JP4735304B2 - 三軸磁気センサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、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Ｙ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Ｚ軸センサとを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。

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。

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。

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。
特許第３４９８７３７号公報 特開２００２−２９９７２８号公報

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２０（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２０（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。

この場合、図２１（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２１（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２１（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。

これにより、各センサを構成するＧＭＲ素子に、図２０（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２０（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２１（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。

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。

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を提供することを目的とする。

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Ｙ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Ｚ軸センサとを１つの基板内に備えている。そして、巨大磁気抵抗効果素子は少なくとも１つ以上の巨大磁気抵抗効果素子バーで形成されているとともに、Ｘ軸センサの巨大磁気抵抗効果素子は基板の平面に対して平行な平面上に形成されていて、巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向はＹ軸方向であって、当該巨大磁気抵抗効果素子バーのピンド層の磁化方向はＸ軸に対して所定の角度（望ましくは４５°）の方向であって、その感度方向は当該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であり、Ｙ軸センサの巨大磁気抵抗効果素子は基板の平面に対して平行な平面上に形成されていて、巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向はＸ軸方向であって、当該巨大磁気抵抗効果素子バーのピンド層の磁化方向はＹ軸に対して所定の角度（望ましくは４５°）の方向であって、その感度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であり、Ｚ軸センサの巨大磁気抵抗効果素子は基板に設けられた斜面上に形成されていて磁化の向きは該斜面内になるように形成されているとともに、その感度方向は当該巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して交差するように形成されていることを特徴とする。

これにより、Ｘ軸センサとＹ軸センサとＺ軸センサの巨大磁気抵抗効果素子の感度方向が互いに三次元方向に交差するように形成されたものとなるので、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Ｙ軸センサとＺ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、Ｚ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、Ｚ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。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。

この場合、Ｚ軸センサの巨大磁気抵抗効果素子を構成する各巨大磁気抵抗効果素子バーは基板の平面に垂直なＺ軸に対して同角度で相対向するように形成された斜面上に形成されており、当該巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向は基板のＸ軸方向あるいはＹ軸に対して４５°の方向で、各斜面にそれぞれ形成された巨大磁気抵抗効果素子バーにより構成される巨大磁気抵抗効果素子同士が隣接して互に平行に配置されていると、磁界の感度のＸ軸成分およびＹ軸成分が各巨大磁気抵抗効果素子内でキャンセルされるようになるので、磁界の感度のＺ軸成分のみが出現することとなる。上述のように構成される三軸磁気センサにおいては、基板は平面視でアスペクト比は１：２あるいは１：１．５の長方形状あるいは正方形状に形成されているのが小型化にとっては望ましい。

そして、上述のような三軸磁気センサを製造するには、基板にＸ軸センサとなる複数の巨大磁気抵抗効果素子と、Ｙ軸センサとなる複数の巨大磁気抵抗効果素子と、Ｚ軸センサとなる複数の巨大磁気抵抗効果素子とを形成する巨大磁気抵抗効果素子形成工程と、前記基板に形成された各磁気抵抗効果素子のブリッジ接続された組の２つの磁気抵抗効果素子に互に異なる向きの磁界を付与しながら加熱して前記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ばよい。この場合、規則化熱処理工程においては、各巨大磁気抵抗効果素子が形成された基板上に隣接する棒磁石の極性が交互に異なるように複数の棒磁石が並列に配列された棒磁石アレーの棒磁石の配列方向が当該基板と４５°の角度をなすように配置した後、加熱して規則化熱処理を行うようにするのが望ましい。

以下に、本発明の実施の形態を実施例１の三軸磁気センサおよび実施例２の三軸磁気センサとして図に基づいて説明するが、本発明はこれらの実施例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。

１．実施例１
まず、実施例１の三軸磁気センサを図１〜図１５に基づいて以下に説明する。なお、図１は、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）は平面図であり、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、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３（ａ）は全体の平面を模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ部を拡大して模式的に示す斜視図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＤ部を拡大して模式的に示す斜視図である。図４はブリッジ結線を示すブロック図であり、図４（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４（ｂ）はＹ軸センサのブリッジ結線を示すブロック図であり、図４（ｃ）はＺ軸センサのブリッジ結線を示すブロック図である。図５〜図１４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１５は規則化熱処理（ピニング処理）を示す図であり、図１５（ａ）は規則化熱処理（ピニング処理）に用いる棒磁石アレーを模式的に示す斜視図であり、図１５（ｂ）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。

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長方形状（ここでは、短辺（縦）と長辺（横）の比率（アスペクト比）が１：２で、Ｘ軸に沿った辺が長辺で、Ｙ軸に沿った辺が短辺となるようになされている）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、Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｅ〜１２ｈ、Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｉ〜１２ｌ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。

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軸の左側端部（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に向かう方向をＸ軸正方向とし、その反対の方向をＸ軸負方向とする。以下においても同様である。）と右側端部との略中央部（以下ではＸ軸中央部という）で、Ｙ軸の下側端部（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に向かう方向をＹ軸正方向とし、その反対の方向をＹ軸負方向とする。以下においても同様である。）と上側端部との略中央部（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。

また、Ｙ軸ＧＭＲ素子は第１Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｅと、第２Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｆと、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｇと、第４Ｙ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軸中央部から左側端部までの略中間部右方に第１Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｅが配置され、その左方に第２Ｙ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軸中央部から左側端部までの略中間部右方に第３Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｇが配置され、その左方に第４Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｈが配置されている。

さらに、Ｚ軸ＧＭＲ素子は第１Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｉと、第２Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｊと、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｋと、第４Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｌとにより構成されている。そして、基板１１のＹ軸中央部からＹ軸の下側端部までの略中間部で、Ｘ軸中央部から右側端部までの略中間部左方に第１Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｉが配置され、その右下方に第２Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｊが配置されている。また、基板１１のＹ軸中央部からＹ軸の上側端部までの略中間部で、Ｘ軸中央部から左側端部までの略中間部左方に第３Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｋが配置され、その右下方に第４Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｌが配置されている。

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個とし、偶数個であるのが望ましいが、１つ以上であれば何個でもよい）の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軸に平行（Ｘ軸に垂直）になるように配列されている。また、Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｅ〜１２ｈの各ＧＭＲバーは、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Ｘ軸に平行（Ｙ軸に垂直）になるように配列されていて、Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａ〜１２ｄの各ＧＭＲバーの長手方向と直交するように配列されている。さらに、Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｉ〜１２ｌの各ＧＭＲバーは、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、１つの斜面（傾斜角度が略４５°に形成されている）に１つのＧＭＲバー（例えば、図１（ｂ）に示される１２ｋ−１，１２ｋ−２，１２ｋ−３，１２ｋ−４、あるいは１２ｌ−１，１２ｌ−２，１２ｌ−３，１２ｌ−４など）が形成されるように配置され、その長手方向がＸ軸（Ｙ軸）に対して４５°の方向になるように配列されている。

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−１について説明する。また、他のＸ軸ＧＭＲ素子１２ｂ，１２ｃ，１２ｄおよびＹ軸ＧＭＲ素子１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈおよびＺ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。

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。

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。

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軸正方向に対して４５°の方向（図３（ａ）実線矢印ａ１方向）にピン（固着）されるピンド層を構成している。

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バーの長手方向でかつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす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軸正方向に対して４５°の方向（図３（ａ）の実線矢印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１２ｂのバイアス磁石膜は、各ＧＭＲバーのフリー層Ｆに対して各ＧＭＲバーの長手方向でかつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす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軸正方向に対して４５°の方向（図３（ａ）の実線矢印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。

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の感度方向（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３（ａ）の点線矢印ａ２，ｂ２方向）になり、図３（ａ）の点線矢印ａ２，ｂ２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３（ａ）の点線矢印ａ２，ｂ２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。

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、各ＧＭＲバーのフリー層Ｆに対して各ＧＭＲバーの長手方向でかつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす方向（即ち、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｂのバイアス磁界と１８０°反対の方向）にバイアス磁界を与ている。そして、磁化（磁化ベクトル）の向きがＸ軸負方向に対して−４５°の方向（図３（ａ）の実線矢印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。

これにより、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｄ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３（ａ）の点線矢印ｃ２，ｄ２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３（ａ）の点線矢印ｃ２，ｄ２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３（ａ）の点線矢印ｃ２，ｄ２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。

また、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｅおよび第２Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｆにおいては、バイアス磁石膜は、各ＧＭＲバーのフリー層Ｆに対して各ＧＭＲバーの長手方向でかつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす方向（即ち、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｂのバイアス磁界が反時計方向に９０°回転した方向の反対方向）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Ｙ軸正方向に対して４５°の方向（図３（ａ）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。

これにより、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｅおよび第２Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｆ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、Ｙ軸正方向（図３（ａ）の点線矢印ｅ２，ｆ２方向）になり、図３（ａ）の点線矢印ｅ２，ｆ２方向に磁界が印加された場合に、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｅおよび第２Ｙ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３（ａ）の点線矢印ｅ２，ｆ２と反対方向に磁界が印加された場合に、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｅおよび第２Ｙ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。

一方、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｇおよび第４Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｈにおいては、バイアス磁石膜は、各ＧＭＲバーのフリー層Ｆに対して各ＧＭＲバーの長手方向でかつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす方向（即ち、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｅおよび第２Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｆのバイアス磁界と１８０°反対の方向）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Ｙ軸負方向に対して−４５°の方向（図３（ａ）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。

これにより、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｇおよび第４Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｈ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、Ｙ軸負方向（図３（ａ）の点線矢印ｇ２，ｈ２方向で、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｅおよび第２Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｆの感度方向と１８０°反対の方向）になり、図３（ａ）の点線矢印ｇ２，ｈ２方向に磁界が印加された場合に、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｇおよび第４Ｙ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３（ａ）の点線矢印ｇ２，ｈ２と反対方向に磁界が印加された場合に、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｇおよび第４Ｙ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。

また、第１Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｉおよび第２Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｊにおいては、図３（ｂ）に模式的に示すように、バイアス磁石膜１２ｉ−６，１２ｉ−７，１２ｉ−８（１２ｊ−６，１２ｊ−７，１２ｊ−８）は、各ＧＭＲバー１２ｉ−１，１２ｉ−２，１２ｉ−３，１２ｉ−４（１２ｊ−１，１２ｊ−２，１２ｊ−３，１２ｊ−４）の長手方向に平行な方向かつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす方向、即ち、突部（堤部）１５の各斜面（傾斜角度は略４５°）の平面上で、その長手方向であるＸ軸およびＹ軸に対して４５°の方向かつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす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Ｚ軸正方向に対して４５°の方向（図３（ｂ）の実線矢印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。

そして、これらの各ＧＭＲバー１２ｉ−１，１２ｉ−２，１２ｉ−３，１２ｉ−４（１２ｊ−１，１２ｊ−２，１２ｊ−３，１２ｊ−４）がバイアス磁石膜１２ｉ−６，１２ｉ−７，１２ｉ−８（１２ｊ−６，１２ｊ−７，１２ｊ−８）で直列に接続されている。これにより、ｘ軸成分およびｙ軸成分はキャンセルされることとなるため、第１Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｉおよび第２Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｊ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、Ｚ軸正方向、即ち、図３（ｂ）の点線矢印ｉ２（ｊ２）方向（紙面の裏から表に向かう方向）になる。そして、図３（ｂ）の点線矢印ｉ２（ｊ２）方向に磁界が印加された場合に、第１Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｉおよび第２Ｚ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３（ｂ）の点線矢印ｉ２（ｊ２）と反対方向に磁界が印加された場合に、第１Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｉおよび第２Ｚ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。

一方、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｋおよび第４Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｌにおいては、図３（ｃ）に模式的に示すように、バイアス磁石膜１２ｋ−６，１２ｋ−７，１２ｋ−８（１２ｌ−６，１２ｌ−７，１２ｌ−８）は、各ＧＭＲバー１２ｋ−１，１２ｋ−２，１２ｋ−３，１２ｋ−４（１２ｌ−１，１２ｌ−２，１２ｌ−３，１２ｌ−４）の長手方向に平行な方向かつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす方向、即ち、突部（堤部）１５の各斜面（傾斜角度は略４５°）の平面上で、その長手方向であるＸ軸およびＹ軸に対して４５°の方向かつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす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Ｚ軸負方向に対して４５°の方向（図３（ｃ）の実線矢印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。

そして、これらの各ＧＭＲバー１２ｋ−１，１２ｋ−２，１２ｋ−３，１２ｋ−４（１２ｌ−１，１２ｌ−２，１２ｌ−３，１２ｌ−４）がバイアス磁石膜１２ｋ−６，１２ｋ−７，１２ｋ−８（１２ｌ−６，１２ｌ−７，１２ｌ−８）で直列に接続されている。これにより、ｘ軸成分およびｙ軸成分はキャンセルされることとなるので、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｋおよび第４Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｌ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、Ｚ軸負方向、即ち、図３（ｃ）の点線矢印のｋ２（ｌ２）方向（紙面の表から裏に向かう方向）になり、図３（ｃ）の点線矢印ｋ２（ｌ２）方向に磁界が印加された場合に、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｋおよび第４Ｚ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３（ｃ）の点線矢印ｋ２（ｌ２）と反対方向に磁界が印加された場合に、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｋおよび第４Ｚ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。

Ｘ軸磁気センサは、図４（ａ）（なお、図４（ａ）〜（ｃ）において、各矢印は各ＧＭＲ素子の固着層が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。

Ｙ軸磁気センサは、図４（ｂ）に等価回路を示したように、第１〜第４Ｙ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およびパッド１３ｆは定電圧源１４の正極，負極に接続され、電位Ｖyin+（本例では３Ｖ）と電位Ｖyin-（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Ｖyoutとして取り出される。

Ｚ軸磁気センサは、図４（ｃ）に等価回路を示したように、第１〜第４Ｚ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Ｖzin+（本例では３Ｖ）と電位Ｖzin-（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Ｖzoutとして取り出される。

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５〜図１４の断面模式図に基づいて以下に説明する。なお、図５〜図１４において、（ａ）はビア部を示し、（ｂ）はパッド部を示し、（ｃ）はＺ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。

この三軸磁気センサの製造方法では、図５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する。この後、図６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を作製する。ついで、図７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、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。

ついで、図８に示すように、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、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。

この後、図９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、Ｚ軸ＧＭＲ素子４１，４２，４３，４４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１０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。

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１１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。

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１２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。

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、レジストの露光方向が基板の上面であるのに対し、パターンを形成するのが斜面上であることから、そのままマスクとするのはパターニング精度が落ちるので、このレジストに対して熱処理を行って突部上のレジストをテーパ化した上で、エッチングするのが望ましい。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。

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。

ついで、得られた積層体の上に永久磁石アレーを近接させて規則化熱処理（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。この場合、規則化熱処理（ピニング処理）は、図１５（ａ）に模式的に示すように、隣接する永久棒磁石片３１，３２，３３，３４の上端（下端）の極性が互いに異なるように互いに平行に配列された永久棒磁石アレー（マグネットアレー）３０を用意する。そして、この永久棒磁石アレー３０を基板１１の平面に対して４５°の角度になるように基板１１の上部に配置し、所定の温度に加熱して行った。具体的には、図１５（ｂ）に示した状態で、基板１１および永久棒磁石アレー（マグネットアレー）３０を固定し、真空中でこれらを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（ピニング処理）を行った。なお、図１５（ｂ）においては、永久棒磁石アレー３０の下面の磁極の状態を示している。

ここで、図１５（ｂ）に示すように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａは永久棒磁石片３３の幅方向の中心線Ｌ３よりも左側に位置し、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｂは、永久棒磁石片３２の幅方向の中心線Ｌ２よりも右側に位置するため、これらは永久棒磁石片３２から永久棒磁石片３３に向かう磁界の方向に磁化されるようになる。これにより、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｂは、図３（ａ）の実線矢印ａ１，ｂ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されるようになる。同様に、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｃは永久棒磁石片３２の幅方向の中心線Ｌ２よりも左側に位置し、第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｄは、永久棒磁石片３１の幅方向の中心線Ｌ１よりも右側に位置するため、これらは永久棒磁石片３２から永久棒磁石片３１に向かう磁界の方向に磁化されるようになる。これにより、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子１２ｄは、図３（ａ）の実線矢印ｃ１，ｄ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されるようになる。

また、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｅは永久棒磁石片３３の幅方向の中心線Ｌ３よりも左側に位置し、第２Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｆは、永久棒磁石片３２の幅方向の中心線Ｌ２よりも右側に位置するため、これらは永久棒磁石片３２から永久棒磁石片３３に向かう磁界の方向に磁化されるようになる。これにより、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｅおよび第２Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｆは、図３（ａ）の実線矢印ｅ１，ｆ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されるようになる。同様に、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｇは永久棒磁石片３２の幅方向の中心線Ｌ２よりも左側に位置し、第４Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｈは、永久棒磁石片３１の幅方向の中心線Ｌ１よりも右側に位置するため、これらは永久棒磁石片３２から永久棒磁石片３３に向かう磁界の方向に磁化されるようになる。これにより、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｇおよび第４Ｙ軸ＧＭＲ素子１２ｈは、図３（ａ）の実線矢印ｇ１，ｈ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されるようになる。

さらに、第１Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｉおよび第２Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｊは永久棒磁石片３３の幅方向の中心線Ｌ３よりも左側に位置するため、これらは永久棒磁石片３２から永久棒磁石片３３に向かう磁界の方向に磁化されるようになる。これにより、第１Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｉおよび第２Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｊは、図３（ｂ）の実線矢印ｉ１，ｊ１方向に突部（堤部）１５の斜面内でＺ軸正方向にＸ軸から４５°傾いた方向にピンド層の磁化の向きが固定されるようになる。同様に、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｋおよび第４Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｌは永久棒磁石片３２の幅方向の中心線Ｌ２よりも右側に位置するため、これらは永久棒磁石片３２から永久棒磁石片３３に向かう磁界の方向に磁化されるようになる。これにより、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｋおよび第４Ｚ軸ＧＭＲ素子１２ｌは、図３（ｃ）の実線矢印ｋ１，ｌ１方向に突部（堤部）１５の斜面内でＺ軸負方向にＸ軸から４５°傾いた方向にピンド層の磁化の向きが固定されるようになる。

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）に形成する。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する。これはビア部の縁での断線を予防するためである。

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を切断する。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。

２．実施例２
ついで、実施例２の三軸磁気センサを図１６〜図１９に基づいて説明する。なお、図１６は、実施例２の三軸磁気センサを模式的に示す概略構成図であり、図１６（ａ）は平面図であり、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）のＥ−Ｅ’断面を示す断面図である。また、図１７は、図１６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１７（ａ）は全体の平面を模式的に示す平面図であり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＦ部を拡大して模式的に示す斜視図であり、図１７（ｃ）は、図１７（ａ）のＧ部を拡大して模式的に示す斜視図である。

図１８は、ブリッジ結線を示すブロック図であり、図１８（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１８（ｂ）はＹ軸センサのブリッジ結線を示すブロック図であり、図１８（ｃ）はＺ軸センサのブリッジ結線を示すブロック図である。図１９は規則化熱処理（ピニング処理）を示す図であり、図１９（ａ）は規則化熱処理（ピニング処理）に用いる棒磁石アレーを模式的に示す斜視図であり、図１９（ｂ）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。

本実施例２の三軸磁気センサ２０は、図１６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（即ち、上述した実施例１の基板１１の半分の大きさ）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基板やシリコン基板からなる基板２１を備えている。なお、このような正方形状の基板２１を用いることにより、実施例１の三軸磁気センサよりもさらに小型化を達成することが可能となる。

そして、この基板２１の上に形成されたそれぞれ４個ずつのＸ軸ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄおよびＹ軸ＧＭＲ素子２２ｅ〜２２ｈと、４個のＺ軸ＧＭＲ素子２２ｉ〜２２ｌ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２１内には、上述した実施例１の基板１１と同様に、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。

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。そして、Ｘ軸の右側端部近傍で、Ｙ軸中央部上方に第１Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａが配置され、その下方に第２Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｂが配置されている。また、Ｘ軸の左側端部近傍で、Ｙ軸中央部上方に第３Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｃが配置され、その下方に第４Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｄが配置されている。

また、Ｙ軸ＧＭＲ素子は第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｅと、第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｆと、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｇと、第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｈとにより構成されている。そして、Ｙ軸の上側端部近傍でＸ軸中央部右方に第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｅが配置され、その左方に第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｆが配置されている。また、Ｙ軸の下側端部近傍でＸ軸中央部右方に第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｇが配置され、その左方に第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｈが配置されている。

さらに、Ｚ軸ＧＭＲ素子は第１Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｉと、第２Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｊと、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｋと、第４Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｌとにより構成されている。そして、基板２２の右上角部左方に第１Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｉが配置され、その右下側に第２Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｊが配置されている。また、基板２２の右上角部より左下方で、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｅの下方に第３Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｋが配置され、その右下側に第４Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｌが配置されている。

各ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄ、２２ｅ〜２２ｈおよび２２ｉ〜２２ｌは、それぞれ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個とし、偶数個であるのが望ましいが、１つ以上であれば何個でもよい）の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。
この場合、Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの各ＧＭＲバーは、基板２１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軸に平行（Ｘ軸に垂直）になるように配列されている。また、Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｅ〜２２ｈの各ＧＭＲバーは、基板２１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Ｘ軸に平行（Ｙ軸に垂直）になるように配列されていて、Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａ〜２２ｄの各ＧＭＲバーの長手方向と直交するように配列されている。

さらに、Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｉ〜２２ｌの各ＧＭＲバーは、基板２１の上に形成された断面形状が台形状の複数の突部（堤部）２５の各斜面上に、１つの斜面（傾斜角度が略４５°に形成されている）に１つのＧＭＲバー（例えば、図１６（ｂ）に示される２２ｉ−１，２２ｉ−２，２２ｉ−３，２２ｉ−４（２２ｊ−１，２２ｊ−２，２２ｊ−３，２２ｊ−４）が形成されるように配置され、その長手方向がＸ軸（Ｙ軸）に対して４５°の方向になるように配列されている。

この場合、Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｂにおいては、バイアス磁石膜は、各ＧＭＲバーの長手方向（Ｘ軸に対して垂直の方向）かつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす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軸正方向に対して４５°の方向（図１７（ａ）の実線矢印ａ１，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。

したがって、Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａ，２２ｂ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１７（ａ）の点線矢印ａ２，ｂ２方向）になる。これにより、図１７（ａ）の点線矢印ａ２，ｂ２方向に磁界が印加された場合に、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｂの抵抗値は磁界の大きさに比例して減少し、図１７（ａ）の点線矢印ａ２，ｂ２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２２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｂ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。

一方、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｄにおいては、バイアス磁石膜は、各ＧＭＲバーの長手方向に平行な方向（Ｘ軸に対して垂直の方向）かつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす方向（第１Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｂのバイアス磁界とは１８０°反対の方向）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軸負に対して−４５°の方向（図１７（ａ）の実線矢印ｃ１，ｄ１方向で、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｂ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。

したがって、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｄ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軸負方向（図１７（ａ）の点線矢印ｃ２，ｄ２方向で、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｂの感度方向と１８０°反対の方向）になる。これにより、図１７（ａ）の点線矢印ｃ２，ｄ２方向に磁界が印加された場合に、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｄの抵抗値は磁界の大きさに比例して減少し、図１７（ａ）の点線矢印ｃ２，ｄ２と反対方向に磁界が印加された場合に、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｄ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。

また、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｅおよび第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｆにおいては、バイアス磁石膜は、各ＧＭＲバーの長手方向でかつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす方向（即ち、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｂのバイアス磁界が反時計方向に９０°回転した方向の反対方向）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、Ｙ軸正方向に対して４５°の方向（図１７（ａ）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。

したがって、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｅおよび第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｆの感度方向は、各ＧＭＲバーの長手方向に垂直な方向、即ち、Ｙ軸正方向（図１７（ａ）の点線矢印ｅ２，ｆ２方向）になる。これにより、図１７（ａ）の点線矢印ｅ２，ｆ２方向に磁界が印加された場合に、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｅおよび第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｆの抵抗値は磁界の大きさに比例して減少し、図１７（ａ）の点線矢印ｅ２，ｆ２と反対方向に磁界が印加された場合に、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｅおよび第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｆ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。

一方、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｇおよび第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｈにおいては、バイアス磁石膜は、各ＧＭＲバーの長手方向（Ｙ軸に対して垂直の方向）かつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす方向（第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｅおよび第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｆのバイアス磁界とは１８０°反対の方向）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、Ｙ軸負方向に対して−１３５°の方向（図１７（ａ）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。

したがって、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｇおよび第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｈ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、Ｙ軸負方向（図１７（ａ）の点線矢印ｇ２，ｈ２方向で、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｅおよび第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｆの感度方向と１８０°反対の方向）になる。これにより、図１７（ａ）の点線矢印ｇ２，ｈ２方向に磁界が印加された場合に、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｇおよび第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｈの抵抗値は磁界の大きさに比例して減少し、図１７（ａ）の点線矢印ｇ２，ｈ２と反対方向に磁界が印加された場合に、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｇおよび第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｈ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。

さらに、第１Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｉおよび第２Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｊにおいては、図１７（ｂ）に模式的に示すように、バイアス磁石膜２２ｉ−５，２２ｉ−６，２２ｉ−７（２２ｊ−５，２２ｊ−６，２２ｊ−７）は、各ＧＭＲバー２２ｉ−１，２２ｉ−２，２２ｉ−３，２２ｉ−４（２２ｊ−１，２２ｊ−２，２２ｊ−３，２２ｊ−４）の長手方向（Ｘ軸，Ｙ軸に対して４５°の方向）かつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす方向、即ち、突部（堤部）１５の各斜面（傾斜角度は略４５°）の平面上で、その長手方向であるＸ軸およびＹ軸に対して４５°の方向かつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす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）２５の各斜面内でＺ軸正方向に４５°傾いた方向（図１７（ｂ）の実線矢印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。

そして、これらの各ＧＭＲバー２２ｉ−１，２２ｉ−２，２２ｉ−３，２２ｉ−４（２２ｊ−１，２２ｊ−２，２２ｊ−３，２２ｊ−４）がバイアス磁石膜２２ｉ−５，２２ｉ−６，２２ｉ−７（２２ｊ−５，２２ｊ−６，２２ｊ−７）で直列に接続されている。これにより、ｘ軸成分およびｙ軸成分はキャンセルされることとなるため、第１Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｉおよび第２Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｊ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Ｚ軸正方向、即ち、図１７（ｂ）の点線矢印ｉ２，ｊ２方向（紙面の裏から表に向かう方向）になり、図１７（ｂ）の点線矢印ｉ２，ｊ２方向に磁界が印加された場合に、第１Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｉおよび第２Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｊの抵抗値は磁界の大きさに比例して減少し、図１７（ｂ）の点線矢印ｉ２，ｊ２と反対方向に磁界が印加された場合に、第１Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｉおよび第２Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｊ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。

一方、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｋおよび第４Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｌにおいては、図１７（ｃ）に模式的に示すように、バイアス磁石膜２２ｋ−６，２２ｋ−７，２２ｋ−８（２２ｌ−６，２２ｌ−７，２２ｌ−８）は、各ＧＭＲバー２２ｋ−１，２２ｋ−２，２２ｋ−３，２２ｋ−４（２２ｌ−１，２２ｌ−２，２２ｌ−３，２２ｌ−４）の長手方向（Ｘ軸，Ｙ軸に対して４５°の方向）かつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす方向、即ち、突部（堤部）１５の各斜面（傾斜角度は略４５°）の平面上で、その長手方向であるＸ軸およびＹ軸に対して４５°の方向かつピンド層の磁化（磁化ベクトル）の向きと鋭角をなす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）２５の各斜面内でＺ軸負方向に対して４５°の方向（図１６（ｃ）の実線矢印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。

そして、これらの各ＧＭＲバー２２ｋ−１，２２ｋ−２，２２ｋ−３，２２ｋ−４（２２ｌ−１，２２ｌ−２，２２ｌ−３，２２ｌ−４）がバイアス磁石膜２２ｋ−６，２２ｋ−７，２２ｋ−８（２２ｌ−６，２２ｌ−７，２２ｌ−８）で直列に接続されている。これにより、ｘ軸成分およびｙ軸成分はキャンセルされることとなるので、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｋおよび第４Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｌ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Ｚ軸負方向、即ち、図１７（ｃ）の点線矢印のｋ２，ｌ２方向（紙面の表から裏に向かう方向）になり、図１７（ｃ）の点線矢印ｋ２，ｌ２方向に磁界が印加された場合に、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｋおよび第４Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｌの抵抗値は磁界の大きさに比例して減少し、図１７（ｃ）の点線矢印ｋ２，ｌ２と反対方向に磁界が印加された場合に、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｋおよび第４Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｌ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。

Ｘ軸磁気センサは、図１８（ａ）（なお、図１８（ａ）〜（ｃ）において、各矢印は各ＧＭＲ素子の固着層が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２２ａ〜２２ｄ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２３ａおよびパッド２３ｂは定電圧源２４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２３ｃとパッド２３ｄ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。

Ｙ軸磁気センサは、図１８（ｂ）に等価回路を示したように、第１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｅ〜２２ｈ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２３ｅおよびパッド２３ｆは定電圧源２４の正極，負極に接続され、電位Ｖyin+（本例では３Ｖ）と電位Ｖyin-（本例では０（Ｖ））が付与され、パッド２３ｇとパッド２３ｈの電位差がセンサ出力Ｖyoutとして取り出される。

Ｚ軸磁気センサは、図１８（ｃ）に等価回路を示したように、第１Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｉと第２Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｊおよび第１非磁性抵抗体２２ｋと第２非磁性抵抗体２２ｌ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２３ｉおよびパッド２３ｊは定電圧源２４の正極，負極に接続され、電位Ｖyin+（本例では３Ｖ）と電位Ｖyin-（本例では０（Ｖ））が付与され、パッド２３ｋとパッド２３ｌの電位差がセンサ出力Ｖyoutとして取り出される。

なお、本実施例２の三軸磁気センサ２０を製造するに際して、上述した実施例１の三軸磁気センサ１０の製造方法とほぼ同様であるので、その製造方法についての説明は省略する。ただし、規則化熱処理（ピニング処理）については、以下で簡単に説明する。

本実施例２の三軸磁気センサ２０を製造する際の規則化熱処理（ピニング処理）においては、図１９（ａ）に模式的に示すように、隣接する永久棒磁石片３１，３２，３３，３４の上端（下端）の極性が互いに異なるように互いに平行に配列された永久棒磁石アレー（マグネットアレー）３０を用意する。そして、この永久棒磁石アレー３０を基板２１の平面に対して４５°の角度になるように基板２１の上部に配置し、所定の温度に加熱して行った。具体的には、図１９（ｂ）に示した状態で、基板２１および永久棒磁石アレー（マグネットアレー）３０を固定し、真空中でこれらを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（ピニング処理）を行った。なお、図１９（ｂ）においては、永久棒磁石アレー３０の下面の磁極の状態を示している。

ここで、図１９（ｂ）に示すように、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａは永久棒磁石片３３の幅方向の中心線Ｌ３よりも左側に位置し、第２Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｂは、永久棒磁石片３２の幅方向の中心線Ｌ２よりも右側に位置するため、これらは永久棒磁石片３２から永久棒磁石片３３に向かう磁界の方向に磁化されるようになる。これにより、第１Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ａおよび第２Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｂは、図１７（ａ）の実線矢印ａ１，ｂ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されるようになる。同様に、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｃは永久棒磁石片３２の幅方向の中心線Ｌ２よりも左側に位置し、第４Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｄは、永久棒磁石片３１の幅方向の中心線Ｌ１よりも右側に位置するため、これらは永久棒磁石片３２から永久棒磁石片３１に向かう磁界の方向に磁化されるようになる。これにより、第３Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｃおよび第４Ｘ軸ＧＭＲ素子２２ｄは、図１７（ａ）の実線矢印ｃ１，ｄ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されるようになる。

また、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｅは永久棒磁石片３３の幅方向の中心線Ｌ３よりも左側に位置し、第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｆは、永久棒磁石片３２の幅方向の中心線Ｌ２よりも右側に位置するため、これらは永久棒磁石片３２から永久棒磁石片３３に向かう磁界の方向に磁化されるようになる。これにより、第１Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｅおよび第２Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｆは、図１７（ａ）の実線矢印ｅ１，ｆ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されるようになる。同様に、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｇは永久棒磁石片３２の幅方向の中心線Ｌ２よりも左側に位置し、第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｈは、永久棒磁石片３１の幅方向の中心線Ｌ１よりも右側に位置するため、これらは永久棒磁石片３２から永久棒磁石片３３に向かう磁界の方向に磁化されるようになる。これにより、第３Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｇおよび第４Ｙ軸ＧＭＲ素子２２ｈは、図１７（ａ）の実線矢印ｇ１，ｈ１方向にピンド層の磁化の向きが固定されるようになる。

さらに、第１Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｉおよび第２Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｊは永久棒磁石片３３の幅方向の中心線Ｌ３よりも左側に位置するため、これらは永久棒磁石片３２から永久棒磁石片３３に向かう磁界の方向に磁化されるようになる。これにより、第１Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｉおよび第２Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｊは、図１７（ｂ）の実線矢印ｉ１，ｊ１方向に突部（堤部）２５の斜面内でＺ軸正方向にＸ軸から４５°傾いた方向にピンド層の磁化の向きが固定されるようになる。同様に、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｋおよび第４Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｌは永久棒磁石片３２の幅方向の中心線Ｌ２よりも右側に位置するため、これらは永久棒磁石片３２から永久棒磁石片３３に向かう磁界の方向に磁化されるようになる。これにより、第３Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｋおよび第４Ｚ軸ＧＭＲ素子２２ｌは、図１７（ｃ）の実線矢印ｋ１，ｌ１方向に突部（堤部）２５の斜面内でＺ軸負方向にＸ軸から４５°傾いた方向にピンド層の磁化の向きが固定されるようになる。

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。 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３（ａ）は全体の平面を模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ部を拡大して模式的に示す斜視図であり、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＤ部を拡大して模式的に示す斜視図である。 実施例１の三軸磁気センサのブリッジ結線を示すブロック図であり、図４（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４（ｂ）はＹ軸センサのブリッジ結線を示すブロック図であり、図４（ｃ）はＺ軸センサのブリッジ結線を示すブロック図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 実施例１の三軸磁気センサの規則化熱処理（ピニング処理）を示す図であり、図１５（ａ）は規則化熱処理（ピニング処理）に用いる棒磁石アレーを模式的に示す斜視図であり、図１５（ｂ）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。 実施例２の三軸磁気センサを示す概略構成図であり、図１６（ａ）は平面図、図１６（ｂ）は図１６（ａ）のＥ−Ｅ’断面を示す断面図である。 図１６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１７（ａ）は全体の平面を模式的に示す平面図であり、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）のＦ部を拡大して模式的に示す斜視図であり、図１７（ｃ）は、図１７（ａ）のＧ部を拡大して模式的に示す斜視図である。 実施例２の三軸磁気センサのブリッジ結線を示すブロック図であり、図１８（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１８（ｂ）はＹ軸センサのブリッジ結線を示すブロック図であり、図１８（ｃ）はＺ軸センサのブリッジ結線を示すブロック図である。 実施例２の三軸磁気センサの規則化熱処理（ピニング処理）を示す図であり、図１９（ａ）は規則化熱処理（ピニング処理）に用いる棒磁石アレーを模式的に示す斜視図であり、図１９（ｂ）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。 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２０（ａ）は平面図であり、図２０（ｂ）はその側面図である。 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

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…ＳｉＯ₂膜、１１ｆ…Ｓｉ₃Ｎ₄膜、１１ｇ，１１ｈ…開口部、１１ｉ…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…Ｓｉ₃Ｎ₄膜、１１ｐ…ポリイミド膜、１５…突部（堤部）、１２ａ…第１Ｘ軸ＧＭＲ素子、１２ａ−１〜１２ａ−４…ＧＭＲバー、１２ａ−５〜１２ａ−９…バイアス磁石膜、１２ｂ…第２Ｘ軸ＧＭＲ素子、１２ｃ…第３Ｘ軸ＧＭＲ素子、１２ｄ…第４Ｘ軸ＧＭＲ素子、１３ａ〜１３ｄ…パッド、１４…定電圧源、１２ｅ…第１Ｙ軸ＧＭＲ素子、１２ｆ…第２Ｙ軸ＧＭＲ素子、１２ｇ…第３Ｙ軸ＧＭＲ素子、１２ｈ…第４Ｙ軸ＧＭＲ素子、１３ｅ〜１３ｈ…パッド、１２ｉ…第１Ｚ軸ＧＭＲ素子、１２ｊ…第２Ｚ軸ＧＭＲ素子、１２ｋ…第３Ｚ軸ＧＭＲ素子、１２ｌ…第４Ｚ軸ＧＭＲ素子、１３ｉ〜１３ｌ…パッド、２０…実施例２の三軸磁気センサ、２１…基板、２２ａ〜２２ｄ…第１〜第４Ｘ軸ＧＭＲ素子、２２ｅ〜２２ｈ…第１〜第４Ｙ軸ＧＭＲ素子、２２ｉ〜２２ｊ…第１〜第２Ｚ軸ＧＭＲ素子、２２ｋ〜２２ｌ…第１〜第２非磁性抵抗体、２３ａ〜２３ｄ…パッド、２４…定電圧源、２３ｅ〜２３ｈ…パッド、２３ｉ〜２３ｌ…パッド、２５…突部（堤部）

Claims (7)

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Ｙ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Ｚ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、
   前記巨大磁気抵抗効果素子は少なくとも１つ以上の巨大磁気抵抗効果素子バーで形成されているとともに、
   前記Ｘ軸センサの巨大磁気抵抗効果素子は前記基板の平面に対して平行な平面上に形成されていて、前記巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向はＹ軸方向であって、当該巨大磁気抵抗効果素子バーのピンド層の磁化方向はＸ軸に対して所定の角度の方向であって、その感度方向は当該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であり、
   前記Ｙ軸センサの巨大磁気抵抗効果素子は前記基板の平面に対して平行な平面上に形成されていて、前記巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向はＸ軸方向であって、当該巨大磁気抵抗効果素子バーのピンド層の磁化方向はＹ軸に対して所定の角度の方向であって、その感度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であり、
   前記Ｚ軸センサの巨大磁気抵抗効果素子は前記基板に設けられた斜面上に形成されていて磁化の向きは該斜面内になるように形成されているとともに、その感度方向は当該巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向に対して交差するように形成されており、かつ各巨大磁気抵抗効果素子バーは前記基板の平面に垂直なＺ軸に対して同角度で相対向するように形成された斜面上に形成されており、当該巨大磁気抵抗効果素子バーの長手方向は当該基板のＸ軸方向あるいはＹ軸方向に対して４５°の方向で、前記各斜面にそれぞれ形成された巨大磁気抵抗効果素子バーにより構成された巨大磁気抵抗効果素子同士が平行に配置されていることを特徴とする三軸磁気センサ。
2. 前記Ｘ軸センサの巨大磁気抵抗効果素子バーのピンド層の磁化方向の所定の角度および前記Ｙ軸センサの巨大磁気抵抗効果素子バーのピンド層の磁化方向の所定の角度は４５°であることを特徴とする請求項１に記載の三軸磁気センサ。
3. 前記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。
4. 前記平行に配置された複数の巨大磁気抵抗効果素子バーは隣接して配置されていてこれらの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ことを特徴とする請求項３に記載の三軸磁気センサ。
5. 前記基板の平面形状はアスペクト比が１：２の長方形状あるいは正方形状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の三軸磁気センサ。
6. 複数の磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されたＸ軸センサと、複数の磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されたＹ軸センサと、複数の磁気抵抗効果素子がブリッジ接続されたＺ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、
   前記基板にＸ軸センサとなる複数の磁気抵抗効果素子と、Ｙ軸センサとなる複数の磁気抵抗効果素子と、Ｚ軸センサとなる複数の磁気抵抗効果素子とを形成する磁気抵抗効果素子形成工程と、
   前記基板に形成された各磁気抵抗効果素子のブリッジ接続された組の２つの磁気抵抗効果素子に互に異なる向きの磁界を付与しながら加熱して前記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。
7. 前記規則化熱処理工程において、前記各巨大磁気抵抗効果素子が形成された前記基板上に隣接する棒磁石の極性が交互に異なるように複数の棒磁石が並列に配列された棒磁石アレーの棒磁石の配列方向が当該基板と４５°の角度をなすように配置した後、加熱して規則化熱処理を行うようにしたことを特徴とする請求項６に記載の三軸磁気センサの製造方法。

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