(57)【要約】【課題】  同じ構造のＧＭＲ素子を使用し、反応する外部磁界の向きを異ならせることができる磁界検知装置を提供する。【解決手段】  ＧＭＲ素子１０の長手方向ＬをＸ方向とＹ方向に対して４５度の向きで形成する。ＧＭＲ素子１０の固定磁性層の磁化の固定方向を、長手方向Ｌと直交する向きとし、バイアス用磁石２１，２２によって自由磁性層の磁化の向きを長手方向Ｌに揃える。第１の磁束案内層３１ａと第２の磁束案内層３２ａをＸ方向に細長くし、第１の磁束案内層３１ａと第２の磁束案内層３２ａをＧＭＲ素子１０を挟んでＹ方向に間隔を空けて配置する。Ｘ方向の磁界成分が、第１の磁束案内層３１ａと第２の磁束案内層３２ａの間で導かれてＧＭＲ素子１０にＹ方向の磁束として与えられる。【選択図】図１
2012107914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化方向が固定されている固定磁性層と、磁化の方向が外部磁界の向きによって変化する自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に位置する非磁性中間層とを有する磁気検知素子と、磁性材料で細長く形成された第１の磁束案内層および第２の磁束案内層とを有しており、
前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層は、それぞれの長手方向が同じ向きである案内方向に向けられているとともに、案内方向と直交する直交方向に間隔を空けて配置され、前記第１の磁束案内層の端部と前記第２の磁束案内層の端部との間で、磁束が、前記磁気検知素子に対して主に直交方向に向けて与えられ、
前記固定磁性層の磁化の固定方向が、前記案内方向と前記直交方向の双方に対して傾いていることを特徴とする磁界検知装置。
【請求項２】
前記固定磁性層の磁化の固定方向と、案内方向および直交方向との成す角度が４５度である請求項１記載の磁界検知装置。
【請求項３】
前記磁気検知素子に外部磁界が与えられていないときに、前記自由磁性層に、前記固定磁性層の磁化の固定方向と直交するバイアスが与えられている請求項１または２記載の磁界検知装置。
【請求項４】
前記固定磁性層の磁化の固定方向が同じ向きに設定された第１の磁気検知素子と第２の磁気検知素子が同じ基板上に設けられており、
前記第１の磁気検知素子と前記第２の磁気検知素子のそれぞれに、長手方向が同じ案内方向に向けられた前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層が設けられ、前記第１の磁気検知素子と前記第２の磁気検知素子とで、前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層の配置位置が、直交方向において互いに逆向きである請求項１ないし３のいずれかに記載の磁界検知装置。
【請求項５】
前記第１の磁気検知素子と前記第２の磁気検知素子は、案内方向の同じ向きの外部磁界に対して、抵抗変化が逆特性を示す請求項４記載の磁界検知装置。
【請求項６】
前記固定磁性層の磁化の固定方向が同じ向きに設定された第１の磁気検知素子と第３の磁気検知素子が同じ基板上に設けられており、
前記第１の磁気検知素子と前記第３の磁気検知素子のそれぞれに、前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層が設けられ、前記第１の磁気検知素子と前記第３の磁気検知素子とで、前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層の長手方向である案内方向の向きが互いに直交している請求項１ないし３のいずれかに記載の磁界検知装置。
【請求項７】
前記第１の磁気検知素子と前記第３の磁気検知素子は、互いに直交する向きの外部磁界に対して抵抗変化を示す請求項６記載の磁界検知装置。
【請求項８】
前記固定磁性層の磁化の固定方向が同じ向きに設定された第３の磁気検知素子と第４の磁気検知素子が前記基板上に設けられており、
前記第３の磁気検知素子と前記第４の磁気検知素子のそれぞれに、長手方向が同じ案内方向に向けられた前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層が設けられ、前記第３の磁気検知素子と前記第４の磁気検知素子とで、前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層の配置位置が、直交方向において互いに逆向きであり、
前記第１の磁気検知素子および前記第２の磁気検知素子と、前記第３の磁気検知素子および前記第４の磁気検知素子とで、前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層の長手方向である案内方向の向きが互いに直交している請求項４記載の磁界検知装置。
【請求項９】
前記第３の磁気検知素子と前記第４の磁気検知素子は、案内方向の同じ向きの外部磁界に対して、抵抗変化が逆特性を示し、
前記第１の磁気検知素子および前記第２の磁気検知素子と、前記第３の磁気検知素子および前記第４の磁気検知素子は、互いに直交する向きの外部磁界に対して抵抗変化を示す請求項８記載の磁界検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巨大磁気抵抗効果を利用した磁気検知素子を使用して、外部磁界の向きを検知する磁界検知装置に係り、特に、主な検知方向が相違する複数の磁気検知素子を同一の基板上で形成することができる磁界検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部磁界の変化を検知する磁界検知装置として、巨大磁気抵抗効果を利用した磁気検知素子を複数用いたものがある。
【０００３】
巨大磁気抵抗効果を利用した磁気検知素子は、磁化の向きが固定されている固定磁性層と、磁化の向きが外部からの磁界に応じて変化する自由磁性層と、固定磁性層と自由磁性層との間の非磁性中間層とで構成されており、自由磁性層の磁化の向きと固定磁性層の磁化の固定方向との関係で電気抵抗が変化する。
【０００４】
前記磁界検知装置は、固定磁性層の磁化の固定方向が＋Ｘ方向である磁気検知素子と、固定磁性層の磁化の固定方向が−Ｘ方向である磁気検知素子とが組み合わされ、両磁気検知素子からの検知出力に基づいて、Ｘ方向の磁界の向きやその強度を検知できるようにしている。これに加えて、さらに磁化の固定方向が＋Ｙ方向である磁気検知素子と磁化の固定方向が−Ｙ方向である磁気検知素子を組み合わせることによって、外部磁界の強度がほぼ三角関数に基づいて変化するときに、磁界変化に対して９０度だけ位相がずれた検知出力を得ることができる。
【０００５】
前記磁気検知素子の固定磁性層は軟磁性層で形成され、これに反強磁性層が接合されている。外部磁界を与えながらアニール処理を施すことで、固定磁性層と反強磁性層とがその境界面で交換結合し、これにより固定磁性層の磁化の向きが固定される。
【０００６】
そのため、磁化の固定方向が±Ｘ方向および±Ｙ方向の別々の向きとなる磁気検知素子を組み合わせるには、同じ基板に複数の磁気検知素子を成膜し、前記アニール処理によって全ての磁気検知素子の固定磁性層の磁化の方向を同じ向きに固定する。そして、それぞれの磁気検知素子ごとに基板を分離し、磁界検知装置の主基板に、それぞれの磁気検知素子を、その向きを変えて組み合わせて取り付ける工程が必要になる。
【０００７】
しかし、前記工程では、個々の磁気検知素子毎に基板を分離し、さらに微細な複数の磁気検知素子を組み合わせて主基板に固定する作業が必要になるため、製造工程が煩雑である。また、複数の磁気検知素子の向きをＸとＹ方向に正確に向けて組み合わせるのが困難であり、また個々の磁気検知素子の向きの誤差も大きくなる。
【０００８】
以下の特許文献１に記載された磁界検知装置は、同じ基板にＸ軸ＧＭＲ素子とＹ軸ＧＭＲ素子が成膜されて形成されている。そして、Ｘ軸ＧＭＲ素子を挟む磁石と、Ｙ軸ＧＭＲ素子を挟む磁石を使用してアニール処理を行ない、Ｘ軸ＧＭＲ素子とＹ軸ＧＭＲ素子とで、固定磁性層の磁化方向を異なる向きで固定している。
【０００９】
しかし、特許文献１に記載された磁界検知装置では、Ｘ軸ＧＭＲ素子とＹ軸ＧＭＲ素子とを、その間に磁石を配置できるように間隔を空けて形成することが必要であり、磁界検知装置が大型になる。また、固定磁性層の磁化を固定するためのアニール装置に複数の磁石を配置することが必要になり、特殊な製造装置が必要になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−２７５５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、固定磁性層の磁化の固定方向が同じ向きに設定された複数の磁気検知素子を同じ基板に形成して、それぞれの磁気検知素子を異なる向きの磁界に反応させることができる磁界検知装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の磁界検知装置は、磁化方向が固定されている固定磁性層と、磁化の方向が外部磁界の向きによって変化する自由磁性層と、前記固定磁性層と前記自由磁性層との間に位置する非磁性中間層とを有する磁気検知素子と、磁性材料で細長く形成された第１の磁束案内層および第２の磁束案内層とを有しており、
前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層は、それぞれの長手方向が同じ向きである案内方向に向けられているとともに、案内方向と直交する直交方向に間隔を空けて配置され、前記第１の磁束案内層の端部と前記第２の磁束案内層の端部との間で、磁束が、前記磁気検知素子に対して主に直交方向に向けて与えられ、
前記固定磁性層の磁化の固定方向が、前記案内方向と前記直交方向の双方に対して傾いていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の磁界検知装置は、第１の磁束案内層と第２の磁束案内層とが案内方向に平行に配置され、外部からの磁界のうちの案内方向に向く磁束が、２つの磁束案内層の間に位置する磁気検知素子に与えられる。磁気検知素子の固定磁性層の固定磁化の向きが、磁束案内層の端部間の磁束の向きに対して傾斜しているため、案内方向の一方へ向く磁界と、案内方向の他方に向く磁界に応じて、抵抗変化を得ることができる。
【００１４】
本発明は、前記固定磁性層の磁化の固定方向と、案内方向および直交方向との成す角度が４５度であることが好ましい。また、前記磁気検知素子に外部磁界が与えられていないときに、前記自由磁性層に、前記固定磁性層の磁化の固定方向と直交するバイアスが与えられているものが好ましい。
【００１５】
本発明の磁界検知装置は、前記固定磁性層の磁化の固定方向が同じ向きに設定された第１の磁気検知素子と第２の磁気検知素子が同じ基板上に設けられており、前記第１の磁気検知素子と前記第２の磁気検知素子のそれぞれに、長手方向が同じ案内方向に向けられた前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層が設けられ、前記第１の磁気検知素子と前記第２の磁気検知素子とで、前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層の配置位置が、直交方向において互いに逆向きであるものとして構成できる。
【００１６】
上記発明では、前記第１の磁気検知素子と前記第２の磁気検知素子は、案内方向の同じ向きの外部磁界に対して、抵抗変化が逆特性を示す。
【００１７】
本発明の磁界検知装置は、前記固定磁性層の磁化の固定方向が同じ向きに設定された第１の磁気検知素子と第３の磁気検知素子が同じ基板上に設けられており、前記第１の磁気検知素子と前記第３の磁気検知素子のそれぞれに、前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層が設けられ、前記第１の磁気検知素子と前記第３の磁気検知素子とで、前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層の長手方向である案内方向の向きが互いに直交しているものとして構成できる。
【００１８】
上記発明では、前記第１の磁気検知素子と前記第３の磁気検知素子は、互いに直交する向きの外部磁界に対して抵抗変化を示す。
【００１９】
さらに本発明は、前記固定磁性層の磁化の固定方向が同じ向きに設定された第３の磁気検知素子と第４の磁気検知素子が前記基板上に設けられており、前記第３の磁気検知素子と前記第４の磁気検知素子のそれぞれに、長手方向が同じ案内方向に向けられた前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層が設けられ、前記第３の磁気検知素子と前記第４の磁気検知素子とで、前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層の配置位置が、直交方向において互いに逆向きであり、
前記第１の磁気検知素子および前記第２の磁気検知素子と、前記第３の磁気検知素子および前記第４の磁気検知素子とで、前記第１の磁束案内層と前記第２の磁束案内層の長手方向である案内方向の向きが互いに直交しているものとして構成できる。
【００２０】
上記発明では、前記第３の磁気検知素子と前記第４の磁気検知素子は、案内方向の同じ向きの外部磁界に対して、抵抗変化が逆特性を示し、前記第１の磁気検知素子および前記第２の磁気検知素子と、前記第３の磁気検知素子および前記第４の磁気検知素子は、互いに直交する向きの外部磁界に対して抵抗変化を示す。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の磁界検知装置は、固定磁性層の固定磁化の向きが一定であっても、第１の磁束案内層と第２の磁束案内層の長手方向の向きや、第１の磁束案内層と第２の磁束案内層の相互の対向方向を設定することで、異なる向きの磁界に対して抵抗変化を生じさせることができる。
【００２２】
そのため、複数の磁気検知素子を組み合わせる必要がなく、同じ基板に設けられた複数の磁気検知素子の固定磁性層の磁化を異なる向きに固定する必要もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の磁界検知装置に使用される第１の磁気検知素子の平面図、
【図２】第１の磁気検知素子の動作説明図、
【図３】本発明の磁界検知装置に使用される第２の磁気検知素子の平面図、
【図４】第２の磁気検知素子の動作説明図、
【図５】本発明の磁界検知装置に使用される第３の磁気検知素子の平面図、
【図６】第３の磁気検知素子の動作説明図、
【図７】本発明の磁界検知装置に使用される第４の磁気検知素子の平面図、
【図８】第４の磁気検知素子の動作説明図、
【図９】磁気検知装置の断面図、
【図１０】磁気検知素子の構造を示す断面図、
【図１１】磁気検知素子の他の構造を示す断面図、
【図１２】磁気検知素子のさらに他の構造を示す断面図、
【図１３】第１ないし第４の磁気検知素子を組み合わせた磁界検知装置の回路図、
【図１４】第１ないし第４の磁気検知素子を組み合わせた他の磁界検知装置の回路図、
【図１５】磁界検知装置の使用例を示す説明図、
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は第１の磁気検知素子１０１を示し、図３は第２の磁気検知素子１０２を示し、図５は第３の磁気検知素子１０３を示し、図７は４の磁気検知素子１０４を示している。図１と図３と図５および図７に示す直交座標Ｘ−Ｙは、各図において共通の方向である。
【００２５】
磁界検知装置は、第１の磁気検知素子１０１、第２の磁気検知素子１０２、第３の磁気検知素子１０３および第４の磁気検知素子１０４の全て、またはこれらのうちのいずれかを組み合わせて同じ基板上に設けることで構成される。図９には、磁界検知装置１を構成する第１の磁気検知素子１０１と第３の磁気検知素子１０３が共通の基板２上に設けられている構造が断面で示されている。
【００２６】
第１の磁気検知素子１０１、第２の磁気検知素子１０２、第３の磁気検知素子１０３および第４の磁気検知素子１０４は、同じ構造のＧＭＲ素子１０とバイアス用磁石２１，２２とを有している。
【００２７】
図１、図３、図５、図７に示すように、ＧＭＲ素子１０を平面で見た形状はミアンダパターンであり、その長手方向Ｌは、Ｘ軸とＹ軸の双方に対して４５度の角度に延びている。バイアス用磁石２１，２２は、ＧＭＲ素子１０を挟んで位置して長手方向Ｌにおいて対向している。バイアス磁石２１，２２は、それぞれが長手方向Ｌと直交する向きの長方形パターンで形成されている。
【００２８】
図１０に示すように、ＧＭＲ素子１０は、基板２側から、反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性中間層１３、自由磁性層１４の順に積層されている。反強磁性層１１はＰｔ−Ｍｎ合金やＩｒ−Ｍｎ合金などで形成されている。固定磁性層１２と自由磁性層１４はＮｉ−Ｃｏ合金やＮｉ−Ｆｅ合金などの軟磁性材料で形成されている。非磁性中間層１３は、Ｃｕなどで形成されている。
【００２９】
図１、図３、図５、図７に示すように、ミアンダパターンのＧＭＲ素子１０の長手方向Ｌの両端部には、電極１５，１６が設けられている。
【００３０】
ＧＭＲ素子１０は、積層後に外部磁界を与えながら所定温度でアニール処理を行うことで、反強磁性層１１と固定磁性層１２とが主にその界面で交換結合し、固定磁性層１２の磁化の向きが固定される。
【００３１】
図２に示すように、第１の磁気検知素子１０１のＧＭＲ素子１０は、固定磁性層１２の磁化の固定方向Ｐが長手方向Ｌと直交している。すなわち、固定方向Ｐの向きは、−Ｘ方向と−Ｙ方向の双方に対して４５度の角度に向けられている。図４と図６および図８に示すように、第２の磁気検知素子１０２、第３の磁気検知素子１０３および第４の磁気検知素子１０４のＧＭＲ素子１０の固定磁性層１２の磁化の固定方向Ｐは、第１の磁気検知素子１０１と同じである。
【００３２】
したがって、図９に示すように、第１の磁気検知素子１０１、第２の磁気検知素子１０２、第３の磁気検知素子１０３および第４の磁気検知素子１０４を構成する全てのＧＭＲ素子１０、またはこれらのうちのいずれかのＧＭＲ素子１０を同じ基板２上において同じ工程で形成し、全てのＧＭＲ素子１０の固定磁性層１２の磁化の固定方向Ｐを同一の工程で同じ方向に揃えることができる。
【００３３】
第１の磁気検知素子１０１、第２の磁気検知素子１０２、第３の磁気検知素子１０３および第４の磁気検知素子１０４は、それぞれ同じ形状で同じ構造のバイアス用磁石２１，２２を有している。図９に示すように、バイアス用磁石２１，２２は、基板２の表面に積層されている。
【００３４】
図１に示すように、第１の磁気検知素子１０１に設けられたバイアス用磁石２１，２２の着磁方向は、長手方向Ｌに向けられており、自由磁性層１４に対して固定磁性層１２の磁化の固定方向Ｐと直交するバイアス磁界が与えられている。その結果、図２（Ａ）に示すように、外部磁界が与えられていない中立状態で、ＧＭＲ素子１０の自由磁性層１４の磁化の向きＢが、−Ｘ方向と−Ｙ方向の双方に対して４５度の向きに揃えられている。自由磁性層１４に与えられるバイアス磁界の向きは、第２の磁気検知素子１０２、第３の磁気検知素子１０３および第４の磁気検知素子１０４においても同じ方向である。
【００３５】
ＧＭＲ素子１０は、自由磁性層１４の磁化の向きＢが、固定磁性層１２の磁化の固定方向Ｐと平行の向きに近づくにしたがって、電極１５，１６間の電気抵抗が低下し、磁化の向きＢが固定方向Ｐと反平行の向きに向かうにしたがって、電極１５，１６間の電気抵抗が高くなる。
【００３６】
図９に示すように、基板２上に形成されたＧＭＲ素子１０およびバイアス用磁石２１，２２は、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3などの無機絶縁層３で覆われている。
【００３７】
図１に示すように、第１の磁気検知素子１０１は第１の磁束案内層３１ａと第２の磁束案内層３２ａを伴っており、第１の磁束案内層３１ａと第２の磁束案内層３２ａは、無機絶縁層３の表面に成膜されて形成されている。第１の磁束案内層３１ａと第２の磁束案内層３２ａは、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｏ−Ｆｅ合金、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｚｒ−Ｎｂ合金などの軟磁性材料で形成されている。
【００３８】
図３に示すように、第２の磁気検知素子１０２は、第１の磁束案内層３１ｂと第２の磁束案内層３２ｂを伴い、図５に示すように、第３の磁気検知素子１０３は、第１の磁束案内層３１ｃと第２の磁束案内層３２ｃを伴い、図７に示すように、第４の磁気検知素子１０４は、第１の磁束案内層３１ｄと第２の磁束案内層３２ｄを伴っている。
【００３９】
図９に示すように、第１の磁気検知素子１０１、第２の磁気検知素子１０２、第３の磁気検知素子１０３および第４の磁気検知素子１０４を組み合わせた磁界検知装置１、またはこれらの磁気検知素子のいずれかを組み合わせた磁界検知装置１を製造するときは、各磁気検知素子を構成する全てのＧＭＲ素子１０およびバイアス用磁石２１，２２を同じ基板２上において全て同じ構造で形成する。その後、各ＧＭＲ素子１０とバイアス用磁石２１，２２を無機絶縁層３で覆い、その表面を平滑化して軟磁性材料層を成膜する。エッチング処理やミリング処理で軟磁性材料層をパターニングして、それぞれの向きおよび位置が相違する第１の磁束案内層３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄおよび第２の磁束案内層３２ｂ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが形成される。
【００４０】
図１に示すように、第１の磁気検知素子１０１が伴う第１の磁束案内層３１ａと第２の磁束案内層３２ａは、共に長手方向がＸ方向に延びる長方形状である。第１の磁束案内層３１ａは、ＧＭＲ素子１０に対して−Ｙ側に位置し、第２の磁束案内層３２ａは、ＧＭＲ素子１０に対して＋Ｙ側に位置している。第１の磁束案内層３１ａの端部３３ａと第２の磁束案内層３２ａの端部３４ａは、共にＹ方向に直線的に延び、ＧＭＲ素子１０を挟んでＹ方向に離れて位置している。端部３３ａと端部３４ａは、Ｙ方向において同一直線上に位置し、または端部３３ａと端部３４ａは、Ｘ方向においてやや離れている。
【００４１】
なお、前記端部３３ａと前記端部３４ａが、互いに対向する向きとなるようにＹ方向に対して傾斜して形成されていてもよい。
【００４２】
図１に示すように、第１の磁気検知素子１０１が伴う第１の磁束案内層３１ａと第２の磁束案内層３２ａは、Ｘ方向が磁束の案内方向で、磁界の検知方向であり、Ｙ方向が、案内方向と直交する直交方向である。第１の磁気検知素子１０１は、Ｘ方向の磁界成分に反応する。
【００４３】
図１は、外部磁界のＸ軸に沿う成分が＋Ｘ方向に向いている状態を示している。磁束は第１の磁束案内層３１ａで＋Ｘ方向へ導かれ、第１の磁束案内層３１ａの端部３３ａから第２の磁束案内層３２ａの端部３４ａに向かい、さらに第２の磁束案内層３２ａで＋Ｘ方向へ案内される。そして、端部３３ａから端部３４ａの間で、主に＋Ｙ方向の磁束がＧＭＲ素子１０に与えられる。図２（Ｂ）に示すように、＋Ｙ方向に向かう磁束によってＧＭＲ素子１０の自由磁性層１４の磁化の向きＢが、図２（Ａ）の中立状態よりも反時計方向へ向けられる。したがって、ＧＭＲ素子１０の電極１５，１６間の電気抵抗は、図２（Ａ）の中立状態よりも高くなる。
【００４４】
図１と逆に、外部磁界のＸ軸に沿う成分が−Ｘ方向に向くと、第２の磁束案内層３２ａの端部３４ａから第１の磁束案内層３１ａの端部３３ａに向かう主に−Ｙ方向の磁束がＧＭＲ素子１０に与えられる。このとき、図２（Ｃ）に示すように、自由磁性層１４の磁化の向きＢが、図２（Ａ）の中立状態よりも時計方向へ回転し、電極１５，１６間の電気抵抗が中立状態よりも低くなる。
【００４５】
図３に示すように、第２の磁気検知素子１０２が伴う第１の磁束案内層３１ｂと第２の磁束案内層３２ｂは、長方形の長手方向がＸ方向に向けられて互いに平行に配置されており、Ｘ方向が磁束の案内方向である。第２の磁気検知素子１０２では、第１の磁束案内層３１ｂがＧＭＲ素子１０に対して＋Ｙ側に位置し、第２の磁束案内層３２ｂがＧＭＲ素子１０に対して−Ｙ側に位置している。図３に示す第１の磁束案内層３１ｂと第２の磁束案内層３２ｂは、図１に示す第１の磁束案内層３１ａと第２の磁束案内層３２ａを直交方向であるＹ方向で＋方向と−方向とで互いに逆の配置となるように入れ替えたものである。
【００４６】
図３および図４（Ｂ）に示すように、外部磁界のＸ軸に沿う成分が＋Ｘ方向に向くと、第１の磁束案内層３１ｂで＋Ｘ方向に案内された磁束が、端部３３ｂから第２の磁束案内層３２ｂの端部３４ｂに向かい、第２の磁束案内層３２ｂによってさらに＋Ｘ方向へ案内される。
【００４７】
したがって、図４（Ｂ）に示すように、第２の磁気検知素子１０２を構成するＧＭＲ素子１０に対して、端部３３ｂから端部３４ｂに向けて主に−Ｙ方向の磁束が与えられる。このとき、自由磁性層１４の磁化の向きＢが図４（Ａ）の中立状態よりも時計方向へ回転し、中立状態よりも電極１５，１６間の電気抵抗が低下する。
【００４８】
逆に、外部磁界のＸ軸に沿う成分が−Ｘ方向に向かうと、図４（Ｃ）に示すように、ＧＭＲ素子１０に対して主に＋Ｙ方向の磁束が与えられる。自由磁性層１４の磁化の向きＢが反時計方向へ回転するため、電極１５，１６間の電気抵抗が高くなる。
【００４９】
図１に示す第１の磁気検知素子１０１と図３に示す第２の磁気検知素子１０２とを比較すると、ＧＭＲ素子１０およびバイアス用磁石２１，２２の形状と構造および配置が全く同じで、固定磁性層１２の磁化の固定方向Ｐと自由磁性層１４の磁化の向きＢが同じでありながら、＋Ｘ方向の磁界成分に対して、互いに逆の抵抗変化を示し、−Ｘ方向の磁界成分に対しても、互い逆の抵抗変化を示す。
【００５０】
図５に示すように、第３の磁気検知素子１０３が伴う第１の磁束案内層３１ｃと第２の磁束案内層３２ｃは、長方形の長手方向がＹ方向に向けられている。第１の磁束案内層３１ｃは、ＧＭＲ素子１０に対して−Ｘ側に位置し、第２の磁束案内層３２ｃはＧＭＲ素子１０に対して＋Ｘ側に位置している。また、第１の磁束案内層３１ｃの端部３３ｃと第２の磁束案内層３２ｃの端部３４ｃは、共にＸ方向に延びており、ＧＭＲ素子１０を挟んでＸ方向の両側に位置している。なお、端部３３ｃと端部３４ｃが互いに対向する向きとなるようにＸ方向に対して傾いて形成されてもよい。
【００５１】
図５に示す第３の磁気検知素子１０３は、Ｙ方向が磁束を案内する案内方向であり検知方向である。Ｘ方向が案内方向と直交する直交方向である。
【００５２】
図５および図６（Ｂ）に示すように、外部磁界のＹ軸に沿う成分が＋Ｙ方向に向いているときは、磁界成分が第１の磁束案内層３１ｃで＋Ｙ方向へ導かれ、磁束が、第１の磁束案内層３１ｃの端部３３ｃから、第２の磁束案内層３２ｃの端部３４ｃに及ぶ。そして、第３の磁気検知素子１０３のＧＭＲ素子１０に対して、主に＋Ｘ方向の磁束が与えられ、図６（Ｂ）に示すように、自由磁性層１４の磁化の向きＢが反時計方向へ回転する。そのため、電極１５，１６間の電気抵抗は、図６（Ａ）に示す中立状態よりも高くなる。
【００５３】
図６（Ｃ）に示すように、外部磁界のＹ軸に沿う成分が−Ｙ方向に向いているときは、第２の磁束案内層３２ｃの端部３４ｃから第１の磁束案内層３１ｃの端部３３ｃに向かう磁束が、ＧＭＲ素子１０に対して主に−Ｘ方向に与えられる。−Ｘ方向の磁束により自由磁性層１４の磁化の向きＢが時計方向へ回転し、電極１５，１６間の電気抵抗が、図６（Ａ）に示す中立状態よりも低くなる。
【００５４】
図７に示す第４の磁気検知素子１０４に伴う第１の磁束案内層３１ｄと第２の磁束案内層３２ｄは、共に長手方向がＹ方向に向けられており、Ｙ方向が案内方向ならびに検知方向で、Ｘ方向が案内方向と直交する直交方向である。第１の磁束案内層３１ｄは、ＧＭＲ素子１０よりも＋Ｘ側に位置し、第２の磁束案内層３２ｄが、ＧＭＲ素子１０よりも−Ｘ側に位置している。第４の磁気検知素子１０４では、第１の磁束案内層３１ｄと第２の磁束案内層３２ｄが、図５に示す第３の磁気検知素子１０３が伴う第１の磁束案内層３１ｃおよび第２の磁束案内層３２ｃに対して、Ｘ方向において逆の配置となっている。
【００５５】
図７と図８（Ｂ）に示すように、外部磁界のＹ軸に沿う成分が＋Ｙ方向に向いていると、第１の磁束案内層３１ｄによって＋Ｙ方向に導かれた磁束が、端部３３ｄから第２の磁束案内層３２ｄの端部３４ｄに向かい、ＧＭＲ素子１０に、直交方向である−Ｘ方向の磁束が作用する。その結果、自由磁性層１４の磁化の向きＢが時計方向へ回転し、電極１５，１６間の電気抵抗が、図８（Ａ）に示す中立状態よりも低下する。
【００５６】
図８（Ｃ）に示すように、外部磁界のＹ軸に沿う成分が−Ｙ方向に向いていると、第２の磁束案内層３２ｄで−Ｙ方向に案内された磁束が、端部３４ｄから端部３３ｄに移行し、ＧＭＲ素子１０に対して＋Ｘ方向の磁束が与えられる。その結果、自由磁性層１４の磁化の向きＢが反時計方向へ回転し、電極１５，１６間の電気抵抗が高くなる。
【００５７】
図５に示す第３の磁気検知素子１０３と図７に示す第４の磁気検知素子１０４は、共にＹ方向の磁界成分を検知できる。そして、図６（Ｂ）と図８（Ｂ）に示すように、第３の磁束検知素子１０３と第４の磁束検知素子１０４は、＋Ｙ方向の磁界成分に対して、互いに逆特性の抵抗変化を示し、図６（Ｃ）と図８（Ｃ）に示すように、−Ｙ方向の磁界成分に対しても、互いに逆特性の抵抗変化を示す。
【００５８】
以上のように、基板２上に、同じ形状と構造の複数のＧＭＲ素子１０と複数のバイアス用磁石２１，２２を形成して、磁化の固定方向Ｐとバイアス磁界の向きを全て同じに設定し、無機絶縁層３の表面に形成される第１の磁束案内層と第２に磁束案内層のパターンを変えるだけで、第１の磁気検知素子１０１と第２の磁気検知素子１０２と第３の磁気検知素子１０３と第４の磁気検知素子１０４を構成することができる。そして、同じＧＭＲ素子１０と同じバイアス用磁石２１，２２を使用して、第１の磁気検知素子１０１と第２の磁気検知素子１０２とで、Ｘ方向の磁界成分に対して互いに逆特性の抵抗変化を得ることができ、第３の磁気検知素子１０３と第４の磁気検知素子１０４とで、Ｙ方向の磁界成分に対して互いに逆特性の抵抗変化を得ることができるようになる。
【００５９】
図１３は、複数の磁気検知素子を組み合わせた磁界検知装置１Ａを示している。この磁界検知装置１Ａは、第１の磁気検知素子１０１、第２の磁気検知素子１０２、第３の磁気検知素子１０３および第４の磁気検知素子１０４が、それぞれ２個ずつ使用されている。各磁気検知素子を構成するＧＭＲ素子１０およびバイアス用磁石２１，２２は、同じ基板２の表面に成膜されて同じ工程で形成される。そのため、それぞれの磁気検知素子を構成するＧＭＲ素子１０の、固定磁性層１２の磁化の固定方向Ｐと、バイアス磁界の作用方向すなわち外部磁界が与えられていないときの自由磁性層１４の磁化の向きＢを、Ｘ−Ｙ軸に対して全て同じ向きに揃えることができる。
【００６０】
図１３に示す磁界検知装置１Ａは、第１の磁気検知素子１０１と第２の磁気検知素子１０２を直列に接続した列が２列組み合わされた素子群４１、および第３の磁気検知素子１０３と第４の磁気検知素子１０４を直列に接続した列が２列組み合わされた素子群４２とから構成されている。素子群４１では、第１の磁気検知素子１０１と第２の磁気検知素子１０２の接続中間点から出力電圧Ｖ１とＶ２とが得られる。検知回路では、出力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２の差が求められてＸ側の検知出力となる。素子群４２では、第３の磁気検知素子１０３と第４の磁気検知素子１０４の接続中間点から出力電圧Ｖ３とＶ４とが得られる。検知回路では、出力電圧Ｖ３と出力電圧Ｖ４の差が求められてＹ側の検知出力となる。
【００６１】
図１５は、磁界検知装置１Ａの使用例を示している。この使用例は、円板磁石４８の周端面４８ａに、図１３に示す磁界検知装置１Ａが対向している。周端面４８ａは回転方向に向けてＮ極とＳ極が同一ピッチで繰り返して着磁されている。円板磁石４８と磁界検知装置１Ａが、円板磁石４８の中心に対して相対的に回転すると、出力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２との差であるＸ側の検知出力がほぼ三角関数に近い曲線変化を示す。同様に、出力電圧Ｖ３と出力電圧Ｖ４との差であるＹ側の検知出力も三角関数に近い曲線を示す。そして、Ｘ側の検知出力とＹ側の検知出力の位相が９０度相違する。
【００６２】
図１５の使用例では、円板磁石４８の回転数に応じた周波数の検知出力を得ることができ、互いに９０度相違するＸ側の検知出力とＹ側の検知出力とから、回転方向を検知することができる。なお、磁石は回転式ではなく直線的に移動するものであって、移動方向に延びる側面にＮ極とＳ極が交互に着磁されているものであってもよい。
【００６３】
図１４は、他の構造の磁界検知装置１Ｂを示している。磁気検知装置１Ｂを構成する素子群４３では、第１の磁気検知素子１０１と第２の磁気検知素子１０２が１個ずつ使用されており、それぞれが固定抵抗Ｒと直列に接続されている。そして出力電圧Ｖ１と出力電圧Ｖ２の差が求められる。素子群４４では、第３の磁気検知素子１０３と第４の磁気検知素子１０４が１個ずつ使用され、それぞれが固定抵抗Ｒと直列に接続され、出力電圧Ｖ３とＶ４の差が求められる。
【００６４】
図１４に示す磁界検知装置１Ｂを、図１５に示す円板磁石４８に対向させると、相対的な回転によって図１３に示す磁界検知装置１Ａと同じ位相の検知出力が得られる。
【００６５】
なお、図１３に示す素子群４１と４２のいずれか一方のみを使用した磁界検知装置、または図１４に示す素子群４３と４４のいずれか一方のみを使用した磁界検知装置を構成することも可能である。
【００６６】
図１などに示している磁気検知素子は、図１０に示すように、ＧＭＲ素子１０の両側にバイアス用磁石２１，２２が対向して、自由磁性層１４の磁化の向きＢを決めるバイアス磁界が与えられている。
【００６７】
自由磁性層１４へバイアスを与える構造は、前記実施の形態に限られず、図１１と図１２に示すものであってもよい。
【００６８】
図１１に示すＧＭＲ素子１０Ａは、自由磁性層１４の上に絶縁層１７が設けられ、この絶縁層１７の上に、バイアス用磁石２１ａ，２２ａが長手方向Ｌに間隔を空けて設置されている。バイアス用磁石２１ａ，２２ａ間の磁界により、自由磁性層１４の磁化の向きＢが揃えられる。
【００６９】
図１２に示すＧＭＲ素子１０Ｂは、自由磁性層１４の上に、長手方向Ｌに間隔を空けて反強磁性層１８，１９が積層されている。この積層体に長手方向Ｌの磁界を与えながらアニール処理を施すことにより、自由磁性層１４の長手方向の両端部が、反強磁性層１８，１９と交換結合し、自由磁性層１４の中間部では、磁化の向きＢが外部磁界に反応できる程度に揃えられる。
【００７０】
また、バイアス用磁石や反強磁性層を用いずに、自由磁性層１４を長手方向Ｌに細長くして、その形状異方性によって、磁化の向きＢが長手方向へ揃えられるものであってもよい。
【符号の説明】
【００７１】
１，１Ａ，１Ｂ  磁界検知装置
２  基板
３  無機絶縁層
１０，１０Ａ，１０Ｂ  ＧＭＲ素子
１１  反強磁性層
１２  固定磁性層
１３  非磁性中間層
１４  自由磁性層
１５，１６  電極
１７，１８  反強磁性層
１７  絶縁層
２１．２１ａ．２２．２１ａ  バイアス用磁石
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ  第１の磁束案内層
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ  第２の磁束案内層
４１，４２，４３，４４  素子群
４８  円板磁石
１０１  第１の磁気検知素子
１０２  第２の磁気検知素子
１０３  第３の磁気検知素子
１０４  第４の磁気検知素子
Ｐ  固定磁性層の磁化の固定方向
Ｂ  自由磁性層の磁化の向き
【図１】
2012107914.tif 000003
【図２】
2012107914.tif 000004
【図３】
2012107914.tif 000005
【図４】
2012107914.tif 000006
【図５】
2012107914.tif 000007
【図６】
2012107914.tif 000008
【図７】
2012107914.tif 000009
【図８】
2012107914.tif 000010
【図９】
2012107914.tif 000011
【図１０】
2012107914.tif 000012
【図１１】
2012107914.tif 000013
【図１２】
2012107914.tif 000014
【図１３】
2012107914.tif 000015
【図１４】
2012107914.tif 000016
【図１５】
2012107914.tif 000017