JP4508058B2

JP4508058B2 - 磁界検出装置およびその製造方法

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Publication number: JP4508058B2
Application number: JP2005277466A
Authority: JP
Inventors: 泰助古川; 浩小林; 隆志長永; 丈晴黒岩; 沙徳克拜山; 正和滝
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2005-09-26
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2025-09-26
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Description

この発明は、磁気抵抗素子を用いた磁界検出装置およびその製造方法とに関するものである。

磁界検出装置としては、従来ホール素子を用いたものなどがよく用いられる。磁界検出装置の精度は、ノイズに対する検出信号の比を大きくすることで向上できる。このため、高精度の検出をするには、より強い信号強度を得ること、すなわち磁場による抵抗変化率をより大きくすることが望ましい。以上の観点から、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：ＴｕｎｎｅｌＭａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を用いた磁気抵抗素子が開発されている。

このような磁気抵抗素子は、外部磁界の変化を素子の抵抗変化として検出する。しかし磁気抵抗素子の抵抗は温度によっても変化する。このため、外部温度が大きく変化するような環境では磁界センサとしての使用が難しいという問題点があった。このような課題を解決する磁気検出装置が特許文献１に開示されている。特許文献１の磁気検出装置は、磁気遮蔽されたトンネル磁気抵抗素子と磁気遮蔽されていないトンネル磁気抵抗素子とをブリッジ接続することにより、温度に依存する抵抗変化の影響を小さくした磁気検出装置である。磁気遮蔽されていない磁気抵抗素子は、外部磁界によって抵抗が変化する検出用磁気抵抗素子として用いられる。また、磁気遮蔽されたトンネル磁気抵抗素子は、抵抗が外部磁界によって抵抗が変化しない参照用磁気抵抗素子として用いられる。この場合、磁気遮蔽されている磁気抵抗素子と磁気遮蔽されていない磁気抵抗素子とは、素子の性能としては同じものを用いている。

特開２００１−３４５４９８号公報

従来技術では外部磁界によって抵抗が変化する検出用磁気抵抗素子として磁気遮蔽されていない磁気抵抗素子と、外部磁界では抵抗が変化しない参照用磁気抵抗素子として磁気遮蔽されている磁気抵抗素子とを用いて磁界を検出した。検出時には磁気遮蔽されている磁気抵抗素子にも磁気遮蔽されていない磁気抵抗素子にも同じ外部磁界が印加される。高感度の磁界検知を行うために、参照用磁気抵抗素子は外部磁界の影響を受けないように完全に磁気遮蔽する必要があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、磁気遮蔽構造の無い簡単な構成で外部磁界では抵抗が変化しない参照用磁気抵抗素子を備えた磁界検出装置を提供することを目的としている。

この発明に係る磁界検出装置は、磁石と、磁化方向が層内の一方向に固定された固定層と強磁性体層の磁化方向が外部磁界に影響されて層内で変化する自由層とを含む層構造を有する検出用磁気抵抗素子と、前記検出用磁気抵抗素子と略同一の層構造を有する参照用磁気抵抗素子とを備え、前記検出用磁気抵抗素子および前記参照用磁気抵抗素子は、それぞれが有する固定層の磁化方向と自由層の磁化方向との角度によって抵抗が変化する素子であり、前記磁石は、前記参照用磁気抵抗素子の感磁する方向においては当該固定層の磁化方向と平行または反平行において飽和磁界以上の強度で、かつ前記検出用磁気抵抗素子の感磁する方向においては飽和磁界より小さい強度となる磁界を印加するように配置されることを特徴とする磁界検出装置である。

参照用磁気抵抗素子は検出用磁気抵抗素子と略同一の層構造を有しているため、検出用磁気抵抗素子と温度に依存した抵抗変化は同様の傾向を示す。また、参照用磁気抵抗素子は、感磁する方向に強磁性体層の飽和磁界以上の強度を有する磁界が磁石により印加されたため、その抵抗は外部磁界によって変化しない。従って、参照用磁気抵抗素子は検出用磁気抵抗素子の温度に依存した抵抗変化の補正に適した抵抗となる。この発明によれば、磁気遮蔽構造の無い簡単な構成で外部磁界では抵抗が変化しない参照用磁気抵抗素子を備えた磁界検出装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る磁界検出装置およびその製造方法について図面を参照して説明する。なお、説明において同一要素または同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
層構造中に強磁性体層を備え、その強磁性体層の磁化方向の変化によって抵抗が変化する磁気抵抗素子として、スピンバルブ構造を有したＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子について説明する。

スピンバルブ構造は、磁化方向が層内の一方向に固定された固定層と強磁性体層の磁化方向が外部磁界に影響されて層内で変化する自由層とを有している。例えば図１の（ａ）に示すように、第１の反強磁性層２２と、第１の反強磁性層に接して設けられた第１の強磁性層２３と、第１の強磁性層２３に接して第１の反強磁性層２２と反対側の面に設けられた第１の非磁性層２４と、第１の非磁性層２４に接して第１の強磁性層２３と反対側の面に設けられた第２の強磁性層２５とからなる。この層構造において、第１の強磁性層２３は第１の反強磁性層との交換結合磁界により磁化方向は１方向に固定されているため固定層となる。一方、第２の強磁性層２５は磁界の方向は外部磁場によって自由に回転するため自由層となる。スピンバルブ構造を有した磁気抵抗素子の抵抗は、固定層の磁化方向と自由層の磁化方向とのなす角度に応じて変化する。つまり、外部磁界に影響されて自由層の磁化方向が変化することによって抵抗が変化する。このため、外部磁界による自由層の磁化方向の変化を素子の抵抗の形で検知することが可能である。

また、図１の（ｂ）に示すように、上記第１の強磁性層２３のかわりに、反強磁性層２２の上に第１の強磁性層２３、第２の非磁性層２６、第３の強磁性層２７を順次積層して固定層２８を構成した所謂ＳＡＦ（ＳｙｎｔｈｅｔｉｃＡｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ、人工反強磁性）構造を含んだ層構造とすることもできる。この場合、固定層２８全体の磁化が実効的にほぼ零になるため、固定層２８の磁化方向に垂直方向に強い磁界が印加された場合においても、固定層２８の磁化方向が安定するという特徴がある。

このような素子において、磁気抵抗素子の層構造と平行方向に電流を流した場合の抵抗の変化を検知するのがＧＭＲ素子である。また、第１の非磁性層２４を絶縁膜で構成してこの絶縁膜を介して流れるトンネル電流量の変化を検知するのがＴＭＲ素子である。

ＴＭＲ素子を構成するには、例えば、反強磁性層２２としてＩｒＭｎ、第１の強磁性膜２３としてＮｉＦｅまたはＣｏＦｅ、非磁性層（絶縁層）としてＡｌ_２Ｏ_３、第２の強磁性層２５としてＮｉＦｅを用いることが出来る。このほか、ＴＭＲ素子を構成するには、反強磁性層２２として、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ、強磁性体として、Ｃｏ、Ｆｅ、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金、ＣｏＦｅＮｉ、などのＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅを主成分として含む金属や、ＮｉＭｎＳｂ、Ｃｏ_２ＭｎＧｅなどの合金など、を用いることもできる。また、トンネル絶縁層である非磁性層は、絶縁体であればよく、例えばＴａ_２Ｏ_５、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ等の金属の酸化物があり、弗化物であってもよい。また、ＳＡＦ構造の第２の非磁性層６６はＲｕ，Ｃｕ等の非磁性材料を用いることが出来る。

上記のそれぞれの膜は、例えばＤＣマグネトロンスパッタリングにより形成される。また、例えば分子線エピタキシー(ＭＢＥ)法、各種スパッタ法、化学気相成長(ＣＶＤ)法、蒸着法によって形成されてもよい。

また、それぞれの磁気抵抗素子は、例えばそれぞれの膜をフォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングによりパターン加工して作製される。その場合、まず自由層、トンネル絶縁膜および固定層の膜をそれぞれ形成後、その上に所望の素子形状のフォトレジストパターンを形成する。その後、イオンミリングもしくは反応性イオンエッチングにより所望の素子形状を備えた膜構造を得る。また、素子形状のパターン形成には電子線リソグラフィー、集束イオンビームを用いてもよい。また、素子の抵抗を測定するための配線には、例えばＡｌを用いる。

外部磁界が印加されていないときに自由層と固定層とが直交する磁気抵抗素子を構成することが出来る。そのような磁気抵抗素子の固定層の磁化方向と平行な方向に磁界を印加すると、自由層の磁化方向は外部磁界により変化し、磁気抵抗素子の抵抗は変化する。印加する外部磁界の強度と磁気抵抗素子の抵抗の関係には、抵抗が外部磁界に依存しない飽和領域と、外部磁界に対して線形な依存性を持つ線形領域とがある。飽和領域では、自由層の磁化方向と固定層の磁化方向とが平行または反平行となっている。図２はＴＭＲ素子の磁気抵抗特性の１例を示した特性図である。ＴＭＲ素子やＧＭＲ素子の抵抗は、一般に自由層の磁化方向と固定層の磁化方向とが平行の場合に最小、自由層の磁化方向と固定層の磁化方向とが反平行の場合に抵抗は最大となる。

スピンバルブ構造を有したＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子などは、層構造の厚みが素子パターンのサイズに対して１／１００以下であるため、形状異方性の影響を強く受ける。基板に垂直方向に磁化方向を変化させることは非常に難しいため、基板に垂直方向に磁界を印加した場合の抵抗の変化はほぼ無視できる。言い換えると、磁気抵抗素子は、基板に平行の磁界の変化を検出する素子であり、素子の形成された基板に対して垂直方向に対して感磁しない素子である。このように、一般に、磁気抵抗素子の多くは、磁界の変化による抵抗の変化率が実質的にない方向、言い換えれば感磁しない方向を有している。

次に実施の形態１の構成と作用について説明する。図３は実施の形態１の基本的構成を示す斜視図である。基板３の上に検出用磁気抵抗素子１と参照用磁気抵抗素子２とを配置した。検出用磁気抵抗素子１と参照用磁気抵抗素子２とは、強磁性体層を含む層構造を備え、強磁性体層の磁化方向の変化によって抵抗が変化するＴＭＲ素子である。検出用磁気抵抗素子１と参照用磁気抵抗素子２とは同じ基板３上に形成した固定層、絶縁層、自由層をパターン加工で作製したため、同一の層構造を有している。また検出用磁気抵抗素子１と参照用磁気抵抗素子２とは同じ素子パターンとした。

検出用磁気抵抗素子１の上方、参照用磁気抵抗素子２の斜め上方の位置にサマリウムコバルト磁石である磁石４を配置した。磁石４はＮ極端面およびＳ極端面が正方形の棒磁石ある。磁石４の検出用磁気抵抗素子１に対向するＳ極端面のサイズは検出用磁気抵抗素子１の素子パターンのサイズより大きい。また磁石４のＮ極の中心とＳ極の中心とを結ぶ軸は基板３に垂直で、検出用磁気抵抗素子１のほぼ中心を通っている。なお、図３以後の図において磁石４のＮ極の中心とＳ極の中心とを結ぶ軸は一点鎖線で示した。

図４は図３の基板３の面に平行なＸ軸方向から見た磁石４のＮ極の中心とＳ極の中心とを結ぶ軸を含む断面図である。検出用磁気抵抗素子１の位置での磁石の磁界方向４ｃは、基板３に対してほぼ垂直方向、つまり膜構造に対してほぼ垂直方向である。また、参照用磁気抵抗素子２の位置での磁石の磁界方向４ｃは、その層構造の面方向に参照用磁気抵抗素子２の飽和磁界より大きい強度を有している。

また、図５は図３の基板３に垂直なＺ軸方向から見た、検出用磁気抵抗素子１および参照用磁気抵抗素子２の磁化方向、磁石４、磁石の磁界方向４ｃの一部、の位置関係を示した上面図である。図５において検出用磁気抵抗素子１は磁石の磁極端面の投影形状４ｂの中心の位置にあり、参照用磁気抵抗素子２は磁石の磁極端面の投影形状４ｂの外側に位置にある。検出用磁気抵抗素子の固定層の磁化方向３１と参照用磁気抵抗素子の固定層の磁化方向３３とは平行である。参照用磁気抵抗素子２は検出用磁気抵抗素子１の位置から検出用磁気抵抗素子の固定層の磁化方向３１と反対方向に間隔をおいて配置されている。

磁石４を配置しないときは、検出用磁気抵抗素子の自由層の磁化方向３２および参照用磁気抵抗素子の自由層の磁化方向３４は、それぞれ検出用磁気抵抗素子の固定層の磁化方向３１と参照用磁気抵抗素子の固定層の磁化方向３３と垂直である。磁石４を上記のように配置したので、検出用磁気抵抗素子１には基板に垂直方向、つまり感磁しない方向に磁石４から磁界が印加されている。従って、磁石４を配置したときも、検出用磁気抵抗素子の自由層の磁化方向３２は検出用磁気抵抗素子の固定層の磁化方向３１に対して垂直である。

一方、参照用磁気抵抗素子２には層構造の面方向、つまり感磁する方向に飽和磁界より大きい磁界が磁石４から印加される。図５に示されるように、参照用磁気抵抗素子の自由層の磁化方向３４は、磁石の磁界方向４ｃに沿って固定される。

また、参照用磁気抵抗素子２の位置における磁石の磁界方向４ｃの方向は参照用磁気抵抗素子の固定層の磁化方向３３と平行である。従って参照用磁気抵抗素子の自由層の磁化方向３４は参照用磁気抵抗素子の固定層の磁化方向３３と平行となり、参照用磁気抵抗素子の抵抗は最小値となっている。

図６は図５にさらに検出用磁気抵抗素子１および参照用磁気抵抗素子２の固定層の磁化方向に沿って外部磁界４１を印加した場合の上面図である。参照用磁気抵抗素子２には磁石４からの磁界と外部磁界４１とをベクトル合成した磁界が印加されるが、磁石４からの磁界が外部磁界４１よりも十分に大きいため、参照用磁気抵抗素子２の自由層の磁化方向３４は実質的に１方向に固定される。

参照用磁気抵抗素子の自由層の磁化方向３４は磁石４の磁界によって参照用磁気抵抗素子の固定層の磁化方向３３と平行に飽和しているため、外部磁界４１によってＴＭＲ素子の抵抗は変化しない。一方、検出用磁気抵抗素子１は外部磁界４１に強度に応じて検出用磁気抵抗素子の自由層の磁化方向３２が変化するため、その抵抗が変化する。検出用磁気抵抗素子１と参照用磁気抵抗素子２とは温度に依存した抵抗変化が同様の傾向であるため、外部磁界４１によって抵抗が変化しない参照用磁気抵抗素子２の抵抗を用いて検出用磁気抵抗素子１の温度に依存した抵抗変化の影響を補正することが可能である。

参照用磁気抵抗素子２の抵抗と検出用磁気抵抗素子１の抵抗から外部磁界４１を検知する手段として、図には示していないが、例えば検出用磁気抵抗素子１と参照用磁気抵抗素子２とを直列に接続して、その両端に定電圧を印加して、検出用磁気抵抗素子１と参照用磁気抵抗素子２の間の電位を測定するブリッジ回路を用いる方法などがある。その場合、定電圧と間の電位の比から検出用磁気抵抗素子１の抵抗と参照用磁気抵抗素子２の抵抗の比が得られ、温度に依存した抵抗変化の影響を補正することが可能となる。また温度に依存した抵抗変化の影響が磁気抵抗素子本来の抵抗に上乗せされる抵抗とみなせる場合には、参照用磁気抵抗素子２の抵抗と検出用磁気抵抗素子１の抵抗との差を検出する回路を用いても良い。

特定の磁界以上の外部磁界が印加されたことは検出用磁気抵抗素子１の抵抗と参照用磁気抵抗素子２の抵抗の比や差が所定値以上または以下となることを判断する回路により検出できる。また、外部磁界の強度を数値として検出するには、検出用磁気抵抗素子１の抵抗と参照用磁気抵抗素子２の抵抗の比や差と外部磁界の関係をテーブルとしてあらかじめメモリに保存しておいて検出時点で抵抗の比や差とテーブルの値とを比較参照して結果を出力する回路を用いても良い。

以上のように実施の形態１では、参照用磁気抵抗素子２の感磁する方向に飽和磁界以上の強度を有する磁界が磁石４から印加されたため、その抵抗は実質的に外部磁界４１に影響を受けず、検出用磁気抵抗素子１の温度に依存した抵抗変化を補正するなどに適した参照用磁気抵抗素子が得られる。

また、参照用磁気抵抗素子２に磁石４から層構造の面方向に印加される磁界が、固定層の磁化方向と平行に飽和磁界以上の強度を有しているので、参照用磁気抵抗素子２の抵抗値は最小値となる。その値は素子に固有の値となるので、例えばチップ抵抗などを外付けして用いた場合に比べて作製時の精度が高まり、結果として磁界検出装置の精度を高めるのに効果がある。また、参照用磁気抵抗素子２に磁石４から層構造の面方向に印加される磁界が、固定層の磁化方向と反平行に飽和磁界以上の強度を有している場合は、参照用磁気抵抗素子２の抵抗値は最大値となる。その場合もその値は素子に固有の値となるので磁界検出装置の精度を高めるのに同様な効果がある。

また、検出用磁気抵抗素子１に感磁しない方向にのみ磁石４から磁界が印加されるようにしたことは、外部磁界４１の検出に磁石４の影響を受けないので、検出回路が単純になる効果がある。検出用磁気抵抗素子１に感磁する方向に飽和磁界より小さい磁界が磁石４から印加されても良いが、その場合、検出用磁気抵抗素子１の検出できる外部磁界４１の強度範囲が変更となるので、検出回路は強度範囲の変更を考慮した回路が必要となる。

また、磁石４によって参照用磁気抵抗素子２に印加される磁界を十分に強くすることは、参照用磁気抵抗素子２の自由層の磁化方向３４をより強く束縛するため、参照用磁気抵抗素子２の抵抗の外乱磁界に対する影響を小さくすることに効果がある。

なお、実施の形態１では、検出用磁気抵抗素子１および参照用磁気抵抗素子２として同じ基板３上に形成した固定層、絶縁層、自由層をパターン加工で作製したものを使用したが、略同一の層構造を有していれば別の基板上に作製されていても良い。ただ、参照用磁気抵抗素子２の温度に依存した抵抗変化はできるだけ検出用磁気抵抗素子１に近い方が補正の観点から良いことは明らかである。そのためには検出用磁気抵抗素子１および参照用磁気抵抗素子２は同一のプロセスで同一基板上に同時に形成することが望ましい。上記のような成膜法やフォトリソグラフィー法では同時に実施した場合のばらつきはきわめて小さく、磁気抵抗の検出に問題となるばらつきはほとんど発生しないため、略同一の構造と特性を容易に得ることが出来る。

また、検出用磁気抵抗素子１および参照用磁気抵抗素子２は略同一の層構造を有していれば必ずしも同一形状でなくても良い。例えば磁界が印加されない状態で検出用磁気抵抗素子１の半分の抵抗を有する参照用磁気抵抗素子２の形状であっても良い。その場合も抵抗の比を検出する回路で温度に依存した抵抗変化の影響を補正することができる。

実施の形態２．
図７は実施の形態２の磁界検出装置の構成を示す斜視図である。また図８は図７の磁界検出装置を基板の上方のＺ軸方向から見た上面図である。実施の形態２では実施の形態１の構成に加えて、検出用磁気抵抗素子の固定層の磁化方向３１と同方向に２個目の参照用磁気抵抗素子５を配置した。参照用磁気抵抗素子２、５、検出用磁気抵抗素子１はいずれも同一の基板３の上に作製されたＴＭＲ素子である。参照用磁気抵抗素子２と参照用磁気抵抗素子５とは固定層の磁化方向が平行であり、層構造の面方向に磁石４から印加される磁界は反対方向である。

また実施の形態２では基板３は、配線用基板６に取り付けられる。図６には示されていないが配線用基板６には図１１に示されるような温度に依存した抵抗変化の影響を補正する検出回路があり、検出回路と各磁気抵抗素子間とはワイヤーボンディング等で配線される。また配線用基板６には、位置調整の際に各磁気抵抗素子の抵抗を測定する際に使用する調整用電極１０があり、調整用電極１０と各磁気抵抗素子間とはワイヤーボンディング等で配線される。

外部磁界が無いときの検出用磁気抵抗素子１の自由層の磁化方向と参照用磁気抵抗素子２、５の自由層の磁化方向とは、固定層と直交するように構成されている。この構成は、例えば自由層を細長い長方形にパターニングし、形状異方性を利用することでも実現できるが、強磁性膜を堆積するときに磁界を印加して結晶磁気異方性を利用することでも、固定層の磁化方向を決めた後で適当な磁場中で熱処理を行って自由層の磁化方向を回転させることによっても実現できる。

磁石４が検出用磁気抵抗素子１の位置に作る磁界は、素子の膜構造に垂直となり、すなわち検出用磁気抵抗素子１の感磁しない方向である。従って検出用磁気抵抗素子１の抵抗は磁石４の影響を受けず、外部磁界に応じて変化する。一方、参照用磁気抵抗素子２、５に磁石４が及ぼす磁界は、素子の膜構造に対してある角度で交わる。印加される磁界Ｈは面内成分を有するので、参照用磁気抵抗素子２、５には磁石４により感磁する方向に磁界が印加される。素子に印加される磁界が十分に強く、磁界Ｈの面内成分が飽和磁界（Ｈｋ）より大きくなる場合、素子の抵抗は飽和領域の抵抗となる。図９のように自由層の磁化方向と固定層の磁化方向とは、参照用磁気抵抗素子２で平行、参照用磁気抵抗素子５で反平行となり、それぞれ最小値（Ｒｍｉｎ）、最高値（Ｒｍａｘ）となる。一方、外部磁界の無いときの検出用磁気抵抗素子１の磁化方向３２は固定層の磁化方向と垂直で、外部磁界があるときの検出用磁気抵抗素子１の磁化方向３３は外部磁界の方向によって変化する。

図９は磁石４によって印加される磁界の強度と基板上の位置との関係を示したグラフである。使用した磁石は、磁極が一辺５ｍｍの正方形平面で磁極間が２ｍｍのサマリウムコバルト磁石である。磁石は基板から３ｍｍ離して配置した。検出用磁気抵抗素子１のサイズを数１０ミクロン角程度に小さくすると、中心に検出用磁気抵抗素子１を置いた場合、検出用磁気抵抗素子１にかかる面内方向の磁界はほぼ零とみなせる。検出用磁気抵抗素子１から２ｍｍ離して、両側に参照用磁気抵抗素子２、５を置くと、参照用磁気抵抗素子２、５には約２９０Ｏｅの磁界が印加されることになる。例えば図３の特性を持ったＴＭＲ素子を使用した場合には、この磁界は参照用磁気抵抗素子２，５を飽和させるのに十分である。

検出用磁気抵抗素子１と参照用磁気抵抗素子２、５とは、同じ形状で同じプロセスで作製することで、温度特性をはじめとした素子の構造や特性はほぼ等しくなる。従って検出用磁気抵抗素子１と参照用磁気抵抗素子２、５とは温度に依存する抵抗変化は同様である。検出用磁気抵抗素子１の抵抗値に対して、参照用磁気抵抗素子２、５の抵抗値Ｒｍｉｎ、Ｒｍａｘ、Ｈｋの値を用いて磁気抵抗素子の温度に依存した抵抗変化の影響を補正することができて、高精度に外部磁界を求めることが出来る。

次に温度に依存した抵抗変化の影響を補正する外部磁界の検出動作について説明する。図１０は簡略化したＴＭＲ素子の外部磁界-素子抵抗の関係を示したグラフである。図１０において、外部磁界Ｈ（ただし、−｜Ｈｋ｜≦Ｈ≦｜Ｈｋ｜）のときの検出用磁気抵抗素子の抵抗Ｒｄは
Ｒｄ＝Ｒｍｉｎ＋（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）（Ｈ／２｜Ｈｋ｜＋１／２）
ゆえに
（Ｒｄ−Ｒｍｉｎ）／（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）＝（Ｈ／２｜Ｈｋ｜）＋１／２
となる。なお（Ｒｄ−Ｒｍｉｎ）や（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）で磁気抵抗素子間の抵抗の差をとることで、温度に依存する抵抗変化分はキャンセルされる。

図１１は温度に依存した抵抗変化の影響を補正する外部磁界の検出回路の構成図である。図１１に示すように、検出用磁気抵抗素子１、参照用磁気抵抗素子２、５に定電流源２０４が接続され、各素子に同じ電流を流すようにした。磁気抵抗素子の抵抗変化でその電流値は変化するが、定電流電源２０４と磁気抵抗素子との間に磁気抵抗素子よりも十分大きな抵抗値を有する抵抗２１０を入れることで、磁気抵抗素子に流れる電流は実質的に同じ電流値としている。また参照用磁気抵抗素子２がＲｍｉｎ、参照用磁気抵抗素子５の抵抗がＲｍａｘなるようにした。このため、検出用磁気抵抗素子１の両端の電圧と参照用磁気抵抗素子２の両端の電圧との差を差動増幅回路２０６で増幅し、また参照用磁気抵抗素子２の両端の電圧と参照用磁気抵抗素子５の両端の電圧との差を別の差動増幅回路２０７で増幅し、乗除算回路２０３で演算することにより、（Ｒｄ−Ｒｍｉｎ）／（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）の値が求まる。この値は上の式より（Ｈ／２｜Ｈｋ｜）＋１／２に等しく、また｜Ｈｋ｜は既知なので、この回路により、温度に依存した抵抗変化の影響を補正されて外部磁界Ｈを検出することが出来る。

以上のような検出回路は、実施の形態１のように配線用基板６でなく、磁気抵抗素子と同じ基板３の上に設けることも可能であり、また配線用基板６や基板３の外部に設けることも可能である。同一基板上に設けた場合は、磁気抵抗素子と初段の増幅器との間の長い配線からくるノイズを低減し、より検出精度を上げることが可能である。

また温度補正と外部磁界を求める方法は、専用の検出回路を設けず、調整用電極１０に接続した抵抗計などにより、各磁気抵抗素子の抵抗値を読み取り、その値を汎用の計算機などに入力し、各磁気抵抗素子の抵抗値の差や比を計算する方法を利用してもよい。

またここでは参照用磁気抵抗素子２の抵抗値ＲｍｉｎやＲｍａｘと検出用磁気抵抗素子１の抵抗値Ｒとの差を取る回路で温度に依存した抵抗変化の影響を補正したが、参照用磁気抵抗素子２の抵抗値と検出用磁気抵抗素子１の抵抗値との比を取る回路であっても温度に依存した抵抗変化の影響を補正することが可能である。

磁界検出装置の製造においては、磁石の位置と検出用磁気抵抗素子の位置とを高精度に決定する必要がある。その一例は以下のような手順で磁石の位置決めを行う。まず、検出用磁気抵抗素子１、参照用磁気抵抗素子２，５にそれぞれ定電流を流し、両端の電圧を測定する。参照用磁気抵抗素子２、５はともに飽和領域であるから、両端の電圧はＲｍｉｎ、Ｒｍａｘにもとづく電圧となり、それらの値は磁石位置が少し動いてもほとんど変化しない。一方、検出用磁気抵抗素子１は磁界の変化とともに抵抗が大きく変化するが、磁場が印加されていない場合には、Ｒ＝（Ｒｍｉｎ＋Ｒｍａｘ）／２となるはずである。ゆえに、Ｒ＝（Ｒｍｉｎ＋Ｒｍａｘ）／２となるように磁石の位置を調整して設置すれば、磁石による磁界の方向が検出用磁気抵抗素子１の感磁しない方向となる。

従って、固定層の磁化方向と平行に飽和磁界以上の磁界を印加した参照用磁気抵抗素子２の抵抗値と固定層の磁化方向と反平行に飽和磁界以上の磁界を印加した前記参照用磁気抵抗素子５の抵抗値との平均値と、検出用磁気抵抗素子の抵抗値とが等しくなるように磁石と検出用磁気抵抗素子１の相対位置を調整することによれば、検出用磁気抵抗素子１に対して感磁しない方向にのみ磁石から磁界を印加することが容易に出来る。

なお上記では、固定層の磁化方向と平行に飽和磁界以上の磁界を印加した参照用磁気抵抗素子２の抵抗値と固定層の磁化方向と反平行に飽和磁界以上の磁界を印加した前記参照用磁気抵抗素子５の抵抗値の平均値を検出用磁気抵抗素子１と磁石４の相対位置の調整に用いる参照値としたが、平均値でなくても良い。例えば、固定層の磁化方向と平行に飽和磁界以上の磁界を印加した参照用磁気抵抗素子２の抵抗値と固定層の磁化方向と反平行に飽和磁界以上の磁界を印加した参照用磁気抵抗素子５の抵抗値とにそれぞれ重み付けをして平均した値を参照値としても良い。また、平均値にある一定値だけオフセットさせた値や、平均値に参照用磁気抵抗素子の抵抗値と検出用磁気抵抗素子の面積比と関連した係数を乗算した値を参照値としても良い。

また、磁界検出装置の他の製造方法としては、未着磁の磁性材料を用いる方法がある。図１２は未着磁の磁性材料を用いた磁界検出装置の製造方法の途中段階を示す斜視図である。まず、回路基板６の上に基板３を接着し、ワイヤーボンディングなどで、各磁気抵抗素子と調整用電極１０との間の電極配線を行う。次に図１２のように未着磁の磁性材料９を磁界検出装置の上に配置し、基板３を介して反対側から中心検出用磁石１５を近づける。この中心検出用磁石１５は、基板３に対して垂直方向に磁場を印加できる様に着磁されており、また磁界検出装置に一様な磁場をかけることが出来るように十分に大きく作製し、しかし未着磁の磁性材料９を磁化しない程度の弱い磁界が印加されるように設定する。すると、中心検出用磁石１５によって生じた磁界は未着磁の磁性材料９に集中するように流れるため、検出用磁気抵抗素子１と磁石とが垂直に配置されていなければ、検出用磁気抵抗素子１に素子面内方向の磁界が発生し、抵抗のズレとして検出できる。この検出を行いながら未着磁の磁性材料の位置を微調整してから固定する。最後に、未着磁の磁性材料９に十分大きな磁界を印加して着磁すれば磁石となり、所望の磁界検出装置が完成する。

なお、磁界検出装置は、他の方法でも作製できる。たとえば、磁石４の位置と検出用磁気抵抗素子１の位置とを例えば光学的な位置決めによって精密に合わせることによっても形成できる。また、磁石４と基板３とを先に高精度に接着してから回路基板６上に配置しても良い。また、あらかじめ着磁した磁石４を基板３の上に高精度に配置して固定しても良い。

なお、実施の形態２では参照用磁気抵抗素子２と参照用磁気抵抗素子５とは、固定層の磁化方向が平行であり、層構造の面方向に磁石から印加される磁界は固定層の磁化方向に平行および反平行、すなわち反対方向であった。しかし、固定層の磁化方向が平行であり、層構造の面方向に磁石から印加される磁界が反対方向である複数の参照用磁気抵抗素子を備えていれば、参照用磁気抵抗素子に磁石から印加される磁化方向は、必ずしも固定層の磁化方向に平行または反平行でなくてもよい。固定層の磁化方向に平行または反平行でない場合では、参照用磁気抵抗素子の抵抗値は最小値または最大値に固定されないが、層構造の面方向に磁石から印加される磁界が反対方向である２個の参照用磁気抵抗素子の抵抗値を平均すると外部磁界が零の場合の抵抗値と同じとなり、検出用磁気抵抗素子１の抵抗値を補正することが可能となる。

実施の形態３．
図１３は実施の形態３の構成を示す磁界検出装置の断面図である。基板３上の検出用磁気抵抗素子１と参照用磁気抵抗素子２、５は実施の形態２と同じであるが、両面が平面部分を有する非磁性の板１８をさらに備えている。また、非磁性の板１８の一方の平面部分には磁石の磁極端面が密着して配置され、非磁性の板１８の一方の平面部分には検出用磁気抵抗素子１の基板３が密着して配置される。

磁石４の磁極端面は磁界に対して垂直な平面部分であり、検出用磁気抵抗素子１の基板３は検出用磁気抵抗素子１の膜構造に平行である。従って、基板３または磁石４を非磁性の板１８の平面部分に平行に調整すれば、磁石４によって検出用磁気抵抗素子１に印加される磁界を、感磁しない方向である膜構造に垂直に調整することが容易となる。一方、参照用磁気抵抗素子２、５に対しては感磁する方向に磁界を印加することが容易となる。

実施の形態４．
図１４は実施の形態４の磁界検出装置の構成を示した斜視図である。実施の形態４では実施の形態２の構成に、図１４に示すように磁束ガイド１４を磁石と検出用磁気抵抗素子との間に、検出用磁気抵抗素子１および参照用磁気抵抗素子２、５をカバーするように設けた。磁束ガイド１４は、透磁率の高い材料でできた磁束の方向をそろえるためのものであり、ここでは透磁率の高い材料としてパーマロイ合金を用いた。磁束ガイド１４と配線基板６との間には絶縁材料７が有り、磁束ガイド１４と配線基板６とは電気的に絶縁されている。図１４において参照用磁気抵抗素子２、５の位置を結ぶ方向をＹ方向として、基板３に平行でＹ方向に垂直方向をＸ方向とすると、検出する外部磁界４１の方向はＹ方向である。

この場合、磁束ガイド１４の働きにより、外部磁界以外からの外乱磁界の影響を抑えることが出来る。さらに、磁束ガイド１４の位置と検出用磁気抵抗素子１との位置関係を調節することで、検出用磁気抵抗素子１の位置がずれた場合に磁石４によって検出用磁気抵抗素子１に印加される磁界強度を小さくすることが可能となる。

例えば、磁束ガイド１４のない実施の形態２では検出用磁気抵抗素子１の位置が０．１ｍｍずれた場合には、１７Ｏｅほどの磁界が検出用磁気抵抗素子１に印加される。図１５は高さ２ｍｍ、Ｘ方向の長さ３ｍｍ、の断面を持ち、Ｙ方向の長さ５ｍｍの磁石ガイドを基板から０．９ｍｍ離した位置に挿入した実施の形態４の構成を示す断面図である。図１６は図１５の構成において磁束ガイド１４有りと磁束ガイド１４無しの場合について、基板上のＸ方向の位置と磁界の強度の関係を示したグラフである。磁束ガイド１４有りとすることによって磁石の位置と磁界強度の関係は平坦になる。なお、図１６でＸ方向のズレ０．１ｍｍによる磁界強度の変化量は０．５Ｏｅとなり、Ｙ方向のズレの０．１ｍｍによる磁界強度の変化量も４．４Ｏｅと小さくすることが出来る。このときＹ方向に２ｍｍ離れた参照用磁気抵抗素子２に印加される磁界は１８３Ｏｅであり、磁石ガイド１４を挿しない場合と同様に飽和磁界を印加できる。

磁束ガイド１４は参照用磁気抵抗素子２、５と磁石４との間に位置していなくても、検出用磁気抵抗素子１と磁石４との間にあればよい、その場合、磁束ガイド１４の挿入は、検出用磁気抵抗素子１と磁石４との位置ずれの影響を緩和し、磁界検出装置の製造を容易とする効果がある。また外部磁界以外からの外乱磁界の影響を抑えることにも効果がある。

なお、磁束ガイド１４の位置および寸法はこれに限られるものではなく、磁石４の強さ、サイズ、検出用磁気抵抗素子１と参照用磁気抵抗素子２、５との間の距離が変化した場合には変更されることはいうまでもない。また断面がコの字状のものを用いたが、厚い板状など他の形状でも良い。

実施の形態５．
図１７は実施の形態５による磁界検出装置の構成を示す斜視図である。また図１８は図１７の基板３の上方であるＺ軸方向から見た磁界検出装置の構成の上面図である。実施の形態５では実施の形態２の構成に加えて、さらに検出用磁気抵抗素子１の位置から検出用磁気抵抗素子１の固定層の磁化方向３２と垂直な２方向に間隔をおいて参照用磁気抵抗素子２０、２１が設けられている。

図１８に示すように、参照用磁気抵抗素子２０、２１には、それぞれ、層構造の面方向に固定層の磁化方向と垂直な磁界が磁石４から印加されている。層構造の面方向に磁石４から印加される磁界は参照用磁気抵抗素子２０、２１の飽和磁界より大きいため、それぞれの自由層の磁化方向３７、３９は固定層の磁化方向と垂直に固定される。

自由層の磁化方向と固定層の磁化方向とが垂直である場合の抵抗は外部磁界４１が零のときの抵抗と等しい。参照用磁気抵抗素子２０または参照用磁気抵抗素子２１の一方の抵抗からもこの構成により参照用磁気抵抗素子２０と２１との抵抗の平均を取ることにより、より高精度に外部からの印加磁界が零のときの抵抗を求めることが出来る。この値を実施の形態１の差動増幅回路２０３の片側に使用することで、ゼロ磁場近傍で精度良く磁場を検出することが出来る。

この実施の形態３のように、層構造の面方向に磁石４から印加される磁界が固定層の磁化方向と垂直である参照用磁気抵抗素子２０、２１をさらに備えた構成は、印加磁界が零のときの抵抗を校正用の抵抗として得ることが出来るので、特に弱い磁場の検出がより高精度に行うことに有効である。

上記の実施の形態１から５に記載した磁界検出装置では、磁気抵抗素子としてスピンバルブ構造を有する素子を用いたが、替わりに固定層がＳＡＦ構造を有する素子を用いてもよい。その場合、ＳＡＦ構造を有することで、固定層からの漏れ磁場が小さくなり、固定層の磁化方向が外部磁界によって微動することを抑えることが出来、検出の精度を高めることができる。またこの構成は、特に実施の形態２の参照用磁気抵抗素子２０、２１のように磁石４からの磁界の印加方向が固定層の磁化方向と平行でない場合に、より効果が顕著である。

実施の形態６．
図１９は実施の形態４による磁界検出装置の構成を示した斜視図であり、図２０は図１９の基板面の上方Ｚ軸方向から見た上面図である。この磁界検出装置は実施の形態１において、検出用磁気抵抗素子と参照用磁気抵抗素子とをＡＭＲ（ＡｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃＭａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子で置き換え、磁石４、検出用磁気抵抗素子、参照用磁気抵抗素子の相互位置を変更したものである。ここで使用したＡＭＲ素子は層構造がスピンバルブ構造ではないが、強磁性体層を層構造に含み、磁性体層の磁化方向の変化で抵抗が変化する点、膜構造に垂直方向には感磁しない点はＴＭＲ素子やＧＭＲ素子と同じである。ＡＭＲ素子には検出電流と平行な方向については実質的に感磁しないものがある。実施の形態４では検出電流と平行な方向について感磁しないＡＭＲ素子を検出用磁気抵抗素子５１および参照用磁気抵抗素子５２に使用した。磁石４はそのＮ極の中心とＳ極の中心とを結ぶ軸が検出用磁気抵抗素子５１の検出電流の方向と略一致するように配置した。一方、参照用磁気抵抗素子５２は図２０からもわかるように、磁石４からの磁界が検出電流の略垂直方向になるように配置した。

検出用磁気抵抗素子５１に対して磁石４により印加される磁界は検出電流方向３０に平行であるため、検出用磁気抵抗素子５１の抵抗に影響しない。一方、参照用磁気抵抗素子５２では、磁石４により感磁する方向に飽和磁界より充分大きい強度の磁界が印加されることにより、参照用磁気抵抗素子５２の抵抗は実質的に飽和磁界のときの抵抗に固定される。外部磁界４１を印加した場合、検出用磁気抵抗素子５１は抵抗が変化するが、参照用磁気抵抗素子５２の抵抗は変化しない。従って、ＡＭＲ素子を用いても参照用磁気抵抗素子５２の抵抗を用いて検出用磁気抵抗素子５１の温度に依存した抵抗変化の影響を補正することができる。

以上の実施の形態１から６のように、磁石と、強磁性体層を含む層構造を備えて、その強磁性体層の磁化方向の変化によって抵抗が変化する検出用磁気抵抗素子と、検出用磁気抵抗素子と略同一の層構造を有する参照用磁気抵抗素子とを備えた磁界検出装置であって、参照用磁気抵抗素子の強磁性体層の感磁する方向に飽和磁界以上の強度を有する磁界が前記磁石から印加される磁界検出装置としたことにより、磁気遮蔽を設けることなく参照用磁気抵抗素子を備えた磁界検出装置を実現できた。この磁界検出装置を用いれば、温度特性などの特性のばらつきを相殺して高精度に外部磁界を求めることが出来る。

上記の実施の形態１から６では検出用磁気抵抗素子および参照用磁気抵抗素子としてＴＭＲ素子またはＡＭＲ素子を用いたが、強磁性体層の磁化方向が外部磁界に影響されて素子の抵抗が変化する磁気抵抗素子であれば、ＧＭＲ素子でも、他の磁気抵抗素子でも良い。その場合でも、磁石から感磁する方向に前記強磁性体層の飽和磁界以上の強度を有する磁界が印加することにより、抵抗が外部磁界によって変化しない参照用磁気抵抗素子が得られるため、本発明の効果を有する。

また、検出用磁気抵抗素子には磁石から感磁する方向には強磁性体層の飽和磁界の強度より小さい磁界が印加されていてもよい。その場合、検出される外部磁界に磁石によってバイアスの磁界が印加された状態となるが、その場合でも抵抗が外部磁界によって変化しない参照用磁気抵抗素子が得られる本発明の効果は有効である。

また、上記の実施の形態１から６に記載した磁石は、永久磁石であるが、電磁石やソレノイドコイルなど、ほかの磁束発生手段でも良い。また、上記の実施の形態１から３に記載した磁界検出は外部磁界を対象として説明しているが、この外部磁界は、着磁した磁性体の回転や移動に伴う磁界の変化でもよいし、コイルや銅線などの電流の変化による磁界の変化でも良い。また、たとえば磁界検出装置に備えられた磁石で発生した磁界が、軟磁性体で構成された被検出物の移動や回転に伴って変化する量を検出し、被検出物の移動量や回転角を検出するセンサでも良い。この場合、被検出物の移動や回転によって、参照用磁気抵抗素子に印加される磁界強度は変化するが、磁石によって印加される磁界を十分に大きくすることで、抵抗の変化量を実質的に零にすることが出来る。

また、実施の形態１から６に記載した磁石は、磁極端面が正方形の棒磁石を用いたが、磁極端面が円形の棒磁石、磁極端面がリング状の棒磁石でも良い。その場合、棒磁石の中心軸上に検出用磁気抵抗素子１を配置すれば、磁石が回転しても参照用磁気抵抗素子２に対して印加される磁界が変化しないため、磁界検出装置の製造が容易になる。磁石の形状は６角柱でも良い。また、磁界を印加する磁石は、サマリウムコバルト磁石の替わりに、フェライト磁石でも、アルニコ磁石でも、ネオジム磁石でもよく、ボンド磁石でも良い。

スピンバルブ構造（ａ）とＳＡＦ構造（ｂ）の膜構造を説明する模式図である。ＴＭＲ素子の磁界-抵抗特性の一例を示すグラフである。実施の形態１の磁界検出装置の構成を示す斜視図である。実施の形態１の磁界検出装置の構成を示す断面図である。実施の形態１の磁界検出装置の構成を示す上面図である。実施の形態１の外部磁界が印加された磁界検出装置の構成を示す上面図である。実施の形態２の磁界検出装置の構成を示す斜視図である。実施の形態２の磁界検出装置の構成を示す上面図である。磁石による磁界の強度と基板上の位置との関係を示したグラフである。ＴＭＲ素子の外部磁界-素子抵抗の関係を示したグラフである。実施の形態２の磁界検出装置の検出回路の構成図である。実施の形態２の磁界検出装置の製造方法の途中段階を示す斜視図である。実施の形態３の磁界検出装置の構成を示す断面図である。実施の形態４の磁界検出装置の構成を示す斜視図である。実施の形態４の変形の形態の磁界検出装置の構成を示す断面図である。実施の形態４の変形の形態の基板上の位置と磁界の関係を示すグラフである。実施の形態５による磁界検出装置の構成を示す斜視図である。実施の形態５による磁界検出装置の構成を示す上面図である。実施の形態６による磁界検出装置の構成を示す斜視図である。実施の形態６による磁界検出装置の構成を示す上面図である。

符号の説明

１、５１検出用磁気抵抗素子、２、５、２０、２１、５２参照用磁気抵抗素子、３基板、４磁石、４ｂ磁石の磁極端面の投影形状、４ｃ磁石の磁界方向、６回路基板、７絶縁体、８出力用電極、９未着磁の磁性材料、１０調整用電極、１４磁束ガイド、１８非磁性の板、２２反強磁性層、２３第１の強磁性層、２４第１の非磁性層、２５第２の強磁性層、２６第２の非磁性層、２７第３の強磁性層、２８固定層、３１検出用磁気抵抗素子の固定層の磁化方向、３２検出用磁気抵抗素子の自由層の磁化方向、３３、３５、３７、３９参照用磁気抵抗素子の固定層の磁化方向、３４、３６、３８、４０参照用磁気抵抗素子の自由層の磁化方向、４１外部磁界、２０３乗除算回路、２０６差動増幅回路、２０７差動増幅回路、２０４定電流源

Claims

磁石と、
磁化方向が層内の一方向に固定された固定層と強磁性体層の磁化方向が外部磁界に影響されて層内で変化する自由層とを含む層構造を有する検出用磁気抵抗素子と、
前記検出用磁気抵抗素子と略同一の層構造を有する参照用磁気抵抗素子とを備え、
前記検出用磁気抵抗素子および前記参照用磁気抵抗素子は、それぞれが有する固定層の磁化方向と自由層の磁化方向との角度によって抵抗が変化する素子であり、
前記磁石は、前記参照用磁気抵抗素子の感磁する方向においては当該固定層の磁化方向と平行または反平行において飽和磁界以上の強度で、かつ前記検出用磁気抵抗素子の感磁する方向においては飽和磁界より小さい強度となる磁界を印加するように配置される
ことを特徴とする磁界検出装置。
磁石は、Ｎ極の中心とＳ極の中心とを結ぶ軸が検出用磁気抵抗素子の略中心を通る位置で、印加する磁界方向が前記検出用磁気抵抗素子の当該層構造の面に対して垂直になる向きに配置されることを特徴とする請求項１に記載の磁界検出装置。
複数の参照用磁気抵抗素子を備え、
前記複数の参照用磁気抵抗素子は、固定層の磁化方向が同一であり、層構造の面方向に磁石から印加される磁界が反対方向であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁界検出装置。
層構造の面方向に磁石から印加される磁界が固定層の磁化方向と垂直である参照用磁気抵抗素子をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の磁界検出装置。
検出用磁気抵抗素子は、第１の反強磁性層と、第１の反強磁性層に接して設けられた第１の強磁性層と、第１の強磁性層に接して第１の反強磁性層と反対側の面に設けられた第１の非磁性層と、第１の非磁性層に接して第１の強磁性層と反対側の面に設けられた第２の強磁性層を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の磁界検出装置。
検出用磁気抵抗素子は、第１の反強磁性層と、第１の反強磁性層に接して設けられた第１の強磁性層と、第１の強磁性層に接して第１の反強磁性層と反対側の面に設けられた第２の非磁性層と、第２の非磁性層に接して第１の強磁性層と反対側の面に設けられた第３の強磁性層と、第３の強磁性層に接して第２の非磁性層と反対側の面に設けられた第１の非磁性層と、第１の非磁性層に接して第３の強磁性層と反対側の面に設けられた第２の強磁性層とを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の磁界検出装置。
非磁性体の平板をさらに備え、
磁石は磁界に対して垂直な平面部分を有し、
前記磁石の平面部分が前記平板の一方に対向して配置され、
検出用磁気抵抗素子の膜構造が前記平板の他方に対向して配置されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の磁界検出装置。
検出用磁気抵抗素子の抵抗と参照用磁気抵抗素子の抵抗との差または比を検出する回路を備えたことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の磁界検出装置。
検出用磁気抵抗素子と磁石との間に透磁率の高い材料で構成された磁束ガイドを前記検出用磁気抵抗素子および参照用磁気抵抗素子をカバーするように設けたことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載の磁界検出装置。
検出した信号を増幅する回路が検出用磁気抵抗素子または参照用磁気抵抗素子と同一基板上に設けられていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の磁界検出装置。
請求項１から６のいずれか一項に記載した磁界検出装置を製造する方法であって、前記参照用磁気抵抗素子の固定層の磁化方向と平行に飽和磁界以上の磁界を印加したときの前記参照用磁気抵抗素子の抵抗値と前記固定層の磁化方向と反平行に飽和磁界以上の磁界を印加したときの前記参照用磁気抵抗素子の抵抗値とから計算される参照値と、前記検出用磁気抵抗素子の抵抗値とが等しくなるように前記磁石と前記検出用磁気抵抗素子の相対位置を調整する工程を含むことを特徴とする磁界検出装置の製造方法。