JP2023046259A - センサ - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁層にクラックが発生することを防止できるようにしたセンサを実現する。【解決手段】磁気センサ１は、絶縁層３０４，３０５，３０６と、絶縁層３０４における絶縁層３０５とは反対側に配置された下部コイル要素７１と、第２のＭＲ素子５０Ｂとを備えている。第２のＭＲ素子５０Ｂは、磁化固定層５２および自由層５４を含んでいる。磁化固定層５２および自由層５４は、絶縁層３０６における絶縁層３０５とは反対側に配置されている。絶縁層３０４，３０６の各々は、第１の絶縁材料を含んでいる。絶縁層３０５は、第２の絶縁材料を含んでいる。【選択図】図１０

Description

本発明は、金属層とセンサ素子との間に絶縁層が存在するセンサに関する。

近年、種々の用途で、磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサが利用されている。磁気センサを含むシステムでは、基板上に設けられた磁気抵抗効果素子によって、基板の面に垂直な方向の成分を含む磁界を検出したい場合がある。この場合、基板の面に垂直な方向の磁界を基板の面に平行な方向の磁界に変換する軟磁性体を設けたり、磁気抵抗効果素子を基板上に形成された傾斜面上に配置したりすることによって、基板の面に垂直な方向の成分を含む磁界を検出することができる。

特許文献１には、Ｘ軸センサとＹ軸センサとＺ軸センサが基板上に設けられた磁気センサが開示されている。Ｚ軸センサを構成する磁気抵抗効果素子は、基板の下地膜に形成された突起部の斜面に設けられている。

特開２００６－２６１４０１号公報

特許文献１に開示された磁気センサでは、基板に配線層等が予め設けられている。下地膜は、配線層の上に形成された複数の絶縁膜によって構成されている。特許文献１に開示された下地膜のように、金属層の上に絶縁層を形成して、磁気抵抗効果素子の支持部材を形成した場合、磁気センサの製造過程で、支持部材にクラックが発生することがあった。

上記の問題は、金属層の上に絶縁層を形成するという要件を満たす限り、支持部材に突起部が存在しない場合にも発生する。また、上記の問題は、磁気センサに限らず、上記の要件を満たす支持部材の上にセンサ素子が形成されたセンサ全般に当てはまる。

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、金属層とセンサ素子との間に絶縁層が存在するセンサにおいて、絶縁層にクラックが発生することを防止できるようにしたセンサを提供することにある。

本発明のセンサは、所定の物理量を検出するように構成されたセンサである。センサは、第１の方向に沿って順に配置された第１の絶縁層、第２の絶縁層および第３の絶縁層と、第１の絶縁層における第２の絶縁層とは反対側に配置された金属層と、所定の物理量に応じて物性が変化するように構成されたセンサ素子とを備えている。センサ素子は、センサ素子の少なくとも一部を構成する機能層を含んでいる。機能層は、第３の絶縁層における第２の絶縁層とは反対側に配置されている。第１の絶縁層および第３の絶縁層の各々は、第１の絶縁材料を含んでいる。第２の絶縁層は、第２の絶縁材料を含んでいる。

本発明のセンサでは、第１および第３の絶縁層の各々は、第１の絶縁材料を含み、第２の絶縁層は、第２の絶縁材料を含んでいる。これにより、本発明によれば、金属層とセンサ素子との間に絶縁層が存在するセンサにおいて、絶縁層にクラックが発生することを防止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含む磁気センサ装置を示す斜視図である。 図１に示した磁気センサ装置を示す平面図である。 図１に示した磁気センサ装置の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態における第１の検出回路の回路構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態における第２の検出回路の回路構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態における第３の検出回路の回路構成を示す回路図である。 本発明の第１の実施の形態における第１のチップの一部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のチップの一部を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における第２のチップの一部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２のチップの一部を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における磁気抵抗効果素子を示す側面図である。 本発明の第１の実施の形態における第２のチップの変形例を示す断面図である。 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の一部を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る磁気センサを含む電流センサシステムの構成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の実施の形態に係る磁気センサを含む磁気センサ装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施の形態における検出回路の回路構成を示す回路図である。

以下で説明する本発明の複数の実施の形態は、所定の物理量を検出するように構成されたセンサに関する。複数の実施の形態において、センサは、所定の物理量に応じて物性が変化するように構成されたセンサ素子を備えている。例えば、所定の物理量は、検出対象の磁界である対象磁界の方向および強度の少なくとも一方であってもよい。この場合、センサ素子は、対象磁界の方向および強度の少なくとも一方の変化を検出するように構成された磁気検出素子であってもよい。磁気検出素子を備えたセンサは、磁気センサとも呼ばれる。磁気センサは、対象磁界の方向および強度の少なくとも一方を検出するように構成されている。以下、センサが磁気センサである場合を例にとって、複数の実施の形態について詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
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を含む磁気センサ装置の構成について説明する。図１は、磁気センサ装置１００を示す斜視図である。図２は、磁気センサ装置１００を示す平面図である。図３は、磁気センサ装置１００の構成を示す機能ブロック図である。

磁気センサ装置１００は、磁気センサ１を備えている。磁気センサ１は、本発明における「センサ」に対応する。

磁気センサ１は、第１のチップ２と、第２のチップ３とによって構成されている。磁気センサ装置１００は、更に、第１および第２のチップ２，３を支持する支持体４を備えている。第１のチップ２、第２のチップ３および支持体４は、いずれも直方体形状を有している。支持体４は、上面である基準平面４ａと、基準平面４ａとは反対側に位置する下面と、基準平面４ａと下面とを接続する４つの側面とを有している。

ここで、図１および図２を参照して、本実施の形態における基準座標系について説明する。基準座標系は、磁気センサ装置１００を基準とした座標系であって、３つの軸によって定義された直交座標系である。基準座標系では、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向が定義されている。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は、互いに直交する。本実施の形態では特に、支持体４の基準平面４ａに垂直な方向であって、支持体４の下面から基準平面４ａに向かう方向を、Ｚ方向とする。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。基準座標系を定義する３つの軸は、Ｘ方向に平行な軸と、Ｙ方向に平行な軸と、Ｚ方向に平行な軸である。

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、磁気センサ装置１００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、「Ｚ方向から見たとき」という表現は、Ｚ方向に離れた位置から対象物を見ることを意味する。

第１のチップ２は、互いに反対側に位置する上面２ａおよび下面と、上面２ａおよび下面とを接続する４つの側面とを有している。第２のチップ３は、互いに反対側に位置する上面３ａおよび下面と、上面３ａおよび下面とを接続する４つの側面とを有している。

第１のチップ２は、第１のチップ２の下面が支持体４の基準平面４ａに対向する姿勢で、基準平面４ａ上に実装されている。第２のチップ３は、第２のチップ３の下面が支持体４の基準平面４ａに対向する姿勢で、基準平面４ａ上に実装されている。第１のチップ２と第２のチップ３は、それぞれ、例えば接着剤６，７によって支持体４に接合されている。

第１のチップ２は、上面２ａ上に設けられた複数の第１の電極パッド２１を有している。第２のチップ３は、上面３ａ上に設けられた複数の第２の電極パッド３１を有している。支持体４は、基準平面４ａ上に設けられた複数の第３の電極パッド４１を有している。図示しないが、磁気センサ装置１００では、複数の第１の電極パッド２１と複数の第２の電極パッド３１と複数の第３の電極パッド４１のうち、対応する２つの電極パッドが、ボンディングワイヤによって互いに接続されている。

ここで、基準平面４ａに垂直な方向の寸法を、厚みと言う。図１に示したように、第１のチップ２の厚みと、第２のチップ３の厚みは、同じである。また、支持体４の厚みは、第１のチップ２の厚みおよび第２のチップ３の厚みよりも大きい。

磁気センサ１は、第１の検出回路１０と、第２の検出回路２０と、第３の検出回路３０とを備えている。第１のチップ２は、第１の検出回路１０を含んでいる。第２のチップ３は、第２の検出回路２０と第３の検出回路３０とを含んでいる。

磁気センサ装置１００は、更に、プロセッサ４０を備えている。支持体４は、プロセッサ４０を含んでいる。第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０とプロセッサ４０は、複数の第１の電極パッド２１、複数の第２の電極パッド３１、複数の第３の電極パッド４１および複数のボンディングワイヤを介して接続されている。

第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０の各々は、複数の磁気検出素子を含み、対象磁界を検出して少なくとも１つの検出信号を生成するように構成されている。本実施の形態では特に、複数の磁気検出素子は、複数の磁気抵抗効果素子である。以下、磁気抵抗効果素子を、ＭＲ素子と記す。

プロセッサ４０は、第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０が生成する複数の検出信号を処理することによって、所定の基準位置における磁界の互いに異なる３つの方向の成分と対応関係を有する第１の検出値、第２の検出値および第３の検出値を生成するように構成されている。本実施の形態では特に、上記の互いに異なる３つの方向は、ＸＹ平面に平行な２つの方向と、Ｚ方向に平行な方向である。プロセッサ４０は、例えば特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）によって構成されている。

次に、図３ないし図１０を参照して、第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０について説明する。図４は、第１の検出回路１０の回路構成を示す回路図である。図５は、第２の検出回路２０の回路構成を示す回路図である。図６は、第３の検出回路３０の回路構成を示す回路図である。図７は、第１のチップ２の一部を示す平面図である。図８は、第１のチップ２の一部を示す断面図である。図９は、第２のチップ３の一部を示す平面図である。図１０は、第２のチップ３の一部を示す断面図である。

ここで、図７および図９に示したように、Ｕ方向とＶ方向を、以下のように定義する。Ｕ方向は、Ｘ方向から－Ｙ方向に向かって回転した方向である。Ｖ方向は、Ｙ方向からＸ方向に向かって回転した方向である。本実施の形態では特に、Ｕ方向を、Ｘ方向から－Ｙ方向に向かってαだけ回転した方向とし、Ｖ方向を、Ｙ方向からＸ方向に向かってαだけ回転した方向とする。なお、αは、０°よりも大きく９０°よりも小さい角度である。一例では、αは４５°である。また、Ｕ方向とは反対の方向を－Ｕ方向とし、Ｖ方向とは反対の方向を－Ｖ方向とする。

また、図１０に示したように、Ｗ１方向とＷ２方向を、以下のように定義する。Ｗ１方向は、Ｖ方向から－Ｚ方向に向かって回転した方向である。Ｗ２方向は、Ｖ方向からＺ方向に向かって回転した方向である。本実施の形態では特に、Ｗ１方向を、Ｖ方向から－Ｚ方向に向かってβだけ回転した方向とし、Ｗ２方向を、Ｖ方向からＺ方向に向かってβだけ回転した方向とする。なお、βは、０°よりも大きく９０°よりも小さい角度である。また、Ｗ１方向とは反対の方向を－Ｗ１方向とし、Ｗ２方向とは反対の方向を－Ｗ２方向とする。Ｗ１方向およびＷ２方向は、それぞれ、Ｕ方向と直交する。

第１の検出回路１０は、対象磁界のＵ方向に平行な方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する少なくとも１つの第１の検出信号を生成するように構成されている。第２の検出回路２０は、対象磁界のＷ１方向に平行な方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する少なくとも１つの第２の検出信号を生成するように構成されている。第３の検出回路３０は、対象磁界のＷ２方向に平行な方向の成分を検出し、この成分と対応関係を有する少なくとも１つの第３の検出信号を生成するように構成されている。

図４に示したように、第１の検出回路１０は、電源端Ｖ１と、グランド端Ｇ１と、信号出力端Ｅ１１，Ｅ１２と、第１の抵抗部Ｒ１１と、第２の抵抗部Ｒ１２と、第３の抵抗部Ｒ１３と、第４の抵抗部Ｒ１４とを含んでいる。第１の検出回路１０の複数のＭＲ素子は、第１ないし第４の抵抗部Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４を構成する。

第１の抵抗部Ｒ１１は、電源端Ｖ１と信号出力端Ｅ１１との間に設けられている。第２の抵抗部Ｒ１２は、信号出力端Ｅ１１とグランド端Ｇ１との間に設けられている。第３の抵抗部Ｒ１３は、信号出力端Ｅ１２とグランド端Ｇ１との間に設けられている。第４の抵抗部Ｒ１４は、電源端Ｖ１と信号出力端Ｅ１２との間に設けられている。

図５に示したように、第２の検出回路２０は、電源端Ｖ２と、グランド端Ｇ２と、信号出力端Ｅ２１，Ｅ２２と、第１の抵抗部Ｒ２１と、第２の抵抗部Ｒ２２と、第３の抵抗部Ｒ２３と、第４の抵抗部Ｒ２４とを含んでいる。第２の検出回路２０の複数のＭＲ素子は、第１ないし第４の抵抗部Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４を構成する。

第１の抵抗部Ｒ２１は、電源端Ｖ２と信号出力端Ｅ２１との間に設けられている。第２の抵抗部Ｒ２２は、信号出力端Ｅ２１とグランド端Ｇ２との間に設けられている。第３の抵抗部Ｒ２３は、信号出力端Ｅ２２とグランド端Ｇ２との間に設けられている。第４の抵抗部Ｒ２４は、電源端Ｖ２と信号出力端Ｅ２２との間に設けられている。

図６に示したように、第３の検出回路３０は、電源端Ｖ３と、グランド端Ｇ３と、信号出力端Ｅ３１，Ｅ３２と、第１の抵抗部Ｒ３１と、第２の抵抗部Ｒ３２と、第３の抵抗部Ｒ３３と、第４の抵抗部Ｒ３４とを含んでいる。第３の検出回路３０の複数のＭＲ素子は、第１ないし第４の抵抗部Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３，Ｒ３４を構成する。

第１の抵抗部Ｒ３１は、電源端Ｖ３と信号出力端Ｅ３１との間に設けられている。第２の抵抗部Ｒ３２は、信号出力端Ｅ３１とグランド端Ｇ３との間に設けられている。第３の抵抗部Ｒ３３は、信号出力端Ｅ３２とグランド端Ｇ３との間に設けられている。第４の抵抗部Ｒ３４は、電源端Ｖ３と信号出力端Ｅ３２との間に設けられている。

電源端Ｖ１～Ｖ３の各々には、所定の大きさの電圧または電流が印加される。グランド端Ｇ１～Ｇ３の各々はグランドに接続される。

以下、第１の検出回路１０の複数のＭＲ素子を複数の第１のＭＲ素子５０Ａと言い、第２の検出回路２０の複数のＭＲ素子を複数の第２のＭＲ素子５０Ｂと言い、第３の検出回路３０の複数のＭＲ素子を複数の第３のＭＲ素子５０Ｃと言う。第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０は磁気センサ１の構成要素であることから、磁気センサ１が複数の第１のＭＲ素子５０Ａ、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂおよび複数の第３のＭＲ素子５０Ｃを含んでいるとも言える。また、任意のＭＲ素子については、符号５０を付して表す。

図１１は、ＭＲ素子５０を示す側面図である。ＭＲ素子５０は、スピンバルブ型のＭＲ素子である。ＭＲ素子５０は、方向が固定された磁化を有する磁化固定層５２と、対象磁界の方向に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層５４と、磁化固定層５２と自由層５４の間に配置されたギャップ層５３とを有している。ＭＲ素子５０は、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子でもよいし、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子でもよい。ＴＭＲ素子では、ギャップ層５３はトンネルバリア層である。ＧＭＲ素子では、ギャップ層５３は非磁性導電層である。ＭＲ素子５０では、自由層５４の磁化の方向が磁化固定層５２の磁化の方向に対してなす角度に応じて抵抗値が変化し、この角度が０°のときに抵抗値は最小値となり、角度が１８０°のときに抵抗値は最大値となる。各ＭＲ素子５０において、自由層５４は、磁化容易軸方向が、磁化固定層５２の磁化の方向に直交する方向となる形状異方性を有している。なお、自由層５４に所定の方向の磁化容易軸を設定する手段として、自由層５４に対してバイアス磁界を印加する磁石を用いることもできる。

ＭＲ素子５０は、更に、反強磁性層５１を有している。反強磁性層５１、磁化固定層５２、ギャップ層５３および自由層５４は、この順に積層されている。反強磁性層５１は、反強磁性材料よりなり、磁化固定層５２との間で交換結合を生じさせて、磁化固定層５２の磁化の方向を固定する。なお、磁化固定層５２は、いわゆるセルフピン止め型の固定層（Synthetic Ferri Pinned 層、ＳＦＰ層）であってもよい。セルフピン止め型の固定層は、強磁性層、非磁性中間層および強磁性層を積層させた積層フェリ構造を有し、２つの強磁性層を反強磁性的に結合させてなるものである。磁化固定層５２がセルフピン止め型の固定層である場合、反強磁性層５１を省略してもよい。

なお、ＭＲ素子５０における層５１～５４の配置は、図１１に示した配置とは上下が反対でもよい。

図４ないし図６において、塗りつぶした矢印は、ＭＲ素子５０の磁化固定層５２の磁化の方向を表している。また、白抜きの矢印は、ＭＲ素子５０に対象磁界が印加されていない場合における、ＭＲ素子５０の自由層５４の磁化の方向を表している。

図４に示した例では、第１および第３の抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３の各々における磁化固定層５２の磁化の方向は、Ｕ方向である。第２および第４の抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４の各々における磁化固定層５２の磁化の方向は、－Ｕ方向である。また、複数の第１のＭＲ素子５０Ａの各々の自由層５４は、磁化容易軸方向がＶ方向に平行な方向となる形状異方性を有している。第１および第２の抵抗部Ｒ１１，Ｒ１２の各々における自由層５４の磁化の方向は、第１のＭＲ素子５０Ａに対象磁界が印加されていない場合、Ｖ方向である。第３および第４の抵抗部Ｒ１３，Ｒ１４の各々における自由層５４の磁化の方向は、上記の場合、－Ｖ方向である。

図５に示した例では、第１および第３の抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３の各々における磁化固定層５２の磁化の方向は、Ｗ１方向である。第２および第４の抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４の各々における磁化固定層５２の磁化の方向は、－Ｗ１方向である。また、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂの各々の自由層５４は、磁化容易軸方向がＵ方向に平行な方向となる形状異方性を有している。第１および第２の抵抗部Ｒ２１，Ｒ２２の各々における自由層５４の磁化の方向は、第２のＭＲ素子５０Ｂに対象磁界が印加されていない場合、Ｕ方向である。第３および第４の抵抗部Ｒ２３，Ｒ２４の各々における自由層５４の磁化の方向は、上記の場合、－Ｕ方向である。

図６に示した例では、第１および第３の抵抗部Ｒ３１，Ｒ３３の各々における磁化固定層５２の磁化の方向は、Ｗ２方向である。第２および第４の抵抗部Ｒ３２，Ｒ３４の各々における磁化固定層５２の磁化の方向は、－Ｗ２方向である。また、複数の第３のＭＲ素子５０Ｃの各々の自由層５４は、磁化容易軸方向がＵ方向に平行な方向となる形状異方性を有している。第１および第２の抵抗部Ｒ３１，Ｒ３２の各々における自由層５４の磁化の方向は、第３のＭＲ素子５０Ｃに対象磁界が印加されていない場合、Ｕ方向である。第３および第４の抵抗部Ｒ３３，Ｒ３４の各々における自由層５４の磁化の方向は、上記の場合、－Ｕ方向である。

磁気センサ１は、複数の第１のＭＲ素子５０Ａと複数の第２のＭＲ素子５０Ｂと複数の第３のＭＲ素子５０Ｃの各々の自由層５４に対して、所定の方向の磁界を印加するように構成された磁界発生器を含んでいる。本実施の形態では、磁界発生器は、第１のＭＲ素子５０Ａの各々の自由層５４に対して所定の方向の磁界を印加する第１のコイル７０と、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂと複数の第３のＭＲ素子５０Ｃの各々の自由層５４に対して所定の方向の磁界を印加する第２のコイル８０とを含んでいる。第１のチップ２は、第１のコイル７０を含んでいる。第２のチップ３は、第２のコイル８０を含んでいる。

なお、磁化固定層５２の磁化の方向と自由層５４の磁化容易軸の方向は、ＭＲ素子５０の作製の精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。また、磁化固定層５２の磁化は、上述の方向を主成分とする磁化成分を含むように構成されていてもよい。この場合、磁化固定層５２の磁化の方向は、上述の方向またはほぼ上述の方向になる。

以下、第１のチップ２と第２のチップ３の具体的な構造について詳しく説明する。図８は、図７において８－８線で示す位置の断面の一部を示している。

第１のチップ２は、上面２０１ａを有する基板２０１と、絶縁層２０２，２０３，２０４，２０５，２０６，２０７，２０８，２０９，２１０と、複数の下部電極６１Ａと、複数の上部電極６２Ａと、複数の下部コイル要素７１と、複数の上部コイル要素７２とを含んでいる。基板２０１の上面２０１ａは、ＸＹ平面に平行であるものとする。Ｚ方向は、基板２０１の上面２０１ａに垂直な一方向でもある。なお、コイル要素とは、コイルの巻線の一部である。また、第１のチップ２は磁気センサ１の構成要素であることから、磁気センサ１が、基板２０１、絶縁層２０２～２１０、複数の下部電極６１Ａ、複数の上部電極６２Ａ、複数の下部コイル要素７１および複数の上部コイル要素７２を含んでいるとも言える。

絶縁層２０２は、基板２０１の上に配置されている。複数の下部コイル要素７１は、絶縁層２０２の上に配置されている。絶縁層２０３は、絶縁層２０２の上において複数の下部コイル要素７１の周囲に配置されている。絶縁層２０４，２０５，２０６は、複数の下部コイル要素７１および絶縁層２０３の上に、この順に積層されている。

複数の下部電極６１Ａは、絶縁層２０６の上に配置されている。絶縁層２０７は、絶縁層２０６の上において複数の下部電極６１Ａの周囲に配置されている。複数の第１のＭＲ素子５０Ａは、複数の下部電極６１Ａの上に配置されている。絶縁層２０８は、複数の下部電極６１Ａおよび絶縁層２０７の上において複数の第１のＭＲ素子５０Ａの周囲に配置されている。複数の上部電極６２Ａは、複数の第１のＭＲ素子５０Ａおよび絶縁層２０８の上に配置されている。絶縁層２０９は、絶縁層２０８の上において複数の上部電極６２Ａの周囲に配置されている。

絶縁層２１０は、複数の上部電極６２Ａおよび絶縁層２０９の上に配置されている。複数の上部コイル要素７２は、絶縁層２１０の上に配置されている。第１のチップ２は、更に、複数の上部コイル要素７２および絶縁層２１０を覆う図示しない絶縁層を含んでいてもよい。なお、図７では、第１のチップ２の構成要素のうち、絶縁層２０６、複数の第１のＭＲ素子５０Ａおよび複数の上部コイル要素７２を示している。

基板２０１の上面２０１ａは、ＸＹ平面に平行であり、複数の下部電極６１Ａの各々の上面も、ＸＹ平面に平行になる。従って、上記の状態では、複数の第１のＭＲ素子５０Ａは、ＸＹ平面に平行な平面の上に配置されていると言える。

図７に示したように、複数の第１のＭＲ素子５０Ａは、Ｕ方向とＶ方向にそれぞれ複数個ずつ並ぶように配列されている。複数の第１のＭＲ素子５０Ａは、複数の下部電極６１Ａと複数の上部電極６２Ａによって、直列に接続されている。なお、隣接する２つの第１のＭＲ素子５０Ａは、Ｚ方向から見たときに、Ｖ方向に平行な方向にずれていてもよいし、ずれていなくてもよい。

ここで、図１１を参照して、複数の第１のＭＲ素子５０Ａの接続方法について詳しく説明する。図１１において、符号６１は、任意のＭＲ素子５０に対応する下部電極を示し、符号６２は、任意のＭＲ素子５０に対応する上部電極を示している。図１１に示したように、個々の下部電極６１は細長い形状を有している。下部電極６１の長手方向に隣接する２つの下部電極６１の間には、間隙が形成されている。下部電極６１の上面上において、長手方向の両端の近傍に、それぞれＭＲ素子５０が配置されている。また、個々の上部電極６２は細長い形状を有し、下部電極６１の長手方向に隣接する２つの下部電極６１上に配置されて隣接する２つのＭＲ素子５０同士を電気的に接続する。

図示しないが、１列に並んだ複数個のＭＲ素子５０の列の端に位置する１つのＭＲ素子５０は、下部電極６１の長手方向と交差する方向に隣接する他の複数個のＭＲ素子５０の列の端に位置する他の１つのＭＲ素子５０に接続されている。この２つのＭＲ素子５０は、図示しない電極によって互いに接続されている。図示しない電極は、２つのＭＲ素子５０の下面同士または上面同士を接続する電極であってもよい。

図１１に示したＭＲ素子５０が第１のＭＲ素子５０Ａである場合、図１１に示した下部電極６１は下部電極６１Ａに対応し、図１１に示した上部電極６２は上部電極６２Ａに対応する。また、この場合、下部電極６１の長手方向は、Ｖ方向に平行な方向になる。

なお、本実施の形態では、反強磁性層５１、磁化固定層５２、ギャップ層５３および自由層５４を含む積層膜を、ＭＲ素子５０として説明している。しかし、この積層膜と、下部電極６１と、上部電極６２とを備えたものを、本実施の形態おけるＭＲ素子としてもよい。積層膜は、複数の磁性膜を含んでいる。

複数の上部コイル要素７２の各々は、Ｙ方向に平行な方向に延在している。また、複数の上部コイル要素７２は、Ｘ方向に並ぶように配列されている。本実施の形態では特に、Ｚ方向から見たときに、複数の第１のＭＲ素子５０Ａの各々には、２つの上部コイル要素７２が重なっている。

複数の下部コイル要素７１の各々は、Ｙ方向に平行な方向に延在している。また、複数の下部コイル要素７１は、Ｘ方向に並ぶように配列されている。複数の下部コイル要素７１の形状および配列は、複数の上部コイル要素７２の形状および配列と同じであってもよいし、異なっていてもよい。図７および図８に示した例では、複数の下部コイル要素７１の各々のＸ方向の寸法は、複数の上部コイル要素７２の各々のＸ方向の寸法よりも小さい。また、Ｘ方向に隣接する２つの下部コイル要素７１の間隔は、Ｘ方向に隣接する２つの上部コイル要素７２の間隔よりも小さい。

図７および図８に示した例では、複数の下部コイル要素７１と複数の上部コイル要素７２は、複数の第１のＭＲ素子５０Ａの各々の自由層５４に対して、Ｘ方向に平行な方向の磁界を印加する第１のコイル７０を構成するように、電気的に接続されている。また、第１のコイル７０は、例えば、第１および第２の抵抗部Ｒ１１，Ｒ１２における自由層５４に対してＸ方向の磁界を印加し、第３および第４の抵抗部Ｒ１３，Ｒ１４における自由層５４に対して－Ｘ方向の磁界を印加することができるように構成されていてもよい。また、第１のコイル７０は、プロセッサ４０によって制御されてもよい。

次に、図９および図１０を参照して、第２のチップ３の構造について説明する。図１０は、図９において１０－１０線で示す位置の断面の一部を示している。

第２のチップ３は、上面３０１ａを有する基板３０１と、絶縁層３０２，３０３，３０４，３０５，３０６，３０７，３０８，３０９，３１０と、複数の下部電極６１Ｂと、複数の下部電極６１Ｃと、複数の上部電極６２Ｂと、複数の上部電極６２Ｃと、複数の下部コイル要素８１と、複数の上部コイル要素８２とを含んでいる。基板３０１の上面３０１ａは、ＸＹ平面に平行であるものとする。Ｚ方向は、基板３０１の上面３０１ａに垂直な一方向でもある。なお、第２のチップ３は磁気センサ１の構成要素であることから、磁気センサ１が、基板３０１、絶縁層３０２～３１０、複数の下部電極６１Ｂ、複数の下部電極６１Ｃ、複数の上部電極６２Ｂ、複数の上部電極６２Ｃ、複数の下部コイル要素８１および複数の上部コイル要素８２を含んでいるとも言える。

絶縁層３０２は、基板３０１の上に配置されている。複数の下部コイル要素８１は、絶縁層３０２の上に配置されている。絶縁層３０３は、絶縁層３０２の上において複数の下部コイル要素８１の周囲に配置されている。絶縁層３０４，３０５，３０６は、複数の下部コイル要素８１および絶縁層３０３の上に、この順に積層されている。

複数の下部電極６１Ｂと複数の下部電極６１Ｃは、絶縁層３０６の上に配置されている。絶縁層３０７は、絶縁層３０６の上において複数の下部電極６１Ｂの周囲と複数の下部電極６１Ｃの周囲に配置されている。複数の第２のＭＲ素子５０Ｂは、複数の下部電極６１Ｂの上に配置されている。複数の第３のＭＲ素子５０Ｃは、複数の下部電極６１Ｃの上に配置されている。絶縁層３０８は、複数の下部電極６１Ｂ、複数の下部電極６１Ｃおよび絶縁層３０７の上において複数の第２のＭＲ素子５０Ｂの周囲と複数の第３のＭＲ素子５０Ｃの周囲に配置されている。複数の上部電極６２Ｂは、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂおよび絶縁層３０８の上に配置されている。複数の上部電極６２Ｃは、複数の第３のＭＲ素子５０Ｃおよび絶縁層３０８の上に配置されている。絶縁層３０９は、絶縁層３０８の上において複数の上部電極６２Ｂの周囲と複数の上部電極６２Ｃの周囲に配置されている。

絶縁層３１０は、複数の上部電極６２Ｂ、複数の上部電極６２Ｃおよび絶縁層３０９の上に配置されている。複数の上部コイル要素８２は、絶縁層３１０の上に配置されている。第２のチップ３は、更に、複数の上部コイル要素８２および絶縁層３１０を覆う図示しない絶縁層を含んでいてもよい。

第２のチップ３は、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂと複数の第３のＭＲ素子５０Ｃを支持する支持部材３２０を含んでいる。支持部材３２０は、基板３０１の上面３０１ａに対して傾斜した少なくとも１つの傾斜面を有している。本実施の形態では特に、支持部材３２０は、絶縁層３０４，３０５，３０６によって構成されている。なお、図９では、第２のチップ３の構成要素のうち、支持部材３２０、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂ、複数の第３のＭＲ素子５０Ｃおよび複数の上部コイル要素８２を示している。

支持部材３２０は、それぞれ基板３０１の上面３０１ａから遠ざかる方向（Ｚ方向）に張り出す複数の凸面３２０ｃを有している。複数の凸面３２０ｃの各々は、Ｕ方向に平行な方向に延在している。凸面３２０ｃの全体形状は、図１０に示した凸面３２０ｃの曲線形状（アーチ形状）をＵ方向に平行な方向に沿って移動してできる半円筒状の曲面である。また、複数の凸面３２０ｃは、所定の間隔でＶ方向に平行な方向に並んでいる。

複数の凸面３２０ｃの各々は、基板３０１の上面３０１ａから最も遠い上端部を有している。本実施の形態では、複数の凸面３２０ｃの各々の上端部は、Ｕ方向に平行な方向に延在するものとする。ここで、複数の凸面３２０ｃのうちの任意の１つの凸面３２０ｃに着目する。凸面３２０ｃは、第１の傾斜面３２０ａと第２の傾斜面３２０ｂとを含んでいる。第１の傾斜面３２０ａは、凸面３２０ｃのうち、凸面３２０ｃの上端部よりもＶ方向側の面である。第２の傾斜面３２０ｂは、凸面３２０ｃのうち、凸面３２０ｃの上端部よりも－Ｖ方向側の面である。図９では、第１の傾斜面３２０ａと第２の傾斜面３２０ｂとの境界を、点線で示している。

凸面３２０ｃの上端部は、第１の傾斜面３２０ａと第２の傾斜面３２０ｂとの境界であってもよい。この場合、図９に示した点線は、凸面３２０ｃの上端部を示している。

基板３０１の上面３０１ａは、ＸＹ平面に平行である。第１の傾斜面３２０ａと第２の傾斜面３２０ｂの各々は、基板３０１の上面３０１ａすなわちＸＹ平面に対して傾斜している。基板３０１の上面３０１ａに垂直な断面において、第１の傾斜面３２０ａと第２の傾斜面３２０ｂの間隔は、基板３０１の上面３０１ａから遠ざかるに従って小さくなる。

本実施の形態では、凸面３２０ｃが複数存在することから、第１の傾斜面３２０ａと第２の傾斜面３２０ｂもそれぞれ複数存在する。支持部材３２０は、複数の第１の傾斜面３２０ａと、複数の第２の傾斜面３２０ｂとを有している。

支持部材３２０は、更に、複数の凸面３２０ｃの周囲に存在する平坦面３２０ｄを有している。平坦面３２０ｄは、基板３０１の上面３０１ａに平行な面である。複数の凸面３２０ｃの各々は、平坦面３２０ｄからＺ方向に突出している。また、本実施の形態では、複数の凸面３２０ｃは、所定の間隔を開けて配置されている。従って、Ｖ方向に隣接する２つの凸面３２０ｃの間には、平坦面３２０ｄが存在する。

本実施の形態では、複数の凸面３２０ｃと平坦面３２０ｄは、実質的に絶縁層３０５によって形成されている。すなわち、絶縁層３０５は、それぞれＺ方向に突出した複数の突出部３０５Ｃと、複数の突出部３０５Ｃの周囲に存在する平坦部３０５Ｄとを含んでいる。複数の突出部３０５Ｃの各々は、Ｕ方向に平行な方向に延在すると共に、凸面３２０ｃに対応した形状の上面を有している。また、複数の突出部３０５Ｃは、所定の間隔でＶ方向に平行な方向に並んでいる。平坦部３０５Ｄの厚み（Ｚ方向の寸法）は、実質的に一定である。絶縁層３０６は、実質的に一定の厚み（Ｚ方向の寸法）を有し、絶縁層３０５の上面に沿って形成されている。これにより、絶縁層３０６の上面が、複数の凸面３２０ｃと平坦面３２０ｄになる。

なお、絶縁層３０４は、実質的に一定の厚み（Ｚ方向の寸法）を有し、絶縁層３０５の下面に沿って形成されている。

複数の下部電極６１Ｂは、複数の第１の傾斜面３２０ａの上に配置されている。複数の下部電極６１Ｃは、複数の第２の傾斜面３２０ｂの上に配置されている。前述のように、第１の傾斜面３２０ａと第２の傾斜面３２０ｂの各々は、基板３０１の上面３０１ａすなわちＸＹ平面に対して傾斜していることから、複数の下部電極６１Ｂの各々の上面と複数の下部電極６１Ｃの各々の上面も、ＸＹ平面に対して傾斜する。従って、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂと複数の第３のＭＲ素子５０Ｃは、ＸＹ平面に対して傾斜した傾斜面上に配置されていると言える。支持部材３２０は、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂと複数の第３のＭＲ素子５０Ｃの各々をＸＹ平面に対して傾くように支持するための部材である。

なお、本実施の形態では、第１の傾斜面３２０ａは曲面である。そのため、第２のＭＲ素子５０Ｂは、曲面（第１の傾斜面３２０ａ）に沿って湾曲する。本実施の形態では、便宜上、第２のＭＲ素子５０Ｂの磁化固定層５２の磁化の方向は、直線的な方向として前述のように定義される。第２のＭＲ素子５０Ｂの磁化固定層５２の磁化の方向であるＷ１方向および－Ｗ１方向は、第１の傾斜面３２０ａのうち、第２のＭＲ素子５０Ｂの近傍の部分に接する接線が延在する方向でもある。

同様に、本実施の形態では、第２の傾斜面３２０ｂは曲面である。そのため、第３のＭＲ素子５０Ｃは、曲面（第２の傾斜面３２０ｂ）に沿って湾曲する。本実施の形態では、便宜上、第３のＭＲ素子５０Ｃの磁化固定層５２の磁化の方向は、直線的な方向として前述のように定義される。第３のＭＲ素子５０Ｃの磁化固定層５２の磁化の方向であるＷ２方向および－Ｗ２方向は、第２の傾斜面３２０ｂのうち、第３のＭＲ素子５０Ｃの近傍の部分に接する接線が延在する方向でもある。

図９に示したように、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂは、Ｕ方向とＶ方向にそれぞれ複数個ずつ並ぶように配列されている。１つの第１の傾斜面３２０ａの上には、複数個の第２のＭＲ素子５０Ｂが１列に並んでいる。同様に、複数の第３のＭＲ素子５０Ｃは、Ｕ方向とＶ方向にそれぞれ複数個ずつ並ぶように配列されている。１つの第２の傾斜面３２０ｂの上には、複数個の第３のＭＲ素子５０Ｃが１列に並んでいる。本実施の形態では、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂの列と複数の第３のＭＲ素子５０Ｃの列が、Ｖ方向に平行な方向において交互に並んでいる。

なお、隣接する１つの第２のＭＲ素子５０Ｂと１つの第３のＭＲ素子５０Ｃは、Ｚ方向から見たときに、Ｕ方向に平行な方向にずれていてもよいし、ずれていなくてもよい。また、１つの第３のＭＲ素子５０Ｃを挟んで隣接する２つの第２のＭＲ素子５０Ｂは、Ｚ方向から見たときに、Ｕ方向に平行な方向にずれていてもよいし、ずれていなくてもよい。また、１つの第２のＭＲ素子５０Ｂを挟んで隣接する２つの第３のＭＲ素子５０Ｃは、Ｚ方向から見たときに、Ｕ方向に平行な方向にずれていてもよいし、ずれていなくてもよい。

複数の第２のＭＲ素子５０Ｂは、複数の下部電極６１Ｂと複数の上部電極６２Ｂによって、直列に接続されている。前述の複数の第１のＭＲ素子５０Ａの接続方法についての説明は、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂの接続方法にも当てはまる。図１１に示したＭＲ素子５０が第２のＭＲ素子５０Ｂである場合、図１１に示した下部電極６１は下部電極６１Ｂに対応し、図１１に示した上部電極６２は上部電極６２Ｂに対応する。また、この場合、下部電極６１の長手方向は、Ｕ方向に平行な方向になる。

同様に、複数の第３のＭＲ素子５０Ｃは、複数の下部電極６１Ｃと複数の上部電極６２Ｃによって、直列に接続されている。前述の複数の第１のＭＲ素子５０Ａの接続方法についての説明は、複数の第３のＭＲ素子５０Ｃの接続方法にも当てはまる。図１１に示したＭＲ素子５０が第３のＭＲ素子５０Ｃである場合、図１１に示した下部電極６１は下部電極６１Ｃに対応し、図１１に示した上部電極６２は上部電極６２Ｃに対応する。また、この場合、下部電極６１の長手方向は、Ｕ方向に平行な方向になる。

複数の上部コイル要素８２の各々は、Ｙ方向に平行な方向に延在している。また、複数の上部コイル要素８２は、Ｘ方向に並ぶように配列されている。本実施の形態では特に、Ｚ方向から見たときに、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂと複数の第３のＭＲ素子５０Ｃの各々には、２つの上部コイル要素８２が重なっている。

複数の下部コイル要素８１の各々は、Ｙ方向に平行な方向に延在している。また、複数の下部コイル要素８１は、Ｘ方向に並ぶように配列されている。複数の下部コイル要素８１の形状および配列は、複数の上部コイル要素８２の形状および配列と同じであってもよいし、異なっていてもよい。図９および図１０に示した例では、複数の下部コイル要素８１の各々のＸ方向の寸法は、複数の上部コイル要素８２の各々のＸ方向の寸法よりも小さい。また、Ｘ方向に隣接する２つの下部コイル要素８１の間隔は、Ｘ方向に隣接する２つの上部コイル要素８２の間隔よりも小さい。

図９および図１０に示した例では、複数の下部コイル要素８１と複数の上部コイル要素８２は、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂと複数の第３のＭＲ素子５０Ｃの各々の自由層５４に対して、Ｘ方向に平行な方向の磁界を印加する第２のコイル８０を構成するように、電気的に接続されている。また、第２のコイル８０は、例えば、第２の検出回路２０の第１および第２の抵抗部Ｒ２１，Ｒ２２と第３の検出回路３０の第１および第２の抵抗部Ｒ３１，Ｒ３２における自由層５４に対してＸ方向の磁界を印加し、第２の検出回路２０の第３および第４の抵抗部Ｒ２３，Ｒ２４と第３の検出回路３０の第３および第４の抵抗部Ｒ３３，Ｒ３４における自由層５４に対して－Ｘ方向の磁界を印加することができるように構成されていてもよい。また、第２のコイル８０は、プロセッサ４０によって制御されてもよい。

次に、第１ないし第３の検出信号について説明する。始めに、図４を参照して、第１の検出信号について説明する。対象磁界のＵ方向に平行な方向の成分の強度が変化すると、第１の検出回路１０の抵抗部Ｒ１１～Ｒ１４の各々の抵抗値は、抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３の抵抗値が増加すると共に抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４の抵抗値が減少するか、抵抗部Ｒ１１，Ｒ１３の抵抗値が減少すると共に抵抗部Ｒ１２，Ｒ１４の抵抗値が増加するように変化する。これにより、信号出力端Ｅ１１，Ｅ１２の各々の電位が変化する。第１の検出回路１０は、信号出力端Ｅ１１の電位に対応する信号を第１の検出信号Ｓ１１として生成し、信号出力端Ｅ１２の電位に対応する信号を第１の検出信号Ｓ１２として生成するように構成されている。

次に、図５を参照して、第２の検出信号について説明する。対象磁界のＷ１方向に平行な方向の成分の強度が変化すると、第２の検出回路２０の抵抗部Ｒ２１～Ｒ２４の各々の抵抗値は、抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３の抵抗値が増加すると共に抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４の抵抗値が減少するか、抵抗部Ｒ２１，Ｒ２３の抵抗値が減少すると共に抵抗部Ｒ２２，Ｒ２４の抵抗値が増加するように変化する。これにより、信号出力端Ｅ２１，Ｅ２２の各々の電位が変化する。第２の検出回路２０は、信号出力端Ｅ２１の電位に対応する信号を第２の検出信号Ｓ２１として生成し、信号出力端Ｅ２２の電位に対応する信号を第２の検出信号Ｓ２２として生成するように構成されている。

次に、図６を参照して、第３の検出信号について説明する。対象磁界のＷ２方向に平行な方向の成分の強度が変化すると、第３の検出回路３０の抵抗部Ｒ３１～Ｒ３４の各々の抵抗値は、抵抗部Ｒ３１，Ｒ３３の抵抗値が増加すると共に抵抗部Ｒ３２，Ｒ３４の抵抗値が減少するか、抵抗部Ｒ３１，Ｒ３３の抵抗値が減少すると共に抵抗部Ｒ３２，Ｒ３４の抵抗値が増加するように変化する。これにより、信号出力端Ｅ３１，Ｅ３２の各々の電位が変化する。第３の検出回路３０は、信号出力端Ｅ３１の電位に対応する信号を第３の検出信号Ｓ３１として生成し、信号出力端Ｅ３２の電位に対応する信号を第３の検出信号Ｓ３２として生成するように構成されている。

次に、プロセッサ４０の動作について説明する。プロセッサ４０は、第１の検出信号Ｓ１１，Ｓ１２に基づいて第１の検出値を生成するように構成されている。第１の検出値は、対象磁界のＵ方向に平行な方向の成分に対応する検出値である。以下、第１の検出値を記号Ｓｕで表す。

本実施の形態では、プロセッサ４０は、第１の検出信号Ｓ１１と第１の検出信号Ｓ１２の差Ｓ１１－Ｓ１２を求めることを含む演算によって、第１の検出値Ｓｕを生成する。第１の検出値Ｓｕは、差Ｓ１１－Ｓ１２そのものであってもよいし、差Ｓ１１－Ｓ１２に対してゲイン調整およびオフセット調整等の所定の補正を加えたものであってもよい。

プロセッサ４０は、更に、第２の検出信号Ｓ２１，Ｓ２２および第３の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２に基づいて、第２の検出値と第３の検出値を生成するように構成されている。第２の検出値は、対象磁界のＶ方向に平行な方向の成分に対応する検出値である。第３の検出値は、対象磁界のＺ方向に平行な方向の成分に対応する検出値である。以下、第２の検出値を記号Ｓｖで表し、第３の検出値を記号Ｓｚで表す。

プロセッサ４０は、例えば、以下のようにして第２および第３の検出値Ｓｖ，Ｓｚを生成する。プロセッサ４０は、まず、第２の検出信号Ｓ２１と第２の検出信号Ｓ２２の差Ｓ２１－Ｓ２２を求めることを含む演算によって、値Ｓ１を生成すると共に、第３の検出信号Ｓ３１と第３の検出信号Ｓ３２の差Ｓ３１－Ｓ３２を求めることを含む演算によって、値Ｓ２を生成する。次に、プロセッサ４０は、下記の式（１）、（２）を用いて、値Ｓ３，Ｓ４を算出する。

Ｓ３＝（Ｓ２＋Ｓ１）／（２ｃｏｓα） …（１）
Ｓ４＝（Ｓ２－Ｓ１）／（２ｓｉｎα） …（２）

第２の検出値Ｓｖは、値Ｓ３そのものであってもよいし、値Ｓ３に対してゲイン調整およびオフセット調整等の所定の補正を加えたものであってもよい。同様に、第３の検出値Ｓｚは、値Ｓ４そのものであってもよいし、値Ｓ４に対してゲイン調整およびオフセット調整等の所定の補正を加えたものであってもよい。

次に、磁気センサ１の構造上の特徴について説明する。始めに、図８を参照して、磁気センサ１の第１のチップ２に関する特徴について説明する。第１のチップ２は、Ｚ方向に沿って順に配置された絶縁層２０４，２０５，２０６と、金属層である下部コイル要素７１と、センサ素子である第１のＭＲ素子５０Ａとを含んでいる。

第１のＭＲ素子５０Ａは、少なくとも、２つの磁性膜すなわち磁化固定層５２および自由層５４を含んでいる。この２つの磁性膜は、第１のＭＲ素子５０Ａの一部（要部）を構成している。以下、この２つの磁性膜を、機能層と呼ぶ。機能層は、絶縁層２０６における絶縁層２０５とは反対側に配置されている。

下部コイル要素７１は、絶縁層２０４における絶縁層２０５とは反対側に配置されている。下部コイル要素７１は、第１のコイル７０の一部である。下部コイル要素７１は、例えばＣｕ、ＡｕまたはＡｌによって形成されている。

絶縁層２０４，２０６の各々は、第１の絶縁材料を含んでいる。絶縁層２０５は、第２の絶縁材料を含んでいる。第２の絶縁材料は、第１の絶縁材料とは異なっている。第２の絶縁材料は、金属層すなわち下部コイル要素７１よりも破壊靱性の値が大きいことが好ましい。第２の絶縁材料は、例えばＳｉＯ_２であってもよい。

第１の絶縁材料は、第２の絶縁材料よりも破壊靱性の値が大きいことが好ましい。第１の絶縁材料は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＮ、ＡｌＮまたはＭｇＯ等であってもよい。特に、第２の絶縁材料がＳｉＯ_２である場合、第１の絶縁材料としては、Ａｌ_２Ｏ_３を用いてもよい。また、絶縁層２０４，２０６の各々は、同じ第１の絶縁材料によって形成されていることが好ましい。

絶縁層２０５は、Ｚ方向における寸法が一定の平坦部を含んでいる。機能層（磁化固定層５２および自由層５４）は、この平坦部に沿って配置されている。また、Ｚ方向における絶縁層２０５の最大の寸法は、Ｚ方向における絶縁層２０４の最大の寸法およびＺ方向における絶縁層２０６の最大の寸法よりも大きくてもよい。

次に、図１０を参照して、磁気センサ１の第２のチップ３に関する特徴について説明する。第２のチップ３は、Ｚ方向に沿って順に配置された絶縁層３０４，３０５，３０６と、金属層である下部コイル要素８１と、センサ素子である第２および第３のＭＲ素子５０Ｂ，５０Ｃとを含んでいる。

第２および第３のＭＲ素子５０Ｂ，５０Ｃの各々は、第１のＭＲ素子５０Ａと同様に、少なくとも、機能層（磁化固定層５２および自由層５４）を含んでいる。第２および第３のＭＲ素子５０Ｂ，５０Ｃの各々の機能層は、絶縁層３０６における絶縁層３０５とは反対側に配置されている。

下部コイル要素８１は、絶縁層３０４における絶縁層３０５とは反対側に配置されている。下部コイル要素８１は、第２のコイル８０の一部である。下部コイル要素８１は、例えばＣｕ、ＡｕまたはＡｌによって形成されている。

絶縁層３０４，３０６の各々は、絶縁層２０４，２０６と同様に、第１の絶縁材料を含んでいる。絶縁層３０５は、絶縁層２０５と同様に、第２の絶縁材料を含んでいる。絶縁層３０４，３０６の各々は、同じ第１の絶縁材料によって形成されていることが好ましい。

絶縁層３０５は、第１の部分と、Ｚ方向と直交する方向において第１の部分とは異なる位置に配置された第２の部分とを含んでいる。Ｚ方向における第２の部分の最大の寸法は、Ｚ方向における第１の部分の最大の寸法よりも大きい。本実施の形態では、絶縁層３０５の平坦部３０５Ｄが第１の部分に対応し、絶縁層３０５の突出部３０５Ｃが第２の部分に対応する。

突出部３０５Ｃは、Ｚ方向に対して傾斜した第１の傾斜面および第２の傾斜面を有している。支持部材３２０の第１の傾斜面３２０ａは、突出部３０５Ｃの第１の傾斜面に対応した形状を有している。支持部材３２０の第２の傾斜面３２０ｂは、突出部３０５Ｃの第２の傾斜面に対応した形状を有している。第２のＭＲ素子５０Ｂの機能層は、突出部３０５Ｃの第１の傾斜面に沿って配置されている。第３のＭＲ素子５０Ｃの機能層は、突出部３０５Ｃの第２の傾斜面に沿って配置されている。

前述のように、突出部３０５Ｃは、Ｕ方向に平行な方向に延在し、下部コイル要素８１は、Ｙ方向に平行な方向に延在している。従って、Ｚ方向から見たときに、下部コイル要素８１は、突出部３０５Ｃと平坦部３０５Ｄとの境界と交差するように延在している。

次に、本実施の形態に係る磁気センサ１の作用および効果について説明する。始めに、第１のチップ２を例にとって説明する。本実施の形態では、下部コイル要素７１と第１のＭＲ素子５０Ａとの間に絶縁層２０４，２０５，２０６が存在する。金属層とＭＲ素子との間に絶縁層が配置された磁気センサでは、金属層の材料と絶縁層の材料の違いに起因して、磁気センサの製造過程において、絶縁層にクラックが発生することがある。

これに対し、本実施の形態では、下部コイル要素７１と第１のＭＲ素子５０Ａとの間を、絶縁層２０４，２０５，２０６の積層構造にすることによって、絶縁層２０４，２０５，２０６にクラックが発生することを抑制している。クラックの発生が抑制される理由としては、例えば、以下の理由が挙げられる。絶縁層２０４，２０５，２０６の合計の厚みと１つの絶縁層の厚みを等しくして比較すると、絶縁層２０４，２０５，２０６の各々の厚みは、１つの絶縁層に比べて小さくなる。これにより、絶縁層２０４，２０５，２０６の各々に含まれる欠陥が少なくなる。

ところで、本願の発明者による研究の過程で、絶縁層２０４，２０５，２０６の各々を構成する絶縁材料の組み合わせによって、クラックの発生しやすさが異なることが分かった。本実施の形態では、絶縁層２０４，２０６の各々は第１の絶縁材料を含み、絶縁層２０５は第２の絶縁材料を含んでいる。すなわち、本実施の形態では、絶縁層２０５の下面側に形成される絶縁層２０４と絶縁層２０５の上面側に形成される絶縁層２０６とを、同じ絶縁材料によって形成している。これにより、本実施の形態によれば、絶縁層２０５の下面側に形成される層の材料と絶縁層２０５の上面側に形成される層の材料の違いに起因して、絶縁層２０５にクラックが発生することを抑制することができる。

また、本実施の形態では、第２の絶縁材料の破壊靱性の値を、下部コイル要素７１を構成する金属材料の破壊靱性の値よりも大きくすることが好ましい。これにより、本実施の形態によれば、絶縁層２０５にクラックが発生することをより効果的に抑制することができる。また、本実施の形態では、第１の絶縁材料の破壊靱性の値を、第２の絶縁材料の破壊靱性の値よりも大きくすることが好ましい。これにより、本実施の形態によれば、絶縁層２０４，２０５，２０６にクラックが発生することをより効果的に抑制することができる。

上記の第１のチップ２についての説明は、第２のチップ３にも当てはまる。第１のチップ２についての上記の説明中の絶縁層２０４，２０５，２０６および下部コイル要素７１を、それぞれ絶縁層３０４，３０５，３０６および下部コイル要素８１に置き換え、第１のＭＲ素子５０Ａを、第２のＭＲ素子５０Ｂまたは第３のＭＲ素子５０Ｃに置き換えれば、第２のチップ３についての説明になる。

また、第２のチップ３では、絶縁層３０５は、突出部３０５Ｃと平坦部３０５Ｄとを含む不連続な構造を有している。また、第２のチップ３では特に、下部コイル要素８１は、突出部３０５Ｃと平坦部３０５Ｄとの境界と交差するように延在している。そのため、絶縁層３０５は、一様な構造を有する絶縁層に比べてクラックが発生しやすい。これに対し、本実施の形態によれば、絶縁層３０５の下面側に絶縁層３０４を形成し、絶縁層３０５の上面側に絶縁層３０６を形成することによって、絶縁層３０５にクラックが発生することを抑制することができる。

［変形例］
次に、図１２を参照して、本実施の形態における第２のチップ３の変形例について説明する。変形例では、第２のチップ３の支持部材３２０の複数の凸面３２０ｃの各々の全体形状は、図１２に示した凸面３２０ｃの三角形形状をＵ方向に平行な方向に沿って移動してできる三角屋根形状である。また、支持部材３２０の複数の第１の傾斜面３２０ａと複数の第２の傾斜面３２０ｂの各々は、平面である。複数の第１の傾斜面３２０ａの各々は、Ｕ方向とＷ１方向に平行な平面である。複数の第２の傾斜面３２０ｂの各々は、Ｕ方向とＷ２方向に平行な平面である。

絶縁層３０５は、図１０に示した例と同様に、複数の凸面３２０ｃを形成する複数の突出部を含んでいてもよい。あるいは、絶縁層３０５は、Ｖ方向に平行な方向に並ぶ複数の溝部を含んでいてもよい。複数の溝部の各々は、第１の傾斜面３２０ａに対応する第１の壁面と、第２の傾斜面３２０ｂに対応する第２の壁面とを有している。１つの凸面３２０ｃは、１つの溝部の第１の壁面と、この１つの溝部の－Ｖ方向側に隣接する他の１つの溝部の第２の壁面とによって構成される。

なお、図１２に示した例では、複数の溝部の各々は、更に、平坦面３２０ｄに対応する底面を有している。しかし、複数の溝部の各々は、底面を有していなくてもよい。

［第２の実施の形態］
次に、図１３および図１４を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る磁気センサについて説明する。図１３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１４は、本実施の形態に係る磁気センサの一部を示す断面図である。

本実施の形態に係る磁気センサ１０１は、第１の実施の形態における第１のチップ２と第２のチップ３を一体化させたものに相当する。図１３に示したように、磁気センサ１０１は、直方体形状のチップの形態を有している。磁気センサ１０１は、互いに反対側に位置する上面１０１ａおよび下面と、上面１０１ａおよび下面とを接続する４つの側面とを有している。また、磁気センサ１０１は、上面１０１ａ上に設けられた複数の電極パッドを有している。

磁気センサ１０１は、第１の実施の形態における図１および図２に示した支持体４に実装されていてもよい。この場合、磁気センサ１０１は、磁気センサ１０１の下面が、支持体４の基準平面４ａに対向する姿勢で、基準平面４ａ上に実装される。

また、磁気センサ１０１は、第１の実施の形態における図３ないし図６に示した第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０ならびに第１および第２のコイル７０，８０を含んでいる。第１ないし第３の検出回路１０，２０，３０ならびに第１および第２のコイル７０，８０の各々の構成および動作は、第１の実施の形態と同様である。すなわち、第１の検出回路１０は、複数の第１のＭＲ素子５０Ａを含んでいる。第２の検出回路２０は、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂを含んでいる。第３の検出回路３０は、複数の第３のＭＲ素子５０Ｃを含んでいる。第１のコイル７０は、複数の下部コイル要素７１と複数の上部コイル要素７２とを含んでいる。第２のコイル８０は、複数の下部コイル要素８１と複数の上部コイル要素８２とを含んでいる。

また、磁気センサ１０１は、更に、第１の実施の形態で説明した複数の下部電極６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃおよび複数の上部電極６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを含んでいる。複数の第１のＭＲ素子５０Ａ、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂおよび複数の第３のＭＲ素子５０Ｃの各々の接続方法は、第１の実施の形態と同様である。

図１４に示したように、磁気センサ１０１は、更に、上面１１１ａを有する基板１１１と、絶縁層１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８，１１９，１２０とを含んでいる。基板１１１の上面１１１ａは、ＸＹ平面に平行であるものとする。Ｚ方向は、基板１１１の上面１１１ａに垂直な一方向でもある。絶縁層１１２は、基板１１１の上に配置されている。本実施の形態では、複数の下部コイル要素７１と複数の下部コイル要素８１は、絶縁層１１２の上に配置されている。絶縁層１１３は、絶縁層１１２の上において複数の下部コイル要素７１の周囲と複数の下部コイル要素８１の周囲に配置されている。絶縁層１１４，１１５，１１６は、複数の下部コイル要素７１、複数の下部コイル要素８１および絶縁層１１３の上に、この順に積層されている。

本実施の形態では、複数の下部電極６１Ａ、複数の下部電極６１Ｂおよび複数の下部電極６１Ｃは、絶縁層１１６の上に配置されている。絶縁層１１７は、絶縁層１１６の上において複数の下部電極６１Ａの周囲、複数の下部電極６１Ｂの周囲および複数の下部電極６１Ｃの周囲に配置されている。複数の第１のＭＲ素子５０Ａは、複数の下部電極６１Ａの上に配置されている。複数の第２のＭＲ素子５０Ｂは、複数の下部電極６１Ｂの上に配置されている。複数の第３のＭＲ素子５０Ｃは、複数の下部電極６１Ｃの上に配置されている。

絶縁層１１８は、複数の下部電極６１Ａ、複数の下部電極６１Ｂ、複数の下部電極６１Ｃおよび絶縁層１１７の上において複数の第１のＭＲ素子５０Ａの周囲、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂの周囲および複数の第３のＭＲ素子５０Ｃの周囲に配置されている。複数の上部電極６２Ａは、複数の第１のＭＲ素子５０Ａおよび絶縁層１１８の上に配置されている。複数の上部電極６２Ｂは、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂおよび絶縁層１１８の上に配置されている。複数の上部電極６２Ｃは、複数の第３のＭＲ素子５０Ｃおよび絶縁層１１８の上に配置されている。絶縁層１１９は、絶縁層１１８の上において複数の上部電極６２Ａの周囲、複数の上部電極６２Ｂの周囲および複数の上部電極６２Ｃの周囲に配置されている。

絶縁層１２０は、複数の上部電極６２Ａ、複数の上部電極６２Ｂ、複数の上部電極６２Ｃおよび絶縁層１１９の上に配置されている。本実施の形態では、複数の上部コイル要素７２と複数の上部コイル要素８２は、絶縁層１２０の上に配置されている。磁気センサ１０１は、更に、複数の上部コイル要素７２、複数の上部コイル要素８２および絶縁層１２０を覆う図示しない絶縁層を含んでいてもよい。

磁気センサ１０１は、複数のＭＲ素子５０を支持する支持部材１３０を含んでいる。支持部材１３０は、基板１１１の上面１１１ａに対して傾斜した少なくとも１つの傾斜面を有している。本実施の形態では特に、支持部材１３０は、絶縁層１１４，１１５，１１６によって構成されている。支持部材１３０は、それぞれ基板１１１の上面１１１ａから遠ざかる方向（Ｚ方向）に張り出す複数の凸面１３０ｃと、複数の凸面１３０ｃの周囲に存在する平坦面１３０ｄとを有している。複数の凸面１３０ｃの形状および配置は、第１の実施の形態における複数の凸面３２０ｃの形状および配置と同じである。

複数の凸面１３０ｃの各々は、第１の傾斜面１３０ａと第２の傾斜面１３０ｂとを含んでいる。従って、支持部材１３０は、複数の第１の傾斜面１３０ａと、複数の第２の傾斜面１３０ｂとを有している。複数の第１の傾斜面１３０ａの形状および配置は、第１の実施の形態における複数の第１の傾斜面３２０ａの形状および配置と同じである。複数の第２の傾斜面１３０ｂの形状および配置は、第１の実施の形態における複数の第２の傾斜面３２０ｂの形状および配置と同じである。

磁気センサ１０１は、複数の第１のＭＲ素子５０Ａが配置される第１の部分と、複数の第２のＭＲ素子５０Ｂおよび複数の第３のＭＲ素子５０Ｃが配置される第２の部分とを含んでいる。複数の凸面１３０ｃは、実質的に、絶縁層１１５のうちの第２の部分に属する部分によって形成されている。すなわち、絶縁層１１５の上記の部分は、それぞれＺ方向に突出した複数の突出部１１５Ｃを含んでいる。複数の突出部１１５Ｃの各々は、Ｕ方向に平行な方向に延在すると共に、凸面１３０ｃに対応した形状の上面を有している。また、複数の突出部１１５Ｃは、所定の間隔でＶ方向に平行な方向に並んでいる。

絶縁層１１５は、更に、平坦部１１５Ｄを含んでいる。平坦部１１５Ｄの厚み（Ｚ方向の寸法）は、実質的に一定である。平坦面１３０ｄは、実質的に、絶縁層１１５のうち、磁気センサ１０１の第１の部分に属する平坦部１１５Ｄと、磁気センサ１０１の第２の部分において複数の突出部１１５Ｃの周囲の存在する平坦部１１５Ｄによって構成されている。

絶縁層１１６は、実質的に一定の厚み（Ｚ方向の寸法）を有し、絶縁層１１５の上面に沿って形成されている。これにより、絶縁層１１６の上面が、複数の凸面１３０ｃと平坦面１３０ｄになる。なお、絶縁層１１４は、実質的に一定の厚み（Ｚ方向の寸法）を有し、絶縁層１１５の下面に沿って形成されている。

本実施の形態では、複数の下部電極６１Ａは、平坦面１３０ｄの上に配置されている。基板１１１の上面１１１ａは、ＸＹ平面に平行であり、複数の下部電極６１Ａの各々の上面も、ＸＹ平面に平行になる。

また、本実施の形態では、複数の下部電極６１Ｂは、複数の第１の傾斜面１３０ａの上に配置されている。複数の下部電極６１Ｃは、複数の第２の傾斜面１３０ｂの上に配置されている。第１の傾斜面１３０ａと第２の傾斜面１３０ｂの各々は、基板１１１の上面１１１ａすなわちＸＹ平面に対して傾斜していることから、複数の下部電極６１Ｂの各々の上面と複数の下部電極６１Ｃの各々の上面も、ＸＹ平面に対して傾斜する。

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１５を参照して、本実施の形態に係る磁気センサを含む電流センサステムの構成について説明する。本実施の形態に係る磁気センサ４１０は、導体を流れる検出対象電流の値を検出する電流センサとして用いられる。検出対象電流は、本発明における「所定の物理量」に対応する。図１５には、検出対象電流が流れる導体がバスバー４０２である例を示している。磁気センサ４１０は、バスバー４０２の近傍に配置される。以下、検出対象電流を、対象電流Ｉｔｇと記す。バスバー４０２の周囲には、対象電流Ｉｔｇによって磁界４０３が発生する。磁気センサ４１０は、磁界４０３が印加される位置に配置されている。

次に、図１６を参照して、本実施の形態に係る磁気センサ４１０の構成について説明する。図１６は、磁気センサ４１０を示す断面図である。磁気センサ４１０は、磁気平衡式電流センサである。図１６に示したように、磁気センサ４１０は、コイル４１１と、複数の磁気検出素子を含む検出回路４１２とを備えている。コイル４１１および検出回路４１２は、後述する複数の絶縁層によって一体化されている。磁気センサ４１０は、バスバー４０２からは独立している。

ここで、図１５および図１６に示したように、本実施の形態におけるＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を定義する。本実施の形態では、図１５に示した対象電流Ｉｔｇが流れる方向をＹ方向とする。また、磁気センサ４１０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。

磁気センサ４１０は、バスバー４０２の上方（バスバー４０２のＺ方向側）またはバスバー４０２の下方（バスバー４０２の－Ｚ方向側）に配置される。以下、磁気センサ４１０がバスバー４０２の上方に配置された例を示す。

ここで、対象電流Ｉｔｇによって発生する磁界４０３のうち、検出回路４１２によって検出可能な磁界を第１の磁界Ｈ１と言う。コイル４１１は、第１の磁界Ｈ１を相殺する第２の磁界Ｈ２を発生するためのものである。検出回路４１２の複数の磁気検出素子は、第１の磁界Ｈ１と第２の磁界Ｈ２の合成磁界を、検出すべき磁界（検出対象磁界）である対象磁界として検出するように構成されている。また、検出回路４１２は、対象磁界の強度に応じた磁界検出値Ｓを生成するように構成されている。第１の磁界Ｈ１と第２の磁界Ｈ２は、後で説明する図１７に示されている。

本実施の形態では、第１の磁界Ｈ１の方向と、第２の磁界Ｈ２の方向と、対象磁界の方向は、Ｘ方向に平行な方向である。検出回路４１２の構成については、後で詳しく説明する。

図１６に示したように、磁気センサ４１０は、更に、上面４６１ａを有する基板４６１と、絶縁層４６２，４６３，４６４，４６５，４６６，４６７，４６８と、下部コイル要素４１１Ｌと、上部コイル要素４１１Ｕとを備えている。絶縁層４６２は、基板４６１の上に配置されている。下部コイル要素４１１Ｌは、絶縁層４６２の上に配置されている。絶縁層４６３は、絶縁層４６２の上において下部コイル要素４１１Ｌの周囲に配置されている。絶縁層４６４，４６５，４６６は、下部コイル要素４１１Ｌおよび絶縁層４６３の上に、この順に積層されている。

検出回路４１２は、絶縁層４６６の上に配置されている。絶縁層４６７は、検出回路４１２および絶縁層４６６を覆うように配置されている。上部コイル要素４１１Ｕは、絶縁層４６７の上に配置されている。絶縁層４６８は、上部コイル要素４１１Ｕおよび絶縁層４６７を覆うように配置されている。

磁気センサ４１０は、更に、図示しない磁性層を備えていてもよい。磁性層は、対象電流Ｉｔｇによって発生する磁束の一部を取り込んで、磁性層が無い場合に比べて、第１の磁界Ｈ１の絶対値を小さくする機能を有している。磁性層は、例えば、絶縁層４６８の上に配置される。

下部コイル要素４１１Ｌと上部コイル要素４１１Ｕは、コイル４１１を構成するように、電気的に接続されている。なお、下部コイル要素４１１Ｌと上部コイル要素４１１Ｕは、それぞれ、複数個ずつ設けられていてもよい。

次に、図１７を参照して、磁気センサ４１０に接続される回路について説明する。磁気センサ４１０と、磁気センサ４１０に接続される回路は、磁気センサ装置４０１を構成する。図１７は、磁気センサ装置４０１の構成を示すブロック図である。図１７に示したように、磁気センサ装置４０１は、磁気センサ４１０と、フィードバック回路４３０と、電流検出器４４０とを備えている。フィードバック回路４３０は、磁界検出値Ｓに応じて、第２の磁界Ｈ２を発生させるためのフィードバック電流を制御してコイル４１１に流す。電流検出器４４０は、コイル４１１に流れるフィードバック電流の検出値を生成する。電流検出器４４０は、例えば、フィードバック電流の電流路に挿入された抵抗器である。この抵抗器の両端の電位差は、フィードバック電流の検出値に相当する。以下、電流検出器４４０によって生成されるフィードバック電流の検出値を、電流検出値と言う。電流検出値は、対象電流Ｉｔｇの値と比例関係にある。従って、電流検出値は、対象電流Ｉｔｇの検出値に相当する。

フィードバック回路４３０は、フィードバック制御回路４３１を含んでいる。フィードバック制御回路４３１は、磁界検出値Ｓに応じて制御されたフィードバック電流を発生してコイル４１１に供給する。

次に、検出回路４１２の構成について詳しく説明する。前述のように、検出回路４１２は、複数の磁気検出素子を含んでいる。磁気検出素子は、例えばＭＲ素子であってもよいし、ホール素子であってもよい。ＭＲ素子は、スピンバルブ型のＭＲ素子でもよいし、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子でもよい。本実施の形態では特に、検出回路４１２は、複数の磁気検出素子として、複数のスピンバルブ型のＭＲ素子４５０を含んでいる。複数のＭＲ素子４５０の各々の構成は、第１の実施の形態で説明したＭＲ素子５０の構成と同じである。複数のＭＲ素子４５０の各々は、第１の実施の形態で説明した、磁化固定層５２、ギャップ層５３および自由層５４を含んでいる。複数のＭＲ素子４５０の各々は、更に、第１の実施の形態で説明した反強磁性層５１を含んでいてもよい。

図１８は、検出回路４１２の回路構成を示す回路図である。検出回路４１２は、電源端Ｖ４と、グランド端Ｇ４と、２つの信号出力端Ｅ４１，Ｅ４２と、差分検出器４２１と、第１の抵抗部Ｒ４１と、第２の抵抗部Ｒ４２と、第３の抵抗部Ｒ４３と、第４の抵抗部Ｒ４４とを含んでいる。

第１の抵抗部Ｒ４１は、電源端Ｖ４と信号出力端Ｅ４１との間に設けられている。第２の抵抗部Ｒ４２は、信号出力端Ｅ４１とグランド端Ｇ４との間に設けられている。第３の抵抗部Ｒ４３は、信号出力端Ｅ４２とグランド端Ｇ４との間に設けられている。第４の抵抗部Ｒ４４は、電源端Ｖ４と信号出力端Ｅ４２との間に設けられている。電源端Ｖ４には、所定の大きさの電圧または電流が印加される。グランド端Ｇ４はグランドに接続される。

第１ないし第４の抵抗部Ｒ４１～Ｒ４４の各々は、少なくとも１つのＭＲ素子４５０を含んでいる。第１および第３の抵抗部Ｒ４１，Ｒ４３の各々における磁化固定層５２の磁化の方向は第１の磁化方向である。第２および第４の抵抗部Ｒ４２，Ｒ４４の各々における磁化固定層５２の磁化の方向は、第１の磁化方向とは反対方向である第２の磁化方向である。ここで、第１の磁化方向および第２の磁化方向に平行な方向を感磁方向と言う。ＭＲ素子４５０の自由層５４は、感磁方向に直交する方向を容易軸とする形状異方性を有することが好ましい。

検出回路４１２には、対象電流Ｉｔｇによって発生する磁界４０３とコイル４１１が発生する磁界が印加される。検出回路４１２は、印加される上記の２つの磁界の方向が互いに反対方向またはほぼ反対方向になる位置に配置され、且つ上記感磁方向が、印加される上記の２つの磁界の方向に対して平行またはほぼ平行になる姿勢で配置されている。

この例では、対象電流Ｉｔｇによって発生して検出回路４１２に印加される磁界における上記感磁方向の成分が第１の磁界Ｈ１である。また、コイル４１１が発生して検出回路４１２に印加される磁界における上記感磁方向の成分が第２の磁界Ｈ２である。

前述のように、第１の磁界Ｈ１の方向と、第２の磁界Ｈ２の方向は、Ｘ方向に平行な方向である。この場合、図１８に示したように、検出回路４１２は、第１の磁化方向がＸ方向になり、第２の磁化方向が－Ｘ方向になるように配置される。なお、第１および第２の磁化方向は、ＭＲ素子４５０の作製の精度および検出回路４１２のアライメントの精度等の観点から、上述の方向からわずかにずれていてもよい。また、磁化固定層５２の磁化は、第１または第２の磁化方向を主成分とする磁化成分を含むように構成されていてもよい。

検出回路４１２では、対象磁界の強度に応じて、信号出力端Ｅ４１，Ｅ４２間の電位差が変化する。差分検出器４２１は、信号出力端Ｅ４１，Ｅ４２の電位差に対応する信号を磁界検出値Ｓとして出力する。なお、第１の磁界Ｈ１と第２の磁界Ｈ２の大小関係に応じて、対象磁界の強度、信号出力端Ｅ４１，Ｅ４２間の電位差、ならびに磁界検出値Ｓは、正の値または負の値となり得る。

次に、図１６を参照して、磁気センサ４１０の構造上の特徴について説明する。磁気センサ４１０は、Ｚ方向に沿って順に配置された絶縁層４６４，４６５，４６６と、金属層である下部コイル要素４１１Ｌと、センサ素子であるＭＲ素子４５０とを含んでいる。

ＭＲ素子４５０は、第１の実施の形態における第１のＭＲ素子５０Ａと同様に、少なくとも、機能層（磁化固定層５２および自由層５４）を含んでいる。機能層は、絶縁層４６６における絶縁層４６５とは反対側に配置されている。

下部コイル要素４１１Ｌは、絶縁層４６４における絶縁層４６５とは反対側に配置されている。下部コイル要素４１１Ｌは、コイル４１１の一部である。下部コイル要素４１１Ｌは、例えばＣｕ、ＡｕまたはＡｌによって形成されている。

絶縁層４６４，４６６の各々は、第１の実施の形態における絶縁層２０４，２０６と同様に、第１の絶縁材料を含んでいる。絶縁層４６５は、第１の実施の形態における絶縁層２０５と同様に、第２の絶縁材料を含んでいる。第２の絶縁材料は、第１の絶縁材料とは異なっている。絶縁層４６４，４６６の各々は、同じ第１の絶縁材料によって形成されていることが好ましい。

絶縁層４６５は、Ｚ方向における寸法が一定の平坦部を含んでいる。機能層（磁化固定層５２および自由層５４）は、この平坦部に沿って配置されている。また、Ｚ方向における絶縁層４６５の最大の寸法は、Ｚ方向における絶縁層４６４の最大の寸法およびＺ方向における絶縁層４６６の最大の寸法よりも大きくてもよい。

絶縁層４６４，４６５，４６６は、第１の実施の形態における絶縁層２０４，２０５，２０６に対応し、下部コイル要素４１１Ｌは、第１の実施の形態における下部コイル要素７１に対応し、ＭＲ素子４５０は、第１の実施の形態における第１のＭＲ素子５０Ａに対応する。第１の実施の形態で説明した理由と同じ理由により、本実施の形態によれば、絶縁層４６４，４６５，４６６にクラックが発生することを抑制することができる。

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。

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、本発明の金属層は、下部コイル要素に限らず、任意の配線層であってもよい。また、磁気検出素子は、ＭＲ素子に限らず、ホール素子等、ＭＲ素子以外の磁界を検出する素子であってもよい。

また、第２の絶縁材料は、スピンオングラス材や、ポリイミド等の樹脂材料であってもよい。この場合、第２の絶縁材料を含む絶縁層は弾性変形が可能であるため、絶縁層にクラックが発生することを抑制することができる。

また、本発明のセンサ素子は、磁気検出素子に限らず、所定の物理量に応じて物性が変化するように構成されたセンサ素子であってもよい。所定の物理量としては、磁界に限らず、電界、温度、変位および力等の、センサ素子によって検出可能な任意の物象の状態の量が挙げられる。上記各実施の形態の説明は、磁気検出素子をセンサ素子に置き換えれば、磁気検出素子以外のセンサ素子を備えた磁気センサ以外のセンサにも当てはまる。この場合、機能層は、センサ素子の少なくとも一部を構成する部分であって、所定の物理量に応じて物性が変化する部分であってもよい。また、この場合、金属層は、任意の配線層であってもよい。

以上説明したように、本発明のセンサは、所定の物理量を検出するように構成されたセンサである。センサは、第１の方向に沿って順に配置された第１の絶縁層、第２の絶縁層および第３の絶縁層と、第１の絶縁層における第２の絶縁層とは反対側に配置された金属層と、所定の物理量に応じて物性が変化するように構成されたセンサ素子とを備えている。センサ素子は、センサ素子の少なくとも一部を構成する機能層を含んでいる。機能層は、第３の絶縁層における第２の絶縁層とは反対側に配置されている。第１の絶縁層および第３の絶縁層の各々は、第１の絶縁材料を含んでいる。第２の絶縁層は、第２の絶縁材料を含んでいる。

本発明のセンサにおいて、第２の絶縁層は、第１の部分と、第１の方向に直交する第２の方向において第１の部分とは異なる位置に配置された第２の部分とを含んでいてもよい。第１の方向における第２の部分の最大の寸法は、第１の方向における第１の部分の最大の寸法よりも大きくてもよい。第２の部分は、第１の方向に対して傾斜した傾斜面を有していてもよい。機能層は、傾斜面に沿って配置されていてもよい。金属層は、第１の方向から見たときに、第１の部分と第２の部分との境界と交差するように延在していてもよい。

また、本発明のセンサにおいて、第２の絶縁層は、第１の方向における寸法が一定の平坦部を含んでいてもよい。機能層は、平坦部に沿って配置されていてもよい。

また、本発明のセンサにおいて、第２の絶縁材料は、金属層よりも破壊靱性の値が大きくてもよい。第２の絶縁材料は、ＳｉＯ_２であってもよい。

また、本発明のセンサにおいて、第２の絶縁材料は、樹脂材料であってもよい。

また、本発明のセンサにおいて、第１の絶縁材料は、第２の絶縁材料よりも破壊靱性の値が大きくてもよい。この場合、第１の絶縁材料は、Ａｌ_２Ｏ_３であってもよい。第２の絶縁材料は、ＳｉＯ_２であってもよい。

また、本発明のセンサにおいて、第１の方向における第２の絶縁層の最大の寸法は、第１の方向における第１の絶縁層の最大の寸法および第１の方向における第３の絶縁層の最大の寸法よりも大きくてもよい。

また、本発明のセンサにおいて、所定の物理量は、検出対象の磁界である対象磁界の方向および強度の少なくとも一方であってもよい。センサ素子は、対象磁界の方向および強度の少なくとも一方の変化を検出するように構成された磁気検出素子であってもよい。磁気検出素子は、磁気抵抗効果素子であってもよい。機能層は、複数の磁性膜を含んでいてもよい。

また、本発明のセンサにおいて、金属層は、コイルの一部であってもよい。所定の物理量は、導体を流れる電流であってもよい。コイルは、電流に起因して発生する第１の磁界を相殺するための第２の磁界を発生すように構成されていてもよい。センサ素子は、第１の磁界と第２の磁界の合成磁界を検出するように構成された磁気検出素子であってもよい。

１…磁気センサ、２…第１のチップ、３…第２のチップ、４…支持体、６，７…接着剤、１０…第１の検出回路、２０…第２の検出回路、３０…第３の検出回路、４０…プロセッサ、５０…ＭＲ素子、５０Ａ…第１のＭＲ素子、５０Ｂ…第２のＭＲ素子、５０Ｃ…第３のＭＲ素子、５１…反強磁性層、５２…磁化固定層、５３…ギャップ層、５４…自由層、６１，６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ…下部電極、６２，６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ…上部電極、７０…第１のコイル、７１…下部コイル要素、７２…上部コイル要素、８０…第２のコイル、８１…下部コイル要素、８２…上部コイル要素、１００…磁気センサ装置、２０１…基板、２０１ａ…上面、２０２～２１０…絶縁層、３０１…基板、３０１ａ…上面、３０２～３１０…絶縁層、３０５Ｃ…突出部、３０５Ｄ…平坦部、３２０…支持部材、３２０ａ…第１の傾斜面、３２０ｂ…第２の傾斜面、３２０ｃ…凸面、３２０ｄ…平坦面。

Claims (17)

1. 所定の物理量を検出するように構成されたセンサであって、
   第１の方向に沿って順に配置された第１の絶縁層、第２の絶縁層および第３の絶縁層と、
   前記第１の絶縁層における前記第２の絶縁層とは反対側に配置された金属層と、
   前記所定の物理量に応じて物性が変化するように構成されたセンサ素子とを備え、
   前記センサ素子は、前記センサ素子の少なくとも一部を構成する機能層を含み、
   前記機能層は、前記第３の絶縁層における前記第２の絶縁層とは反対側に配置され、
   前記第１の絶縁層および前記第３の絶縁層の各々は、第１の絶縁材料を含み、
   前記第２の絶縁層は、第２の絶縁材料を含むことを特徴とするセンサ。
2. 前記第２の絶縁層は、第１の部分と、前記第１の方向に直交する第２の方向において前記第１の部分とは異なる位置に配置された第２の部分とを含み、
   前記第１の方向における前記第２の部分の最大の寸法は、前記第１の方向における前記第１の部分の最大の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のセンサ。
3. 前記第２の部分は、前記第１の方向に対して傾斜した傾斜面を有することを特徴とする請求項２記載のセンサ。
4. 前記機能層は、前記傾斜面に沿って配置されていることを特徴とする請求項３記載のセンサ。
5. 前記金属層は、前記第１の方向から見たときに、前記第１の部分と前記第２の部分との境界と交差するように延在していることを特徴とする請求項２記載のセンサ。
6. 前記第２の絶縁層は、前記第１の方向における寸法が一定の平坦部を含むことを特徴とする請求項１記載のセンサ。
7. 前記機能層は、前記平坦部に沿って配置されていることを特徴とする請求項６記載のセンサ。
8. 前記第２の絶縁材料は、前記金属層よりも破壊靱性の値が大きいことを特徴とする請求項１記載のセンサ。
9. 前記第２の絶縁材料は、ＳｉＯ_２であることを特徴とする請求項８記載のセンサ。
10. 前記第２の絶縁材料は、樹脂材料であることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
11. 前記第１の絶縁材料は、前記第２の絶縁材料よりも破壊靱性の値が大きいことを特徴とする請求項１記載のセンサ。
12. 前記第１の絶縁材料は、Ａｌ_２Ｏ_３であり、
    前記第２の絶縁材料は、ＳｉＯ_２であることを特徴とする請求項１１記載のセンサ。
13. 前記第１の方向における前記第２の絶縁層の最大の寸法は、前記第１の方向における前記第１の絶縁層の最大の寸法および前記第１の方向における前記第３の絶縁層の最大の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１記載のセンサ。
14. 前記所定の物理量は、検出対象の磁界である対象磁界の方向および強度の少なくとも一方であり、
    前記センサ素子は、前記対象磁界の方向および強度の少なくとも一方の変化を検出するように構成された磁気検出素子であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載のセンサ。
15. 前記磁気検出素子は、磁気抵抗効果素子であり、
    前記機能層は、複数の磁性膜を含むことを特徴とする請求項１４記載のセンサ。
16. 前記金属層は、コイルの一部であることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載のセンサ。
17. 前記所定の物理量は、導体を流れる電流であり、
    前記コイルは、前記電流に起因して発生する第１の磁界を相殺するための第２の磁界を発生すように構成され、
    前記センサ素子は、前記第１の磁界と前記第２の磁界の合成磁界を検出するように構成された磁気検出素子であることを特徴とする請求項１６記載のセンサ。

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