JP2023046268A - センサ - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜面上に形成されるセンサ素子の形状の精度を高めることができるセンサを実現する。【解決手段】磁気センサ１は、平坦部３２と突出部３１とを含む絶縁層３０５と、第１のＭＲ素子５０Ｂと、第２のＭＲ素子５０Ｃとを備えている。突出部３１は、第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂとを有している。第１のＭＲ素子５０Ｂは、第１の傾斜面３０５ａの上に配置されている。第２のＭＲ素子５０Ｃは、第２の傾斜面３０５ｂの上に配置されている。突出部３１は、Ｕ方向に沿って延在すると共に、突出部３１におけるＵ方向の端においてそれぞれ－Ｕ方向に凹んだ複数の凹部３１ａ１を含んでいる。【選択図】図８

Description

本発明は、傾斜面上にセンサ素子が配置されたセンサに関する。

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。突起部は、酸化ケイ素よりなる厚膜に対してドライエッチングを行うことによって形成される。磁気抵抗効果素子は、フォトリソグラフィを用いて溝部の斜面に形成された多層金属薄膜をエッチングすることによって形成される。

特開２００６－２６１４０１号公報

特許文献１に開示された磁気センサのように、基板の面に対して傾いた磁気抵抗効果素子を用いる磁気センサでは、磁気センサの感度を高めるために、傾斜面により多くの磁気抵抗効果素子を形成することが好ましい。傾斜面は、上方から見て、一方向に長い形状を有している。磁気抵抗効果素子は、傾斜面の端部の近傍にも形成される。しかし、傾斜面の端部の近傍では、エッチングに用いられるフォトレジストマスクを形成するためのフォトレジストが流れてしまい、電極等の金属膜や磁気抵抗効果素子を精度よく形成することができない場合があった。

上記の問題は、磁気センサに限らず、傾斜面上にセンサ素子が形成される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、傾斜面上に形成されるセンサ素子の形状の精度を高めることが可能な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。本発明のセンサは、上面を有する基板と、基板の上に配置された支持部材と、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。支持部材は、基板の上面に平行な平坦面を有する平坦部と、平坦面から突出した形状を有する少なくとも１つの突出部とを含んでいる。少なくとも１つの突出部は、基板の上面に対して傾斜した傾斜面を有している。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、傾斜面の上に配置されている。少なくとも１つの突出部は、基板の上面に平行な第１の方向に沿って延在すると共に、少なくとも１つの突出部における第１の方向の端においてそれぞれ基板の上面に平行な方向に凹んだ複数の凹部を含んでいる。

本発明のセンサでは、少なくとも１つの突出部は、複数の凹部を含んでいる。これにより、本発明によれば、傾斜面上に形成されるセンサ素子の形状の精度を高め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含む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の実施の形態に係る磁気センサの一部を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気センサ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支持部材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突出部の第１および第２の部分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突出部の第１および第３の部分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複数の凹部を示す平面図である。 図１１に示した複数の凹部のうちの１つの凹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複数の突出部の複数の端部の配置の第１の変形例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複数の突出部の複数の端部の配置の第２の変形例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突出部の端部の変形例を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態における複数の凹部を示す平面図である。

以下で説明する本発明の実施の形態は、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。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、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および図２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、本実施の形態に係る磁気センサを示す斜視図である。図２は、本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機能ブロック図である。本実施の形態に係る磁気センサ１は、本発明における「センサ」に対応する。

図１に示したように、磁気センサ１は、直方体形状のチップの形態を有している。磁気センサ１は、互いに反対側に位置する上面１ａおよび下面と、上面１ａ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１は、上面１ａ上に設けられた複数の電極パッドを有している。

ここで、図１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１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、磁気センサ１の上面１ａに垂直な方向であって、磁気センサ１の下面から上面１ａ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、「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。

図２に示したように、磁気センサ１は、第１の検出回路２０と、第２の検出回路３０とを備えている。第１および第２の検出回路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。

第１および第２の検出回路２０，３０が生成する複数の検出信号は、プロセッサ４０によって処理される。磁気センサ１とプロセッサ４０は、磁気センサ装置１００を構成する。プロセッサ４０は、第１および第２の検出回路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２つの方向の成分と対応関係を有する第１の検出値および第２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２つの方向は、ＸＹ平面に平行な１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。

プロセッサ４０は、例えば、磁気センサ１を支持する支持体に含まれていてもよい。この支持体は、複数の電極パッドを有している。第１および第２の検出回路２０，３０とプロセッサ４０は、例えば、磁気センサ１の複数の電極パッド、支持体の複数の電極パッド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。磁気センサ１の複数の電極パッドが磁気センサ１の上面１ａに設けられている場合、磁気センサ１は、磁気センサ１の下面が支持体の上面に対向する姿勢で、支持体の上面上に実装されていてもよい。

次に、図３ないし図６を参照して、第１および第２の検出回路２０，３０について説明する。図３は、第１の検出回路２０の回路構成を示す回路図である。図４は、第２の検出回路３０の回路構成を示す回路図である。図５は、磁気センサ１の一部を示す平面図である。図６は、磁気センサ１の一部を示す断面図である。

ここで、図５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６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２の検出信号を生成するように構成されている。

図３に示したように、第１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１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４に示したように、第２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２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Ｖ２，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Ｇ２，Ｇ３の各々はグランドに接続される。

以下、第１の検出回路２０の複数のＭＲ素子を複数の第１のＭＲ素子５０Ｂと言い、第２の検出回路３０の複数のＭＲ素子を複数の第２のＭＲ素子５０Ｃと言う。第１および第２の検出回路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５０Ｂおよび複数の第２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７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７に示した配置とは上下が反対でもよい。

図３および図４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３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１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１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４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２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２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５０Ｂと複数の第２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、複数の第１のＭＲ素子５０Ｂと複数の第２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、図５および図６を参照して、磁気センサ１の具体的な構造について詳しく説明する。図６は、図５において６－６線で示す位置の断面の一部を示している。

磁気センサ１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、コイル要素とは、コイルの巻線の一部である。

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１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２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１のＭＲ素子５０Ｂの周囲と複数の第２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１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２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。磁気センサ１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。

磁気センサ１は、複数の第１のＭＲ素子５０Ｂと複数の第２のＭＲ素子５０Ｃを支持する支持部材を含んでいる。支持部材は、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、支持部材は、絶縁層３０５によって構成されている。なお、図５では、磁気センサ１の構成要素のうち、絶縁層３０５、複数の第１のＭＲ素子５０Ｂ、複数の第２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。

絶縁層３０５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３０５ｃを有している。複数の凸面３０５ｃの各々は、Ｕ方向に平行な方向に延在している。凸面３０５ｃの全体形状は、図６に示した凸面３０５ｃ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３０５ｃ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３０５ｃ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３０５ｃ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３０５ｃのうちの任意の１つの凸面３０５ｃに着目する。凸面３０５ｃは、第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂとを含んでいる。第１の傾斜面３０５ａは、凸面３０５ｃのうち、凸面３０５ｃの上端部よりもＶ方向側の面である。第２の傾斜面３０５ｂは、凸面３０５ｃのうち、凸面３０５ｃの上端部よりも－Ｖ方向側の面である。図５では、第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂとの境界を、点線で示している。

凸面３０５ｃの上端部は、第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂとの境界であってもよい。この場合、図５に示した点線は、凸面３０５ｃ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３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂ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３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂ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３０５ｃが複数存在することから、第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂもそれぞれ複数存在する。絶縁層３０５は、複数の第１の傾斜面３０５ａと、複数の第２の傾斜面３０５ｂとを有している。

絶縁層３０５は、更に、複数の凸面３０５ｃの周囲に存在する平坦面３０５ｄを有している。平坦面３０５ｄは、基板３０１の上面３０１ａに平行な面である。複数の凸面３０５ｃの各々は、平坦面３０５ｄ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３０５ｃ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３０５ｃの間には、平坦面３０５ｄが存在する。

絶縁層３０５は、平坦面３０５ｄを有する平坦部３２と、平坦面３０５ｄから突出した形状を有する少なくとも１つの突出部とを含んでいる。本実施の形態では特に、少なくとも１つの突出部は、複数の突出部３１である。複数の突出部３１の各々は、Ｚ方向に突出した形状を有している。複数の突出部３１の各々は、Ｕ方向に平行な方向に延在すると共に、凸面３０５ｃを有している。本実施の形態では、第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂの各々は、凸面３０５ｃの一部であることから、複数の突出部３１の各々が、第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂとを有しているとも言える。

また、複数の突出部３１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３２は、複数の突出部３１の周囲に存在する。平坦部３２の厚み（Ｚ方向の寸法）は、実質的に一定である。

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。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。

複数の下部電極６１Ｂは、複数の第１の傾斜面３０５ａ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３０５ｂの上に配置されている。前述のように、第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂ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１のＭＲ素子５０Ｂと複数の第２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。絶縁層３０５は、複数の第１のＭＲ素子５０Ｂと複数の第２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３０５ａは曲面である。そのため、第１のＭＲ素子５０Ｂは、曲面（第１の傾斜面３０５ａ）に沿って湾曲する。本実施の形態では、便宜上、第１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１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３０５ａのうち、第１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３０５ｂは曲面である。そのため、第２のＭＲ素子５０Ｃは、曲面（第２の傾斜面３０５ｂ）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２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３０５ｂのうち、第２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５に示したように、複数の第１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３０５ａの上には、複数個の第１のＭＲ素子５０Ｂが１列に並んでいる。同様に、複数の第２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３０５ｂの上には、複数個の第２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１のＭＲ素子５０Ｂの列と複数の第２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１のＭＲ素子５０Ｂと１つの第２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２のＭＲ素子５０Ｃを挟んで隣接する２つの第１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１のＭＲ素子５０Ｂを挟んで隣接する２つの第２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１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。ここで、図７を参照して、複数の第１のＭＲ素子５０Ｂの接続方法について詳しく説明する。図７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７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、図示しない特定の電極によって互いに接続されている。この特定の電極は、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７に示したＭＲ素子５０が第１のＭＲ素子５０Ｂである場合、図７に示した下部電極６１は下部電極６１Ｂに対応し、図７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２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５０Ｂの接続方法についての説明は、複数の第２のＭＲ素子５０Ｃの接続方法にも当てはまる。図７に示したＭＲ素子５０が第２のＭＲ素子５０Ｃである場合、図７に示した下部電極６１は下部電極６１Ｃに対応し、図７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。

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。下部電極６１は、凸面３０５ｃと複数の磁性膜との間に配置された非磁性金属層である。ＭＲ素子は、複数の積層膜と、複数の下部電極６１と、複数の上部電極６２とを備えていてもよい。

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１のＭＲ素子５０Ｂと複数の第２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５および図６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５および図６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１のＭＲ素子５０Ｂと複数の第２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、コイル８０は、例えば、第１の検出回路２０の第１および第２の抵抗部Ｒ２１，Ｒ２２と第２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１の検出回路２０の第３および第４の抵抗部Ｒ２３，Ｒ２４と第２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、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および第２の検出信号について説明する。始めに、図３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Ｗ１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１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１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１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４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Ｗ２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２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２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２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Ｓ２１，Ｓ２２および第２の検出信号Ｓ３１，Ｓ３２に基づいて、第１の検出値と第２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Ｖ方向に平行な方向の成分に対応する検出値である。第２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１の検出値を記号Ｓｖで表し、第２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１および第２の検出値Ｓｖ，Ｓｚを生成する。プロセッサ４０は、まず、第１の検出信号Ｓ２１と第１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２の検出信号Ｓ３１と第２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１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２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、本実施の形態に係る磁気センサ１の構造上の特徴について説明する。磁気センサ１は、上面３０１ａを有する基板３０１と、基板３０１の上に配置された支持部材と、第１のＭＲ素子５０Ｂと、第２のＭＲ素子５０Ｃとを備えている。本実施の形態では特に、絶縁層３０５が支持部材に対応する。基板３０１と絶縁層３０５との間には、複数の下部コイル要素８１と絶縁層３０２～３０４が介在している。絶縁層３０５は、第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂとを有している。

第１および第２のＭＲ素子５０Ｂ，５０Ｃの各々は、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。第１のＭＲ素子５０Ｂの上記２つの磁性膜は、第１のＭＲ素子５０Ｂの一部（要部）を構成している。第２のＭＲ素子５０Ｃの上記２つの磁性膜は、第２のＭＲ素子５０Ｃの一部（要部）を構成している。以下、上記２つの磁性膜を、機能層と呼ぶ。第１のＭＲ素子５０Ｂの機能層は、第１の傾斜面３０５ａの上に配置されている。第２のＭＲ素子５０Ｃの機能層は、第２の傾斜面３０５ｂの上に配置されている。

第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂは、互いに異なる方向に向いている。１つの凸面３０５ｃにおいて、第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂは、基板３０１の上面３０１ａに垂直な仮想のＵＺ平面を中心として対称であってもよい。

磁気センサ１の低背化の観点から、基板３０１の上面３０１ａに垂直な方向、すなわちＺ方向に平行な方向における第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂの各々の寸法は、１．４μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。

絶縁層３０５は、凸面３０５ｃを有している。凸面３０５ｃは、基板３０１の上面３０１ａから遠ざかる方向に張り出している。凸面３０５ｃの少なくとも一部は、基板３０１の上面３０１ａに対して傾斜している。本実施の形態では特に、凸面３０５ｃは、第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂとを含んでいる。

基板３０１の上面３０１ａに垂直な方向、すなわちＺ方向に平行な方向における凸面３０５ｃの寸法は、Ｚ方向に平行な方向における第１および第２の傾斜面３０５ａ，３０５ｂの各々の寸法と同じである。すなわち、Ｚ方向に平行な方向における凸面３０５ｃの寸法は、１．４μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。また、Ｖ方向に平行な方向における凸面３０５ｃの寸法は、例えば３μｍ以上１６μｍ以下であることが好ましい。

絶縁層３０５は、平坦部３２と、複数の突出部３１とを含んでいる。以下、１つの突出部３１に着目して、突出部３１の形状について詳しく説明する。図８は、支持部材すなわち絶縁層３０５を示す平面図である。

突出部３１は、基板３０１の上面３０１ａに平行なＵ方向に沿って延在すると共に、Ｕ方向の端に位置する端部３１ａと、－Ｕ方向の端に位置する端部３１ｂとを有している。図８に示したように、Ｚ方向から見たときの端部３１ａ，３１ｂの各々の形状は、周期的なギザギザ形状等、凹凸のある形状である。端部３１ａ，３１ｂの各々の形状については、後で詳しく説明する。

突出部３１は、第１の部分３１１と、第１の部分３１１に対してＵ方向の先にある第２の部分３１２と、第１の部分３１１に対して－Ｕ方向の先にある第３の部分３１３とを含んでいる。図８では、第１の部分３１１と第２の部分３１２との境界および第１の部分３１１と第３の部分３１３との境界を、それぞれ破線で示している。第２の部分３１２は、端部３１ａを含んでいる。第３の部分３１３は、端部３１ｂを含んでいる。

第１の部分３１１は、突出部３１の主要な部分である。図示しないが、第１の部分３１１の上には、第１および第２のＭＲ素子５０Ｂ，５０Ｃの各々の機能層（磁化固定層５２および自由層５４）が配置されている。一方、第２および第３の部分３１２，３１３の上には、機能層は配置されていなくてもよい。

下部電極６１、上部電極６２および前述の図示しない特定の電極は、第２および第３の部分３１２，３１３の上に配置されていてもよいし、配置されていなくてもよい。また、上部コイル要素８２は、第２および第３の部分３１２，３１３の上に配置されていてもよいし、配置されていなくてもよい。

図９は、第１の部分３１１と第２の部分３１２を示す断面図である。図９では、突出部３１と平坦部３２との境界および第１の部分３１１と第２の部分３１２との境界を、それぞれ破線で示している。Ｚ方向における第１の部分３１１の最大の寸法（第１の部分３１１の最大の厚み）は、一定またはほぼ一定である。また、突出部３１と交差し且つＵＺ平面に平行な任意の断面において、Ｚ方向における第１の部分３１１の寸法（第１の部分３１１の厚み）は、一定またはほぼ一定である。

Ｚ方向における第２の部分３１２の寸法（第２の部分３１２の厚み）は、第１の部分３１１から遠ざかるに従って小さくなる。すなわち、Ｚ方向における第２の部分３１２の最大の寸法（第２の部分３１２の最大の厚み）は、第１の部分３１１から遠ざかるに従って小さくなっていてもよい。また、突出部３１と交差し且つＵＺ平面に平行な任意の断面において、Ｚ方向における第２の部分３１２の寸法は、第１の部分３１１から遠ざかるに従って小さくなっていてもよい。

また、Ｚ方向における第２の部分３１２の寸法は、Ｚ方向における第１の部分３１１の寸法以下であってもよい。すなわち、Ｚ方向における第２の部分３１２の最大の寸法（第２の部分３１２の最大の厚み）は、Ｚ方向における第１の部分３１１の最大の寸法（第１の部分３１１の最大の厚み）以下であってもよい。また、突出部３１と交差し且つＵＺ平面に平行な任意の断面において、Ｚ方向における第２の部分３１２の寸法（第２の部分３１２の厚み）は、Ｚ方向における第１の部分３１１の寸法（第１の部分３１１の厚み）以下であってもよい。

第２の部分３１２の寸法についての説明は、第３の部分３１３にも当てはまる。第２の部分３１２の寸法の説明中の第２の部分３１２を第３の部分３１３に置き換えれば、第３の部分３１３の寸法についての説明になる。

また、第２の部分３１２と第３の部分３１３は、突出部３１の長手方向の中央と交差するＶＺ平面に対して対称な形状を有していてもよいし、対称な形状を有していなくてもよい。

次に、図１１および図１２を参照して、突出部３１の端部３１ａの形状について詳しく説明する。図１１は、複数の凹部を示す平面図である。図１２は、図１１に示した複数の凹部のうちの１つの凹部を示す平面図である。

図１１に示したように、突出部３１は、突出部３１におけるＵ方向の端においてそれぞれ基板３０１の上面３０１ａに平行な方向に凹む複数の凹部３１ａ１を含んでいる。図１１に示した例では、複数の凹部３１ａ１の凹部の各々は、－Ｕ方向に凹んでいる。また、第２の部分３１２は、複数の凹部３１ａ１を含んでいる。

ここで、隣接する２つの凹部３１ａ１の間に位置する部分を、凸部３１ａ２と言う。図１１に示したように、突出部３１は、複数の凸部３１ａ２を含んでいる。凸部３１ａ２は、基板３０１の上面３０１ａに平行な方向に突出した形状を有している。図１１に示した例では、複数の凸部３１ａ２の各々は、Ｕ方向に突出している。突出部３１の端部３１ａは、複数の凹部３１ａ１と複数の凸部３１ａ２とによって構成されている。凹部３１ａ１と凸部３１ａ２が交互に並ぶことによって、Ｚ方向から見たときの端部３１ａの形状が、周期的なギザギザ形状になる。

図１２に示したように、凹部３１ａ１は、互いに対向する２つの側壁ＳＷ１，ＳＷ２を有している。２つの側壁ＳＷ１，ＳＷ２の間隔Ｄ１は、Ｕ方向に沿って（第１の部分３１１から遠ざかるに従って）大きくなっていてもよい。すなわち、Ｖ方向に平行な方向における凹部３１ａ１の寸法は、Ｕ方向に沿って（第１の部分３１１から遠ざかるに従って）大きくなっていてもよい。

図示しないが、凹部３１ａ１は、更に、互いに対向する他の２つの側壁を有していてもよい。他の２つの側壁の間隔は、第１の部分３１１からの距離によらずに一定であってもよい。他の２つの側壁は、２つの側壁ＳＷ１，ＳＷ２に対して、Ｕ方向の先に位置していてもよい。

なお、凸部３１ａ２は、実質的に、隣接する２つの凹部３１ａ１の一方の側壁ＳＷ１と、隣接する２つの凹部３１ａ１の他方の側壁ＳＷ２とを有している。この側壁ＳＷ１とこの側壁ＳＷ２との間隔Ｄ２は、Ｕ方向に沿って（第１の部分３１１から遠ざかるに従って）小さくなる。すなわち、Ｖ方向に平行な方向における凸部３１ａ２の寸法は、Ｕ方向に沿って（第１の部分３１１から遠ざかるに従って）小さくなる。

また、図１１に示したように、複数の凹部３１ａ１は、Ｕ方向と交差する方向に沿って並んでいる。図１１に示した例では特に、複数の凹部３１ａ１は、Ｕ方向と直交するＶ方向に沿って並んでいる。複数の凹部３１ａ１は、Ｖ方向に平行な方向における両端に位置する２つの特定の凹部３１ａ１を含んでいる。図１１に示した例では、２つの特定の凹部３１ａ１の各々は、図１２に示した２つの側壁ＳＷ１，ＳＷ２を有している。

ここで、図１２に示した間隔Ｄ１のある値を、凹部３１ａ１の幅と定義する。また、図１２に示した間隔Ｄ２のある値を、隣接する２つの凹部３１ａ１の間隔と定義する。例えば、間隔Ｄ１の平均値を凹部３１ａ１の幅とし、間隔Ｄ２の平均値を隣接する２つの凹部３１ａ１の間隔としてもよい。あるいは、Ｕ方向に平行な方向における凹部３１ａ１の中央と交差するＶＺ断面における間隔Ｄ１，Ｄ２を、それぞれ凹部３１ａ１の幅および隣接する２つの凹部３１ａ１の間隔としてもよい。本実施の形態では、隣接する２つの凹部３１ａ１の間隔は、凹部３１ａ１の幅よりも大きい。なお、隣接する２つの凹部３１ａ１の間隔は、実質的に、凸部３１ａ２の幅でもある。従って、本実施の形態では、凸部３１ａ２の幅は、凹部３１ａ１の幅よりも大きい。

なお、図８では、理解を容易にするために、複数の突出部３１の複数の端部３１ａがＶ方向に沿って並んでいる例を示している。すなわち、複数の端部３１ａは、Ｕ方向に平行な方向において同じ位置に配置されている。しかし、複数の端部３１ａは、Ｖ方向に沿って並んでいなくてもよい。

ここで、図１３および図１４を参照して、複数の端部３１ａがＶ方向に沿って並んでいない第１の変形例および第２の変形例について説明する。図１３は、複数の端部３１ａの配置の第１の変形例を示す平面図である。第１の変形例では、複数の端部３１ａは、Ｙ方向に沿って並んでいる。すなわち、複数の端部３１ａは、Ｘ方向に平行な方向において同じ位置に配置されている。

なお、第１の変形例では、複数の突出部３１の各々において、複数の凹部３１ａ１は、Ｕ方向と直交する方向に沿って並んでいてもよいし、Ｕ方向と９０°以外の角度をなして交差する方向に沿って並んでいてもよい。図１３に示した例では、複数の凹部３１ａ１は、Ｙ方向に沿って並んでいる。

また、前述のように、複数の上部コイル要素８２は、Ｙ方向に平行な方向に延在している。第１の変形例では、複数の上部コイル要素８２は、複数の端部３１ａまたは複数の第２の部分３１２の上に配置された上部コイル要素８２を含んでいてもよい。

図１４は、複数の端部３１ａの配置の第２の変形例を示す平面図である。第２の変形例では、複数の端部３１ａは、Ｘ方向に沿って並んでいる。すなわち、複数の端部３１ａは、Ｙ方向に平行な方向において同じ位置に配置されている。

なお、第２の変形例では、第１の変形例と同様に、複数の突出部３１の各々において、複数の凹部３１ａ１は、Ｕ方向と直交する方向に沿って並んでいてもよいし、Ｕ方向と９０°以外の角度をなして交差する方向に沿って並んでいてもよい。図１４に示した例では、複数の凹部３１ａ１は、Ｖ方向に沿って並んでいる。

また、第２の変形例では、複数の上部コイル要素８２は、１つの端部３１ａまたは１つの第２の部分３１２の上に配置された上部コイル要素を含んでいてもよいし、２つ以上の端部３１ａまたは２つ以上の第２の部分３１２の上に配置された上部コイル要素を含んでいてもよい。また、複数の上部コイル要素８２の各々は、複数の突出部３１の複数の端部３１ａに対して－Ｙ方向の先の位置において、複数の下部コイル要素８１と電気的に接続されていてもよい。

ここまでは、突出部３１の端部３１ａの形状について説明してきた。突出部３１の端部３１ｂの形状は、端部３１ａと同様の形状を有している。すなわち、突出部３１は、突出部３１における－Ｕ方向の端においてそれぞれ基板３０１の上面３０１ａに平行な方向に凹む複数の凹部を含んでいる。第３の部分３１３は、上記の複数の凹部を含んでいる。突出部３１の端部３１ｂは、上記の複数の凹部と、それぞれ上記の複数の凹部のうちの隣接する２つの凹部の間に位置する複数の凸部とによって構成されている。凹部と凸部が交互に並ぶことによって、Ｚ方向から見たときの端部３１ｂの形状が、周期的なギザギザ形状になる。

突出部３１の端部３１ａと突出部３１の端部３１ｂは、突出部３１の長手方向の中央と交差するＶＺ平面に対して対称な形状を有していてもよい。この場合、上記の複数の凹部の各々は、Ｕ方向に凹む。

複数の凹部３１ａ１の形状についての説明は、基本的には、突出部３１の端部３１ｂを構成する複数の凹部にも当てはまる。また、複数の端部３１ａの配置についての説明は、基本的には、複数の端部３１ｂにも当てはまる。

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。本実施の形態では、絶縁層３０５の突出部３１の上には、第１および第２のＭＲ素子５０Ｂ，５０Ｃ、下部電極６１Ｂ，６１Ｃならびに上部電極６２Ｂ，６２Ｃ（以下、ＭＲ素子５０等と言う。）が形成される。ＭＲ素子５０等は、フォトリソグラフィを用いて被エッチング膜をエッチングすることによって形成される。そのため、磁気センサ１の製造過程では、突出部３１の上に、所定の平面形状を有するフォトレジストマスクが形成される。

ここで、突出部３１の端部３１ａの近傍に、フォトレジストマスクを形成することを考える。端部３１ａの形状が滑らかな形状である場合、フォトレジストマスクを形成するためのフォトレジストが流れてしまい、その結果、フォトレジストマスクを精度よく形成することができなくなる。

これに対し、本実施の形態では、突出部３１は、端部３１ａを構成する複数の凹部３１ａ１を含んでいる。本実施の形態によれば、突出部３１の端部３１ａの形状を、凹凸のある形状とすることにより、フォトレジストが流れることを抑制することができ、フォトレジストマスクを精度よく形成することが可能になる。その結果、本実施の形態によれば、突出部３１の端部３１ａの近傍に形成されるＭＲ素子５０等の形状精度を高めることができる。

同様に、本実施の形態では、突出部３１は、端部３１ｂを構成する複数の凹部を含んでいる。本実施の形態によれば、上述の理由と同じ理由により、突出部３１の端部３１ｂの近傍に形成されるＭＲ素子５０等の形状精度を高めることができる。

また、本実施の形態では、Ｚ方向における第２の部分３１２の寸法は、第１の部分３１１から遠ざかるに従って小さくなる。本実施の形態では特に、Ｚ方向における第２の部分３１２の寸法は、Ｚ方向における第１の部分３１１の寸法以下である。すなわち、本実施の形態では、第１の部分３１１から第２の部分３１２にかけて、突出部３１が盛り上がっていない。これにより、本実施の形態によれば、第１の部分３１１と第２の部分３１２との境界の近傍に形成されるＭＲ素子５０等の形状精度を高めることができる。更に、本実施の形態によれば、第１の部分３１１と第２の部分３１２との境界の近傍に形成される上部コイル要素８２の形状が崩れることを抑制することができる。

同様に、本実施の形態では、Ｚ方向における第３の部分３１３の寸法は、第１の部分３１１から遠ざかるに従って小さくなる。本実施の形態では特に、Ｚ方向における第３の部分３１３の寸法は、Ｚ方向における第１の部分３１１の寸法以下である。本実施の形態によれば、上述の理由と同じ理由により、第１の部分３１１と第３の部分３１３との境界の近傍に形成されるＭＲ素子５０等の形状精度を高めることができると共に、第１の部分３１１と第３の部分３１３との境界の近傍に形成される上部コイル要素８２の形状が崩れることを抑制することができる。

次に、本実施の形態におけるその他の効果について説明する。本実施の形態では、Ｚ方向に平行な方向における凸面３０５ｃの寸法は、１．４μｍ以上３．０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。例示的な実施形態によれば、凸面３０５ｃの寸法を１．４μｍ以上とすることにより、第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂの各々の傾きを大きくして、対象磁界のＺ方向に平行な方向の成分に対する磁気センサ１の感度を高めることができる。その結果、例示的な実施形態によれば、第２の検出値Ｓｚを精度よく生成することができる。また、例示的な実施形態によれば、凸面３０５ｃの寸法を３．０μｍ以下とすることにより、磁気センサ１の製造過程において、第１の傾斜面３０５ａと第２の傾斜面３０５ｂの上に、フォトレジスト層よりなるフォトレジストマスクを精度よく形成することができる。

［変形例］
次に、図１５を参照して、突出部３１の端部３１ａの変形例について説明する。図１５は、端部３１ａの変形例を示す平面図である。変形例では、複数の凹部３１ａ１は、Ｖ方向に平行な方向における両端に位置する２つの特定の凹部３１ａ１を含んでいる。２つの特定の凹部３１ａ１以外の複数の凹部３１ａ１は、図１２を参照して説明した２つの側壁ＳＷ１，ＳＷ２を有している。一方、２つの特定の凹部３１ａ１の各々は、側壁ＳＷ１または側壁ＳＷ２に相当する側壁を１つだけ有している。

［第２の実施の形態］
次に、図１６を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１６は、本実施の形態における複数の凹部を示す平面図である。

本実施の形態では、隣接する２つの凹部３１ａ１の間隔（例えば、図１２に示した間隔Ｄ２の平均値）は、凹部３１ａ１の幅（例えば、図１２に示した間隔Ｄ１の平均値）以下である。図１６に示した例では、隣接する２つの凹部３１ａ１の間隔は、凹部３１ａ１の幅よりも小さい。すなわち、本実施の形態では、凸部３１ａ２の幅は、凹部３１ａ１の幅よりも小さい。

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。

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、磁気センサ１は、更に、対象磁界のＸＹ平面に平行な一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た第３の検出回路を備えていてもよい。この場合、プロセッサ４０は、少なくとも１つの第３の検出信号に基づいて、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を生成するように構成されていてもよい。第３の検出回路は、第１および第２の検出回路２０，３０と一体化されていてもよいし、第１および第２の検出回路２０，３０とは別のチップに含まれていてもよい。

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。上記の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。本発明のセンサは、上面を有する基板と、基板の上に配置された支持部材と、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。支持部材は、基板の上面に平行な平坦面を有する平坦部と、平坦面から突出した形状を有する少なくとも１つの突出部とを含んでいる。少なくとも１つの突出部は、基板の上面に対して傾斜した傾斜面を有している。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、傾斜面の上に配置されている。少なくとも１つの突出部は、基板の上面に平行な第１の方向に沿って延在すると共に、少なくとも１つの突出部における第１の方向の端においてそれぞれ基板の上面に平行な方向に凹んだ複数の凹部を含んでいる。

本発明のセンサにおいて、少なくとも１つの突出部は、第１の部分と、第１の部分に対して第１の方向の先にあると共に複数の凹部を含む第２の部分とを含んでいてもよい。基板の上面に垂直な第２の方向における第２の部分の寸法は、第１の部分から遠ざかるに従って小さくなっていてもよい。第２の方向における第２の部分の寸法は、第２の方向における第１の部分の寸法以下であってもよい。機能層は、第１の部分の上に配置されていてもよい。

また、本発明のセンサにおいて、複数の凹部の少なくとも一部の凹部は、互いに対向する２つの側壁を有していてもよい。２つの側壁の間隔は、第１の方向に沿って大きくなっていてもよい。複数の凹部は、基板の上面に平行且つ第１の方向と交差する第３の方向に沿って並ぶと共に、第３の方向に平行な方向における両端に位置する２つの特定の凹部を含んでいてもよい。２つの特定の凹部の各々は、２つの側壁を有していてもよい。複数の凹部のうちの隣接する２つの凹部の間隔は、複数の凹部の各々の幅よりも大きくてもよいし、小さくてもよい。

また、本発明のセンサにおいて、複数の凹部は、基板の上面に平行且つ第１の方向と直交する方向に沿って並んでいてもよい。あるいは、複数の凹部は、基板の上面に平行且つ第１の方向と９０°以外の角度をなして交差する方向に沿って並んでいてもよい。

また、本発明のセンサにおいて、少なくとも１つの突出部は、複数の突出部であってもよい。

また、本発明のセンサにおいて、所定の物理量は、外部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、外部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。磁気抵抗効果素子は、更に、傾斜面と複数の磁性膜との間に配置された非磁性金属層を含んでいてもよい。

１…磁気センサ、２０…第１の検出回路、３０…第２の検出回路、３１…突出部、３２…平坦部、４０…プロセッサ、５０…ＭＲ素子、５０Ｂ…第１のＭＲ素子、５０Ｃ…第２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、６１，６１Ｂ，６１Ｃ…下部電極、６２，６２Ｂ，６２Ｃ…上部電極、８０…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、３０１…基板、３０１ａ…上面、３０２～３１０…絶縁層、３０５ａ…第１の傾斜面、３０５ｂ…第２の傾斜面、３０５ｃ…凸面、３０５ｄ…平坦面、３１１…第１の部分、３１２…第２の部分、３１３…第３の部分、ＳＷ１，ＳＷ２…側壁。

Claims (15)

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、
   上面を有する基板と、
   前記基板の上に配置された支持部材と、
   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、
   前記支持部材は、前記基板の前記上面に平行な平坦面を有する平坦部と、前記平坦面から突出した形状を有する少なくとも１つの突出部とを含み、
   前記少なくとも１つの突出部は、前記基板の前記上面に対して傾斜した傾斜面を有し、
   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、前記傾斜面の上に配置され、
   前記少なくとも１つの突出部は、前記基板の前記上面に平行な第１の方向に沿って延在すると共に、前記少なくとも１つの突出部における前記第１の方向の端においてそれぞれ前記基板の前記上面に平行な方向に凹んだ複数の凹部を含むことを特徴とするセンサ。
2. 前記少なくとも１つの突出部は、第１の部分と、前記第１の部分に対して前記第１の方向の先にあると共に前記複数の凹部を含む第２の部分とを含み、
   前記基板の前記上面に垂直な第２の方向における前記第２の部分の寸法は、前記第１の部分から遠ざかるに従って小さくなることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
3. 前記第２の方向における前記第２の部分の寸法は、前記第２の方向における前記第１の部分の寸法以下であ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、前記第１の部分の上に配置されていることを特徴とする請求項２記載のセンサ。
5. 前記複数の凹部の少なくとも一部の凹部は、互いに対向する２つの側壁を有していることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
6. 前記２つの側壁の間隔は、前記第１の方向に沿って大きくなることを特徴とする請求項５記載のセンサ。
7. 前記複数の凹部は、前記基板の前記上面に平行且つ前記第１の方向と交差する第３の方向に沿って並ぶと共に、前記第３の方向に平行な方向における両端に位置する２つの特定の凹部を含み、
   前記２つの特定の凹部の各々は、前記２つの側壁を有していることを特徴とする請求項５記載のセンサ。
8. 前記複数の凹部のうちの隣接する２つの凹部の間隔は、前記複数の凹部の各々の幅よりも大きいことを特徴とする請求項５記載のセンサ。
9. 前記複数の凹部のうちの隣接する２つの凹部の間隔は、前記複数の凹部の各々の幅よりも小さいことを特徴とする請求項５記載のセンサ。
10. 前記複数の凹部は、前記基板の前記上面に平行且つ前記第１の方向と直交する方向に沿って並んでいることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
11. 前記複数の凹部は、前記基板の前記上面に平行且つ前記第１の方向と９０°以外の角度をなして交差する方向に沿って並んでいることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
12. 前記少なくとも１つの突出部は、複数の突出部であることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
13. 前記所定の物理量は、外部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、前記外部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１１のいずれかに記載のセンサ。
14. 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１２記載のセンサ。
15. 前記磁気抵抗効果素子は、更に、前記傾斜面と前記複数の磁性膜との間に配置された非磁性金属層を含むことを特徴とする請求項１３記載のセンサ。

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