JP2023046273A - 磁気センサ - Google Patents

Abstract

【課題】傾斜面の上に配置された磁気検出素子の磁化をセット／リセットするための磁界の強度を小さくできる磁気センサを実現する。
【解決手段】磁気センサ１は、上面３０１ａを有する基板３０１と、傾斜面３０５ｅを有する絶縁層３０５と、傾斜面３０５ｅの上に配置されたＭＲ素子５０とを備えている。ＭＲ素子５０は、第１の側面５０ｃと第２の側面５０ｄとを有している。第１の側面５０ｃは、傾斜面３０５ｅに沿った一方向である第１の方向Ｄ１の先に位置している。第２の側面５０ｄは、傾斜面３０５ｅに沿った他の一方向である第２の方向Ｄ２の先に位置している。ＭＲ素子５０は、長手方向Ｄ３に沿って第１の側面５０ｃの上端Ｅｃ１と第２の側面５０ｄの上端Ｅｄ１との間隔が小さくなる第１の変化部分５０１を含んでいる。
【選択図】図９

Description

本発明は、傾斜面の上に配置された磁気検出素子を備えた磁気センサに関する。

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。

磁気抵抗効果素子としては、例えば、スピンバルブ型の磁気抵抗効果素子が用いられる。スピンバルブ型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、印加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有している。また、自由層について、コイルを用いて、自由層の磁化の方向をセット／リセットする技術が知られている。

特許文献１には、斜面の上に形成された磁気抵抗効果素子を備えた磁気センサが開示されている。特許文献２には、コイルを用いて磁気抵抗素子の磁気ドメインをセット／リセットする技術が開示されている。

特開２００６－１９４７３３号公報 特表２００１－５１６０３１号公報

特許文献１に開示された磁気センサのように、傾斜面上に磁気抵抗効果素子を形成した場合であって、特許文献２に開示された技術を用いて、自由層の磁化の方向を所定の方向にセットする場合、磁気抵抗効果素子の形状によっては、自由層の磁化の方向を所定の方向にセットするための磁界の強度を、ある程度大きくする必要があった。

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、傾斜面の上に配置された磁気検出素子を備えた磁気センサにおいて、磁気検出素子の磁化をセット／リセットするための磁界の強度を小さくすることが可能な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、基準平面を有する基板と、基板の上に配置され、基準平面に対して傾斜した傾斜面を有する支持部材と、傾斜面の上に配置され且つ一方向に長い形状を有する磁気検出素子とを備えている。磁気検出素子は、磁気検出素子の短手方向の両側に位置し且つそれぞれ基準平面から遠ざかる方向の端に位置する上端を有する第１の側面および第２の側面を有している。第１の側面は、傾斜面に沿った方向であり且つ基準平面から遠ざかる第１の方向の先に位置している。第２の側面は、傾斜面に沿った方向であり且つ基準平面に近づく第２の方向の先に位置している。磁気検出素子は、第１の側面の上端と第２の側面の上端の各々の少なくとも一部が直線状になり且つ磁気検出素子の長手方向に沿って第１の側面の上端と第２の側面の上端との間隔が小さくなる第１の変化部分を含んでいる。

本発明の磁気センサでは、磁気検出素子は、第１の変化部分を含んでいる。これにより、本発明によれば、傾斜面の上に配置された磁気検出素子を備えた磁気センサにおいて、磁気検出素子の磁化をセット／リセットするための磁界の強度を小さくすることが可能にな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の実施の形態に係る磁気センサの要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の上面の形状の第１の例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の上面の形状の第２の例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の上面の形状の第３の例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の第１および第２の側面の形状の第１の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磁気抵抗効果素子の第１および第２の側面の形状の第２の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磁気抵抗効果素子の第１および第２の側面の形状の第３の例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。

［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。

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、複数の磁性層を含むスピンバルブ型の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。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。

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。

本実施の形態では、ＭＲ素子５０は、複数の磁性層すなわち磁化固定層５２および自由層５４の積層方向に電流が流れるように構成されている。後述するように、磁気センサ１は、ＭＲ素子５０に電流を流すための下部電極および上部電極を備えている。ＭＲ素子５０は、下部電極と上部電極との間に配置されている。

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３０２，３０３，３０４，３０５，３０７，３０８，３０９，３１０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３０５の上に配置されている。絶縁層３０７は、絶縁層３０５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、それぞれＺ方向に突出した複数の突出部と、複数の突出部の周囲に存在する平坦部とを含んでいる。複数の突出部の各々は、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。また、複数の突出部は、所定の間隔でＶ方向に平行な方向に並んでいる。平坦部の厚み（Ｚ方向の寸法）は、実質的に一定である。また、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。

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。図８は、磁気センサ１の要部を示す断面図である。

図８は、任意の傾斜面３０５ｅの上に配置されたＭＲ素子５０と交差する断面であって、ＶＺ平面に平行な断面を示している。以下、ＶＺ平面に平行な断面を、ＶＺ断面と言う。図８に示したＶＺ断面は、図６と同様に、Ｕ方向の先にある位置からＭＲ素子５０の断面を見たＶＺ断面であってもよい。この場合、ＭＲ素子５０、下部電極６１および傾斜面３０５ｅは、それぞれ、第１のＭＲ素子５０Ｂ、下部電極６１Ｂおよび第１の傾斜面３０５ａに対応する。あるいは、図８に示したＶＺ断面は、－Ｕ方向の先にある位置からＭＲ素子５０の断面を見たＶＺ断面であってもよい。この場合、ＭＲ素子５０、下部電極６１および傾斜面３０５ｅは、それぞれ、第２のＭＲ素子５０Ｃ、下部電極６１Ｃおよび第２の傾斜面３０５ｂに対応する。

ここで、図８に示したように、ＶＺ平面に平行な第１の方向Ｄ１と第２の方向Ｄ２を定義する。第１の方向Ｄ１は、傾斜面３０５ｅに沿った方向であり且つ基準平面から遠ざかる方向である。本実施の形態では、基板３０１の上面３０１ａ（図６参照）を、基準平面とする。Ｚ方向は、基準平面（基板３０１の上面３０１ａ）に垂直な一方向である。第２の方向Ｄ２は、傾斜面３０５ｅに沿った方向であり且つ基準平面（基板３０１の上面３０１ａ）に近づく方向である。

また、以下の説明において、傾斜面３０５ｅに沿った方向であり且つ第１の方向Ｄ１に平行な方向（第２の方向Ｄ２に平行な方向）を、単に傾斜面３０５ｅに沿った方向と言う。この方向は、傾斜面３０５ｅに沿った方向であり且つ基準平面（基板３０１の上面３０１ａ）からの距離が変化する方向でもある。

前述のように、ＭＲ素子５０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。すなわち、ＭＲ素子５０は、Ｕ方向に平行な方向に長い形状を有している。ＶＺ断面は、ＭＲ素子５０の長手方向と直交する。前述のように定義された「傾斜面３０５ｅに沿った方向」は、ＭＲ素子５０の短手方向でもある。

ＭＲ素子５０は、傾斜面３０５ｅに対向する下面５０ａと、下面５０ａとは反対側の上面５０ｂと、ＭＲ素子５０の短手方向（傾斜面３０５ｅに沿った方向）の両側に位置する第１の側面５０ｃおよび第２の側面５０ｄとを有している。第１の側面５０ｃは、第１の方向Ｄ１の先に位置する。第２の側面５０ｄは、第２の方向Ｄ２の先に位置する。

第１の側面５０ｃは、基板３０１の上面３０１ａから遠ざかる方向すなわちＺ方向の端に位置する上端Ｅｃ１と、基板３０１の上面３０１ａに近づく方向すなわち－Ｚ方向の端に位置する下端Ｅｃ２とを有している。第２の側面５０ｄは、基板３０１の上面３０１ａから遠ざかる方向すなわちＺ方向の端に位置する上端Ｅｄ１と、基板３０１の上面３０１ａに近づく方向すなわち－Ｚ方向の端に位置する下端Ｅｄ２とを有している。

下部電極６１は、ＭＲ素子５０と傾斜面３０５ｅとの間に介在している。下部電極６１は、傾斜面３０５ｅに対向する下面６１ａと、下面６１ａとは反対側の上面６１ｂと、下面６１ａと上面６１ｂとを接続する２つの側面（図６参照）とを有している。なお、下部電極６１は、傾斜面３０５ｅから平坦面３０５ｄにかけて形成されていてもよい。この場合、下部電極６１の２つの側面の一方は、傾斜面３０５ｅの上に配置され、他方は、平坦面３０５ｄの上に配置されている。あるいは、下部電極６１は、その全体が傾斜面３０５ｅの上に配置されていてもよい。この場合、下部電極６１の２つの側面は、いずれも、傾斜面３０５ｅの上に配置されている。

次に、ＭＲ素子５０の形状について詳しく説明する。始めに、図９を参照して、ＭＲ素子５０の上面５０ｂの第１の例について説明する。図９は、ＭＲ素子５０の上面５０ｂの第１の例を示す平面図である。以下、ＭＲ素子５０の長手方向（Ｕ方向に平行な方向）を、記号Ｄ３で表す。

第１の側面５０ｃの上端Ｅｃ１は、第１の部分Ｓｃ１と、第２の部分Ｓｃ２と、第１の部分Ｓｃ１と第２の部分Ｓｃ２とを接続する第３の部分Ｓｃ３とを含んでいる。第２の側面５０ｄの上端Ｅｄ１は、第１の部分Ｓｄ１と、第２の部分Ｓｄ２と、第１の部分Ｓｄ１と第２の部分Ｓｄ２とを接続する第３の部分Ｓｄ３とを含んでいる。第１ないし第３の部分Ｓｃ１～Ｓｃ３ならびに第１ないし第３の部分Ｓｄ１～Ｓｄ３は、ＭＲ素子５０の上面５０ｂの外縁を構成している。

第１ないし第３の部分Ｓｃ１～Ｓｃ３ならびに第１ないし第３の部分Ｓｄ１～Ｓｄ３の各々の少なくとも一部は、直線状である。なお、本発明では、「直線状」は、実際に直線である場合と、Ｚ方向から見たときに、仮想の直線に沿って延在しているとみなすことができる場合とを含むものとする。特に、第１の部分Ｓｃ１，Ｓｄ１および第２の部分Ｓｃ２，Ｓｃ３は、それぞれ、仮想の直線Ｌｃ１，Ｌｄ１，Ｌｃ２，Ｌｄ２に沿って延在している。仮想の直線Ｌｃ１，Ｌｄ１，Ｌｃ２，Ｌｄ２の各々は、長手方向Ｄ３および基板３０１の上面３０１ａの各々に対して傾斜している。傾斜面３０５ｅが湾曲している場合、厳密には、第１の部分Ｓｃ１，Ｓｄ１および第２の部分Ｓｃ２，Ｓｄ２の各々も湾曲する。

第１の部分Ｓｃ１と第３の部分Ｓｃ３との間、第２の部分Ｓｃ２と第３の部分Ｓｃ３との間、第１の部分Ｓｄ１と第３の部分Ｓｄ３との間、第２の部分Ｓｄ２と第３の部分Ｓｄ３との間、第１の部分Ｓｃ１と第１の部分Ｓｄ１との間、ならびに第２の部分Ｓｃ２と第２の部分Ｓｄ２との間には、それぞれ、エッジが形成されていてもよい。なお、エッジは、尖った形状であってもよいし、丸みを帯びた形状であってもよい。

ＭＲ素子５０は、第１の変化部分５０１と、第２の変化部分５０２と、第１の変化部分５０１と第２の変化部分５０２との間に位置する一定部分５０３とを含んでいる。図９では、第１の変化部分５０１と一定部分５０３との境界、および第２の変化部分５０２と一定部分５０３との境界を、それぞれ点線で示している。第１の変化部分５０１、一定部分５０３および第２の変化部分５０２は、長手方向Ｄ３に沿ってこの順に並んでいる。

第１の変化部分５０１は、上面５０ｂの一部を構成する上面部分５０ｂ１を有している。第２の変化部分５０２は、上面５０ｂの他の一部を構成する上面部分５０ｂ２を有している。一定部分５０３は、上面５０ｂの更に他の一部を構成する上面部分５０ｂ３を有している。

第１の部分Ｓｃ１，Ｓｄ１は、第１の変化部分５０１の上面部分５０ｂ１の外縁を構成している。従って、第１の変化部分５０１では、第１の側面５０ｃの上端Ｅｃ１と第２の側面５０ｄの上端Ｅｄ１の各々の少なくとも一部が直線状になっている。また、第１の変化部分５０１では、長手方向Ｄ３に沿って、第１の側面５０ｃと第２の側面５０ｄとの間隔が小さくなり、上端Ｅｃ１と上端Ｅｄ１との間隔（第１の部分Ｓｃ１と第１の部分Ｓｄ１との間隔）も小さくなっている。これらの間隔は、一定部分５０３から離れるに従って小さくなる。

図９において、記号Ｌｍは、第１の側面５０ｃと第２の側面５０ｄとの間に延在し且つ長手方向Ｄ３に平行な仮想の直線を示している。第１の部分Ｓｃ１は、仮想の直線Ｌｍに対して角度θｃ１をなしている。第１の部分Ｓｄ１は、仮想の直線Ｌｍに対して角度θｄ１をなしている。上面５０ｂの第１の例では、角度θｃ１と角度θｄ１は、互いに等しいか、互いにほぼ等しい。

角度θｃ１と角度θｄ１との和（θｃ１＋θｄ１）は、第１の部分Ｓｃ１と第１の部分Ｓｄ１とがなす角度を表している。角度θｃ１と角度θｄ１との和は、例えば、５°～４０°の範囲内であることが好ましく、１０°～２５°の範囲内であることがより好ましい。

第２の変化部分５０２は、ＭＲ素子５０と交差し且つ長手方向Ｄ３と交差する仮想の平面を中心として、第１の変化部分５０１に対して対称な形状を有していてもよい。第２の部分Ｓｃ２，Ｓｄ２は、第２の変化部分５０２の上面部分５０ｂ２の外縁を構成している。従って、第２の変化部分５０２では、第１の側面５０ｃの上端Ｅｃ１と第２の側面５０ｄの上端Ｅｄ１の各々の少なくとも一部が直線状になっている。また、第２の変化部分５０２では、長手方向Ｄ３に沿って、第１の側面５０ｃと第２の側面５０ｄとの間隔が小さくなり、上端Ｅｃ１と上端Ｅｄ１との間隔（第２の部分Ｓｃ２と第２の部分Ｓｄ２との間隔）も小さくなっている。これらの間隔は、一定部分５０３から離れるに従って小さくなる。

第２の部分Ｓｃ２は、仮想の直線Ｌｍに対して角度θｃ２をなしている。第２の部分Ｓｄ２は、仮想の直線Ｌｍに対して角度θｄ２をなしている。上面５０ｂの第１の例では、角度θｃ２と角度θｄ２は、互いに等しいか、互いにほぼ等しい。

角度θｃ２と角度θｄ２との和（θｃ２＋θｄ２）は、第２の部分Ｓｃ２と第２の部分Ｓｄ２とがなす角度を表している。角度θｃ２と角度θｄ２との和の好ましい範囲は、第１の部分Ｓｃ１と第１の部分Ｓｄ１とがなす角度の好ましい範囲と同じであってもよい。

一定部分５０３では、第１の側面５０ｃと第２の側面５０ｄとの間隔は、長手方向Ｄ３における位置によらずに一定であってもよい。また、一定部分５０３では、上端Ｅｃ１と上端Ｅｄ１との間隔（第３の部分Ｓｃ３と第３の部分Ｓｄ３との間隔）も、長手方向Ｄ３における位置によらずに一定であってもよい。

次に、図１０を参照して、ＭＲ素子５０の上面５０ｂの第２の例について説明する。図１０は、ＭＲ素子５０の上面５０ｂの第２の例を示す平面図である。

上面５０ｂの第２の例では、角度θｃ１と角度θｄ１の関係と、角度θｃ２と角度θｄ２との関係が、上面５０ｂの第１の例と異なっている。上面５０ｂの第２の例では、角度θｃ１と角度θｄ１は、互いに異なり、角度θｃ２と角度θｄ２は、互いに異なっている。上面５０ｂの第２の例では特に、角度θｃ１は角度θｄ１よりも小さく、角度θｃ２は角度θｄ２よりも小さい。

なお、上面５０ｂの第２の例における、角度θｃ１と角度θｄ１との和（第１の部分Ｓｃ１と第１の部分Ｓｄ１とがなす角度）の好ましい範囲と、角度θｃ２と角度θｄ２との和（第２の部分Ｓｃ２と第２の部分Ｓｄ２とがなす角度）の好ましい範囲は、それぞれ、上面５０ｂの第１の例と同じであってもよい。

次に、図１１を参照して、ＭＲ素子５０の上面５０ｂの第３の例について説明する。図１１は、ＭＲ素子５０の上面５０ｂの第３の例を示す平面図である。

上面５０ｂの第３の例では、角度θｃ１と角度θｄ１の関係と、角度θｃ２と角度θｄ２との関係が、上面５０ｂの第２の例と異なっている。第３の例では、角度θｃ１は角度θｄ１よりも大きく、角度θｃ２は角度θｄ２よりも大きい。

なお、上面５０ｂの第３の例における、角度θｃ１と角度θｄ１との和（第１の部分Ｓｃ１と第１の部分Ｓｄ１とがなす角度）の好ましい範囲と、角度θｃ２と角度θｄ２との和（第２の部分Ｓｃ２と第２の部分Ｓｄ２とがなす角度）の好ましい範囲は、それぞれ、上面５０ｂの第１の例と同じであってもよい。

次に、ＭＲ素子５０の第１および第２の側面５０ｃ，５０ｄの平面形状（上方から見た形状）について詳しく説明する。始めに、図１２を参照して、ＭＲ素子５０の第１および第２の側面５０ｃ，５０ｄの第１の例について説明する。図１２は、ＭＲ素子５０の第１および第２の側面５０ｃ，５０ｄの第１の例を示す平面図である。

第１の側面５０ｃは、傾斜面３０５ｅに対して傾斜したテーパー形状を有している（図８参照）。第１の側面５０ｃの下端Ｅｃ２は、第１の側面５０ｃの上端Ｅｃ１から見て第１の方向Ｄ１の先に位置している。また、第２の側面５０ｄは、傾斜面３０５ｅに対して傾斜したテーパー形状を有している（図８参照）。第２の側面５０ｄの下端Ｅｄ２は、第２の側面５０ｄの上端Ｅｄ１から見て第２の方向Ｄ２の先に位置している。

ＭＲ素子５０は、更に、第１の側面５０ｃと第２の側面５０ｄとが交わってできるエッジ５０ｅ１，５０ｅ２を有している。エッジ５０ｅ１は、ＭＲ素子５０の、長手方向Ｄ３に平行な一方向の端に位置する。エッジ５０ｅ２は、ＭＲ素子５０の、長手方向Ｄ３に平行な他の一方向の端に位置する。

第１および第２の側面５０ｃ，５０ｄの第１の例では、ＭＲ素子５０と交差し且つ長手方向Ｄ３に直交する断面における第１の側面５０ｃの寸法と、この断面における第２の側面５０ｄの寸法は、断面の位置によらずに互いに等しいか、ほぼ等しい。

図１２において、記号Ｄｃ１は、第１の変化部分５０１と交差し且つ長手方向Ｄ３に直交する断面における第１の側面５０ｃの寸法を示している。また、記号Ｄｃ３は、一定部分５０３と交差し且つ長手方向Ｄ３に直交する断面における第１の側面５０ｃの寸法を示している。寸法Ｄｃ１，Ｄｃ３の各々は、傾斜面３０５ｅに沿った方向における第１の側面５０ｃの寸法でもあり、ＭＲ素子５０の短手方向における第１の側面５０ｃの寸法でもある。

また、図１２において、記号Ｄｄ１は、第１の変化部分５０１と交差し且つ長手方向Ｄ３に直交する断面における第２の側面５０ｄの寸法を示している。また、記号Ｄｃ３は、一定部分５０３と交差し且つ長手方向Ｄ３に直交する断面における第１の側面５０ｃの寸法を示している。寸法Ｄｃ１，Ｄｃ３の各々は、傾斜面３０５ｅに沿った方向における第２の側面５０ｄの寸法でもあり、ＭＲ素子５０の短手方向における第２の側面５０ｄの寸法でもある。

寸法Ｄｃ１の最大値と寸法Ｄｄ１の最大値は、互いに等しいか、互いにほぼ等しい。また、寸法Ｄｃ３の最大値と寸法Ｄｄ３の最大値は、互いに等しいか、互いにほぼ等しい。また、寸法Ｄｃ１の最大値は、寸法Ｄｃ３の最大値よりも大きく、寸法Ｄｄ１の最大値は、寸法Ｄｄ３の最大値よりも大きい。従って、寸法Ｄｃ１の最大値と寸法Ｄｄ１の最大値との合計は、寸法Ｄｄ３の最大値と寸法Ｄｄ３の最大値との合計よりも大きい。

なお、第２の変化部分５０２と交差し且つ長手方向Ｄ３に直交する断面における第１の側面５０ｃの寸法（以下、第１の寸法と言う。）の最大値と、第２の変化部分５０２と交差し且つ長手方向Ｄ３に直交する断面における第２の側面５０ｄの寸法（以下、第２の寸法と言う。）の最大値は、互いに等しいか、ほぼ等しい、また、第１の寸法の最大値は、寸法Ｄｃ３の最大値よりも大きく、第２の寸法の最大値は、寸法Ｄｄ３の最大値よりも大きい。従って、第１の寸法の最大値と第２の寸法の最大値との合計は、寸法Ｄｄ３の最大値と寸法Ｄｄ３の最大値との合計よりも大きい。

次に、図１３を参照して、ＭＲ素子５０の第１および第２の側面５０ｃ，５０ｄの第２の例について説明する。図１３は、ＭＲ素子５０の第１および第２の側面５０ｃ，５０ｄの第２の例を示す平面図である。

第１および第２の側面５０ｃ，５０ｄの第２の例では、ＭＲ素子５０と交差し且つ長手方向Ｄ３に直交する断面における第１の側面５０ｃの寸法と、この断面における第２の側面５０ｄの寸法は、互いに異なっている。第１および第２の側面５０ｃ，５０ｄの第２の例では特に、上記の断面の位置によらずに、上記の断面における第１の側面５０ｃの寸法は、上記の断面における第２の側面５０ｄの寸法よりも大きい。

また、寸法Ｄｃ１の最大値は、寸法Ｄｄ１の最大値よりも大きく、寸法Ｄｃ３の最大値は、寸法Ｄｄ３の最大値よりも大きい。また、前述の第１の寸法の最大値は、前述の第２の寸法の最大値よりも大きい。

次に、図１４を参照して、ＭＲ素子５０の第１および第２の側面５０ｃ，５０ｄの第３の例について説明する。図１４は、ＭＲ素子５０の第１および第２の側面５０ｃ，５０ｄの第３の例を示す平面図である。

第３の例では、ＭＲ素子５０と交差し且つ長手方向Ｄ３に直交する断面における第１の側面５０ｃの寸法は、この断面における第２の側面５０ｄの寸法よりも小さい。また、寸法Ｄｃ１の最大値は、寸法Ｄｄ１の最大値よりも小さく、寸法Ｄｃ３の最大値は、寸法Ｄｄ３の最大値よりも小さい。また、前述の第１の寸法の最大値は、前述の第２の寸法の最大値よりも小さい。

なお、図１２ないし図１４では、便宜上、図９に示したＭＲ素子５０の上面５０ｂの第１の例を、ＭＲ素子５０の第１および第２の側面５０ｃ，５０ｄの第１ないし第３の例に組み合わせている。しかし、図１０に示したＭＲ素子５０の上面５０ｂの第２の例または図１１に示したＭＲ素子５０の上面５０ｂの第３の例を、ＭＲ素子５０の第１および第２の側面５０ｃ，５０ｄの第１ないし第３の例に組み合わせてもよい。

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、ＭＲ素子５０は、それぞれ前述の特徴を有する第１の変化部分５０１と第２の変化部分５０２を含んでいる。これにより、本実施の形態によれば、ＭＲ素子５０が第１の変化部分５０１と第２の変化部分５０２を含んでいない場合に比べて、自由層５４の磁化の方向を、所定の方向にセットすることが容易になる。具体的には、自由層５４の磁化の方向を所定の方向にセットするための磁界の強度を小さくすることができる。この効果は、図５に示したように、コイル要素８２が、上方から見て、第１の変化部分５０１と第２の変化部分５０２の各々の少なくとも一部と重なる場合に、より効果的に発揮される。

［第２の実施の形態］
次に、図１５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１について説明する。図１５は、本実施の形態に係る磁気センサ１の一部を示す断面図である。

本実施の形態では、絶縁層３０５の複数の凸面３０５ｃの各々の全体形状は、図１５に示した凸面３０５ｃ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、絶縁層３０５の複数の第１の傾斜面３０５ａと複数の第２の傾斜面３０５ｂの各々は、平面である。複数の第１の傾斜面３０５ａ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３０５ｂ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６に示した例と同様に、複数の凸面３０５ｃ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３０５ａに対応する第１の壁面と、第２の傾斜面３０５ｂに対応する第２の壁面とを有している。１つの凸面３０５ｃ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１５に示した例では、複数の溝部の各々は、更に、平坦面３０５ｄ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。

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、ＭＲ素子５０の上面５０ｂ、第１の側面５０ｃおよび第２の側面５０ｄの各々の形状は、各実施の形態に示した例に限られず、任意である。

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。

以上説明したように、本発明の磁気センサは、基準平面を有する基板と、基板の上に配置され、基準平面に対して傾斜した傾斜面を有する支持部材と、傾斜面の上に配置され且つ一方向に長い形状を有する磁気検出素子とを備えている。磁気検出素子は、磁気検出素子の短手方向の両側に位置し且つそれぞれ上端を有する第１の側面および第２の側面を有している。第１の側面は、傾斜面に沿った方向であり且つ基準平面から遠ざかる第１の方向の先に位置している。第２の側面は、傾斜面に沿った方向であり且つ基準平面に近づく第２の方向の先に位置している。磁気検出素子は、第１の側面の上端と第２の側面の上端の各々の少なくとも一部が直線状になり且つ磁気検出素子の長手方向に沿って第１の側面の上端と第２の側面の上端との間隔が小さくなる第１の変化部分を含んでいる。

本発明の磁気センサにおいて、磁気検出素子は、更に、第１の側面と第２の側面が交わってできるエッジを有していてもよい。

また、本発明の磁気センサにおいて、第１の変化部分における第１の側面の上端は、第１の側面と第２の側面との間に延在し且つ長手方向に平行な仮想の直線に対して第１の角度をなしていてもよい。第１の変化部分における第１の側面の上端は、仮想の直線に対して第２の角度をなしていてもよい。第１の角度と第２の角度は、互いに異なっていてもよい。あるいは、第１の角度と第２の角度は、互いに等しくてもよい。

また、本発明の磁気センサにおいて、第１の側面と第２の側面の各々は、更に、下端を有していてもよい。第１の側面の下端は、第１の側面の上端から見て第１の方向の先に位置していてもよい。第２の側面の下端は、第２の側面の上端から見て第２の方向の先に位置していてもよい。

また、本発明の磁気センサにおいて、磁気検出素子は、更に、長手方向に沿って第１の側面および第２の側面の各々の上端が直線状になり且つ第１の側面と第２の側面との間隔が一定の一定部分を含んでいてもよい。第１の変化部分における上端と一定部分における上端との間には、エッジが形成されていてもよい。磁気検出素子は、更に、第１の変化部分との間に一定部分を挟む位置に配置され、長手方向に沿って第１の側面および第２の側面の各々の上端が直線状になり且つ第１の側面と第２の側面との間隔が小さくなる第２の変化部分を含んでいてもよい。第２の変化部分は、磁気検出素子と交差し且つ長手方向と直交する仮想の平面を中心として第１の変化部分に対して対称な形状を有していてもよい。

磁気検出素子が一定部分を含んでいる場合、第１の変化部分と交差し且つ長手方向に直交する第１の断面における第１の側面の寸法の最大値は、一定部分と交差し且つ長手方向に直交する第２の断面における第１の側面の寸法の最大値よりも大きくてもよい。第１の断面における第２の側面の寸法の最大値は、第２の断面における第２の側面の寸法の最大値よりも大きくてもよい。第１の変化部分と交差し且つ長手方向に直交する第１の断面における第１の側面の寸法の最大値と、第１の断面における第２の側面の寸法の最大値との合計は、一定部分と交差し且つ長手方向に直交する第２の断面における第１の側面の寸法の最大値と、第２の断面における第２の側面の寸法の最大値との合計よりも大きくてもよい。

また、本発明の磁気センサにおいて、磁気検出素子と交差し且つ長手方向に直交する第３の断面における第１の側面の寸法である第１の寸法と、第３の断面における第２の側面の寸法である第２の寸法は、互いに等しくてもよい。あるいは、磁気検出素子と交差し且つ長手方向に直交する第３の断面における第１の側面の寸法である第１の寸法と、第３の断面における第２の側面の寸法である第２の寸法は、互いに異なっていてもよい。この場合、第１の寸法は、第２の寸法よりも大きくてもよい。あるいは、第２の寸法は、第１の寸法よりも大きくてもよい。

また、本発明の磁気センサにおいて、磁気検出素子は、積層された複数の磁性層を含み、複数の磁性層の積層方向に電流が流れるように構成されていてもよい。複数の磁性層は、外部磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、方向が固定された磁化を有すると共に自由層と傾斜面との間に介在する磁化固定層とを含んでいてもよい。本発明の磁気センサは、更に、自由層に対して所定の方向の磁界を印加するコイルを備えていてもよい。コイルは、基準平面に垂直な一方向から見て、第１の変化部分の少なくとも一部と重なっていてもよい。

１…磁気センサ、２０…第１の検出回路、３０…第２の検出回路、４０…プロセッサ、５０…ＭＲ素子、５０ａ…下面、５０ｂ…上面、５０ｂ１，５０ｂ２，５０ｂ３…上面部分、５０ｃ…第１の側面、５０ｄ…第２の側面、５０ｅ１，５０ｅ２…エッジ、５０Ｂ…第１のＭＲ素子、５０Ｃ…第２のＭＲ素子、５１…磁化固定層、５２…ギャップ層、５３…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、３０２～３０５，３０７～３１０…絶縁層、３０５ａ…第１の傾斜面、３０５ｂ…第２の傾斜面、３０５ｃ…凸面、３０５ｄ…平坦面、３０５ｅ…傾斜面、５０１…第１の変化部分、５０２…第２の変化部分、５０３…一定部分。

Claims (19)

1. 基準平面を有する基板と、
   前記基板の上に配置され、前記基準平面に対して傾斜した傾斜面を有する支持部材と、
   前記傾斜面の上に配置され且つ一方向に長い形状を有する磁気検出素子とを備え、
   前記磁気検出素子は、前記磁気検出素子の短手方向の両側に位置し且つそれぞれ上端を有する第１の側面および第２の側面を有し、
   前記第１の側面は、前記傾斜面に沿った方向であり且つ前記基準平面から遠ざかる第１の方向の先に位置し、
   前記第２の側面は、前記傾斜面に沿った方向であり且つ前記基準平面に近づく第２の方向の先に位置し、
   前記磁気検出素子は、前記第１の側面の前記上端と前記第２の側面の前記上端の各々の少なくとも一部が直線状になり且つ前記磁気検出素子の長手方向に沿って前記第１の側面の前記上端と前記第２の側面の前記上端との間隔が小さくなる第１の変化部分を含むことを特徴とする磁気センサ。
2. 前記磁気検出素子は、更に、前記第１の側面と前記第２の側面が交わってできるエッジを有することを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
3. 前記第１の変化部分における前記第１の側面の前記上端は、前記第１の側面と前記第２の側面との間に延在し且つ前記長手方向に平行な仮想の直線に対して第１の角度をなし、
   前記第１の変化部分における前記第１の側面の前記上端は、前記仮想の直線に対して第２の角度をなし、
   前記第１の角度と前記第２の角度は、互いに異なることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
4. 前記第１の変化部分における前記第１の側面の前記上端は、前記第１の側面と前記第２の側面との間に延在し且つ前記長手方向に平行な仮想の直線に対して第１の角度をなし、
   前記第１の変化部分における前記第１の側面の前記上端は、前記仮想の直線に対して第２の角度をなし、
   前記第１の角度と前記第２の角度は、互いに等しいことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
5. 前記第１の側面と前記第２の側面の各々は、更に、下端を有し、
   前記第１の側面の前記下端は、前記第１の側面の前記上端から見て前記第１の方向の先に位置し、
   前記第２の側面の前記下端は、前記第２の側面の前記上端から見て前記第２の方向の先に位置することを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
6. 前記磁気検出素子は、更に、前記長手方向に沿って前記第１の側面および前記第２の側面の各々の前記上端が直線状になり且つ前記第１の側面と前記第２の側面との間隔が一定の一定部分を含むことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
7. 前記第１の変化部分における前記上端と前記一定部分における前記上端との間には、エッジが形成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. 前記磁気検出素子は、更に、前記第１の変化部分との間に前記一定部分を挟む位置に配置され、前記長手方向に沿って前記第１の側面および前記第２の側面の各々の前記上端が直線状になり且つ前記第１の側面と前記第２の側面との間隔が小さくなる第２の変化部分を含むことを特徴とする請求項６記載の磁気センサ。
9. 前記第２の変化部分は、前記磁気検出素子と交差し且つ前記長手方向と直交する仮想の平面を中心として前記第１の変化部分に対して対称な形状を有していることを特徴とする請求項８記載の磁気センサ。
10. 前記第１の変化部分と交差し且つ前記長手方向に直交する第１の断面における前記第１の側面の寸法の最大値は、前記一定部分と交差し且つ前記長手方向に直交する第２の断面における前記第１の側面の寸法の最大値よりも大きく、
    前記第１の断面における前記第２の側面の寸法の最大値は、前記第２の断面における前記第２の側面の寸法の最大値よりも大きいことを特徴とする請求項６記載の磁気センサ。
11. 前記第１の変化部分と交差し且つ前記長手方向に直交する第１の断面における前記第１の側面の寸法の最大値と、前記第１の断面における前記第２の側面の寸法の最大値との合計は、前記一定部分と交差し且つ前記長手方向に直交する第２の断面における前記第１の側面の寸法の最大値と、前記第２の断面における前記第２の側面の寸法の最大値との合計よりも大きいことを特徴とする請求項６記載の磁気センサ。
12. 前記磁気検出素子と交差し且つ前記長手方向に直交する第３の断面における前記第１の側面の寸法である第１の寸法と、前記第３の断面における前記第２の側面の寸法である第２の寸法は、互いに等しいことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
13. 前記磁気検出素子と交差し且つ前記長手方向に直交する第３の断面における前記第１の側面の寸法である第１の寸法と、前記第３の断面における前記第２の側面の寸法である第２の寸法は、互いに異なることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
14. 前記第１の寸法は、前記第２の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１３記載の磁気センサ。
15. 前記第２の寸法は、前記第１の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１３記載の磁気センサ。
16. 前記磁気検出素子は、積層された複数の磁性層を含み、前記複数の磁性層の積層方向に電流が流れるように構成されていることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の磁気センサ。
17. 前記複数の磁性層は、外部磁界に応じて方向が変化可能な磁化を有する自由層と、方向が固定された磁化を有すると共に前記自由層と前記傾斜面との間に介在する磁化固定層とを含むことを特徴とする請求項１６記載の磁気センサ。
18. 更に、前記自由層に対して所定の方向の磁界を印加するコイルを備えたことを特徴とする請求項１７記載の磁気センサ。
19. 前記コイルは、前記基準平面に垂直な一方向から見て、前記第１の変化部分の少なくとも一部と重なることを特徴とする請求項１８記載の磁気センサ。

Images