(57)【要約】【課題】磁界検出範囲を極端に狭めることなく、小型化が可能で量産性に優れた多軸方向の磁界を検出できる磁界検出器並びにこの磁界検出器を用いた回転角度検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】磁化方向が反強磁性層８により固定される固着層９と、外部印加磁界により磁化方向が変化する自由層１１と、固着層９と自由層１１との間に配置されるトンネル絶縁層１０をそれぞれ有する第１の磁気抵抗効果素子１ａおよび第２の磁気抵抗効果素子１ｂが基板上に形成される。第１の磁気抵抗効果素子の反強磁性層８と固着層９間の接合面におけるブロッキング温度は、第２の磁気抵抗効果素子の反強磁性層８と固着層９間の接合面におけるブロッキング温度と異なり、かつ第１の磁気抵抗効果素子１ａにおける固着層９の磁化方向は、第２の磁気抵抗効果素子１ｂにおける固着層９の磁化方向と異なることを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成した第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子を形成した磁界検出器において、
前記第１の磁気抵抗効果素子は、第１の反強磁性層と、前記第１の反強磁性層により磁化方向が固定される第１の固着層と、外部磁界により磁化方向が変化する第１の自由層と、前記第１の固着層と前記第１の自由層との間に配置される第１のトンネル絶縁層を有し、
前記第２の磁気抵抗効果素子は、第２の反強磁性層と、前記第２の反強磁性層により磁化方向が固定される第２の固着層と、前記外部磁界により磁化方向が変化する第２の自由層と、前記第２の固着層と前記第２の自由層との間に配置される第２のトンネル絶縁層を有し、
前記第１の反強磁性層と前記第１の固着層間の接合面における第１のブロッキング温度は、前記第２の反強磁性層と前記第２の固着層間の接合面における第２のブロッキング温度と異なり、
かつ、前記第１の固着層の磁化方向は前記第２の固着層の磁化方向と異なることを特徴とする磁界検出器。
【請求項２】
前記外部磁界が無磁界である場合において、前記第１の自由層の磁化方向が前記第１の固着層の磁化方向と略直交し、前記第２の自由層の磁化方向が前記第２の固着層の磁化方向と略直交することを特徴とする請求項１記載の磁界検出器。
【請求項３】
前記基板は、主面及び前記主面に対して傾斜した傾斜面を有し、
前記傾斜面に第３の磁気抵抗効果素子が形成され、
前記第３の磁気抵抗効果素子は、第３の反強磁性層と、前記第３の反強磁性層により磁化方向が固定される第３の固着層と、前記外部磁界により磁化方向が変化する第３の自由層と、前記第３の固着層と前記第３の自由層との間に配置される第３のトンネル絶縁層を有するともに、前記第３の固着層の磁化方向が前記主面と交わるように前記傾斜面に配置され、
前記第３の反強磁性層と前記第３の固着層間の接合面における第３のブロッキング温度は、前記第１のブロッキング温度または前記第２のブロッキング温度と等しく、
かつ、前記第１乃至３の固着層の磁化方向が夫々異なることを特徴とする請求項１または２に記載の磁界検出器。
【請求項４】
前記基板は、主面と、前記主面に対して傾斜した第１の傾斜面と、前記第１の傾斜面と対向し、かつ前記主面に対して傾斜した第２の傾斜面を有し、
前記第１の傾斜面に第３の磁気抵抗効果素子が形成され、
前記第３の磁気抵抗効果素子は、第３の反強磁性層と、前記第３の反強磁性層により磁化方向が固定される第３の固着層と、前記外部磁界により磁化方向が変化する第３の自由層と、前記第３の固着層と前記第３の自由層との間に配置される第３のトンネル絶縁層を有するともに、前記第３の固着層の磁化方向が前記主面と交わるように前記第１の傾斜面に配置され、
前記第１の磁気抵抗効果素子は前記第１の固着層の磁化方向が前記主面と交わるように前記第２の傾斜面に配置され、
前記第３の反強磁性層と前記第３の固着層間の接合面における第３のブロッキング温度は、前記第１のブロッキング温度と等しく、
かつ、前記第１乃至３の固着層の磁化方向が夫々異なることを特徴とする請求項１または２に記載の磁界検出器。
【請求項５】
前記磁気抵抗効果素子は、平面形状において長手方向及び短手方向を有しており、前記固着層の磁化方向は前記短手方向であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁界検出器。
【請求項６】
回転体と、この回転体に配置され、前記回転体の軸を中心にして回転する磁石を備え、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の磁界検出器が前記磁石の磁界を検出することを特徴とする回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、磁気抵抗効果素子を用いて磁界検出を行う磁界検出器及び回転角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、トンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）をメモリや磁気ヘッドに応用することが検討されている。
【０００３】
ＴＭＲ素子は、２つの強磁性層の間に絶縁層を挟む強磁性層／絶縁層／強磁性層で構成される３層膜構造が用いられる。外部磁界により、この２つの強磁性層のスピンを互いに平行または反平行に設定することにより、この絶縁層を介して膜面垂直方向に流れるトンネル電流の大きさが変化すること、即ちＴＭＲ効果を利用する。
【０００４】
例えば、特許文献１にはスピンバルブ型ＴＭＲ素子を磁気ヘッドに適用した例が示されている。一方の強磁性層を反強磁性層と交換結合させて、その強磁性層の磁化を外部からの印加磁界にかかわらず固定する。これによっていわゆる固着層を形成している。他方の強磁性層は、磁化が外部磁界に応じて自由に回転する自由層として利用される。固着層においては、非磁性層がスペーサ層として強磁性層の間に挿入されて、これらの強磁性層に反強磁性結合を生じさせ、これらの強磁性層の磁化を反平行方向に設定する。この固着層の反平行磁界により、固着層からの漏洩磁界を相殺して、自由層に対する漏洩磁化の影響を低減させ、高感度な磁界検出を可能にしていた。
【０００５】
外部磁界を検出する磁界検出器にあっては、１軸方向の磁界を検出するだけでなく、２軸や３軸方向の磁界を検出する用途もある。２軸方向の磁界を検出できる磁界検出器を同一基板上に形成し、量産性を向上させた例が特許文献２に示されている。２つの磁気抵抗素子が、長手方向が９０度の角度を成すように配置され、その２つの磁気抵抗素子に対して４５度方向への一軸異方性を付与することで、同一基板上に２軸方向の磁界を検出できる磁界検出器を製造可能としていた。
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１６９０２６号公報（００１７段乃至００１９段、図５）
【特許文献２】特開２００６−２０８０２０号公報（００１２段乃至００１３段、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示されたＴＭＲ素子を用いて、２軸や３軸方向の磁界を検出する磁界検出器を構成するには、特許文献１に示されたＴＭＲ素子が１軸方向（１次元）のみを検出するので、２個のＴＭＲ素子を組み合わせて２軸方向の磁界を検出するようにし、また３個のＴＭＲ素子を組み合わせて３軸方向の磁界を検出するように構成することになる。したがって、多軸方向の磁界を検出できる磁界検出器は、個別のＴＭＲ素子を組み合わせる必要があるので、小型化を図ることが困難であり、また、各素子の磁界検出器内の配置や軸調整の作業工程が余分に必要となり、量産性が劣るという問題点があった。
【０００８】
特許文献２に示された２軸方向の磁界を検出できる磁界検出器は、長手方向が９０度の角度を成すように配置された２つの磁気抵抗素子に対して４５度方向への一軸異方性を付与する方法で製造していた。しかしながら、この方法は、２つの磁気抵抗素子を個別に短手方向への一軸異方性を付与した場合と比較して、夫々の素子の磁界強度測定範囲が狭くなるという問題があった。このような方法をＴＭＲ素子に適用すると、無磁界時における夫々のＴＭＲ素子の固着層と自由層との角度を個別に最適化することができないので、無磁界時においてＴＭＲ素子の抵抗変化の中心付近にすることができず、磁界の正方向、負方向で検出できる磁界強度が均等にできなくなり、磁界検出器の測定範囲を狭くせざる得ないという問題が生じる。
【０００９】
磁界検出器を例えば回転角度を検出する回転角度検出装置に適用する場合に、特許文献１に示されたＴＭＲ素子を用いると、磁界検出装置が十分に小型化できない問題が生じ、特許文献２に示された磁界検出器を用いると、配置位置によっては磁界検出装置の不検出領域が生じてしまう恐れがあり、使用上の制約が大きくなる問題が生じる。
【００１０】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、磁界検出範囲を極端に狭めることなく、小型化が可能で量産性に優れた多軸方向の磁界を検出できる磁界検出器、並びにこの磁界検出器を用いた回転角度検出装置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】
【００１１】
この発明に係る磁界検出器は、磁化方向が反強磁性層により固定される固着層と、外部印加磁界により磁化方向が変化する自由層と、固着層と自由層との間に配置されるトンネル絶縁層をそれぞれ有する第１の磁気抵抗効果素子および第２の磁気抵抗効果素子が基板上に形成される。第１の磁気抵抗効果素子の反強磁性層と固着層間の接合面におけるブロッキング温度は、第２の磁気抵抗効果素子の反強磁性層と固着層間の接合面におけるブロッキング温度と異なり、かつ第１の磁気抵抗効果素子における固着層の磁化方向は、第２の磁気抵抗効果素子における固着層の磁化方向と異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る磁界検出器は、第１の磁気抵抗効果素子と第２の磁気抵抗効果素子において、反強磁性層と固着層間の接合面におけるブロッキング温度が夫々異なり、かつ固着層の磁化方向が夫々異なることにより、磁界検出範囲を極端に狭めることなく、小型化が可能で量産性に優れた多軸方向の磁界を検出できる磁界検出器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における磁界検出器の概略構成を示す図であり、図２は図１に示す磁界検出器の電気的等価回路を示す図である。図１において、磁界検出器は、ＴＭＲ効果を利用する磁気抵抗効果素子１と、この磁気抵抗効果素子１に所定の大きさの定電流を供給する直流電源２と、磁気抵抗効果素子１の両電極間の電圧を検出する電圧計３により構成される。直流電源２および電圧計３は、例えばアルミニウム（Ａｌ）で構成される配線４および５を介して、磁気抵抗効果素子１の上部電極層（図示せず。）および下部電極層（図示せず。）にそれぞれ接続される。
【００１４】
磁気抵抗効果素子１は、主要部として固着層９と、自由層１１と、これらの自由層１１および固着層９の間に配設されるトンネル絶縁層１０を含む。この磁気抵抗効果素子１は、ほぼ平面形状が長方形に形成され、長手方向および短手方向を有する。固着層９は、短手方向に磁化され、その磁化方向は固定される。自由層１１の磁化方向は、外部磁界Ｈｅｘの強度が０Ｏｅの無磁界時においては、磁化方向１５ａ即ち長手方向に向いている。外部磁界Ｈｅｘの磁化方向に応じて、自由層１１の磁化方向が回転し、例えば磁化方向１５ｂに向く。
【００１５】
図１に示すように、磁気抵抗効果素子１は、無磁界時において固着層９の磁化方向１６と自由層１１の磁化方向が直交するように設定され、無磁界状態の抵抗値を素子抵抗中心値として、外部磁界の強度及び方向に応じて高抵抗状態および低抵抗状態に素子抵抗が変化し、高感度で外部磁界Ｈｅｘを検出する。図１の磁気検出器では一定電流が流れる磁気抵抗効果素子１の抵抗値の変化を電圧値で測定する。
【００１６】
図３は、図１に示す磁気抵抗効果素子における断面構造をより具体的に示す図である。図３において、磁気抵抗効果素子１は、基板１３の表面に絶縁層１４を覆い、その上に形成される下部電極層６と、下部電極層６の表面に形成される下地層７を含む。下地層７の表面上に反強磁性層８が形成され、この反強磁性層８の上に固着層９が形成される。固着層９の磁化方向は反強磁性層８により固定される。固着層９の上にトンネル絶縁層１０が形成され、トンネル絶縁層１０の上に自由層１１が形成される。自由層１１の表面上に上部電極層１２が形成される。ここで反強磁性層８は、下地層の７上に形成される下層反強磁性層８ａと、その下層反強磁性層８ａの上に形成される上層反強磁性層８ｂにより構成される。固着層９は、反強磁性層８に接する下層強磁性層９ａと、その下層強磁性層９ａの上に形成される非磁性層９ｂと、その非磁性層９ｂの上に形成される上層強磁性層９ｃにより構成される。
【００１７】
図１に示す固着層９の磁化方向１６は図３に示す固着層９における下層強磁性層９ａの磁化方向１６ａに対応する。固着層９における上層強磁性層９ｃの磁化方向は、後述する上層強磁性層９ｃと下層強磁性層９ａとの反強磁性結合により、磁化方向が磁化方向１６ｂの向きになる。
【００１８】
次に各層の構成について詳述する。基板１３は例えばシリコン基板であり、絶縁層１４は例えばシリコン酸化膜である。
【００１９】
下部電極層６および上部電極層１２は、各々、膜厚１０ｎｍのタンタル（Ｔａ）膜で構成される。下部電極層６が図１に示す配線５に接続され、上部電極層１２が図１に示す配線４に接続される。
【００２０】
下地層７は、ニッケル−鉄膜（Ｎｉ−Ｆｅ膜）であり、その膜厚は２ｎｍである。下地層７は、その上層に形成される下層反強磁性層８aの結晶配向性を制御するために形成され、下部電極層６と下層反強磁性膜８aとの間の格子不整合に対する緩衝層として機能する。
【００２１】
反強磁性層８は、イリジウム―マンガン膜（Ｉｒ―Ｍｎ膜）からなる下層反強磁性層８aと、白金−マンガン膜（Ｐｔ−Ｍｎ膜）からなる上層反強磁性層８ｂで構成され、その膜厚はそれぞれ１０ｎｍである。
【００２２】
固着層９に用いられる強磁性層９ａおよび９ｃは、コバルト−鉄膜（Ｃｏ−Ｆｅ膜）で構成される。下層強磁性層９aは、強磁性体層であり、反強磁性層８と接触して積層されることにより、その磁化方向１６が固定される。すなわち、反強磁性層８が、下層強磁性層９aのスピンの向きを固定する。更に、固着層９と自由層１１との静磁結合の影響を低減させるため、固着層９を強磁性層／非磁性層／強磁性層からなる３層構造として、これらの強磁性層を互いに反平行方向に磁化して反強磁性結合を実現させる。したがって、上層強磁性層９ｃは、下層強磁性層９aと逆方向を向くことになる。下層強磁性層９aおよび上層強磁性層９ｃの膜厚はそれぞれ３ｎｍである。非磁性層９ｂはルテニウム（Ｒｕ）からなり、その膜厚は０．８ｎｍである。
【００２３】
トンネル絶縁層１０は酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）膜で構成され、その膜厚は２．２ｎｍである。
【００２４】
自由層１１は、Ｎｉ−Ｆｅ膜で構成され、その膜厚は５ｎｍである。自由層１１は、外部磁界に対して敏感に磁化方向を変化することが要求されるため、軟磁性体であるのが望ましい。
【００２５】
次に、この図３に示す磁気抵抗効果素子１の製造方法について説明する。図４は、作製された２軸方向磁界検出素子の基板面上方から見た素子配置図である。この素子配置図における素子領域Ａおよび素子領域Ｂに外部磁界により抵抗の変化する磁気抵抗効果素子１がそれぞれ作成される。磁気抵抗効果素子１の形状の一例として、短辺×長辺が４μｍ×６４μｍの長方形とする。素子領域Ａおよび素子領域Ｂに作成される磁気抵抗効果素子１を素子Ａおよび素子Ｂと呼ぶことにする。領域Ｃは、素子Ａ、素子Ｂおよび下部配線層６が存在しない素子分離領域である。なお、実際には素子Ａおよび素子Ｂの上部電極１２に接続される配線層４とコンタクト部が存在するが、ここでは省略している。素子Ａおよび素子Ｂにおけるそれぞれの固着層９の磁化方向は図中に示されており、素子ＡがＨa、素子ＢがＨｂ方向に磁化され、磁化方向Ｈa及びＨｂは直交するものとする。
【００２６】
次に図４に示すＫ−Ｋ面で切断した断面構造を用いて製造方法を説明する。図５は、図４のＫ−Ｋ面で切断した２軸方向磁界検出素子の断面構造を示す図であり、図６は図５の製造プロセスを示す図である。
【００２７】
図６を用いて説明する。基板１３上に、絶縁層１４として例えばシリコン酸化膜を５００ｎｍ堆積し、たとえばＤＣマグネトロンスパッタリング法を用いて膜厚１０ｎｍのＴａ膜を下部電極層６として形成する。次いで、この下地電極層６の上に、膜厚２ｎｍのＮｉ−Ｆｅ膜を堆積し、上層に形成される強磁性膜の結晶配向性を制御する下地層７を形成する。続いて、下地層７の上に、下層反強磁性層８ａのＩｒ−Ｍｎ膜と上層反強磁性層８ｂのＰｔ−Ｍｎ膜を連続して堆積し、反強磁性層８を形成する。その後、レジストを塗布しパターニングを行い、レジストマスク１７を形成する。その結果、図６（ａ）に示した構造を得る。
【００２８】
その後、エッチングにより、上層反強磁性層８ｂのＰｔ−Ｍｎ膜のみをエッチングした後、レジスト除去を行うことによって、素子領域Ｂおよび領域ＣではＩｒ−Ｍｎ膜のみの反強磁性層、すなわち下層反強磁性層８ａが形成され、素子領域ＡではＩｒ−Ｍｎ膜上にＰｔ−Ｍｎ膜が残った積層反強磁性層が形成され、図６（ｂ）に示した構造を得る。
【００２９】
更に、この反強磁性層８の表面上に、Ｃｏ−Ｆｅ膜／Ｒｕ膜／Ｃｏ−Ｆｅ膜を膜厚３ｎｍ／０．８ｎｍ／３ｎｍの順に形成し、固着層９を形成した後、トンネル絶縁層１０としてのＡｌ２Ｏ３膜を形成する。このトンネル絶縁層１０の上に膜厚５ｎｍのＮｉ−Ｆｅ膜を形成し、自由層１１を形成する。更に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法を用いてＴａ膜を形成し、上部電極層１２を形成する。
【００３０】
次に、素子Ａおよび素子Ｂそれぞれの磁気抵抗効果素子１に対応するパターンをレジストマスク１７にて形成し、図６（ｃ）に示した構造を得る。
【００３１】
その後、このレジストマスク１７を用いてエッチングを行い、図６（ｄ）に示した構造を得る。図６（ｄ）では、エッチング停止面が反強磁性層８である場合を示している。なお、ここでのエッチングについては、トンネル絶縁層１０の上に形成されている導電性の部分が除去されること、及び下部電極層６が除去されないことが必要であるため、エッチング停止面は下部電極層６、下地層７、反強磁性層８、固着層部９のいずれでも構わないが、素子側壁におけるリーク抑制の観点からエッチング停止面はトンネル絶縁膜１０がより望ましい。
【００３２】
レジストマスク１７を除去した後、再度レジストにて下部電極層エッチング用のパターンを形成し、下部電極層６のエッチングを行う。具体的には領域Ｃにおいてシリコン酸化膜の絶縁層１４を露出させることにより素子分離を行う。その後、層間絶縁膜１８を形成し、コンタクトホールの形成と、Ａｌ膜によるコンタクトプラグ１９および配線４ａ、５ａと４ｂ、５ｂをそれぞれ形成することによって、図５に示した構造を得る。ここで配線４ａ、５ａはそれぞれ素子Ａにおける配線４、５であり、配線４ｂ、５ｂはそれぞれ素子Ｂにおける配線４、５である。
【００３３】
固着層９の磁化方向１６を決定させる方法を述べる。まず、固着層９の磁化する方向の特性を述べた後に、本実施の形態１に適用する方法を説明する。
【００３４】
単一層からなる反強磁性層８の上に下層強磁性層９ａを磁界中で堆積した場合を説明する。下層強磁性層９ａは反強磁性層８と交換結合する。例えば、下層強磁性層９ａの磁化方向が図３に示す磁化方向１６ａになったとする。その後、非磁性層９ｂおよび上層強磁性層９ｃを成膜した後にも磁化方向は磁化方向１６ａを維持する。具体的には下層強磁性層９ａおよび上層強磁性層９cは非磁性層９ｂを介して互いに反強磁性結合を形成し、これら下層強磁性層９ａおよび上層強磁性層９cの磁化方向が互いに反対方向のままで維持される。
【００３５】
上述の交換結合は、ネール温度より低い温度において、ブロッキング温度を超えると交換結合の効果を失い、下層強磁性層９ａの磁化方向は反強磁性層８の制約を受けなくなる。言い換えれば、ブロッキング温度より高温状態において固着層９に対して飽和磁界以上の印加磁界中で熱処理を行うことで、固着層９における下層強磁性層９ａの磁化方向は印加された印加磁界の方向へ向けることができる。そして、その印加磁界中で温度を下げることによって、その磁化方向が維持されたまま反強磁性層８との交換結合を形成する。ここで、ブロッキング温度は、反強磁性層による強磁性層の磁化方向を固着するバイアス磁界が消失する温度である。
【００３６】
本実施の形態１においては、２種類の下層反強磁性層８ａおよび上層反強磁性層８ｂを用いるので、磁場中での熱処理に際し、異なる温度での複数回の熱処理を行う。具体的には以下のように行う。まず、図４に示すＨａ方向（Ｘ方向）へ５ｋＯｅの磁界を印加し、３００℃で３時間、その状態を保持する。これにより、固着層９における下層強磁性層９ａはＨａ方向への磁化を持つことになる。Ｈａ方向の磁界を印加しながら冷却することにより、素子Ａおよび素子Ｂともに固着層９における下層強磁性層９ａがＨａ方向の磁化を有し、反共磁性層８と交換結合を持つようになる。
【００３７】
次に、図４に示すＨｂ方向（Ｙ方向）へ５ｋＯｅの磁化を印加しながら、２６０℃で１時間、熱処理を行う。この温度はＩｒ−Ｍｎ膜（下層反強磁性層８ａ）とＣｏ−Ｆｅ膜間のブロッキング温度より高いものの、Ｐｔ−Ｍｎ膜（上層反強磁性層８ｂ）とＣｏ−Ｆｅ膜間のブロッキング温度より低い。そのため、素子ＡにおいてはＰｔ−Ｍｎ膜（上層反強磁性層８ｂ）とＣｏ−Ｆｅ膜間の交換結合が保持されているが、素子ＢにおいてはＩｒ−Ｍｎ膜（下層反強磁性層８ａ）とＣｏ−Ｆｅ膜間の交換結合が保持されない。そのため、素子Ｂにおいては、固着層９における下層強磁性層９ａはＨｂ方向への磁化を持つようになり、冷却時にＩｒ−Ｍｎ膜（下層反強磁性層８ａ）との交換結合を生じさせる。その結果、素子ＡではＨａ方向の磁化を有る下層強磁性層９ａを形成でき、素子ＢではＨｂ方向の磁化を有する下層強磁性層９ａを形成できる。
【００３８】
以上のように、素子Ａおよび素子Ｂにおいて、下層強磁性層９ａと反強磁性層８間のブロッキング温度が異なるように構成したので、それぞれ所望の方向に下層強磁性層９ａを磁化することができる。
【００３９】
上層強磁性層９ｃは、Ｒｕ膜で構成される非磁性層９ｂを介して下層強磁性層９ａと反平行に磁化され、反強磁性結合される。その結果、素子ＡではＸ軸方向即ち短手方向の磁化を有する固着層９における下層強磁性層９ａを形成でき、素子ＢではＹ軸方向即ち短手方向の磁化を有する固着層９における下層強磁性層９ａを形成できる。
【００４０】
下層強磁性層９ａおよび上層強磁性層９ｃの膜厚は、共に３ｎｍである。したがって、反平行に結合される２つの下層強磁性層９ａおよび上層強磁性層９ｃの厚さが等しく、共に磁界強度は同じであるので、下層強磁性層９ａおよび上層強磁性層９ｃの漏洩磁界は、方向が互いに反対であり、実質的に相殺される。図３に示す磁気抵抗効果素子１の場合、固着層９における漏洩磁界は、下層強磁性層９ａおよび上層強磁性層９ｃにより相殺され、固着層９と自由層１１の間の静磁結合を抑制できる。これにより磁気抵抗効果素子１の自由層１１は、固着層９からの漏洩磁界の影響を受けないので、無磁界時において形状磁気異方性により磁化が長手方向に向くようになる。自由層１１に追加の処理をすることなく、固着層９及び自由層１１の磁化の方向を直交させることができる。なお、固着層９の磁化の方向を短手方向からずらすことで、固着層９及び自由層１１の磁化の方向を任意の角度にすることができる。
【００４１】
上述のように、磁気抵抗効果素子１において、固着層９と自由層１１の間の静磁結合を抑制でき、さらに無磁界時における固着層９と自由層１１との磁化方向を実効的に直交である略直交にすることができる。これにより、無磁界（０Ｏｅ）時において、磁気抵抗効果素子１の素子抵抗値は、素子抵抗の抵抗値Ｒにおける中心値Ｒｍを得ることができる。したがって、磁気抵抗効果素子１に一定の電流Ｉを流した場合には、図７に示すように、無磁界（０Ｏｅ）における出力電圧ＶｍはＩ×Ｒｍとなり、出力電圧Ｖａ及びＶｂの中心値を得ることができる。その結果、無磁界（０Ｏｅ）時において、磁気抵抗効果素子１の抵抗値Ｒが中心値Ｒｍにできるので、磁界の正方向、負方向で検出できる磁界強度が均等にでき、磁界検出器の測定範囲を最大に設定することができる。ここで、電圧Ｖａは、自由層１１の磁化方向が固着層９における下層強磁性層９ａの磁化方向と平行になり、抵抗値Ｒが最小になった場合の電圧である。電圧Ｖｂは、自由層１１の磁化方向が固着層９における下層強磁性層９ａの磁化方向と反平行になり、抵抗値Ｒが最大になった場合の電圧である。
【００４２】
また、固着層９を上述のような三層構造にしたことにより、単一層で構成される固着層の場合に問題となる強磁性層の膜厚に起因する固着層の漏洩磁界を抑制することができ、同一の基板に複数の素子を作成してもそれぞれの素子で無磁界時における素子抵抗がばらつくことなく、無磁界時における素子抵抗の抵抗値Ｒにおける中心値Ｒｍを得ることができる。なお、図７は、図１に示す構成の磁界検出器における磁界／出力電圧の特性曲線である。縦軸の出力電圧は任意単位で示している。
【００４３】
次に、図１に示す磁界検出器の出力電圧について説明する。この磁界検出器の動作時においては、磁気抵抗効果素子１に対し、直流電源２から一定の電流値の電流Ｉが供給される。磁気抵抗効果素子１において、固着層９と自由層１１との間には磁気的な相互作用がない理想状態を考える。外部磁界Ｈｅｘが固着層９の磁化方向１６と同じ方向に印加された場合、外部磁界Ｈｅｘ印加時における磁気抵抗効果素子１の素子抵抗の抵抗値Ｒは、次式（１）で表わされる。
Ｒ＝Ｒｍ＋（ΔＲ／２）×（｜Ｈ｜／｜Ｈｋ｜）          （１）
ここで、Ｒｍは、外部磁界Ｈｅｘが０Ｏｅの状態、すなわち無磁界時における磁気抵抗効果素子１の抵抗値Ｒにおける中心値を示し、ΔＲは、磁気抵抗効果素子１の磁気抵抗変化率を示す。Ｈｋは、自由層１１の飽和磁界の磁界強度を示し、Ｈは、外部磁界Ｈｅｘの磁界強度を示す。
【００４４】
この磁気抵抗効果素子１に一定の電流値の電流Ｉが供給され、抵抗値がＲであるため、磁気抵抗効果素子１の両電極間、すなわち配線４および５の間には、次式（２）で表わされる電圧Ｖが発生する。
Ｖ＝Ｉ×（Ｒｍ＋（ΔＲ／２）×（｜Ｈ｜／｜Ｈｋ｜））          （２）
なお、配線４および５の抵抗値は、磁気抵抗効果素子１の抵抗値Ｒと比較して、二桁小さく、無視することができる。上式（１）及び式（２）で表わされる関係から、電圧計３により、磁気抵抗効果素子１に印加される電圧Ｖを測定することにより、外部磁界Ｈｅｘの強度を検出することができる。
【００４５】
図４に示す２軸方向磁界検出素子を用いて、図８に示す電気的等価回路となる磁界検出器を構成した場合、素子Ａと素子Ｂは、それぞれが受ける磁界に応じて式（２）に示す電圧を出力する。図８において、素子Ａに対応する磁気抵抗効果素子１ａは、直流電源２ａ、電圧計３ａに接続され、素子Ｂに対応する磁気抵抗効果素子１ｂは、直流電源２ｂ、電圧計３ｂに接続される。
【００４６】
例えば、２軸方向磁界検出素子において、外部磁界Ｈｅｘが、図９に示す向きに存在する場合を考える。磁界強度がＨである外部磁界Ｈｅｘは、Ｘ軸に対して角度αで２軸方向磁界検出素子に入射している。素子Ａは、Ｘ軸成分であるＨｅｘ−ｘを検出し、素子Ｂは、Ｙ軸成分であるＨｅｘ−ｙを検出する。Ｈｅｘ−ｘの強度ＣおよびＨｅｘ−ｙの強度Ｄは、それぞれ次式（３）及び式（４）で表わされる。
Ｃ＝Ｈ×ｃｏｓα          （３）
Ｄ＝Ｈ×ｓｉｎα          （４）
【００４７】
上述の式（３）及び式（４）から、外部磁界Ｈｅｘの磁界強度Ｈ及び角度αは、それぞれ次式（５）及び式（６）で表わされる。
Ｈ＝√（Ｃ２＋Ｄ２）          （５）
α＝ｃｏｓ−１（Ｃ／√（Ｃ２＋Ｄ２））          （６）
【００４８】
以上のように、実施の形態１における磁界検出器は、素子内に直交する２軸方向の固着層を有する磁気抵抗効果素子１を保有しているため、それぞれの軸方向への磁界の強度Ｈと入射角度αを検知することが可能である。即ち、２軸方向の磁界を検出できる。また、同一基板に２軸を構成する各軸の磁界成分を検出する磁気抵抗効果素子１を近接して配置することが可能となり、２軸方向の磁界を検出する磁界検出器を小型化することができる。さらに、２軸方向の磁界を検出する２軸方向磁界検出素子を形成した基板に、この２軸方向磁界検出素子の出力電圧を受けて各種の処理を行う信号処理回路を組み込むことが可能となる。この場合は、磁気検出機能を含む多機能な処理装置を小型にすることができる。
【００４９】
なお、磁気抵抗効果素子１ａ、１ｂを切り出して２軸方向の磁界を検出する磁界検出器を構成する場合は、３つの電極パッドを設ければよい。３つの電極パッドは、素子Ａの上部電極層１２に接続される配線４ａに接続する電極パッド、素子Ｂの上部電極層１２に接続される配線４ｂに接続する電極パッド、並びに、素子Ａの下部電極層６に接続される配線５ａと素子Ｂの下部電極層６に接続される配線５ｂを共通に接続する電極パッドである。これに対して、１軸方向の磁界を検出する磁界検出器を組み合わせて、２軸方向の磁界を検出する磁界検出器を構成する場合は、４つの電極パッドが必要となるので、少なくとも電極パッド１個分、並びに各素子を近づけたことによる縮小分だけは小さくすることができる。
【００５０】
また、１軸方向の磁界を検出する磁界検出器を組み合わせて、２軸方向を検出する磁界検出器を構成した場合と異なり、各磁気抵抗効果素子１は同一基板に作成されたことにより、作成完了後に各素子の配置や軸調整の作業工程は不要であり、量産性を向上させることができる。
【００５１】
上述のように、実施の形態１における磁界検出器は、同一基板に配置した第１の磁気抵抗効果素子１ａ（素子Ａ）と第２の磁気抵抗効果素子１ｂ（素子Ｂ）において、反強磁性層と固着層間の接合面におけるブロッキング温度が夫々異なり、かつ固着層の磁化方向が夫々異なるように構成したことにより、２軸方向の磁界を検出する磁界検出器を小型化することができ、量産性に優れた２軸方向の磁界を検出できる磁界検出器が得られる。また、上記のように構成したことにより、各軸の磁界／出力電圧の特性曲線を個別に最適化できる。これにより、特許文献２に示された磁界検出器のような不検出領域が生じてしまう恐れがあったものとは異なり、磁界検出範囲を極端に狭めることがなく、磁界検出範囲を広くすることができる。
【００５２】
また、同一基板に２軸を構成する各軸の磁界成分を検出する磁気抵抗効果素子１を近接して配置することにより、実施の形態１における２軸方向を検出する磁界検出器は、１軸方向の磁界を検出する磁界検出器を組み合わせて２軸方向を検出する磁界検出器を構成した場合に比べて、各軸の磁界成分を検出する磁気抵抗効果素子１を近づけて配置することができる。したがって、磁界検出対象面積（各磁気抵抗効果素子１を包含する面積）が小さくなるので、検出誤差を小さくでき、磁界分布を詳細に検出することができる。
【００５３】
また、実施の形態１における磁界検出器は、磁界を検出することにより、電流検出、位置検出、回転検出も可能である。この実施の形態１における磁界検出器を備えた電気回路にも適用できる。電流検出においては、電流が発生する磁界を検出する。位置検出においては、所定の磁界と位置が関係づけられた磁界分布を検出する。回転検出においては、回転する磁石の磁界を検出する。
【００５４】
なお、非磁性層９ｂはＲｕ膜に限定されない。非磁性層９ｂは下層強磁性層９ａと上層強磁性層９ｃ間で強固な反強磁性結合を実現できればよく、３ｄ遷移金属膜であることが好ましい。したがってＲｕ膜以外の３ｄ遷移金属膜であっても構わない。また、膜厚についても、下層強磁性層９ａおよび上層強磁性層９ｃの反強磁性結合を維持することのできる膜厚であればよく、０．８ｎｍに限定されない。
【００５５】
また、磁気抵抗効果素子１の形状は、長方形でなくてもよく、結晶磁気異方性または誘導磁気異方性を付与することにより、任意の形状を用いることができる。
【００５６】
また、反強磁性層の材質を異なる物質にすることによりブロッキング温度を変化させたが、固着層の材質を変化させたり、双方とも材質を変化させたりすることでもブロッキング温度を変化させることが可能である。
【００５７】
図５に示したように、素子ＡにおいてＰｔ−Ｍｎ膜とＩｒ−Ｍｎ膜の積層構造を用いているが、素子Ａは反強磁性層８がＰｔ−Ｍｎ膜のみになるように、Ｉｒ−Ｍｎ膜の成膜後にパターニングを行っても良い。その場合には、図５で示した２軸方向磁気検出素子の断面構造は、図１０のようになり、素子Ａおよび素子Ｂには、それぞれ異なる単一層の反強磁性層にて磁化方向を保持された固着層が存在する形になる。この場合には、素子Ａと素子Ｂの高さをほぼ等しくでき、素子Ａと素子Ｂともレジストの露光状態が同等にできるので、素子Ａと素子Ｂの加工精度を高めることができる。
【００５８】
また、２軸方向磁気検出素子の素子Ａ、素子Ｂにおいて、それぞれの磁化方向を直交させているが、同一平面上にそれらの素子が異なる方向であればよい。それら２つ素子の検出電圧より直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向についてそれぞれ算出することが可能である。
【００５９】
実施の形態２．
図１１は、この発明の実施の形態２における３軸方向の磁界を検出する磁界検出器の電気的等価回路を示す図である。図１２は実施の形態２における３軸方向磁界検出素子の概略構成を示す図である。図１２（ａ）は斜視図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の断面を示す図である。図１１において、素子Ｅに対応する磁気抵抗効果素子１ｅは、直流電源２ｅ、電圧計３ｅに接続され、素子Ｆに対応する磁気抵抗効果素子１ｆは、直流電源２ｆ、電圧計３ｆに接続さ、素子Ｇに対応する磁気抵抗効果素子１ｇは、直流電源２ｇ、電圧計３ｇに接続される。実施の形態１における磁気検出器とは、同一基板に３つの磁気抵抗効果素子１を配置し、３軸方向の磁界が検出できる点で異なる。
【００６０】
基板１３には、主面１３ａに対し、傾斜した傾斜面１３ｂ、１３ｃが形成される。それぞれの傾斜面１３ｂ、１３ｃに向かい合うように、２つの磁気抵抗効果素子１ｅ（素子Ｅ）、磁気抵抗効果素子１ｆ（素子Ｆ）を配置する。素子Ｅおよび素子Ｆの差動検出により、基板に対し垂直なＺ軸方向と、基板水平方向のＸ軸方向の磁界検出が可能となる。さらに基板水平面にＹ軸方向の磁気抵抗効果素子１ｇ（素子Ｇ）を形成すれば、３軸方向の磁界を検出する３軸方向磁界検出素子を構成できる。
【００６１】
より具体的には、図１２（ａ）および（ｂ）に示したように、基板１３の主面１３ａと平行な平行面（底面）に対しθの傾斜角を持った傾斜面１３ｂ、１３ｃを有する溝を形成する。この溝の形成方法は特に限定しないが、基板を傾けたイオンミリング法や、（１００）配向シリコン基板を水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液でエッチングして（１１１）面を構成するような方法でも可能である。この場合の傾斜角θは５４．７４度の精度の高い傾斜面を形成できる。イオンミリング法で傾斜面を形成する場合は、１度程度の誤差が生じるが、任意の傾斜角θにすることができるメリットがある。なお、溝の幅と長さに対しても制約は無く、溝の形状も、溝の幅と深さ、角度θの関係により、基板面と水平な底面を持つ場合であっても構わない。
【００６２】
図１２（ａ）および（ｂ）では、底面に水平部を持ち、溝の長さが深さに対して非常に長い場合を示している。その溝がＹ軸方向に伸びている基板１３を考えることにする。溝の傾斜面１３ｂ、１３ｃと主面１３ａにそれぞれ磁気抵抗効果素子１を形成する。それぞれの磁気抵抗効果素子１ｅ、１ｆ、１ｇの製造方法は実施の形態１に準ずる。なお、溝の傾斜面１３ｂに形成される素子Ｅ、および溝の傾斜面１３ｃに形成される素子Ｆは、Ｉｒ−Ｍｎ膜の反強磁性層８をもち、実施の形態１の素子Ｂに相当する。基板１３の主面１３ａに形成される素子Ｇは、Ｐｔ−Ｍｎ膜の反強磁性層８を持ち、実施の形態１の素子Ａに相当する。
【００６３】
素子Ｅ、素子Ｆ、素子Ｇの形成後、磁界中での熱処理を行う。磁界中での熱処理に際しては、Ｙ軸方向へ磁界を印加しながら、３００度での熱処理を行い、素子Ｅ、素子Ｆ、素子ＧともにＹ軸方向へ固着層９の磁界を揃える。その後、２６０度でＸ軸方向への磁界を印加しながら熱処理をすることにより、素子Ｅ、素子ＦはともにＸ軸方向へ磁化の向きを揃える。このとき、素子Ｅ、素子Ｆは反強磁性接合の効果があるため、各素子の膜面方向へ磁化が揃うことから、実際には、図中のＨｅ及びＨｆ方向にそれぞれ磁化が向くことになる。素子Ｇでは反強磁性層８と固着層９間の接合面におけるブロッキング温度以下の熱処理を行うので、固着層９の磁化方向はＹ軸方向を維持し、Ｈｇ方向になる。その結果、素子ＥはＸ方向と−Ｚ方向との合成磁界を検出し、素子ＦはＸ方向とＺ方向との合成磁界を検出することになる。
【００６４】
図１３は、図１２の３軸方向磁界検出素子におけるＸＺ面の磁界検出を説明する図である。ここでＸＺ面は、Ｘ軸とＺ軸を包含する平面である。外部印加磁界Ｈｅｘを、図１３（ａ）に示すようにＸ軸成分であるＨｅｘ−ｘとＺ軸成分であるＨｅｘ−ｚに分けて考える。素子Ｅが検出する固着層９の磁化方向Ｈｅに平行な方向の磁界Ｈ−ｅは、図１３（ｂ）に示すようにＨｅｘ−ｘおよびＨｅｘ−ｚの傾斜面方向の合成磁界となり、式（７）で表せる。
Ｈ−ｅ＝Ｈｅｘ−ｘ×ｃｏｓθ−Ｈｅｘ−ｚ×ｓｉｎθ          （７）
【００６５】
同様に、素子Ｆが検出する固着層９の磁化方向Ｈｆに平行な方向の磁界Ｈ−ｆは、図１３（ｃ）に示すようにＨｅｘ−ｘおよびＨｅｘ−ｚの傾斜面方向の合成磁界となり、式（８）で表せる。
Ｈ−ｆ＝Ｈｅｘ−ｘ×ｃｏｓθ＋Ｈｅｘ−ｚ×ｓｉｎθ          （８）
【００６６】
上述の式（７）及び式（８）から、Ｈｅｘ−ｘおよびＨｅｘ−ｚは、それぞれ式（９）及び式（１０）で表せる。
Ｈｅｘ−ｘ＝（Ｈ−ｅ＋Ｈ−ｆ）／（２×ｃｏｓθ）          （９）
Ｈｅｘ−ｙ＝（Ｈ−ｆ−Ｈ−ｅ）／（２×ｓｉｎθ）          （１０）
【００６７】
式（９）及び式（１０）から分かるように、素子Ｅおよび素子Ｆの出力電圧を差動で検出し、比例処理を行うことで基板に対し垂直なＺ軸方向と、基板水平方向のＸ軸方向の磁界検出が可能となる。さらに、素子Ｅおよび素子Ｆに加えて、素子Ｇが検出するＹ軸方向の磁界を合わせることで、３軸方向の磁界を検出することが可能となる。
【００６８】
なお、ここでは、傾斜面１３ｂ、１３ｃにそれぞれ素子Ｅおよび素子Ｆを形成する場合を示したが、基板１３の主面１３ａや底面に２つの素子を形成し、傾斜面１３ｂに１つの素子を形成する場合でも良い。
【００６９】
以上のように、実施の形態２における磁界検出器は、同一基板に３つの磁気抵抗効果素子１を傾斜面と平面に分けて配置し、その３つの磁気抵抗効果素子を反強磁性層と固着層間の接合面におけるブロッキング温度が異なる２種類で作成し、各磁気抵抗効果素子１の固着層の磁化方向が夫々異なるように構成したことにより、３軸方向の磁界を検出する磁界検出器を小型化することができ、量産性に優れた３軸方向の磁界を検出できる磁界検出器が得られる。また上記のように構成したことにより、各軸の磁界／出力電圧の特性曲線を個別に最適化できる。
【００７０】
また、同一基板に３軸を構成する各軸の磁界成分を検出する素子を近接して配置することにより、実施の形態２における３軸方向を検出する磁界検出器は、１軸方向の磁界を検出する磁界検出器を組み合わせて３軸方向を検出する磁界検出器を構成した場合に比べて、各軸の磁界成分を検出する素子を近づけて配置することができる。したがって磁界検出対象体積（各磁気抵抗効果素子１を包含する体積）が小さくなるので、検出誤差を小さくでき、磁界分布を詳細に検出することができる。
【００７１】
また、実施の形態２における磁界検出器は、実施の形態１と同様に磁界を検出することにより、電流検出、位置検出、回転検出も可能である。この実施の形態２における磁界検出器を備えた電気回路にも適用できる。
【００７２】
実施の形態３．
図１４は、この発明の実施の形態３における回転角度検出装置の全体の構成を概略的に示す図である。図１４（ａ）に側面断面図を示し、図１４（ｂ）に図１４（ａ）のＬ−Ｌ面で切断した断面図を示す。
【００７３】
回転角度検出装置は、支持体２０に載置される磁界検出部２３を備える。磁界検出部２３は２軸方向磁界検出素子を備える。この支持体２０は、中央部に丘状の突出部を有し、この丘状突出部に、磁界検出部２３が載置される。支持体２０と対向してかつ丘状突出部を中に含むように、中空形状の回転体２１が配置される。回転体２１は、図１４（ｂ）に図示したように、平面形状が円形に形成される。この回転体２１の内壁に、支持体２０の丘状突出部の外周部と対向して、永久磁石２２が配置される。永久磁石２２は、たとえばサマリウム−コバルト合金で構成される。なお、回転体２１と対向して配置される支持体２０は、一例として方形状部および円形状部とからなる方円形状を有する。
【００７４】
磁界検出部２３は、支持体２０内に設置される配線２４ａ、２４ｂおよび２４ｃを介して直流電源２および電圧計３に接続される。磁界検出部２３、直流電源２および電圧計３により、磁界検出器が構成される。磁界検出部２３は、回転体２１の回転中心からずらした位置に固定的に支持体２０の丘状突出部上に載置される。永久磁石２２の回転にしたがって、磁界検出部２３に入射する磁界強度と方向が変化する。
【００７５】
磁界検出部２３内の２軸方向磁界検出素子は、内部の自由層１１の膜面と回転体２１の回転面とが平行となるように配置される。すなわち、永久磁石２２が発生せる外部磁界Ｈｅｘが、この２軸方向磁界検出素子の自由層１１の膜面と平行な方向に入射する。
【００７６】
回転体２１は、その回転軸が、被検出対象の駆動部に結合され、この駆動部が、被検出対象物体の移動に応じて回転体２１を回転させる。
【００７７】
図１４に示す回転角度検出装置の構成において、回転体２１の回転角に応じて、永久磁石２２からの外部磁界Ｈｅｘが変化し、磁界検出部２３における２軸方向磁界検出素子の自由層１１の磁化方向が、外部磁界Ｈｅｘの方向と強度に応じて変化する。したがって、磁界検出部２３において、２軸方向磁界検出素子の各軸（Ｘ軸、Ｙ軸）の磁界を検出する磁気抵抗効果素子の抵抗値を、電圧の変化などの形態で取出すことにより、外部磁界Ｈｅｘが、２軸方向磁界検出素子のＸ軸に対する角度を、式（６）によって演算することができる。これにより、回転体２１の回転角度を検出することができる。
【００７８】
回転体２１の回転は、使用用途に応じて移動物体の移動量などのモニタ量に対応することができ、位置検出および回転量の検出を行うことができる。したがって、回転体２１は、用途に応じて、その駆動機構の構成が適宜定められる。
【００７９】
以上のように、実施の形態３における回転角度検出装置は、同一基板に２軸を構成する各軸の磁界成分を検出する素子を近接して配置した小型で、磁界分布を詳細に検出することができる２軸方向磁界検出素子を有する磁界検出器を備えたので、小型にすることができ、磁界検出範囲を広くでき、正確な回転角度を検出することができる。
【００８０】
また、磁界分布を詳細に検出することができる２軸方向磁界検出素子を有する磁界検出器を備えたので、永久磁石２２の磁界強度を強くする必要がない。したがって、実施の形態３における回転角度検出装置から洩れる漏洩磁界を低減することができる。これにより漏洩磁界の影響が問題となる精密制御装置などにも、使用することができる。
【００８１】
なお、磁界検出部２３を回転体２１の回転軸からずらした例で説明したが、この例に限らない。また、実施の形態２に示した３軸方向磁界検出素子を用いても構わない。３軸方向磁界検出素子を用いる場合は、永久磁石２２が回転する回転面近傍から離れた位置に３軸方向磁界検出素子を配置しても、回転軸方向の磁界成分を検出できるので、感度の低下を招くことなく高感度の磁界検出を行うことができる。これにより、磁界検出器の配置位置の自由度を高めることができる。また、磁界検出部２３と直流電源２及び電圧計３が組み込まれた磁界検出器を、支持体２０に載置しても構わない。
【００８２】
なお、ここで示した実施の形態１乃至３は一例であってこれに限定されるものではない。下部電極層６および上部電極層１２はＴａ膜を用いているが、金属膜であればよく、Ｃｕ、Ｒｕ、Ａｌ、Ｐｔ膜などＴａ膜に限られるものではなく、これらの積層構造であってもよい。下地層７は、Ｎｉ−Ｆｅ膜を用いているが、下部電極層６と同様にＴａ膜やＲｕ膜であってもよく、金属膜であればＮｉ−Ｆｅ膜に限定されるものではない。反強磁性層８は、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｏ、Ｆｅ−Ｍｎであってもよい。固着層９および自由層１１は強磁性体である必要があるが、Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｎｉ合金などのＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅのいずれかを主成分として含む金属、およびＮｉＭｎＳｂ、Ｃｏ２ＭｎＧｅなどの合金であればよい。これらの膜による積層構造を有してもよい。
【００８３】
トンネル絶縁層１０は、Ａｌ２Ｏ３に限らず、Ｔａ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＭｇＯ等の酸化物、窒化物、弗化物であってもよい。また、トンネル絶縁層１０は、例えばＡｌ膜を形成後、プラズマ酸化、自然酸化、オゾンなどによる酸化処理を行ってよい。さらに、トンネル絶縁層１０の形成は、金属膜の酸化に限るものではなく、窒化、弗化であってもよい。この場合においても、酸化と同様に、ラジカル、プラズマ、反応性ガスを用いることで同様にトンネル絶縁層にすることが可能である。
【００８４】
配線４、５は、Ａｌ膜に限定されるものではなくＣｕ膜など、その他の低抵抗金属種であってもよい。
【００８５】
それぞれの金属膜は、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより形成される例を示したが、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。
【００８６】
素子形状の形成は、フォトリソグラフィーと反応性イオンエッチングによっても得ることが可能である。また、電子線リソグラフィー、集束イオンビームによるパターンの形成であってもよい。
【００８７】
また、実施の形態１乃至３で示した磁界検出法においても、ここでは一定の直流電流を流した場合における電圧変化を読み取る方法について述べたが、交流電源を用いてもよく、一定電圧下における電流検出であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】この発明の実施の形態１における磁界検出器の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す磁界検出器の電気的等価回路を示す図である。
【図３】図１に示す磁気抵抗効果素子における断面構造を示す図である。
【図４】実施の形態１における２軸方向磁界検出素子の基板面上方から見た素子配置図である。
【図５】図４のＫ−Ｋ面で切断した２軸方向磁界検出素子の断面構造を示す図である。
【図６】図５の製造プロセスを示す図である。
【図７】実施の形態１における磁気抵抗素子の出力電圧の磁界強度依存性を示す図である。
【図８】実施の形態１における２軸方向の磁界を検出する磁界検出器の電気的等価回路を示す図である。
【図９】図４の２軸方向磁界検出素子に入射する磁界を示す図である。
【図１０】実施の形態１における他の２軸方向磁界検出素子の断面構造を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における磁界検出器の電気的等価回路を示す図である。
【図１２】実施の形態２における３軸方向磁界検出素子を示す図である。
【図１３】図１２の磁界検出素子におけるＸＺ面の磁界検出を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態３における角度検出装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  磁気抵抗効果素子、８  反強磁性層、９  固着層、１０  トンネル絶縁層、１１  自由層、１３  基板、１３ａ  主面、１３ｂ  傾斜面、１３ｃ  傾斜面、２１  回転体、２２  永久磁石。
【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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