(57)【要約】【課題】  磁電変換素子に対する磁束の収束効率を向上させることができる磁気センサを提供する。【解決手段】  ＳＯＩ層４の第１主面Ｕに形成された磁電変換素子５と、第１主面Ｕにおける同一平面内に磁電変換素子５を夾んで両側に相対向して形成された磁性体部６，７と、を備え、磁性体部６，７は、それぞれ磁電変換素子５から遠ざかるに従い磁性体部６，７の対向方向と垂直な方向の幅が拡がるように形成した。また、第１主面Ｕで磁性体部６，７における対向方向と垂直な方向に磁電変換素子５を夾んで両側に相対向して空気よりも透磁率が低い低透磁率部８，９を備えた。【選択図】      図１
2006064530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の基板と、
前記基板の一方面に形成された磁電変換素子と、
前記基板の一方面における同一平面内に前記磁電変換素子を夾んで両側に相対向して形成された第１及び第２の磁性体部と、
を備え、
前記第１及び第２の磁性体部は、それぞれ前記磁電変換素子から遠ざかるに従い前記対向方向と垂直な方向の幅が拡がるように形成され、
前記基板の一方面で前記第１及び第２の磁性体部における対向方向と垂直な方向に前記磁電変換素子を夾んで両側に相対向して形成された、空気よりも透磁率が低い第１及び第２の低透磁率部をさらに備えることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記第１及び第２の磁性体部の表面に、空気よりも透磁率が低い第３の低透磁率部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
平板状の基板と、
前記基板の一方面に形成された磁電変換素子と、
前記基板の一方面に対向する対向面にその厚み方向に凹部を形成するように形成された支持部と、
前記凹部内の周壁部表面に形成された、空気よりも透磁率が低い第４の低透磁率部と、
前記基板の対向面上に前記第４の低透磁率部と繋がって形成された、空気よりも透磁率が低い第５の低透磁率部と、
前記第４及び第５の低透磁率部と前記凹部における底部とを覆うように形成された第３の磁性体部と、
を備え、
前記磁電変換素子は、前記底部と対向する位置に設けられていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項４】
前記基板の一方面上において、前記磁電変換素子が形成されている領域を除く領域に、空気よりも透磁率が低い第６の低透磁率部が形成されていることを特徴とする請求項３記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記第６の低透磁率部の表面と、前記磁電変換素子の表面とを覆うように、第４の磁性体部が形成されていることを特徴とする請求項４記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記基板における前記凹部の底部と前記磁電変換素子とに夾まれた領域を除く領域の透磁率が、空気よりも低いことを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の磁気センサ。
【請求項７】
平板状の基板と、
前記基板の一方面に形成された第１の磁気センサと、
前記基板の厚み方向に形成された第２の磁気センサと、
を備え、
前記第１の磁気センサは請求項１記載の磁気センサであり、前記第２の磁気センサは請求項３記載の磁気センサであることを特徴とする磁気センサ。
【請求項８】
前記低透磁率部は、ポリイミドを用いて構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気を検出する磁気センサに関し、特に電子コンパスなどに使用されて地磁気を検出する磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）を利用して位置情報を取得可能とした携帯型のＧＰＳ端末装置の需要が増大している。それに伴い、ＧＰＳ端末装置の向き（方位）を検出するための電子コンパスの需要も増大しつつある。電子コンパスは、ＧＰＳ端末装置の姿勢に関わりなく地磁気を検出するために、直交３軸方向の磁気検出が可能な小型の磁気センサを必要とする。
【０００３】
この種の磁気センサとして、例えば特許文献１に開示されるように、ホール素子と、ホール素子へ磁束を集束させる磁束集束素子とを備えたものが知られている。図１４は、特許文献１に記載される従来の磁気センサを示す図であり、図１４（ａ）は、この磁気センサの縦断面図、図１４（ｂ）は裏面側から見た同装置の斜視図、そして図１５は同装置の動作説明図である。この磁気センサ１５０では、シリコンを母材とする半導体基板１１１の第１主面１１３の上に、磁電変換素子であるホール素子１１５が形成されており、第２主面１１７の側のホール素子１１５に対向する部位に、ホール素子１１５の近傍にまで達する縦断面台形のエッチング溝１１９が形成されている。このエッチング溝１１９は、ホール素子１１５に対向する矩形の底面１２０と、底面１２０を囲む４つの台形の傾斜面とを有している。すなわち、エッチング溝１１９は、第２主面１１７から底面１２０に近づくほど小径となるように、テーパ状に形成されている。また、エッチング溝１１９には、外部磁界をホール素子１１５に集束させるために、パーマロイやフェライトなどの高透磁率材料からなる磁性体部１２１が埋め込まれている。更に、半導体基板１１１の第１主面１１３の上には絶縁膜１２５が積層して形成されており、この絶縁膜１２５を介してホール素子１１５に対向する位置に磁性体膜１２７が積層して形成されている。
【０００４】
以上のように構成される磁気センサ１５０では、ホール素子１１５が出力するホール電圧は、半導体基板１１１の第１主面１１３及び第２主面１１７の法線方向Ｚ、即ちホール素子１１５の感度軸方向に外部磁界Ｈが向くときに、ホール素子１１５が最大感度を示す。一般に、ホール素子１１５が出力するホール電圧は、外部磁界Ｈにおける法線方向Ｚの成分に比例する。従って、外部磁界Ｈが地磁気のように一定の方向及び強さを持った磁界である場合には、外部磁界Ｈと法線方向Ｚとが交差する角度θが変化するのに伴い、ホール電圧はＨ・ｃｏｓθに比例して変化する。従って、ホール電圧を計測することにより、外部磁界Ｈの方向θを検出することができる。
【０００５】
但し、地磁気による磁界の強さは、東京において約０．３ガウス（＝３×１０-5テスラ）であり、ホール素子１１５の検出感度に対して比較的小さい。従って、検出精度を高めるためには、ホール素子１１５を通過する磁束密度を高める必要がある。図１４に示す磁気センサ１５０では、ホール素子１１５の感度軸方向に対向する磁性体部１２１及び磁性体膜１２７を設けることにより、図１５に示すように磁性材料が外部磁界を吸い込むように磁束を収束する性質を利用してホール素子部１１５を通過する磁束密度を外部磁界Ｈによる磁束密度よりも高め、それによってホール素子１１５の磁気検出素子としての感度を向上させている。また、磁気センサ１５０は、単結晶シリコン基板の面方位を利用して異方性エッチングを実行することにより、エッチング溝１１９を容易に形成できるという利点をも有している。
【特許文献１】特開平１１−２６１１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の磁気センサ１５０では、エッチング溝１１９がホール素子部の近傍まで達するテーパ状の台形形状に形成されているので、ホール素子１１５と対向するエッチング溝１１９の底面１２０を通過せずに傾斜面を通過する磁束（漏れ磁束１２８）が多くなる。つまり、磁性体部１２１によって収束された磁束の一部がホール素子１１５を通過せずに漏れやすく、チップサイズに比較して磁束の収束効果が小さいという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、磁電変換素子に対する磁束の収束効率を向上させることができる磁気センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る磁気センサは、平板状の基板と、前記基板の一方面に形成された磁電変換素子と、前記基板の一方面における同一平面内に前記磁電変換素子を夾んで両側に相対向して形成された第１及び第２の磁性体部と、を備え、前記第１及び第２の磁性体部は、それぞれ前記磁電変換素子から遠ざかるに従い前記対向方向と垂直な方向の幅が拡がるように形成され、前記基板の一方面で前記第１及び第２の磁性体部における対向方向と垂直な方向に前記磁電変換素子を夾んで両側に相対向して形成された、空気よりも透磁率が低い第１及び第２の低透磁率部をさらに備えることを特徴としている。
【０００９】
また、上述の磁気センサにおいて、前記第１及び第２の磁性体部の表面に、空気よりも透磁率が低い第３の低透磁率部が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
さらに、本発明の第２の手段に係る磁気センサは、平板状の基板と、前記基板の一方面に形成された磁電変換素子と、前記基板の一方面に対向する対向面にその厚み方向に凹部を形成するように形成された支持部と、前記凹部内の周壁部表面に形成された、空気よりも透磁率が低い第４の低透磁率部と、前記基板の対向面上に前記第４の低透磁率部と繋がって形成された、空気よりも透磁率が低い第５の低透磁率部と、前記第４及び第５の低透磁率部と前記凹部における底部とを覆うように形成された第３の磁性体部と、を備え、前記磁電変換素子は、前記底部と対向する位置に設けられていることを特徴としている。
【００１１】
また、上述の磁気センサにおいて、前記基板の一方面上において、前記磁電変換素子が形成されている領域を除く領域に、空気よりも透磁率が低い第６の低透磁率部が形成されていることを特徴としている。
【００１２】
そして、上述の磁気センサにおいて、前記第６の低透磁率部の表面と、前記磁電変換素子の表面とを覆うように、第４の磁性体部が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
さらに、上述の磁気センサにおいて、前記基板における前記凹部の底部と前記磁電変換素子とに夾まれた領域を除く領域の透磁率が、空気よりも低いことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の第３の手段に係る磁気センサは、平板状の基板と、前記基板の一方面に形成された第１の磁気センサと、前記基板の厚み方向に形成された第２の磁気センサと、を備え、前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサは上述の磁気センサであることを特徴とする磁気センサ。
【００１５】
そして、上述の磁気センサにおいて、前記低透磁率部は、ポリイミドを用いて構成されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
このような構成の磁気センサは、磁電変換素子を夾んで両側に相対向して形成された第１及び第２の磁性体部がそれぞれ磁電変換素子から遠ざかるに従い第１及び第２の磁性体部の対向方向と垂直な方向の幅が拡がるように形成され、第１及び第２の磁性体部における対向方向と垂直な方向に磁電変換素子を夾んで両側に相対向して形成された、空気よりも透磁率が低い第１及び第２の低透磁率部がさらに設けられているので、磁電変換素子の両側に設けられた第１及び第２の磁性体部によって、第１及び第２の磁性体部を通る磁束が磁電変換素子に収束されると共に、第１及び第２の低透磁率部によって磁電変換素子を通らない漏れ磁束の発生が抑制されるので、磁電変換素子に対する磁束の収束効率を向上させることができる。
【００１７】
また、このような構成の磁気センサは、磁電変換素子が形成された基板の一方面に対向する対向面からその厚み方向に形成された凹部と、凹部内の周壁部表面に形成された、空気よりも透磁率が低い第３の低透磁率部と、基板の対向面上に第３の低透磁率部と繋がって形成された、空気よりも透磁率が低い第４の低透磁率部と、第３及び第４の低透磁率部と凹部における底部とを覆うように形成された第３の磁性体部とを備え、磁電変換素子は、凹部の底部と対向する位置に設けられているので、第３の磁性体部によって磁電変換素子と最も近づく凹部の底部に磁束が収束されて磁電変換素子に磁束が収束されると共に、第３及び第４の低透磁率部によって凹部の底部以外からの漏れ磁束が低減され、磁電変換素子に対する磁束の収束効率を向上させることができる。
【００１８】
そして、このような構成の磁気センサは、基板の一方面と平行な方向の磁束を収束する第１の磁気センサと、基板の厚み方向の磁束を収束する第２の磁気センサとが同一基板上に形成されるので、複数の軸方向に感度を有する磁気センサを小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る磁気センサ１の構成の一例を示す斜視図である。また、図２（ａ）は図１に示す磁気センサ１の上面図、図２（ｂ）はＸ−Ｘ’断面図、図２（ｃ）はＹ−Ｙ’断面図である。
【００２１】
図１に示す磁気センサ１は、例えば平板状の半導体基板、例えばシリコン基板の第１主面Ｕ（図１における上面）側から順に、ＳＯＩ（Semiconductor On Insulator）層４、埋込酸化膜層３、及び支持層２が形成されたＳＯＩ基板Ｓを有し、このＳＯＩ層４の第１主面Ｕ側に、例えばホール素子である磁電変換素子５が形成されている。この磁電変換素子５は、印加磁界の向きと大きさによる電流変化を検出するものであり、磁電変換素子５の感度軸は、ＳＯＩ基板の主面に沿った一方向（以下、Ｘ軸方向と称する）に設定されている。
【００２２】
また、磁電変換素子５の周辺においてエッチングにより埋込酸化膜層３に達するまで選択的にＳＯＩ層４が除去され、埋込酸化膜層３の上には、同一平面内に磁電変換素子５を夾んで両側に相対向して磁性体部６（第１の磁性体部）及び磁性体部７（第２の磁性体部）が形成されている。磁性体部６，７の材料として、従来周知の高透磁率材料、たとえば、パーマロイ、フエライト等を使用することが可能である。
【００２３】
磁性体部６，７は、外部から磁電変換素子５を貫通する磁束を収束させるもので、磁電変換素子５に接し、磁電変換素子５を両側から挟んで相対向する対向面６１，７１を有して形成されており、磁性体部６と磁性体部７とは対向面６１と対向面７１とにおいて互いに最近接するようにされている。さらに、磁性体部６と磁性体部７とは、それぞれ磁電変換素子５から遠ざかるに従い磁電変換素子５の感度軸方向（Ｘ軸方向）と垂直な方向（以下、Ｙ軸方向と称する）の幅が拡がるように形成されている。
【００２４】
また、ＳＯＩ層４の第１主面Ｕ側において、磁電変換素子５における対向面６１，７１とは対向しない側面のうち一方と、磁性体部６，７の斜めに拡がるように形成された傾斜面と、に接する領域においてエッチングにより埋込酸化膜層３に達するまで選択的にＳＯＩ層４が除去され、埋込酸化膜層３の上には、上記磁電変換素子５における一方の側面と、磁性体部６，７の斜めに拡がるように形成された傾斜面とに接するように第１の低透磁率部の一例である低透磁率部８が形成されている。
【００２５】
同様に、ＳＯＩ層４の第１主面Ｕ側において、磁電変換素子５における対向面６１，７１とは対向しない他方の側面と、磁性体部６，７の斜めに拡がるように形成された傾斜面と、に接する領域においてエッチングにより埋込酸化膜層３に達するまで選択的にＳＯＩ層４が除去され、埋込酸化膜層３の上には、上記磁電変換素子５における他方の側面と、磁性体部６，７の斜めに拡がるように形成された傾斜面とに接するように第２の低透磁率部の一例である低透磁率部９が形成され、埋込酸化膜層３の上には、磁電変換素子５と磁性体部６，７とをＹ軸方向で両側から挟んで相対向するように低透磁率部８及び９が形成されている。
【００２６】
また、低透磁率部８及び９は、空気の透磁率である１．０Ｈ／ｍに満たない低透磁率の材料、例えば、非透磁率が０．００５のポリイミドや、空気よりも透磁率が低い組成のガラス等を半導体基板に貼り付けることによって、形成されている。
【００２７】
次に、上述のように構成された磁気センサ１の動作について説明する。図２（ａ）には、地磁気の磁界がＸ軸方向に沿うように磁気センサ１を置いた場合の磁束Ｂが破線で示されている。磁束Ｂは、磁気抵抗が最も小さくなる経路を選択的に通過するという性質を有する。磁気センサ１では、磁性体部６及び７が、空気中よりも透磁率が極めて大きい領域を形成し、磁電変換素子５を挟んで対向する一対の対向面６１，７１において、磁性体部６及び７の互いの距離が最も小さくなるので、磁性体部６及び７における対向面６１，７１を通過する経路、すなわち磁電変換素子５を通過する経路において磁気抵抗が最も小さくなる。
【００２８】
従って、磁束Ｂは、図２（ａ）に示すように、磁電変換素子５から遠ざかるに従い、対向面６１，７１の対向方向と垂直な方向すなわち磁電変換素子５の感度軸方向の磁束Ｂを横切る方向に、拡がるように形成された磁性体部６，７によって、磁束Ｂが磁電変換素子５に集められて収束する。さらに、磁電変換素子５と磁性体部６，７とをＹ軸方向で両側から挟んで相対向するように低透磁率部８，９が形成されているので、磁性体部６，７の傾斜面を通過する経路の磁気抵抗が増大される結果、対向面６１，７１を通過せずに磁性体部６，７の傾斜面を通過する漏れ磁束が低減され、磁電変換素子５に対する磁束Ｂの収束効率を向上させることができ、磁気センサ１の磁気感度を向上させることができる。
【００２９】
なお、磁気センサ１において低透磁率部８，９を備えない構成としてもよい。図３は、磁気センサ１において低透磁率部８，９を備えない場合の磁束Ｂの経路を示す上面図である。図３に示すように、低透磁率部８，９を備えない場合においても、磁性体部６及び７における対向面６１，７１を通過する経路、すなわち磁電変換素子５を通過する経路において磁気抵抗が最も小さくなるので、図３に示すように、磁束Ｂが磁電変換素子５に収束される。しかし、低透磁率部８，９を備えない場合には、図３に示すように、ＳＯＩ層４に形成された磁電変換素子５、及び磁性体部６，７と同一平面上において、磁性体部６，７の傾斜面を通過する漏れ磁束１０が生じて磁束Ｂの収束効率が低下するので、低透磁率部８，９を備えることが望ましい。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る磁気センサについて説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係る磁気センサ１ａの構成の一例を示す斜視図である。また、図５（ａ）は図４に示す磁気センサ１ａの上面図、図５（ｂ）はＸ−Ｘ’断面図、図５（ｃ）はＹ−Ｙ’断面図である。
【００３１】
図４に示す磁気センサ１ａは、図１に示す磁気センサ１においてさらに、磁性体部６，７、磁電変換素子５、及び低透磁率部８，９の上面に、低透磁率部８，９と同様に透磁率が空気の透磁率である１．０Ｈ／ｍに満たない低透磁率の材料で構成された第３の低透磁率部の一例である低透磁率部１１が形成されている。なお、図４においては、低透磁率部１１を透視して磁電変換素子５と磁性体部６，７とを示している。
【００３２】
その他の構成は図１に示す磁気センサ１と同様であるのでその説明を省略し、以下、図４に示す磁気センサ１ａの動作について説明する。図６は、図４に示す磁気センサ１ａにおいて低透磁率部１１を備えない場合における漏れ磁束１２を示す斜視図である。図６に示すように、低透磁率部１１を備えない場合には、磁性体部６と磁性体部７との間で第１主面Ｕの法線方向（以下、Ｚ軸方向と称する）に漏れ磁束１２が生じて、磁電変換素子５への磁束Ｂの収束効率が低下する場合がある。
【００３３】
一方、図４に示す磁気センサ１ａによれば、磁性体部６，７、磁電変換素子５、及び低透磁率部８，９の上面に設けられた、空気よりも透磁率が低い低透磁率部１１によって、Ｚ軸方向の磁気抵抗が増大され、漏れ磁束１２の発生が低減されるので、磁電変換素子５に対する磁束Ｂの収束効率を向上させることができ、磁気センサ１ａの磁気感度を向上させることができる。
【００３４】
なお、本実施形態においては、低透磁率部１１を磁性体部６，７、磁電変換素子５、及び低透磁率部８，９の上面に設ける例を示したが、磁電変換素子５及び低透磁率部８，９の上面には低透磁率部１１を設けず、磁性体部６，７の上面のみに低透磁率部１１を形成する構成としてもよい。
【００３５】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態に係る磁気センサについて説明する。図７は、本発明の第３の実施形態に係る磁気センサ１ｂの構成の一例を示す斜視図である。また、図８（ａ）は図７に示す磁気センサ１ｂの上面図、図８（ｂ）はＸ−Ｘ’断面図、図８（ｃ）はＹ−Ｙ’断面図である。
【００３６】
図７及び図８に示す磁気センサ１ｂは、例えば平板状の半導体基板、例えばシリコン基板の第１主面Ｕ（図８における上面）側から順に、ＳＯＩ層４、埋込酸化膜層３、及び支持部である支持層２が形成されたＳＯＩ基板Ｓを有し、このＳＯＩ層４の第１主面Ｕ側に、例えばホール素子である磁電変換素子５が形成されている。磁電変換素子５の感度軸は、第１主面Ｕの法線方向（以下、Ｚ軸方向と称する）に設定されている。
【００３７】
また、支持層２における第１主面Ｕと対向する下面である第２主面Ｄ側には、例えば開口部を有する酸化膜をマスクとして例えばＩＣＰ（誘導結合プラズマ）エッチングにより支持層２を第２主面ＤからＺ軸方向に埋込酸化膜層３に達するまでエッチングすることで、凹部１３が形成されている。図７において、凹部１３を支持層２の側面に投影した図を破線で示している。また、凹部１３の底面１４は略平坦に形成され、底面１４と磁電変換素子５とが埋込酸化膜層３を夾んで相対向する位置に配置されている。そして、この底面１４の面積は、磁電変換素子５における磁気検出感度を有する領域である感度領域の面積と同等、又はそれ以下の面積とされている。
【００３８】
底面１４を除く、凹部１３における周壁部の表面、及び支持層２における第２主面Ｄの表面に、空気よりも透磁率の低い材料により第４及び第５の低透磁率部の一例である低透磁率部１５が形成されている。さらに、底面１４の表面と、凹部１３の周壁部及び第２主面Ｄの表面に形成された低透磁率部１５の表面とに高透磁率の材料により構成された磁性体部１６（第３の磁性体部）が形成されている。磁性体部１６は、磁性体部１６の平面内における磁束の通過が容易となる膜厚を有して形成されており、例えば２〜５μｍ程度の膜厚にされている。
【００３９】
また、ＳＯＩ層４の第１主面Ｕ側には、第１主面Ｕの法線方向（Ｚ軸方向）に磁電変換素子５と重なる領域（磁電変換素子５の上面）を除く第１主面Ｕ（ＳＯＩ層４の表面）に、空気よりも透磁率の低い材料により低透磁率部１７（第６の低透磁率部）が形成されている。さらに、第１主面Ｕ側において、磁電変換素子５の上面、及び低透磁率部１７の表面に、高透磁率の材料により構成された磁性体部１８（第４の磁性体部）が形成されている。
【００４０】
低透磁率部１５，１７は、例えば、非透磁率が０．００５のポリイミドや、空気よりも透磁率が低い組成のガラス等を半導体基板に貼り付けることによって形成され、さらにその表面に例えばスパッタによりフェライトを形成することにより、磁性体部１６，１８を形成してもよい。
【００４１】
ここで、磁性体部１８は、図８（ａ），（ｂ）に示すように、磁電変換素子５と埋込酸化膜層３とを挟んで底面１４の表面に形成された磁性体部１６と対向する部位が磁性体部１６に近づく方向（Ｚ軸方向下向き）に凸となる形状に形成され、この凸部１９において磁性体部１６と磁性体部１８との間の距離が最も短くなっている。これにより、磁性体部１８における凸部１９から、磁電変換素子５と埋込酸化膜層３とを夾んで底面１４表面の磁性体部１６に至る経路の磁気抵抗が、磁気センサ１ｂにおいてＺ軸方向に最も磁気抵抗が小さくなるようにされている。
【００４２】
次に、上述のように構成された磁気センサ１ｂの動作について説明する。図９は、磁気センサ１ｂの動作を説明するための図８（ａ）におけるＸ−Ｘ’断面図である。図９は、Ｚ軸方向の磁界中に磁気センサ１ｂを配置した場合の磁束Ｂを破線で示している。図９に示す磁気センサ１ｂでは、上述したように、磁束Ｂは磁気抵抗が最も小さくなる経路を選択的に通過する性質を有するので、磁性体部１８によって収束された磁束Ｂは、磁気抵抗が低い凸部１９と底面１４表面の磁性体部１６との対向部、すなわち磁電変換素子５を通過する。これにより、磁電変換素子５に磁束Ｂが収束され、磁電変換素子５に対する磁束Ｂの収束効率を向上させることができる。
【００４３】
さらに、磁気センサ１ｂをＺ軸方向に見ると、磁性体部１６と磁性体部１８とが磁電変換素子５を間に夾んで対向する領域以外の部位は、低透磁率部１５及び１７によってＺ軸方向の磁気抵抗が増大されるため、磁電変換素子５を通過せずに磁性体部１８から磁性体部１６へ通過する漏れ磁束が低減されるので、さらに磁電変換素子５に対する磁束Ｂの収束効率を向上させることができ、磁気センサ１ｂの磁気感度を向上させることができる。
【００４４】
なお、底面１４の面積は、磁電変換素子５における感度領域の面積と同等、又はそれ以下の面積とされている例を示したが、図１０に示すように、底面１４の面積が磁電変換素子５における感度領域の面積、及び磁電変換素子５におけるＺ軸方向の投影面積よりも大きい構成としてもよい。
【００４５】
例えば、図１６に示すように、背景技術に係る磁気センサ１５０において、エッチング溝１１９の底面１２０の面積が、ホール素子１１５におけるＺ軸方向の投影面積よりも大きい構成とした場合、底面１２０からホール素子１１５を通過せずに磁気センサ１５０を通り抜ける漏れ磁束１３０が増大し、磁電変換素子５に対する磁束Ｂの収束効率が低下する。
【００４６】
一方、図１０に示すように、磁気センサ１ｂにおいて底面１４の面積が磁電変換素子５におけるＺ軸方向の投影面積よりも大きい構成とした場合には、低透磁率部１７によって、底面１４から磁電変換素子５を通過せずに磁気センサ１ｂを通り抜ける経路の磁気抵抗が上昇されるので、このような漏れ磁束の発生が低減され、底面１４の面積を磁電変換素子５におけるＺ軸方向の投影面積よりも大きい構成とした場合においても、磁電変換素子５に対する磁束Ｂの収束効率を向上させることができ、磁気センサ１ｂの磁気感度を向上させることができる。
【００４７】
この場合、底面１４の面積を、磁電変換素子５におけるＺ軸方向の投影面積よりも大きくすることが出来るので、凹部１３の加工精度、及び磁電変換素子５と凹部１３との位置合わせ精度の余裕度が増大し、磁気センサ１ｂの製造が容易となる。
【００４８】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態に係る磁気センサについて説明する。図１１は、本発明の第４の実施形態に係る磁気センサ１ｃの構成の一例を示す図であり、図１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）はＸ−Ｘ’断面図、図１１（ｃ）はＹ−Ｙ’断面図である。
【００４９】
図１１に示す磁気センサ１ｃは、図７に示す磁気センサ１ｂとは、低透磁率部１５及び１７を備えず、代わりに支持層２ａ及びＳＯＩ層４ａが、空気よりも透磁率が低い材料、例えば空気よりも透磁率が低い組成のガラス、ポリイミド等で構成されている。その他の構成は図７に示す磁気センサ１ｂと同様であるのでその説明を省略し、以下、図１１に示す磁気センサ１ｃの動作について説明する。
【００５０】
図１２は、Ｚ軸方向の磁界中に磁気センサ１ｃを配置した場合の磁束Ｂを破線で示している。このような構成では、支持層２ａ及びＳＯＩ層４ａが、低透磁率部１５及び低透磁率部１７の代わりにＺ軸方向の磁気抵抗を増大させると共に、支持層２ａ及びＳＯＩ層４ａを低透磁率の材料で構成することにより透磁率が空気よりも低い低透磁率層の厚みを増大させることが容易となる結果、磁電変換素子５を除く領域の磁気抵抗が増加するため、磁電変換素子５を除く領域を通過する漏れ磁束が低減され、磁電変換素子５に対する磁束Ｂの収束効率を向上させることができ、磁気センサ１ｃの磁気感度を向上させることができる。
【００５１】
また、図１１に示す磁気センサ１ｃは、例えば平板状の半導体基板、例えばシリコン基板の第１主面Ｕ側から順に、ＳＯＩ層４、埋込酸化膜層３、及び支持層２が形成されたＳＯＩ基板において、支持層２を埋込酸化膜層３まで研磨し、その後研磨した埋込酸化膜層３の表面と空気よりも透磁率が低い組成のガラス基板とをポリイミド等の接着部材により貼り合わせることによりガラス基板を支持層２ａとすれば、半導体プロセスを用いて製造することができる。
【００５２】
なお、本実施形態では、底面１４の面積が、磁電変換素子５におけるＺ軸方向の投影面積よりも大きい例を示したが、底面１４の面積は、磁電変換素子５における感度領域の面積と同等、又はそれ以下の面積としてもよい。
【００５３】
また、例えば、図１３に示す磁気センサ１ｄのように、図４に示す磁気センサ１ａ（第１の磁気センサ）を二つ、図７に示す磁気センサ１ｂ（第２の磁気センサ）を一つ、磁電変換素子５の感度軸が互いに直交する向きに、同一の半導体基板上に形成するようにしてもよい。また、図４に示す磁気センサ１ａの代わりに図１に示す磁気センサ１を用いてもよく、図７に示す磁気センサ１ｂの代わりに図１１に示す磁気センサ１ｃを用いてもよい。
【００５４】
この場合、直交する三軸方向の磁気を単一の磁気センサ１ｄを用いて検出することが出来るので、例えば電子コンパスに用いられる三軸方位センサを単一の磁気センサ１ｄにより構成することが出来る。また、磁電変換素子５の感度軸を互いに直交するように、二つの磁気センサ１ａ及び一つの磁気センサ１ｂを、単一の半導体基板に形成することが出来るので、三軸方位センサを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る磁気センサの構成の一例を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１に示す磁気センサの上面図、（ｂ）はＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）はＹ−Ｙ’断面図である。
【図３】図１に示す磁気センサの変形例を示す上面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る磁気センサの構成の一例を示す斜視図である。
【図５】（ａ）は図４に示す磁気センサの上面図、（ｂ）はＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）はＹ−Ｙ’断面図である。
【図６】図１に示す磁気センサにおける漏れ磁束を示す斜視図である。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る磁気センサの構成の一例を示す斜視図である。
【図８】（ａ）は図７に示す磁気センサの上面図、（ｂ）はＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）はＹ−Ｙ’断面図である。
【図９】図７に示す磁気センサの動作を説明するためのＸ−Ｘ’断面図である。
【図１０】図７に示す磁気センサの他の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る磁気センサの構成の一例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＸ−Ｘ’断面図、（ｃ）はＹ−Ｙ’断面図である。
【図１２】図１１に示す磁気センサの動作を説明するための説明図である。
【図１３】図１、図５に示す磁気センサの変形例を示す斜視図である。
【図１４】（ａ）は、背景技術に係る磁気センサの断面図、（ｂ）は、背景技術に係る磁気センサの斜視図である。
【図１５】背景技術に係る磁気センサの動作を説明する説明図である。
【図１６】背景技術に係る磁気センサの動作を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５６】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  磁気センサ
２，２ａ  支持層
３    埋込酸化膜層
４，４ａ  ＳＯＩ層
５    磁電変換素子
６，７，８，９，１１，１５，１７  低透磁率部
１３  凹部
１４  底面
１６，１８  磁性体部
１９  凸部
６１，７１  対向面
Ｓ    ＳＯＩ基板
Ｄ，Ｕ  主面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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