(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の巨大磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されたＸ軸センサと、複数の巨大磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されたＹ１軸センサと、複数の巨大磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されたＹ２軸センサとを１つの基板内に備えた三軸磁気センサであって、
前記基板上に等角度で傾斜方向が異なる第１斜面と第２斜面とが背中合わせとなるように形成された複数の突部を備え、
前記基板の平面上で該基板の同一の辺部あるいは角部に配置された複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる２組の巨大磁気抵抗効果素子群と、これと相対向する辺部あるいは角部に配置された複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる２組の巨大磁気抵抗効果素子群の磁化の向きが互いに逆方向に磁化されているとともに、これらの４組の巨大磁気抵抗効果素子群がフルブリッジ接続されて前記Ｘ軸センサが形成されており、
前記基板の同一の辺部あるいは角部に配置された複数の突部の前記第１斜面上に形成された複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる２組の巨大磁気抵抗効果素子群と、これと相対向する辺部あるいは角部に配置された複数の突部の前記第１斜面上に形成された複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる２組の巨大磁気抵抗効果素子群の磁化の向きがＹ軸に対して互いに逆方向に磁化されているとともに、これらの４組の巨大磁気抵抗効果素子群がフルブリッジ接続されて前記Ｙ１軸センサが形成されており、
前記基板の同一の辺部あるいは角部に配置された複数の突部の前記第２斜面上に形成された複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる２組の巨大磁気抵抗効果素子群と、これと相対向する辺部あるいは角部に配置された複数の突部の前記第２斜面上に形成された複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる２組の巨大磁気抵抗効果素子群の磁化の向きがＹ軸に対して互いに逆方向に磁化されているとともに、これらの４組の巨大磁気抵抗効果素子群がフルブリッジ接続されて前記Ｙ２軸センサが形成されいることを特徴とする三軸磁気センサ。
【請求項２】
前記複数の突部の各第１斜面上にＹ１軸センサを構成する巨大磁気抵抗効果素子バーが形成されていて、当該第１斜面上に形成されたＹ１軸センサを構成する巨大磁気抵抗効果素子バー同士は当該第１斜面上に形成されたリードおよび当該リードに連続する前記第１斜面に対向する前記第２斜面に形成されたリードにより直列に接続されているとともに、
前記複数の突部の各第２斜面上にＹ２軸センサを構成する巨大磁気抵抗効果素子バーが形成されていて、当該第２斜面上に形成されたＹ２軸センサを構成する巨大磁気抵抗効果素子バー同士は当該第２斜面上に形成されたリードおよび当該リードに連続する前記第２斜面に対向する前記第１斜面に形成されたリードにより直列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の三軸磁気センサ。
【請求項３】
前記Ｙ１軸センサを構成する巨大磁気抵抗効果素子バー同士を接続するリードおよび前記Ｙ２軸センサを構成する巨大磁気抵抗効果素子バー同士を接続するリードはバイアス磁石膜であることを特徴とする請求項２に記載の三軸磁気センサ。
【請求項４】
前記Ｘ軸センサのピンド層の磁化方向は各巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して垂直方向になるように形成されており、
前記Ｙ１軸センサのピンド層の磁化方向は前記第１斜面に沿う方向で各巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して垂直方向になるように形成されており、
前記Ｙ２軸センサのピンド層の磁化方向は前記第２斜面に沿う方向で各巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して垂直方向になるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の三軸磁気センサ。
【請求項５】
前記Ｘ軸センサのピンド層の磁化方向は各巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して所定の角度になるように形成されており、
前記Ｙ１軸センサのピンド層の磁化方向は前記第１斜面に沿う方向で各巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して所定の角度になるように形成されており、
前記Ｙ２軸センサのピンド層の磁化方向は前記第２斜面に沿う方向で各巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して所定の角度になるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の三軸磁気センサ。
【請求項６】
前記巨大磁気抵抗効果素子バーは前記基板の各辺に対して所定の角度になるように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の三軸磁気センサ。
【請求項７】
前記巨大磁気抵抗効果素子バーは前記基板の各辺に対して平行で、かつ基板の四隅に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の三軸磁気センサ。
【請求項８】
複数の巨大磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されたＸ軸センサと、複数の巨大磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されたＹ１軸センサと、複数の巨大磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されたＹ２軸センサとを１つの基板内に備えた三軸磁気センサの製造方法であって、
等角度で傾斜方向が異なる第１斜面と第２斜面とが背中合わせとなるように形成された複数の突部を備えた基板上に、該基板の相対向する辺部あるいは角部で、同基板の平面上にＸ軸センサとなる複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる複数の巨大磁気抵抗効果素子群と、前記複数の突部の第１斜面上にＹ１軸センサとなる複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる複数の巨大磁気抵抗効果素子群と、前記複数の突部の第２斜面上にＹ２軸センサとなる複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる複数の巨大磁気抵抗効果素子群とを形成する巨大磁気抵抗効果素子群形成工程と、
前記基板の平面上で該基板の同一辺部あるいは角部に配置された２組の巨大磁気抵抗効果素子群と、これと相対向する辺部あるいは角部に配置された２組の巨大磁気抵抗効果素子群の磁化の向きが互いに逆方向に磁化されるように前記基板に形成された各巨大磁気抵抗効果素子に磁界を付与しながら加熱して前記巨大磁気抵抗効果素子のそれぞれを同時に規則化熱処理する規則化熱処理工程とを備えたことを特徴とする三軸磁気センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ軸方向の磁界とＹ軸方向の磁界とＺ軸方向の磁界の変化を検出することができる三軸磁気センサに係り、特に、複数の巨大磁気抵抗効果素子の素子群がブリッジ接続されて構成された磁気センサの３組を１つの基板内に備えた三軸磁気センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁気センサに使用される素子として、巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子）や磁気トンネル効果素子（ＴＭＲ素子）等が知られている。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いて、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ものである。このような磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサとしては、例えば、特許文献１（特許第３４９８７３７号公報）や特許文献２（特開２００２−２９９７２８号公報）にて提案されている。
【０００３】
特許文献１や特許文献２にて提案された磁気センサにおいては、直交する２方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の磁界の変化をそれぞれ検出するように、磁気抵抗効果素子をそれぞれ直交するように配置し、それぞれを数個づつの素子群としてブリッジ接続するようにして、それぞれの素子の出力（抵抗値の変化）を得ることにより、二次元平面での外部磁界を検出するようにしている。
【０００４】
ところで、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。このような用途では、磁気の方位を三次元的（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向）に精度良く求める必要がある。ところが、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、現時点においては薄型の三次元磁気センサが得られていなかった。
【特許文献１】特許第３４９８７３７号公報
【特許文献２】特開２００２−２９９７２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、二つのチップを傾斜実装させた三軸磁気センサ（三次元磁気センサ）が提案されるようになった。この三軸磁気センサにおいては、図２４（ａ）の上面図に示すように、パッケージ内に平面視で正方形状のＡチップとＢチップとからなる２個のチップが実装されている。そして、これら２個のチップは、図２４（ｂ）の側面図に示すように、水平面から角度θだけ傾斜して配置されてあり、ＡチップにはＸ軸センサ（ａ〜ｄ）とＹ１軸センサ（ｅ〜ｈ）が作り込まれており、ＢチップにはＹ２軸センサ（ｉ〜ｌ）が作り込まれている。各センサは４つのＧＭＲ素子（ａ〜ｄ，ｅ〜ｈ，ｉ〜ｌ）で構成されており、各ＧＭＲ素子はチップの辺に沿って作られている。
【０００６】
この場合、図２５（ａ）に示すように、ＧＭＲ素子ａ〜ｄがブリッジ接続されることによりＸ軸センサが構成される。また、図２５（ｂ）に示すように、ＧＭＲ素子ｅ〜ｈがブリッジ接続されることによりＹ１軸センサが構成される。さらに、図２５（ｃ）に示すように、ＧＭＲ素子ｉ〜ｌがブリッジ接続されることによりＹ２軸センサが構成される。そして、Ｘ軸センサを構成するＧＭＲ素子ａ〜ｄの感度方向はＸ軸方向で、Ｙ１軸センサを構成するＧＭＲ素子ｅ〜ｈの感度方向はＹ１軸方向で、Ｙ２軸センサを構成するＧＭＲ素子ｉ〜ｌの感度方向はＹ２軸方向になるようになされている。
【０００７】
これにより、各センサを構成するＧＭＲ素子に、図２４（ａ）の矢印方向に磁界が印加されると、その磁界強度に比例して抵抗値が減少する。一方、図２４（ａ）の矢印方向とは反対方向に磁界が印加されると、その磁界強度に比例して抵抗値が増大する。ここで、各ＧＭＲ素子を図２５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すようにブリッジ接続して各センサを構成し、電源−グランド間に所定の電圧（例えば、３Ｖ）を印加すると、Ｘ軸センサからはＳｘが出力され、Ｙ１軸センサからはＳｙ１が出力され、Ｙ２軸センサからはＳｙ２が出力される。
【０００８】
そして、得られた出力に基づいて、Ｘ軸方向の磁界の成分Ｈｘを下記の（１）式により求めることができる。同様に、Ｙ軸方向の磁界の成分Ｈｙを下記の（２）式により求めることができ、Ｚ軸方向の磁界の成分Ｈｚを下記の（３）式により求めることができる。
Ｈｘ＝２ｋｘ×Ｓｘ・・・（１）
Ｈｙ＝ｋｙ（Ｓｙ１−Ｓｙ２）／ｃｏｓθ・・・（２）
Ｈｚ＝ｋｚ（Ｓｙ１＋Ｓｙ２）／ｓｉｎθ・・・（３）
ただし、ｋｘ，ｋｙ，ｋｚは比例定数で、各センサの感度が等しければ、ｋｘ＝ｋｙ＝ｋｚとなる。
【０００９】
しかしながら、上述した三軸磁気センサにおいては、パッケージ内にＡチップとＢチップとからなる二個のチップを実装させる必要があるため、この種のセンサを製造するのが複雑で、手間もかかるという問題を生じた。また、特殊なパッケージを用いる必要があるため、この種のセンサが高価になるとともに、小型化するのが困難であるという問題も生じた。
そこで、本発明はこのような問題点を解消するためになされたものであって、１チップ（１つの基板）内に簡単、容易に作製できる構造の三軸磁気センサおよびその製造方法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】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明の三軸磁気センサは、複数の巨大磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されたＸ軸センサと、複数の巨大磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されたＹ１軸センサと、複数の巨大磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されたＹ２軸センサとを１つの基板内に備えている。そして、基板上に等角度で傾斜方向が異なる第１斜面と第２斜面とが背中合わせとなるように形成された複数の突部を備え、基板の平面上で該基板の同一の辺部あるいは角部に配置された複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる２組の巨大磁気抵抗効果素子群と、これと相対向する辺部あるいは角部に配置された複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる２組の巨大磁気抵抗効果素子群の磁化の向きが互いに逆方向に磁化されているとともに、これらの４組の巨大磁気抵抗効果素子群がフルブリッジ接続されてＸ軸センサが形成されており、基板の同一の辺部あるいは角部に配置された複数の突部の前記第１斜面上に形成された複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる２組の巨大磁気抵抗効果素子群と、これと相対向する辺部あるいは角部に配置された複数の突部の第１斜面上に形成された複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる２組の巨大磁気抵抗効果素子群の磁化の向きがＹ軸に対して互いに逆方向に磁化されているとともに、これらの４組の巨大磁気抵抗効果素子群がフルブリッジ接続されてＹ１軸センサが形成されており、基板の同一の辺部あるいは角部に配置された複数の突部の第２斜面上に形成された複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる２組の巨大磁気抵抗効果素子群と、これと相対向する辺部あるいは角部に配置された複数の突部の第２斜面上に形成された複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる２組の巨大磁気抵抗効果素子群の磁化の向きがＹ軸に対して互いに逆方向に磁化されているとともに、これらの４組の巨大磁気抵抗効果素子群がフルブリッジ接続されてＹ２軸センサが形成されいることを特徴とする。
【００１１】
これにより、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３次元方向の正確な磁界を測定することができる。そして、Ｘ軸センサとＹ１軸センサとＹ２軸センサとが１つの基板内に備えているので、別個のセンサを組み付けて形成された磁気センサのように角度ずれを生じることが防止できるようになるとともに、センサの大型化も防止することができ、小型の三軸磁気センサを提供することが可能となる。この場合、Ｙ１軸センサおよびＹ２軸センサは基板に設けられた斜面上に形成するだけであるので、Ｙ１軸センサおよびＹ２軸センサを１つの基板内に簡単、容易に作製することができるようになる。
【００１２】
なお、Ｘ軸センサのピンド層の磁化方向は各巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して垂直方向になるように形成され、Ｙ１軸センサのピンド層の磁化方向は第１斜面に沿う方向で各巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して垂直方向になるように形成され、Ｙ２軸センサのピンド層の磁化方向は第２斜面に沿う方向で各巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して垂直方向になるように形成されていればよい。あるいは、Ｘ軸センサのピンド層の磁化方向は各巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して所定の角度になるように形成され、Ｙ１軸センサのピンド層の磁化方向は第１斜面に沿う方向で各巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して所定の角度になるように形成され、Ｙ２軸センサのピンド層の磁化方向は第２斜面に沿う方向で各巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して所定の角度になるように形成されていてもよい。この場合、巨大磁気抵抗効果素子バーは基板の各辺に対して所定の角度になるように形成されているのが好ましい。また、巨大磁気抵抗効果素子バーは基板の各辺に対して平行で、かつ基板の四隅に形成されているのが好ましい。
【００１３】
ここで、巨大磁気抵抗効果素子は複数の巨大磁気抵抗効果素子バーが平行に配置されて、隣接する巨大磁気抵抗効果素子バーがバイアス磁石膜により直列接続されていると、後述する各巨大磁気抵抗効果素子バーのフリー層にバイアス磁界を容易に付与することができる。なお、第１斜面および第２斜面は背中合わせになるように基板に配設された突部に形成するのが望ましい。
【００１４】
そして、上述のような三軸磁気センサを製造するには、等角度で傾斜方向が異なる第１斜面と第２斜面とが背中合わせとなるように形成された複数の突部を備えた基板上に、該基板の相対向する辺部あるいは角部で、同基板の平面上にＸ軸センサとなる複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる複数の巨大磁気抵抗効果素子群と、複数の突部の第１斜面上にＹ１軸センサとなる複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる複数の巨大磁気抵抗効果素子群と、複数の突部の第２斜面上にＹ２軸センサとなる複数個の巨大磁気抵抗効果素子バーからなる複数の巨大磁気抵抗効果素子群とを形成する巨大磁気抵抗効果素子群形成工程と、基板の平面上で該基板の同一辺部あるいは角部に配置された２組の巨大磁気抵抗効果素子群と、これと相対向する辺部あるいは角部に配置された２組の巨大磁気抵抗効果素子群の磁化の向きが互いに逆方向に磁化されるように基板に形成された各巨大磁気抵抗効果素子に磁界を付与しながら加熱して巨大磁気抵抗効果素子のそれぞれを同時に規則化熱処理する規則化熱処理工程とを備えるようにすればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を図に基づいて説明するが、本発明はこの実施の形態に何ら限定されるものでなく、本発明の目的を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。なお、図１は、実施例１の三軸磁気センサの概略構成を模式的に示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面を示す断面図である。また、図２は、本発明の三軸磁気センサに用いられる巨大磁気抵抗効果素子の概略構成を模式的に示す図であり、図２（ａ）は複数の巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）バーが接続されて１つのＸ軸センサ用の巨大磁気抵抗効果素子が構成された状態を示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ’断面を模式的に示す断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の内部の積層状態を模式的に示す図である。図３は複数の巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）バーが接続されて１つのＹ１軸センサ用の巨大磁気抵抗効果素子と、１つのＹ２軸センサ用の巨大磁気抵抗効果素子が構成された状態を示す平面図であり、図３（ａ）はその平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ部を斜め上方から見た状態を模式的に示す斜視図である。
【００１６】
図４は、図１の三軸磁気センサのピニング方向と感度方向を模式的に示す図であり、図４（ａ）は全体の平面を模式的に示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＤ部を拡大して模式的に示す斜視図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＥ部を拡大して模式的に示す斜視図である。図５は、ブリッジ結線を示すブロック図であり、図５（ａ）はＸ軸センサのブリッジ結線を示すブロック図であり、図５（ｂ）はＹ１軸センサのブリッジ結線を示すブロック図であり、図５（ｃ）はＹ２軸センサのブリッジ結線を示すブロック図である。図６〜図１５は製造途中の実施例１の三軸磁気センサを模式的に示す断面図である。図１６は、規則化熱処理（ピニング処理）の状態を模式的に示す平面図である。図１７は規則化熱処理（ピニング処理）において用いられるヨークを示す図であり、図１７（ａ）はヨークの一部の平面を模式的に示す平面図であり、図１７（ｂ）はヨークを用いて規則化熱処理（ピニング処理）を行う状態を模式的に示す断面図である。
【００１７】
１．実施例１
実施例１の三軸磁気センサ１０は、図１に示すように、平面視で互いに直交するＸ軸、及びＹ軸に沿った辺を有する正方形状であって、Ｘ軸及びＹ軸に直交するＺ軸方向に小さな厚みを有する石英やシリコンからなる基板１１を備えている。そして、この基板１１の上に、それぞれ４個ずつのＸ軸ＧＭＲ素子１２ａ〜１２ｄ、Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｅ〜１２ｈ（図１の後述するＧＭＲバーを示す実線の部分）、Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｉ〜１２ｌ（図１の後述するＧＭＲバーを示す破線の部分）からなる合計で１２個のＧＭＲ素子と、パッド部（配線から外部に出力を取り出す部分：図示せず）及びビア部（ＧＭＲ素子から配線に接続する部分を指すが、このビア部は最終的には露出されない：図示せず）ならびに配線（図示せず）が作り込まれている。なお、基板１１内には、ＬＳＩや配線層が作り込まれており、ＬＳＩが作り込まれた基板を用いたものにおいてはデジタル出力の磁気センサとなされており、配線層のみが作り込まれた基板を用いたものにおいてはアナログ出力の磁気センサとなされている。
【００１８】
ここで、Ｘ軸ＧＭＲ素子は第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａと、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｂと、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｃと、第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｄとにより構成されている。そして、基板１１のＸ軸（この場合、図１（ａ）の左側端部をＸ軸の基準点とし、この基準点から図の右側へ向かう方向をＸ軸正方向とし、その反対側へ向かう方向をＸ軸負方向とする。以下においても同様である。）の右側端部近傍で、Ｙ軸（この場合、図１（ａ）の下側端部をＹ軸の基準点とし、この基準点から図の上側へ向かう方向をＹ軸正方向とし、その反対側へ向かう方向をＹ軸負方向とする。以下においても同様である。）の略中央部（以下ではＹ軸中央部という）上方に第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａが配置され、その下方に第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｂが配置されている。また、基板１１のＸ軸の左側端部近傍で、Ｙ軸中央部上方に第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｃが配置され、その下方に第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｄが配置されている。
【００１９】
また、Ｙ１軸ＧＭＲ素子は第１Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｅと、第２Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｆと、第３Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｇと、第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｈとにより構成されている。そして、基板１１のＹ軸の上側端部近傍で、Ｘ軸中央部の左方に第１Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｅが配置され、その右方に第２Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｆが配置されている。また、基板１１のＹ軸の下側端部近傍で、Ｘ軸中央部の左方に第３Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｇが配置され、その右方に第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｈが配置されている。
【００２０】
さらに、Ｙ２軸ＧＭＲ素子は第１Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｉと、第２Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｊと、第３Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｋと、第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｌとにより構成されている。そして、基板１１のＹ軸の下側端部近傍で、Ｘ軸中央部の左方に第１Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｉが配置され、その右方に第２Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｊが配置されている。また、基板１１のＹ軸の上側端部近傍で、Ｘ軸中央部の左方に第３Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｋが配置され、その右方に第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｌが配置されている。
【００２１】
ここで、各ＧＭＲ素子１２ａ〜１２ｄ、１２ｅ〜１２ｈ、１２ｉ〜１２ｌは、互いに平行で帯状に隣接配置された偶数個（この場合は、例えば４個とするが、偶数個であれば何個でもよい）ＧＭＲバーを備えており、これらのＧＭＲバーがマグネット膜（バイアス磁石膜）により直列接続され、これらの端部に端子部となるマグネット膜が接続されて形成されている。例えば、図２（なお、図２においては第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａについてのみ示しているが、他のＧＭＲ素子においても同様の構成である）に示すように、４個のＧＭＲバー１２ａ−１，１２ａ−２，１２ａ−３，１２ａ−４がマグネット膜１２ａ−６，１２ａ−７，１２ａ−８により直列接続され、これらの端部に端子部となるマグネット膜１２ａ−５，１２ａ−９が接続されて形成されている。この場合、Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａ〜１２ｄの各ＧＭＲバー（１２ａ−１，１２ａ−２，１２ａ−３，１２ａ−４等）は、基板１１の表面と平行な平面上に形成されており、その長手方向がＹ軸に対して平行（Ｘ軸に直交する）になるように配列されている。
【００２２】
また、Ｙ１軸ＧＭＲ素子とＹ２軸ＧＭＲ素子は、基板１１の上に形成された断面形状が台形状の複数の突部（堤部）１５の各斜面上に形成されているとともに、Ｙ１軸ＧＭＲ素子は突部（堤部）１５の第１斜面１５ａ上に形成されており、Ｙ２軸ＧＭＲ素子は突部（堤部）１５の第２斜面１５ｂ上に形成されている。なお、各斜面１５ａ，１５ｂの傾斜角度は等しく、基板の平面に対してθ（３０°＜θ＜６０°）となるように形成されている。そして、図１（ｂ），図３（ｂ）に示すように、Ｙ１軸ＧＭＲ素子の各ＧＭＲ素子（例えば、１２ｅ−２）とＹ２軸ＧＭＲ素子の各ＧＭＲ素子（例えば、１２ｋ−２）とが１つの突部１５で互に背中合わせになるように配置されている。この場合、Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｅ〜１２ｈの各ＧＭＲバーおよびＹ２軸ＧＭＲ素子１２ｉ〜１２ｌの各ＧＭＲバーは、その長手方向がＸ軸に対して平行（Ｙ軸と垂直）になるように配列されている。
【００２３】
ついで、ＧＭＲバーの構成について、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａのＧＭＲバー１２ａ−２を例にして、図２に基づいて説明する。なお、他のＧＭＲバー１２ａ−１，１２ａ−３，１２ａ−４についてはこれと等しいため、ここではＧＭＲバー１２ａ−２について説明する。また、他のＸ軸ＧＭＲ素子１２ｂ，１２ｃ，１２ｄおよびＹ１軸ＧＭＲ素子１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈおよびＹ２軸ＧＭＲ素子１２ｉ，１２ｊ，１２ｋ，１２ｌのそれぞれのＧＭＲバーの構成についてもこれと等しいので、その説明は省略する。
【００２４】
ここで、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａのＧＭＲバー１２ａ−２は、図２（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った平面にて切断した概略断面図である図２（ｂ）に示したように、その長手方向がＸ軸に対して垂直（Ｙ軸に対して平行）になるように配列されたスピンバルブ膜ＳＶからなり、この両端部下方に形成されたＣｏＣｒＰｔ等の硬質強磁性体であって、高保磁力を有する材質からなるマグネット膜（バイアス磁石膜；硬質強磁性体薄膜層）１２ａ−６，１２ａ−７とを備えている。スピンバルブ膜ＳＶは、図２（ｃ）に膜構成を示したように、基板１１の上に順に積層されたフリー層（自由層、自由磁化層）Ｆ、膜厚が２．４ｎｍ（２４Å）のＣｕからなる導電性のスペーサ層Ｓ、ピン層（固着層、固定磁化層）Ｐ、及び膜厚が２．５ｎｍ（２５Å）のチタン（Ｔｉ）又はタンタル（Ｔａ）からなるキャッピング層Ｃからなっている。
【００２５】
フリー層Ｆ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、基板１１の直上に形成された膜厚が８ｎｍ（８０Å）のＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層１２ａ−２１と、ＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層１２ａ−２１の上に形成された膜厚が３．３ｎｍ（３３Å）のＮｉＦｅ磁性層１２ａ−２２と、ＮｉＦｅ磁性層１２ａ−２２の上に形成された１〜３ｎｍ（１０〜３０Å）程度の膜厚のＣｏＦｅ層１２ａ−２３とからなっている。ＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層１２ａ−２１とＮｉＦｅ磁性層１２ａ−２２は軟質強磁性体薄膜層を構成している。ＣｏＦｅ層１２ａ−２３はＮｉＦｅ層１２ａ−２２のＮｉ、及びスペーサ層ＳのＣｕ１２ａ−２４の拡散を防止するために設けられている。
【００２６】
ピン層Ｐは、膜厚が２．２ｎｍ（２２Å）のＣｏＦｅ磁性層１２ａ−２５と、Ｐｔを４５〜５５ｍｏｌ％含むＰｔＭｎ合金から形成した膜厚が２４ｎｍ（２４０Å）の反強磁性膜１２ａ−２６とを重ね合わせたものである。ＣｏＦｅ磁性層１２ａ−２５は、着磁（磁化）された反強磁性膜１２ａ−２６に交換結合的に裏打されることにより磁化（磁化ベクトル）の向きがＸ軸正方向にピン（固着）されるピンド層を構成している。
【００２７】
なお、上述した第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａのバイアス磁石膜１２ａ−５，１２ａ−６，１２ａ−７，１２ａ−８，１２ａ−９は、フリー層Ｆの一軸異方性を維持するため、このフリー層Ｆに対して各ＧＭＲバーの長手方向に平行な方向（Ｘ軸に対して垂直方向）にバイアス磁界を与えている。そして、ＣｏＦｅ磁性層１２ａ−２５（他のＧＭＲバー１２ａ−１，１２ａ−３，１２ａ−４についても同様である）は、着磁（磁化）された反強磁性膜１２ａ−２６に交換結合的に裏打されることにより磁化（磁化ベクトル）の向きが、Ｘ軸正方向（図４（ａ）の矢印ａ１方向）にピン（固着）されるようにピンド層が形成されている。同様に、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子２２は、各ＧＭＲバーの長手方向に平行な方向（Ｘ軸に対して垂直方向）にバイアス磁界を与えている。そして、磁化（磁化ベクトル）の向きがＸ軸正方向（図４（ａ）の矢印ｂ１方向）にピン（固着）されるようにピンド層が形成されている。
【００２８】
これにより、これらの第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｂにおいては、磁界の感度方向は、各ＧＭＲバーの長手方向に対して垂直な方向、即ち、Ｘ軸正方向（図４（ａ）の矢印ａ１，ｂ１方向）になり、図４（ａ）の矢印ａ１，ｂ１方向に磁界が印加された場合に、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｂの抵抗値は磁界の大きさに比例して減少し、図４（ａ）の矢印ａ１，ｂ１方向と反対方向に磁界が印加された場合に、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｂの抵抗値は磁界の大きさに比例して増大することとなる。
【００２９】
一方、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｄにおいては、バイアス磁石膜は、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｂと１８０°反対方向で各ＧＭＲバーの長手方向に平行な方向（Ｘ軸に対して垂直方向）にバイアス磁界を与えている。そして、磁化（磁化ベクトル）の向きがＸ軸負方向（図４（ａ）の矢印ｃ１，ｄ１方向で、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｂのピンド層の磁化の向きと１８０°反対の方向）にピン（固着）されるようにピンド層が形成されている。
【００３０】
これにより、磁界の感度方向は、各ＧＭＲバーの長手方向に対して垂直な方向、即ち、図４（ａ）の矢印ｃ１，ｄ１方向（第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｂの感度方向と１８０°反対の方向）になり、図４（ａ）の矢印ｃ１，ｄ１方向に磁界が印加された場合に、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｄの抵抗値は磁界の大きさに比例して減少し、図４（ａ）の矢印ｃ１，ｄ１と反対方向に磁界が印加された場合に、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｄの抵抗値は磁界の大きさに比例して増大することとなる。
【００３１】
また、第１Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｅおよび第２Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｆにおいては、図４（ｂ）に模式的に示すように、バイアス磁石膜（例えば、図４（ｂ）に示す１２ｅ−６，１２ｅ−７，１２ｅ−８および１２ｆ−６，１２ｆ−７，１２ｆ−８など）は、各ＧＭＲバー（例えば、図４（ｂ）に示す１２ｅ−２，１２ｅ−３および１２ｆ−２，１２ｆ−３など）の長手方向に平行な方向、即ち、突部（堤部）１５の第１斜面（傾斜角度はθ）１５ａの平面上で、その長手方向がＸ軸に平行な方向（突部（堤部）１５の稜線の走行方向）にバイアス磁界を与えている。そして、磁化（磁化ベクトル）の向きが突部（堤部）１５の第１斜面１５ａに沿うＹ軸正方向かつＺ軸負方向（図４（ｂ）の実線矢印ｅ１（ｆ１）方向）にピン（固着）されるようにピンド層が形成されている。
【００３２】
そして、これらの各ＧＭＲバー（図４（ｂ）に示す１２ｅ−２，１２ｅ−３および１２ｆ−２，１２ｆ−３など）がバイアス磁石膜（図４（ｂ）に示す１２ｅ−６，１２ｅ−７，１２ｅ−８および１２ｆ−６，１２ｆ−７，１２ｆ−８など）で直列に接続されている。これにより、磁界の感度方向は、各ＧＭＲバーの長手方向に対して垂直な方向で、突部（堤部）１５の第１斜面１５ａに沿うＹ軸正方向かつＺ軸負方向（図４（ｂ）の実線矢印ｅ１（ｆ１）方向）になり、図４（ａ）の矢印ｅ１（ｆ１）方向に成分を持つ磁界が印加された場合に、第１Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｅおよび第２Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｆの抵抗値は磁界の大きさに比例して減少し、図４（ａ）の矢印ｅ１（ｆ１）と反対方向に成分を持つ磁界が印加された場合に、第１Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｅおよび第２Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｆの抵抗値は磁界の大きさに比例して増大することとなる。
【００３３】
一方、第３Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｇおよび第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｈにおいては、図４（ｃ）に模式的に示すように、バイアス磁石膜（例えば、図４（ｃ）に示す１２ｇ−６，１２ｇ−７，１２ｇ−８および１２ｈ−６，１２ｈ−７，１２ｈ−８など）は、各ＧＭＲバー（例えば、図４（ｃ）に示す１２ｇ−２，１２ｇ−３および１２ｈ−２，１２ｈ−３など）の長手方向に平行な方向、即ち、突部（堤部）１５の第１斜面（傾斜角度はθ）１５ａの平面上で、その長手方向がＸ軸に平行な方向（突部（堤部）１５の稜線の走行方向）にバイアス磁界を与えている。そして、磁化（磁化ベクトル）の向きが突部（堤部）１５の第１斜面１５ａに沿うＹ軸負方向かつＺ軸負方向（図４（ｃ）の実線矢印ｇ１（ｈ１）方向）にピン（固着）されるようにピンド層が形成されている。
【００３４】
そして、これらの各ＧＭＲバー（図４（ｃ）に示す１２ｇ−２，１２ｇ−３および１２ｈ−２，１２ｈ−３など）がバイアス磁石膜（図４（ｃ）に示す１２ｇ−６，１２ｇ−７，１２ｇ−８および１２ｈ−６，１２ｈ−７，１２ｈ−８など）で直列に接続されている。これにより、磁界の感度方向は、各ＧＭＲバーの長手方向に対して垂直な方向で、突部（堤部）１５の第１斜面１５ａに沿うＹ軸負方向かつＺ軸負方向（図４（ｃ）の実線矢印ｇ１（ｈ１）方向）になり、図４（ａ）の矢印ｇ１（ｈ１）方向に成分を持つ磁界が印加された場合に、第３Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｇおよび第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｈの抵抗値は磁界の大きさに比例して減少し、図４（ａ）の矢印ｇ１（ｈ１）と反対方向に成分を持つ磁界が印加された場合に、第３Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｇおよび第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｈの抵抗値は磁界の大きさに比例して増大することとなる。
【００３５】
また、第１Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｉおよび第２Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｊにおいては、図４（ｃ）に模式的に示すように、バイアス磁石膜（例えば、図４（ｃ）に示す１２ｉ−６，１２ｉ−７，１２ｉ−８および１２ｊ−６，１２ｊ−７，１２ｊ−８など）は、各ＧＭＲバー（例えば、図４（ｃ）に示す１２ｉ−２，１２ｉ−３および１２ｊ−２，１２ｊ−３など）の長手方向に平行な方向、即ち、突部（堤部）１５の第２斜面（傾斜角度はθ）１５ｂの平面上で、その長手方向がＸ軸に平行な方向（突部（堤部）１５の稜線の走行方向）にバイアス磁界を与えている。そして、磁化（磁化ベクトル）の向きが突部（堤部）１５の第２斜面１５ｂに沿うＹ軸負方向かつＺ軸正方向（図４（ｃ）の破線矢印ｉ１（ｊ１）方向）にピン（固着）されるようにピンド層が形成されている。
【００３６】
そして、これらの各ＧＭＲバー（図４（ｃ）に示す１２ｉ−２，１２ｉ−３および１２ｊ−２，１２ｊ−３など）がバイアス磁石膜（図４（ｃ）に示す１２ｉ−６，１２ｉ−７，１２ｉ−８および１２ｊ−６，１２ｊ−７，１２ｊ−８など）で直列に接続されている。これにより、磁界の感度方向は、各ＧＭＲバーの長手方向に対して垂直な方向で、突部（堤部）１５の第２斜面１５ｂに沿うＹ軸負方向かつＺ軸正方向（図４（ｃ）の破線矢印ｉ１（ｊ１）方向）になり、図４（ａ）の矢印ｉ１（ｊ１）方向に成分を持つ磁界が印加された場合に、第１Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｉおよび第２Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｊの抵抗値は磁界の大きさに比例して減少し、図４（ａ）の矢印ｉ１（ｊ１）と反対方向に成分を持つ磁界が印加された場合に、第１Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｉおよび第２Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｊの抵抗値は磁界の大きさに比例して増大することとなる。
【００３７】
一方、第３Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｋおよび第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｌにおいては、図４（ｂ）に模式的に示すように、バイアス磁石膜（例えば、図４（ｂ）に示す１２ｋ−６，１２ｋ−７，１２ｋ−８および１２ｌ−６，１２ｌ−７，１２ｌ−８など）は、各ＧＭＲバー（例えば、図４（ｂ）に示す１２ｋ−２，１２ｋ−３および１２ｌ−２，１２ｌ−３など）の長手方向に平行な方向、即ち、突部（堤部）１５の第２斜面（傾斜角度はθ）１５ｂの平面上で、その長手方向がＸ軸に平行な方向（突部（堤部）１５の稜線の走行方向）にバイアス磁界を与えている。そして、磁化（磁化ベクトル）の向きが突部（堤部）１５の第２斜面１５ｂに沿うＹ軸正方向かつＺ軸正方向（図４（ｂ）の破線矢印ｋ１（ｌ１）方向）にピン（固着）されるようにピンド層が形成されている。
【００３８】
そして、これらの各ＧＭＲバー（図４（ｂ）に示す１２ｋ−２，１２ｋ−３および１２ｌ−２，１２ｌ−３など）がバイアス磁石膜（図４（ｂ）に示す１２ｋ−６，１２ｋ−７，１２ｋ−８および１２ｌ−６，１２ｌ−７，１２ｌ−８など）で直列に接続されている。これにより、磁界の感度方向は、各ＧＭＲバーの長手方向に対して垂直な方向で、突部（堤部）１５の第２斜面１５ｂに沿うＹ軸正方向かつＺ軸正方向（図４（ｂ）の破線矢印ｋ１（ｌ１）方向）になり、図４（ａ）の矢印ｋ１（ｌ１）方向に成分を持つ磁界が印加された場合に、第３Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｋおよび第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｌの抵抗値は磁界の大きさに比例して減少し、図４（ａ）の矢印ｋ１（ｌ１）と反対方向に成分を持つ磁界が印加された場合に、第３Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｋおよび第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｌの抵抗値は磁界の大きさに比例して増大することとなる。
【００３９】
Ｘ軸磁気センサは、図５（ａ）（なお、図５（ａ）〜（ｃ）において、各矢印は各ＧＭＲ素子の固着層がｙ軸負方向にピンされたときの磁化の向きが上向きとなるように示している。）に等価回路を示したように、第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａ〜１２ｄがフルブリッヂ接続されることにより構成されている。このような構成において、パッド１３ａおよびパッド１３ｂは定電圧源１４の正極，負極に接続され、電位Ｖｘｉｎ+（本例では３Ｖ）と電位Ｖｘｉｎ-（本例では０（Ｖ））が付与される。そして、パッド１３ｃとパッド１３ｄの電位がそれぞれ電位Ｖｘｏｕｔ+と電位Ｖｘｏｕｔ-として取り出され、その電位差（Ｖｘｏｕｔ+ − Ｖｘｏｕｔ-）がセンサ出力Ｖｘｏｕｔとして取り出される。
【００４０】
Ｙ１軸磁気センサは、図５（ｂ）に等価回路を示したように、第１〜第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｅ〜１２ｈがフルブリッヂ接続されることにより構成されている。そして、パッド１３ｅよびパッド１３ｆは定電圧源１４の正極，負極に接続され、電位Ｖｙ１ｉｎ+（本例では３Ｖ）と電位Ｖｙ１ｉｎ-（本例では０（Ｖ））が付与され、パッド１３ｇとパッド１３ｈの電位差がセンサ出力Ｖｙ１ｏｕｔとして取り出される。
【００４１】
Ｙ２軸磁気センサは、図５（ｃ）に等価回路を示したように、第１〜第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｉ〜１２ｌがフルブリッヂ接続されることにより構成されている。そして、パッド１３ｉおよびパッド１３ｊは定電圧源１４の正極，負極に接続され、電位Ｖｙ２ｉｎ+（本例では３Ｖ）と電位Ｖｙ２ｉｎ-（本例では０（Ｖ））が付与され、パッド１３ｋとパッド１３ｌの電位差がセンサ出力Ｖｙ２ｏｕｔとして取り出される。
【００４２】
そして、得られた出力Ｖｘｏｕｔ，Ｖｙ１ｏｕｔおよびＶｙ２ｏｕｔに基づいて、Ｘ軸方向の磁界の成分Ｈｘを下記の（４）式により求めることができる。同様に、Ｙ軸方向の磁界の成分Ｈｙを下記の（５）式により求めることができ、Ｚ軸方向の磁界の成分Ｈｚを下記の（６）式により求めることができる。なお、これらの演算はこの基板１１に予め形成されたＬＳＩにより行われることとなる。
Ｈｘ＝２ｋｘ×Ｖｘｏｕｔ・・・（４）
Ｈｙ＝ｋｙ（Ｖｙ１ｏｕｔ−Ｖｙ２ｏｕｔ）／ｃｏｓθ・・・（５）
Ｈｚ＝ｋｚ（Ｖｙ１ｏｕｔ＋Ｖｙ２ｏｕｔ）／ｓｉｎθ・・・（６）
ただし、θは突部（堤部）１５の各斜面１５ａ，１５ｂの傾斜角度であって、この場合のθは３０°＜θ＜６０°の関係を有する。また、ｋｘ，ｋｙ，ｋｚは比例定数であって、各センサの感度が等しければ、ｋｘ＝ｋｙ＝ｋｚとなる。
【００４３】
ついで、上述のような構成となる三軸磁気センサの製造方法について、図６〜図１５の断面模式図に基づいて以下に説明する。なお、図６〜図１５において、（ａ）はビア部を示し、（ｂ）はパッド部を示し、（ｃ）はＹ１軸ＧＭＲ部およびＹ２軸ＧＭＲ部を示している。この場合、上述したように、基板１１としては、ＣＭＯＳプロセスにより予めＬＳＩが作り込まれた基板や、予め配線層のみが作り込まれた基板を用いることが望ましい。
【００４４】
この三軸磁気センサの製造方法では、図６に示すように、まず、配線層１１ａが形成された基板（石英基板またはシリコン基板）１１の上に層間絶縁膜（ＳＯＧ：Spin On Glass）１１ｂを塗布することにより平坦化した。この後、図７に示すように、ビア部とパッド部の上の層間絶縁膜１１ｂをエッチングで取り除き、開口部１１ｃ，１１ｄを作製した。ついで、図８に示すように、これらの表面に、例えばＳｉＯ2膜からなる酸化膜（厚み：１５００Å）１１ｅと、例えばＳｉ3Ｎ4膜からなる窒化膜（厚み：５０００Å）１１ｆとをプラズマＣＶＤにより成膜した。ついで、これらの上にレジストを塗布した後、ビア部とパッド部に開口を形成するようなパターンにカットした。
【００４５】
ついで、ビア部上およびパッド部上の窒化膜１１ｆをエッチングにより除去した後、レジストを除去した。これにより、図９に示すように、窒化膜１１ｆにはビア部上およびパッド部上に開口部１１ｇ，１１ｈが形成されるが、酸化膜１１ｅはエッチングしきらずに残存させるようにした。この場合、開口部１１ｇ，１１ｈの開口幅（径）は開口部１１ｃ，１１ｄの開口幅（径）よりも小さくなるようにした。これは、開口部１１ｃ，１１ｄで層間絶縁膜１１ｂが露出して、水分が配線層やＬＳＩに浸入するのを防止するためである。
【００４６】
この後、図１０に示すように、これらの上に、例えばＳｉＯ2膜からなる上層酸化膜（厚み：５μｍ）１１ｉをプラズマＣＶＤにより成膜した。ついで、これらの上にレジストを塗布してレジスト膜（厚み：５μｍ）１１ｊを形成した。そして、形成されたレジスト膜（厚み：５μｍ）１１ｊにビア部とパッド部に開口を形成するためのパターンをカットするとともに、Ｙ１軸ＧＭＲ素子およびＹ２軸ＧＭＲ素子の配列用の突部（堤部）１５を形成するためのパターンをカットした。カット後、１５０℃の温度で１０分間の熱処理を行って、図１１に示すように、レジスト１１ｊのカド部をテーパー状に形成（テーパ化）した。
【００４７】
この後、上層酸化膜（厚み：５μｍ）１１ｉとレジスト膜（厚み：５μｍ）１１ｊとがほぼ同じ比率でエッチングされ、かつエッチング後の上層酸化膜１１ｉの最大厚み部で約５０００Åの厚みが残るような条件でドライエッチングを行った。このとき、上層酸化膜１１ｉのビア部およびパッド部での開口幅（径）が、窒化膜１１ｆのビア部およびパッド部での開口幅（径）より大きくならないようにした。ドライエッチングを行った後、残存するレジストを除去した。これにより、図１２に示すように、ＧＭＲ部に上層酸化膜１１ｉからなる突部（堤部）１５が形成されることとなる。
【００４８】
ついで、これらの上にレジストを塗布して、このレジストをビア部に開口を形成するためのパターンにカットした後、エッチングを行った。この後、残存するレジストを除去することにより、図１３に示すように、ビア部に開口１１ｋを形成して、基板１１の最上層の配線層１１ａを露出させた。ついで、スパッタリング法によって、ＴｉまたはＣｒ（膜厚は３００μｍ）からなる下地膜を形成した。
【００４９】
ついで、ＣｏＣｒＰｔ等の材質からなる硬質強磁性体で高保磁力を有するバイアス磁石膜１１ｍ（後に、例えば、図２（ａ）に示す１２ａ−５，１２ａ−６，１２ａ−７，１２ａ−８，１２ａ−９等になる）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、下地膜の表面上に形成した。これらの下地膜およびバイアス磁石膜１１ｍの上にレジストを塗布して、このレジストをバイアス磁石膜１１ｍのパターンにカットした後、バイアス磁石膜１１ｍと下地膜のエッチングを行った。この場合、突部（堤部）１５の斜面部１５ａ，１５ｂでのエッチングを適切に行い、突部（堤部）１５の断面形状を整えるために熱処理を行ってレジストをテーパ化してもよい。この後、残存するレジストを除去した。ついで、スパッタリング法によって、ＧＭＲ素子をなすＧＭＲ多層膜１１ｎ（後に、１２ａ〜１２ｄ，１２ｅ〜１２ｈ，１２ｉ〜１２ｌ等になる）をこれら下地膜およびバイアス磁石膜１１ｍの表面上に形成した。
【００５０】
なお、ＧＭＲ多層膜１１ｎは、図２（ｃ）に示したように、基板１１の上に順に積層されたフリー層（自由層、自由磁化層）Ｆ、膜厚が２．４ｎｍ（２４Å）のＣｕからなる導電性のスペーサ層Ｓ、ピン層（固着層、固定磁化層）Ｐ、及び膜厚が２．５ｎｍ（２５Å）のチタン（Ｔｉ）又はタンタル（Ｔａ）からなるキャッピング層Ｃからなっている。そして、フリー層Ｆは、基板１１の直上に形成された膜厚が８ｎｍ（８０Å）のＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層１２ａ−２１と、膜厚が３．３ｎｍ（３３Å）のＮｉＦｅ磁性層１２ａ−２２と、１〜３ｎｍ（１０〜３０Å）程度の膜厚のＣｏＦｅ層１２ａ−２３とからなっている。ＣｏＺｒＮｂアモルファス磁性層１２ａ−２１とＮｉＦｅ磁性層１２ａ−２２は軟質強磁性体薄膜層を構成している。一方、ピン層Ｐは、膜厚が２．２ｎｍ（２２Å）のＣｏＦｅ磁性層１２ａ−２５と、膜厚が２４ｎｍ（２４０Å）の反強磁性膜１２ａ−２６とを重ね合わせたものである。
【００５１】
ついで、得られた積層体の上に永久磁石アレー１６を近接させて、後述するように規則化熱処理（ピニング処理）を行い、ピンド層Ｐの磁化の向きを固定させた。その後、ＧＭＲ多層膜１１ｎの表面上に、任意の厚さ、例えば平坦部で２μｍの厚みとなるようにレジストを塗布し、このレジストの表面にマスクを配置して、焼き付け、現像処理を行って不必要なレジストを取り除き、後に得られるＧＭＲ多層膜１１ｎと同じパターンを有するレジスト膜を形成する。その際、突部（堤部）１５でのエッチングを適切に行い、突部（堤部）１５の断面形状を整えるためにレジストをテーパー化する。この後、レジスト膜で保護されていない部分のＧＭＲ多層膜１１ｎを、イオンミリングにより除去し、ＧＭＲ多層膜１１ｎを所定の形状（例えば、複数の狭幅の帯状体の形状）に形成した。その際、ビア部はＧＭＲ多層膜１１ｎとバイアス磁石膜１１ｍの双方が残るようにした。これはビア部の縁での断線を予防するためである。
【００５２】
次に、レジスト膜を除去し、これらの上に膜厚が１００００Åの例えばＳｉ3Ｎ4膜からなる窒化膜１１ｏをプラズマＣＶＤで成膜した後、これらの上にポリイミド膜１１ｐを成膜して、保護膜を形成した。ついで、パッド部上のポリイミド膜１１ｐをマスクとして、パッド部上の窒化膜１１ｏをエッチングにより除去してパッド部を開口して、各パッドを形成するとともに、これらを接続する配線を形成し、最後に基板１１を切断した。以上により、図１に示した実施例１の三軸磁気センサ１０が作製される。
【００５３】
ここで、規則化熱処理（ピニング処理）は、図１６（なお、図１６においては永久棒磁石片を５個だけ図示している）に模式的に示すように、永久棒磁石アレー（マグネットアレー）１６を基板１１上に配置し、これらを真空中で２６０℃〜２９０℃に加熱し、その状態で４時間ほど放置することにより行った。即ち、まず、隣接する永久棒磁石片の上端（下端）の極性が互いに異なるように格子状に配列された永久棒磁石アレー（マグネットアレー）１６を用意する。この後、基板１１の中心部上で永久棒磁石片１６ａ（下端部がＮ極となる）が配列され、基板１１の外側で永久棒磁石片１６ａの上下左右の領域上に永久棒磁石片１６ｂ，１６ｃ，１６ｅ（下端部がＳ極となる）が配列されるように永久棒磁石アレー１６を配置した。
【００５４】
これにより、基板１１の中心部の上に配置された永久棒磁石片１６ａのＮ極から、このＮ極に隣接する永久棒磁石片１６ｂ，１６ｃ，１６ｅのＳ極に向かう９０°ずつ方向が異なる磁界（図１６の点線矢印）が形成される。かかる磁界を利用して、真空中で２６０℃〜２９０℃に加熱し、その状態で４時間ほど放置することにより、固着層Ｐ（固着層Ｐのピンド層）の磁化の向きが固定されることとなる。この結果、図４に示したように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｂにおいては、図４（ａ）のａ１，ｂ１方向にピンド層の磁化の向きが固定され、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｄにおいては、図４（ａ）のｃ１，ｄ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
【００５５】
一方、第１Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｅおよび第２Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｆにおいては、突部（堤部）１５の第１斜面１５ａに沿うＹ軸正方向、即ち、図４（ｂ）の矢印ｅ１（ｆ１）方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。また、第３Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｇおよび第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子１２ｈにおいては、突部（堤部）１５の第１斜面１５ａに沿うＹ軸負方向、即ち、図４（ｃ）の矢印ｇ１（ｈ１）方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。さらに、第１Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｉおよび第２Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｊにおいては、突部（堤部）１５の第２斜面１５ｂに沿うＹ軸負方向、即ち、図４（ｃ）の矢印ｉ１（ｊ１）方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。また、第３Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｋおよび第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子１２ｌにおいては、突部（堤部）１５の第２斜面１５ｂに沿うＹ軸正方向、即ち、図４（ｂ）の矢印ｋ１（ｌ１）方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
【００５６】
なお、このような規則化熱処理（ピニング処理）において、突部（堤部）１５の各斜面１５ａ，１５ｂに対して水平方向に強い磁界を付与することが望ましい。そこで、図１７（ａ）に示すように、永久棒磁石アレー（マグネットアレー）１６の各永久棒磁石片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｅに対応する位置に窓１７ａが形成された鉄製のヨーク１７を用いて、規則化熱処理を行うのが望ましい。この場合、図１７（ｂ）に示すように、上述のように各素子が形成された基板１１の上に永久棒磁石アレー（マグネットアレー）１６を配置し、この基板１１の下にヨーク１７を配置して、これらを真空中で２６０℃〜２９０℃に加熱し、その状態で４時間ほど放置することにより行った。この場合、ヨーク１７を基板１１の下に配置するに際しては、永久棒磁石アレー（マグネットアレー）１６の各永久棒磁石片１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｅに対応する位置に窓１７ａが位置するように配置して行った。これにより、突部（堤部）１５の各斜面１５ａ，１５ｂに対して水平方向に強い磁界を付与することができるようになる。
【００５７】
〈変形例〉
上述した実施例１の三軸磁気センサにおいては、各ＧＭＲ素子の配置関係に種々の変形を加えて変形例とすることが可能である。以下に、実施例１の三軸磁気センサの代表的な変形例について、図１８〜図２０に基づいて簡単に説明することとする。この場合、図１８〜図２０においては、図１（ａ）と同様に、各ＧＭＲ素子の各基板上への配置状態とともに、規則化熱処理における実施例１と同様の永久棒磁石アレー（マグネットアレー）の配置関係も示している。
【００５８】
〈第１変形例〉
第１変形例の三軸磁気センサ２０は、図１８に示すように、上述した実施例１と同様に、基板２１の平面上に形成されたＸ軸ＧＭＲ素子と、この基板に形成された突部（図示せず）の第１斜面に形成されたＹ１軸ＧＭＲ素子と、第２斜面に形成されたＹ２軸ＧＭＲ素子とから構成される。ここで、Ｘ軸ＧＭＲ素子は第１Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａと、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｂと、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｃと、第４Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｄとにより構成されている。この場合、それらの各素子を構成するＧＭＲバーの長手方向がＸ軸（Ｙ軸）に対してそれぞれ４５°の角度となるように配置されている。
【００５９】
また、突部の頂部（あるいは谷部）はＸ軸（Ｙ軸）に対してそれぞれ４５°の角度になるように形成されていて、これらの突部の第１斜面に第１Ｙ１軸ＧＭＲ素子２２ｅと、第２Ｙ１軸ＧＭＲ素子２２ｆと、第３Ｙ１軸ＧＭＲ素子２２ｇと、第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子２２ｈとが形成されていて、Ｙ１軸ＧＭＲ素子が構成されている。この場合、突部の頂部（あるいは谷部）はＸ軸（Ｙ軸）に対してそれぞれ４５°の角度になるように形成されているので、各素子を構成するＧＭＲバーの長手方向もＸ軸（Ｙ軸）に対してそれぞれ４５°の角度となるように配置されることとなる。
【００６０】
さらに、突部の第２斜面に第１Ｙ２軸ＧＭＲ素子２２ｉと、第２Ｙ２軸ＧＭＲ素子２２ｊと、第３Ｙ２軸ＧＭＲ素子２２ｋと、第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子２２ｌとが形成されてＹ２軸ＧＭＲ素子が構成されている。この場合も、突部の頂部（あるいは谷部）はＸ軸（Ｙ軸）に対してそれぞれ４５°の角度になるように形成されているので、各素子を構成するＧＭＲバーの長手方向がＸ軸（Ｙ軸）に対してそれぞれ４５°の角度となるように配置されることとなる。
【００６１】
そして、実施例１と同様な永久棒磁石アレー（マグネットアレー）１６を、図１８に示すように基板２１上に配置した後、真空中で２６０℃〜２９０℃に加熱し、その状態で４時間ほど放置することにより規則化熱処理を行った。これにより、基板２１の中心部の上に配置された永久棒磁石片１６ａのＮ極から、このＮ極に隣接する永久棒磁石片１６ｂ，１６ｃ，１６ｅのＳ極に向かう９０°ずつ方向が異なる磁界が形成され、固着層Ｐ（固着層Ｐのピンド層）の磁化の向きが固定されることとなる。この結果、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｂにおいては、図１８の矢印ａ１，ｂ１方向にピンド層の磁化の向きが固定され、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｄにおいては、図１８の矢印ｃ１，ｄ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
【００６２】
また、第１Ｙ１軸ＧＭＲ素子２２ｅおよび第２Ｙ１軸ＧＭＲ素子２２ｆにおいては、Ｘ軸（Ｙ軸）に対してそれぞれ４５°傾いた突部（堤部）の第１斜面に沿うＹ軸正方向かつＺ軸負方向、即ち、図１８の矢印ｅ１，ｆ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。また、第３Ｙ１軸ＧＭＲ素子２２ｇおよび第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子２２ｈにおいては、Ｘ軸（Ｙ軸）に対してそれぞれ４５°傾いた突部（堤部）の第１斜面に沿うＹ軸負方向かつＺ軸負方向、即ち、図１８の矢印ｇ１，ｈ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
【００６３】
さらに、第１Ｙ２軸ＧＭＲ素子２２ｉおよび第２Ｙ２軸ＧＭＲ素子２２ｊにおいては、Ｘ軸（Ｙ軸）に対してそれぞれ４５°傾いた突部（堤部）の第２斜面に沿うＹ軸負方向かつＺ軸正方向、即ち、図１８の矢印ｉ１，ｊ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。また、第３Ｙ２軸ＧＭＲ素子２２ｋおよび第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子２２ｌにおいては、Ｘ軸（Ｙ軸）に対してそれぞれ４５°傾いた突部（堤部）の第２斜面に沿うＹ軸正方向かつＺ軸正方向、即ち、図１８の矢印ｋ１，ｌ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
なお、このように各ＧＭＲバーの長手方向がＸ軸（Ｙ軸）に対してそれぞれ４５°の角度となるように配置されていると、その理由は不明であるが、強磁界に対する安定性が向上することが分かった。
【００６４】
〈第２変形例〉
第２変形例の三軸磁気センサ３０は、図１９に示すように、平面視で正方形状の基板３１の一対の角部に配置されたＸ軸ＧＭＲ素子と、もう一対の角部に形成された突部（図示せず）の第１斜面に形成されたＹ１軸ＧＭＲ素子と、第２斜面に形成されたＹ２軸ＧＭＲ素子とから構成される。ここで、Ｘ軸ＧＭＲ素子は第１Ｘ軸ＧＭＲ素子３２ａと、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子３２ｂと、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子３２ｃと、第４Ｘ軸ＧＭＲ素子３２ｄとにより構成されている。この場合、それらの各素子を構成するＧＭＲバーの長手方向が基板３１の各辺（Ｘ軸あるいはＹ軸）に対してそれぞれ４５°の角度となるように配置されている。
【００６５】
また、突部の頂部（あるいは谷部）は基板３１の各辺（Ｘ軸あるいはＹ軸）に対してそれぞれ４５°の角度になるように形成されていて、これらの突部の第１斜面に第１Ｙ１軸ＧＭＲ素子３２ｅと、第２Ｙ１軸ＧＭＲ素子３２ｆと、第３Ｙ１軸ＧＭＲ素子３２ｇと、第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子３２ｈとが形成されていて、Ｙ１軸ＧＭＲ素子が構成されている。この場合、突部の頂部（あるいは谷部）は基板３１の各辺（Ｘ軸あるいはＹ軸）に対してそれぞれ４５°の角度になるように形成されているので、各素子を構成するＧＭＲバーの長手方向も基板３１の各辺（Ｘ軸あるいはＹ軸）に対してそれぞれ４５°の角度となるように配置されることとなる。
【００６６】
さらに、突部の第２斜面に第１Ｙ２軸ＧＭＲ素子３２ｉと、第２Ｙ２軸ＧＭＲ素子３２ｊと、第３Ｙ２軸ＧＭＲ素子３２ｋと、第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子３２ｌとが形成されてＹ２軸ＧＭＲ素子が構成されている。この場合も、突部の頂部（あるいは谷部）は基板３１の各辺（Ｘ軸あるいはＹ軸）に対してそれぞれ４５°の角度になるように形成されているので、各素子を構成するＧＭＲバーの長手方向が基板３１の各辺（Ｘ軸あるいはＹ軸）に対してそれぞれ４５°の角度となるように配置されることとなる。
【００６７】
そして、実施例１と同様な永久棒磁石アレー（マグネットアレー）１６を、図１９に示すように基板３１上に配置した後、真空中で２６０℃〜２９０℃に加熱し、その状態で４時間ほど放置することにより規則化熱処理を行った。これにより、基板３１の中心部の上に配置された永久棒磁石片１６ａのＮ極から、このＮ極に隣接する永久棒磁石片１６ｂ，１６ｃ，１６ｅのＳ極に向かう９０°ずつ方向が異なる磁界が形成され、固着層Ｐ（固着層Ｐのピンド層）の磁化の向きが固定されることとなる。この結果、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子３２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子３２ｂにおいては、基板３１のＸ軸に対して４５°正方向に、即ち、図１９の矢印ａ１，ｂ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。また、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子３２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子３２ｄにおいては、基板３１のＸ軸に対して１３５°負方向に、即ち、図１９の矢印ｃ１，ｄ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
【００６８】
また、第１Ｙ１軸ＧＭＲ素子３２ｅおよび第２Ｙ１軸ＧＭＲ素子３２ｆにおいては、基板３１の各辺（Ｘ軸あるいはＹ軸）に対してそれぞれ４５°の角度になるように形成された突部（堤部）の第１斜面の傾斜方向に沿い、基板の中心から基板３１のＸ軸に対して４５°負方向の角部へ向かう方向かつＺ軸負方向に、即ち、図１９の矢印ｅ１，ｆ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。また、第３Ｙ１軸ＧＭＲ素子３２ｇおよび第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子３２ｈにおいては、基板３１の各辺（Ｘ軸あるいはＹ軸）に対してそれぞれ４５°の角度になるように形成された突部（堤部）の第１斜面の傾斜方向（Ｚ軸負方向）に沿い、基板の中心から基板３１のＸ軸に対して１３５°正方向の角部へ向かう方向かつＺ軸負方向に、即ち、図１９の矢印ｇ１，ｈ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
【００６９】
さらに、第１Ｙ２軸ＧＭＲ素子３２ｉおよび第２Ｙ２軸ＧＭＲ素子３２ｊにおいては、基板３１の各辺（Ｘ軸あるいはＹ軸）に対してそれぞれ４５°の角度になるように形成された突部（堤部）の第２斜面の傾斜方向（第１斜面の傾斜方向とは逆の方向）に沿い、基板の中心から基板３１のＸ軸に対して１３５°正方向の角部へ向かう方向かつＺ軸正方向に、即ち、図１９の矢印ｉ１，ｊ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。また、第３Ｙ２軸ＧＭＲ素子３２ｋおよび第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子３２ｌにおいては、基板３１の各辺（Ｘ軸あるいはＹ軸）に対してそれぞれ４５°の角度になるように形成された突部（堤部）の第２斜面の傾斜方向（第１斜面の傾斜方向とは逆の方向）に沿い、基板の中心から基板３１のＸ軸に対して４５°負方向の角部へ向かう方向かつＺ軸正方向に、即ち、図１９の矢印ｋ１，ｌ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
【００７０】
〈第３変形例〉
第３変形例の三軸磁気センサ４０は、図２０に示すように、平面視で正方形状の基板４１の一対の角部に配置されたＸ軸ＧＭＲ素子と、もう一対の角部に形成された突部（図示せず）の第１斜面に形成されたＹ１軸ＧＭＲ素子と、第２斜面に形成されたＹ２軸ＧＭＲ素子とから構成される。ここで、Ｘ軸ＧＭＲ素子は第１Ｘ軸ＧＭＲ素子４２ａと、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子４２ｂと、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子４２ｃと、第４Ｘ軸ＧＭＲ素子４２ｄとにより構成されている。この場合、それらの各素子を構成するＧＭＲバーの長手方向が基板４１のＸ軸に垂直（Ｙ軸に平行）になるように配置されている。
【００７１】
また、突部の頂部（あるいは谷部）は基板４１のＸ軸に平行（Ｙ軸に垂直）になるように形成されていて、これらの突部の第１斜面に第１Ｙ１軸ＧＭＲ素子４２ｅと、第２Ｙ１軸ＧＭＲ素子４２ｆと、第３Ｙ１軸ＧＭＲ素子４２ｇと、第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子４２ｈとが形成されていて、Ｙ１軸ＧＭＲ素子が構成されている。この場合、突部の頂部（あるいは谷部）は基板４１のＸ軸に平行（Ｙ軸に垂直）になるように形成されているので、各素子を構成するＧＭＲバーの長手方向も基板４１のＸ軸に平行（Ｙ軸に垂直）になるように配置されることとなる。
【００７２】
さらに、突部の第２斜面に第１Ｙ２軸ＧＭＲ素子４２ｉと、第２Ｙ２軸ＧＭＲ素子４２ｊと、第３Ｙ２軸ＧＭＲ素子４２ｋと、第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子４２ｌとが形成されてＹ２軸ＧＭＲ素子が構成されている。この場合も、突部の頂部（あるいは谷部）は基板４１のＸ軸に平行（Ｙ軸に垂直）になるように形成されているので、各素子を構成するＧＭＲバーの長手方向が基板４１のＸ軸に平行（Ｙ軸に垂直）になるように配置されることとなる。
【００７３】
そして、実施例１と同様な永久棒磁石アレー（マグネットアレー）１６を、図２０に示すように基板４１上に配置した後、真空中で２６０℃〜２９０℃に加熱し、その状態で４時間ほど放置することにより規則化熱処理を行った。これにより、基板４１の中心部の上に配置された永久棒磁石片１６ａのＮ極から、このＮ極に隣接する永久棒磁石片１６ｂ，１６ｃ，１６ｅのＳ極に向かう９０°ずつ方向が異なる磁界が形成され、固着層Ｐ（固着層Ｐのピンド層）の磁化の向きが固定されることとなる。この結果、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子４２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子４２ｂにおいては、基板４１のＸ軸に対して４５°正方向に、即ち、図２０の矢印ａ１，ｂ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。また、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子４２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子４２ｄにおいては、基板４１のＸ軸に対して１３５°負方向に、即ち、図２０の矢印ｃ１，ｄ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
【００７４】
また、第１Ｙ１軸ＧＭＲ素子４２ｅおよび第２Ｙ１軸ＧＭＲ素子４２ｆにおいては、基板３１のＸ軸に平行（Ｙ軸に垂直）になるように形成された突部（堤部）の第１斜面に沿い、基板の中心から基板３１のＸ軸に対して４５°負方向の角部へ向かう方向かつＺ軸負方向に、即ち、図２０の矢印ｅ１，ｆ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。また、第３Ｙ１軸ＧＭＲ素子４２ｇおよび第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子４２ｈにおいては、基板４１のＸ軸に平行（Ｙ軸に垂直）になるように形成された突部（堤部）の第１斜面に沿い、基板の中心から基板３１のＸ軸に対して１３５°正方向の角部へ向かう方向かつＺ軸負方向に、即ち、図２０の矢印ｇ１，ｈ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
【００７５】
さらに、第１Ｙ２軸ＧＭＲ素子４２ｉおよび第２Ｙ２軸ＧＭＲ素子４２ｊにおいては、基板４１のＸ軸に平行（Ｙ軸に垂直）になるように形成された突部（堤部）の第２斜面に沿い、基板の中心から基板３１のＸ軸に対して４５°負方向の角部へ向かう方向かつＺ軸正方向に、即ち、図２０の矢印ｉ１，ｊ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。また、第３Ｙ２軸ＧＭＲ素子４２ｋおよび第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子４２ｌにおいては、基板４１のＸ軸に平行（Ｙ軸に垂直）になるように形成された突部（堤部）の第２斜面に沿い、基板の中心から基板３１のＸ軸に対して１３５°正方向の角部へ向かう方向かつＺ軸正方向で、即ち、図２０の矢印ｋ１，ｌ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
【００７６】
〈第４変形例〉
なお、上述した実施例１においては、突部１５の斜面に形成されたＹ１軸ＧＭＲ素子およびＹ２軸ＧＭＲ素子を構成する各ＧＭＲバーはバイアス磁石膜（例えば、図３（ａ）（ｂ）に示す１２ｅ−５，１２ｅ−６，１２ｅ−７，１２ｅ−８，１２ｅ−９および１２ｋ−５，１２ｋ−６，１２ｋ−７，１２ｋ−８，１２ｋ−９など）により接続されており、突部１５の頂部においてもバイアス磁石膜が形成されている。
【００７７】
そこで、本第４変形例においては、図２１（この図２１において、図３と同一符号は同一名称を表している）に示すように、バイアス磁石膜の内、突部１５の頂部に形成されるバイアス磁石膜（例えば、１２ｅ−５，１２ｅ−６，１２ｅ−７，１２ｅ−８，１２ｅ−９および１２ｋ−５，１２ｋ−６，１２ｋ−７，１２ｋ−８，１２ｋ−９など）の突部１５の頂部に位置する部分（接続部分）を非磁性膜（例えば、ポリシリコンなどの非磁性体からなる）を形成するようにした。例えば、図２１に示すように、バイアス磁石膜１２ｅ−６（１２ｋ−６）の突部１５の頂部に位置する部分（接続部分）に非磁性膜１２ｅ−６１（１２ｋ−６１）を形成し、バイアス磁石膜１２ｅ−７（１２ｋ−７）の突部１５の頂部に位置する部分（接続部分）に非磁性膜１２ｅ−７１（１２ｋ−７１）を形成し、バイアス磁石膜１２ｅ−８（１２ｋ−８）の突部１５の頂部に位置する部分（接続部分）に非磁性膜１２ｅ−８１（１２ｋ−８１）を形成した。
【００７８】
この場合、突部１５の頂部に非磁性膜（例えば、図２１に示す１２ｅ−６１（１２ｋ−６１）、１２ｅ−７１（１２ｋ−７１）、１２ｅ−８１（１２ｋ−８１）など）を形成するに際しては、図１３の工程の後、非磁性膜（例えば、１２ｅ−６１（１２ｋ−６１）、１２ｅ−７１（１２ｋ−７１）、１２ｅ−８１（１２ｋ−８１）など）を形成する工程を設ける必要がある。そして、非磁性膜を形成した後に、図１４に示すように、バイアス磁石膜を形成するようにすればよい。
【００７９】
２．実施例２
ついで、実施例２の三軸磁気センサを図２２〜図２３に基づいて以下に説明する。なお、図２２は、実施例２の三軸磁気センサの概略構成を示す平面図である。図２３は、図２２のＦ部，Ｇ部を拡大して示す図であり、図２３（ａ）はＦ部のＨ−Ｈ’断面を拡大して示す断面図であり、図２３（ｂ）はＧ部を拡大した平面図であり、図２３（ｃ）はＧ部のＨ−Ｈ’断面を拡大して示す断面図であり、図２３（ｄ）はＧ部を拡大した平面図である。
【００８０】
上述した実施例１およびその変形例においては、突部１５の第１斜面にＹ１軸ＧＭＲ素子を配置し、突部１５の第２斜面にＹ２軸ＧＭＲ素子を配置するようにしたが、本実施例２においては、突部５５の第１斜面のみにＹ１軸ＧＭＲ素子を配置し、突部５５とは異なる別の突部であって、突部５５と同一の形状を有する突部５６の第２斜面のみにＹ２軸ＧＭＲ素子を配置するようにしている。
ここで、本実施例２の三軸磁気センサ５０は、図２２に示すように、Ｘ軸ＧＭＲ素子５２ａ〜５２ｄ、Ｙ１軸ＧＭＲ素子５２ｅ〜５２ｈ、Ｙ２軸ＧＭＲ素子５２ｉ〜５２ｌが、正方形状の基板５１の周縁部で各辺の中央部に形成されている。この場合、Ｘ軸ＧＭＲ素子５２ａ〜５２ｄは上述した実施例１のＸ軸ＧＭＲ素子１２ａ〜１２ｄと同様であるので、その説明は省略する。
【００８１】
Ｙ１軸ＧＭＲ素子５２ｅ〜５２ｈは、図２３（ａ）に示すように、基板５１に形成された突部５５の第１斜面のみにＧＭＲバー５２ｅ−１，５２ｅ−２，５２ｅ−３，５２ｅ−４（５２ｆ，５２ｇ，５２ｈについても同様である）が形成されている。そして、これらのＧＭＲバーが、図２３（ｂ）に示すように、バイアス磁石膜５２ｅ−５，５２ｅ−６，５２ｅ−７，５２ｅ−８，５２ｅ−９（５２ｆ，５２ｇ，５２ｈについても同様である）で直列接続されている。一方、Ｙ２軸ＧＭＲ素子５２ｉ〜５２ｌは、図２３（ｃ）に示すように、基板５１に形成された突部５５とは異なる別の突部５６の第２斜面のみにＧＭＲバー５２のｋ−１，５２ｋ−２，５２ｋ−３，５２ｋ−４（５２ｉ，５２ｊ，５２ｌについても同様である）が形成されている。そして、図２３（ｄ）に示すように、これらのＧＭＲバーがバイアス磁石膜５２ｋ−５，５２ｋ−６，５２ｋ−７，５２ｋ−８，５２ｋ−９（５２ｉ，５２ｊ，５２ｌについても同様である）で直列接続されている。
【００８２】
そして、実施例１と同様の永久棒磁石アレー１６を用いて、規則化熱処理が施されている。これにより、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子５２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子５２ｂにおいては、図２２の矢印ａ１，ｂ１方向にピンド層の磁化の向きが固定され、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子５２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子５２ｄにおいては、図２２の矢印ｃ１，ｄ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
【００８３】
また、第１Ｙ１軸ＧＭＲ素子５２ｅおよび第２Ｙ１軸ＧＭＲ素子５２ｆにおいては、突部（堤部）５５の第１斜面に沿うＹ軸正方向でＺ軸負方向に、即ち、図２２の矢印ｅ１，ｆ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。また、第３Ｙ１軸ＧＭＲ素子５２ｇおよび第４Ｙ１軸ＧＭＲ素子５２ｈにおいては、突部（堤部）５５の第１斜面に沿うＹ軸負方向でＺ軸負方向に、即ち、図２２線矢印ｇ１，ｈ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
【００８４】
さらに、第１Ｙ２軸ＧＭＲ素子５２ｉおよび第２Ｙ２軸ＧＭＲ素子５２ｊにおいては、突部（堤部）５６の第２斜面に沿うＹ軸負方向でＺ軸正方向に、即ち、図２２の矢印ｉ１，ｊ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。また、第３Ｙ２軸ＧＭＲ素子５２ｋおよび第４Ｙ２軸ＧＭＲ素子５２ｌにおいては、突部（堤部）５６の斜面に沿うＹ軸正方向でＺ軸正方向に、即ち、図２２の矢印ｋ１，ｌ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されることとなる。
なお、この実施例２においては、素子の形成された斜面側においてのみ磁界を最適化するように配置すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】実施例１の三軸磁気センサを模式的に示す概略構成図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面を示す断面図である。
【図２】本発明の三軸磁気センサに用いられる巨大磁気抵抗効果素子の概略構成を模式的に示す図であり、図２（ａ）は複数の巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）バーが接続されて１つのＸ軸センサ用の巨大磁気抵抗効果素子が構成された状態を示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ’断面を模式的に示す断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）の内部の積層状態を模式的に示す図である。
【図３】複数の巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）バーが接続されて、１つのＹ１軸センサ用の巨大磁気抵抗効果素子と１つのＹ２軸センサ用の巨大磁気抵抗効果素子が構成された状態を示す平面図であり、図３（ａ）はその平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ部を斜め上方から見た状態を模式的に示す斜視図である。
【図４】図１の三軸磁気センサのピニング方向と感度方向を模式的に示す図であり、図４（ａ）は全体の平面を模式的に示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＤ部を拡大して模式的に示す斜視図であり、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＥ部を拡大して模式的に示す斜視図である。
【図５】ブリッジ結線を示すブロック図であり、図５（ａ）はＸ軸センサのブリッジ結線を示すブロック図であり、図５（ｂ）はＹ１軸センサのブリッジ結線を示すブロック図であり、図５（ｃ）はＹ２軸センサのブリッジ結線を示すブロック図である。
【図６】製造途中の実施例１の三軸磁気センサを模式的に示す断面図である。
【図７】製造途中の実施例１の三軸磁気センサを模式的に示す断面図である。
【図８】製造途中の実施例１の三軸磁気センサを模式的に示す断面図である。
【図９】製造途中の実施例１の三軸磁気センサを模式的に示す断面図である。
【図１０】製造途中の実施例１の三軸磁気センサを模式的に示す断面図である。
【図１１】製造途中の実施例１の三軸磁気センサを模式的に示す断面図である。
【図１２】製造途中の実施例１の三軸磁気センサを模式的に示す断面図である。
【図１３】製造途中の実施例１の三軸磁気センサを模式的に示す断面図である。
【図１４】製造途中の実施例１の三軸磁気センサを模式的に示す断面図である。
【図１５】製造途中の実施例１の三軸磁気センサを模式的に示す断面図である。
【図１６】規則化熱処理（ピニング処理）の状態を模式的に示す平面図である。
【図１７】規則化熱処理（ピニング処理）において用いられヨークを示す図であり、図１７（ａ）はヨークの一部の平面を模式的に示す平面図であり、図１７（ｂ）はヨークを用いて規則化熱処理（ピニング処理）を行う状態を模式的に示す断面図である。
【図１８】変形例１の三軸磁気センサの概略構成を示す平面図である。
【図１９】変形例２の三軸磁気センサの概略構成を示す平面図である。
【図２０】変形例３の三軸磁気センサの概略構成を示す平面図である。
【図２１】変形例４の三軸磁気センサの要部を示す平面図である。
【図２２】実施例２の三軸磁気センサの概略構成を示す平面図である。
【図２３】図２２のＡ部，Ｂ部を拡大して示す図であり、図２３（ａ）はＦ部のＨ−Ｈ’断面を拡大して示す断面図であり、図２３（ｂ）はＦ部を拡大した平面図であり、図２３（ｃ）はＧ部のＨ−Ｈ’断面を拡大して示す断面図であり、図２３（ｄ）はＧ部を拡大した平面図である。
【図２４】従来例の磁気センサを模式的に示す概略構成図であり、図２４（ａ）は平面図であり、図２４（ｂ）はその側面図である。
【図２５】従来例の磁気センサのブリッジ接続を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０…実施例１の三軸磁気センサ、１１…基板、１１ａ…配線層、１１ｂ…層間絶縁膜、１１ｃ，１１ｄ…開口部、１１ｅ…酸化膜（ＳｉＯ2膜）、１１ｆ…窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）、１１ｇ，１１ｈ…開口部、１１ｉ…上層酸化膜（ＳｉＯ2膜）、１１ｊ…レジスト膜、１１ｋ…開口、１１ｍ…バイアス磁石膜、１１ｎ…ＧＭＲ多層膜、１１ｏ…窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4膜）、１１ｐ…ポリイミド膜、１５…突部（堤部）、１２ａ〜１２ｄ…Ｘ軸ＧＭＲ素子、１２ｅ〜１２ｈ…Ｙ１軸ＧＭＲ素子、１２ｉ〜１２ｌ…Ｙ２軸ＧＭＲ素子、１５…突部、１６…永久棒磁石アレー（マグネットアレー）、１７…ヨーク、１７ａ…窓、２０…変形例１の三軸磁気センサ、２２ａ〜２２ｄ…Ｘ軸ＧＭＲ素子、２２ｅ〜２２ｈ…Ｙ１軸ＧＭＲ素子、２２ｉ〜２２ｌ…Ｙ２軸ＧＭＲ素子、３０…変形例２の三軸磁気センサ、３２ａ〜３２ｄ…Ｘ軸ＧＭＲ素子、３２ｅ〜３２ｈ…Ｙ１軸ＧＭＲ素子、３２ｉ〜３２ｌ…Ｙ２軸ＧＭＲ素子、４０…変形例３の三軸磁気センサ、４２ａ〜４２ｄ…Ｘ軸ＧＭＲ素子、４２ｅ〜４２ｈ…Ｙ１軸ＧＭＲ素子、４２ｉ〜４２ｌ…Ｙ２軸ＧＭＲ素子、５０…実施例２の三軸磁気センサ、５２ａ〜５２ｄ…Ｘ軸ＧＭＲ素子、５２ｅ〜５２ｈ…Ｙ１軸ＧＭＲ素子、５２ｉ〜５２ｌ…Ｙ２軸ＧＭＲ素子、５５，５６…突部
【図１】
0004735305.tif 000002
【図２】
0004735305.tif 000003
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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