CN108205119A - 三轴磁传感器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够高精度地检测三轴方位的磁场的三轴磁传感器及其制造方法。三轴磁传感器(1)具备：具有第一面(21)及与其相对的第二面(22)的基板(2)、和设置于第一面(21)上的磁传感器元件组(3)。磁传感器元件组(3)包含X轴方向的磁力检测用的第一磁传感器元件(31)、Y轴方向的磁力检测用的第二磁传感器元件(32)和Z轴方向的磁力检测用的第三磁传感器元件(33)。第一～第三磁传感器元件(31～33)分别包含由至少含有磁化固定层(42)及自由层(44)的层叠体构成的第一～第三磁阻效应元件(4)，第一～第三磁阻效应元件(4)的各磁化固定层(42)的磁化方向M42被固定在相对于第一面(21)以规定的角度θM42倾斜的方向。

Description

三轴磁传感器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种三轴磁传感器及制造该三轴磁传感器的方法。
背景技术
一直以来，在车载型导航系统、手机等移动终端等上搭载有通过利用磁传感器元件检测地磁而测量方位的电子指南针。作为用于这种电子指南针的、用于检测相互正交的三轴(X轴、Y轴及Z轴)方位的磁场成分的三轴磁传感器，已知有将X轴用磁传感器元件、Y轴用磁传感器元件及Z轴用磁传感器元件这三个磁传感器元件安装于一个基板面上而成的装置。
在该三轴磁传感器中，为了通过三个磁传感器元件分别检测相互正交的三轴方位的磁场成分，需要使各磁传感器元件的磁场的感知方向正交。在作为磁传感器元件使用具有自由层和磁化固定层的层叠体，并且自由层的磁化方向根据外部磁场高灵敏度地变化且随之电阻发生变化的磁阻效应元件(例如TMR元件)的情况下，以各磁传感器元件的磁化固定层的磁化方向朝向各方位的方式配置各磁传感器元件。
例如，如图16所示，在具有第一面201及与其相对的第二面202的基板200的第一面201上层叠形成X轴用TMR元件301及Y轴用TMR元件302，并且在与第一面201正交的方向上层叠形成Z轴用TMR元件303。图16中，与各TMR元件301～303重合显示的箭头表示各TMR元件301～303的磁化固定层的磁化方向。在具有这种结构的三轴磁传感器中，能够使各TMR元件301～303的磁化固定层的磁化方向朝向三轴方位的各方位(参照非专利文献1)。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1："Development of Tunneling Magneto-resistive Sensors",Futoyoshi KOU,Ricoh Technical Report,No.31,2005
发明内容
发明所要解决的技术问题
在图16所示的三轴磁传感器中，X轴用TMR元件301及Y轴用TMR元件302可以通过同一工艺制作，因此，能够容易地使它们的特性一致。
但是，因为Z轴用TMR元件303的层叠方向与X轴用TMR元件301及Y轴用TMR元件302不同(正交)，所以通过与X轴用TMR元件301及Y轴用TMR元件302相同的工艺制作Z轴用TMR元件303极其困难。
因此，使X轴用TMR元件301及Y轴用TMR元件302、与Z轴用TMR元件303的特性一致是极其困难的，由此，存在三轴方位的磁场检测精度会降低的问题。
鉴于上述技术问题，本发明的目的在于提供一种能够高精度地检测三轴方位的磁场的三轴磁传感器及其制造方法。
用于解决技术问题的手段
为了解决上述技术问题，本发明提供一种三轴磁传感器，其特征在于，具备：基板，其具有第一面及与该第一面相对的第二面；和磁传感器元件组，其设置于所述基板的所述第一面上，所述磁传感器元件组包含用于检测第一轴方向的磁力的第一磁传感器元件、用于检测第二轴方向的磁力的第二磁传感器元件和用于检测第三轴方向的磁力的第三磁传感器元件，所述第一轴方向和所述第二轴方向是在包含所述第一轴方向和所述第二轴方向的平面上相互正交的方向，所述第三轴方向是与包含所述第一轴方向和所述第二轴方向的所述平面正交的方向，所述第一～第三磁传感器元件分别含有第一～第三磁阻效应元件，所述第一～第三磁阻效应元件均是至少含有磁化固定层及自由层的层叠体，所述第一～第三磁阻效应元件的各磁化固定层的磁化方向被固定在相对于所述基板的所述第一面以规定的角度倾斜的方向(发明1)。
在上述发明(发明1)中，优选所述第一～第三磁阻效应元件均是沿着相对于所述基板的所述第一面正交的方向层叠所述磁化固定层及所述自由层而成的层叠体(发明2)。
在上述发明(发明1、2)中，优选所述第一～第三磁阻效应元件的各磁化固定层的磁化方向被固定在相对于所述基板的所述第一面以15～55°的角度倾斜的方向(发明3)。
在上述发明(发明1、2)中，优选在从所述基板的所述第一面的上方观察的俯视时，在将所述第一磁阻效应元件的所述磁化固定层的磁化方向、所述第二磁阻效应元件的所述磁化固定层的磁化方向和所述第三磁阻效应元件的所述磁化固定层的磁化方向分别投影于所述基板的所述第一面时，投影的所述磁化方向被固定为朝向相互错开110～130°的方向(发明4)。
在上述发明(发明1、2)中，作为所述磁阻效应元件，可以使用GMR元件或TMR元件。(发明5)。
另外，本发明提供一种三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，是制造上述发明(发明1)的三轴磁传感器的方法，包含：在所述基板的所述第一面上形成至少含有构成所述磁化固定层的反铁磁性膜及构成所述自由层的磁性膜的层叠膜的工序；通过对所述层叠膜进行研磨，形成第一～第三层叠结构体的工序；和通过同时对所述第一～第三层叠结构体施加磁场，使所述磁化固定层的磁化方向相对于所述基板的所述第一面以规定的角度倾斜并固定的工序(发明6)。
在上述发明(发明6)中，优选使所述磁化固定层的磁化方向相对于所述基板的所述第一面以15～55°的角度倾斜并固定(发明7)，优选在从所述基板的所述第一面的上方观察的俯视时，在将所述第一层叠结构体的所述磁化固定层的磁化方向、所述第二层叠结构体的所述磁化固定层的磁化方向和所述第三层叠结构体的所述磁化固定层的磁化方向分别投影于所述基板的所述第一面时，使投影的所述磁化方向固定为朝向相互错开110～130°的方向(发明8)。
在上述发明(发明6、7)中，优选在从所述基板的所述第一面的上方观察的俯视时，将所述第一～第三层叠结构体形成为以所述第一面上的规定的点为中心沿圆周方向以120°的间隔配置，在与所述第一面上的规定的点相对的、所述基板的所述第二面侧的位置配置磁场施加装置，由该磁场施加装置对所述第一～第三层叠结构体施加磁场(发明9)。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够高精度地检测三轴方位的磁场的三轴磁传感器及其制造方法。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的三轴磁传感器的概略结构的俯视图。
图2是表示本发明的一个实施方式的三轴磁传感器的概略结构的、图1中的A-A线截面图。
图3是表示本发明的一个实施方式的磁阻效应层叠体的概略结构的截面图。
图4是用于说明本发明的一个实施方式的三个磁阻效应层叠体的磁化固定层的磁化方向的俯视图。
图5A是以平面表示本发明的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其1)，图5B是图5A中的I-I线截面图。
图6A是以平面表示本发明的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其2)，图6B是图6A中的I-I线截面图。
图7A是以平面表示本发明的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其3)，图7B是图7A中的I-I线截面图。
图8A是以平面表示本发明的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其4)，图8B是图8A中的I-I线截面图。
图9A是以平面表示本发明的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其5)，图9B是图9A中的I-I线截面图。
图10A是以平面表示本发明的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其6)，图10B是图10A中的I-I线截面图。
图11A是以平面表示本发明的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其7)，图11B是图11A中的I-I线截面图。
图12A是以平面表示本发明的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其8)，图12B是图12A中的I-I线截面图。
图13A是以平面表示本发明的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其9)，图13B是图13A中的I-I线截面图。
图14A是以平面表示本发明的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其10)，图14B是图14A中的I-I线截面图。
图15A是以平面表示本发明的一个实施方式的三轴磁传感器的制造工序的工序图(其11)，图15B是图15A中的I-I线截面图。
图16是表示现有的三轴磁传感器的概略结构的立体图(现有技术)。
符号的说明：
1…三轴磁传感器
2…半导体基板(基板)
21…第一面
22…第二面
3…磁传感器元件组
31…X轴用磁阻效应元件(第一磁传感器元件)
32…Y轴用磁阻效应元件(第二磁传感器元件)
33…Z轴用磁阻效应元件(第三磁传感器元件)
4…磁阻效应层叠体(第一～第三磁阻效应元件)
42…磁化固定层
44…自由层
具体实施方式
一边参照附图一边说明本发明的一个实施方式。图1是表示本实施方式的三轴磁传感器的概略结构的俯视图，图2是表示本实施方式的磁阻效应层叠体的概略结构的截面图，图3是表示本实施方式的磁阻效应层叠体的概略结构的截面图，图4是用于说明本实施方式的3个磁阻效应层叠体的磁化固定层的磁化方向的俯视图。
如图1及图2所示，本实施方式的三轴磁传感器1具备：具有第一面21及与第一面21相对的第二面22的基板2、和设置于基板2的第一面21上的磁传感器元件组3。作为基板2，例如可以举出硅晶片等半导体基板；AlTiC基板、氧化铝基板等陶瓷基板；树脂基板；玻璃基板等。根据基板2的种类，也可以在基板2的第一面21上设置包含Al2O3等的绝缘层。
磁传感器元件组3包含用于检测X轴方向的磁场的X轴用磁阻效应元件31、用于检测Y轴方向的磁场的Y轴用磁阻效应元件32和用于检测Z轴方向的磁场的Z轴用磁阻效应元件33。X轴方向及Y轴方向是在规定的平面上相互正交的方向，Z轴方向是与包含X轴方向及Y轴方向的平面正交的方向。
X轴用磁阻效应元件31、Y轴用磁阻效应元件32及Z轴用磁阻效应元件33均是GMR元件或TMR元件，具备磁阻效应层叠体4、和与磁阻效应层叠体4电连接的第一及第二引线电极5、6。
第一引线电极5及第二引线电极6例如由Cu、Al、Au、Ta、Ti等中的1种导电材料或2种以上的导电材料的复合膜构成，其厚度分别为0.3～2.0μm左右。
第一引线电极5设置于半导体基板2的第一面21上。第二引线电极6以覆盖设置于半导体基板2的第一面21上的各磁阻效应层叠体4的方式设置。本实施方式的第一及第二引线电极5、6俯视时具有大致L字状，但不限于这样的实施方式。
如图1～3所示，磁阻效应层叠体4具有磁化方向被固定的磁化固定层42、磁化方向根据施加的磁场的方向而变化的自由层44、配置于磁化固定层42及自由层44之间的非磁性层43、和反铁磁性层41，俯视时具有大致圆形状。
磁阻效应层叠体4具有从第一引线电极5侧开始依次层叠反铁磁性层41、磁化固定层42、非磁性层43及自由层44而成的结构。自由层44与第二引线电极6电连接，反铁磁性层41与第一引线电极5电连接。此外，磁阻效应层叠体4也可以具有从第一引线电极5侧开始依次层叠自由层44、非磁性层43、磁化固定层42及反铁磁性层41而成的结构。
作为构成自由层44的材料，例如可以使用Ni-Fe、Co-Fe等合金软磁性材料；Co-Fe-B、Co-Fe-Si-B等非晶软磁性材料；Co-Mn-Si、Co-Fe-Mn-Si、Co-Fe-Ge-Ga、Co-Mn-Al等霍斯勒合金(Heusler alloy)；Co-Pt、Fe-Pt、Mn-Ga等具有垂直磁各向异性的合金；[Co/Pd]n、[Co/Pt]n、[CoFe/Ni]n(n为以括弧内的层叠结构为重复单元的层叠次数，是2以上的整数。)等具有垂直磁各向异性的多层膜材料等。自由层44可以作为上述材料的单层膜或从上述材料中任意选择的2种以上所形成的层叠膜而构成。
自由层44也可以利用依次层叠有第一自由层、由Ta、Ru、W等非磁性材料构成的中间层和第二自由层的层叠结构构成。通过由这样的层叠结构构成自由层44，能够抑制MR比的劣化。作为构成该情况下的第一自由层及第二自由层的材料，可以从上述的材料中任意选择。
自由层44也可以由能够诱导以垂直于膜面的方向为易磁化轴的单轴磁各向异性的材料构成。由此，单轴磁各向异性能量Ku和由作用于自由层44的退磁场产生的形状各向异性能量Kd相抵消，有效的垂直磁各向异性能量Keff实质上成为零，因此，使自由层44的磁化方向朝向各个方向变得容易。
作为构成自由层44的材料，通过使用Co-Pt、Fe-Pt、[Co/Pd]n等具有垂直磁各向异性的材料，能够对自由层44适当诱导以垂直于膜面的方向为易磁化轴的单轴磁各向异性。另外，在后述的非磁性层43由金属氧化物(例如MgO)构成的情况下，通过由Co-Fe-B构成自由层44中的与非磁性层43相接的层，从而能够将作用于金属氧化物和铁磁性材料的界面的界面垂直磁各向异性作为上述单轴磁各向异性利用。
自由层44中的单轴磁各向异性能量Ku和形状各向异性能量Kd可以通过构成自由层44的合金材料的组成、膜厚(自由层44由多层的层叠膜构成的情况下为各层的膜厚)、自由层44的形状、尺寸等适当调整。
作为构成磁化固定层42的材料，可以使用与能够用作上述的自由层44的各种材料相同的材料，磁化固定层42可以作为上述材料的单层膜或从上述材料中任意选择的2种以上所形成的层叠膜而构成。
磁化固定层42也可以具有依次层叠有第一磁化固定层、由Ru、Rh、Cr、Ir、Cu等非磁性材料构成的中间层、和第二磁化固定层的层叠结构，并且具有将第一磁化固定层的磁化和第二磁化固定层的磁化相互反平行地耦合的合成反铁磁性(SyntheticAntiferromagnets、SAF)结构。能够在构成磁化固定层42的2个铁磁性层(第一磁化固定层及第二磁化固定层)间赋予强的交换耦合，且有效地增大来自反铁磁性层41的交换耦合力，而且也能够减轻由磁化固定层42产生的静磁场对自由层44带来的影响。
磁化固定层42由可以诱导以垂直于膜面的方向为易磁化轴的单轴磁各向异性的材料构成。在磁化固定层42中，在将自单轴磁各向异性能量Ku和作用于磁化固定层42的退磁场产生的形状各向异性能量Kd赋予的有效垂直磁各向异性能量Keff设定在规定的范围(接近零的规定的范围)后，向反铁磁性层41和磁化固定层42之间以规定的角度诱导适度的交换磁各向异性(单向磁各向异性能量Jk)，由此能够使磁化固定层42的磁化方向从膜面(半导体基板2的第一面21)以规定的角度倾斜并固定。
磁化固定层42的单轴磁各向异性能量Ku和形状各向异性能量Kd与自由层44同样地，可以通过构成磁化固定层42的合金材料的组成、膜厚(在磁化固定层42由多层的层叠膜构成的情况下为各层的膜厚)、磁化固定层42的形状、尺寸等适当调整。
如上所述，自由层44及磁化固定层42的材料、膜厚等可以根据单轴磁各向异性能量Ku和形状各向异性能量Kd来进行设定。因此，自由层44及磁化固定层42的厚度在考虑到由单轴磁各向异性能量Ku和形状各向异性能量Kd赋予的有效垂直磁各向异性能量Keff的基础上可以分别以例如1～10nm左右进行设定。
非磁性层43为分隔层，是用于使本实施方式的磁阻效应层叠体4显现隧道磁阻效应(TMR效应)或巨磁阻效应(GMR效应)的必要的膜。作为构成非磁性层43的材料，可以举出MgO、Mg-Al-O、Al-O等氧化物；Cu、Au、Ag、Cr、Ag-Zn、Ni-Al等金属材料；等。此外，非磁性层43的厚度为0.1～5nm左右。
反铁磁性层41例如由含有选自Pt、Ru、Rh、Pd、Ni、Cu、Ir、Cr及Fe的组中的至少1种元素和Mn的含Mn反铁磁性材料、或CoO、Cr2O3等氧化物反铁磁性材料等构成。该含Mn反铁磁性材料中的Mn的含量例如为35～95原子％左右。含Mn反铁磁性材料可以是L12-Mn3Ir、L10-PtMn等有序合金，也可以是γ-MnIr等无序合金。由反铁磁性材料构成的反铁磁性层41通过在与磁化固定层42之间的交换耦合，实现固定磁化固定层42的磁化的方向的作用。
此外，本实施方式的磁阻效应层叠体4可以包含位于反铁磁性层41和第一引线电极5之间的基底层，也可以包含位于自由层44和第二引线电极6之间的盖层。
作为构成基底层的材料，例如能够使用Ta、Cr、Hf、Nb、Zr、Ti、Mo、W、Ru、Pt、Rh、Ir、Cu、Ag、Au等金属材料；NiCr、CrTi等合金材料等，基底层可以是这些的单层结构，也可以是2种以上的层叠结构。作为构成反铁磁性层41的材料，在使用Mn-Ir的情况下，如果基底层由Ta/Ru、Ta/NiCr构成，则能够诱导大的单向磁各向异性能量Jk。
作为构成盖层的材料，例如能够使用Ru、Ta、W、Ti、Cr、Cu、Ag、Au等金属材料或含有这些中的至少1种的合金材料等。盖层也可以含有极薄的薄膜(例如0.5nm左右)的MgO、Al-O等绝缘材料层。通过与自由层44接触的盖层的材料，能够调整自由层44的单轴磁各向异性能量Ku。
在本实施方式中，X轴用磁阻效应元件31、Y轴用磁阻效应元件32及Z轴用磁阻效应元件33的各磁化固定层42的磁化方向M42被固定在相对于半导体基板2的第一面21以规定的角度倾斜的方向。优选该磁化方向M42被固定在相对于半导体基板2的第一面21以15～55°的角度θM42倾斜的方向，特别优选被固定在以25～45°的角度倾斜的方向。通过各磁化固定层42的磁化方向M42相对于半导体基板2的第一面21具有仰角，从而能够使各磁化固定层42的磁化方向M42相互正交。因此，在X轴用磁阻效应元件31中，能够检测其磁化固定层42的磁化方向的朝向(X轴方向)的磁场成分，同样地，在Y轴用磁阻效应元件32及Z轴用磁阻效应元件33中，能够分别检测各磁化固定层42的磁化方向的朝向(Y轴方向及Z轴方向)的磁场成分。
如图4所示，在将X轴用磁阻效应元件31、Y轴用磁阻效应元件32及Z轴用磁阻效应元件33的各磁阻效应层叠体4(4X、4Y、4Z)的磁化固定层42的磁化方向M421～M423投影于半导体基板2的第一面21时，投影于第一面21的各磁化方向M421～M423以朝向相互错开110～130°的方向的方式被固定。即，X轴用磁阻效应元件31的磁化固定层42的磁化方向M421和Y轴用磁阻效应元件32的磁化固定层42的磁化方向M422所成的角度θXY、X轴用磁阻效应元件31的磁化固定层42的磁化方向M421和Z轴用磁阻效应元件33的磁化固定层42的磁化方向M423所成的角度θXZ、Y轴用磁阻效应元件32的磁化固定层42的磁化方向M422和Z轴用磁阻效应元件33的磁化固定层42的磁化方向M423所成的角度θYZ均为110～130°。通过将各磁化固定层42的磁化方向M42(M421～M423)相对于半导体基板2的第一面21以规定的角度θM42倾斜，并且以朝向相互错开110～130°的方向的方式固定，从而各磁化固定层42的磁化方向M42(M421～M423)相互实质上正交，能够高精度地检测三轴方位的磁场。
X轴用磁阻效应元件31、Y轴用磁阻效应元件32及Z轴用磁阻效应元件33的各磁阻效应层叠体4以规定的点P为中心沿圆周方向以大致120°的间隔配置。即，X轴用磁阻效应元件31、Y轴用磁阻效应元件32及Z轴用磁阻效应元件33的各磁阻效应层叠体4被配置为位于以规定的点P为重心的正三角形的各顶点。
此外，本实施方式的三轴磁传感器1还具备覆盖第二引线电极6的保护层7、与第一引线电极5及第二引线电极6分别电连接的由Au等构成的第一电极焊盘81及第二电极焊盘82。
对具有上述的构成的三轴磁传感器1的制造方法进行说明。图5A～图15A是依次以平面表示本实施方式的三轴磁传感器1的制造工序的工序图，图5B～图15B是图5A～图15A的I-I线截面图。
在半导体基板2的第一面21上通过溅射等依次层叠形成绝缘层IL1及第一导电材料膜50，经光刻工序形成X轴用磁阻效应元件31、Y轴用磁阻效应元件32及Z轴用磁阻效应元件33各自的第一引线电极5，在第一引线电极5的周围形成绝缘层IL2(参照图5A～图8A、图5B～8B)。
接着，以覆盖第一引线电极5的方式通过溅射等形成磁阻效应膜(依次层叠有反铁磁性膜、铁磁性膜、非磁性膜及铁磁性膜的层叠膜)40(参照图9A、图9B)，经光刻工序在第一引线电极5上的规定的区域形成俯视时大致圆形状的磁阻效应层叠体4，在磁阻效应层叠体4的周围形成绝缘层IL3(参照图10A～图11A、图10B～图11B)。各磁阻效应层叠体4形成为以规定的点P为中心沿圆周方向以120°的间隔配置。
接着，一边对磁阻效应层叠体4实施退火处理，一边使用螺线管装置等施加磁场(参照图12A、图12B)。此时，在从半导体基板2的第二面22的与上述规定的点P对应的位置沿相对于半导体基板2的第二面22垂直的方向离开的位置设置螺线管装置。然后，根据各磁阻效应层叠体4的各层的构成材料、各层的膜厚、尺寸、形状、由磁化固定层42的垂直磁各向异性能量Ku和形状各向异性能量Kd赋予的有效垂直磁各向异性能量Keff等，对各磁阻效应层叠体4施加相对于半导体基板2的第一面21以规定的角度倾斜的方向的磁场以在反铁磁性层41和磁化固定层42之间使规定的交换磁各向异性诱导。例如，通过根据磁场施加前的状态下的磁化固定层42的磁化的角度(相对于膜面内方向的角度)控制螺线管装置和半导体基板2的第二面22之间的距离或对螺线管装置的线圈的施加电流，能够对各磁阻效应层叠体4施加以所希望的角度倾斜的方向的磁场。由此，能够将各磁阻效应层叠体4的磁化固定层42的磁化方向以朝向相对于半导体基板2的第一面21以15～55°、优选为25～45°的角度θM42倾斜的方向、且相互错开110～130°的方向的方式固定。
在各磁阻效应层叠体4上，通过溅射等形成第二导电材料膜，经由光刻工序形成与该各磁阻效应层叠体4电连接的第二引线电极6，形成覆盖第二引线电极6的保护层7(参照图13A、图13B)。
接着，在保护层7上形成接触孔CH1、CH2，使第一引线电极5及第二引线电极6的一部分露出(参照图14A、图14B)。最后，在该接触孔CH1、CH2内埋设Au等，形成第一及第二电极焊盘81、82(参照图15A、图15B)。这样可以制造本实施方式的三轴磁传感器1。
如上所述，在本实施方式的三轴磁传感器1中，X轴用磁阻效应元件31、Y轴用磁阻效应元件32及Z轴用磁阻效应元件33均包含在与半导体基板2的第一面21实质上正交的方向层叠形成的磁阻效应层叠体4，通过利用同一工艺制作各磁阻效应层叠体4，从而具有实质上相同的特性。而且，通过将各磁阻效应层叠体4的磁化固定层42的磁化方向以朝向相对于半导体基板2的第一面21以15～55°、优选为25～45°的角度θM42倾斜的方向、并且相互错开110～130°的方向的方式固定，从而以与三轴方位分别对应的方式相互正交。因此，根据本实施方式的三轴磁传感器1，能够高精度地检测三轴方位的磁场。
以上说明的实施方式是为了容易理解本发明而记载的，而不是为了限定本发明而记载的。因此，上述实施方式中公开的各要素也包含属于本发明的技术范围的所有的设计变更或同等物。
实施例
以下，列举实施例等进一步详细地说明本发明，但本发明不受下述实施例等任何限定。
〔实施例1〕
通过图5～15所示的方法，在Si基板2的第一面21上制作了包含具有图1～4所示的结构且尺寸俯视时为圆形形状、表1所示的各层结构、各层的构成材料及膜厚的磁阻效应层叠体4的X轴用磁阻效应元件31、Y轴用磁阻效应元件32及Z轴用磁阻效应元件33。此外，因为由磁化固定层42的垂直磁各向异性能量Ku和形状各向异性能量Kd赋予的有效垂直磁各向异性能量Keff为-0.16erg/cm2，所以以向磁化固定层42和反铁磁性层41之间诱导规定的交换磁各向异性(Jk＝0.3erg/cm2)的方式向相对于各磁阻效应层叠体4的法线倾斜了24°的方向施加磁场。其结果，能够将磁化固定层42的磁化方向固定在相对于Si基板2的第一面21以35.3°的角度倾斜的方向。
[表1]
〔实施例2〕
通过图5～15所示的方法，在Si基板2的第一面21上制作了包含具有图1～4所示的结构且尺寸俯视时为圆形形状、表2所示的各层结构、各层的构成材料及膜厚的磁阻效应层叠体4的X轴用磁阻效应元件31、Y轴用磁阻效应元件32及Z轴用磁阻效应元件33。此外，因为由磁化固定层42的垂直磁各向异性能量Ku和形状各向异性能量Kd赋予的有效的垂直磁各向异性能量Keff为0.15erg/cm2，所以以向磁化固定层42和反铁磁性层41之间诱导规定的交换磁各向异性(Jk＝0.4erg/cm2)的方式向相对于各磁阻效应层叠体4的法线倾斜了75°的方向施加磁场。其结果，能够将磁化固定层42的磁化方向固定在相对于Si基板2的第一面21以35.3°的角度倾斜的方向。
[表2]

Claims (9)

1.一种三轴磁传感器，其特征在于，
具备：
基板，其具有第一面及与该第一面相对的第二面；和
磁传感器元件组，其设置于所述基板的所述第一面上，
所述磁传感器元件组包含用于检测第一轴方向的磁力的第一磁传感器元件、用于检测第二轴方向的磁力的第二磁传感器元件、和用于检测第三轴方向的磁力的第三磁传感器元件，
所述第一轴方向和所述第二轴方向是在包含所述第一轴方向和所述第二轴方向的平面上相互正交的方向，
所述第三轴方向是与包含所述第一轴方向和所述第二轴方向的所述平面正交的方向，
所述第一～第三磁传感器元件分别含有第一～第三磁阻效应元件，
所述第一～第三磁阻效应元件均是至少含有磁化固定层及自由层的层叠体，
所述第一～第三磁阻效应元件的各磁化固定层的磁化方向被固定在相对于所述基板的所述第一面以规定的角度倾斜的方向。
2.根据权利要求1所述的三轴磁传感器，其特征在于，
所述第一～第三磁阻效应元件均是沿着相对于所述基板的所述第一面正交的方向层叠所述磁化固定层及所述自由层而成的层叠体。
3.根据权利要求1或2所述的三轴磁传感器，其特征在于，
所述第一～第三磁阻效应元件的各磁化固定层的磁化方向被固定在相对于所述基板的所述第一面以15～55°的角度倾斜的方向。
4.根据权利要求1或2所述的三轴磁传感器，其特征在于，
在从所述基板的所述第一面的上方观察的俯视时，在将所述第一磁阻效应元件的所述磁化固定层的磁化方向、所述第二磁阻效应元件的所述磁化固定层的磁化方向和所述第三磁阻效应元件的所述磁化固定层的磁化方向分别投影于所述基板的所述第一面时，投影的所述磁化方向被固定为朝向相互错开110～130°的方向。
5.根据权利要求1或2所述的三轴磁传感器，其特征在于，
所述磁阻效应元件是GMR元件或TMR元件。
6.一种三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，
是制造权利要求1所述的三轴磁传感器的方法，
包含：
在所述基板的所述第一面上形成至少含有构成所述磁化固定层的反铁磁性膜及构成所述自由层的磁性膜的层叠膜的工序；
通过对所述层叠膜进行研磨，形成第一～第三层叠结构体的工序；和
通过同时对所述第一～第三层叠结构体施加磁场，使所述磁化固定层的磁化方向相对于所述基板的所述第一面以规定的角度倾斜并固定的工序。
7.根据权利要求6所述的三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，
使所述磁化固定层的磁化方向相对于所述基板的所述第一面以15～55°的角度倾斜并固定。
8.根据权利要求6或7所述的三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，
在从所述基板的所述第一面的上方观察的俯视时，在将所述第一层叠结构体的所述磁化固定层的磁化方向、所述第二层叠结构体的所述磁化固定层的磁化方向和所述第三层叠结构体的所述磁化固定层的磁化方向分别投影于所述基板的所述第一面时，使投影的所述磁化方向固定为朝向相互错开110～130°的方向。
9.根据权利要求6或7所述的三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，
在从所述基板的所述第一面的上方观察的俯视时，将所述第一～第三层叠结构体形成为以所述第一面上的规定的点为中心沿圆周方向以120°的间隔配置，
在与所述第一面上的规定的点相对的、所述基板的所述第二面侧的位置配置磁场施加装置，由该磁场施加装置对所述第一～第三层叠结构体施加磁场。
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