DE102022101684A1

DE102022101684A1 - Magnetsensor

Info

Publication number: DE102022101684A1
Application number: DE102022101684.6A
Authority: DE
Inventors: Hirokazu Takahashi; Kenzo Makino
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2021-01-25
Filing date: 2022-01-25
Publication date: 2022-07-28
Also published as: JP2022113517A; US11977136B2; JP7298630B2; US20230341484A1; US20220236346A1; CN114791578A; US11726150B2

Abstract

Ein Magnetsensor schließt ein MR-Element und ein Trägerelement ein. Das Trägerelement weist eine Gegenfläche mit einem ersten geneigten Teil und eine Unterseite auf. In einem gegebenen Querschnitt ist der erste geneigte Teil an einer ersten Position um einen ersten Winkel und an einer zweiten Position um einen zweiten Winkel geneigt, der kleiner als der erste Winkel ist. Der Absolutwert einer Krümmung des ersten geneigten Teils an der ersten Position ist kleiner als der Absolutwert der Krümmung des ersten geneigten Teils an der zweiten Position. Das MR-Element ist auf dem ersten geneigten Teil so vorgesehen, dass sich die erste Kante in einem gegebenen Querschnitt über der ersten Position befindet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Magnetsensor mit einem magnetoresistiven Element.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Magnetsensoren mit magnetoresistiven Elementen sind in den letzten Jahren für verschiedene Anwendungen eingesetzt worden. Ein System mit einem Magnetsensor kann dazu dienen, ein Magnetfeld zu detektieren, das eine Komponente in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche eines Substrats enthält, indem ein auf dem Substrat vorgesehenes magnetoresistives Element verwendet wird. In einem solchen Fall kann das Magnetfeld, das die Komponente in der Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats enthält, durch Bereitstellung eines weichmagnetischen Körpers zur Umwandlung eines Magnetfeldes in der Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats in ein Magnetfeld in der Richtung parallel zur Oberfläche des Substrats oder durch Anordnen des magnetoresistiven Elements auf einer geneigten Fläche, die auf dem Substrat ausgebildet ist, detektiert werden.
Die EP 1860450 A1 offenbart einen ersten und einen zweiten Magnetsensor mit jeweils einem X-Achsen-Sensor, einem Y-Achsen-Sensor und einem Z-Achsen-Sensor, die auf einem Substrat angeordnet sind. Der erste Magnetsensor hat V-förmige Rillen in einem dicken Film, der sich auf seinem Substrat befindet. Bandartige Teile von riesenmagnetoresistiven Elementen, die den Z-Achsen-Sensor bilden, sind an Stellen mit günstiger Ebenheit in der Mitte der geneigten Flächen der Rillen angeordnet. Die bandartigen Teile sind Teile, die die Hauptkörper der riesenmagnetoresistiven Elemente bilden und eine längliche, schlanke, bandartige, ebene Form haben.
Der zweite Magnetsensor hat V-förmige Rillen mit jeweils einer ersten geneigten Fläche und einer zweiten geneigten Fläche in dicken Filmen die sich auf seinem Substrat befinden. Die zweite geneigte Fläche bildet eine untere Hälfte der geneigten Fläche der Rille. Ein Winkel, den die zweite geneigte Fläche mit dem Substrat bildet, ist größer als ein Winkel, den die erste geneigte Fläche mit dem Substrat bildet. Bandartige Teile von riesenmagnetoresistiven Elementen, die den Z-Achsen-Sensor bilden, sind an Stellen mit günstiger Ebenheit in der Mitte der zweiten geneigten Flächen angeordnet. Die bandförmigen Teile haben eine längliche, schlanke, bandförmige, ebene Form.
In der EP 1860450 A1 wird die Tatsache beschrieben, dass die geneigte Fläche aufgrund des Herstellungsverfahrens tatsächlich als gekrümmte Fläche ausgebildet ist, die sich etwas nach außen wölbt.
Ein magnetoresistives Element wird in der Regel durch Ätzen eines Schichtenfilms, um das magnetoresistive Element zu sein, mittels Ionendünnung oder reaktives Ionenätzen ausgebildet. Bei diesem Ätzverfahren wird eine Fotolackmaske verwendet. Die Fotolackmaske wird mittels Fotolithografie an einer gewünschten Stelle auf dem Schichtenfilm ausgebildet. Die Fotolackmaske hat eine ebene Form, die derjenigen des magnetoresistiven Elements entspricht. Die Position und die Abmessungen der Fotolackmaske können jedoch aufgrund der Präzision der Fotolithografie variieren.
Die Auswirkung von Variationen in der Position und den Abmessungen der Fotolackmaske wird bei der Ausbildung des magnetoresistiven Elements auf einer gekrümmten Fläche deutlich. Um das magnetoresistive Element auf einer gekrümmten Fläche auszubilden, wird der Schichtenfilm typischerweise in der Form der gekrümmten Fläche ausgebildet, indem eine sogenannte nicht-konforme Filmbildungsvorrichtung wie zum Beispiel eine Magnetron-Sputtervorrichtung verwendet wird. Die Dicke (Abmessung in einer Richtung senkrecht zur gekrümmten Fläche) des Schichtenfilms nimmt daher mit zunehmendem Neigungswinkel der gekrümmten Fläche ab.
Angenommen, die gekrümmte Fläche ist so geformt, dass sie sich nach außen wölbt. Der Betrag der Änderung des Neigungswinkels, wenn sich die Position auf der gekrümmten Fläche horizontal um einen vorbestimmten Abstand ändert, nimmt mit zunehmendem Abstand von der Oberseite der gekrümmten Fläche zu. Ähnlich nimmt der Betrag der Änderung der Dicke des Schichtenfilms mit zunehmendem Abstand von der Oberseite der gekrümmten Fläche zu. Wenn die Position oder die Abmessungen der Fotolackmaske variieren, um die Position einer Wandfläche der Fotolackmaske auf einer Seite gegenüber der Oberseite der gekrümmten Fläche zu ändern, ändert sich die Dicke des magnetoresistiven Elements in der Nähe der Kante des magnetoresistiven Elements auf der Seite gegenüber der Oberseite der gekrümmten Fläche stark. Dies führt zu dem Problem, dass die gewünschte Eigenschaft nicht erreicht wird.
Das vorgenannte Problem tritt auch auf, wenn das magnetoresistive Element auf einer gekrümmten Fläche einer Vertiefung ausgebildet wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Magnetsensor bereitzustellen, der so eingerichtet ist, dass eine Änderung der Dicke eines magnetoresistiven Elements, das sich auf einem geneigten Teil befindet, aufgrund von Schwankungen im Herstellungsprozess reduziert werden kann.
Ein Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein magnetoresistives Element, dessen Widerstand sich mit einem externen Magnetfeld ändert, und ein Trägerelement, das dazu eingerichtet ist, das magnetoresistive Element zu tragen. Das Trägerelement weist eine Gegenfläche gegenüber dem magnetoresistiven Element und eine aus einer ebenen Fläche gebildete Unterseite auf, die sich auf der gegenüberliegenden Seite der Gegenfläche befindet. Die Gegenfläche schließt einen geneigten Teil ein, der relativ zur Unterseite geneigt ist. In einem bestimmten Querschnitt des Magnetsensors senkrecht zur Unterseite ist der geneigte Teil an einer ersten Position auf dem geneigten Teil relativ zur Unterseite um einen ersten Winkel geneigt und an einer zweiten Position auf dem geneigten Teil relativ zur Unterseite um einen zweiten Winkel geneigt, wobei der zweite Winkel kleiner als der erste Winkel ist.
Ein Absolutwert einer Krümmung des geneigten Teils an der ersten Position ist kleiner als ein Absolutwert einer Krümmung des geneigten Teils an der zweiten Position. Das magnetoresistive Element weist eine erste Kante und eine zweite Kante auf, die sich an beiden Enden des magnetoresistiven Elements in einer Breitenrichtung befinden, und ist auf dem geneigten Teil so vorgesehen, dass sich im Querschnitt die erste Kante über der ersten Position befindet.
Bei dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann das magnetoresistive Element auf dem geneigten Teil so vorgesehen sein, dass sich im Querschnitt die zweite Kante über der zweiten Position befindet.
Bei dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung können die erste Position und die zweite Position in einen Bereich von einer dritten Position auf dem geneigten Teil, der der Unterseite im Querschnitt am nächsten liegt, bis zu einer vierten Position auf dem geneigten Teil, der von der Unterseite im Querschnitt am weitesten entfernt ist, fallen. In einem solchen Fall kann der geneigte Teil relativ zur Unterseite so geneigt sein, dass der erste Winkel ein Maximum und der zweite Winkel ein Minimum innerhalb eines Bereichs von der ersten Position bis zur zweiten Position ist. Der Absolutwert der Krümmung des geneigten Teils kann an der ersten Position minimiert und an einer von der ersten Position verschiedenen, vorbestimmten Position innerhalb des Bereichs von der ersten Position bis zur zweiten Position maximiert sein.
Bei dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Gegenfläche eine konvexe Fläche einschließen, die in einer Richtung weg von der Unterseite vorsteht. In einem solchen Fall kann der geneigte Teil ein Teil der konvexen Fläche sein. Alternativ kann die Gegenfläche eine konkave Fläche einschließen, die in Richtung der Unterseite vertieft ist. In diesem Fall kann der geneigte Teil ein Teil der konkaven Fläche sein.
Bei dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung kann das magnetoresistive Element eine Magnetschicht mit einer Magnetisierung einschließen, deren Richtung in Abhängigkeit von dem externen Magnetfeld variabel ist. Die Magnetschicht kann eine erste Fläche und eine der ersten Fläche gegenüberliegende zweite Fläche aufweisen und eine Dicke aufweisen, die eine Abmessung in einer Richtung senkrecht zur ersten Fläche der Magnetschicht ist. Die Dicke an der ersten Kante kann geringer sein als die Dicke an der zweiten Kante. Die Dicke kann in Richtung der ersten Kante von der zweiten Kante aus abnehmen. Die erste Fläche und die zweite Fläche können jeweils eine in einer den Querschnitt schneidenden Richtung längliche Form aufweisen.
Bei dem Magnetsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist der geneigte Teil der Gegenfläche des Trägerelements an der ersten Position relativ zur Unterseite um den ersten Winkel geneigt und an der zweiten Position relativ zur Unterseite um den zweiten Winkel, der kleiner ist als der erste Winkel, geneigt. Der Absolutwert der Krümmung des geneigten Teils an der ersten Position ist kleiner als der der Krümmung des geneigten Teils an der zweiten Position. Das magnetoresistive Element ist auf dem geneigten Teil so vorgesehen, dass sich die erste Kante über der ersten Position befindet. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann dadurch eine Änderung der Dicke des magnetoresistiven Elements aufgrund von Schwankungen im Herstellungsprozess reduziert werden.
Andere und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung noch deutlicher hervor.
Figurenliste
Die beigefügten Zeichnungen dienen dem weiteren Verständnis der Offenbarung und sind Bestandteil dieser Beschreibung. Die Zeichnungen zeigen beispielhafte Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Technologie zu erklären.

1 ist eine erläuternde Darstellung, die eine schematische Konfiguration eines Magnetsensorsystems einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist ein Schaltplan, der die Schaltungskonfiguration eines Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
3 ist eine schematische Darstellung, die einen Teil des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
5 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Magnetsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
6 ist eine Querschnittsansicht, die ein magnetoresistives Element der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
7 ist eine erläuternde Darstellung zur Beschreibung einer Form eines geneigten Teils der ersten Ausführungsform der Erfindung.
8 ist eine Querschnittsansicht, die einen Schritt eines Herstellungsverfahrens für den Magnetsensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
9 ist eine Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, die auf den Schritt in 8 folgt.
10 ist eine Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der auf den Schritt in 9 folgt.
11 ist eine Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der auf den Schritt in 10 folgt.
12 ist eine Querschnittsansicht, die einen Schritt zeigt, der auf den Schritt in 11 folgt.
13 ist ein charakteristisches Diagramm, das die Form und Krümmung der Gegenfläche des Trägerelements gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
14 ist eine erläuternde Darstellung zur Beschreibung magnetischer Ladungen auf einem magnetoresistiven Element eines Vergleichsbeispiels.
15 ist eine erläuternde Darstellung zur Beschreibung magnetischer Ladungen auf dem magnetoresistiven Element der ersten Ausführungsform der Erfindung.
16 ist eine Querschnittsansicht, die ein Modifikationsbeispiel des magnetoresistiven Elements der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
17 ist eine Querschnittsansicht, die einen Querschnitt eines Magnetsensors gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
18 ist eine erläuternde Darstellung zur Beschreibung einer Form eines geneigten Teils der zweiten Ausführungsform der Erfindung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Im Folgenden werden einige beispielhafte Ausführungsformen und Modifikationsbeispiele der Technologie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Man beachte, dass die folgende Beschreibung auf illustrative Beispiele der Offenbarung gerichtet ist und nicht als Beschränkung der Technologie zu verstehen ist. Faktoren wie z. B. numerische Werte, Formen, Materialien, Komponenten, Positionen der Komponenten und die Art und Weise, wie die Komponenten miteinander verbunden sind, sind nur illustrativ und nicht als Beschränkung der Technologie zu verstehen. Ferner sind Elemente in den folgenden Ausführungsbeispielen, die nicht in einem der am allgemeinsten gehaltenen unabhängigen Ansprüche der Offenbarung aufgeführt sind, optional und können je nach Bedarf bereitgestellt werden. Die Zeichnungen sind schematisch und nicht als maßstabsgetreu anzusehen. Gleichartige Elemente werden mit denselben Bezugszeichen versehen, um redundante Beschreibungen zu vermeiden. Es ist zu beachten, dass die Beschreibung in der folgenden Reihenfolge erfolgt.
[Erste Ausführungsform]
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Eine Skizze eines Magnetsensorsystems mit einem Magnetsensor gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird zunächst unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Ein Magnetsensorsystem 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst einen Magnetsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform und einen Magnetfeldgenerator 5. Der Magnetfeldgenerator 5 erzeugt ein Zielmagnetfeld MF, also ein Magnetfeld, das der Magnetsensor 1 detektieren soll (zu detektierendes Magnetfeld).
Der Magnetfeldgenerator 5 ist um eine Rotationsachse C drehbar. Der Magnetfeldgenerator 5 schließt ein Paar Magnete 6A und 6B ein. Die Magnete 6A und 6B sind an symmetrischen Positionen mit einer virtuellen Ebene angeordnet, die im Zentrum die Rotationsachse C einschließt. Die Magnete 6A und 6B haben jeweils einen N-Pol und einen S-Pol. Die Magnete 6A und 6B sind so ausgerichtet, dass der N-Pol des Magneten 6A dem S-Pol des Magneten 6B gegenüberliegt. Der Magnetfeldgenerator 5 erzeugt das Zielmagnetfeld MF in der Richtung vom N-Pol des Magneten 6A zum S-Pol des Magneten 6B.
Der Magnetsensor 1 befindet sich an einer Position, an der das Zielmagnetfeld MF an einer vorgegebenen Referenzposition detektiert werden kann. Das Zielmagnetfeld MF an der Referenzposition ist ein Teil der von den jeweiligen Magneten 6A und 6B erzeugten Magnetfelder. Die Referenzposition kann auf der Rotationsachse C liegen. In der folgenden Beschreibung befindet sich die Referenzposition auf der Rotationsachse C. Der Magnetsensor 1 detektiert das vom Magnetfeldgenerator 5 erzeugte Zielmagnetfeld MF und erzeugt einen Detektionswert Vs. Der Detektionswert Vs hat einen Zusammenhang mit einer relativen Position, insbesondere Rotationsposition, des Magnetfeldgenerators 5 in Bezug auf den Magnetsensor 1.
Das Magnetsensorsystem 100 kann als Vorrichtung zur Detektion der Rotationsposition eines drehbaren, beweglichen Teils in einer Vorrichtung verwendet werden, die das bewegliche Teil enthält. Beispiele für eine solche Vorrichtung sind ein Gelenk eines Industrieroboters. 1 zeigt ein Beispiel, bei dem das Magnetsensorsystem 100 an einem Industrieroboter 200 eingesetzt wird.
Der in 1 dargestellte Industrieroboter 200 umfasst ein bewegliches Teil 201 und eine Trägereinheit 202, die das bewegliche Teil 201 drehbar trägt. Das bewegliche Teil 201 und die Trägereinheit 202 sind an einem Gelenk verbunden. Das bewegliche Teil 201 dreht sich um die Rotationsachse C. Wenn beispielsweise das Magnetsensorsystem 100 an dem Gelenk des Industrieroboters 200 angebracht wird, kann der Magnetsensor 1 an der Trägereinheit 202 befestigt werden, und die Magnete 6A und 6B können an dem beweglichen Teil 201 befestigt werden.
Nun definieren wir die X-, Y- und Z-Richtungen wie in 1 gezeigt. Die X-, Y- und Z-Richtungen sind orthogonal zueinander. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Richtung parallel zur Rotationsachse C (in 1 eine Richtung aus der Zeichenebene heraus) als X-Richtung bezeichnet. In 1 ist die Y-Richtung als eine Richtung nach rechts und die Z-Richtung als eine Richtung nach oben dargestellt. Die zu den X-, Y- und Z-Richtungen entgegengesetzten Richtungen werden als -X-, -Y- bzw. -Z-Richtung bezeichnet. Der Begriff „über“ bezieht sich auf Positionen, die in Z-Richtung vor einer Referenzposition liegen, und „unter“ bezieht sich auf Positionen, die sich auf einer Seite der Referenzposition befinden, die „über“ entgegengesetzt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die Richtung des Zielmagnetfeldes MF an der Referenzposition als eine Richtung innerhalb der YZ-Ebene ausgedrückt, die die Referenzposition auf der Rotationsachse C einschließt. Die Richtung des Zielmagnetfeldes MF an der Referenzposition dreht sich innerhalb der vorgenannten YZ-Ebene um die Referenzposition.
Der Magnetsensor 1 enthält magnetoresistive Elemente (im Folgenden MR-Elemente genannt), deren Widerstände sich mit einem externen Magnetfeld ändern. In der vorliegenden Ausführungsform ändern sich die Widerstände der MR-Elemente mit einer Änderung der Richtung des Zielmagnetfeldes MF. Der Magnetsensor 1 erzeugt Detektionssignale, die mit den Widerständen der MR-Elemente in Zusammenhang stehen, und erzeugt einen Detektionswert Vs auf der Grundlage der Detektionssignale.
Im Folgenden wird eine Konfiguration des Magnetsensors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Ein Beispiel für eine Schaltungskonfiguration des Magnetsensors 1 wird zunächst unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. In dem in 2 gezeigten Beispiel umfasst der Magnetsensor 1 vier Widerstandsabschnitte 11, 12, 13 und 14, zwei Stromversorgungsknoten V1 und V2, zwei Erdungsknoten G1 und G2 und zwei Signalausgangsknoten E1 und E2.
Die Widerstandsabschnitte 11 bis 14 enthalten jeweils mindestens ein MR-Element 30. Wenn jeder der Widerstandsabschnitte 11 bis 14 mehrere MR-Elemente 30 enthält, können die mehreren MR-Elemente 30 in jedem der Widerstandsabschnitte 11 bis 14 in Reihe geschaltet werden.
Der Widerstandsabschnitt 11 ist zwischen dem Stromversorgungsknoten V1 und dem Signalausgangsknoten E1 vorgesehen. Der Widerstandsabschnitt 12 ist zwischen dem Signalausgangsknoten E1 und dem Erdungsknoten G1 vorgesehen. Der Widerstandsabschnitt 13 ist zwischen dem Stromversorgungsknoten V2 und dem Signalausgangsknoten E2 vorgesehen. Der Widerstandsabschnitt 14 ist zwischen dem Signalausgangsknoten E2 und dem Erdungsknoten G2 vorgesehen. Die Stromversorgungsknoten V1 und V2 sind dazu eingerichtet, eine Stromversorgungsspannung mit vorbestimmter Größe zu empfangen. Die Erdungsknoten G1 und G2 sind mit der Erde verbunden.
Das Potential des Verbindungspunktes zwischen dem Widerstandsabschnitt 11 und dem Widerstandsabschnitt 12 ändert sich in Abhängigkeit von dem Widerstand des mindestens einen MR-Elements 30 des Widerstandsabschnitts 11 und dem Widerstand des mindestens einen MR-Elements 30 des Widerstandsabschnitts 12. Der Signalausgangsknoten E1 gibt ein Signal aus, das mit dem Potenzial des Verbindungspunktes zwischen dem Widerstandsabschnitt 11 und dem Widerstandsabschnitt 12 als ein Detektionssignal S1 in Zusammenhang steht.
Das Potential des Verbindungspunktes zwischen dem Widerstandsabschnitt 13 und dem Widerstandsabschnitt 14 ändert sich in Abhängigkeit von dem Widerstand des mindestens einen MR-Elements 30 des Widerstandsabschnitts 13 und dem Widerstand des mindestens einen MR-Elements 30 des Widerstandsabschnitts 14. Der Signalausgangsknoten E2 gibt ein Signal aus, das mit dem Potential des Verbindungspunktes zwischen dem Widerstandsabschnitt 13 und dem Widerstandsabschnitt 14 entsprechendes Signal als ein Detektionssignal S2 in Zusammenhang steht.
Der Magnetsensor 1 enthält ferner eine Detektionswert-Erzeugungsschaltung 21, die den Detektionswert Vs auf der Grundlage der Detektionssignale S1 und S2 erzeugt. Die Detektionswert-Erzeugungsschaltung 21 umfasst beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application specific integrated circuit, ASIC) oder einen Mikrocomputer.
Nachfolgend wird der Aufbau des Magnetsensors 1 näher beschrieben, wobei das Hauptaugenmerk auf einem MR-Element 30 liegt. 3 ist eine schematische Darstellung, die einen Teil des Magnetsensors 1 zeigt. 4 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Magnetsensors 1 zeigt. 4 zeigt einen Querschnitt parallel zur YZ-Ebene, der das MR-Element 30 schneidet. 5 ist eine Draufsicht, die einen Teil des Magnetsensors 1 zeigt.
Der Magnetsensor 1 umfasst ferner ein Trägerelement 60. Das Trägerelement 60 trägt alle MR-Elemente 30, die in den Widerstandsabschnitten 11 bis 14 eingeschlossen sind. Wie in den 3 und 4 gezeigt, schließt das Trägerelement 60 eine Gegenfläche 60a ein, die zumindest teilweise den MR-Elementen 30 gegenüberliegt, und eine aus einer ebenen Fläche gebildete Unterseite 60b, die sich auf der gegenüberliegenden Seite der Gegenfläche 60a befindet. Die Gegenfläche 60a befindet sich in der Z-Richtung an einem Ende des Trägerelements 60. Die Unterseite 60b befindet sich in der -Z-Richtung an einem Ende des Trägerelements 60. Die Unterseite 60b ist parallel zur XY-Ebene. Der Magnetsensor 1 kann beispielsweise so hergestellt werden, dass die Unterseite 60b oder eine mit der Unterseite 60b in Zusammenhang stehende Fläche horizontal ist. Der Magnetsensor 1 kann beispielsweise auf der Grundlage der Richtung oder Neigung der Unterseite 60b oder der mit der Unterseite 60b in Zusammenhang stehenden Fläche installiert werden. Die Unterseite 60b kann somit als Bezugsebene zumindest bei der Herstellung oder dem Einbau des Magnetsensors 1 dienen.
Die Gegenfläche 60a des Trägerelements 60 weist einen geneigten Teil auf, der relativ zur Unterseite 60b geneigt ist. In der vorliegenden Ausführungsform schließt die Gegenfläche 60a einen zur Unterseite 60b parallelen, ebenen Teil 60a1 und mindestens einen zur Unterseite 60b nicht parallelen, gekrümmten Teil 60a2 ein. Wie in 4 gezeigt, handelt es sich bei dem gekrümmten Teil 60a2 um eine konvexe Fläche, die in einer Richtung weg von der Unterseite 60b vorsteht. Der vorgenannte geneigte Teil ist ein Teil der konvexen Fläche. Der gekrümmte Teil 60a2 hat eine gekrümmte Form (Bogenform), die so gekrümmt ist, dass sie in einem gegebenen Querschnitt parallel zur YZ-Ebene in einer Richtung weg von der Unterseite 60b (Z-Richtung) vorsteht. In einem gegebenen Querschnitt parallel zur YZ-Ebene ist der Abstand von der Unterseite 60b zu dem gekrümmten Teil 60a2 am Mittelpunkt des gekrümmten Teils 60a2 in einer Richtung parallel zur Y-Richtung (im Folgenden einfach als Mittelpunkt des gekrümmten Teils 60a2 bezeichnet) maximiert.
Der gekrümmte Teil 60a2 erstreckt sich entlang der X-Richtung. Wie in 3 gezeigt, ist die Gesamtform des gekrümmten Teils 60a2 eine halbzylindrische gekrümmte Fläche, die durch Bewegen der in 4 gezeigten gekrümmten Form (Bogenform) entlang der X-Richtung gebildet wird.
Das MR-Element 30 befindet sich auf dem gekrümmten Teil 60a2. Ein Teil des gekrümmten Teils 60a2 von einer Kante am Ende des gekrümmten Teils 60a2 in der -Y-Richtung bis zum Mittelpunkt des gekrümmten Teils 60a2 wird als ein erster geneigter Teil bezeichnet und mit dem Symbol SL1 gekennzeichnet. Ein Teil des gekrümmten Teils 60a2 von einer Kante am Ende des gekrümmten Teils 60a2 in der Y-Richtung bis zum Mittelpunkt des gekrümmten Teils 60a2 wird als ein zweiter geneigter Teil bezeichnet und mit dem Symbol SL2 gekennzeichnet. In 3 ist die Grenze zwischen dem ersten geneigten Teil SL1 und dem zweiten geneigten Teil SL2 durch eine gestrichelte Linie dargestellt. Sowohl der erste als auch der zweite geneigte Teil SL1 und SL2 sind relativ zur Unterseite 60b geneigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform befindet sich das gesamte MR-Element 30 auf dem ersten geneigten Teil SL1 oder dem zweiten geneigten Teil SL2. Die 3 und 4 zeigen das MR-Element 30, das auf dem ersten geneigten Teil SL1 angeordnet ist.
Das MR-Element 30 hat eine in der X-Richtung längliche Form. Wie hier verwendet, wird die laterale Richtung des MR-Elements 30 als die Breitenrichtung des MR-Elements 30 oder einfach als die Breitenrichtung bezeichnet. Das MR-Element 30 kann eine ebene Form haben (in Z-Richtung gesehen), wie ein Rechteck, mit einem Teil mit konstanter Breite, der unabhängig von der Position in X-Richtung eine konstante oder im Wesentlichen konstante Breite in Breitenrichtung hat. Das MR-Element 30 kann eine ebene Form haben, die keinen Teil mit konstanter Breite enthält, wie eine Ellipse. Beispiele für die ebene Form des MR-Elements 30 mit einem Teil konstanter Breite schließen eine rechteckige Form, bei der beide Längsenden gerade sind, eine ovale Form, bei der beide Längsenden halbkreisförmig sind, und eine Form, bei der beide Längsenden polygonal sind, ein. Die 3 und 5 zeigen den Fall, dass das MR-Element 30 eine rechteckige, ebene Form hat. In diesem Beispiel hat das MR-Element 30 eine Unterseite 30a, eine Oberseite 30b, eine erste Kante 30c, eine zweite Kante 30d, eine dritte Kante 30e und eine vierte Kante 30f. Die Unterseite 30a liegt dem gekrümmten Teil 60a2 gegenüber. Die Oberseite 30b befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Unterseite 30a. Die erste und zweite Kante 30c und 30d befinden sich an beiden Enden in Breitenrichtung. Die dritte und vierte Kante 30e und 30f befinden sich an beiden Enden in Der Längsrichtung. Die Abmessung des MR-Elements 30 in Breitenrichtung ist unabhängig von der Position in der X-Richtung konstant oder im Wesentlichen konstant.
Das Trägerelement 60 umfasst ein Substrat 61 und eine Isolierschicht 62, die sich auf dem Substrat 61 befindet. Das Substrat 61 ist ein Halbleitersubstrat, das aus einem Halbleiter wie beispielsweise Si gemacht ist. Das Substrat 61 hat eine Oberseite, die sich an einem Ende des Substrats 61 in der Z-Richtung befindet, und eine Unterseite, die sich an einem Ende des Substrats 61 in der -Z-Richtung befindet. Die Unterseite 60b des Trägerelements 60 ist von der Unterseite des Substrats 61 gebildet. Das Substrat 61 hat eine konstante Dicke (Abmessung in der Z-Richtung).
Die Isolierschicht 62 ist aus einem isolierenden Material wie z. B. SiO₂ gemacht. Die Isolierschicht 62 weist eine Oberseite auf, die sich an einem Ende in der Z-Richtung befindet. Die Gegenfläche 60a des Trägerelements 60 ist von der Oberseite der Isolierschicht 62 gebildet. Die Isolierschicht 62 hat eine solche Querschnittsform, dass der gekrümmte Teil 60a2 auf der Gegenfläche 60a ausgebildet ist. Insbesondere hat die Isolierschicht 62 eine Querschnittsform, die in einem gegebenen Querschnitt parallel zur YZ-Ebene in der Z-Richtung nach außen gewölbt ist.
Der Magnetsensor 1 schließt ferner eine untere Elektrode 41, eine obere Elektrode 42 und Isolierschichten 63, 64 und 65 ein. In 3 sind die untere Elektrode 41, die obere Elektrode 42 und die Isolierschichten 63 bis 65 weggelassen. In 5 sind die Isolierschichten 63 bis 65 weggelassen.
Die untere Elektrode 41 befindet sich auf der Gegenfläche 60a des Trägerelements 60 (der Oberseite der Isolierschicht 62). Die Isolierschicht 63 befindet sich auf der Gegenfläche 60a des Trägerelements 60, um die untere Elektrode 41 herum. Das MR-Element 30 befindet sich auf der unteren Elektrode 41. Die Isolierschicht 64 befindet sich auf der unteren Elektrode 41 und der Isolierschicht 63, um das MR-Element 30 herum. Die obere Elektrode 42 befindet sich auf dem MR-Element 30 und der Isolierschicht 64. Die Isolierschicht 65 befindet sich auf der Isolierschicht 64, um die obere Elektrode 42 herum.
Der Magnetsensor 1 schließt ferner eine nicht dargestellte Isolierschicht, die die obere Elektrode 42 und die Isolierschicht 65 bedeckt, ein. Die untere Elektrode 41 und die obere Elektrode 42 sind aus einem leitfähigen Material wie zum Beispiel Cu gemacht. Die Isolierschichten 63 bis 65 und die nicht gezeigte Isolierschicht sind aus einem isolierenden Material wie zum Beispiel SiO₂ gemacht.
Das Substrat 61 und die Teile des Magnetsensors 1, die auf dem Substrat 61 gestapelt sind, werden zusammen als Detektionseinheit bezeichnet. 4 zeigt die Detektionseinheit. Die in 2 gezeigte Detektionswert-Erzeugungsschaltung 21 kann mit der Detektionseinheit integriert oder von ihr getrennt sein.
Die Konfiguration des MR-Elements 30 wird nun unter Bezugnahme auf 6 im Detail beschrieben. Insbesondere in der vorliegenden Ausführungsform ist das MR-Element 30 ein Spin-Ventil-MR-Element. Wie in 6 gezeigt, umfasst das MR-Element 30 eine magnetisierte Schicht 32 mit einer Magnetisierung, deren Richtung fest ist, eine freie Schicht 34 mit einer Magnetisierung, deren Richtung in Abhängigkeit von der Richtung eines externen Magnetfeldes variabel ist, und eine Abstandsschicht 33, die sich zwischen der magnetisierten Schicht 32 und der freien Schicht 34 befindet. Das MR-Element 30 kann ein magnetoresistives Tunnel-Element (TMR-Element) oder ein riesenmagnetoresistives Element (GMR-Element) sein. Bei dem TMR-Element ist die Abstandsschicht 33 eine Tunnelbarriereschicht. Beim GMR-Element ist die Abstandsschicht 33 eine nichtmagnetische leitfähige Schicht. Der Widerstand des MR-Elements 30 ändert sich mit dem Winkel, den die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 34 mit der Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 32 bildet. Der Widerstand ist minimiert, wenn der Winkel 0° ist. Der Widerstand ist maximiert, wenn der Winkel 180° ist.
Die magnetisierte Schicht 32, die Abstandsschicht 33 und die freie Schicht 34 sind in dieser Reihenfolge von der unteren Elektrode 41 in Richtung der oberen Elektrode 42 gestapelt. Das MR-Element 30 schließt ferner eine Unterschicht 31, die zwischen der magnetisierten Schicht 32 und der unteren Elektrode 41 angeordnet ist, und eine Deckschicht 35, die zwischen der freien Schicht 34 und der oberen Elektrode 42 angeordnet ist, ein. Die Anordnung der magnetisierten Schicht 32, der Abstandsschicht 33 und der freien Schicht 34 in dem MR-Element 30 kann vertikal umgekehrt sein als in 6 dargestellt.
Die Richtung der Magnetisierung der magnetisierten Schicht 32 ist vorzugsweise orthogonal zur Längsrichtung des MR-Elements 30. In der vorliegenden Ausführungsform befindet sich das MR-Element 30 auf dem ersten geneigten Teil SL1 oder dem zweiten geneigten Teil SL2, der relativ zur Unterseite 60b geneigt ist. Die Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 32 ist somit auch gegenüber der Unterseite 60b geneigt.
Der Einfachheit halber ist in der vorliegenden Ausführungsform die Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 32, die sich auf dem ersten geneigten Teil SL1 befindet, als U-Richtung oder als -U-Richtung bezeichnet. Die U-Richtung ist eine Richtung, die von der Y-Richtung zu der Z-Richtung hin um einen vorbestimmten Winkel gedreht ist. Die -U-Richtung ist die zur U-Richtung entgegengesetzte Richtung. Der Einfachheit halber ist in der vorliegenden Ausführungsform die Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 32, die sich auf dem zweiten geneigten Teil SL2 befindet, als V-Richtung oder als -V-Richtung bezeichnet. Die V-Richtung ist eine Richtung, die von der Y-Richtung zu der -Z-Richtung hin um einen vorbestimmten Winkel gedreht ist. Die -V-Richtung ist die zur V-Richtung entgegengesetzte Richtung.
Die X-, U- und V-Richtungen sind in 2 dargestellt. Der Einfachheit halber sind in 2 die U-Richtung und die V-Richtung durch denselben Pfeil gekennzeichnet. In 2 zeigen die gefüllten Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 32 der MR-Elemente 30 an, die in den jeweiligen Widerstandsabschnitten 11 bis 14 eingeschlossen sind. Der Magnetsensor 1 kann so konfiguriert sein, dass die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 32 der MR-Elemente 30 in den Widerstandsabschnitten 11 und 14 die U-Richtung sind und die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 32 der MR-Elemente 30 in den Widerstandsabschnitten 12 und 13 die -U-Richtung sind. Alternativ kann der Magnetsensor 1 so konfiguriert sein, dass die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 32 der MR-Elemente 30 in den Widerstandsabschnitten 11 und 14 die V-Richtung sind und die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 32 der MR-Elemente 30 in den Widerstandsabschnitten 12 und 13 die -V-Richtung sind.
Alternativ kann der Magnetsensor 1 einen ersten Schaltungsteil und einen zweiten Schaltungsteil einschließen, die jeweils die Widerstandsabschnitte 11 bis 14 enthalten. Der erste Schaltungsteil kann so konfiguriert sein, dass die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 32 der MR-Elemente 30 in den Widerstandsabschnitten 11 und 14 die U-Richtung sind, und die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 32 der MR-Elemente 30 in den Widerstandsabschnitten 12 und 13 die -U-Richtung sind. Der zweite Schaltungsteil kann so konfiguriert sein, dass die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 32 der MR-Elemente 30 in den Widerstandsabschnitten 11 und 14 die V-Richtung sind und die Magnetisierungsrichtungen der magnetisierten Schichten 32 der MR-Elemente 30 in den Widerstandsabschnitten 12 und 13 die -V-Richtung sind.
Die freie Schicht 34 entspricht einer Magnetschicht gemäß der vorliegenden Erfindung. Die freie Schicht 34 weist eine magnetische Formanisotropie auf, bei der die Richtung der leichten Magnetisierungsachse die Magnetisierungsrichtung der magnetisierten Schicht 32 schneidet. In der vorliegenden Ausführungsform ist das MR-Element 30 so ausgebildet, dass es in der X-Richtung eine längliche Form aufweist. Dies verleiht der freien Schicht 34 eine magnetische Formanisotropie, bei der die Richtung der leichten Magnetisierungsachse parallel zur X-Richtung ist.
Bis zu diesem Punkt wurde die Konfiguration des Magnetsensors 1 mit Schwerpunkt auf einem MR-Element 30 beschrieben. In der vorliegenden Ausführungsform schließen die Widerstandsabschnitte 11 bis 14 jeweils mindestens ein MR-Element 30 ein. Der Magnetsensor 1 umfasst somit mehrere MR-Elemente 30, mehrere untere Elektroden 41 und mehrere obere Elektroden 42. Wie in 5 gezeigt, hat jede der unteren Elektroden 41 eine längliche, schlanke Form. Das MR-Element 30 ist an der Oberseite der unteren Elektrode 41 in der Nähe eines Endes in der Längsrichtung angebracht. Jede obere Elektrode 42 hat eine längliche, schlanke Form und ist über zwei unteren Elektroden 41 angeordnet, um zwei benachbarte MR-Elemente 30 elektrisch zu verbinden.
Die Anzahl der gekrümmten Teile 60a2 der Gegenfläche 60a des Trägerelements 60 kann eins oder mehr als eins sein. Wenn die Anzahl der gekrümmten Teile 60a2 eins ist, befinden sich die mehreren MR-Elemente 30 auf dem einen gekrümmten Teil 60a2. In so einem Fall können die mehreren MR-Elemente 30 entweder auf einem der ersten und zweiten geneigten Teile SL1 und SL2 oder sowohl auf dem ersten als auch dem zweiten geneigten Teil SL1 und SL2 angeordnet sein.
Wenn die Anzahl der gekrümmten Teile 60a2 mehr als eins ist, können ein oder mehrere MR-Elemente 30 auf einem gekrümmten Teil 60a2 angeordnet sein. In so einem Fall können die mehreren gekrümmten Teile 60a2 entlang einer Richtung angeordnet sein. Alternativ können die mehreren gekrümmten Teile 60a2 in mehreren Reihen angeordnet sein, d. h. mehr als ein gekrümmter Teil 60a2 in der X- und der Y-Richtung.
Nachfolgend werden die geneigten Teile und die MR-Elemente 30 unter Bezugnahme auf die 6 und 7 näher beschrieben. Die folgende Beschreibung erfolgt am Beispiel des ersten geneigten Teils SL1. 7 ist eine erläuternde Darstellung zur Beschreibung der Form des ersten geneigten Teils SL1. In 7 sind die Unterschicht 31 und die Deckschicht 35 des MR-Elements 30 weggelassen.
7 zeigt einen spezifischen Querschnitt, der das MR-Element 30 schneidet und senkrecht zur Unterseite 60b des Trägerelements 60 verläuft. Ein solcher Querschnitt wird im Folgenden mit dem Symbol S bezeichnet. Der Querschnitt S schneidet die Längsrichtung des MR-Elements 30. Um die Form des ersten geneigten Teils SL1 zu beschreiben, werden eine erste Position P1, eine zweite Position P2, eine dritte Position P3 und eine vierte Position P4 auf dem ersten geneigten Teil SL1 in einem gegebenen Querschnitt S wie folgt definiert. Die erste Position P1 ist eine Position, an der der erste geneigte Teil SL1 relativ zur Unterseite 60b um einen ersten Winkel θ1 geneigt ist. Die zweite Position P2 ist eine Position, an der der erste geneigte Teil SL1 relativ zur Unterseite 60b um einen zweiten Winkel θ2 geneigt ist, der kleiner als der erste Winkel θ1 ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist insbesondere die erste Position P1 näher an der Unterseite 60b als die zweite Position P2. In der folgenden Beschreibung ist der Winkel, den eine bestimmte Fläche mit der Unterseite 60b bildet, als Winkel von 0° oder mehr und nicht mehr als 90° ausgedrückt.
Die dritte Position P3 ist die Position auf dem ersten geneigten Teil SL1, die der Unterseite 60b am nächsten liegt. Insbesondere, die dritte Position P3 bezieht sich auf das Ende des ersten geneigten Teils SL1 in der -Y-Richtung und befindet sich an der Grenze zwischen dem gekrümmten Teil 60a2 und dem ebenen Teil 60a1. Die vierte Position P4 ist die Position auf dem ersten geneigten Teil SL1, die am weitesten von der Unterseite 60b entfernt ist. Insbesondere, die vierte Position P4 bezieht sich auf das Ende des ersten geneigten Teils SL1 in der Y-Richtung und befindet sich an der Grenze zwischen dem ersten geneigten Teil SL1 und dem zweiten geneigten Teil SL2, d. h. am Mittelpunkt des gekrümmten Teils 60a2. Die erste Position P1 und die zweite Position P2 fallen in den Bereich von der dritten Position P3 zu der vierten Position P4.
Sowohl der Winkel, den der erste geneigte Teil SL1 mit der Unterseite 60b an der dritten Position P3 bildet, als auch der Winkel, den der erste geneigte Teil SL1 mit der Unterseite 60b an der vierten Position P4 bildet, sind 0°. Sowohl der erste als auch der zweite Winkel θ1 und θ2 sind größer als 0° und kleiner als 90°. In der vorliegenden Ausführungsform ist insbesondere der erste geneigte Teil SL1 relativ zur Unterseite 60b so geneigt, dass innerhalb des Bereichs von der ersten Position P1 zu der zweiten Position P2 der erste Winkel θ1 maximal und der zweite Winkel θ2 minimal ist.
Der Umriss des ersten geneigten Teils SL1 in einem gegebenen Querschnitt S umfasst mehrere Kurven, wobei jede Kurve eine andere Krümmung aufweist. Der Absolutwert einer Krümmung k1 des ersten geneigten Teils SL1 an der ersten Position P1 ist kleiner als der einer Krümmung k2 des ersten geneigten Teils SL1 an der zweiten Position P2. Anders ausgedrückt ist der erste geneigte Teil SL1 an der ersten Position P1 gerader als der erste geneigte Teil SL1 an der zweiten Position P2 und krümmt sich leicht.
In 7 stellt der mit dem Symbol C1 bezeichnete Kreisbogen einen Teil eines Kreises dar, der sich dem ersten geneigten Teil SL1 an der ersten Position P1 annähert, d. h. einen ersten Krümmungskreis. Der mit dem Symbol C2 bezeichnete Kreisbogen stellt einen Teil eines Kreises dar, der sich dem ersten geneigten Teil SL1 an der zweiten Position P2 annähert, d. h. einen zweiten Krümmungskreis. Wie in 7 dargestellt, hat der erste Krümmungskreis (Symbol C1) einen größeren Radius als der zweite Krümmungskreis (Symbol C2).
In dem Bereich von der ersten Position P1 bis zur zweiten Position P2 ist der Absolutwert der Krümmung des ersten geneigten Teils SL1 an einer vorbestimmten Position maximiert, die nicht die erste Position P1 auf dem ersten geneigten Teil SL1 ist. Die vorbestimmte Position kann die zweite Position P2 oder eine von der ersten und zweiten Position P1 und P2 verschiedene Position sein. Der Absolutwert der Krümmung des ersten geneigten Teils SL1 kann von der ersten Position P1 zur zweiten Position P2 monoton zunehmen oder insgesamt zunehmen, wobei er wiederholt zunimmt und abnimmt.
In dem in 7 dargestellten Beispiel ist der Umriss des ersten geneigten Teils SL1 in einem gegebenen Querschnitt S eine gleichmäßige Kurve von der ersten Position P1 zur zweiten Position P2. Der Umriss des ersten geneigten Teils SL1 kann jedoch einen Punkt enthalten, an dem die Krümmung im Wesentlichen unendlich ist. In einem solchen Fall biegt sich der Umriss des ersten geneigten Teils SL1 an dem Punkt, an dem die Krümmung im Wesentlichen unendlich ist. Ein Winkel θb, den der erste geneigte Teil SL1 mit der Unterseite 60b an der Biegestelle bildet, ist wie folgt definiert. Ein Winkel, den der erste geneigte Teil SL1 mit der Unterseite 60b an einem Punkt auf dem ersten geneigten Teil SL1 nahe dem Biegepunkt und näher an der Unterseite 60b als der Biegepunkt bildet, wird mit θa bezeichnet. Ein Winkel, den der erste geneigte Teil SL1 mit der Unterseite 60b an einem Punkt auf dem ersten geneigten Teil SL1 nahe dem Biegepunkt und weiter von der Unterseite 60b entfernt als der Biegepunkt bildet, wird mit θc bezeichnet. Der Winkel θb ist ein Winkel, der kleiner als der Winkel θa und größer als der Winkel θc ist. Der Winkel θb kann ein Mittelwert aus den Winkeln θa und θc sein.
Das MR-Element 30 ist auf dem ersten geneigten Teil SL1 so vorgesehen, dass sich die erste Kante 30c in einem gegebenen Querschnitt S über der ersten Position P1 befindet. Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform das MR-Element 30 auf dem ersten geneigten Teil SL1 so vorgesehen, dass sich die zweite Kante 30d in dem gegebenen Querschnitt S über der zweiten Position P2 befindet. In der vorliegenden Ausführungsform ist das MR-Element 30 also in dem Bereich von der ersten Position P1 zu der zweiten Position P2 auf dem ersten geneigten Abschnitt SL1 vorgesehen.
Wie in den 6 und 7 gezeigt, umfasst die freie Schicht 34 des MR-Elements 30 eine erste Fläche 34a, eine der ersten Fläche 34a gegenüberliegende zweite Fläche 34b und eine äußere Umfangsfläche, die die erste Fläche 34a und die zweite Fläche 34b verbindet. Die erste Fläche 34a ist weiter von der Gegenfläche 60a des Trägerelements 60 entfernt als die zweite Fläche 34b. Die erste Fläche 34a ist in Kontakt mit der Deckschicht 35. Die zweite Fläche 34b ist in Kontakt mit der Abstandsschicht 33.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das MR-Element 30 so geformt, dass es in der X-Richtung länglich ist. Die erste und zweite Fläche 34a und 34b haben daher jeweils eine in der X-Richtung längliche Form. Die erste Fläche 34a hat eine erste Kante Ed1 und eine zweite Kante Ed2, die sich an beiden seitlichen Enden der ersten Fläche 34a befinden. Die erste Kante Ed1 befindet sich an der ersten Kante 30c des MR-Elements 30. Die zweite Kante Ed2 befindet sich an der zweiten Kante 30d des MR-Elements 30.
Im Folgenden wird der Winkel, den die erste Fläche 34a mit der Unterseite 60b des Trägerelements 60 bildet, als Neigungswinkel bezeichnet und mit dem Symbol ϕ gekennzeichnet. Die erste Fläche 34a ist relativ zur Unterseite 60b des Trägerelements 60 so geneigt, dass der Neigungswinkel ϕ größer als 0° ist.
Im Folgenden wird der Neigungswinkel ϕ an der ersten Kante Ed1 als Neigungswinkel ϕ1bezeichnet. Der Neigungswinkel ϕ an der zweiten Kante Ed2 wird als Neigungswinkel ϕ2 bezeichnet. In einem gegebenen Querschnitt S ist der Neigungswinkel ϕ1 an der ersten Kante Ed1 größer als der Neigungswinkel ϕ2 an der zweiten Kante Ed2. In einem gegebenen Querschnitt S kann der Neigungswinkel ϕ von der zweiten Kante Ed2 aus in Richtung der ersten Kante Ed1 zunehmen.
Der Neigungswinkel ϕ an einer gegebenen Position auf der ersten Fläche 34a ändert sich in Abhängigkeit von dem Winkel θ, den der erste geneigte Teil SL1 mit der Unterseite 60b bildet. Insbesondere ist der Neigungswinkel ϕ an einer gegebenen Position auf der ersten Fläche 34a im Wesentlichen derselbe wie der Winkel θ an einer Position auf dem ersten geneigten Teil SL1 unterhalb der gegebenen Position. Der Neigungswinkel ϕ nimmt also zu, wenn der Winkel θ zunimmt.
Die freie Schicht 34 weist eine Dicke T auf, die eine Abmessung in einer Richtung senkrecht zur ersten Fläche 34a ist. Die Dicke T kann auch als der Abstand zwischen der ersten und zweiten Fläche 34a und 34b in der Richtung senkrecht zur ersten Fläche 34a bezeichnet werden. Im Folgenden wird die Dicke T an der ersten Kante Ed1 als Dicke T1 bezeichnet. Die Dicke T an der zweiten Kante Ed2 wird als Dicke T2 bezeichnet. Die Dicke T1 ist auch die Dicke T an der ersten Kante 30c des MR-Elements 30. Die Dicke T2 ist auch die Dicke T an der zweiten Kante 30d des MR-Elements 30. Der Einfachheit halber ist eine imaginäre Fläche angenommen, indem die zweite Fläche 34b entlang des gekrümmten Teils 60a2 verlängert wird, und die Dicke T2 ist definiert als der Abstand zwischen der ersten Fläche 34a und der imaginären Fläche in der Richtung senkrecht zur ersten Fläche 34a.
In einem gegebenen Querschnitt S ist die Dicke T1 an der ersten Kante Ed1 kleiner als die Dicke T2 an der zweiten Kante Ed2. In einem gegebenen Querschnitt S kann die Dicke T von der zweiten Kante Ed2 aus in Richtung der ersten Kante Ed1 abnehmen.
Die Dicke T an einer gegebenen Position auf der ersten Fläche 34a ändert sich in Abhängigkeit vom Winkel θ. Insbesondere nimmt die Dicke T an einer gegebenen Position auf der ersten Fläche 34a ab, wenn der Winkel θ an der Position auf dem ersten geneigten Teil SL1, die der gegebenen Position am nächsten liegt, zunimmt.
Aus dem Verhältnis zwischen dem Neigungswinkel ϕ und dem Winkel θ sowie aus dem Verhältnis zwischen der Dicke T und dem Winkel θ ergibt sich, dass die Dicke T mit zunehmendem Neigungswinkel ϕ abnimmt.
Die vorangehende Beschreibung erfolgte am Beispiel des ersten geneigten Teils SL1. Der erste geneigte Teil SL1 und der zweite geneigte Teil SL2 haben eine Form, die symmetrisch oder im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf die XZ-Ebene ist, die den Mittelpunkt des gekrümmten Teils 60a2 einschließt. Die vorangehende Beschreibung des ersten geneigten Teils SL1 gilt daher auch für den zweiten geneigten Teil SL2. Die vorangehende Beschreibung des MR-Elements 30 gilt auch für das MR-Element 30, das auf dem zweiten geneigten Teil SL2 vorgesehen ist.
Nun wird ein Herstellungsverfahren für den Magnetsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 8 bis 12 beschrieben. Das Herstellungsverfahren für den Magnetsensor 1 umfasst Schritte zur Bildung der in den 3 bis 5 gezeigten Teile des Magnetsensors 1, d.h. der Detektionseinheit, und Schritte zur Fertigstellung des Magnetsensors 1 mittels der Detektionseinheit. Die 8 bis 12 zeigen die Schritte zur Bildung der Detektionseinheit. Man beachte, dass die 8 bis 12 das MR-Element 30 betreffen, das auf dem ersten geneigten Teil SL1 ausgebildet ist.
Wie in 8 gezeigt, wird in den Schritten zur Bildung der Detektionseinheit zunächst die Isolierschicht 62 auf dem Substrat 61 gebildet. Die Isolierschicht 62 kann durch Bilden einer Fotolackmaske auf dem Substrat 61 und anschließendes Bilden eines Isolierfilms gebildet werden. Die Isolierschicht 62 kann durch Bilden eines Isolierfilms auf dem Substrat 61 und anschließendes Ätzen eines Teils des Isolierfilms gebildet werden. Die Bildung der Isolierschicht 62 vervollständigt das Trägerelement 60.
9 zeigt den nächsten Schritt. In diesem Schritt werden die untere Elektrode 41 und die Isolierschicht 63 auf der Isolierschicht 62, d. h. auf dem Trägerelement 60, gebildet. Die untere Elektrode 41 und die Isolierschicht 63 werden zum Beispiel auf folgende Weise gebildet. Zunächst wird ein Metallfilm auf der Isolierschicht 62 gebildet. Danach wird eine Ätzmaske auf dem Metallfilm gebildet. Die Ätzmaske kann durch fotolithographisches Strukturieren einer Fotolackschicht gebildet werden. Anschließend wird der Metallfilm mit Hilfe der Ätzmaske geätzt, um die untere Elektrode 41 zu bilden. Danach wird die Isolierschicht 63 gebildet, wobei die Ätzmaske nicht entfernt wird. Nachfolgend wird die Ätzmaske entfernt.
10 zeigt den nächsten Schritt. In diesem Schritt werden Filme, die später zu den Schichten werden, die das MR-Element 30 bilden, der Reihe nach gebildet, und ein Schichtenfilm 30P, der später das MR-Element 30 wird, wird auf der unteren Elektrode 41 und der Isolierschicht 63 gebildet. Auf dem Schichtenfilm 30P wird danach eine Ätzmaske 81 gebildet. Die Ätzmaske 81 wird durch fotolithographisches Strukturieren einer Fotolackschicht gebildet. Die Ätzmaske 81 hat eine ebene Form (von oben gesehen), die der Form des MR-Elements 30 entspricht. Die Ätzmaske 81 hat eine erste Wandfläche 81a zum Definieren der Position der ersten Kante 30c des MR-Elements 30 und eine zweite Wandfläche 81b zum Definieren der Position der zweiten Kante 30d des MR-Elements 30.
11 zeigt den nächsten Schritt. In diesem Schritt wird der Schichtenfilm 30P beispielsweise durch Ionendünnen oder reaktives Ionenätzen mittels der Ätzmaske 81 geätzt. Der Schichtenfilm 30P wird dadurch zum MR-Element 30.
12 zeigt den nächsten Schritt. In diesem Schritt wird die Isolierschicht 64 zunächst mit der nicht entfernten Ätzmaske 81 gebildet. Die Ätzmaske 81 wird danach entfernt. Die obere Elektrode 42 und die Isolierschicht 65 werden dann auf dem MR-Element 30 und der Isolierschicht 64 gebildet. Das Verfahren zur Bildung der oberen Elektrode 42 und der Isolierschicht 65 ist das gleiche wie das zur Bildung der unteren Elektrode 41 und der Isolierschicht 63.
Nachfolgend wird eine nicht dargestellte Isolierschicht gebildet, um die obere Elektrode 42 und die Isolierschicht 65 zu überdecken. Als nächstes werden mehrere Anschlüsse, die die Stromversorgungsknoten V1 und V2 und dergleichen bilden, gebildet, um die Detektionseinheit des Magnetsensors 1 zu vervollständigen.
Als nächstes wird ein Beispiel für die Form und Krümmung der Gegenfläche 60a des Trägerelements 60 unter Bezugnahme auf 13 beschrieben. 13 ist ein charakteristisches Diagramm, das die Form und Krümmung der Gegenfläche 60a des Trägerelements 60 in einem vorbestimmten Querschnitt S zeigt. 13 ist durch Messung der Gegenfläche 60a eines tatsächlich hergestellten Trägerelements 60 unter einem Rasterkraftmikroskop erhalten. In 13 zeigt die horizontale Achse die Position in einer Richtung parallel zur Y-Richtung an. Die vertikale Achse auf der linken Seite zeigt die Krümmung der Gegenfläche 60a an. Die in 13 gezeigte Krümmung ist so definiert, dass die Krümmung einen positiven Wert hat, wenn die Gegenfläche 60a eine konvexe Fläche ist, die in einer Richtung weg von der Unterseite 60b vorsteht. Die vertikale Achse auf der rechten Seite gibt die Höhe der Gegenfläche 60a an. In 13 bezieht sich die Höhe der Gegenfläche 60a auf die Position in einer Richtung parallel zur Z-Richtung. In 13 wird die Höhe des ebenen Teils 60a1 der Gegenfläche 60a als 0 angenommen. Die mit dem Bezugszeichen 71 bezeichnete durchgezogene Linie repräsentiert die Krümmung der Gegenfläche 60a. Die dicke durchgezogene Linie mit dem Bezugszeichen 72 repräsentiert die Höhe der Gegenfläche 60a.
In 13 repräsentieren die mit den Symbolen P1L und P2L bezeichneten Punkte die Positionen, die den ersten und zweiten Kanten 30c bzw. 30d des MR-Elements 30 entsprechen, das auf dem ersten geneigten Teil SL1 vorgesehen ist. Das MR-Element 30 ist in dem Bereich von dem Punkt P1L zu dem Punkt P2L auf dem ersten geneigten Teil SL1 vorgesehen. Die Punkte P1L und P2L repräsentieren im Wesentlichen die erste und zweite Position P1 und P2 auf dem ersten geneigten Teil SL1. Wie in 13 gezeigt, ist der Winkel, den die Gegenfläche 60a mit der Unterseite 60b am Punkt P1L bildet, größer als der Winkel, den die Gegenfläche 60a mit der Unterseite 60b am Punkt P2L bildet. Der Absolutwert der Krümmung der Gegenfläche 60a am Punkt P1L ist kleiner als der der Krümmung der Gegenfläche 60a am Punkt P2L. Im Bereich von dem Punkt P1L zu dem Punkt P2L ist der Absolutwert der Krümmung der Gegenfläche 60a am Punkt P1L minimiert und an einer vom Punkt P1L verschiedenen, vorbestimmten Position maximiert.
Ähnlich stellen in 13 die mit den Symbolen PIR und P2R bezeichneten Punkte die Positionen dar, die den ersten und zweiten Kanten 30c bzw. 30d eines MR-Elements 30 entsprechen, das auf dem zweiten geneigten Teil SL2 vorgesehen ist. Das MR-Element 30 ist in dem Bereich von dem Punkt P1R zu dem Punkt P2R auf dem zweiten geneigten Teil SL2 vorgesehen. Die Punkte P1R und P2R repräsentieren im Wesentlichen die erste und zweite Position P1 und P2 auf dem zweiten geneigten Teil SL2. Wie in 13 gezeigt, ist der Winkel, den die Gegenfläche 60a mit der Unterseite 60b am Punkt P1R bildet, größer als der Winkel, den die Gegenfläche 60a mit der Unterseite 60b am Punkt P2R bildet. Der Absolutwert der Krümmung der Gegenfläche 60a am Punkt P1R ist kleiner als der der Krümmung der Gegenfläche 60a am Punkt P2R. Im Bereich von dem Punkt P1R zu dem Punkt P2R ist der Absolutwert der Krümmung der Gegenfläche 60a am Punkt P1R minimiert und an einer vom Punkt P1R verschiedenen, vorbestimmten Position maximiert.
Die Funktionsweise und die Wirkung des Magnetsensors 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden nun beschrieben. Wie in 7 gezeigt, ist bei der vorliegenden Ausführungsform in einem gegebenen Querschnitt S der erste geneigte Teil SL1 an der ersten Position P1 relativ zur Unterseite 60b um den ersten Winkel θ1 geneigt und an der zweiten Position P2 relativ zur Unterseite 60b um den zweiten Winkel θ2 geneigt, der kleiner ist als der erste Winkel θ1. Der Absolutwert der Krümmung k1 des ersten geneigten Teils SL1 an der ersten Position P1 ist kleiner als der der Krümmung k2 des ersten geneigten Teils SL1 an der zweiten Position P2.
Das auf dem ersten geneigten Teil SL1 vorgesehene MR-Element 30 ist auf dem ersten geneigten Teil SL1 so angeordnet, dass sich die erste Kante 30c in einem gegebenen Querschnitt S über der ersten Position P1 befindet. Ferner ist das MR-Element 30 bei der vorliegenden Ausführungsform auf dem ersten geneigten Teil SL1 so angeordnet, dass sich die zweite Kante 30d im gegebenen Querschnitt S über der zweiten Position P2 befindet.
Wie unter Bezugnahme auf die 8 bis 12 beschrieben, wird das MR-Element 30 durch Ätzen des Schichtenfilms 30P gebildet. Beim Ätzen wird die Ätzmaske 81 verwendet. Die Ätzmaske 81 wird an einer gewünschten Position auf dem Schichtenfilm 30P durch fotolithographisches Strukturieren einer Fotolackschicht gebildet.
Die Ätzmaske 81 weist die erste Wandfläche 81a zur Festlegung der Position der ersten Kante 30c des MR-Elements 30 und die zweite Wandfläche 81b zur Festlegung der Position der zweiten Kante 30d des MR-Elements 30 auf. Die erste Wandfläche 81a ist so ausgebildet, dass sie sich über der zuvor definierten ersten Position P1 befindet. Die zweite Wandfläche 81b ist so ausgebildet, dass sie sich über der zuvor definierten zweiten Position P2 befindet. Im eigentlichen Herstellungsprozess können die Position und die Abmessungen der Ätzmaske 81 jedoch aufgrund der Genauigkeit der Fotolithografie variieren. Dadurch ändern sich die Positionen der ersten und zweiten Wandfläche 81a und 81b, und die Positionen der ersten und zweiten Kante 30c und 30d des MR-Elements 30 weichen von den jeweiligen Entwurfspositionen ab.
Der Betrag der Abweichung des Winkels, den der erste geneigte Teil SL1 an einer vorbestimmten Position P auf dem ersten geneigten Teil SL1 mit der Unterseite 60b bildet, wird nun beschrieben. Hier wird der Winkel, den der erste geneigte Teil SL1 an der vorbestimmten Position P mit der Unterseite 60b bildet, mit dem Symbol θ bezeichnet. Die Krümmung des ersten geneigten Teils SL1 an der vorbestimmten Position P wird mit dem Symbol k bezeichnet. Der Betrag der Abweichung des Winkels, den der erste geneigte Teil SL1 mit der Unterseite 60b bildet, wenn die vorbestimmte Position P um Δy in der Richtung parallel zur Y-Richtung verschoben wird, wird mit dem Symbol Δθ bezeichnet. Wenn Δy ausreichend klein ist, kann der Betrag der Abweichung Δθ durch die folgende Gleichung (1) ausgedrückt werden: $Δθ = k * Δ y / cos θ$
Dabei wird die Krümmung k als konstant angenommen.
Wie aus Gleichung (1) ersichtlich ist, ist die Abweichung Δθ umso größer, je größer die Krümmung k ist. Je größer der Winkel θ ist, desto größer ist auch der Betrag der Abweichung Δθ.
Wie oben beschrieben, ändert sich die Dicke T der freien Schicht 34 des MR-Elements 30 in Abhängigkeit vom Winkel θ. Aus Gleichung (1) lässt sich also ableiten, dass sich die Dicke T umso stärker ändert, je größer die Krümmung k ist, und dass sich die Dicke T umso stärker ändert, je größer der Winkel θ ist.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Winkel θ1 größer als der zweite Winkel θ2. Angenommen zum Beispiel, der Umriss des ersten geneigten Teils SL1 hat eine konstante Krümmung k wie ein Kreisbogen, und bei gleichem Δy ist der Betrag der Abweichung Δθ in der Nähe der ersten Position P1 größer als der Betrag der Abweichung Δθ in der Nähe der zweiten Position P2. Folglich ist der Betrag der Änderung der Dicke T an der ersten Kante 30c größer als der Betrag der Änderung der Dicke T an der zweiten Kante 30d.
Im Gegensatz dazu ist bei der vorliegenden Ausführungsform der Absolutwert der Krümmung k1 des ersten geneigten Teils SL1 an der ersten Position P1 kleiner als der der Krümmung k2 des ersten geneigten Teils SL1 an der zweiten Position P2. Anders ausgedrückt ist bei der vorliegenden Ausführungsform der erste geneigte Teil SL1 so konfiguriert, dass er eine relativ kleine Krümmung k an der Position aufweist, an der der Betrag der Änderung der Dicke T der freien Schicht 34 relativ groß ist. Infolgedessen kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Änderung der Dicke T der freien Schicht 34 in der Nähe der ersten Kante 30c aufgrund von Schwankungen im Herstellungsprozess im Vergleich zu dem Fall, in dem die Krümmung k des ersten geneigten Teils SL1 konstant ist oder der Absolutwert der Krümmung k1 größer als der der Krümmung k2 ist, reduziert werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann eine Änderung der Dicken der Schichten, die das MR-Element 30 bilden, mit Ausnahme der freien Schicht 34 in der Nähe der ersten Kante 30c, aufgrund von Schwankungen im Herstellungsprozess ebenfalls reduziert werden. Infolgedessen kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Änderung der Dicke des MR-Elements 30 (eine Abmessung in der Richtung senkrecht zu dem ersten geneigten Teil SL1) in der Nähe der ersten Kante 30c aufgrund von Schwankungen im Herstellungsprozess reduziert werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist das MR-Element 30 so vorgesehen, dass sich die zweite Kante 30d über der zweiten Position P2 befindet, an der der Betrag der Änderung der Dicke T der freien Schicht 34 relativ gering ist. Daher kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Änderung der Dicke T der freien Schicht 34 in der Nähe der zweiten Kante 30d und der Dicke des MR-Elements 30 in der Nähe der zweiten Kante 30d aufgrund von Schwankungen im Herstellungsprozess reduziert werden. Infolgedessen kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Änderung der Dicke T der gesamten freien Schicht 34 und der Dicke des gesamten MR-Elements 30 reduziert werden.
Als nächstes werden weitere Effekte der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Bei der vorliegenden Ausführungsform nimmt die Dicke T der freien Schicht 34 an einer gegebenen Position auf der ersten Fläche 34a ab, wenn der Winkel θ an der Position auf dem ersten geneigten Teil SL1, die der gegebenen Position am nächsten liegt, zunimmt. Ein solches Verhältnis zwischen der Dicke T und dem Winkel θ kann durch die Bildung des Schichtenfilms 30P unter Verwendung einer sogenannten nicht-konformen Filmbildungsvorrichtung, wie z. B. einer Magnetron-Sputtervorrichtung, erreicht werden.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist in einem gegebenen Querschnitt S insbesondere die Dicke T1 an der ersten Kante Ed1 kleiner als die Dicke T2 an der zweiten Kante Ed2. Daher kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Konzentration der magnetischen Ladungen an und in der Nähe der ersten Kante Ed1 der freien Schicht 34 verringert werden.
Der Effekt der Verringerung der Konzentration magnetischer Ladungen wird im Folgenden durch den Vergleich mit einem MR-Element 230 gemäß einem Vergleichsbeispiel detailliert beschrieben. Das MR-Element 230 des Vergleichsbeispiels wird zunächst unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. 14 ist eine erläuternde Darstellung zur Beschreibung der magnetischen Ladungen auf dem MR-Element 230 des Vergleichsbeispiels. 14 zeigt einen Querschnitt, der dem Querschnitt S entspricht. Das MR-Element 230 gemäß dem Vergleichsbeispiel schließt wie das MR-Element 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine magnetisierte Schicht 232, eine Abstandsschicht 233, eine freie Schicht 234 und eine nicht dargestellte Unterschicht und Deckschicht ein.
Das MR-Element 230 des Vergleichsbeispiels befindet sich auf einer ebenen Fläche parallel zur Unterseite 60b des Trägerelements 60. Wie das MR-Element 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das MR-Element 230 zu einer Form ausgebildet, die in der X-Richtung länglich ist. Dies verleiht der freien Schicht 234 eine magnetische Formanisotropie, bei der die Richtung der leichten Magnetisierungsachse parallel zur X-Richtung verläuft.
Die freie Schicht 234 schließt eine erste Fläche 234a, die sich an einem Ende in Z-Richtung befindet, eine zweite Fläche 234b gegenüber der ersten Fläche 234a, und eine äußere Umfangsfläche ein, die die erste Fläche 234a und die zweite Fläche 234b verbindet. Sowohl die erste als auch die zweite Fläche 234a und 234b sind ebene Flächen, die parallel zur Unterseite 60b verlaufen. Die erste und die zweite Fläche 234a und 234b haben jeweils eine in der X-Richtung längliche Form. Die erste Fläche 234a hat eine erste Kante Ed11 und eine zweite Kante Ed12, die sich an beiden Enden in lateraler Richtung der ersten Fläche 234a befinden, d.h. in einer Richtung parallel zur Y-Richtung. Insbesondere ist bei dem Vergleichsbeispiel die erste Kante Ed11 eine Kante, die sich am Ende der ersten Fläche 234a in der -Y-Richtung befindet. Die zweite Kante Ed12 ist eine Kante, die sich am Ende der ersten Fläche 234a in der Y-Richtung befindet.
Wird ein externes Magnetfeld an das MR-Element 230 angelegt, dreht sich die Richtung des magnetischen Moments innerhalb der freien Schicht 234 in Abhängigkeit von der Richtung und Stärke des externen Magnetfelds. Infolgedessen dreht sich die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 234. Dabei entstehen magnetische Ladungen an der äußeren Umfangsfläche der freien Schicht 234.
Nehmen wir nun an, dass ein externes Magnetfeld in der Y-Richtung an das MR-Element 230 angelegt wird. Wenn das externe Magnetfeld in der Y-Richtung angelegt wird, konzentrieren sich positive magnetische Ladungen an einem Teil der äußeren Umfangsfläche der freien Schicht 234 in der Nähe der zweiten Kante Ed12, und negative magnetische Ladungen konzentrieren sich an einem Teil der äußeren Umfangsfläche der freien Schicht 234 in der Nähe der ersten Kante Ed11. In 14 stellen die Symbole „+“ positive magnetische Ladungen und die Symbole „-“ negative magnetische Ladungen dar. Aufgrund dieser magnetischen Ladungen entsteht in der freien Schicht 234 ein Entmagnetisierungsfeld in der -Y-Richtung. Die Stärke des Entmagnetisierungsfeldes ist umso größer, je näher es an den magnetischen Ladungen liegt. Die Stärke des Entmagnetisierungsfeldes in den Teilen der freien Schicht 234 in der Nähe der ersten und zweiten Kante Ed11 und Ed12 ist daher hoch. Die Stärke des Entmagnetisierungsfeldes im Mittelteil der freien Schicht 234 ist gering.
Wenn kein externes Magnetfeld angelegt wird, sind die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 234 und die Richtung des magnetischen Moments in der freien Schicht 234 parallel zur X-Richtung. Wenn die Stärke des externen Magnetfelds gering ist, beginnt die Richtung des magnetischen Moments im Mittelteil der freien Schicht 234 zur Y-Richtung hin zu rotieren. Andererseits dreht sich die Richtung des magnetischen Moments in den Teilen der freien Schicht 234 in der Nähe der ersten und zweiten Kanten Ed11 und Ed12 nicht oder kaum.
Wenn die Stärke des externen Magnetfeldes bis zu einem gewissen Grad steigt, wird die Richtung des magnetischen Moments im Mittelteil der freien Schicht 234 gleich oder im Wesentlichen gleich der Y-Richtung. Gleichzeitig beginnt die Richtung des magnetischen Moments in den Teilen der freien Schicht 234 in der Nähe der ersten und zweiten Kanten Ed11 und Ed12 zu der Y-Richtung hin zu rotieren. Wenn die Stärke des externen Magnetfelds noch größer wird, wird die Richtung des magnetischen Moments in den Teilen der freien Schicht 234 in der Nähe der ersten und zweiten Kanten Ed11 und Ed12 ebenfalls gleich oder im Wesentlichen gleich der Y-Richtung.
Wie oben beschrieben, ändert sich bei dem MR-Element 230 des Vergleichsbeispiels die Richtung des magnetischen Moments in der gesamten freien Schicht 234 aufgrund des Entmagnetisierungsfeldes nicht gleichmäßig. Infolgedessen ändert sich die Magnetisierung der freien Schicht 234 nichtlinear in Bezug auf eine Änderung der Stärke des externen Magnetfelds. Folglich ändert sich ein Detektionssignal, das von einem Magnetsensor mit dem MR-Element 230 des Vergleichsbeispiels erzeugt wird, nichtlinear in Bezug auf eine Änderung der Stärke des externen Magnetfelds.
Als nächstes werden die magnetischen Ladungen auf dem MR-Element 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 15 ist eine erläuternde Darstellung zur Beschreibung der magnetischen Ladungen auf dem MR-Element 30. 15 zeigt einen Querschnitt, der dem Querschnitt S entspricht. In 15 stellen die Symbole „+“ positive magnetische Ladungen und die Symbole „-“ negative magnetische Ladungen dar.
Bei dem MR-Element 30 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Dicke T1 an der ersten Kante Ed1 kleiner als die Dicke T2 an der zweiten Kante Ed2. Nehmen wir nun an, dass ein externes Magnetfeld in der Y-Richtung an das MR-Element 30 angelegt wird. In so einem Fall konzentrieren sich positive magnetische Ladungen an einem Teil der äußeren Umfangsfläche der freien Schicht 34 in der Nähe der zweiten Kante Ed2 wie im Vergleichsbeispiel. Im Gegensatz dazu konzentrieren sich negative magnetische Ladungen nicht an einem Teil der äußeren Umfangsfläche der freien Schicht 34 in der Nähe der ersten Kante Ed1, sondern sind gleichmäßig über die erste Fläche 34a verteilt. Dadurch verringert sich die Differenz zwischen der Stärke des Entmagnetisierungsfeldes in dem Teil der freien Schicht 34 nahe der ersten Kante Ed1 und der Stärke des Entmagnetisierungsfeldes im Mittelteil der freien Schicht 34. Wenn die Differenz abnimmt, dreht sich die Richtung des magnetischen Moments in dem Teil der freien Schicht 34 in der Nähe der ersten Kante Ed1 in ähnlicher Weise wie die des magnetischen Moments im Mittelteil der freien Schicht 34. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann somit verhindert werden, dass sich die Magnetisierung der freien Schicht 34 nichtlinear in Bezug auf eine Änderung der Stärke des externen Magnetfelds ändert. Infolgedessen kann gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Bereich, in dem sich das von dem Magnetsensor 1 erzeugte Detektionssignal linear ändert, erweitert werden.
Um Schwankungen in der Dicke des MR-Elements 30 aufgrund von Schwankungen im Herstellungsprozess zu verringern, kann die Krümmung k des gesamten ersten geneigten Teils SL1 verringert werden. Dies verringert jedoch eine Differenz zwischen dem ersten Winkel θ1 und dem zweiten Winkel θ2 und verringert eine Differenz zwischen der Dicke T1 an der ersten Kante Ed1 und der Dicke T2 an der zweiten Kante Ed2. Insbesondere, wenn der gesamte erste geneigte Teil SL1 eine Krümmung k von 0 aufweist, d.h. der gesamte erste geneigte Teil SL1 eine ebene Fläche ist, sind der erste Winkel θ1 und der zweite Winkel θ2 gleich, und die Dicke T1 an der ersten Kante Ed1 und die Dicke T2 an der zweiten Kante Ed2 sind gleich. Dies hebt den Effekt der Verringerung der Konzentration magnetischer Ladungen an und in der Nähe der ersten Kante Ed1 auf.
Dagegen wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Absolutwert der Krümmung k2 des ersten geneigten Teils SL1 an der zweiten Position P2, an der der Winkel θ relativ klein ist, relativ groß gemacht. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird dadurch die Differenz zwischen dem ersten Winkel θ1 und dem zweiten Winkel θ2 vergrößert, um die Differenz zwischen der Dicke T1 an der ersten Kante Ed1 und der Dicke T2 an der zweiten Kante Ed2 zu vergrößern. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Konzentration von magnetischen Ladungen an und in der Nähe der ersten Kante Ed1 der freien Schicht 34 somit reduziert werden, während eine Änderung der Dicke T1 an der ersten Kante Ed1 aufgrund von Schwankungen im Herstellungsprozess verringert wird.
Die Auswirkungen der vorliegenden Ausführungsform wurden bisher am Beispiel des MR-Elements 30 beschrieben, das auf dem ersten geneigten Teil SL1 vorgesehen ist. Die vorstehende Beschreibung gilt jedoch auch für das MR-Element 30, das auf dem zweiten geneigten Teil SL2 vorgesehen ist, da der erste geneigte Teil SL1 und der zweite geneigte Teil SL2 eine symmetrische Form aufweisen.
[Modifikationsbeispiel]
Als nächstes wird ein Modifikationsbeispiel des MR-Elements 30 unter Bezugnahme auf 16 beschrieben. Bei dem Modifikationsbeispiel ist das MR-Element 30 ein anisotropes magnetoresistives Element (AMR-Element). Bei dem Modifikationsbeispiel schließt das MR-Element 30 eine Magnetschicht 36 mit magnetischer Anisotropie anstelle der in 6 gezeigten magnetisierten Schicht 32, der Abstandsschicht 33 und der freien Schicht 34 ein. Die Magnetschicht 36 weist eine Magnetisierung auf, deren Richtung in Abhängigkeit von der Richtung des externen Magnetfeldes variabel ist. Wie oben beschrieben, ist das MR-Element 30 so ausgebildet, dass es in X-Richtung eine längliche Form aufweist. Dies verleiht der Magnetschicht 36 eine magnetische Formanisotropie, bei der die Richtung der leichten Magnetisierungsachse parallel zur X-Richtung verläuft.
Die Magnetschicht 36 hat eine erste Fläche 36a mit einer in der X-Richtung länglichen Form, eine der ersten Fläche 36a gegenüberliegende zweite Fläche 36b, und eine äußere Umfangsfläche, die die erste Fläche 36a und die zweite Fläche 36b verbindet. Die Beschreibung der Form des MR-Elements 30 mit Bezug auf die 6 und 7 gilt auch für das Modifikationsbeispiel. Die Beschreibung der Form des MR-Elements 30 gilt ebenso für die Form des MR-Elements des Modifikationsbeispiels, wobei die freie Schicht 34, die erste Fläche 34a und die zweite Fläche 34b in der Beschreibung durch die Magnetschicht 36, die erste Fläche 36a bzw. die zweite Fläche 36b ersetzt werden.
[Zweite Ausführungsform]
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird nun beschrieben. Zunächst wird eine Konfiguration eines Magnetsensors gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 17 beschrieben. 17 ist eine Querschnittsansicht, die einen Teil des Magnetsensors gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
Eine Konfiguration des Magnetsensors 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der des Magnetsensors 1 gemäß der ersten Ausführungsform in folgender Hinsicht. Der Magnetsensor 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform schließt MR-Elemente 130 anstelle der MR-Elemente 30 gemäß der ersten Ausführungsform ein. 17 zeigt einen Querschnitt parallel zur YZ-Ebene, der ein MR-Element 130 durchschneidet.
Die Gegenfläche 60a des Trägerelements 60 schließt mindestens einen gekrümmten Teil 60a3 ein, der nicht parallel zur Unterseite 60b verläuft, anstelle des gekrümmten Teils 60a2 gemäß der ersten Ausführungsform. Wie in 17 gezeigt, ist der gekrümmte Teil 60a3 eine konkave Fläche, die in Richtung der Unterseite 60b vertieft ist. Wie im Folgenden beschrieben wird, schließt die Gegenfläche 60a geneigte Teile, die Teil der konkaven Fläche (gekrümmter Teil 60a3) sind, ein. Der gekrümmte Teil 60a3 hat eine gekrümmte Form (Bogenform), die so gekrümmt ist, dass sie in einem gegebenen Querschnitt parallel zur YZ-Ebene in Richtung der Unterseite 60b (-Z-Richtung) vertieft ist. In dem gegebenen Querschnitt parallel zur YZ-Ebene ist der Abstand von der Unterseite 60b zu dem gekrümmten Teil 60a3 am Mittelpunkt des gekrümmten Teils 60a3 in einer Richtung parallel zur Y-Richtung (im Folgenden einfach als Mittelpunkt des gekrümmten Teils 60a3 bezeichnet) am kleinsten.
Der gekrümmte Teil 60a3 erstreckt sich entlang der X-Richtung. Die Gesamtform des gekrümmten Teils 60a3 ist eine halbzylindrisch gekrümmte Fläche, die durch Verschieben der in 17 gezeigten gekrümmten Form entlang der X-Richtung gebildet wird. Die Isolierschicht 62 des Trägerelements 60 hat eine solche Querschnittsform, dass der gekrümmte Teil 60a3 in der Gegenfläche 60a ausgebildet ist. Insbesondere hat die Isolierschicht 62 eine Querschnittsform, die in einem gegebenen Querschnitt parallel zur YZ-Ebene in der -Z-Richtung vertieft ist.
Ein Teil des gekrümmten Teils 60a3 von einer Kante am Ende des gekrümmten Teils 60a3 in der Y-Richtung zum Mittelpunkt des gekrümmten Teils 60a3 wird als ein erster geneigter Teil bezeichnet und mit dem Symbol SL11 gekennzeichnet. Ein Teil des gekrümmten Teils 60a3 von einer Kante am Ende des gekrümmten Teils 60a3 in der -Y-Richtung zum Mittelpunkt des gekrümmten Teils 60a3 wird als ein zweiter geneigter Teil bezeichnet und mit dem Symbol SL12 gekennzeichnet. Sowohl der erste als auch der zweite geneigte Teil SL11 und SL12 sind relativ zur Unterseite 60b geneigt. In der vorliegenden Ausführungsform befindet sich das gesamte MR-Element 130 auf dem ersten geneigten Teil SL11 oder dem zweiten geneigten Teil SL12. 17 zeigt, wie das MR-Element 130 auf dem ersten geneigten Teil SL11 angeordnet ist.
Das MR-Element 130 hat eine in der X-Richtung längliche Form. Das MR-Element 130 hat eine rechteckige, ebene Form. Wie hier verwendet, wird die laterale Richtung des MR-Elements 130 als die Breitenrichtung des MR-Elements 130 oder einfach als die Breitenrichtung bezeichnet. Das MR-Element 130 hat eine Unterseite 130a, eine Oberseite 130b, eine ersten Kante 130c, eine zweite Kante 130d, eine dritte Kante und eine vierte Kante. Die Unterseite 130a liegt dem gekrümmten Teil 60a3 gegenüber. Die Oberseite 130b befindet sich gegenüber der Unterseite 130a. Die erste und zweite Kante 130c und 130d befinden sich an beiden Enden in der Breitenrichtung. Die dritte und vierte Kante befinden sich an beiden Enden in der Längsrichtung. Die Abmessung des MR-Elements 130 in Breitenrichtung ist unabhängig von der Position in der X-Richtung konstant oder im Wesentlichen konstant.
Das MR-Element 130 kann ein Spin-Ventil-MR-Element oder ein AMR-Element sein. In der folgenden Beschreibung wird der Fall, dass das MR-Element 130 ein Spin-Ventil-MR-Element ist, als Beispiel verwendet. Wie das in 6 der ersten Ausführungsform gezeigte MR-Element 30 umfasst das MR-Element 130 eine Unterschicht 31, eine magnetisierte Schicht 32, eine Abstandsschicht 33, eine freie Schicht 34 und eine Deckschicht 35. Die freie Schicht 34 weist eine magnetische Formanisotropie auf, bei der die Richtung der leichten Magnetisierungsachse parallel zur X-Richtung verläuft.
Nachfolgend werden die geneigten Teile und die MR-Elemente 130 unter Bezugnahme auf 18 im Detail beschrieben. Die folgende Beschreibung erfolgt am Beispiel des ersten geneigten Teils SL11. 18 ist eine erläuternde Darstellung zur Beschreibung der Form des ersten geneigten Teils SL11. 18 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils des in 17 gezeigten Querschnitts. In 18 sind die Unterschicht 31 und die Deckschicht 35 des MR-Elements 130 weggelassen.
Ein Querschnitt, der das MR-Element 130 schneidet und senkrecht zur Unterseite 60b des Trägerelements 60 verläuft, wird mit dem Symbol S bezeichnet. Um die Form des ersten geneigten Teils SL11 zu beschreiben, werden eine erste Position P11, eine zweite Position P12, eine dritte Position P13 und eine vierte Position P14 auf dem ersten geneigten Teil SL11 in einem gegebenen Querschnitt S wie folgt definiert. Die erste Position P11 ist eine Position, an der der erste geneigte Teil SL11 relativ zur Unterseite 60b um einen ersten Winkel θ11 geneigt ist. Die zweite Position P12 ist eine Position, an der der erste geneigte Teil SL11 relativ zur Unterseite 60b um einem zweiten Winkel θ12 geneigt ist, der kleiner als der erste Winkel θ11 ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist insbesondere die erste Position P11 weiter von der Unterseite 60b entfernt als die zweite Position P12.
Die dritte Position P13 ist die Position auf dem ersten geneigten Teil SL11, die der Unterseite 60b am nächsten liegt. Insbesondere befindet sich die dritte Position P13 an der Grenze zwischen dem ersten geneigten Teil SL11 und dem zweiten geneigten Teil SL12, d.h. dem Mittelpunkt des gekrümmten Teils 60a3. Die vierte Position P14 ist die Position auf dem ersten geneigten Teil SL11, die am weitesten von der Unterseite 60b entfernt ist. Insbesondere befindet sich die vierte Position P14 an der Grenze zwischen dem gekrümmten Teil 60a3 und dem ebenen Teil 60a1. Die erste Position P11 und die zweite Position P12 liegen innerhalb des Bereichs von der dritten Position P13 zu der vierten Position P14.
Sowohl der Winkel, den der erste geneigte Teil SL11 an der dritten Position P13 mit der Unterseite 60b bildet, als auch der Winkel, den der erste geneigte Teil SL11 an der vierten Position P14 mit der Unterseite 60b bildet, sind 0°. Sowohl der erste als auch der zweite Winkel θ11 und θ12 sind größer als 0° und kleiner als 90°.
Der Umriss des ersten geneigten Teils SL11 in einem gegebenen Querschnitt S umfasst mehrere Kurven, wobei jede Kurve eine andere Krümmung aufweist. Der Absolutwert einer Krümmung k11 des ersten geneigten Teils SL11 an der ersten Position P11 ist kleiner als der einer Krümmung k12 des ersten geneigten Teils SL11 an der zweiten Position P12.
In 18 stellt der mit dem Symbol C11 bezeichnete Kreisbogen einen Teil eines Kreises dar, der sich an der ersten Position P11 dem ersten geneigten Teil SL11 annähert, d. h. einen ersten Krümmungskreis. Der mit dem Symbol C12 bezeichnete Kreisbogen stellt einen Teil eines Kreises dar, der sich an der zweiten Position P12 dem ersten geneigten Teil SL11 annähert, d. h. einen zweiten Krümmungskreis. Wie in 18 dargestellt, hat der erste Krümmungskreis (Symbol C11) einen größeren Radius als der zweite Krümmungskreis (Symbol C12).
Das MR-Element 130 ist auf dem ersten geneigten Teil SL11 so vorgesehen, dass sich die erste Kante 130c in einem gegebenen Querschnitt S über der ersten Position P11 befindet. Ferner ist bei der vorliegenden Ausführungsform das MR-Element 130 auf dem ersten geneigten Teil SL11 so vorgesehen, dass sich die zweite Kante 130d in dem gegebenen Querschnitt S über der zweiten Position P12 befindet.
Wie bei der ersten Ausführungsform beschrieben, weist die freie Schicht 34 eine erste Fläche 34a, eine zweite Fläche 34b und eine äußere Umfangsfläche auf. Die erste Fläche 34a weist eine erste Kante Ed1 und eine zweite Kante Ed2 auf, die sich an beiden seitlichen Enden der ersten Fläche 34a befinden. Die erste Kante Ed1 befindet sich an der ersten Kante 130c des MR-Elements 130. Die zweite Kante Ed2 befindet sich an der zweiten Kante 130d des MR-Elements 130.
Das Verhältnis zwischen dem Neigungswinkel ϕ1an der ersten Kante Ed1 und dem Neigungswinkel ϕ2 an der zweiten Kante Ed2 in einem gegebenen Querschnitt S ist das gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Das Verhältnis zwischen der Dicke T1 an der ersten Kante Ed1 und der Dicke T2 an der zweiten Kante Ed2 in einem gegebenen Querschnitt S ist ebenfalls das gleiche wie bei der ersten Ausführungsform. Der Einfachheit halber wird eine imaginäre Fläche angenommen, indem die zweite Fläche 34b entlang des gekrümmten Teils 60a3 verlängert wird, und die Dicke T1 ist definiert als der Abstand zwischen der ersten Fläche 34a und der imaginären Fläche in der Richtung senkrecht zur ersten Fläche 34a.
Die vorangehende Beschreibung erfolgte am Beispiel des ersten geneigten Teils SL11. Der erste geneigte Teil SL11 und der zweite geneigte Teil SL12 haben eine Form, die symmetrisch oder im Wesentlichen symmetrisch in Bezug auf die XZ-Ebene ist, die den Mittelpunkt des gekrümmten Teils 60a3 einschließt. Die vorangehende Beschreibung des ersten geneigten Teils SL11 gilt daher auch für den zweiten geneigten Teil SL12. Die vorangehende Beschreibung des MR-Elements 130 gilt auch für das MR-Element 130, das auf dem zweiten geneigten Teil SL12 vorgesehen ist.
Der Aufbau, die Funktionsweise und die Wirkungen der vorliegenden Ausführungsform sind ansonsten dieselben wie bei der ersten Ausführungsform.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Modifikationsbeispiele können dazu gemacht werden. Zum Beispiel sind die Anzahl und Anordnung der MR-Elemente und die Anzahl und Anordnung der gekrümmten Teile nicht auf die in den Ausführungsbeispielen beschriebenen beschränkt und können frei gewählt werden, solange die in den Ansprüchen dargelegten Anforderungen erfüllt sind.
Die erste und die zweite Fläche 34a und 34b der freien Schicht 34 gemäß der vorliegenden Erfindung können jeweils eine Form haben, die in einer Richtung länglich ist, die einen gegebenen Querschnitt S schneidet, nicht notwendigerweise in der Richtung parallel zur X-Richtung.
Die zweite Kante des MR-Elements gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf dem ebenen Teil 60a1 oder einem zur Unterseite 60b parallelen Teil des gekrümmten Teils angeordnet sein.
Es versteht sich von selbst, dass unter Berücksichtigung der obigen Lehren verschiedene Modifikationsbeispiele und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Es versteht sich also, dass innerhalb des Geltungsbereichs der beigefügten Ansprüche und deren Entsprechungen die Erfindung in anderen Ausführungsformen als den vorstehenden Ausführungsformen umgesetzt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1860450 A1 [0003, 0005]

Claims

Ein Magnetsensor (1; 101), umfassend: ein magnetoresistives Element (30; 130), dessen Widerstand sich mit einem externen Magnetfeld ändert; und ein Trägerelement (60), das dazu eingerichtet ist, das magnetoresistive Element (30; 130) zu tragen, wobei: das Trägerelement (60) eine Gegenfläche (60a) gegenüber dem magnetoresistiven Element (30; 130) und eine aus einer ebenen Fläche gebildete Unterseite (60b) aufweist, die sich gegenüber der Gegenfläche (60a) befindet; die Gegenfläche (60a) einen geneigten Teil (SL1, SL2; SL11, SL12) einschließt, der relativ zur Unterseite (60b) geneigt ist; in einem bestimmten Querschnitt des Magnetsensors (1; 101) senkrecht zur Unterseite (60b) der geneigte Teil (SL1, SL2; SL11, SL12) an einer ersten Position (P1; P11) auf dem geneigten Teil (SL1, SL2; SL11, SL12) relativ zur Unterseite (60b) um einen ersten Winkel (θ1; θ11) geneigt ist und an einer zweiten Position (P2; P12) auf dem geneigten Teil (SL1, SL2; SL11, SL12) relativ zur Unterseite (60b) um einen zweiten Winkel geneigt ist, wobei der zweite Winkel (θ2; θ12) kleiner als der erste Winkel (θ1; θ11) ist; ein Absolutwert einer Krümmung (k1; k11) des geneigten Teils (SL1, SL2; SL11, SL12) an der ersten Position (P1, P11) kleiner ist als ein Absolutwert einer Krümmung (k2; k12) des geneigten Teils (SL1, SL2; SL11, SL12) an der zweiten Position (P2; P12); und das magnetoresistive Element (30; 130) eine erste Kante (Edl) und eine zweite Kante (Ed2) aufweist, die sich an beiden Enden des magnetoresistiven Elements (30; 130) in einer Breitenrichtung befinden, und auf dem geneigten Teil (SL1, SL2; SL11, SL12) so vorgesehen ist, dass sich die erste Kante (Edl) im Querschnitt über der ersten Position (P1; P11) befindet.
Der Magnetsensor (1; 101) nach Anspruch 1, wobei das magnetoresistive Element (30; 130) auf dem geneigten Teil (SL1, SL2; SL11, SL12) so vorgesehen ist, dass sich die zweite Kante (Ed2) im Querschnitt über der zweiten Position (P2; P12) befindet.
Der Magnetsensor (1; 101) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Position (P1, P11) und die zweite Position (P2; P12) in einen Bereich von einer dritten Position (P3; P13) auf dem geneigten Teil (SL1, SL2; SL11, SL12), der der Unterseite (60b) im Querschnitt am nächsten ist, bis zu einer vierten Position (P4; P14) auf dem geneigten Teil (SL1, SL2; SL11, SL12), der von der Unterseite (60b) im Querschnitt am weitesten entfernt ist, fallen.
Der Magnetsensor (1; 101) nach Anspruch 3, wobei: der geneigte Teil (SL1, SL2; SL11, SL12) relativ zur Unterseite (60b) so geneigt ist, dass der erste Winkel (θ1; θ11) ein Maximum und der zweite Winkel (θ2; θ12) ein Minimum innerhalb eines Bereichs von der ersten Position (P1; P11) bis zur zweiten Position (P2; P12) ist; und der Absolutwert der Krümmung des geneigten Teils (SL1, SL2; SL11, SL12) an der ersten Position (P1, P11) minimiert und an einer von der ersten Position (P1, P11) verschiedenen, vorbestimmten Position innerhalb des Bereichs von der ersten Position (P1; P11) bis zur zweiten Position (P2; P12) maximiert ist.
Der Magnetsensor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Gegenfläche (60a) eine konvexe Fläche einschließt, die in einer Richtung weg von der Unterseite (60b) vorsteht; und der geneigte Teil (SL1, SL2) ein Teil der konvexen Fläche ist.
Der Magnetsensor (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Gegenfläche (60a) eine konkave Fläche aufweist, die in Richtung der Unterseite (60b) vertieft ist; und der geneigte Teil (SL11, SL12) ein Teil der konkaven Fläche ist.
Der Magnetsensor (1; 101) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei: das magnetoresistive Element (30; 130) eine Magnetschicht (34) mit einer Magnetisierung einschließt, deren Richtung in Abhängigkeit von dem externen Magnetfeld variabel ist; die Magnetschicht (34) eine erste Fläche (34a) und eine der ersten Fläche (34a) gegenüberliegende zweite Fläche (34a) aufweist und eine Dicke aufweist, die eine Abmessung in einer Richtung senkrecht zur ersten Fläche (34a) der Magnetschicht (34) ist; und die Dicke (T1) an der ersten Kante (Edl) geringer ist als die Dicke (T2) an der zweiten Kante (Ed2).
Der Magnetsensor (1; 101) nach Anspruch 7, wobei die Dicke in Richtung der ersten Kante (Edl) von der zweiten Kante (Ed2) aus abnimmt.
Der Magnetsensor (1; 101) nach Anspruch 7 oder 8, wobei die erste Fläche (34a) und die zweite Fläche (34b) jeweils eine in einer den Querschnitt schneidenden Richtung längliche Form aufweisen.