JP2009031292A - 磁場角測定方法および装置、並びにｍｒ素子の磁化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】３６０度の測定範囲にわたって磁場角を精度良く測定可能であり、１チップ化も可能な磁場角測定装置を提供する。
【解決手段】磁場角測定装置は、第１ホイートストンブリッジ２００Ａ，第２ホイートストンブリッジ２００Ｂ、第１アンプ４３Ａ，第２アンプ４３Ｂおよびマイクロコントローラ４４を備える。各ブリッジ２００Ａ，２００Ｂは３つのタイプ（Ａ〜Ｃ）のＧＭＲ素子により構成される。磁場角θは、マイクロコントローラ４４において、第１アンプ４３Ａの出力（ΔＵ₁＝Ａ₁ｓｉｎθ）および第２アンプ４３Ｂの出力（ΔＵ₂＝Ａ₂ｃｏｓθ，Ａ₁＝Ａ₂）を基に、式θ＝ａｒｃｔａｎ（ΔＵ₁／ΔＵ₂）により決定される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＧＭＲ（giant magneto resistance：巨大磁気抵抗）素子やＭＴＪ（magnetic tunnel junction：磁気トンネル接合）素子を用いて、３６０度の測定範囲にわたって磁場角を測定するための磁場角測定方法および装置、並びにＭＲ素子の磁化方法に関する。

磁場角センサ（磁気位置検出センサ）は、動的物体の動きを非接触で検出する手段として一般的になりつつある。回転運動あるいは直線運動をする物体に第１の磁石またはセンサ素子を取り付ける一方、固定位置に相補的な第２のセンサ素子または磁石を設置することによって、磁場の相対方向を電気的に定量化することができる。また、複数のセンサ素子あるいは磁石を用いることによって、広範な角度測定や直線上の位置測定の性能を高めることが可能になる。非特許文献１には、素子としてＡＭＲ(anisotropic magneto-resistance)素子を用いた磁場角センサが記載されている。

図７はこのＡＭＲ素子を用いた従来の磁場角センサの構成を表すものである。磁場角センサ５は、パーマロイのような異方性磁気抵抗材料を用いた４つの同じＡＭＲ素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを結合してホイートストンブリッジを構成している。ＡＭＲ素子１ａ〜１ｄは端子２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄによって、隣り合う素子同士が接続されると共に、各素子が菱形状に配置されたものとなっている。対向する２つの端子２ａ，２ｂ間には直流電源３（Ｖ_s ）が接続されている。他の２つの対向する端子２ｃ，２ｄが出力端子となる。各ＡＭＲ素子１ａ〜１ｄではｃｏｓ² （θ）に比例して抵抗が変化する。ここで、θは、磁気モーメント（Ｍ）のベクトル方向と、直流電源３により各ＡＭＲ素子１ａ〜１ｄを流れる電流（Ｉ）の方向との間のなす角度である。

この磁場角センサでは、磁場の無い（０ガウス）環境下、出力端子２ｃ，２ｄの各電位は、ＡＭＲ素子１ａ〜１ｄ上の製作公差により僅かなオフセット電位が発生することを除いて等しくなる。磁場中においては、出力端子２ｃ，２ｄ間に、供給電圧Ｖ_s ³ＡＭＲ素子１ａ〜１ｄの抵抗比、ＡＭＲ素子１ａ〜１ｄを流れる素子電流Ｉと磁気モーメントＭのベクトルとの間のなす角度（θ）の関数で表される差動電圧が生ずる。

ここで、このような構成の磁場角センサでは、その測定範囲は±４５度に限定される。測定範囲を±９０度に広げるには、上記ホイートストンブリッジ構成のセンサを２つ用い、これらを互いに４５度の角度をなすように配置する必要がある。更に、測定範囲を３６０度にするためには、このような構成の２つのセンサに加えて、ホール効果センサが必要になる。ホール効果センサはシリコン半導体材料により形成されており、バイアス電流が流れるセンサ基板を直角に横切る磁場ベクトルに比例する電位を発生し、衝突磁場のベクトル成分を検出信号として出力する。しかしながら、このようなホール効果センサを用いたセンサでは、１チップに集積化することは困難であるという問題があった。

なお、この種のセンサに関連するものとして特許文献１〜３がある。特許文献１は、２つのホイートストンブリッジを用いた３６０度角度センサを開示し、特許文献２は、０〜３６０度の範囲で測定可能とするために、４つのＧＭＲ素子を互いに９０度の角度をなすように配置した構造を開示している。特許文献３でも、２つのホイートストンブリッジを用いているが、ここでは静的磁場の絶対方向よりも寧ろ磁場方向の変化を検出している。
HYPERLINK "http://www.ssec.honeywell.com/magnetic/datasheets/an211.pdf,March"www.ssec.honeywell.com/magnetic/datasheets/an211.pdf,March 20,2007 、"磁気位置センサの応用"Honeywell Application Note-AN211 米国特許７，０９５，５９６号公報 米国特許６，９２７，５６６号公報 米国特許６，６４０，６５２号公報

上述の従来技術では、いずれも、ウエハ段階のプロセスにおいて４つ（または２つ）のＧＭＲ素子の各リファレンス層の固定磁化方向をあらゆる方向に同時に設定する方法については開示されていない。そのため、従来技術では、特許文献２のようにＧＭＲ素子を同じウエハから切り出し、０〜３６０度の範囲で測定可能とするために、互いに９０度の角度をなすよう配置する必要があった。しかしながら、これでは１チップへの集積化は困難であり、製作コストが高くなると共に、検出エラーが発生し易くなるという問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、３６０度の測定範囲にわたって磁場角を精度良く測定可能であり、１チップ化も可能な磁場角測定方法および装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は、ＧＭＲあるいはＭＴＪデバイスのような非平行ＭＲ素子のリファレンス層におけるピンド磁化の方向を同時に設定可能なＭＲ素子の磁化方法を提供することにある。

さらに、本発明の第３の目的は、０．５度差の精度で磁場角を測定可能な磁場角測定装置を提供することにある。

本発明の第１の磁場角測定方法は、０〜３６０度の範囲の範囲にわたって磁場角を測定するための方法であって、Ｘ方向に対して負の角度を有する方向に磁気的に固定されたリ
ファレンス層を有するＡタイプ磁気抵抗素子を配設することと、Ｘ方向に対して平行方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＢタイプ磁気抵抗素子を配設することと、Ｘ方向に対して、前記負の角度と絶対値が同じ正の角度を有する方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＣタイプ磁気抵抗素子を配設することと、共通電源によって駆動されると共に、それぞれ電気的に並列な第１セクションおよび第２セクションを有する第１，第２ホイートストンブリッジを配設することとを含むものである。

ここで、各セクションは、それぞれ前記磁気抵抗素子を直列に接続してなる第１抵抗素子対と第２抵抗素子対を有し、前記第１抵抗素子対と第２抵抗素子対との間に電圧出力端子を備え、第１ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第１抵抗素子対は、２つのＣタイプ磁気抵抗素子、第１ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第２抵抗素子対は、２つのＡタイプ磁気抵抗素子、第１ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第１抵抗素子対は、２つのＡタイプ磁気抵抗素子、第１ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第２抵抗素子対は、２つのＣタイプ磁気抵抗素子、第２ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第１抵抗素子対は、Ａタイプ磁気抵抗素子およびＣタイプ磁気抵抗素子、第２ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第２抵抗素子対は、２つのＢタイプ磁気抵抗素子、第２ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第１抵抗素子対は、２つのＢタイプ磁気抵抗素子、第２ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第２抵抗素子対は、Ａタイプ磁気抵抗素子およびＣタイプ磁気抵抗素子によりそれぞれ構成されている。

更に、本発明の磁場角測定方法は、第１ホイートストンブリッジの２つの電圧出力端子を第１アンプ、第２ホイートストンブリッジの２つの電圧出力端子を第２アンプにそれぞれ連結し、第１アンプから当該磁場角の正弦値(sine)に比例した大きさの電圧ΔＵ₁ を出力すると共に、第２アンプから磁場角の余弦値(cosine)に比例した大きさの電圧ΔＵ₂ を出力することと、第１アンプおよび第２アンプの出力をマイクロコントローラに入力させ、式θ＝ａｒｃｔａｎ（ΔＵ₁ ／ΔＵ₂ ）により磁場角θの値を算出することと、第１アンプおよび第２アンプの出力の正負の符号を比較することにより当該磁場角が属する象限を決定することとを含むものである。

本発明の第２の磁場角測定方法は、Ｘ方向に対して−４５度の角度を有する方向に磁気
的に固定されたリファレンス層を有するＡタイプ磁気抵抗素子を配設することと、Ｘ方向に対して平行方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＢタイプ磁気抵抗素子を配設することと、Ｘ方向に対して＋４５度の角度を有する方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＣタイプ磁気抵抗素子を配設することとを含み、かつ、３つのタイプの磁気抵抗素子は、互いに並列な４つの第１ないし第４磁気抵抗素子列として配列され、第１磁気抵抗素子列は、２つの直列接続されたＣタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子となり、第２磁気抵抗素子列は、２つの直列接続されたＡタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子となり、第３磁気抵抗素子列は、直列接続されたＡタイプおよびＣタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子となり、第４磁気抵抗素子列は、２つの直列接続されたＢタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子となる。更に、第１磁気抵抗素子列を駆動するための第１定電流源と、第２磁気抵抗素子列を駆動するための第２定電流源と、第３磁気抵抗素子列を駆動するための第３定電流源と、第４磁気抵抗素子列を駆動するための第４定電流源とを設け、第１および第２定電流源からの電流値を同一とすると共に、前記第３および第４定電流源からの電流値を同一としたものであり、第１アンプから当該磁場角の正弦値(sine)に比例した大きさの電圧ΔＵ₁ を出力すると共に、第２アンプから磁場角の余弦値(cosine)に比例した大きさの電圧ΔＵ₂ を出力し、第１アンプおよび第２アンプの出力をマイクロコントローラに入力させ、θ＝ａｒｃｔａｎ（ΔＵ₁ ／ΔＵ₂ ）により磁場角θの値を算出し、第１アンプおよび第２アンプの出力の正負の符号を比較することにより当該磁場角が属する象限を決定する。

本発明の磁場角測定方法では、Ａタイプ、ＢタイプおよびＣタイプの磁気抵抗素子を同じウエハに形成し、同じ配列、抵抗値および磁場抵抗値を有するように組み立てること、５０Ｏｅ以上の磁場において磁場角を測定すること、磁気抵抗素子をＧＭＲ素子またはＭＴＪ素子とすること、および共通電源は０．５〜５．０Ｖの範囲の電圧を供給することとすることが好ましい。更には、第１アンプおよび第２アンプを共通電圧源へ接続すると共に、第１アンプおよび第２アンプの出力に差動アンプを接続し、その後、前記差動アンプの出力が零ボルトとなるよう第１アンプおよび第２アンプを調整することが好ましい。

また、本発明のＭＲ素子の磁化方法は、磁気リファレンス層（サブＡＰ１層）、非磁気スペース層、磁気ピンド層（サブＡＰ２層）および反強磁性（ＡＦＭ）層を含むシンセティックＡＦＭ構造を有する複数の非平行ＭＲ素子の各リファレンス層におけるピンド磁化方向を同時に設定する方法であって、各サブＡＰ１層の厚みを対応するサブＡＰ２層よりも薄くし、複数のＭＲ素子を、ＡＰ２層の磁化方向を磁場方向に向けるのに十分な方向と大きさを有する磁場中に配置し、そののち、前記磁場の大きさを零になるまで減少させることにより、全てのサブＡＰ２層の磁化方向を長手方向の形状異方性方向へ回転させ、全てのサブＡＰ１層の磁化方向を、より厚いサブＡＰ２層との反平行カップリングによって、前記サブＡＰ２層とは反対方向に回転させ、それにより形状異方性によって長手方向に沿ったノン−ゼロネット磁気モーメントを有するシンセティックＡＦＭ構造を形成し、磁場の大きさが零になったときに、ＭＲ素子を熱処理し、それによって各サブＡＰ１層の磁化方向を各長手方向に沿うように固定するものである。

本発明の第１の磁場角測定装置は、Ｘ方向に対して負の角度を有する方向に磁気的に固
定されたリファレンス層を有するＡタイプ磁気抵抗素子と、Ｘ方向に対して平行方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＢタイプ磁気抵抗素子と、Ｘ方向に対して、前記正の角度と絶対値が同じ正の角度を有する方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＣタイプ磁気抵抗素子と、共通電源によって駆動されると共に、それぞれ電気的に並列な第１，第２セクションを有する第１，第２ホイートストンブリッジとをものである。ここで、各セクションは、それぞれ前記磁気抵抗素子を直列に接続してなる第１抵抗素子対と第２抵抗素子対を有し、前記第１抵抗素子対と第２抵抗素子対との間に電圧出力端子を有し、第１ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第１抵抗素子対は、２つのＣタイプ磁気抵抗素子、第１ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第２抵抗素子対は、２つのＡタイプ磁気抵抗素子、第１ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第１抵抗素子対は、２つのＡタイプ磁気抵抗素子、第１ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第２抵抗素子対は、２つのＣタイプ磁気抵抗素子、第２ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第１抵抗素子対は、Ａタイプ磁気抵抗素子およびＣタイプ磁気抵抗素子、第２ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第２抵抗素子対は、２つのＢタイプ磁気抵抗素子、第２ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第１抵抗素子対は、２つのＢタイプ磁気抵抗素子、第２ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第２抵抗素子対は、Ａタイプ磁気抵抗素子およびＣタイプ磁気抵抗素子によりそれぞれ構成されている。更に、第１ホイートストンブリッジの２つの電圧出力端子が第１アンプ、第２ホイートストンブリッジの２つの電圧出力端子が第２アンプにそれぞれ連結され、第１アンプおよび第２アンプの各出力をマイクロコントローラに入力させ、磁場角を算出するようになっている。

本発明の第２の磁場角測定装置は、Ｘ方向に対して−４５度の角度を有する方向に磁気
的に固定されたリファレンス層を有するＡタイプ磁気抵抗素子と、Ｘ方向に対して平行方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＢタイプ磁気抵抗素子と、Ｘ方向に対して、＋４５度の角度を有する方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＣタイプ磁気抵抗素子とを備えている。３つのタイプの磁気抵抗素子は、互いに並列な４つの第１ないし第４磁気抵抗素子列として配列され、第１磁気抵抗素子列は、２つの直列接続されたＣタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子であり、第２磁気抵抗素子列は、２つの直列接続されたＡタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子であり、第３磁気抵抗素子列は、直列接続されたＡタイプおよびＣタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子であり、第４磁気抵抗素子列は、２つの直列接続されたＢタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子である。この磁場角測定装置は、更に、第１磁気抵抗素子列を駆動するための第１定電流源と、第２磁気抵抗素子列を駆動するための第２定電流源と、第３磁気抵抗素子列を駆動するための第３定電流源と、第４磁気抵抗素子列を駆動するための第４定電流源とを有し、第１および第２定電流源からの電流値を同一とすると共に、前記第３および第４定電流源からの電流値を同一とし、第１アンプから当該磁場角の正弦値(sine)に比例した大きさの電圧ΔＵ₁ を出力すると共に、第２アンプから磁場角の余弦値(cosine)に比例した大きさの電圧ΔＵ₂ を出力し、第１アンプおよび第２アンプの出力をマイクロコントローラに入力させ、式θ＝ａｒｃｔａｎ（ΔＵ₁ ／ΔＵ₂ ）により磁場角θの値を算出し、第１アンプおよび第２アンプの出力の正負の符号を比較することにより当該磁場角が属する象限を決定する。

本発明の磁場角測定装置では、共通電圧源により駆動される一組のホイートストンブリッジを有し、これらホイートストンブリッジは３つの基本的な素子を有している。各素子はそれぞれ大きな形状異方性を有し、３つ（Ａ〜Ｃ）のタイプのＧＭＲ素子あるいはＭＴＪ素子により構成される。各タイプは、例えば、−４５度（Ａタイプ）、０度（Ｂタイプ）および＋４５度（Ｃタイプ）のように磁化方向が互いに異なっている。測定可能な磁場の存在下において、タイプの異なる各デバイスは電気的に異なる抵抗を有し、そのため、異なる電圧が２つのホイートストンブリッジの４つのノードに現れる。２つのホイートストンブリッジにおける各抵抗素子は、第１ホイートストンブリッジのノード間の電位差が測定される磁場角の正弦(sine)に比例すると同時に、第２ホイートストンブリッジのノード間の電位差が測定される磁場角の余弦(cosine)に比例するように配列される。

本発明の磁場角測定装置（方法）においては、当該磁場角の正弦値に比例した大きさの電位差ΔＵ₁ （＝Ａ・ｓｉｎθ）、および当該磁場角の余弦値に比例した大きさの電位差ΔＵ₂ （＝Ａ・ｃｏｓθ）がマイクロコントローラに入力され、ここで、ａｒｃｔａｎθ＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθの関係、すなわち式θ＝ａｒｃｔａｎ（ΔＵ₁ ／ΔＵ₂ ）によって、磁場角θの値が算出される。このとき各検出信号に付随する比例定数が除去され、計算が容易になる。また、マイクロコントローラでは、これら出力の正負の符号を比較することにより当該磁場角が属する象限を決定することも可能になる。

本発明の磁場角測定方法および装置によれば、ホール効果素子を用いることなく、３６０度の測定範囲にわたって磁場角を０．５度差の精度で、精度良く測定可能であり、また、１チップ化も可能となる。

また、本発明のＭＲ素子の磁化方法によれば、ＧＭＲあるいはＭＴＪ素子のような複数の非平行ＭＲ素子のリファレンス層におけるピンド磁化の方向を同時に設定することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。

まず、本発明の一実施の形態に係る磁場角測定装置の説明に先立ち、この装置に用いるＧＭＲ素子の構造について説明する。このＧＭＲ素子は、図６に示したように、基板１０上に、シード層１１，反強磁性層（ＡＦＭ層）１２，強磁性層（サブＡＰ２層，磁気ピンド層）１３，非磁性スペーサ層（Ｒｕ層）１４，強磁性リファレンス層（サブＡＰ１層）１５，Ｃｕ層１６，フリー層１７およびキャップ層１８をこの順に積層した構造を有している。このうちサブＡＰ２層１３，非磁性スペーサ層（Ｒｕ層）１４およびサブＡＰ１層１５によってシンセティック反平行ピンド層が構成されている。なお、ここでは上下の電極は省略されている。シンセティック反平行ピンド層はＡＦＭ層１２によってその磁化方向が固定される。なお、以下、ＧＭＲ素子を用いた例について説明するが、本発明はこれに限るものではなく、ＭＴＪ素子を用いることも可能である。ＭＴＪ素子の場合には、フリー層１７の直下のＣｕ層１６が例えばＡｌＯx からなる絶縁トンネル障壁層に置き換えられる。

ＡＦＭ層１２を構成する反強磁性素材には、ＰｔＭｎ，ＰｔＰｄＭｎおよびＮｉＭｎ等のような規則性のある正方晶の合金が含まれる。これらの材料が堆積された状態では非磁気ｆｃｃ構造を有する。強磁性層（サブＡＰ２層）１３は純強磁性層とほぼ同等の飽和保磁力を有し、交換バイアスを有しない（ピンニング）。本実施の形態では、ストライプ状のＧＭＲ素子の全てのタイプ（Ａ〜Ｃ）について、シンセティック反平行層のピンニング方向がその長軸方向に沿うよう設定される。そのために、強磁性層（サブＡＰ２層）１３の磁気モーメントは、強磁性リファレンス層（サブＡＰ１層１５）のそれよりも大きくなるように設定されている。その結果、シンセティック反平行ピンド層の磁気モーメントはノンゼロネット磁気モーメント(non-zero net magnetic moment)となる。

上記ＧＭＲ素子を構成する各層は、積層されたのち、非常に大きな（例えば３：１以上）アスペクト比を持つ矩形のストライプ状にパターンニングされる。その結果、各ストライプには、その長軸方向に沿ったネット磁気モーメント(net magnetic moment) により大きな形状異方性が発生する。ＧＭＲ素子には、その熱処理（アニール）が施される前に、サブＡＰ１層１５とサブＡＰ２層１３の両方を磁気的にほぼ飽和させるのに十分な大規模磁場が−Ｘ方向（図４参照）に印加される。そののち、この大規模磁場は徐々に減少され、磁場が零になると、外部磁場の存在しない環境下において、高温のアニールが施される。

後述のように本実施の形態の磁場角測定装置は、一対のホイートストンブリッジを有するものであるが、これらホイートストンブリッジは、以下のようなタイプの異なるストライプ状のＧＭＲ素子をその構成要素として構築される。全てのＧＭＲ素子は、精確に同じ構成となるよう同じプロセスにより作製される。以下、これらＧＭＲ素子のストライプによる配向性について説明する。

図１は、３つのタイプ（Ａ〜Ｃ）のＧＭＲ素子１００Ａ〜１００Ｃの配列構成を表すものである。各ＧＭＲ素子１００Ａ〜１００Ｃはそれぞれ大きなアスペクト比を有する矩形状のパターン形状を有している。なお以下の角度については、各ストライプの長軸方向が図１の水平方向（Ｘ方向）に対してなす角をいい、時計回り方向を正（＋）、反時計周り方向を負（−）とする。タイプＡのＧＭＲ素子１００ＡはＸ方向に対して例えば−４５度、タイプＢのＧＭＲ素子１００ＢはＸ方向に対して平行（０度）、タイプＣのＧＭＲ素子１００ＣはＸ方向に対して例えば＋４５度の角度を有している。ＧＭＲ素子１００ＡとＧＭＲ素子１００Ｃとの角度は，互いに絶対値が同じで正負が逆となる。

図２は、ＧＭＲ素子１００Ａ〜１００Ｃにおけるフリー層１７およびリファレンス層（サブＡＰ１層）１５の磁化方向を表すものであり、Ｍ_A ，Ｍ_B ，Ｍ_C がそれぞれフリー層１７の磁化方向、Ｒｅｆ_A ，Ｒｅｆ_B ，Ｒｅｆ_C がそれぞれリファレンス層１５の磁化方向を示している。

図３は、このようなタイプの異なるＧＭＲ素子１００Ａ〜１００Ｃを用いた磁場角測定装置２００の構成を表すものである。この磁場角測定装置２００は、共通電源Ｖ₀ （０．５〜５．０Ｖ）によって駆動される第１ホイートストンブリッジ２００Ａおよび第２ホイートストンブリッジ２００Ｂを備えている。

第１ホイートストンブリッジ２００Ａは、互いに電気的に並列な第１セクション２１０Ａおよび第２セクション２１１Ａを有している。第２ホイートストンブリッジ２００Ｂも同じく、互いに電気的に並列な第１セクション２１０Ｂおよび第２セクション２１１Ｂを有している。これら第１セクション２１０Ａ、第２セクション２１１Ａ、第１セクション２１０Ｂおよび第２セクション２１１Ｂにはそれぞれ、上記ＧＭＲ素子１００Ａ〜１００Ｃのいずれかの組を直列に接続してなる第１抵抗素子対と第２抵抗素子対が含まれている。そして、これら第１抵抗素子対と第２抵抗素子対との間が電圧出力端子Ｖ₁₁，Ｖ₁₂，Ｖ₂₁，Ｖ₂₂となっている。

具体的に、第１ホイートストンブリッジ２００Ａでは、第１セクション２１０Ａの第１抵抗素子対が２つのＣタイプＧＭＲ素子１００Ｃ、第２抵抗素子対が２つのＡタイプＧＭＲ素子１００Ａにより構成されている。第２セクション２１１Ａの第１抵抗素子対は２つのＡタイプＧＭＲ素子１００Ａ、第２抵抗素子対は２つのＣタイプＧＭＲ素子１００Ｃにより構成されている。

第２ホイートストンブリッジ２００Ｂでは、第１セクション２１０Ｂの第１抵抗素子対がＡ，ＣタイプＧＭＲ素子１００Ａ，１００Ｃ、第２抵抗素子対が２つのＢタイプＧＭＲ素子１００Ｂにより構成されている。第２セクション２１１Ｂの第１抵抗素子対は２つのＢタイプＧＭＲ素子１００Ｂ、第２抵抗素子対はＡ，ＣタイプＧＭＲ素子１００Ａ，１００Ｃにより構成されている。

第１ホイートストンブリッジ２００Ａの２つの電圧出力端子Ｖ₁₁，Ｖ₁₂は第１アンプ４３Ａの入力端、第２ホイートストンブリッジ２００Ｂの２つの電圧出力端子Ｖ₂₁，Ｖ₂₂は第２アンプ４３Ｂの入力端にそれぞれ接続されている。第１アンプ４３Ａでは入力信号の差分（ΔＶ₁ ＝Ｖ₁₁−Ｖ₁₂）、同じく第２アンプ４３Ｂでは入力信号の差分（ΔＶ₂ ＝Ｖ₂₁−Ｖ₂₂）をそれぞれ増幅して信号ΔＵ₁ ，ΔＵ₂ としてマイクロコントローラ４４へ出力するようになっている。ここに、第１アンプ４３Ａから出力される信号ΔＵ₁ は、測定対象の磁場角θの正弦値(sine)に比例した大きさの電圧（ΔＵ₁ ＝Ａ・ｓｉｎθ）、第２アンプ４３Ｂから出力される信号ΔＵ₁ は、磁場角の余弦値(cosine)に比例した大きさの電圧ΔＵ₂ （ΔＵ₂ ＝Ａ・ｃｏｓθ）である。

マイクロコントローラ４４では、ａｒｃｔａｎθ＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθの関係、すなわち、θ＝ａｒｃｔａｎ（ΔＵ₁ ／ΔＵ₂ ）により磁場角の値を算出すると共に、後述のようにΔＵ₁ ，ΔＵ₂ それぞれの符号の正負を比較して、３６０度の円内において当該磁場角が属する象限を決定するようになっている。

以上の第１ホイートストンブリッジ回路２００Ａ、第２ホイートストンブリッジ回路２００Ｂ、第１アンプ４３Ａ、第２アンプ４３Ｂおよびマイクロコントローラ４４は１チップに集積化されている。

本実施の形態の磁場角測定装置２００では、磁場角度の検出中、印加磁場は全てのＧＭＲ素子１００Ａ〜１００Ｃのフリー層１７を飽和するに状態に十分な大きさであり、全てのフリー層１７の磁化方向を同じ方向に整列させる。このとき、３つのタイプのＧＭＲ素子１００Ａ〜１００Ｃの抵抗は、それぞれ以下の式（１）〜（３）で与えられる。

Ｒ_A ＝Ｒ＋ｄＲ・｛１−ｃｏｓ（π／４−θ）｝／２ ─（１）
Ｒ_B ＝Ｒ＋ｄＲ・｛１−ｃｏｓ（θ）｝／２ ─（２）
Ｒ_C ＝Ｒ＋ｄＲ・｛１−ｃｏｓ（π／４＋θ）｝／２ ─（３）
ここに、Ｒは、フリー層およびピンドリファレンス層の磁化方向が平行であるときの抵抗値、ｄＲは、フリー層およびピンドリファレンス層の磁化方向が反平行に変化したときの抵抗値の変化量、θは、リファレンス軸（Ｘ）と印加磁界による磁気モーメントとがなす角度をそれぞれ表している。

ここで、上式（１）〜（３）から次式（４），（５）が導かれる。

Ｒ_C −Ｒ_A ＝ｄＲ・｛ｃｏｓ（π／４−θ）−ｃｏｓ（π／４＋θ）｝／２＝ｄＲ（√２／２）・ｓｉｎ（θ） ─（４）
（Ｒ_C ＋Ｒ_A ）／２−Ｒ_B ＝ｄＲ・［ｃｏｓ（θ）−｛ｃｏｓ（π／４−θ）＋ｃｏｓ（π／４＋θ）｝／２］／２＝ｄＲ（１−√２／２）／２・ｃｏｓ（θ）─（５）

この結果により、電位差ΔＶ₁ がｓｉｎθに比例するのに対し、電位差ΔＶ₂ がｃｏｓθに比例することがわかる。ΔＵ₁ ＝Ａ₁ ｓｉｎθ、ΔＵ₂ ＝Ａ₂ ｃｏｓθとなる。ここに、Ａ₁ ，Ａ₂ はアンプ４３Ａ，４３Ｂのそれぞれの増幅率を表しており、Ａ₁ ＝Ａ₂ であると、磁場角θは、上記の式θ＝ａｒｃｔａｎ（ΔＵ₁ ／ΔＵ₂ ）から容易に決定できる。ａｒｃｔａｎ（ΔＵ₁ ／Ｕ₂ ）の値の算出はマイクロコントローラ４４においてなされるが、マイクロコントローラ４４ではこの値をその都度計算することにより求めてもよいが、予め格納した検索テーブルにより求めるようにしてもよい。

なお、Ａ₁ とＡ₂ とを等しくするには、第１アンプ４３Ａおよび第１アンプ４３Ｂに同じ信号を同時に入力すると共に、その出力を差動アンプに入力させ、そのとき差動アンプの出力が零を読み出すまで、第１アンプ４３Ａおよび第１アンプ４３Ｂのどちらかあるいは両方の増幅率を調整すればよい。なお、これら第１アンプ４３Ａおよび第１アンプ４３Ｂは除いてもよく、その場合には、増幅率の比をθの計算に用いられる正規化定数としてマイクロコントローラ４４に保存しておけばよい。

図４に示した磁場角測定装置２００は、精度±０．５度程度までの角度測定が可能である。

本実施の形態では、上記のような磁場角θの算出に加えて、θが四分円のどの象限に位置するかを決定することもできる。この象限の決定は、マイクロコントローラ４４において第１アンプ４３Ａおよび第１アンプ４３Ｂの出力ΔＵ₁ ，ΔＵ₂ のそれぞれ符号（正負）を比較することによってなされる。表１にその態様を示す。

次に、上記ＧＭＲ素子１００Ａ〜１００Ｃの作製方法について説明する。

全てのタイプのＧＭＲ素子１００Ａ〜１００Ｃでは、シンセティック反平行層のピンニング方向が自身の長軸方向に沿っていることが必要である。そのために、ＧＭＲ素子１００Ａ〜１００Ｃの各サブＡＰ２層１３（磁気ピンド層）の磁気モーメントを、サブＡＰ１層１５（リファレンス層）のそれよりも大きく設計する。それによりシンセティック反平行ピンド層にはノン−ゼロネット磁気モーメントが生じる。これは、サブＡＰ１層１５をサブＡＰ２層１３よりも薄くすることによって達成される。具体的には、サブＡＰ２層１３の厚さが２００〜５００ｎｍであるのに対して、サブＡＰ１層１５のそれは１００〜３００ｎｍである。

本実施の形態では、公知の方法によりＧＭＲ素子１００Ａ〜１００Ｃの各層を積層したのち、３：１あるいはそれ以上の大きなアスペクト比を持つ矩形状ストライプにパターニングする。このストライプには、その長軸方向に沿ったネット磁気モーメントにより大きな形状異方性が発生する。

そののち、熱処理（アニール）が施されるが、その前に、サブＡＰ１層１５とサブＡＰ２層１３の両方を磁気的に飽和させるのに十分な巨大磁場（１００〜１０，０００Ｏｅ）を−Ｘ方向に印加し、徐々にこの磁場を減少させる。その結果、図４に示したように、薄い方のリファレンス層（サブＡＰ１層１５）の磁化方向ｒｅｆ_A は、厚い方のサブＡＰ２層１３との反平行結合によって、最初は、＋Ｘ方向に向かって回転し、シンセティックＡＦＭ構造のネットモーメントを外部磁場の方向（−Ｘ方向）に向けさせる。

そして、磁場が零になると、ＡタイプＧＭＲ素子１００ＡにおけるサブＡＰ１層１５の磁化方向ｒｅｆ_A （サブＡＰ２層１３の磁化方向ＡＰ２_A とは反対方向）は、図５に示したように、その形状異方性によりストライプに沿って長軸方向に落ち着く。Ｂ，ＣタイプＧＭＲ素子１００Ｂ，１００Ｃについても同様である。その後、外部磁場の存在しない環境下において、高温熱アニール（例えば約２５０〜３５０℃で，約１０００分間）を施すと、リファレンス層（サブＡＰ１層１５）の磁化方向は、各ＧＭＲ素子１００Ａ〜１００Ｃの長軸方向に沿うようにＡＦＭ層１２によって永続的に固定化される。すなわち、タイプＡ、タイプＢおよびタイプＣそれぞれのＧＭＲ素子１００Ａ〜１００Ｃのピンド方向は、＋Ｘ方向に対してそれぞれ、−４５度，０度および＋４５度に設定される。

以上のようにして作製された磁場角測定装置２００では、ホール効果素子を用いることなく、３６０度の測定範囲にわたって磁場角を精度良く測定することができる。また、１チップ化も可能となり、コストを低減することができると共に、検出エラーが発生する虞もない。

以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で、種々変形が可能である。

本発明の一実施の形態に係る磁場角測定装置に用いる３つのタイプのＧＭＲ素子を説明するための図である。 各ＧＭＲ素子を構成するフリー層およびリファレンス層における磁化方向を説明するための図である。 磁場角測定装置の構成図である。 −Ｘ方向に沿って適用された外部磁場が印加されたときのサブＡＰ２層（磁気ピンド層）とサブＡＰ１層（リファレンス層）の磁化方向を説明するための図である。 印加磁場が零となったとき、その形状異方性によりサブＡＰ２層とサブＡＰ１層の磁化方向が変化する様子を説明するための図である。 ＧＭＲ素子の概略構成を表す断面図である。 従来の磁場角センサの構成を表す図である。

符号の説明

１００Ａ〜１００Ｃ…ＧＭＲ素子、２００Ａ…第１ホイートストンブリッジ、２００Ｂ…第２ホイートストンブリッジ、４３Ａ…第１アンプ、４３Ｂ…第２アンプ、４４…コントローラ

Claims (37)

1. ０〜３６０度の範囲の範囲にわたって磁場角を測定するための方法であって、
   Ｘ方向に対して負の角度を有する方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＡ
   タイプ磁気抵抗素子を配設することと、
   Ｘ方向に対して平行方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＢタイプ磁気抵抗素子を配設することと、
   Ｘ方向に対して、前記負の角度と絶対値が同じ正の角度を有する方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＣタイプ磁気抵抗素子を配設することと、
   共通電源によって駆動されると共に、それぞれ電気的に並列な第１セクションおよび第２セクションを有する第１，第２ホイートストンブリッジを配設することとを含み、
   更に、前記各セクションは、
   それぞれ前記磁気抵抗素子を直列に接続してなる第１抵抗素子対と第２抵抗素子対を有し、前記第１抵抗素子対と第２抵抗素子対との間に電圧出力端子を備え、
   第１ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第１抵抗素子対は、２つのＣタイプ磁気抵抗素子、
   第１ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第２抵抗素子対は、２つのＡタイプ磁気抵抗素子、
   第１ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第１抵抗素子対は、２つのＡタイプ磁気抵抗素子、
   第１ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第２抵抗素子対は、２つのＣタイプ磁気抵抗素子、
   第２ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第１抵抗素子対は、Ａタイプ磁気抵抗素子およびＣタイプ磁気抵抗素子、
   第２ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第２抵抗素子対は、２つのＢタイプ磁気抵抗素子、
   第２ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第１抵抗素子対は、２つのＢタイプ磁気抵抗素子、
   第２ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第２抵抗素子対は、Ａタイプ磁気抵抗素子およびＣタイプ磁気抵抗素子によりそれぞれ構成され、かつ、
   第１ホイートストンブリッジの２つの電圧出力端子を第１アンプ、第２ホイートストンブリッジの２つの電圧出力端子を第２アンプにそれぞれ連結し、第１アンプから当該磁場角の正弦値(sine)に比例した大きさの電圧ΔＵ₁ を出力すると共に、第２アンプから磁場角の余弦値(cosine)に比例した大きさの電圧ΔＵ₂ を出力することと、
   第１アンプおよび第２アンプの出力をマイクロコントローラに入力させ、式θ＝ａｒｃｔａｎ（ΔＵ₁ ／ΔＵ₂ ）により磁場角θの値を算出することと、
   第１アンプおよび第２アンプの出力の正負の符号を比較することにより当該磁場角が属する象限を決定することと
   を含むことを特徴とする磁場角測定方法。
2. 前記Ａタイプ、ＢタイプおよびＣタイプの磁気抵抗素子を同じウエハに形成し、同じ配列、抵抗値および磁場抵抗値を有するように組み立てる請求項１に記載の磁場角測定方法。
3. ５０Ｏｅ以上の磁場において磁場角を測定する請求項１に記載の磁場角測定方法。
4. 磁気抵抗素子をＧＭＲ素子またはＭＴＪ素子とする請求項１に記載の磁場角測定方法。
5. 前記共通電源は０．５〜５．０Ｖの範囲の電圧を供給する請求項１に記載の磁場角測定方法。
6. 更に、第１アンプおよび第２アンプを共通電圧源へ接続すると共に、第１アンプおよび第２アンプの出力に差動アンプを接続し、その後、前記差動アンプの出力が零となるよう第１アンプおよび第２アンプの増幅率を調整する請求項１に記載の磁場角測定方法。
7. 更に、第１アンプおよび第２アンプを共通電圧源へ接続すると共に、そのときの第１アンプと第２のアンプの出力の比を前記マイクロコントローラにおける定数として保存し、前記定数を前記マイクロコントローラがθの値を算出するときに用いる請求項１に記載の磁場角測定方法。
8. 前記θの値の算出を、前記マイクロコントローラに予め格納した参照テーブルにより行う請求項１に記載の磁場角測定方法。
9. 前記θの値の算出を、その都度ΔＵ₁ ／ΔＵ₂ の値を求めると共にその値の逆正接（arctan）関数を求めることによって行う請求項１に記載の磁場角測定方法。
10. 磁気リファレンス層（サブＡＰ１層）、非磁気スペース層、磁気ピンド層（サブＡＰ２層）および反強磁性（ＡＦＭ）層を含むシンセティックＡＦＭ構造を有する複数の非平行ＭＲ素子の各リファレンス層におけるピンド磁化方向を同時に設定するＭＲ素子の磁化方法であって、
    各サブＡＰ１層の厚みを対応するサブＡＰ２層よりも薄くし、
    前記複数のＭＲ素子を、サブＡＰ２層の磁化方向を磁場方向に向けるのに十分な方向と大きさを有する磁場中に配置し、
    そののち、前記磁場の大きさを零になるまで減少させることにより、全てのサブＡＰ２層の磁化方向を長手方向の形状異方性方向へ回転させ、全てのサブＡＰ１層の磁化方向を、より厚いサブＡＰ２層との反平行カップリングによって、前記サブＡＰ２層とは反対方向に回転させ、それにより形状異方性によって長手方向に沿ったノン−ゼロネット磁気モーメントを有するシンセティックＡＦＭ構造を形成し、
    前記磁場の大きさが零になったときに、前記ＭＲ素子を熱処理し、それによって各サブＡＰ１層の磁化方向を各長手方向に沿うように固定する
    ことを特徴とするＭＲ素子の磁化方法。
11. 前記ＭＲ素子のＡＦＭ層を、ＰｔＭｎ，ＮｉＭｎ，ＰｔＰｄＭｎおよびＣｒＰｔＭｎからなる群から選択された材料により形成する請求項１０に記載のＭＲ素子の磁化方法。
12. 前記ＡＰ１層の厚さを１００〜３００ｎｍとする請求項１０に記載のＭＲ素子の磁化方法。
13. 前記ＡＰ２層の厚さを２００〜５００ｎｍとする請求項１０に記載のＭＲ素子の磁化方法。
14. 前記ノン−ゼロネット磁気モーメントを少なくとも厚さ２ｎｍのＮｉＦｅ層のそれと同じ大きさとする請求項１０に記載のＭＲ素子の磁化方法。
15. Ｘ方向に対して負の角度を有する方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＡ
    タイプ磁気抵抗素子と、
    Ｘ方向に対して平行方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＢタイプ磁気抵抗素子と、
    Ｘ方向に対して、前記負の角度と絶対値が同じ正の角度を有する方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＣタイプ磁気抵抗素子と、
    共通電源によって駆動されると共に、それぞれ電気的に並列な第１，第２セクションを有する第１，第２ホイートストンブリッジとを含み、
    更に、前記各セクションは、
    それぞれ前記磁気抵抗素子を直列に接続してなる第１抵抗素子対と第２抵抗素子対を有し、前記第１抵抗素子対と第２抵抗素子対との間に電圧出力端子を有し、
    第１ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第１抵抗素子対は、２つのＣタイプ磁気抵抗素子、
    第１ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第２抵抗素子対は、２つのＡタイプ磁気抵抗素子、
    第１ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第１抵抗素子対は、２つのＡタイプ磁気抵抗素子、
    第１ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第２抵抗素子対は、２つのＣタイプ磁気抵抗素子、
    第２ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第１抵抗素子対は、Ａタイプ磁気抵抗素子およびＣタイプ磁気抵抗素子、
    第２ホイートストンブリッジの第１セクションにおける第２抵抗素子対は、２つのＢタイプ磁気抵抗素子、
    第２ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第１抵抗素子対は、２つのＢタイプ磁気抵抗素子、
    第２ホイートストンブリッジの第２セクションにおける第２抵抗素子対は、Ａタイプ磁気抵抗素子およびＣタイプ磁気抵抗素子によりそれぞれ構成され、かつ、
    第１ホイートストンブリッジの２つの電圧出力端子が第１アンプ、第２ホイートストンブリッジの２つの電圧出力端子が第２アンプにそれぞれ連結され、
    第１アンプおよび第２アンプの各出力をマイクロコントローラに入力させ、磁場角を算出する
    ことを特徴とする磁場角測定装置。
16. 前記Ａタイプ、ＢタイプおよびＣタイプの磁気抵抗素子は、ＧＭＲ素子およびＭＴＪ素子のいずれかである請求項１５に記載の磁場角測定装置。
17. 前記Ａタイプ、ＢタイプおよびＣタイプの磁気抵抗素子が同じウエハに形成され、同じ配列、抵抗値および磁場抵抗値を有する請求項１５に記載の磁場角測定装置。
18. 前記共通電源は０．５〜５．０Ｖの範囲内の電圧を供給する請求項１５に記載の磁場角測定装置。
19. 前記ＭＲ素子のＡＦＭ層は、ＰｔＭｎ，ＮｉＭｎ，ＰｔＰｄＭｎおよびＣｒＰｔＭｎからなる群から選択された材料により形成されている請求項１５に記載の磁場角測定装置。
20. 前記ＡＰ１層の厚さは１００〜３００ｎｍである請求項１５に記載の磁場角測定装置。
21. 前記ＡＰ２層の厚さは２００〜５００ｎｍである請求項１５に記載の磁場角測定装置。
22. ０〜３６０度の範囲の範囲にわたって磁場角を測定するための方法であって、
    Ｘ方向に対して−４５度の角度を有する方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有
    するＡタイプ磁気抵抗素子を配設することと、
    Ｘ方向に対して平行方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＢタイプ磁気抵抗素子を配設することと、
    Ｘ方向に対して＋４５度の角度を有する方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＣタイプ磁気抵抗素子を配設することとを含み、かつ、
    前記３つのタイプの磁気抵抗素子は、互いに並列な４つの第１ないし第４磁気抵抗素子列として配列され、
    第１磁気抵抗素子列は、２つの直列接続されたＣタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子となり、
    第２磁気抵抗素子列は、２つの直列接続されたＡタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子となり、
    第３磁気抵抗素子列は、直列接続されたＡタイプおよびＣタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子となり、
    第４磁気抵抗素子列は、２つの直列接続されたＢタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子となり、
    更に、
    前記第１磁気抵抗素子列を駆動するための第１定電流源と、
    前記第２磁気抵抗素子列を駆動するための第２定電流源と、
    前記第３磁気抵抗素子列を駆動するための第３定電流源と、
    前記第４磁気抵抗素子列を駆動するための第４定電流源とを設け、
    前記第１および第２定電流源からの電流値を同一とすると共に、前記第３および第４定電流源からの電流値を同一とし、
    第１アンプから当該磁場角の正弦値(sine)に比例した大きさの電圧ΔＵ₁ を出力すると共に、第２アンプから磁場角の余弦値(cosine)に比例した大きさの電圧ΔＵ₂ を出力し、
    第１アンプおよび第２アンプの出力をマイクロコントローラに入力させ、式θ＝ａｒｃｔａｎ（ΔＵ₁ ／ΔＵ₂ ）により磁場角θの値を算出し、
    第１アンプおよび第２アンプの出力の正負の符号を比較することにより当該磁場角が属する象限を決定する
    ことを特徴とする磁場角測定方法。
23. 前記Ａタイプ、ＢタイプおよびＣタイプの磁気抵抗素子を同じウエハに形成し、同じ配列、抵抗値および磁場抵抗値を有するように組み立てる請求項２２に記載の磁場角測定方法。
24. ５０Ｏｅ以上の磁場において磁場角を測定する請求項２２に記載の磁場角測定方法。
25. 前記磁気抵抗素子をＧＭＲ素子またはＭＴＪ素子とする請求項２２に記載の磁場角測定方法。
26. 前記共通電源は０．５〜５．０Ｖの範囲内の電圧を供給する請求項２２に記載の磁場角測定方法。
27. 更に、第１アンプおよび第２アンプを共通電圧源へ接続すると共に、第１アンプおよび第２アンプの出力に差動アンプを接続し、その後、前記差動アンプの出力が零となるよう第１アンプおよび第２アンプの増幅率を調整する請求項２２に記載の磁場角測定方法。
28. 更に、第１アンプおよび第２アンプを共通電圧源へ接続すると共に、第１アンプと第２のアンプの出力の商（ΔＵ₁ ／ΔＵ₂ ）を前記マイクロコントローラにおける定数として保存し、前記マイクロコントローラがθの値を算出するときに用いる請求項２２に記載の磁場角測定方法。
29. 前記θの値の算出を、前記マイクロコントローラに予め格納した参照テーブルにより行う請求項２２に記載の磁場角測定方法。
30. 前記θの値の算出を、その都度ΔＵ₁ ／ΔＵ₂ の値を求めると共にその値の逆正接（arctan）関数を求めることによって行う請求項２２に記載の磁場角測定方法。
31. Ｘ方向に対して−４５度の角度を有する方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有
    するＡタイプ磁気抵抗素子と、
    Ｘ方向に対して平行方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＢタイプ磁気抵抗素子と、
    Ｘ方向に対して、＋４５度の角度を有する方向に磁気的に固定されたリファレンス層を有するＣタイプ磁気抵抗素子とを備え、
    前記３つのタイプの磁気抵抗素子は、互いに並列な４つの第１ないし第４磁気抵抗素子列として配列され、
    第１磁気抵抗素子列は、２つの直列接続されたＣタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子であり、
    第２磁気抵抗素子列は、２つの直列接続されたＡタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子であり、
    第３磁気抵抗素子列は、直列接続されたＡタイプおよびＣタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子であり、
    第４磁気抵抗素子列は、２つの直列接続されたＢタイプの磁気抵抗素子を備えると共に、第１端子が接地端子、第２端子が電圧出力端子であり、
    更に、
    前記第１磁気抵抗素子列を駆動するための第１定電流源と、
    前記第２磁気抵抗素子列を駆動するための第２定電流源と、
    前記第３磁気抵抗素子列を駆動するための第３定電流源と、
    前記第４磁気抵抗素子列を駆動するための第４定電流源とを有し、
    前記第１および第２定電流源からの電流値を同一とすると共に、前記第３および第４定電流源からの電流値を同一とし、
    第１アンプから当該磁場角の正弦値(sine)に比例した大きさの電圧ΔＵ₁ を出力すると共に、第２アンプから磁場角の余弦値(cosine)に比例した大きさの電圧ΔＵ₂ を出力し、
    第１アンプおよび第２アンプの出力をマイクロコントローラに入力させ、式θ＝ａｒｃｔａｎ（ΔＵ₁ ／ΔＵ₂ ）により磁場角θの値を算出し、
    第１アンプおよび第２アンプの出力の正負の符号を比較することにより当該磁場角が属する象限を決定する
    ことを特徴とする磁場角測定装置。
32. 前記磁気抵抗素子はＧＭＲ素子またはＭＴＪ素子である請求項３１に記載の磁場角測定装置。
33. 前記Ａタイプ、ＢタイプおよびＣタイプの磁気抵抗素子は同じウエハに形成され、同じ配列、抵抗値および磁場抵抗値を有する請求項３１に記載の磁場角測定装置。
34. 前記共通電源は、０．５〜５．０Ｖの範囲内の電圧を供給する請求項３１に記載の磁場角測定装置。
35. 前記磁気抵抗素子はＡＦＭ層を有し、前記ＡＦＭ層はＰｔＭｎ，ＮｉＭｎ，ＰｔＰｄＭｎおよびＣｒＰｔＭｎからなる群から選択された材料により形成されている請求項３１に記載の磁場角測定装置。
36. 前記磁気抵抗素子はサブＡＰ１層を有し、前記サブＡＰ１層の厚さは１００〜３００ｎｍである請求項３１に記載の磁場角測定装置。
37. 前記磁気抵抗素子はサブＡＰ２層を有し、前記サブＡＰ２層の厚さは２００〜５００ｎｍである請求項３１に記載の磁場角測定装置。