(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体層とこの磁性体層に覆われた導体層とを含む線状の素子に対し、その長さ方向の両端に駆動用の高周波電流源と、電気信号の検出器を接続した構成を有し、かつ前記磁性層には素子幅方向に磁気異方性が付与されており、素子面に平行な被検出磁界を素子のインピーダンスの変化として検出する積層型磁界検出素子において、
素子の長手方向に直流磁界をバイアスする磁界バイアス手段を有し、
この磁界バイアス手段は、
前記被検出磁界の検出範囲を、被検出磁界が大きくなるに従って、前記素子のインピーダンスが単調減少することになるところまでシフトさせる大きさの直流磁界をバイアスすることを特徴とする積層型磁界検出素子。
【請求項２】
請求項１に記載の積層型磁界検出素子において、
前記素子のインダクタンスを検出するインダクタンス検出回路を有し、このインダクタンス回路により前記素子のインダクタンスを検出することで被検出磁界を検出することを特徴とする積層型磁界検出素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性体層におけるインピーダンス変化を利用し、外部から加わる磁界を検出する積層型磁界検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、磁界を検出する磁界検出素子（磁気センサ）が知られており、各種分野で利用されている。特に、低磁界を高感度に検出できる磁界検出素子は、磁気の絶対量をアナログ検出する磁界センサ、物体の位置を非接触で検出する位置センサ、物体との距離を検出する距離センサ、回転をデジタル的に検出する回転センサ、磁気ヘッドなどに用いられる。
【０００３】
このような磁界検出素子としては、ＦｅＣｏＳｉＢ、ＣｏＳｉＢ、ＣｏＮｂＺｒなどのアモルファス軟磁性薄膜を利用するものが、従来から知られている。この従来の磁気センサについて、図１に基づいて説明する。
【０００４】
この磁界検出素子では、アモルファス磁性単層薄膜である磁性薄膜９００の両端に交流電源９５０からの正弦波電流を印加する。なお、正弦波電流の周波数は、１０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚとする。これによって、被検出磁界に応じてアモルファス磁性単層薄膜の透磁率μが変化し、それに伴って磁性薄膜９００の抵抗ＲとインダクタンスＬが変化する。これにより、この素子（磁性薄膜９００）のインピーダンスＺが（１）式により変化する。
【０００５】
【数１】
Ｚ＝√｛Ｒ2＋（ωＬ）2｝  ・・・  （１）
ここで、Ｒは素子の抵抗分、Ｌは素子のインダクタンス分、ωは駆動角周波数である。なお、被検出磁界と透磁率の関係、透磁率とインピーダンスの関係は予め決定できる。
【０００６】
そこで、このインピーダンスＺの変化ΔＺ／Ｚに伴う電圧変化を検出器９５１により検出することで、被検出磁界の大きさを検出することができる。なお、インピーダンスＺの外部からの印加磁界（被検出磁界）に対する変化は、図２に示すようなもので、通常利用される正側のピークに至るまでの被検出磁界に対するインピーダンスの変化率は数１０％である。
【０００７】
ここで、本出願人は、特開平８−３２０３６２号公報において、アモルファス磁性膜単層素子ではなく、非磁性導電体層の周りを磁性層が覆う積層構造の素子について提案した。この素子では、図３に示すように、基板９６０上において、２層構造の磁性膜９６１、９６２によって、細長い板状の導電体層９６３を包み込み、全体としてサンドイッチ構造とする。そして、この導電体層９６３に交流電源９５０から正弦波電流を印加する。
【０００８】
この積層型素子の外部磁界に対する素子インピーダンス特性を図４に示す。このように、１０ Ｏｅの外部磁界（被検出磁界）に対し、インピーダンス変化が２倍以上となり、被検出磁界に対して素子両端のインピーダンス変化率が１００％以上と単層膜素子（インピーダンス変化率：数１０％）と比較して一桁大きくなる。また、駆動周波数も１ＭＨｚから１０ＭＨｚと単層膜素子（駆動周波数：１０ＭＨｚから１００ＭＨｚ）と比較して一桁小さくすることができる。
【０００９】
ここで、図３に示した積層型素子の出力特性について説明する。アモルファス磁性膜９６１、９６２には磁気異方性が付与されている。この磁気異方性の付与により、磁性膜９６１、９６２面内にて、磁化容易軸（磁化の向きやすい方向）と磁化困難軸（磁化の向きにくい方向）が生じ、両者のエネルギー差が異方性磁界Ｈkとして定義される。この異方性磁界Ｈkが磁気異方性の度合いを表している。そして、異方性磁界Ｈkは、素子出力特性においてピークを示す磁界の値と一致する。したがって、磁性膜に付与された磁気異方性（異方性磁界Ｈk）が素子特性をプロファイルを決定する重要な要因の１つと考えられる。
【００１０】
磁気異方性が素子特性プロファイル（異方性磁界Ｈkは素子出力特性においてピークを示す磁界の値と一致する）を決定する理由を理論面から以下に説明する。図５に示すように素子の磁性膜の磁化状態は被検出磁界Ｈext、異方性磁界Ｈk、印加される駆動磁界Ｈ、そして駆動磁界Ｈに対し逆向きに発生する反磁場Ｈdx、Ｈdyにより決定される。これを用い、素子全体での磁気エネルギーＥの式は以下の（２）式のようになる。
【００１１】
【数２】
0003731288.tif 000002
ここで、Ｍsは磁化、θは磁化方向（容易磁化方向となす角度で表示）である。
【００１２】
反磁界Ｈdxは、駆動磁界Ｈよりもその絶対値が小さく、またＨと逆方向であり負号をもつ。反磁界Ｈdyと被検出磁界Ｈextとの関係も同様である。磁化の方向θは、Ｅが最小となるように異方性磁界Ｈkと被検出磁界Ｈext、反磁界Ｈdx、Ｈdy、そして駆動磁界Ｈのバランスで決まる。この磁化の方向θより、本素子のインピーダンス特性を決定する磁性膜の透磁率μが算出される。
【００１３】
この透磁率μの計算により、本素子のインピーダンス特性において異方性磁界Ｈkと一致する磁界の値の所でピークを示すことが分かる。さらに、素子感度に関しては、図３に示すように素子の幅方向に異方性（素子幅方向が磁化容易軸となる）を付与した場合に最も大きな素子インピーダンス変化が得られることも分かる。
【００１４】
異方性磁界Ｈkは、スパッタリング、真空蒸着等の薄膜作製技術による素子作製時の磁場中処理、あるいは磁性層間の交換相互作用により安定に制御できるため、薄膜作製技術により素子特性プロファイルをコントロールすることが可能となる。素子特性プロファイルをコントロールすることによって、高性能の磁界センサを得ることができる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、自動車、工作機械等の応用を考えた場合、磁界センサの特性として、温度特性、ＳＮ比に優れ、さらに直線性が良好でヒステリシスのないことが重要となる。例えば、自動車エンジンへの応用を考えた場合、エンジンオイル温度は１２０℃、１３０℃くらいまで上昇するのでセンサの温度特性は、非常に重要である。上述したアモルファス軟磁性膜単層素子や積層型素子では、直線性、高ＳＮ比、温度特性の点で不十分であり、さらに検出磁界の正負が判別できないという問題もあった。したがって、自動車、工作機械等において有用な磁界を利用した位置、距離、回転位置・速度等を検出するセンサ、あるいは地磁気検出による方位センサを実現するには、直線性、ＳＮ比、温度特性を改善する必要がある。
【００１６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、その目的は、ＳＮに優れ高い検出分解能を有し、直線性が良好でかつ温度特性に優れた磁界検出素子を実現することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、素子の動作点を最適点にシフトさせる磁界バイアス手段を設けたことを特徴する。
【００１８】
外部磁界に対する素子のインピーダンスは、磁性膜の幅方向に付与された異方性磁界に対応する磁界値でピークを持つ特性プロファイルを有する。ここで注目すべきことは、ピークの右側のプロファイルとピークの左側のプロファイルとで、プロファイル形状、及び温度に対する安定性の点で大きく異なる点である。図９に、寸法が縦１ｍｍ、横１ｍｍの素子のインピーダンス特性を示す。
【００１９】
図９を見ると、左側のプロファイルでは直線性が悪く、ヒステリシスが発生するが、右側のプロファイルでは直線性は良好でヒステリシスも発生しない。さらには、素子寸法を１ｍｍ×１ｍｍよりも小さくしても、右側のプロファイルは直線性が良好で、ヒステリシスを示さないことが分かっている。また、右側特性プロファイルと左側特性プロファイルとで安定性（ＳＮ比、再現性）の点についても大きく異なり、右側特性プロファイルが左側特性プロファイルと比較して優れていることが分かった。
【００２０】
図１０に、各温度（雰囲気温度）に対するインピーダンス特性を示す。この結果を見ると、温度変化に対する特性変動についても、右側プロファイルのほうが左側プロファイルと比較して変動幅が小さいことが分かる。
【００２１】
以上より、ヒステリシスのない安定した特性を実現するためには、インピーダンス特性プロファイルにおいて右側プロファイルを利用すればよいことが分かる。そこで、本発明においては、右側特性プロファイルが利用できるように、異方性磁界以上の磁界を発生する磁界バイアス手段を設けた。これにより、素子動作点を右側特性プロファイルにシフトさせることができ、ＳＮに優れ高い検出分解能を有するセンサが実現できる。
【００２２】
次に、右側特性プロファイルが、左側特性プロファイルと比較して、「何故、ＳＮ比、温度特性、ヒステリシス、再現性の点で優れるのか？」を考えてみる。左側の特性プロファイルでは外部磁界に対して磁壁移動が支配的になることより、特性プロファイル形状が複雑になったり、あるいは外部磁界の増減に対してヒステリシスを有したり、あるいは温度変化に対して特性が大きく変化する等の問題が生ずる。一方、右側の特性プロファイルでは外部磁界に対して磁化回転が支配的になることより、特性プロファイルの非直線性、あるいはヒステリシスの問題は全く発生しない。さらに、温度変化に対する特性変化も左側の特性プロファイルと比較して小さくなる。これは、磁壁移動は磁界に対して不可逆過程であるのに対して、磁化回転は磁界に対して可逆過程であることに起因している。したがって、素子に磁界をバイアスして動作点を右側の特性プロファイル部分とすることが高精度の磁気センサを実現する上で重要となる。
【００２３】
なお、磁界をバイアスすることのメリットは上で述べたこと以外にもう１つある。上述のような構成の素子のインピーダンス変化は、正負どちらの磁界に対しても同じプロファイルを示す。したがって、素子をそのまま利用した場合には、検出する磁界の正負を判別することはできない。しかし、磁界をバイアスして、動作点を例えば図９に示すように右側特性の中間位置に設けてやれば、検出磁界の正負を判別することができる。
【００２４】
次に、本発明は、インピーダンス変化の中におけるインダクタンス変化のみを検出する手段を設けたことも特徴とする。そこで、この点について、説明する。
【００２５】
素子は外部からの磁界に対してインピーダンスが大きく変化する。先に述べたように、インピーダンス変化の内訳はインダクタンス変化と抵抗変化とに分けることができる。
【００２６】
図６、図７、図８に、雰囲気温度をパラメータとしてインピーダンス、インダクタンス、抵抗の磁界に対する変化を示す。これらの結果を見ると、インダクタンス成分は温度に対して特性変動が抵抗分と比較して小さいことが分かる。すなわち、インダクタンス分Ｌは、温度の影響を受けにくい磁性膜の透磁率のみによって、透磁率をμとした場合、Ｌ＝ｋμのように表される。なお、Ｋは形状により決定される定数である。一方、抵抗分は、磁性膜の透磁率と、温度の影響を受けやすい導体膜の抵抗率によって決定されている。そのため、雰囲気温度に対する安定性は抵抗分と比較してインダクタンス分が優れていると考えられる。したがって、素子のインダクタンス成分のみを検出する方式のセンサとすることにより、温度特性に優れた磁界センサを実現することができることが分かる。
【００２７】
以上述べてきたように、本発明は、磁性体層とこの磁性体層に覆われた導体層とを含む線状の素子に対し、その長さ方向の両端に駆動用の高周波電流源と、電気信号の検出器を並列接続した構成を有し、かつ前記磁性層には素子幅方向に磁気異方性が付与されており、素子面に平行な磁界を素子のインピーダンスの変化として検出する積層型磁界検出素子において、次のような点を特徴とすることができる。
【００２８】
（ｉ）素子の長手方向に直流磁界をバイアスする手段を有する。
【００２９】
（ｉｉ）外部磁界に対する素子インピーダンス変化の内インダクタンス変化分のみを検出する手段を有する。
【００３０】
（ｉｉｉ）（ｉ）または（ｉｉ）において、磁性層に付与された異方性磁界以上の直流磁界を加える磁界バイアス手段を有する。
【００３１】
（ｉｖ）（ｉｉｉ）において、素子の下面に硬質磁性層を設けることにより磁界バイアス手段を形成する。
【００３２】
（ｖ）（ｉｉｉ）において、素子の下面に軟磁性層を設けることにより磁界バイアス手段を形成したことを特徴とする積層型磁界検出素子。
【００３３】
（ｖｉ）（ｉｉｉ）において、素子周辺にパターンニングされた配線を設け、その配線に直流電流を通電し磁界バイアス手段とする。
【００３４】
（ｖｉｉ）（ｉｉｉ）において、素子周辺に硬質磁性層を設けることにより磁界バイアス手段を形成する。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）について、図面に基づいて説明する。
【００３６】
本発明に係る積層形磁界検出素子は、磁界感応部素子（軟磁性層と導体層との積層構造素子）、バイアス磁界発生部、インダクタンス検出部、高周波電源の４つの部材よりなる。
【００３７】
本発明の代表的な実施形態の構成を図１１に示す。このように、素子１００の両端に高周波電源１０１が接続され、素子１００に所定の高周波電流を供給する。素子１００の両端には、インダクタンス検出回路１０２も接続されており、素子１００におけるインダクタンス変化を検出する。なお、この実施形態では、素子１００にバイアス磁界発生部が含まれている。
【００３８】
素子１００の磁界感応部は、Ｓｉ単結晶などからなる基板２１５上に形成され、導電体からなる導体層２１２を軟質磁性体からなる軟質磁性層２１１で覆った構造である。軟質磁性層２１１はＦｅＣｏＳｉＢ、ＣｏＳｉＢ等のアモルファス軟磁性体により形成されており、一方導体層２１２はＣｕ、Ａｌ等の、軟質磁性層２１１に比べて導電率が１桁以上高い導電体で形成されている。各層は、真空蒸着法、スパッタリング法等の薄膜作製技術により作製される。また、軟質磁性層２１１は、素子の幅方向に直流磁場を印加した状態で作製されるため、素子の幅方向が軟質磁性層２１１の容易磁化方向となっている。ここでは、軟質磁性層２１１をＦｅＣｏＳｉＢ、ＣｏＳｉＢとしたが、これ以外にＮｉＦｅ，ＣｏＮｂＺｒ等の、保磁力が１ Ｏｅ以下の軟磁性材料で置き換えてもかまわない。また、導体層２１２はＣｕ等の導電体以外に、Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｏ等の導電体でもかまわない。
【００３９】
軟質磁性層２１１の下方には、絶縁層２１３が形成されている。この絶縁層２１３は、軟質磁性層２１１の下方にのみ設けてもよいし、素子両端のパッド部として形成された導体層２１２の下方にまで延長し、素子１００の全面に設けてもよい。
【００４０】
絶縁層２１３の下には、磁界バイアス用の磁石である硬質磁性層２１４が形成されている。硬質磁性層２１４はＣｏＰｔ、ＦｅＰｔよりなる。そして、この硬質磁性層２１４の端部からは漏洩磁界が発生し、この漏洩磁界が絶縁層２１３を介して上部に作製された素子１００にバイアス磁界として印加される。ここで、素子に印加される漏洩磁界（バイアス磁界）の大きさは、磁性層である素子の軟質磁性層２１１に付与された異方性磁界より大きな値となる必要がある。そこで、硬質磁性層２１４を調整して、バイアス磁界の大きさを調整する。調整方法は、硬質磁性層２１４の厚み、あるいは組成の調整により行う。
【００４１】
なお、ここでは磁界バイアス用として硬質磁性層２１４を採用したが、軟質磁性層を用いてもよい。軟質磁性層の組成は、ＦｅＳｉＢ，ＣｏＳｉＢ，ＦｅＣｏＳｉＢ等の、保磁力が１ Ｏｅ以下のアモルファス軟磁性材料ならばどれでもよい。
【００４２】
本実施形態の積層型磁界検出素子の動作について説明する。まず、この素子１００の導体層２１２の両端は高周波電源１０１に結線されており、ここから高周波電流を印加する。
【００４３】
この状態において、基板２１０面に平行に被検出磁界Ｈｅｘｔが印加されると、これにより軟質磁性層２１１の磁化状態が変化し、素子１００の幅方向の透磁率μが変化する。この透磁率μの変化により、素子１００両端のインピーダンスＺが変化する。
【００４４】
そのインピーダンス変化Ｚ（内訳：インダクタンスＬと抵抗Ｒ）の中からインダクタンスＬ分をインダクタンス検出回路１０２によりピックアップする。インダクタンス検出回路１０２は、例えば素子１００の両端電圧における振幅と位相の変化を検出して、インダクタンスの変化量を検出する。そして、インダクタンスＬ分は、透磁率の変化、被検出磁界Ｈｅｘｔと対応しているので、インダクタンスの変化量を読みとれば、被検出磁界Ｈｅｘｔの大きさがわかる。
【００４５】
さらに、素子インダクタンス特性の右側プロファイルを利用するために素子長手方向に直流磁界をバイアスして動作点をシフトさせる。このために、バイアス磁界の大きさは軟質磁性層２１１に付与された異方性磁界Ｈｋより大きな値としている。外部から検出磁界が加わると、素子インダクタンス特性の右側プロファイルが動くことになる。
【００４６】
このように、磁界に対する素子インピーダンス変化の中からインダクタンス成分を抽出することにより、温度特性に優れた磁界センサを達成している。さらに、磁性層に付与された異方性磁界Ｈｋ以上の直流磁界を発生する磁界バイアス部を設け素子特性の動作点をシフトさせ素子特性右側プロファイルを利用することにより、検出磁界の正負（方向）が判別でき、高ＳＮ比、ヒステリシスのない、直線性が良好で、再現性に優れた磁界センサを実現することができた。
【００４７】
元来、外部磁界に対して素子インピーダンスが変化するという素子は、磁気抵抗効果を用いたＭＲ素子、あるいはホール効果を用いたホール素子などと比較して、高感度の点で優れていると言われていた。しかし、温度特性、出力の再現性、あるいはＳＮ比の点では同程度であり、より一層の改善が求められていた。今回、本発明では上記問題を解決し、小型で高感度な実用性の高い磁界検出素子を実現することができた。
【００４８】
これにより、自動車内等悪い環境下で使用する場合においても、高精度に磁界検出が可能となる。また、薄膜素子であることより、基板としてＳｉを用いれば回路一体化が可能となり、磁気センサを用いたシステム全体のコストダウンが可能となる。
【００４９】
なお、この実施形態では、磁界バイアス部として磁界感応部の下に絶縁層を介して磁界バイアス用の層を設けたが、これに限らず各種の手法があるので以下に記述する。
【００５０】
（１）  素子下面に磁界バイアス層を配置する方法
図１２に示すように、素子１００の下面に絶縁層２１３を介して硬質磁性層２１４を設ける構造とすることにより磁界のバイアスを行う。硬質磁性層２１４の端面からは漏洩磁界が発生しその上部の素子に磁界が加わることになる。
【００５１】
なお、ここでは硬質磁性層２１４を素子下面に配置したが、硬質磁性層２１４に代えて軟質磁性層を配置して磁界バイアスをする方法もある。このように、軟質磁性層を配置した場合には、外部から磁界が印加されない時には漏洩磁界が発生しない。しかし、外部から磁界が印加されると、軟磁性層の磁化され端部には磁荷が発生する。そして、この磁荷により漏洩磁界が発生しこれがバイアス磁界となる。
【００５２】
（２）  素子にバイアス導線を配置する方法
図１３に示すように素子の近くに２本のバイアス導線３１０を平行に配置し、これらバイアス導線３１０に同一の方向に直流電流を通電する方法がある。バイアス導線３１０から直流磁界が発生し、この磁界がバイアス磁界となり素子１００の動作点をシフトさせることができる。特に、素子寸法を数ｍｍサイズまで小さくし、２本のバイアス導線３１０の間隙を狭くすることで、素子１００に効果的に磁界が加えられることになり、本方法はより効果的になる。
【００５３】
さらには、図１４に示すように、素子が作製されている基板の面とは反対側の面（基板裏面）にバイアス導線３１１を作製し、バイアス磁界を発生させる方法もある。この方法では、バイアス導線３１１は素子１００の直下で素子１００の幅方向に配置され、導線の幅は素子の長手方向の寸法より大きくする。こうすることにより、磁界を効率良く素子１００に加えることができる。
【００５４】
（３）  素子にバイアスコイルを配置する方法
図１５に示すように素子周囲に導線を巻いてコイル３１２を形成する。このコイル３１２に直流電流を通電し直流磁界を発生させる。この磁界がバイアス磁界となり素子１００の動作点をシフトさせることができる。
【００５５】
（４）  素子の両端に硬質磁性層を配置する方法
図１６に示すように素子１００の長手方向の両端に、素子１００を挟んで、硬質磁性層（磁石）３１３を配置形成する。この硬質磁性層からは磁界が発生しこの磁界がバイアス磁界となり素子の動作点をシフトさせることができる。
【００５６】
【実施例】
「実施例１」
実施例１の素子の斜視図を図１７に示す。また、素子断面図を図１８に示す。素子１００は基板２１５上に形成されている。まず、磁界バイアス用の硬質磁性層２１４が基板２１５上に形成される。その上に、絶縁層２１３を介して、磁界感応部が形成されている。
【００５７】
磁界感応部は、導体層２１２を軟質磁性層２１１で上下から覆った構造である。導体層２１２と軟質磁性層２１１は、直接接触している。軟質磁性層２１１はＦｅＣｏＳｉＢ、ＣｏＳｉＢ等のアモルファス軟質磁性体により形成されており、一方導体層２１２はＣｕ、Ａｌ等の、軟質磁性層２１１に比べて導電率が１桁以上高い導電体で形成されている。各層は、真空蒸着法、スパッタリング法等の薄膜作製技術により作製される。また軟質磁性層２１１は、素子の幅方向に直流磁場を印加した状態で作製されるため、素子の幅方向が軟質磁性層２１１の容易磁化方向となっている。
【００５８】
絶縁層２１３の下には磁界バイアス用の硬質磁性層２１４が形成されている。硬質磁性層２１４はＣｏＰｔ、ＦｅＰｔよりなる。硬質磁性層の端部からは漏洩磁界が発生し、この漏洩磁界が絶縁層を介して上部に作製された磁界感応部に印加されることになる。磁界感応部に印加される漏洩磁界（バイアス磁界）の大きさが軟質磁性層２１１に付与された異方性磁界より大きな値となるように調整し、素子インピーダンス特性においてピークより右側プロファイルの中間に素子動作点がくるようにした。調整方法は、硬質磁性層の厚み、あるいは組成により行った。
【００５９】
素子の動作は以下のようである。この素子の導体層２１２の両端は高周波電源１０１に結線され、高周波電流が印加される。このとき、素子に外部から被検出直流磁界が与えられると、軟質磁性層２１１の透磁率が変化する。この透磁率変化に基づき素子のインピーダンスＺ（内訳：インダクタンスＬと抵抗Ｒの変化）が変化する。
【００６０】
ここで、硬質磁性層２１４端部に発生する磁荷による磁界バイアスにより素子の動作点はピークより右側の特性プロファイルの中間に設定されている。したがって、検出磁界によるインピーダンス変化は右側の特性プロファイル上を動くことになる。このインピーダンス変化量の中からインダクタンスＬの変化量のみを、インダクタンス検出回路１０２により検出することによって、被検出磁界の磁界強度を検出する。
【００６１】
なお、この素子については、素子作製後磁場中熱処理を実施した。熱処理温度２８０℃、印加磁界２ｋＯｅ、熱処理時間３０ｍｉｎである。この磁場中熱処理により、磁性膜の磁気特性の熱ダメージに対する安定化を図ることができる。
【００６２】
「実施例２」
実施例２の説明を以下に行う。図１９は、第２実施例の斜視図である。素子１００は、基板２１０上に軟質磁性層２１１と導体層２１２で形成されている。軟質磁性層２１１の寸法は長さ２ｍｍ、幅１ｍｍ、導体層２１２の上下の位置にある部分の厚さがそれぞれ２μｍであり、導体層２１２は長さ４ｍｍ、幅１００μｍ、厚さ２μｍである。軟質磁性層２１１と導体層２１２は真空蒸着法等の薄膜作製技術により作製され、互いに密着している。また、基板２１０と軟質磁性層２１１の下面も同様に密着している。軟質磁性層２１１は保磁力が１ Ｏｅ以下のＦｅＣｏＳｉＢのアモルファス軟磁性体で形成され、その磁化容易軸は素子１００の幅方向につけられている。また、導体層２１２はＣｕで形成されている。この素子１００の導体層２１２は軟質磁性層２１１よりも長く取り出され、素子１００の長さ方向の両端に配線用の電極を構成する。素子の外側両端には、磁界バイアス用の配線２２０が配置されている。これらの配線は低抵抗であるＣｕで形成されている。各々の配線には直流電流が通電されている。電流の通電方向は各々同じである。ここでは、素子１００の寸法は１ｍｍ角サイズと小さいので、２本のバイアス導線の間隙は数ｍｍと狭い。したがって、素子１００に効果的に磁界が加えられることになる。
【００６３】
この素子の作製手順を図２０に示す。基板上にまず軟質磁性層２１１を成膜する。次に素子導体層２１２と磁界バイアス用の配線２２０を成膜し、最後に軟質磁性層２１１を成膜する。素子のインピーダンス特性においてピークを示す磁界を決定する一軸磁気異方性は、成膜時に素子の幅方向に磁界を印加することにより付与する。
【００６４】
「実施例３」
本発明の実施例３を図２１に示す。これは素子１００を上部から見た図である。積層化された細線２３０がつづら折りされ、その両端には電極取り出し用のパッド２２３が形成されている。素子の寸法は、細線２３０の幅が５０μｍ、最も長い部分の長さが３ｍｍ、折り返し部分の長さが４００μｍ、厚さが６μｍである。つづら折り（ミアンダ）状にパターンニングすることにより、素子インピーダンスを大きくすることができ、インダクタンス検出回路１０２とのマッチングを向上させることができる。素子１００の断面構造を断面２５０でカットしたのが図２２である。
【００６５】
この素子の細線２３０は図２２のようにシリコン基板２１５上に軟質磁性層２１１、導体層２１２、で構成されている。導体層２１２はＣｕ，Ａｌ等の導電体であり、膜厚が３μｍである。軟質磁性層２１１には、磁化容易軸が線幅方向に付与されている。軟質磁性層２１１は、ＦｅＣｏＳｉＢ，ＣｏＳｉＢよりなり、膜厚は２μｍである。バイアス磁界発生層２１４が基板２１５の裏面に形成されている。このバイアス磁界発生層２１４は、硬質磁性材料、あるいは軟質磁性材料よりなり、膜厚は数μｍである。本実施例に見られる素子は、フォトリソグラフィー技術によりシリコン基板２１５上に形成される。
【００６６】
「実施例４」
実施例４の説明を以下に行う。図２３は、本実施例の素子を上から見た図である。素子１００は、シリコン単結晶の基板２１５上につづら折り（ミアンダ）状に形成されている。その両端には配線取り出し用のボンディングパッドを形成している。ボンディングパット上には駆動用の高周波電源１０１とインダクタンス検出回路１０２が並列に接続される。
【００６７】
図２４は、図２３の素子１００の細線部における断面図である。磁界バイアス層（硬質磁性層）２１４である第一層上には絶縁層２１３である第二層が形成される。その後、第二層上には軟質磁性層２１１である第三層、導体層２１２である第四層、軟質磁性層２１１である第五層が配置される。硬質磁性層２１４はＦｅＰｔ層、絶縁層２１３はＳｉＯ２層、軟質磁性層２１１はＣｏＳｉＢ層、導体層２１２はＣｕ層より各々形成される。なお、この素子は実施例１から実施例３において示した素子とは異なり、導体層２１２の周囲（サイドも含む）を軟質磁性層２１１が覆う断面構造とはなっていない。導体層２１２の上下を軟質磁性層２１１が挟む単なるサンドイッチ構造である。
【００６８】
本素子の作製手順を以下に述べる。第一層、第二層、第三層、第四層、第五層と順次成膜していく。成膜は真空蒸着、あるいはスパッタリングにより行う。パターンニングは第五層までの成膜が終わった段階で、レーザートリミング装置を用いて、レーザー描画によるパターニングを行う。この作製方法はフォトリソグラフィ技術による作製と比較してより簡便な手法であり、量産化を考えた場合有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の磁界検出素子の構成を示す図である。
【図２】  図１に示す従来の磁界検出素子の出力特性を示す図である。
【図３】  導体層を有する従来の磁界検出素子の構成を示す図である。
【図４】  図３に示す従来の磁界検出素子の出力特性を示す図である。
【図５】  磁化分布モデルを示す図である。
【図６】  雰囲気温度をパラメータとした外部磁界変化に対するインピーダンス変化を示す図である。
【図７】  雰囲気温度をパラメータとした外部磁界変化に対するインダクタンス変化を示す図である。
【図８】  雰囲気温度をパラメータとした外部磁界変化に対する抵抗変化を示す図である。
【図９】  外部磁界変化に対するインピーダンス変化を示す図である。
【図１０】  雰囲気温度に対するインピーダンス変化を示す図である。
【図１１】  実施形態の積層型磁界検出素子の構成を示す図である。
【図１２】  磁界バイアス発生のための構成例を示す図である。
【図１３】  磁界バイアス発生のための他の構成例を示す図である。
【図１４】  磁界バイアス発生のためのさらに他の構成例を示す図である。
【図１５】  磁界バイアス発生のためのさらに他の構成例を示す図である。
【図１６】  磁界バイアス発生のためのさらに他の構成例を示す図である。
【図１７】  実施例１の積層型磁界検出素子の構成を示す図である。
【図１８】  実施例１の積層型磁界検出素子の断面構成を示す図である。
【図１９】  実施例２の積層型磁界検出素子の構成を示す図である。
【図２０】  実施例２の積層型磁界検出素子の作製手順を示す図である。
【図２１】  実施例３の積層型磁界検出素子の平面構成を示す図である。
【図２２】  実施例３の積層型磁界検出素子の断面構成を示す図である。
【図２３】  実施例４の積層型磁界検出素子の平面構成を示す図である。
【図２４】  実施例４の積層型磁界検出素子の断面構成を示す図である。
【符号の説明】
１００  素子、１０１  高周波電源、１０２  インダクタンス検出回路、２１１  軟質磁性層、２１２  導体層、２１３  絶縁層、２１４  硬質磁性層、２１５  基板。
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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