磁传感器的制作方法

专利名称：磁传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种设置有磁电阻效应元件和产生加于上述磁电阻效应元件的磁场的线圈的磁传感器。
背景技术：
此前，众所周知有采用巨型磁电阻效应元件(GMR元件)、或者磁隧道效应元件(TMR元件)等磁电阻效应元件作为磁场检测元件的磁传感器。如图33所示，这样的磁传感器设置有用来把偏置磁场加于磁电阻效应元件100上的线圈110。这种情况下，线圈110形成为涡旋状，磁电阻效应元件100形成在该线圈110的涡旋周部上方。流经位于该磁电阻效应元件100正下方的线圈110的各导线的电流产生对磁电阻效应元件100的偏置磁场。
但是，按照上述现有技术，线圈110中不直接形成上述偏置磁场的部分多，使得该线圈110的占有面积大，因此该线圈110成为使磁传感器小型化的障碍。另外，由于线圈110的全长越长其电阻就越大，所以用来产生偏置磁场的耗电量就大，或者，因电源电压而引起不能确保所必需的电流，而难以形成所希望的偏置磁场。

发明内容
本实用新型的目的之一正是要解决上述课题，本实用新型的磁传感器设置有薄膜状的磁电阻效应元件、形成在与上述磁电阻效应元件的膜平面平行的面内来产生施加于该磁电阻效应元件的磁场的线圈；其特征在于所述线圈由平面看形成涡旋的第一导线和平面看形成涡旋的第二导线构成；所述磁电阻效应元件平面看配置在所述第一导线的涡旋中心和所述第二导线的涡旋中心之间；上述第一导线和所述第二导线相连接，以使大致相同方向的电流流入位于平面上看与所述磁电阻效应元件重叠的部分的所述第一导线的部分和位于平面上看与该磁电阻效应元件重叠的部分的所述第二导线的部分。上述磁电阻效应元件中包括巨型磁电阻效应元件和磁隧道效应元件。
依据该构成，磁电阻效应元件配置在平面上看涡旋状的第一导线的涡旋中心和平面上看涡旋状的第二导线的涡旋中心之间，并且大致相同方向的电流流入位于平面上看与所述磁电阻效应元件重叠的部分的所述第一导线的部分和位于平面上看与该磁电阻效应元件重叠的部分的所述第二导线的部分。结果，由于能够使用形成线圈的导线的大部分来产生施加于磁电阻效应元件的磁场，所以可以减少线圈的占有面积。
这种情况下，位于平面上看与上述磁电阻效应元件重叠的部分的上述第一导线的部分和位于平面上看与该磁电阻效应元件重叠的部分的上述第二导线的部分最好形成为相互平行的直线状。
这样，由于在通过磁电阻效应元件的正下方(平面是看位于与磁电阻效应元件重叠的部分)的各导线中流过平行的电流，各导线内流入的电流所产生的各磁场不会相互抵消。因此，可以有效地产生施加于磁电阻效应元件的磁场(不会无效地耗电)。
另外，最好位于平面上看与上述磁电阻效应元件重叠的部分的上述第一和上述第二导线的宽度相互相等，并且与位于其他部分的该第一和该第二导线的宽度不同。
这样，在通过磁电阻效应元件的正下方的各导线中流过为产生规定大小的磁场所必要大小的电流的情况下，可降低线圈整体的电阻值，从而能够降低耗电。
在这样的磁传感器中，上述线圈可以用作产生确认上述磁电阻效应元件是否正常发挥作用的磁场的线圈。又，在上述磁电阻效应元件是包含自由层和钉扎层的磁电阻效应元件(例如巨型磁电阻效应元件)的情况下，上述线圈可以用作产生初始化上述自由层的磁化方向的磁场的线圈。进一步，在上述磁电阻效应元件是磁隧道效应元件的情况下，上述线圈也可以用来作为产生上述磁隧道效应元件检测施加在该元件上的磁场的偏置磁场的线圈。
具有本实用新型其他特征的磁传感器设置有基板、形成在上述基板上的第一磁检测部、形成在上述基板上的、第一检查用线圈、第二检查用线圈、电流供给源、把上述第一检查用线圈和上述第二检查用线圈串联连接在上述电流供给源上的连接导线和通电控制电路；第一方向内的第一指向的磁场大小越大所述第一磁检测部呈现越大的物理量，同时该第一方向内与该第一指向相反的指向的磁场大小越大呈现越小的物理量；在与上述第一方向相交(例如正交)的第二方向内的第二指向的磁场大小越大所述第二磁检测部呈现越大的物理量，同时该第二方向内与该第二指向相反的指向的磁场大小越大呈现越小的物理量；所述第一检查用线圈或配置在上述第一磁检测部附近或在上述基板内埋设在上述第一磁检测部的下方，同时根据流入的电流在上述第一方向内产生大小和指向变化的磁场并且将所产生的磁场施加在该第一磁检测部上；所述第二检查用线圈或配置在上述第二磁检测部附近或在上述基板内埋设在上述第二磁检测部的下方，同时根据流入的电流在上述第二方向内产生大小和指向变化的磁场并且将所产生的磁场施加在该第二磁检测部上；所述通电控制电路插入连接在由上述电流供给源、上述第一检查用线圈、上述第二检查用线圈以及上述连接导线构成的闭合回路上，并把该第一检查用线圈和该第二检查用线圈的状态切换为让来自该电流供给源的电流流过的通电状态和关断该电流的非通电状态的某一个状态。
该磁传感器在基板上至少设置有两个磁检测部。这样的磁检测部既可以是磁电阻效应元件本身，也可以是将多个磁电阻效应元件连接成例如桥式电路的形状。在第一方向内的第一指向上的磁场大小越大时，作为该磁检测部之一的第一磁检测部呈现越大的物理量，而在第一方向内的与第一指向相反的指向上的磁场越大时呈现越小的物理量。在与上述第一方向相交的第二方向内的第二指向上的磁场大小越大时，作为磁检测部另一个的第二磁检测部呈现越大的物理量，而在该第二方向内的与第二指向相反的指向上的磁场越大时呈现越小的物理量。物理量既可以是电阻值，也可以是电压值。
进一步，该磁传感器包括在第一方向内产生大小和指向变化的磁场并且将所产生的磁场施加到第一磁检测部上的第一检查用线圈、在第二方向内产生大小和指向变化的磁场并且将所产生的磁场施加到第二磁检测部上的第二检查用线圈、电流供给源、连接导线以及通电控制电路，第一检查用线圈和第二检查用线圈用连接导线串联连接在电流供给源上，并且该第一检查用线圈和该第二检查用线圈的状态由通电控制电路控制成通电状态和非通电状态中的某一种状态。这种情况下，既可以把上述涡旋状的第一、第二导线连接起来形成第一检查用线圈和第二检查用线圈，也可以是图33所示的形状。
这样，由于第一检查用线圈和该第二检查用线圈串联连接在电流供给源上，流入这些线圈中的电流的大小总是相同，所以第一检查用线圈向第一磁检测部施加的磁场的大小就与该第二检查用线圈向第二磁检测部施加的磁场的大小之比容易定成预定的值(例如为「1」)。结果，可以判定第一检测部呈现的物理量和第二检测部呈现的物理量之比是否为预定的值(例如为「1」)。
举一具体例来说明这一点，在第一磁检测部被施加了第一指向的给定大小的磁场时呈现第一大小的物理量，第二磁检测部被施加了第二指向的与该给定大小相同大小的磁场时就呈现与第一大小相同大小的物理量。并且，第一检查用线圈在流入(某一方向的)给定大小的电流时，其形状以及圈数等能使得向第一磁检测部施加第一指向上的给定大小Hb的磁场，同时第二检查用线圈在给定指向上流入与上述给定大小相同大小的电流时，其形状以及圈数等能使得向第二磁检测部施加第二指向上的给定大小Hb的磁场。
这种情况下，依据上述构成，由于第一检查用线圈和第二检查用线圈与电流供给源串联连接，所以与通电控制电路的特性(例如在该通电控制电路设置有在上述通电状态和非通电状态之间切换状态的开关晶体管的情况下，该开关晶体管的电阻)无关，在该第一检查用线圈和该第二检查用线圈中总是流入相同大小的电流。因此，第一检查用线圈和第二检查用线圈在上述各对应的指向上向各对应的磁检测部施加相同大小Hb的磁场。
这样，由于可以让第一、第二磁检测部呈现相同大小的物理量(即上述比为「1」)，如果该第一、第二磁检测部所呈现的物理量的差大于规定值，就可以判定该第一、第二磁检测部失去平衡(均衡)。
即，与上述本实用新型的特征不同，在针对第一检查用线圈的电流供给源和通电控制电路与针对第二检查用线圈的电流供给源和通电控制电路相互独立形成的情况下，由于两个电流供给电路和两个通电控制电路的特性上的离散，很难使相同大小的电流流经该第一检查用线圈和该第二检查用线圈，会出现该第一检查用线圈所产生的磁场大小和该第二检查用线圈所产生的磁场大小不相同的情况，因此，这时即使第一磁检测部呈现的物理量和第二磁检测部呈现的物理量不相同，也不一定能判定两检测部失去均衡。
对此，依据上述本实用新型的特征，由于第一检查用线圈和该第二检查用线圈串联连接，使用共同的电流供给源和通电控制电路，所以不会发生在这些线圈中流入的电流大小不同的情况，可以确切地判定第一磁检测部和第二磁检测部特性的不均衡。第一检查用线圈和第二检查用线圈既可以与第一磁检测部和第二磁检测部分体构成，也可以与第一磁检测部和第二磁检测部形成在同一基板上。特别是，当第一检查用线圈和该第二检查用线圈与第一磁检测部和第二磁检测部形成在同一基板内的情况下，可以提供具有检查部的小型并且价廉的单一芯片所构成的磁传感器。
又，这样的磁传感器最好设置有根据来自外部的指示信号选择上述第一磁检测部和上述第二磁检测部的某一个同时检测所选择的磁检测部呈现的物理量的检测电路和产生上述指示信号的控制电路；同时，上述第一磁检测部在上述第一方向内的第一指向上被施加了给定大小的磁场时呈现第一大小的上述物理量，而在上述第一方向内的与第一指向相反的指向上被施加了给定大小的磁场时呈现与上述第一大小不同的第二大小的上述物理量；上述第二磁检测部在上述第二方向内的第二指向上被施加了给定大小的磁场时呈现第一大小的上述物理量，而在上述第二方向内的与第二指向相反的指向上被施加了给定大小的磁场时呈现与上述第一大小不同的第二大小的上述物理量；上述第一检查用线圈和上述第二检查用线圈在该第一检查用线圈中沿规定方向流入给定大小的电流时，其第一检查用线圈向上述第一磁检测部施加在上述第一指向上的给定大小的磁场，同时该第二检查用线圈向上述第二磁检测部施加在与上述第二指向相反的指向上的该给定大小的磁场；在该第一检查用线圈中沿与该给定方向相反方向流入给定大小的电流时，其第一检查用线圈向上述第一磁检测部施加在与上述第一指向相反的指向上的给定大小的磁场，同时该第二检查用线圈向上述第二磁检测部施加在上述第二指向上的该给定大小的磁场。
这样，由于在第一检查用线圈中沿给定方向流入给定大小的电流时，在上述第一方向内的第一指向上向第一磁检测部施加给定大小的磁场，所以检测电路根据来自外部的指示信号选择第一磁检测部并检测该第一磁检测部呈现的物理量时，只要该检测电路的选择功能正常，其检测结果就应当是第一大小(与第一大小实质上相同的大小)的物理量。
同样，由于在第一检查用线圈中沿给定方向流入给定大小的电流时，在与上述第二指向相反的指向上向第二磁检测部施加给定大小的磁场，所以检测电路根据来自外部的指示信号选择第二磁检测部并检测该第二磁检测部呈现的物理量时，只要该检测电路的选择功能正常，其检测结果就应当是与第一大小不同的第二大小(与第二大小实质上相同的大小)的物理量。
对此，如果检测电路的选择功能不正常，尽管外部指示信号指示选择第一磁检测部，检测电路选择第二磁检测部的情况下，在第一检查用线圈中沿给定方向流入给定大小的电流时，由第二检查用线圈向第二磁检测部在与上述第二指向相反的指向上施加给定大小的磁场，所以检测电路的检测结果就为与预测的第一大小不同的第二大小(与第二大小实质上相同大小)的物理量。
同样，如果检测电路的选择功能不正常，尽管外部指示信号指示选择第二磁检测部，检测电路选择第一磁检测部的情况下，在第一检查用线圈中沿给定方向流入给定大小的电流时，由第一检查用线圈向第一一磁检测部在与上述第一指向上施加给定大小的磁场，所以检测电路的检测结果就为与预测的第二大小不同的第一大小(与第一大小实质上相同大小)的物理量。
即，在上述构成的磁传感器中，如果检测电路的选择功能异常，根据在第一检查用线圈中沿给定方向流入给定大小的电流时的指示信号选择第一磁检测部的物理量，检测结果的检测量本来预想是第一大小，却变成第二大小，又，根据在第一检查用线圈中沿给定方向流入给定大小的电流时的指示信号选择第二磁检测部的物理量，检测结果的检测量本来预想是第二大小，却变成第一大小，所以基于这样的指示信号和检测结果的组合就可以判定磁传感器(检测电路的选择功能)是否异常。
控制电路在第一检查用线圈中沿与给定方向相反方向流入给定大小的电流时的情况也一样，如果检测电路的选择功能异常，根据指示信号检测第一磁检测部的物理量时，本来预想其检测量应是第二大小，却变成第一大小，又，根据指示信号检测第二磁检测部的物理量时，本来预想其检测量应是第一大小，却变成第二大小，所以基于这样的指示信号和检测结果的组合就可以判定磁传感器(检测电路的选择功能)是否异常。
因此，依据具有以上构成的磁传感器，根据来自外部的指示信号预定的检测值和实际的检测值不同时，可以判定检测电路(磁传感器)异常。此外，如果具有这样的构成，如上所述，由于可以容易进行各种异常判断，所以可以任意选择是否进行上述的第一磁检测部和第二磁检测部之间失去均衡与否的判定。


图1是按照本实用新型第一实施例的磁传感器的概略平面图。
图2是图1所示磁传感器的磁隧道效应元件(组)和偏置磁场用线圈的部分放大平面图。
图3是在沿图2的1-1线的平面切断磁隧道效应元件以及偏置磁场用线圈的截面图。
图4是在沿图2的2-2线的平面切断磁隧道效应元件以及偏置磁场用线圈的截面图。
图5是图1所示磁隧道效应元件的传感层的磁化曲线图。
图6是图1所示磁隧道效应元件的参照层的磁化曲线图。
图7是图1所示磁隧道效应元件的MR曲线图(电阻相对于磁场的变化)。
图8是在图1所示施加在磁隧道效应元件上的交流偏置磁场的曲线图。
图9是在图1所示磁隧道效应元件上施加图8所示的交流偏置磁场，让要检测的外部磁场变化时的该元件的电阻变化曲线图。
图10是图1所示磁隧道效应元件相对于要检测的外部磁场的检测值的变化曲线图。
图11是按照本实用新型第二实施例的磁传感器的概略平面图。
图12是图11所示磁传感器的GMR元件和线圈的部分放大平面图。
图13是图12所示GMR元件的平面图。
图14是在沿图12的3-3线的平面切断GMR元件以及线圈的截面图。
图15是图12所示GMR元件的自旋快门膜的结构图。
图16是图12所示GMR元件电阻值相对于外部磁场的变化曲线图。
图17是图12所示磁传感器设置的X轴磁传感器的等效电路图。
图18是相对于图17所示的X轴磁传感器的X轴方向变化的外部磁场的输出电压(实线)和相对于Y轴方向变化的外部磁场的输出电压(虚线)的变化曲线图。
图19是按照本实用新型第三实施例的磁传感器的概略平面图。
图20是按照本实用新型第四实施例的磁传感器的概略平面图。
图21是图20所示的第一磁检测部的TMR元件的电阻值特性曲线图。
图22是图20所示的第二磁检测部的TMR元件的电阻值特性曲线图。
图23是图20所示的磁传感器正常的情况下控制电路获取的检测值的曲线图。
图24是图20所示的磁传感器的第一磁检测部的灵敏度不足的情况下控制电路获取的检测值的曲线图。
图25是图20所示的磁传感器的第二磁检测部的灵敏度不足的情况下控制电路获取的检测值的曲线图。
图26是图20所示的磁传感器的第一磁检测部的磁滞过大的情况下控制电路获取的检测值的曲线图。
图27是图20所示的磁传感器的第二磁检测部的磁滞过大的情况下控制电路获取的检测值的曲线图。
图28是在图20所示的磁传感器发生测试用线圈中流入的电流不能改变大小(不能切断检测用电流)的异常的情况下控制电路获取的检测值的曲线图。
图29是在图20所示的磁传感器发生测试用线圈中不能流入电流的异常的情况下控制电路获取的检测值的曲线图。
图30是在图20所示的磁传感器发生测试用线圈中流入的电流不能改变电流方向的异常的情况下控制电路获取的检测值的曲线图。
图31是在图20所示的磁传感器中检测电路一直选择第一磁检测部的异常情况发生时控制电路获取的检测值的曲线图。
图32是在图20所示的磁传感器中检测电路一直选择第二磁检测部的异常情况发生时控制电路获取的检测值的曲线图。
图33是现有的磁传感器的磁隧道效应元件(组)和偏置磁场用线圈的部分放大平面图。
图34是按照本实用新型其他实施例的磁传感器的概略平面图。
图35是沿图34的4-4线的磁传感器的部分截面图。
图36是沿图34的5-5线的磁传感器的部分截面图。
图37是按照第四实施例的改型的使用GMR元件的磁传感器的截面图。
具体实施方式
以下参照附图说明依据本实用新型的磁传感器的各实施例。概略平面图的图1所示的按照第一实施例的磁传感器10，例如由SiO2/Si、Si3N4/Si、玻璃或者石英构成，设置有具有沿相互垂直的X轴、Y轴的边呈正方形并在与该X轴和该Y轴垂直的Z轴方向上具有厚度的基板10a、两个薄膜状磁隧道效应元件(组)11、12、分别向磁隧道效应元件11、12提供检测外部磁场(测定)用的偏置磁场并在该磁隧道效应元件(组)11、12的各自下方(基板10a侧，即Z轴负方向侧)与上述薄膜的膜平面平行的面(即X-Y平面)内形成的偏置磁场用线圈21、22。
磁隧道效应元件(组)11、12和偏置磁场用线圈21、22，除了在基板10a上配置的位置以及朝向以外，相互具有相同的构造。因此，以下参照图2～图5，以磁隧道效应元件(组)11和偏置磁场用线圈21为例进行说明。
图2表示磁隧道效应元件(组)11和偏置磁场用线圈21的形状以及相对位置的部分放大平面图。在该图中，省略了磁隧道效应元件11的后述的上部电极、层间绝缘层等。又，图3和图4是在沿图2的1-1线的平面和沿图2的2-2线的平面分别切断磁隧道效应元件11和偏置磁场用线圈21的截面图。
磁隧道效应元件11包括在上述基板10a上形成的第一绝缘层10b、在该第一绝缘层10b上形成的第二绝缘层10c。在第一绝缘层10b埋设分别与偏置磁场用线圈21的两端部连接的由Al(铝)构成的引线21a、21b，在第二绝缘层10c中埋设Al构成的偏置磁场用线圈21。
在第二绝缘层10c上，形成其平面形状为具有沿X轴以及Y轴的边的长方形并在Z轴方向具有厚度的下部电极11a。下部电极11a由导电性非磁性金属材料Ta(也可以是Cr、Ti)形成，膜厚为30nm左右。在下部电极11a上，形成具有与该下部电极11a相同的平面形状、膜厚为15nm左右的PtMn构成的反强磁性膜11b。
如图4所示，在反强磁性膜11b上，在X轴方向上相隔一定间隔积层膜厚20nm左右的NiFe构成的一对强磁性膜11c、11c。该强磁性膜11c、11c的每一个是其平面形状为具有分别沿X轴以及Y轴的短边、长边的长方形并在Z轴方向具有厚度的薄膜，各长边相互平行对向配置。强磁性膜11c、11c构成由反强磁性膜11b让磁化指向被弱固定(被弱钉扎)在短边方向(X轴的正方向)上的被钉扎层。即，强磁性膜11c、11c、反强磁性膜形成一般称为固定层的层，在本实施例中也称为传感层。
在各强磁性膜11c上，分别形成具有和该强磁性膜11c相同平面形状的绝缘层11d。该绝缘层11d由绝缘材料Al2O3(Al-O)构成，其膜厚为1nm左右。
在各绝缘层11d上，分别形成具有和该绝缘层11d相同平面形状的、膜厚为80nm左右的NiFe构成的强磁性膜11e。该强磁性膜11e构成其磁化指向随外部磁场的方向变化的自由层(自由磁化层)，上述强磁性膜11c构成的被钉扎层和上述绝缘层11d一起形成磁隧道结合结构。即，由反强磁性膜11b、强磁性膜11c、绝缘层11d以及强磁性膜11e等构成一个磁隧道效应元件(电极等除外)。此外，在本实施例中，强磁性膜11e也成为参照层。
在各强磁性膜11e上，分别形成具有和该强磁性膜11e相同平面形状的虚设膜11f。该虚设膜11f，由膜厚为40nm左右的Ta膜构成的导电性非磁性材料构成。
在覆盖第二绝缘层10c、下部电极11a、反强磁性膜11b、强磁性膜11c、绝缘层11d、强磁性膜11e以及虚设膜11f的区域上，设置层间绝缘层10d。层间绝缘层10d由SiO2构成，其膜厚为250nm左右。
在该层间绝缘层10d上，在各虚设膜11f上分别形成导电孔10d1、10d1。在埋设该导孔10d1的同时，为了让一对虚设膜11f的每一个与图中未画出的IC电路电连接，例如形成膜厚为300nm的由Al构成的上部电极11g、11g。这样，通过由下部电极11a、上部电极11g、11g将一对磁隧道结合结构的各强磁性膜11e、11e与各强磁性膜11c、11c电连接，使得被钉扎层的磁化指向相同，并且形成多个(一对)磁隧道结合结构串联连接的磁隧道效应元件(组)11。此外，在上部电极11g、11g上形成由SiO以及SiN构成的保护膜10e。
上述偏置磁场用线圈21向磁隧道效应元件(组)11提供沿Y轴方向变化的交流偏置磁场，如图2所示，将直线状的导线在X-Y平面内(与磁隧道效应元件11的各薄膜形成的平面平行的面内)弯曲成直角，平面上看(“平面上看”是指从Z轴方向的位置沿Z轴观察磁传感器，以下相同)相互形成形状略同的一对涡旋。即，偏置磁场用线圈21由平面上看形成反时针(也可以是顺时针)转动的从涡旋中心P1开始逐渐增大直径的涡旋的第一导线(第一线圈部)21-1和平面上看形成反时针转动的从涡旋中心P2开始逐渐增大直径的涡旋的第二导线(第二线圈部)21-2构成。为了与现有的线圈(单涡旋型的线圈)相区别，以下，也把该线圈21称为双涡旋型线圈。
又，上述磁隧道效应元件11平面上看配置在上述第一导线21-1的涡旋中心P1和上述第二导线21-2的涡旋中心P2之间。而且，偏置磁场用线圈21的第一导线21-1和第二导线21-2的各最外周部连接成S字状，以便在上述引线部21a、21b之间施加给定的电位差时平面上看至少在位于与磁隧道效应元件11重叠的部分(通过该部分的)的各导线上流入相同方向的电流。
在此，说明以上构成的磁隧道效应元件11的作用(磁场检测原理)。如上所述，传感层的强磁性膜11c的磁化被弱钉扎在短边方向(X轴正方向)上。对于该强磁性膜11c，如果在沿该强磁性膜11c的长边方向(即Y轴方向，与被钉扎的磁化指向垂直的方向)上提供大小和方向均变化的磁场，传感层(强磁性膜11c)的磁化指向就逐渐变化(转动)，该磁场的变化方向上的该传感层的磁化如图5所示那样变化。即，在上述磁场的大小比饱和磁场H1大以及比饱和磁场H2小的情况下，传感层的磁化(的大小)略为定值，而该磁场在饱和磁场H2～H1的范围内时，传感层的磁化(的大小)与该磁场的大小成正比(略为直线)变化。
另一方面，当向参照层的强磁性膜11e施加上述磁场(在Y轴方向内其大小和方向变化的磁场)时，在该磁场的变化方向上该参照层的磁化如图6所示那样变化。即，在上述磁场的大小比饱和磁场H3大以及比饱和磁场H4小的情况下，参照层的磁化(的大小)略为定值，而该磁场的大小与饱和磁场H3、H4一致时呈阶跃状变化。该参照层的磁化特性是由于在长轴方向上磁化指向一致的强磁性膜11e的形状各向异性所引起。
结果，磁隧道效应元件11的电阻R如图7所示那样变化。在图7中，实线表示上述磁场从负变化到正时的电阻值变化曲线，虚线表示该磁场从正变化到负时的电阻值变化曲线。图7表明，电阻值相对于磁场的变化为偶函数(当磁场为x轴，电阻值为与该X轴垂直的Y轴时，相对于Y轴对称)。
在本磁传感器10中，上述上述线圈21向上述磁隧道效应元件11施加在Y轴方向(强磁性膜11e的长边方向)上呈如图8所示的三角波形变化的交流偏置磁场HAC。该交流偏置磁场HAC在周期4T内最大值Hmax(＝Ha＞0)和与该最大值Hmax的绝对值相等符号相反的值(＝-Ha)的最小值Hmin之间呈直线变化(摆动)的磁场。又，该交流偏置磁场HAC的最大值Hmax比参照层的饱和磁场H3大，比传感层的饱和磁场H1小。同样，交流偏置磁场的最小值Hmin比参照层的饱和磁场H4小，比传感层的饱和磁场H2大。
将这样的交流偏置磁场HAC施加在上述磁隧道效应元件11上，同时在与该交流偏置磁场HAC平行的方向上使要检测的外部磁场h变化，该磁隧道效应元件11的电阻R就如图9所示的那样变化。在图9中，点划线A表示要检测的外部磁场h为「0」情况下的电阻R，实线B表示该外部磁场h为正的给定值时的电阻R，虚线C表示该外部磁场h为负的给定值时的电阻R。
另一方面，磁传感器10设置有未示出的IC电路，该IC电路计量从磁隧道效应元件11的电阻R由上向下横穿给定的阀值Th的第一时刻到下一该电阻R由上向下横穿该阀值Th的第二时刻之间的时间x(或者x1、x2)以及从该第二时刻到该电阻R再由上向下横穿该阀值Th的第三时刻之间的时间y(或者y1、y2)，并输出由下式1所示的检测值D。
式1D＝x/(x+y)如图10所示，该检测值(占空比)D与要检测的外部磁场h(的大小)成正比，同时随交流偏置磁场HAC的最大值Ha变化。另一方面，该检测值D与磁隧道效应元件11的输出特性的变化无关。因此，即使由于元件温度变化或时间的推移引起该磁隧道效应元件(组)11的输出特性变化，磁隧道效应元件11也可以补偿特性变化而高精度地检测Y轴方向极微小的磁场。此外，上述时间x(或者x1、x2)也可以是从电阻R由下向上横穿该阀值Th的第一时刻到下一该电阻R由下向上横穿该阀值Th的第二时刻之间的时间，上述时间y(或者y1、y2)是从该第二时刻到该电阻R再由下向上横切该阀值Th的第三时刻之间的时间。又，检测值D也可以是D＝y/(x+y)。
再次参照图1，偏置磁场用线圈21与图中未画出的控制电路连接，向磁隧道效应元件11施加上述交流偏置磁场HAC。另一方面，磁隧道效应元件12相当于将上述磁隧道效应元件11左转90度后在基板10a上形成。而偏置磁场用线圈22与图中未画出的控制电路连接，向磁隧道效应元件12施加在X轴方向上变化的上述交流偏置磁场HAC。结果，磁隧道效应元件11、12分别构成检测Y轴方向上的磁场的Y轴磁传感器和检测X轴方向上的磁场的X轴磁传感器。
由于上述线圈21、22平面上看为形成一对涡旋的双涡旋型线圈，其占有面积小，并且耗电量小。以下通过比较图2所示线圈21和图33所示的现有技术的线圈110来说明这一点。此外，为了容易比较，在图2以及图33中，假定形成各线圈的导线宽度、相邻导线之间的间距相同，在磁隧道效应元件11、100的正下方部分(平面上看与磁隧道效应元件11、100重叠的部分)均通过9条导线。
首先探讨占有面积，由于线圈21与偏置磁场的产生直接相关的导线部分(通过磁隧道效应元件11的正下方的导线部分)占整体的比例大，所以比线圈110明显要小。实际上，当导线宽度为5.6μm、相邻导线之间的间距为0.7μm、磁隧道效应元件11、100的大小为120×64μm2时，如果制作图33所示的现有形状的线圈110，该线圈110的面积为282×332μm2，而制作图2所示的双涡旋型线圈21时，其面积为191×286μm2。
当采用现有的线圈110那样的单涡旋型时，和采用线圈21那样的双涡旋型时，假定磁隧道效应元件11、100的大小均为60×120μm2，在该区域产生15Oe的偏置磁场时的各偏置磁场用线圈的电参数进行了测定，其结果如表1所示。
表1

在表1中，图形A～D是现有的单涡旋型线圈，图形E、F是按照本实用新型的双涡旋型线圈。又，如图2和图33所示，表1中的「a」表示通过磁隧道效应元件11、100的各正下方的导线(与偏置磁场的产生直接相关的导线)的宽度，「b」表示与磁隧道效应元件11、100的各长边平行延伸的导线的宽度(即，磁隧道效应元件11、100的X轴方向两侧的导线的宽度)，「c」表示不在磁隧道效应元件11、100的正下方、并且与该磁隧道效应元件11、100的短边平行延伸的导线宽度，「N」表示涡旋的圈数，「R」表示各线圈的电阻，「I」表示各线圈的电流，「V」表示各线圈两端的电压，「W」表示各线圈的耗电功率。又，无论在各线圈的任何部位，其相邻导线之间的间距均为0.7μm。
以下简单说明表1所示各数值的计算方法，首先，为了在线圈上部产生1Oe的磁场，计算构成该线圈的导线的单位宽度所需要的电流i(即电流密度)。然后，考虑电流i与线圈导线宽度a和相邻导线之间的间距之和(a+0.7)μm，按照下式2计算在线圈上部产生15Oe的磁场所必需的电流I。
式2I＝i·15·(a+0.7)另一方面，线圈的圈数N，由元件的长边长度(120μm)除以线圈导线宽度和相邻导线之间的间距之和(a+0.7)μm求出。这样，由于确定了线圈的形状，可以根据该线圈的全长、线圈所用材料(这时为Al)的片电阻值、线圈各部的导线宽度「a」、「b」、「c」计算其电阻R，然后，根据电流I和电阻R计算电压V和耗电功率W。
表1表明，当导线宽度a～c均相同时，图形A～D所示的现有的单涡旋型线圈随着导线宽度a～c的增大，电流I增大，圈数N以及电压V减少。耗电功率W在导线宽度a～c约为4μm时为最小(参见图形C)。
与现有的线圈相比，图形E所示的依据本实用新型的双涡旋型线圈的电阻R、两端电压V以及耗电功率W小。例如，通过比较图形D和图形E表明，图形E的线圈的耗电功率W可以降低到图形D的现有线圈的大约一半。即使和消耗功率W处于最小值附近的图形C的线圈相比，图形E的线圈的耗电功率W也是相当小的。
又，表1表明，依据本实用新型的线圈可以降低两端电压V。因此，依据本实用新型的线圈，即使在电源电压低的时候，也可以产生所需要大小的磁场。此外，通过比较图形E和图形F表明，在本实用新型的线圈中调节不在元件正下方的导线宽度b、c，即，使平面上看位于与上述磁电阻效应元件的磁隧道效应元件11重叠部位的上述第一以及上述第二导线的各宽度a相互相等，并且与位于其他部位的该第一以及该第二导线的各宽度b、c不同，就可以更加降低耗电功率W。
如上所述，依据第一实施例，在具有传感层和参照层的TMR元件上施加偏置磁场而检测外部磁场的构成，就可以获得检测特性变化小的磁传感器。又，依据第一实施例，由于线圈为双涡旋型，所以可以提供小型并且低耗电的磁传感器。此外，上述磁传感器10的各磁隧道效应元件(组)11、21虽然是分别由一对磁隧道效应元件串联连接构成，但也可以由更多的磁隧道效应元件串联连接构成。
以下说明依据本实用新型的磁传感器的第二实施例，上述第一实施例的磁传感器采用了TMR元件，而第二实施例的不同点在于磁传感器采用由包含被钉扎层的钉扎层和钉住层、隔离层以及自由层构成的GMR元件(巨型磁电阻效应元件)。又，第一实施例的线圈21、22用于产生为检测外部磁场的偏置磁场，而第二实施例的不同点在于线圈用于产生为初始化GMR元件的自由层的磁化指向的初始化用磁场。
具体讲，如图11所示，按照第二实施例的磁传感器30包括具有沿相互垂直的X轴、Y轴的边呈长方形(略正方形)并在与X轴和Y轴垂直的Z轴方向上具有厚度的由石英玻璃(或SiO2/Si或Si3N4/Si)构成的基板30a、在该基板10a上形成合计8个GMR元件31～38、分别向GMR元件31～38施加初始化磁场的初始化用线圈41～48、分别与各线圈41～48连接的在该线圈41～48的每个的两端上施加给定电位差的控制电路51～58。
第一X轴GMR元件31形成在基板30a的Y轴方向中央部的下方X轴负方向的端部附近，被钉扎层的被钉扎的磁化指向为X轴负方向。第二X轴GMR元件32形成在基板30a的Y轴方向中央部的上方X轴负方向的端部附近，被钉扎层的被钉扎的磁化指向为X轴负方向。第三X轴GMR元件33形成在基板30a的Y轴方向中央部的上方X轴正方向的端部附近，被钉扎层的被钉扎的磁化指向为X轴正方向。第四X轴GMR元件34形成在基板30a的Y轴方向中央部的下方X轴正方向的端部附近，被钉扎层的被钉扎的磁化指向为X轴正方向。
第一Y轴GMR元件35形成在基板30a的X轴方向中央部的左方Y轴正方向的端部附近，被钉扎层的被钉扎的磁化指向为Y轴正方向。第二Y轴GMR元件36形成在基板30a的X轴方向中央部的右方Y轴正方向的端部附近，被钉扎层的被钉扎的磁化指向为Y轴正方向。第三Y轴GMR元件37形成在基板30a的X轴方向中央部的右方Y轴负方向的端部附近，被钉扎层的被钉扎的磁化指向为Y轴负方向。第四Y轴GMR元件38形成在基板30a的X轴方向中央部的左方Y轴负方向的端部附近，被钉扎层的被钉扎的磁化指向为Y轴负方向。
GMR元件31～38y以及线圈41～48除了在基板30a上的配置位置以及方向以外，相互为相同的结构。因此，以下以第一X轴GMR元件31和线圈41为例进行说明。
如放大平面图的图13以及沿图12的3-3线平面切断第一X轴GMR元件31和线圈41的概略截面图的图14所示，在图12中与线圈41一起表示在平面图中的第一X轴GMR元件31设置有由自旋快门膜SV构成在Y轴方向上具有长度方向的多个窄带状部31a和在各窄带状部31a的Y轴方向两端部的下方形成的CoCrPt等硬质强磁性体即具有高矫顽力、高矩形比的材料构成的偏置铁磁膜(硬质强磁性体薄膜层)31b…31b。各窄带状部31a在各偏置铁磁膜31b的上面沿X轴方向延伸，与相邻的窄带状部31a连接。
如图15所示，第一X轴GMR元件31的自旋快门膜SV包括在基板30a上依次积层的自由层(自由层、自由磁化层)F、膜厚为2.4nm(24)的Cu构成的导电性隔离层S、钉扎层(固定层、固定磁化层)P以及膜厚为2.5nm(25)的钛(Ti)或者钽(Ta)构成顶盖层C。
自由层F是随外部磁场的方向而改变时磁化方向的层，由在基板30a上形成的膜厚为8nm(80)的CoZrNb非晶质磁性层31-1、在CoZrNb非晶质磁性层31-1上形成的膜厚为3.3nm(33)的NiFe磁性层31-2、在NiFe磁性层31-2上形成的膜厚为1～3nm(10～30)的CoFe层31-3构成。CoZrNb非晶质磁性层31-1和NiFe磁性层31-2构成软质强磁性体薄膜层。CoFe层31-3用来防止NiFe磁性层31-2的Ni以及隔离层S的Cu31-4的扩散。此外，为了维持自由层F的一轴各向异性，上述偏置铁磁膜31b…31b对该自由层F在Y轴方向(图12以及图13的宽箭头所示的Y轴负方向)上施加偏置磁场。
钉扎层P由膜厚为2.2nm(22)的CoFe层31-5、包含45～55mol％的Pt的PtMn合金构成的膜厚为24nm(240)的反强磁性膜31-6重叠构成。把CoFe层31-5交换结合地贴里在被磁化的反强磁性膜31-6上，如前所述，使其磁化指向被钉扎(固定)在X轴负方向上。
如图16的实线所示，这样构成的第一X轴GMR元件31相对于沿X轴变化的外部磁场，在-Hc～+Hc的范围内，呈现与该外部磁场大致成正比的电阻值；如图16的虚线所示，对于沿X轴变化的外部磁场呈现大致为定值的电阻值。
如图17所示，在该磁传感器30中，第一～第四X轴GMR元件31～34被连接成全桥而构成检测X轴方向的磁场的X轴磁传感器。在图17中，在各GMR元件31～34中的箭头表示该GMR元件31～34的钉扎层(被钉扎层)所钉扎的磁化方向。在这样的构成中，在第二X轴GMR元件32和第三X轴GMR元件33的结合点Va与第一X轴GMR元件31和第四X轴GMR元件34的结合点Vb之间施加一定的电位差，而在第一X轴GMR元件31和第三X轴GMR元件33的结合点Vc与第二X轴GMR元件32和第四X轴GMR元件34的结合点Vd之间的电位差(Vc-Vd)作为磁传感器输出Vout被取出来。
结果，如图18的实线所示，X轴磁传感器对于沿X轴变化的外部磁场，在-Hc～+Hc的范围内呈现与该外部磁场大致成正比变化的输出电压Vout，而如图18的虚线所示，对于沿Y轴变化的外部磁场呈现大致为「0」的输出电压。
与X轴磁传感器相同，第一～第四Y轴GMR元件35～38连接成全桥而构成Y轴磁传感器，对于沿Y轴变化的外部磁场，在-Hc～+Hc的范围内，呈现与该外部磁场大致成正比变化的输出电压Vout，同时，对于沿X轴变化的外部磁场呈现大致为「0」的输出电压。如上所述，磁传感器30不需要象磁传感器10那样施加为检测外部磁场的交流偏置磁场HAC就可以检测外部磁场。
另一方面，如图12以及图13所示，向窄带状部31a的自由层F从偏置铁磁膜31b…31b施加宽箭头所示方向的偏置磁场，这样，在没有施加外部磁场的状态下让自由层F的磁化指向成为一定。但是，当施加了强外部磁场时，自由层F离开偏置铁磁膜31b…31b的位置(图12、图13中的Y轴中央部附近)上磁化方向翻转，其结果使GMR元件的特性发生了变化。
为此，在本实施例中，由上述线圈41～48施加用来初始化自由层F的磁化方向的偏置磁场。以下，对于这一点以第一X轴GMR元件31和线圈41为例进行详细说明。如图12所示，线圈41是与上述第一实施例的偏置磁场用线圈21相同构成的双涡旋型线圈，由形成一对涡旋的导线(即第一导线41-4、第二导线41-2)构成。又，第一X轴GMR元件31平面上看(从Z轴正方向观察)被配置在一对涡旋中心P1、P2之间。进一步，平面上看与第一X轴GMR元件31重叠的部分(通过第一X轴GMR元件31正下方的部分)的第一导线41-4和第二导线41-2的部分是相互平行的直线状，该部的各导线流入相同方向的电流，并且该部分的各导线的长度方向平面上看与窄带状部31a的长度方向垂直。又，图11所示的控制电路51在外部磁场测定开始前的给定条件下在线圈41的两端施加电位差，这样，就在线圈41中流入给定的电流。
即，该实施例的磁传感器是包含GMR元件以及TMR元件等的自由层和钉扎层的磁隧道效应元件的所构成的磁传感器，包括在没有施加外部磁场的状态下为了让自由层的磁化方向稳定而配置在该自由层的两端并且向该自由层产生给定方向(与钉扎层的被钉扎的磁化指向垂直的方向)的偏置磁场的偏置铁磁膜31b…31b、设置在该自由层的下方(接近该自由层)按给定条件(例如磁场检测开始之前)通电产生与上述偏置磁场相同方向的磁场并且将该磁场施加到自由层上的初始化用线圈41～48。
依据以上的构成，线圈41在给定条件下产生让自由层F的磁化指向回到所设计的方向(偏置铁磁膜31b…31b的偏置磁场的方向)的初始化磁场，即使由于强磁场施加到磁传感器等某种理由引起自由层F的磁化指向扰乱的情况下(即，即使在磁畴不稳定的情况下)，也可以对此进行修正，提供可靠性高的磁传感器。
这样，在第二实施例中，由于可以初始化自由层F的磁化方向，所以可以让GMR元件的特性保持在初始特性上。又，由于各线圈41～48为双涡旋型线圈，该线圈的占有面积小，可以将磁传感器30小型化，同时可以降低初始化的耗电。又，在第二实施例中，由于针对各线圈41～48，分别设置了流入用来产生初始化磁场的电流的控制电路51～58，因此，与将各线圈41～48串联连接后由一个控制电路驱动电流时的构成情况相比较，可以缩短电连接的长度，降低整体的电阻值，从而降低耗电。
以下说明本实用新型的磁传感器的第三实施例，图19表示按照第三实施例的磁传感器60的平面图，与按照上述第二实施例的磁传感器30相比，该磁传感器60在线圈71～78的方向和该线圈71～78之间的连接方法上不同。另外，磁传感器30的线圈41～48用来产生初始化磁场，而磁传感器60的线圈71～78的不同点在于是用来产生为判定各GMR元件是否正常发挥作用(正常检测外部磁场)的测试用磁场。
具体讲，磁传感器60设置有在基板60a上的8个GMR元件61～68、在各GMR元件61～68下方与GMR元件61～68的各膜面平行的面内分别形成的8个线圈71～78和一个控制电路79。
GMR元件61～68与上述第二实施例的GMR元件31～38在基板上的位置以及构成均相同。即，GMR元件61～64桥式连接而构成检测X轴方向的磁场的X轴磁传感器，同样，GMR元件65～68桥式连接而构成检测Y轴方向的磁场的Y轴磁传感器。进一步，GMR元件61～68的每一个均与图中未画出的检测电路(磁场检测用控制LSI)连接，检测该GMR元件61～68呈现的电阻值。
与上述第一实施例的线圈21、22以及上述第二实施例的线圈41～48相同，线圈71～78是双涡旋型线圈。如图19的宽箭头所示，线圈71～74在连接各涡旋中心的线附近产生X轴正方向的磁场，线圈75～78在连接各涡旋中心的线附近产生Y轴负方向的磁场。又，控制电路79的一端和线圈76的一端连接，同时按照线圈76、75、72、71、78、77、74、73的顺序串联连接，最后线圈73的没有与线圈74连接的端部与控制电路79的另一端连接。进一步，与第一、第二实施例相同，GMR元件61～68平面上看被配置在线圈71～78的各对应的各一对涡旋中心之间。
在这样的构成中，当由磁传感器60检测外部磁场的开始等规定条件成立时，控制电路79在上述两端产生电位差，这样，在各线圈71～78中流入电流，由该线圈71～78向GMR元件61～68施加测试用磁场。磁传感器60由图中未画出的上述检测电路监视在该状态下的GMR元件61～68的输出，根据是否检测到预定的输出来判定各GMR元件61～68的有无异常，进行有无异常的判定是例如判定各GMR元件61～68有无开路故障、有无短路故障、是否灵敏度不足以及控制用晶体管是否异常等。
这样，在第三实施例中，由于可以产生用来判定各GMR元件61～68有无异常的磁场，因而可以进行磁传感器60的自诊断。又，由于各线圈71～78是双涡旋型线圈，该线圈的占有面积小，因此可以让磁传感器60小型化，同时可以降低为产生测试用磁场的耗电功率。进一步，由于各线圈71～78串联，由一个控制电路同时提供电流，可以向各GMR元件61～68的每一个都产生相同大小的测试用磁场，可以更高精度地判定各GMR元件61～68有无异常。
又，在具有独立选择各GMR元件61～68中的一个GMR元件的功能的情况下，上述检测电路可以简单地检测出该选择功能有无异常。这是因为由于测试用磁场同时施加于所有GMR元件61～68，当检测电路的选择功能异常时，例如尽管选择了检测X轴方向的磁场的GMR元件61～68，也能够却获得对应于Y轴方向磁场的输出。
以下说明有关本实用新型的磁传感器的第四实施例，图20表示按照第四实施例的磁传感器80的平面图，该磁传感器80包括形成在基板80a上的两个TMR元件81、82、分别形成在各TMR元件81、82的下方基板80a内与该TMR元件81、82的各膜平面平行的面内的两个检查用(测试用)线圈91、92。又，磁传感器80包括分别形成在基板80a上的检测电路93、电流供给电路94和控制电路95。
构成第一磁检测部(X轴磁检测部)的TMR元件81和第一实施例中说明的TMR元件具有相同的膜构造(参见图3、图4)。但是，TMR元件81的被钉扎层将磁化方向强固定(钉扎)在X轴负方向上，对于要检测的外部磁场，该磁化指向不发生变化。另外，TMR元件81的自由层根据要检测的外部磁场的X轴方向分量的指向和大小，其磁化方向和大小线性变化。
结果，TMR元件81具有图20中空心箭头所示检测方向。即，如图21所示，TMR元件81在第一方向(即X轴方向)内的第一指向(即X轴正方向)的磁场大小在达到给定值之前的范围内如果越大，则所呈现的物理量的电阻值就越大，而在该第一方向内的与该第一指向相反的指向(即X轴负方向)上的磁场大小在达到给定值之前的范围内如果越大，则所呈现的物理量的电阻值就越小。
又，，如果TMR元件81的特性正常，由第一检查用线圈91在上述第一方向内的第一指向(即X轴正方向)上施加给定大小Hb的磁场时，TMR元件81就呈现第一大小的电阻值Sx1，而第一检查用线圈91不施加磁场时，呈现电阻值Sx2，第一检查用线圈91在上述第一方向内的与该第一指向相反的指向(即X轴负方向)上施加给定大小Hb的磁场时，呈现第二大小的电阻值Sx3。
构成第二磁检测部(Y轴磁检测部)的TMR元件82和TMR元件81具有相同的膜构造，TMR元件82的被钉扎层将磁化指向强固定(钉扎)在Y轴负方向上，对于要检测的外部磁场，该磁化指向不发生变化。又，TMR元件82的自由层根据要检测的外部磁场的Y轴方向分量的指向和大小，其磁化方向和大小线性变化。
结果，TMR元件82具有图20中空心箭头所示检测方向。即，如图22所示，TMR元件82在与上述第一方向(即X轴方向)相交(在此为垂直)的第二方向(即Y轴方向)内的第二指向(即Y轴正方向)的磁场大小在达到给定值之前的范围内如果越大，则所呈现的物理量的电阻值就越大，而在该第二方向内的与该第二指向相反的指向(即Y轴负方向)上的磁场大小在达到给定值之前的范围内如果越大，则所呈现的物理量的电阻值就越小。
又，，如果TMR元件82的特性正常，由第二检查用线圈92在上述第二方向内的第二指向(即Y轴正方向)上施加给定大小Hb的磁场时，TMR元件82就呈现第一大小的与上述物理量的电阻值Sx1大小相同的电阻值Sy1，而第二检查用线圈92不施加磁场时，呈现与电阻值Sx2大小相同的电阻值Sy2，第二检查用线圈92在上述第二方向内的与该第二指向相反的指向(即Y轴负方向)上施加给定大小Hb的磁场时，呈现第二大小的与上述物理量的电阻值Sx3大小相同的电阻值Sy3。
第一检查用线圈91与磁传感器10的线圈22同样，形成为双涡旋型线圈，其一端通过连接导线96a与电流供给电路94的一端P1连接，而另一端通过连接导线96b与第二检查用线圈92的一端连接，向TMR元件81施加在X轴方向上其指向和大小均变化的磁场。第二检查用线圈92与磁传感器10的线圈22同样，形成为双涡旋型线圈，其另一端通过连接导线96c与电流供给电路94的另一端P2连接，向TMR元件82施加在Y轴方向上其指向和大小均变化的磁场。
这样，由于第一检查用线圈91和第二检查用线圈92用连接导线96a～96c串联连接在电流供给电路94上，在第一检查用线圈91和第二检查用线圈92就流入大小相同的电流。又，如图20中黑箭头所示，当在第一检查用线圈91中流入给定指向和给定大小的电流时，该第一检查用线圈91向TMR元件81施加在X轴正方向的给定大小Hb的磁场，第二检查用线圈92向TMR元件82施加在Y轴负方向的给定大小Hb的磁场，当在第一检查用线圈91中流入与该给定指向相反的指向和给定大小的电流时，该第一检查用线圈91向TMR元件81施加在X轴负方向的给定大小Hb的磁场，第二检查用线圈92向TMR元件82施加在Y轴正方向的给定大小Hb的磁场。
检测电路93选择TMR元件81和TMR元件82中的某一个，将所选择的TMR元件的电阻值作为数字值输出，把所检测到的数字值输出到控制电路95，检测电路93包括单通道模数转换器93a(以下简称“ADC93a”)和实际上由晶体管构成的开关元件93b。
ADC93a的一个输入端与TMR元件81和TMR元件82的两元件的各端连接，另一个输入端与开关元件93b的固定端子连接。开关元件93b从控制电路95输入指示信号，根据该指示信号使固定端子与TMR元件81的另一端或者TMR元件82的另一端连接，这样，ADC93a将其输出的电阻值进行AD转换。
电流供给电路94包括开关元件MS、构成电流方向切换电路的开关元件S1～S4(开关元件MS和开关元件S1～S4构成通电控制电路)以及供给恒定电流的恒流源(电流供给源)IS。开关元件MS、S1～S4实际上由晶体管构成，根据来自控制电路95的指示信号切换成「接通」状态(导通状态)或者「断开」状态(非导通状态)。
开关元件MS作为主开关，其一端与上述恒流源IS的输出侧连接，另一端与电流方向切换电路的开关元件S1、S3的各一端连接。开关元件S1的另一端与开关元件S2的一端连接，该开关元件S2的另一端与恒流源IS的另一端连接。同样，开关元件S3的另一端与开关元件S4的一端连接，该开关元件S4的另一端与恒流源IS的另一端连接。又，与第一检查用线圈91连接的电流供给电路94的端子P1连接在开关元件S3和S4之间，与第二检查用线圈92连接的电流供给电路94的端子P2连接在开关元件S1和S2之间。
控制电路95向开关元件MS、S1～S4送出使开关元件MS和电流方向切换电路的开关元件S1～S4处于常「断开」状态的指示信号，同时每经过给定时间向开关元件93b提供指示信号，来选择将其电阻值由ADC93a进行AD转换的TMR元件，并获取AD转换后的TMR元件81、82的某一方的电阻值作为数字值。
又，在图中未画出的开关投入等给定条件(检查条件)成立时，控制电路95向该主开关元件MS提供使该开关元件MS成「接通」状态的指示信号，同时向开关元件S1～S4提供使电流方向切换电路的开关元件S1、S4成「接通」状态和开关元件S3、S2成「断开」状态的指示信号，或者供给使电流方向切换电路的开关元件S3、S2成「接通」状态和开关元件S1、S4成「断开」状态的指示信号。
然后，说明上述那样构成的磁传感器80的动作。如上所述，由于开关元件MS以及电流方向切换电路的开关元件S1～S4处于常「断开」状态，第一、第二检查用线圈91、92不产生任何磁场。又，由于每经过给定时间切换开关元件93b，所以TMR元件81的电阻值或者TMR元件82的电阻值由ADC93a交互变换成(检测出)数字值，该变换过的值用于由控制电路检测地磁等。
然后，说明在上述给定条件成立并进行磁传感器80的检查时的动作。在该磁传感器80中，除检查TMR元件81、82的特性不良(是否灵敏度不良、磁滞是否过大)之外，还判定第一、第二测试用线圈91、92是否产生了预定的测试用磁场(检测电路93和电流供给电路94是否正常发挥作用)。以下，以磁传感器80的TMR元件81、82、检测电路93以及电流供给电路94均正常动作的情况为例说明检查的步骤。
(第一步)首先，控制电路95向各对应的开关元件提供使主开关MS成「接通」状态的指示信号，使电流方向切换电路的开关元件S1、S4成「接通」状态以及开关元件S3、S2成「断开」状态的指示信号，和让开关元件93b选择TMR元件81的指示信号。
这时，由于所有均正常动作，所以开关元件MS被切换成「接通」状态，同时电流方向切换电路的开关元件S1、S4被切换成「接通」状态，开关元件S2、S3被切换成「断开」状态。这样，恒流源IS的电流按照开关元件MS、开关元件S1、第二检查用线圈92、第一检查用线圈91、开关元件S4以及该恒流源IS的顺序流动。此外，在本说明书中，这样的状态是指把对第一、第二检查用线圈91、92的指示电流取为给定大小的正电流的状态。
这种情况下，第二检查用线圈92在Y轴负方向上向TMR元件82施加大小为Hb的磁场，第一检查用线圈91在X轴正方向上向TMR元件81施加大小为Hb的磁场。这时，TMR元件81呈现电阻值Sx1的电阻，ADC93a将TMR元件81的电阻值变换成数字值。因此，如图23(A)所示，控制电路95从ADC93a获得电阻值Sx1作为值X1。
(第二步)然后，控制电路95向开关元件MS提供使该开关元件MS成「断开」状态的指示信号。结果，由于开关元件MS从「接通」状态切换到「断开」状态，第一检查用线圈91以及第二检查用线圈92成为切断了来自恒流源IS的电流的非通电状态。因此，第一、第二检查用线圈91、92不产生任何磁场。
这时，因为TMR元件81呈现电阻值Sx2大小的电阻，ADC93a将TMR元件81的电阻值变换成数字值，所以，如图23(A)所示，控制电路95从ADC93a获得比电阻值Sx1小的电阻值Sx2作为值X2。
(第三步)然后，控制电路95向各对应的开关元件提供使主开关MS再次成「接通」状态的指示信号以及使电流方向切换电路的开关元件S1、S4成「断开」状态和使开关元件S3、S2成「接通」状态的指示信号。
结果，开关元件MS切换成「接通」状态，同时电流方向切换电路的开关元件S1、S4切换成「断开」状态以及开关元件S2、S3切换成「接通」状态。这样，恒流源IS的电流按照开关元件MS、开关元件S3、第一检查用线圈91、第二检查用线圈92、开关元件S2以及该恒流源IS的顺序流动。此外，在本说明书中，这样的状态是指对第一、第二检查用线圈91、92的指示电流取为给定大小的负电流的状态。
结果，第一检查用线圈91在X轴负方向上向TMR元件81施加大小为Hb的磁场，第二检查用线圈92在Y轴正方向上向TMR元件82施加大小为Hb的磁场。这时，因为TMR元件81呈现电阻值Sx3大小的电阻，ADC93a将TMR元件81的电阻值变换成数字值，所以，如图23(A)所示，控制电路95从ADC93a获得电阻值Sx3作为值X3。
(第四步)然后，控制电路95向开关元件MS供给使该开关元件MS成「断开」状态的指示信号。结果，由于开关元件MS从「接通」状态切换到「断开」状态，所以第一检查用线圈91以及第二检查用线圈92成为切断了来自恒流源IS的电流的非通电状态。因此，第一、第二检查用线圈91、92不产生任何磁场。
这时，因为TMR元件81呈现电阻值Sx2附近的大小为Sx4的电阻，ADC93a将TMR元件81的电阻值变换成数字值，所以，如图23(A)所示，控制电路95从ADC93a获得电阻值Sx4作为值X4。
(第5步)然后，控制电路95向各对应的开关元件供给使主开关MS成「接通」状态的指示信号，使电流方向切换电路的开关元件S1、S4成「接通」状态以及开关元件S3、S2成「断开」状态的指示信号，和使开关元件93b选择TMR元件82的指示信号。
这样，恒流源IS的电流按照开关元件MS、开关元件S1、第二检查用线圈92、第一检查用线圈91、开关元件S4以及该恒流源IS的顺序流动。其结果，由于第二检查用线圈92在Y轴负方向上向TMR元件82施加大小为Hb的磁场，第一检查用线圈91在X轴正方向上向TMR元件81施加大小为Hb的磁场，所以TMR元件82呈现电阻值Sy3的电阻，ADC93a将TMR元件82的电阻值变换成数字值。因此，如图23(B)所示，控制电路95从ADC93a获得电阻值Sy3作为值Y1。
(第6步)然后，控制电路95向开关元件MS供给使该开关元件MS成「断开」状态的指示信号。结果，由于开关元件MS从「接通」状态切换到「断开」状态，所以第一检查用线圈91以及第二检查用线圈92成为切断了来自恒流源IS的电流的非通电状态。因此，第一、第二检查用线圈91、92不产生任何磁场。
这时，由于ADC93a将TMR元件82的电阻值变换成数字值，所以，如图23(B)所示，控制电路95从ADC93a获得比电阻值Sy3大的电阻值Sy2作为值Y2。
(第7步)然后，控制电路95向各对应的开关元件提供使主开关MS再次成「接通」状态的指示信号，使电流方向切换电路的开关元件S1、S4成「断开」状态以及开关元件S3、S2成「接通」状态的指示信号。
其结果，开关元件MS切换成「接通」状态，同时电流方向切换电路的开关元件S1、S4切换成「断开」状态以及开关元件S2、S3切换成「接通」状态。这样，第二检查用线圈92在Y轴正方向上向TMR元件82施加大小为Hb的磁场。这时，TMR元件82呈现电阻值Sy1大小的电阻，ADC93a将TMR元件82的电阻值变换成数字值，所以，如图23(B)所示，控制电路95从ADC93a获得电阻值Sy1作为值Y3。
(第8步)然后，控制电路95向开关元件MS发出让该开关元件MS成「断开」状态的指示信号。其结果，由于开关元件MS从「接通」状态切换到「断开」状态，第一检查用线圈91以及第二检查用线圈92成为且断了来自恒流源IS的电流的非通电状态。因此，第一、第二检查用线圈91、92不产生任何磁场。
这时，TMR元件82呈现电阻值Sy2附近的大小为Sy4的电阻，ADC93a将TMR元件82的电阻值变换成数字值，所以，如图23(B)所示，控制电路95从ADC93a获得电阻值Sy4作为值Y4。
(第9步异常判定步骤)控制电路95由以上的第1～第8步获得值X1～X4以及值Y1～Y4时，判定以下的式3～式6是否成立。
式3X1-X3≥C式4|X2-X4|＜C式5Y3-Y1≥C式6|Y2-Y4|＜C2在上述式3和式5的值C1被选择为比TMR元件81的灵敏度不足时的值(X1-X3)的最大值和TMR元件82的灵敏度不足时的值(Y3-Y1)的最大值都大的值。在上述式4和式6的值C2被选择为比TMR元件81的磁滞过大时的值|X2-X4|和TMR元件82的磁滞过大时的值|Y2-Y4|的最小值还小的值。在此，值C1、C2均为正值。
在现时刻，磁传感器的TMR元件81、82、检测电路93以及电流供给电路94均在正常动作，则X1-X3＝Sx1-Sx3≥C1、|X2-X4|＝|Sx2-Sx4|＜C2、Y3-Y1＝Sy3-Sy1≥C1、|Y2-Y4|＝|Sy2-Sy4|＜C2。即，上述式3～式6均成立。因此，控制电路95判定磁传感器的TMR元件81、82、检测电路93以及电流供给电路94均正常。
然后说明TMR元件81的灵敏度不足而具他均正常动作的情况。这种情况下，TMR元件81被施加了X轴正方向的大小为Hb的磁场时，呈现出比电阻值Sx1小而比电阻值Sx2大的值，在施加了X轴负方向的大小为Hb的磁场时，呈现出比电阻值Sx3大而比电阻值Sx2小的值。因此，控制电路95通过进行上述第1～第8步获得图24(A)所示的值X1～X4以及图24(B)所示的值Y1～Y4。
这时，虽然上述式4～式6成立，由于TMR元件81的灵敏度不足，值(X1-X3)变小，因而上述式3不成立。控制电路95根据该结果判定发生了TMR元件81的灵敏度不足的异常情况。
然后说明TMR元件82的灵敏度不足，而其他均正常动作时的情况。这时，TMR元件82在被施加了Y轴正方向的大小为Hb的磁场时，呈现出比电阻值Sy1小而比电阻值Sy2大的值，在被施加了Y轴负方向的大小为Hb的磁场时，呈现出比电阻值Sy3大而比电阻值Sy2小的值。为此，控制电路95通过进行上述第1～第8步获得图25(A)所示的值X1～X4以及图25(B)所示的值Y1～Y4。
这时，虽然上述式3、式4、式6成立，由于TMR元件82的灵敏度不足，值(Y3-Y1)变小，因而上述式5不成立。控制电路95根据该结果判定发生了TMR元件82的灵敏度不足的异常情况。
然后说明TMR元件81的磁滞过大，而其他均正常动作时的情况。这样的TMR元件81在被施加了X轴正方向的大小为Hb的磁场后，使得该磁场消失时，呈现出比电阻值Sx2大许多而比电阻值Sx1小的值，在被施加了X轴负方向的大小为Hb的磁场后，使得该磁场消失时，呈现出比电阻值Sx2小许多而比电阻值Sx3大的值。为此，控制电路95通过进行上述第1～第8步获得图26(A)所示的值X1～X4以及图26(B)所示的值Y1～Y4。
这时，虽然上述式3、式5、式6成立，由于TMR元件8 1的磁滞过大，值|X2-X4|变大，因而上述式4不成立。控制电路95根据该结果判定发生了TMR元件81的磁滞过大的异常情况。
然后说明TMR元件82的磁滞过大，而其他均正常动作时的情况。这样的TMR元件82在被施加了Y轴正方向的大小为Hb的磁场后，使得该磁场消失时，呈现出比电阻值Sy2小许多而比电阻值Sy3大的值，在被施加了X轴负方向的大小为Hb的磁场后，使得该磁场消失时，呈现出比电阻值Sy2大许多而比电阻值Sy1小的值。为此，控制电路95通过进行上述第1～第8步，获得图27(A)所示的值X1～X4，以及图27(B)所示的值Y1～Y4。
这时，虽然上述式3～式5成立，由于TMR元件82的磁滞过大，值|Y2-Y4|变大，因而上述式6不成立。控制电路95根据该结果判定发生了TMR元件82的磁滞过大的异常情况。
然后说明发生了起主开关作用的开关元件MS处于常「接通」的状态而不变化为「断开」状态下第一、第二检查用线圈91、92中持续流入电流(但可以切换流入到第一、第二检查用线圈91、92中的电流的方向)的异常情况而其他均正常动作的情况。
这时，控制电路也进行上述第1～第8步。当发生这样的异常状态时，在第1和第2步中，由于由第一检查用线圈91向TMR元件81施加X轴正方向的给定大小Hb的磁场，TMR元件81呈现电阻值Sx1。又，在第三和第四步中，由于由第一检查用线圈91向TMR元件81施加X轴负方向的给定大小Hb的磁场，TMR元件81呈现电阻值Sx3。同样，在第5和第6步中，由于由第二检查用线圈92向TMR元件82施加Y轴正方向的给定大小Hb的磁场，TMR元件82呈现电阻值Sy1。又，在第7和第8步中，由于由第二检查用线圈92向TMR元件82施加Y轴负方向的给定大小Hb的磁场，TMR元件82呈现电阻值Sy3。为此，控制电路95通过进行上述第1～第8步，获得图28(A)所示的值X1～X4以及图28(B)所示的值Y1～Y4。
其结果，虽然上述式3、式5成立，由于值X2变成和值X1相同的电阻值Sx1，同时值X4变成和值X3相同的电阻值Sx3，上述式4不成立。同样，由于值Y2变成和值Y1相同的电阻值Sy1，同时值Y4变成和值Y3相同的电阻值Sy3，上述式6不成立。控制电路95获得这样的结果时，判定磁传感器80发生了异常情况。
然后说明起主开关作用的开关元件MS处于常「断开」的状态而不变化到「接通」状态的情况下第一、第二检查用线圈91、92断线或者连接导线96a～96c断线时发生第一、第二检查用线圈91、92中不能流入电流的异常情况。
这时，控制电路进行上述第1～第8步。当发生这样的异常状态时，在第1～第8步中的所有情况下，第一、第二检查用线圈91、92不产生任何磁场。因此，如图29(A)所示，值X1～X4均为相同的值的电阻值Sx2，如图29(B)所示，值Y1～Y4均为相同的值的电阻值Sy2。因此，虽然上述式4、式6成立，但上述式3、式5不成立。控制电路95获得这样的结果时判定磁传感器80发生了异常情况。
然后说明当发生了电流方向切换电路的开关元件S1、S4处于常「接通」的状态而不变化到「断开」状态、并且开关元件S2、S3处于常「断开」的状态而不变化到「接通」状态、不能变更第一、第二检查用线圈91、92中流入的电流的方向的异常情况。
这种情况下，控制电路也进行上述第1～第8步。当发生这样的异常状态时，在第1和第3步中，由于在第一检查用线圈91流入方向相同大小相同的电流，所以向TMR元件81施加X轴正方向的大小Hb的磁场。因此，如图30(A)的实线所示，控制电路95获取的值X1和值X3为相同的电阻值Sx1，虽然上述式4成立，但上述式3不成立。
同样，在第5和第7步中，由于在第二检查用线圈92流入方向相同大小相同的电流，向TMR元件82施加Y轴正方向的大小Hb的磁场。因此，如图30(B)的实线所示，值Y1和值Y3为相同的电阻值Sy3，虽然上述式6成立，但上述式5不成立。控制电路95获得这样的结果时，判定磁传感器80发生了异常情况。
此外，在电流方向切换电路的开关元件S2、S3处于常「接通」的状态而不变化到「断开」状态、并且开关元件S1、S4处于常「断开」的状态而不变化到「接通」状态的情况下，如图30(A)、(B)的虚线所示，值X1和值X3为相同的电阻值Sx3，Y1和值Y3为相同的电阻值Sy1，上述式3、式5仍然不成立。控制电路95获得这样的结果时，也判定磁传感器80发生了异常情况。
然后说明发生了检测电路93的开关元件93b一直选择TMR元件81而不能选择TMR元件82的异常情况。
在这样的异常状态下，由于一直检测的是TMR元件81的电阻值，第5～第8步的结果和第1～第4步的结果实质上是相同的，如图31(A)、(B)所示，值X1～X4和值Y1～Y4的各值实质上分别相同。即，值Y1是与X1相同的电阻值Sx1，值Y3是和X3相同的电阻值Sx3，值(Y3-Y1)是和(X3-X1)相同的为负值。因此，虽然上述式3、式4、式6成立，但上述式5不成立。控制电路95获得这样的结果时，判定磁传感器80(检测电路93)发生了异常情况。
同样，说明发生了检测电路93的开关元件93b一直选择TMR元件82而不选择TMR元件81的异常情况。
在这样的异常状态下，由于一直检测的是TMR元件82的电阻值，第1～第4步的结果和第5～第8步的结果实质上是相同的，如图32(A)、(B)所示，值X1～X4和值Y1～Y4的各值实质上分别相同。即，值X1是和Y1相同的电阻值Sy3，值X3是和Y3相同的电阻值Sy1，值(X1-X3)是和(Y1-Y3)相同的负值。因此，虽然上述式4～式6成立，但上述式3不成立。控制电路95获得这样的结果时，判定磁传感器80(检测电路93)发生了异常情况。
(第10步平衡判定步骤)最后，控制电路95在这之前的步骤中判定没有发生异常之后，为了判定TMR元件81和TMR元件82在特性上是否平衡，判定下式7、式8是否成立。值C3为正的给定值。
式7|X1-Y3|＜C式8|X3-Y1|＜C3当上述式7和式8的任一个不成立时，控制电路95判定发生了TMR元件81和TMR元件82的输出失去了均衡(平衡)的异常情况。
如上所述，依据第四实施例的磁传感器80，第一检查用线圈91和第二检查用线圈92被设置在芯片(基板80a)内，能够向TMR元件81、82施加检查用磁场，所以在磁传感器80的检查装置中不必要设置磁场发生功能。
又，依据有关的磁传感器80，第一检查用线圈91和第二检查用线圈92串联连接在电流供给源的恒流源IS上，把起通电控制电路作用的开关元件MS和开关元件S1～S4插入安装在其闭合回路中，所以即使开关元件MS、S1～S4的电阻值等特性存在离散，也可以在第一、第二检查用线圈91、92中流入相同大小的电流。因此，可以向TMR元件81、82施加相同大小的磁场，例如，通过进行上述式7、式8的判定，即根据TMR元件81、82呈现的电阻值，就可以判定两元件的输出是否均衡。
进一步，依据第四实施例的磁传感器80，检测电路93选择TMR元件81、82的任一个进行AD转换，ADC93a可以采用价廉并且小型的单通道ADC，同时也可以判定该检测电路93(的开关元件93b)的选择功能是否正常，可以提供可靠性高的磁传感器80。
又，如上所述，依据本实用新型的各实施例的磁传感器，由于采用双涡旋线圈，小型且耗电低，而且可以产生所需要的磁场。
此外，本实用新型并不限定于上述实施例，在本实用新型的范围内可以进行各种变形。例如，如果需要的话，除初始化线圈、偏置磁场线圈和测试线圈之外，还可以堆加两个或多个线圈并配置在每个磁传感器的基板上，如图34～36所示。
图34是按照本实用新型其他实施例的磁传感器的概略平面图。图35是沿图34的4-4线的磁传感器的部分截面图。图36是沿图34的5-5线的磁传感器的部分截面图。
这样的磁传感器包括TMR元件11、12、初始化线圈201、202、测试线圈21′、22′和控制流经线圈11、12、21′和22′等的电流的晶体管203。TMR元件11、12以及测试线圈21′、22′与上述的实施例一样。
初始化线圈201产生用来初始化包含在TMR元件11内的自由层的磁场；初始化线圈202产生用来初始化包含在TMR元件12内的自由层的磁场。初始化线圈201和202形成在基板10a上的叠堆的隔离层204之内，分别处在在TMR元件11和12的正下方、测试线圈21′、22′的上方。如上所述，按照本实用新型的磁传感器在单片芯片内可以有初始化线圈和测试线圈。
另外，第三实施例中的磁传感器60虽然采用了GMR元件，但是也可以采用TMR元件替代该GMR元件。又，第四实施例的磁传感器80虽然采用了TMR元件81、82，但是，如图37所示，也可以采用GMR元件等其他磁电阻效应元件替代TMR元件81、82，或者也可以采用把这些磁电阻效应元件分散配置在基板上同时用连接导线连接成桥式电路构成的磁检测器。
图37是按照上述的第四实施例的改型的使用GMR的磁传感器的截面图。该磁传感器在单片芯片内也包括初始化线圈和测试线圈。在基板10a的上方按顺序层叠(堆叠)有场氧化层80a1、第一隔离层80a2、第二隔离层80a4、第三隔离层80a6和第一钝化层80a7；在这些层和包括自旋快门膜SV及偏置铁磁膜3 1b的GMR元件的顶上形成有第二钝化层。对应于图20所示的线圈91和92的测试线圈80a3形成在第二隔离层80a4内；初始化线圈80a9形成在第一钝化层80a7内。晶体管80a10形成在第一隔离层80a2内。
在上述各实施例中，初始化用线圈、偏置磁场用线圈、检查用线圈虽然是在与形成TMR元件和GMR元件的基板相同的基板内(同一芯片内)形成，但也可以在与形成这些元件的基板不同的另外的基板内形成这些线圈，同时也可以把形成这些元件的基板和形成线圈的基板紧密附着在一起。
这里详细描述了本实用新型的说明性的优选实施例，但是应理解的是在本实用新型的宗旨内可以实施其他各种变形方案，并且所附属的权利要求书应包含这些变形，除非被现有技术所限制。
权利要求1.一种磁传感器包括薄膜状的磁电阻效应元件、形成在与所述磁电阻效应元件的膜平面平行的面内的产生向该磁电阻效应元件施加的磁场的线圈，其特征在于所述线圈由平面上看形成涡旋的第一导线和平面上看形成涡旋的第二导线构成；所述磁电阻效应元件平面上看配置在所述第一导线的涡旋中心和所述第二导线的涡旋中心之间；第一和第二导线由位于平面上看与磁电阻效应元件重叠的部分的第一导线的部分和位于平面上看与磁电阻效应元件重叠的部分的第二导线的部分相连接。
2.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于位于平面上看与所述磁电阻效应元件重叠的部分的所述第一导线的部分和位于平面上看与该磁电阻效应元件重叠的部分的所述第二导线的部分被形成为相互平行的直线状。
3.根据权利要求2所述的磁传感器，其特征在于位于平面上看与所述磁电阻效应元件重叠的部分的所述第一及所述第二导线的各自的宽度相互相等，而与位于其他部分的该第一及该第二导线的各自的宽度不同。
4.根据权利要求1～3任一项所述的磁传感器，其特征在于所述线圈是产生用来确认所述磁电阻效应元件是否正常发挥作用的磁场的线圈。
5.根据权利要求1～3任一项所述的磁传感器，其特征在于所述磁电阻效应元件是包含自由层和钉扎层的磁电阻效应元件；所述线圈是产生初始化所述自由层的磁化方向的磁场的线圈。
6.根据权利要求1～3任一项所述的磁传感器，其特征在于所述磁电阻效应元件是磁隧道效应元件；所述线圈是产生所述磁隧道效应元件用来检测施加在该元件上的外部磁场的偏置磁场的线圈。
7.一种磁传感器，其特征是包括基板、当第一方向内的第一指向上的磁场大小越大呈现越大的物理量而当该第一方向内的与该第一指向相反的指向上的磁场大小越大呈现越小的物理量的形成在所述基板上的第一磁检测部、当与所述第一方向相交的第二方向内的第二指向上的磁场大小越大呈现越大的物理量而当该第二方向内的与该第二指向相反的指向上的磁场大小越大呈现越小的物理量的形成在所述基板上的第二磁检测部、配置在所述第一磁检测部附近同时根据流入的电流在所述第一方向内产生大小和指向变化的磁场并且将所产生的磁场施加在该第一磁检测部上的第一检查用线圈、配置在所述第二磁检测部附近同时根据流入的电流在所述第二方向内产生大小和指向变化的磁场并且将所产生的磁场施加在该第二磁检测部上的第二检查用线圈、电流供给源、将所述第一检查用线圈和所述第二检查用线圈串联连接在所述电流供给源上的连接导线、插入安装在由所述电流供给源、所述第一检查用线圈、所述第二检查用线圈以及所述连接导线构成的闭合回路中、使该第一检查用线圈和该第二检查用线圈的状态切换到来自该电流供给源的电流流动的通电状态和切断该电流的非通电状态的某任一状态的通电控制电路。
8.一种磁传感器，其特征是包括基板、当第一方向内的第一指向上的磁场大小越大呈现越大的物理量而当该第一方向内的与该第一指向相反的指向上的磁场大小越大呈现越小的物理量的形成在所述基板上的第一磁检测部、当与所述第一方向相交的第二方向内的第二指向上的磁场大小越大呈现越大的物理量而当该第二方向内的与该第二指向相反的指向上的磁场大小越大呈现越小的物理量的形成在所述基板上的第二磁检测部、在所述基板内埋设在所述第一磁检测部的下方同时根据流入的电流在所述第一方向内产生大小和指向变化的磁场并且将所产生的磁场施加在该第一磁检测部上的第一检查用线圈、在所述基板内埋设在所述第二磁检测部的下方同时根据流入的电流在所述第二方向内产生大小和指向变化的磁场并且将所产生的磁场施加在该第二磁检测部上的第二检查用线圈、电流供给源、将所述第一检查用线圈和所述第二检查用线圈串联连接在所述电流供给源上的连接导线、插入安装在由所述电流供给源、所述第一检查用线圈、所述第二检查用线圈以及所述连接导线构成的闭合回路中、使该第一检查用线圈和该第二检查用线圈的状态切换到来自该电流供给源的电流流动的通电状态和切断该电流的非通电状态的某任一状态的通电控制电路。
9.根据权利要求7或8所述的磁传感器，其特征在于包括根据来自外部的指示信号选择所述第一磁检测部和所述第二磁检测部的某一方并且检测所选择的磁检测部呈现的物理量的检测电路、产生所述指示信号的控制电路；同时所述第一磁检测部在所述第一方向内的第一指向上被施加了给定大小的磁场时呈现第一大小的所述物理量、在所述第一方向内的与第一指向相反的指向上被施加了给定大小的磁场时呈现与所述第一大小不同的第二大小的所述物理量；所述第二磁检测部在所述第二方向内的第二指向上被施加了给定大小的磁场时呈现第一大小的所述物理量、在所述第二方向内的与第二指向相反的指向上被施加了给定大小的磁场时呈现与所述第一大小不同的第二大小的所述物理量；在该第一检查用线圈中流入给定方向的给定大小的电流时该第一检查用线圈向所述第一磁检测部施加所述第一指向上的给定大小的磁场而该第二检查用线圈向所述第二磁检测部施加与所述第二指向相反的指向上的该给定大小的磁场，当在该第一检查用线圈中流入与该给定方向相反方向的给定大小的电流时该第一检查用线圈向所述第一磁检测部施加与所述第一指向相反的指向上的给定大小的磁场而该第二检查用线圈向所述第二磁检测部施加所述第二指向上的该给定大小的磁场。
专利摘要提供一种磁传感器，设置有用来产生施加在磁电阻效应元件的偏置磁场的节省空间且耗电低的线圈。磁传感器设置有薄膜状的磁隧道效应元件(磁电阻效应元件)11。线圈21被配置在磁隧道效应元件11的下方平行于该元件的薄膜面的面内，并且是由涡旋状的第一导线部21－1和涡旋状的第二导线部21－2构成的双涡旋型的线圈。平面上看，磁隧道效应元件11被配置在第一导线部21－1的涡旋中心P1和第二导线部21－2的涡旋中心P2之间。平面上看第一导线部21－1与磁隧道效应元件11重叠的部分和同一平面上看第二导线部21－2与磁隧道效应元件11重叠的部分把第一、第二导线部21－1、21－2连接起来，以便流过同一方向的电流。
文档编号H01L43/08GK2600826SQ02282949
公开日2004年1月21日 申请日期2002年10月29日 优先权日2001年10月29日
发明者铃木利尚, 佐藤秀树, 金子诚 申请人:雅马哈株式会社