分とするアモルファス合金である。

【0007】

このような磁気センサにおいて、感受素子は、軟磁性体層を複数含み、複数の軟磁性体層の間に、軟磁性体層に還流磁区が発生することを抑制する磁区抑制層を含むことを特徴とすることができる。
また、このような磁気センサにおいて、感受素子は、軟磁性体層を複数含み、複数の軟磁性体層の間に、軟磁性体層より導電性が高い、非磁性の導電体層を含むことを特徴とすることができる。
そして、このような磁気センサにおいて、軟磁性体層を複数含み、複数の軟磁性体層の間に、軟磁性体層を反強磁性結合させる、非磁性の反強磁性結合層を含むことを特徴とすることができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、磁気インピーダンス効果を用いた磁気センサの感度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施の形態が適用される磁気センサの一例を説明する図である。（ａ）は、平面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＩＢ－ＩＢ線での断面図である。

【図2】感受素子の感受部の長手方向に印加された磁界と感受素子のインピーダンスＺとの関係を説明する図である。

【図3】実施例と比較例とにおける磁気センサの感度と異方性磁界とを示す図である。（ａ）は、感度、（ｂ）は、異方性磁界である。

【図4】磁気センサの変形例の断面図である。（ａ）は、感受素子における感受部が一の軟磁性体層で構成された磁気センサ、（ｂ）は、感受素子における感受部が磁区抑制層を挟んだ二層の軟磁性体層で構成された磁気センサ、（ｃ）は、感受素子における感受部が導電体層を挟んだ二層の軟磁性体層で構成された磁気センサである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態（以下では、本実施の形態と表記する。）について説明する。
（磁気センサ１の構成）
図１は、本実施の形態が適用される磁気センサ１の一例を説明する図である。図１（ａ）は、平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＩＢ－ＩＢ線での断面図である。図１（ａ）において、紙面の右方向をｘ方向、紙面の上方向をｙ方向、紙面の表面方向をｚ方向とする。図１（ｂ）において、紙面の右方向をｘ方向、紙面の上方向をｚ方向、紙面の裏面方向をｙ方向とする。

【0011】

図１（ｂ）に示すように、本実施の形態が適用される磁気センサ１は、非磁性の基板１０と、基板１０上に設けられ、磁界を感受する軟磁性体層を含む感受素子３０とを備える。
なお、図１（ｂ）に示す磁気センサ１の断面構造については、後に詳述する。

【0012】

ここで軟磁性体とは、外部磁界によって容易に磁化されるが、外部磁界を取り除くと速やかに磁化がないか又は磁化が小さい状態に戻る、いわゆる保磁力の小さい材料である。なお、硬磁性体とは、外部磁界によって磁化されると、外部磁界を取り除いても磁化された状態が保持される、いわゆる保磁力の大きい材料である。

【0013】

図１（ａ）により、磁気センサ１の平面構造を説明する。磁気センサ１は、一例として四角形の平面形状を有する。磁気センサ１の平面形状は、数ｍｍ角である。例えば、ｘ方向の長さが４ｍｍ～６ｍｍ、ｙ方向の長さが３ｍｍ～５ｍｍである。なお、磁気センサ１の平面形状の大きさは、他の値であってもよい。

【0014】

ここで、基板１０上に設けられた感受素子３０を説明する。感受素子３０は、平面形状が長手方向と短手方向とを有する短冊状である複数の感受部３１を備える。図１（ａ）において、ｘ方向が、感受素子３０の長手方向である。複数の感受部３１は、長手方向が並列するように配置されている。そして、感受素子３０は、隣接する感受部３１をつづら折りに直列接続する接続部３２と、電流供給のための電線が接続される端子部３３とを備える。感受部３１が、磁界又は磁界の変化を感受して磁気インピーダンス効果を生じる。つまり、感受部３１が直列接続された感受素子３０のインピーダンス変化により磁界又は磁界の変化が計測される。以下では、感受素子３０のインピーダンスを、磁気センサ１のインピーダンスと表記することがある。

【0015】

図１（ａ）には８本の感受部３１を図示しているが、感受部３１は８本でなくてもよい。よって、図１（ａ）では、紙面の上側の４本と、紙面の下側の４本の間を破線として、本数が８本に限定されないことを示している。

【0016】

接続部３２は、隣接する感受部３１の端部間に設けられ、隣接する感受部３１をつづら折りに直列接続する。
端子部３３（端子部３３ａ、３３ｂ）は、接続部３２で接続されていない感受部３１の２個の端部にそれぞれ設けられている。端子部３３は、電流を供給する電線を接続するパッド部として機能する。端子部３３は、電線を接続しうる大きさであればよい。なお、端子部３３（端子部３３ａ、３３ｂ）は、図１（ａ）の紙面において、右側に設けているが、左側に設けてもよく、左右側に分けて設けてもよい。

【0017】

ここで、感受部３１の長手方向（ｘ方向）の長さを長さＬとする。そして、感受部３１の短手方向の幅を幅Ｗとする。隣接する感受部３１間の間隔を間隔Ｇとする。感受部３１の長さＬは、例えば１ｍｍ～１０ｍｍ、幅Ｗは、例えば１０μｍ～１５０μｍ、間隔Ｇは、例えば１０μｍ～１５０μｍである。なお、それぞれの感受部３１の大きさ（長さＬ、幅Ｗ、厚さ等）、感受部３１の数、感受部３１間の間隔Ｇ等は、感受、つまり計測したい磁界の大きさなどによって設定されればよい。なお、感受部３１は、１個でもよい。

【0018】

次に、図１（ｂ）により、磁気センサ１の断面構造を説明する。
基板１０は、非磁性体からなる基板であって、例えばガラス、サファイアといった酸化物基板やシリコン等の半導体基板、あるいは、アルミニウム、ステンレススティール、ニッケルリンメッキを施した金属等の金属基板等が挙げられる。なお、基板１０の導電性が高い場合には、感受素子３０が設けられる側の基板１０の表面に、基板１０と感受素子３０とを電気的に絶縁する絶縁体層が設けられるとよい。このような絶縁体層を構成する絶縁体としては、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２等の酸化物、又は、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ等の窒化物等が挙げられる。ここでは、基板１０は、ガラスであるとして説明する。

【0019】

感受素子３０は、一例として、基板１０側から４層の軟磁性体層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄを備える。そして、感受素子３０は、軟磁性体層１０１ａと軟磁性体層１０１ｂとの間に、軟磁性体層１０１ａと軟磁性体層１０１ｂとに還流磁区の発生を抑制する磁区抑制層１０２ａを備える。さらに、感受素子３０は、軟磁性体層１０１ｃと軟磁性体層１０１ｄとの間に、軟磁性体層１０１ｃと軟磁性体層１０１ｄとに還流磁区の発生を抑制する磁区抑制層１０２ｂを備える。そしてまた、感受素子３０は、軟磁性体層１０１ｂと軟磁性体層１０１ｃとの間に、感受素子３０の抵抗（ここでは、電気抵抗をいう。）を低減させる導電体層１０３を備える。軟磁性体層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄをそれぞれ区別しない場合は、軟磁性体層１０１と表記する。磁区抑制層１０２ａ、１０２ｂをそれぞれ区別しない場合には、磁区抑制層１０２と表記する。

【0020】

軟磁性体層１０１は、磁気インピーダンス効果を示すアモルファス合金の軟磁性体で構成される。軟磁性体層１０１の厚さは、例えば１００ｎｍ～１μｍである。本実施の形態が適用される感受素子３０では、軟磁性体層１０１は、初透磁率μｉが５０００以上の軟磁性体である。軟磁性体層１０１については、後に詳述する。
なお、本明細書において、アモルファス合金、アモルファス金属とは、結晶のような原子の規則的な配列を有しない構造を有し、スパッタリング法などで形成されるものをいう。

【0021】

磁区抑制層１０２は、磁区抑制層１０２を挟む上下の軟磁性体層１０１に還流磁区の発生を抑制する。
一般に、軟磁性体層１０１には、それぞれの磁化の向きが異なる複数の磁区が形成されやすい。この場合、磁化の向きが環状を呈する還流磁区が形成される。外部磁界が大きくなると、磁壁が移動し、外部磁界の向きと磁化の向きとが同じ磁区の面積が大きくなり、外部磁界の向きと磁化の向きとが逆の磁区の面積が小さくなる。そして、磁化の向きが外部磁界の向きと異なる磁区において、磁化の向きが磁界の向きと同じ向きを向くように磁化回転が生じる。そして、ついには隣接する磁区同士の間に存在していた磁壁が消滅し、１つの磁区（単磁区）となる。つまり、還流磁区が形成されていると、外部磁界の変化に伴って、還流磁区を構成する磁壁が階段状に不連続に移動するバルクハウゼン効果が生じる。この磁壁の不連続な移動は、磁気センサ１におけるノイズとなり、磁気センサ１から得られる出力におけるＳ／Ｎの低下を生じるおそれがある。磁区抑制層１０２は、磁区抑制層１０２の上下に設けられた軟磁性体層１０１に面積の小さな複数の磁区が形成されるのを抑制する。これにより、還流磁区が形成されることが抑制され、磁壁が不連続に移動することによるノイズの発生を抑制する。なお、磁区抑制層１０２は、磁区抑制層１０２を含まない場合に比べて、形成される磁区の数が少なく、つまり磁区の大きさが大きくなればよい。

【0022】

このような磁区抑制層１０２としては、Ｒｕ、ＳｉＯ_２等の非磁性体や、ＣｒＴｉ、ＡｌＴｉ、ＣｒＢ、ＣｒＴａ、ＣｏＷ等の非磁性アモルファス金属が挙げられる。このような磁区抑制層１０２の厚さは、例えば１０ｎｍ～１００ｎｍである。

【0023】

導電体層１０３は、感受素子３０の抵抗を低減する。つまり、導電体層１０３は、軟磁性体層１０１より導電性が高く、導電体層１０３を含まない場合に比べて、感受素子３０の抵抗を小さくする。感受素子３０による磁界又は磁界の変化は、２個の端子部３３ａ、３３ｂ間に交流電流を流した際におけるインピーダンス（以下では、インピーダンスＺと表記する。）の変化（ΔＺと表記する。）により計測される。この際、交流電流の周波数が高いほど、外部磁界の変化（ここでは、ΔＨと表記する。）に対するインピーダンスＺの変化率ΔＺ／ΔＨ（以下ではインピーダンス変化率ΔＺ／ΔＨ）が大きくなる。しかし、導電体層１０３を含まない状態で交流電流の周波数を高くすると、磁気センサ１とした状態における浮遊容量により、逆にインピーダンス変化率ΔＺ／ΔＨが小さくなってしまう。つまり、感受素子３０の抵抗をＲ、浮遊容量をＣとし、感受素子３０を抵抗Ｒと浮遊容量Ｃとの並列回路とすると、磁気センサ１の緩和周波数ｆ_０は、式（１）で表せる。

【0024】

【数1】

【0025】

式（１）から分かるように、浮遊容量Ｃが大きいと、緩和周波数ｆ_０が小さくなり、緩和周波数ｆ_０より交流電流の周波数を高くすると、逆にインピーダンス変化率ΔＺ／ΔＨが低下する。そこで、導電体層１０３を設けて、感受素子３０の抵抗Ｒを低減させることで、緩和周波数ｆ_０を高くしている。

【0026】

このような導電体層１０３としては、導電性が高い金属または合金を用いることが好ましく、導電性が高く且つ非磁性の金属または合金を用いることがより好ましい。このような導電体層１０３としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ等の金属が挙げられる。導電体層１０３の厚さは、例えば、１０ｎｍ～１μｍである。導電体層１０３は、導電体層１０３を含まない場合に比べて、感受素子３０の抵抗が低減されるものであればよい。

【0027】

なお、磁区抑制層１０２を挟む上下の軟磁性体層１０１、及び導電体層１０３を挟む上下の軟磁性体層１０１は、互いに反強磁性結合（ＡＦＣ：Antiferromagnetically Coupled）している。下上の軟磁性体層１０１が反強磁性結合することで、反磁界が抑制され、磁気センサ１の感度が向上する。

【0028】

磁気センサ１は、次のようにして製造される。
まず、基板１０上に、基板１０の表面において、感受素子３０の平面形状の部分を除いた部分を覆うフォトレジストのパターンを公知のフォトリソグラフィ技術により形成する。ついで、基板１０上に、軟磁性体層１０１ａ、磁区抑制層１０２ａ、軟磁性体層１０１ｂ、導電体層１０３、軟磁性体層１０１ｃ、磁区抑制層１０２ｂ、軟磁性体層１０１ｄを順に、例えばスパッタリング法により堆積する。そして、フォトレジスト上に堆積された軟磁性体層１０１ａ、磁区抑制層１０２ａ、軟磁性体層１０１ｂ、導電体層１０３、軟磁性体層１０１ｃ、磁区抑制層１０２ｂ、軟磁性体層１０１ｄを、フォトレジストとともに除去する。すると、基板１０上に、感受素子３０の平面形状に加工された、軟磁性体層１０１ａ、磁区抑制層１０２ａ、軟磁性体層１０１ｂ、導電体層１０３、軟磁性体層１０１ｃ、磁区抑制層１０２ｂ、軟磁性体層１０１ｄからなる積層体が残る。つまり、感受素子３０が形成される。

【0029】

軟磁性体層１０１は、長手方向と交差する方向、例えば短手方向（図１（ａ）のｙ方向）に一軸磁気異方性が付与されている。なお、長手方向と交差する方向とは、長手方向に対して４５°を超え、且つ９０°以下の角度を有すればよい。一軸磁気異方性は、基板１０上に形成された感受素子３０を、例えば３ｋＧ（０．３Ｔ）の回転磁場中における４００℃での熱処理（回転磁場中熱処理）と、それに引き続く３ｋＧ（０．３Ｔ）の静磁場中における４００℃での熱処理（静磁場中熱処理）とを行うことで付与できる。一軸磁気異方性の付与は、回転磁場中熱処理及び静磁場中熱処理で行う代わりに、感受素子３０を構成する軟磁性体層１０１の堆積時にマグネトロンスパッタリング法を用いて行ってもよい。つまり、マグネトロンスパッタリング法に用いられる磁石（マグネット）が形成する磁界により、軟磁性体層１０１の堆積と同時に、軟磁性体層１０１に一軸磁気異方性が付与される。

【0030】

以上に説明した製造方法では、接続部３２、端子部３３は、感受部３１と同時に一体として形成される。なお、接続部３２、端子部３３を、導電性のＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ等の金属で形成してもよい。また、感受部３１と同時に一体に形成された接続部３２、端子部３３上に、導電性のＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ等の金属を積層してもよい。

【0031】

（感受素子３０の動作）
感受素子３０の作用について説明する。
図２は、感受素子３０の感受部３１の長手方向（図１（ａ）のｘ方向）に印加された磁界Ｈと感受素子３０のインピーダンスＺとの関係を説明する図である。図２において、横軸が磁界Ｈ、縦軸がインピーダンスＺである。なお、インピーダンスＺは、図１（ａ）に示す感受素子３０の端子部３３ａ、３３ｂ間に交流電流を流して測定される。

【0032】

図２に示すように、感受素子３０のインピーダンスＺは、感受部３１の長手方向に印加される磁界Ｈが大きくなるにしたがい大きくなる。そして、感受素子３０のインピーダンスＺは、印加する磁界Ｈが異方性磁界Ｈｋより大きくなると逆に小さくなる。異方性磁界Ｈｋより小さい範囲において、磁界Ｈの変化量ΔＨに対してインピーダンスＺの変化量ΔＺが大きい部分、つまりインピーダンス変化率ΔＺ／ΔＨが急峻な部分（大きい）を用いると、磁界Ｈの微弱な変化をインピーダンスＺの変化量ΔＺとして取り出すことができる。図２では、インピーダンス変化率ΔＺ／ΔＨが大きい磁界Ｈの中心を磁界Ｈｂとして示している。つまり、磁界Ｈｂの近傍（図２で矢印で示す範囲）における磁界Ｈの変化量ΔＨが高精度に計測できる。ここで、インピーダンスＺの変化量ΔＺが最も急峻な（インピーダンス変化率ΔＺ／ΔＨが最も大きい）部分、つまり磁界Ｈｂにおける単位磁界当たりのインピーダンスの変化量Ｚｍａｘを、磁界ＨｂでのインピーダンスＺ（インピーダンスＺｂと表記する。）で割ったもの（Ｚｍａｘ／Ｚｂ）が感度である。感度Ｚｍａｘ／Ｚｂが高いほど、磁気インピーダンス効果が大きく、磁界又は磁界の変化を計測しやすい。換言すれば、磁界Ｈに対するインピーダンスＺの変化が急峻なほど感度Ｚｍａｘ／Ｚｂが高くなる。これには、異方性磁界Ｈｋが小さいほどよい。つまり、磁気センサ１においては、感度Ｚｍａｘ／Ｚｂが高いことが好ましく、これには、異方性磁界Ｈｋが小さいことが好ましい。磁界Ｈｂは、バイアス磁界と呼ばれることがある。以下では、磁界Ｈｂをバイアス磁界Ｈｂと表記する。

【0033】

（軟磁性体層１０１の透磁率μ）
軟磁性体に交流電流を通電する場合、電流の通路断面は、表皮効果による表皮深さδによって決まる。表皮深さδは、式（２）で表される。式（２）において、ρは軟磁性体の抵抗率、ωは交流電流の角周波数、μは透磁率である。

【0034】

【数2】

【0035】

ここで、電流と直交する方向の透磁率μは、磁界Ｈによって変化する。表皮深さδは、透磁率μの変化によって変化するので、軟磁性体の抵抗も変化する。また、透磁率μの変化によって、軟磁性体のインダクタンス（内部インダクタンスμｌ／８π）も変化する。ここで、ｌは、軟磁性体の長さである。つまり、磁界Ｈによって、軟磁性体のインピーダンスＺが変化する。つまり、表皮効果によってインピーダンスＺが磁界によって変化する効果が、磁気インピーダンス効果である。

【0036】

よって、軟磁性体において、磁界の変化ΔＨによる透磁率μの変化Δμが大きいほど、つまり磁界Ｈによる透磁率変化率Δμ／ΔＨが大きいほど、磁界の変化ΔＨによるインピーダンスＺの変化ΔＺが大きくなる。すなわち、感受素子３０の感受部３１には、磁界Ｈの変化ΔＨによる透磁率μの変化Δμが大きい軟磁性体を用いるのが好ましい。

【0037】

初透磁率μｉが大きい軟磁性体は、磁界Ｈの変化ΔＨによる透磁率μの変化Δμが大きいと考えられる。そこで、本実施の形態が適用される磁気センサ１では、感受素子３０の軟磁性体層１０１として、初透磁率μｉが大きいアモルファス合金を用いて、磁気センサ１の感度を向上させている。

【0038】

（実施例）
実施例として、磁気センサ１における感受素子３０の軟磁性体層１０１として、初透磁率μｉが約１０００００であるＣｏを主成分とするアモルファス合金を用いた。このＣｏを主成分とするアモルファス合金は、１．４ａｔ％のＦｅ、１３．８ａｔ％のＳｉ、３．６ａｔ％のＭｎ、５ａｔ％のＣｒ、９．５ａｔ％のＢを含む。つまり、このＣｏを主成分とするアモルファス合金は、Ｃｏ_６６．７Ｆｅ_１．４Ｃｒ_５Ｍｎ_３．６Ｓｉ_１３．８Ｂ_９．５である。以下では、このＣｏを主成分とするアモルファス合金を、Ｃｏアモルファス合金ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢと表記する。
ここでは、感受素子３０における感受部３１の本数を２４本、感受部３１の幅Ｗを１００μｍ、感受部３１間の間隔Ｇを５０μｍとした。そして、軟磁性体層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ（図１（ｂ）参照）の各厚さを、２５０ｎｍ、５００ｎｍ、７５０ｎｍの３水準とした。
また、感受部３１の長さＬを、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍの３水準とした。

【0039】

そして、磁区抑制層１０２ａ、１０２ｂ（図１（ｂ）参照）は、原子数比が１：１のＣｒＴｉである。磁区抑制層１０２ａ、１０２ｂの各厚さを、２５ｎｍとした。

【0040】

そして、導電体層１０３（図１（ｂ）参照）は、Ａｇである。導電体層１０３の厚さを、４００ｎｍとした。

【0041】

（比較例）
比較例の磁気センサ１′の構成は、図１に示した本実施の形態が適用される磁気センサ１と同様である。よって、図１において、１（１′）と表記している。そして、磁気センサ１′の構成要素には、磁気センサ１と同じ符号を用いて説明する。
比較例の磁気センサ１′は、感受素子３０の軟磁性体層１０１として、初透磁率μｉが約４８００であるＣｏを主成分とするアモルファス合金を用いている。このＣｏを主成分とするアモルファス合金は、１７ａｔ％のＮｂ、３ａｔ％のＺｒを含む。つまり、このＣｏを主成分とするアモルファス合金は、Ｃｏ_８０Ｎｂ_１７Ｚｒ_３である。以下では、このＣｏを主成分とするアモルファス合金を、Ｃｏアモルファス合金ＣｏＮｂＺｒと表記する。Ｃｏアモルファス合金ＣｏＮｂＺｒにより構成された軟磁性体層１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ（図１（ｂ）参照）の各厚さを、５００ｎｍとした。なお、比較例の磁区抑制層１０２、導電体層１０３は、実施例と同じである。

【0042】

（実施例と比較例とにおける感度Ｚｍａｘ／Ｚｂ及び異方性磁界Ｈｋ）
図３は、実施例と比較例とにおける磁気センサ１の感度Ｚｍａｘ／Ｚｂと異方性磁界Ｈｋとを示す図である。図３（ａ）は、感度Ｚｍａｘ／Ｚｂ、図３（ｂ）は、異方性磁界Ｈｋである。図３（ａ）において、縦軸は、感度Ｚｍａｘ／Ｚｂ（／Ｏｅ）、横軸は、感受部３１の長さＬ（ｍｍ）（図３（ａ）においては、感受部の長さＬ（ｍｍ）と表記する。）である。図３（ｂ）において、縦軸は、異方性磁界Ｈｋ（Ｏｅ）、横軸は、感受部３１の長さＬ（ｍｍ）である。図３（ａ）、図３（ｂ）において、実施例の軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢを用いた磁気センサ１を実施例（ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢ）と表記し、比較例の軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＮｂＺｒを用いた磁気センサ１′を比較例（ＣｏＮｂＺｒ）と表記する。なお、実施例及び比較例共に、感受素子３０に流した交流電流の周波数は、５０ＭＨｚである。

【0043】

図３（ａ）に示すように、軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢを用いた実施例では、軟磁性体層１０１の厚さ及び感受部３１の長さＬによってばらつきがあるが、感度Ｚｍａｘ／Ｚｂは、０．４５／Ｏｅ～０．７５／Ｏｅである。なお、感度Ｚｍａｘ／Ｚｂは、感受部３１の長さＬが短い（ここでは、Ｌが３ｍｍ）と軟磁性体層１０１の厚さに対する依存性が少ない。

【0044】

一方、軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＮｂＺｒを用いた比較例では、感度Ｚｍａｘ／Ｚｂは、０．３５／Ｏｅ～０．４０／Ｏｅであって、感受部３１の長さＬに対する依存性が少ない。

【0045】

つまり、軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢを用いた実施例の感度Ｚｍａｘ／Ｚｂは、いずれの膜厚においても、軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＮｂＺｒを用いた比較例の感度Ｚｍａｘ／Ｚｂに比べ高い。

【0046】

図３（ｂ）に示すように、軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢを用いた実施例では、異方性磁界Ｈｋは、感受部３１の長さＬに対する依存性が少なく、３Ｏｅ～４Ｏｅである。そして、軟磁性体層１０１の厚さが薄い（ここでは、厚さ２５０ｎｍ）ほど、異方性磁界Ｈｋが小さくなる傾向にある。

【0047】

一方、軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＮｂＺｒを用いた比較例でも、異方性磁界Ｈｋは、感受部３１の長さＬに対する依存性が少なく、約７Ｏｅである。

【0048】

つまり、軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢを用いた実施例の異方性磁界Ｈｋは、いずれの膜厚においても、軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＮｂＺｒを用いた比較例の異方性磁界Ｈｋに比べ小さい。

【0049】

以上説明したように、軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢを用いた実施例は、軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＮｂＺｒを用いた比較例に比べ、感度Ｚｍａｘ／Ｚｂが高く、且つ、異方性磁界Ｈｋが小さい。これは、実施例が軟磁性体層１０１として初透磁率μｉが約１０００００のＣｏアモルファス合金ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢを用いているのに対し、比較例が軟磁性体層１０１として初透磁率μｉが約４８００のＣｏアモルファス合金ＣｏＮｂＺｒを用いていることによると考えられる。つまり、高い初透磁率μｉを有する軟磁性体を用いることにより、透磁率μの磁界Ｈに対する変化が大きくなり、インピーダンスＺの変化が大きくなったと推定される。

【0050】

上記においては、初透磁率μｉが約１０００００のＣｏアモルファス合金ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢを軟磁性体層１０１として用いたが、初透磁率μｉは、必ずしも約１０００００でなくともよい。例えば、軟磁性体層１０１に用いる軟磁性体の初透磁率μｉは、５０００以上であればよい。また、軟磁性体層１０１に用いる軟磁性体の初透磁率μｉは、１００００以上であれば好ましく、さらに、５００００以上であればより好ましい。

【0051】

上記の実施例では、軟磁性体層１０１として、Ｃｏアモルファス合金ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢを用いた。ここで、軟磁性体層１０１として、Ｃｏアモルファス合金ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢからＣｒとＭｎとを除いた、Ｃｏを主成分とするアモルファス合金を検討した。このＣｏを主成分とするアモルファス合金は、Ｃｏを主成分とし、１０ａｔ％のＦｅ、１０ａｔ％のＳｉ、１０ａｔ％のＢを含む。つまり、このＣｏを主成分とするアモルファス合金は、Ｃｏ_７０Ｆｅ_１０Ｓｉ_１０Ｂ_１０である。このＣｏを主成分とするアモルファス合金を、Ｃｏアモルファス合金ＣｏＦｅＳｉＢと表記する。
軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＦｅＳｉＢを用いた磁気センサは、比較例として示した軟磁性体層１０１としてＣｏアモルファス合金ＣｏＮｂＺｒを用いた磁気センサに比べ、感度Ｚｍａｘ／Ｚｂが低く、且つ異方性磁界Ｈｋが高いことが分かった。

【0052】

このことから、実施例において軟磁性体層１０１として用いたＣｏアモルファス合金ＣｏＦｅＣｒＭｎＳｉＢは、Ｃｒ、Ｍｎを含むことにより、磁気センサ１としての感度Ｚｍａｘ／Ｚｂが向上し、異方性磁界Ｈｋが小さくなったと考えられる。なお、Ｃｒは、耐食性、耐摩耗性を向上させる効果を有することが知られている。よって、Ｍｎを含むことにより、磁気センサ１としての感度Ｚｍａｘ／Ｚｂが向上し、異方性磁界Ｈｋが小さくなったと推定される。

【0053】

（変形例）
図４は、磁気センサ１の変形例の断面図である。図４（ａ）は、感受素子３０における感受部３１が一層の軟磁性体層１０１で構成された磁気センサ２、図４（ｂ）は、感受素子３０における感受部３１が磁区抑制層１０２を挟んだ二層の軟磁性体層１０１で構成された磁気センサ３、図４（ｃ）は、感受素子３０における感受部３１が導電体層１０３を挟んだ二層の軟磁性体層１０１で構成された磁気センサ４である。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）では、図１に示した磁気センサ１と同様の部分は、同じ符号を付している。そして、軟磁性体層１０１は、初透磁率が５０００以上の軟磁性体である。

【0054】

感受部３１は、図４（ａ）に示すように、一層の軟磁性体層１０１で構成されてもよく、図４（ｂ）に示すように、磁区抑制層１０２を挟んだ二層の軟磁性体層１０１で構成されてもよく、図４（ｃ）に示すように、導電体層１０３を挟んだ二層の軟磁性体層１０１で構成されてもよい。また、感受部３１は、三層以上の軟磁性体層１０１で設けられてもよい。
また、図４（ｂ）における磁区抑制層１０２の代わりに、上下の軟磁性体層１０１を反強磁性結合させる反強磁性結合層を用いてもよい。また、図１に示した磁気センサ１における磁区抑制層１０２ａ、１０２ｂを反強磁性結合層としてもよい。前述したように、磁区抑制層１０２は、還流磁区の発生を抑制するとともに、上下の軟磁性体層１０１を反強磁性結合させる。反強磁性結合層とは、還流磁区の発生を抑制する機能を有さないか、又は、還流磁区の発生を抑制する機能が弱い層である。反強磁性結合層を有する場合、上下の軟磁性体層１０１が反強磁性結合することで、反磁界が抑制され、磁気センサの感度Ｚｍａｘ／Ｚｂが向上する。このような反強磁性結合層としては、Ｒｕ又はＲｕ合金が挙げられる。
そして、感受部３１は、磁区抑制層１０２、導電体層１０３及び反強磁性結合層の複数の層を含んでもよい。

【0055】

さらに、磁気センサ１～４において、基板１０と感受素子３０との間に、バイアス磁界Ｈｂ（図２参照）を印加する、硬磁性体層で構成された磁石（以下では、薄膜磁石と表記する。）を設けてもよい。薄膜磁石は、磁極Ｎ、Ｓが感受素子３０における感受部３１の長手方向に磁束が透過するように設ければよい。なお、基板１０と感受素子３０との間に薄膜磁石を設けた場合であっても、基板１０と薄膜磁石とをまとめて基板と呼ぶことがある。

【0056】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない限りにおいては様々な変形や組み合わせを行っても構わない。

【符号の説明】

【0057】

１、１′、２、３、４…磁気センサ、１０…基板、３０…感受素子、３１…感受部、３２…接続部、３３、３３ａ、３３ｂ…端子部、１０１、１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ…軟磁性体層、１０２、１０２ａ、１０２ｂ…磁区抑制層、１０３…導電体層、μｉ…初透磁率、μ…透磁率、Ｈ…磁界、Ｈｂ…バイアス磁界、Ｈｋ…異方性磁界、Ｚ…インピーダンス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】