JP4323220B2 - 薄膜磁気センサ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜磁気センサ及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、自動車の車軸、ロータリーエンコーダ、産業用歯車等の回転情報の検出、油圧式シリンダ／空気式シリンダのストロークポジション、工作機械のスライド等の位置・速度情報の検出、工業用溶接ロボットのアーク電流等の電流情報の検出、地磁気方位コンパスなどに好適な薄膜磁気センサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気センサは、電磁気力（例えば、電流、電圧、電力、磁界、磁束など。）、力学量（例えば、位置、速度、加速度、変位、距離、張力、圧力、トルク、温度、湿度など。）、生化学量等の被検出量を、磁界を介して電圧に変換する電子デバイスである。磁気センサは、磁界の検出方法に応じて、ホールセンサ、異方的磁気抵抗（ＡＭＲ： Anisotropic Magneto-Resistivity）センサ、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ： Gaiant MR）センサ等に分類される。
【０００３】
これらの中でもＧＭＲセンサは、（１）ホールセンサやＡＭＲセンサに比べて電気比抵抗の変化率の最大値（すなわち、ＭＲ比＝△ρ／ρ０（△ρ＝ρＨ−ρ０：ρＨは、外部磁界Ｈにおける電気比抵抗、ρ０は、外部磁界ゼロにおける電気比抵抗））が極めて大きい、（２）ホールセンサに比べて抵抗値の温度変化が小さい、（３）巨大磁気抵抗効果を有する材料が薄膜材料であるために、マイクロ化に適している、等の利点がある。そのため、ＧＭＲセンサは、コンピュータ、電力、自動車、家電、携帯機器等に用いられる高感度マイクロ磁気センサとしての応用が期待されているものである。
【０００４】
ＧＭＲ効果を示す材料としては、（１）強磁性層（例えば、パーマロイ等）と非磁性層（例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等）の多層膜、あるいは、反強磁性層、強磁性層（固定層）、非磁性層及び強磁性層（自由層）の４層構造を備えた多層膜（いわゆる、「スピンバルブ」）からなる金属人工格子、（２）強磁性金属（例えば、パーマロイ等）からなるｎｍサイズの微粒子と、非磁性金属（例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等）からなる粒界相とを備えた金属−金属系ナノグラニュラー材料、（３）スピン依存トンネル効果によってＭＲ効果が生ずるトンネル接合膜、（４）ｎｍサイズの強磁性金属合金微粒子と、非磁性・絶縁性材料からなる粒界相とを備えた金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料、等が知られている。
【０００５】
これらの内、スピンバルブに代表される多層膜は、一般に、低磁界における感度が高いという特徴がある。しかしながら、多層膜は、種々の材料からなる薄膜を高精度で積層する必要があるために、安定性や歩留まりが悪く、製作コストを抑えるには限界がある。そのため、この種の多層膜は、専ら付加価値の大きなデバイス（例えば、ハードディスク用の磁気ヘッド）にのみ用いられ、単価の安いＡＭＲセンサやホールセンサとの価格競争を強いられる磁気センサに応用するのは困難であると考えられている。また、温度により反強磁性膜の特性が変化したり、あるいは多層膜間の拡散が生じやすく、ＧＭＲ効果が劣化しやすいため、耐熱性が悪いという大きな欠点がある。
【０００６】
一方、ナノグラニュラー材料は、一般に、作製が容易で、再現性も良い。そのため、これを磁気センサに応用すれば、磁気センサを低コスト化することができる。特に、金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、（１）その組成を最適化すれば、室温において１０％を越える高いＭＲ比を示す、（２）電気比抵抗が桁違いに高いので、磁気センサの超小型化と低消費電力化が可能である、（３）耐熱性の悪い反強磁性膜を含むスピンバルブ膜と異なり、高温環境下でも使用可能である、等の利点がある。しかしながら、金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、低磁界における磁界感度が非常に小さいという問題がある。
【０００７】
そこでこの問題を解決するために、特許文献１には、巨大磁気抵抗薄膜の両端に軟磁性薄膜を配置し、巨大磁気抵抗薄膜の磁界感度を上げる点が記載されている。また、同文献には、基板上に膜厚２μｍのパーマロイ薄膜（軟磁性膜）を形成し、パーマロイ薄膜にイオンビームエッチング装置を用いて幅約９μｍの隙間を作製し、隙間の部分にＣｏ３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４組成を有するナノグラニュラーＧＭＲ膜を積層する薄膜磁気センサの製造方法が記載されている。
【０００８】
また、特許文献２には、巨大磁気抵抗薄膜の両端に軟磁性薄膜を配置した薄膜磁気抵抗素子において、磁界感度をさらに向上させるために、巨大磁気抵抗薄膜の膜厚を軟磁性薄膜の膜厚以下とする点が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−０８７８０４号公報の請求項１及び段落番号「００１９」
【特許文献２】
特開平１１−２７４５９９号公報の請求項１
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
大きな飽和磁化を有し、透磁率の高い軟磁性材料は、磁界感度が極めて高く、相対的に弱い外部磁界で極めて大きな磁化を示す。そのため、軟磁性材料からなる薄膜ヨークで挟まれた狭いギャップ内に、薄膜ヨークと電気的に接続するように、大きな電気比抵抗を有し、かつ巨大磁気抵抗効果を有する薄膜（ＧＭＲ膜）を配置した薄膜磁気センサに対して外部磁界を作用させると、弱い外部磁界によって薄膜ヨークが磁化し、ＧＭＲ膜には、外部磁界の１００〜１００００倍の強い磁界が作用する。その結果、ＧＭＲ膜の磁界感度を著しく大きくすることができる。なお、ＧＭＲ膜としては、現在、金属−絶縁体系グラニュラー薄膜が知られている。
【００１１】
ところで、磁界中に棒状の磁性体を置くと、磁性体の両端に磁極が生じ、外部磁界と逆方向の磁界（すなわち、「反磁界」）が生ずる。反磁界の強さは、磁性体の形状に依存し、この形状に依存する因子を反磁界係数という。また、反磁界係数は、１／ｋ２（但し、ｋは、磁性体の寸法比（＝長さ／直径））に比例することが知られている。
【００１２】
すなわち、軟磁性材料からなる薄膜ヨークの磁化は、反磁界のために膜面内に主たる磁化方向が固定されている。そのため、このような一対の薄膜ヨークのギャップ間にＧＭＲ膜を配置した薄膜磁気センサにおいて、主たる磁化方向と平行な軸（以下、これを「感磁軸」という。）に対して平行に外部磁界が作用したとき、低い磁界で最も出力が大きくなり、感磁軸に対して垂直に低い外部磁界が作用したときには、出力は、ほぼゼロとなる。従って、外部磁界を検出する方向に沿って感磁軸を配置すれば、その方向に発生する外部磁界の変化を検出することができる。
【００１３】
しかしながら、従来の薄膜磁気センサは、平板状の絶縁基板の表面に薄膜ヨークを堆積させる方法により製造されているので、その感磁軸は、絶縁基板の表面に対してほぼ平行になる。そのため、絶縁基板に垂直方向の磁界成分を検出できないという問題がある。
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、絶縁基板の表面に対して垂直方向の外部磁界を検出可能な薄膜磁気センサ及びその製造方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明が解決しようとする他の課題は、同一絶縁基板上に、絶縁基板の表面に対して垂直方向の外部磁界を検出可能な薄膜磁気センサと、絶縁基板の表面に対して平行な外部磁界を検出可能な薄膜磁気センサの双方が形成された、複数次元の外部磁界を検出可能な薄膜磁気センサチップ及びその製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る薄膜磁気センサは、軟磁性材料からなり、かつギャップを介して対向させた一対の薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）と、該一対の薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）と電気的に接続されるように前記ギャップ間に形成された、前記軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜と、前記薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）、並びに前記ＧＭＲ膜を支持する絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板とを備えたものであって、前記薄膜ヨーク（Ａ）及び前記薄膜ヨーク（Ｂ）は、その感磁軸の少なくとも１つが前記絶縁基板の表面に対して平行にならないように、前記絶縁基板上に形成されていることを要旨とする。
【００１７】
また、本発明に係る薄膜磁気センサの製造方法は、絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板表面に凹部又は凸部を形成する傾斜面形成工程と、前記凹部又は凸部の側面に、薄膜ヨーク（Ｂ）との対向面を有し、かつ軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ａ）を堆積させる薄膜ヨーク（Ａ）形成工程と、前記薄膜ヨーク（Ａ）の前記対向面と電気的に接続するように、前記軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜を前記対向面上に堆積させるＧＭＲ膜形成工程と、前記ＧＭＲ膜と前記薄膜ヨーク（Ｂ）とが、前記対向面上に堆積させた前記ＧＭＲ膜の膜表面において電気的に接続されるように、前記凹部又は凸部の側面に前記軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ｂ）を堆積させる薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程とを備えていることを要旨とする。
【００１８】
絶縁基板の表面に凹部又は凸部を形成し、その側面に薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）を形成すると、薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）の磁化を、反磁界の作用により、凹部又は凸部の側面とほぼ平行な面内に固定することができる。そのため、外部磁界の内、絶縁基板の表面に対して垂直方向（ｚ方向）の磁界成分に主たる感度を有する薄膜磁気センサにすることができる。また、この薄膜磁気センサが形成された絶縁基板上に、その感磁軸が絶縁基板の表面に対して垂直にならないように第２の薄膜磁気センサをさらに形成すると、外部磁界のｚ方向成分に加えて、絶縁基板の表面に対して平行方向（ｘ及び／又はｙ方向）成分も検出することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）に、それぞれ、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０の平面図、及びそのＡ−Ａ’線断面図を示す。図１において、薄膜磁気センサチップ４０は、第１薄膜磁気センサ４１と、第２薄膜磁気セセンサ５１とを備えている。
【００２０】
第１薄膜磁気センサ４１は、絶縁基板４２の表面に対して垂直方向（ｚ方向）の磁界成分を検出するためのものであり、絶縁基板４２と、ギャップ４４ｃを介して対向する一対の薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂと、この一対の薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂと電気的に接続されるようにギャップ４４ｃ間に形成されたＧＭＲ膜４６とを備えている。
【００２１】
また、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの端部には、電極４８、４８が接合されている。さらに、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ並びにＧＭＲ膜４６の表面は、保護膜５０により覆われている。
【００２２】
一方、第２薄膜磁気センサ５１は、絶縁基板４２の表面に対して平行方向（ｘ方向又はｙ方向）の磁界成分を検出するためのものであると同時に、第１薄膜磁気センサ４１の参照抵抗となるものであり、絶縁基板４２と、ギャップ５４ｃを介して対向する一対の薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂと、この一対の薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂと電気的に接続されるようにギャップ５４ｃ間に形成されたＧＭＲ膜５６とを備えている。すなわち、第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１は、いずれも絶縁基板４２上に形成されている。
【００２３】
また、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの端部には、電極５８、５８が接合されている。さらに、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂ並びにＧＭＲ膜５６の表面は、保護膜６０により覆われている。
【００２４】
初めに、絶縁基板４２について説明する。絶縁基板４２は、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、及びＧＭＲ膜４６、並びに、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂ、及びＧＭＲ膜５６を支持するためのものであり、絶縁性・非磁性材料からなる。絶縁基板４２の材質としては、具体的には、ガラス、スパッタ膜によって表面を平滑化したアルミナ、熱酸化膜付Ｓｉ、アルミナ・チタンカーバイドなどのセラミックス等の高剛性材等が好適な一例として挙げられる。
【００２５】
また、絶縁基板４２の表面には、凹部４２ａが形成されている。本実施の形態において、凹部４２ａの側面は、絶縁基板４２の表面に対して９０°以下の角度で傾斜している第１傾斜面４２ｂを備えている。第１薄膜磁気センサ４１は、その感磁軸が絶縁基板４２の表面に対して平行にならないように、第１傾斜面４２ｂ上に形成されている。
【００２６】
第１傾斜面４２ｂの傾斜角度は、特に限定されるものではないが、第１薄膜磁気センサ４１により、絶縁基板４２の表面に対して垂直方向（ｚ方向）の外部磁界を高い感度で検出するためには、第１傾斜面４２ｂの傾斜角度は、９０°に近いほうが好ましい。また、第１薄膜磁気センサ４１は、その感磁軸のｚ方向成分が最も大きくなるように、第１傾斜面４２ｂ上に形成するのが好ましい。
【００２７】
また、絶縁基板４２の表面には、凹部４２ａに隣接して平坦部４２ｃが形成されている。第２薄膜磁気センサ５１は、その感磁軸が絶縁基板４２の表面に対して垂直にならないように、平坦部４２ｃ上に形成されている。
【００２８】
絶縁基板４２の底面から平坦部４２ｃまでの高さは、特に限定されるものではないが、３次元的に変化する外部磁界を正確に検出するためには、絶縁基板４２の底面から平坦部４２ｃまでの高さは、絶縁基板４２の底面から第１傾斜面４２ｂ上に形成される第１薄膜磁気センサ４１のＧＭＲ膜４６までの高さにほぼ等しくするのが好ましい。また、第２薄膜磁気センサ５１によって、絶縁基板４２の表面に対して平行方向（ｘ方向又はｙ方向）の外部磁界を高い感度で検出するためには、第２薄膜磁気センサ５１は、その感磁軸が絶縁基板４２の表面に対して平行になるように、平坦部４２ｃ上に形成するのが好ましい。
【００２９】
なお、絶縁基板４２の表面に凹部４２ａを形成する代わりに凸部を形成し、凸部の側面上に第１薄膜磁気センサ４１を形成しても良い。また、このような凹部又は凸部は、絶縁基板４２の表面をエッチングし、不要部分を除去することにより形成しても良く、あるいは、絶縁基板４２の表面に、絶縁基板４２と同一又は異なる材質からなる絶縁性・非磁性材料を所定のパターンで堆積させることによって形成しても良い。
【００３０】
また、絶縁基板４２のその他の部分の形状については、特に限定されるものではなく、薄膜磁気センサチップ４０の用途、要求特性等に応じて最適な形状を選択すれば良い。また、図１においては、絶縁基板４２上に第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１の２個のセンサ（素子）が形成された状態が記載されているが、これは単なる例示であり、量産の場合には、同一の絶縁基板４２上に複数個の薄膜磁気センサを同時に形成する。
【００３１】
また、薄膜磁気センサは、温度による基準電位の変動を防ぐために、通常、２個の素子を直列に接続し、中点電位を計測することによって外部磁界の検出を行うようになっている。また、薄膜磁気センサは、２つの素子の感磁軸が互いに直交するように配列させた直交形と、２個の素子の感磁軸が互いに平行になるように配列させた平行形に分類される。また、出力を倍にするために、４個の素子を用いてブリッジ回路を構成する場合もある。
【００３２】
この場合、外部磁界のｚ方向成分を検出するための１個又は２個以上の第１薄膜磁気センサ４１、及び外部磁界のｘ方向又はｙ方向成分を検出するための１個又は２個以上の第２薄膜磁気センサ５１を同一絶縁基板４２上に形成し、これらを接続しても良く、あるいは、別個の絶縁基板４２上に、それぞれ、１個又は２個以上の第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１を形成し、これらを接続して用いても良い。さらに、本実施の形態において、第２薄膜磁気センサ５１は、第１薄膜磁気センサ４１と直列に接続することにより、第１薄膜磁気センサ４１の参照抵抗としても機能するものであるが、温度が一定の環境下において外部磁界のｚ方向成分のみを検出する場合には、絶縁基板４２表面に第１薄膜磁気センサ４１のみを形成し、これを単独で用いても良い。
【００３３】
次に、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂについて説明する。薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂは、ＧＭＲ膜４６の磁界感度を高めるためのものであり、軟磁性材料からなる。また、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂは、ＧＭＲ膜５６の磁界感度を高めるためのものであり、軟磁性材料からなる。
【００３４】
弱磁界に対する高い磁界感度を得るためには、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂには、透磁率μ及び／又は飽和磁化Ｍｓの高い材料を用いるのが好ましい。具体的には、その透磁率μは、１００以上が好ましく、さらに好ましくは、１０００以上である。また、その飽和磁化Ｍｓは、５（ｋＧａｕｓｓ）以上が好ましく、さらに好ましくは、１０（ｋＧａｕｓｓ）以上である。
【００３５】
薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）の材質としては、具体的には、パーマロイ（４０〜９０％Ｎｉ−Ｆｅ合金）、センダスト（Ｆｅ７４Ｓｉ９Ａｌ１７）、ハードパーム（Ｆｅ１２Ｎｉ８２Ｎｂ６）、Ｃｏ８８Ｎｂ６Ｚｒ６アモルファス合金、(Ｃｏ９４Ｆｅ６)７０Ｓｉ１５Ｂ１５アモルファス合金、ファインメット（Ｆｅ７５．６Ｓｉ１３．２Ｂ８．５Ｎｂ１．９Ｃｕ０．８）、ナノマックス（Ｆｅ８３ＨＦ６Ｃ１１）、Ｆｅ８５Ｚｒ１０Ｂ５合金、Ｆｅ９３Ｓｉ３Ｎ４合金、Ｆｅ７１Ｂ１１Ｎ１８合金、Ｆｅ７１．３Ｎｄ９．６Ｏ１９．１ナノグラニュラー合金、Ｃｏ７０Ａｌ１０Ｏ２０ナノグラニュラー合金、Ｃｏ６５Ｆｅ５Ａｌ１０Ｏ２０合金等が好適な一例として挙げられる。
【００３６】
また、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂに用いられる軟磁性材料と、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂに用いられる軟磁性材料とは、互いに同一材質からなるものであっても良く、あるいは、異なる材質からなるものであっても良い。
【００３７】
本実施の形態において、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａは、凹部４２ａの底部側の第１傾斜面４２ｂ上に軟磁性材料からなる薄膜を所定のパターンで堆積させたものからなり、その先端には、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂとの対向面が形成されている。対向面と第１傾斜面４２ｂとのなす角は、特に限定されるものではなく、０°以上９０°以下であればよい。本実施の形態においては、対向面と第１傾斜面４２ｂとのなす角は、ほぼ９０°になっている。
【００３８】
一方、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂは、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａの対向面上に所定の厚さを有するＧＭＲ膜４６を堆積させた後、ＧＭＲ膜４６と薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂとが、対向面上に堆積させたＧＭＲ膜４６の膜表面において電気的に接続されるように、第１傾斜面４２ｂ上に軟磁性材料からなる薄膜を所定のパターンで堆積させたものからなる。すなわち、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａの対向面と、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの対向面との距離、すなわち、ギャップ４４ｃのギャップ長は、ＧＭＲ膜４６とほぼ同等になっている。
【００３９】
この場合、ギャップ４４ｃは、第１傾斜面４２ｂのほぼ中央に形成されているのが好ましい。これは、第１薄膜磁気センサ４１について高い磁界感度を得るためには、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの形状は、ギャップ４４ｃに対してほぼ対称になっている方が好ましいためである。
【００４０】
さらに、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂは、電極４８側の端部が絶縁基板４２の表面に露出した状態になっている。薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの電極側端部を絶縁基板４２の表面に露出させると、電極側端部が外部磁界の流入・流出端として有効に機能するので、外部磁界の鉛直方向成分を高い感度で検出することができる。
【００４１】
また、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａは、絶縁基板４２の平坦部４２ｃ上に軟磁性材料からなる薄膜を所定のパターンで堆積させたものからなり、その先端には、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとの対向面が形成されている。対向面と平坦部４２ｃとのなす角は、特に限定されるものではなく、０°以上９０°以下であればよい。本実施の形態においては、対向面と平坦部４２ｃとのなす角は、０°より大きく９０°より小さくなっている。
【００４２】
一方、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂは、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上に所定の厚さを有するＧＭＲ膜５６を堆積させた後、ＧＭＲ膜５６と薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとが対向面上に堆積させたＧＭＲ膜５６の膜表面において電気的に接続されるように、平坦部４２ｃ上に軟磁性材料からなる薄膜を所定のパターンで堆積させたものからなる。すなわち、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面と、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの対向面との距離、すなわち、ギャップ５４ｃのギャップ長は、ＧＭＲ膜５６とほぼ同等になっている。
【００４３】
薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの形状に関するその他の点については、特に限定されるものではないが、ＧＭＲ膜４６並びにＧＭＲ膜５６の磁界感度を高めるためには、以下のような条件を満たしていることが望ましい。
【００４４】
第１に、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂは、それぞれ、外部磁界の流入・流出端である電極側の断面積（Ｓｒ）に対するギャップ側の断面積（Ｓｆ）の比（Ｓｆ／Ｓｒ）が１以下であることが望ましい。ギャップ側の断面積を相対的に小さくすると、ギャップ先端における磁束密度が大きくなり、ＧＭＲ膜４６又はＧＭＲ膜５６に強い磁界を作用させることができる。
【００４５】
第２に、薄膜ヨークは、その電極側の横幅Ｗに対するそのギャップ長方向長さＬの比（Ｌ／Ｗ）が、適度に大きいことが望ましい。薄膜ヨークのギャップ長方向長さが相対的に長くなるほど、ギャップ長方向に発生する反磁界が小さくなるので、電極側の端面を外部磁界の流入・流出端として有効に機能させることができる。
【００４６】
より具体的には、薄膜ヨークのギャップ長方向長さ（Ｌ）の２乗に対する薄膜ヨークの電極側端面の断面積（Ｓｒ）の比（Ｓｒ／Ｌ２）は、Ｌの２乗に対する薄膜ヨークの側面の面積（Ｓｓ）、上面の面積（Ｓｕ）、又は下面の面積（Ｓｄ）の比（Ｓｓ／Ｌ２、Ｓｕ／Ｌ２、Ｓｄ／Ｌ２）のいずれよりも小さいことが好ましい。
【００４７】
第３に、ギャップを介して対向する各薄膜ヨークの先端面間の距離（すなわち、「ギャップ長」）は、短いことが望ましい。ギャップ長が短くなるほど、薄膜ヨークの先端から空間への磁束の分散が抑制され、ＧＭＲ膜に強い磁界を作用させることができる。ギャップ長は、ＧＭＲ膜に作用する磁界の大きさ、ギャップの形成の容易性、電気抵抗値仕様等に応じて、最適な長さとするのが好ましい。
【００４８】
なお、各薄膜ヨークの厚さは、特に限定されるものではなく、薄膜ヨークの材質、第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１に要求される特性等に応じて、最適な厚さを選択すればよい。また、図１に示す例においては、各薄膜ヨークの先端側（ギャップ側）の平面形状は、テーパ状になっているが、薄膜ヨークの先端に平行部を設けても良い。薄膜ヨークの先端に平行部を設けると、薄膜ヨーク先端における磁束の分散が抑制されるので、ＧＭＲ膜に、より強い磁界を作用させることができる。
【００４９】
次に、ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６について説明する。ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６は、それぞれ、外部磁界の変化を電圧の変化として検出するためのものであり、巨大磁気抵抗効果を有する材料からなる。外部磁界の変化を高い感度で検出するためには、ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６のＭＲ比の絶対値は、それぞれ、外部磁界Ｈが数百（Ｏｅ）以下で５％以上が好ましく、さらに好ましくは、１０％以上である。
【００５０】
また、本発明において、ＧＭＲ膜４６並びにＧＭＲ膜５６は、それぞれ、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂと直接、電気的に接続されるので、薄膜ヨークより高い電気比抵抗を有するものが用いられる。一般に、電気比抵抗が小さすぎる材料の場合には、薄膜ヨーク間が電気的に短絡するので好ましくない。一方、電気比抵抗が高すぎる材料の場合には、ノイズが増加し、外部磁界の変化を電圧変化として検出するのが困難となる。ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６の電気比抵抗は、それぞれ、１０３μΩｃｍ以上１０１２μΩｃｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、１０４μΩｃｍ以上１０１１μΩｃｍ以下である。
【００５１】
このような条件を満たす材料には、種々の材料があるが、中でも上述した金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料が特に好適である。金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、高いＭＲ比と高い電気比抵抗を有するだけでなく、僅かな組成変動によってＭＲ比が大きく変動することがないので、安定した磁気特性を有する薄膜を、再現性良く、かつ低コストで作製することができるという利点がある。
【００５２】
第１ＧＭＲ膜２６として用いられる巨大磁気抵抗効果を有する金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料としては、具体的には、Ｃｏ−Ｙ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ａｌ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ｓｍ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ｄｙ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、ＦｅＣｏ−Ｙ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｆｅ−ＭｇＦ２、ＦｅＣｏ−ＭｇＦ２、Ｆｅ−ＣａＦ２等のフッ化物系ナノグラニュラー合金等が好適な一例として挙げられる。
【００５３】
この場合、ＧＭＲ膜４６とＧＭＲ膜５６とは、それぞれ、同一材質からなるものであっても良く、あるいは、異なる材質からなるものであっても良い。
【００５４】
ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６は、それぞれ、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの先端に形成された対向面上に堆積させたものからなる。従って、ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６の膜厚は、それぞれ、要求されるギャップ長が得られるように、その材質、第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１に要求される特性等に応じて、最適な厚さを選択するのが好ましい。
【００５５】
なお、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａを形成した後に形成されるＧＭＲ膜４６のパターンの横幅は、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂのギャップ４４ｃ側先端の横幅より広くても良い。ＧＭＲ膜４６の横幅の方が広い場合には、ＧＭＲ膜４６によって薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ−薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ間を電気的に分離することができるばかりでなく、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂをパターン形成する時に、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａを損傷させないための保護膜としての機能をも持つので、製造工程に自由度を持たせることができるという利点がある。また、一般に、ギャップ幅に比してＧＭＲ膜４６の横幅が広くなると、薄膜ヨークの横幅方向に漏れる弱い磁束に感応するＧＭＲ膜領域が増加し、磁界感度が低下する場合がある。このような場合には、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂをパターン形成するときに、これをすべてのマスクとして、その下にあるＧＭＲ膜４６と薄膜ヨーク（Ａ）４４ａの先端部を同時にエッチングすれば、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの横幅方向にはみ出している余分なＧＭＲ膜４６を抜いてしまうこともできる。
【００５６】
一方、ＧＭＲ膜４６の横幅の内、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａと薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの双方に電気的に接触している部分は、薄膜ヨークのギャップ側先端の横幅より狭くても良い。この場合、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂと電気的に接触させない部分には、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ間を電気的に分離するための絶縁性・非磁性材料からなる薄膜をさらに形成する必要があるので、工数が若干増加するという欠点がある。しかしながら、確実に安定した抵抗値を持つ磁気センサとなる利点がある。
【００５７】
これらの点は、ＧＭＲ膜５６も同様である。
【００５８】
電極４８、４８及び電極５８、５８は、それぞれ、出力を取り出すためのものであり、導電性材料が用いられる。具体的には、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等が好適である。但し、これらの下地には、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉなどの密着向上と拡散防止の膜が置かれる。電極４８、４８及び電極５８、５８の形状は、特に限定されるものではない。但し、絶縁基板４２上に素子を作り込んだ後、隣接する電極４８と電極５８にはワイヤがボンディングされるが、このボンディングを円滑に行うためには、絶縁基板４２の底面から各電極までの高さは、ほぼ一定であることが好ましい。
【００５９】
従って、凹部４２ａの底部側に形成される薄膜ヨーク（Ａ）４４ａに接合される電極４８については、図１に示すように、その長さを平坦部４２ｃの上まで延長し、ボンディングに供される部分の高さを、平坦部４２ｃ上に形成される電極５８、５８とほぼ同等にするのが好ましい。
【００６０】
保護膜５０並びに保護膜６０は、それぞれ、絶縁基板４２の表面に露出しているＧＭＲ膜４６、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに、ＧＭＲ膜５６、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂを大気から遮断し、これらを保護するためのものである。
【００６１】
保護膜５０及び保護膜６０には、絶縁性・非磁性材料が用いられる。保護膜５０及び保護膜６０の材質としては、具体的には、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、２００℃以上でハードベークしたフォトレジスト等が好適な一例として挙げられる。
【００６２】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０の製造方法について説明する。なお、以下の説明においては、第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１の対応する各要素が、いずれも同一材質からなる場合について説明するが、両者の対応する各要素の全部又は一部が異なる材質からなる場合には、必要に応じて、以下の各工程を複数回繰り返せばよい。また、絶縁基板４２上に第１薄膜磁気センサ４１のみを作製する場合には、後述する各工程の内、第２薄膜磁気センサ５１に相当する部分を省略すればよい。第２薄膜磁気センサ５１のみを作製する場合も同様である。
【００６３】
図２〜図５に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０の製造方法の工程図を示す。本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０の製造方法は、基板加工工程と、薄膜ヨーク（Ａ）形成工程と、ＧＭＲ膜形成工程と、薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程と、電極形成工程と、保護膜形成工程とを備えている。
【００６４】
初めに、基板加工工程について説明する。基板加工工程は、絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板４２の表面に、凹部又は凸部を形成（傾斜面形成工程）すると同時に、凹部又は凸部に隣接して平坦部を形成（平坦部形成工程）する工程である。絶縁基板４２の表面に、第１傾斜面４２ｂを備えた凹部４２ａ及びこれに隣接する平坦部４２ｃを形成する場合、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【００６５】
すなわち、まず、絶縁基板４２の表面に、Ｃｒ、Ｔｉなどにより光の透過を防止する透過防止膜（図示省略）を成膜した後、凹部４２ａを形成する部分を除いて、フォトレジスト膜３８を形成する（図２（ａ））。次いで、絶縁基板４２を回転させながら、Ａｒイオンビームエッチングを行う。この時、絶縁基板４２の回転速度、Ａｒイオンビームの照射角度等の照射条件を最適化すると、図２（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３８の境界線に沿って、絶縁基板４２を斜めにエッチングすることができる。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８を除去すれば、図２（ｃ）に示すように、その側面に第１傾斜面４２ｂを備えた凹部４２ａが得られる。
【００６６】
なお、本実施の形態では、Ａｒイオンビームエッチングを用いたが、他のウエットエッチングや、反応性イオンエッチング等を用いても類似の形状を形成することは可能であるため、Ａｒイオンビームエッチングのみに限定されるものではない。
【００６７】
次に、凹部４２ａに隣接する平坦部４２ｃを形成する。具体的には、まず、絶縁基板４２の表面に、再び透過防止膜（図示省略）を成膜した後、平坦部４２ｃを形成する領域を除いて、新たにフォトレジスト膜３８を形成する（図２（ｄ））。次いで、所定の条件下でＡｒイオンビームエッチングを行うと、図２（ｅ）に示すように、フォトレジスト膜３８で覆われていない部分が平坦に除去される。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８を除去すれば、図２（ｆ）に示すように、凹部４２ａに隣接して、所定の高さを有する平坦部４２ｃを形成することができる。
【００６８】
なお、絶縁基板４２の表面をエッチングすることにより凹部４２ａを形成する代わりに、絶縁基板４２の表面に絶縁性・非磁性材料を所定のパターンで堆積させることにより、凹部４２ａを形成しても良い。また、絶縁基板４２表面のエッチング又は絶縁基板４２表面への絶縁性・非磁性材料の堆積によって、絶縁基板４２の表面に凸部を形成しても良い。
【００６９】
次に、薄膜ヨーク（Ａ）形成工程について説明する。薄膜ヨーク（Ａ）形成工程は、絶縁基板４２に形成された凹部又は凸部の側面に、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂとの対向面を有し、かつ軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ａ）４４ａを堆積させると同時に、絶縁基板４２に形成された平坦部４２ｃの表面に、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとの対向面を有し、かつ軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ａ）５４ａを堆積させる工程である。薄膜ヨーク（Ａ）の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【００７０】
すなわち、まず、凹部４２ａ及び平坦部４２ｃが形成された絶縁基板４２の表面全面に、軟磁性材料からなる軟磁性薄膜４４ｄを、所定の厚さとなるまで堆積させる（図３（ａ））。次いで、図３（ｂ）に示すように、軟磁性薄膜４４ｄの内、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａとなる部分に、それぞれ、新たにフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを形成する。
【００７１】
次に、絶縁基板４２の表面を所定の条件下でエッチングする。この時、エッチング条件を最適化すると、図３（ｃ）に示すように、軟磁性薄膜４４ｄがフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂの境界線に沿って、所定の角度でエッチングされる。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを除去すると、図３（ｄ）に示すように、その端面に所定の傾斜角度を有する対向面を備えた薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａを、それぞれ、第１傾斜面４２ｂ上及び平坦部４２ｃ上に形成することができる。
【００７２】
次に、ＧＭＲ膜形成工程について説明する。ＧＭＲ膜形成工程は、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａの対向面上に、所定の組成を有するＧＭＲ膜４６を堆積させると同時に、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上に、所定の組成を有するＧＭＲ膜５６を堆積させる工程である。ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【００７３】
すなわち、まず、絶縁基板４２の表面全面に、所定の組成を有する巨大磁気抵抗効果を有する材料からなる薄膜４６ａを、所定の厚さとなるまで堆積させる（図３（ｅ））。次いで、図３（ｆ）に示すように、この薄膜４６ａの内、ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６となる部分に、それぞれ、新たにフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを形成する。
【００７４】
次に、絶縁基板４２の表面を所定の条件下でエッチングすると、図３（ｇ）に示すように、薄膜４６ａの内、フォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂで覆われていない部分が除去される。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを除去すると、図４（ａ）に示すように、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａの対向面上及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上にそれぞれ形成されたＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６が得られる。
【００７５】
なお、上述した工程に代えて、フォトレジスト膜３８ａ、３８ｂと全く反転のフォトレジストマスクを形成しておき、その後、ＧＭＲ膜を堆積させ、フォトレジストマスクを溶解すると同時に、不要なＧＭＲ膜を除去するリフトオフ法を用いても良い。また、ＧＭＲ膜の横幅が薄膜ヨーク（Ｂ）先端の横幅より広い場合には、そのまま次工程に進めば良い。一方、ＧＭＲ膜の横幅が薄膜ヨーク（Ｂ）先端の横幅より狭い場合には、薄膜ヨーク（Ａ）と薄膜ヨーク（Ｂ）とを絶縁するための絶縁性・非磁性材料からなる薄膜をＧＭＲ膜に隣接して形成する。
【００７６】
次に、薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程について説明する。薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程は、ＧＭＲ膜４６と薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂとが、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａの対向面上に堆積させたＧＭＲ膜４６の膜表面において電気的に接続されるように、凹部又は凸部の側面に軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂを堆積させると同時に、ＧＭＲ膜５６と薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとが、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上に堆積させたＧＭＲ膜５６の膜表面において電気的に接続されるように、平坦部上に軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂを堆積させる工程である。薄膜ヨーク（Ｂ）の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【００７７】
すなわち、まず、絶縁基板４２の表面全面に、軟磁性材料からなる軟磁性薄膜４４ｄを、所定の厚さとなるまで堆積させる（図４（ｂ））。次いで、図４（ｃ）に示すように、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとなる部分に、それぞれ、新たにフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを形成する。
【００７８】
次に、絶縁基板４２の表面を所定の条件下でエッチングする。この時、エッチング条件を最適化すると、図４（ｄ）に示すように、軟磁性薄膜４４ｄがフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂの境界線に沿って、所定の角度でエッチングされる。また、エッチングは、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ａの表面に堆積した軟磁性薄膜４４ｄが完全に除去されるまで行う。また、ＧＭＲ膜の横幅が薄膜ヨーク（Ｂ）先端の横幅より広い場合において、エッチング条件を最適化すれば、薄膜ヨーク（Ｂ）をマスクとして、薄膜ヨーク（Ｂ）先端からはみ出している余分なＧＭＲ膜を除去することもできる。
【００７９】
エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを除去すれば、図４（ｅ）に示すように、ギャップ長がＧＭＲ膜４６の膜厚によって規定される一対の薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びにギャップ長がＧＭＲ膜５６の膜厚によって規定される一対の薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂが得られる。
【００８０】
この後、絶縁基板４２表面の平坦化を行い、絶縁基板４２の表面に第３薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの端面を露出させる。平坦化の方法は、特に限定されるものではなく、絶縁基板４２の表面に研磨用保護膜を形成し、これを機械的に研磨する機械研磨法、エッチバック法等、種々の方法を用いることができる。
【００８１】
例えば、エッチバック法を用いて第３絶縁基板４２表面を平坦化する場合には、まず、絶縁基板４２の表面に研磨用保護膜３７を形成し（図４（ｆ））、次いで、絶縁基板４２表面に対してＡｒイオンビームエッチングを行い（図４（ｇ））、さらに残った研磨用保護膜３７を除去すれば良い（図５（ａ））。この場合、研磨用保護膜３７には、９０℃以下でプリベーク又は９０〜１２０℃でポストベークしたフォトレジスト膜を用いるのが好ましい。
【００８２】
また、研磨用保護膜３７で覆われた絶縁基板４２の表面に対してＡｒイオンビームエッチングを行うと、最初に研磨用保護膜３７のみがエッチングされる。エッチングを続行すると、やがて薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの凸部が露出するので、以後は、研磨用保護膜３７と薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの双方がエッチングされる。
【００８３】
一般に、薄膜ヨーク（Ｂ）の突部上にあるレジスト膜が完全に平坦とならず、また、薄膜ヨークとフォトレジスト膜のエッチング速度に差があるので、１回のエッチングで薄膜ヨーク（Ｂ）の必要部に損傷を与えずに、不要部分を完全に除去するのは困難である。そのため、図４（ｇ）に示すように、フォトレジスト膜（研磨用保護膜３７）がなくなる前にエッチングを一旦止め、フォトレジスト膜を除去（ハクリ）する。そして、薄膜ヨーク（Ｂ）の不要部分が完全に除去されるまで、（１）フォトレジスト膜の形成及びプリベーク又はポストベーク、（２）エッチング、及び（３）ハクリを所定回数繰り返す。
【００８４】
次に、電極形成工程について説明する。電極形成工程は、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの端部に、それぞれ、電極４８、４８を形成すると同時に、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの端部に、それぞれ、電極５８、５８を形成する工程である。電極４８、４８及び電極５８、５８の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【００８５】
すなわち、まず、電極４８、４８及び電極５８、５８を形成する領域を除いて、新たにフォトレジスト膜３８を形成する（図５（ｂ））。次いで、フォトレジスト膜３８の上から、所定の厚さを有する導電性材料からなる薄膜４８ａを堆積させる（図５（ｃ））。さらに、フォトレジスト膜３８を除去すれば、図５（ｄ）に示すように、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの端部に、それぞれ、電極４８、４８及び電極５８、５８を形成することができる。
【００８６】
次に、保護膜形成工程について説明する。保護膜形成工程は、絶縁基板４２の表面に、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ及びＧＭＲ膜４６を保護するための保護膜５０を形成すると同時に、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂ及びＧＭＲ膜５６を保護するための保護膜６０を形成する工程である。保護膜５０及び保護膜６０の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【００８７】
すなわち、まず、保護膜５０及び保護膜６０を形成する領域を除いて、新たにフォトレジスト膜３８を形成する。この時、電極４８、４８及び電極５８、５８の一部が保護膜で覆われるように、フォトレジスト膜３８を形成するのが好ましい。次いで、その上から所定の厚さを有し、かつ絶縁性・非磁性材料からなる薄膜５０ａを堆積させる（図５（ｅ））。その後、フォトレジスト膜３８を除去すれば、図５（ｆ）に示すように、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０が得られる。
【００８８】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０の作用について説明する。薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂは、絶縁基板４２に形成された凹部４２ａの第１傾斜面４２ｂに堆積させたものからなるので、その磁化は、第１傾斜面４２ｂとほぼ平行な面内に固定されている。しかも、第１薄膜磁気センサ４１は、その感磁軸が絶縁基板４２の表面に対して平行にならないように、第１傾斜面４２ｂ上に形成されているので、外部磁界の内、ｚ方向成分を検出することができる。
【００８９】
一方、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂは、凹部４２ａに隣接して形成された平坦部４２ｃに堆積させたものからなるので、その磁化は、平坦部４２ｃとほぼ平行な面内に固定されている。しかも、第２薄膜磁気センサ５１は、その感磁軸が絶縁基板４２の表面に対して垂直にならないように、平坦部４２ｃ上に形成されているので、外部磁界の内、ｘ方向又はｙ方向成分を検出することができる。
【００９０】
そのため、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０によれば、ｚ方向及びｘ方向又はｙ方向に変化する外部磁界を確実に検出することができる。また、第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１は、いずれも、ＧＭＲ膜の両端に軟磁性材料からなる薄膜ヨークが配置された構造を備えているので、磁界感度が高く、相対的に弱い外部磁界であっても確実に検出することができる。
【００９１】
また、第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１は、いずれも、そのギャップ長がＧＭＲ膜の膜厚とほぼ同等になっているので、薄膜ヨークから空間に分散する磁束を最小限に抑えることができる。そのため、薄膜ヨークではさまれた狭いギャップ内にＧＭＲ膜を堆積させる従来の薄膜磁気センサに比べて、高い磁界感度を得ることができる。
【００９２】
また、一対の薄膜ヨークの内、一方の薄膜ヨークを先に堆積させ、その対向面上にＧＭＲ膜を堆積させた後、さらに他方の薄膜ヨークを堆積させる方法によれば、ギャップ長がＧＭＲ膜の膜厚とほぼ同等である薄膜磁気センサを容易に作成することができる。しかも、各薄膜ヨークは、ＧＭＲ膜の膜表面においてＧＭＲ膜と面接触しているので、両者の電気的接触状態が安定化し、安定した電気的、かつ磁気的特性を有する薄膜磁気センサチップを高い歩留まりで製造することができる。
【００９３】
さらに、同一絶縁基板上に、ｚ方向を検出するための薄膜磁気センサ（第１薄膜磁気センサ４１）と、ｘ方向及び／又はｙ方向を検出するための薄膜磁気センサ（第２薄膜磁気センサ５１）とを同時に形成することができる。そのため、これらを直列に接続し、その中点電位を検出することによって、例えば、ｚ方向磁界を検出する際には、第２薄膜磁気センサ５１が参照抵抗として動作する。
【００９４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜磁気センサチップについて説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）に、それぞれ、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０の平面図、及びそのＡ−Ａ’線断面図を示す。図７において、薄膜磁気センサチップ７０は、第１薄膜磁気センサ７１と、第２薄膜磁気センサ５１とを備えている。
【００９５】
第１薄膜磁気センサ７１は、絶縁基板７２の表面に対して垂直方向（ｚ方向）の磁界成分を検出するためのものであり、絶縁基板７２と、ギャップ７４ｃを介して対向する一対の薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂと、この一対の薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂと電気的に接続されるようにギャップ７４ｃ間に形成されたＧＭＲ膜７６とを備えている。
【００９６】
また、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂは、その端部に電極７８、７８が接合されている。さらに、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂ並びにＧＭＲ膜７６の表面は、保護膜８０により覆われている。
【００９７】
絶縁基板７２の表面には、凹部７２ａが形成されている。本実施の形態において、凹部７２ａの側面は、絶縁基板７２の表面に対して９０°以下の角度で傾斜している第２傾斜面７２ｂと、第２傾斜面７２ｂと連続し、かつ絶縁基板７２の表面に対して平行な第２水平面７２ｃと、第２水平面７２ｃと連続し、かつ絶縁基板７２の表面に対して９０°以下の角度で傾斜している第３傾斜面７２ｄとを備えている。第１薄膜磁気センサ７１は、その感磁軸が第３絶縁基板７２の表面に対して平行にならないように、第２傾斜面７２ｂ、第２水平面７２ｃ及び第３傾斜面７２ｄ上に形成されている。
【００９８】
第２傾斜面７２ｂ及び第３傾斜面７２ｄの傾斜角度は、特に限定されるものではないが、第１薄膜磁気センサ７１により、絶縁基板７２の表面に対して垂直方向（ｚ方向）の外部磁界を効率よく検出するためには、第２傾斜面７２ｂ及び第３傾斜面７２ｄの傾斜角度は、それぞれ、９０°に近いほうが好ましい。また、第１薄膜磁気センサ７１は、その感磁軸のｚ方向成分が最も大きくなるように、第２傾斜面７２ｂ、第２水平面７２ｃ及び第３傾斜面７２ｄ上に形成するのが好ましい。
【００９９】
本実施の形態において、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａは、第２水平面７２ｃのほぼ中央から凹部７２ａの底部側にある第２傾斜面７２ｂにかけて形成されている。また、薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂは、第２水平面７２ｃのほぼ中央から絶縁基板７２の表面側にある第３傾斜面７２ｄにかけて形成されている。さらに、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａと薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂが対向するギャップ７４ｃは、第２水平面７２ｃのほぼ中央に形成されている。
【０１００】
薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂの形状は、特に限定されるものではないが、第１薄膜磁気センサ７１によりｚ方向の外部磁界を効率よく検出するためには、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａは、第２水平面７２ｃ上に形成された部分の長さより第２傾斜面７２ｂ上に形成された部分の方が長いことが好ましい。同様に、薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂは、第２水平面７２ｃ上に形成された部分の長さより第３傾斜面７２ｄ上に形成された部分の方が長いことが好ましい。
【０１０１】
第２水平面７２ｃ上に形成された部分の長さよりも第２傾斜面７２ｂ上又は第３傾斜面７２ｃ上に形成された部分の長さを長くすると、第２傾斜面７２ｂ又は第３傾斜面７２ｄ方向の反磁界を小さくすることができるので、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂの電極側端部を外部磁界の流入・流出端として有効に機能させることができる。換言すれば、第１薄膜磁気センサ７１の感磁軸を第２傾斜面７２ｂ又は第３傾斜面７２ｄに対してほぼ平行にすることができる。
【０１０２】
なお、第１薄膜磁気センサ７１に関するその他の点については、第１の実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０を構成する第１薄膜磁気センサ４１と同様であるので説明を省略する。
【０１０３】
また、第２薄膜磁気センサ５１は、絶縁基板７２の表面に対して平行方向（ｘ方向又はｙ方向）の磁界成分を検出するためのものであると同時に、第１薄膜磁気センサ７１の参照抵抗となるものであり、絶縁基板７２の表面に形成された凹部７２ａに隣接する平坦部７２ｅ上に形成されたものからなる。この第２薄膜磁気センサ５１は、第１の実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０を構成する第２薄膜磁気センサ５１と同一であるので、説明を省略する。
【０１０４】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０の製造方法について説明する。なお、以下の説明においては、第１薄膜磁気センサ７１及び第２薄膜磁気センサ５１の対応する各要素が、いずれも同一材質からなる場合について説明するが、両者の対応する各要素の全部又は一部が異なる材質からなる場合には、必要に応じて、以下の各工程を複数回繰り返せばよい。また、絶縁基板７２上に第１薄膜磁気センサ７１のみを作製する場合には、後述する各工程の内、第２薄膜磁気センサ５１に相当する部分を省略すればよい。第２薄膜磁気センサ５１のみを作製する場合も同様である。
【０１０５】
図７〜図１０に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０の製造方法の工程図を示す。本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０の製造方法は、基板加工工程と、薄膜ヨーク（Ａ）形成工程と、ＧＭＲ膜形成工程と、薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程と、電極形成工程と、保護膜形成工程とを備えている。
【０１０６】
初めに、基板加工工程について説明する。基板加工工程は、絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板７２の表面に、凹部又は凸部を形成（傾斜面形成工程）すると同時に、凹部又は凸部に隣接して平坦部を形成（平坦部形成工程）する工程である。絶縁基板７２の表面に、第２傾斜面７２ｂ、第２水平面７２ｃ及び第３傾斜面７２ｄを備えた凹部７２ａ、並びにこれに隣接する平坦部７２ｅを形成する場合、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【０１０７】
すなわち、まず、絶縁基板７２の表面に透過防止膜（図示省略）を成膜した後、凹部７２ａ及び平坦部７２ｅを形成する部分を除いて、フォトレジスト膜３８を形成する（図７（ａ））。次いで、絶縁基板７２を回転させながら、Ａｒイオンビームエッチングを行う。この時、絶縁基板７２の回転速度、Ａｒイオンビームの照射角度等の照射条件を最適化すると、図７（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３８の境界線に沿って、絶縁基板７２を斜めに、かつ一定の深さにエッチングすることができる。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８を除去すれば、図７（ｃ）に示すように、その表面に第３傾斜面７２ｄ及びこれと連続する平坦なエッチング領域が得られる。
【０１０８】
次に、絶縁基板７２の表面に再び透過防止膜（図示省略）を成膜した後、第２傾斜面７２ｂを形成するための領域を除いて、新たにフォトレジスト膜３８を形成する（図７（ｄ））。次いで、絶縁基板７２の表面を所定の条件下でエッチングすると、図７（ｅ）に示すように、フォトレジスト膜３８の境界線に沿って、絶縁基板７２が斜めにエッチングされる。エッチング終了後、フォトレジスト膜３８を除去すれば、図８（ａ）に示すように、絶縁基板７２の表面に、第２傾斜面７２ｂ、第２水平面７２ｃ及び第３傾斜面７２ｄを備えた凹部７２ａ、並びにこれに隣接する平坦部７２ｅを形成することができる。
【０１０９】
なお、絶縁基板７２の表面をエッチングすることにより凹部７２ａを形成する代わりに、絶縁基板７２の表面に絶縁性・非磁性材料を所定のパターンで堆積させることにより、凹部７２ａを形成しても良い点、絶縁基板７２表面のエッチング又は絶縁基板７２表面への絶縁性・非磁性材料の堆積によって、絶縁基板７２の表面に凸部を形成しても良い点、及び、Ａｒイオンビームエッチングに代えて、ウエットエッチングや反応性イオンエッチング等を用いても良い点は、第１の実施の形態と同様である。
【０１１０】
次に、薄膜ヨーク（Ａ）形成工程について説明する。薄膜ヨーク（Ａ）形成工程は、絶縁基板７２に形成された凹部又は凸部の側面に、薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂとの対向面を有し、かつ軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ａ）７４ａを堆積させると同時に、絶縁基板７２に形成された平坦部７２ｅの表面に、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとの対向面を有し、かつ軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ａ）５４ａを堆積させる工程である。薄膜ヨーク（Ａ）の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【０１１１】
すなわち、まず、凹部７２ａ及び平坦部７２ｅが形成された絶縁基板７２の表面全面に、軟磁性材料からなる軟磁性薄膜７４ｄを、所定の厚さとなるまで堆積させる（図８（ｂ））。次いで、図８（ｃ）に示すように、軟磁性薄膜７４ｄの内、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａとなる部分に、それぞれ、新たにフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを形成する。
【０１１２】
次に、絶縁基板７２の表面を所定の条件下でエッチングすると、図８（ｄ）に示すように、軟磁性薄膜７４ｄがフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂの境界線に沿って、所定の角度でエッチングされる。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを除去すると、図８（ｅ）に示すように、その端面に所定の傾斜角度を有する対向面を備えた薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａを、それぞれ、第２水平面７２ｃのほぼ中央から第２傾斜面７２ｂにかけて、並びに平坦部７２ｅ上に形成することができる。
【０１１３】
次に、ＧＭＲ膜形成工程について説明する。ＧＭＲ膜形成工程は、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａの対向面上に、所定の組成を有するＧＭＲ膜７６を堆積させると同時に、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上に、所定の組成を有するＧＭＲ膜５６を堆積させる工程である。ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【０１１４】
すなわち、まず、絶縁基板７２の表面全面に、所定の組成を有する巨大磁気抵抗効果を有する材料からなる薄膜７６ａを、所定の厚さとなるまで堆積させる（図８（ｆ））。次いで、図９（ａ）に示すように、この薄膜７６ａの内、ＧＭＲ膜７６及びＧＭＲ膜５６となる部分に、それぞれ、新たにフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを形成する。
【０１１５】
次に、絶縁基板７２の表面を所定の条件下でエッチングすると、図９（ｂ）に示すように、薄膜７６ａの内、フォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂで覆われていない部分が除去される。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを除去すると、図９（ｃ）に示すように、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａの対向面上及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上にそれぞれ形成されたＧＭＲ膜７６及びＧＭＲ膜５６が得られる。なお、ＧＭＲ膜の形成に際し、リフトオフ法を用いても良い点、及びＧＭＲ膜の横幅は、薄膜ヨーク（Ｂ）先端の横幅より広くても良く、あるいは狭くても良い点は、第１の実施の形態と同様である。
【０１１６】
次に、薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程について説明する。薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程は、ＧＭＲ膜７６と薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂとが、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａの対向面上に堆積させたＧＭＲ膜７６の膜表面において電気的に接続されるように、凹部又は凸部の側面に軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂを堆積させると同時に、ＧＭＲ膜５６と薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとが、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上に堆積させたＧＭＲ膜５６の膜表面において電気的に接続されるように、平坦部７２ｅ上に軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂを堆積させる工程である。薄膜ヨーク（Ｂ）の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【０１１７】
すなわち、まず、絶縁基板７２の表面全面に、軟磁性材料からなる軟磁性薄膜７４ｄを、所定の厚さとなるまで堆積させる（図９（ｄ））。次いで、図９（ｅ）に示すように、薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとなる部分に、それぞれ、新たにフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを形成する。
【０１１８】
次に、絶縁基板７２の表面を所定の条件下で、かつ薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの表面に堆積した軟磁性薄膜７４ｄが完全に除去されるまでエッチングすると、図９（ｆ）に示すように、軟磁性薄膜７４ｄがフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂの境界線に沿って、所定の角度でエッチングされる。また、ＧＭＲ膜の横幅が薄膜ヨーク（Ｂ）先端の横幅より広い場合において、エッチング条件を最適化すれば、薄膜ヨーク（Ｂ）をマスクとして、薄膜ヨーク（Ｂ）先端からはみ出している余分なＧＭＲ膜を除去することもできる。
【０１１９】
エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを除去すれば、図１０（ａ）に示すように、ギャップ長がＧＭＲ膜７６の膜厚によって規定される一対の薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂ、並びにギャップ長がＧＭＲ膜５６の膜厚によって規定される一対の薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂが得られる。
【０１２０】
この後、絶縁基板７２表面の平坦化を行い、薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂの端面を絶縁基板７２の表面に露出させる。平坦化の方法は、特に限定されるものではなく、上述した機械研磨法、エッチバック法等、種々の方法を用いることができる。
【０１２１】
例えば、エッチバック法を用いて絶縁基板７２表面を平坦化する場合には、まず絶縁基板７２の表面に研磨用保護膜３７を形成し（図１０（ｂ））、次いで絶縁基板７２の表面に対してＡｒイオンビームエッチングを行い（図１０（ｃ））、さらに残った研磨用保護膜３７を除去（図１０（ｄ））すれば良い。この場合、研磨用保護膜３７には、９０℃以下でプリベーク又は９０〜１２０℃でポストベークしたフォトレジスト膜を用いるのが好ましい。
【０１２２】
また、研磨用保護膜３７で覆われた絶縁基板７２の表面に対してイオンビームエッチングを行うと、最初に研磨用保護膜３７のみがエッチングされる。エッチングを続行すると、やがて薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂ及び薄膜ヨーク５４ｂの凸部が露出するので、以後は、研磨用保護膜３７と薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂ及び薄膜ヨーク５４ｂの双方が同時にエッチングされる。
【０１２３】
一般に、薄膜ヨーク（Ｂ）上の突部をフォトレジスト膜で完全に平坦化できず、かつ、薄膜ヨークとフォトレジスト膜のエッチング速度に差があるので、１回のエッチバックにより絶縁基板７２の表面を完全に平坦化するのは困難である。このような場合には、研磨用保護膜３７が完全になくなる前にエッチングを止め、研磨用保護膜３７を一旦除去（ハクリ）した後、（１）研磨用保護膜３７の形成、（２）エッチング、及び（３）ハクリを、複数回繰り返すのが好ましい。
【０１２４】
絶縁基板７２の表面を平坦化した後、第１の実施の形態と同様の手順に従い、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂの端部に、それぞれ電極７８、７８を形成し、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの端部に電極５８、５８を形成する（電極形成工程）。さらに、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ、薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂ及びＧＭＲ膜７６の表面に保護膜８０を形成し、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂ及びＧＭＲ膜５６の表面に保護膜６０を形成（保護膜形成工程）すれば、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０が得られる。
【０１２５】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０の作用について説明する。本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０は、絶縁基板７２の凹部７２ａの側面に形成された第１薄膜磁気センサ７１と、平坦部７２ｅに形成された第２薄膜磁気センサ５１とを備えているので、ｚ方向及びｘ方向又はｙ方向に変化する外部磁界を確実に検出することができる。
【０１２６】
また、第１薄膜磁気センサ７１及び第２薄膜磁気センサ５１は、いずれも、ＧＭＲ膜の両端に軟磁性材料からなる薄膜ヨークが配置された構造を備えており、しかも、ギャップ長がＧＭＲ膜の膜厚とほぼ同等であるので、磁界感度が高く、相対的に弱い外部磁界であっても確実に検出することができる。また、ＧＭＲ膜は、その膜表面において一対の薄膜ヨークと面接触しているので、安定した電気的、磁気的特性が得られる。
【０１２７】
また、本実施の形態においては、第２水平面７２ｃ上にギャップ７４ｃが形成されているので、ｚ方向の磁界を検出するための第１薄膜磁気センサ７１の作製が容易化する。さらに、本発明に係る製造方法は、一方の薄膜ヨーク（Ａ）、ＧＭＲ膜及び他方の薄膜ヨーク（Ｂ）をこの順で形成しているので、このような高い磁界感度と、安定した磁気特性を有する薄膜磁気センサチップ７０を低コストで、かつ再現性良く製造することができる。
【０１２８】
また、第１薄膜磁気センサ７１と、第２薄膜磁気センサ５１を直列に接続すれば、一方が他方の参照抵抗として機能するので、大きな温度変化が生ずる環境下で使用した場合であっても、ｚ方向、又はｘ方向若しくはｙ方向の磁界成分を高い精度で検出することができる。
【０１２９】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
【０１３０】
【発明の効果】
本発明に係る薄膜磁気センサは、その感磁軸の少なくとも１つが絶縁基板表面に対して平行にならないように、薄膜ヨーク（Ａ）、薄膜ヨーク（Ｂ）及びＧＭＲ膜が絶縁基板表面に形成されているので、外部磁界の内、絶縁基板の表面に対して垂直方向（ｚ方向）成分を、高い感度で検出できるという効果がある。
【０１３１】
また、本発明に係る薄膜磁気センサの製造方法は、絶縁基板の表面に凹部を形成し、凹部の側面に、薄膜ヨーク（Ａ）、ＧＭＲ膜及び薄膜ヨーク（Ｂ）をこの順で形成しているので、外部磁界のｚ方向成分を高い感度で検出可能であり、かつ安定した磁気特性を示す薄膜磁気センサを低コストで、かつ再現性良く製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）及び図１（ｂ）は、それぞれ、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気センサチップの平面図、及びそのＡ−Ａ’線断面図である。
【図２】 図１に薄膜磁気センサチップの製造方法を示す工程図である。
【図３】 図２に示す工程図の続きである。
【図４】 図３に示す工程図の続きである。
【図５】 図４に示す工程図の続きである。
【図６】 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜磁気センサチップの平面図、及びそのＡ−Ａ’線断面図である。
【図７】 図６に示す薄膜磁気センサチップの製造方法を示す工程図である。
【図８】 図７に示す工程図の続きである。
【図９】 図８に示す工程図の続きである。
【図１０】 図９に示す工程図の続きである。
【符号の説明】
４０ 薄膜磁気センサチップ
４１ 第１薄膜磁気センサ
４２ 絶縁基板
４２ａ 凹部
４２ｂ 第１傾斜面
４４ａ 薄膜ヨーク（Ａ）
４４ｂ 薄膜ヨーク（Ｂ）
４６ ＧＭＲ膜
５１ 第２薄膜磁気センサ
５４ａ 薄膜ヨーク（Ａ）
５４ｂ 薄膜ヨーク（Ｂ）
５６ ＧＭＲ膜
７０ 薄膜磁気センサチップ
７１ 第１薄膜磁気センサ
７２ 絶縁基板
７２ａ 凹部
７２ｂ 第２傾斜面
７２ｃ 第２水平面
７２ｄ 第３傾斜面
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜磁気センサ及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、自動車の車軸、ロータリーエンコーダ、産業用歯車等の回転情報の検出、油圧式シリンダ／空気式シリンダのストロークポジション、工作機械のスライド等の位置・速度情報の検出、工業用溶接ロボットのアーク電流等の電流情報の検出、地磁気方位コンパスなどに好適な薄膜磁気センサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気センサは、電磁気力（例えば、電流、電圧、電力、磁界、磁束など。）、力学量（例えば、位置、速度、加速度、変位、距離、張力、圧力、トルク、温度、湿度など。）、生化学量等の被検出量を、磁界を介して電圧に変換する電子デバイスである。磁気センサは、磁界の検出方法に応じて、ホールセンサ、異方的磁気抵抗（ＡＭＲ： Anisotropic Magneto-Resistivity）センサ、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ： Gaiant MR）センサ等に分類される。
【０００３】
これらの中でもＧＭＲセンサは、（１）ホールセンサやＡＭＲセンサに比べて電気比抵抗の変化率の最大値（すなわち、ＭＲ比＝△ρ／ρ０（△ρ＝ρＨ−ρ０：ρＨは、外部磁界Ｈにおける電気比抵抗、ρ０は、外部磁界ゼロにおける電気比抵抗））が極めて大きい、（２）ホールセンサに比べて抵抗値の温度変化が小さい、（３）巨大磁気抵抗効果を有する材料が薄膜材料であるために、マイクロ化に適している、等の利点がある。そのため、ＧＭＲセンサは、コンピュータ、電力、自動車、家電、携帯機器等に用いられる高感度マイクロ磁気センサとしての応用が期待されているものである。
【０００４】
ＧＭＲ効果を示す材料としては、（１）強磁性層（例えば、パーマロイ等）と非磁性層（例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等）の多層膜、あるいは、反強磁性層、強磁性層（固定層）、非磁性層及び強磁性層（自由層）の４層構造を備えた多層膜（いわゆる、「スピンバルブ」）からなる金属人工格子、（２）強磁性金属（例えば、パーマロイ等）からなるｎｍサイズの微粒子と、非磁性金属（例えば、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等）からなる粒界相とを備えた金属−金属系ナノグラニュラー材料、（３）スピン依存トンネル効果によってＭＲ効果が生ずるトンネル接合膜、（４）ｎｍサイズの強磁性金属合金微粒子と、非磁性・絶縁性材料からなる粒界相とを備えた金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料、等が知られている。
【０００５】
これらの内、スピンバルブに代表される多層膜は、一般に、低磁界における感度が高いという特徴がある。しかしながら、多層膜は、種々の材料からなる薄膜を高精度で積層する必要があるために、安定性や歩留まりが悪く、製作コストを抑えるには限界がある。そのため、この種の多層膜は、専ら付加価値の大きなデバイス（例えば、ハードディスク用の磁気ヘッド）にのみ用いられ、単価の安いＡＭＲセンサやホールセンサとの価格競争を強いられる磁気センサに応用するのは困難であると考えられている。また、温度により反強磁性膜の特性が変化したり、あるいは多層膜間の拡散が生じやすく、ＧＭＲ効果が劣化しやすいため、耐熱性が悪いという大きな欠点がある。
【０００６】
一方、ナノグラニュラー材料は、一般に、作製が容易で、再現性も良い。そのため、これを磁気センサに応用すれば、磁気センサを低コスト化することができる。特に、金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、（１）その組成を最適化すれば、室温において１０％を越える高いＭＲ比を示す、（２）電気比抵抗が桁違いに高いので、磁気センサの超小型化と低消費電力化が可能である、（３）耐熱性の悪い反強磁性膜を含むスピンバルブ膜と異なり、高温環境下でも使用可能である、等の利点がある。しかしながら、金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、低磁界における磁界感度が非常に小さいという問題がある。
【０００７】
そこでこの問題を解決するために、特許文献１には、巨大磁気抵抗薄膜の両端に軟磁性薄膜を配置し、巨大磁気抵抗薄膜の磁界感度を上げる点が記載されている。また、同文献には、基板上に膜厚２μｍのパーマロイ薄膜（軟磁性膜）を形成し、パーマロイ薄膜にイオンビームエッチング装置を用いて幅約９μｍの隙間を作製し、隙間の部分にＣｏ３８．６Ｙ４１．０Ｏ４７．４組成を有するナノグラニュラーＧＭＲ膜を積層する薄膜磁気センサの製造方法が記載されている。
【０００８】
また、特許文献２には、巨大磁気抵抗薄膜の両端に軟磁性薄膜を配置した薄膜磁気抵抗素子において、磁界感度をさらに向上させるために、巨大磁気抵抗薄膜の膜厚を軟磁性薄膜の膜厚以下とする点が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−０８７８０４号公報の請求項１及び段落番号「００１９」
【特許文献２】
特開平１１−２７４５９９号公報の請求項１
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
大きな飽和磁化を有し、透磁率の高い軟磁性材料は、磁界感度が極めて高く、相対的に弱い外部磁界で極めて大きな磁化を示す。そのため、軟磁性材料からなる薄膜ヨークで挟まれた狭いギャップ内に、薄膜ヨークと電気的に接続するように、大きな電気比抵抗を有し、かつ巨大磁気抵抗効果を有する薄膜（ＧＭＲ膜）を配置した薄膜磁気センサに対して外部磁界を作用させると、弱い外部磁界によって薄膜ヨークが磁化し、ＧＭＲ膜には、外部磁界の１００〜１００００倍の強い磁界が作用する。その結果、ＧＭＲ膜の磁界感度を著しく大きくすることができる。なお、ＧＭＲ膜としては、現在、金属−絶縁体系グラニュラー薄膜が知られている。
【００１１】
ところで、磁界中に棒状の磁性体を置くと、磁性体の両端に磁極が生じ、外部磁界と逆方向の磁界（すなわち、「反磁界」）が生ずる。反磁界の強さは、磁性体の形状に依存し、この形状に依存する因子を反磁界係数という。また、反磁界係数は、１／ｋ２（但し、ｋは、磁性体の寸法比（＝長さ／直径））に比例することが知られている。
【００１２】
すなわち、軟磁性材料からなる薄膜ヨークの磁化は、反磁界のために膜面内に主たる磁化方向が固定されている。そのため、このような一対の薄膜ヨークのギャップ間にＧＭＲ膜を配置した薄膜磁気センサにおいて、主たる磁化方向と平行な軸（以下、これを「感磁軸」という。）に対して平行に外部磁界が作用したとき、低い磁界で最も出力が大きくなり、感磁軸に対して垂直に低い外部磁界が作用したときには、出力は、ほぼゼロとなる。従って、外部磁界を検出する方向に沿って感磁軸を配置すれば、その方向に発生する外部磁界の変化を検出することができる。
【００１３】
しかしながら、従来の薄膜磁気センサは、平板状の絶縁基板の表面に薄膜ヨークを堆積させる方法により製造されているので、その感磁軸は、絶縁基板の表面に対してほぼ平行になる。そのため、絶縁基板に垂直方向の磁界成分を検出できないという問題がある。
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、絶縁基板の表面に対して垂直方向の外部磁界を検出可能な薄膜磁気センサ及びその製造方法を提供することにある。
【００１５】
また、本発明が解決しようとする他の課題は、同一絶縁基板上に、絶縁基板の表面に対して垂直方向の外部磁界を検出可能な薄膜磁気センサと、絶縁基板の表面に対して平行な外部磁界を検出可能な薄膜磁気センサの双方が形成された、複数次元の外部磁界を検出可能な薄膜磁気センサチップ及びその製造方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る薄膜磁気センサは、軟磁性材料からなり、かつギャップを介して対向させた一対の薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）と、該一対の薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）と電気的に接続されるように前記ギャップ間に形成された、前記軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜と、前記薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）、並びに前記ＧＭＲ膜を支持する絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板とを備えたものであって、前記薄膜ヨーク（Ａ）及び前記薄膜ヨーク（Ｂ）は、その感磁軸の少なくとも１つが前記絶縁基板の表面に対して平行にならないように、前記絶縁基板上に形成されていることを要旨とする。
【００１７】
また、本発明に係る薄膜磁気センサの製造方法は、絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板表面に凹部又は凸部を形成する傾斜面形成工程と、前記凹部又は凸部の側面に、薄膜ヨーク（Ｂ）との対向面を有し、かつ軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ａ）を堆積させる薄膜ヨーク（Ａ）形成工程と、前記薄膜ヨーク（Ａ）の前記対向面と電気的に接続するように、前記軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜を前記対向面上に堆積させるＧＭＲ膜形成工程と、前記ＧＭＲ膜と前記薄膜ヨーク（Ｂ）とが、前記対向面上に堆積させた前記ＧＭＲ膜の膜表面において電気的に接続されるように、前記凹部又は凸部の側面に前記軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ｂ）を堆積させる薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程とを備えていることを要旨とする。
【００１８】
絶縁基板の表面に凹部又は凸部を形成し、その側面に薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）を形成すると、薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）の磁化を、反磁界の作用により、凹部又は凸部の側面とほぼ平行な面内に固定することができる。そのため、外部磁界の内、絶縁基板の表面に対して垂直方向（ｚ方向）の磁界成分に主たる感度を有する薄膜磁気センサにすることができる。また、この薄膜磁気センサが形成された絶縁基板上に、その感磁軸が絶縁基板の表面に対して垂直にならないように第２の薄膜磁気センサをさらに形成すると、外部磁界のｚ方向成分に加えて、絶縁基板の表面に対して平行方向（ｘ及び／又はｙ方向）成分も検出することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）に、それぞれ、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０の平面図、及びそのＡ−Ａ’線断面図を示す。図１において、薄膜磁気センサチップ４０は、第１薄膜磁気センサ４１と、第２薄膜磁気セセンサ５１とを備えている。
【００２０】
第１薄膜磁気センサ４１は、絶縁基板４２の表面に対して垂直方向（ｚ方向）の磁界成分を検出するためのものであり、絶縁基板４２と、ギャップ４４ｃを介して対向する一対の薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂと、この一対の薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂと電気的に接続されるようにギャップ４４ｃ間に形成されたＧＭＲ膜４６とを備えている。
【００２１】
また、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの端部には、電極４８、４８が接合されている。さらに、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ並びにＧＭＲ膜４６の表面は、保護膜５０により覆われている。
【００２２】
一方、第２薄膜磁気センサ５１は、絶縁基板４２の表面に対して平行方向（ｘ方向又はｙ方向）の磁界成分を検出するためのものであると同時に、第１薄膜磁気センサ４１の参照抵抗となるものであり、絶縁基板４２と、ギャップ５４ｃを介して対向する一対の薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂと、この一対の薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂと電気的に接続されるようにギャップ５４ｃ間に形成されたＧＭＲ膜５６とを備えている。すなわち、第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１は、いずれも絶縁基板４２上に形成されている。
【００２３】
また、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの端部には、電極５８、５８が接合されている。さらに、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂ並びにＧＭＲ膜５６の表面は、保護膜６０により覆われている。
【００２４】
初めに、絶縁基板４２について説明する。絶縁基板４２は、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、及びＧＭＲ膜４６、並びに、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂ、及びＧＭＲ膜５６を支持するためのものであり、絶縁性・非磁性材料からなる。絶縁基板４２の材質としては、具体的には、ガラス、スパッタ膜によって表面を平滑化したアルミナ、熱酸化膜付Ｓｉ、アルミナ・チタンカーバイドなどのセラミックス等の高剛性材等が好適な一例として挙げられる。
【００２５】
また、絶縁基板４２の表面には、凹部４２ａが形成されている。本実施の形態において、凹部４２ａの側面は、絶縁基板４２の表面に対して９０°以下の角度で傾斜している第１傾斜面４２ｂを備えている。第１薄膜磁気センサ４１は、その感磁軸が絶縁基板４２の表面に対して平行にならないように、第１傾斜面４２ｂ上に形成されている。
【００２６】
第１傾斜面４２ｂの傾斜角度は、特に限定されるものではないが、第１薄膜磁気センサ４１により、絶縁基板４２の表面に対して垂直方向（ｚ方向）の外部磁界を高い感度で検出するためには、第１傾斜面４２ｂの傾斜角度は、９０°に近いほうが好ましい。また、第１薄膜磁気センサ４１は、その感磁軸のｚ方向成分が最も大きくなるように、第１傾斜面４２ｂ上に形成するのが好ましい。
【００２７】
また、絶縁基板４２の表面には、凹部４２ａに隣接して平坦部４２ｃが形成されている。第２薄膜磁気センサ５１は、その感磁軸が絶縁基板４２の表面に対して垂直にならないように、平坦部４２ｃ上に形成されている。
【００２８】
絶縁基板４２の底面から平坦部４２ｃまでの高さは、特に限定されるものではないが、３次元的に変化する外部磁界を正確に検出するためには、絶縁基板４２の底面から平坦部４２ｃまでの高さは、絶縁基板４２の底面から第１傾斜面４２ｂ上に形成される第１薄膜磁気センサ４１のＧＭＲ膜４６までの高さにほぼ等しくするのが好ましい。また、第２薄膜磁気センサ５１によって、絶縁基板４２の表面に対して平行方向（ｘ方向又はｙ方向）の外部磁界を高い感度で検出するためには、第２薄膜磁気センサ５１は、その感磁軸が絶縁基板４２の表面に対して平行になるように、平坦部４２ｃ上に形成するのが好ましい。
【００２９】
なお、絶縁基板４２の表面に凹部４２ａを形成する代わりに凸部を形成し、凸部の側面上に第１薄膜磁気センサ４１を形成しても良い。また、このような凹部又は凸部は、絶縁基板４２の表面をエッチングし、不要部分を除去することにより形成しても良く、あるいは、絶縁基板４２の表面に、絶縁基板４２と同一又は異なる材質からなる絶縁性・非磁性材料を所定のパターンで堆積させることによって形成しても良い。
【００３０】
また、絶縁基板４２のその他の部分の形状については、特に限定されるものではなく、薄膜磁気センサチップ４０の用途、要求特性等に応じて最適な形状を選択すれば良い。また、図１においては、絶縁基板４２上に第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１の２個のセンサ（素子）が形成された状態が記載されているが、これは単なる例示であり、量産の場合には、同一の絶縁基板４２上に複数個の薄膜磁気センサを同時に形成する。
【００３１】
また、薄膜磁気センサは、温度による基準電位の変動を防ぐために、通常、２個の素子を直列に接続し、中点電位を計測することによって外部磁界の検出を行うようになっている。また、薄膜磁気センサは、２つの素子の感磁軸が互いに直交するように配列させた直交形と、２個の素子の感磁軸が互いに平行になるように配列させた平行形に分類される。また、出力を倍にするために、４個の素子を用いてブリッジ回路を構成する場合もある。
【００３２】
この場合、外部磁界のｚ方向成分を検出するための１個又は２個以上の第１薄膜磁気センサ４１、及び外部磁界のｘ方向又はｙ方向成分を検出するための１個又は２個以上の第２薄膜磁気センサ５１を同一絶縁基板４２上に形成し、これらを接続しても良く、あるいは、別個の絶縁基板４２上に、それぞれ、１個又は２個以上の第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１を形成し、これらを接続して用いても良い。さらに、本実施の形態において、第２薄膜磁気センサ５１は、第１薄膜磁気センサ４１と直列に接続することにより、第１薄膜磁気センサ４１の参照抵抗としても機能するものであるが、温度が一定の環境下において外部磁界のｚ方向成分のみを検出する場合には、絶縁基板４２表面に第１薄膜磁気センサ４１のみを形成し、これを単独で用いても良い。
【００３３】
次に、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂについて説明する。薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂは、ＧＭＲ膜４６の磁界感度を高めるためのものであり、軟磁性材料からなる。また、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂは、ＧＭＲ膜５６の磁界感度を高めるためのものであり、軟磁性材料からなる。
【００３４】
弱磁界に対する高い磁界感度を得るためには、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂには、透磁率μ及び／又は飽和磁化Ｍｓの高い材料を用いるのが好ましい。具体的には、その透磁率μは、１００以上が好ましく、さらに好ましくは、１０００以上である。また、その飽和磁化Ｍｓは、５（ｋＧａｕｓｓ）以上が好ましく、さらに好ましくは、１０（ｋＧａｕｓｓ）以上である。
【００３５】
薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）の材質としては、具体的には、パーマロイ（４０〜９０％Ｎｉ−Ｆｅ合金）、センダスト（Ｆｅ７４Ｓｉ９Ａｌ１７）、ハードパーム（Ｆｅ１２Ｎｉ８２Ｎｂ６）、Ｃｏ８８Ｎｂ６Ｚｒ６アモルファス合金、(Ｃｏ９４Ｆｅ６)７０Ｓｉ１５Ｂ１５アモルファス合金、ファインメット（Ｆｅ７５．６Ｓｉ１３．２Ｂ８．５Ｎｂ１．９Ｃｕ０．８）、ナノマックス（Ｆｅ８３ＨＦ６Ｃ１１）、Ｆｅ８５Ｚｒ１０Ｂ５合金、Ｆｅ９３Ｓｉ３Ｎ４合金、Ｆｅ７１Ｂ１１Ｎ１８合金、Ｆｅ７１．３Ｎｄ９．６Ｏ１９．１ナノグラニュラー合金、Ｃｏ７０Ａｌ１０Ｏ２０ナノグラニュラー合金、Ｃｏ６５Ｆｅ５Ａｌ１０Ｏ２０合金等が好適な一例として挙げられる。
【００３６】
また、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂに用いられる軟磁性材料と、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂに用いられる軟磁性材料とは、互いに同一材質からなるものであっても良く、あるいは、異なる材質からなるものであっても良い。
【００３７】
本実施の形態において、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａは、凹部４２ａの底部側の第１傾斜面４２ｂ上に軟磁性材料からなる薄膜を所定のパターンで堆積させたものからなり、その先端には、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂとの対向面が形成されている。対向面と第１傾斜面４２ｂとのなす角は、特に限定されるものではなく、０°以上９０°以下であればよい。本実施の形態においては、対向面と第１傾斜面４２ｂとのなす角は、ほぼ９０°になっている。
【００３８】
一方、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂは、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａの対向面上に所定の厚さを有するＧＭＲ膜４６を堆積させた後、ＧＭＲ膜４６と薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂとが、対向面上に堆積させたＧＭＲ膜４６の膜表面において電気的に接続されるように、第１傾斜面４２ｂ上に軟磁性材料からなる薄膜を所定のパターンで堆積させたものからなる。すなわち、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａの対向面と、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの対向面との距離、すなわち、ギャップ４４ｃのギャップ長は、ＧＭＲ膜４６とほぼ同等になっている。
【００３９】
この場合、ギャップ４４ｃは、第１傾斜面４２ｂのほぼ中央に形成されているのが好ましい。これは、第１薄膜磁気センサ４１について高い磁界感度を得るためには、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの形状は、ギャップ４４ｃに対してほぼ対称になっている方が好ましいためである。
【００４０】
さらに、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂは、電極４８側の端部が絶縁基板４２の表面に露出した状態になっている。薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの電極側端部を絶縁基板４２の表面に露出させると、電極側端部が外部磁界の流入・流出端として有効に機能するので、外部磁界の鉛直方向成分を高い感度で検出することができる。
【００４１】
また、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａは、絶縁基板４２の平坦部４２ｃ上に軟磁性材料からなる薄膜を所定のパターンで堆積させたものからなり、その先端には、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとの対向面が形成されている。対向面と平坦部４２ｃとのなす角は、特に限定されるものではなく、０°以上９０°以下であればよい。本実施の形態においては、対向面と平坦部４２ｃとのなす角は、０°より大きく９０°より小さくなっている。
【００４２】
一方、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂは、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上に所定の厚さを有するＧＭＲ膜５６を堆積させた後、ＧＭＲ膜５６と薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとが対向面上に堆積させたＧＭＲ膜５６の膜表面において電気的に接続されるように、平坦部４２ｃ上に軟磁性材料からなる薄膜を所定のパターンで堆積させたものからなる。すなわち、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面と、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの対向面との距離、すなわち、ギャップ５４ｃのギャップ長は、ＧＭＲ膜５６とほぼ同等になっている。
【００４３】
薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの形状に関するその他の点については、特に限定されるものではないが、ＧＭＲ膜４６並びにＧＭＲ膜５６の磁界感度を高めるためには、以下のような条件を満たしていることが望ましい。
【００４４】
第１に、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂは、それぞれ、外部磁界の流入・流出端である電極側の断面積（Ｓｒ）に対するギャップ側の断面積（Ｓｆ）の比（Ｓｆ／Ｓｒ）が１以下であることが望ましい。ギャップ側の断面積を相対的に小さくすると、ギャップ先端における磁束密度が大きくなり、ＧＭＲ膜４６又はＧＭＲ膜５６に強い磁界を作用させることができる。
【００４５】
第２に、薄膜ヨークは、その電極側の横幅Ｗに対するそのギャップ長方向長さＬの比（Ｌ／Ｗ）が、適度に大きいことが望ましい。薄膜ヨークのギャップ長方向長さが相対的に長くなるほど、ギャップ長方向に発生する反磁界が小さくなるので、電極側の端面を外部磁界の流入・流出端として有効に機能させることができる。
【００４６】
より具体的には、薄膜ヨークのギャップ長方向長さ（Ｌ）の２乗に対する薄膜ヨークの電極側端面の断面積（Ｓｒ）の比（Ｓｒ／Ｌ２）は、Ｌの２乗に対する薄膜ヨークの側面の面積（Ｓｓ）、上面の面積（Ｓｕ）、又は下面の面積（Ｓｄ）の比（Ｓｓ／Ｌ２、Ｓｕ／Ｌ２、Ｓｄ／Ｌ２）のいずれよりも小さいことが好ましい。
【００４７】
第３に、ギャップを介して対向する各薄膜ヨークの先端面間の距離（すなわち、「ギャップ長」）は、短いことが望ましい。ギャップ長が短くなるほど、薄膜ヨークの先端から空間への磁束の分散が抑制され、ＧＭＲ膜に強い磁界を作用させることができる。ギャップ長は、ＧＭＲ膜に作用する磁界の大きさ、ギャップの形成の容易性、電気抵抗値仕様等に応じて、最適な長さとするのが好ましい。
【００４８】
なお、各薄膜ヨークの厚さは、特に限定されるものではなく、薄膜ヨークの材質、第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１に要求される特性等に応じて、最適な厚さを選択すればよい。また、図１に示す例においては、各薄膜ヨークの先端側（ギャップ側）の平面形状は、テーパ状になっているが、薄膜ヨークの先端に平行部を設けても良い。薄膜ヨークの先端に平行部を設けると、薄膜ヨーク先端における磁束の分散が抑制されるので、ＧＭＲ膜に、より強い磁界を作用させることができる。
【００４９】
次に、ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６について説明する。ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６は、それぞれ、外部磁界の変化を電圧の変化として検出するためのものであり、巨大磁気抵抗効果を有する材料からなる。外部磁界の変化を高い感度で検出するためには、ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６のＭＲ比の絶対値は、それぞれ、外部磁界Ｈが数百（Ｏｅ）以下で５％以上が好ましく、さらに好ましくは、１０％以上である。
【００５０】
また、本発明において、ＧＭＲ膜４６並びにＧＭＲ膜５６は、それぞれ、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂと直接、電気的に接続されるので、薄膜ヨークより高い電気比抵抗を有するものが用いられる。一般に、電気比抵抗が小さすぎる材料の場合には、薄膜ヨーク間が電気的に短絡するので好ましくない。一方、電気比抵抗が高すぎる材料の場合には、ノイズが増加し、外部磁界の変化を電圧変化として検出するのが困難となる。ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６の電気比抵抗は、それぞれ、１０３μΩｃｍ以上１０１２μΩｃｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、１０４μΩｃｍ以上１０１１μΩｃｍ以下である。
【００５１】
このような条件を満たす材料には、種々の材料があるが、中でも上述した金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料が特に好適である。金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料は、高いＭＲ比と高い電気比抵抗を有するだけでなく、僅かな組成変動によってＭＲ比が大きく変動することがないので、安定した磁気特性を有する薄膜を、再現性良く、かつ低コストで作製することができるという利点がある。
【００５２】
第１ＧＭＲ膜２６として用いられる巨大磁気抵抗効果を有する金属−絶縁体系ナノグラニュラー材料としては、具体的には、Ｃｏ−Ｙ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ａｌ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ｓｍ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｃｏ−Ｄｙ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、ＦｅＣｏ−Ｙ２Ｏ３系ナノグラニュラー合金、Ｆｅ−ＭｇＦ２、ＦｅＣｏ−ＭｇＦ２、Ｆｅ−ＣａＦ２等のフッ化物系ナノグラニュラー合金等が好適な一例として挙げられる。
【００５３】
この場合、ＧＭＲ膜４６とＧＭＲ膜５６とは、それぞれ、同一材質からなるものであっても良く、あるいは、異なる材質からなるものであっても良い。
【００５４】
ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６は、それぞれ、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの先端に形成された対向面上に堆積させたものからなる。従って、ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６の膜厚は、それぞれ、要求されるギャップ長が得られるように、その材質、第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１に要求される特性等に応じて、最適な厚さを選択するのが好ましい。
【００５５】
なお、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａを形成した後に形成されるＧＭＲ膜４６のパターンの横幅は、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂのギャップ４４ｃ側先端の横幅より広くても良い。ＧＭＲ膜４６の横幅の方が広い場合には、ＧＭＲ膜４６によって薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ−薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ間を電気的に分離することができるばかりでなく、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂをパターン形成する時に、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａを損傷させないための保護膜としての機能をも持つので、製造工程に自由度を持たせることができるという利点がある。また、一般に、ギャップ幅に比してＧＭＲ膜４６の横幅が広くなると、薄膜ヨークの横幅方向に漏れる弱い磁束に感応するＧＭＲ膜領域が増加し、磁界感度が低下する場合がある。このような場合には、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂをパターン形成するときに、これをすべてのマスクとして、その下にあるＧＭＲ膜４６と薄膜ヨーク（Ａ）４４ａの先端部を同時にエッチングすれば、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの横幅方向にはみ出している余分なＧＭＲ膜４６を抜いてしまうこともできる。
【００５６】
一方、ＧＭＲ膜４６の横幅の内、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａと薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの双方に電気的に接触している部分は、薄膜ヨークのギャップ側先端の横幅より狭くても良い。この場合、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂと電気的に接触させない部分には、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ間を電気的に分離するための絶縁性・非磁性材料からなる薄膜をさらに形成する必要があるので、工数が若干増加するという欠点がある。しかしながら、確実に安定した抵抗値を持つ磁気センサとなる利点がある。
【００５７】
これらの点は、ＧＭＲ膜５６も同様である。
【００５８】
電極４８、４８及び電極５８、５８は、それぞれ、出力を取り出すためのものであり、導電性材料が用いられる。具体的には、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等が好適である。但し、これらの下地には、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｉなどの密着向上と拡散防止の膜が置かれる。電極４８、４８及び電極５８、５８の形状は、特に限定されるものではない。但し、絶縁基板４２上に素子を作り込んだ後、隣接する電極４８と電極５８にはワイヤがボンディングされるが、このボンディングを円滑に行うためには、絶縁基板４２の底面から各電極までの高さは、ほぼ一定であることが好ましい。
【００５９】
従って、凹部４２ａの底部側に形成される薄膜ヨーク（Ａ）４４ａに接合される電極４８については、図１に示すように、その長さを平坦部４２ｃの上まで延長し、ボンディングに供される部分の高さを、平坦部４２ｃ上に形成される電極５８、５８とほぼ同等にするのが好ましい。
【００６０】
保護膜５０並びに保護膜６０は、それぞれ、絶縁基板４２の表面に露出しているＧＭＲ膜４６、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに、ＧＭＲ膜５６、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂを大気から遮断し、これらを保護するためのものである。
【００６１】
保護膜５０及び保護膜６０には、絶縁性・非磁性材料が用いられる。保護膜５０及び保護膜６０の材質としては、具体的には、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、２００℃以上でハードベークしたフォトレジスト等が好適な一例として挙げられる。
【００６２】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０の製造方法について説明する。なお、以下の説明においては、第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１の対応する各要素が、いずれも同一材質からなる場合について説明するが、両者の対応する各要素の全部又は一部が異なる材質からなる場合には、必要に応じて、以下の各工程を複数回繰り返せばよい。また、絶縁基板４２上に第１薄膜磁気センサ４１のみを作製する場合には、後述する各工程の内、第２薄膜磁気センサ５１に相当する部分を省略すればよい。第２薄膜磁気センサ５１のみを作製する場合も同様である。
【００６３】
図２〜図５に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０の製造方法の工程図を示す。本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０の製造方法は、基板加工工程と、薄膜ヨーク（Ａ）形成工程と、ＧＭＲ膜形成工程と、薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程と、電極形成工程と、保護膜形成工程とを備えている。
【００６４】
初めに、基板加工工程について説明する。基板加工工程は、絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板４２の表面に、凹部又は凸部を形成（傾斜面形成工程）すると同時に、凹部又は凸部に隣接して平坦部を形成（平坦部形成工程）する工程である。絶縁基板４２の表面に、第１傾斜面４２ｂを備えた凹部４２ａ及びこれに隣接する平坦部４２ｃを形成する場合、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【００６５】
すなわち、まず、絶縁基板４２の表面に、Ｃｒ、Ｔｉなどにより光の透過を防止する透過防止膜（図示省略）を成膜した後、凹部４２ａを形成する部分を除いて、フォトレジスト膜３８を形成する（図２（ａ））。次いで、絶縁基板４２を回転させながら、Ａｒイオンビームエッチングを行う。この時、絶縁基板４２の回転速度、Ａｒイオンビームの照射角度等の照射条件を最適化すると、図２（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３８の境界線に沿って、絶縁基板４２を斜めにエッチングすることができる。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８を除去すれば、図２（ｃ）に示すように、その側面に第１傾斜面４２ｂを備えた凹部４２ａが得られる。
【００６６】
なお、本実施の形態では、Ａｒイオンビームエッチングを用いたが、他のウエットエッチングや、反応性イオンエッチング等を用いても類似の形状を形成することは可能であるため、Ａｒイオンビームエッチングのみに限定されるものではない。
【００６７】
次に、凹部４２ａに隣接する平坦部４２ｃを形成する。具体的には、まず、絶縁基板４２の表面に、再び透過防止膜（図示省略）を成膜した後、平坦部４２ｃを形成する領域を除いて、新たにフォトレジスト膜３８を形成する（図２（ｄ））。次いで、所定の条件下でＡｒイオンビームエッチングを行うと、図２（ｅ）に示すように、フォトレジスト膜３８で覆われていない部分が平坦に除去される。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８を除去すれば、図２（ｆ）に示すように、凹部４２ａに隣接して、所定の高さを有する平坦部４２ｃを形成することができる。
【００６８】
なお、絶縁基板４２の表面をエッチングすることにより凹部４２ａを形成する代わりに、絶縁基板４２の表面に絶縁性・非磁性材料を所定のパターンで堆積させることにより、凹部４２ａを形成しても良い。また、絶縁基板４２表面のエッチング又は絶縁基板４２表面への絶縁性・非磁性材料の堆積によって、絶縁基板４２の表面に凸部を形成しても良い。
【００６９】
次に、薄膜ヨーク（Ａ）形成工程について説明する。薄膜ヨーク（Ａ）形成工程は、絶縁基板４２に形成された凹部又は凸部の側面に、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂとの対向面を有し、かつ軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ａ）４４ａを堆積させると同時に、絶縁基板４２に形成された平坦部４２ｃの表面に、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとの対向面を有し、かつ軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ａ）５４ａを堆積させる工程である。薄膜ヨーク（Ａ）の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【００７０】
すなわち、まず、凹部４２ａ及び平坦部４２ｃが形成された絶縁基板４２の表面全面に、軟磁性材料からなる軟磁性薄膜４４ｄを、所定の厚さとなるまで堆積させる（図３（ａ））。次いで、図３（ｂ）に示すように、軟磁性薄膜４４ｄの内、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａとなる部分に、それぞれ、新たにフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを形成する。
【００７１】
次に、絶縁基板４２の表面を所定の条件下でエッチングする。この時、エッチング条件を最適化すると、図３（ｃ）に示すように、軟磁性薄膜４４ｄがフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂの境界線に沿って、所定の角度でエッチングされる。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを除去すると、図３（ｄ）に示すように、その端面に所定の傾斜角度を有する対向面を備えた薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａを、それぞれ、第１傾斜面４２ｂ上及び平坦部４２ｃ上に形成することができる。
【００７２】
次に、ＧＭＲ膜形成工程について説明する。ＧＭＲ膜形成工程は、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａの対向面上に、所定の組成を有するＧＭＲ膜４６を堆積させると同時に、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上に、所定の組成を有するＧＭＲ膜５６を堆積させる工程である。ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【００７３】
すなわち、まず、絶縁基板４２の表面全面に、所定の組成を有する巨大磁気抵抗効果を有する材料からなる薄膜４６ａを、所定の厚さとなるまで堆積させる（図３（ｅ））。次いで、図３（ｆ）に示すように、この薄膜４６ａの内、ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６となる部分に、それぞれ、新たにフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを形成する。
【００７４】
次に、絶縁基板４２の表面を所定の条件下でエッチングすると、図３（ｇ）に示すように、薄膜４６ａの内、フォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂで覆われていない部分が除去される。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを除去すると、図４（ａ）に示すように、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａの対向面上及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上にそれぞれ形成されたＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６が得られる。
【００７５】
なお、上述した工程に代えて、フォトレジスト膜３８ａ、３８ｂと全く反転のフォトレジストマスクを形成しておき、その後、ＧＭＲ膜を堆積させ、フォトレジストマスクを溶解すると同時に、不要なＧＭＲ膜を除去するリフトオフ法を用いても良い。また、ＧＭＲ膜の横幅が薄膜ヨーク（Ｂ）先端の横幅より広い場合には、そのまま次工程に進めば良い。一方、ＧＭＲ膜の横幅が薄膜ヨーク（Ｂ）先端の横幅より狭い場合には、薄膜ヨーク（Ａ）と薄膜ヨーク（Ｂ）とを絶縁するための絶縁性・非磁性材料からなる薄膜をＧＭＲ膜に隣接して形成する。
【００７６】
次に、薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程について説明する。薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程は、ＧＭＲ膜４６と薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂとが、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａの対向面上に堆積させたＧＭＲ膜４６の膜表面において電気的に接続されるように、凹部又は凸部の側面に軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂを堆積させると同時に、ＧＭＲ膜５６と薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとが、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上に堆積させたＧＭＲ膜５６の膜表面において電気的に接続されるように、平坦部上に軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂを堆積させる工程である。薄膜ヨーク（Ｂ）の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【００７７】
すなわち、まず、絶縁基板４２の表面全面に、軟磁性材料からなる軟磁性薄膜４４ｄを、所定の厚さとなるまで堆積させる（図４（ｂ））。次いで、図４（ｃ）に示すように、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとなる部分に、それぞれ、新たにフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを形成する。
【００７８】
次に、絶縁基板４２の表面を所定の条件下でエッチングする。この時、エッチング条件を最適化すると、図４（ｄ）に示すように、軟磁性薄膜４４ｄがフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂの境界線に沿って、所定の角度でエッチングされる。また、エッチングは、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ａの表面に堆積した軟磁性薄膜４４ｄが完全に除去されるまで行う。また、ＧＭＲ膜の横幅が薄膜ヨーク（Ｂ）先端の横幅より広い場合において、エッチング条件を最適化すれば、薄膜ヨーク（Ｂ）をマスクとして、薄膜ヨーク（Ｂ）先端からはみ出している余分なＧＭＲ膜を除去することもできる。
【００７９】
エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを除去すれば、図４（ｅ）に示すように、ギャップ長がＧＭＲ膜４６の膜厚によって規定される一対の薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びにギャップ長がＧＭＲ膜５６の膜厚によって規定される一対の薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂが得られる。
【００８０】
この後、絶縁基板４２表面の平坦化を行い、絶縁基板４２の表面に第３薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの端面を露出させる。平坦化の方法は、特に限定されるものではなく、絶縁基板４２の表面に研磨用保護膜を形成し、これを機械的に研磨する機械研磨法、エッチバック法等、種々の方法を用いることができる。
【００８１】
例えば、エッチバック法を用いて第３絶縁基板４２表面を平坦化する場合には、まず、絶縁基板４２の表面に研磨用保護膜３７を形成し（図４（ｆ））、次いで、絶縁基板４２表面に対してＡｒイオンビームエッチングを行い（図４（ｇ））、さらに残った研磨用保護膜３７を除去すれば良い（図５（ａ））。この場合、研磨用保護膜３７には、９０℃以下でプリベーク又は９０〜１２０℃でポストベークしたフォトレジスト膜を用いるのが好ましい。
【００８２】
また、研磨用保護膜３７で覆われた絶縁基板４２の表面に対してＡｒイオンビームエッチングを行うと、最初に研磨用保護膜３７のみがエッチングされる。エッチングを続行すると、やがて薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの凸部が露出するので、以後は、研磨用保護膜３７と薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの双方がエッチングされる。
【００８３】
一般に、薄膜ヨーク（Ｂ）の突部上にあるレジスト膜が完全に平坦とならず、また、薄膜ヨークとフォトレジスト膜のエッチング速度に差があるので、１回のエッチングで薄膜ヨーク（Ｂ）の必要部に損傷を与えずに、不要部分を完全に除去するのは困難である。そのため、図４（ｇ）に示すように、フォトレジスト膜（研磨用保護膜３７）がなくなる前にエッチングを一旦止め、フォトレジスト膜を除去（ハクリ）する。そして、薄膜ヨーク（Ｂ）の不要部分が完全に除去されるまで、（１）フォトレジスト膜の形成及びプリベーク又はポストベーク、（２）エッチング、及び（３）ハクリを所定回数繰り返す。
【００８４】
次に、電極形成工程について説明する。電極形成工程は、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂの端部に、それぞれ、電極４８、４８を形成すると同時に、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの端部に、それぞれ、電極５８、５８を形成する工程である。電極４８、４８及び電極５８、５８の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【００８５】
すなわち、まず、電極４８、４８及び電極５８、５８を形成する領域を除いて、新たにフォトレジスト膜３８を形成する（図５（ｂ））。次いで、フォトレジスト膜３８の上から、所定の厚さを有する導電性材料からなる薄膜４８ａを堆積させる（図５（ｃ））。さらに、フォトレジスト膜３８を除去すれば、図５（ｄ）に示すように、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ、並びに、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの端部に、それぞれ、電極４８、４８及び電極５８、５８を形成することができる。
【００８６】
次に、保護膜形成工程について説明する。保護膜形成工程は、絶縁基板４２の表面に、薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ、薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂ及びＧＭＲ膜４６を保護するための保護膜５０を形成すると同時に、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂ及びＧＭＲ膜５６を保護するための保護膜６０を形成する工程である。保護膜５０及び保護膜６０の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【００８７】
すなわち、まず、保護膜５０及び保護膜６０を形成する領域を除いて、新たにフォトレジスト膜３８を形成する。この時、電極４８、４８及び電極５８、５８の一部が保護膜で覆われるように、フォトレジスト膜３８を形成するのが好ましい。次いで、その上から所定の厚さを有し、かつ絶縁性・非磁性材料からなる薄膜５０ａを堆積させる（図５（ｅ））。その後、フォトレジスト膜３８を除去すれば、図５（ｆ）に示すように、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０が得られる。
【００８８】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０の作用について説明する。薄膜ヨーク（Ａ）４４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）４４ｂは、絶縁基板４２に形成された凹部４２ａの第１傾斜面４２ｂに堆積させたものからなるので、その磁化は、第１傾斜面４２ｂとほぼ平行な面内に固定されている。しかも、第１薄膜磁気センサ４１は、その感磁軸が絶縁基板４２の表面に対して平行にならないように、第１傾斜面４２ｂ上に形成されているので、外部磁界の内、ｚ方向成分を検出することができる。
【００８９】
一方、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂは、凹部４２ａに隣接して形成された平坦部４２ｃに堆積させたものからなるので、その磁化は、平坦部４２ｃとほぼ平行な面内に固定されている。しかも、第２薄膜磁気センサ５１は、その感磁軸が絶縁基板４２の表面に対して垂直にならないように、平坦部４２ｃ上に形成されているので、外部磁界の内、ｘ方向又はｙ方向成分を検出することができる。
【００９０】
そのため、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０によれば、ｚ方向及びｘ方向又はｙ方向に変化する外部磁界を確実に検出することができる。また、第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１は、いずれも、ＧＭＲ膜の両端に軟磁性材料からなる薄膜ヨークが配置された構造を備えているので、磁界感度が高く、相対的に弱い外部磁界であっても確実に検出することができる。
【００９１】
また、第１薄膜磁気センサ４１及び第２薄膜磁気センサ５１は、いずれも、そのギャップ長がＧＭＲ膜の膜厚とほぼ同等になっているので、薄膜ヨークから空間に分散する磁束を最小限に抑えることができる。そのため、薄膜ヨークではさまれた狭いギャップ内にＧＭＲ膜を堆積させる従来の薄膜磁気センサに比べて、高い磁界感度を得ることができる。
【００９２】
また、一対の薄膜ヨークの内、一方の薄膜ヨークを先に堆積させ、その対向面上にＧＭＲ膜を堆積させた後、さらに他方の薄膜ヨークを堆積させる方法によれば、ギャップ長がＧＭＲ膜の膜厚とほぼ同等である薄膜磁気センサを容易に作成することができる。しかも、各薄膜ヨークは、ＧＭＲ膜の膜表面においてＧＭＲ膜と面接触しているので、両者の電気的接触状態が安定化し、安定した電気的、かつ磁気的特性を有する薄膜磁気センサチップを高い歩留まりで製造することができる。
【００９３】
さらに、同一絶縁基板上に、ｚ方向を検出するための薄膜磁気センサ（第１薄膜磁気センサ４１）と、ｘ方向及び／又はｙ方向を検出するための薄膜磁気センサ（第２薄膜磁気センサ５１）とを同時に形成することができる。そのため、これらを直列に接続し、その中点電位を検出することによって、例えば、ｚ方向磁界を検出する際には、第２薄膜磁気センサ５１が参照抵抗として動作する。
【００９４】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜磁気センサチップについて説明する。図６（ａ）及び図６（ｂ）に、それぞれ、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０の平面図、及びそのＡ−Ａ’線断面図を示す。図７において、薄膜磁気センサチップ７０は、第１薄膜磁気センサ７１と、第２薄膜磁気センサ５１とを備えている。
【００９５】
第１薄膜磁気センサ７１は、絶縁基板７２の表面に対して垂直方向（ｚ方向）の磁界成分を検出するためのものであり、絶縁基板７２と、ギャップ７４ｃを介して対向する一対の薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂと、この一対の薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂと電気的に接続されるようにギャップ７４ｃ間に形成されたＧＭＲ膜７６とを備えている。
【００９６】
また、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂは、その端部に電極７８、７８が接合されている。さらに、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂ並びにＧＭＲ膜７６の表面は、保護膜８０により覆われている。
【００９７】
絶縁基板７２の表面には、凹部７２ａが形成されている。本実施の形態において、凹部７２ａの側面は、絶縁基板７２の表面に対して９０°以下の角度で傾斜している第２傾斜面７２ｂと、第２傾斜面７２ｂと連続し、かつ絶縁基板７２の表面に対して平行な第２水平面７２ｃと、第２水平面７２ｃと連続し、かつ絶縁基板７２の表面に対して９０°以下の角度で傾斜している第３傾斜面７２ｄとを備えている。第１薄膜磁気センサ７１は、その感磁軸が第３絶縁基板７２の表面に対して平行にならないように、第２傾斜面７２ｂ、第２水平面７２ｃ及び第３傾斜面７２ｄ上に形成されている。
【００９８】
第２傾斜面７２ｂ及び第３傾斜面７２ｄの傾斜角度は、特に限定されるものではないが、第１薄膜磁気センサ７１により、絶縁基板７２の表面に対して垂直方向（ｚ方向）の外部磁界を効率よく検出するためには、第２傾斜面７２ｂ及び第３傾斜面７２ｄの傾斜角度は、それぞれ、９０°に近いほうが好ましい。また、第１薄膜磁気センサ７１は、その感磁軸のｚ方向成分が最も大きくなるように、第２傾斜面７２ｂ、第２水平面７２ｃ及び第３傾斜面７２ｄ上に形成するのが好ましい。
【００９９】
本実施の形態において、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａは、第２水平面７２ｃのほぼ中央から凹部７２ａの底部側にある第２傾斜面７２ｂにかけて形成されている。また、薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂは、第２水平面７２ｃのほぼ中央から絶縁基板７２の表面側にある第３傾斜面７２ｄにかけて形成されている。さらに、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａと薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂが対向するギャップ７４ｃは、第２水平面７２ｃのほぼ中央に形成されている。
【０１００】
薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂの形状は、特に限定されるものではないが、第１薄膜磁気センサ７１によりｚ方向の外部磁界を効率よく検出するためには、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａは、第２水平面７２ｃ上に形成された部分の長さより第２傾斜面７２ｂ上に形成された部分の方が長いことが好ましい。同様に、薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂは、第２水平面７２ｃ上に形成された部分の長さより第３傾斜面７２ｄ上に形成された部分の方が長いことが好ましい。
【０１０１】
第２水平面７２ｃ上に形成された部分の長さよりも第２傾斜面７２ｂ上又は第３傾斜面７２ｃ上に形成された部分の長さを長くすると、第２傾斜面７２ｂ又は第３傾斜面７２ｄ方向の反磁界を小さくすることができるので、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂの電極側端部を外部磁界の流入・流出端として有効に機能させることができる。換言すれば、第１薄膜磁気センサ７１の感磁軸を第２傾斜面７２ｂ又は第３傾斜面７２ｄに対してほぼ平行にすることができる。
【０１０２】
なお、第１薄膜磁気センサ７１に関するその他の点については、第１の実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０を構成する第１薄膜磁気センサ４１と同様であるので説明を省略する。
【０１０３】
また、第２薄膜磁気センサ５１は、絶縁基板７２の表面に対して平行方向（ｘ方向又はｙ方向）の磁界成分を検出するためのものであると同時に、第１薄膜磁気センサ７１の参照抵抗となるものであり、絶縁基板７２の表面に形成された凹部７２ａに隣接する平坦部７２ｅ上に形成されたものからなる。この第２薄膜磁気センサ５１は、第１の実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ４０を構成する第２薄膜磁気センサ５１と同一であるので、説明を省略する。
【０１０４】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０の製造方法について説明する。なお、以下の説明においては、第１薄膜磁気センサ７１及び第２薄膜磁気センサ５１の対応する各要素が、いずれも同一材質からなる場合について説明するが、両者の対応する各要素の全部又は一部が異なる材質からなる場合には、必要に応じて、以下の各工程を複数回繰り返せばよい。また、絶縁基板７２上に第１薄膜磁気センサ７１のみを作製する場合には、後述する各工程の内、第２薄膜磁気センサ５１に相当する部分を省略すればよい。第２薄膜磁気センサ５１のみを作製する場合も同様である。
【０１０５】
図７〜図１０に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０の製造方法の工程図を示す。本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０の製造方法は、基板加工工程と、薄膜ヨーク（Ａ）形成工程と、ＧＭＲ膜形成工程と、薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程と、電極形成工程と、保護膜形成工程とを備えている。
【０１０６】
初めに、基板加工工程について説明する。基板加工工程は、絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板７２の表面に、凹部又は凸部を形成（傾斜面形成工程）すると同時に、凹部又は凸部に隣接して平坦部を形成（平坦部形成工程）する工程である。絶縁基板７２の表面に、第２傾斜面７２ｂ、第２水平面７２ｃ及び第３傾斜面７２ｄを備えた凹部７２ａ、並びにこれに隣接する平坦部７２ｅを形成する場合、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【０１０７】
すなわち、まず、絶縁基板７２の表面に透過防止膜（図示省略）を成膜した後、凹部７２ａ及び平坦部７２ｅを形成する部分を除いて、フォトレジスト膜３８を形成する（図７（ａ））。次いで、絶縁基板７２を回転させながら、Ａｒイオンビームエッチングを行う。この時、絶縁基板７２の回転速度、Ａｒイオンビームの照射角度等の照射条件を最適化すると、図７（ｂ）に示すように、フォトレジスト膜３８の境界線に沿って、絶縁基板７２を斜めに、かつ一定の深さにエッチングすることができる。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８を除去すれば、図７（ｃ）に示すように、その表面に第３傾斜面７２ｄ及びこれと連続する平坦なエッチング領域が得られる。
【０１０８】
次に、絶縁基板７２の表面に再び透過防止膜（図示省略）を成膜した後、第２傾斜面７２ｂを形成するための領域を除いて、新たにフォトレジスト膜３８を形成する（図７（ｄ））。次いで、絶縁基板７２の表面を所定の条件下でエッチングすると、図７（ｅ）に示すように、フォトレジスト膜３８の境界線に沿って、絶縁基板７２が斜めにエッチングされる。エッチング終了後、フォトレジスト膜３８を除去すれば、図８（ａ）に示すように、絶縁基板７２の表面に、第２傾斜面７２ｂ、第２水平面７２ｃ及び第３傾斜面７２ｄを備えた凹部７２ａ、並びにこれに隣接する平坦部７２ｅを形成することができる。
【０１０９】
なお、絶縁基板７２の表面をエッチングすることにより凹部７２ａを形成する代わりに、絶縁基板７２の表面に絶縁性・非磁性材料を所定のパターンで堆積させることにより、凹部７２ａを形成しても良い点、絶縁基板７２表面のエッチング又は絶縁基板７２表面への絶縁性・非磁性材料の堆積によって、絶縁基板７２の表面に凸部を形成しても良い点、及び、Ａｒイオンビームエッチングに代えて、ウエットエッチングや反応性イオンエッチング等を用いても良い点は、第１の実施の形態と同様である。
【０１１０】
次に、薄膜ヨーク（Ａ）形成工程について説明する。薄膜ヨーク（Ａ）形成工程は、絶縁基板７２に形成された凹部又は凸部の側面に、薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂとの対向面を有し、かつ軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ａ）７４ａを堆積させると同時に、絶縁基板７２に形成された平坦部７２ｅの表面に、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとの対向面を有し、かつ軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ａ）５４ａを堆積させる工程である。薄膜ヨーク（Ａ）の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【０１１１】
すなわち、まず、凹部７２ａ及び平坦部７２ｅが形成された絶縁基板７２の表面全面に、軟磁性材料からなる軟磁性薄膜７４ｄを、所定の厚さとなるまで堆積させる（図８（ｂ））。次いで、図８（ｃ）に示すように、軟磁性薄膜７４ｄの内、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａとなる部分に、それぞれ、新たにフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを形成する。
【０１１２】
次に、絶縁基板７２の表面を所定の条件下でエッチングすると、図８（ｄ）に示すように、軟磁性薄膜７４ｄがフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂの境界線に沿って、所定の角度でエッチングされる。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを除去すると、図８（ｅ）に示すように、その端面に所定の傾斜角度を有する対向面を備えた薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａを、それぞれ、第２水平面７２ｃのほぼ中央から第２傾斜面７２ｂにかけて、並びに平坦部７２ｅ上に形成することができる。
【０１１３】
次に、ＧＭＲ膜形成工程について説明する。ＧＭＲ膜形成工程は、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａの対向面上に、所定の組成を有するＧＭＲ膜７６を堆積させると同時に、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上に、所定の組成を有するＧＭＲ膜５６を堆積させる工程である。ＧＭＲ膜４６及びＧＭＲ膜５６の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【０１１４】
すなわち、まず、絶縁基板７２の表面全面に、所定の組成を有する巨大磁気抵抗効果を有する材料からなる薄膜７６ａを、所定の厚さとなるまで堆積させる（図８（ｆ））。次いで、図９（ａ）に示すように、この薄膜７６ａの内、ＧＭＲ膜７６及びＧＭＲ膜５６となる部分に、それぞれ、新たにフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを形成する。
【０１１５】
次に、絶縁基板７２の表面を所定の条件下でエッチングすると、図９（ｂ）に示すように、薄膜７６ａの内、フォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂで覆われていない部分が除去される。エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを除去すると、図９（ｃ）に示すように、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａの対向面上及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上にそれぞれ形成されたＧＭＲ膜７６及びＧＭＲ膜５６が得られる。なお、ＧＭＲ膜の形成に際し、リフトオフ法を用いても良い点、及びＧＭＲ膜の横幅は、薄膜ヨーク（Ｂ）先端の横幅より広くても良く、あるいは狭くても良い点は、第１の実施の形態と同様である。
【０１１６】
次に、薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程について説明する。薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程は、ＧＭＲ膜７６と薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂとが、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａの対向面上に堆積させたＧＭＲ膜７６の膜表面において電気的に接続されるように、凹部又は凸部の側面に軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂを堆積させると同時に、ＧＭＲ膜５６と薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとが、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの対向面上に堆積させたＧＭＲ膜５６の膜表面において電気的に接続されるように、平坦部７２ｅ上に軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂを堆積させる工程である。薄膜ヨーク（Ｂ）の形成は、具体的には、以下のような方法を用いるのが好ましい。
【０１１７】
すなわち、まず、絶縁基板７２の表面全面に、軟磁性材料からなる軟磁性薄膜７４ｄを、所定の厚さとなるまで堆積させる（図９（ｄ））。次いで、図９（ｅ）に示すように、薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂとなる部分に、それぞれ、新たにフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを形成する。
【０１１８】
次に、絶縁基板７２の表面を所定の条件下で、かつ薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ａ）５４ａの表面に堆積した軟磁性薄膜７４ｄが完全に除去されるまでエッチングすると、図９（ｆ）に示すように、軟磁性薄膜７４ｄがフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂの境界線に沿って、所定の角度でエッチングされる。また、ＧＭＲ膜の横幅が薄膜ヨーク（Ｂ）先端の横幅より広い場合において、エッチング条件を最適化すれば、薄膜ヨーク（Ｂ）をマスクとして、薄膜ヨーク（Ｂ）先端からはみ出している余分なＧＭＲ膜を除去することもできる。
【０１１９】
エッチング終了後、残ったフォトレジスト膜３８ａ及び３８ｂを除去すれば、図１０（ａ）に示すように、ギャップ長がＧＭＲ膜７６の膜厚によって規定される一対の薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂ、並びにギャップ長がＧＭＲ膜５６の膜厚によって規定される一対の薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂが得られる。
【０１２０】
この後、絶縁基板７２表面の平坦化を行い、薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂの端面を絶縁基板７２の表面に露出させる。平坦化の方法は、特に限定されるものではなく、上述した機械研磨法、エッチバック法等、種々の方法を用いることができる。
【０１２１】
例えば、エッチバック法を用いて絶縁基板７２表面を平坦化する場合には、まず絶縁基板７２の表面に研磨用保護膜３７を形成し（図１０（ｂ））、次いで絶縁基板７２の表面に対してＡｒイオンビームエッチングを行い（図１０（ｃ））、さらに残った研磨用保護膜３７を除去（図１０（ｄ））すれば良い。この場合、研磨用保護膜３７には、９０℃以下でプリベーク又は９０〜１２０℃でポストベークしたフォトレジスト膜を用いるのが好ましい。
【０１２２】
また、研磨用保護膜３７で覆われた絶縁基板７２の表面に対してイオンビームエッチングを行うと、最初に研磨用保護膜３７のみがエッチングされる。エッチングを続行すると、やがて薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂ及び薄膜ヨーク５４ｂの凸部が露出するので、以後は、研磨用保護膜３７と薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂ及び薄膜ヨーク５４ｂの双方が同時にエッチングされる。
【０１２３】
一般に、薄膜ヨーク（Ｂ）上の突部をフォトレジスト膜で完全に平坦化できず、かつ、薄膜ヨークとフォトレジスト膜のエッチング速度に差があるので、１回のエッチバックにより絶縁基板７２の表面を完全に平坦化するのは困難である。このような場合には、研磨用保護膜３７が完全になくなる前にエッチングを止め、研磨用保護膜３７を一旦除去（ハクリ）した後、（１）研磨用保護膜３７の形成、（２）エッチング、及び（３）ハクリを、複数回繰り返すのが好ましい。
【０１２４】
絶縁基板７２の表面を平坦化した後、第１の実施の形態と同様の手順に従い、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂの端部に、それぞれ電極７８、７８を形成し、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ及び薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂの端部に電極５８、５８を形成する（電極形成工程）。さらに、薄膜ヨーク（Ａ）７４ａ、薄膜ヨーク（Ｂ）７４ｂ及びＧＭＲ膜７６の表面に保護膜８０を形成し、薄膜ヨーク（Ａ）５４ａ、薄膜ヨーク（Ｂ）５４ｂ及びＧＭＲ膜５６の表面に保護膜６０を形成（保護膜形成工程）すれば、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０が得られる。
【０１２５】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０の作用について説明する。本実施の形態に係る薄膜磁気センサチップ７０は、絶縁基板７２の凹部７２ａの側面に形成された第１薄膜磁気センサ７１と、平坦部７２ｅに形成された第２薄膜磁気センサ５１とを備えているので、ｚ方向及びｘ方向又はｙ方向に変化する外部磁界を確実に検出することができる。
【０１２６】
また、第１薄膜磁気センサ７１及び第２薄膜磁気センサ５１は、いずれも、ＧＭＲ膜の両端に軟磁性材料からなる薄膜ヨークが配置された構造を備えており、しかも、ギャップ長がＧＭＲ膜の膜厚とほぼ同等であるので、磁界感度が高く、相対的に弱い外部磁界であっても確実に検出することができる。また、ＧＭＲ膜は、その膜表面において一対の薄膜ヨークと面接触しているので、安定した電気的、磁気的特性が得られる。
【０１２７】
また、本実施の形態においては、第２水平面７２ｃ上にギャップ７４ｃが形成されているので、ｚ方向の磁界を検出するための第１薄膜磁気センサ７１の作製が容易化する。さらに、本発明に係る製造方法は、一方の薄膜ヨーク（Ａ）、ＧＭＲ膜及び他方の薄膜ヨーク（Ｂ）をこの順で形成しているので、このような高い磁界感度と、安定した磁気特性を有する薄膜磁気センサチップ７０を低コストで、かつ再現性良く製造することができる。
【０１２８】
また、第１薄膜磁気センサ７１と、第２薄膜磁気センサ５１を直列に接続すれば、一方が他方の参照抵抗として機能するので、大きな温度変化が生ずる環境下で使用した場合であっても、ｚ方向、又はｘ方向若しくはｙ方向の磁界成分を高い精度で検出することができる。
【０１２９】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
【０１３０】
【発明の効果】
本発明に係る薄膜磁気センサは、その感磁軸の少なくとも１つが絶縁基板表面に対して平行にならないように、薄膜ヨーク（Ａ）、薄膜ヨーク（Ｂ）及びＧＭＲ膜が絶縁基板表面に形成されているので、外部磁界の内、絶縁基板の表面に対して垂直方向（ｚ方向）成分を、高い感度で検出できるという効果がある。
【０１３１】
また、本発明に係る薄膜磁気センサの製造方法は、絶縁基板の表面に凹部を形成し、凹部の側面に、薄膜ヨーク（Ａ）、ＧＭＲ膜及び薄膜ヨーク（Ｂ）をこの順で形成しているので、外部磁界のｚ方向成分を高い感度で検出可能であり、かつ安定した磁気特性を示す薄膜磁気センサを低コストで、かつ再現性良く製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（ａ）及び図１（ｂ）は、それぞれ、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気センサチップの平面図、及びそのＡ−Ａ’線断面図である。
【図２】 図１に薄膜磁気センサチップの製造方法を示す工程図である。
【図３】 図２に示す工程図の続きである。
【図４】 図３に示す工程図の続きである。
【図５】 図４に示す工程図の続きである。
【図６】 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、それぞれ、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜磁気センサチップの平面図、及びそのＡ−Ａ’線断面図である。
【図７】 図６に示す薄膜磁気センサチップの製造方法を示す工程図である。
【図８】 図７に示す工程図の続きである。
【図９】 図８に示す工程図の続きである。
【図１０】 図９に示す工程図の続きである。
【符号の説明】
４０ 薄膜磁気センサチップ
４１ 第１薄膜磁気センサ
４２ 絶縁基板
４２ａ 凹部
４２ｂ 第１傾斜面
４４ａ 薄膜ヨーク（Ａ）
４４ｂ 薄膜ヨーク（Ｂ）
４６ ＧＭＲ膜
５１ 第２薄膜磁気センサ
５４ａ 薄膜ヨーク（Ａ）
５４ｂ 薄膜ヨーク（Ｂ）
５６ ＧＭＲ膜
７０ 薄膜磁気センサチップ
７１ 第１薄膜磁気センサ
７２ 絶縁基板
７２ａ 凹部
７２ｂ 第２傾斜面
７２ｃ 第２水平面
７２ｄ 第３傾斜面
Claims (5)
- 軟磁性材料からなり、かつギャップを介して対向させた一対の薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）と、
該一対の薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）と電気的に接続されるように前記ギャップ間に形成された、前記軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜と、
前記薄膜ヨーク（Ａ）及び薄膜ヨーク（Ｂ）、並びに前記ＧＭＲ膜を支持する絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板とを備え、
前記薄膜ヨーク（Ａ）及び前記薄膜ヨーク（Ｂ）は、その感磁軸の少なくとも１つが前記絶縁基板の表面に対して平行にならないように、前記絶縁基板上に形成されている薄膜磁気センサであって、
前記絶縁基板は、その表面に、該絶縁基板の表面に対して９０°以下の角度で傾斜している第２傾斜面と、該第２傾斜面と連続し、かつ前記絶縁基板の表面に対して平行な第２水平面と、該第２水平面と連続し、かつ前記絶縁基板の表面に対して９０°以下の角度で傾斜している第３傾斜面とを備えた凹部又は凸部を有し、
前記薄膜ヨーク（Ａ）は、前記第２傾斜面及び前記第２水平面上に形成され、
前記薄膜ヨーク（Ｂ）は、前記第２水平面及び前記第３傾斜面上に形成され、
前記ギャップは、前記第２水平面上に形成されている薄膜磁気センサ。 - 前記薄膜ヨーク（Ａ）は、前記第２水平面上に形成された部分の長さより前記第２傾斜面上に形成された部分の長さの方が長いものからなり、
前記薄膜ヨーク（Ｂ）は、前記第２水平面上に形成された部分の長さより前記第３傾斜面上に形成された部分の方が長いものからなる請求項１に記載の薄膜磁気センサ。 - 前記絶縁基板の表面の凹部又は凸部に隣接する平坦部上に、さらに、前記絶縁基板の表面に対して平行方向の磁界成分を検出する薄膜磁気センサを有する請求項１又は２に記載の薄膜磁気センサ。
- 前記薄膜ヨーク（Ａ）及び前記薄膜ヨーク（Ｂ）は、外部磁界の流入・流出端の断面積（Ｓｒ）に対する前記ギャップ側の断面積（Ｓｆ）の比（Ｓｆ／Ｓｒ）が１以下である請求項１から３までのいずれかに記載の薄膜磁気センサ。
- 絶縁性・非磁性材料からなる絶縁基板表面に凹部又は凸部を形成する傾斜面形成工程と、
前記凹部又は凸部の側面に、薄膜ヨーク（Ｂ）との対向面を有し、かつ軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ａ）を堆積させる薄膜ヨーク（Ａ）形成工程と、
前記薄膜ヨーク（Ａ）の前記対向面と電気的に接続するように、前記軟磁性材料より高い電気比抵抗を有するＧＭＲ膜を前記対向面上に堆積させるＧＭＲ膜形成工程と、
前記ＧＭＲ膜と前記薄膜ヨーク（Ｂ）とが、前記対向面上に堆積させた前記ＧＭＲ膜の膜表面において電気的に接続されるように、前記凹部又は凸部の側面に前記軟磁性材料からなる薄膜ヨーク（Ｂ）を堆積させる薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程とを備え、
前記傾斜面形成工程は、その側面に、前記絶縁基板の表面に対して９０°以下の角度で傾斜している第２傾斜面と、該第２傾斜面と連続し、かつ前記絶縁基板の表面に対して平行な第２水平面と、該第２水平面と連続し、かつ前記絶縁基板の表面に対して９０°以下の角度で傾斜している第３傾斜面とを備えた前記凹部又は凸部を形成するものであり、
前記薄膜ヨーク（Ａ）形成工程は、前記第２傾斜面及び前記第２水平面上に前記薄膜ヨーク（Ａ）を形成するものであり、
前記薄膜ヨーク（Ｂ）形成工程は、前記第２水平面及び前記第３傾斜面上に前記薄膜ヨーク（Ｂ）を形成するものである薄膜磁気センサの製造方法。
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