專利名稱：磁場檢測裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用了磁致電阻元件的磁場檢測裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
作為磁場檢測裝置，以往普遍利用使用了霍爾元件的磁場檢測裝置等。通過增大檢測信號對噪聲的比值可以提高磁場檢測裝置的精度。因此，為了實(shí)現(xiàn)高精度的檢測，希望獲得更強(qiáng)的信號強(qiáng)度即使磁場導(dǎo)致的電阻變化率更大?；谝陨嫌^點(diǎn)，開發(fā)了利用了巨磁致電阻效應(yīng)(GMR)和隧道磁致電阻效應(yīng)(TMR)的磁致電阻元件。
這樣的磁致電阻元件把外部磁場的變化作為元件的電阻變化來檢測。但是，磁致電阻元件的電阻還隨溫度變化。因此，存在外部溫度變化大的環(huán)境中難以作為磁場傳感器使用的問題。在專利文獻(xiàn)1中公開了解決這樣的問題的磁場檢測裝置。專利文獻(xiàn)1的磁場檢測裝置，通過把被磁屏蔽了的隧道磁致電阻元件和未被磁屏蔽的隧道磁致電阻元件進(jìn)行電橋連接，減小了依賴于溫度的電阻變化的影響。未被磁屏蔽的磁致電阻元件作為電阻隨外部磁場變化的檢測用磁致電阻元件使用。而被磁屏蔽了的隧道磁致電阻元件作為電阻不隨外部磁場變化的參照用磁致電阻元件使用。此時(shí)，被磁屏蔽的磁致電阻元件和未被磁屏蔽的磁致電阻元件使用元件性能相同的磁致電阻元件。
<專利文獻(xiàn)1>日本專利申請?zhí)亻_2001-345498號公報(bào)發(fā)明內(nèi)容在現(xiàn)有技術(shù)中，使用作為電阻隨外部磁場變化的檢測用磁致電阻元件的未被磁屏蔽的磁致電阻元件、和作為電阻不隨外部磁場變化的參照用磁致電阻元件的被磁屏蔽了的磁致電阻元件，來檢測磁場。在檢測時(shí)對于被磁屏蔽的磁致電阻元件和未被磁屏蔽的磁致電阻元件都施加同樣的外部磁場。為了進(jìn)行高靈敏度的磁場檢測，必須進(jìn)行完全的磁屏蔽以使參照用磁致電阻元件不受外部磁場的影響。
本發(fā)明正是為了解決上述這樣的問題而完成的，其目的在于提供具有沒有磁屏蔽結(jié)構(gòu)的、結(jié)構(gòu)簡單的、在外部磁場中電阻不變化的參照用磁致電阻元件的磁場檢測裝置。
根據(jù)本發(fā)明的磁場檢測裝置，其特征在于包括磁體；具有包含鐵磁性層的層結(jié)構(gòu)、且電阻隨上述鐵磁性層的磁化方向的變化而變化的檢測用磁致電阻元件；以及具有與檢測用磁致電阻元件大致相同的層結(jié)構(gòu)的參照用磁致電阻元件，在參照用磁致電阻元件的鐵磁性層的感測磁的方向上從上述磁體施加具有大于等于飽和磁場的強(qiáng)度的磁場。
由于參照用磁致電阻元件和檢測用磁致電阻元件具有基本相同的層結(jié)構(gòu)，參照用磁致電阻元件依賴于溫度的電阻變化表現(xiàn)出與檢測用磁致電阻元件同樣的傾向。而且，由于參照用磁致電阻元件，在感測磁的方向上利用磁體被施加具有鐵磁性層的飽和磁場以上的強(qiáng)度的磁場，所以其電阻不隨外部磁場變化。因此，參照用磁致電阻元件的電阻適合修正檢測用磁致電阻元件的依賴于溫度的電阻變化。根據(jù)本發(fā)明可以提供具有沒有磁屏蔽結(jié)構(gòu)的、結(jié)構(gòu)簡單的、在外部磁場中電阻不變化的參照用磁致電阻元件的磁場檢測裝置。


圖1是說明自旋閥結(jié)構(gòu)(a)和SAF結(jié)構(gòu)(b)的膜結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是展示TMR元件的磁場-電阻特性的一例的曲線圖；圖3是展示實(shí)施方式1的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖4是展示實(shí)施方式1的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖5是展示實(shí)施方式1的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖6是展示實(shí)施方式1的施加了外部磁場的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖；
圖7是展示實(shí)施方式2的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖8是展示實(shí)施方式2的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖9是展示磁體產(chǎn)生的磁場的強(qiáng)度與基板上的位置的關(guān)系的曲線圖；圖10是展示TMR元件的外部磁場-元件電阻的關(guān)系的曲線圖；圖11是展示實(shí)施方式2的磁場檢測裝置的檢測電路的結(jié)構(gòu)圖；圖12是展示實(shí)施方式2的磁場檢測裝置的制造方法的中間階段的立體圖；圖13是展示實(shí)施方式3的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖14是展示實(shí)施方式4的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖15是展示實(shí)施方式4的變形方式的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖16是展示實(shí)施方式4的變形方式的基板上的位置和磁場的關(guān)系的曲線圖；圖17是展示實(shí)施方式5的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖18是展示實(shí)施方式5的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖19是展示實(shí)施方式6的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖；圖20是展示實(shí)施方式6的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
(附圖標(biāo)記的說明)1，51，檢測用磁致電阻元件；2、5、20、21、52，參照用磁致電阻元件；3，基板；4，磁體；4b，磁體的磁極端面的投影形狀；4c，磁體的磁場方向；6，電路基板；7，絕緣體；8，輸出用電極；9，未磁化的磁性材料；
10，調(diào)整用電極；14，磁通導(dǎo)板；18，非磁性板；22，反鐵磁性層；23，第1鐵磁性層；24，第1非磁性層；25，第2鐵磁性層；26，第2非磁性層；27，第3鐵磁性層；28，固定層；31，檢測用磁致電阻元件的固定層的磁化方向；32，檢測用磁致電阻元件的自由層的磁化方向；33、35、37、39，參照用磁致電阻元件的固定層的磁化方向；34、36、38、40，參照用磁致電阻元件的自由層的磁化方向；41，外部磁場；203，乘除運(yùn)算電路；206，差動(dòng)放大電路；207，差動(dòng)放大電路；204，恒流源。
具體實(shí)施例方式
參照

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的磁場檢測裝置及其制造方法。在說明中對相同的要素或具有相同功能的要素賦予相同的附圖標(biāo)記，并省略重復(fù)的說明。
(實(shí)施方式1)作為在層結(jié)構(gòu)中具有鐵磁性層、電阻隨其鐵磁性層的磁化方向的變化而變化的磁致電阻元件，說明具有自旋閥結(jié)構(gòu)的GMR元件、TMR元件。
自旋閥結(jié)構(gòu)具有磁化方向被固定在層內(nèi)的一個(gè)方向上的固定層、和鐵磁性層的磁化方向受外部磁場的影響而在層內(nèi)變化的自由層。例如，如圖1的(a)所示，包括第1反鐵磁性層22；與第1反鐵磁性層相接地設(shè)置的第1鐵磁性層23；與第1鐵磁性層23相接且在與第1反鐵磁性層22相反側(cè)的面上設(shè)置的第1非磁性層24；以及與第1非磁性層24相接且在與第1鐵磁性層23相反側(cè)的面上設(shè)置的第2鐵磁性層25。在該層結(jié)構(gòu)中，第1鐵磁性層23的磁化方向被與第1反鐵磁性層的交換耦合磁場固定在一個(gè)方向上所以成為固定層。而第2鐵磁性層25由于磁場的方向隨外部磁場自由旋轉(zhuǎn)，所以成為自由層。具有自旋閥結(jié)構(gòu)的磁致電阻元件的電阻，與固定層的磁化方向和自由層的磁化方向的夾角對應(yīng)地變化。即，隨著自由層的磁化方向受外部磁場影響而變化，電阻也變化。因此，可以把外部磁場導(dǎo)致的自由層的磁化方向的變化以元件電阻的形式檢測出來。
另外，也可以是如圖1的(b)所示的包含了所謂的SAF(人工反鐵磁性或合成反鐵磁性)結(jié)構(gòu)的層結(jié)構(gòu)，該SAF結(jié)構(gòu)中，在反鐵磁性層22上，代替上述第1鐵磁性層23，依次層疊第1鐵磁性層23、第2非磁性層26、第3鐵磁性層27來構(gòu)成固定層28。此時(shí)的特征在于，由于固定層28整體的磁化實(shí)際效果上大致為零，即使在固定層28的磁化方向的垂直方向上施加強(qiáng)的磁場時(shí)，固定層28的磁化方向也是穩(wěn)定的。
在這樣的元件中，檢測在與磁致電阻元件的層結(jié)構(gòu)平行的方向上流過電流時(shí)的電阻變化的是GMR元件。而用絕緣膜構(gòu)成第1非磁性層24，檢測經(jīng)由該絕緣膜流過的隧道電流量的變化的是TMR元件。
為了構(gòu)成TMR元件，例如，可以用IrMn作為反鐵磁性層22，用NiFe或CoFe作為第1鐵磁性層23，用Al2O3作為非磁性層(絕緣層)，用NiFe作為第2鐵磁性層25。另外，為了構(gòu)成TMR元件，也可以用FeMn、IrMn、PtMn作為反鐵磁性層22，用Co、Fe、CoFe合金，CoNi合金、CoFeNi等的以Co、Ni、Fe為主要成分的金屬以及NiMnSb、Co2MnGe等的合金等作為鐵磁性體。另外，作為隧道絕緣層的非磁性層只要是絕緣體即可，可以是例如Ta2O5、SiO2、MgO等的金屬氧化物，也可以是氟化物。另外，SAF結(jié)構(gòu)的第2非磁性層26可以使用Ru、Cu等的非磁性材料。
上述各膜通過例如DC磁控濺射形成。也可以通過例如分子束外延(MBE)法、各種濺射法、化學(xué)汽相生長(CVD)法、蒸鍍法形成。
另外，各磁致電阻元件，例如，通過光刻和反應(yīng)性離子蝕刻進(jìn)行圖形加工制作各膜。此時(shí)，首先分別形成自由層、隧道絕緣膜和固定層的膜后，在其上形成所想要的元件形狀的光刻膠圖形，然后通過離子切削或反應(yīng)性離子蝕刻得到具有所想要的元件形狀的膜結(jié)構(gòu)。另外，在形成元件形狀的圖形時(shí)也可以用電子束光刻、會聚離子束。用來測定元件的電阻的布線使用例如Al。
可以構(gòu)成在不施加外部磁場時(shí)自由層與固定層正交的磁致電阻元件。如果在這樣的磁致電阻元件的與固定層的磁化方向平行的方向上施加磁場，則自由層的磁化方向隨外部磁場變化，磁致電阻元件的電阻變化。在施加的外部磁場的強(qiáng)度與磁致電阻元件的電阻的關(guān)系中，有電阻不依賴于外部磁場的飽和區(qū)、和電阻對外部磁場具有線性依賴性的線性區(qū)。在飽和區(qū)中，自由層的磁化方向和固定層的磁化方向是平行或反平行的。圖2是展示了TMR元件的磁致電阻特性的一例的特性圖。TMR元件和GMR元件的電阻，通常在自由層的磁化方向與固定層的磁化方向平行時(shí)最小，而在自由層的磁化方向與固定層的磁化方向反平行時(shí)電阻最大。
具有自旋閥結(jié)構(gòu)的GMR元件、TMR元件等，由于層結(jié)構(gòu)的厚度小于等于元件圖形的尺寸的1/100，受形狀各向異性的影響大。由于使磁化方向變化到與基板垂直的方向上是非常困難的，所以在與基板垂直的方向上施加磁場時(shí)的電阻變化基本上可以忽視。換言之，磁致電阻元件是檢測與基板平行的磁場的變化的元件，是在與形成了元件的基板垂直的方向上不感測磁的元件。這樣，通常，磁致電阻元件大多具有實(shí)質(zhì)上沒有磁場變化導(dǎo)致的電阻變化率的方向，換言之，不感測磁的方向。
下面，說明實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)和作用。圖3是展示實(shí)施方式1的基本結(jié)構(gòu)的立體圖。在基板3上配置了檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2。檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2都具有包含鐵磁性層的層結(jié)構(gòu)，是電阻隨鐵磁性層的磁化方向變化而變化的TMR元件。檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2，由于都通過對在相同的基板3上形成的固定層、絕緣層、自由層進(jìn)行圖形加工而制成，所以具有相同的層結(jié)構(gòu)。而且檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2成為相同的元件圖形。
在檢測用磁致電阻元件1的上方、參照用磁致電阻元件2的斜上方的位置配置了釤鈷磁體即磁體4。磁體4是N極端面和S極端面為正方形的棒磁體。磁體4的與檢測用磁致電阻元件1對置的S極端面的尺寸比檢測用磁致電阻元件1的元件圖形的尺寸大。磁體4的連接N極中心和S極中心的軸與基板3垂直，通過檢測用磁致電阻元件1的大致中心。在圖3以后的圖中連接磁體4的N極中心和S極中心的軸用單點(diǎn)劃線表示。
圖4是從圖3的與基板3的面平行的X軸方向看到的包含連接磁體4的N極中心和S極中心的軸的剖面圖。在檢測用磁致電阻元件1的位置處的磁體的磁場方向4c是與基板3大致垂直的方向，即與膜結(jié)構(gòu)大致垂直的方向。在參照用磁致電阻元件2的位置處的磁體的磁場方向4c具有比該層結(jié)構(gòu)的面方向上的參照用磁致電阻元件2的飽和磁場大的強(qiáng)度。
圖5是展示從圖3的與基板3垂直的Z軸方向看到的、檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2的磁化方向、磁體4與磁體的磁場方向4c的一部分的位置關(guān)系的俯視圖。圖5中，檢測用磁致電阻元件1位于磁體的磁極端面的投影形狀4b的中心位置，參照用磁致電阻元件2位于磁體的磁極端面的投影形狀4b的外側(cè)位置。檢測用磁致電阻元件的固定層的磁化方向31和參照用磁致電阻元件的固定層的磁化方向33平行。從檢測用磁致電阻元件1的位置在與檢測用磁致電阻元件的固定層的磁化方向31相反的方向上隔開間隔配置參照用磁致電阻元件2。
未配置磁體4時(shí)，檢測用磁致電阻元件的自由層的磁化方向32和參照用磁致電阻元件的自由層的磁化方向34分別與檢測用磁致電阻元件的固定層的磁化方向31和參照用磁致電阻元件的固定層的磁化方向33垂直。由于如上所述地配置了磁體4，在與基板垂直的方向即不感測磁的方向上從磁體4向檢測用磁致電阻元件1施加磁場。因此，即使配置了磁體4時(shí)，檢測用磁致電阻元件的自由層的磁化方向32也與檢測用磁致電阻元件的固定層的磁化方向31垂直。
另一方面，從磁體4向參照用磁致電阻元件2施加比層結(jié)構(gòu)的面方向即感測磁的方向上的飽和磁場大的磁場。如圖5所示，參照用磁致電阻元件的自由層的磁化方向34沿磁體的磁場方向4c被固定。
而且，參照用磁致電阻元件2的位置處的磁體的磁場方向4c的方向與參照用磁致電阻元件的固定層的磁化方向33平行。因此，參照用磁致電阻元件的自由層的磁化方向34與參照用磁致電阻元件的固定層的磁化方向33平行，參照用磁致電阻元件的電阻成為最小值。
圖6是在圖5中再沿檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2的固定層的磁化方向施加了外部磁場41時(shí)的俯視圖。雖然向參照用磁致電阻元件2施加把來自磁體4的磁場和外部磁場41矢量合成后的磁場。但由于來自磁體4的磁場比外部磁場41足夠大，參照用磁致電阻元件2的自由層的磁化方向34實(shí)質(zhì)上被固定在一個(gè)方向上。
由于參照用磁致電阻元件的自由層的磁化方向34因磁體4的磁場而與參照用磁致電阻元件的固定層的磁化方向33平行地飽和，因此TMR元件的電阻不隨外部磁場41變化。另一方面，由于檢測用磁致電阻元件的自由層的磁化方向32與外部磁場41的強(qiáng)度相應(yīng)地變化，所以檢測用磁致電阻元件1的電阻變化。由于檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2的依賴于溫度的電阻變化具有同樣的傾向，所以用電阻不隨外部磁場41變化的參照用磁致電阻元件2的電阻可以修正檢測用磁致電阻元件1的依賴于溫度的電阻變化的影響。
作為從參照用磁致電阻元件2的電阻和檢測用磁致電阻元件1的電阻檢測外部磁場41的手段，雖然圖中未示出，但有例如使用把檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2串聯(lián)連接，在其兩端施加恒電壓，測定檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2間的電位的電橋電路的方法等。此時(shí)，可以從恒電壓與它們之間電位的比得到檢測用磁致電阻元件1的電阻和參照用磁致電阻元件2的電阻的比，修正依賴于溫度的電阻變化的影響。另外，在看成是把依賴于溫度的電阻變化的影響加到磁致電阻元件本來的電阻上得到的電阻時(shí)，也可以用檢測參照用磁致電阻元件2的電阻和檢測用磁致電阻元件1的電阻的差的電路。
利用判斷檢測用磁致電阻元件1的電阻和參照用磁致電阻元件2的電阻的比或差是否大于等于或者小于等于預(yù)定值的電路可以檢測是否施加了大于等于特定的磁場的外部磁場。另外，在把外部磁場的強(qiáng)度作為數(shù)值檢測時(shí)，也可以采用預(yù)先把檢測用磁致電阻元件1的電阻和參照用磁致電阻元件2的電阻的比或差與外部磁場的關(guān)系作成表保存在存儲器中，把檢測時(shí)刻的電阻的比或差與表中的值比較參照，把結(jié)果輸出的電路。
如上所述，在實(shí)施方式1中，由于在參照用磁致電阻元件2的感測磁的方向上從磁體4施加具有大于等于飽和磁場的強(qiáng)度的磁場，獲得了其電阻實(shí)質(zhì)上不受外部磁場41的影響，適合修正檢測用磁致電阻元件1的依賴于溫度的電阻變化等的參照用磁致電阻元件。
另外，由于在層結(jié)構(gòu)的面方向上從磁體4向參照用磁致電阻元件2施加的磁場與固定層的磁化方向平行且具有大于等于飽和磁場的強(qiáng)度，所以參照用磁致電阻元件2的電阻成為最小值。由于該值是元件固有的值，與例如外加芯片電阻等而使用的場合相比，制作時(shí)的精度高，結(jié)果具有提高磁場檢測裝置的精度的效果。而在層結(jié)構(gòu)的面方向上從磁體4向參照用磁致電阻元件2施加的磁場與固定層的磁化方向反平行且具有大于等于飽和磁場的強(qiáng)度時(shí)，參照用磁致電阻元件2的電阻成為最大值。此時(shí)，由于該值是元件固有的值，同樣地也具有提高磁場檢測裝置的精度的效果。
另外，由于只在不感測磁的方向上從磁體4向檢測用磁致電阻元件1施加磁場，外部磁場41的檢測不受磁體4的影響，所以具有檢測電路簡單的效果。雖然也可以在感測磁的方向上從磁體4向檢測用磁致電阻元件1施加比飽和磁場小的磁場，但此時(shí)由于檢測用磁致電阻元件1可以檢測的外部磁場41的強(qiáng)度范圍變更，檢測電路必須有考慮了強(qiáng)度范圍的變更的電路。
另外，由磁體4向參照用磁致電阻元件2施加的磁場十分強(qiáng)，則更強(qiáng)地束縛參照用磁致電阻元件2的自由層的磁化方向34，所以具有減小參照用磁致電阻元件2的電阻對外部磁場的影響的效果。
在實(shí)施方式1中，檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2使用了對在同樣的基板3上形成的固定層、絕緣層、自由層進(jìn)行圖形加工制成的磁致電阻元件，但只要具有大致相同的層結(jié)構(gòu)也可以在不同的基板上制作。但是很顯然，在參照用磁致電阻元件2的依賴于溫度的電阻變化盡可能地接近檢測用磁致電阻元件1時(shí)，從修正的觀點(diǎn)出發(fā)是好的。因此，檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2用相同的工藝在相同的基板上同時(shí)形成是優(yōu)選的。由于在上述的成膜法和光刻法中同時(shí)實(shí)施時(shí)偏差極小，幾乎不會發(fā)生在磁電阻檢測中成為問題的偏差，所以可以容易地獲得大致相同的結(jié)構(gòu)和特性。
另外，只要檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2具有大致相同的層結(jié)構(gòu)，也不一定要具有相同的形狀。例如，也可以是參照用磁致電阻元件2具有這樣的形狀，即，在不施加磁場的狀態(tài)下具有檢測用磁致電阻元件1的一半電阻。此時(shí)也可以用檢測電阻的比的電路修正依賴于溫度的電阻變化的影響。
(實(shí)施方式2)圖7是展示實(shí)施方式2的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖8是從基板上方的Z軸方向看圖7的磁場檢測裝置時(shí)的俯視圖。實(shí)施方式2中，在實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在與檢測用磁致電阻元件的固定層的磁化方向31相同的方向上還配置了第2個(gè)參照用磁致電阻元件5。參照用磁致電阻元件2、5和檢測用磁致電阻元件1都是在同一基板3上制作的TMR元件。參照用磁致電阻元件2和參照用磁致電阻元件5的固定層的磁化方向平行，從磁體4在層結(jié)構(gòu)的面方向上施加的磁場的方向相反。
而且，在實(shí)施方式2中，基板3安裝在布線用基板6上。雖然在圖6中未示出，在布線用基板6上有如圖11所示的修正依賴于溫度的電阻變化的影響的檢測電路，檢測電路與各磁致電阻元件之間用引線鍵合等進(jìn)行布線。在布線用基板6上還有在調(diào)整位置時(shí)測定各磁致電阻元件的電阻時(shí)使用的調(diào)整用電極10，調(diào)整用電極10與各磁致電阻元件之間用引線鍵合等進(jìn)行布線。
構(gòu)成為，在無外部磁場時(shí)檢測用磁致電阻元件1的自由層的磁化方向和參照用磁致電阻元件2、5的自由層的磁化方向與固定層正交。這種結(jié)構(gòu)，可以通過例如把自由層構(gòu)圖成細(xì)長的長方形，利用形狀各向異性實(shí)現(xiàn)，但是也可以通過在淀積鐵磁性膜時(shí)施加磁場利用晶體的磁各向異性來實(shí)現(xiàn)，也可以通過在確定固定層的磁化方向后在適當(dāng)?shù)拇艌鲋羞M(jìn)行熱處理，使自由層的磁化方向旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。
磁體4在檢測用磁致電阻元件1的位置處形成的磁場與元件的膜結(jié)構(gòu)垂直，即，是檢測用磁致電阻元件1的不感測磁的方向。因此，檢測用磁致電阻元件1的電阻不受磁體4的影響，隨外部磁場變化。而磁體4對參照用磁致電阻元件2、5施加的磁場與元件的膜結(jié)構(gòu)以一定角度相交。由于施加的磁場H有面內(nèi)分量，由磁體4向參照用磁致電阻元件2、5在感測磁的方向上施加磁場。在向元件施加的磁場十分強(qiáng)、磁場H的面內(nèi)分量比飽和磁場(Hk)大時(shí)，元件的電阻成為飽和區(qū)的電阻。如圖8所示，自由層的磁化方向和固定層的磁化方向，在參照用磁致電阻元件2中平行，在參照用磁致電阻元件5中反平行，分別是最小值(Rmin)，最大值(Rmax)。另一方面，無外部磁場時(shí)的檢測用磁致電阻元件1的磁化方向32與固定層的磁化方向垂直，有外部磁場時(shí)的檢測用磁致電阻元件1的磁化方向33隨外部磁場的方向變化。
圖9是展示了由磁體4施加的磁場的強(qiáng)度與基板上的位置的關(guān)系的曲線圖。使用的磁體是磁極為邊長5mm的正方形平面，磁極間距離2mm的釤鈷磁體。磁體配置成從基板離開3mm。如果使檢測用磁致電阻元件1的尺寸小到幾十微米見方的程度，在中心放置檢測用磁致電阻元件1時(shí)，檢測用磁致電阻元件1中面內(nèi)方向的磁場幾乎為零。如果從檢測用磁致電阻元件1離開2mm，在兩側(cè)配置參照用磁致電阻元件2、5，則在參照用磁致電阻元件2、5上施加約290Oe的磁場。例如在使用具有圖3的特性的TMR元件時(shí)，該磁場對于使參照用磁致電阻元件2、5飽和是足夠的。
檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2、5，通過用相同的形狀、相同的工藝制作，以溫度特性為首的元件的結(jié)構(gòu)和特性大致相等。因此，檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2、5的依賴于溫度的電阻變化是同樣的。對于檢測用磁致電阻元件1的電阻值，用參照用磁致電阻元件2、5的電阻值Rmin、Rmax、Hk的值可以修正磁致電阻元件的依賴于溫度的電阻變化的影響，可以高精度地求出外部磁場。
下面，說明修正依賴于溫度的電阻變化的影響的外部磁場的檢測動(dòng)作。圖10是展示了簡略化的TMR元件的外部磁場-元件電阻的關(guān)系的曲線圖。圖10中，施加外部磁場H(其中，-|Hk|≤H≤|Hk|)時(shí)的檢測用磁致電阻元件的電阻Rd為Rd＝Rmin+(Rmax-Rmin)(H/2|Hk|+1/2)，從而，(Rd-Rmin)/(Rmax-Rmin)＝(H/2|Hk|)+1/2。
另外，由于(Rd-Rmin)和(Rmax-Rmin)是磁致電阻元件間的電阻的差，依賴于溫度的電阻變化的部分被消除。
圖11是修正依賴于溫度的電阻變化的影響的外部磁場的檢測電路的結(jié)構(gòu)圖。如圖11所示，檢測用磁致電阻元件1、參照用磁致電阻元件2、5與恒流源204連接，從而在各元件中流過相同的電流。雖然磁致電阻元件的電阻變化導(dǎo)致其電流值變化，但通過在恒流源204和磁致電阻元件之間插入具有比磁致電阻元件足夠大的電阻值的電阻210，在磁致電阻元件中流過的電流成為實(shí)質(zhì)上相同的電流值。另外，使參照用磁致電阻元件2為Rmin，參照用磁致電阻元件5的電阻為Rmax。因此，通過用差動(dòng)放大電路206把檢測用磁致電阻元件1兩端的電壓與參照用磁致電阻元件2兩端的電壓的差放大，并用另一差動(dòng)放大電路207把參照用磁致電阻元件2兩端的電壓與參照用磁致電阻元件5兩端的電壓的差放大，用乘除運(yùn)算電路203進(jìn)行運(yùn)算，求得(Rd-Rmin)/(Rmax-Rmin)的值。由于從上式可知，該值與(H/2|Hk|)+1/2相等，而且|Hk|是已知的，所以利用該電路可以修正依賴于溫度的電阻變化的影響而檢測出外部磁場H。
以上那樣的檢測電路，也可以象實(shí)施方式1那樣不是在布線用基板6上，而是與磁致電阻元件同樣地設(shè)置在基板3上，而且也可以設(shè)置在布線用基板6和基板3的外部。設(shè)置在同一基板上時(shí)，可以降低磁致電阻元件和初級的放大器間的長的布線導(dǎo)致的噪聲，更加提高檢測精度。
另外，作為溫度修正和求外部磁場的方法，也可以不設(shè)置專用的檢測電路，而是利用通過與調(diào)整用電極10連接的電阻計(jì)等讀取各磁致電阻元件的電阻值，把該值輸入通用計(jì)算機(jī)等來計(jì)算各磁致電阻元件的電阻值的差或比的方法。
另外，此處是利用取參照用磁致電阻元件2的電阻值Rmin或Rmax與檢測用磁致電阻元件1的電阻值R的差的電路，修正依賴于溫度的電阻變化的影響，但是即使是利用取參照用磁致電阻元件2的電阻值與檢測用磁致電阻元件1的電阻值的比的電路，也可以修正依賴于溫度的電阻變化的影響。
在磁場檢測裝置的制造中，必須高精度地確定磁體的位置和檢測用磁致電阻元件的位置。作為其一例，以下面的步驟進(jìn)行磁體的定位。首先，在檢測用磁致電阻元件1、參照用磁致電阻元件2、5中分別流過恒電流，測定兩端的電壓。由于參照用磁致電阻元件2、5都處于飽和區(qū)，兩端的電壓是基于Rmin、Rmax的電壓，即使磁體位置稍微移動(dòng)它們的值也幾乎不變化。檢測用磁致電阻元件1的電阻雖然隨著磁場的變化有很大的變化，但在不施加磁場時(shí)，R＝(Rmin+Rmax)/2。由此，只要調(diào)整磁體位置而設(shè)置成R＝(Rmin+Rmax)/2，磁體產(chǎn)生的磁場的方向就是檢測用磁致電阻元件1的不感測磁的方向。
因此，只要把磁體和檢測用磁致電阻元件1的相對位置調(diào)整成，與固定層的磁化方向平行地施加了大于等于飽和磁場的磁場的參照用磁致電阻元件2的電阻值、和與固定層的磁化方向反平行地施加了大于等于飽和磁場的磁場的上述參照用磁致電阻元件5的電阻值的平均值，與檢測用磁致電阻元件的電阻值相等，就可以容易地實(shí)現(xiàn)僅在對檢測用磁致電阻元件1不感測磁的方向上從磁體施加磁場。
在上述中，把與固定層的磁化方向平行地施加了大于等于飽和磁場的磁場的參照用磁致電阻元件2的電阻值、和與固定層的磁化方向反平行地施加了大于等于飽和磁場的磁場的上述參照用磁致電阻元件5的電阻值的平均值，作為檢測用磁致電阻元件1和磁體4的相對位置調(diào)整中使用的參照值，但也可以不是平均值。例如，也可以把對與固定層的磁化方向平行地施加了大于等于飽和磁場的磁場的參照用磁致電阻元件2的電阻值、和與固定層的磁化方向反平行地施加了大于等于飽和磁場的磁場的參照用磁致電阻元件5的電阻值，分別加權(quán)后再平均得到的值作為參照值。而且，也可以把對平均值進(jìn)行某一定值的補(bǔ)償(offset)后得到值，或者在平均值上乘上與參照用磁致電阻元件的電阻值和檢測用磁致電阻元件的面積比相關(guān)聯(lián)的系數(shù)后得到的值作為參照值。
另外，作為磁場檢測裝置的其它制造方法，有使用未磁化的磁性材料的方法。圖12是使用了未磁化的磁性材料的磁場檢測裝置的制造方法的中間階段的立體圖。首先，在電路基板6上粘接基板3，用引線鍵合等進(jìn)行各磁致電阻元件和調(diào)整用電極10之間的電極布線。然后如圖12所示，把未磁化的磁性材料9配置在磁場檢測裝置上，隔著基板3從相反側(cè)靠近中心檢測用磁體15。該中心檢測用磁體15被磁化成可以在與基板3垂直的方向上施加磁場，且制作成足夠大以可以向磁場檢測裝置施加同樣的磁場，但設(shè)置成施加不能使未磁化的材料9磁化的程度的弱的磁場。如果這樣，由于由中心檢測用磁體15產(chǎn)生的磁場以集中在未磁化的磁性材料9上的方式流動(dòng)，只要檢測用磁致電阻元件1和磁體沒有垂直配置，則在檢測用磁致電阻元件1中產(chǎn)生元件面內(nèi)方向的磁場，可以作為電阻的偏離檢測出來。一邊進(jìn)行該檢測一邊微調(diào)未磁化的磁性材料的位置，然后固定。最后，只要向未磁化的材料9施加足夠大的磁場進(jìn)行磁化就成為磁體，完成所想要的磁場檢測裝置。
另外，還可以用其它的方法制作磁場檢測裝置。例如，也可以通過利用例如光學(xué)定位精密地匹配磁體4的位置和檢測用磁致電阻元件1的位置來形成。也可以先把磁體4和基板3高精度地粘接起來，然后再配置在電路基板6上。還可以把預(yù)先磁化了的磁體4高精度地配置在基板3上進(jìn)行固定。
另外，實(shí)施方式2中，參照用磁致電阻元件2和參照用磁致電阻元件5的固定層的磁化方向平行，從磁體在層結(jié)構(gòu)的面方向上施加的磁場與固定層的磁化方向平行和反平行，即呈相反方向。但是，只要具有固定層的磁化方向平行，從磁體在層結(jié)構(gòu)的面方向上施加的磁場的方向相反的多個(gè)參照用磁致電阻元件，從磁體向參照用磁致電阻元件施加的磁化方向也可以不一定與固定層的磁化方向平行或反平行。在不與固定層的磁化方向平行或反平行時(shí)，參照用磁致電阻元件的電阻值不固定在最小值或最大值，但把從磁體在層結(jié)構(gòu)的面方向上施加的磁場方向相反的兩個(gè)參照用磁致電阻元件的電阻值平均后，與外部磁場為零時(shí)的電阻值相同，可以修正檢測用磁致電阻元件1的電阻值。
(實(shí)施方式3)圖13是展示實(shí)施方式3的結(jié)構(gòu)的磁場檢測裝置的剖面圖。基板3上的檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2、5與實(shí)施方式2相同，但還具有兩面?zhèn)溆衅矫娌糠值姆谴判园?8。非磁性板18的一個(gè)平面部分與磁體的磁極端面密接地配置，非磁性板18的另一個(gè)平面部分與檢測用磁致電阻元件1的基板3密接地配置。
磁體4的磁極端面是與磁場垂直的平面部分，檢測用磁致電阻元件1的基板3與檢測用磁致電阻元件1的膜結(jié)構(gòu)平行。因此，如果把基板3或磁體4調(diào)整成與非磁性板18的平面部分平行，把由磁體4向檢測用磁致電阻元件1施加的磁場調(diào)整成不感測磁的方向即與膜結(jié)構(gòu)垂直就變得容易。另一方面，對參照用磁致電阻元件2、5在感測磁的方向上施加磁場也變得容易。
(實(shí)施方式4)圖14是展示了實(shí)施方式4的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。在實(shí)施方式4中，是在實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)中，如圖14所示，在磁體和檢測用磁致電阻元件之間設(shè)置了磁通導(dǎo)板14以覆蓋檢測用磁致電阻元件1和參照用磁致電阻元件2、5。磁通導(dǎo)板14是用導(dǎo)磁率高的材料作成的用來收攏磁通的方向的部件，在此作為導(dǎo)磁率高的材料使用了坡莫合金。在磁通導(dǎo)板14和布線基板6之間有絕緣材料7，把磁通導(dǎo)板14和布線基板6電絕緣。在圖14中，如果把連接參照用磁致電阻元件2、5的位置的方向作為Y方向，把與基板3平行且與Y方向垂直的方向作為X方向，則要檢測的外部磁場41的方向?yàn)閅方向。
此時(shí)，利用磁通導(dǎo)板14的作用可以抑制來自除外部磁場以外的外部雜亂磁場的影響。而且，通過調(diào)節(jié)磁通導(dǎo)板14的位置和檢測用磁致電阻元件1的位置的關(guān)系，可以在檢測用磁致電阻元件1的位置偏離時(shí)減小由磁體4向檢測用磁致電阻元件1施加的磁場強(qiáng)度。
例如，在沒有磁通導(dǎo)板14的實(shí)施方式2中，檢測用磁致電阻元件1的位置偏離了0.1mm時(shí)，向檢測用磁致電阻元件1施加約170Oe的磁場。圖15是展示在離基板0.9mm的位置插入了具有高2mm、X方向長度3mm的剖面，Y方向長度5mm的磁通導(dǎo)板的實(shí)施方式4的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖16是展示了在圖15的結(jié)構(gòu)中有磁通導(dǎo)板14和無磁通導(dǎo)板14時(shí)，基板上的X方向的位置與磁場的強(qiáng)度的關(guān)系的曲線圖。通過具有磁通導(dǎo)板14，磁體的位置和磁場強(qiáng)度的關(guān)系成為平坦的。另外，在圖16中，X方向的偏離0.1mm導(dǎo)致的磁場強(qiáng)度的變化量為0.5Oe，Y方向的偏離0.1mm導(dǎo)致的磁場強(qiáng)度的變化量也可以減小到4.4Oe。此時(shí)向在Y方向上偏離2mm的參照用磁致電阻元件2施加的磁場為183Oe，可以施加與未插入磁通導(dǎo)板14時(shí)同樣的飽和磁場。
即使磁通導(dǎo)板14不位于參照用磁致電阻元件2、5與磁體4之間，只要位于檢測用磁致電阻元件1與磁體4之間即可，此時(shí)，磁通導(dǎo)板14的插入具有緩和檢測用磁致電阻元件1和磁體4的位置偏離的影響，使磁場檢測裝置的制造變得容易的效果。還具有抑制來自除外部磁場以外的外部雜亂磁場的影響的效果。
另外，磁通導(dǎo)板14的位置和尺寸并不僅限于此，在磁體4的強(qiáng)度、尺寸、檢測用磁致電阻元件1與參照用磁致電阻元件2、5間的距離變化時(shí)當(dāng)然也可以變更。另外，盡管使用了剖面為“コ”字形狀的磁通導(dǎo)板14，但也可以是厚板狀等的其它形狀。
(實(shí)施方式5)圖17是展示實(shí)施方式5的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖18是從基板3上方的Z軸方向看圖17的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)時(shí)的俯視圖。實(shí)施方式5中，在實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還在與檢測用磁致電阻元件1的固定層的磁化方向32垂直的兩個(gè)方向上從檢測用磁致電阻元件1的位置隔開間隔設(shè)置參照用磁致電阻元件20、21。
如圖18所示，在參照用磁致電阻元件20、21上，分別在層結(jié)構(gòu)的面方向上從磁體4施加與固定層的磁化方向垂直的磁場。由于在層結(jié)構(gòu)的面方向上從磁體4施加的磁場比參照用磁致電阻元件20、21的飽和磁場大，各自的自由層的磁化方向37、39被固定成與固定層的磁化方向垂直。
自由層的磁化方向與固定層的磁化方向垂直時(shí)的電阻與外部磁場41為零時(shí)的電阻相等。從參照用磁致電阻元件20或參照用磁致電阻元件21中的一個(gè)電阻也可以利用該結(jié)構(gòu)取得參照用磁致電阻元件20和21的電阻的平均值，由此可以更高精度地求得從外部施加的磁場為零時(shí)的電阻。通過在實(shí)施方式1的差動(dòng)放大電路203的單側(cè)使用該值可以高精度地在零磁場附近檢測磁場。
該實(shí)施方式3這樣的，還具有在層結(jié)構(gòu)的面方向上從磁體4施加的磁場與固定層的磁化方向垂直的參照用磁致電阻元件20、21的結(jié)構(gòu)，由于可以把施加磁場為零時(shí)的電阻作為校正用的電阻獲得，尤其對于以更高精度檢測弱磁場是有效的。
雖然在上述實(shí)施方式1～5中記載的磁場檢測裝置中作為磁致電阻元件使用了具有自旋閥結(jié)構(gòu)的元件，但也可以使用固定層具有SAF結(jié)構(gòu)的元件代之。此時(shí)，通過具有SAF結(jié)構(gòu)，可以減小從固定層泄漏的磁場，抑制外部磁場導(dǎo)致的固定層的磁化方向的微動(dòng)，使檢測精度更高。另外，尤其在實(shí)施方式2的參照用磁致電阻元件20、21那樣的從磁體4施加的磁場的方向與固定層的磁化方向不平行時(shí)，該結(jié)構(gòu)的效果更加顯著。
(實(shí)施方式6)圖19是展示實(shí)施方式6的磁場檢測裝置的結(jié)構(gòu)的立體圖。圖21是從圖19的基板面上方的Z軸方向看時(shí)的俯視圖。該磁場檢測裝置為，在實(shí)施方式1中，用AMR(各向異性磁致電阻)元件置換檢測用磁致電阻元件和參照用磁致電阻元件，變更磁體4、檢測用磁致電阻元件、參照用磁致電阻元件的相互位置而得到的。在此使用的AMR元件的層結(jié)構(gòu)雖然不是自旋閥結(jié)構(gòu)，但在層結(jié)構(gòu)中包含鐵磁性層、利用磁性層的磁化方向的變化使電阻變化這一點(diǎn)，和在與膜結(jié)構(gòu)垂直的方向上不感測磁這一點(diǎn)上與TMR元件和GMR元件相同。在AMR元件中有些元件在與檢測電流平行的方向上實(shí)質(zhì)上不感測磁。在實(shí)施方式6中，在檢測用磁致電阻元件51和參照用磁致電阻元件52中使用在與檢測電流平行的方向上不感測磁的AMR元件。磁體4配置成連接其N極中心和S極中心的軸與檢測用磁致電阻元件51的檢測電流的方向大致一致。另一方面，如從圖20看出的那樣，參照用磁致電阻元件52配置成來自磁體4的磁場在與檢測電流大致垂直的方向上。
由于由磁體4對檢測用磁致電阻元件51施加的磁場與檢測電流方向30平行，對檢測用磁致電阻元件51的電阻沒有影響。另一方面，在參照用磁致電阻元件52中，通過由磁體4在感測磁的方向上施加比飽和磁場足夠大的強(qiáng)度的磁場，參照用磁致電阻元件52的電阻實(shí)質(zhì)上被固定在飽和磁場時(shí)的電阻。雖然施加外部磁場41時(shí)檢測用磁致電阻元件51的電阻變化，但參照用磁致電阻元件52的電阻不變化。因此，利用AMR元件也可以利用參照用磁致電阻元件52的電阻修正檢測用磁致電阻元件51的依賴于溫度的電阻變化的影響。
通過象以上的實(shí)施方式1～6那樣，成為這樣的磁場檢測裝置，即，包括磁體；具有包含鐵磁性層的層結(jié)構(gòu)、且電阻隨該鐵磁性層的磁化方向的變化而變化的檢測用磁致電阻元件；以及具有與檢測用磁致電阻元件大致相同的層結(jié)構(gòu)的參照用磁致電阻元件，在參照用磁致電阻元件的鐵磁性層的感測磁的方向上從上述磁體施加具有大于等于飽和磁場的強(qiáng)度的磁場，由此可以實(shí)現(xiàn)具有不設(shè)置磁屏蔽的參照用磁致電阻元件的磁場檢測裝置。如果使用該磁場檢測裝置，則可以抵消溫度特性等特性的偏差，高精度地求出外部磁場。
在上述的實(shí)施方式1～6中，作為檢測用磁致電阻元件和參照用磁致電阻元件使用了TMR元件或AMR元件，但只要是鐵磁性層的磁化方向受外部磁場的影響，元件的電阻變化的磁致電阻元件，也可以是GMR元件，還可以是其它磁致電阻元件。此時(shí)，通過從磁體在感測磁的方向上施加具有大于等于上述鐵磁性層的飽和磁場的強(qiáng)度的磁場，也可以獲得電阻不隨外部磁場變化的參照用磁致電阻元件，所以也具有本發(fā)明的效果。
另外，也可以在檢測用磁致電阻元件上施加具有在磁體感測磁的方向上小于鐵磁性層的飽和磁場的強(qiáng)度的磁場。此時(shí)，雖然成為在要檢測的外部磁場上施加了由磁體偏置的磁場的狀態(tài)，但此時(shí)獲得電阻不隨外部磁場變化的參照用磁致電阻元件的本發(fā)明的效果也是有效的。
另外，上述實(shí)施方式1～6中所述的磁體是永磁體，但也可以是電磁體或螺線線圈等的其它磁通產(chǎn)生單元。另外，上述實(shí)施方式1～3中所述的磁場檢測以外部磁場作為對象進(jìn)行說明，但是該外部磁場也可以是伴隨著已磁化了的磁性體的旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)的磁場的變化，也可以是由線圈或銅線等的電流的變化導(dǎo)致的磁場的變化。另外，例如，也可以是檢測由磁場檢測裝置具有的磁體產(chǎn)生的磁場伴隨著由軟磁性體構(gòu)成的被檢測物的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)變化的量，檢測被檢測物的移動(dòng)量或旋轉(zhuǎn)角的傳感器。此時(shí)，雖然由于被檢測物的移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)在參照用磁致電阻元件上施加的磁場強(qiáng)度變化，但通過使由磁體施加的磁場足夠大，可以使電阻的變化量實(shí)質(zhì)上為零。
另外，雖然在實(shí)施方式1～6中所述的磁體使用了磁極端面為正方形的棒磁體，但也可以是磁極端面為圓形的棒磁體、磁極端面為環(huán)狀的棒磁體。此時(shí)，由于只要在棒磁體的中心軸上配置檢測用磁致電阻元件1，即使磁體旋轉(zhuǎn)，對參照用磁致電阻元件2施加的磁場也不變化，所以磁場檢測裝置的制造變得容易。磁體的形狀也可是六角柱形。另外，施加磁場的磁體也可以取代釤鈷磁體，而采用鐵氧體磁體，鋁鎳鈷磁合金(Alnico)磁體、釹磁體、耦合(bond)磁體也可以。
權(quán)利要求
1.一種磁場檢測裝置，其特征在于包括磁體；具有包含鐵磁性層的層結(jié)構(gòu)、且電阻隨上述鐵磁性層的磁化方向的變化而變化的檢測用磁致電阻元件；以及具有與上述檢測用磁致電阻元件大致相同的層結(jié)構(gòu)的參照用磁致電阻元件，在上述參照用磁致電阻元件的鐵磁性層的感測磁的方向上從上述磁體施加具有大于等于飽和磁場的強(qiáng)度的磁場。
2.如權(quán)利要求1所述的磁場檢測裝置，其特征在于參照用磁致電阻元件的層結(jié)構(gòu)包含磁化方向被固定在層內(nèi)的一個(gè)方向上的固定層、和鐵磁性層的磁化方向受外部磁場的影響而在層內(nèi)變化的自由層；上述參照用磁致電阻元件是電阻隨著上述固定層的磁化方向和上述自由層的磁化方向的角度而變化的元件；在上述層結(jié)構(gòu)的面方向上從磁體向上述參照用磁致電阻元件施加的磁場，與上述固定層的磁化方向平行或反平行且具有大于等于飽和磁場的強(qiáng)度。
3.如權(quán)利要求1所述的磁場檢測裝置，其特征在于僅在檢測用磁致電阻元件不感測磁的方向上從磁體施加磁場。
4.如權(quán)利要求2所述的磁場檢測裝置，其特征在于包括多個(gè)參照用磁致電阻元件，它們的固定層的磁化方向相同，且在層結(jié)構(gòu)的面方向上從磁體施加的磁場方向相反。
5.如權(quán)利要求2所述的磁場檢測裝置，其特征在于還包括在層結(jié)構(gòu)的面方向上從磁體施加的磁場與固定層的磁化方向垂直的參照用磁致電阻元件。
6.如權(quán)利要求2所述的磁場檢測裝置，其特征在于檢測用磁致電阻元件包括第1反鐵磁性層；與第1反鐵磁性層相接地設(shè)置的第1鐵磁性層；與第1鐵磁性層相接且在與第1反鐵磁性層相反側(cè)的面上設(shè)置的第1非磁性層；以及與第1非磁性層相接且在與第1鐵磁性層相反側(cè)的面上設(shè)置的第2鐵磁性層。
7.如權(quán)利要求2所述的磁場檢測裝置，其特征在于檢測用磁致電阻元件包括第1反鐵磁性層；與第1反鐵磁性層相接地設(shè)置的第1鐵磁性層；與第1鐵磁性層相接且在與第1反鐵磁性層相反側(cè)的面上設(shè)置的第2非磁性層；與第2非磁性層相接且在與第1鐵磁性層相反側(cè)的面上設(shè)置的第3鐵磁性層；與第3鐵磁性層相接且在與第2非磁性層相反側(cè)的面上設(shè)置的第1非磁性層；以及與第1非磁性層相接且在與第3鐵磁性層相反側(cè)的面上設(shè)置的第2鐵磁性層。
8.如權(quán)利要求1所述的磁場檢測裝置，其特征在于還包括非磁性體的平板，磁體具有與磁場垂直的平面部分，上述磁體的平面部分與上述平板的一面相對置地配置，檢測用磁致電阻元件的膜結(jié)構(gòu)與上述平板的另一面相對置地配置。
9.如權(quán)利要求1所述的磁場檢測裝置，其特征在于包括檢測檢測用磁致電阻元件的電阻和參照用磁致電阻元件的電阻的差或比的電路。
10.如權(quán)利要求1所述的磁場檢測裝置，其特征在于在檢測用磁致電阻元件和磁體之間具有磁通導(dǎo)板。
11.如權(quán)利要求1所述的磁場檢測裝置，其特征在于在與檢測用磁致電阻元件或參照用磁致電阻元件相同的基板上設(shè)置有把檢測到的信號放大的電路。
12.一種磁場檢測裝置的制造方法，其特征在于包含以下工序調(diào)整磁體和檢測用磁致電阻元件的相對位置，使得從與參照用磁致電阻元件的固定層的磁化方向平行地施加了大于等于飽和磁場的磁場時(shí)的上述參照用磁致電阻元件的電阻值、和與上述固定層的磁化方向反平行地施加了大于等于飽和磁場的磁場時(shí)的上述參照用磁致電阻元件的電阻值計(jì)算出的參照值，與上述檢測用磁致電阻元件的電阻值相等。
全文摘要
提供一種磁場檢測裝置及其制造方法，該磁場檢測裝置具有結(jié)構(gòu)簡單的、在外部磁場中電阻不變化的參照用磁致電阻元件。該磁場檢測裝置包括磁體；具有包含鐵磁性層的層結(jié)構(gòu)、且電阻隨上述鐵磁性層的磁化方向的變化而變化的檢測用磁致電阻元件；以及具有與上述檢測用磁致電阻元件大致相同的層結(jié)構(gòu)、且在鐵磁性層的感測磁的方向上被從上述磁體施加具有大于等于飽和磁場的強(qiáng)度的磁場的參照用磁致電阻元件。
文檔編號G01R33/09GK1940586SQ20061008441
公開日2007年4月4日 申請日期2006年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月26日
發(fā)明者古川泰助, 小林浩, 長永隆志, 黑巖丈晴, 拜山沙德克, 滝正和 申請人:三菱電機(jī)株式會社