(57)【要約】【課題】感磁素子に磁束を集めるための磁性体層を備えた磁気センサにおいて、磁気ギャップにおける磁束の漏れをよりいっそう低減することにより、微弱な磁界を高感度に検出する。【解決手段】この順に積層された第１層Ｌ１、第２層Ｌ２及び第３層Ｌ３を有するセンサ基板２１と、第１層Ｌ１に形成され、磁気ギャップＧ２ｂを介して互いに対向する磁性体層７１，７２と、第３層Ｌ３に形成され、磁気ギャップＧ２ａを介して互いに対向する磁性体層６１，６２と、第２層Ｌ２に形成され、磁気ギャップＧ２ａ，Ｇ２ｂによって形成される磁路上に配置された感磁素子Ｒ２とを備える。本発明によれば、感磁素子Ｒ２が２つの磁気ギャップＧ２ａ，Ｇ２ｂによって上下方向から挟まれる構成となることから、より多くの磁束が感磁素子に印加される。これにより、微弱な磁界をより高感度に検出することが可能となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
この順に積層された第１層、第２層及び第３層を有するセンサ基板と、
前記第１層に形成され、第１の磁気ギャップを介して互いに対向する第１及び第２の磁性体層と、
前記第３層に形成され、第２の磁気ギャップを介して互いに対向する第３及び第４の磁性体層と、
前記第２層に形成され、前記第１及び第２の磁気ギャップによって形成される磁路上に配置された感磁素子と、を備えることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記第１乃至第４の磁性体層は、いずれも平面視で前記感磁素子と重なりを有していることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記感磁素子と前記第１乃至第４の磁性体層の重なり幅は、前記感磁素子の全幅の０．１倍以上、０．３倍以下であることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記第１乃至第４の磁性体層の少なくとも一つは、平面視で前記感磁素子と重なりを有していないことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項５】
前記第１及び第２の磁性体層の膜厚よりも前記第３及び第４の磁性体層の膜厚の方が大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項６】
前記第１の磁性体層と前記第３の磁性体層が磁気的に接続され、前記第２の磁性体層と前記第４の磁性体層が磁気的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項７】
前記第１及び第２の磁性体層は、前記第１の磁気ギャップに近づくほど膜厚が薄くなる形状を有し、
前記第３及び第４の磁性体層は、前記第２の磁気ギャップに近づくほど膜厚が薄くなる形状を有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項８】
前記第１層よりも下層に位置し、それぞれ前記第１及び第２の磁性体層と磁気結合する第５及び第６の磁性体層をさらに備え、
前記第１の磁気ギャップの近傍においては、前記第５の磁性体層に覆われることなく前記第１の磁性体層が露出しており、且つ、前記第６の磁性体層に覆われることなく前記第２の磁性体層が露出していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項９】
前記第１及び第２の磁性体層の膜厚よりも前記第５及び第６の磁性体層の膜厚の方が大きいことを特徴とする請求項８に記載の磁気センサ。
【請求項１０】
前記第１及び第２の磁性体層と前記第５及び第６の磁性体層は、互いに異なる磁性材料からなることを特徴とする請求項８又は９に記載の磁気センサ。
【請求項１１】
前記第３層よりも上層に位置し、それぞれ前記第３及び第４の磁性体層と磁気結合する第７及び第８の磁性体層をさらに備え、
前記第２の磁気ギャップの近傍においては、前記第７の磁性体層に覆われることなく前記第３の磁性体層が露出しており、且つ、前記第８の磁性体層に覆われることなく前記第４の磁性体層が露出していることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の磁気センサ。
【請求項１２】
前記第３及び第４の磁性体層の膜厚よりも前記第７及び第８の磁性体層の膜厚の方が大きいことを特徴とする請求項１１に記載の磁気センサ。
【請求項１３】
前記第３及び第４の磁性体層と前記第７及び第８の磁性体層は、互いに異なる磁性材料からなることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気センサに関し、特に、感磁素子に磁束を集めるための磁性体層を備えた磁気センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
感磁素子を用いた磁気センサは、電流計や磁気エンコーダなどに広く用いられている。例えば、特許文献１に記載された磁気センサは、感磁素子が形成されるセンサ基板上に磁性体層が設けられており、これにより検出すべき磁束を感磁素子に集中させている。特許文献１に記載された磁気センサでは、感磁素子と磁性体層が同一面上に形成された構成を有しており、２つの磁性体層によって形成される磁気ギャップに感磁素子が配置されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載された磁気センサでは、感磁素子と磁性体層が同一面上に形成されていることから、２つの磁性体層によって形成される磁気ギャップを広く設定する必要があり、これによって磁束の漏れが大きくなるという問題があった。
【０００４】
これに対し、特許文献２には、感磁素子と磁性体層を互いに異なる層に形成した例が開示されている。かかる構成によれば、２つの磁性体層によって形成される磁気ギャップを狭くすることができるため、磁束の漏れを低減することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９６４３０１号公報
【特許文献２】国際公開第２０１７／２０４１５１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、より微弱な磁界を高感度に検出するためには、磁気ギャップにおける磁束の漏れをよりいっそう低減することが望ましい。
【０００７】
したがって、本発明は、感磁素子に磁束を集めるための磁性体層を備えた磁気センサにおいて、磁気ギャップにおける磁束の漏れをよりいっそう低減することにより、微弱な磁界を高感度に検出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による磁気センサは、この順に積層された第１層、第２層及び第３層を有するセンサ基板と、第１層に形成され、第１の磁気ギャップを介して互いに対向する第１及び第２の磁性体層と、第３層に形成され、第２の磁気ギャップを介して互いに対向する第３及び第４の磁性体層と、第２層に形成され、第１及び第２の磁気ギャップによって形成される磁路上に配置された感磁素子とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、感磁素子が２つの磁気ギャップによって上下方向から挟まれる構成となることから、より多くの磁束が感磁素子に印加される。これにより、微弱な磁界をより高感度に検出することが可能となる。
【００１０】
本発明において、第１乃至第４の磁性体層は、いずれも平面視で感磁素子と重なりを有していても構わない。これによれば、より多くの磁束を感磁素子に印加することが可能となる。この場合、感磁素子と第１乃至第４の磁性体層の重なり幅は、感磁素子の全幅の０．１倍以上、０．３倍以下であっても構わない。これによれば、磁界の検出感度を最大限に高めることが可能となる。或いは、第１乃至第４の磁性体層の少なくとも一つは、平面視で感磁素子と重なりを有していなくても構わない。この場合であっても、磁束を感磁素子に印加することが可能である。
【００１１】
本発明において、第１及び第２の磁性体層の膜厚よりも第３及び第４の磁性体層の膜厚の方が大きくても構わない。これによれば、センサ基板の上方から与えられる磁束をより効果的に感磁素子に印加することが可能となる。
【００１２】
本発明において、第１の磁性体層と第３の磁性体層が磁気的に接続され、第２の磁性体層と第４の磁性体層が磁気的に接続されていても構わない。これによれば、全体の磁気抵抗が下がるとともに、第１及び第２の磁性体層に流れる磁束量と、第３及び第４の磁性体層に流れる磁束量の差が低減されることから、磁界の検出感度をより高めることが可能となる。
【００１３】
本発明において、第１及び第２の磁性体層は、第１の磁気ギャップに近づくほど膜厚が薄くなる形状を有し、第３及び第４の磁性体層は、第２の磁気ギャップに近づくほど膜厚が薄くなる形状を有していても構わない。これによれば、磁束を感磁素子により集中させることが可能となる。
【００１４】
本発明による磁気センサは、第１層よりも下層に位置し、それぞれ第１及び第２の磁性体層と磁気結合する第５及び第６の磁性体層をさらに備え、第１の磁気ギャップの近傍においては、第５の磁性体層に覆われることなく第１の磁性体層が露出しており、且つ、第６の磁性体層に覆われることなく第２の磁性体層が露出していても構わない。これによれば、感磁素子の下層における磁気抵抗をより低減させつつ、磁束を感磁素子に集中させることが可能となる。この場合、第１及び第２の磁性体層の膜厚よりも第５及び第６の磁性体層の膜厚の方が大きくても構わないし、第１及び第２の磁性体層と第５及び第６の磁性体層は、互いに異なる磁性材料からなるものであっても構わない。
【００１５】
本発明による磁気センサは、第３層よりも上層に位置し、それぞれ第３及び第４の磁性体層と磁気結合する第７及び第８の磁性体層をさらに備え、第２の磁気ギャップの近傍においては、第７の磁性体層に覆われることなく第３の磁性体層が露出しており、且つ、第８の磁性体層に覆われることなく第４の磁性体層が露出していても構わない。これによれば、感磁素子の上層における磁気抵抗をより低減させつつ、磁束を感磁素子に集中させることが可能となる。この場合、第３及び第４の磁性体層の膜厚よりも第７及び第８の磁性体層の膜厚の方が大きくても構わないし、第３及び第４の磁性体層と第７及び第８の磁性体層は、互いに異なる磁性材料からなるものであっても構わない。
【発明の効果】
【００１６】
このように、本発明によれば、感磁素子に磁束を集めるための磁性体層を備えた磁気センサにおいて、磁気ギャップにおける磁束の漏れをより低減することができる。これにより、微弱な磁界をより高感度に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態による磁気センサ１０の外観を示す略斜視図である。
【図２】図２は、磁気センサ１０に含まれるセンサチップ２０の略上面図である。
【図３】図３は、図２に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【図４】図４は、端子電極５１〜５４の接続関係を説明するための回路図である。
【図５】図５は、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と磁性体層６１〜６３，７１〜７３の重なり幅Ｗ３と感度との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、磁気センサ１０の第１の変形例を説明するための略断面図である。
【図７】図７は、磁気センサ１０の第２の変形例を説明するための略断面図である。
【図８】図８は、磁気センサ１０の第３の変形例を説明するための略断面図である。
【図９】図９は、磁気センサ１０の第４の変形例を説明するための略断面図である。
【図１０】図１０は、磁気センサ１０の第５の変形例を説明するための略断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第２の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図である。
【図１３】図１３は、本発明の第４の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図である。
【図１４】図１４は、第４の実施形態による磁気センサの製造工程を説明するための工程図である。
【図１５】図１５は、第４の実施形態による磁気センサの製造工程を説明するための工程図である。
【図１６】図１６は、第４の実施形態による磁気センサの製造工程を説明するための工程図である。
【図１７】図１７は、第４の実施形態による磁気センサの製造工程を説明するための工程図である。
【図１８】図１８は、第４の実施形態による磁気センサの製造工程を説明するための工程図である。
【図１９】図１９は、第４の実施形態による磁気センサの製造工程を説明するための工程図である。
【図２０】図２０は、本発明の第５の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図である。
【図２１】図２１は、本発明の第６の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態による磁気センサ１０の外観を示す略斜視図である。また、図２は、磁気センサ１０に含まれるセンサチップ２０の略上面図であり、図３は、図２に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。
【００２０】
図１〜図３に示すように、本実施形態による磁気センサ１０は、センサチップ２０と、センサチップ２０に付加された外部磁性体３０，４０とを備えている。センサチップ２０は、センサ基板２１と、センサ基板２１上に設けられた感磁素子Ｒ１〜Ｒ４、端子電極５１〜５４、磁性体層６１〜６３，７１〜７３を備えている。センサチップ２０の作製方法としては、集合基板に多数のセンサチップ２０を同時に形成し、これらを分離することによって多数個取りする方法が一般的であるが、本発明がこれに限定されるものではなく、個々のセンサチップ２０を別個に作製しても構わない。
【００２１】
外部磁性体３０，４０は、フェライトなど透磁率の高い軟磁性材料からなるブロックである。外部磁性体３０，４０は、接着剤などを用いてセンサチップ２０に接着されていても構わないし、センサチップ２０とともに図示しない他の基板に搭載され、センサチップ２０との相対的な位置関係が固定されているものであっても構わない。本発明において外部磁性体３０，４０を用いることは必須でないが、これらを用いることにより、特にｚ方向の磁界を高感度に検出することが可能となる。
【００２２】
外部磁性体３０は平面視で、つまりｚ方向から見て、感磁素子Ｒ１，Ｒ３と感磁素子Ｒ２，Ｒ４との間に配置されており、ｚ方向を長手方向とする直方体形状を有している。外部磁性体３０はｚ方向の磁束を集め、これを磁性体層６１，７１に沿ってｘ方向における両側にスプリットさせる役割を果たす。外部磁性体３０のｚ方向における高さについては特に限定されないが、ｚ方向における高さをより高くすることによって、ｚ方向の磁束の選択性を高めることができる。
【００２３】
外部磁性体４０は、センサチップ２０の側面（ｙｚ面）及び裏面（ｘｙ面）を覆っている。外部磁性体４０は、ｚ方向における位置がセンサチップ２０の表面を超えるよう、センサチップ２０の側面を覆う第１及び第２の部分４１，４２がｚ方向に延長され、さらにこの延長された部分からセンサチップ２０側に折り曲げられたオーバーハング部分ＯＨ１，ＯＨ２を有している。
【００２４】
感磁素子Ｒ１〜Ｒ４は、磁束密度によって物理特性の変化する素子であれば特に限定されないが、磁界の向きに応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗素子であることが好ましい。本実施形態においては、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４の感度方向（固定磁化方向）は、図２の矢印Ｐが示す方向（ｘ方向におけるプラス側）に全て揃えられている。感磁素子Ｒ１〜Ｒ４は、センサ基板２１上の第２層Ｌ２に形成されている。センサ基板２１の第１層Ｌ１には磁性体層７１〜７３が形成され、センサ基板２１の第３層Ｌ３には磁性材料６１〜６３が形成されている。第１層Ｌ１と第２層Ｌ２は絶縁膜２２によって分離され、第２層Ｌ２と第３層Ｌ３は絶縁膜２３によって分離されている。第３層Ｌ３は絶縁膜２４で覆われる。
【００２５】
磁性体層６１，７１は、平面視でセンサチップ２０の略中央に位置し、そのｘ方向における両側に磁性体層６２，６３，７２，７３が配置される。本実施形態においては、磁性体層６１〜６３と磁性体層７１〜７３の平面形状は互いに同じであり、第１層Ｌ１の磁性体層７１〜７３とちょうど重なるように、第３層Ｌ３の磁性体層６１〜６３が形成されている。また、磁性体層６１，７１の中央部は外部磁性体３０によって覆われ、磁性体層６２，６３，７２，７３の端部は外部磁性体４０のオーバーハング部分ＯＨ２，ＯＨ１によってそれぞれ覆われる。特に限定されるものではないが、磁性体層６１〜６３，７１〜７３としては、樹脂材料に磁性フィラーが分散された複合磁性材料からなる膜であっても構わないし、ニッケル又はパーマロイなどの軟磁性材料からなる薄膜もしくは箔であっても構わないし、フェライトなどからなる薄膜又はバルクシートであっても構わない。
【００２６】
磁性体層６１と磁性体層６２は磁気ギャップＧ２ａ，Ｇ４ａを介して対向し、磁性体層６１と磁性体層６３は磁気ギャップＧ１ａ，Ｇ３ａを介して対向している。同様に、磁性体層７１と磁性体層７２は磁気ギャップＧ２ｂ，Ｇ４ｂを介して対向し、磁性体層７１と磁性体層７３は磁気ギャップＧ１ｂ，Ｇ３ｂを介して対向している。そして、磁気ギャップＧ１ａ，Ｇ１ｂによって形成される磁路上に感磁素子Ｒ１が配置され、磁気ギャップＧ２ａ，Ｇ２ｂによって形成される磁路上に感磁素子Ｒ２が配置され、磁気ギャップＧ３ａ，Ｇ３ｂによって形成される磁路上に感磁素子Ｒ３が配置され、磁気ギャップＧ４ａ，Ｇ４ｂによって形成される磁路上に感磁素子Ｒ４が配置される。
【００２７】
図４は、端子電極５１〜５４の接続関係を説明するための回路図である。
【００２８】
図４に示すように、本実施形態による磁気センサ１０は、４つの端子電極５１〜５４を有しており、端子電極５１，５４にはそれぞれ接地電位ＧＮＤ及び電源電位Ｖｃｃが供給される。また、端子電極５１，５４間には、感磁素子Ｒ１，Ｒ２が直列に接続されるとともに、感磁素子Ｒ４，Ｒ３が直列に接続される。そして、感磁素子Ｒ３，Ｒ４の接続点は端子電極５２に接続され、感磁素子Ｒ１，Ｒ２の接続点は端子電極５３に接続される。このようなブリッジ接続により、端子電極５３に現れる電位Ｖａと端子電極５２に現れる電位Ｖｂを参照することにより、磁束密度に応じた感磁素子Ｒ１〜Ｒ４の電気抵抗の変化を高感度に検出することが可能となる。
【００２９】
具体的には、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４が全て同一の磁化固定方向を有していることから、外部磁性体３０からみて一方側に位置する感磁素子Ｒ１，Ｒ３の抵抗変化量と、外部磁性体３０からみて他方側に位置する感磁素子Ｒ２，Ｒ４の抵抗変化量との間には差が生じる。この差は、図４に示した差動ブリッジ回路によって増幅され、端子電極５２，５３に現れる。このため、端子電極５２，５３に現れる電位Ｖａ，Ｖｂの差を検出することによって、磁束密度を測定することが可能となる。
【００３０】
そして、本実施形態においては、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４の上方及び下方に磁性体層６１〜６３，７１〜７３がそれぞれ設けられ、これにより、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４はそれぞれ２つの磁気ギャップによって形成される磁路上に配置される構造となる。その結果、磁性体層６１〜６３又は磁性体層７１〜７３のみからなる場合と比べて、より多くの磁束を感磁素子Ｒ１〜Ｒ４に印加することが可能となることから、従来の磁気センサに比べて、微弱な磁界を高感度に検出することが可能となる。
【００３１】
しかも、本実施形態においては、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４のｘ方向における幅Ｗ１が磁気ギャップＧ１ａ〜Ｇ４ａ，Ｇ１ｂ〜Ｇ４ｂのｘ方向における幅Ｗ２よりも広い。これにより、平面視で、磁気ギャップＧ１ａ〜Ｇ４ａ，Ｇ１ｂ〜Ｇ４ｂのｘ方向における全幅が感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と重なるとともに、磁性体層６１〜６３，７１〜７３のｘ方向における端部が感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と重なる。これにより、磁気ギャップＧ１ａ〜Ｇ４ａ，Ｇ１ｂ〜Ｇ４ｂによって形成される磁路を通過する磁束の大部分が感磁素子Ｒ１〜Ｒ４に印加されることから、高い検出感度を得ることができる。
【００３２】
図５は、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と磁性体層６１〜６３，７１〜７３の重なり幅Ｗ３と感度との関係を示すグラフであり、（ａ）は感磁素子Ｒ１〜Ｒ４のｘ方向における幅Ｗ１が５μｍである場合のシミュレーション結果を示し、（ｂ）は感磁素子Ｒ１〜Ｒ４のｘ方向における幅Ｗ１が１０μｍである場合のシミュレーション結果を示している。
【００３３】
図５の縦軸は感磁素子Ｒ１〜Ｒ４の感度を示し、磁性体層７１〜７３を省略した場合において重なり幅Ｗ３＝Ｗ１×０．２に設定した場合に得られる感度を１とした値を示している。図５（ａ）に示す例では、重なり幅Ｗ３が０．５μｍ〜１．５μｍの範囲で高い検出感度が得られ、重なり幅Ｗ３が１．０μｍである場合に最も高い検出感度が得られている。また、図５（ｂ）に示す例では、重なり幅Ｗ３が１μｍ〜３μｍの範囲で高い検出感度が得られ、重なり幅Ｗ３が２μｍである場合に最も高い検出感度が得られている。これらの点から、重なり幅Ｗ３については、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４のｘ方向における幅Ｗ１の０．１倍以上、０．３倍以下とすることが好ましく、０．２倍程度とすることが最も好ましいと言える。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態においては、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４の上下に磁性体層６１〜６３，７１〜７３が配置され、上層に位置する磁性体層６１〜６３の磁気ギャップＧ１ａ〜Ｇ４ａによって形成される磁路上、並びに、下層に位置する磁性体層７１〜７３の磁気ギャップＧ１ｂ〜Ｇ４ｂによって形成される磁路上にそれぞれ感磁素子Ｒ１〜Ｒ４が配置されていることから、外部磁性体３０によって集磁された磁束の大部分を感磁素子Ｒ１〜Ｒ４に印加することが可能となる。これにより、従来の磁気センサと比べて、微弱な磁界をより高感度に検出することが可能となる。
【００３５】
尚、図３に示す例では、磁性体層６１〜６３の膜厚と磁性体層７１〜７３の膜厚がほぼ同じであるが、本発明においてこの点は必須でない。したがって、図６に示すように、磁性体層６１〜６３の膜厚Ｔ１が磁性体層７１〜７３の膜厚Ｔ２よりも厚くても構わない（Ｔ１＞Ｔ２）。実際に、外部磁性体３０によって集磁された磁束は、上層に位置する磁性体層６１〜６３により多く流れるため、磁性体層７１〜７３の膜厚Ｔ２に比べて磁性体層６１〜６３の膜厚Ｔ１を厚くすることにより、全体の磁気抵抗をより低減することが可能となる。
【００３６】
また、図７に示すように、上層に位置する磁気ギャップＧ１ａ〜Ｇ４ａのｘ方向における幅Ｗ２ａを下層に位置する磁気ギャップＧ１ｂ〜Ｇ４ｂのｘ方向における幅Ｗ２ｂよりも狭くしても構わない（Ｗ２ａ＜Ｗ２ｂ）。この場合、図８に示すように、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と磁性体層６１〜６３は平面視で重なりを有する一方、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と磁性体層７１〜７３は平面視で重なりを有さなくても構わない。逆に、図示しないが、上層に位置する磁気ギャップＧ１ａ〜Ｇ４ａのｘ方向における幅Ｗ２ａを下層に位置する磁気ギャップＧ１ｂ〜Ｇ４ｂのｘ方向における幅Ｗ２ｂよりも広くしても構わない（Ｗ２ａ＞Ｗ２ｂ）。
【００３７】
さらに、図９に示すように、磁性体層６１〜６３のうち磁気ギャップＧ１ａ〜Ｇ４ａを構成する一対の磁性体層の一方が対応する感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と重なり、他方が対応する感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と重ならず、且つ、磁性体層７１〜７３のうち磁気ギャップＧ１ｂ〜Ｇ４ｂを構成する一対の磁性体層の一方が対応する感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と重なり、他方が対応する感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と重ならない構成であっても構わない。
【００３８】
さらに、図１０に示すように、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と磁性体層６１〜６３のｚ方向における距離Ｄ１（第２層Ｌ２と第３層Ｌ３の距離）を、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４と磁性体層７１〜７３のｚ方向における距離Ｄ２（第１層Ｌ１と第２層Ｌ２の距離）よりも狭くしても構わない（Ｄ１＜Ｄ２）。
【００３９】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。
【００４０】
＜第２の実施形態＞
図１１は、本発明の第２の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図であり、図２に示すＡ−Ａ線に沿った断面に対応している。
【００４１】
図１１に示すように、本実施形態による磁気センサは、磁性体層８１〜８３（磁性体層８３は図示せず）が追加されている点において、第１の実施形態による磁気センサと相違している。その他の構成は、第１の実施形態による磁気センサと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４２】
磁性体層８１は磁性体層６１，７１を磁気的に接続する層であり、磁性体層８２は磁性体層６２，７２を磁気的に接続する層であり、磁性体層８３は磁性体層６３，７３を磁気的に接続する層である。これにより、全体の磁気抵抗が下がるとともに、磁性体層６１〜６３に流れる磁束量と、磁性体層７１〜７３に流れる磁束量の差が低減されることから、磁界の検出感度をより高めることが可能となる。
【００４３】
＜第３の実施形態＞
図１２は、本発明の第３の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図であり、図２に示すＡ−Ａ線に沿った断面に対応している。
【００４４】
図１２に示すように、本実施形態による磁気センサは、磁性体層７１〜７３が下層に位置する磁性体層７１１〜７３１（磁性体層７３１は図示せず）と上層に位置する磁性体層７１２〜７３２（磁性体層７３２は図示せず）によって構成されている点において、第１の実施形態による磁気センサと相違している。上層に位置する磁性体層７１２〜７３２は第１層Ｌ１を構成し、下層に位置する磁性体層７１１〜７３１は第０層Ｌ０を構成する。その他の構成は、第１の実施形態による磁気センサと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４５】
本実施形態において、磁気ギャップＧ１ｂ〜Ｇ４ｂは磁性体層７１２〜７３２によって構成されており、磁気ギャップＧ１ｂ〜Ｇ４ｂの近傍においては、磁性体層７１２〜７３２の下面が磁性体層７１１〜７３１に覆われることなく露出し、絶縁膜２５と接している。これによれば、磁性体層７１〜７３全体の磁気抵抗をより低減させつつ、磁束を感磁素子に集中させることが可能となる。
【００４６】
特に、下層に位置する磁性体層７１１〜７３１の膜厚を厚くし、上層に位置する磁性体層７１２〜７３２の膜厚を薄く設定すれば、全体の磁気抵抗を低く抑えつつ、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４に磁束をより集中させることが可能となる。この場合、下層に位置する磁性体層７１１〜７３１の材料と、上層に位置する磁性体層７１２〜７３２の材料については、互いに異なる磁性材料を用いても構わない。一例として、下層に位置する磁性体層７１１〜７３１の材料として磁歪の少ないＮｉＦｅ系材料を用い、上層に位置する磁性体層７１２〜７３２の材料として残留磁束密度の大きいＣｏＦｅ系材料を用いることができる。
【００４７】
＜第４の実施形態＞
図１３は、本発明の第４の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図であり、図２に示すＡ−Ａ線に沿った断面に対応している。
【００４８】
図１３に示すように、本実施形態においては、磁性体層６１〜６３，７１〜７３のｘ方向におけるエッジが磁気ギャップＧ１ａ〜Ｇ４ａ，Ｇ１ｂ〜Ｇ４ｂに近づくほど膜厚が薄くなるよう、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４に向かって斜め方向にカットされた形状を有している。つまり、磁性体層６１〜６３，７１〜７３のｘ方向における先端がそれぞれ絶縁膜２２，２３の上面で尖っており、その先端が感磁素子Ｒ１〜Ｒ４に向いている。その他の構成は、第１の実施形態による磁気センサと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４９】
本実施形態によれば、磁気ギャップＧ１ａ〜Ｇ４ａ，Ｇ１ｂ〜Ｇ４ｂを介して流れる磁束がより感磁素子Ｒ１〜Ｒ４に印加されやすくなることから、より高い検出感度を得ることが可能となる。
【００５０】
本実施形態による磁気センサは、次の工程によって作製することができる。
【００５１】
まず、図１４に示すように、センサ基板２１の表面に絶縁膜２５を形成した後、さらにその表面にレジスト膜９１を形成する。レジスト膜９１は、フォトリソグラフィー法を用い、最終的に磁性体層７１〜７３が形成されない部分に設けられる。次に、図１５に示すように、レジスト膜９１をマスクとして絶縁膜２５をミリングし、レジスト膜９１で覆われていない部分の絶縁膜２５の膜厚を薄くする。この時、ミリング条件の設定により、絶縁膜２５のエッジ部を斜めにカットすることが可能である。
【００５２】
次に、レジスト膜９１を全て除去した後、図１６に示すように、全面に磁性体層７０を形成する。そして、図１７に示すように、絶縁膜２５が露出するまで研磨を行うことにより、１つの磁性体層７０を３つの磁性体層７１〜７３に分離する。
【００５３】
次に、図１８に示すように、絶縁膜２２、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４及び絶縁膜２３をこの順に形成した後、全面に磁性体層６０を形成し、さらに、磁性体層６０の表面にレジスト膜９２を形成する。レジスト膜９２は、フォトリソグラフィー法を用い、最終的に磁性体層６１〜６３となる部分を覆う位置に形成する。感磁素子Ｒ１〜Ｒ４の上部にはレジスト膜９２が形成されず、磁性体層６０が露出した状態とされる。
【００５４】
次に、図１９に示すように、レジスト膜９２をマスクとして磁性体層６０をミリング又はエッチングする。これにより、レジスト膜９２で覆われていない部分の磁性体層６０が除去され、１つの磁性体層６０が３つの磁性体層６１〜６３に分離される。この時、ミリング条件又はエッチング条件の設定により、エッジ部を斜めにカットすることが可能である。そして、レジスト膜９２を全て除去した後、全面に絶縁膜２４を形成すれば、図１３に示した第４の実施形態による磁気センサが完成する。
【００５５】
このような工程により、磁性体層６１〜６３，７１〜７３のエッジを感磁素子Ｒ１〜Ｒ４に向かって斜めにカットした形状とすることが可能となる。
【００５６】
＜第５の実施形態＞
図２０は、本発明の第５の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図であり、図２に示すＡ−Ａ線に沿った断面に対応している。
【００５７】
図２０に示すように、本実施形態においては、磁性体層６１〜６３がそれぞれ磁性体層６１１〜６３１（磁性体層６３１は図示せず）と磁性体層６１２〜６３２（磁性体層６３２は図示せず）の積層膜からなり、磁性体層７１〜７３がそれぞれ磁性体層７１１〜７３１（磁性体層７３１は図示せず）と磁性体層７１２〜７３２（磁性体層７３２は図示せず）の積層膜からなる点において、第３の実施形態と相違している。上層に位置する磁性体層６１１〜６３１は第４層Ｌ４を構成し、下層に位置する磁性体層６１２〜６３２は第３層Ｌ３を構成する。また、上層に位置する磁性体層７１２〜７３２は第１層Ｌ１を構成し、下層に位置する磁性体層７１１〜７３１は第０層Ｌ０を構成する。その他の構成は、第３の実施形態による磁気センサと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５８】
第３の実施形態と同様、磁気ギャップＧ１ｂ〜Ｇ４ｂは磁性体層７１２〜７３２によって構成されており、磁気ギャップＧ１ｂ〜Ｇ４ｂの近傍においては、磁性体層７１２〜７３２の下面が磁性体層７１１〜７３１に覆われることなく露出している。同様に、磁気ギャップＧ１ａ〜Ｇ４ａは磁性体層６１２〜６３２によって構成されており、磁気ギャップＧ１ａ〜Ｇ４ａの近傍においては、磁性体層６１２〜６３２の上面が磁性体層６１１〜６３１に覆われることなく露出している。これによれば、第３の実施形態と同様、磁気ギャップＧ１ａ〜Ｇ４ａ，Ｇ１ｂ〜Ｇ４ｂを介して流れる磁束がより感磁素子Ｒ１〜Ｒ４に印加されやすくなることから、より高い検出感度を得ることが可能となる。
【００５９】
特に、磁性体層６１１〜６３１，７１１〜７３１の膜厚を厚くし、磁性体層６１２〜６３２，７１２〜７３２の膜厚を薄く設定すれば、全体の磁気抵抗を低く抑えつつ、感磁素子Ｒ１〜Ｒ４に磁束をより集中させることが可能となる。本実施形態においても、磁性体層６１１〜６３１，７１１〜７３１の材料として磁歪の少ないＮｉＦｅ系材料を用い、磁性体層６１２〜６３２，７１２〜７３２の材料として残留磁束密度の大きいＣｏＦｅ系材料を用いることができる。
【００６０】
＜第６の実施形態＞
図２１は、本発明の第６の実施形態による磁気センサの構造を説明するための図であり、図２に示すＡ−Ａ線に沿った断面に対応している。
【００６１】
図２１に示すように、本実施形態による磁気センサは、磁性体層７１１〜７３１（磁性体層７３１は図示せず）が省略されている点において、第５の実施形態と相違している。その他の構成は、第５の実施形態による磁気センサと同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６２】
本実施形態が例示するように、上層に位置する磁性体層６１〜６３のみを２層構造としても構わない。
【００６３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６４】
１０    磁気センサ
２０    センサチップ
２１    センサ基板
２２〜２５    絶縁膜
３０，４０    外部磁性体
４１    外部磁性体の第１の部分
４２    外部磁性体の第２の部分
５１〜５４    端子電極
６０〜６３，７０〜７３，８１〜８３    磁性体層
９１，９２    レジスト膜
Ｇ１ａ〜Ｇ４ａ，Ｇ１ｂ〜Ｇ４ｂ    磁気ギャップ
ＯＨ１，ＯＨ２    オーバーハング部分
Ｒ１〜Ｒ４    感磁素子
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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