(57)【要約】【課題】  特に、同じ方向からの外部磁界に対して２強度以上の磁界強度変化を検知可能な磁気検出装置を提供することを目的としている。【解決手段】  第１磁気抵抗効果素子２３の第１層間結合磁界Ｈｉｎ１と第２磁気抵抗効果素子２８の第２層間結合磁界Ｈｉｎ２は共に正値で、しかも前記第２層間結合磁界Ｈｉｎ２が、第１層間結合磁界Ｈｉｎ１より大きく設定されている。これにより第１磁気抵抗効果素子２３と第２磁気抵抗効果素子２８は、（＋Ｈ）方向からの外部磁界の磁界強度変化に対し磁気感度が異なる。したがって、各磁気抵抗効果素子２３，２８の電気抵抗値の変化に基づいて生成される各検出信号は、異なる磁界強度時に出力される。【選択図】図３
2008093672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じ方向からの外部磁界の磁界強度変化に対して電気特性が変化する複数の磁気検出素子を有し、
前記磁気検出素子は、夫々、前記磁界強度変化に対して磁気感度が異なり、
各磁気検出素子の電気特性の変化に基づいて生成される各検出信号は、同じ方向からの外部磁界に対して異なる磁界強度時に出力されることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項２】
前記磁気検出素子は、非磁性中間層を挟んで対向する固定磁性層とフリー磁性層との磁化関係で電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子であり、
各磁気検出素子の固定磁性層と前記フリー磁性層との間で作用する層間結合磁界Ｈｉｎは同符号で、各磁気検出素子の層間結合磁界Ｈｉｎの絶対値は異なる大きさである請求項１記載の磁気検出装置。
【請求項３】
各磁気検出素子は、夫々、別々のブリッジ回路に組み込まれ、各ブリッジ回路を構成する一つの直列回路は、外部磁界に対して電気抵抗が変化しない固定抵抗素子が直列接続された共通回路であり、前記共通回路の出力取り出し部は差動増幅器に接続され、
各ブリッジ回路の残りの直列回路には、夫々、前記磁気検出素子が組み込まれ、前記残りの直列回路の出力取り出し部と前記差動増幅器との間には、前記残りの直列回路の各出力取り出し部の前記差動増幅器への接続を切換えるスイッチ回路が設けられており、
前記スイッチ回路の切換え操作によって、各ブリッジ回路と差動増幅器との接続が切換えられる請求項１又は２に記載の磁気検出装置。
【請求項４】
各検出信号は、共通の閾値により生成される請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同じ方向からの外部磁界に対して２強度以上の磁界強度変化を検知可能な磁気検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気センサには、例えば、外部磁界に対して電気抵抗が変化する巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を利用したＧＭＲ素子が備えられている。【０００３】
例えば下記の特許文献１に記載された発明には、ＧＭＲ素子を備えた磁気スイッチが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−６０２５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで磁気センサの用途として、同じ方向からの外部磁界に対して２強度以上の磁界強度変化を検知したい場合がある。【０００５】
しかしながら特許文献１に開示された発明では、同じ方向からの外部磁界に対して２強度以上の磁界強度変化を検知することは出来ない。【０００６】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、同じ方向からの外部磁界に対して２強度以上の磁界強度変化を検知可能な磁気検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の磁気検出装置は、同じ方向からの外部磁界の磁界強度変化に対して電気特性が変化する複数の磁気検出素子を有し、
前記磁気検出素子は、夫々、前記磁界強度変化に対して磁気感度が異なり、
各磁気検出素子の電気特性の変化に基づいて生成される各検出信号は、同じ方向からの外部磁界に対して、異なる磁界強度時に出力されることを特徴とするものである。【０００８】
これにより、同じ方向からの外部磁界に対して２強度以上の磁界強度変化が検知可能となる。【０００９】
例えば、前記磁気検出素子は、非磁性中間層を挟んで対向する固定磁性層とフリー磁性層との磁化関係で電気抵抗値が変動する磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子であり、
各磁気検出素子の固定磁性層と前記フリー磁性層との間で作用する層間結合磁界Ｈｉｎは同符号で、各磁気検出素子の層間結合磁界Ｈｉｎの絶対値は異なる大きさであることが簡単且つ適切に各磁気検出素子の磁気感度を異ならせることができ好適である。【００１０】
本発明では、各磁気検出素子は、夫々、別々のブリッジ回路に組み込まれ、各ブリッジ回路を構成する一つの直列回路は、外部磁界に対して電気抵抗が変化しない固定抵抗素子が直列接続された共通回路であり、前記共通回路の出力取り出し部は差動増幅器に接続され、
各ブリッジ回路の残りの直列回路には、夫々、前記磁気検出素子が組み込まれ、前記残りの直列回路の出力取り出し部と前記差動増幅器との間には、前記残りの直列回路の各出力取り出し部の前記差動増幅器への接続を切換えるスイッチ回路が設けられており、
前記スイッチ回路の切換え操作によって、各ブリッジ回路と差動増幅器との接続が切換えられることが好ましい。これにより抵抗素子数を減らすことができ、また差動増幅器を１つだけ設ければよく回路構成を簡単にすることが可能である。【００１１】
また本発明では、各検出信号は、共通の閾値により生成されることが、回路構成を簡単にでき好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の磁気検出装置によれば、同じ方向からの外部磁界に対して２強度以上の磁界強度変化を検知することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１，図２は本実施形態の磁気検出装置２０の回路構成図、図３は第１磁気抵抗効果素子及び第２磁気抵抗効果素子のＲ−Ｈ曲線を説明するためのグラフ、図４は、本実施形態の磁気検出装置の部分斜視図、図５は、図４に示すＡ−Ａ線から厚さ方向に前記磁気検出装置を切断し矢印方向から見た前記磁気検出装置の部分断面図、図６は、第１磁気抵抗効果素子及び第２磁気抵抗効果素子の層構造を示す部分断面図、である。【００１４】
図１に示す本実施形態の磁気検出装置２０は、抵抗素子部２１と集積回路（ＩＣ）２２とを有して構成される。【００１５】
前記抵抗素子部２１には、第１磁気抵抗効果素子２３と第１固定抵抗素子２４とが第１出力取り出し部２５を介して直列接続された第１直列回路２６、第２固定抵抗素子２７と第２磁気抵抗効果素子２８とが第２出力取り出し部２９を介して直列接続された第２直列回路３０、及び、第３固定抵抗素子３１と第４固定抵抗素子３２が第３出力取り出し部３３を介して直列接続された第３直列回路３４が設けられる。【００１６】
前記第３直列回路３４は、共通回路として前記第１直列回路２６及び前記第２直列回路３０と夫々ブリッジ回路を構成している。以下では前記第１直列回路２６と前記第３直列回路３４とが並列接続されてなるブリッジ回路を第１ブリッジ回路ＢＣ１と、前記第２直列回路３０と前記第３直列回路３４とが並列接続されてなるブリッジ回路を第２ブリッジ回路ＢＣ２と称する。【００１７】
図１に示すように、前記第１ブリッジ回路ＢＣ１では、第１磁気抵抗効果素子２３と、前記第４固定抵抗素子３２が並列接続されるとともに、前記第１固定抵抗素子２４と前記第３固定抵抗素子３１が並列接続されている。また前記第２ブリッジ回路ＢＣ２では、前記第２固定抵抗素子２７と、前記第３固定抵抗素子３１が並列接続されるとともに、前記第２磁気抵抗効果素子２８と前記第４固定抵抗素子３２が並列接続されている。【００１８】
図１に示すように前記集積回路２２には入力端子（電源）３９、アース端子４２及び２つの外部出力端子４０，４１が設けられている。前記入力端子３９、アース端子４２及び外部出力端子４０，４１は夫々図示しない機器側の端子部とワイヤボンディングやダイボンディング等で電気的に接続されている。【００１９】
前記入力端子３９に接続された信号ライン５０及び前記アース端子４２に接続された信号ライン５１は、前記第１直列回路２６，第２直列回路３０及び第３直列回路３４の両側端部に設けられた電極の夫々に接続されている。【００２０】
図１に示すように集積回路２２内には、１つの差動増幅器３５が設けられ、前記差動増幅器３５の＋入力部、−入力部のどちらかに、前記第３直列回路３４の第３出力取り出し部３３が接続されている。なお、前記第３出力取り出し部３３と前記差動増幅器３５の接続は、次に説明する、前記第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５及び第２直列回路３０の第２出力取り出し部２９と差動増幅器３５間の接続状態と異なって固定されている（非接続状態にはならない）。【００２１】
前記第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５及び第２直列回路３０の第２出力取り出し部２９は夫々第１スイッチ回路３６の入力部に接続され、前記第１スイッチ回路３６の出力部は前記差動増幅器３５の−入力部、＋入力部のどちらか（前記第３出力取り出し部３３が接続されていない側の入力部）に接続されている。【００２２】
図１に示すように、前記差動増幅器３５の出力部はシュミットトリガー型のコンパレータ３８に接続され、さらに前記コンパレータ３８の出力部は第２スイッチ回路４３の入力部に接続され、さらに前記第２スイッチ回路４３の出力部側は２つのラッチ回路４６，４７及びＦＥＴ回路５４、５５を経て第１外部出力端子４０及び第２外部出力端子４１に夫々接続される。【００２３】
さらに図１に示すように、前記集積回路２２内には第３スイッチ回路４８が設けられている。前記第３スイッチ回路４８の出力部は、前記アース端子４２に接続された信号ライン５１に接続され、前記第３スイッチ回路４８の入力部には、第１直列回路２６及び第２直列回路３０の一端部が接続されている。【００２４】
さらに図１に示すように、前記集積回路２２内には、インターバルスイッチ回路５２及びクロック回路５３が設けられている。前記インターバルスイッチ回路５２のスイッチがオフされると集積回路２２内への通電が停止するようになっている。前記インターバルスイッチ回路５２のスイッチのオン・オフは、前記クロック回路５３からのクロック信号に連動しており、前記インターバルスイッチ回路５２は通電状態を間欠的に行う節電機能を有している。【００２５】
前記クロック回路５３からのクロック信号は、第１スイッチ回路３６、第２スイッチ回路４３、及び第３スイッチ回路４８にも出力される。前記第１スイッチ回路３６、第２スイッチ回路４３、及び第３スイッチ回路４８では前記クロック信号を受けると、そのクロック信号を分割し、非常に短い周期でスイッチ動作を行うように制御されている。例えば１パルスのクロック信号が数十ｍｓｅｃであるとき、数十μｍｓｅｃ毎にスイッチ動作を行う。【００２６】
例えば、この磁気検出装置２０は、折り畳み式の携帯電話においてキースイッチが配列された本体部に内蔵される。液晶デバイスなどの表示装置を有する折り畳み部には、マグネットＭが搭載される。【００２７】
この磁気検出装置２０の配置箇所は、前記携帯電話に限られるものではなく、例えば自動車に搭載されて、シートポジションの検出部や、シートベルトの着脱検出部に使用することもできる。【００２８】
本実施形態の磁気検出装置２０の断面形状について図５を用いて説明する。図５に示すように、前記磁気検出装置２０は、基板７０上に、集積回路２２を構成する差動増幅器やコンパレータ等の能動素子７１〜７６、及び配線層７７が形成されている。前記配線層７７は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）で形成される。【００２９】
図５に示すように、前記基板７０上及び集積回路２２上は、レジスト層等から成る絶縁層７８で覆われている。前記絶縁層７８には、前記配線層７７上の一部に穴部７８ｂが形成され、前記穴部７８ｂから前記配線層７８の上面が露出している。【００３０】
前記絶縁層７８の表面７８ａは平坦化面で形成され、平坦化された前記絶縁層７８の表面７８ａに、第１磁気抵抗効果素子２３、第２磁気抵抗効果素子２８、第１固定抵抗素子２４、第２固定抵抗素子２７、第３固定抵抗素子３１、及び第４固定抵抗素子３２が図４に示すミアンダー形状で形成されている。ミアンダー形状で形成することで、各素子の素子抵抗を増大させることができる。【００３１】
図４に示すように、各素子の両側端部には、電極２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ，２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ、３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂが形成される。前記第１磁気抵抗効果素子２３の電極２３ｂと前記第１固定抵抗素子２４の電極２４ｂ間が第１出力取り出し部２５によって接続され、前記第１出力取り出し部２５が図５に示すように前記配線層７７上に電気的に接続されている。同様に、第２固定抵抗素子２７の電極２７ｂと第２磁気抵抗効果素子２８の電極２８ｂ間が第２出力取り出し部２９により接続され、図示しない配線層に電気的に接続されている。さらに、第３固定抵抗素子３１の電極３１ｂと第４固定抵抗素子３２の電極３２ｂ間が第３出力取り出し部３３により接続され、図示しない配線層に電気的に接続されている。【００３２】
図５に示すように、前記素子上、電極上及び出力取り出し部上は、例えばアルミナやシリカで形成された絶縁層８０で覆われている。そして前記磁気検出装置２０はモールド樹脂８１によりパッケージ化される。【００３３】
前記第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２８は、共に（＋Ｈ）方向の外部磁界の磁界強度変化に基づいて巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を発揮するＧＭＲ素子である。【００３４】
ここで、（＋Ｈ）方向の外部磁界はある一方向を示し、本実施形態では、図示Ｘ１方向に向く方向である（図６を参照）。【００３５】
前記第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２８の層構造及びＲ―Ｈ曲線について以下で詳しく説明する。図６は、前記磁気抵抗効果素子２３,２８を直接、基板７０上に形成したと仮定した場合の断面図である。実際には図５に示すように基板７０上には集積回路２２、絶縁層７８が設けられ、前記絶縁層７８上に前記第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２８が設けられる。【００３６】
図６に示すように、前記第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２８は共に、下から下地層６０，シード層６１、反強磁性層６２、固定磁性層６３、非磁性中間層６４、６７（第１磁気抵抗効果素子２３の非磁性中間層を符号６４、第２磁気抵抗効果素子２８の非磁性中間層を符号６７とした）、フリー磁性層６５、及び保護層６６の順で積層されている。前記下地層６０は、例えば、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２種以上の元素の非磁性材料で形成される。前記シード層６１は、ＮｉＦｅＣｒあるいはＣｒで形成される。前記反強磁性層６２は、元素α（ただしαは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料、又は、元素αと元素α′（ただし元素α′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成される。例えば前記反強磁性層６２は、ＩｒＭｎやＰｔＭｎで形成される。前記固定磁性層６３及びフリー磁性層６５はＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金等の磁性材料で形成される。また前記非磁性中間層６４，６７はＣｕ等で形成される。また前記保護層６６はＴａ等で形成される。前記固定磁性層６３やフリー磁性層６５は積層フェリ構造（磁性層／非磁性層／磁性層の積層構造であり、非磁性層を挟んだ２つの磁性層の磁化方向が反平行である構造）であってもよい。また前記固定磁性層６３やフリー磁性層６５は材質の異なる複数の磁性層の積層構造であってもよい。【００３７】
前記第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２８では、前記反強磁性層６２と前記固定磁性層６３とが接して形成されているため磁場中熱処理を施すことにより前記反強磁性層６２と前記固定磁性層６３との界面に交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じ、前記固定磁性層６３の磁化方向は一方向に固定される。図４、図６では、前記固定磁性層６３の磁化方向６３ａを矢印方向で示している。第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２８において前記固定磁性層６３の磁化方向６３ａは共に図示Ｘ２方向である。【００３８】
また、無磁場状態（外部磁界が作用していないとき）での前記フリー磁性層６５の磁化方向６５ａは、第１磁気抵抗効果素子２３と第２磁気抵抗効果素子２８共に、図示Ｘ２方向である。よって無磁場状態では、前記固定磁性層６３の磁化方向６３ａと前記フリー磁性層６５の磁化方向６５ａは平行状態である。【００３９】
図６に示すように前記第１磁気抵抗効果素子２３と前記第２磁気抵抗効果素子２８では非磁性中間層６４、６７の膜厚が異なっている。前記非磁性中間層６４，６７は上記したように例えばＣｕで形成されるが、Ｃｕ厚を変化させることで固定磁性層６３とフリー磁性層６５との間で作用する層間結合磁界Ｈｉｎの大きさが変化する。【００４０】
前記第１磁気抵抗効果素子２３に作用する第１層間結合磁界Ｈｉｎ１と、前記第２磁気抵抗効果素子２８に作用する第２層間結合磁界Ｈｉｎ２は、同符号であり、前記第１層間結合磁界Ｈｉｎ１の絶対値は、前記第２層間結合磁界Ｈｉｎ２の絶対値よりも小さくなるように、前記非磁性中間層６４，６７の膜厚が調整されている。【００４１】
図３は、第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２８のＲ−Ｈ曲線を示す。なおグラフでは縦軸が抵抗値Ｒであるが、抵抗変化率（％）であってもよい。図３に示すように、外部磁界を無磁場状態（ゼロ）から徐々に（＋Ｈ）方向に増加していくと、第１磁気抵抗効果素子２３のフリー磁性層６５の磁化６方向６５ａと固定磁性層６３の磁化方向６３ａとの平行状態が崩れて反平行状態に近づくため前記第１磁気抵抗効果素子２３の抵抗値Ｒは、曲線ＨＣ１上を辿って徐々に大きくなり、やがて最大抵抗値に達する。そこから（＋Ｈ）方向の外部磁界を徐々にゼロに向けて小さくしていくと、前記第１磁気抵抗効果素子２３の抵抗値Ｒは、曲線ＨＣ２上を辿って徐々に小さくなり、やがて最小抵抗値に達する。【００４２】
このように、第１磁気抵抗効果素子２３のＲ−Ｈ曲線には、（＋Ｈ）方向の外部磁界の磁界強度変化に対して、曲線ＨＣ１と曲線ＨＣ２で囲まれたループ部Ｌ１が形成される。前記第１磁気抵抗効果素子２３の最大抵抗値と最低抵抗値の中間値であって、前記ループ部Ｌ１の広がり幅の中心値がループ部Ｌ１の「中点」である。そして前記ループ部Ｌ１の中点から外部磁界Ｈ＝０（Ｏｅ）のラインまでの磁界の強さで第１層間結合磁界Ｈｉｎ１の大きさが決定される。図３に示すように第１磁気抵抗効果素子２３の前記第１層間結合磁界Ｈｉｎ１は（＋Ｈ）方向の外部磁界方向へシフトしている。【００４３】
図３に示すように、第１磁気抵抗効果素子２３の電気抵抗値が変化する外部磁界の磁界強度では、第２磁気抵抗効果素子２８の電気抵抗値は変化しない。すなわち前記第２磁気抵抗効果素子２８のフリー磁性層６５の磁化方向６５ａと固定磁性層６３の磁化方向６３ａは、図６に示す平行状態を保ち電気抵抗値が低いままとなっている。【００４４】
さらに（＋Ｈ）方向からの外部磁界の磁界強度を強くしていくと、やがて、第２磁気抵抗効果素子２８のフリー磁性層６５の磁化方向６５ａが、図示Ｘ２方向から徐々に図示Ｘ１方向へ移動し、前記フリー磁性層６５の磁化方向６５ａと固定磁性層６３の磁化方向６３ａとの平行状態が崩れて反平行状態に近づくため前記第２磁気抵抗効果素子２８の抵抗値Ｒは、曲線ＨＣ３上を辿って徐々に大きくなり、やがて最大抵抗値に達する。そこから（＋Ｈ）方向の外部磁界の磁界強度を徐々に小さくしていくと、前記第２磁気抵抗効果素子２８の抵抗値Ｒは、曲線ＨＣ４上を辿って徐々に小さくなり、やがて最小抵抗値に達する。【００４５】
このように、第２磁気抵抗効果素子２８のＲ−Ｈ曲線には、（＋Ｈ）方向の外部磁界の磁界強度変化に対して、曲線ＨＣ３と曲線ＨＣ４で囲まれたループ部Ｌ２が形成される。前記第２磁気抵抗効果素子２８の最大抵抗値と最低抵抗値の中間値であって、前記ループ部Ｌ２の広がり幅の中心値がループ部Ｌ１の「中点」である。そして前記ループ部Ｌ２の中点から外部磁界Ｈ＝０（Ｏｅ）のラインまでの磁界の強さで第１層間結合磁界Ｈｉｎ２の大きさが決定される。図３に示すように第２磁気抵抗効果素子２８の前記第２層間結合磁界Ｈｉｎ２は（＋Ｈ）方向の外部磁界方向へシフトしている。【００４６】
（＋Ｈ）方向の外部磁界の磁界強度を正値、（−Ｈ）方向の外部磁界の磁界強度を負値とすれば、前記第１磁気抵抗効果素子２３の第１層間結合磁界Ｈｉｎ１と第２磁気抵抗効果素子２８の第２層間結合磁界Ｈｉｎ２は共に正値である。なお、前記第１磁気抵抗効果素子２３の第１層間結合磁界Ｈｉｎ１と第２磁気抵抗効果素子２８の第２層間結合磁界Ｈｉｎ２は共に負値であってもよい。【００４７】
いずれにしても本実施形態では、第１層間結合磁界Ｈｉｎ１と第２層間結合磁界Ｈｉｎ２が同符号で、しかも、前記第１層間結合磁界Ｈｉｎ１の絶対値と前記第２層間結合磁界Ｈｉｎ２の絶対値が異なる大きさに調整されている。これにより前記第１磁気抵抗効果素子２３と第２磁気抵抗効果素子２８の同じ方向からの外部磁界の磁界強度に対する磁気感度は異なっている。【００４８】
図３に示す実施形態では、（＋Ｈ）方向からの外部磁界の磁界強度変化に対して、第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２８は共に電気抵抗値が変化するが、第２磁気抵抗効果素子２８は、第１磁気抵抗効果素子２３に比べ、強い磁界強度により電気抵抗値が変化する。【００４９】
一方、第１固定抵抗素子２４、第２固定抵抗素子２７、第３固定抵抗素子３１及び第４固定抵抗素子３２は、いずれも外部磁界に対して電気抵抗値は変化しない。【００５０】
例えば、第１固定抵抗素子２４、第２固定抵抗素子２７、第３固定抵抗素子３１及び第４固定抵抗素子３２は、前記第１磁気抵抗効果素子２３や第２磁気抵抗効果素子２８と同じ材料構成で形成されるが、前記第１磁気抵抗効果素子２３や第２磁気抵抗効果素子２８と異なって、フリー磁性層６５と非磁性中間層６４とが逆積層されている。すなわち、第１固定抵抗素子２４、第２固定抵抗素子２７、第３固定抵抗素子３１及び第４固定抵抗素子３２は、下から下地層６０、シード層６１、反強磁性層６２、固定磁性層６３、フリー磁性層６５、非磁性中間層６４、及び保護層６６の順に積層される。前記フリー磁性層６５は、前記固定磁性層６３に接して形成されるため、第１磁気抵抗効果素子２３や第２磁気抵抗効果素子２８のように外部磁界に対して磁化変動せず、もはやフリー磁性層６５として機能しない（固定磁性層６３と同様に磁化方向が固定された磁性層である）。【００５１】
このように、第１固定抵抗素子２４、第２固定抵抗素子２７、第３固定抵抗素子３１及び第４固定抵抗素子３２を、前記第１磁気抵抗効果素子２３や第２磁気抵抗効果素子２８と同じ材料構成で形成することで、前記第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２８の温度係数（ＴＣＲ）と、各固定抵抗素子２４、２７、３１、３２の温度係数とのばらつきを抑制できる。【００５２】
次に、外部磁界の検出原理について説明する。
図１は、第１ブリッジ回路ＢＣ１と第１外部出力端子４０とが接続された回路状態を示し、図２は、第２ブリッジ回路ＢＣ２と第２外部出力端子４１とが接続された回路状態を示す。【００５３】
本実施形態の磁気検出装置２０に作用する（＋Ｈ）方向の外部磁界がゼロから徐々に大きくなると、まず、第１磁気抵抗効果素子２３の電気抵抗値が変動し、前記第１直列回路２６の第１出力取り出し部２５での中点電位が変動する。【００５４】
今、図１に示す回路状態では、前記第３直列回路３４の第３出力取り出し部３３の中点電位を基準電位とし、前記第１直列回路２６と第３直列回路３４とで構成される第１ブリッジ回路ＢＣ１の第１出力取り出し部２５と第３出力取り出し部３３との差動電位を、前記差動増幅器３５にて生成し、コンパレータ３８に向けて出力する。前記コンパレータ３８では、前記差動電位を、シュミットトリガー入力によりパルス波形の信号に整形し、整形された検出信号がラッチ回路４６及びＦＥＴ回路５４を経て第１外部出力端子４０から出力される。【００５５】
前記コンパレータ３８に、ある所定以上の電圧が入力されると、前記検出信号はＯＮ信号として前記第１外部出力端子４０から出力される。【００５６】
図３には、シュミットトリガー入力のうち、立ち上がり側の高スレッショルド・レベル（閾値電圧）ＬＶ１を、磁気抵抗効果素子２３，２８の電気抵抗値Ｒに換算して示している。図３に示すように外部磁界がＨ１を超えると、第１磁気抵抗効果素子２３の抵抗値Ｒが、高スレッショルド・レベルＬＶ１を超え、ＯＮ信号が出力される。【００５７】
このとき、図２のように、第１スイッチ回路３６、第２スイッチ回路４３及び第３スイッチ回路４８が切り換えられても、第２磁気抵抗効果素子２８の電気抵抗値は、高スレッショルド・レベルＬＶ１を超えていないため、第２外部出力端子４１からはＯＦＦ信号が出力される。【００５８】
さらに、（＋Ｈ）方向からの外部磁界Ｈの磁界強度を強めると、やがて第２磁気抵抗効果素子２８は、抵抗値が変動し、前記第２直列回路３０の第２出力取り出し部２９での中点電位が変動する。【００５９】
今、図２に示す回路状態では、前記第３直列回路３４の第３出力取り出し部３３の中点電位を基準電位とし、前記第２直列回路３０と第３直列回路３４とで構成される第２ブリッジ回路ＢＣ２の第２出力取り出し部２９と第３出力取り出し部３３との差動電位を、前記差動増幅器３５にて生成し、コンパレータ３８に向けて出力する。前記コンパレータ３８では、前記差動電位を、シュミットトリガー入力によりパルス波形の信号に整形し、整形された検出信号がラッチ回路４６及びＦＥＴ回路５４を経て第２外部出力端子４１から出力される。図３に示すように外部磁界がＨ２を超えると、第２磁気抵抗効果素子２８の抵抗値Ｒが、高スレッショルド・レベルＬＶ１を超え、ＯＮ信号が出力される。このとき、図１の回路状態に切り換わっても、第１磁気抵抗効果素子２３の抵抗値Ｒは、高スレッショルド・レベルＬＶ１を超えた状態が続いているので、ＯＮ信号が出力され続けている。【００６０】
このように本実施形態によれば、（＋Ｈ）方向の外部磁界Ｈの磁界強度を徐々に強めていくと、Ｈ１を超えた時点と、Ｈ２を超えた時点の２強度を検知することが可能である。【００６１】
よって本実施形態の磁気検出装置２０を使用すれば、マグネットＭと磁気検出装置２０間の異なる２以上の間隔（距離）を検知することが可能である。【００６２】
本実施形態では、図１，図２に示すように、差動増幅器３５及びコンパレータ３８をそれぞれ一つずつ設け、図３に示すように、スレッショルド・レベル（閾値電圧）を、第１ブリッジ回路ＢＣ１及び第２ブリッジ回路ＢＣ２に対して共通化している。したがって、回路構成を簡単にできる。【００６３】
また、第１ブリッジ回路ＢＣ１及び第２ブリッジ回路ＢＣ２において、第３直列回路３４を共通回路としたことで、素子数を減らすことが可能で、磁気検出装置２０の小型化を促進できる。【００６４】
また、図１，図２において第１固定抵抗素子２４及び第２固定抵抗素子２７を、層間結合磁界Ｈｉｎが共に負値であり、層間結合磁界Ｈｉｎの絶対値が異なる磁気抵抗効果素子に夫々変更してもよい。これにより双極対応型で、且つ（＋Ｈ）方向、及び（−Ｈ）方向の双方に対して、２強度以上の磁界強度を検知できる。【００６５】
上記した第１磁気抵抗効果素子２３及び第２磁気抵抗効果素子２８は巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果）を利用したものであったが、ＧＭＲ素子以外に、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）を利用したＡＭＲ素子やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）を利用したＴＭＲ素子であってもよい。ホール素子にも適用できる。【００６６】
ただし本実施形態では、ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子を使用することが好適である。層間結合磁界Ｈｉｎを調整することで簡単に図３に示すＲ−Ｈ曲線を得て、同じ方向の外部磁界Ｈの磁界強度変化に対して磁気感度が異なる複数の磁気検出素子を形成できるからである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施形態の磁気検出装置の第１の回路構成図、
【図２】本実施形態の磁気検出装置の第２の回路構成図、
【図３】第１磁気抵抗効果素子及び第２磁気抵抗効果素子のＲ−Ｈ曲線を説明するためのグラフ、
【図４】本実施形態の磁気検出装置の部分斜視図、
【図５】図４に示すＡ−Ａ線から厚さ方向に前記磁気検出装置を切断し矢印方向から見た前記磁気検出装置の部分断面図、
【図６】第１磁気抵抗効果素子及び第２磁気抵抗効果素子の層構造を図５と同じ断面から見た部分拡大断面図、
【符号の説明】
【００６８】
２０  磁気検出装置
２１  抵抗素子部
２２  集積回路（ＩＣ）
２３  第１磁気抵抗効果素子
２４  第１固定抵抗素子
２５  第１出力取り出し部
２６  第１直列回路
２７  第２固定抵抗素子
２８  第２磁気抵抗効果素子
２９  第２出力取り出し部
３０  第２直列回路
３１  第３固定抵抗素子
３２  第４固定抵抗素子
３３  第３出力取り出し部
３４  第３直列回路
３５  差動増幅器
３６  第１スイッチ回路
３８  コンパレータ
３９  入力端子
４０  第１外部出力端子
４１  第２外部出力端子
４２  アース端子
４３  第２スイッチ回路
４６、４７  ラッチ回路
４８  第３スイッチ回路
５３  クロック回路
６２  反強磁性層
６３  固定磁性層
６４、６７  非磁性中間層
６５  フリー磁性層
６６  保護層
７０  基板
７８、８０  絶縁層
８１  モールド樹脂
Ｈｉｎ１、Ｈｉｎ２  層間結合磁界
Ｍ  マグネット
【図１】
2008093672.tif 000003
【図２】
2008093672.tif 000004
【図３】
2008093672.tif 000005
【図４】
2008093672.tif 000006
【図５】
2008093672.tif 000007
【図６】
2008093672.tif 000008
【国際調査報告】
2008093672.tif 000009
2008093672.tif 000010