(57)【要約】【課題】より優れた磁場検出性能を有する磁場検出装置を提供する。【解決手段】この磁場検出装置は、第１の方向において第１の長さを有するように延在し、第１の方向と実質的に直交する第２の方向において第１の長さよりも短い第１の幅を有する第１の軟磁性体と、第１の方向において第１の軟磁性体と離間して対向するように配置され、第１の方向において第２の長さを有するように延在し、第２の方向において第２の長さよりも短い第２の幅を有する第２の軟磁性体と、第１の方向において第１の軟磁性体と第２の軟磁性体との間に設けられ、第１の方向において第３の長さを有し、第２の方向において第３の長さよりも長い第３の幅を有するように延在する磁気検出素子とを備える。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向において第１の長さを有するように延在し、前記第１の方向と実質的に直交する第２の方向において前記第１の長さよりも短い第１の幅を有する第１の軟磁性体と、
前記第１の方向において前記第１の軟磁性体と離間して対向するように配置され、前記第１の方向において第２の長さを有するように延在し、前記第２の方向において前記第２の長さよりも短い第２の幅を有する第２の軟磁性体と、
前記第１の方向において前記第１の軟磁性体と前記第２の軟磁性体との間に設けられ、前記第１の方向において第３の長さを有し、前記第２の方向において前記第３の長さよりも長い第３の幅を有するように延在する磁気検出素子と
を備えた
磁場検出装置。
【請求項２】
前記第３の幅は、前記第１の幅および前記第２の幅の少なくとも一方と同等以下である
請求項１記載の磁場検出装置。
【請求項３】
前記第３の幅は、前記第１の幅および前記第２の幅の双方と同等以下である
請求項２記載の磁場検出装置。
【請求項４】
前記第１の幅と前記第２の幅とが実質的に同一である
請求項２または請求項３に記載の磁場検出装置。
【請求項５】
前記第１の軟磁性体と前記第２の軟磁性体との間隔は、前記第３の幅よりも狭い
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項６】
前記第１の幅に対する前記第１の長さの比が３以上２０以下であり、
前記第２の幅に対する前記第２の長さの比が３以上２０以下である
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項７】
前記第１の幅および前記第２の幅が１０μｍ以上１００μｍ以下である
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項８】
前記第１の長さと前記第２の長さとが実質的に同一である
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項９】
前記第１の軟磁性体は、前記第１の方向および前記第２の方向の双方と実質的に直交する第３の方向において第１の厚さを有し、
前記第２の軟磁性体は、前記第３の方向において第２の厚さを有し、
前記磁気検出素子は、前記第３の方向において前記第１の厚さおよび前記第２の厚さの少なくとも一方と同等以下の第３の厚さを有する
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項１０】
前記磁気検出素子は、前記第１の方向において、前記第１の軟磁性体の延長上に配置され、前記第２の軟磁性体の延長上に配置され、または前記第１の軟磁性体および前記第２の軟磁性体の双方の延長上に配置されている
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項１１】
検出対象とする検出対象磁場の方向は前記第１の方向と実質的に一致している
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【請求項１２】
前記磁気検出素子は、前記第１の方向と実質的に一致した磁化方向を有する磁化固着層と、中間層と、前記第２の方向と実質的に一致した磁化容易軸を有する磁化自由層とを含む磁気抵抗効果素子である
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の磁場検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気検出素子を用いて磁場を検出する磁場検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部磁場を検出する磁場検出装置（磁界検出装置）として、ホール素子や磁気抵抗効果素子を利用したものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２００８／１４６８０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、磁場検出の性能向上が求められている。したがって、より優れた磁場検出性能を有する磁場検出装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施の形態としての磁場検出装置は、第１の方向において第１の長さを有するように延在し、第１の方向と実質的に直交する第２の方向において第１の長さよりも短い第１の幅を有する第１の軟磁性体と、第１の方向において第１の軟磁性体と離間して対向するように配置され、第１の方向において第２の長さを有するように延在し、第２の方向において第２の長さよりも短い第２の幅を有する第２の軟磁性体と、第１の方向において第１の軟磁性体と第２の軟磁性体との間に設けられ、第１の方向において第３の長さを有し、第２の方向において第３の長さよりも長い第３の幅を有するように延在する磁気検出素子とを備える。
【０００６】
本発明の一実施の形態としての磁場検出装置では、第１の方向を長手方向とする第１の軟磁性体および第２の軟磁性体が互いに離間して配置され、それら第１の軟磁性体と第２の軟磁性体との間に、第１の方向と直交する第２の方向を長手方向とする磁気検出素子が配置されるようにした。このため、第１の軟磁性体および第２の軟磁性体がいずれも磁気ヨークとして振舞うこととなり、例えば第１の方向に沿った外部磁場成分が増強される。
【０００７】
本発明の一実施の形態としての磁場検出装置では、第３の幅は、第１の幅および第２の幅の少なくとも一方と同等以下であることが好ましく、第１の幅および第２の幅の双方と同等以下であることがより好ましい。また、第１の幅と第２の幅とが実質的に同一であるとよい。また、第１の軟磁性体と第２の軟磁性体との間隔は第３の幅よりも狭いことが望ましい。
【０００８】
本発明の一実施の形態としての磁場検出装置では、第１の幅および第２の幅が例えば１０μｍ以上１００μｍ以下であり、第１の幅に対する第１の長さの比が例えば３以上２０以下であり、第２の幅に対する第２の長さの比が例えば３以上２０以下であるとよい。第１の長さと第２の長さとが実質的に同一であってもよい。
【０００９】
本発明の一実施の形態としての磁場検出装置では、第１の軟磁性体は、第１の方向および第２の方向の双方と実質的に直交する第３の方向において第１の厚さを有し、第２の軟磁性体は第３の方向において第２の厚さを有し、磁気検出素子は第３の方向において第１の厚さおよび第２の厚さの少なくとも一方と同等以下の第３の厚さを有するとよい。
【００１０】
本発明の一実施の形態としての磁場検出装置では、磁気検出素子は、第１の方向において、第１の軟磁性体の延長上に配置され、第２の軟磁性体の延長上に配置され、または第１の軟磁性体および第２の軟磁性体の双方の延長上に配置されているとよい。また、検出対象とする検出対象磁場の方向は、例えば第１の方向と実質的に一致しているとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一実施の形態としての磁場検出装置によれば、第１の軟磁性体および第２の軟磁性体が磁気ヨークとして機能し、検出対象となる磁場に対してその増強を行うことができる。したがって、本発明の一実施の形態としての磁場検出装置は、高い磁場検出性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】本発明の第１の実施の形態としての磁場検出装置の全体構成を表す概略斜視図である。
【図１Ｂ】図１に示した磁場検出装置の断面構成を表す断面図である。
【図１Ｃ】図１に示した磁場検出装置の平面構成を表す平面図である。
【図２】図１に示した磁気検出素子の断面構成を表す拡大断面図である。
【図３】図１に示した磁場検出装置に搭載される信号検出回路の一例を表す回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態としての磁場検出装置の全体構成を表す概略斜視図である。
【図５Ａ】実験例１−１〜１−６の磁場検出装置におけるアスペクト比とエンハンス率との関係を表す特性図である。
【図５Ｂ】実験例１−１〜１−６の磁場検出装置におけるアスペクト比と単位面積あたりの磁気検出素子の個数との関係を表す特性図である。
【図５Ｃ】実験例１−１〜１−６の磁場検出装置におけるアスペクト比と指数ＦＯＭとの関係を表す特性図である。
【図６Ａ】実験例２−１〜２−６の磁場検出装置におけるアスペクト比とエンハンス率との関係を表す特性図である。
【図６Ｂ】実験例２−１〜２−６の磁場検出装置におけるアスペクト比と単位面積あたりの磁気検出素子の個数との関係を表す特性図である。
【図６Ｃ】実験例２−１〜２−６の磁場検出装置におけるアスペクト比と指数ＦＯＭとの関係を表す特性図である。
【図７Ａ】実験例３−１〜３−６の磁場検出装置におけるアスペクト比とエンハンス率との関係を表す特性図である。
【図７Ｂ】実験例３−１〜３−６の磁場検出装置におけるアスペクト比と単位面積あたりの磁気検出素子の個数との関係を表す特性図である。
【図７Ｃ】実験例３−１〜３−６の磁場検出装置におけるアスペクト比と指数ＦＯＭとの関係を表す特性図である。
【図８Ａ】第１の変形例としての磁場検出素子を表す概略図である。
【図８Ｂ】第２の変形例としての磁場検出素子を表す概略図である。
【図８Ｃ】第３の変形例としての磁場検出素子を表す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
１対の軟磁性層と、その間に配置された磁気検出素子とを備えた磁場検出装置の例。
２．第２の実施の形態
基板上に、１対の軟磁性層に挟まれた複数の磁気検出素子を備えた磁場検出装置の例）。
３．実験例
４．その他の変形例
【００１４】
＜１．第１の実施の形態＞
［磁場検出装置１の構成］
最初に、図１Ａ，図１Ｂおよび図２などを参照して、本発明における第１の実施の形態としての磁場検出装置１の構成について説明する。図１Ａは、磁場検出装置１の全体構成例を表す斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示したＩＢ−ＩＢ線に沿った矢視方向における磁場検出装置１の断面構成例を表すものである。さらに、図１Ｃは、磁場検出装置１の全体構成例を表す平面図である。図２は、図１Ａおよび図１Ｂに示した磁気検出素子２０の断面構成例を表すものである。
【００１５】
磁場検出装置１は、自らに及ぶ外部磁場の有無や方向、強度などを検出するデバイスであり、例えば電子コンパスに搭載されるものである。ここで、例えば外部磁場など、検出対象とする検出対象磁場の方向が、Ｘ軸方向と実質的に一致しているとよい。磁場検出装置１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方に広がる基体１０の上に、例えばＸ軸方向において対向配置された１対の軟磁性層１１，１２と、Ｘ軸方向において軟磁性層１１と軟磁性層１２との間に設けられた磁気検出素子２０とを備えている。磁場検出装置１は、さらに、磁気検出素子２０へセンス電流を供給するためのリード２１，２２を有している。なお、図１Ｃおよび図２では、リード２１，２２の図示を省略している。なお、Ｘ軸方向は本発明の「第１の方向」に対応する一具体例であり、Ｙ軸方向は本発明の「第２の方向」に対応する一具体例である。また、本明細書では、Ｘ軸およびＹ軸の双方と直交する方向であるＺ軸方向を厚さ方向ともいう。
【００１６】
（軟磁性層１１，１２）
軟磁性層１１，１２は、いずれも、Ｘ軸方向を長手方向とする略直方体状の部材である。軟磁性層１１，１２は、いずれも、例えばニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの高飽和磁束密度を有する軟磁性金属材料により構成されている。なお、軟磁性層１１の構成材料と軟磁性層１２の構成材料とは実質的に同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００１７】
軟磁性層１１は、図１Ｃに示したように、ＸＹ平面における平面形状が例えば矩形である。その場合、Ｘ軸方向に沿って第１の長さＬＸ１（以下、単に長さＬＸ１という。）を有し、Ｙ軸方向に沿って第１の幅ＬＹ１（以下、単に幅ＬＹ１という。）を有する。また、図１Ｂに示したように、Ｚ軸方向に沿って第１の厚さＬＺ１（以下、単に厚さＬＺ１という。）を有する。長さＬＸ１は例えば１００μｍ以下、好ましくは１２μｍ程度である。幅ＬＹ１は例えば１００μｍ以下、好ましくは４μｍ程度である。また、厚さＬＺ１は例えば１０μｍ以下であり、長さＬＸ１および幅ＬＹ１のいずれよりも小さい寸法であることが望ましい。
【００１８】
軟磁性層１２は、図１Ｃに示したように、ＸＹ平面における平面形状が例えば軟磁性層１１と同様、例えば矩形である。その場合、Ｘ軸方向に沿って第２の長さＬＸ２（以下、単に長さＬＸ２という。）を有し、Ｙ軸方向に沿って第２の幅ＬＹ２（以下、単に幅ＬＹ２という。）を有する。また、図１Ｂに示したように、Ｚ軸方向に沿って第２の厚さＬＺ２（以下、単に厚さＬＺ２という。）を有する。長さＬＸ２は例えば１００μｍ以下、好ましくは１２μｍ程度である。幅ＬＹ２は例えば１００μｍ以下、好ましくは４μｍ程度である。また、厚さＬＺ２は例えば１０μｍ以下であり、長さＬＸ２および幅ＬＹ２のいずれよりも薄いことが望ましい。
【００１９】
（磁気検出素子２０）
磁気検出素子２０は、例えば外部磁場の方向や強度に応じて抵抗変化を示す磁気抵抗効果（ＭＲ；Magneto-Resistive effect）素子が用いられる。磁気検出素子２０は、図１Ｃに示したように、ＸＹ平面における平面形状が例えば楕円形（elliptical shape）である。その場合、Ｘ軸方向に沿って第３の長さＬＸ３（以下、単に長さＬＸ３という。）を有し、Ｙ軸方向に沿って第３の幅ＬＹ３（以下、単に幅ＬＹ３という。）を有する。また、図１Ｂに示したように、Ｚ軸方向に沿って第３の厚さＬＺ３（以下、単に厚さＬＺ３という。）を有する。磁気検出素子２０の平面形状は楕円形（elliptical shape）に限定されず、例えば矩形やオーバル形状（oval-shape）、あるいは菱形であってもよい。
【００２０】
磁気検出素子２０は、例えば図２に示したように、磁性層を含む複数の機能膜が積層されたスピンバルブ構造を有するＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）型のＭＲ素子であり、センス電流が自らの内部を積層方向に流れるものである。具体的には、磁気検出素子２０は、図２に示したように、反強磁性層３１と、一定方向に固着された磁化を有する磁化固着層３２と、特定の磁化方向を発現しない中間層３３と、外部磁場に応じて変化する磁化を有する磁化自由層３４とが順に積層された積層体を含むものである。なお、反強磁性層３１、磁化固着層３２，中間層３３および磁化自由層３４は、いずれも単層構造であってもよいし、複数層からなる多層構造であってもよい。このようなＭＲ素子においては、その積層方向（例えばＺ軸方向）と直交する膜面内（ＸＹ平面内）に沿った磁束の変化に応じて抵抗変化が生じる。
【００２１】
反強磁性層３１は、白金マンガン合金（ＰｔＭｎ）やイリジウムマンガン合金（ＩｒＭｎ）などの反強磁性材料により構成されるものである。反強磁性層３１は、例えば隣接する磁化固着層３２の磁化の向きと実質的に同じ方向のスピン磁気モーメントと、それと正反対の方向のスピン磁気モーメントとが完全に打ち消し合った状態にあり、磁化固着層３２の磁化の向きを、一定方向へ固定するように作用する。
【００２２】
磁化固着層３２は、例えばコバルト（Ｃｏ）やコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、コバルト鉄ボロン合金（ＣｏＦｅＢ）などの強磁性材料からなる。本実施の形態では、磁化固着層３２の磁化方向はＸ軸方向と一致していることが望ましい。
【００２３】
中間層３３は、磁気検出素子２０が磁気トンネル接合（ＭＴＪ：magnetic tunneling junction）素子である場合、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる非磁性のトンネルバリア層であり、量子力学に基づくトンネル電流が通過可能な程度に厚みの薄いものである。ＭｇＯからなるトンネルバリア層は、例えば、ＭｇＯからなるターゲットを用いたスパッタリング処理のほか、マグネシウム（Ｍｇ）の薄膜の酸化処理、あるいは酸素雰囲気中でマグネシウムのスパッタリングを行う反応性スパッタリング処理などによって得られる。また、ＭｇＯのほか、アルミニウム（Ａｌ），タンタル（Ｔａ），ハフニウム（Ｈｆ）の各酸化物もしくは窒化物を用いて中間層３３を構成することも可能である。また、磁気検出素子２０が例えばＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）素子である場合、中間層３３は銅（Ｃｕ）、ルテニウム（Ｒｕ）または金（Ａｕ）などの非磁性高導電性材料により構成される。
【００２４】
磁化自由層３４は軟質強磁性層であり、例えば磁化固着層３２の磁化の向きと実質的に直交する磁化容易軸を有するものである。磁化自由層３４は、例えばコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）あるいはコバルト鉄ボロン合金（ＣｏＦｅＢ）などによって構成される。本実施の形態では、磁化自由層３４の磁化容易軸の方向はＹ軸方向と一致していることが望ましい。磁気検出素子２０において、長さＬＸ３が幅ＬＹ３よりも小さいと、磁化自由層３４の磁化容易軸の方向をＹ軸方向と一致させやすくなる。
【００２５】
（リード２１，２２）
リード２１は磁気検出素子２０の一部（例えば磁化自由層３４の上面）と接するようにＸＹ平面において延在し、リード２２は磁気検出素子２０の他の一部（例えば反強磁性層３１の下面）と接するようにＸＹ平面において延在している。リード２１，２２は、例えば銅やアルミニウム（Ａｌ）などの、高導電性非磁性材料により形成されている。
【００２６】
ここで、磁気検出素子２０の幅ＬＹ３は、軟磁性層１１の幅ＬＹ１および軟磁性層１２の幅ＬＹ２の少なくとも一方と実質的に同じであるか、幅ＬＹ１および幅ＬＹ２の少なくとも一方よりも実質的に狭くなっている。幅ＬＹ３は、特に、幅ＬＹ１および幅ＬＹ２の双方と実質的に同等以下の寸法であるとよい。すなわち、下記の条件式（１）および条件式（２）の少なくとも一方、を満たすことが望ましい。
【００２７】
ＬＹ３≦ＬＹ１  ……（１）
ＬＹ３≦ＬＹ２  ……（２）
【００２８】
また、本実施の形態では、幅ＬＹ１と幅ＬＹ２とが実質的に同一であることが望ましい。幅ＬＹ１および幅ＬＹ２は、例えば４μｍ程度である。
【００２９】
また、本実施の形態では、軟磁性層１１と軟磁性層１２との間隔ＸＧは、幅ＬＹ１〜ＬＹ３のいずれよりも狭いことが望ましい（図１Ｃ参照）。間隔ＸＧは、例えば０．４μｍ程度である。
【００３０】
また、本実施の形態では、軟磁性層１１において長さＬＸ１は幅ＬＹ１よりも大きく、軟磁性層１２において長さＬＸ２は幅ＬＹ２よりも大きいとよい。さらに、磁気検出素子２０において、長さＬＸ３は、幅ＬＹ３よりも小さいとよい。ここで、幅ＬＹ１および幅ＬＹ２が、いずれも例えば１０μｍ以上１００μｍ以下であるとき、下記の条件式（３）および条件式（４）を満たすことが望ましい。長さＬＸ１は長さＬＸ２と実質的に同一であってもよい。
【００３１】
３≦ＬＸ１／ＬＹ１≦２０  ……（３）
３≦ＬＸ２／ＬＹ２≦２０  ……（４）
【００３２】
さらに本実施の形態では、図１Ｃに示したように、磁気検出素子２０の厚さＬＺ３は、厚さＬＺ１および厚さＬＺ２の少なくとも一方と同等以下であるとよい。
【００３３】
本実施の形態では、磁気検出素子２０が、Ｘ軸方向において軟磁性層１１の延長上に配置され、もしくは、軟磁性層１２の延長上に配置されているとよい。あるいは、磁気検出素子２０が、Ｘ軸方向において軟磁性層１１および軟磁性層１２の双方の延長上に配置されていてもよい。
【００３４】
（信号検出回路）
磁場検出装置１は、例えば図３に示した信号検出回路を有している。この信号検出回路は、例えば電圧印加部１０１と、磁気検出素子２０と、抵抗変化検出部１０２と、信号処理部１０３とを含んでいる。磁気検出素子２０には、電圧印加部１０１と、抵抗変化検出部１０２とが接続されている。信号処理部１０３は抵抗変化検出部１０２と接続されている。
【００３５】
［磁場検出装置１の作用効果］
磁場検出装置１では、上記の信号検出回路により、磁場検出装置１に及ぶ外部磁場に応じた出力が得られる。具体的には、上記の信号検出回路において、電圧印加部１０１により、リード２１とリード２２との間に所定の電圧を印加することで、そのときの磁気検出素子２０の電気抵抗に対応したセンス電流が流れる。磁気検出素子２０の電気抵抗は、磁気検出素子２０の磁化状態、すなわち、磁化固着層３２の磁化の向きに対する磁化自由層３４の磁化の向きによって変化する。磁気検出素子２０を流れるセンス電流は抵抗変化検出部１０２において検出され、抵抗変化検出部１０２により信号処理部１０３へ信号が出力される。さらに、信号処理部１０３において抵抗変化検出部１０２からの出力に基づいた信号が生成されて外部へ出力される。これにより、磁場検出装置１に及ぶ外部磁場に応じた出力が信号検出回路から得られる。
【００３６】
本実施の形態の磁場検出装置１では、いずれもＸ軸方向を長手方向とする軟磁性層１１と軟磁性層１２とが、Ｘ軸方向において並ぶように互いに離間して配置される。そして、軟磁性層１１と軟磁性層１２との間に、Ｘ軸方向と直交するＹ軸方向を長手方向とする磁気検出素子２０が配置されるようにした。このため、軟磁性層１１および軟磁性層１２がいずれも磁気ヨークとして振舞うこととなる。その結果、例えばＸ軸方向に沿った外部磁場を磁場検出装置１に対して印加すると、磁気検出素子２０に及ぶＸ軸方向に沿った外部磁場成分Ｆ（図１Ｂ，図１Ｃ参照）が軟磁性層１１および軟磁性層１２によって増強される。したがって、この磁場検出装置１は高い磁場検出性能を発揮することができる。磁気検出素子２０において磁化固着層３２の磁化方向をＸ軸方向と一致させると共に磁化自由層３４の磁化容易軸方向をＹ軸方向と一致させるようにすれば、感磁方向に沿って軟磁性層１１および軟磁性層１２が配置されることとなる。このため、磁場検出装置１は、より高い磁場検出機能を発揮することができる。
【００３７】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、図４を参照して、本発明における第２の実施の形態としての磁場検出装置１Ａの構成について説明する。図４は、磁場検出装置１Ａの全体構成例を表す斜視図である。
【００３８】
本実施の形態の磁場検出装置１Ａでは、基体１０の上に、複数の磁気検出素子２０と、複数の軟磁性層１１と、複数の軟磁性層１２とを設けるようにした。それに伴い、リード２１，２２もそれぞれ複数設けるようにした。磁場検出装置１Ａは、これらの点を除き、他は上記第１の実施の形態における磁場検出装置１と実質的に同様の構成を有する。
【００３９】
具体的には図４に示したように、基体１０の上に、Ｘ軸方向において軟磁性層１１と軟磁性層１２とが隙間を空けて交互に並ぶものが、Ｙ軸方向において隣り合うように２列設けられている。さらに、Ｘ軸方向における軟磁性層１１と軟磁性層１２との隙間の各々には、磁気検出素子２０が１つずつ配置されている。なお、図４では、２行３列で配列された６つの磁気検出素子２０と、それらを挟むように配置された合計８つの軟磁性層１１，１２を例示しているが、磁気検出素子２０および軟磁性層１１，１２の個数と、それらの配列の形態とについては図４に示したものに限定されるものではない。但し、複数の磁気検出素子２０は、全て同一の階層に設けられているとよい。複数の磁気検出素子２０は、例えば、複数のリード２１と複数のリード２２とによって全体として直列に接続されている。こうすることにより、磁場検出装置１Ａでは、磁場検出装置１と比較して全体の出力を増大させることができる。
【００４０】
＜３．実験例＞
［３．１  実験例１−１〜１−６］
次に、図１Ａに示した磁場検出装置１に対し０.１ｍＴの外部磁場を＋Ｘ方向に印加し、磁気検出素子２０の、図１Ａに示したＩＢ−ＩＢ線上における磁場強度を求め、エンハンス率を算出した。ここで、幅ＬＹ１および幅ＬＹ２は、実験例１−１〜１−６のいずれにおいても１０μｍとした。一方、長さＬＸ１および長さＬＸ２については、実験例１−１では１０μｍ、実験例１−２では３０μｍ、実験例１−３では１００μｍ、実験例１−４では２００μｍ、実験例１−５では４００μｍ、実験例１−６では１４００μｍとした。すなわち、アスペクト比ＬＸ１／ＬＹ１，ＬＸ２／ＬＹ２（以下、まとめてアスペクト比ＬＸ／ＬＹとする。）を、実験例１−１では１、実験例１−２では３、実験例１−３では１０、実験例１−４では２０、実験例１−５では４０、実験例１−６では１４０とした。間隔ＸＧについては、全ての実験例において５μｍとした。厚さＬＺ１および厚さＬＺ２については、全ての実験例において１μｍとした。
【００４１】
実験例１−１〜１−６のシミュレーション結果を図５Ａに示す。図５Ａにおいて、横軸はアスペクト比ＬＸ／ＬＹ [−]を表し、縦軸はエンハンス率［％］、すなわち印加した外部磁場の強度に対する図１Ａ中のＩＢ−ＩＢ線上における磁場強度の比、を表す。図５Ａに示したように、アスペクト比の増大に伴って指数関数的にエンハンス率が向上することがわかった。
【００４２】
その一方、アスペクト比の増大によって磁気検出素子２０が設置可能な基体１０上に領域は減少する。実験例１−１〜１−６について、アスペクト比ＬＸ／ＬＹ [−]と、基体１０上において単位面積あたりに設置可能な磁気検出素子２０の個数との関係を図５Ｂに示す。図５Ｂにおいて、横軸はアスペクト比ＬＸ／ＬＹ [−]を表し、縦軸は単位面積あたりに設置可能な磁気検出素子の個数の平方根［１／μｍ2］を表す。図５Ｂに示したように、アスペクト比の増大に伴い、単位面積あたりに設置可能な磁気検出素子の個数の平方根は指数関数的に減少することがわかった。
【００４３】
磁気検出素子の性能を表す分解能は、下記の式（５）で求められる。
分解能［Ｔ］＝ノイズ電圧［Ｖ］／磁気感度［Ｖ／Ｔ］  ……（５）
【００４４】
ここで、ノイズ電圧は磁気検出素子の占有面積の平方根に比例する一方、磁気感度はエンハンス率に比例する。したがって、基体上に、磁気検出素子と共に軟磁性層を配置することのメリットを考える場合、以下の式（６）のように定義される指数ＦＯＭ（factor of merits）を判断材料とすることが望ましい。指数ＦＯＭとは、基体上において単位面積あたりいくつの磁気検出素子を配置できるかを表す数値、すなわち単位面積あたりに設置可能な磁気検出素子の個数と、軟磁性層の存在によって変化するエンハンス率との関係により定まる、磁気検出素子と共に軟磁性層を配置することのメリットを表すものである。
【００４５】
（ＦＯＭ）＝（エンハンス率）＊（単位面積あたりに設置可能な磁気検出素子の個数）0.5  ……（６）
【００４６】
このように定義される指数ＦＯＭとアスペクト比との関係を図５Ｃに示す。図５Ｃにおいて、横軸はアスペクト比ＬＸ／ＬＹ [−]を表し、縦軸は指数ＦＯＭ［ａｒｂ．］を表す。図５Ｃに示したように、アスペクト比が３以上２０以下である場合に、高い指数ＦＯＭが得られることがわかった。すなわち、磁場検出装置１では、アスペクト比が３以上２０以下である場合に、より良好な分解能が得られることがわかった。
【００４７】
［３．２  実験例２−１〜２−６］
次に、間隔ＸＧを１０μｍとしたことを除き、他は実験例１−１〜１−６と同様の条件で実験例１−１〜１−６と同様の評価をおこなった。その結果を図６Ａ〜図６Ｃにそれぞれ示す。なお、図６Ａ〜図６Ｃはそれぞれ図５Ａ〜図５Ｃに対応する結果である。
【００４８】
図６Ａ〜図６Ｃに示したように、実験例２−１〜２−６においてもアスペクト比が３以上２０以下である場合に、より良好な分解能が得られることがわかった。
【００４９】
［３．３  実験例３−１〜３−６］
次に、幅ＬＹ１および幅ＬＹ２を１００μｍとし、長さＬＸ１および長さＬＸ２を実験例３−１では１００μｍ、実験例３−２では３００μｍ、実験例３−３では１０００μｍ、実験例３−４では２０００μｍ、実験例３−５では４０００μｍ、実験例３−６では１４０００μｍとし、間隔ＸＧを５０μｍとしたことを除き、他は実験例１−１〜１−６と同様の条件で実験例１−１〜１−６と同様の評価をおこなった。その結果を図７Ａ〜図７Ｃにそれぞれ示す。なお、図７Ａ〜図７Ｃはそれぞれ図５Ａ〜図５Ｃに対応する結果である。
【００５０】
図７Ａ〜図７Ｃに示したように、実験例３−１〜３−６においてもアスペクト比が３以上２０以下である場合に、より良好な分解能が得られることがわかった。
【００５１】
＜４．その他の変形例＞
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、各図面では、軟磁性層１１の寸法と軟磁性層１２の寸法とが実質的に同じである場合を示したが、両者が互いに異なるようにしてもよい。また、本発明は、図１Ｃに示したように、幅ＬＹ３が幅ＬＹ１および幅ＬＹ２の双方と同等以下である場合に限定されない。本発明は、幅ＬＹ３が幅ＬＹ１もしくは幅ＬＹ２のいずれか一方と同等以下である場合、または幅ＬＹ３が幅ＬＹ１および幅ＬＹ２の双方よりも大きい場合も含む概念である。
【００５２】
また、上記実施の形態等では、図１Ｂに示したように磁気検出素子２０およびリード２１，２２の全てが軟磁性層１１，１２と同じ階層に存在する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明は、例えば図８Ａに示した磁場検出装置１Ｂのように、磁気検出素子２０およびリード２１，２２の全てが軟磁性層１１，１２と異なる階層に存在するものも含む。磁場検出装置１Ｂでは、軟磁性層１１，１２とリード２１とのギャップＺＧは例えば１０μｍ以下である。また、本発明では、例えば図８Ｂに示した磁場検出装置１Ｃのように、磁気検出素子２０のみが軟磁性層１１，１２と同じ階層に存在し、リード２１，２２が軟磁性層１１，１２と異なる階層に存在するようにしてもよい。さらに本発明では、例えば図８Ｃに示した磁場検出装置１Ｄのように、軟磁性層１１と軟磁性層１２とが互いに異なる階層に存在するようにしてもよい。
【００５３】
また上記実施の形態等では、磁気検出素子としてスピンバルブ構造を有するＣＰＰ型ＭＲ素子を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。磁気検出素子として例えばＣＩＰ（Current in Plane）型ＭＲ素子や磁気トンネル接合（ＭＴＪ素子）素子を用いてもよいし、ＭＲ素子以外の、感磁方向がＸ軸方向である磁気検出素子（例えばホール素子）などのセンサを用いてもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１，１Ａ〜１Ｄ…磁場検出装置、１０…基体、１１，１２…軟磁性層、２０…磁気検出素子、２１〜２２…リード。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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