JP7259293B2 - 磁気センサおよび磁気センサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気センサおよび磁気センサの製造方法に関する。

公報記載の従来技術として、非磁性基板上に形成された硬磁性体膜からなる薄膜磁石と、前記薄膜磁石の上を覆う絶縁層と、前記絶縁層上に形成された一軸異方性を付与された一個または複数個の長方形状の軟磁性体膜からなる感磁部とを備えた磁気インピーダンス効果素子が存在する（特許文献１参照）。

特開２００８－２４９４０６号公報

ところで、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子と、感受素子にバイアス磁界を付与するための薄膜磁石とによって、絶縁層が挟まれた構造を有する磁気センサは、感受素子に高周波電流を供給すると、絶縁層が分極し、静電容量を有するコンデンサとしてはたらく場合がある。すると、感受素子に供給した高周波電流がコンデンサとして使用されることになり、磁界の変化量に対するインピーダンスの変化量が低下する場合がある。
本発明は、感受素子と薄膜磁石との間に絶縁層を有する場合と比較して、磁界の変化量に対するインピーダンスの変化量が大きい磁気センサを提供することを目的とする。

本発明が適用される磁気センサは、非磁性の基板と、前記基板上に成膜され、軟磁性体で構成され、長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子と、前記基板上に成膜され、前記感受素子を挟んで前記長手方向に対向して配置され、当該感受素子の当該長手方向に磁界を印加する一対の薄膜磁石と、前記基板と前記薄膜磁石との間に成膜され、当該薄膜磁石の磁気異方性が面内方向に発現しやすいように制御する制御層とを備え、前記制御層は、Ｃｒ、Ｍｏ若しくはＷ又はそれらを含む合金で、ｂｃｃ構造を有する。
このような磁気センサにおいて、前記基板上に積層され、前記感受素子とそれぞれの前記薄膜磁石との間に設けられ、当該薄膜磁石により発生する磁束が当該感受素子を前記長手方向に透過するように誘導する一対のヨークをさらに備えることを特徴とすることができる。
また、このような磁気センサにおいて、前記ヨークは、前記感受素子の前記長手方向に対向する前記薄膜磁石の磁極に接触していることを特徴とすることができる。
さらに、このような磁気センサにおいて、前記ヨークは、前記感受素子とそれぞれの前記薄膜磁石との間から当該薄膜磁石上に連続して設けられていることを特徴とすることができる。
さらにまた、このような磁気センサにおいて、前記感受素子は、Ｒｕ又はＲｕ合金から構成される反磁界抑制層を挟んで反強磁性結合した複数の軟磁性体層から構成されることを特徴とすることができる。
また、他の観点から捉えると、本発明が適用される磁気センサの製造方法は、非磁性の基板上に、磁気異方性が面内方向に制御され、異なる磁極が間隙を介して対向する一対の薄膜磁石を形成する薄膜磁石形成工程と、前記基板上に、一対の前記薄膜磁石により発生する磁束が透過する方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子を含む感受部を形成する感受部形成工程と、前記薄膜磁石形成工程の前に、前記基板上に、前記薄膜磁石の磁気異方性が面内方向に発現しやすいように制御する制御層を形成する制御層形成工程とを含み、前記薄膜磁石形成工程は、前記制御層形成工程により前記基板上に形成された前記制御層上に、前記薄膜磁石を構成する硬磁性体層を成膜する工程、および当該硬磁性体層を着磁する工程を含み、前記制御層は、Ｃｒ、Ｍｏ若しくはＷ又はそれらを含む合金で、ｂｃｃ構造を有する。

本発明によれば、感受素子と薄膜磁石との間に絶縁層を有する場合と比較して、磁界の変化量に対するインピーダンスの変化量が大きい磁気センサを提供することができる。

（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態が適用される磁気センサの一例を説明する図である。 磁気センサの感受部における感受素子の長手方向に印加された磁界と感受部のインピーダンスとの関係を説明する図である。 （ａ）～（ｃ）は、磁気センサの製造方法の一例を説明する図である。 （ａ）～（ｄ）は、磁気センサの製造方法の一例を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）は、変形例である磁気センサの一例を説明する図である。 （ａ）、（ｂ）は、従来の磁気センサの一例を説明する図である。

本明細書で説明する磁気センサは、いわゆる磁気インピーダンス効果素子を用いたものである。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

［実施の形態１］
（磁気センサ１の構造）
図１（ａ）、（ｂ）は、本実施の形態が適用される磁気センサ１の一例を説明する図である。図１（ａ）は、磁気センサ１の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＩＢ－ＩＢ線での断面図である。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態が適用される磁気センサ１は、非磁性の基板１０と、基板１０上に設けられ反磁界抑制層１０６を挟んで設けられる二層の軟磁性体（下層軟磁性体層１０５ａ、上層軟磁性体層１０５ｂ）で構成されて磁場を感受する感受部３０を備える。また、磁気センサ１は、基板１０上に設けられ反磁界抑制層１０６を挟んで設けられる２層の軟磁性体（軟磁性体層１０５ａ、１０５ｂ）で構成されて感受部３０の後述する感受素子３１の長手方向に対向するヨーク４０を備える。以下の説明では、二層の軟磁性体（下層軟磁性体層１０５ａ、上層軟磁性体層１０５ｂ）をそれぞれ区別しない場合には、単に軟磁性体層１０５と表記する。さらに、磁気センサ１は、基板１０上に設けられ硬磁性体（硬磁性体層１０３）で構成され感受部３０の感受素子３１にバイアス磁界を印加する薄膜磁石２０を備える。
なお、磁気センサ１の断面構造等については、後に詳述する。

ここで硬磁性体とは、外部磁界によって磁化されると、外部磁界を取り除いても磁化された状態が保持される、いわゆる保磁力の大きい材料である。一方、軟磁性体とは、外部磁界によって容易に磁化されるが、外部磁界を取り除くと速やかに磁化がないか又は磁化が小さい状態に戻る、いわゆる保磁力の小さい材料である。

なお、本明細書においては、磁気センサ１を構成する要素（薄膜磁石２０など）を二桁の数字で表し、要素に加工される層（硬磁性体層１０３など）を１００番台の数字で表す。そして、要素の数字に対して、要素に加工される層の番号を（ ）内に表記する場合がある。例えば薄膜磁石２０の場合、薄膜磁石２０（硬磁性体層１０３）と表記する。図においては、２０（１０３）と表記する。他の場合も同様である。

図１（ａ）により、磁気センサ１の平面構造を説明する。磁気センサ１は、一例として四角形の平面形状を有する。
上述したように、磁気センサ１は、感受部３０を備える。感受部３０は、平面形状が長手方向と短手方向とを有する短冊状である複数の感受素子３１と、隣接する感受素子３１をつづら折りに直列接続する接続部３２と、電流供給のための電線が接続される端子部３３とを備える。ここでは、４個の感受素子３１が、長手方向が並列するように配置されている。また、本実施の形態の磁気センサ１では、感受素子３１が、磁気インピーダンス効果素子である。
感受素子３１は、例えば長手方向の長さが約１ｍｍ、短手方向の幅が数１００μｍ、厚さ（軟磁性体層１０５と反磁界抑制層１０６とを合わせた厚さ）が０．５μｍ～５μｍである。隣接する感受素子３１間の間隔は、５０μｍ～１５０μｍである。

接続部３２は、隣接する感受素子３１の端部間に設けられ、隣接する感受素子３１をつづら折りに直列接続する。図１（ａ）に示す磁気センサ１では、４個の感受素子３１が並列に配置されているため、接続部３２は３個ある。感受素子３１の数は、感受（計測）したい磁界の大きさなどによって設定される。よって、例えば感受素子３１が２個であれば、接続部３２は１個である。また、感受素子３１が１個であれば、接続部３２を備えない。なお、接続部３２の幅は、感受部３０に流す電流によって設定すればよい。例えば、接続部３２の幅は、感受素子３１と同じであってもよい。

端子部３３は、接続部３２で接続されていない感受素子３１の２個の端部にそれぞれ設けられている。端子部３３は、感受素子３１から引き出す引き出し部と、電流を供給する電線を接続するパッド部とを備える。引き出し部は、２個のパッド部を感受素子３１の短手方向に設けるために備えられている。引き出し部を設けずパッド部を感受素子３１に連続するように設けてもよい。パッド部は、電線を接続しうる大きさであればよい。なお、感受素子３１が４個であるため、２個の端子部３３は図１（ａ）において左側に設けられている。感受素子３１の数が奇数の場合には、２個の端子部３３を左右に分けて設ければよい。

そして、感受部３０の感受素子３１、接続部３２及び端子部３３は、二層の軟磁性体層１０５（下層軟磁性体層１０５ａ、上層軟磁性体層１０５ｂ）と反磁界抑制層１０６とにより一体に構成されている。軟磁性体層１０５及び反磁界抑制層１０６は、導電性であるので、一方の端子部３３から他方の端子部３３に、電流を流すことができる。
なお、感受素子３１の長さ及び幅、並列させる個数など上記した数値は一例であって、感受（計測）する磁界の値や用いる軟磁性体材料などによって変更してもよい。

さらに、磁気センサ１は、感受素子３１の長手方向の端部に対向して設けられたヨーク４０を備える。ここでは、感受素子３１の長手方向の両端部に対向してそれぞれが設けられた２個のヨーク４０ａ、４０ｂを備える。なお、ヨーク４０ａ、４０ｂをそれぞれ区別しない場合には、ヨーク４０と表記する。ヨーク４０は、感受素子３１の長手方向の端部に磁力線を誘導する。このため、ヨーク４０は磁力線が透過しやすい軟磁性体（軟磁性体層１０５）を含んで構成されている。この例では、感受部３０及びヨーク４０は、二層の軟磁性体層１０５（下層軟磁性体層１０５ａ、上層軟磁性体層１０５ｂ）と反磁界抑制層１０６とにより構成されている。なお、感受素子３１の長手方向に磁力線が十分透過する場合には、ヨーク４０を備えなくてもよい。

さらにまた、磁気センサ１は、感受部３０及びヨーク４０を挟んで長手方向に対向する２個の薄膜磁石２０を備える。ここでは、間隙を介してヨーク４０ａに隣接して設けられる薄膜磁石２０ａと、間隙を介してヨーク４０ｂに隣接して設けられる薄膜磁石２０ｂとを備える。薄膜磁石２０ａ、２０ｂは、感受素子３１の長手方向に磁界（後述するバイアス磁界）を印加する。薄膜磁石２０ａ、２０ｂは、硬磁性体（硬磁性体層１０３ａ、１０３ｂ）で構成されている。また、この例では、薄膜磁石２０ａ、２０ｂは、それぞれ、平面形状が四角形（長方形）になっている。薄膜磁石２０ａ、２０ｂは、例えば長手方向の長さが約４ｍｍ、短手方向の長さが約２ｍｍである。
なお、薄膜磁石２０ａ、２０ｂをそれぞれ区別しない場合には、薄膜磁石２０と表記する。同様に、硬磁性体層１０３ａ、１０３ｂをそれぞれ区別しない場合には、硬磁性体層１０３と表記する。

以上のことから、磁気センサ１の大きさは、平面形状において数ｍｍ角である。なお、磁気センサ１の大きさは、他の値であってもよい。

次に、図１（ｂ）により、磁気センサ１の断面構造を詳述する。磁気センサ１は、非磁性の基板１０上に、軟磁性体層１０５及び反磁界抑制層１０６からなる感受部３０及びヨーク４０と、硬磁性体層１０３からなる薄膜磁石２０とが配置（積層）されて構成されている。言い換えると、磁気センサ１は、感受部３０及びヨーク４０と、薄膜磁石２０とが、同一の基板１０上に設けられている。また、磁気センサ１では、基板１０と薄膜磁石２０との間に、密着層１０１および制御層１０２が積層されている。付言すると、基板１０と薄膜磁石２０ａ（硬磁性体層１０３ａ）との間に、密着層１０１ａおよび制御層１０２ａが積層され、基板１０と薄膜磁石２０ｂ（硬磁性体層１０３ｂ）との間に、密着層１０１ｂおよび制御層１０２ｂが積層されている。

基板１０は、非磁性体からなる基板であって、例えばガラス、サファイアといった酸化物基板やシリコンなどの半導体基板、あるいは、アルミニウム、ステンレススティール、ニッケルリンメッキを施した金属等の金属基板等が挙げられる。

感受部３０における感受素子３１は、長手方向に交差する方向、例えば直交する短手方向（幅方向）に一軸磁気異方性が付与されている。なお、長手方向に交差する方向とは、長手方向に対して４５°を超えた角度を有すればよい。
感受素子３１を構成する軟磁性体（下層軟磁性体層１０５ａ、上層軟磁性体層１０５ｂ）としては、Ｃｏを主成分とした合金に高融点金属Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ等を添加したアモルファス合金（以下では、感受素子３１を構成するＣｏ合金と表記する。）を用いるのがよい。感受素子３１を構成するＣｏ合金としては、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＦｅＴａ、ＣｏＷＺｒ等が挙げられる。感受素子３１を構成する軟磁性体（下層軟磁性体層１０５ａ、上層軟磁性体層１０５ｂ）の厚さは、例えば、それぞれ０．２μｍ～２μｍである。

感受素子３１を構成する反磁界抑制層１０６は、Ｒｕ又はＲｕ合金により構成される。ここで、Ｒｕ又はＲｕ合金からなる反磁界抑制層１０６の膜厚を０．４ｎｍ～１．０ｎｍ又は１．６ｎｍ～２．６ｎｍの範囲とすることで、下層軟磁性体層１０５ａと上層軟磁性体層１０５ｂとが反強磁性結合（ＡＦＣ：Antiferromagnetically Coupled）構造となる。これにより、反磁界が抑制され、感受素子３１の感度が向上する。

密着層１０１は、基板１０に対する制御層１０２の密着性を向上させるための層である。密着層１０１としては、Ｃｒ又はＮｉを含む合金を用いるのがよい。Ｃｒ又はＮｉを含む合金としては、ＣｒＴｉ、ＣｒＴａ、ＮｉＴａなどが挙げられる。密着層１０１の厚さは、例えば５ｎｍ～５０ｎｍである。なお、基板１０に対する制御層１０２の密着性に問題がなければ、密着層１０１を設けることを要しない。なお、本明細書においては、Ｃｒ又はＮｉを含む合金の組成比を示さない。以下同様である。

制御層１０２は、硬磁性体層１０３からなる薄膜磁石２０の磁気異方性が面内方向に発現しやすいように制御する層である。制御層１０２としては、Ｃｒ、Ｍｏ若しくはＷ又はそれらを含む合金（以下では、制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金と表記する。）を用いるのがよい。制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金としては、ＣｒＴｉ、ＣｒＭｏ、ＣｒＶ、ＣｒＷ等が挙げられる。また、制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金は、ｂｃｃ（body-centered cubic（体心立方格子））構造を有する。制御層１０２の厚さは、例えば１０ｎｍ～３００ｎｍである。

薄膜磁石２０を構成する硬磁性体層１０３は、Ｃｏを主成分とし、Ｃｒ又はＰｔのいずれか一方又は両方を含む合金（以下では、薄膜磁石２０を構成するＣｏ合金と表記する。）を用いることがよい。薄膜磁石２０を構成するＣｏ合金としては、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＰｔＢ等が挙げられる。なお、Ｆｅが含まれていてもよい。硬磁性体層１０３の厚さは、例えば５００ｎｍ～１５００ｎｍである。

制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金は、ｂｃｃ（body-centered cubic（体心立方格子））構造を有する。よって、薄膜磁石２０を構成する硬磁性体（硬磁性体層１０３）は、ｂｃｃ構造のＣｒ等を含む合金で構成された制御層１０２上において結晶成長しやすいｈｃｐ（hexagonal close-packed（六方最密充填））構造であるとよい。ｂｃｃ構造上にｈｃｐ構造の硬磁性体層１０３を結晶成長させると、ｈｃｐ構造のｃ軸が面内に向くように配向しやすい。よって、硬磁性体層１０３によって構成される薄膜磁石２０が面内方向に磁気異方性を有するようになりやすい。なお、硬磁性体層１０３は結晶方位の異なる集合からなる多結晶であり、各結晶が面内方向に磁気異方性を有する。この磁気異方性は結晶磁気異方性に由来するものである。

なお、制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金及び薄膜磁石２０を構成するＣｏ合金の結晶成長を促進するために、基板１０を１００℃～６００℃に加熱するとよい。この加熱により、制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金が結晶成長しやすくなり、ｈｃｐ構造を持つ硬磁性体層１０３が面内に磁化容易軸を持つように結晶配向されやすくなる。つまり、硬磁性体層１０３の面内に磁気異方性が付与されやすくなる。

密着層１０１ａ、１０１ｂ、制御層１０２ａ、１０２ｂおよび硬磁性体層１０３（薄膜磁石２０ａ、２０ｂ）は、平面形状が四角形（図１（ａ）参照）になるように加工されている。
そして、薄膜磁石２０ａ、２０ｂは、異なる磁極が、ヨーク４０及び感受部３０を介して長手方向に対向するようになっている。この例では、薄膜磁石２０ａのＮ極と、薄膜磁石２０ｂのＳ極とが、ヨーク４０及び感受部３０を介して長手方向に対向するようになっている。付言すると、薄膜磁石２０ａのＮ極と薄膜磁石２０ｂのＳ極と結ぶ線が、感受部３０の感受素子３１の長手方向に向くようになっている。なお、長手方向に向くとは、Ｎ極とＳ極とを結ぶ線と長手方向とのなす角度が０°以上且つ４５°未満であることをいう。なお、Ｎ極とＳ極とを結ぶ線と長手方向とのなす角度は、小さいほどよい。

磁気センサ１において、薄膜磁石２０ａのＮ極から出た磁力線は、ヨーク４０ａを介して感受素子３１を透過し、ヨーク４０ｂを介して薄膜磁石２０ｂのＳ極へ到達する。つまり、薄膜磁石２０ａ、２０ｂは、感受素子３１の長手方向に磁界を印加する。この磁界をバイアス磁界と呼ぶ。
なお、薄膜磁石２０ａ、２０ｂのＮ極とＳ極とをまとめて両磁極と表記し、Ｎ極とＳ極とを区別しない場合には、磁極と表記する。なお、ここでは、図１（ａ）、（ｂ）において薄膜磁石２０ａおよび薄膜磁石２０ｂの右側をＮ極、左側をＳ極として説明するが、Ｎ極とＳ極とを入れ替えてもよい。

なお、図１（ａ）に示すように、ヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）は、基板１０の表面側から見た形状が、感受部３０に近づくにつれて狭くなっていくように構成されている。これは、感受部３０に磁力線を集めるためである。つまり、感受部３０における磁界を強くして、感度の向上を図っている。なお、ヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）の感受部３０に対向する部分の幅を狭くしなくてもよい。

ここで、ヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）と感受部３０との間隔は、例えば１μｍ～１００μｍであればよい。
また、ヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）と薄膜磁石２０（薄膜磁石２０ａ、２０ｂ）との間隔は、例えば１μｍ～１００μｍとすることができる。ヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）と薄膜磁石２０（薄膜磁石２０ａ、２０ｂ）とは、互いに接触していてもよい。

（磁気センサ１の作用）
続いて、本実施の形態の磁気センサ１の作用について説明する。図２は、磁気センサ１の感受部３０における感受素子３１の長手方向に印加された磁界と感受部３０のインピーダンスとの関係を説明する図である。図２において、横軸が磁界Ｈ、縦軸がインピーダンスＺである。感受部３０のインピーダンスＺは、２個の端子部３３間に高周波電流を流して測定される。

図２に示すように、感受部３０のインピーダンスＺは、感受素子３１の長手方向に印加する磁界Ｈが大きくなるにしたがい大きくなる。しかし、印加する磁界Ｈが感受素子３１の異方性磁界Ｈｋより小さい範囲において、磁界Ｈの変化量ΔＨに対してインピーダンスＺの変化量ΔＺが急峻な部分（ΔＺ／ΔＨが大きい）を用いれば、磁界Ｈの微弱な変化をインピーダンスＺの変化量ΔＺとして取り出すことができる。図２では、ΔＺ／ΔＨが大きい磁界Ｈの中心を磁界Ｈｂとして示している。つまり、磁界Ｈｂの近傍（図２で矢印で示す範囲）における磁界Ｈの変化量（ΔＨ）が高精度に測定できる。磁界Ｈｂは、バイアス磁界と呼ばれることがある。

ところで、磁気インピーダンス効果素子である感受素子と、感受素子にバイアス磁界を印加する薄膜磁石を備える磁気センサは、基板上に、絶縁層を介して薄膜磁石と感受部とを積層した構造を有する場合がある。図６（ａ）、（ｂ）は、従来の磁気センサ３の一例を説明する図である。図６（ａ）は、磁気センサ３の平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＶＩＢ－ＶＩＢ線での断面図である。ここでは、図１（ａ）、（ｂ）に示した磁気センサ１と同様の構成については同様の符号を用い、詳細な説明は省略する。

図６（ａ）、（ｂ）に示す磁気センサ３は、基板１０上に、密着層１０１、制御層１０２、薄膜磁石２１、絶縁層１０４がこの順に積層され、絶縁層１０４上に感受部３０およびヨーク４０が形成されている。すなわち、磁気センサ３では、感受部３０（感受素子３１）と薄膜磁石２１とが、絶縁層１０４を挟んで対向している。

そして、このような磁気センサ３では、感受部３０に高周波電流が供給された場合に、導電性を有する薄膜磁石２１と感受部３０とに挟まれた絶縁層１０４が分極し、磁気センサ３がコンデンサとしてはたらく場合がある。
そして、磁気センサ３では、感受部３０に供給された高周波電流がコンデンサに使用される結果、磁界Ｈの変化量ΔＨに対するインピーダンスＺの変化量ΔＺが低下する場合がある。

これに対し、本実施の形態の磁気センサ１は、上述したように、薄膜磁石２０を、感受部３０と基板１０との間に配置するのではなく、感受部３０と同様に基板１０上に配置している。言い換えると、本実施の形態の磁気センサ１は、薄膜磁石２０と感受部３０（感受素子３１）とを、同一の基板１０上に積層している。これにより、感受部３０に対して高周波電流を流した場合に、高周波電流が効率的に使用され、磁界Ｈの変化量ΔＨに対するインピーダンスＺの変化量ΔＺが低下することが抑制される。
また、磁気センサ１では、薄膜磁石２０と感受部３０とを絶縁するための絶縁層が不要となるため、磁気センサ１の構成を簡素化することができる。

なお、「基板１０上に積層」とは、基板１０上に対象となる層を直接積層する形態のほか、基板１０上に他の層を介して対象となる層を積層する形態も含む。例えば、「薄膜磁石２０を基板１０上に積層」とは、基板１０上に薄膜磁石２０を直接積層する形態のほか、図１（ｂ）に示したように、基板１０上に、密着層１０１や制御層１０２を介して薄膜磁石２０を積層する形態も含む。

（磁気センサ１の製造方法）
次に磁気センサ１の製造方法の一例を説明する。
図３（ａ）～（ｃ）、図４（ａ）～（ｄ）は、磁気センサ１の製造方法の一例を説明する図である。図３（ａ）～（ｃ）、図４（ａ）～（ｄ）は、磁気センサ１の製造方法における工程を示す。なお、図３（ａ）～（ｃ）、図４（ａ）～（ｄ）は、代表的な工程であって、他の工程を含んでいてもよい。そして、工程は、図３（ａ）～（ｃ）、図４（ａ）～（ｄ）の順に進む。図３（ａ）～（ｃ）、図４（ａ）～（ｄ）は、図１（ａ）のＩＢ－ＩＢ線での断面図に対応する。

基板１０は、前述したように、非磁性材料からなる基板であって、例えばガラス、サファイアといった酸化物基板やシリコン等の半導体基板、あるいは、アルミニウム、ステンレススティール、ニッケルリンメッキを施した金属等の金属基板である。基板１０には、研磨機などを用いて、例えば曲率半径Ｒａが０．１ｎｍ～１００ｎｍの筋状の溝又は筋状の凹凸が設けられていてもよい。なお、この筋状の溝又は筋状の凹凸の筋の方向は、硬磁性体層１０３によって構成される薄膜磁石２０のＮ極とＳ極とを結ぶ方向に設けられているとよい。このようにすることで、硬磁性体層１０３における結晶成長が、溝の方向へ促進される。よって、硬磁性体層１０３により構成される薄膜磁石２０の磁化容易軸がより溝方向（薄膜磁石２０のＮ極とＳ極とを結ぶ方向）に向きやすい。つまり、薄膜磁石２０の着磁をより容易にする。

ここでは、基板１０は、一例として直径約９５ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍのガラスとして説明する。磁気センサ１の平面形状が数ｍｍ角である場合、基板１０上には、複数の磁気センサ１が一括して製造され、後に個々の磁気センサ１に分割（切断）される。図３（ａ）～（ｃ）、図４（ａ）～（ｄ）では、中央に表記する一個の磁気センサ１に着目するが、左右に隣接する磁気センサ１の一部を合わせて示す。なお、隣接する磁気センサ１間の境界を一点鎖線で示す。

図３（ａ）に示すように、基板１０を洗浄した後、基板１０の一方の面（以下、表面と表記する。）上に、薄膜磁石２０（薄膜磁石２０ａ、２０ｂ）が形成される部分を開口とするフォトレジストによるパターン（レジストパターン）１１１を、公知のフォトリソグラフィ技術により形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、密着層１０１、制御層１０２及び硬磁性体層１０３を順に成膜（堆積）する。
具体的には、Ｃｒ又はＮｉを含む合金である密着層１０１、Ｃｒ等を含む合金である制御層１０２、及び薄膜磁石２０を構成するＣｏ合金である硬磁性体層１０３を順に連続して成膜（堆積）する。この成膜は、スパッタリング法などにより行うことができる。それぞれの材料で形成された複数のターゲットに順に対面するように、基板１０を移動させることで密着層１０１、制御層１０２及び硬磁性体層１０３が基板１０上に順に積層される。前述したように、制御層１０２及び硬磁性体層１０３の形成では、結晶成長を促進するために、基板１０を例えば１００℃～６００℃に加熱するとよい。

なお、密着層１０１の成膜では、基板１０の加熱を行ってもよく、行わなくてもよい。基板１０の表面に吸着している水分などを除去するために、密着層１０１を成膜する前に、基板１０を加熱してもよい。

次に、図３（ｃ）に示すように、レジストパターン１１１を除去するとともに、レジストパターン１１１上の密着層１０１、制御層１０２及び硬磁性体層１０３を除去（リフトオフ）する。

次に、図４（ａ）に示すように、感受部３０が形成される部分及びヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）が形成される部分を開口とするレジストパターン１１２を形成する。
そして、図４（ｂ）に示すように、感受素子３１を構成するＣｏ合金である下層軟磁性体層１０５ａ、Ｒｕ又はＲｕ合金である反磁界抑制層１０６、及び感受素子３１を構成するＣｏ合金である上層軟磁性体層１０５ｂを順に成膜（堆積）する。軟磁性体層１０５（下層軟磁性体層１０５ａ、上層軟磁性体層１０５ｂ）及び反磁界抑制層１０６の成膜は、例えばスパッタリング法を用いて行える。

次に、図４（ｃ）に示すように、レジストパターン１１２を除去するとともに、レジストパターン１１２上の軟磁性体層１０５及び反磁界抑制層１０６を除去（リフトオフ）する。これにより、軟磁性体層１０５及び反磁界抑制層１０６により構成される感受部３０及びヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）が形成される。つまり、感受部３０とヨーク４０とが、軟磁性体層１０５及び反磁界抑制層１０６の成膜により同時に形成される。

この後、軟磁性体層１０５には、感受部３０における感受素子３１の幅方向に一軸磁気異方性を付与する。この軟磁性体層１０５への一軸磁気異方性の付与は、例えば３ｋＧ（０．３Ｔ）の回転磁場中における４００℃での熱処理（回転磁場中熱処理）と、それに引き続く３ｋＧ（０．３Ｔ）の静磁場中における４００℃での熱処理（静磁場中熱処理）とで行える。この時、ヨーク４０を構成する軟磁性体層１０５にも同様の一軸磁気異方性が付与される。しかし、ヨーク４０は、磁気回路としての役割を果たせばよく、一軸磁気異方性が付与されなくてもよい。

次に、薄膜磁石２０を構成する硬磁性体層１０３を着磁する。硬磁性体層１０３に対する着磁は、静磁場中又はパルス状の磁場中において、硬磁性体層１０３の保磁力より大きい磁界を、硬磁性体層１０３の磁化が飽和するまで印加することで行える。これにより、間隙を介して感受部３０に対向する硬磁性体層１０３の側面に、薄膜磁石２０の磁極（薄膜磁石２０ａのＮ極、薄膜磁石２０ｂのＳ極）が形成される。すなわち、着磁された硬磁性体層１０３は、薄膜磁石２０になる。
なお、上述した薄膜磁石２０を構成する硬磁性体層１０３を成膜する工程、および硬磁性体層１０３を着磁する工程は、磁気異方性が面内方向に制御された薄膜磁石２０を形成するための工程であるから、これらを併せて、薄膜磁石形成工程と呼ぶことがある。

この後、図４（ｄ）に示すように、基板１０上に形成された複数の磁気センサ１を個々の磁気センサ１に分割（切断）する。つまり、図１（ａ）の平面図に示したように、平面形状が四角形になるように、基板１０、密着層１０１、制御層１０２及び硬磁性体層１０３を切断する。この分割（切断）は、ダイシング法やレーザカッティング法などにより行える。

なお、図３（ｂ）の密着層１０１、制御層１０２及び硬磁性体層１０３を積層する工程の後、図４（ｄ）の複数の磁気センサ１を個々の磁気センサ１に分割する工程の前に、基板１０上において隣接する磁気センサ１の間の密着層１０１、制御層１０２及び硬磁性体層１０３を、平面形状が四角形（図１（ａ）に示した磁気センサ１の平面形状）になるようにエッチング除去してもよい。そして、露出した基板１０を分割（切断）してもよい。
なお、図３（ａ）～（ｃ）、図４（ａ）～（ｄ）に示した製造方法は、このような製造方法に比べ、工程が簡略化される。

また、図３（ｂ）に示した密着層１０１、制御層１０２及び硬磁性体層１０３を積層する工程の前に、図４（ａ）～（ｃ）に示した軟磁性体層１０５および反磁界抑制層１０６を積層して感受部３０およびヨーク４０を形成する工程を先に行ってもよい。

このようにして、磁気センサ１が製造される。なお、軟磁性体層１０５への一軸磁気異方性の付与及び／又は薄膜磁石２０の着磁は、図４（ｄ）の複数の磁気センサ１を個々の磁気センサ１に分割する工程の後に、磁気センサ１毎又は複数の磁気センサ１に対して行ってもよい。

なお、制御層１０２を備えない場合には、硬磁性体層１０３の成膜後、８００℃以上に加熱して結晶成長させることで、硬磁性体層１０３の面内に磁気異方性を付与することが必要となる。しかし、本実施の形態が適用される磁気センサ１のように、制御層１０２を備える場合には、制御層１０２により結晶成長が促進されるため、８００℃以上のような高温による結晶成長を要しない。

また、感受部３０の感受素子３１への一軸磁気異方性の付与は、上記の回転磁場中熱処理及び静磁場中熱処理で行う代わりに、感受素子３１を構成するＣｏ合金である軟磁性体層１０５の堆積時にマグネトロンスパッタリング法を用いて行ってもよい。マグネトロンスパッタリング法では、磁石（マグネット）を用いて磁界を形成し、放電によって発生した電子をターゲットの表面に閉じ込める（集中させる）。これにより、電子とガスとの衝突確率を増加させてガスの電離を促進し、膜の堆積速度（成膜速度）を向上させる。このマグネトロンスパッタリング法に用いられる磁石（マグネット）が形成する磁界により、軟磁性体層１０５の堆積と同時に、軟磁性体層１０５に一軸磁気異方性が付与される。このようにすることで、回転磁場中熱処理及び静磁場中熱処理で行う一軸磁気異方性を付与する工程が省略できる。

次に、磁気センサ１の変形例を説明する。
（磁気センサ２）
図５（ａ）、（ｂ）は、変形例である磁気センサ２の一例を説明する図である。図５（ａ）は、平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＶＢ－ＶＢ線での断面図である。ここでは、図１（ａ）、（ｂ）に示した磁気センサ１と同様の構成については同様の符号を用い、詳細な説明は省略する。
図１（ａ）、（ｂ）に示した磁気センサ１では、感受部３０およびヨーク４０が、反磁界抑制層１０６で挟んで設けられた二つの軟磁性体層１０５（下層軟磁性体層１０５ａ、上層軟磁性体層１０５ｂ）により構成されている。また、図１（ａ）、（ｂ）に示した磁気センサ１では、基板１０上において、感受部３０と薄膜磁石２０（薄膜磁石２０ａ、２０ｂ）との間に、ヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）が配置されている。

これに対し、磁気センサ１の変形例である磁気センサ２では、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、感受部３０およびヨーク４１が、一層の軟磁性体層１０５により構成されている。
また、磁気センサ２では、図５（ａ）、（ｂ）に示すようにヨーク４１（ヨーク４１ａ、４１ｂ）は、感受素子３１の長手方向の端部に対向する位置から薄膜磁石２０（薄膜磁石２０ａ、２０ｂ）の上面まで連続して形成されている。付言すると、磁気センサ２では、ヨーク４１（４１ａ、４１ｂ）は、薄膜磁石２０（薄膜磁石２０ａ、２０ｂ）の感受素子３１に対向する側面、および上面に接触するように設けられている。

磁気センサ２では、ヨーク４１（ヨーク４１ａ、４１ｂ）が図５（ａ）、（ｂ）に示した形状を有することで、薄膜磁石２０ａのＮ極から出た磁力線がヨーク４１ａを介して感受素子３１へ導かれる。また、薄膜磁石２０ａのＮ極から出て感受素子３１を透過した磁力線がヨーク４１ｂを介して薄膜磁石２０ｂのＳ極へ到達する。

なお、磁気センサ２を製造する場合、例えば、上述した磁気センサ１の製造方法のうち、図４（ａ）で示したレジストパターン１１２を形成する工程において、レジストパターン１１２の形状を、感受部３０が形成される部分及びヨーク４１（ヨーク４１ａ、４１ｂ）が形成される部分を開口とするように変更する。
また、図４（ｂ）に示した下層軟磁性体層１０５ａ、上層軟磁性体層１０５ｂ及び反磁界抑制層１０６を成膜する工程に代えて、一層の軟磁性体層１０５を成膜するように変更する。これにより、レジストパターン１１２の開口に対応する基板１０上及び硬磁性体層１０３上に、一層の軟磁性体層１０５が成膜される。

さらに、図４（ｄ）に示した複数の磁気センサを複数の磁気センサに分割する工程において、基板１０、密着層１０１、制御層１０２及び硬磁性体層１０３に加えて、硬磁性体層１０３上に成膜された軟磁性体層１０５を合わせて分割（切断）する。
以上の工程により、図５（ａ）、（ｂ）に示した磁気センサ２が製造される。

なお、密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３及び軟磁性体層１０５を積層する工程の後、複数の磁気センサ２を個々の磁気センサ２に分割する工程の前に、基板１０上において隣接する磁気センサ１の間の密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３及び軟磁性体層１０５を、平面形状が四角形（図５（ａ）に示した磁気センサ２の平面形状）になるようにエッチング除去してもよい。そして、露出した基板１０を分割（切断）してもよい。
また、磁気センサ２は、他の製造工程を用いて製造されてもよい。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない限りにおいては様々な変形や組み合わせを行っても構わない。

１、２、３…磁気センサ、１０…基板、２０…薄膜磁石、３０…感受部、３１…感受素子、３２…接続部、３３…端子部、４０、４０ａ、４０ｂ、４１、４１ａ、４１ｂ…ヨーク、１０１…密着層、１０２…制御層、１０３…硬磁性体層、１０５…軟磁性体層、１０５ａ…下層軟磁性体層、１０５ｂ…上層軟磁性体層、１０６…反磁界抑制層、１１１、１１２…レジストパターン、Ｈ…磁界、Ｚ…インピーダンス

Claims (6)

1. 非磁性の基板と、
   前記基板上に成膜され、軟磁性体で構成され、長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子と、
   前記基板上に成膜され、前記感受素子を挟んで前記長手方向に対向して配置され、当該感受素子の当該長手方向に磁界を印加する一対の薄膜磁石と、
   前記基板と前記薄膜磁石との間に成膜され、当該薄膜磁石の磁気異方性が面内方向に発現しやすいように制御する制御層とを備え、
   前記制御層は、Ｃｒ、Ｍｏ若しくはＷ又はそれらを含む合金で、ｂｃｃ構造を有する、
   磁気センサ。
2. 前記基板上に積層され、前記感受素子とそれぞれの前記薄膜磁石との間に設けられ、当該薄膜磁石により発生する磁束が当該感受素子を前記長手方向に透過するように誘導する一対のヨークをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
3. 前記ヨークは、前記感受素子の前記長手方向に対向する前記薄膜磁石の磁極に接触していることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ。
4. 前記ヨークは、前記感受素子とそれぞれの前記薄膜磁石との間から当該薄膜磁石上に連続して設けられていることを特徴とする請求項３に記載の磁気センサ。
5. 前記感受素子は、Ｒｕ又はＲｕ合金から構成される反磁界抑制層を挟んで反強磁性結合した複数の軟磁性体層から構成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
6. 非磁性の基板上に、磁気異方性が面内方向に制御され、異なる磁極が間隙を介して対向する一対の薄膜磁石を形成する薄膜磁石形成工程と、
   前記基板上に、一対の前記薄膜磁石により発生する磁束が透過する方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子を含む感受部を形成する感受部形成工程と、
   前記薄膜磁石形成工程の前に、前記基板上に、前記薄膜磁石の磁気異方性が面内方向に発現しやすいように制御する制御層を形成する制御層形成工程と
   を含み、
   前記薄膜磁石形成工程は、前記制御層形成工程により前記基板上に形成された前記制御層上に、前記薄膜磁石を構成する硬磁性体層を成膜する工程、および当該硬磁性体層を着磁する工程を含み、
   前記制御層は、Ｃｒ、Ｍｏ若しくはＷ又はそれらを含む合金で、ｂｃｃ構造を有する、
   磁気センサの製造方法。

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