JP2013044545A - 磁気センサ装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のチップを組み合わせることなく、３軸方向の検出が可能な磁気センサ装置とその製造方法を提供する。
【解決手段】基板１０と、基板１０の上に設けられた下地犠牲層２０と、下地犠牲層２０に接触すると共に下地犠牲層２０に接触する部分の面積が下地犠牲層２０よりも広い一面３１を有するフレキシブル層３０と、を備える。フレキシブル層３０に複数の磁気抵抗素子部４２が設けられている。そして、一つの磁気抵抗素子部４２のピン磁性層４２ａの磁化の向きが基板１０の表面１１に対して平行に向けられていることによりＸ軸方向もしくはＹ軸方向の磁化が検出される。また、フレキシブル層３０が下地犠牲層２０との接触箇所を起点として半円筒状に反っていることにより、一つの磁気抵抗素子部４２のピン磁性層４２ａの磁化の向きがＸ軸およびＹ軸に対して傾けられ、これによりＺ軸方向の磁化が検出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気センサ装置およびその製造方法に関する。

既知の技術として、フリー磁性層とピン磁性層とを有するＧＭＲ素子（Giant Magneto Resistance；ＧＭＲ）やＴＭＲ素子（Tunneling Magneto Resistance；ＴＭＲ）を用いて物体の回転角を検出する磁気センサが知られている。これらの素子では１方向に固定されたピン磁性層の磁化方向と外部磁場に影響されるフリー磁性層の磁化方向との違いにより、素子の出力が変動することで角度を検出することができる。

通常、ピン磁性層の磁化方向は、磁場を印加しながら３００℃程度でアニールすることで決定される。この場合、複数の素子を形成したウェハ全体に磁場を印加しつつ各ピン磁性層の着磁を行うので、ピン磁性層の磁化方向は１ウェハ内で全て同じ方向となる。このため、素子の積層方向とこれに垂直な平面（Ｘ−Ｙ平面）の磁気検出が可能である。しかし、磁性膜積層方向（Ｚ方向）の磁場を検出することは不可能であるため、３軸の検出が可能なセンサ素子が求められている。

そこで、特許文献１では、傾斜の法線方向が三次元的に交差する複数の傾斜面を有する基板の各傾斜面上に、各磁気センサの検出磁化の向きが互いに三次元方向に交差するように磁気センサをそれぞれ配置する構成が提案されている。

また、特許文献２では、基板には可動部とこの可動部を含む位置に形成された複数の磁気センサとが備えられており、少なくとも１つの可動部を他の可動部以外に対して機械的な力を作用させて傾斜させることで３軸方向の検出を可能とする構成が提案されている。

特開２００９−２００９２号公報 特開２０１０−６６０３０号公報

しかしながら、特許文献１では、基板に傾斜を形成し、その傾斜上に磁気センサを配置しなければならない。このような構造を形成することは非常に困難であるという問題がある。また、特許文献２についても同様に、基板に可動部を形成し、この可動部に機械的な力を加える必要がある。このため、構造が複雑になると共に製造も困難になるという問題がある。

また、Ｚ方向の磁場を検出するために、当該磁場を検出するチップを基板に対して垂直に立てて組み合わせる方法もあるが、当該方法も組み付けが複雑であり、コストアップにも繋がるため、１チップで３軸方向の検出が可能なセンサチップが求められている。

本発明は上記点に鑑み、複数のチップを組み合わせることなく、３軸方向の検出が可能な磁気センサ装置とその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、表面（１１）を有する基板（１０）と、基板（１０）の表面（１１）に設けられた下地犠牲層（２０）と、下地犠牲層（２０）に接触すると共に下地犠牲層（２０）に接触する部分の面積が下地犠牲層（２０）よりも大きい一面（３１）を有するフレキシブル層（３０）と、を備え、さらに、外部の磁場の影響を受けて磁化の向きが変化するフリー磁性層（４２ｃ）と、磁化の向きが固定されたピン磁性層（４２ａ）と、を有し、フレキシブル層（３０）に形成された複数の磁気抵抗素子部（４２）を備えている。

また、複数の磁気抵抗素子部（４２）のピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きがフレキシブル層（３０）の一面（３１）に平行な面方向の一方向にそれぞれ向けられている。

そして、複数の磁気抵抗素子部（４２）が外部の磁場の影響を受けたときの複数の磁気抵抗素子部（４２）の抵抗値の変化に基づいて物理量を検出する磁気センサ装置であって、基板（１０）の表面（１１）に平行な一方向をＸ軸とし、当該基板（１０）の表面（１１）においてＸ軸に垂直な方向をＹ軸とし、これらＸ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸とし、以下の点を特徴としている。

すなわち、複数の磁気抵抗素子部（４２）のうちの一部のピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きが基板（１０）の表面（１１）に対して平行に向けられていることによりＸ軸方向もしくはＹ軸方向の物理量が検出される。

また、フレキシブル層（３０）が下地犠牲層（２０）との接触箇所を起点として反っていると共に、複数の磁気抵抗素子部（４２）の一部とは異なる一部のピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きがＸ軸およびＹ軸に対して傾けられていることにより、Ｚ軸方向の物理量が検出されることを特徴とする。

このように、複数の磁気抵抗素子部（４２）が形成されたフレキシブル層（３０）が反った状態とされているので、複数の磁気抵抗素子部（４２）のピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きを基板（１０）の表面（１１）の面方向であるＸ軸およびＹ軸方向だけでなく、基板（１０）の表面（１１）に垂直なＺ軸方向にも向いた状態とすることができる。したがって、複数のチップを組み合わせることなく、３軸方向の検出を行うことができる。

請求項２に記載の発明のように、フレキシブル層（３０）は、半円筒状に反っていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明のように、フレキシブル層（３０）は、円筒状に反っていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明のように、フレキシブル層（３０）は、椀状に反っていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、フレキシブル層（３０）は、保護部材（５０）により覆われていることを特徴とする。これにより、保護部材（５０）によってフレキシブル層（３０）を保護することができる。

請求項６に記載の発明では、まず、基板（１０）を用意し、基板（１０）の表面（１１）に下地層（２１）を形成する。また、下地層（２１）の上にフレキシブル層（３０）を形成し、このフレキシブル層（３０）に複数の磁気抵抗素子部（４２）を形成する。

この後、磁場の向きがフレキシブル層（３０）の一面（３１）の面方向の一方向に設定された磁場中に複数の磁気抵抗素子部（４２）を配置し、複数の磁気抵抗素子部（４２）を加熱して磁場中アニールを行うことにより、複数の磁気抵抗素子部（４２）を構成するピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きをそれぞれ一方向に着磁する。

続いて、下地層（２１）のうちフレキシブル層（３０）の一面（３１）に接触する部分の面積がフレキシブル層（３０）の一面（３１）の面積よりも小さくなるように下地層（２１）の一部を除去することにより、下地犠牲層（２０）を形成する。

基板（１０）の表面（１１）に平行な一方向をＸ軸とし、当該基板（１０）の表面（１１）においてＸ軸に垂直な方向をＹ軸とし、これらＸ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸と定義する。そして、フレキシブル層（３０）を下地犠牲層（２０）との接触箇所を起点として反らせることにより、複数の磁気抵抗素子部（４２）のうちの一部のピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きを基板（１０）の表面（１１）に平行な面方向に向けると共に、複数の磁気抵抗素子部（４２）の一部とは異なる一部のピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きを基板（１０）の表面（１１）に対して傾けることを特徴とする。

このように、複数の磁気抵抗素子部（４２）を形成したフレキシブル層（３０）を反らせているので、複数の磁気抵抗素子部（４２）のピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きを基板（１０）の表面（１１）に平行な面方向だけでなく、基板（１０）の表面（１１）に対して傾けることができる。したがって、複数のチップを組み合わせることなく、３軸方向の検出を行う磁気センサ装置を製造することができる。

請求項７に記載の発明のように、フレキシブル層（３０）を反らせる工程では、フレキシブル層（３０）を半円筒状に反らせることができる。

請求項８に記載の発明のように、フレキシブル層（３０）を反らせる工程では、フレキシブル層（３０）を円筒状に反らせることができる。

請求項９に記載の発明のように、フレキシブル層（３０）を反らせる工程では、フレキシブル層（３０）を椀状に反らせることができる。

請求項１０に記載の発明では、フレキシブル層（３０）を反らせる工程の後、フレキシブル層（３０）を保護部材（５０）で覆う工程を含んでいることを特徴とする。これにより、保護部材（５０）によってフレキシブル層（３０）を保護することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る磁気センサ装置の概略斜視図である。 図１に示されるセンサ部の概略断面図である。 図１および図２に示される磁気センサ装置の製造工程を示した図である。 図３に続く製造工程を示した図である。 図４に続く着磁工程を示した図である。 図５に続く製造工程を示した図である。 本発明の第２実施形態に係る磁気センサ装置の概略斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る磁気センサ装置の概略斜視図である。 本発明の第４実施形態に係る磁気センサ装置の概略斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係る磁気センサ装置は、例えば自動車用のエンジン回転数検出やハンドル回転角検出等に使用されるものである。本実施形態では、磁気センサ装置として回転角を検出する回転角センサを例に説明する。

図１は本実施形態に係る磁気センサ装置の概略斜視図である。図１に示されるように、磁気センサ装置は基板１０の表面１１上に設けられた下地犠牲層２０を介してフレキシブル層３０が設けられた形態になっている。基板１０として例えばＳｉ基板が用いられる。

ここで、基板１０の表面１１に平行な一方向（図１では基板１０の長手方向）をＸ軸とし、当該基板１０の表面１１においてＸ軸に垂直な方向をＹ軸と定義する。また、これらＸ軸およびＹ軸に垂直な方向すなわち基板１０の表面１１に垂直な方向をＺ軸と定義する。

下地犠牲層２０は、フレキシブル層３０を支持する役割を果たすものであり、例えばＳｉＯ_２等の絶縁材料で形成されている。本実施形態では、下地犠牲層２０は、Ｙ軸方向に沿った直方体をなしており、フレキシブル層３０のＸ軸方向における中央に位置している。すなわち、下地犠牲層２０はフレキシブル層３０を線で支えている。

フレキシブル層３０は柔軟性を備えた層であり、下地犠牲層２０に接触する一面３１を有している。この一面３１は、下地犠牲層２０に接触する部分よりも広い。すなわち、フレキシブル層３０の一面３１の面積は、下地犠牲層２０がフレキシブル層３０に接触する部分の面積よりも大きい。

また、フレキシブル層３０は図１に示されるように半円筒状に反っている。「半円筒状」とは、円筒を軸に沿って割った形状である。また、断面が半円弧状のものであるとも言える。フレキシブル層３０の材料としてはＰＤＭＳやＳｉＮが用いられる。フレキシブル層３０のうち下地犠牲層２０に接触していない部分が反っている。

そして、フレキシブル層３０は３つのセンサ部４０を備えている。センサ部４０は、外部の磁場の影響を受けたときに抵抗値が変化する素子である。本実施形態に係るセンサ部４０は、トンネル磁気抵抗素子（ＴＭＲ素子）として構成されている。

図２はセンサ部４０の概略断面図である。この図に示されるように、センサ部４０は、下部電極４１と、下部電極４１の上に設けられた磁気抵抗素子部４２と、磁気抵抗素子部４２の上に設けられた上部電極４３と、を備えている。

磁気抵抗素子部４２は、下部電極４１の上にピン磁性層４２ａ、トンネル層４２ｂ、フリー磁性層４２ｃが順に形成されてＴＭＲ素子が構成されたものである。ピン磁性層４２ａはフリー磁性層４２ｃよりも下地犠牲層２０側に位置すると共に磁化の向きが固定される強磁性金属層である。トンネル層４２ｂはトンネル効果によりフリー磁性層４２ｃからピン磁性層４２ａに電流を流すための絶縁層である。フリー磁性層４２ｃは、外部の磁場の影響を受けて磁化の向きが変化する強磁性金属層である。

図１のようにフレキシブル層３０が反らされる前では、複数の磁気抵抗素子部４２のピン磁性層４２ａの磁化の向きは、フレキシブル層３０の一面３１に平行な面方向の一方向（Ｘ軸方向）にそれぞれ向けられており、その状態で図１に示されるようにフレキシブル層３０がＵ字型に反らされている。フレキシブル層３０が反らされた後はピン磁性層４２ａの磁化の向きはフレキシブル層３０の反り曲線の接線方向を向いていると言える。

このようにフレキシブル層３０が反らされていることにより、３つのピン磁性層４２ａのうちの一つは−Ｚ軸方向に向けられ、一つはＸ軸方向に向けられ、一つは＋Ｚ軸方向に向けられている。これによると、ピン磁性層４２ａの磁化の向きがＸ軸方向に向けられた磁気抵抗素子部４２ではＸ−Ｙ平面の磁界を検出することができ、ピン磁性層４２ａの磁化の向きが±Ｚ軸方向に向けられた磁気抵抗素子部４２ではＺ軸方向の磁界を検出することができる。

なお、センサ部４０は、図１に示されるように円形にレイアウトされている。このようにセンサ部４０の平面レイアウトを円形としているのは、磁化の特性が良くなるためである。完全な円形ではなく、楕円でも良い。もちろん、センサ部４０の平面レイアウトは円形や楕円に限らず、多角形でも良い。

下部電極４１は、当該下部電極４１に接続された図示しない下部電極用配線を介して基板１０に形成された図示しない下部電極用パッドに接続されている。下部電極用配線は、下地犠牲層２０を貫通するように形成されている。下部電極用パッドは図示しない信号処理用のチップに接続されている。

また、上部電極４３は、当該上部電極４３に接続された図示しない上部電極用配線を介して図示しない上部電極用パッドに接続されている。上部電極用パッドは図示しない信号処理用のチップに接続されている。

以上が、本実施形態に係る磁気センサ装置の構成である。次に、上記構成の磁気センサ装置の製造方法について、図３〜図６を参照して説明する。なお、図３、図４、および図６（ａ）の各図では、２つの磁気抵抗素子部４２を１つのセンサ部４０とした構造の断面図を示している。また、図６（ｂ）ではフレキシブル層３０内の構造を省略している。

まず、図３（ａ）に示す工程では、基板１０としてＳｉ基板を用意する。そして、基板１０の表面１１側にイオン注入を行うことで下部電極用パッド４１ａや図示しない配線を形成する。

図３（ｂ）に示す工程では、基板１０の表面１１全体にＣＶＤやスパッタ等の方法によりＳｉＯ_２等の下地層２１を形成する。

続いて、図３（ｃ）に示す工程では、下地層２１の上にフレキシブル層３０の下地膜３２を形成する。フレキシブル層３０の材料としてはＰＤＭＳを用い、下地層２１の上に塗布（スピンコート）することで下地層２１を形成する。なお、フレキシブル層３０の材料をＳｉＮとする場合にはＣＶＤ法等で基板１０の上にＳｉＮ膜を形成する。

図３（ｄ）に示す工程では、ドライエッチング等で下部電極用パッド４１ａに対応する位置に下地膜３２と下地層２１を貫通するコンタクトホール４１ｂを形成し、このコンタクトホール４１ｂにＡｌやＣｕ等を埋めることで下部電極用配線４１ｃを形成する。なお、下地膜３２上の不要な金属層は除去する。

この後、図３（ｅ）に示す工程では、下地膜３２の上に下部電極４１となる金属層をスパッタ等で成膜する。そして、ミリング等でエッチングすることにより、下部電極４１を形成する。下部電極４１は下部電極用配線４１ｃと接続される。

図４（ａ）に示す工程では、下部電極４１の上に磁気抵抗素子部４２となる各層をスパッタ等で順に成膜する。そして、ミリング等でエッチングすることにより、各下部電極４１の上に一対の磁気抵抗素子部４２を形成する。

図４（ｂ）に示す工程では、各磁気抵抗素子部４２の上にＰＤＭＳを塗布またはＳｉＮ膜をＣＶＤ法等で形成し、リフトオフの方法により各磁気抵抗素子部４２上のＰＤＭＳまたはＳｉＮ膜を除去する。これにより、フレキシブル層３０の一部である中間膜３３が磁気抵抗素子部４２の側面を覆う形態となる。

そして、図４（ｃ）に示す工程では、各磁気抵抗素子部４２の上に金属層をスパッタ等で成膜し、当該金属層をミリング等でエッチングすることにより上部電極４３を形成する。

図４（ｄ）に示す工程では、上部電極４３を覆うようにＰＤＭＳを塗布またはＳｉＮ膜をＣＶＤ法等で形成し、フレキシブル層３０の一部である保護膜３４を形成する。つまり、フレキシブル層３０は、下地膜３２と中間膜３３と保護膜３４とで構成されている。

続いて、図５に示す工程では、各磁気抵抗素子部４２のピン磁性層４２ａの着磁を行う。具体的には、磁場の向きがフレキシブル層３０の一面３１の面方向の一方向（Ｘ軸方向）に設定された磁場中に各磁気抵抗素子部４２を配置する。つまり、図４（ｄ）の工程で得られたものを磁場中に配置する。そして、各磁気抵抗素子部４２を加熱して磁場中アニールを行う。これにより、各磁気抵抗素子部４２を構成するピン磁性層４２ａの磁化の向きをそれぞれＸ軸方向に沿って着磁する。このように、各磁気抵抗素子部４２のピン磁性層４２ａの磁化の向きがそれぞれ異なるように着磁する必要はなく、まとめて着磁することができる。

この後、図６（ａ）に示す工程では、ウェットエッチングまたはドライエッチングにより下地層２１のうちフレキシブル層３０の一面３１に接触する部分の面積がフレキシブル層３０の一面３１の面積よりも小さくなるように下地層２１の一部を除去する。本実施形態では、上述のように、下地犠牲層２０がフレキシブル層３０のＸ軸方向における中央に位置すると共にＹ軸方向に沿った直方体となるように下地層２１をエッチングする。このようにして下地層２１から下地犠牲層２０を形成する。

このように、下地犠牲層２０でフレキシブル層３０を支持する形態とすると、図６（ａ）に示されるようにフレキシブル層３０のうちＸ軸方向における一端部側と反対側の他端部側とが共に基板１０に対して離間しており、浮いた状態となる。つまり、フレキシブル層３０の一面３１のうち下地犠牲層２０を除いた部分と基板１０の表面１１との間に空間部が存在する。

図６（ｂ）に示す工程では、フレキシブル層３０を下地犠牲層２０との接触箇所を起点として反らせる。例えば、フレキシブル層３０に熱処理を施すことによってフレキシブル層３０に熱圧縮を起こさせる方法により、フレキシブル層３０を半円筒状に反らせる。これにより、フレキシブル層３０のうちＸ軸方向における一端部側と反対側の他端部側とが基板１０から離れるようにフレキシブル層３０がＵ字型に反った状態となる。

このようにフレキシブル層３０を反らせるのは、フレキシブル層３０に形成した複数の磁気抵抗素子部４２の少なくとも１つのピン磁性層４２ａの磁化の向きを基板１０の表面１１に対して傾けるためである。すなわち、フレキシブル層３０を反らせることにより、複数の磁気抵抗素子部４２のうちの１つのピン磁性層４２ａの磁化の向きを基板１０の表面１１に平行な面方向に向け、他の磁気抵抗素子部４２のピン磁性層４２ａの磁化の向きを基板１０の表面１１に対して傾ける。こうして、図１に示された磁気センサ装置が完成する。

次に、磁気センサ装置が外部の磁場の影響を受けたときに物理量として回転角度を検出する方法について説明する。回転角度を検出するため、下部電極用パッドおよび上部電極用パッドを介して磁気抵抗素子部４２に電流を流す。

そして、各磁気抵抗素子部４２が外部の磁場の影響を受けたことにより、各磁気抵抗素子部４２の抵抗値の変化に基づいて各磁気抵抗素子部４２に流れる電流の大きさつまり抵抗値が変化する。

ここで、複数の磁気抵抗素子部４２のうちピン磁性層４２ａの磁化の向きを基板１０の表面１１に平行な面方向（Ｘ軸方向）に向けられたものについては、Ｘ軸方向もしくはＹ軸方向の磁界（Ｘ−Ｙ平面の磁界）を検出することができる。一方、フレキシブル層３０が反っていることにより、複数の磁気抵抗素子部４２のうちピン磁性層４２ａの磁化の向きが基板１０の表面１１（つまりＸ軸およびＹ軸）に対して傾けられたものについては、Ｚ軸方向の磁化を検出することができる。したがって、複数のチップを組み合わせることなく、３軸方向の検出が可能となる。

以上説明したように、本実施形態では、複数の磁気抵抗素子部４２が形成されたフレキシブル層３０が、下地犠牲層２０を起点として半円筒状に反っていることが特徴となっている。これにより、複数の磁気抵抗素子部４２のピン磁性層４２ａの磁化の向きを基板１０の表面１１の面方向であるＸ軸およびＹ軸方向だけでなく、基板１０の表面１１に垂直なＺ軸方向にも向いた状態とすることができる。したがって、複数のチップを組み合わせることなく、３軸方向の検出を行うことができる。

なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ピン磁性層４２ａの磁化の向きがＸ軸方向に向いた磁気抵抗素子部４２が特許請求の範囲の「複数の磁気抵抗素子部のうちの一部」に対応し、ピン磁性層４２ａの磁化の向きがＺ軸方向に向いた磁気抵抗素子部４２が特許請求の範囲の「複数の磁気抵抗素子部の一部とは異なる一部」に対応する。

（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図７は、本実施形態に係る磁気センサ装置の概略斜視図である。この図に示されるように、フレキシブル層３０は保護部材５０で覆われている。保護部材５０の材料としては例えば樹脂材料が用いられる。

このように、フレキシブル層３０を保護部材５０で覆う構造を製造する場合はフレキシブル層３０を反らせる工程（図６（ｂ）に示す工程）の後にフレキシブル層３０を保護部材５０で覆う工程を行えば良い。このようにフレキシブル層３０を保護部材５０で覆うことによってフレキシブル層３０を保護することができる。

（第３実施形態）
本実施形態では、第１、第２実施形態と異なる部分について説明する。図８は、本実施形態に係る磁気センサ装置の概略斜視図である。この図に示されるように、フレキシブル層３０は、円筒状に反っている。このような形態は、図６（ｂ）に示す工程において、フレキシブル層３０のうちＸ軸方向における一端部側と反対側の他端部側とが接触するまでフレキシブル層３０を反らせることで実現することができる。

このように、フレキシブル層３０が円筒状に反っていることでフレキシブル層３０に形成された複数の磁気抵抗素子部４２のうちの少なくとも一つのピン磁性層４２ａの磁化の向きを基板１０の表面１１に対して傾けることができる。

なお、本実施形態においても、第２実施形態で示された保護部材５０で円筒状のフレキシブル層３０を覆っても良い。

（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。図９は、本実施形態に係る磁気センサ装置の概略斜視図である。この図に示されるように、フレキシブル層３０は椀状に反っている。ここで、「椀状」とは、球状体の殻の一部の形状であったり、コンタクトレンズの形状を指す。

上述のように、フレキシブル層３０は下地犠牲層２０との接触箇所を起点として反っているため、フレキシブル層３０を椀状に反らせるために下地犠牲層２０はフレキシブル層３０の一面３１に対して点状に接触している。上述のように、フレキシブル層３０のうち下地犠牲層２０と接触していない部分が反るので、フレキシブル層３０を下地犠牲層２０で点で支えることで、フレキシブル層３０が下地犠牲層２０を中心とした椀状に沿っているのである。

このような椀状のフレキシブル層３０に複数の磁気抵抗素子部４２が設けられている場合、フレキシブル層３０のうちＸ軸方向における中央部分に位置している磁気抵抗素子部４２のピン磁性層４２ａの磁化の向きはＸ軸方向に反っている。また、フレキシブル層３０のうちＸ軸方向における一端部側と反対側の他端部側とにそれぞれ位置している磁気抵抗素子部４２のピン磁性層４２ａの磁化の向きは、フレキシブル層３０が反っていることにより基板１０の表面１１に対して傾けられている。このように、フレキシブル層３０を椀状に反らせることによっても、３軸方向の検出を行うことができる。

もちろん、本実施形態においても、第２実施形態で示された保護部材５０で円筒状のフレキシブル層３０を覆っても良い。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された磁気センサ装置の構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、上記各実施形態では、磁気センサ装置は車両に適用されるものとして説明したが、もちろん車両に限らず回転角度を検出するものとして広く利用できる。

上記各実施形態では磁気抵抗素子部４２をＴＭＲ素子として構成していたが、ＧＭＲ素子として構成しても良い。

上記各実施形態で示されたフレキシブル層３０における各センサ部４０の位置はもちろん一例であり、どの方向にピン磁性層４２ａの磁化の向きを設定するかによって各センサ部４０の位置を適宜設定すれば良い。

上記各実施形態では、フレキシブル層３０を半円筒状、円筒状、椀状に反らせていたが、これらの形状は一例であり、他の形状になっていても良い。例えば、第１実施形態では、フレキシブル層３０は、当該フレキシブル層３０のうちＸ軸方向における一端部側と反対側の他端部側とが基板１０の表面１１から離れるように反っていたが、当該フレキシブル層３０のうちＸ軸方向における一端部側と反対側の他端部側とが基板１０の表面１１に近づくように反っていても良い。これは、第４実施形態で示された椀状のフレキシブル層３０についても同様であり、フレキシブル層３０が基板１０に近づくように椀状に反っていても良い。

上記各実施形態では、フレキシブル層３０は下地膜３２と中間膜３３と保護膜３４との３層の積層構造とされていたが、この構造は一例であり、フレキシブル層３０は３層構成でなくても良い。例えば積層構造ではなく１層で構成されていても良い。

上記各実施形態では、フレキシブル層３０を反らせる方法として熱処理を行っていたが、フレキシブル層３０の材料の選択により、フレキシブル層３０の物性に任せて反らせても良い。また、ＭＥＭＳ技術を用いて反らせても良い。

また、上記各実施形態では、１つの基板１０で１つの磁気センサ装置を製造する場合について説明したが、各センサ部４０のピン磁性層４２ａに対してすべて同じ方向に着磁することができるので、１枚のウェハに多数の磁気センサ装置となる部分を形成し、後の工程でウェハを分割することにより、１枚のウェハから多数の磁気センサ装置を製造する方法を採用しても良い。

１０ 基板
１１ 表面
２０ 下地犠牲層
３０ フレキシブル層
３１ 一面
４２ 磁気抵抗素子部
４２ａ ピン磁性層
４２ｃ フリー磁性層
５０ 保護部材

Claims (10)

1. 表面（１１）を有する基板（１０）と、
   前記基板（１０）の表面（１１）に設けられた下地犠牲層（２０）と、
   前記下地犠牲層（２０）に接触すると共に前記下地犠牲層（２０）に接触する部分の面積が前記下地犠牲層（２０）よりも大きい一面（３１）を有するフレキシブル層（３０）と、
   外部の磁場の影響を受けて磁化の向きが変化するフリー磁性層（４２ｃ）と、磁化の向きが固定されたピン磁性層（４２ａ）と、を有し、前記フレキシブル層（３０）に形成された複数の磁気抵抗素子部（４２）と、
   を備え、
   前記複数の磁気抵抗素子部（４２）のピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きが前記フレキシブル層（３０）の一面（３１）に平行な面方向の一方向にそれぞれ向けられており、
   前記複数の磁気抵抗素子部（４２）が外部の磁場の影響を受けたときの前記複数の磁気抵抗素子部（４２）の抵抗値の変化に基づいて物理量を検出する磁気センサ装置であって、
   前記基板（１０）の表面（１１）に平行な一方向をＸ軸とし、当該基板（１０）の表面（１１）において前記Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸とし、これらＸ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸とすると、
   前記複数の磁気抵抗素子部（４２）のうちの一部のピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きが前記基板（１０）の表面（１１）に対して平行に向けられていることにより前記Ｘ軸方向もしくは前記Ｙ軸方向の物理量が検出され、
   前記フレキシブル層（３０）が前記下地犠牲層（２０）との接触箇所を起点として反っていると共に、前記複数の磁気抵抗素子部（４２）の一部とは異なる一部のピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きが前記Ｘ軸および前記Ｙ軸に対して傾けられていることにより、前記Ｚ軸方向の物理量が検出されることを特徴とする磁気センサ装置。
2. 前記フレキシブル層（３０）は、半円筒状に反っていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
3. 前記フレキシブル層（３０）は、円筒状に反っていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
4. 前記フレキシブル層（３０）は、椀状に反っていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
5. 前記フレキシブル層（３０）は、保護部材（５０）により覆われていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の磁気センサ装置。
6. 表面（１１）を有する基板（１０）と、
   前記基板（１０）の表面（１１）に設けられた下地犠牲層（２０）と、
   前記下地犠牲層（２０）に接触すると共に前記下地犠牲層（２０）に接触する部分の面積が前記下地犠牲層（２０）よりも大きい一面（３１）を有するフレキシブル層（３０）と、
   外部の磁場の影響を受けて磁化の向きが変化するフリー磁性層（４２ｃ）と、磁化の向きが固定されたピン磁性層（４２ａ）と、を有し、前記フレキシブル層（３０）に形成された複数の磁気抵抗素子部（４２）と、
   を備え、
   前記複数の磁気抵抗素子部（４２）のピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きが前記フレキシブル層（３０）の一面（３１）に平行な面方向の一方向にそれぞれ向けられており、
   前記複数の磁気抵抗素子部（４２）が外部の磁場の影響を受けたときの前記複数の磁気抵抗素子部（４２）の抵抗値の変化に基づいて物理量を検出する磁気センサ装置の製造方法であって、
   前記基板（１０）を用意する工程と、
   前記基板（１０）の表面（１１）に下地層（２１）を形成する工程と、
   前記下地層（２１）の上に前記フレキシブル層（３０）を形成し、このフレキシブル層（３０）に前記複数の磁気抵抗素子部（４２）を形成する工程と、
   磁場の向きが前記フレキシブル層（３０）の一面（３１）の面方向の一方向に設定された磁場中に前記複数の磁気抵抗素子部（４２）を配置し、前記複数の磁気抵抗素子部（４２）を加熱して磁場中アニールを行うことにより、前記複数の磁気抵抗素子部（４２）を構成するピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きをそれぞれ前記一方向に着磁する工程と、
   前記下地層（２１）のうち前記フレキシブル層（３０）の一面（３１）に接触する部分の面積が前記フレキシブル層（３０）の一面（３１）の面積よりも小さくなるように前記下地層（２１）の一部を除去することにより、前記下地犠牲層（２０）を形成する工程と、
   前記基板（１０）の表面（１１）に平行な一方向をＸ軸とし、当該基板（１０）の表面（１１）において前記Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸とし、これらＸ軸およびＹ軸に垂直な方向をＺ軸と定義し、前記フレキシブル層（３０）を前記下地犠牲層（２０）との接触箇所を起点として反らせることにより、前記複数の磁気抵抗素子部（４２）のうちの一部のピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きを前記基板（１０）の表面（１１）に平行な面方向に向けると共に、前記複数の磁気抵抗素子部（４２）の一部とは異なる一部のピン磁性層（４２ａ）の磁化の向きを前記基板（１０）の表面（１１）に対して傾ける工程と、を含んでいることを特徴とする磁気センサ装置の製造方法。
7. 前記フレキシブル層（３０）を反らせる工程では、前記フレキシブル層（３０）を半円筒状に反らせることを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ装置の製造方法。
8. 前記フレキシブル層（３０）を反らせる工程では、前記フレキシブル層（３０）を円筒状に反らせることを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ装置の製造方法。
9. 前記フレキシブル層（３０）を反らせる工程では、前記フレキシブル層（３０）を椀状に反らせることを特徴とする請求項６に記載の磁気センサ装置の製造方法。
10. 前記フレキシブル層（３０）を反らせる工程の後、前記フレキシブル層（３０）を保護部材（５０）で覆う工程を含んでいることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１つに記載の磁気センサ装置の製造方法。

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