CN2657206Y

CN2657206Y - 磁感应器

Info

Publication number: CN2657206Y
Application number: CNU2003201167926U
Authority: CN
Inventors: 佐藤秀树; 相曾功吉; 涌井幸夫
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2002-10-18
Filing date: 2003-10-16
Publication date: 2004-11-17
Anticipated expiration: 2013-10-16
Also published as: KR20060035667A; US20060268469A1; KR100729685B1; US20060268468A1; US20080160184A1; US7362548B2; US7170724B2; US7360302B2; JP2004193540A; KR20040034459A; KR100624614B1; EP1411365A2; JP4016857B2; TWI233226B; EP1411365A3; TW200415808A; US20040080872A1

Abstract

磁感应器包括结合在一起以形成正方形石英衬底(2)上的GMR元件(11－14，21－24)的磁阻元件(31)和永久磁铁膜(32)，其中所述永久磁铁膜成对并连接到所述磁阻元件的两端，以便通过相对于石英衬底的四条边适当排列GMR元件来实现X轴磁感应器和Y轴磁感应器，这里，磁阻元件的被钉扎层(PD)的磁化方向与磁阻元件的纵向方向或永久磁铁膜的磁化方向成45°的规定角。因此，即使当强磁场作用时，可以可靠抑制GMR元件的桥连接的偏移变化；并且因此可以显著提高对强磁场的阻抗特性。

Description

磁感应器

技术领域

本实用新型涉及使用磁阻元件诸如巨磁阻(GMR)元件的磁感应器。

背景技术

通常，使用磁阻元件诸如巨磁阻(GMR)元件的不同类型磁感应器已经逐渐得到发展并应用在实际中。

GMR元件的典型例子包括磁化强度钉扎在规定方向的被钉扎(pinned)层，以及磁化方向根据外部磁场而变化的自由层。即，当施加外部磁场时，GMR元件响应于被钉扎层和自由层之间磁化方向的相对关系而呈现阻抗；因此，通过测量GMR元件的阻抗就可以检测外部磁场。

为了以高精确检测小的外部磁场，就需要上述磁感应器在无外部磁场作用于磁感应器的条件下，能够稳定保持其自由层每个磁化部分的磁化方向与规定方向(下文中，称作初始方向)的匹配。

通常，薄膜自由层在平面图中是矩形构成，矩形长边(例如长轴或纵向)方向与上述初始方向相匹配，从而建立其中磁化方向与纵向方向匹配的形状各向异性。通过应用形状各向异性，自由层磁化部分的磁化方向被调整为与初始方向匹配的方向。为了当外部磁场消失后，也可以长时间将自由层磁化部分的磁化方向稳定恢复和维持在初始方向上，与永久磁铁相对应的偏磁膜都被设置在沿纵向方向的自由层两端，以便初始方向上的规定磁场可以通过偏磁膜而施加到自由层。

在AMR类型的磁阻效应元件(即磁阻元件)中，必须施加偏磁场以增加敏感度。例如，为了将偏磁场均匀施加到四个磁阻元件，这些磁阻元件就要相对于衬底倾斜成45°的规定角度。磁阻元件相对于衬底倾斜的磁感应器的实例公开于日本专利申请公开号Hei 5-126577中(见第[0016]段及图5(a))。

当具有相对大的并且小于偏磁膜的抗磁力的磁力，并且其磁化方向与初始方向相反的外部磁场施加于公知的磁感应器时，自由层的每个磁化部分的磁化方向均发生改变；其后，当外部磁场消失时，就无法恢复自由层的每个磁化部分，并且无法与初始方向匹配。这就降低了磁感应器感应施加于此的磁场的检测精度。

在一个小衬底上形成两个或多个其中被钉扎层磁化方向彼此相交的磁阻元件就非常困难；因此，还没有开发和生产出具有此类配置的单个芯片。即，无法减小公知磁感应器的大小，同时由于被钉扎层磁化方向的限制，很难扩大其应用范围。

为了解决上述问题，可以使用GMR元件开发一种可减小尺寸、并可扩大应用范围的双轴磁感应器，这种感应器已公开在日本专利申请号No.2001-281703中。

图26是示出了使用GMR元件的双轴磁感应器的平面图，其中磁感应器101包括具有近似正方形和规定厚度的石英衬底102，包括X轴GMR元件111至114以及Y轴GMR元件121至124。这里，所有X轴GMR元件111至114都形成在石英衬底102上，它们结合在一起形成用于检测X轴方向的磁场的X轴磁感应器，并且所有的Y轴元件121至124都形成在石英衬底102上，它们结合在一起形成用于以检测与X轴方向垂直的Y轴方向的磁场的Y轴磁感应器。

两对X轴GMR元件111-112和113-114分别设置在接近石英衬底102两边的中点位置，所述两边与X轴交叉成直角，以使得所述GMR元件彼此平行配置。类似的，两对Y轴GMR元件121-122和123-124分别设置在接近石英衬底102两边的中点位置，所述两边与Y轴交叉成直角，以使得所述GMR元件彼此平行配置。

X轴GMR元件111至114和Y轴GMR元件121至124在石英衬底102上的设置彼此不同，在其被钉扎层上钉扎的磁化方向也不相同。除这些方面之外，它们具有相同的配置。

因此，下面以X轴GMR元件111作实例描述其构造。

如图27和28所示，X轴GMR元件111包括彼此平行设置的带状自旋阀膜131和偏磁膜132，每个偏磁膜均与由CoCrPt等组成的具有高抗磁力和高矩形比(squareness ratio)的硬铁磁性物质薄膜相对应。

自旋阀膜131两两成对，它们的两端通过偏磁膜132按如下方法连接在一起，即一个偏磁膜设置在一“对”自旋阀膜的一端，另一个偏磁膜设置在“相邻对”自旋阀膜的另一端。简而言之，自旋阀膜131通过偏磁膜132以之字形连接到一起。

如图29所示，自旋阀膜131在石英衬底102上形成各层的顺序层叠，即：自由层F；包括由Cu组成的膜厚为2.4nm(或24)的传导间隔层S；由CoFe组成的被钉扎层PD；由PtMn组成的钉扎(pinning)层PN；以及由包括钛(Ti)、钽(Ta)等的薄金属薄膜组成的顶层C。

自由层F响应于施加于其的外部磁场方向而改变磁化方向，它由具有8nm(或80)膜厚的CoZrNb非晶态磁层131a，叠压在CoZrNb非晶态磁层131a的上层具有3.3nm(或33)膜厚的NiFe磁层131b，以及叠压在NiFe磁层131b上层具有大约在1nm至3nm(或10到30)范围的膜厚的CoFe层131c而构成。

如图27所示，为了维持自由层F的单轴各向异性，偏磁场通过偏磁膜132沿Y轴方向施加到自由层F。

间隔层S是由Cu或Cu合金组成的薄金属膜。

CoZrNb非晶态磁层131a和NiFe磁层131b都是由软铁磁性物质构成。另外，CoFe层131阻隔NiFe磁层131b中Ni的扩散和间隔层S中Cu的扩散。

被钉扎层PD由膜厚为2.2nm(或22)的CoFe磁层131d形成。CoFe磁层131d的背面是以开关连接方式设置的反铁磁膜131e，以便其磁化方向经过X轴负方向的钉扎(或锚定)，这些内容将在下文中描述。

钉扎层PN由叠压在CoFe磁层131d上层的膜厚24nm(或240)的反铁磁膜131e组成，其中反铁磁膜131e是由含Pt量45-55mol％的PtNm合金组成。当磁场作用在X轴负方向时，反铁磁膜131e被改变为有序晶格。

下文中，将被钉扎层PD和钉扎层PN的结合称作钉栓(pin)层。

其他所有的X轴GMR元件112-114和Y轴GMR元件121-124具有和上述X轴GMR元件111的相同构造；因此将省略其具体描述。

下面描述有关X轴GMR元件111至114和Y轴GMR元件121至124的磁性质(或磁特性)。

图30是有关相对于施加到X轴GMR元件111的外部磁场(Oe)大小的阻抗变化图表。这里，“实线”代表相对于X轴方向外部磁场变化的磁滞特性，其中阻抗与外部磁场在规定范围内的-Hk与+Hk间大致成比例变化，但在超出规定范围外的阻抗基本保持常量。另外，“虚线”代表相对于Y轴方向的外部磁场变化的特性，其中阻抗基本保持常量。

图26中箭头表示了适合于X轴GMR元件111-114和Y轴GMR元件121-124的被钉扎层的磁化方向，它们彼此方向相反。

即，X轴GMR元件111和112具有由钉扎层钉扎的被钉扎层的沿X轴负方向的相同磁化方向。

X轴GMR元件113和114具有由钉扎层钉扎的被钉扎层的沿X轴正方向的相同磁化方向。

另外，Y轴GMR元件121和122具有由钉扎层钉扎的被钉扎层的沿Y轴正方向的相同磁化方向。

Y轴GMR元件123和124具有由钉扎层钉扎的被钉扎层的沿Y轴负方向的相同磁化方向。

如图31所述，通过将X轴GMR元件111-114设置成全桥式连接来构成上述X轴磁感应器，其中方块中的箭头表示由钉扎层钉扎的被钉扎层的磁化方向。在上述结构中，使用直流电源以在一端提供电压Vxin+(如5V)，在另一端提供电压Vxin-(如0V)，由此，在从X轴GMR元件111和113之间的连接处引出的端子H处出现Vxout+，从X轴GMR元件112和114之间的连接处引出的端子L处出现Vxout-。这里，可以提取电势差(或电压差)(Vxout+-Vxout-)作为输出电压Vxout。

简而言之，如图32的实线所示，X轴磁感应器表示相对于外部磁场沿X轴的变化的特性，输出电压Vxout在规定范围-Hk与+Hk间与外部磁场基本成比例变化，在规定范围外基本维持常量。

另外，如图32的虚线所示，输出电压Vout相对于外部磁场在Y轴中的变化基本维持在0V。

如图33所示，与上述X轴磁感应器相似，通过将Y轴GMR元件121-124设置成全桥式连接来构成Y轴磁感应器。在上述结构中，使用直流电源在一端提供电压Vyin+(如5V)，在另一端提供电压Vyin-(如0V)，由此，Y轴GMR元件122和124间接线端H处输出Vyout+，Y轴GMR元件121和123间接线端L处输出Vyout-。因此，可以提取电势差(Vyout+一Vyout-)作为输出电压Vyout。

简而言之，如图34的虚线所示，Y轴磁感应器描述相对于外部磁场在Y轴上变化的磁滞特性，其中输出电压Vyout在规定范围-Hk与+Hk间与外部磁场基本成比例变化，在规定范围外基本维持常量。

另外，如图34的实线所示，输出电压Vyout相对于外部磁场在Y轴上的变化基本维持在0V。

下面，将描述关于磁感应器101的制作方法。

如图35所示，与膜M对应的多个岛式区域，形成在矩形的石英玻璃141表面上，其中膜M用于形成独立的GMR元件。当石英玻璃141经过切割处理沿分割线B分割为独立的石英衬底102时，膜M按照规定位置排列，以便与X轴GMR元件111-114和Y轴GMR元件121-124元件匹配。另外，校准标记(即定位标记)142设置在石英玻璃141的四个角上，其中以去除交叉形状区域的近似矩形形状而形成每个校准标记。

下面，如图36和37所示，设置了多个矩形金属板144，每个金属板具有多个方形开口的直通孔143，它们以格状方式形成和整齐排列。另外，每个矩形平行六面体形状的永久磁铁145的截面图基本与每个直通孔143的开口形状相匹配，永久磁铁145分别插入直通孔143，使得分别插入直通孔143的永久磁铁145的上端表面全部设置在与金属板144表面基本平行的同一平面上，其中“相邻”永久磁铁145的极性彼此不同。

下面，如图38所示的是由与金属板144形状基本相同的透明石英玻璃所构成的板151。另外，交叉形状的校准标记(或定位标记)152设置在板151的四个角上，以与上述石英玻璃141上的校准标记142合作，从而建立石英玻璃141和板151之间的定位。另外，与每个永久磁铁145的轮廓形状匹配的多个校准标记153的每一个，都形成在与金属板144上的直通孔143相符的位置。

通过使用规定粘合剂将板151的下表面与永久磁铁145的上端表面粘合。同时，通过使用校准标记153在金属板144(支撑永久磁铁145)和板151之间建立规定的定位。

然后，将金属板144从板151的下面移开。这就可以制作出在板151上按格状方式配置永久磁铁145的磁铁阵列，其中“相邻”永久磁铁彼此极性相异。

如图40所示，通过使用上述膜M接触板151的上表面的方法使石英玻璃141和板151相接触。这里，通过相互匹配校准标记142和校准标记152来建立在石英玻璃141和板151之间的规定定位。然后，使用固定部件155诸如芯片来将石英玻璃141和板151固定到一起。

如图41所示的上述情况中，磁力方向是从一个永久磁铁145的N极指向相邻永久磁铁145的S极。因此，如图42所示，磁力以四个方向施加于围绕一个永久磁铁145排列的薄膜M上，即Y轴正方向、X轴正方向、Y轴负方向和X轴负方向。

通过固定部件155固定在一起的石英玻璃141和板151，在规定的温度范围诸如250℃至280℃内经过加热处理四个小时。这样可以排序GMR元件的钉扎层并钉扎GMR元件的被钉扎层。石英玻璃141和板151彼此分离，形成起保护作用的钝化膜和聚酰亚胺膜；然后，石英玻璃141按照分割线B进行分割。这样就制作出磁感应器101。

与公知磁感应器相比，AMR类型的磁阻元件相对于衬底倾斜成45°角，上述双轴磁感应器具有不使用偏磁场就可磁测量地磁级别的优点；然而，当应用在强磁场时，磁化状态变化异常，从而引起GMR元件的桥结构的不必要的偏移。

为了解决上述缺点，可以通过将永久磁铁附着在GMR元件的两端来抑制强磁场影响引起的偏移变化。具体说，将大于永久磁铁的抗磁力Hc的相对大的磁场沿纵向方向施加到GMR元件，即自由层的纵向方向上，以便在附着永久磁铁的同时初始化自由层，从而产生磁化。这里，可以在该方法中使用上述的磁铁阵列，用于钉栓层的有序加热处理。

然而在上述方法中，在有序加热处理中必须在与GMR元件纵向方向垂直的方向上施加磁场，同时需要在GMR元件的纵向方向上施加与该永久磁铁磁力相同的磁场。这里，在上述步骤中需要不同方向的磁场。

在磁铁阵列的有序加热处理中，每个永久磁铁都要配置为其地心引力中心与石英玻璃上每个单元(cell)的中心相一致，并且当安排每个永久磁铁以引起磁化时，将要移动它的位置以使其地心引力中心与石英玻璃上四个角的每一个相一致。这可能会产生位置偏离，随之产生初始方向的改变，因此将恶化测量精度。当在有强磁场的影响下使用上述磁感应器时，偏移就很容易变化。

如上所述，上述双轴磁场在弱磁场影响下具有降低GMR元件的磁滞特性的优点；然而，这并不能充分有助于偏移的稳定性。

在强磁场影响下出乎意料地变动的磁化状态，可以通过施加初始磁场而恢复到初始状态，以形成嵌在GMR元件下的薄膜卷。然而，该方法不能充分有助于偏移的稳定性。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种不受施加的强磁场影响而在偏移变化中能被控制的磁感应器，以提高关于该强磁场的磁特性。

本实用新型的磁感应器包括磁阻元件和永久磁铁膜，它们组合在一起以形成在正方形石英衬底上形成的GMR元件，其中所述永久磁铁膜成对连接到磁阻元件的两端。也就是说，磁感应器检测在双轴方向上所应用的外部磁场的大小，以便通过相对于石英衬底四条边来适当配置GMR元件，来实现X轴磁感应器和Y轴磁感应器。具体说，本实用新型的特征在于磁阻元件的被钉扎层的磁化方向与磁阻元件的纵向方向形成规定的45度角。或者，磁阻元件的被钉扎层的磁化方向可与永久磁铁膜的磁化方向成规定的45度角。这样，即使在应用在强磁场情况下，也可以可靠抑制GMR元件的桥连接的偏移变化；因此可以显著的提高对强磁场的阻抗特性。

在制作中，本实用新型磁感应器的特征在于：通过配置在磁铁阵列上的衬底来实现有序加热处理，其中在磁铁阵列中配置相邻永久磁铁极性彼此相异的多个永久磁铁，其中永久磁铁分别或有选择的被放置在然后进行加热的衬底中的单元(与石英衬底相对应)的四个角上。或者，通过排列衬底以使磁阻元件的被钉扎层的磁化方向与然后进行加热的衬底对角线相匹配，来实现有序加热处理，其中通过使用相邻永久磁铁极性彼此相异的磁铁阵列来充分磁化所述永久磁铁膜。

这样，通过简单灵活的处理就可以生成磁感应器，其中磁阻元件的被钉扎层的磁化方向相对于永久磁铁膜的磁化方向成规定的45度角。

附图说明

根据下面的附图将详细描述本实用新型的上述和其他目的、方面和实施例，其中：

图1是根据本实用新型第一实施例的使用GMR元件的磁感应器的平面图；

图2是第一实施例中用于磁感应器制作的配置了GMR元件的石英衬底平面图；

图3是第一实施例中用于磁感应器制作的金属板的局部平面图；

图4是用于制作常规磁感应器的金属板的局部平面图；

图5是第一实施例中磁感应器合并的有关X轴和Y轴GMT元件的感应方向F1和F2的平面图；

图6是第一实施例中用于制作磁感应器的石英衬底上GMR元件和永久磁铁的配置平面图；

图7是简要示出在X轴GMR元件中建立的桥连接的方框图；

图8是简要示出在Y轴GMR元件中建立的桥连接的方框图；

图9是第一实施例中磁感应器合并的X轴和Y轴GMR元件的磁特性的图表；

图10是组成常规磁感应器的X轴和Y轴GMR元件的磁特性的图表；

图11A是在磁感应器制作中用于支持永久磁铁的衬底和金属板相结合的截面图；

图11B是其中使用固定部件来将衬底和金属板固定在一起的截面图；

图12是根据本实用新型第二实施例的磁感应器的平面图；

图13是其中平行排列了多个条形磁铁的第二实施例的用于磁感应器的磁铁阵列的平面图；

图14A是在制作第二实施例磁感应器中使用的磁铁阵列的改进实例中，具有彼此平行形成的槽的硅衬底截面图。

图14B是条形磁铁分别插入硅衬底槽中的磁铁阵列的截面图；

图15是极性相异的条形磁铁插入硅衬底槽中的配置的横截面的局部透视图。

图16是示出了极性相异的条形磁铁和从石英玻璃分离出的石英衬底之间位置关系的平面图；

图17A是在制作第二实施例磁感应器中使用的磁铁阵列的改进实例中，具有彼此平行形成的槽的衬底的横截面图；

图17B是条形磁铁分别插入衬底的槽中的磁铁阵列的横截面图；

图18是插入到衬底槽中的相同磁性的条形磁铁的配置的横截面的局部透视图；

图19是相同磁性的条形磁铁和石英衬底间位置关系的平面图；

图20是根据本实用新型第二实施例的磁感应器制作中设置GMR元件和条形磁铁的石英玻璃平面图；

图21是第二实施例中磁感应器的GMR元件关于X轴和Y轴感应方向的排列的平面图；

图22是用于第二实施例磁感应器的制作中相对于石英衬底上形成的GMR元件排列的永久磁铁平面图；

图23是根据本实用新型第四实施例中的磁感应器的平面图；

图24是在第四实施例的磁感应器制作中的石英玻璃上的GMR元件配置的平面图；

图25是由第四实施例的磁感应器实现的感应方向的平面图；

图26是使用GMR元件的双轴磁感应器的平面图；

图27是用于双轴磁感应器的GMR元件中的配置平面图；

图28是沿图27中A-A线的截面图；

图29是用于图27中GMR元件中使用的自旋阀膜的组成图解的横截面图；

图30是示出了GMR元件的磁特性的图表；

图31是简要示出适应X轴磁感应器的GMR元件的全桥连接的方框图；

图32是示出了X轴磁感应器的磁特性的图表；

图33是简要示出适应Y轴磁感应器的GMR元件的全桥连接的方框图；

图34是示出了Y轴磁感应器的磁特性的图表；

图35是示出了在制作双轴磁感应器中使用的在石英玻璃上的GMR元件膜的构成平面图；

图36是用于制作双轴磁感应器的配置永久磁铁的金属板的平面图；

图37是沿图36中B-B线的截面图；

图38是用于制作双轴磁感应器的透明石英玻璃板的平面图；

图39是磁铁阵列的永久磁铁附着在透明石英玻璃板的截面图；

图40是通过固定部件来固定石英玻璃和支撑永久磁铁的透明石英玻璃板的截面图；

图41是磁铁阵列中彼此相邻排列的永久磁铁间施加磁力方向的图解透视图；

图42是在制作双轴磁感应器中在永久磁铁影响下磁化薄磁铁膜的方法的平面图；和

图43是对应于双轴磁感应器的所有实施例和比较实例间对比的实验结果的表格。

具体实施方式

下面通过实例参考附图更加详细的描述本实用新型。

1.第一实施例

图1是根据本实用新型第一实施例使用GMR元件的双轴磁感应器的平面图。

也就是说，磁感应器1包括具有规定厚度和近似正方形形状的石英衬底2，X轴GMR元件11至14设置在石英衬底2上从而形成用于检测X1轴方向磁场的X轴磁感应器，Y轴GMR元件21至24设置在石英衬底2上从而形成用于检测垂直于X1轴方向的Y1轴方向磁场的Y轴磁感应器。具体说，X轴磁感应器的感应方向是与X轴方向成45度角的X1轴方向，Y轴磁感应器的磁感应方向是与Y轴方向成45度角的Y1轴方向。

上面，可以使用硅来替代石英衬底2的材料。

图1中，X轴GMR元件11至14成对配置，彼此相互平行的分别设置在垂直于X轴的石英衬底2的两条边的中点位置附近。类似的，Y轴GMR元件21至24成对配置，彼此相互平行的分别设置在垂直于Y轴的石英衬底2的两条边的中点位置附近。

每个X轴GMR元件11-14和Y轴GMR元件21-24都是由多个带状磁阻元件31和多个永久磁铁膜32组成，其中带状磁阻元件31是由彼此平行排列的自旋阀膜组成，永久磁铁膜32沿纵向方向连接到磁阻元件31的两端，并且永久磁铁膜32由具有高抗磁力和高矩形比的硬铁磁物质如CoCrPt的薄膜组成，其中在磁阻元件31纵向方向和相邻永久磁铁膜32纵向方向之间形成规定的45度角。

另外，每个磁阻元件31按照其纵向方向相对于石英衬底2最近边形成规定的45度角来设置。另外，每个永久磁铁膜32按照其纵向方向平行于石英衬底2最近边来设置，其中设置在磁阻元件31一端的永久磁铁膜32与设置在磁阻元件31另一端的另一个永久磁铁膜32在测量距石英衬底2最近边的距离上并不同。

磁阻元件31自由层的磁化方向为其纵向方向，永久磁铁膜32的磁化方向同样为其纵向方向。因此，在磁阻元件31的自由层的磁化方向和永久磁铁膜32磁化方向之间形成规定的45度角。

另外，磁阻元件31的钉扎在被钉扎层的磁化方向与磁阻元件31的纵向方向成45度角。即，应用在有序加热处理中的磁场方向与磁阻元件31的纵向方向成45度角。

而且，磁阻元件31的钉扎在被钉扎层的磁化方向与永久磁铁膜32的磁化方向相同。即，应用在有序加热处理中的磁场方向与应用于磁化该磁阻元件31的磁场方向相同。

磁阻元件31的自旋阀膜结构与应用于X轴GMR元件111-114和Y轴GMR元件121-124的前述自旋阀膜131结构相同；因此在此省略其细节描述。

本实施例的特征在于每个X轴GMR元件11-14和Y轴GMR元件21-24都定义磁阻元件31的被钉扎层PD的磁化方向，以便与永久磁铁膜32的磁化方向相同。

另外，磁阻元件31和永久磁铁膜32通过自由层F的纵向方向与永久磁铁膜32的纵向方向倾斜成45度角的方式而连接到一起。

下面将详细描述磁感应器1的制作方法。

类似前述磁感应器101，与GMR元件分别连接的对应于永久磁铁膜32的多个岛形区域设置和形成在矩形石英玻璃41的表面上。如图2所示，对应永久磁铁膜32的膜N定义设置GMR元件的区域M，以便当石英玻璃41在分割过程中沿分割线B分割为独立的石英衬底2时，对准区域M，以使其与X轴GMR元件11-14和Y轴GMR元件21-24的规定位置匹配。

另外，校准标记(未显示)形成在石英玻璃41的四个角上。在永久磁铁膜32形成后，将用于形成GMR元件的单膜(或多膜)形成在石英玻璃41的全部表面上。

接下来，如图3所示，提供了其中以格状方式形成每个具有正方形开口的多个直通孔43的金属板44。每个具有矩形平行六面体并且截面形状与直通孔43的开口基本匹配的多个永久磁铁45按照其上端表面基本对准在平行于金属板44的表面的面上，以及“相邻”永久磁铁45的极性彼此相异的方式分别插入到直通孔43。

下面，提供了由透明石英玻璃组成的与金属板44基本相同形状的板。与图38所示的前述板151相似，在与直通孔43对应的规定位置形成校准标记153。

上文中为建立石英玻璃41和板间的规定位置，在板的四个角上形成前述的校准标记152，其中与图38所示的前述实例相比的本实施例中，每个校准标记152的位置在X轴负方向和Y轴负方向上都移位石英衬底2的一条边长度的一半，换句话说，校准标记152偏移了半孔距(pitch)。当然可以在板上形成前述校准标记152和移位了半孔距的校准标记。

通过以格状方式排列的永久磁铁45来组成磁铁阵列，其中永久磁铁45的上端表面通过使用规定的粘合剂而附着在板的下表面。此时，通过使用前述校准标记153在永久磁铁45和板之间建立规定的定位。

接下来，去除金属板44，以便生成磁铁阵列，其中以格状方式排列永久磁铁45，使得相邻永久磁铁45彼此极性相异。

通过将薄膜M接触该板的上表面来组合石英玻璃41和板。这里，通过将该板移位了半孔距的校准标记与前述石英玻璃41的校准标记互相匹配来建立在石英玻璃41和板之间规定定位。因此就可以将石英衬底2的4个角分别与永久磁铁45的地心引力中心相符合，其中石英衬底2形成从石英衬底41中获得的单独单元。然后，石英玻璃41和板通过使用多个固定部件诸如夹子而固定到一起。

接下来，对磁阻元件31的钉扎层PN进行有序加热处理，同时对被钉扎层PD也进行钉扎。

如图2所示，在石英玻璃41和板已经固定在一起的条件下，永久磁铁45排列在随后的分割处理中分割的石英衬底2的四个角上，从而相邻永久磁铁彼此极性相异。因此，产生的磁场方向沿永久磁铁45的N极到另一个“相邻”永久磁铁45的S极，其中磁场方向平行于石英衬底2的每条边。即，磁场按照与磁阻元件31的钉栓层的纵向方向成45度角的方向作用在每个薄膜M上。

下面，对通过使用固定部件固定在一起的石英玻璃41和板在真空状态下规定温度250℃到280℃范围内进行加热处理。

因此就可以对属于每个X轴GMR元件11-14和Y轴GMR元件21-24的磁阻元件31的钉栓层内的钉扎层PN完成有序加热处理。这里，被钉扎层PD以开关连接的方式进行钉扎。

上述X轴GMR元件11-14和Y轴GMR元件21-24进行图样形成，从而按规定的图样来设置，其中永久磁铁32以之字形方式被充分连接到一起。

如图5所示，前述磁感应器1具有关于磁阻元件31的钉栓层的X轴感应方向F1和Y轴感应方向F2，其中X轴感应方向F1与石英衬底2的一条边成45度角，Y轴感应方向F2与石英衬底2的另一条边成45度角。

下面，如图6所示使用相同的磁铁阵列而不改变其位置，以便在永久磁铁45设置成其地心引力中心与石英衬底2的四个角分别相符的条件下，安排永久磁铁膜32开始磁化。这里，永久磁铁32的磁化方向设置成与磁阻元件31的被钉扎层PD的磁化方向相同。因此，磁阻元件31的被钉扎层PD可以有效进行钉扎；因而可以生成受永久磁铁32磁化影响的磁感应器1。

图7示出了在形成磁感应器1中的X轴磁感应器的X轴GMR元件11-14之间建立的桥连接，其中参考标记X₁代表X轴GMR元件11和12，X₂代表X轴GMR元件13和14。X轴GMR元件11-14的所有感应方向与图5中所示的前述X轴感应方向F1相匹配；因此，当外部磁场作用在X轴感应方向F1的反方向时，接线端“L”的电势将高于另一接线端“H”。

图8示出了在形成磁感应器1中的Y轴磁感应器的Y轴GMR元件21-24之间建立的桥连接，其中参考标记Y₁代表Y轴GMR元件21和22，Y₂代表Y轴GMR元件23和24。Y轴GMR元件21-24的所有感应方向与图5中所示的前述Y轴感应方向F2相匹配；因此，当外部磁场作用在Y轴感应方向F2的反方向时，接线端“L”的电势将高于另一接线端“H”。

图9示出了组成磁感应器1的X轴GMR元件11-14和Y轴GMR元件21-24的磁特性，图10示出了组成前述磁感应器101的X轴GMR元件111-114和Y轴GMR元件121-124的磁特性。这里，实线代表GMR元件感应方向的磁特性，虚线代表GMR元件非感应方向的磁特性。

如图9所示，可以看到关于GMR元件11-14和21-24的感应方向的磁滞回线。另外，同样可以看到关于GMR元件11-14和21-24的非感应方向的磁滞回线，然而，在到达或接近磁场的“0”值时磁滞消失；因而可以提高对强磁场的阻抗特性。

图10中显示了关于前述GMR元件111-114和121-124的非感应方向的磁滞回线，其中，在接近磁场的“0”值时出现磁滞回线；因此，必须减少对强磁场的阻抗特性。

概括而言，与前述磁感应器101中合并的GMR元件相比，本实施例中每个永久磁铁膜32与每个磁阻元件31的纵向方向形成规定的45度角，可以显著提高在本实施例的磁感应器1中合并的GMR元件的对强磁场的阻抗特性。

如上所述，本实施例通过在石英衬底2上设置X轴GMR元件11-14和Y轴GMR元件21-24来制作磁感应器1，其中磁阻元件31设为被钉扎层PD的每个磁化方向与自由层F的每个磁化方向成规定45度角。因此，即使当强磁场作用时，可以可靠抑制桥的偏移变化，从而显著提高对强磁场的阻抗特性。

根据本实施例制作磁感应器1的方法，永久磁铁45被设置在随后分割处理中所分开的石英衬底2的四个角上，使得相邻永久磁铁45的极性彼此相异，其中磁场在纵向方向上作用在每个永久磁铁膜M上；因此，即使当强磁场作用时，可以可靠抑制桥接电路的偏移变化。总而言之，可以通过简单流程来生成能够显著提高对强磁场的阻抗特性的磁感应器1。

与前述其中每个校准标记偏移半孔距的直通孔143相比，本实施例使用的板具有无需改变形状和间距的直通孔43。当然，可以使用其中每一直通孔偏移半孔距的其它板。另外，可以使用前述校准标记和新校准标记均偏移半孔距的板。

适合本实施例的磁铁阵列不必限制为永久磁铁45附着在由前述石英玻璃制成的板44。即，如图11A所示，可以使用由Ni₄₂Fe₅₈合金构成的衬底46，以及由钨(W)构成的其中形成与永久磁铁45外部形状相符的多个直通孔43的金属板47，以便衬底46和金属板47可以附着在一起，从而永久磁铁45可以分别插入到直通孔43中。

如图11B所示，与前述使用固定部件155如夹子将石英玻璃141和板151固定在一起的磁感应器101类似(见图40)，石英玻璃41通过固定部件155来固定。

前述磁铁阵列中的Ni₄₂Fe₅₈合金和钨(W)的热膨胀系数都与硅(Si)接近；因此，即使在加热中出现热膨胀时，在衬底46和金属板47之间不会产生位置偏离；因此可以提高磁铁阵列的位置精度。这里，金属板47作为磁铁阵列的一部分，无需去除；因此可以提高永久磁铁45的支持精度，从而可以容易地制作磁感应器1。

2.第二实施例

图12是示出了根据本实用新型第二实施例的磁感应器50的平面图，其中GMR元件沿石英衬底2的四条边排列，每个GMR元件由磁阻元件31和永久磁铁膜32构成。第二实施例的磁感应器50与第一实施例的磁感应器1的不同之处在于每个磁阻元件31的纵向方向都平行于石英衬底2的最近边。

具体说，磁感应器2包括具有规定厚度的“大致正方形”的石英衬底2和在该石英衬底2上形成的X轴GMR元件51-54和Y轴GMR元件61-64，其中X轴GMR元件51-54形成用于检测X轴方向磁场的X轴磁感应器，Y轴GMR元件61-64形成用于检测Y轴方向磁场的Y轴磁感应器。

上述X轴GMR元件51-54成对设置，并且以两对彼此平行的方式分别设置在接近于垂直于X轴的石英衬底2两边的中点位置。类似的，Y轴GMR元件61-64成对设置，并且以两对彼此平行排列的方式设置在接近于垂直Y轴的石英衬底2的另两边的中点位置。

每个X轴GMR元件51-54和Y轴GMR元件61-64由近似平行四边形并包括彼此平行排列的带状自旋阀膜的磁阻元件31组成，在纵向方向连接到磁阻元件31两端的每个永久磁铁膜32都是由具有高抗磁力的和高矩形比的硬铁磁物质如CoCrPt构成的近似正方形的薄膜组成，其中磁阻元件31和永久磁铁膜32排列为纵向方向彼此一致。

形成每个磁阻元件31，使得其纵向方向与石英衬底2的最近边平行。另外，形成每个永久磁铁膜32，使得其纵向方向与石英衬底2的最近边平行，其中连接到同一磁阻元件31两端的“成对”永久磁铁膜32与石英衬底2的最近边等距设置。

上述被钉扎层的磁化方向与磁阻元件31的纵向方向倾斜成45度角，然而，永久磁铁膜32的磁化方向沿永久磁铁膜32的纵向方向。即，磁阻元件31的被钉扎层的磁化方向与永久磁铁膜32的磁化方向成规定的45度角。

类似于第一实施例的磁感应器1，适于每个X轴GMR元件51-54和每个Y轴GMR元件61-64的自旋阀膜的结构和适于每个X轴GMR元件111-114和每个Y轴GMR元件121-124中的前述自旋阀膜131的结构相同；因此，将省略有关自旋阀膜结构的详细描述。

在每个X轴GMR元件51-54和每个Y轴GMR元件61-64中，磁阻元件31的被钉扎层PD的纵向方向与永久磁铁膜32的纵向方向相匹配。这里被钉扎层PD的磁化方向与磁阻元件31的纵向方向成45度角。即，磁阻元件31的被钉扎层PD的磁化方向与永久磁铁膜32的磁化方向成规定的45度角。

下面详细描述磁感应器50的制作方法。

第二实施例的特征在于使用两类磁铁阵列。即，类似于第一实施例的磁感应器1，在矩形石英玻璃上形成自旋阀膜，以便形成永久磁铁膜32和独立GMR元件。

下面，如图13所示，准备了矩形的第一金属板67，其中多个矩形开口的直通孔43倾斜45度角并彼此平行排列，其中多个由横截面形状基本匹配直通孔43开口形状的矩形-平行六面体永久磁铁所组成的条形磁铁68按照以下方式分别插入到直通孔43，即其上表面设置在与第一金属板67的表面基本平行的同一平面上，并且相邻条形磁铁68彼此极性相异。

然后，与第一实施例类似，提供了由透明石英玻璃组成的形状基本与第一金属板67的形状匹配的第一板，其中磁铁阵列中条形磁铁68的上表面彼此平行排列，并通过规定的粘合剂附着在该第一板的下表面。此时，使用校准标记来建立该第一板和条形磁铁68之间的规定定位。

接下来，去除第一金属板67，从而产生条形磁铁68彼此平行排列的磁铁阵列，相邻的条形磁铁68彼此极性相异。

设置石英衬底以接触第一板的上表面。即，通过互相匹配它们的校准标记而在前述石英玻璃41和第一板间建立规定的定位。下面，使用多个固定部件如夹子来将石英玻璃41和第一板固定到一起。

其中条形磁铁68彼此平行排列的前述磁铁阵列具有高精度，这是由于即使它们产生无法预料的位置和间距的偏移，它们的磁化方向也不会偏离，所以在有序加热处理中不会发生扩散。

与第一实施例类似，第二实施例设计为可以提供由Ne₄₂Fe₅₈合金所组成的衬底，和包括由钨(W)组成的其中多个直通孔与条形磁铁68的外部形状相符的金属板，其中衬底和金属板附着在一起以便条形磁铁68可以分别插入直通孔。

除了上述磁铁阵列类型之外，磁铁阵列可以使用各种磁铁阵列类型，如下列各项：

(1)每个具有不同极性的条形磁铁交替排列的磁铁阵列。

如图14A所示，钻石轮划片机72用于在硅(Si)衬底71表面(或主表面)71a上形成多个彼此平行设置具有规定间距的槽73。每个槽73的规定宽度基本等于插入其中的条形磁铁68的宽度，同时基本等于钻石轮划片机72的宽度。同前述磁铁阵列相似，相邻槽72的间距设置为石英衬底2对角线长度的一半。

然后，如图14B所示，条形磁铁68以相邻条形磁铁68的极性彼此相异的方式分别插入槽73中。这样，条形磁铁68按照图15中相邻条形磁铁68极性彼此相异的方式排列和暴露在硅衬底71的表面71a，其中极性按照N，S，N...极顺序排列。如上所述，可以生成每个具有不同极性的条形磁铁68在硅衬底71上交替排列的磁铁阵列。

在前述磁铁阵列中，相邻条形磁铁68的间距设置为石英衬底2的对角线长度的一半。因此，如图16所示，当磁铁阵列设置在石英玻璃41上，从而安排单个条形磁铁68以与每一单个单元75的对角线相匹配时(即，与石英衬底2对应的区域在随后分割过程进行划分)，其“相邻”条形磁铁68定位在单元75的对角上，以达到对角线对称。

(2)相同极性的条形磁铁彼此平行排列组成的磁铁阵列

如图17A所示，钻石轮划片机72用于在Ni₄₂Fe₅₈合金衬底77的表面(或主表面)77a上形成多个按规定间距彼此平行排列的槽73，其中槽73具有大致设置的与插入其中的条形磁铁68的宽度一致的规定宽度。“相邻”槽73的间距基本设置为等于石英衬底2的对角线长度。

下面，如图17B所示，条形磁铁68按照所有相邻的条形磁铁68具有相同的极性的方式分别插入衬底77的槽73中。这样，所有相同极性的条形磁铁68排列在Ni₄₂Fe₅₈合金衬底77的表面77a上，如图18所示其中相同磁极“N”顺序出现在表面77a。

在表面77a上具有相同磁极“N”的相邻条形磁铁68之间的Ni₄₂Fe₅₈合金衬底77的中间部分具有相反极性，即极性“S”。也就是说，随着按照具有基本等于石英衬底2对角线长度一半的规定间距来平行设置条形磁铁68，似乎很明显不同磁极N，S，N，...被顺序设置在平行的规定方向上(即，图18中从左至右的方向)。

如上所述，可以生成其中具有相同极性的条形磁铁68在Ni₄₂Fe₅₈合金衬底77上彼此平行排列的磁铁阵列。

前述磁铁阵列中，相邻条形磁铁68的间距设置为等于石英衬底2对角线的长度。即，当磁铁阵列按照如图19所示单个条形磁铁68排列在单个单元75的对角线上的方式安装在石英玻璃41上时，沿对角线对称排列的单元75的每个角都匹配从等分相邻条形磁铁68间距的位置所引出的线段76。这里，每个线段76都分别与单元75的对角交叉，并沿单元75的对角线对称绘制，线段76的位置对应于与条形磁铁68的磁极“N”相异的磁极(即“S”极)。即，可以明显看到具有磁极“S”的磁铁设置在单元75的角上。

前述磁铁阵列可以有效阻止条形磁铁彼此吸引、掉落或者无法预料的自身旋转。因此，可以容易和精确的在规定位置固定使用薄金属板无法固定的条形磁铁68。

随后，对磁阻元件31钉栓层中的钉扎层PN进行有序加热处理。

首先，如图20所示，三个条形磁铁68按照相邻条形磁铁68彼此极性相异的方式以规定间距设置成与石英玻璃41的规定边成45度角。

这种情况下，沿着从一个相邻条形磁铁68到另一个相邻条形磁铁的方向建立规定的磁场，其中磁场与石英衬底2的规定边成45度角，从而沿着与每个自旋膜M的纵向方向成45度角的方向施加磁场。

下面，石英玻璃41和前述板通过固定部件固定在一起，并在真空状态下规定温度250℃到280℃范围内进行四个小时的加热处理。

因此可以对组成X轴GMR元件51-54和Y轴GMR元件61-64的每一个的磁阻元件31的钉扎层进行有序加热处理。然后，与第一实施例相似，对自旋阀层进行图样形成。结果就能够生成如图21所示的其中X轴感应方向F1和Y轴感应方向F2位于磁阻元件31的被钉扎层P的磁感应器50。

然后，如图22所示，使用其构成与第一实施例中使用的磁铁阵列的构成相似的磁铁阵列来磁化永久磁铁膜32。

以上与第一实施例相似，永久磁铁45被设置到在随后分割过程中分开的石英衬底2的四个角上，以使得相邻永久磁铁45彼此极性相异，从而建立从N极的一个永久磁铁45到S极的另外一个永久磁铁45的磁场。该磁场作用平行于石英衬底2的每条边；因此，可以在与每个永久磁铁膜32的纵向方向基本匹配的方向上建立磁场。

如上所述，可以生成磁感应器50，其中磁阻元件31的钉栓层的自由层F在磁化中被初始化，并且永久磁铁膜32被充分磁化。

第二实施例的磁感应器50使用与第一实施例中磁感应器1相同的桥连接。简而言之，第二实施例可以提供和前述第一实施例相同的效果。

3.第三实施例

第二实施例使用其结构与第一实施例中使用的磁铁阵列结构相同的磁铁阵列，以便充分附着永久磁铁45和磁化永久磁铁膜32。这里，可以通过直接使用前述第二实施例中用于有序加热处理的磁铁阵列来实现永久磁铁膜32的磁化，而不需要改变磁铁的排列位置。

在磁化中，沿在随后分割过程中分开的石英衬底2的对角线建立与石英衬底2的一条边成45度角的磁场。因此，磁场在与永久磁铁32的纵向方向成45度角的方向上作用到永久磁铁膜32上，其中该永久磁铁膜32的纵向方向与石英衬底2的一条边相平行。

这样，自由层F的终端被初始化为与永久磁铁膜32的磁化方向相同。通常，由于形状各向异性，自由层F的初始方向就对准在纵向方向。基于该原因，每个GMR元件在磁化中被初始化为沿着与石英衬底2的规定边平行设置的纵向方向。

如上所述，可以生成第三实施例的磁感应器，其中磁阻元件31的自由层F在磁化中被初始化，以及永久磁铁膜32被充分磁化。

第三实施例允许自由层F的终端的少量损耗，与第二实施例相比这会轻微降低灵敏度；然而，设计第三实施例以使得磁化方向被设置得与第一实施例类似；因此，即使当强外部磁场作用于磁感应器时，也可以显著减少偏移变化。

4.第四实施例

图23显示根据本实用新型第四实施例的磁感应器的平面图，其中，与前述实施例相似，第四实施例的磁感应器81由设置在石英衬底2上的GMR元件和永久磁铁膜组成。这里，磁感应器81与第二实施例中的磁感应器50不同，前者的X轴GMR元件51-52彼此平行设置在位于X轴负方向的石英衬底2的一条边的中点位置附近，Y轴GMR元件63-64彼此平行设置在位于Y轴负方向的石英衬底2的另一条边的中点位置附近，从而消除由X轴GMR元件51-52和Y轴GMR元件63-64造成的灵敏度，它们基本设置在石英衬底2中心并且与石英衬底2的规定边成45度角。

在磁感应器81的制作中，对磁阻元件31的钉扎层进行有序加热处理，其中石英玻璃41在真空状态下规定温度例如250℃到280℃范围内加热四个小时，其中磁场作用于平行X轴GMR元件51-52和Y轴GMR元件63-64的方向。即，如图24所示，最好是在从左下到右上的方向沿X轴GMR元件51-52和Y轴GMR元件63-64的纵向方向施加具有相同强度的磁场。

与前述实施例相似，磁感应器81通过将石英玻璃和板固定到一起而进行磁化。

如上所述，可以初始化组成X轴GMR元件51-54和Y轴GMR元件61-64的磁阻元件31的自由层F，并充分磁化永久磁铁膜32。因此，可以生成磁感应器81，其中磁阻元件31的被钉扎层PD和永久磁铁膜32被充分磁化。

如图25所示，除基本设置于石英衬底2的中心上的GMR元件51-52和63-64中的磁阻元件31之外，前述磁感应器81具有相对于磁阻元件31的被钉扎层PD的X轴感应方向F1和Y轴感应方向F2。

组成磁感应器81的GMR元件的桥连接与第一实施例的磁感应器1相同。因此，第四实施例能够提供与第一实施例相似的效果。

5.第五实施例

第五实施例与第四实施例基本相同，其特征在于没有使用前述磁铁阵列而应用了均衡磁场，以便以与前述有序加热处理类似的方式来磁化永久磁铁膜32。

这里，将详细描述永久磁铁膜32的磁化。

即，如图24所示，与前述有序加热处理类似，在从左下至右上的方向上应用强度均衡的均衡磁场。

至于与石英玻璃41的一条边平行设置的X轴GMR元件53-54和与石英玻璃41的另一条边平行设置的Y轴GMR元件61-62，磁场作用在随后分割过程中分开的石英衬底2对角线上，其方向与石英衬底2的每条边成45度角。即，磁场作用在其纵向方向平行于石英衬底2规定边的每个永久磁铁膜32，其方向与每个永久磁铁膜32的纵向方向成45度角。

自由层F的终端初始方向与永久磁铁32的磁化方向相同，其中由于形状各向异性，自由层F在纵向方向磁化，以便沿着对应GMR元件的纵向方向、即沿石英玻璃41的规定边，而在磁化中初始化自由层F。

第五实施例允许自由层F的终端的少量损耗，与第二实施例磁感应器的灵敏度相比，该损耗可能会轻微降低灵敏度；然而，第五实施例设计为能够实现与第一实施例相同的磁化方向；因此，即使当强外部磁场作用于磁感应器时，可以显著降低偏移变化。

图43显示本实用新型磁感应器(即实施例1-5)和前述磁感应器(即比较例)之间的对比结果，其中实施例1对应于第一实施例中的磁感应器1；实施例2对应于第二实施例中的磁感应器50；实施例3对应于第三实施例中的磁感应器；实施例4对应于第四实施例中的磁感应器81；实施例5对应于第五实施例中的磁感应器。

图43说明实施例1-5中的所有磁感应器与比较例相比具有优越的对强磁场的阻抗特性。在与比较例相比的每个实施例1-5中，在施加(exposure)100Oe磁场后，就可以减小偏移变化，这表示了对强磁场的阻抗特性。

与其中GMR元件的纵向方向与在有序加热处理中实现的被钉扎层的磁化方向交叉为直角的比较例相比，每个实施例1-5可以减少敏感度；然而，可以认为每个实施例1-5都显示优良的对强磁场的阻抗特性。

另外，实施例2和4中永久磁铁膜的磁化方向与有序加热处理中实现的被钉扎层的磁化方向不同，而实施例1、3和5中永久磁铁膜的磁化方向与有序加热处理中实现的磁化方向相同，与实施例2和4相比，实施例1、3和5能够提供良好的对强磁场的阻抗特性。

在永久磁铁膜的磁化方向与GMR元件的纵向方向(即自由层的纵向方向)不匹配的实施例1、3和5的每一个中，自由层终端在永久磁铁膜的磁化方向上被磁化；因此会出现轻微降低敏感度的少量损耗。然而，因为其“良好的”对强磁场的阻抗特性，关于敏感度的变化比率很小。

如上所述，本实用新型具有多项效果和技术特点，下面将予以描述。

(1)本实用新型的磁感应器的特征在于磁阻元件的被钉扎层的磁化方向与磁阻元件的纵向方向成规定的45度角；因此，即使当施加强磁场时，可以可靠抑制GMR元件桥连接的偏移变化；因此，可以显著提高对强磁场的阻抗特性。

(2)此外，可以设置磁阻元件被钉扎层的磁化方向与永久磁铁膜的磁化方向成45度角以改进磁感应器，这样即使当施加强磁场时，可以有效抑制GMR元件桥连接的偏移变化；因此，可以显著提高对强磁场的阻抗特性。

(3)根据本实用新型磁感应器的制作方法，使用磁铁阵列进行有序加热处理，磁铁阵列中的多个永久磁铁按照相邻永久磁铁彼此极性相异的方式排列，其中在磁铁阵列上设置一个衬底以便永久磁铁被安置为分别或有选择地与衬底中的单元的四个角匹配，然后进行加热。这里，通过在磁铁阵列上设置衬底而不改变它们之间的相对位置关系就能磁化所述永久磁铁膜；因此，可以初始化磁阻元件的自由层并且容易地磁化所述永久磁铁膜。结果，通过简单流程可以容易地生成磁感应器，其中磁阻元件的磁化方向与永久磁铁膜的磁化方向成45度的规定角。

(4)可以通过加热其被钉扎层的磁化方向与衬底内的单元的对角线相匹配的衬底进行有序加热处理的方式来改进该制作方法，其中通过在相邻永久磁铁彼此磁极相异的磁铁阵列上设置衬底就能磁化该永久磁铁膜，从而可以初始化磁阻元件的自由层，并容易地磁化该永久磁铁膜。这样，通过简单流程就可以容易的生成磁感应器，其中磁阻元件的被钉扎层的磁化方向与永久磁铁膜的磁化方向成45度的规定角。

(5)还可以通过加热其被钉扎层的磁化方向与衬底中单元的对角线相匹配的衬底进行有序加热处理的方式来进一步改进该制作方法，其中通过设置衬底以使被钉扎层的磁化方向与单元的对角线基本匹配来磁化该永久磁铁膜，从而可以初始化磁阻元件的自由层，并容易地磁化该永久磁铁膜。因而，通过简单流程就可以容易地生成磁感应器，其中磁阻元件的被钉扎层的磁化方向与永久磁铁膜的磁化方向成45度的规定角。

在不脱离其精神或必要特征的情况下，可以各种形式实现本实用新型，因此所述实施例是起说明的作用而不具有限制性，因为实用新型范围依据所附的权利说明书界定，而不是根据前面的说明书来界定，因此权利要求意欲包含落入权利要求边界和范围内或所述边界和范围的等价中的所有变化。

本申请要求日本专利申请No.2002-304392以及日本专利申请No.2003-65200的优先权，在此结合其内容以供参考。

Claims

1.一种磁感应器，包括：

衬底(2)；

在该衬底上形成的至少一个磁阻元件(31)；以及

连接所述磁阻元件两端的至少一对永久磁铁膜(32)，以便根据所述磁阻元件的磁阻效应可以检测到外部磁场的强度，

其中所述磁阻元件的被钉扎层(PD)的磁化方向与所述磁阻元件的纵向方向成45°的规定角。

2.如权利要求1所述的磁感应器，其中在磁阻元件有序加热处理中由钉扎层(PN)钉扎的被钉扎层的磁化方向与磁化后的永久磁铁膜的磁化方向基本相同。

3.如权利要求1所述的磁感应器，其中永久磁铁膜的磁化方向与该磁阻元件的自由层(F)的纵向方向基本相同。

4.一种磁感应器，包括：

具有近似正方形形状的石英衬底(2)；

第一X轴GMR元件(11，12)，它设置在垂直于X轴的石英衬底的第一边的附近，并相对该第一边倾斜成规定角度；

第二X轴GMR元件(13，14)，它设置在与该第一边相对并且垂直于X轴的石英衬底的第二边附近，并相对该第二边倾斜成规定角度；

第一Y轴GMR元件(21，22)，它设置在垂直于Y轴的石英衬底的第三边附近，并与该第三边成规定角度；

第二Y轴GMR元件(23，24)，它设置在与该第三边相对并且垂直于Y轴的石英衬底的第四边附近，并与该第四边成规定角度；

第一对永久磁铁膜(32)，连接到该第一X轴GMR元件的两端，并与该石英衬底的第一边平行纵向排列；

第二对永久磁铁膜(32)，连接到该第二X轴GMR元件的两端，并与该石英衬底的第二边平行纵向排列；

第三对永久磁铁膜(32)，连接到该第一Y轴GMR元件的两端，并与该石英衬底的第三边平行纵向排列；以及

第四对永久磁铁膜(32)，连接到该第二Y轴GMR元件的两端，并与该石英衬底的第四边平行纵向排列。

5.如权利要求4所述的磁感应器，其中将该规定角度设置为45°。

6.一种磁感应器，包括：

具有近似正方形形状的石英衬底(2)；

第一X轴GMR元件(51，52)，设置在接近和平行于与X轴垂直的石英衬底的第一边；

第二X轴GMR元件(53，54)，设置在接近和平行于与该第一边相对且与X轴垂直的石英衬底的第二边；

第一Y轴GMR元件(61，62)，设置在接近和平行于与Y轴垂直的石英衬底的第三边；

第二Y轴GMR元件(23，24)，设置在接近和平行于与该第三边相对且与Y轴垂直的石英衬底的第四边；

第一对永久磁铁膜(32)，连接该第一X轴GMR元件的两端并与该石英衬底的第一边平行纵向排列；

第二对永久磁铁膜(32)，连接该第二X轴GMR元件的两端并与该石英衬底的第二边平行纵向排列；

第三对永久磁铁膜(32)，连接该第一Y轴GMR元件的两端并与该石英衬底的第三边平行纵向排列；以及

第四对永久磁铁膜(32)，连接该第二Y轴GMR元件的两端并与该石英衬底的第四边平行纵向排列。

7.一种磁感应器，包括：

具有近似正方形形状的石英衬底(2)；

X轴GMR元件(53，54)，设置在接近和平行于与X轴垂直的石英衬底的第一边；

Y轴GMR元件(61，62)，设置在接近和平行于与Y轴垂直的石英衬底的第二边；

第一对永久磁铁膜(32)，连接该X轴GMR元件的两端并与该石英衬底的第一边平行设置；和

第二对永久磁铁膜(32)，连接该Y轴GMR元件的两端并与该石英衬底的第二边平行设置。

8.一种适于衬底(2)上形成的磁感应器的磁铁阵列，包括：

多个永久磁铁(68)，安排于该衬底的一个对角线以及对角上，以使得相邻永久磁铁彼此极性相异。

9.一种适于衬底(2)上形成的磁感应器的磁铁阵列，包括：

相同极性的多个永久磁铁(68)，其中一个永久磁铁设置在该衬底的一个对角线上，另一个永久磁铁与该衬底的规定角有一定距离。

10.如权利要求8所述的适于磁感应器的磁铁阵列，还包括：

硅衬底(71)，其上形成有多个彼此平行设置具有规定间距的槽(73)，所述规定间距基本等于该衬底(2)的对角线长度的一半，

其中所述多个永久磁铁(68)分别插入该硅衬底的多个槽中，以使得相邻永久磁铁彼此极性相异。

11.如权利要求9所述的适于磁感应器的磁铁阵列，还包括：

Ni₄₂Fe合金衬底(77)，其上形成有多个彼此平行设置具有规定间距的槽(73)，所述规定间距基本等于该衬底(2)的对角线长度，

其中所述多个具有相同极性的永久磁铁(68)被分别插入该Ni₄₂Fe合金衬底的多个槽中。