(57)【要約】【課題】単一の基板上に三次元方向に交差するように配置された磁気抵抗効果素子を有する磁気センサおよびその製造方法を提供する。【解決手段】Ｘ軸磁気抵抗効果素子、Ｙ軸磁気抵抗効果素子およびＺ軸磁気抵抗効果素子と、これらの磁気抵抗効果素子が配される基板とを備え、これら３個の磁気抵抗効果素子が、各ピンド層の磁化の向きが互いに３次元方向に交差するように基板に配されている磁気センサ。基板は斜面を有する溝を備え、溝の内部に少なくとも１個の磁気抵抗効果素子を配置する。複数の帯状部と該複数の帯状部のうち隣接する２つを接続するバイアス磁石とからなる３個以上の磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子が配設される基板とを備え、３個以上の磁気抵抗効果素子のうち少なくとも１個は複数の帯状部が基板に互いに隣り合って平行に形成された複数の楔型溝の斜面上に配置されたものである磁気センサ。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の３個以上の磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子が配設される単一基板と、前記磁気抵抗効果素子を構成する磁気抵抗効果膜の磁化の向きが、互いに三次元方向に交差するように形成されたことを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
請求項１記載の磁気センサにおいて、
前記単一の基板は少なくとも１の斜面を有する溝を備え、当該溝の内部に、前記３個以上の磁気抵抗効果素子のうち、少なくとも１個が配置されていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項３】
複数の帯状部と該複数の帯状部のうち隣接する２つを接続するバイアス磁石とからなる３個以上の磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子が配設される単一基板とを備えた磁気センサであって、
前記３個以上の磁気抵抗効果素子のうち少なくとも１個は、前記複数の帯状部が前記単一基板に互いに隣り合って平行に形成された複数の楔型溝の斜面上に配置されたものであることを特徴とする磁気センサ。
【請求項４】
請求項３記載の磁気センサにおいて、
前記複数の帯状部のうち隣接する２つの帯状部は、前記楔型溝の対向する２つの斜面上にそれぞれ配置されたことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
請求項３記載の磁気センサにおいて、
前記磁気抵抗効果素子の抵抗値の出力結果を加減演算することにより、三次元方向の出力結果を得ることを特徴とする磁気センサ。
【請求項６】
基板上に複数の楔型溝を形成する工程と、該複数の楔型溝の斜面上に、磁気抵抗効果素子のうち少なくとも１個の素子のピンド層となる磁性層を含む層を所定の形状に形成する工程と、該ピンド層となる磁性層を含む層を磁化して、該ピンド層の磁化の向きを固定する工程とを含むことを特徴とする磁気センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピンド層とフリー層とを含んでなる磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサおよびその製造方法に関し、特に磁気センサの表面に垂直な方向の磁場を測定する高感度の磁気センサおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、磁気センサに使用される素子として、磁気抵抗効果素子が用いられている。これには、異方性磁気抵抗効果素子（ＡＭＲ素子）、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）、および磁気トンネル効果素子（ＴＭＲ素子）がある。ＡＭＲ素子は、ＭＲ膜からなり、外部磁界により、この膜の磁化が回転することにより、ＭＲ膜の抵抗値が変化するので、この出力により外部磁界の向きを検出することができる。
一方、ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子は、磁界の変化をより感度よく検出することができることで知られている。これらの磁気抵抗効果素子は、磁化の向きが所定の向きにピン（固定）されたピンド層と、磁化の向きが外部磁界に応じて変化するフリー層とを備えており、ピンド層の磁化の向きと、フリー層の磁化の向きの相対関係に応じた抵抗値を出力として示す。
このような素子を、直交する２方向（ここでは、以下「直交する２方向」を「Ｘ軸方向、Ｙ軸方向」とする。）の磁界の変化をそれぞれ検出するように、それぞれ１個づつ直交するように配置する。その際、それぞれを数個づつの素子群としてブリッジ接続するのが一般的である。そして、それぞれの素子の出力（抵抗値の変化）を得ることにより、外部磁界の向きを検出することができる。
その結果、図１８に示すように、一方向への一様な磁界中で、その磁界方向を含む面内で磁気センサを回転させたとき、Ｘ軸センサ出力とＹ軸センサ出力が９０°位相のずれた形の正弦波出力となる、いわゆる二次元（二軸）磁気センサとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通常、二次元での方位を求めるには、Ｘ軸方向の出力を検出するＸセンサと、Ｙ軸方向の出力を検出するＹセンサを一対にして、図１８に示すように、２方向の磁界に対して感応する二次元磁気センサを形成して、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の出力をそれぞれ測定し、ｓｉｎθとｃｏｓθから方位を検出する。これにより、二次元平面において、どの方位を指しているかを求めることができる。
一方、二次元平面ではなく、空間での方位、すなわち、三次元的に方位が求められる必要のある場合がある。例えば、医療用途において、体内における治療対象部位の位置を特定するために、体内に内視鏡やカテーテルなどを挿入した際に、これら医療機器の先端の位置や、姿勢を検出する必要がある。このような用途では、磁気の方位を三次元的（Ｘ方向、Ｙ方向だけでなくＺ方向）に精度良く求める必要がある。従来、このような三次元的に方位を求めることが可能な三次元磁気センサを同一基板上に作製することができないため、薄型の三次元磁気センサが得られていなかった。したがって、携帯電話などの小型の機器には、三次元磁気センサを搭載することができなかった。
【０００４】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、単一の基板上に三次元方向に交差するように配置された磁気抵抗効果素子を有する磁気センサおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、同一の３個以上の磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子が配設される単一基板と、前記磁気抵抗効果素子を構成する磁気抵抗効果膜の磁化の向きが、互いに三次元方向に交差するように形成された磁気センサによって解決できる。
上記磁気センサにおいて、前記単一の基板は少なくとも１の斜面を有する溝を備え、当該溝の内部に、前記３個以上の磁気抵抗効果素子のうち、少なくとも１個が配置されていることが好ましい。
前記課題は、複数の帯状部と該複数の帯状部のうち隣接する２つを接続するバイアス磁石とからなる３個以上の磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子が配設される単一基板とを備えた磁気センサであって、前記３個以上の磁気抵抗効果素子のうち少なくとも１個は、前記複数の帯状部が前記単一基板に互いに隣り合って平行に形成された複数の楔型溝の斜面上に配置されたものである磁気センサによって解決できる。
上記磁気センサにおいて、前記複数の帯状部のうち隣接する２つの帯状部は、前記楔型溝の対向する２つの斜面上にそれぞれ配置されたことが好ましい。
上記磁気センサにおいて、前記磁気抵抗効果素子の抵抗値の出力結果を加減演算することにより、三次元方向の出力結果を得ることが好ましい。
【０００６】
また、前記課題は、基板上に複数の楔型溝を形成する工程と、該複数の楔型溝の斜面上に、磁気抵抗効果素子のうち少なくとも１個の素子のピンド層となる磁性層を含む層を所定の形状に形成する工程と、該ピンド層となる磁性層を含む層を磁化して、該ピンド層の磁化の向きを固定する工程とを含む磁気センサの製造方法によって解決できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明の磁気センサの第１の実施形態を示す概略構成図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は断面図である。また、図２は、本発明の磁気センサで用いられる磁気抵抗効果素子を示す概略構成図で、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は正面図である。
この実施形態の磁気センサは、例えば、ＳｉＯ２／Ｓｉ、ガラスまたは石英からなる略正方形状の基板１と、Ｘ軸方向の磁界を検出するＸ軸磁気抵抗効果素子２、Ｙ軸方向の磁界を検出するＹ軸磁気抵抗効果素子３、Ｚ軸方向の磁界を検出するＺ軸磁気抵抗効果素子４と、バイアス磁界用のコイル（図示略）と、複数の電極パッド（図示略）とから概略構成されている。
Ｘ軸磁気抵抗効果素子２とＹ軸磁気抵抗効果素子３は基板１の同一表面１ａ上に形成されており、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２のピンド層の磁化の向きは、基板１の表面１ａと平行な一方向となっており、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３のピンド層の磁化の向きは、基板１の表面１ａと平行な一方向となっている。さらに、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２のピンド層の磁化の向きと、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３のピンド層の磁化の向きとが直交している。
また、この実施形態の磁気センサには、楔型溝５が、基板１の一辺に平行で、この一辺の近傍、かつこの一辺の中央部近傍に形成されている。
このように、楔型溝５の斜面５ａ上に、Ｚ軸磁気抵抗効果素子４が配されていることにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元方向の地磁気レベルの磁界測定が可能となる。
【０００８】
Ｘ軸磁気抵抗効果素子２、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３、Ｚ軸磁気抵抗効果素子４は、図２に示すように、互いに隣り合って平行に配置された複数の帯状部２ａ、３ａ、４ａが、バイアス磁石２ｂ、３ｂ、４ｂを介して接続されている。
Ｘ軸磁気抵抗効果素子２、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３、Ｚ軸磁気抵抗効果素子４は、これらの磁気抵抗効果素子が巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子）の場合、膜厚２．４ｎｍのタンタル（Ｔａ）、膜厚２４．０ｎｍの白金−マンガン（Ｐｔ−Ｍｎ）、膜厚２．２ｎｍのコバルト−鉄（Ｃｏ−Ｆｅ）、膜厚２．４ｎｍの銅（Ｃｕ）、膜厚１．２ｎｍのコバルト−鉄（Ｃｏ−Ｆｅ）、膜厚３．３ｎｍのニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）、膜厚８．０ｎｍのコバルト−ジルコニウム−ニオブ（Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ）などの金属薄膜がこの順に積層された積層体で形成されている。
【０００９】
以下、この実施形態の磁気センサの製造方法について説明する。
図３および図４は、この実施形態の磁気センサの製造方法の第１の例を示す断面模式図である。
この磁気センサの製造方法では、まず、図３（ａ）に示すように、厚さ数ｍｍ程度のシリコン基板１１を、９００〜１１００℃で熱酸化し、表面に厚さ５００ｎｍ程度の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層１２を形成する。
【００１０】
次に、図３（ｂ）に示すように、二酸化ケイ素層１２の表面上に、任意の厚さのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に、楔型溝を形成する部分のみが開口するように、任意形状のマスクを配置して、焼き付け、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、楔型溝を形成するための開口部を有する第１のレジスト膜１３を形成する。第１のレジスト膜１３の厚さは、０．８〜１μｍ程度が好ましい。
第１のレジスト膜１３として用いられるフォトレジストは、光や紫外線照射により感度よく架橋反応を起こして硬化し、未露光部が溶媒に可溶化（ネガ型）する樹脂であり、高解像度の任意形状を形成することができる樹脂である。また、現像液としては、専用の剥離液、アセトンなどの有機溶剤、アルカリ水溶液などが用いられる。なお、ネガレジストの代わりに、ポジレジストを用いてもよい。
【００１１】
次に、シリコン基板１１、二酸化ケイ素層１２、第１のレジスト膜１３からなる積層体を、バッファドフッ酸に浸漬し、図３（ｃ）に示すように、第１のレジスト膜１３で保護されていない部分の二酸化ケイ素層１２を除去する。
【００１２】
次に、図３（ｄ）に示すように、第１のレジスト膜１３を除去する。レジスト膜１３を除去するには、Ｎ−メチル−２−ピロリドンで、第１のレジスト膜１３と二酸化ケイ素層１２の界面を洗浄する。このとき、シリコン基板１１、二酸化ケイ素層１２、第１のレジスト膜１３からなる積層体を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン中に浸漬し、８５℃で、超音波洗浄すれば、第１のレジスト膜１３の除去を効率的に行なうことができる。
【００１３】
次に、図３（ｅ）に示すように、シリコン基板１１、二酸化ケイ素層１２からなる積層体を、水酸化カリウムの５０％水溶液に浸漬し、９０℃でエッチングする。これにより、シリコン基板１１の二酸化ケイ素層１２が形成されていない部分が、（１１１）面が出るようにエッチングされ、楔型溝１４が形成される。
【００１４】
次に、図４（ａ）に示すように、二酸化ケイ素層１２の表面上および楔型溝１４内に、スパッタリング法によって、下地膜１５を形成する。
下地膜１５としては、チタン（Ｔｉ）またはクロム（Ｃｒ）３００μｍ／コバルト（Ｃｏ）−白金（Ｐｔ）−Ｃｒ１０００μｍを用いることができる。
【００１５】
次に、下地膜１５の表面上に、任意の厚さのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に、任意形状のマスクを配置して、焼き付け、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、任意の下地膜１５のパターンを有する第２のレジスト膜１６を形成する。
次に、図４（ｂ）に示すように、第２のレジスト膜１６で保護されていない部分の下地膜１５を、イオンミリングにより除去し、下地膜１５を任意形状に形成する。
【００１６】
次に、図４（ｃ）に示すように、第２のレジスト膜１６を除去する。第２のレジスト膜１６を除去するには、第１のレジスト膜１３を除去するのと同様な方法が用いられる。
【００１７】
次に、ＧＭＲ素子をなすＧＭＲ多層膜１７を、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などによって、二酸化ケイ素層１２および下地膜１５の表面上に形成する。
ＧＭＲ多層膜１７は、シリコン基板１１上に、順に積層されたフリー層と、膜厚が２．４ｎｍの銅（Ｃｕ）からなる導電性のスペーサ層と、ピンド層と、膜厚が２．４ｎｍのタンタル（Ｔａ）からなるキャッピング層とからなっている。
【００１８】
フリー層は、外部磁界の向きに応じて磁化の向きが変化する層であり、シリコン基板１１の直上に形成された膜厚が８．０ｎｍのコバルト−ジルコニウム−ニオブ（Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ）アモルファス磁性層と、この上に形成された膜厚が３．３ｎｍのニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）磁性層と、さらに、この上に形成された膜厚が１．２ｎｍのコバルト−鉄（Ｃｏ−Ｆｅ）層とからなっている。
Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂアモルファス磁性層とＮｉ−Ｆｅ磁性層は、軟質強磁性体薄膜層を構成している。Ｃｏ−Ｆｅ層は、ＭＲ比を高めるものである。
【００１９】
ピンド層は、膜厚が２．２ｎｍのコバルト−鉄（Ｃｏ−Ｆｅ）磁性層と、白金を４５〜５５ｍｏｌ％含む白金−マンガン（Ｐｔ−Ｍｎ）合金から形成した膜厚が２４．０ｎｍの白金−マンガン（Ｐｔ−Ｍｎ）反強磁性層とが積層されたものである。
Ｃｏ−Ｆｅ磁性層は、着磁（磁化）されたＰｔ−Ｍｎ反強磁性層に交換結合的に裏打ちされることにより磁化（磁化ベクトル）の向きがピン（固着）されるピンド層を構成している。
【００２０】
次に、ＧＭＲ多層膜１７の表面上に、任意の厚さのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に、任意形状のマスクを配置して、焼き付け、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、任意のＧＭＲ多層膜１７のパターンを有する第３のレジスト膜（図示略）を形成する。
次に、第３のレジスト膜で保護されていない部分のＧＭＲ多層膜１７を、イオンミリングにより除去し、ＧＭＲ多層膜１７を任意形状に形成する。
次に、図４（ｄ）に示すように、第３のレジスト膜を除去する。第３のレジスト膜を除去するには、第１のレジスト膜１３を除去するのと同様な方法が用いられる。
得られた積層体を、永久磁石上に載置して熱処理し、ピンド層の磁化の向きを固定し、磁気センサを得る。
【００２１】
図５は、この実施形態の磁気センサの製造方法の第２の例を示す断面模式図である。
この磁気センサの製造方法では、前記第１の例において、図３（ｂ）〜（ｅ）に示した工程を以下のようにする。
図５（ａ）に示すように、二酸化ケイ素層１２の表面上に、任意の厚さのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に、テーパ状の溝を形成する部分のみが開口するように、任意形状のマスクを配置して、焼き付け、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、テーパ状の開口部を有する第１のレジスト膜１３を形成する。第１のレジスト膜１３の厚さは、０．８〜１μｍ程度が好ましい。次いで、イオンミリングにより、第１のレジスト膜１３の開口部の端部に斜面を一旦、形成する。次いで、第１のレジスト膜１３の開口部のレジストを加熱し、リフローさせて、開口部端部をテーパ状に形成する。
【００２２】
次に、図５（ｂ）に示すように、イオンミリングにより、第１のレジスト膜１３で保護されていない部分のシリコン基板１１および二酸化ケイ素層１２を削る。このとき、第１のレジスト膜１３の開口部のテーパ形状をトレースすれば、図５（ｂ）に示すような、向い合う斜面と、この斜面に挟まれた底面とからなる断面台形状の溝１４が形成される。
次いで、図５（ｃ）に示すように、第１のレジスト膜１３を除去する。
【００２３】
図６および図７は、この実施形態の磁気センサの製造方法の第３の例を示す断面模式図である。
この磁気センサの製造方法では、まず、図６（ａ）に示すように、厚さ数ｍｍ程度のシリコン基板１１を、９００〜１１００℃で熱酸化し、表面に厚さ５００ｎｍ程度の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）層１２を形成する。
【００２４】
次に、図６（ｂ）に示すように、二酸化ケイ素層１２の表面上に、任意の厚さのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に、楔型溝を形成する部分のみが開口するように、任意形状のマスクを配置して、焼き付け、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、楔型溝を形成するための開口部を有する第１のレジスト膜１３を形成する。第１のレジスト膜１３の厚さは、０．８〜１μｍ程度が好ましい。
第１のレジスト膜１３として用いられるフォトレジストは、光や紫外線照射により感度よく架橋反応を起こして硬化し、未露光部が溶媒に可溶化（ネガ型）する樹脂であり、高解像度の任意形状を形成することができる樹脂である。また、現像液としては、専用の剥離液、アセトンなどの有機溶剤、アルカリ水溶液などが用いられる。なお、ネガレジストの代わりに、ポジレジストを用いてもよい。
【００２５】
次に、シリコン基板１１、二酸化ケイ素層１２、第１のレジスト膜１３からなる積層体を、バッファドフッ酸に浸漬し、図６（ｃ）に示すように、第１のレジスト膜１３で保護されていない部分の二酸化ケイ素層１２を除去する。
【００２６】
次に、図６（ｄ）に示すように、第１のレジスト膜１３を除去する。レジスト膜１３を除去するには、Ｎ−メチル−２−ピロリドンで、第１のレジスト膜１３と二酸化ケイ素層１２の界面を洗浄する。このとき、シリコン基板１１、二酸化ケイ素層１２、第１のレジスト膜１３からなる積層体を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン中に浸漬し、８５℃で、超音波洗浄すれば、第１のレジスト膜１３の除去を効率的に行なうことができる。
【００２７】
次に、図６（ｅ）に示すように、シリコン基板１１、二酸化ケイ素層１２からなる積層体を、水酸化カリウムの５０％水溶液に浸漬し、９０℃でエッチングする。これにより、シリコン基板１１の二酸化ケイ素層１２が形成されていない部分が、（１１１）面が出るようにエッチングされ、楔型溝１４が形成される。
【００２８】
次に、図６（ｆ）に示すように、二酸化ケイ素層１２の表面上および楔型溝１４内に、スパッタリング法によって、下地膜１５を形成する。
下地膜１５としては、チタン（Ｔｉ）またはクロム（Ｃｒ）３００μｍ／コバルト（Ｃｏ）−白金（Ｐｔ）−Ｃｒ１０００μｍを用いることができる。
【００２９】
次に、下地膜１５の表面上に、任意の厚さのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に、任意形状のマスクを配置して、焼き付け、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、任意の下地膜１５のパターンを有する第２のレジスト膜（図示略）を形成する。
次に、図７（ａ）に示すように、第２のレジスト膜で保護されていない部分の下地膜１５を、イオンミリングにより除去し、下地膜１５を任意形状に形成する。これにより、楔型溝１４内の一方の斜面と、二酸化ケイ素層１２の表面の一部にのみ、下地膜１５が存在するようにする。
【００３０】
次に、ＧＭＲ素子をなす第１のＧＭＲ多層膜１８を、斜めスパッタリング法などによって、二酸化ケイ素層１２および下地膜１５の表面全面に形成する。
次に、第１のＧＭＲ多層膜１８の表面上に、任意の厚さのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に、任意形状のマスクを配置して、焼き付け、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、任意の第１のＧＭＲ多層膜１８のパターンを有する第３のレジスト膜（図示略）を形成する。
次に、第３のレジスト膜で保護されていない部分の第１のＧＭＲ多層膜１８を、イオンミリングにより除去し、第１のＧＭＲ多層膜１８を任意形状に形成する。これにより、図７（ｂ）に示すように、楔型溝１４内に形成された下地膜１５の表面上にのみ、第１のＧＭＲ多層膜１８が存在するようにする。
【００３１】
次に、図７（ｃ）に示すように、二酸化ケイ素層１２、下地膜１５および第１のＧＭＲ多層膜１８の表面全面に、スパッタリング法により、厚さ３００ｎｍ程度の酸化ケイ素（ＳｉＯ）層１９を形成する。
次に、図７（ｄ）に示すように、イオンミリングなどにより、酸化ケイ素層１９を貫通して、内層の下地膜１５が露出するように、円形状のコンタクトホール２０を形成する。
【００３２】
次に、再び、酸化ケイ素層１９の表面全面にスパッタリング法によって、下地膜１５を形成する。このとき、コンタクトホール２０内にも、下地膜１５を形成し、酸化ケイ素層１９の下層の下地膜１５と接合するようにする。
次に、この下地膜１５の表面上に、任意の厚さのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に、任意形状のマスクを配置して、焼き付け、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、任意の下地膜１５のパターンを有する第４のレジスト膜（図示略）を形成する。
次に、図７（ｅ）に示すように、第４のレジスト膜で保護されていない部分の下地膜１５を、イオンミリングにより除去し、下地膜１５を任意形状に形成する。
【００３３】
次に、第２のＧＭＲ多層膜２１を、スパッタリング法などによって、下地膜１５および酸化ケイ素層１９の表面全面に形成する。
次に、第２のＧＭＲ多層膜２１の表面上に、任意の厚さのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に、任意形状のマスクを配置して、焼き付け、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、任意の第２のＧＭＲ多層膜２１のパターンを有する第５のレジスト膜（図示略）を形成する。
次に、第５のレジスト膜で保護されていない部分の第２のＧＭＲ多層膜２１を、イオンミリングにより除去し、第２のＧＭＲ多層膜２１を任意形状に形成する。
次に、第５のレジスト膜を除去し、図７（ｆ）に示すような磁気センサを得る。
【００３４】
図８は、本発明の磁気センサの第２の実施形態を示す概略構成図で、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ―Ａで切断した断面図である。なお、図８中、図１と同じ構成要素には同一符号を付し、説明を省略する。
図１１は、本発明の磁気センサで用いられる斜面型の磁気抵抗効果素子の一例を示す概略構成図で、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ―Ｂで切断した断面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＣ―Ｃで切断した断面図である。
【００３５】
この実施形態の磁気センサは、基板１と、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２と、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３と、Ｚ軸方向の磁界を検出するＺ軸磁気抵抗効果素子２４と、バイアス磁界用のコイル（図示略）と、複数の電極パッド（図示略）とから概略構成されている。
Ｘ軸磁気抵抗効果素子２とＹ軸磁気抵抗効果素子３は基板１の同一表面１ａ上に形成されており、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２のピンド層の磁化の向きｄ１は、基板１の表面１ａと平行な一方向となっており、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３のピンド層の磁化の向きｄ２は、基板１の表面１ａと平行な一方向となっている。さらに、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２のピンド層の磁化の向きｄ１と、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３のピンド層の磁化の向きｄ２とが直交している。
また、この例の磁気センサには、互いに隣り合って平行に形成された複数の楔型溝２５ａからなる溝２５が、基板１の一辺に平行で、この一辺の近傍、かつこの一辺の中央部近傍に形成されている。そして、楔型溝２５ａの斜面２５ｂ、２５ｂ、・・・上には、Ｚ軸磁気抵抗効果素子２４が配置されている。Ｚ軸磁気抵抗効果素子２４のピンド層の磁化の向きｄ２は、基板１の表面１ａに垂直な方向となっており、Ｚ軸磁気抵抗効果素子２４のピンド層の磁化の向きと、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２のピンド層の磁化の向きおよびＹ軸磁気抵抗効果素子３のピンド層の磁化の向きとが直交している。
このように、楔型溝２５ａの斜面２５ｂ上に、Ｚ軸磁気抵抗効果素子２４が配置されていることにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元方向の地磁気レベルの磁界測定が可能となる。
【００３６】
Ｚ軸磁気抵抗効果素子２４は、図１１に示すように、基板１に互いに隣り合って平行に形成された複数の楔型溝２５ａの斜面２５ｂ上に形成され、互いに隣り合って平行に配置された複数の帯状部（磁気抵抗効果膜）２４ａの端部が、楔型溝２５ａの斜面２５ｂ上に形成されたバイアス磁石２４ｂを介して接続されている。また、この例では、複数の帯状部２４ａのうち隣接する２つの帯状部２４ａが、楔型溝２５ａの対向する２つの斜面２５ｂ上にそれぞれ配置されている。
また、Ｚ軸磁気抵抗効果素子２４において、図１１（ｂ）に示すように、楔型溝２５ａの対向する２つの斜面２５ｂ上に配置された２つの帯状部２４ａ同士の接続では、帯状部２４ａの一方の端部がバイアス磁石２４ｂによって楔型溝２５ａの谷側で接続されており、楔型溝２５ａの対向していない２つの斜面２５ｂ上に配置された２つの帯状部２４ａ同士の接続では、帯状部２４ａの他方の端部がバイアス磁石２４ｂによって楔型溝２５ａの山側で接続されている。
なお、この例では、１つの楔型溝２５ａの２つの斜面２５ｂ上に、帯状部２４ａがそれぞれ形成されたＺ軸磁気抵抗効果素子２４の例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の磁気センサにあっては、Ｚ軸磁気抵抗効果素子４が、対向する２つの斜面２５ｂのどちらか一方の斜面にのみ帯状部２４ａが形成され、各帯状部が他方の斜面および楔型溝２５ａの山側もしくは谷側とでバイアス磁石によって接続されたものであってもよい。
【００３７】
Ｚ軸磁気抵抗効果素子２４において、これが形成される楔型溝２５ａの深さｈは５μｍ〜１０μｍ程度であることが好ましい。
さらに、Ｚ軸磁気抵抗効果素子２４において、これが形成される楔型溝２５ａ斜面２５ｂと基板１の表面１ａまたは底面とのなす角度は６０°〜８０°程度であることが好ましく、７０°程度がより好ましい。
【００３８】
Ｚ軸磁気抵抗効果素子２４は、これらの磁気抵抗効果素子が巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子）の場合、膜厚２．４ｎｍのタンタル（Ｔａ）、膜厚２４．０ｎｍの白金−マンガン（Ｐｔ−Ｍｎ）、膜厚２．２ｎｍのコバルト−鉄（Ｃｏ−Ｆｅ）、膜厚２．４ｎｍの銅（Ｃｕ）、膜厚１．２ｎｍのコバルト−鉄（Ｃｏ−Ｆｅ）、膜厚３．３ｎｍのニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）、膜厚８．０ｎｍのコバルト−ジルコニウム−ニオブ（Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ）などの金属薄膜がこの順に積層された積層体で形成されている。
【００３９】
この実施形態の磁気センサのように、Ｚ軸磁気抵抗効果素子２４のみを斜面型の磁気抵抗効果素子とした磁気センサ（以下、便宜的に「第１センサ」とする。）では、各磁気抵抗効果素子に対する配線が容易であるという利点がある。
なお、本発明の磁気センサは、この例の磁気センサに限定されるものではなく、Ｙ軸磁気抵抗効果素子およびＺ軸磁気抵抗効果素子が斜面型の磁気抵抗効果素子からなる磁気センサ（以下、便宜的に「第２センサ」とする。）であってもよく、Ｘ軸磁気抵抗効果素子、Ｙ軸磁気抵抗効果素子およびＺ軸磁気抵抗効果素子の全てが斜面型の磁気抵抗効果素子からなる磁気センサ（以下、便宜的に「第３センサ」とする。）であってもよい。
第２センサは第１センサと比較すると小面積で済むため、小型化が可能となり、第３センサは全ての磁気抵抗効果素子を同一の製造条件、すなわち斜面に形成することができるので、プロセス条件を制御する必要がなく、製造が容易となる。
【００４０】
ここで、図１１（ｂ）に示すように、楔型溝２５ａの斜面２５ｂ上に、対向するように形成された２つの帯状部２４ａのそれぞれを、磁気抵抗効果膜Ｄ、Ｅとする。
図８に示したような磁気センサに対し、１Ｏｅ（エルステッド）の磁場を磁気センサのＸ軸の回りに回転させ、Ｚ軸磁気抵抗効果素子２４で検出される磁場の強さの変化を測定した結果を図１２に示す。ここで用いた磁気センサに備えられたＺ軸磁気抵抗効果素子２４はＧＭＲ素子である。なお、この図中、回転角度０°がＺ軸、すなわち基板１の表面１ａに垂直な方向を示している。
図１２の結果から、磁気抵抗効果膜Ｄと磁気抵抗効果膜Ｅは、Ｚ軸に対して互いに対称に磁場の強さが変化するので、磁気抵抗効果膜Ｄと磁気抵抗効果膜Ｅを直列接続させた特性（図１２中のＴｏｔａｌ）は、Ｚ軸方向の磁気センサとして機能する。すなわち、各出力結果の和が三次元方向の出力結果となっている。したがって、このような斜面型のＺ軸磁気抵抗効果素子と、従来の平面型のＸ軸磁気抵抗効果素子およびＹ軸磁気抵抗効果素子とが同一基板上に設けられた磁気センサは、三次元磁気センサとして機能する。さらに、このような三次元磁気センサは、より薄型かつ小型とすることができるから、携帯電話などの小型の機器にも適用可能なものとなる。
【００４１】
以下、この実施形態の磁気センサの製造方法について説明する。
図１３および図１４は、この実施形態の磁気センサの製造方法を示す断面模式図である。
この磁気センサの製造方法では、まず、図１３（ａ）に示すように、厚さ数ｍｍ程度のシリコン基板３１の表面上に、プラズマＣＶＤ法により、厚さ５００ｎｍ程度の二酸化ケイ素（ＳｉＯ）層３２を形成する。
【００４２】
次に、二酸化ケイ素層３２の表面上に、所定量のフォトレジストを塗布し、焼き付け、厚さ２０００ｎｍ程度のレジスト膜を形成し、このレジスト膜を所定の形状に切削して、図１３（ｂ）に示すように、シリコン基板３１に楔型溝を形成するための複数の開口部を有するレジスト膜３３とした。
レジスト膜３３として用いられるフォトレジストは、光や紫外線照射により感度よく架橋反応を起こして硬化し、未露光部が溶媒に可溶化（ネガ型）する樹脂であり、高解像度の任意形状を形成することができる樹脂である。
【００４３】
次に、図１３（ｃ）に示すように、レジスト膜３３で保護されてない部分の一酸化ケイ素層３２を、ＣＨＦ３およびテトラフルオロメタン（ＣＦ４）の混合ガスを用いたドライエッチング法により除去した後、レジスト膜３３を除去する。
レジスト膜３３を除去するには、Ｎ−メチル−２−ピロリドンで、レジスト膜３３と二酸化ケイ素層３２の界面を洗浄する。このとき、シリコン基板３１、二酸化ケイ素層３２、レジスト膜３３からなる積層体を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン中に浸漬し、８５℃で、超音波洗浄すれば、レジスト膜３３の除去を効率的に行なうことができる。
【００４４】
次に、図１３（ｄ）に示すように、二酸化ケイ素層３２で保護されていない部分のシリコン基板３１を、臭化水素（ＨＢｒ）および四フッ化ケイ素（ＳｉＦ４）の混合ガスを用いたドライエッチング法によりエッチングし、複数の楔型溝３４を形成する。
次に、シリコン基板３１および二酸化ケイ素層３２からなる積層体を、ヨウ素、硝酸およびフッ化アンモニウムからなる溶液（混酸）に浸漬し、２３℃でエッチングし、楔型溝３４の表面３０ｎｍ（露出した溝表面に対し、垂直方向に３０ｎｍ）に表面仕上げを施す。
【００４５】
次に、図１４（ａ）に示すように、６３バッファドフッ酸（フッ化水素酸６％、フッ化アンモニウム３０％、純水６４％）により、一酸化ケイ素層３２を除去する。
【００４６】
次に、図１４（ｂ）に示すように、プラズマＣＶＤ法により、下地膜３５を形成する。下地膜３５としては、窒化ケイ素（ＳｉＮ）５００ｎｍ／二酸化ケイ素（ＳｉＯ）１５０ｎｍを用いることができる。
【００４７】
次に、下地膜３５の表面上に、磁気抵抗効果素子のバイアス磁石となる磁性膜３６を形成する。
次に、磁性膜３６の表面上に、任意の厚さのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に、任意形状のマスクを配置して、焼き付け、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、所定のバイアス磁石のパターンを有するレジスト膜を形成する。
次に、このレジスト膜で保護されていない部分の磁性膜３６を、イオンミリングにより除去し、磁性膜３６を所定形状に形成する。
次に、レジスト膜を除去し、図１４（ｃ）に示すように、所定のバイアス磁石のパターンを有する磁性膜３６を得る。このレジスト膜を除去するには、レジスト膜３３を除去するのと同様な方法が用いられる。
【００４８】
次に、下地膜３５および磁性膜３６の表面上に、スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法などによって、ＧＭＲ素子（磁気抵抗効果素子の帯状部）をなすＧＭＲ多層膜３７を形成する。
次に、ＧＭＲ多層膜３７の表面上に、任意の厚さのフォトレジストを塗布し、このフォトレジストの表面に、任意形状のマスクを配置して、焼き付け、現像処理を行って不必要なフォトレジストを取り除き、所定のＧＭＲ素子のパターンを有するレジスト膜を形成する。
次に、このレジスト膜で保護されていない部分のＧＭＲ多層膜３７を、イオンミリングにより除去し、ＧＭＲ多層膜３７を所定形状に形成する。
次に、レジスト膜を除去し、図１４（ｄ）に示すように、所定のＧＭＲ素子のパターンを有するＧＭＲ多層膜３７を得る。このレジスト膜を除去するには、レジスト膜３３を除去するのと同様な方法が用いられる。
得られた積層体を、永久磁石上に載置して熱処理し、ピンド層の磁化の向きを固定し、磁気センサを得る。
【００４９】
ここで、ＧＭＲ多層膜３７は、下地膜３５および磁性膜３６上に、順に積層されたフリー層と、膜厚が２．４ｎｍの銅（Ｃｕ）からなる導電性のスペーサ層と、ピンド層と、膜厚が２．４ｎｍのタンタル（Ｔａ）からなるキャッピング層とからなっている。
フリー層は、外部磁界の向きに応じて磁化の向きが変化する層であり、シリコン基板１１の直上に形成された膜厚が８．０ｎｍのコバルト−ジルコニウム−ニオブ（Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ）アモルファス磁性層と、この上に形成された膜厚が３．３ｎｍのニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）磁性層と、さらに、この上に形成された膜厚が１．２ｎｍのコバルト−鉄（Ｃｏ−Ｆｅ）層とからなっている。
Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂアモルファス磁性層とＮｉ−Ｆｅ磁性層は、軟質強磁性体薄膜層を構成している。Ｃｏ−Ｆｅ層は、ＭＲ比を高めるものである。
【００５０】
ピンド層は、膜厚が２．２ｎｍのコバルト−鉄（Ｃｏ−Ｆｅ）磁性層と、白金を４５〜５５ｍｏｌ％含む白金−マンガン（Ｐｔ−Ｍｎ）合金から形成した膜厚が２４．０ｎｍの白金−マンガン（Ｐｔ−Ｍｎ）反強磁性層とが積層されたものである。
Ｃｏ−Ｆｅ磁性層は、着磁（磁化）されたＰｔ−Ｍｎ反強磁性層に交換結合的に裏打ちされることにより磁化（磁化ベクトル）の向きがピン（固着）されるピンド層を構成している。
【００５１】
なお、上記第１の実施形態および第２の実施形態の磁気センサの製造方法では、磁気抵抗効果素子を形成する金属積層体をＧＭＲ多層膜としたが、本発明の磁気センサの製造方法にあっては、ＡＭＲ膜であってもよい。
ＡＭＲ膜を形成する場合、上記下地膜を、膜厚が３０ｎｍのクロム（Ｃｒ）層と、膜厚が９０ｎｍのコバルト−クロム−白金（Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ）層と、膜厚が２０ｎｍのチタン（Ｔｉ）層からなるものとする。
また、ＡＭＲ多層膜を、膜厚が２０ｎｍのニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）層と、膜厚が１０ｎｍのタンタル（Ｔａ）層と、膜厚が３０．０ｎｍのコバルト−ジルコニウム−ニオブ（Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ、モル比が、Ｃｏ：Ｚｒ：Ｎｂ＝７９ｍｏｌ：９ｍｏｌ：１２ｍｏｌ）層と、膜厚が１．５ｎｍのチタン（Ｔｉ）層とからなるものとする。
【００５２】
図１５は、本発明の磁気センサの製造方法のさらにもう１つの例を示す断面模式図である。
上述の磁気センサの製造方法において、磁気抵抗効果素子をＧＭＲ素子で形成したが、この磁気センサの製造方法では、ＴＭＲ素子で形成する。
以下にＴＭＲ素子の形成方法を示す。
まず、図１５（ａ）に示すように、シリコンなどからなる基板４１の表面上に、下部電極を構成するＴｉからなる膜を、膜厚３０ｎｍ程度にスパッタリングにより形成し、次いで固定磁化層の反磁化層の反強磁性膜（ピンド層）を構成するためのＰｔ−Ｍｎからなる膜およびＮｉ−Ｆｅからなる膜を、それぞれ膜厚が３０ｎｍおよび５ｎｍとなるようにスパッタリングにより形成する。ここでは、これらのＴａ膜、Ｐｔ−Ｍｎ膜、Ｎｉ−Ｆｅ膜からなる磁性層を下磁性層４２とする。
【００５３】
次に、下磁性層４２の表面上に、アルミニウムを１ｎｍ積層し、プラズマ酸化させて、絶縁層４３となるＡｌ２Ｏ３からなる膜を形成する。
次に、フリー層の強磁性膜を構成するＮｉ−Ｆｅからなる膜を、例えば、スパッタリングにより膜厚が８０ｎｍとなるように形成し、その上にキャッピング層を構成するＴｉからなる膜を膜厚が３０ｎｍとなるように形成する。ここでは、これらのＮｉ−Ｆｅ膜、Ｔｉ膜からなる磁性層を上磁性層４４とする。
【００５４】
次に、図１５（ｂ）に示すように、上磁性層４４を、イオンミリングなどにより分離する。
次に、図１５（ｃ）に示すように、下磁性層４２を、イオンミリングなどにより分離する。
【００５５】
次に、図１５（ｄ）に示すように、層間絶縁層４５を構成するＳｉＯ２からなる膜を膜厚が基板４１上で３００ｎｍとなるようにスパッタリングによって形成する。
次に、図１５（ｅ）に示すように、層間絶縁層４５に、イオンミリングなどによりコンタクトホール４６を形成する。
【００５６】
次に、図１５（ｆ）に示すように、層間絶縁層４５の表面全面およびコンタクトホール４６内にアルミニウム膜を、その膜厚が３００ｎｍとなるようにスパッタリングにより形成し、これを配線形状に加工して、上部電極４７を形成し、ＴＭＲ素子を備えた磁気センサを得る。
【００５７】
このように、本発明の磁気センサの製造方法によれば、ピンド層の磁化の向きが互いに３次元方向に交差するように、複数の磁気抵抗効果素子が微小な単一基板に配された磁気センサを高精度に、容易に製造することができる。また、この製造方法によれば、このような同一の磁気センサを一度に大量に製造することができるので、製造コストを低減することができる。
【００５８】
図３および図４に示した製造方法の第１の例によって製造された、図１に示したような第１の実施形態の磁気センサに対し、磁化の向きを確認するために、１Ｏｅ（エルステッド）の磁場を磁気センサの回りに回転させ、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３、Ｚ軸磁気抵抗効果素子４で検出される磁場の強さの変化を測定した。ここで用いた磁気センサに備えられたＸ軸磁気抵抗効果素子２、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３、Ｚ軸磁気抵抗効果素子４はＧＭＲ素子である。
結果を図１６に示す。図１６（ａ）はＸ軸磁気抵抗効果素子２における測定結果を、図１６（ｂ）はＹ軸磁気抵抗効果素子３における測定結果を、図１６（ｃ）はＺ軸磁気抵抗効果素子４における測定結果をそれぞれ示す。
【００５９】
図１６（ａ）の結果から、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２では、Ｘ軸方向の磁場の変化が余弦波状に測定され、Ｙ軸方向の磁場の変化が正弦波状に測定され、Ｚ軸方向の磁場の変化が余弦波状に測定されるものの、測定強度が低いことが確認された。これにより、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２のピンド層の磁化の向きがＸ軸方向と平行になっていることが確認された。
また、図１６（ｂ）の結果から、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３では、Ｙ軸方向の磁場の変化が余弦波状に測定され、Ｚ軸方向の磁場の変化は正弦波状に測定されるものの、測定強度が低く、Ｘ軸方向の磁場の変化が測定されないことが確認された。これにより、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３のピンド層の磁化の向きがＹ軸方向と平行になっていることが確認された。
また、図１６（ｃ）の結果から、Ｚ軸磁気抵抗効果素子４では、Ｘ軸方向の磁場の変化が余弦波状に測定され、Ｚ軸方向の磁場の変化が、Ｘ軸方向の磁場の変化より約５５°位相が遅れて測定され、Ｙ軸方向の磁場の変化が測定されないことが確認された。これにより、Ｚ軸磁気抵抗効果素子４のピンド層の磁化の向きが、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２のピンド層の磁化の向きと約５５°の角度で交差していることが確認された。
【００６０】
また、図５に示した製造方法の第２の例によって製造された、図１に示したような第１の実施形態の磁気センサに対し、磁化の向きを確認するために、１Ｏｅ（エルステッド）の磁場を磁気センサの回りに回転させ、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３、Ｚ軸磁気抵抗効果素子４で検出される磁場の強さの変化を測定した。結果を図１７に示す。図１７（ａ）はＸ軸磁気抵抗効果素子２における測定結果を、図１７（ｂ）はＹ軸磁気抵抗効果素子３における測定結果を、図１５（ｃ）はＺ軸磁気抵抗効果素子４における測定結果をそれぞれ示す。
【００６１】
図１７（ａ）の結果から、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２では、Ｘ軸方向の磁場の変化が余弦波状に測定され、Ｙ軸方向の磁場の変化が正弦波状に測定され、Ｚ軸方向のの磁場の変化が正弦波状に測定されることが確認された。これにより、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２のピンド層の磁化の向きがＸ軸方向と平行になっていることが確認された。
また、図１７（ｂ）の結果から、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３では、Ｙ軸方向の磁場の変化が余弦波状に測定され、Ｚ軸方向の磁場の変化は正弦波状に測定されるものの、測定強度が低く、Ｘ軸方向の磁場の変化が測定されないことが確認された。これにより、Ｙ軸磁気抵抗効果素子３のピンド層の磁化の向きがＹ軸方向と平行になっていることが確認された。
また、図１７（ｃ）の結果から、Ｚ軸磁気抵抗効果素子４では、Ｘ軸方向の磁場の変化が余弦波状に測定され、Ｚ軸方向の磁場の変化が、Ｘ軸方向の磁場の変化より約１５°位相が遅れて測定され、Ｙ軸方向の磁場の変化が測定されないことが確認された。これにより、Ｚ軸磁気抵抗効果素子４のピンド層の磁化の向きが、Ｘ軸磁気抵抗効果素子２のピンド層の磁化の向きと約１５°の角度で交差していることが確認された。
【００６２】
このように、本発明の磁気センサによれば、Ｘ軸磁気抵抗効果素子、Ｙ軸磁気抵抗効果素子、Ｚ軸磁気抵抗効果素子のそれぞれにおいて、磁場の変化を測定する感度が異なるから、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元方向の地磁気レベルの磁界測定が可能となる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の磁気センサは同一の３個以上の磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子が配設される単一基板と、前記磁気抵抗効果素子を構成する磁気抵抗効果膜の磁化の向きとが、互いに三次元方向に交差するように形成されたものであるから、別個のセンサが単一基板ではなく別に組み付けられた磁気センサの場合に生じる角度ずれや、センサの大型化を防止することができる。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元方向、すなわち３個の各素子の感度が持つ方向の地磁気レベルの正確な磁界測定をすることができる。
【００６４】
また、本発明の磁気センサの製造方法は、前記基板上に少なくとも１の斜面を有する溝を形成する工程と、前記斜面に、前記磁気抵抗効果素子のうち少なくとも１個の素子の前記ピンド層となる磁性層を含む層を所定の形状に形成する工程と、前記ピンド層となる磁性層を含む層を磁化して、前記ピンド層の磁化の向きを固定する工程とを含むから、ピンド層の磁化の向きが互いに３次元方向に交差するように、複数の磁気抵抗効果素子が微小な単一基板に配された磁気センサを高精度に、容易に製造することができる。また、同一の磁気センサを一度に大量に製造することができるので、製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気センサの第１の実施形態を示す概略構成図で、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明の磁気センサで用いられる磁気抵抗効果素子を示す概略構成図で、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は正面図である。
【図３】第１の実施形態の磁気センサの製造方法の第１の例を示す断面模式図である。
【図４】第１の実施形態の磁気センサの製造方法の第１の例を示す断面模式図である。
【図５】第１の実施形態の磁気センサの製造方法の第２の例を示す断面模式図である。
【図６】第１の実施形態の磁気センサの製造方法の第３の例を示す断面模式図である。
【図７】第１の実施形態の磁気センサの製造方法の第３の例を示す断面模式図である。
【図８】本発明の磁気センサの第２の実施形態を示す概略構成図で、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ―Ａで切断した断面図である。
【図９】本発明の磁気センサの第３の実施形態を示す概略構成図で、図９（ａ）は平面図、図９（ｂ）は図９（ａ）の断面図である。
【図１０】本発明の磁気センサの第４の実施形態を示す概略構成図で、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の断面図である。
【図１１】本発明の磁気センサで用いられる斜面型の磁気抵抗効果素子の一例を示す概略構成図で、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ―Ｂで切断した断面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＣ―Ｃで切断した断面図である。
【図１２】図１１に示した斜面型の磁気抵抗効果素子が設けられた磁気センサに対し、磁場を磁気センサのＸ軸の回りに回転させ、斜面型の磁気抵抗効果素子で検出される磁場の強さの変化を測定した結果を示すグラフである。
【図１３】第２の実施形態の磁気センサの製造方法を示す断面模式図である。
【図１４】第２の実施形態の磁気センサの製造方法を示す断面模式図である。
【図１５】本発明の磁気センサの製造方法の一例を示す断面模式図である。
【図１６】本発明の磁気センサの製造方法の第１の例で製造された磁気センサの回りに所定強度の磁場を回転させ、Ｘ軸磁気抵抗効果素子、Ｙ軸磁気抵抗効果素子、Ｚ軸磁気抵抗効果素子で検出された磁場の強さの変化を測定した結果を示すグラフであり、図１６（ａ）はＸ軸磁気抵抗効果素子における測定結果を、図１６（ｂ）はＹ軸磁気抵抗効果素子における測定結果を、図１６（ｃ）はＺ軸磁気抵抗効果素子における測定結果を示す。
【図１７】本発明の磁気センサの製造方法の第２の例で製造された磁気センサの回りに所定強度の磁場を回転させ、Ｘ軸磁気抵抗効果素子、Ｙ軸磁気抵抗効果素子、Ｚ軸磁気抵抗効果素子で検出された磁場の強さの変化を測定した結果を示すグラフであり、図１７（ａ）はＸ軸磁気抵抗効果素子における測定結果を、図１７（ｂ）はＹ軸磁気抵抗効果素子における測定結果を、図１７（ｃ）はＺ軸磁気抵抗効果素子における測定結果を示す。
【図１８】従来の二次元磁気センサの磁場の変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・基板、２・・・Ｘ軸磁気抵抗効果素子、３・・・Ｙ軸磁気抵抗効果素子、４，２４・・・Ｚ軸磁気抵抗効果素子、５，２５ａ・・・楔型溝、５ａ，２５ｂ・・・斜面、２４ａ・・・帯状部、２４ｂ・・・バイアス磁石。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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