JP2019052891A - 磁気センサ - Google Patents

Abstract

【課題】磁気検出素子が感度を有する方向以外の方向の磁界を検出することができる磁気センサの構成を簡単にする。【解決手段】磁気センサ１は、第１のヨーク１１と、第２のヨーク１２と、第１の磁気抵抗効果素子２１と、第２の磁気抵抗効果素子２２と、磁気抵抗効果素子２１，２２に電流を流すための電流路３０を備えている。ヨーク１１，１２は、それぞれ、第１の仮想の直線Ｌｚに平行な方向の入力磁界成分を含む入力磁界を受けて、出力磁界を発生する。出力磁界は、第１の仮想の直線Ｌｚに直交する第２の仮想の直線Ｌｘに平行な方向の出力磁界成分を含んでいる。磁気抵抗効果素子２１，２２は、それぞれ、ヨーク１１，１２が発生する出力磁界の出力磁界成分に対応する検出値を生成する。ヨーク１１，１２は、それぞれ、磁気抵抗効果素子２１，２２に導通している。【選択図】図１

Description

本発明は、磁気検出素子を用いて、磁気検出素子が感度を有する方向以外の方向の磁界を検出できるようにした磁気センサに関する。

近年、携帯電話機等の移動体通信機器には、地磁気センサが組み込まれる場合がある。このような用途の地磁気センサには、小型で且つ外部磁界の三次元的な方向を検出できることが求められる。このような地磁気センサは、例えば磁気センサを用いて実現される。磁気センサとしては、基板上に設けられた複数の磁気検出素子を用いたものが知られている。磁気検出素子としては、例えば磁気抵抗効果素子が用いられる。

基板上に設けられる磁気検出素子は、基板の面に平行な方向の磁界を検出するように構成される場合が多い。磁気センサを用いて地磁気センサを実現する場合には、基板の面に垂直な方向の磁界を検出できる磁気センサが必要になる。

特許文献１には、基板の面に平行な方向の磁界を検出する磁気抵抗効果素子を用いて、基板の面に垂直な方向の磁界を検出できるようにした磁気センサが記載されている。この磁気センサは、基板の面に垂直な方向の垂直磁界成分を、基板の面に平行な方向の水平磁界成分に変換して、この水平磁界成分を磁気抵抗効果素子に与える軟磁性体を備えている。

国際公開第２０１１／０６８１４６号

ところで、磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサでは、磁気抵抗効果素子に電流を流すための電流路が必要である。

従来、特許文献１に記載された磁気センサのように、磁気抵抗効果素子と、垂直磁界成分を水平磁界成分に変換する軟磁性体とを備えた磁気センサでは、軟磁性体は、磁気抵抗効果素子および電流路に対して絶縁されていた。このような構成の磁気センサでは、軟磁性体が磁気抵抗効果素子および電流路に対して絶縁された構造にするために、構成が複雑になると共に、製造のための工程数が多くなるという問題点があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、通電されることによって磁界を検出する磁気検出素子を用いて、磁気検出素子が感度を有する方向以外の方向の磁界を検出することができ、且つ構成を簡単にすることができる磁気センサを提供することにある。

本発明の磁気センサは、軟磁性体よりなる少なくとも１つのヨークと、少なくとも１つの磁気検出素子と、少なくとも１つの磁気検出素子に電流を流すための電流路とを備えている。少なくとも１つのヨークは、第１の仮想の直線に平行な方向の入力磁界成分を含む入力磁界を受けて、出力磁界を発生する。出力磁界は、第１の仮想の直線と交差する第２の仮想の直線に平行な方向の出力磁界成分であって入力磁界成分に応じて変化する出力磁界成分を含んでいる。少なくとも１つの磁気検出素子は、電流路によって通電されると共に出力磁界を受けて、出力磁界成分に対応する検出値を生成する。少なくとも１つのヨークは、少なくとも１つの磁気検出素子に導通している。

本発明の磁気センサにおいて、第２の仮想の直線は、第１の仮想の直線に直交していてもよい。

また、本発明の磁気センサにおいて、少なくとも１つのヨークは、電流路の少なくとも一部を構成していてもよい。また、少なくとも１つのヨークは、少なくとも１つの磁気検出素子に接していてもよい。

また、本発明の磁気センサは、更に、非磁性導電材料よりなり、少なくとも１つのヨークと少なくとも１つの磁気検出素子を接続する少なくとも１つの導電層を備えていてもよい。

また、本発明の磁気センサにおいて、少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子であってもよい。少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを含んでいてもよい。磁化固定層、ギャップ層および自由層は、第１の仮想の直線に平行な方向に積層されていてもよい。少なくとも１つの磁気抵抗効果素子において、電流は、少なくとも自由層を通過してもよい。あるいは、電流は、磁化固定層、ギャップ層および自由層を通過してもよい。この場合、少なくとも１つのヨークの一部は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の自由層を兼ねていてもよい。

また、本発明の磁気センサは、更に、電源ポートと、グランドポートと、出力ポートとを備えていてもよい。また、少なくとも１つのヨークは、第１のヨークと第２ヨークであってもよく、少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子であってもよい。少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子は、電源ポートと出力ポートとの間に設けられている。少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子は、グランドポートと出力ポートとの間に設けられている。電流路は、電源ポートと少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子とを接続する第１の部分と、グランドポートと少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子とを接続する第２の部分を含んでいる。

第１のヨークは、第１の方向の第１の出力磁界成分を含む第１の出力磁界を発生する。第２のヨークは、第１の方向とは反対の第２の方向の第２の出力磁界成分を含む第２の出力磁界を発生する。少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子は、第１の出力磁界を受けて第１の出力磁界成分に対応する検出値である第１の抵抗値を生成する。少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子は、第２の出力磁界を受けて第２の出力磁界成分に対応する検出値である第２の抵抗値を生成する。入力磁界成分が変化すると、第１の抵抗値と第２の抵抗値の一方は増加し、他方は減少する。出力ポートの電位は、入力磁界成分に依存する。

少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、方向が変化可能な磁化を有する自由層と、磁化固定層と自由層の間に配置されたギャップ層とを含んでいてもよい。磁化固定層、ギャップ層および自由層は、第１の仮想の直線に平行な方向に積層されていてもよい。

少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子は、互いに接続されていてもよい。また、少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子の各々において、電流は、少なくとも自由層を通過してもよい。

あるいは、少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子の各々において、電流は、磁化固定層、ギャップ層および自由層を通過してもよい。

また、第１のヨークは、電流路の第１の部分の少なくとも一部を構成していてもよく、第２のヨークは、電流路の第２の部分の少なくとも一部を構成していてもよい。

また、第１のヨークは、少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子に接していてもよく、第２のヨークは、少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子に接していてもよい。

また、電流路の第１の部分は、非磁性導電材料よりなる第１の導電層を含んでいてもよく、電流路の第２の部分は、非磁性導電材料よりなる第２の導電層を含んでいてもよい。

本発明の磁気センサでは、少なくとも１つのヨークは少なくとも１つの磁気検出素子に導通しているため、少なくとも１つのヨークが少なくとも１つの磁気検出素子に対して絶縁された構造にする必要がない。そのため、本発明の磁気センサによれば、通電されることによって磁界を検出する磁気検出素子を用いて、磁気検出素子が感度を有する方向以外の方向の磁界を検出することができ、且つ構成を簡単にすることができるという効果を奏する。

本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサを示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における第１ないし第３のヨークと第１および第２の磁気抵抗効果素子を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態における第１の磁気抵抗効果素子の一部を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの回路構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの製造方法における一工程を示す断面図である。 図６に示した工程を示す平面図である。 図６に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図８に示した工程を示す平面図である。 図８に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図１０に示した工程を示す平面図である。 図１０に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図１２に示した工程を示す平面図である。 図１２に示した工程に続く工程を示す断面図である。 図１４に示した工程を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの動作を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの動作を説明するための説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサを示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態における第１ないし第３のヨーク、第１および第２の磁気抵抗効果素子ならびに第１および第２の導電層を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサの製造方法における一工程を示す断面図である。 図２１に示した工程を示す平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサを示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態における第１の磁気抵抗効果素子を示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。 本発明の第４の実施の形態に係る磁気センサを示す断面図である。 本発明の第４の実施の形態における第１の磁気抵抗効果素子およびその近傍の部分を示す断面図である。 本発明の第５の実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。 本発明の第５の実施の形態に係る磁気センサを示す断面図である。 本発明の第５の実施の形態における第１の磁気抵抗効果素子およびその近傍の部分を示す断面図である。 本発明の第６の実施の形態に係る磁気センサを示す断面図である。 本発明の第７の実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。 本発明の第７の実施の形態における第１の素子列の一部を示す平面図である。 本発明の第８の実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１ないし図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサの構成について説明する。図１は、磁気センサ１を示す斜視図である。図２は、磁気センサ１の断面図である。図３は、本実施の形態における第１ないし第３のヨークと第１および第２の磁気抵抗効果素子を示す平面図である。磁気センサ１は、軟磁性体よりなる少なくとも１つのヨークと、少なくとも１つの磁気検出素子と、少なくとも１つの磁気検出素子に電流を流すための電流路３０とを備えている。

ここで、図１に示したように、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を定義する。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交する。また、Ｘ方向とは反対の方向を−Ｘ方向とし、Ｙ方向とは反対の方向を−Ｙ方向とし、Ｚ方向とは反対の方向を−Ｚ方向とする。また、以下、基準の位置に対してＺ方向の先にある位置を「上方」と言い、基準の位置に対して「上方」とは反対側にある位置を「下方」と言う。また、磁気センサ１の構成要素に関して、Ｚ方向の端に位置する面を「上面」と言い、−Ｚ方向の端に位置する面を「下面」と言う。

また、第１の仮想の直線Ｌｚ、第２の仮想の直線Ｌｘおよび第３の仮想の直線Ｌｙを以下のように定義する。図１および図２に示したように、第１の仮想の直線Ｌｚは、Ｚ方向に平行な直線である。第２の仮想の直線Ｌｘは、第１の仮想の直線Ｌｚに交差する直線である。図１および図２に示したように、本実施の形態では、第２の仮想の直線Ｌｘは、第１の仮想の直線Ｌｚに直交し、Ｘ方向に平行な直線である。図１および図３に示したように、第３の仮想の直線Ｌｙは、Ｙ方向に平行な直線である。

第１の仮想の直線Ｌｚに平行な方向は、Ｚ方向と−Ｚ方向とを含む。第２の仮想の直線Ｌｘに平行な方向は、Ｘ方向と−Ｘ方向とを含む。第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向は、Ｙ方向と−Ｙ方向とを含む。

少なくとも１つのヨークは、第１の仮想の直線Ｌｚに平行な方向の入力磁界成分を含む入力磁界を受けて、出力磁界を発生する。出力磁界は、第２の仮想の直線Ｌｘに平行な方向の出力磁界成分であって入力磁界成分に応じて変化する出力磁界成分を含んでいる。また、少なくとも１つのヨークは、少なくとも１つの磁気検出素子に導通している。

本実施の形態では特に、少なくとも１つのヨークは、第１のヨーク１１と第２のヨーク１２である。第１のヨーク１１は、入力磁界を受けて、第２の仮想の直線Ｌｘに平行な第１の方向の第１の出力磁界成分を含む第１の出力磁界を発生する。第２のヨーク１２は、入力磁界を受けて、第１の方向とは反対の第２の方向の第２の出力磁界成分を含む第２の出力磁界を発生する。第１および第２のヨーク１１，１２は、例えば直方体形状を有している。

磁気センサ１は、更に、軟磁性体よりなる第３のヨーク１３を備えている。第１の出力磁界成分は、第１のヨーク１１と第３のヨーク１３との間に生じる。第２の出力磁界成分は、第２のヨーク１２と第３のヨーク１３との間に生じる。第３のヨーク１３は、例えば直方体形状を有している。なお、第３のヨーク１３は、磁気センサ１の必須の構成要素ではなく、設けられていなくてもよい。

少なくとも１つの磁気検出素子は、電流路３０によって通電されると共に出力磁界を受けて、出力磁界成分に対応する検出値を生成する。本実施の形態では特に、少なくとも１つの磁気検出素子は、第１の磁気抵抗効果素子２１と第２の磁気抵抗効果素子２２である。後で詳しく説明するが、第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２の各々は、積層された複数の層を含んでいる。磁気センサ１は、上記複数の層を含む積層体２０を備えている。また、第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２は、互いに接続されている。図１ないし図３では、第１の磁気抵抗効果素子２１と第２の磁気抵抗効果素子２２の境界を点線で示している。

第１ないし第３のヨーク１１〜１３は、第１のヨーク１１、第３のヨーク１３、第２のヨーク１２の順に、−X方向に並んでいる。また、第１および第２のヨーク１１，１２は、積層体２０の上に配置されている。第３のヨーク１３は、積層体２０の下に配置されている。第１の磁気抵抗効果素子２１は、第１のヨーク１１と第３のヨーク１３との間を通過するＹＺ平面と交差するように配置されている。第２の磁気抵抗効果素子２２は、第２のヨーク１２と第３のヨーク１３との間を通過するＹＺ平面と交差するように配置されている。

第１の磁気抵抗効果素子２１は、第１の出力磁界を受けて第１の出力磁界成分に対応する検出値である第１の抵抗値を生成する。第２の磁気抵抗効果素子２２は、第２の出力磁界を受けて第２の出力磁界成分に対応する検出値である第２の抵抗値を生成する。

磁気センサ１は、更に、非磁性導電材料よりなる導電層３４および端子４１，４２，４３と、非磁性材料よりなる基板５１と、絶縁材料よりなる絶縁層５２，５３，５４，５５とを備えている。絶縁層５２は、基板５１の上に配置されている。第３のヨーク１３は、絶縁層５２の上に配置されている。絶縁層５３は、絶縁層５２の上において第３のヨーク１３の周囲に配置されている。積層体２０は、第３のヨーク１３および絶縁層５３の上に配置されている。第３のヨーク１３は、積層体２０における第１の磁気抵抗効果素子２１と第２の磁気抵抗効果素子２２との境界の近傍において、第１の磁気抵抗効果素子２１と第２の磁気抵抗効果素子２２に接している。絶縁層５４は、第３のヨーク１３および絶縁層５３の上において積層体２０の周囲に配置されている。

第１のヨーク１１は、第１の磁気抵抗効果素子２１および絶縁層５４の上に配置されている。第１のヨーク１１は、第１の磁気抵抗効果素子２１における第２の磁気抵抗効果素子２２との境界とは反対側に位置する端部の近傍において、第１の磁気抵抗効果素子２１に接している。

第２のヨーク１２は、第２の磁気抵抗効果素子２２および絶縁層５４の上に配置されている。第２のヨーク１２は、第２の磁気抵抗効果素子２２における第１の磁気抵抗効果素子２１との境界とは反対側に位置する端部の近傍において、第２の磁気抵抗効果素子２２に接している。

導電層３４は、第１の磁気抵抗効果素子２１、第２の磁気抵抗効果素子２２および絶縁層５４の上に配置されている。導電層３４は、積層体２０における第１の磁気抵抗効果素子２１と第２の磁気抵抗効果素子２２との境界の近傍において、第１の磁気抵抗効果素子２１と第２の磁気抵抗効果素子２２に接している。導電層３４は、例えば直方体形状を有している。

絶縁層５５は、積層体２０および絶縁層５４の上において第１のヨーク１１、第２のヨーク１２および導電層３４の周囲に配置されている。端子４１は、第１のヨーク１１および絶縁層５５の上に配置され、第１のヨーク１１に接している。端子４２は、第２のヨーク１２および絶縁層５５の上に配置され、第２のヨーク１２に接している。端子４３は、導電層３４および絶縁層５５の上に配置され、導電層３４に接している。

ここで、図５を参照して、磁気センサ１の回路構成について説明する。図５は、磁気センサ１の回路構成を示す回路図である。磁気センサ１は、電源ポートＶと、グランドポートＧと、出力ポートＥとを備えている。図１および図２に示した端子４１，４２，４３は、それぞれ、電源ポートＶ、グランドポートＧおよび出力ポートＥに対応している。第１の磁気抵抗効果素子２１は、電源ポートＶと出力ポートＥとの間に設けられている。第２の磁気抵抗効果素子２２は、グランドポートＧと出力ポートＥとの間に設けられている。

磁気センサ１は、更に、第１の磁気抵抗効果素子２１と第２の磁気抵抗効果素子２２の接続点を出力ポートＥに接続する信号線路３３を備えている。本実施の形態では、信号線路３３は、導電層３４（図１および図２参照）によって構成されている。

次に、図１、図２および図５を参照して、電流路３０の構成について詳しく説明する。図５に示したように、電流路３０は、電源ポートＶと第１の磁気抵抗効果素子２１とを接続する第１の部分３１と、グランドポートＧと第２の磁気抵抗効果素子２２とを接続する第２の部分３２とを含んでいる。

第１のヨーク１１は、第１の磁気抵抗効果素子２１に導通し、第１の部分３１の少なくとも一部を構成している。図１および図２に示したように、本実施の形態では、第１のヨーク１１は、第１の磁気抵抗効果素子２１と端子４１に接し、第１の部分３１の全体を構成している。

第２のヨーク１２は、第２の磁気抵抗効果素子２２に導通し、第２の部分３２の少なくとも一部を構成している。図１および図２に示したように、本実施の形態では、第２のヨーク１２は、第２の磁気抵抗効果素子２２と端子４２に接し、第２の部分３２の全体を構成している。

次に、図１ないし図５を参照して第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２の構成について詳しく説明する。図３に示したように、第１の磁気抵抗効果素子２１は、直列に接続された第１の検出部分２１Ａおよび第２の検出部分２１Ｂを含んでいる。第１および第２の検出部分２１Ａ，２１Ｂは、第１の磁気抵抗効果素子２１のうち、第１のヨーク１１、第３のヨーク１３および導電層３４のいずれにも接触しない部分によって構成されている。第１および第２の検出部分２１Ａ，２１Ｂの各々は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向に長い形状を有している。第１の検出部分２１Ａの一端は、電源ポートＶに電気的に接続され、第１の検出部分２１Ａの他端は、第２の検出部分２１Ｂの一端に電気的に接続されている。第２の検出部分２１Ｂの他端は、出力ポートＥに電気的に接続されている。

図３に示したように、第２の磁気抵抗効果素子２２は、直列に接続された第３の検出部分２２Ａおよび第４の検出部分２２Ｂを含んでいる。第３および第４の検出部分２２Ａ，２２Ｂは、第２の磁気抵抗効果素子２２のうち、第２のヨーク１２、第３のヨーク１３および導電層３４のいずれにも接触しない部分によって構成されている。第３および第４の検出部分２２Ａ，２２Ｂの各々は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向に長い形状を有している。第３の検出部分２２Ａの一端は、グランドポートＧに電気的に接続され、第３の検出部分２２Ａの他端は、第４の検出部分２２Ｂの一端に電気的に接続されている。第４の検出部分２２Ｂの他端は、出力ポートＥに電気的に接続されている。

第１ないし第３のヨーク１１〜１３の各々は、Ｙ方向の端に位置する第１の端面と、−Ｙ方向の端に位置する第２の端面を有している。本実施の形態では、第１ないし第３のヨーク１１〜１３の各々の第１の端面は、ＸＺ平面に平行な同一の第１の仮想の平面上にあり、第１ないし第３のヨーク１１〜１３の各々の第２の端面は、ＸＺ平面に平行な同一の第２の仮想の平面上にある。第１ないし第４の検出部分２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂは、第１の仮想の平面と第２の仮想の平面との間に配置されている。

図４は、第１の磁気抵抗効果素子２１の一部である第１の検出部分２１Ａを示す断面図である。第１の検出部分２１Ａは、方向が固定された磁化を有する磁化固定層２０２と、方向が変化可能な磁化を有する自由層２０４と、磁化固定層２０２と自由層２０４の間に配置されたギャップ層２０３とを含んでいる。

図４に示した例では、第１の検出部分２１Ａは、更に、反強磁性層２０１および保護層２０５を含んでいる。反強磁性層２０１、磁化固定層２０２、ギャップ層２０３、自由層２０４および保護層２０５は、基板５１（図２参照）側からこの順に、第１の仮想の直線Ｌｚに平行な方向に積層されている。反強磁性層２０１は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層２０２との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層２０２の磁化の方向を固定する。保護層２０５は、その下の自由層２０４を保護するための層である。

第２ないし第４の検出部分２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの構成は、第１の検出部分２１Ａの構成と同じである。そのため、以下の説明では、第２ないし第４の検出部分２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの構成要素について、第１の検出部分２１Ａの構成要素と同じ符号を用いる。なお、第１および第２の検出部分２１Ａ，２１Ｂは第１の磁気抵抗効果素子２１の一部であり、第３および第４の検出部分２２Ａ，２２Ｂは第２の磁気抵抗効果素子２２の一部であることから、第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２の各々が、反強磁性層２０１、磁化固定層２０２、ギャップ層２０３、自由層２０４および保護層２０５を含んでいるとも言える。

本実施の形態では、第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２は、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子であり、特に、電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対してほぼ平行な方向に流すＣＩＰ（Current In Plane）タイプのＧＭＲ素子である。第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２の各々において、電流は、少なくとも自由層２０４を通過する。また、本実施の形態では、ギャップ層２０３は非磁性導電層である。

第１の磁気抵抗効果素子２１の第１の抵抗値は、第１および第２の検出部分２１Ａ，２１Ｂの各々の抵抗値に依存して変化する。また、第２の磁気抵抗効果素子２２の第２の抵抗値は、第３および第４の検出部分２２Ａ，２２Ｂの各々の抵抗値に依存して変化する。第１ないし第４の検出部分２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの各々の抵抗値は、自由層２０４の磁化の方向が磁化固定層２０２の磁化の方向に対してなす角度に応じて変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値になり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値になる。

第１の磁気抵抗効果素子２１内の磁化固定層２０２の磁化の方向と、第２の磁気抵抗効果素子２２内の磁化固定層２０２の磁化の方向は、同じ方向である。本実施の形態では、上記磁化の方向は−Ｘ方向である。なお、上記磁化の方向は、後で説明する図１６および図１７に示されている。

前述のように、第１および第２の検出部分２１Ａ，２１Ｂの各々は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向に長い形状を有している。これにより、第１および第２の検出部分２１Ａ，２１Ｂの各々の自由層２０４は、磁化容易軸方向が第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向となる形状異方性を有している。そのため、第１の出力磁界成分が存在しない状態では、自由層２０４の磁化の方向は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向になっている。第１の出力磁界成分が存在する場合には、第１の出力磁界成分の方向および強度に応じて、自由層２０４の磁化の方向が変化する。従って、自由層２０４の磁化の方向が磁化固定層２０２の磁化の方向に対してなす角度は、第１および第２の検出部分２１Ａ，２１Ｂの各々が受けた第１の出力磁界成分の方向および強度によって変化する。そのため、第１および第２の検出部分２１Ａ，２１Ｂの各々の抵抗値ならびに第１の磁気抵抗効果素子２１の第１の抵抗値は、第１の出力磁界成分に対応したものとなる。

同様に、第３および第４の検出部分２２Ａ，２２Ｂの各々は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向に長い形状を有している。これにより、第３および第４の検出部分２２Ａ，２２Ｂの各々の自由層２０４は、磁化容易軸方向が第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向となる形状異方性を有している。そのため、第２の出力磁界成分が存在しない状態では、自由層２０４の磁化の方向は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向になっている。第２の出力磁界成分が存在する場合には、第２の出力磁界成分の方向および強度に応じて、自由層２０４の磁化の方向が変化する。従って、自由層２０４の磁化の方向が磁化固定層２０２の磁化の方向に対してなす角度は、第３および第４の検出部分２２Ａ，２２Ｂの各々が受けた第２の出力磁界成分の方向および強度によって変化する。そのため、第３および第４の検出部分２２Ａ，２２Ｂの各々の抵抗値ならびに第２の磁気抵抗効果素子２２の第２の抵抗値は、第２の出力磁界成分に対応したものとなる。

次に、図６ないし図１５を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法について説明する。図６および図７は、本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法における一工程を示している。この工程では、基板５１の上に、絶縁層５２を形成する。

図８および図９は、次の工程を示す。この工程では、まず、例えばめっき法によって、第３のヨーク１３を形成する。次に、第３のヨーク１３を覆うように、絶縁層５３を形成する。次に、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰと記す。）によって、第３のヨーク１３が露出するまで、絶縁層５３を研磨する。

図１０および図１１は、次の工程を示す。この工程では、第３のヨーク１３および絶縁層５３の上に、後にパターニングされることによって積層体２０になる積層膜２０Ｐを形成する。積層膜２０Ｐは、積層された複数の層よりなる。

図１２および図１３は、次の工程を示す。この工程では、まず、積層膜２０Ｐの上に、図示しないマスクを形成する。このマスクは、積層体２０の平面形状に対応した平面形状を有している。次に、このマスクをエッチングマスクとして用いて、積層膜２０Ｐをエッチングする。これにより、積層膜２０Ｐは積層体２０になり、第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２が完成する。次に、マスクを除去する。次に、積層体２０を覆うように、絶縁層５４を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、積層体２０が露出するまで、絶縁層５４を研磨する。

図１４および図１５は、次の工程を示す。この工程では、まず、例えばめっき法によって、第１の磁気抵抗効果素子２１および絶縁層５４の上に第１のヨーク１１を形成し、第２の磁気抵抗効果素子２２および絶縁層５４の上に第２のヨーク１２を形成し、第１の磁気抵抗効果素子２１、第２の磁気抵抗効果素子２２および絶縁層５４の上に導電層３４を形成する。次に、第１のヨーク１１、第２のヨーク１２および導電層３４を覆うように、絶縁層５５を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、第１のヨーク１１、第２のヨーク１２および導電層３４が露出するまで、絶縁層５５を形成する。次に、例えばめっき法によって、図１および図２に示した端子４１，４２，４３を形成する。これにより、磁気センサ１が完成する。

次に、図１６および図１７を参照して、磁気センサ１の動作について説明する。図１６および図１７は、磁気センサ１の動作を説明するための説明図である。図１６は、入力磁界成分の方向が−Ｚ方向の場合を示し、図１７は、入力磁界成分の方向がＺ方向の場合を示している。図１６および図１７において、符号８１を付した矢印は、入力磁界成分に応じて第１のヨーク１１内に生じた磁界の方向を表し、符号８２を付した矢印は、入力磁界成分に応じて第２のヨーク１２内に生じた磁界の方向を表している。また、符号８３を付した矢印は、第１の出力磁界成分の方向である第１の方向を表し、符号８４を付した矢印は、第２の出力磁界成分の方向である第２の方向を表している。また、符号８５を付した矢印は、入力磁界成分に応じて第３のヨーク１３内に生じた磁界の方向を表している。また、符号９１を付した矢印は、第１の磁気抵抗効果素子２１内の磁化固定層２０２の磁化の方向を表し、符号９２を付した矢印は、第２の磁気抵抗効果素子２２内の磁化固定層２０２の磁化の方向を表している。

本実施の形態では、第１および第２の出力磁界成分が存在しない状態では、第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２内の自由層２０４の磁化の方向は、第３の仮想の直線Ｌｙ（図１および図３参照）に平行な方向になっている。入力磁界成分の方向が−Ｚ方向の場合、図１６に示したように、第１の出力磁界成分の第１の方向（符号８３参照）は−Ｘ方向になり、第２の出力磁界成分の第２の方向（符号８４参照）はＸ方向になる。この場合、第１の磁気抵抗効果素子２１内の自由層２０４の磁化の方向は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向から−Ｘ方向に向かって傾き、第２の磁気抵抗効果素子２２内の自由層２０４の磁化の方向は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向からＸ方向に向かって傾く。その結果、第１および第２の出力磁界成分が存在しない状態と比べて、第１の磁気抵抗効果素子２１の第１の抵抗値は減少し、第２の磁気抵抗効果素子２２の第２の抵抗値は増加する。

入力磁界成分の方向がＺ方向の場合、図１７に示したように、第１の出力磁界成分の第１の方向（符号８３参照）はＸ方向になり、第２の出力磁界成分の第２の方向（符号８４参照）は−Ｘ方向になる。この場合、第１の磁気抵抗効果素子２１内の自由層２０４の磁化の方向は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向からＸ方向に向かって傾き、第２の磁気抵抗効果素子２２内の自由層２０４の磁化の方向は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向から−Ｘ方向に向かって傾く。その結果、第１および第２の出力磁界成分が存在しない状態と比べて、第１の磁気抵抗効果素子２１の第１の抵抗値は増加し、第２の磁気抵抗効果素子２２の第２の抵抗値は減少する。

第１および第２の出力磁界成分が存在しない状態を基準とした第１および第２の抵抗値の変化量は、第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２が受ける第１および第２の出力磁界成分の強度に依存する。第１および第２の出力磁界成分の強度が大きくなると、第１および第２の抵抗値は、その増加量またはその減少量がそれぞれ大きくなる方向に変化する。第１および第２の出力磁界成分の強度が小さくなると、第１および第２の抵抗値は、その増加量またはその減少量がそれぞれ小さくなる方向に変化する。第１および第２の出力磁界成分の強度は、入力磁界成分の強度に依存する。

図５に示した出力ポートＥの電位は、入力磁界成分に依存する。すなわち、入力磁界成分の方向と強度が変化すると、上述のように、第１の抵抗値と第２の抵抗値の一方は増加し、他方は減少する。これにより、出力ポートＥの電位が変化する。磁気センサ１は、出力ポートＥの電位に依存する信号を出力信号として生成する。

なお、本実施の形態では、第１の磁気抵抗効果素子２１には、第１のヨーク１１、第３のヨーク１３および導電層３４が接触している。以下、第１の磁気抵抗効果素子２１のうち、第１のヨーク１１、第３のヨーク１３、導電層３４のいずれかが接触している部分を第１の接触部分と言い、第１の接触部分以外の部分を第１の非接触部分と言う。第１の非接触部分は、第１および第２の検出部分２１Ａ，２１Ｂを含んでいる。電流は、第１の非接触部分には流れるが、第１の接触部分にはほとんど流れない。そのため、第１の非接触部分の抵抗値の変化量が、実質的に、第１の抵抗値の変化量になり、第１の接触部分は、第１の抵抗値の変化に寄与しない。

同様に、本実施の形態では、第２の磁気抵抗効果素子２２には、第２のヨーク１２、第３のヨーク１３および導電層３４が接触している。以下、第２の磁気抵抗効果素子２２のうち、第２のヨーク１２、第３のヨーク１３、導電層３４のいずれかが接触している部分を第２の接触部分と言い、第２の接触部分以外の部分を第２の非接触部分と言う。第２の非接触部分は、第３および第４の検出部分２２Ａ，２２Ｂを含んでいる。電流は、第２の非接触部分には流れるが、第２の接触部分にはほとんど流れない。そのため、第２の非接触部分の抵抗値の変化量が、実質的に、第２の抵抗値の変化量になり、第２の接触部分は、第２の抵抗値の変化に寄与しない。

次に、本実施の形態に係る磁気センサ１の効果について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ１は、少なくとも１つのヨークとして、第１および第２のヨーク１１，１２を備えている。第１のヨーク１１は、第１の仮想の直線Ｌｚに平行な方向の入力磁界成分を含む入力磁界を受けて、第２の仮想の直線Ｌｘに平行な第１の方向の第１の出力磁界成分を含む第１の出力磁界を発生する。第２のヨーク１２は、第１の仮想の直線Ｌｚに平行な方向の入力磁界成分を含む入力磁界を受けて、第１の方向とは反対の第２の方向の第２の出力磁界成分を含む第２の出力磁界を発生する。第１の磁気抵抗効果素子２１は、第１の出力磁界を受けて第１の出力磁界成分に対応する検出値である第１の抵抗値を生成する。第２の磁気抵抗効果素子２２は、第２の出力磁界を受けて第２の出力磁界成分に対応する検出値である第２の抵抗値を生成する。このような構成および作用により、本実施の形態によれば、第２の仮想の直線Ｌｘに平行な方向に感度を有する第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２を用いて、第１の仮想の直線Ｌｚに平行な方向の磁界を検出することができる。

また、本実施の形態では、第１のヨーク１１は第１の磁気抵抗効果素子２１に導通し、第２のヨーク１２は第２の磁気抵抗効果素子２２に導通している。従って、本実施の形態では、第１および第２のヨーク１１，１２が第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２に対して絶縁された構造にする必要がない。これにより、本実施の形態によれば、第１および第２のヨーク１１，１２を第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２から隔てるための絶縁層が不要になり、その結果、磁気センサ１の構成を簡単にすることができる。

また、本実施の形態では、第１のヨーク１１は、電流路３０の第１の部分３１の少なくとも一部を構成し、第２のヨーク１２は、電流路３０の第２の部分３２の少なくとも一部を構成している。本実施の形態では特に、第１のヨーク１１は第１の部分３１の全体を構成し、第２のヨーク１２は第２の部分３２の全体を構成している。これにより、本実施の形態によれば、第１および第２のヨーク１１，１２と、電流路が別々に設けられている場合に比べて、磁気センサ１の構成を簡単にすることができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。始めに、図１８ないし図２０を参照して、本実施の形態に係る磁気センサの構成について説明する。図１８は、本実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。図１９は、本実施の形態に係る磁気センサを示す平面図である。図２０は、本実施の形態における第１ないし第３のヨーク、第１および第２の磁気抵抗効果素子ならびに第１および第２の導電層を示す平面図である。

本実施の形態に係る磁気センサ１は、以下の点で第１の実施の形態と異なっている。第１のヨーク１１は、第１の磁気抵抗効果素子２１に接していない。電流路３０の第１の部分３１は、非磁性導電材料よりなる第１の導電層３５を含んでいる。第１の導電層３５は、第１の磁気抵抗効果素子２１における第２の磁気抵抗効果素子２２との境界とは反対側に位置する端部の近傍において、第１の磁気抵抗効果素子２１の上面に接していると共に第１のヨーク１１の下面に接している。これにより、第１の導電層３５は、第１のヨーク１１と第１の磁気抵抗効果素子２１を接続している。また、第１の導電層３５は、第２の仮想の直線Ｌｘに平行な方向に長い形状を有している。

また、第２のヨーク１２は、第２の磁気抵抗効果素子２２に接していない。電流路３０の第２の部分３２は、非磁性導電材料よりなる第２の導電層３６を含んでいる。第２の導電層３６は、第２の磁気抵抗効果素子２２における第１の磁気抵抗効果素子２１との境界とは反対側に位置する端部の近傍において、第２の磁気抵抗効果素子２２の上面に接していると共に第２のヨーク１２の下面に接している。これにより、第２の導電層３６は、第２のヨーク１２と第２の磁気抵抗効果素子２２を接続している。また、第２の導電層３６は、第２の仮想の直線Ｌｘに平行な方向に長い形状を有している。

また、導電層３４は、第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２に対して−Ｙ方向の先に配置され、第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２に接していない。本実施の形態に係る磁気センサ１は、非磁性導電材料よりなる導電層３７を備えている。導電層３７は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向に長い形状を有している。導電層３７の長手方向の一端の近傍の部分は、積層体２０における第１の磁気抵抗効果素子２１と第２の磁気抵抗効果素子２２との境界の近傍において、第１の磁気抵抗効果素子２１と第２の磁気抵抗効果素子２２のそれぞれの上面に接している。導電層３７の長手方向の他端の近傍の部分は、導電層３４の下面に接している。これにより、導電層３７は、導電層３４と第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２とを接続している。本実施の形態における信号線路３３は、導電層３４，３７によって構成されている。

本実施の形態に係る磁気センサ１は、更に、非磁性導電材料よりなる導電層３８，３９を備えている。導電層３８は、第１のヨーク１１に対してＸ方向の先に配置され、端子４１と第１の導電層３５とを接続している。導電層３５，３８は、本実施の形態における電流路３０の第１の部分３１を構成している。

導電層３９は、第２のヨーク１２に対して−Ｘ方向の先に配置され、端子４２と第２の導電層３６とを接続している。導電層３６，３９は、本実施の形態における電流路３０の第２の部分３２を構成している。

また、本実施の形態に係る磁気センサ１は、第１の実施の形態における絶縁層５５の代わりに、絶縁材料よりなる絶縁層５６，５７を備えている。第１の導電層３５は、第１の磁気抵抗効果素子２１および絶縁層５４の上に配置されている。第２の導電層３６は、第２の磁気抵抗効果素子２２および絶縁層５４の上に配置されている。導電層３７は、第１の磁気抵抗効果素子２１、第２の磁気抵抗効果素子２２および絶縁層５４の上に配置されている。絶縁層５６は、積層体２０および絶縁層５４の上において導電層３５，３６，３７の周囲に配置されている。

第１のヨーク１１は、第１の導電層３５および絶縁層５６の上に配置されている。第２のヨーク１２は、第２の導電層３６および絶縁層５６の上に配置されている。導電層３４は、導電層３７の上に配置されている。導電層３８は、第１の導電層３５の上に配置されている。導電層３９は、第２の導電層３６の上に配置されている。絶縁層５７は、導電層３５，３６，３７および絶縁層５６の上において第１のヨーク１１、第２のヨーク１２および導電層３４，３８，３９の周囲に配置されている。端子４１は、導電層３８および絶縁層５７の上に配置されている。端子４２は、導電層３９および絶縁層５７の上に配置されている。端子４３は、導電層３４および絶縁層５７の上に配置されている。

次に、図２１および図２２を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法について説明する。図２１および図２２は、本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法における一工程を示している。本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法は、絶縁層５４を研磨する工程までは、第１の実施の形態と同様である。図２１および図２２は、次の工程を示す。この工程では、例えばめっき法によって、第１の磁気抵抗効果素子２１および絶縁層５４の上に第１の導電層３５を形成し、第２の磁気抵抗効果素子２２および絶縁層５４の上に第２の導電層３６を形成し、第１の磁気抵抗効果素子２１、第２の磁気抵抗効果素子２２および絶縁層５４の上に導電層３７を形成する。次に、導電層３５，３６，３７を覆うように、絶縁層５６を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、導電層３５，３６，３７が露出するまで、絶縁層５６を形成する。

次に、図１９を参照して、図２１および図２２に示した工程よりも後の工程について説明する。この工程では、まず、例えばめっき法によって、第１の導電層３５および絶縁層５６の上に第１のヨーク１１を形成し、第２の導電層３６および絶縁層５６の上に第２のヨーク１２を形成し、導電層３７の上に導電層３４を形成し、第１の導電層３５の上に導電層３８を形成し、第２の導電層３６の上に導電層３９を形成する。次に、第１のヨーク１１、第２のヨーク１２および導電層３４，３８，３９を覆うように、絶縁層５７を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、導電層３４，３８，３９が露出するまで、絶縁層５７を研磨する。次に、例えばめっき法によって、端子４１，４２，４３を形成する。これにより、磁気センサ１が完成する。

なお、本実施の形態では、第１の実施の形態で説明した、第１のヨーク１１が電流路３０の第１の部分３１の全体を構成し、第２のヨーク１２が電流路３０の第２の部分３２の全体を構成していることによる効果は得られない。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。始めに、図２３および図２４を参照して、本実施の形態に係る磁気センサの構成について説明する。図２３は、本実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。図２４は、本実施の形態に係る磁気センサを示す断面図である。本実施の形態に係る磁気センサ１は、以下の点で第１の実施の形態と異なっている。本実施の形態に係る磁気センサ１は、第１の実施の形態における第１および第２の磁気抵抗効果素子２１，２２の代わりに、第１および第２の磁気抵抗効果素子２３Ａ，２３Ｂを備えている。

第１の磁気抵抗効果素子２３Ａは、第１のヨーク１１と第３のヨーク１３との間を通過するＹＺ平面と交差するように配置されている。第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂは、第２のヨーク１２と第３のヨーク１３との間を通過するＹＺ平面と交差するように配置されている。

本実施の形態では、第３のヨーク１３の上面を含むＸＹ平面は、第１および第２のヨーク１１，１２のそれぞれの下面を含むＸＹ平面の下方に位置している。第１および第２の磁気抵抗効果素子２３Ａ，２３Ｂは、第３のヨーク１３の上面を含むＸＹ平面から、第１および第２のヨーク１１，１２のそれぞれの下面を含むＸＹ平面までの空間的な範囲内に配置されている。

第１の磁気抵抗効果素子２３Ａは、第１のヨーク１１から発生される第１の出力磁界を受けて第１の出力磁界成分に対応する検出値である第１の抵抗値を生成する。第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂは、第２のヨーク１２から発生される第２の出力磁界を受けて第２の出力磁界成分に対応する検出値である第２の抵抗値を生成する。

本実施の形態では、電流路３０の第１の部分３１は、非磁性導電材料よりなる第１の導電層６１を含んでいる。第１の導電層６１は、第１のヨーク１１の下面と第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの上面とに接し、第１のヨーク１１と第１の磁気抵抗効果素子２３Ａを接続している。第１の導電層６１と第１のヨーク１１は、本実施の形態における第１の部分３１を構成している。すなわち、第１のヨーク１１は、第１の部分３１の一部を構成している。第１のヨーク１１は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａに導通している。

また、電流路３０の第２の部分３２は、非磁性導電材料よりなる第２の導電層６２を含んでいる。第２の導電層６２は、第２のヨーク１２の下面と第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの上面とに接し、第２のヨーク１２と第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂを接続している。第２の導電層６２と第２のヨーク１２は、本実施の形態における第２の部分３２を構成している。すなわち、第２のヨーク１２は、第２の部分３２の一部を構成している。第２のヨーク１２は、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂに導通している。

また、本実施の形態では、電流路３０は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａと第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂとを接続する第３の部分１３３を含んでいる。第３の部分１３３は、非磁性導電材料よりなる第３の導電層６３を含んでいる。第３の導電層６３は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの下面と第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの下面に接し、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａと第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂを接続している。

また、本実施の形態に係る磁気センサ１は、第１の実施の形態における導電層３４の代わりに、それぞれ非磁性導電材料よりなる導電層６４，６５を備えている。導電層６４，６５は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａと第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの間において導電層６３の上に配置されている。導電層６５は、導電層６４の上に配置されている。本実施の形態における信号線路３３は、導電層６４，６５によって構成されている。

第３の導電層６３は、第３のヨーク１３および絶縁層５３の上に配置されている。本実施の形態では、絶縁層５４は、第３のヨーク１３および絶縁層５３の上において第１の磁気抵抗効果素子２３Ａ、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂおよび導電層６３，６４の周囲に配置されている。第１の導電層６１は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａおよび絶縁層５４の上に配置されている。第２の導電層６２は、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂおよび絶縁層５４の上に配置されている。第１のヨーク１１は、第１の導電層６１の上に配置されている。第２のヨーク１２は、第２の導電層６２の上に配置されている。導電層６５は、導電層６４の上に配置されている。絶縁層５５は、絶縁層５４の上において第１のヨーク１１、第２のヨーク１２および導電層６１，６２，６５の周囲に配置されている。端子４３は、導電層６５および絶縁層５５の上に配置されている。

次に、第１および第２の磁気抵抗効果素子２３Ａ，２３Ｂについて詳しく説明する。始めに、図２５を参照して、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの構成について説明する。図２５は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａを示す断面図である。第１の磁気抵抗効果素子２３Ａは、方向が固定された磁化を有する磁化固定層２３２と、方向が変化可能な磁化を有する自由層２３４と、磁化固定層２３２と自由層２３４の間に配置されたギャップ層２３３とを含んでいる。

図２５に示した例では、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａは、更に、反強磁性層２３１および保護層２３５を含んでいる。反強磁性層２３１、磁化固定層２３２、ギャップ層２３３、自由層２３４および保護層２３５は、基板５１（図２４参照）側からこの順に、第１の仮想の直線Ｌｚに平行な方向に積層されている。反強磁性層２３１は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層２３２との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層２３２の磁化の方向を固定する。保護層２３５は、その下の自由層２３４を保護するための層である。

第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの構成は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの構成と同じである。そのため、以下の説明では、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの構成要素について、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの構成要素と同じ符号を用いる。

本実施の形態では、第１および第２の磁気抵抗効果素子２３Ａ，２３Ｂは、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子である。第１および第２の磁気抵抗効果素子２３Ａ，２３Ｂの各々において、電流は、磁化固定層２３２、ギャップ層２３３および自由層２３４を通過する。また、本実施の形態では、ギャップ層２３３は、トンネルバリア層である。

第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの第１の抵抗値と第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの第２の抵抗値は、自由層２３４の磁化の方向が磁化固定層２３２の磁化の方向に対してなす角度に応じて変化し、この角度が０°のときに第１および第２の抵抗値は最小値になり、角度が１８０°のときに第１および第２の抵抗値は最大値になる。

第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの磁化固定層２３２の磁化の方向と、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの磁化固定層２３２の磁化の方向は、同じ方向である。本実施の形態では、上記磁化の方向は−Ｘ方向である。

図２３に示したように、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａは、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向に長い形状を有している。これにより、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの自由層２３４は、磁化容易軸方向が第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向となる形状異方性を有している。そのため、第１の出力磁界成分が存在しない状態では、自由層２３４の磁化の方向は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向になっている。第１の出力磁界成分が存在する場合には、第１の出力磁界成分の方向および強度に応じて、自由層２３４の磁化の方向が変化する。従って、自由層２３４の磁化の方向が磁化固定層２３２の磁化の方向に対してなす角度は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａが受けた第１の出力磁界成分の方向および強度によって変化する。そのため、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの第１の抵抗値は、第１の出力磁界成分に対応したものとなる。

同様に、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂは、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向に長い形状を有している。これにより、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの自由層２３４は、磁化容易軸方向が第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向となる形状異方性を有している。そのため、第２の出力磁界成分が存在しない状態では、自由層２３４の磁化の方向は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向になっている。第２の出力磁界成分が存在する場合には、第２の出力磁界成分の方向および強度に応じて、自由層２３４の磁化の方向が変化する。従って、自由層２３４の磁化の方向が磁化固定層２３２の磁化の方向に対してなす角度は、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂが受けた第２の出力磁界成分の方向および強度によって変化する。そのため、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの第２の抵抗値は、第２の出力磁界成分に対応したものとなる。

入力磁界成分、第１の出力磁界成分および第２の出力磁界成分の方向と、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの第１の抵抗値および第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの第２の抵抗値との関係は、第１の実施の形態で説明した、入力磁界成分、第１の出力磁界成分および第２の出力磁界成分の方向と、第１の磁気抵抗効果素子２１の第１の抵抗値および第２の磁気抵抗効果素子２２の第２の抵抗値との関係と同様である。

なお、第１および第２の磁気抵抗効果素子２３Ａ，２３Ｂは、電流を、第１および第２の磁気抵抗効果素子２３Ａ，２３Ｂを構成する各層の面に対してほぼ垂直な方向に流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）タイプのＧＭＲ素子であってもよい。この場合、ギャップ層２３３は非磁性導電層である。

次に、図２４を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法は、絶縁層５３を研磨する工程までは、第１の実施の形態と同様である。本実施の形態では、次に、例えばめっき法によって、第３のヨーク１３および絶縁層５３の上に、導電層６３を形成する。次に、導電層６３の上に、第１および第２の磁気抵抗効果素子２３Ａ，２３Ｂと導電層６４を形成する。導電層６４は、例えばめっき法によって形成される。次に、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａ、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂおよび導電層６４を覆うように、絶縁層５４を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａ、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂおよび導電層６４が露出するまで、絶縁層５４を研磨する。

次に、例えばめっき法によって、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａおよび絶縁層５４の上に第１の導電層６１を形成し、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂおよび絶縁層５４の上に第２の導電層６２を形成する。次に、例えばめっき法によって、第１の導電層６１の上に第１のヨーク１１を形成し、第２の導電層６２の上に第２のヨーク１２を形成し、導電層６４の上に導電層６５を形成する。次に、第１のヨーク１１、第２のヨーク１２および導電層６１，６２，６５を覆うように、絶縁層５５を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、第１のヨーク１１、第２のヨーク１２および導電層６５が露出するまで、絶縁層５５を形成する。次に、例えばめっき法によって、端子４１，４２，４３を形成する。これにより、磁気センサ１が完成する。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。始めに、図２６ないし図２８を参照して、本実施の形態に係る磁気センサの構成について説明する。図２６は、本実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。図２７は、本実施の形態に係る磁気センサを示す断面図である。図２８は、本実施の形態における第１の磁気抵抗効果素子およびその近傍の部分を示す断面図である。本実施の形態に係る磁気センサ１は、以下の点で第３の実施の形態と異なっている。本実施の形態では、第３の実施の形態における第１の導電層６１、第２の導電層６２および第３の導電層６３が設けられていない。

本実施の形態では、第１および第２の磁気抵抗効果素子２３Ａ，２３Ｂは、第３のヨーク１３および絶縁層５３の上に配置されている。図２６ないし図２８に示したように、第３のヨーク１３は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａにおける−Ｘ方向の端に位置する端部の近傍において、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの下面すなわち反強磁性層２３１の下面に接している。また、第３のヨーク１３は、第２の磁気抵抗効果素子２３ＢにおけるＸ方向の端に位置する端部の近傍において、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの下面すなわち反強磁性層２３１の下面に接している。また、第３のヨーク１３は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａと第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂを接続し、本実施の形態における電流路３０の第３の部分１３３を構成している。

また、第１のヨーク１１は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａおよび絶縁層５４の上に配置され、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａに接している。図２６ないし図２８に示したように、第１のヨーク１１は、第１の磁気抵抗効果素子２３ＡにおけるＸ方向の端に位置する端部の近傍において、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの上面すなわち保護層２３５の上面に接している。また、第１のヨーク１１は、本実施の形態における電流路３０の第１の部分３１の全体を構成している。

また、第２のヨーク１２は、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂおよび絶縁層５４の上に配置され、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂに接している。図２６および図２７に示したように、第２のヨーク１２は、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂにおける−Ｘ方向の端に位置する端部の近傍において、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの上面すなわち保護層２３５の上面に接している。また、第２のヨーク１２は、本実施の形態における電流路３０の第２の部分３２の全体を構成している。

また、本実施の形態では、導電層６４は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａと第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂとの間において第３のヨーク１３の上に配置されている。本実施の形態における信号線路３３は、導電層６４，６５によって構成されている。

次に、本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法について簡単に説明する。本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法は、導電層６１，６２，６３を形成しない点を除いて、第３の実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法と同様である。本実施の形態では、第１および第２の磁気抵抗効果素子２３Ａ，２３Ｂは、第３のヨーク１３および絶縁層５３の上に形成される。導電層６４は、第３のヨーク１３の上に形成される。第１のヨーク１１は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａおよび絶縁層５４の上に形成される。第２のヨーク１２は、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂおよび絶縁層５４の上に形成される。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第３の実施の形態と同様である。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。始めに、図２９ないし図３１を参照して、本実施の形態に係る磁気センサの構成について説明する。図２９は、本実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。図３０は、本実施の形態に係る磁気センサを示す断面図である。図３１は、本実施の形態における第１の磁気抵抗効果素子およびその近傍の部分を示す断面図である。本実施の形態に係る磁気センサ１は、以下の点で第４の実施の形態と異なっている。本実施の形態に係る磁気センサ１は、第４の実施の形態における第１および第２の磁気抵抗効果素子２３Ａ，２３Ｂの代わりに、第１および第２の磁気抵抗効果素子２４Ａ，２４Ｂを備えている。

図３１に示したように、第１の磁気抵抗効果素子２４Ａは、方向が固定された磁化を有する磁化固定層２４２と、ギャップ層２４３とを含んでいる。図３１に示した例では、第１の磁気抵抗効果素子２４Ａは、更に、反強磁性層２４１を含んでいる。反強磁性層２４１、磁化固定層２４２およびギャップ層２４３は、基板５１（図３０参照）側からこの順に、第１の仮想の直線Ｌｚに平行な方向に積層されている。反強磁性層２４１および磁化固定層２４２は、第１のヨーク１１と第３のヨーク１３との間を通過するＹＺ平面と交差するように配置されている。ギャップ層２４３は、磁化固定層２４２の上面のうち、第１のヨーク１１の下方に位置する一部の上にのみ設けられていてもよい。反強磁性層２４１は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層２４２との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層２４２の磁化の方向を固定する。

第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂの構成は、第１の磁気抵抗効果素子２４Ａの構成と同じである。そのため、以下の説明では、第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂの構成要素について、第１の磁気抵抗効果素子２４Ａの構成要素と同じ符号を用いる。第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂの反強磁性層２４１および磁化固定層２４２は、第２のヨーク１２と第３のヨーク１３との間を通過するＹＺ平面と交差するように配置されている。第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂのギャップ層２４３は、磁化固定層２４２の上面のうち、第２のヨーク１２の下方に位置する一部の上にのみ設けられていてもよい。

第１の磁気抵抗効果素子２４Ａの反強磁性層２４１と第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂの反強磁性層２４１は、第３のヨーク１３および絶縁層５３の上に配置されている。図２９ないし図３１に示したように、第３のヨーク１３は、第１の磁気抵抗効果素子２４Ａの反強磁性層２４１における−Ｘ方向の端に位置する端部の近傍において、第１の磁気抵抗効果素子２４Ａの反強磁性層２４１に接している。また、第３のヨーク１３は、第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂの反強磁性層２４１におけるＸ方向の端に位置する端部の近傍において、第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂの反強磁性層２４１に接している。絶縁層５４は、第３のヨーク１３および絶縁層５３の上において第１および第２の磁気抵抗効果素子２４Ａ，２４Ｂの反強磁性層２４１、磁化固定層２４２およびギャップ層２４３の周囲に配置されている。

本実施の形態では、第１のヨーク１１は、第１の磁気抵抗効果素子２４Ａのギャップ層２４３および絶縁層５４の上に配置され、ギャップ層２４３に接している。第１の磁気抵抗効果素子２４Ａは、更に、方向が変化可能な磁化を有する自由層を含んでいる。第１のヨーク１１のうち、ギャップ層２４３に接する面を有する一部分１１Ｆは、第１の磁気抵抗効果素子２４Ａの自由層を兼ねている。以下、この部分１１Ｆを、自由層相当部分１１Ｆと言う。

また、本実施の形態では、第２のヨーク１２は、第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂのギャップ層２４３に接している。第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂは、更に、方向が変化可能な磁化を有する自由層を含んでいる。第２のヨーク１２のうち、ギャップ層２４３に接する面を有する一部分１２Ｆは、第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂの自由層を兼ねている。以下、この部分１２Ｆを、自由層相当部分１２Ｆと言う。

以下、第１および第２の磁気抵抗効果素子２４Ａ，２４Ｂについて、更に詳しく説明する。第１の磁気抵抗効果素子２４Ａは、第１のヨーク１１が発生する第１の出力磁界を受けて第１の出力磁界成分に対応する検出値である第１の抵抗値を生成する。本実施の形態では、第１の出力磁界は、入力磁界に応じて自由層相当部分１１Ｆ内に生じた磁界を含む。第１の出力磁界成分は、自由層相当部分１１Ｆ内に生じた磁界における第２の仮想の直線Ｌｘに平行な方向の成分である。

同様に、第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂは、第２のヨーク１２が発生する第２の出力磁界を受けて第２の出力磁界成分に対応する検出値である第２の抵抗値を生成する。本実施の形態では、第２の出力磁界は、入力磁界に応じて自由層相当部分１２Ｆ内に生じた磁界を含む。第２の出力磁界成分は、自由層相当部分１２Ｆ内に生じた磁界における第２の仮想の直線Ｌｘに平行な方向の成分である。

本実施の形態では、第１および第２の磁気抵抗効果素子２４Ａ，２４Ｂは、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子である。第１の磁気抵抗効果素子２４Ａにおいて、電流は、磁化固定層２４２、ギャップ層２４３および自由層相当部分１１Ｆを通過する。第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂにおいて、電流は、磁化固定層２４２、ギャップ層２４３および自由層相当部分１２Ｆを通過する。また、本実施の形態では、ギャップ層２４３は、トンネルバリア層である。

第１の磁気抵抗効果素子２４Ａの第１の抵抗値は、自由層相当部分１１Ｆの磁化の方向が磁化固定層２４２の磁化の方向に対してなす角度に応じて変化し、この角度が０°のときに第１の抵抗値は最小値になり、角度が１８０°のときに第１の抵抗値は最大値になる。

第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂの第２の抵抗値は、自由層相当部分１２Ｆの磁化の方向が磁化固定層２４２の磁化の方向に対してなす角度に応じて変化し、この角度が０°のときに第２の抵抗値は最小値になり、角度が１８０°のときに第２の抵抗値は最大値になる。

第１の磁気抵抗効果素子２４Ａの磁化固定層２４２の磁化の方向と、第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂの磁化固定層２４２の磁化の方向は、同じ方向である。本実施の形態では、上記磁化の方向は−Ｘ方向である。

図２９に示したように、第１のヨーク１１は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向に長い形状を有している。これにより、自由層相当部分１１Ｆを含む第１のヨーク１１は、磁化容易軸方向が第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向となる形状異方性を有している。そのため、第１の出力磁界成分が存在しない状態では、自由層相当部分１１Ｆの磁化の方向は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向になっている。第１の出力磁界成分が存在する場合には、第１の出力磁界成分の方向および強度に応じて、自由層相当部分１１Ｆの磁化の方向が変化する。従って、自由層相当部分１１Ｆの磁化の方向が磁化固定層２４２の磁化の方向に対してなす角度は、第１の磁気抵抗効果素子２４Ａが受けた第１の出力磁界成分の方向および強度によって変化する。そのため、第１の磁気抵抗効果素子２４Ａの第１の抵抗値は、第１の出力磁界成分に対応したものとなる。

同様に、第２のヨーク１２は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向に長い形状を有している。これにより、自由層相当部分１２Ｆを含む第２のヨーク１２は、磁化容易軸方向が第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向となる形状異方性を有している。そのため、第２の出力磁界成分が存在しない状態では、自由層相当部分１２Ｆの磁化の方向は、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向になっている。第２の出力磁界成分が存在する場合には、第２の出力磁界成分の方向および強度に応じて、自由層相当部分１２Ｆの磁化の方向が変化する。従って、自由層相当部分１２Ｆの磁化の方向が磁化固定層２４２の磁化の方向に対してなす角度は、第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂが受けた第２の出力磁界成分の方向および強度によって変化する。そのため、第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂの第２の抵抗値は、第２の出力磁界成分に対応したものとなる。

入力磁界成分、第１の出力磁界成分および第２の出力磁界成分の方向と、第１の磁気抵抗効果素子２４Ａの第１の抵抗値および第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂの第２の抵抗値との関係は、第４の実施の形態で説明した、入力磁界成分、第１の出力磁界成分および第２の出力磁界成分の方向と、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの第１の抵抗値および第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの第２の抵抗値との関係と同様である。

なお、第１および第２の磁気抵抗効果素子２４Ａ，２４Ｂは、電流を、第１および第２の磁気抵抗効果素子２４Ａ，２４Ｂを構成する各層の面に対してほぼ垂直な方向に流すＣＰＰタイプのＧＭＲ素子であってもよい。この場合、ギャップ層２４３は非磁性導電層である。

次に、本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法について簡単に説明する。本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法は、第１および第２の磁気抵抗効果素子２３Ａ，２３Ｂの代わりに第１および第２の磁気抵抗効果素子２４Ａ，２４Ｂの反強磁性層２４１、磁化固定層２４２およびギャップ層２４３を形成する点を除いて、第４の実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法と同様である。第１のヨーク１１は、第１の磁気抵抗効果素子２４Ａのギャップ層２４３および絶縁層５４の上に形成される。第２のヨーク１２は、第２の磁気抵抗効果素子２４Ｂのギャップ層２４３および絶縁層５４の上に形成される。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第４の実施の形態と同様である。

［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。始めに、図３２を参照して、本実施の形態に係る磁気センサの構成について説明する。図３２は、本実施の形態に係る磁気センサを示す断面図である。本実施の形態に係る磁気センサ１は、以下の点で第３の実施の形態と異なっている。本実施の形態では、電流路３０の第１の部分３１は、第３の実施の形態における第１の導電層６１の代わりに、第１の導電層７１を含んでいる。また、電流路３０の第２の部分３２は、第３の実施の形態における第２の導電層６２の代わりに、第２の導電層７２を含んでいる。第１および第２の導電層７１，７２は、絶縁層５３の上に配置されている。

第１の導電層７１は、第１のヨーク１１の下面と第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの下面に接し、第１のヨーク１１と第１の磁気抵抗効果素子２３Ａを接続している。第１の導電層７１と第１のヨーク１１は、本実施の形態における第１の部分３１を構成している。本実施の形態では、第１のヨーク１１は、第１の導電層７１の上に積層された第１層１１Ａおよび第２層１１Ｂを含んでいる。

第２の導電層７２は、第２のヨーク１２の下面と第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの下面に接し、第２のヨーク１２と第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂを接続している。第２の導電層７２と第２のヨーク１２は、本実施の形態における第２の部分３２を構成している。本実施の形態では、第２のヨーク１２は、第２の導電層７２の上に積層された第１層１２Ａおよび第２層１２Ｂを含んでいる。

また、本実施の形態では、第３のヨーク１３は、絶縁層５２の上に積層された第１層１３Ａおよび第２層１３Ｂを含んでいる。絶縁層５４は、絶縁層５３の上において、第１のヨーク１１の第１層１１Ａ、第２のヨーク１２の第１層１２Ａ、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａ、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂ、第３のヨーク１３の第２層１３Ｂ、第１の導電層７１および第２の導電層７２の周囲に配置されている。

また、本実施の形態では、電流路３０の第３の部分１３３は、第３の実施の形態における第３の導電層６３の代わりに、非磁性導電材料よりなる第３の導電層７３を含んでいる。第３の導電層７３は、第３のヨーク１３の第２層１３Ｂ、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａ、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂおよび絶縁層５４の上に配置されている。これにより、第３の導電層７３は、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの上面と第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの上面に接し、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａと第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂとを接続している。

導電層６５は、第３の導電層７３の上に配置されている。本実施の形態における信号線路３３は、導電層６５によって構成されている。絶縁層５５は、絶縁層５４の上において第１のヨーク１１の第２層１１Ｂ、第２のヨーク１２の第２層１２Ｂおよび導電層６５，７３の周囲に配置されている。なお、本実施の形態では、第３の実施の形態における導電層６４は設けられていない。

次に、図３２を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ１の製造方法は、絶縁層５２を形成する工程までは、第１の実施の形態と同様である。本実施の形態では、次に、例えばめっき法によって、絶縁層５２の上に、第３のヨーク１３の第１層１３Ａを形成する。次に、第１層１３Ａを覆うように、絶縁層５３を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、第１層１３Ａが露出するまで、絶縁層５３を研磨する。

次に、例えばめっき法によって、絶縁層５３の上に、第１の導電層７１と第２の導電層７２を形成する。次に、第１の導電層７１の上に第１の磁気抵抗効果素子２３Ａと第１のヨーク１１の第１層１１Ａを形成し、第２の導電層７２の上に第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂと第２のヨーク１２の第１層１２Ａを形成し、第３のヨーク１３の第１層１３Ａの上に第３のヨーク１３の第２層１３Ｂを形成する。第１層１１Ａ，１２Ａおよび第２層１３Ｂは、例えばめっき法によって形成される。

次に、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａ、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂ、第１層１１Ａ，１２Ａおよび第２層１３Ｂを覆うように、絶縁層５４を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａ、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂ、第１層１１Ａ，１２Ａおよび第２層１３Ｂが露出するまで、絶縁層５４を研磨する。次に、例えばめっき法によって、第１の磁気抵抗効果素子２３Ａ、第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂ、第２層１３Ｂおよび絶縁層５４の上に、導電層７３を形成する。次に、例えばめっき法によって、第１層１１Ａの上に第１のヨーク１１の第２層１１Ｂを形成し、第１層１２Ａの上に第２のヨーク１２の第２層１２Ｂを形成し、導電層７３の上に導電層６５を形成する。その後の工程は、第３の実施の形態と同様である。

本実施の形態では、第１および第２の磁気抵抗効果素子２３Ａ，２３Ｂは、第１および第２のヨーク１１，１２のそれぞれの下面を含むＸＹ平面上に位置している。図３２に示した構成では、第３のヨーク１３の上面は、上記ＸＹ平面の上方に位置し、第３の導電層７３の下面に接している。第３のヨーク１３は、第２層１３Ｂを含んでいなくてもよい。また、第３のヨーク１３の上面は、第３の導電層７３の下面に接していなくてもよい。この場合には、第３のヨーク１３の上面は、上記ＸＹ平面の上方または下方に位置していてもよいし、上記ＸＹ平面上に位置していてもよい。また、磁気抵抗効果素子２３Ａに印加される第１の出力磁界成分と磁気抵抗効果素子２３Ｂに印加される第２の出力磁界成分が大きくなるように、第３のヨーク１３の上面のＺ方向の位置を調整してもよい。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第３の実施の形態と同様である。

［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。図３３は、本実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。図３４は、本実施の形態における第１の素子列の一部およびその近傍の部分を示す平面図である。

本実施の形態に係る磁気センサ１は、以下の点で第３の実施の形態と異なっている。本実施の形態では、第３の実施の形態における１つの第１の磁気抵抗効果素子２３Ａの代わりに第１の素子列２５Ａを備え、第３の実施の形態における１つの第２の磁気抵抗効果素子２３Ｂの代わりに第２の素子列２５Ｂを備えている。第１の素子列２５Ａは、電源ポートＶと出力ポートＥとの間に設けられている。第２の素子列２５Ｂは、グランドポートＧと出力ポートＥとの間に設けられている。

また、本実施の形態では、第３の実施の形態における第１の導電層６１、第２の導電層６２および第３の導電層６３の代わりに、それぞれ非磁性導電材料よりなる第１の導電層１６１、第２の導電層１６２および第３の導電層１６３を備えている。

第１の導電層１６１の上面は、第１のヨーク１１の下面に接している。第２の導電層１６２の上面は、第２のヨーク１２の下面に接している。第３の導電層１６３の上面は、導電層３４の下面に接している。

第１の素子列２５Ａは、複数の磁気抵抗効果素子２６Ａと、この複数の磁気抵抗効果素子２６Ａが直列に接続されるように、回路構成上隣接する２つの磁気抵抗効果素子２６Ａを接続する１つ以上の第１の接続層とを含んでいる。同様に、第２の素子列２５Ｂは、複数の磁気抵抗効果素子２６Ｂと、この複数の磁気抵抗効果素子２６Ｂが直列に接続されるように、回路構成上隣接する２つの磁気抵抗効果素子２６Ｂを接続する１つ以上の第２の接続層とを含んでいる。１つ以上の第１の接続層と１つ以上の第２の接続層の各々は、非磁性導電材料よりなる。

複数の磁気抵抗効果素子２６Ａは、本発明における少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子に対応する。複数の磁気抵抗効果素子２６Ｂは、本発明における少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子に対応する。

複数の磁気抵抗効果素子２６Ａと複数の磁気抵抗効果素子２６Ｂの各々は、図２５に示した磁気抵抗効果素子２３Ａと同様の構成を有すると共に、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向に長い形状を有している。

複数の磁気抵抗効果素子２６Ａの各々は、第１のヨーク１１から発生される第１の出力磁界を受けて第１の出力磁界成分に対応する検出値である第１の抵抗値を生成する。複数の磁気抵抗効果素子２６Ｂの各々は、第２のヨーク１２から発生される第２の出力磁界を受けて第２の出力磁界成分に対応する検出値である第２の抵抗値を生成する。

図３３には、第１の素子列２５Ａが８つの磁気抵抗効果素子２６Ａを含み、第２の素子列２５Ｂが８つの磁気抵抗効果素子２６Ｂを含む例を示している。この例では、第１の素子列２５Ａは、１つ以上の第１の接続層として、４つの下部接続層２７Ａと３つの上部接続層２８Ａとを含んでいる。また、第２の素子列２５Ｂは、１つ以上の第２の接続層として、４つの下部接続層２７Ｂと３つの上部接続層２８Ｂとを含んでいる。

ここで、８つの磁気抵抗効果素子２６Ａを、回路構成上電源ポートＶに近い順に、１番目ないし８番目の磁気抵抗効果素子２６Ａと呼ぶ。１番目ないし４番目の磁気抵抗効果素子２６Ａは、この順に−Ｙ方向に一列に並んでいる。５番目ないし８番目の磁気抵抗効果素子２６Ａは、この順にＹ方向に一列に並んでいる。５番目ないし８番目の磁気抵抗効果素子２６Ａの列は、１番目ないし４番目の磁気抵抗効果素子２６Ａの列に対して、−Ｘ方向の先に配置されている。

また、８つの磁気抵抗効果素子２６Ｂを、回路構成上グランドポートＧに近い順に、１番目ないし８番目の磁気抵抗効果素子２６Ｂと呼ぶ。１番目ないし４番目の磁気抵抗効果素子２６Ｂは、この順に−Ｙ方向に一列に並んでいる。５番目ないし８番目の磁気抵抗効果素子２６Ｂは、この順にＹ方向に一列に並んでいる。５番目ないし８番目の磁気抵抗効果素子２６Ｂの列は、１番目ないし４番目の磁気抵抗効果素子２６Ｂの列に対して、Ｘ方向の先に配置されている。

図３４は、第１の素子列２５Ａの一部を示す平面図である。図３４に示したように、１つの下部接続層２７Ａは、回路構成上隣接する２つの磁気抵抗効果素子２６Ａのそれぞれの下面に接し、この２つの磁気抵抗効果素子２６Ａを電気的に接続している。１つの上部接続層２８Ａは、回路構成上隣接する２つの磁気抵抗効果素子２６Ａであって互いに異なる下部接続層２７Ａに接する２つの２つの磁気抵抗効果素子２６Ａのそれぞれの上面に接し、この２つの磁気抵抗効果素子２６Ａを電気的に接続している。第２の素子列２５Ｂの構成は、第１の素子列２５Ａと同様である。

１番目の磁気抵抗効果素子２６Ａの上面は第１の導電層１６１の下面に接し、１番目の磁気抵抗効果素子２６Ａの下面は１つの下部接続層２７Ａの上面に接している。８番目の磁気抵抗効果素子２６Ａの上面は第３の導電層１６３の下面に接し、８番目の磁気抵抗効果素子２６Ａの下面は他の１つの下部接続層２７Ａの上面に接している。

１番目の磁気抵抗効果素子２６Ｂの上面は第２の導電層１６２の下面に接し、１番目の磁気抵抗効果素子２６Ｂの下面は１つの下部接続層２７Ｂの上面に接している。８番目の磁気抵抗効果素子２６Ｂの上面は第３の導電層１６３の下面に接し、８番目の磁気抵抗効果素子２６Ｂの下面は他の１つの下部接続層２７Ｂの上面に接している。

本実施の形態では、第３のヨーク１３の上面を含むＸＹ平面は、第１および第２のヨーク１１，１２のそれぞれの下面を含むＸＹ平面の下方に位置している。複数の磁気抵抗効果素子２６Ａ，２６Ｂは、第３のヨーク１３の上面を含むＸＹ平面から、第１および第２のヨーク１１，１２のそれぞれの下面を含むＸＹ平面までの空間的な範囲内に配置されている。

第１のヨーク１１と第１の導電層１６１は、電流路３０の第１の部分３１を構成している。第２のヨーク１２と第２の導電層１６２は、電流路３０の第２の部分３２を構成している。第３の導電層１６３は、電流路３０の第３の部分１３３を構成している。第３の部分１３３は、第１の素子列２５Ａと第２の素子列２５Ｂとを接続している。

また、本実施の形態における電流路３０は、第１の素子列２５Ａに含まれる１つ以上の第１の接続層と、第２の素子列２５Ｂに含まれる１つ以上の第２の接続層とを含んでいる。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第３の実施の形態と同様である。

［第８の実施の形態］
次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。図３５は、本実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。

本実施の形態に係る磁気センサ１は、以下の点で第７の実施の形態と異なっている。本実施の形態では、第１の素子列２５Ａは、１つ以上の第１の接続層として、３つの下部接続層２７Ａと４つの上部接続層２８Ａとを含んでいる。また、第２の素子列２５Ｂは、１つ以上の第２の接続層として、３つの下部接続層２７Ｂと４つの上部接続層２８Ｂとを含んでいる。

本実施の形態では、１番目の磁気抵抗効果素子２６Ａの下面は第１の導電層１６１の上面に接し、１番目の磁気抵抗効果素子２６Ａの上面は１つの上部接続層２８Ａの下面に接している。８番目の磁気抵抗効果素子２６Ａの下面は第３の導電層１６３の上面に接し、８番目の磁気抵抗効果素子２６Ａの上面は他の１つの上部接続層２８Ａの下面に接している。

また、１番目の磁気抵抗効果素子２６Ｂの下面は第２の導電層１６２の上面に接し、１番目の磁気抵抗効果素子２６Ｂの上面は１つの上部接続層２８Ｂの下面に接している。８番目の磁気抵抗効果素子２６Ｂの下面は第３の導電層１６３の上面に接し、８番目の磁気抵抗効果素子２６Ｂの上面は他の１つの上部接続層２８Ｂの下面に接している。

本実施の形態では、複数の磁気抵抗効果素子２６Ａ，２６Ｂは、第１および第２のヨーク１１，１２のそれぞれの下面を含むＸＹ平面上に位置している。第３のヨーク１３の上面は、第３の導電層１６３の下面に接していてもよいし、接していなくてもよい。また、複数の磁気抵抗効果素子２６Ａに印加される第１の出力磁界成分と複数の磁気抵抗効果素子２６Ｂに印加される第２の出力磁界成分が大きくなるように、第３のヨーク１３の上面のＺ方向の位置を調整してもよい。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第７の実施の形態と同様である。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、請求の範囲の要件を満たす限り、少なくとも１つのヨーク、少なくとも１つの磁気検出素子の数、形状および配置は、各実施の形態に示した例に限られず、任意である。例えば、磁気センサ１は、少なくとも１つの磁気検出素子として、１つの磁気抵抗効果素子を備えていてもよいし、３つ以上の磁気抵抗効果素子を備えていてもよい。

また、磁気抵抗効果素子は、反強磁性層を含まない構成であってもよい。この構成は、例えば、反強磁性層および磁化固定層の代わりに、２つの強磁性層とこの２つの強磁性層の間に配置された非磁性金属層と含む人工反強磁性構造の磁化固定層を含む構成であってもよい。

また、第１および第２の実施の形態における第１ないし第４の検出部分２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの各々や、第３、第４および第６ないし第８の実施の形態における複数の磁気抵抗効果素子の各々は、円形等の特定の方向に形状異方性を有しないような平面形状を有していてもよい。この場合、検出部分２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの各々または磁気抵抗効果素子の各々に対して、第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向のバイアス磁界を印加してもよい。具体的には、上記バイアス磁界を印加する複数の磁石を設けてもよいし、第１および第２のヨーク１１，１２に第３の仮想の直線Ｌｙに平行な方向の磁化を設定していてもよいし、自由層と保護層との間に反強磁性層を設けてもよい。

また、第１および第２の実施の形態における第１ないし第４の検出部分２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ，２２Ｂの各々の自由層２０４と、第３、第４および第６ないし第８の実施の形態における複数の磁気抵抗効果素子の各々の自由層２３４は、磁化容易軸方向が第１の仮想の直線Ｌｚに平行な方向となる垂直磁化膜によって構成されていてもよい。

１…磁気センサ、１１…第１のヨーク、１２…第２のヨーク、１３…第３のヨーク、２０…積層体、２１…第１の磁気抵抗効果素子、２２…第２の磁気抵抗効果素子、３０…電流路、３１…導電層、４１，４２，４３…端子、５１…基板、５２，５３，５４，５５…絶縁層。

また、本発明の磁気センサは、更に、電源ポートと、グランドポートと、出力ポートとを備えていてもよい。また、少なくとも１つのヨークは、第１のヨークと第２のヨークであってもよく、少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子であってもよい。少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子は、電源ポートと出力ポートとの間に設けられている。少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子は、グランドポートと出力ポートとの間に設けられている。電流路は、電源ポートと少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子とを接続する第１の部分と、グランドポートと少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子とを接続する第２の部分を含んでいる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。始めに、図１８ないし図２０を参照して、本実施の形態に係る磁気センサの構成について説明する。図１８は、本実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。図１９は、本実施の形態に係る磁気センサを示す断面図である。図２０は、本実施の形態における第１ないし第３のヨーク、第１および第２の磁気抵抗効果素子ならびに第１および第２の導電層を示す平面図である。

Claims (17)

1. 軟磁性体よりなる少なくとも１つのヨークと、少なくとも１つの磁気検出素子と、前記少なくとも１つの磁気検出素子に電流を流すための電流路とを備えた磁気センサであって、
   前記少なくとも１つのヨークは、第１の仮想の直線に平行な方向の入力磁界成分を含む入力磁界を受けて、出力磁界を発生し、
   前記出力磁界は、前記第１の仮想の直線と交差する第２の仮想の直線に平行な方向の出力磁界成分であって前記入力磁界成分に応じて変化する出力磁界成分を含み、
   前記少なくとも１つの磁気検出素子は、前記電流路によって通電されると共に前記出力磁界を受けて、前記出力磁界成分に対応する検出値を生成し、
   前記少なくとも１つのヨークは、前記少なくとも１つの磁気検出素子に導通していることを特徴とする磁気センサ。
2. 前記第２の仮想の直線は、前記第１の仮想の直線に直交していることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
3. 前記少なくとも１つのヨークは、前記電流路の少なくとも一部を構成していることを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ。
4. 前記少なくとも１つのヨークは、前記少なくとも１つの磁気検出素子に接していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
5. 更に、非磁性導電材料よりなり、前記少なくとも１つのヨークと前記少なくとも１つの磁気検出素子を接続する少なくとも１つの導電層を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気センサ。
6. 前記少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気センサ。
7. 前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、方向が変化可能な磁化を有する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置されたギャップ層とを含み、
   前記磁化固定層、前記ギャップ層および前記自由層は、前記第１の仮想の直線に平行な方向に積層されていることを特徴とする請求項６記載の磁気センサ。
8. 前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子において、前記電流は、少なくとも前記自由層を通過することを特徴とする請求項７記載の磁気センサ。
9. 前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子において、前記電流は、前記磁化固定層、前記ギャップ層および前記自由層を通過することを特徴とする請求項７記載の磁気センサ。
10. 前記少なくとも１つのヨークの一部は、前記少なくとも１つの磁気抵抗効果素子の前記自由層を兼ねていることを特徴とする請求項９記載の磁気センサ。
11. 更に、電源ポートと、グランドポートと、出力ポートとを備え、
    前記少なくとも１つのヨークは、第１のヨークと第２ヨークであり、
    前記少なくとも１つの磁気検出素子は、少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子であり、
    前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子は、前記電源ポートと前記出力ポートとの間に設けられ、
    前記少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子は、前記グランドポートと前記出力ポートとの間に設けられ、
    前記電流路は、前記電源ポートと前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子とを接続する第１の部分と、前記グランドポートと前記少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子とを接続する第２の部分を含み、
    前記第１のヨークは、第１の方向の第１の出力磁界成分を含む第１の出力磁界を発生し、
    前記第２のヨークは、前記第１の方向とは反対の第２の方向の第２の出力磁界成分を含む第２の出力磁界を発生し、
    前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子は、前記第１の出力磁界を受けて前記第１の出力磁界成分に対応する検出値である第１の抵抗値を生成し、
    前記少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子は、前記第２の出力磁界を受けて前記第２の出力磁界成分に対応する検出値である第２の抵抗値を生成し、
    前記入力磁界成分が変化すると、前記第１の抵抗値と前記第２の抵抗値の一方は増加し、他方は減少し、
    前記出力ポートの電位は、前記入力磁界成分に依存することを特徴とする請求項１または２記載の磁気センサ。
12. 前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と前記少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子の各々は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層と、方向が変化可能な磁化を有する自由層と、前記磁化固定層と前記自由層の間に配置されたギャップ層とを含み、
    前記磁化固定層、前記ギャップ層および前記自由層は、前記第１の仮想の直線に平行な方向に積層されていることを特徴とする請求項１１記載の磁気センサ。
13. 前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と前記少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子は、互いに接続され、
    前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と前記少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子の各々において、前記電流は、少なくとも前記自由層を通過することを特徴とする請求項１２記載の磁気センサ。
14. 前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子と前記少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子の各々において、前記電流は、前記磁化固定層、前記ギャップ層および前記自由層を通過することを特徴とする請求項１２記載の磁気センサ。
15. 前記第１のヨークは、前記電流路の前記第１の部分の少なくとも一部を構成し、前記第２のヨークは、前記電流路の前記第２の部分の少なくとも一部を構成していることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれかに記載の磁気センサ。
16. 前記第１のヨークは、前記少なくとも１つの第１の磁気抵抗効果素子に接し、前記第２のヨークは、前記少なくとも１つの第２の磁気抵抗効果素子に接していることを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれかに記載の磁気センサ。
17. 前記電流路の前記第１の部分は、非磁性導電材料よりなる第１の導電層を含み、前記電流路の前記第２の部分は、非磁性導電材料よりなる第２の導電層を含むことを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれかに記載の磁気センサ。

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