三轴磁传感器及其制造方法

专利名称：三轴磁传感器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种三轴磁传感器及其制造方法，该三轴磁传感器在一个衬 底内配置有由多个;兹阻效应元件桥接形成的X轴传感器、由多个磁阻效应元
件桥接形成的Y轴传感器、由多个磁阻效应元件桥接形成的Z轴传感器。
本申请要求下述申请的优先权，下述申请的内容以引用形式构成本申请 的一部分。
2005年3月17日申请的日本特愿2005 - 77010号
2005年3月28日申请的日本特愿2005 - 90581号
2005年3月28日申请的日本特愿2005 - 91256号
2006年2月9日申请的日本特愿2006 - 32124号
2006年2月9日申请的日本特愿2006 - 32125号
背景技术：
目前，作为磁传感器中使用的元件，已知有巨大磁阻效应元件(GMR 元件)和隧道磁阻效应元件(TMR元件)等。这些磁阻效应元件具有磁化 方向被钉扎(匕°ソド )(固定)为规定方向的钉扎(匕°ソ)层，磁化方向根 据外部磁场变化而变化的自由层，并且将与被钉扎层的磁化方向和自由层的 磁化方向间的对应关系相对应的》兹阻值作为输出显示。例如，专利文献1和 专利文献2公开了使用这种磁阻效应元件的磁传感器。
由专利文献1和专利文献2公开的磁传感器，为了分别检测正交的两个 方向(X轴方向和Y轴方向)的磁场变化，将磁阻效应元件彼此正交地配置， 将各个磁阻效应元件作为以数个元件为一组的元件组而桥接，通过获得各个 元件的输出(磁阻值的变化)，检测出二维平面的外部磁场。
另外，在许多场合中不仅需要取得二维平面的方位，还需要取得空间方 位、即三维方位。为了满足这种需求，需要能够精度良好地三维(X轴方向、 Y轴方向和Z轴方向)地检测出磁场方位。
但是，由于不能在同 一衬底上制作出这样的可以三维地4企测方位的三维 磁传感器，所以在目前尚不能获得薄型的三维磁传感器。
目前已经提出使两个芯片倾斜安装的三轴磁传感器(三维磁传感器)。
如图63A的俯视图所示，这种三轴^M专感器在封装组件内安装有由平面视图 呈正方形形状的A芯片和B芯片构成的两个芯片。这两个芯片如图63B的 侧视图所示，以相对水平面倾斜角度e的方式配置，在A芯片中形成有x 轴传感器(a~d)和yl轴传感器(e~h),在B芯片中形成有y2轴传感器 (i~l)。各传感器由四个GMR元件(a~d、 e~h、 i l)构成，且各GMR 元件沿着芯片的边制作。
此时，如图64A所示，通过GMR元件a d桥接而构成x轴传感器。 如图64B所示，通过GMR元件e h桥接而构成yl轴传感器。此外，如图 64C所示，通过GMR元件i ~ 1桥4妻而构成y2轴传感器。构成x轴传感器的 GMR元件a-d的灵敏度方向为x轴方向，构成yl轴传感器的GMR元件e h的灵敏度方向为yl轴方向，构成y2轴传感器的GMR元件i~l的灵敏度 方向为y2轴方向。
这样，在沿图63A中箭头所示的方向对构成各传感器的GMR元件施加 磁场时，其磁阻值相对该磁场强度成比例的减小。另一方面，在沿与图63A 中箭头所示方向相反的方向施加磁场时，其磁阻值相对该》兹场强度成比例的 增大。在此，各GMR元件如图64A、图64B和图64C所示，桥接构成各传 感器，当在电源与接地点之间施加规定电压(例如为3V)时，则由x轴传 感器输出信号Sx，由yl轴传感器输出信号Syl,由y2轴传感器输出信号 Sy2。
依据所获得的这些输出信号，可以通过下述公式(1 )求解出沿x轴方 向的石兹场分量Hx。同样的，可以通过下述公式(2)求解出沿y轴方向的磁 场分量Hy，通过下述公式(3)求解出沿z轴方向的磁场分量Hz。
Hx = 2kxxSx...... ( 1 )
Hy = ky ( Syl _ Sy2 ) /cosG...... (2)
Hz-kz (Syl + Sy2) /sine...... (3 )
在此，kx、ky、kz为比率常数，如果各传感器的灵敏度相等，则kx=ky=kz。 但是，上述的三维磁传感器需要在封装组件内安装由A芯片和B芯片 构成的两个芯片，所以这种传感器存在制作复杂、麻烦等问题。而且，由于需要使用特殊的封装组件，所以这种传感器存在价格较高、难以实现小型化的问题。
另一方面，本申请人通过专利文献3提出在一个衬底上安装三个以上磁 阻效应元件，从而能够对三轴方向上的磁场强度实施测定的磁传感器。
专利文献1:日本特许第3498737号公报
专利文献2:日本特开2002 - 299728号公报
专利文献3:日本特开2004 - 6752号公报

发明内容
上述在先完成的发明，是在硅衬底上形成沟槽，将Z轴^r测用；兹阻效应 元件配置在该沟槽的斜面，将X轴4企测用-兹阻效应元件和Y轴4全测用》兹阻 效应元件配置在衬底的平坦面，能够实现小型化。然而，由于所配置的多个 磁阻效应元件没有形成桥接，所以存在容易产生偏移的问题，而且Z轴传感 器仅由同一膜结构，并同样实施在先技术中用于永久磁铁片的有序化热处 理，所以还存在难以获得具有所希望特性的Z轴传感器的问题。
本发明是为解决上述技术问题而作出的，其目的在于提供一种具有能够 在一个芯片(一个衬底)内简单、容易地制作的三维磁传感器。
为了能够实现上述目的，本发明提供的第一种三轴磁传感器，在一个衬 底内具有灵敏度方向彼此交叉的多个磁阻效应元件，其特征在于至少一个 磁阻效应元件形成在所述衬底上的平面，并且其被钉扎层(匕°乂 K層)的磁 化方向在所述平面内，至少一个其它；兹阻效应元件形成在设置于所述衬底的 斜面上，并且其被钉扎层的磁化方向形成在沿所述斜面的面内。
该第一种三轴磁传感器利用由相同的永久磁铁片(组)产生的磁场中沿 不同方向的磁场实施有序化热处理。因此，能够使形成在一个衬底上不同位 置的具有相同结构的》兹阻效应元件、或形成在一个衬底的不同面上的具有相 同结构的磁阻效应元件具有相同的灵敏度。因此，能够防止安装时由于不可 避免的角度偏差所产生的灵敏度不均现象。
另外，为了实现上述目的，本发明的第二种三轴磁传感器，在一个衬底 内，具有多个磁阻效应元件桥接的X轴传感器、多个磁阻效应元件桥接的Y 轴传感器、多个磁阻效应元件桥接的Z轴传感器。磁阻效应元件由一个石兹阻 效应元件条或多个磁阻效应元件条串联连接而形成，X轴传感器的磁阻效应元件以及Y轴传感器的》兹阻效应元件形成在相对于衬底的平面平行的平面上，它们的磁化灵敏度方向为相对于各磁阻效应元件条的长度方向垂直的方向，X轴传感器的磁阻效应元件和Y轴传感器的磁阻效应元件的磁化方向彼 此垂直地形成，Z轴的磁阻效应元件形成在设置于衬底的斜面上，其磁化方 向在所述斜面内而形成，并且，其石兹化灵壽文度方向相对于该/磁阻效应元件条 的长度方向交叉而形成。
由此，可以使X轴传感器、Y轴传感器和Z轴传感器的石兹阻效应元件 的；兹化方向以彼此呈三维方向交叉的形式形成，所以能够测定X轴、Y轴和 Z轴的三维方向上的准确的^f兹场。而且，由于将X轴传感器、Y轴传感器和 Z轴传感器配置在一个衬底内，所以能够防止在将不同衬底上的传感器多个 组装而形成的磁传感器中出现角度偏差的情况，并且可以防止传感器大型 化，从而能够提供一种小型的三轴磁传感器。此时，由于仅将Z轴传感器形 成在由衬底的平面突出设置的突出部的斜面上，所以可以将Z轴传感器简 单、容易地制作在一个衬底内。
在此，若磁阻效应元件由多个;兹阻效应元件条平行配置，相邻的磁阻效 应元件条通过偏磁铁膜串联连接，则能够容易地对如后所述的各磁阻效应元 件条的自由层施加偏置磁场。
此时，若构成Z轴传感器的》兹阻效应元件的各;兹阻效应元件条形成在下 述斜面上，该斜面形成为相对于与所述衬底的平面垂直的Z轴以相同角度相 对向，该磁阻效应元件条的长度方向与衬底的长边(X轴)方向或短边(Y 轴)方向之中的任一方向一致，并且通过分别形成在各斜面上的》兹阻效应元 件条而构成的石兹阻效应元件彼此相邻地平行配置，则》兹场灵壽丈度的X轴分量 和Y轴分量会在各磁阻效应元件内相互抵消，仅出现磁场灵敏度的Z轴分 量。
而且，若构成z轴传感器的》兹阻效应元件的各石兹阻效应元件条形成在下述斜面上，该斜面形成为相对于与衬底的平面垂直的z轴相对向，该磁阻效应元件条的长度方向与衬底的长边(X轴)方向或短边(Y轴)方向之中的 任一方向一致，并且通过分别形成在所述各斜面上的》兹阻效应元件条而构成 的磁阻效应元件彼此相邻地平行配置且桥接，则磁场灵壽文度的X轴分量和Y 轴分量会相互抵消，仅出现磁场灵敏度的Z轴分量。
具有上述结构的本发明的第二种三轴^f兹传感器，衬底形成为俯视的长方
形状，其长宽比为1:2或1:1.5中任一种对于小型化来说是优选的。此时， 若由磁阻效应元件条构成的两个;兹阻效应元件;波此相邻地平4亍配置，并且这 两个磁阻效应元件与俯视时相对于衬底的中心点对称的位置形成的两个非 磁阻体桥接，则可以进一步小型化。
为制造上述的第二种三轴磁传感器，只要具有以下工序即可，即磁阻效 应元件形成工序，在衬底上形成成为X轴传感器的多个磁阻效应元件、成为 Y轴传感器的多个磁阻效应元件以及成为Z轴传感器的多个磁阻效应元件； 以及有序化热处理工序，对形成在衬底上的各;兹阻效应元件施加;兹场的同时 进行加热，对所述各》兹阻效应元件同时进行有序化热处理。此时，在有序化 热处理工序中，施加与下述斜面的垂直方向成45度方向的磁场，同时进行 加热并进行有序化热处理，该斜面上形成有构成成为Z轴传感器的多个磁阻 效应元件的各磁阻效应元件条。
而且，为了能够实现上述目的，本发明的第三种三轴^兹传感器，在一个 衬底内具有多个巨大石兹阻效应元件桥接的X轴传感器、多个巨大^兹阻效应元 件桥接的Y轴传感器、多个巨大磁阻效应元件桥接的Z轴传感器。巨大磁 阻效应元件由至少一个以上的巨大》兹阻效应元件条形成，并且，X轴传感器 的巨大》兹阻效应元件形成在相对于衬底的平面平行的平面上，巨大石兹阻效应 元件条的长度方向为Y轴方向，该巨大磁阻效应元件条的被钉扎层的磁化方 向为相对于X轴成规定角度(优选45°)的方向，其灵敏度方向为相对于该 巨大磁阻效应元件条的长度方向垂直的方向，Y轴传感器的巨大磁阻效应元 件形成在相对于衬底的平面平行的平面上，巨大磁阻效应元件条的长度方向 为X轴方向，该巨大-兹阻效应元件条的纟皮^"扎层的》兹化方向为相对于Y轴 成规定角度(优选45°)的方向，其灵敏度方向为相对于各巨大磁阻效应元 件条的长度方向垂直的方向，Z轴传感器的巨大;兹阻效应元件形成在设置于 衬底的斜面上，磁化的方向在所述斜面内，并且，其灵敏度方向形成为相对 于该巨大》兹阻效应元件条的长度方向交叉。
由此，由于可以使X轴传感器、Y轴传感器和Z轴传感器的巨大磁阻 效应元件的灵敏度方向彼此在三维方向上交叉而形成，所以能够测定X轴、 Y轴和Z轴的三维方向上的准确的石兹场。而且，由于X轴传感器、Y轴传感 器和Z轴传感器配置在一个衬底内，所以能够防止不同的传感器组装形成的 磁传感器中出现角度偏差的情况，并且可以防止传感器大型化，从而能够提供小型的三轴磁传感器。此时，由于Z轴传感器形成在位于衬底的斜面上， 所以可以将Z轴传感器简单、容易地制作在一个衬底内。在此，若巨大磁阻 效应元件为多个巨大》兹阻效应元件条平行配置，邻接的巨大石兹阻效应元件条 通过偏磁铁膜串联连接，则能够容易地对如后所述的各巨大磁阻效应元件条 的自由层施加偏置石兹场。
此时，若构成z轴传感器的巨大磁阻效应元件的各巨大,兹阻效应元件条
形成在斜面上，该斜面形成为相对于与衬底的平面垂直的z轴以相同角度相
对向，该巨大磁阻效应元件条的长度方向为相对于衬底的X轴方向或Y轴 方向的45度方向，通过分别形成在各斜面上的巨大磁阻效应元件条构成的 巨大磁阻效应元件彼此平行配置，则磁场灵敏度的X轴分量和Y轴分量在 各巨大磁阻效应元件内相互抵消，仅输出磁场灵敏度的Z轴分量。具有如上 结构的第三种三轴磁传感器，其衬底形成为俯视为长宽比1: 2或1: 1.5的 长方形形状，或是正方形形状，对于小型化来说是优选的。
为制造所述第三种三轴磁传感器，只要具备以下工序即可，即巨大^兹阻 效应元件形成工序，在衬底上形成成为X轴传感器的多个巨大磁阻效应元 件、成为Y轴传感器的多个巨大磁阻效应元件、以及成为Z轴传感器的多 个巨大石兹阻效应元件；以及有序化热处理工序，向形成在所述衬底上的各磁 阻效应元件桥接而成的组中两个^兹阻效应元件施加彼此异向的磁场，并且进 行加热，对所述各磁阻效应元件同时进行有序化热处理。此时，在有序化热 处理工序中，在形成有各巨大磁阻效应元件的衬底上，以相邻的棒磁铁的极 性彼此不同的方式，将多个棒磁铁并联排列的棒磁铁阵列的棒磁铁的排列方 向配置为与该衬底成45度角度，然后加热而进行有序化热处理
而且，为了能够实现上述目的，本发明的第四种三轴磁传感器，在一个 衬底内具有多个巨大磁阻效应元件桥接的X轴传感器、多个巨大;兹阻效应元 件桥接的Yl轴传感器、多个巨大磁阻效应元件桥接的Y2轴传感器。巨大 磁阻效应元件为多个巨大磁阻效应元件条串联连接，并且，X轴传感器的巨 大磁阻效应元件形成在相对于衬底的平面平行的平面上，其被钉扎层的磁化 方向以及灵敏度方向为相对于各巨大磁阻效应元件条的长度方向垂直的方 向，Yl轴传感器形成在相对于衬底的平面倾斜规定角度的第一斜面上，其 被钉扎层的磁化方向以及灵敏度方向为相对于各巨大磁阻效应元件条的长 度方向垂直的方向并为沿所述第一斜面的方向，Y2轴传感器形成在与第一斜面为相同角度但与该第一斜面反方向倾斜的第二斜面上，其被钉扎层的磁 化方向以及灵敏度方向为相对于各巨大磁阻效应元件条的长度方向垂直的 方向且为沿所述第二斜面的方向。
由此，由于X轴传感器、Yl轴传感器和Y2轴传感器的巨大磁阻效应 元件的灵敏度方向在三维方向交叉而形成，所以能够测定沿X轴、Y轴和Z 轴三维方向的准确^磁场。而且，由于将X轴传感器、Y1轴传感器和Y2轴 传感器配置在一个村底内，所以能够防止不同传感器组装而成的磁传感器中 出现角度偏差的情况，并且可以防止传感器大型化，能够提供一种小型的三 轴磁传感器。此时，由于仅将Yl轴传感器和Y2轴传感器形成在设置于衬 底的斜面上，所以可以将Yl轴传感器和Y2轴传感器简单、容易地制作在 一个衬底内。
在此，若巨大/f兹阻效应元件为多个巨大^l阻效应元件条平行配置，相邻 的巨大磁阻效应元件条通过偏磁铁膜串联连接，则能够容易地对如后所述的 各磁阻效应元件条的自由层施加偏置磁场。优选第 一斜面以及第二斜面以背 靠背的方式形成于衬底上配置的突部。或者第一斜面以及第二斜面相对向地 形成于衬底上配置的沟槽部。而且，还可以使第一斜面通过第一突出部或第 一沟槽部而形成，使第二斜面形成在与第一突出部或第一沟槽部不同的第二 突出部或第二沟槽部。
为制造上述的第四种三轴磁传感器，只要具有如下工序即可，即巨大磁 阻效应元件形成工序，在衬底上形成成为X轴传感器的多个巨大^F兹阻效应元 件、成为Yl轴传感器的多个巨大磁阻效应元件、成为Y2轴传感器的多个 巨大磁阻效应元件；以及有序化热处理工序，对形成在衬底上的各巨大磁阻 效应元件施加》兹场，并且加热，对各所述巨大》兹阻效应元件同时进行有序化 热处理。
而且，为了解决上述技术问题，本发明还进一步提供了下述的第五种磁 传感器及其制造方法。
即，本发明的第五种磁传感器，在衬底上至少分别形成一对X轴、Y 轴、Z轴的》兹阻效应元件，这些X轴、Y轴、Z轴的》兹阻效应元件各自的》兹 化方向形成为在三维方向上交叉的形态，所述衬底的单元的四边形成有所述 X轴以及Y轴的磁阻效应元件，并且，在所述单元的四角形成有所述Z轴 磁阻效应元件，所述Z轴的磁阻效应元件的磁化状态，与所述X轴以及Y轴的磁阻效应元件的磁化状态相等。
对于该第五种磁传感器，通过在衬底单元的四边形成X轴和Y轴磁阻 效应元件，并且在所述单元的四角形成Z轴磁阻效应元件，使所述Z轴磁阻
效应元件的-兹化状态与所述X轴和Y轴^F兹阻效应元件的；兹化状态相同，可 以j吏X轴和Y轴》兹阻效应元件的各》兹阻效应元件条的灵每文度与Z轴J兹阻效 应元件的灵敏度相同，能够高精度地求出三维(X轴方向、Y轴方向和Z轴 方向)的f兹场方位。
该第五种磁传感器在所述四角上，以走向彼此平行的方式形成一对或多 对斜面，在该一对或多对斜面上，彼此平行地形成一对或多对沟槽，在该一 对或多对沟槽的内面形成所述Z轴》兹阻效应元件。
这种磁传感器中，所述X轴以及Y轴的磁阻效应元件的灵敏度方向为 所述衬底面内，所述Z轴的；兹阻效应元件的灵敏度方向为与所述衬底面交叉 的方向。
本发明的第五种磁传感器的制造方法，该磁传感器在衬底上至少分别形 成一对X轴、Y轴、Z轴-兹阻效应元件，这些X轴、Y轴、Z轴石兹阻效应元 件的各自的磁化方向形成为在三维方向上彼此交叉的形态，该制造方法具有 以下工序，即在衬底的单元的四边形成所述X轴以及Y轴/f兹阻效应元件、 和与之连接的永久》兹铁膜，并且在所述单元的四角，形成所述Z轴》兹阻效应 元件和与之连接的永久磁铁膜的工序；利用相邻的永久磁铁片的极性彼此不
同地配置有多个永久磁铁片的磁铁阵列，使所述衬底的单元的四角在所述磁 铁阵列的相邻的永久磁铁片间对准位置，使与所述Z轴的磁阻效应元件连接 的永久磁铁膜磁化的工序；移动所述衬底使所述衬底在所述磁铁阵列的永久 磁铁片上对准位置，使与所述X轴以及Y轴的磁阻效应元件连接的永久磁 铁膜^f兹化的工序。
根据该磁传感器的制造方法，通过利用相邻的永久磁铁片的极性彼此不 同地配置有多个永久磁铁片的磁铁阵列，使所述衬底的单元的四角在所述磁 铁阵列的相邻的永久磁铁片间对准位置，使与所述Z轴的磁阻效应元件连接 的永久f兹铁膜^f兹化的工序之后，进行移动所述衬底使所述衬底在所述;兹铁阵 列的永久磁铁片上对准位置，使与所述X轴以及Y轴的磁阻效应元件连接 的永久磁铁膜磁化的工序，在对X轴和Y轴磁阻效应元件实施磁化时，不 需要担心Z轴磁阻效应元件的磁化状态出现变化。由此，可以使X轴和Y
轴磁阻效应元件的灵敏度，与Z轴磁阻效应元件的灵敏度之间没有差异，能
够容易且成本低廉地获得可以高精度地求出三维(X轴方向、Y轴方向和Z 轴方向)的磁场方位的磁传感器。
上述的第五种磁传感器的制造方法，在使所述X轴以及Y轴的磁阻效 应元件的各自含有被钉扎层的层磁化的工序中，使用在相邻的所述永久磁铁 片之间的位置形成有缝隙的软》兹性板。
上述的第五种磁传感器的制造方法，在使所述X轴以及Y轴的磁阻效 应元件的各自含有被钉扎层的层磁化的工序时，使用在所述永久磁铁片的各 四边的附近形成有缝隙的软;兹性板。
而且，上述的第五种磁传感器的制造方法，所述Z轴磁阻效应元件形成 在其走向彼此平行的一对或多对斜面上，在使与所述Z轴^t阻效应元件连接 的永久磁铁膜磁化时，通过所述永久磁铁片的与所述衬底交叉的磁场进行磁 化，在使与所述X轴以及Y轴磁阻效应元件连接的永久磁铁膜磁化时，通 过所述永久磁铁片的与所述衬底平行的磁场进行磁化


图1A为本发明实施例1的三轴磁传感器的示意性平面图。
图1B为沿本发明实施例1的三轴磁传感器示意1A中A-A剖面图。
图2A为用于本发明的三轴磁传感器的磁阻效应元件的概略结构的示意 图，表示多个石兹阻效应元件(GMR)条连"l妻而形成为一个;兹阻效应元件的状 态下的平面图。
图2B为用于本发明的三轴磁传感器的磁阻效应元件的概略结构的示意 图，表示沿图2A的A-A剖面的示意性剖面图。
图2C为用于本发明的三轴石兹传感器的磁阻效应元件的概略结构的示意 图，表示图2B内部的叠层状态的示意图。
图3A为如图1A所示的实施例1的三轴^f兹传感器的钉扎方向和灵敏度 方向的示意图，表示整体平面的示意性平面图。
图3B为如图1A所示的实施例1的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度 方向的示意图，表示图3A中的部分A放大时的示意性立体图。
图3C为如图1A所示的实施例1的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度方向的示意图，表示图3A中的部分B放大时的示意性立体图。
图4A为实施例1中桥接连线的方框图，表示X轴传感器的桥接连线的 方框图。
图4B为实施例1中桥接连线的方框图，表示Y轴传感器桥接连线的方 框图。
图4C为实施例1中桥接连线的方框图，表示Z轴传感器桥接连线的方框图。
图5A为本发明实施例的三轴磁传感器的通路部的制造工序的示意性剖 面图。
图5B为本发明实施例的三轴磁传感器的焊盘部(pad)的制造工序的示 意性剖面图。
图5C为本发明实施例的三轴磁传感器的GMR部的制造工序的示意性 剖面图。
图6A为本发明实施例的三轴磁传感器的通路部的制造工序的示意性剖 面图。
图6B为本发明实施例的三轴磁传感器的焊盘部(pad)的制造工序的示 意性剖面图。
图6C为本发明实施例的三轴磁传感器的GMR部的制造工序的示意性 剖面图。
图7A为本发明实施例的三轴磁传感器的通路部的制造工序的示意性剖面图。
图7B为本发明实施例的三轴磁传感器的焊盘部(pad)的制造工序的示 意性剖面图。
图7C为本发明实施例的三轴磁传感器的GMR部的制造工序的示意性 剖面图。
图8A为本发明实施例的三轴磁传感器的通路部的制造工序的示意性剖 面图。
图8B为本发明实施例的三轴磁传感器的焊盘部(pad)的制造工序的示 意性剖面图。
图8C为本发明实施例的三轴磁传感器的GMR部的制造工序的示意性
剖面图。
图9A为本发明实施例的三轴磁传感器的通路部的制造工序的示意性剖面图。
图9B为本发明实施例的三轴磁传感器的焊盘部(pad)的制造工序的示 意性剖面图。
图9C为本发明实施例的三轴磁传感器的GMR部的制造工序的示意性剖面图。
图10A为本发明实施例的三轴磁传感器的通路部的制造工序的示意性 剖面图。
图10B为本发明实施例的三轴磁传感器的焊盘部(pad)的制造工序的 示意性剖面图。
图IOC为本发明实施例的三轴磁传感器的GMR部的制造工序的示意性 剖面图。
图11A为本发明实施例的三轴^f兹传感器的通路部的制造工序的示意性 剖面图。
图11B为本发明实施例的三轴磁传感器的焊盘部(pad)的制造工序用 的示意性剖面图。
图11C为本发明实施例的三轴^f兹传感器的GMR部的制造工序的示意性 剖面图。
图12A为本发明实施例的三轴磁传感器的通路部的制造工序的示意性 剖面图。
图12B为本发明实施例的三轴磁传感器的焊盘部(pad)的制造工序的 示意性剖面图。
图12C为本发明实施例的三轴^f兹传感器的GMR部的制造工序的示意性剖面图。
图13A为本发明实施例的三轴磁传感器的通路部的制造工序的示意性 剖面图。
图13B为本发明实施例的三轴磁传感器的焊盘部(pad)的制造工序的 示意性剖面图。
图13C为本发明实施例的三轴磁传感器的GMR部的制造工序的示意性剖面图。
图14A为本发明实施例的三轴磁传感器的通路部的制造工序的示意性剖面图。
图14B为本发明实施例的三轴磁传感器的焊盘部(pad)的制造工序的 示意性剖面图。
图14C为本发明实施例的三轴磁传感器的GMR部的制造工序的示意性 剖面图。
图15A为本发明实施例1的有序化热处理(钉扎处理)状态的示意性 平面图。
图15B为本发明实施例1的有序化热处理(钉扎处理)状态的示意性 平面图，表示图15A的A-A剖面的剖面图。
图15C为本发明实施例1的有序化热处理(钉扎处理)状态的示意性 平面图，表示图15A的B-B剖面的剖面图。
图16A为本发明实施例1的三轴磁传感器的第一变形例结构的示意性 结构图。
图16B为本发明实施例1的三轴^F兹传感器的第二变形例结构的示意性 结构图。
图16C为本发明实施例1的三轴》兹传感器的第三变形例结构的示意性 结构图。
图16D为表示作为本发明实施例1的三轴磁传感器的第四变形例的结
构用的示意性结构图。
图17A为本发明实施例2的三轴磁传感器的示意性平面图。
图17B为本发明实施例2的三轴^f兹传感器，表示图17A的A-A剖面
的剖面图。
图18A为图17A所示的实施例2的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度
方向的示意图，表示其整体平面的平面图。
图18B为图17A所示的实施例2的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度
方向的示意图，表示图18A的部分A放大时的示意性立体图。
图18C为图17A所示的实施例2的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度
方向的示意图，表示图18A的部分B放大时的示意性立体图。 图19A为本发明实施例2的X轴传感器桥接连线的方框图。 图19B为本发明实施例2的Y轴传感器桥接连线的方框图。 图19C为本发明实施例2的Z轴传感器桥接连线的方框图。
图20A为本发明实施例2的有序化热处理(钉扎处理)状态的示意性 平面图。
图20B为本发明实施例2的有序化热处理(钉扎处理)状态的示意图，表示图20A的A-A剖面的剖面图。
图20C为本发明实施例2的有序化热处理(钉扎处理)状态的示意图，表示图20A的B-B剖面的剖面图。
图21A为本发明实施例3的三轴磁传感器的示意性平面图。
图21B为本发明实施例3的三轴^f兹传感器的示意图，表示图21A的A-A剖面的剖面图。
图22A为图21A所示的实施例3的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度方向的示意图，表示整体平面的示意性平面图。
图22B为图21A所示的实施例3的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度方向的示意图，表示图22A的部分A放大时的示意性立体图。
图23A为实施例3中X轴传感器的桥接连线的方框图。
图23B为实施例3中对Y轴传感器的桥接连线的方框图。
图23C为实施例3中对Z轴传感器的桥接连线的方框图。
图24A为实施例3的有序化热处理(钉扎处理)状态的示意性平面图。
图24B为实施例3的有序化热处理(钉扎处理)状态的示意图，表示图24A的A-A剖面的剖面图。
图25为本发明实施例4的三轴磁传感器的示意性平面图。
图26A为本发明实施例5的三轴磁传感器的示意性平面图。
图26B为本发明实施例5的三轴磁传感器的示意图，表示图26A的A- A剖面的剖面图。
图27A为用于本发明实施例5的三轴磁传感器的巨大磁阻效应元件结构的示意图，表示多个巨大磁阻效应元件(GMR)条连接形成为一个巨大磁阻效应元件状态的平面图。
图27B为用于本发明实施例5的三轴》兹传感器的巨大》兹阻效应元件结构的示意图，表示图27A的B-B，剖面的剖面图。
图27C为用于本发明实施例5的三轴磁传感器的巨大磁阻效应元件结构的示意图，表示图27B中内部叠层结构的示意图。
图28A为如图26A所示的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度方向的示意图，表示整体平面的示意性平面图。
图28B为如图26A所示的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度方向的示意图，表示图28A的部分C放大时的示意性立体图。
图28C为如图26A所示的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度方向的示意图，表示图28A的部分D放大时的示意性立体图。
图29A为实施例5的三轴^f兹传感器中的X轴传感器桥接连线的方框图。
图29B为实施例5的三轴磁传感器中的Y轴传感器桥接连线的方框图。
图29C为实施例5的三轴》兹传感器中的Z轴传感器桥接连线的方框图。
图30A为实施例5的三轴磁传感器有序化热处理(钉扎处理)状态的示意图，表示用于有序化热处理(钉扎处理)的棒磁铁阵列的示意性平面图。
图30B为实施例5的三轴磁传感器有序化热处理(钉扎处理)状态的示意图，表示有序化热处理(钉扎处理)状态的示意性平面图。
图31A为本发明实施例6的三轴^f兹传感器的示意性平面图。
图31B为本发明实施例6的三轴磁传感器的示意图，表示图31A的E-E，剖面的剖面图。
图32A为如图31A所示的实施例6的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度方向的示意图，表示整体平面的示意性平面图。
图32B为如图31A所示的实施例6的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度方向的示意图，表示图32A的部分F放大时的示意性立体图。
图32C为如图31A所示的实施例6的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度方向的示意图，表示图32A的部分G放大时的示意性立体图。
图33A为实施例6中三轴磁传感器的X轴传感器桥接连线的方框图。
图33B为实施例6中三轴磁传感器的Y轴传感器桥接连线的方框图。
图33C为实施例6中三轴磁传感器的Z轴传感器桥接连线的方框图。
图34A为实施例6的三轴磁传感器有序化热处理(钉扎处理)状态的示意图，表示用于有序化热处理(钉扎处理)的棒;兹铁阵列的示意性立体图。
图34B为实施例6的三轴磁传感器有序化热处理(钉扎处理)状态的示意图，表示有序化热处理(钉扎处理)状态的示意性平面图。
图35A为本发明实施例7的三轴磁传感器的示意性平面图。
图35B为本发明实施例7的三轴》兹传感器的示意图，表示图35A的A—A'剖面的剖面图。
图36A为用于本发明实施例7的三轴磁传感器的巨大磁阻效应元件结
构的示意图，表示多个巨大磁阻效应元件(GMR)条连接形成为一个X轴
传感器用巨大磁阻效应元件的状态的示意性平面图。
图36B为用于本发明实施例7的三轴磁传感器的巨大磁阻效应元件结
构的示意图，表示图36A的B-B，剖面的剖面图。
图36C为用于本发明实施例7的三轴磁传感器的巨大-兹阻效应元件结
构的示意图，表示图36B中内部叠层结构的示意图。
图37A为本发明实施例7的多个巨大磁阻效应元件(GMR)条连接，
以构成为一个Yl轴传感器用巨大石兹阻效应元件和一个Y2轴传感器用巨大
磁阻效应元件状态的示意性平面图。
图37B为从斜上方观察图37A的部分C时的示意性立体图。
图38A为如图35A所示的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度方向的示
意图，表示整体平面的示意性平面图。
图38B为如图35A所示的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度方向的示
意图，表示图38A的部分D放大时的示意性立体图。
图38C为如图35A所示的三轴磁传感器的钉扎方向和灵敏度方向的示
意图，表示图38A的部分E放大时的示意性立体图。
图39A为实施例7的X轴传感器桥接连线的方框图。
图39B为实施例7的Yl轴传感器桥接连线的方框图。
图39C为实施例7的Y2轴传感器桥接连线的方框图。
图40为实施例7中有序化热处理(钉扎处理)状态时的示意性平面图。
图41为说明实施例7中的有序化热处理(钉扎处理)的示意图。
图42为本发明实施例7的第一变形例的三轴磁传感器结构的示意性平面图。
图43为本发明实施例7的第二变形例的三轴磁传感器结构的示意性平 面图。
图44为本发明实施例7的第三变形例的三轴磁传感器结构的示意性平面图。
图45为本发明实施例7的第四变形例的三轴磁传感器结构的示意性平面图。
图46为本发明实施例8的三轴磁传感器结构的示意性平面图。
图47A为如图46所示的实施例8的部分A、部分B放大时的示意图，表示部分F中的H-H，剖面放大时的示意性剖面图。
图47B为如图46所示的实施例8的部分A、部分B放大时的示意图，表示部分F放大时的示意性平面图。
图47C为如图46所示的实施例8的部分A、部分B放大时的示意图，表示部分G的剖面H-H，剖面放大时的示意性剖面图。
图47D为如图46所示的实施例8的部分A、部分B》文大时的示意图，表示部分G放大时的示意性平面图。
图48为本发明实施例9的三轴^f兹传感器的示意性平面图。
图49为本发明实施例9中的X轴GMR元件的示意性平面图。
图50为用于本发明实施例9的Z轴GMR元件的示意性平面图。
图51为图50的A-A剖面的剖面图。
图52为本发明实施例9的X轴传感器连接的方框图。
图53为本发明实施例9的Y轴传感器连接的方框图。
图54为本发明实施例9的Z轴传感器连接的方框图。
图55为本发明实施例9的、有序化加热处理时阵列配置的平面图。
图56为沿图55中B-B线的剖面图。
图57为本发明实施例9的Z轴GMR元件^t化时的阵列配置的平面图。
图58为本发明实施例9的用于X轴GMR元件和Y轴GMR元件磁化 工序的;兹扼部件的平面图。
图59为本发明实施例9的磁轭部件中磁场状态的示意图。
图60为本发明实施例9的X轴GMR元件和Y轴GMR元件》兹化工序 的示意性平面图。
图61为用于本发明实施例10的磁化工序的磁轭部件的平面图。
图62为本发明实施例10的磁轭部件中磁场状态的示意图。
图63A为现有技术的磁传感器的示意性平面图。
图63B为现有技术的磁传感器的示意性侧面图。
图64A为现有技术的磁传感器桥接状态的示意图。
图64B为现有技术的磁传感器桥接状态的示意图。
图64C为现有技术的磁传感器桥接状态的示意图。
附图标记说明
10、 50a、 50b、 50c、 50d、 60、 70、 80、 110、 120、 210、 220、 230、 240、 250、 301 三轴磁传感器
11、 302 衬底
21、 22、 23、 24、 51a~51d、 52a~52d、 53a~53d、 54a~54d、 61a ~ 61d、 71a 71d、 81a 81d、 112a 112d、 122a 122d、 212a 212d、 222a~ 222d、 232a 232d、 242a~242d、 252a~252d、 304-307 X轴GMR元件
31、 32、 33、 34、 51e~51h、 52e ~ 52h、 53e~53h、 54e ~ 54h、 61e~ 61h、 71e 71h、 81e 81h、 112e 112h、 122e 122h、 308 — 311 Y轴 GMR元件
41、 42、 43、 44、 51i~511、 52i~521、 53i~531、 54i~541、 61i~611、 71i~711、 81i~811、 112i~1121、 122i、 122j、 312-315 Z轴GMR元件
122k、 1221 非磁阻部件
212e~212h、 222e~222h、 232e 232h、 242e~242h、 252e ~ 252h Yl 轴GMR元件
212i~2121、 222i~2221、 232i~ 2321、 242i~ 2421、 252i ~ 2521 Y2 轴GMR元件
具体实施例方式
下面参考附图，作为实施例1至实施例IO的三轴磁传感器，对本发明 的实施方式进行说明，然而本发明并不限于这些实施例，在不改变本发明目 的的范围内，可以适当改变来实施本发明。 (实施例1 )
首先，参考附图1A 附图15C，说明实施例1的三轴磁传感器。 实施例1的三轴磁传感器10如图1A和图1B所示，呈在平面视图中具 有彼此正交的、沿X轴方向和Y轴方向延伸的边的长方形形状(在此，短 边(纵向边)与长边(横向边)的比率(长宽比)为1: 2，且沿X轴延伸 的边为长边，沿Y轴延伸的边为短边)，而且配置有在沿与X轴和Y轴相正 交的Z轴方向上具有比较小厚度的、由石英或硅结构的衬底11。在该衬底 11上，形成有分别由四个X轴GMR元件21 24、 Y轴GMR元件31 34、
Z轴GMR元件41 ~ 44构成的、总共为十二个的GMR元件，以及总共为十 二个的焊盘部(^少K)(图中未示出)和将各个焊盘部与各个元件连接的 连接线(图中未示出)。而且，在该衬底11内，形成有LSI (大规才莫集成电 路)和配线层，采用形成有LSI的衬底形成为能够实施数字信号输出的磁传 感器，采用仅形成有配线层的衬底形成为能够实施模拟信号输出的磁传感 器。
在此，X轴GMR元件由第一 X轴GMR元件21 、第二 X轴GMR元件 22、第三X轴GMR元件23和第四X轴GMR元件24构成。在衬底11沿 X轴方向的左侧端部(此时，以图1A的左侧端部为X轴的基准点，以由该 基准点向图中右侧的方向为X轴的正方向，以与之相反的方向为X轴的负 方向。以下相同。)与右侧端部间的大致中间位置(下面，称为X轴中央部)， 将第一 X轴GMR元件21配置在Y轴方向的下侧端部(此时，以图1A的 下侧端部为Y轴的基准点，以由该基准点向图中上侧的方向为Y轴的正方 向，以与之相反的方向为Y轴的负方向。以下相同。)与上侧端部间的大致 中间位置(下面，称为Y轴中央部)的上方，将第二X轴GMR元件22配 置在其下方。而且，在衬底11的X轴左侧端部附近，将第三X轴GMR元 件23配置在Y轴中央部上方，将第四X轴GMR元件24配置在其下方。
Y轴GMR元件由第一 Y轴GMR元件31、第二 Y轴GMR元件32、 第三Y轴GMR元件33、第四Y轴GMR元件34构成。在衬底11的Y轴 方向的上侧端部的附近，将第一Y轴GMR元件31配置在由X轴中央部至 X轴左侧端部间大致中间位置的右方，将第二 Y轴GMR元件32配置在该 中间位置的左方。而且，在衬底11的Y轴方向的下侧端部附近，将第三Y 轴GMR元件33配置在由X轴中央部至X轴左侧端部间大致中间位置的右 方，将第四Y轴GMR元件34配置在该中间位置左方。
Z轴GMR元件由第一Z轴GMR元件41、第二Z轴GMR元件42、第 三Z轴GMR元件43、第四Z轴GMR元件44构成。在衬底11的Y轴中央 部至Y轴的下侧端部间的大致中间位置，将第一Z轴GMR元件41配置在 由X轴中央部至X轴右侧端部间大致中间位置的左方，将第二 Z轴GMR 元件42配置在该中间位置的右方。而且，在衬底11的Y轴中央部至Y轴 的上侧端部间的大致中间位置，将第三Z轴GMR元件43配置在由X轴中 央部至X轴左侧端部间大致中间位置的左方，将第四Z轴GMR元件44配置在该中间位置的右方。
在此，各个GMR元件21-24、 31~34、 41-44，具有彼此平行且呈带 状邻接配置的四个GMR条(八-)，这四个GMR条通过磁膜(偏置磁膜) 串联连接，在其端部由作为端子部的磁膜连接而形成。例如，如图2A、图 2B所示(在图2A至图2C中仅表示第一X轴GMR元件21，其它GMR元 件具有相同的结构)，四个GMR条21a、 21b、 21c、 21d通过磁膜21f、 21g、 21h串联连接，在其端部由作为端子部的^兹膜21e、 21i连接而形成。
此时，X轴GMR元件21 24的各GMR条(21a、 21b、 21c、 21d等) 形成在与衬底11的表面平行的表面上，其长度方向相对X轴呈45°角度配 置。Y轴GMR元件31 ~ 34的各GMR条形成在与衬底11的表面相平行的 表面上，其长度方向相对X轴GMR元件21 ~ 24的各GMR条的长度方向呈 正交配置。Z轴GMR元件41 ~44的各GMR条，配置在形成于衬底11的、 剖面形状呈梯形的多个突出部(坝形部)15的各个斜面上，并且以在一个斜 面(倾斜角度形成为大致45。)形成有一个GMR条(例如43a、 43b、 43c、 43d或44a、 44b、 44c、 44d (参见图1B )等)的方式配置，其长度方向呈 相对X轴垂直且相对Y轴平行的方式排列。
下面，参考图2A-图2C,以第一 X轴GMR元件21的GMR条21b 为例，对GMR条的结构进行说明。其它GMR条21a、 21c、 21d的结构与 其相同，所以在此仅对GMR条21b进行说明。而且，其它X轴GMR元件 22、 23、 24， Y轴GMR元件31、 32、 33、 34和Z轴GMR元件41 、 42、 43、 44的结构与GMR元件21的结构相同，所以省略了对它们的详细说明。
在此，第一 X轴GMR元件21的GMR条21b，沿图2A中的线A - A 实施平面剖开所形成的示意性剖面图如图2B所示，由自旋阀(7t。yZ》 7")膜SV构成，具有在其两个端部下方形成的CoCrPt (钴铬铂)等硬质强 磁体，即具有高保磁力的材料构成的磁膜(偏置磁膜；硬质强磁体薄膜层) 21g、 21f。
自旋阀膜SV的膜结构如图2C所示，由在衬底11上依次叠层形成的自 由层(7卩-层自由层，自由磁化层)F，由膜厚为2.4nm (24埃)的Cu 构成的具有导电性的间隔层(7、-廿层)S,被钉扎层(匕°7层固定层， 固定磁化层)P,以及由膜厚为2.5nm ( 25埃)的钛(Ti)或钽(Ta)构成 的盖层(矢Y匕° 7夕'、层)C构成。
自由层F为可以根据外界磁场方向改变其磁化方向的层，由直接形成在
衬底11上的膜厚为8nm (80埃)的CoZrNb非晶态磁性层21b - 1,形成在 CoZrNb非晶态》兹性层21b- 1上的、膜厚为3.3nm ( 33埃)的NiFe镍铁》兹 性层21b-2，形成在NiFe磁性层21b-2上的、膜厚为1 ~ 3nm ( 10 ~ 30埃) 左右的CoFe磁性层21b - 3构成。CoZrNb非晶态磁性层21b - 1和NiFe磁 性层21b - 2构成软质强磁体薄膜层。设置CoFe磁性层21b - 3是为了防止 NiFe磁性层21b - 2中的Ni和间隔层S中的Cu层21b - 4的扩散。
被钉扎层P由膜厚为2.2nm ( 22埃)的CoFe磁性层21b - 5、与由含有 45 ~ 55moP/。的Pt的PtMn合金形成的、膜厚为24nm ( 240埃)的反强磁性 膜21b-6重叠而构成。CoFe磁性层21b-5通过以交换耦合的方式由反强 磁性膜21b-6内衬(裏打$^5 ),构成磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固 定)为X轴方向(此时，为X轴负方向)的被钉扎层。
上述的第一X轴GMR元件21的偏置磁膜21e、 21f、 21g、 21h、 21i， 为了保持自由层F的单轴各向异性，沿着与各GMR条的长度方向平行的方 向(相对X轴为-45°的方向)对该自由层F施加偏置磁场。CoFe磁性层 21b_ 5 (其它GMR条21a、 21c、 21d与其相同)通过以交换耦合的方式由 反强磁性膜21b-6内衬，形成为磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为 X轴正方向(图3A的实线箭头al所示的方向)的被钉扎层。同样的，第二 X轴GMR元件22沿着与各GMR条的长度方向相平行的方向(相对X轴为 -45。的方向)施加偏置磁场。而且，以使磁化"兹化矢量)方向被钉扎(固 定)为X轴正方向(图3A中的实线箭头bl所示的方向)的方式形成被钉 扎层。
由此，第一 X轴GMR元件21和第二 X轴GMR元件22的磁场灵敏度 方向，为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即相对X轴正方向为45° 的方向(图3A中的虚线箭头a2、 b2所示的方向)，在沿着图3A中的虛线 箭头a2、 b2所示方向施加磁场的场合，第一X轴GMR元件21和第二X轴 GMR元件22的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，在沿着与图3A中的虚 线箭头a2、 b2所示方向相反的方向施加》兹场的场合，第一 X轴GMR元件 21和第二 X轴GMR元件22的磁阻值相对磁场大小成比率的增加。
在另 一方面，第三X轴GMR元件23和第四X轴GMR元件24的偏置 磁膜，以与第一 X轴GMR元件21和第二 X轴GMR元件22为18Q。相反的
方向、在与各GMR条的长度方向平行的方向(相对X轴负方向为45°的方 向)，施加偏置磁场。以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为X轴负方 向(图3A中的实线箭头cl、 dl所示的方向，与第一 X轴GMR元件21和 第二 X轴GMR元件22的被钉扎层的磁化方向为180。相反的方向)的方式 形成被钉扎层。
由此，其磁场灵敏度方向为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、 即图3A中的虛线箭头c2、 d2所示的方向(与第一X轴GMR元件21和第 二X轴GMR元件22的灵敏度方向为180。相反的方向)，在沿着图3A中的 虛线箭头c2、 d2所示方向施加磁场的场合，第三X轴GMR元件23和第四 X轴GMR元件24的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，在沿着与图3A中 的虚线箭头c2、 d2所示方向相反的方向施加》兹场的场合，第三X轴GMR 元件23和第四X轴GMR元件24的^f兹阻值相对^t场大小成比率的增加。
第一 Y轴GMR元件31和第二 Y轴GMR元件32的偏置;兹膜，在与各 GMR条的长度方向平行的方向(相对X轴正方向为45。的方向，即相对第 一 X轴GMR元件21和第二 X轴GMR元件22的偏置^f兹场沿逆时针方向转 动90°的方向)，施加偏置磁场。以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为 Y轴正方向(为图3A中的实线箭头el、 fl所示的方向)的方式形成被钉扎 层。
由此，其磁场灵敏度方向为相对各GMR条的长度方向垂直的方向、即 相对X轴负方向为45°的方向(图3A中的虛线箭头e2、 G所示的方向)， 在沿着图3A中的虛线箭头e2、G所示方向施加》兹场的场合，第一 Y轴GMR 元件31和第二 Y轴GMR元件32的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，在 沿着与图3A中的虛线箭头e2、 f2所示方向相反的方向施加;兹场的场合，第 一 Y轴GMR元件31和第二 Y轴GMR元件32的磁阻值相对磁场大小成比 率的增力口。
在另 一方面，第三Y轴GMR元件33和第四Y轴GMR元件34的偏置 磁膜，在与第一 Y轴GMR元件31和第二 Y轴GMR元件32为1 SO。相反的 方向、与各GMR条的长度方向平行的方向(相对X轴负方向为-45°的方 向)，施加偏置磁场。以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为Y轴负方 向(图3A中的实线箭头gl、 hl所示的方向)的方式形成被钉扎层。
由此，其磁场灵敏度方向为相对各GMR条的长度方向为垂直方向、即相对X轴正方向为-45°的方向(图3A中的虚线箭头g2、 h2所示的方向， 与第一 Y轴GMR元件31和第二Y轴GMR元件32的》兹化方向为180。相反 的方向)，在沿着图3A中的虛线箭头g2、 h2所示方向施加^f兹场的场合，第 三Y轴GMR元件33和第四Y轴GMR元件34的磁阻值相对磁场大小成比 率的减少，在沿着与图3A中的虛线箭头g2、 h2所示方向相反的方向施加磁 场的场合，第三Y轴GMR元件33和第四Y轴GMR元件34的磁阻值相对 ^磁场大小成比率的增加。
如图3B的示意图所示那样，第一 Z轴GMR元件41和第二Z轴GMR 元件42的偏置磁膜41f、 41g、 41h(42f、 42g、 42h)，沿着与各GMR条41a、 41b、 41c、 41d (42a、 42b、 42c、 42d)的长度方向为平行的方向、即在突 出部(坝形部)15的各个斜面(倾斜角度大致为45。)的平面上，以其长度 方向相对X轴垂直且相对Y轴平行的方向施加偏置磁场。以磁化(磁化矢 量)方向被钉扎(固定)为相对Z轴正方向为45。的方向(图3B中的实线 箭头il (jl)所示的方向)的方式形成被钉扎层。
而且，各GMR条41a、 41b、 41c、 41d (42a、 42b、 42c、 42d)通过偏 置磁膜41f、 41g、 41h(42f、 42g、 42h)串联连接。由此，其磁场灵敏度方 向为相对各GMR条的长度方向为垂直方向、即具有沿Z轴正方向的分量沿 着图3B中的虚线箭头i2 (j2)所示的方向(即由纸面的内侧朝向外侧的方 向)，在沿着图3B中的虛线箭头i2 (j2)所示方向施加磁场的场合，第一Z 轴GMR元件41和第二 Z轴GMR元件42的磁阻值相对磁场大小成比率的 减少，在沿着图3B中的虛线箭头i2 (j2)所示方向相反的方向施加磁场的 场合，第一 Z轴GMR元件41和第二 Z轴GMR元件42的磁阻值相对磁场 大小成比率的增加。
在另一方面，如图3C的示意图所示那样，第三Z轴GMR元件43和第 四Z轴GMR元件44的偏置磁膜43f、 43g、 43h (44f、 44g、 44h)，在与各 GMR条43a、 43b、 43c、 43d (44a、 44b、 44c、 44d)的长度方向平行的方 向、即在突出部(坝形部)15的各个斜面(倾斜角度大致为45°)的平面上， 在其长度方向相对X轴垂直且相对Y轴平行的方向施加偏置磁场。以；兹化 (磁化矢量)方向被钉扎(固定)为相对Z轴负方向为45°的方向(为图3C 中的实线箭头kl (11)所示的方向)的方式形成被钉扎层。
而且，各GMR条43a、 43b、 43c、 43d (44a、 44b、 44c、 44d)通过偏置磁膜43f、 43g、 43h(44f、 44g、 44h)串联连接。由此，其磁场灵敏度方 向为相对各GMR条的长度方向为的垂直方向、即具有沿Z轴负方向的分量 成为沿着图3C中的虚线箭头k2 (12)所示的方向(即由纸面的外侧朝向内 侧的方向)，在沿着图3C中的虚线箭头k2 (12)所示方向施加磁场的场合， 第三Z轴GMR元件43和第四Z轴GMR元件44的磁阻值相对磁场大小成 比率的减少，在沿着图3C中的虛线箭头k2 (12)所示方向相反的方向施加 磁场的场合，第三Z轴GMR元件43和第四Z轴GMR元件44的磁阻值相 对磁场大小成比率的增加。
X轴磁传感器的等价回路如图4A所示，第一 第四X轴GMR元件21 ~ 24通过全桥接连接而构成。在图4A中，箭头表示各GMR元件21 ~ 24的固 定层的被钉扎后的磁化方向。在该结构中，焊盘25和焊盘26连接在电压恒 定电源29的正极和负极，施加电位Vxin+ (在本实施例中为3V )和电位Vxin —(在本实施例中为0V )。焊盘27和焊盘28的电位被分别作为电位Vxout+ 和电位Vxout —取出，其电位差(Vxout+ - Vxout —)被作为传感器输出Vxout 取出。
Y轴磁传感器的等价回路如图4B所示，第一 ~第四Y轴GMR元件31 ~ 34通过全桥接连接而构成。而且，焊盘35和焊盘36连接在电压恒定电源 39的正极和负极，施加电位￥7^1+ (在本实施例中为3V)和电位Vyin—(在 本实施例中为0V)。焊盘37和焊盘38的电位差被作为传感器输出Vyout取 出。
Z轴磁传感器的等价回路如图4C所示，第一 第四Z轴GMR元件41 ~ 44通过全桥接连接而构成。而且，焊盘45和焊盘46连接在电压恒定电源 49的正极和负极，施加电位￥^11+ (在本实施例中为3V)和Vzin—(在本实 施例中为0V)。焊盘47和焊盘48的电位差被作为传感器输出Vzout取出。
下面参考图5A、图5B、图5C-图14A、图14B、图14C所示的示意 性剖面图，对具有上述结构的三轴磁传感器的制造方法进行说明。图5A、图6A、图7A.......图14A表示通3各部，图5B、图6B、图7B.......图14B表示焊盘部(pad)，图5C、图6C、图7C.......图14C表示Z轴GMR部。上述，jt匕日寸j尤选采用通过CMOS( Complementary Metal Oxide Semiconductor: 互补金属氧化物半导体)工序预先制作有LSI的衬底，或是仅预先制作有配 线层的衬底作为衬底11。
如图5A~图5C所示，这种三轴磁传感器的制造方法首先在形成有配线 层lla的衬底(石英衬底或硅衬底)11上，通过SOG (Spin On Glass: 旋转涂覆玻璃)方法涂覆由诸如氧化硅膜或氮化硅膜等构成的层间绝缘膜 llb，也可以采用CMP (化学机械抛光)方法，以使其平坦的方式形成。随 后如图6A~图6C所示，通过腐蚀去除位于通路部和焊盘部上的层间绝缘膜 llb，制作开口部llc、 lld。随后如图7A 图7C所示，通过等离子CVD (Chemical Vapor deposition:化学气相沉积)方法，在这些表面形成Si02 膜(厚度为1500埃)lle、 Si3N4膜(厚度为5000埃)llf。
如图8A~图8C所示，在其上涂覆抗蚀剂，以在通路部和焊盘部形成开 口的方式切割出图案。随后，通过腐蚀去除位于通路部和焊盘部上的Si3N4 膜llf，并去除抗蚀剂。由此，在通i 各部和焊盘部上形成开口部11g、 llh, 且不对SiCb膜lie实施腐蚀而保留Si02膜lle。此时，开口部llg、 llh的 开口宽度比开口部llc、 lld的开口宽度小。这是为了防止由于层间绝缘膜 llb在开口部llc、 lld露出，导致水分浸入至配线层或LSI。
随后，如图9A~图9C所示，通过等离子CVD方法在其上形成Si02 膜(厚度为5pm) lli。接着，在其上涂覆抗蚀剂形成抗蚀剂膜(厚度为5pm) llj。在所形成的抗蚀剂膜(厚度为5pm) llj上切割出用于在通路部和焊盘 部形成开口部的图案，并且切割出用于形成Z轴GMR元件41、 42、 43、 44 的配置用突出部(坝形部)15的图案。在切割后，进行温度为150°C、时间 为10分钟的热处理，如图10A 图10C所示，使抗蚀剂膜llj的边角部形 成为锥形形状(锥形化)。
随后，以大致相同的比率，对SiO2莫(厚度为5um) lli和抗蚀剂膜(厚 度为5um) lli实施腐蚀，并且在腐蚀后Si02膜lli的最大厚度部分的厚度 为大约5000埃的条件下实施干式腐蚀。在这时，SiCM莫lli处的通路部和焊 盘部的开口尺寸，不比Si3N4膜llf处的通路部和焊盘部的开口尺寸更大。 在进行干式腐蚀之后，去除剩余的抗蚀剂。由此，可以如图11A 图IIC所 示，在GMR部形成由Si02膜lli构成的突出部(坝形部)15。
随后，在其上涂覆抗蚀剂，切割出用于在通路部处形成开口部的图案后， 进行腐蚀。通过去除剩余的抗蚀剂，如图12A 图12C所示，在通路部形成 开口部llk，露出作为衬底11的最上层的配线层lla。随后通过溅射法，形 成由Ti或Cr (膜厚度为300um )构成的基底膜。
随后通过溅射法(义Z7夕IJ》夕、、法)、真空蒸镀法、离子电镀法(4才乂/l^-亍4^y)等方法，在基底膜的表面上形成由CoCrPt等材料构 成的硬质强磁性体、即具有高保磁力的偏置磁膜llm(然后，形成如图2A 所示的偏置磁膜21e、 21f、 21g、 21h、 21i等)。在其上涂覆抗蚀剂，在将该 抗蚀剂切割为偏置磁膜的图案之后，对偏置磁膜llm和基底膜进行腐蚀。在 腐蚀之前，为了对突出部(坝形部)15的斜面部进行适当的腐蚀，优选通过 热处理对该抗蚀剂实施回溶处理，以去除该抗蚀剂的端部的尖角(使之圆 滑)。随后，对去除剩余的抗蚀剂。通过溅射方式，在这些表面上形成构成 GMR元件的GMR多层膜lln(然后，形成GMR元件21 ~24、 31 ~34、 41 ~ 44等)。
如图2C所示，该GMR多层膜lln由在衬底11上依次叠层形成的自由 层(自由层，自由磁化层)F,由膜厚为2.4nm ( 24埃)的Cu构成的具有导 电性的间隔层S，被钉扎层(固定层，固定磁化层)P，以及由膜厚为2.5nm (25埃)的钛(Ti)或钽(Ta)构成的盖层C构成。而且，自由层F由直 接形成在衬底11上的膜厚为8nm ( 80埃)的CoZrNb非晶态^t性层21b _ 1 ， 膜厚为3.3nm ( 33埃)的NiFe磁性层21b - 2，膜厚为1 ~ 3nm ( 10 ~ 30埃) 左右的CoFe磁性层21b - 3构成。CoZrNb非晶态磁性层21b - 1和NiFe磁 性层21b-2由软质强磁性体薄膜层构成。另一方面，被钉扎层P由膜厚为 2.2nm ( 22埃)的CoFe磁性层21b - 5，以及膜厚为24nm ( 240埃)的反强 磁性膜21b-6重叠构成。
随后，在所获得的叠层体上，使永久磁铁阵列接近而进行有序化热处理 (钉扎处理)，以固定被钉扎层P的磁化方向。此时，有序化热处理(钉扎 处理)可以如图15A 图15C所示的那样，将邻接的永久棒磁铁片的上端(下 端)以极性彼此不同且呈格子状配置的方式形成的永久棒磁铁阵列(磁阵 列)，以由衬底11的中心部至左侧区域的中心部上为N极、由衬底11的中 心部至右侧区域的中心部上为S极的方式配置。
如图15A 图15C('图15A-图15C表示仅配置有六个永久磁铁片时的 状态)所清楚表示的那样，在由衬底11的中心部至左侧区域的中心部上配 置的永久棒磁铁片的下面，形成有由一个N极朝向与该N极为最短距离相 邻的S极的方向上、相互错开90。的方向不同的；兹场。另一方面，在由衬底 11的中心部至右侧区域的中心部上配置的永久棒;兹铁片的下面处，形成有由一个S极至与该S极为最短距离的相邻N极的方向上、相互错开90。的方向 不同的磁场。利用这种磁场，进行对固定层P (固定层P的被钉扎层)的磁 化方向实施固定的热处理。即，在如图15A 图15C所示的状态下，固定衬 底11和永久棒磁铁阵列(磁阵列)，在真空中将其加热至260。C ~290°C，并 在该状态下放置约四小时，由此进行有序化热处理(钉扎处理)。
由此，如图3A 图3C所示，第一X轴GMR元件21和第二X轴GMR 元件22中的被钉扎层的磁化方向，固定为如图3A中的箭头al、 bl所示的 方向，第三X轴GMR元件23和第四X轴GMR元件24中的被钉扎层的磁 化方向，固定为如图3A中的箭头cl、 dl所示的方向。第一Y轴GMR元件 31和第二 Y轴GMR元件32中的被钉扎层的磁化方向，固定为如图3A中 的箭头el、 fl所示的方向，第三Y轴GMR元件33和第四Y轴GMR元件 34中的被钉扎层的磁化方向，固定为如图3A中的箭头gl、 hl所示的方向。 第一 Z轴GMR元件41和第二 Z轴GMR元件42的被钉扎层的磁化方向， 固定为位于突出部(坝形部)15的斜面内、相对Z轴正方向由X轴倾斜45。 角度的方向，第三Z轴GMR元件43和第四Z轴GMR元件44的被钉扎层 的^f兹化方向，固定为位于突出部(坝形部)15的斜面内、相对Z轴负方向 由X轴倾斜45。角度的方向。
随后，在GMR多层膜lln的表面上，以任意的厚度、例如在平坦部的 厚度为2|am的方式涂覆抗蚀剂，在该抗蚀剂的表面配置掩模，并通过印像、 显影处理去除不需要的抗蚀剂，以形成具有与随后所获得的GMR多层膜lln 相同图案的抗蚀剂膜。此时，为了在突出部(坝形部)15进行适当的腐蚀， 优选在腐蚀之前的热处理中对该抗蚀剂实施回流处理，以去除该抗蚀剂的尖 角部(使其圆滑)。随后通过离子研磨(4才> 、；！i ^夕)，去除未受到抗蚀 剂膜保护的部分的GMR多层膜lln，以规定的形状(例如为具有多个窄幅 带状体的形状)形成GMR多层膜lln。此时，通路部同时残余在GMR多层 膜lln和偏置磁膜llm。这是为了防止在通路部的边缘产生断线。
随后，去除抗蚀剂膜，如图14A 图14C所示，通过等离子CVD法在 其上形成膜厚为10000埃的S^N4膜llo之后，再在其上形成聚酰亚胺(水 卩4 S卜')膜llp，形成保护膜。将位于焊盘部上的聚酰亚胺膜llp作为掩 模，通过腐蚀去除位于焊盘部上的SbN4膜llo，以将焊盘部开口，在形成 各个焊盘部的同时，形成将它们连接的配线，最后切断衬底ll。采用上述的方式，可以制作出如图1A和图1B所示的、实施例1的三轴^f兹传感器10。
(实施例1的变形例)
可以对于上述实施例1的三轴^f兹传感器中各GMR元件的配置关系，进 行种种变形以形成变形例。下面参考图16A~图16D,对实施例1的三轴磁 传感器的典型变形例进行简单说明。而且，当需要采用实施例1中的各GMR 元件的配置关系，或是下述变形例的各GMR元件的配置关系中的某一种配 置关系时，通过形成在衬底的LSI回路等适当选择即可。 (第一变形例)
图16A为表示第一变形例的三轴磁传感器50a的结构的示意图，该第 一变形例是对Z轴GMR元件的配置关系进行了改变。即，如图16A所示， 在位于衬底51的Y轴中央部至Y轴的上侧端部间大致中间位置，将第一Z 轴GMR元件51i配置在由X轴中央部至X轴右侧端部间大致中间位置的左 方，将第二 Z轴GMR元件51j配置在该中间位置的右方。在衬底51的Y 轴中央部至Y轴的下侧端部间大致中间位置，将第三Z轴GMR元件51k配 置在由X轴中央部至X轴左侧端部间大致中间位置的左方，将第四Z轴GMR 元件511配置在该中间位置的右方。此时，X轴GMR元件51a 51d和Y轴 GMR元件51e 51h的配置关系，与上述的实施例1中的X轴GMR元件21 ~ 24和Y轴GMR元件31 ~ 34的配置关系相同。
(第二变形例)
图16B为表示第二变形例的三轴磁传感器50b的结构的示意图，该第 二变形例是对Y轴GMR元件的配置关系进行了改变。即，如图16B所示， 在位于衬底52的Y轴上侧端部附近，将第一 Y轴GMR元件52e配置在由 X轴中央部至X轴右侧端部之间大致中间位置的右方，将第二 Y轴GMR元 件52f配置在该中间位置的左方。在衬底52的Y轴下侧端部的附近，将第 三Y轴GMR元件52g配置在由X轴中央部至X轴右侧端部之间大致中间 位置的右方，将第四Y轴GMR元件52h配置在该中间位置的左方。此时， X轴GMR元件52a ~ 52d和Z轴GMR元件52i ~ 521的配置关系，与上述实 施例1中的X轴GMR元件21 ~ 24和Z轴GMR元件41 ~ 44的配置关系相 同。
(第三变形例)
图16C为表示第三变形例的三轴磁传感器50c的结构的示意图，该第三
变形例对X轴GMR元件的配置关系进行了改变。即，如图16C所示，在衬 底53的X轴右侧端部的附近，将第一 X轴GMR元件53a配置在Y轴中央 部的上方，将第二 X轴GMR元件53b配置在Y轴中央部的下方。在衬底 53的X轴中央部，将第三X轴GMR元件53c配置在Y轴中央部的上方， 将第四X轴GMR元件53d配置在Y轴中央部的下方。此时，Y轴GMR元 件53e 53h和Z轴GMR元件53i 531的配置关系，与上述实施例1中Y 轴GMR元件31 ~ 34和Z轴GMR元件41 ~ 44的配置关系相同。
(第四变形例)
图16D为表示第四变形例的三轴磁传感器50d的结构的示意图，该第 四变形例对Y轴GMR元件和Z轴GMR元件的配置关系进行了改变。即， 如图16D所示，在位于衬底54的Y轴上侧端部附近，将第一 Y轴GMR元 件54e配置在由X轴中央部至X轴左侧端部之间大致中间位置的右方，将 第二 Y轴GMR元件54f配置在该中间位置的左方。在衬底54的Y轴上侧 端部附近，将第三Y轴GMR元件54g配置在由X轴中央部至X轴右侧端 部之间大致中间位置的右方，将第四Y轴GMR元件54h配置在该中间位置 的左方。而且，在衬底54的Y轴中央部至Y轴的上侧端部之间大致中间位 置，将第一Z轴GMR元件54i配置在由X轴中央部至X轴右侧端部之间大 致中间位置的左方，将第二Z轴GMR元件54j配置在该中间位置的右方。 在衬底54的Y轴中央部至Y轴的下侧端部之间的大致中间位置，将第三Z 轴GMR元件54k配置在由X轴中央部至X轴左侧端部之间的大致中间位置 的左方，将第四Z轴GMR元件541配置在该中间位置的右方。此时，X轴 GMR元件54a ~ 54d的配置关系，与上述实施例1中的X轴GMR元件21 ~ 24的配置关系相同。
(实施例2)
下面参考附图17A~附图20C，对实施例2的三轴磁传感器进行说明。 实施例2的三轴磁传感器60如图17A和图17B所示，具有沿在平面视 图中彼此正交的X轴方向和Y轴方向延伸的边的长方形形状(在此，短边 (纵向边)与长边(横向边)的比率(长宽比)为1: 1.5，且沿X轴延伸的 边为长边，沿Y轴延伸的边为短边)，而且配置有在沿与X轴和Y轴相正交 的Z轴方向上具有比较小厚度的、由石英或硅构成的衬底61。采用具有这 种结构的衬底61，可以比作为实施例1的三轴》兹传感器实现进一步的小型
化。
在该衬底61上，形成有由分别为四个的X轴GMR元件61a 61d、 Y 轴GMR元件61e 61h、 Z轴GMR元件61i ~ 611构成的、总共为十二个的 GMR元件，以及总共为十二个的焊盘部(图中未示出)和将各个焊盘部与 各个元件连接的连接线(图中未示出)。而且，在该衬底61内，与上述实施 例1中的衬底11同样，形成有LSI或配线层，采用形成有LSI的衬底可以 形成为能够实施数字信号输出的磁传感器，采用仅形成有配线层的衬底可以 形成为能够实施模拟信号输出的磁传感器。
在此，X轴GMR元件由第一X轴GMR元件61a、第二X轴GMR元 件61b、第三X轴GMR元件61c和第四X轴GMR元件61d构成。在位于 衬底61的由X轴左侧端部朝向右侧端部的大致2/3的位置，将第一 X轴GMR 元件61a配置在Y轴中央部的上方，将第二 X轴GMR元件61b配置在Y 轴中央部下方。在衬底61的X轴左侧端部附近，将第三X轴GMR元件61c 配置在Y轴中央部的上方，将第四X轴GMR元件61d配置在Y轴中央部 下方。
Y轴GMR元件由第一 Y轴GMR元件61e、第二 Y轴GMR元件61f、 第三Y轴GMR元件61g、第四Y轴GMR元件61h构成。在位于衬底61 的Y轴上侧端部的附近，将第一 Y轴GMR元件61e配置在由X轴左侧端 部朝向右侧端部为大致1/3位置的右方，将第二 Y轴GMR元件61f配置在 该1/3位置的左方。在衬底61的Y轴下侧端部附近，将第三Y轴GMR元 件61g配置在由X轴左侧端部朝向右侧端部为大致1/3位置的右方，将第四 Y轴GMR元件61h配置在该1/3位置的左方。
Z轴GMR元件由第一 Z轴GMR元件61i、第二 Z轴GMR元件61j、 第三Z轴GMR元件61k、第四Z轴GMR元件611构成。在位于衬底61的 由X轴左侧端部朝向右侧端部为大致2/3的位置与右侧端部间的中央部，将 第一 Z轴GMR元件61i配置在Y轴中央部的上方，将第二 Z轴GMR元件 61j配置在Y轴中央部下方。在衬底61的由X轴左侧端部朝向右侧端部为 大致1/3的位置与大致2/3的位置间的中央部，将第三Z轴GMR元件61k 配置在由Y轴中央部的上方，将第四Z轴GMR元件611配置在Y轴中央部 下方。
各个GMR元件61a 61d、 61e 61h、 61i~611，具有彼此平行且呈带状邻接配置的四个GMR条，这四个GMR条通过磁膜(偏置磁膜)串联连 接，在其端部处连接作为端子部的磁膜。
此时，X轴GMR元件61a~ 61d的各GMR条形成在与衬底61的表面 相平行的表面上，其长度方向相对X轴呈45°配置。Y轴GMR元件61e 61h的各GMR条形成在与衬底61的表面相平行的平面上，其长度方向相对 X轴GMR元件61a~ 61d的各GMR条的长度方向呈正交配置。
而且，Z轴GMR元件61i~611的各GMR条如图17B、图18B、图18C 所示，形成在位于衬底61上的、剖面形状呈梯形形状的多个突出部(坝形 部)65的各个斜面上，并且以在一个斜面(倾斜角度大致为45°)形成有一 个GMR条(例如为61i-1、 61i —2、 61i —3、 61i —4(61j-l、 61j —2、 61j -3、 61j-4)、或是61k-l、 61k-2、 61k-3、 61k-4(61卜1、 611-2、 611-3、 611-4))的形式配置，其长度方向以相对X轴平行且相对Y轴垂 直的方向配置。
实施例2的三轴i兹传感器60，与实施例1的三轴磁传感器10间的不同 点，主要在于衬底61为实施例1中的衬底11的2/3大小，和Z轴GMR元 件61i~611的配置位置，其它均与实施例1的三轴^F兹传感器IO具有相同的 结构。
此时，X轴GMR元件61a、 61b中的偏置磁膜，以与各GMR条的长度 方向为平行的方向(相对X轴正方向为-45。角度的方向)施加偏置磁场。 以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为X轴正方向(为图18A中的实 线箭头al、 bl所示的方向)的方式形成被钉扎层。第三X轴GMR元件61c 和第四X轴GMR元件61d的偏置^兹膜，以与各GMR条的长度方向为平行 的方向(相对X轴负方向为45。的方向)施加偏置磁场。以磁化(磁化矢量) 方向被钉扎(固定)为X轴负方向(为图18A中的实线箭头cl、 dl所示的 方向，与第一 X轴GMR元件61a和第二 X轴GMR元件61b的磁化方向为 180。相反方向)的方式形成被钉扎层。
因此，第一 X轴GMR元件61 a和第二 X轴GMR元件61b的磁场灵敏 度方向，为相对各GMR条的长度方向为垂直方向、即相对X轴正方向为45。 角度的方向(沿图18A中的虚线箭头a2、 b2所示的方向)。在另一方面，第 三X轴GMR元件61c和第四X轴GMR元件61d的磁场灵敏度方向，为相 对各GMR条的长度方向为垂直方向、即相对X轴负方向为45°的方向(沿
图18A中的虚线箭头c2、 d2所示的方向，与第一X轴GMR元件61a和第 二 X轴GMR元件61b的灵ll度方向为180。相反的方向)。
第一 Y轴GMR元件61e和第二 Y轴GMR元件61f中的偏置磁膜，以 与各GMR条的长度方向为平行的方向(相对X轴正方向为45。的方向，即 相对X轴GMR元件61a ~ 61b的偏置;f兹场沿逆时针方向转过90°的方向)， 施加偏置磁场。以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为Y轴正方向(为 图18A中的实线箭头el、 fl所示的方向)的方式形成被钉扎层。在另一方 面，第三Y轴GMR元件61g和第四Y轴GMR元件61h的偏置^兹膜，沿着 与第一 Y轴GMR元件61e和第二 Y轴GMR元件61 f为180。相反的方向， 即与各GMR条的长度方向为平行的方向(相对Y轴负方向为-45°角度的 方向)，施加偏置》兹场。以磁化U兹化矢量)方向被4丁扎(固定)为Y轴负 方向(为图18A中的实线箭头gl、 hl所示的方向)的方式形成祐:钉扎层。
因此，第一Y轴GMR元件61e和第二 Y轴GMR元件61f的磁场灵敏 度方向，为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即相对X轴负方向为 -45。的方向(沿图18A中的虚线箭头e2、 f2所示的方向)。另一方面，第 三Y轴GMR元件61g和第四Y轴GMR元件61h的磁场灵敏度方向，为相 对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即相对X轴正方向为-45°的方向 (沿图18A中的虚线箭头g2、 h2所示的方向，与第一 Y轴GMR元件61e 和第二 Y轴GMR元件61f的磁化方向为180。相反的方向)。
如图18B的示意图所示，第一Z轴GMR元件61i和第二Z轴GMR元 件61j中的偏置磁膜61i-5、 61i-6、 61i-7(61j-5、 61j-6、 61j-7),以 与各GMR条61i-l、 61i —2、 61i —3、 61i —4(61j —1、 61j-2、 61j —3、 61 j - 4 )的长度方向为平行的方向，即在突出部(坝形部)65的各个斜面(倾 斜角度大致为45°)的平面上，以其长度方向相对X轴平行且相对Y轴垂直 的方向，施加偏置;兹场。以将》兹化U兹化矢量)方向在突出部(坝形部)65 的各个斜面内，钉扎(固定)为由X轴正方向朝向Z轴正方向形成45。倾斜 的方向(图18B实线箭头il (jl)方向)的方式，形成被^"扎层。
而且，各GMR条61i-l、 61i-2、 61i-3、 61i-4(61j-l、 61j_2、 61j-3、 61j-4)通过偏置磁月莫61i-5、 61i-6、 61i-7(61j-5、 61j-6、 61j-7),串联连接。由此，其磁场灵敏度方向为相对各GMR条的长度方向 为垂直的方向、即具有Z轴正方向分量的沿着图18B中的虚线箭头i2 (j2)所示的方向(即由纸面的内侧朝向外侧的方向)，所以对于沿着图18B中的虛线箭头i2 (j2)所示方向施加磁场的场合，第一 Z轴GMR元件61i和第 二Z轴GMR元件61j的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，对于沿着图18B 中的虛线箭头i2 (j2 )所示方向相反的方向施加磁场的场合，第一 Z轴GMR 元件61i和第二 Z轴GMR元件61j的磁阻值相对磁场大小成比率的增加。
另一方面，如图18C的示意图所示，第三Z轴GMR元件61k和第四Z 轴GMR元件611的偏置》兹膜61k-5、 61k-6、 61k-7(611-5、 611-6、 61卜7)，以与各GMR条61k-1、 61k-2、 61k-3、 61k-4(61卜l、 611 -2、 611-3、 6U-4)的长度方向为平行的方向，即在突出部(坝形部)65 的各个斜面(倾斜角度大致为45。)的平面上，以其长度方向相对X轴平行 且相对Y轴垂直的方向，施加偏置磁场。以将磁化(磁化矢量)方向在突出 部(坝形部)65的各个斜面内，钉扎(固定)为由X轴正方向朝向Z轴负 方向形成45。倾斜的方向(沿着图18C中的实线箭头kl (11)所示的方向) 的方式，形成被钉扎层。
而且，各GMR条61k-1、 61k-2、 61k-3、 61k-4(611-1、 61卜2、 611-3、 611-4)通过偏置》兹膜61k-5、 61k_6、 61k-7(611-5、 6U-6、 611-7),串联连接。由此，其磁场灵敏度方向为相对各GMR条的长度方向 为垂直的方向、即具有Z轴负方向的分量的沿着图18C中的虛线箭头k2( 12 ) 所示的方向(即由纸面的外侧朝向内侧的方向)，所以对于沿着图18C中的 虛线箭头k2 (12 )所示方向施加》兹场的场合，第三Z轴GMR元件61k和第 四Z轴GMR元件611的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，对于沿着与图 18C中的虛线箭头k2 (12)所示方向相反的方向施加磁场的场合，第三Z轴 GMR元件61 k和第四Z轴GMR元件611的磁阻值相对磁场大小成比率的增 加。
X轴石兹传感器的等价回路如图19A所示，第一 ~第四X轴GMR元件 61a 61d以全桥接的方式构成。在图19A中，箭头表示各GMR元件61a ~ 61d的固定层被钉扎后的磁化方向。由此，焊盘部62a和焊盘部62b连接在 电压恒定电源62e的正极、负极，施加电位Vxin+ (在本实施例中为3V )诛口 电位Vxin—(在本实施例中为0 ( V ))。焊盘部62c和焊盘部62d处的电位被 分别作为电位Vxout+和电位Vxout—耳又出，该电位差(Vxout+ - Vxout—)净皮作 为传感器输出Vxout取出。
Y轴磁传感器的等价回路如图19B所示，第一 第四Y轴GMR元件 61e~61h以全桥接的方式构成。而且，焊盘部63a和焊盘部63b连接在电压 恒定电源63e的正极、负极，施加电位Vyin+ (在本实施例中为3V)和电位 Vyin—(在本实施例中为0 ( V ))。焊盘部63c和焊盘部63d的电位差^C作为 传感器输出Vyout取出。
Z轴磁传感器的等价回路如图19C所示，第一 ~第四Z轴GMR元件 61i ~ 611以全桥接的方式构成。而且，焊盘部64a和焊盘部64b连接在电压 恒定电源64e的正极、负极，施加电位Vzin+ (在本实施例中为3V)和Vzin —(在本实施例中为0 ( V ))。焊盘部64c和焊盘部64d的电位差被作为传感 器车lr出Vzout取出。
在制造实施例2的三轴磁传感器60时，其制造方法与上述实施例1的 三轴磁传感器IO的制造方法大致相同，所以在此省略了对其制造方法的详 细说明。下面，仅对有序化热处理(钉扎处理)进行简要说明。
制造实施例2的三轴磁传感器60时的有序化热处理(钉扎处理)，可以 如图20A ~图20C所示的那样，预先准备邻接的永久棒磁铁片的上端(下端) 的极性彼此不同且呈格子状配置的永久棒磁铁阵列(磁阵列)。
使用该永久棒磁铁阵列，以将衬底61的长边进行1/3分割的线、与将 衬底61的短边进行1/2分割的线的交叉点作为中心，配置N极，并且以该 N极为中心分别在其上下、左右对称的位置配置S极。上下的S极与左右的 S极中的一个S极配置在村底61的外部，左右S极中的一个S极的中心配 置在衬底61的短边。由此，如图18A~图18C所示，在第一X轴GMR元 件61a和第二 X轴GMR元件61b施加朝向X轴正方向的磁场，在第三X 轴GMR元件61c和第四X轴GMR元件61d施加朝向X轴负方向的；兹场。
而且，在第一 Y轴GMR元件61e和第二 Y轴GMR元件61f施加朝向 Y轴正方向的石兹场，在第三Y轴GMR元件61g和第四Y轴GMR元件61h 施加朝向Y轴负方向的；兹场。在第一 Z轴GMR元件61i和第二 Z轴GMR 元件61j，在突出部(坝形部)65的名牛面内，施加由X轴正方向朝向Z轴正 方向倾斜45。方向的磁场，在第四Z轴GMR元件61k和第四Z轴GMR元 件611，在突出部(坝形部)65的斜面内，施加由X轴正方向朝向Z轴负方 向倾杀+45°方向的磁场。
图20A至图20C示出S极位于衬底61的右侧短边处的一个结构例，然
而在本实施例中，也可以通过右侧邻接的衬底，将S极配置在衬底的左侧短
边处。如果将该衬底转动180°，将会使所获得的输出如图20A至图20C所 示，其符号将出现反转。
在后述的所有实施例中，相邻的芯片中存在必定极性相反的情况。
(实施例3)
下面参考附图21A~附图24B,对实施例3的三轴^f兹传感器进行说明。
实施例3的三轴磁传感器70如图21A和图21B所示，为正方形形状(即 大小为上述实施例1中的衬底ll的一半左右)，具有沿平面视图中彼此正交 的X轴方向和Y轴方向延伸的边，而且配置有在沿与X轴和Y轴相正交的 Z轴方向上具有比较小厚度的、由石英衬底或硅构成的衬底71。采用具有这 种结构的衬底71，可以比实施例1的三轴磁传感器、实施例2的三轴磁传感 器进一步实现小型化。
在该衬底71上形成有由分别为四个的X轴GMR元件71a 71d和Y 轴GMR元件71e 71h、为两个的Z轴GMR元件71i、 71j构成的总共为十 个的GMR元件，以及为两个的非》兹性阻力体71k、 711，而且在该衬底71 上还形成有总共为十二个的焊盘部(图中未示出)和将各个焊盘部与各个元 件连接的连接线(图中未示出)。与上述实施例1中的衬底11同样，在该衬 底71内形成有LSI和配线层，采用形成有LSI的衬底可以形成为能够实施 数字信号输出的磁传感器，采用仅形成有配线层的衬底可以形成为能够实施 模拟信号输出的磁传感器。
在此，X轴GMR元件由第一X轴GMR元件71a、第二X轴GMR元 件71b、第三X轴GMR元件71c和第四X轴GMR元件71d构成。在X轴 右侧端部的附近，将第一X轴GMR元件71a配置在Y轴中央部的上方，将 第二 X轴GMR元件71 b配置在Y轴中央部下方。在X轴左侧端部的附近， 将第三X轴GMR元件71 c配置在Y轴中央部的上方，将第四X轴GMR元 件71d配置在Y轴中央部下方。
Y轴GMR元件由第一 Y轴GMR元件71e、第二 Y轴GMR元件71f、 第三Y轴GMR元件71g、第四Y轴GMR元件71h构成。在Y轴上侧端部 的附近，将第一 Y轴GMR元件71e配置在X轴中央部的右方，将第二 Y 轴GMR元件71f配置在X轴中央部左方。在Y轴下侧端部的附近，将第三 Y轴GMR元件71g配置在X轴中央部的右方，将第四Y轴GMR元件71h
配置在X轴中央部左方。
Z轴GMR元件由第一 Z轴GMR元件71i、第二 Z轴GMR元件71j构 成，并且具有与它们桥接的第一非磁性阻力体71k和第二非磁性阻力体711。 在由Y轴中央部至Y轴上侧端部之间的中央部，将第一 Z轴GMR元件71 i 配置在X轴中央部的左侧，将第二 Z轴GMR元件71j配置在X轴中央部右 侧。在由Y轴中央部至Y轴下侧端部间的中央部，将第一非》兹性阻力体71k 配置在X轴中央部的左侧，将第二非磁性阻力体711配置在X轴中央部右侧。
各个GMR元件71a~ 71d、 71e 71h、 71i、 71j,具有彼此平行且呈带 状邻接配置的四个GMR条，这四个GMR条通过^t膜(偏置^兹膜)串联连 接，在其端部连接作为端子部的磁膜。
此时，X轴GMR元件71a~71d的各GMR条形成在与衬底71的表面 相平行的平面上，其长度方向相对X轴呈45。配置。Y轴GMR元件71e 71h的各GMR条形成在与衬底71的表面相平行的平面上，其长度方向相对 X轴GMR元件71a 71d的各GMR条的长度方向呈交叉配置(此时，可以 为正交配置)。
而且，Z轴GMR元件71i、 71j的各GMR条如图21B、图22B所示， 形成在位于衬底71上的、剖面形状呈梯形形状的多个突出部(坝形部)75 的各个斜面上，并且以在一个斜面(倾斜角度大致为45°)形成有一个GMR 条(71i— 1、 71i — 2、 71i —3、 71i —4 (71j — 1、 71j —2、 71j — 3、 71j —4)的 形式配置，其长度方向以相对X轴垂直且相对Y轴平行的方向配置。而且， 非磁性阻力体71k、 711形成在与衬底71的表面相平行的表面上，其长度方 向以相对X轴垂直且相对Y轴平行的方向配置。
实施例3的三轴磁传感器70，与上述实施例1的三轴磁传感器10间的 不同点，在于衬底71为正方形形状且大小为实施例1中的衬底ll的一半， 并且具有两个Z轴GMR元件71i、 71j和两个非^兹性阻力体71k、 711，其它 均与作为实施例i的三轴磁传感器IO具有相同的结构。
此时，X轴GMR元件71a、 71b中的偏置磁膜，以与各GMR条的长度 方向平行的方向(相对X轴正方向为45。角度的方向)施加偏置磁场。以^兹 化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为X轴正方向(为图17A中的实线箭 头al、 bl所示的方向)的方式形成被钉扎层。第三X轴GMR元件71c和 第四X轴GMR元件71d的偏置i兹膜，以与各GMR条的长度方向为平行的方向(相对X轴负方向为45。角度的方向)施加偏置磁场。以磁化(磁化矢 量)方向被钉扎(固定)为X轴负方向(为图17A中的实线箭头cl、 dl所 示的方向，与第一 X轴GMR元件71a和第二 X轴GMR元件71b的；兹化方 向为180。相反方向)的方式形成被4丁扎层。
因此，第一 X轴GMR元件71a和第二 X轴GMR元件71b的磁场灵敏 度方向，为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即相对X轴正方向为 -45°的方向(沿图22A中的虛线箭头a2、 b2所示的方向)。另一方面，第 三X轴GMR元件71c和第四X轴GMR元件71d的i兹场灵l丈度方向，为相 对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即相对X轴负方向为-45°的方向 (沿图22A中的虚线箭头c2、 d2所示的方向，与第一X轴GMR元件71a 和第二X轴GMR元件71b的灵4丈度方向为180。相反方向)。
第一 Y轴GMR元件71e和第二 Y轴GMR元件71f中的偏置^兹膜，以 与各GMR条的长度方向为平行的方向(相对X轴正方向为-45°的方向， 即相对X轴GMR元件71a、 71b的偏置f兹场沿逆时针方向转过90°的方向)， 施加偏置磁场。以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为Y轴正方向(为 图22A中的实线箭头el、 fl所示的方向)的方式形成^^丁扎层。在另一方 面，第三Y轴GMR元件71g和第四Y轴GMR元件71h的偏置^兹膜，以与 第一 Y轴GMR元件71e和第二Y轴GMR元件71f为180。相反方向、与各 GMR条的长度方向为平行的方向(相对Y轴负方向为-45。角度的方向)， 施加偏置磁场。以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为Y轴负方向(为 图22A中的实线箭头gl、 hl所示的方向)的方式形成被钉扎层。
因此，第一 Y轴GMR元件71e和第二 Y轴GMR元件71f的磁场灵敏 度方向，为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即相对Y轴正方向为 -45。的方向(沿图22A中的虚线箭头e2、 f2所示的方向)。另一方面，第 三Y轴GMR元件71g和第四Y轴GMR元件71h的磁场灵敏度方向，为相 对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即相对Y轴负方向为-45。的方向 (沿图22A中的虚线箭头g2、 h2所示的方向，与第一 Y轴GMR元件71e 和第二 Y轴GMR元件71f的》兹化方向为180。相反方向)。
如图22B的示意图所示那样，第一 Z轴GMR元件71i和第二 Z轴GMR 元件71j中的偏置石兹膜71i-5、 71i-6、 71i-7(71j-5、 71j - 6、 71j-7)， 以与各GMR条71i-1、 71i_2、 71i —3、 71i-4(71j — 1、 71j_2、 71j —3、71j - 4 )的长度方向为平行的方向，即在突出部(坝形部)75的各个斜面(倾 斜角度大致为45。)的平面上，以其长度方向相对X轴垂直且相对Y轴平行 的方向，施加偏置f兹场。以将》兹化(/磁化矢量)方向在突出部(坝形部)75 的各个斜面内，钉扎(固定)为由Y轴正方向朝向Z轴负方向形成45。倾斜 的方向(为图22B中的实线箭头il所示的方向)的方式，形成被钉扎层。
而且，各GMR条71i-1、 71i-2、 71i-3、 71i-4(71j-1、 71j-2、 71j-3、 71j-4)通过偏置磁膜71i-5、 71i-6、 71i-7(71j-5、 71j - 6、 71j-7),串联连接。由此，其磁场灵敏度方向为相对各GMR条的长度方向 为垂直的方向、沿Z轴负方向的、即沿着图22B中的虚线箭头i2所示的方 向(即由纸面的内侧朝向外侧的方向)，所以对于沿着图22B中的虚线箭头 i2所示方向施加石兹场的场合，第一 Z轴GMR元件71i和第二 Z轴GMR元 件71j的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，对于沿着图22B中的虚线箭头 i2所示方向相反的方向施加磁场的场合，第一 Z轴GMR元件71i和第二 Z 轴GMR元件71j的磁阻值相对磁场大小成比率的增加。
在另 一方面，第一非磁性阻力体71k和第二非磁性阻力体711是由多晶 硅(polysilicon )等构成的非;兹性体。在本实施例3中，以在Y轴正方向的 大致1/4位置，将第一非磁性阻力体71k配置在X轴的大致中间位置左方， 将第二非磁性阻力体711配置在该中间位置右方的方式，将第一非磁性阻力 体71k和第二非磁性阻力体711配置在衬底71上。
X轴磁传感器的等价回路如图23A所示，第一 ~第四X轴GMR元件 71a 71d以全桥接的方式构成。在图23A中，箭头表示各GMR元件71a ~ 71 d的固定层被钉扎后的^F兹化方向。由此，焊盘部72a和焊盘部72b连接在 电压恒定电源72e的正极、负极，施加电位Vxin+ (在本实施例中为3V )和 电位Vxin—(在本实施例中为0 ( V ))。焊盘部72c和焊盘部72d的电位被分 别作为电位Vxout+和电位Vxour取出，该电位差(Vxout+ - Vxour ) -故作为 传感器输出Vxout取出。
Y轴磁传感器的等i"介回路如图23B所示，第一 ~第四Y轴GMR元件 71e~ 71h以全桥"l妄的方式构成。而且，焊盘部73a和焊盘部73b连4妻在电压 恒定电源73e的正极、负极，施加电位Vyin+ (在本实施例中为3V )和电位 Vyin—(在本实施例中为0 ( V ))。焊盘部73c和焊盘部73d处的电位差被作 为传感器输出Vyout取出。
Z轴i兹传感器的等价回路如图23C所示，第一Z轴GMR元件71i、第 二 Z轴GMR元件71j和第一非/磁性阻力体71k、第二非磁性阻力体711以全 桥接的方式构成。而且，焊盘部74a和焊盘部74b连接在电压恒定电源74e 的正极、负极，施加电位Vzin+ (在本实施例中为4V )和VzirT (在本实施 例中为0( V))。焊盘部74c和焊盘部74d处的电位差被作为传感器输出Vzout 取出。
在制作实施例3的三轴磁传感器70时，除了第一非磁性阻力体71k、 第二非磁性阻力体711的制作方法之外，其制造方法与上述实施例1的三轴 磁传感器10的制造方法大致相同，所以在此省略了对其制造方法的详细说 明。下面，仅对有序化热处理(钉扎处理)进行简要说明。
制造作为实施例3的三轴磁传感器70时的有序化热处理(钉扎处理)， 可以如图24A和图24B所示，预先准备邻接的永久棒》兹铁片的上端(下端) 的极性彼此不同且呈格子状配置的永久棒磁铁阵列(磁阵列)。
利用该永久棒》兹铁阵列，将N极配置在衬底71的中心部上，并且以该 N极为中心分别在其上下、左右对称且位于衬底71的外部位置配置S极。
由此，如图22A和图22B所示，在第一 X轴GMR元件71a和第二 X 轴GMR元件71b施加朝向X轴正方向的》兹场，在第三X轴GMR元件71c 和第四X轴GMR元件71d施加朝向X轴负方向的磁场。在第一 Y轴GMR 元件71e和第二 Y轴GMR元件71f施加朝向Y轴正方向的》兹场，在第三Y 轴GMR元件71g和第四Y轴GMR元件71h施加朝向Y轴负方向的磁场。 在第一 Z轴GMR元件71i和第二 Z轴GMR元件71j在突出部(坝形部) 75的斜面内，施加由Y轴正方向朝向Z轴负方向倾斜45。方向(即图22A 和图22B中由纸面的内侧朝向外侧的方向)的磁场。 (实施例4)
下面参考附图25,对实施例4的三轴磁传感器进行说明。 实施例4的三轴^f兹传感器80如图25所示，具有沿平面^L图中4皮此正交 的X轴方向和Y轴方向延伸的边的长方形形状(在此，短边(纵向边)与 长边(横向边)的比率(长宽比)为1: 2,且沿X轴延伸的边为长边，沿 Y轴延伸的边为短边)，而且配置有在沿与X轴和Y轴相正交的Z轴方向上 具有比较小厚度的、由石英或硅构成的衬底81。
在该衬底81上，形成有由分别为四个的X轴GMR元件81a~ 81d、 Y
轴GMR元件81e-81h、 Z轴GMR元件81i ~ 811构成的、总共为十二个的 GMR元件，以及总共为十二个的焊盘部(图中未示出)和对各个焊盘部与 各个元件实施连接用的连接线(图中未示出)。而且，与上述的实施例1中 的衬底ll同样，在该衬底81内形成有LSI和配线层，采用形成有LSI的衬 底可以形成为能够实施数字信号输出的磁传感器，采用仅形成有配线层的衬 底可以形成为能够实施模拟信号输出的磁传感器。
在此，X轴GMR元件由第一 X轴GMR元件81a、第二 X轴GMR元 件81b、第三X轴GMR元件81c和第四X轴GMR元件81d构成，各个GMR 元件的长度方向沿与Y轴平行的方向配置。在X轴中央部，第一X轴GMR 元件81a配置在Y轴中央部的上方，第二 X轴GMR元件81b配置在该中间 位置的下方。而且，在X轴左侧端部的附近，第三X轴GMR元件81c配置 在Y轴中央部的上方，第四X轴GMR元件81d配置在该中间位置的下方。
Y轴GMR元件由第一 Y轴GMR元件81e、第二 Y轴GMR元件81f、 第三Y轴GMR元件81g、第四Y轴GMR元件81h构成，各个GMR元件 的长度方向沿与X轴平行的方向配置。在Y轴方向的上侧端部附近，第一 Y 轴GMR元件81e配置在由X轴中央部至X轴左侧端部间的中央部右方，第 二Y轴GMR元件81f配置在该中间位置的左方。在Y轴下侧端部附近，第 三Y轴GMR元件81g配置在由X轴中央部至X轴左侧端部间的中央部右 方，第四Y轴GMR元件81h配置在该中间位置的左方。
Z轴GMR元件由第一 Z轴GMR元件81i、第二 Z轴GMR元件81j、 第三Z轴GMR元件81k、第四Z轴GMR元件811构成，各个GMR元件的 长度方向沿与Y轴平行的方向配置。在由Y轴中央部至Y轴下侧端部间的 中央部，第一 Z轴GMR元件81i配置在由X轴中央部至X轴右侧端部间的 中央部右方，第二Z轴GMR元件81j配置在该中间位置的左方。在由Y轴 中央部至Y轴上侧端部间的中央部，第三Z轴GMR元件81k配置在由X 轴中央部至X轴左侧端部间的中央部右方，第四Z轴GMR元件811配置在 该中间位置的左方。
如果采用这种配置形式，可以与上述实施例l、实施例2和实施例3的 三轴^f兹传感器同样，构成三轴磁传感器。
(实施例5 )
下面参考附图26A~附图30B，对作为实施例5的三轴磁传感器进行说明。
作为实施例5的三轴/f兹传感器110如图26A和图26B所示，具有沿在平面试图中彼此正交的X 轴方向和Y轴方向延伸的边的长方形形状(在此，短边(纵向边)与长边(横向边)的比率(长宽比)为1: 2，且沿X轴延 伸的边为长边，沿Y轴延伸的边为短边)，而且配置有在沿与X轴和Y轴相 正交的Z轴方向上具有比较小厚度的、由石英或硅构成的衬底11。在该衬 底11上形成有由分别为四个的X轴GMR元件112a~ 112d、 Y轴GMR 元件112e~ 112h、 Z轴GMR元件112i ~ 1121构成的、总共为十二个的GMR 元件，以及焊盘部(由配线处朝向外部输出信号用的取出部分；图中未示出)、 通路部(指将GMR元件连接至配线处的部分，该通路部最终并不曝露在外； 图中未示出)，以及配线(图中未示出)。而且，在该衬底11内可以形成有 LSI和配线层，采用形成有LSI的衬底可以形成为能够实施数字信号输出的 磁传感器，采用仅形成有配线层的衬底可以形成为能够实施模拟信号输出的 磁传感器。
在此，X轴GMR元件由第一X轴GMR元件112a、第二X轴GMR元 件112b、第三X轴GMR元件112c和第四X轴GMR元件112d构成。在位 于衬底11由X轴左侧端部(此时，图26A中所示的左侧端部为X轴的基准 点，由该基准点朝向图中右侧的方向为X轴正方向，其相反方向为X轴负 方向。下面与其同样)和右侧端部间的大致中间位置(下面也称为X轴中央 部)，将第一 X轴GMR元件112a配置在Y轴下侧端部(此时，图26A中 所示的下侧端部为Y轴的基准点，由该基准点朝向图中上侧的方向为Y轴 正方向，其相反方向为Y轴负方向。下面与其同样)和上侧端部间的大致中 间位置(下面也称为Y轴中央部)的上方，将第二 X轴GMR元件112b配 置在该中间位置的下方。而且，在衬底11上X轴左侧端部的附近，将第三 X轴GMR元件112c配置在Y轴中央部的上方，将第四X轴GMR元件112d 配置在Y轴中央部的下方。
Y轴GMR元件由第一 Y轴GMR元件112e、第二 Y轴GMR元件112f、 第三Y轴GMR元件112g、第四Y轴GMR元件112h构成。在位于衬底11 的Y轴上侧端部的附近，将第一 Y轴GMR元件112e配置在由X轴中央部 至左侧端部间的大致中间位置的右方位置，将第二 Y轴GMR元件112f配置 在该中间位置的左方。而且，在衬底11的Y轴下侧端部附近，将第三Y轴 GMR元件112g配置在由X轴中央部至左侧端部间的大致中间位置的右方位 置，将第四Y轴GMR元件112h配置在该中间位置的左方。
Z轴GMR元件由第一Z轴GMR元件112i、第二Z轴GMR元件112j、 第三Z轴GMR元件112k、第四Z轴GMR元件1121构成。在位于衬底11 的由Y轴中央部至Y轴下侧端部间的大致中间位置，将第一Z轴GMR元 件112i配置在由X轴中央部至右侧端部间的大致中间位置的左方，将第二 Z 轴GMR元件112j配置在该中间位置的右下方。在衬底11上由Y轴中央部 至Y轴上侧端部间的大致中间位置，将第三Z轴GMR元件112k配置在由 X轴中央部至左侧端部间的大致中间位置的左方，将第四Z轴GMR元件1121 配置在该中间位置的右下方。
各个GMR元件112a~ 112d、 112e 112h、 112i~1121，具有彼此平行 且呈带状邻接配置的偶数个(此时，可以为例如四个，通常为偶数个比较好， 然而也可以为一个以上的任意数目)GMR条，这些GMR条通过磁膜(偏 置磁膜)串联连接，在其端部连接作为端子部的磁膜。例如，如图27A-图 27C (在图27A~图27C中仅表示第一X轴GMR元件112a，其它GMR元 件具有与其相同的结构)所示，四个GMR条112a-1、 112a-2、 112a-3、 112a-4通过磁膜112a-6、 112a-7、 112a-8串联连接，在其端部连接作 为端子部的石兹膜112a-5、 112a-9。
此时，X轴GMR元件112a~ 112d的各GMR条(112a-1、 112a-2、 112a-3、 112a-4等)形成在与衬底11的表面相平行的平面上，以其长度 方向相对Y轴平行(相对X轴垂直)的方式配置。Y轴GMR元件112e~ 112h的各GMR条形成在与衬底11的表面相平行的平面上，以其长度方向 相对X轴平行(相对Y轴垂直)的方式配置，且相对X轴GMR元件112a ~ 112d的各GMR条的长度方向呈正交配置。Z轴GMR元件112i~1121的各 GMR条形成在位于村底11上的、剖面形状呈梯形形状的多个突出部(坝形 部)115的各个斜面上，并且以在一个斜面(倾斜角度大致为45°)形成有 一个GMR条(例如为如图26B所示的112k-1、 112k-2、 112k-3、 112k -4,或是1121-1、 112-2、 1121-3、 1121-4等)的形式实施配置,其长 度方向相对X轴(Y轴)呈45。配置。
下面参考图27A~图27C，以第一X轴GMR元件112a的GMR条112a -2为例，对GMR条的结构进行i兌明。其它GMR条112a - 1 、 112a - 3、112a-4的结构与其相同，所以在此仅对GMR条112a-2进行说明。而且， 其它X轴GMR元件112b、 112c、 112d， Y轴GMR元件112e、 112f、 112g、 112h, Z轴GMR元件112i、 112j、 112k、 1121的GMR条，具有与其相同的 结构，所以省略了对它们的详细说明。
在此，第一 X轴GMR元件112a的GMR条112a - 2,沿图27A中的线 B-B，剖开所形成的示意性剖面图如图27B所示，由其长度方向相对Y轴平 行配置的自旋阀膜SV构成，配置有在其两个端部下方形成的CoCrPt等硬质 强磁性体，即具有高保磁力的材料构成的磁膜(偏置磁膜；硬质强磁性体薄 膜层)112a-6、 112a-7。自旋阀膜SV的膜结构如图27C所示，由在衬底 11上依次叠层形成的自由层(自由层，自由^F兹化层)F,由膜厚为2.4nm(24 埃)的Cu构成的具有导电性的间隔层S，被钉扎层(固定层，固定磁化层) P，以及由膜厚为2.5nm ( 25埃)的钛(Ti)或钽(Ta)构成的盖层C构成。
自由层F为可以依据外界磁场方向改变其磁化方向的层，由直接形成在 衬底11上的膜厚为8nm ( 80埃)的CoZrNb非晶态^磁性层112a- 21，形成 在CoZrNb非晶态磁性层112a - 21上的、膜厚为3.3nm ( 33埃)的NiFe磁 性层112a-22,形成在NiFe》兹性层112a-22上的、膜厚为l 3nm(10 30埃)左右的CoFe磁性层112a - 23构成。CoZrNb非晶态磁性层112a - 21 和NiFe磁性层112a-22由软质强磁性体薄膜层构成。设置CoFe磁性层112a -23是为了防止NiFe磁性层112a - 22中的Ni和间隔层S112a - 24中的Cu 扩散。
被钉扎层P由膜厚为2.2nm ( 22埃)的CoFe磁性层112a - 25，与由包 含有45 ~ 55mol。/。的Pt的PtMn合金形成的、膜厚为24nm ( 240埃)的反强 磁性膜112a _ 26重叠构成。CoFe磁性层112a - 25通过以交换耦合的方式由 反强磁性膜112a_26内衬，构成磁化方向被钉扎(固定)为相对X轴正方 向呈45。角度的方向(为图28A中的实线箭头al所示的方向)的被钉扎层。
为了能够保持自由层F的单轴各向异性，上述第一 X轴GMR元件112a 的偏置磁膜112a-5、 112a-6、 112a-7、 112a-8、 112a-9,沿着各GMR 条的长度方向且与被钉扎层的磁化(磁化矢量)方向成锐角的方向，对该自 由层F施加偏置磁场。CoFe磁性层112a-25 (其它GMR条112a-1、 112a -3、 112a-4与其同样)通过以交换耦合的方式由反强磁性膜112a-26内 衬，形成磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为相对X轴正方向呈45。的方向(为图28A中的实线箭头al所示的方向)的被钉扎层。同样的，第二 X轴GMR元件112b的偏置磁膜，沿着与各GMR条的长度方向且与被钉扎 层的磁化(磁化矢量)方向成锐角的方向，对各GMR条的自由层F施加偏 置磁场。以使磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为相对X轴正方向呈 45。角度的方向(为图28A中的实线箭头bl所示的方向)的方式形成被钉扎 层。
由此，第一X轴GMR元件112a和第二X轴GMR元件112b的灵敏度 方向(磁场灵敏度方向)，为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即X 轴正方向(为图28A中的虛线箭头a2、 b2所示的方向)。对于沿着与图28A 中的虚线箭头a2、 b2所示方向施加》兹场的场合，第一 X轴GMR元件112a 和第二 X轴GMR元件112b的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，对于沿 着与图28A中的虛线箭头a2、 b2所示方向相反的方向施加磁场的场合，第 一 X轴GMR元件112a和第二 X轴GMR元件112b的磁阻值相对磁场大小 成比率的增力口。
另一方面，第三X轴GMR元件112c和第四X轴GMR元件112d的偏 置磁膜，以沿着各GMR条的长度方向且与被钉扎层的磁化(磁化矢量)方 向成锐角的方向(即与第一X轴GMR元件112a和第二X轴GMR元件112b 的偏置;兹场为180。相反方向)，对各GMR条的自由层F施加偏置》兹场。以 使磁化磁化矢量)方向被钉扎(固定)为相对X轴负方向呈-45°的方向 (为图28A中的实线箭头cl、 dl所示的方向，与第一X轴GMR元件112a 和第二 X轴GMR元件112b的被钉扎层的磁化方向为180。相反方向)的方 式形成被钉扎层。
由此，第三X轴GMR元件112c和第四X轴GMR元件112d的灵敏度 方向，为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即图28A中的虚线箭头 c2、d2所示的方向(与第一X轴GMR元件112a和第二X轴GMR元件112b 的灵敏度方向为180。相反方向)，所以对于沿着图28A中的虛线箭头c2、 d2 所示方向施加磁场的场合，第三X轴GMR元件112c和第四X轴GMR元 件112d的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，对于沿着与图28A中的虚线 箭头c2、d2所示方向相反的方向施加磁场的场合，第三X轴GMR元件112c 和第四X轴GMR元件112d的磁阻值相对磁场大小成比率的增加。
第一 Y轴GMR元件112e和第二 Y轴GMR元件112f的偏置磁膜，以沿着各GMR条的长度方向且与被钉扎层的磁化(磁化矢量)方向成锐角的 方向(即相对第一X轴GMR元件112a和第二X轴GMR元件112b的偏置 》兹场沿逆时针方向转动过90。方向的相反方向)，对各GMR条的自由层F施 加偏置i兹场。以使;兹化(》兹化矢量)方向被4丁扎(固定)为相对Y轴正方向 呈45。角度的方向(为图28A中的实线箭头el、 fl所示的方向)的方式形成 被钉扎层。
由此，第一 Y轴GMR元件112e和第二Y轴GMR元件112f的灵敏度 方向，为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即Y轴正方向(为图28A 中的虛线箭头e2、 f2所示的方向)，在沿着图28A中的虛线箭头e2、 f2所示 方向施加磁场的场合，第一 Y轴GMR元件112e和第二 Y轴GMR元件112f 的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，对于沿着与图28A中的虚线箭头e2、 f2所示方向相反的方向施加;兹场的场合，第一 Y轴GMR元件112e和第二 Y轴GMR元件112f的^f兹阻值相对磁场大小成比率的增加。
在另一方面，第三Y轴GMR元件112g和第四Y轴GMR元件112h的 偏置磁膜，沿着各GMR条的长度方向且与被钉扎层的磁化(磁化矢量)方 向成锐角的方向(即与第一 Y轴GMR元件112e和第二Y轴GMR元件112f 的偏置磁场方向为180。相反方向)，对各GMR条的自由层F施加偏置磁场。 以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为相对Y轴负方向呈_45°角度的 方向(为图28A中的实线箭头gl、 hl所示的方向)的方式形成被^t丁扎层。
由此，第三Y轴GMR元件112g和第四Y轴GMR元件112h的灵敏度 方向，为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即Y轴负方向(为图28A 中的虛线箭头g2、 h2所示的方向，与第一 Y轴GMR元件112e和第二 Y轴 GMR元件112f的灵敏度方向为180。相反方向)，所以对于沿着图28A中的 虚线箭头g2、 h2所示方向施加-兹场的场合，第三Y轴GMR元件112g和第 四Y轴GMR元件112h的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，对于沿着与 图28A中的虛线箭头g2、 h2所示方向相反的方向施加场的场合，第三Y 轴GMR元件112g和第四Y轴GMR元件112h的磁阻值相对磁场大小成比 率的增加。
如图28B的示意图所示那样，第一Z轴GMR元件112i和第二Z轴GMR 元件112j中的偏置磁膜112i-6、 112i-7、 112i - 8 ( 112j - 6、 112j-7、 112j —8)，以与各GMR条112i-1、 112i_2、 112i_3、 112i - 4 ( 112j — 1 、 112j-2、 112j-3、 112j-4)的长度方向为平行方向且与被钉扎层的磁化(磁化 矢量)方向成锐角的方向，施加偏置^f兹场。在此，GMR条的长度方向为相 对X轴和Y轴呈45。角度的方向。如果以作为斜面行进方向、即相对X轴 和Y轴呈45。角度的方向为基准，以使磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定) 为相对Z轴正方向呈45。的方向(图28B中的实线箭头il(jl )所示的方向)， 形成被钉扎层。
而且，各GMR条112i-1、 112i-2、 112i-3、 112i — 4 ( 112j - 1 、 112j -2、 112j-3、 112j - 4)通过偏置石兹膜112i-6、 112i-7、 112i - 8 ( 112j - 6、 112j-7、 112j-8),形成串联连接。由此，由于x轴分量和y轴分量相互4氐 消，第一 Z轴GMR元件112i和第二 Z轴GMR元件112j的灵每文度方向为相 对各GMR条的长度方向为垂直方向，即Z轴正方向、即沿着图28B中的虛 线箭头i2 (j2)所示的方向(即由纸面的内侧朝向外侧的方向)。对于沿着 图28B中的虛线箭头i2 (j2)所示方向施加磁场的场合，第一Z轴GMR元 件112i和第二 Z轴GMR元件112j的磁阻值相对磁场大小成比率的减少， 对于沿着与图28B中的虛线箭头i2 (j2)所示方向相反的方向施加磁场的场 合，第一 Z轴GMR元件112i和第二 Z轴GMR元件112j的f兹阻值相对磁场 大小成比率的增加。
在另一方面，如图28C的示意图所示那样，第三Z轴GMR元件112k 和第四Z轴GMR元件1121的偏置磁膜112k-6、 112k-7、 112k-8(1121 —6、 112卜7、 1121-8)，以与各GMR条112k-1、 112k —2、 112k-3、 112k -4U12卜1、 112卜2、 1121-3、 1121-4)的长度方向为平行的方向且与 被钉扎层的磁化(磁化矢量)方向成锐角的方向，施加偏置磁场。在此，GMR 条的长度方向为相对X轴和Y轴呈45。的方向。如果以作为斜面行进方向的、 即相对X轴和Y轴呈45。的方向为基准，以将磁化(磁化矢量)方向钉扎(固 定)为相对Z轴负方向呈45。角度的方向(为图28C中的实线箭头kl (11) 所示的方向)的方式，形成被^t了扎层。
而且，各GMR条112k-1、 112k-2、 112k_3、 112k-4 ( 112卜1、 1121 -2、 1121 — 3、 1121-4)通过偏置石兹膜112k —6、 112k_7、 112k_8(1121 -6、 112卜7、 1121-8),串耳关连接。由此，由于x轴分量和y轴分量相互 抵消，第三Z轴GMR元件112k和第四Z轴GMR元件1121的灵敏度方向， 为相对各GMR条的长度方向为垂直方向，即Z轴负方向、即沿着图28C
中的虚线箭头k2 (12)所示的方向(即由纸面的外侧朝向内侧的方向)，对
于沿着图28C中的虛线箭头k2 (12)所示方向施加磁场的场合，第三Z轴 GMR元件112k和第四Z轴GMR元件1121的磁阻值相对磁场大小成比率的 减少，对于沿着与图28C中的虛线箭头k2 (12)所示方向相反的方向施加石兹 场的场合，第三Z轴GMR元件112k和第四Z轴GMR元件1121的磁阻值 相对磁场大小成比率的增加。
X轴磁传感器的等价回路如图29A(在图29A~图19C中，各箭头表示 为以各GMR元件的固定层被钉扎时的磁化方向是向上的方式)所示，第一 ~ 第四X轴GMR元件112a ~ 112d以形成为全桥接的方式构成。由此，焊盘 部113a和焊盘部113b连接在电压恒定电源114的正极、负极，施加电位 Vxin+ (在本实施例中为3V)和电位Vxin—(在本实施例中为0 ( V ))。焊盘 部113c和焊盘部113d的电位被分别作为电位Vxout+和电位Vxout—取出，电 位差(Vxout+- Vxour )被作为传感器输出Vxout取出。
Y轴磁传感器的等价回5^如图29B所示，第一 ~第四Y轴GMR元件 112e~ 112h以形成为全桥接的方式构成。焊盘部113e和焊盘部113f连接在 电压恒定电源U4的正极、负极，施加电位￥7出+ (在本实施例中为3V)和 电位Vyin—(在本实施例中为0 (V))。焊盘部(pad) 113g和焊盘部113h 处的电位差被作为传感器输出Vyout取出。
Z轴磁传感器的等价回路如图29C所示，第一 ~第四Z轴GMR元件 112i~ 1121以形成为全桥接的方式构成。焊盘部113i和焊盘部113j连接在电 压恒定电源114的正极、负极，施加着电位￥^11+ (在本实施例中为3V)和 Vzin—(在本实施例中为0 (V))。焊盘部113k和焊盘部1131处的电位差被 作为传感器输出Vzout取出。
具有上述结构的三轴磁传感器，可以通过参考图5A、图5B和图5C 图14A、图14B和图14C对实施例1说明时说明过的相同工序，实施制造。
在通过这种制作工序制作出的叠层体上，使永久磁铁阵列接近进行有序 化热处理(钉扎处理)，以固定被钉扎层P的磁化方向。此时，有序化热处 理(钉扎处理)如图30A所示的那样，预先准备邻接的永久棒^F兹铁片131、 132、 133、 134的上端(下端)的极性彼此不同且相互平行地配置的永久棒 磁铁阵列(磁阵列)130。以相对衬底11的平面呈45。的方向，将该永久棒 磁铁阵列130配置在衬底11的上部，并加热至规定温度。更具体的，在如
图30B所示的状态下，对4于底11和永久棒磁铁阵列U兹阵列)130实施固 定，在真空状态中将其加热至260℃ 290℃，并且在该状态下放置约4小时， 以进行有序化热处理(钉扎处理)。在图30B中表示位于永久棒磁铁阵列130 下面处的；兹极状态。
在此，如图30B所示，由于第一 X轴GMR元件112a位于沿永久棒磁铁片133宽度方向中心线L3左侧的位置，第二X轴GMR元件112b位于沿永久棒磁铁片132宽度方向中心线L2右侧的位置，所以这些GMR元件在 由永久棒磁铁片132朝向永久棒磁铁片133的磁场方向磁化。由此，第一X 轴GMR元件112a和第二 X轴GMR元件112b的被钉扎层的磁化方向，固 定为图28A中的实线箭头al、 bl所示的方向。同样的，由于第三X轴GMR 元件112c位于沿永久棒磁铁片132宽度方向中心线L2左侧的位置，第四X 轴GMR元件112d位于沿永久棒磁铁片131宽度方向中心线L1右侧的位置， 所以这些GMR元件在由永久棒磁铁片132朝向永久棒磁铁片131的磁场方向磁化。由此，第三X轴GMR元件112c和第四X轴GMR元件112d的被 钉扎层的磁化方向，固定为图28A中的实线箭头cl、 dl所示的方向。
由于第一 Y轴GMR元件112e位于沿永久棒磁铁片133宽度方向中心 线L3左侧的位置，第二Y轴GMR元件112f位于沿永久棒磁铁片132宽度 方向中心线L2右侧的位置，所以这些GMR元件在由永久棒^兹铁片132朝 向永久棒磁铁片133的磁场方向磁化。由此，第一 Y轴GMR元件112e和 第二 Y轴GMR元件112f的被钉扎层的磁化方向，固定为图28A中的实线 箭头el、 fl所示的方向。同样的，第三Y轴GMR元件112g位于沿永久棒 磁铁片132宽度方向中心线L2左侧的位置，第四Y轴GMR元件112h位于 沿永久棒^磁铁片131宽度方向中心线Ll右侧的位置，所以这些GMR元件 在由永久棒磁铁片132朝向永久棒磁铁片133的磁场方向磁化。由此，第三 Y轴GMR元件112g和第四Y轴GMR元件112h的被钉扎层的磁化方向， 固定为图28A中的实线箭头gl、 hl所示的方向。
第一 Z轴GMR元件112i和第二 Z轴GMR元件112j位于沿永久棒f兹 铁片133宽度方向中心线L3左侧的位置，所以这些GMR元件在由永久棒 磁铁片132朝向永久棒磁铁片133的磁场方向磁化。由此，第一Z轴GMR 元件112i和第二 Z轴GMR元件112j的被钉扎层的磁化方向，固定为图28B 中的实线箭头il、 jl所示的方向、即在突出部(坝形部)115的斜面内相对
Z轴正方向由X轴倾斜45。的方向。同样的，第三Z轴GMR元件112k和第 四Z轴GMR元件1121位于沿永久棒磁铁片132宽度方向中心线L2右侧的 位置，所以这些GMR元件在由永久棒磁铁片132朝向永久棒磁铁片133的 磁场方向磁化。由此，第三Z轴GMR元件112k和第四Z轴GMR元件1121 的被钉扎层的磁化方向，固定为图28C中的实线箭头kl、 11所示的方向、 即在突出部(坝形部)115的斜面内相对Z轴正方向由X轴倾斜45。角度的 方向。
随后，在GMR多层膜lln的表面上形成GMR多层膜lln的工序，和 形成各个焊盘部(pad),并且形成对其连接的配线的工序等，均可以采用对 实施例1说明时说明过的相同工序实施制造。由此，能够制作出如图26A和 图26B所示的、实施例5的三轴磁传感器110。
(实施例6 )
下面参考附图31A~附图34B，对实施例6的三轴磁传感器进行说明。
实施例6的三轴磁传感器120如图31A和图31B所示，为正方形形状 (即，为上述的实施例5中的衬底11的一半大小)，具有沿平面视图中彼此 正交的X轴方向和Y轴方向延伸的边，而且配置有在沿与X轴和Y轴正交 的Z轴方向上具有比较小厚度的、由石英衬底或硅衬底构成的衬底121。采 用具有这种结构的衬底121,可以实现比作为实施例5的三轴磁传感器更为 小型化的技术目的。
在形成在该衬底121上形成有由分别为四个的X轴GMR元件122a~ 122d、 Y轴GMR元件122e ~ 122h、 Z轴GMR元件122i ~ 1221构成的、总 共为十二个的GMR元件，以及焊盘部(由配线处朝向外部输出信号的取出 部分；图中未示出)和通^^部(指将GMR元件连接至配线处的部分，该通 路部最终并不曝露在外；图中未示出)，以及配线(图中未示出)。而且，可 以与上述的实施例5中的衬底11同样，在该衬底121内形成LSI和配线层， 采用形成有LSI的衬底可以形成为能够实施数字信号输出的磁传感器，釆用 仅形成有配线层的衬底可以形成为能够实施模拟信号输出的磁传感器。
在此，X轴GMR元件由第一X轴GMR元件122a、第二X轴GMR元 件122b、第三X轴GMR元件122c和第四X轴GMR元件122d构成。在X 轴右侧端部的附近，将第一 X轴GMR元件122a配置在Y轴中央部的上方， 将第二X轴GMR元件122b配置在Y轴中央部下方。在X轴左侧端部的附近，将第三X轴GMR元件122c配置在Y轴中央部的上方，将第四X轴 GMR元件122d配置在Y轴中央部下方。
Y轴GMR元件由第一 Y轴GMR元件122e、第二 Y轴GMR元件122f、 第三Y轴GMR元件122g、第四Y轴GMR元件122h构成。在Y轴上侧端 部的附近，将第一Y轴GMR元件122e配置在X轴中央部的右方，将第二 Y轴GMR元件122f配置在X轴中央部左方。在Y轴下侧端部的附近，将 第三Y轴GMR元件122g配置在X轴中央部的右方，将第四Y轴GMR元 件122h配置在X轴中央部左方。
Z轴GMR元件由第一 Z轴GMR元件122i 、第二 Z轴GMR元件122j 、 第三Z轴GMR元件122k、第四Z轴GMR元件1221构成。将第一 Z轴GMR 元件122i配置在衬底122的右上角部左方，将第二 Z轴GMR元件122j配 置在其右下方。可以在衬底122的右上角部的左下方，将第三Z轴GMR元 件122k配置在第一Y轴GMR元件122e的下方，将第四Z轴GMR元件1221 配置在其右下方。
各个GMR元件122a~ 122d、 122e~ 122h、 122i~ 1221，具有彼此平行 且呈带状邻接配置的偶数个(此时，可以为例如四个，通常为偶数个比较好， 然而也可以为一个以上的任意数目)GMR条，这些GMR条通过^f兹膜(偏 置磁膜)串联连接，在其端部处由作为端子部的磁膜形成连接。
此时，X轴GMR元件122a ~ 122d的各GMR条形成在与衬底121的表 面相平行的平面上，以其长度方向相对Y轴平行(相对X轴垂直)的方式 配置。Y轴GMR元件122e~ 122h的各GMR条形成在与衬底121的表面相 平行的表面上，以其长度方向相对X轴平行(相对Y轴垂直)的方式配置， 且相对X轴GMR元件112a ~ 112d的各GMR条的长度方向呈正交配置。
而且，Z轴GMR元件122i~ 1221形成在位于一于底121上的、剖面形状 呈梯形形状的多个突出部(坝形部)125的各个斜面上，并且以在一个斜面 (倾斜角度以大致为45。的方式形成)形成有一个GMR条(例如为如图31B 所示的122i-1、 122i_2、 122i_3、 122i - 4 ( 122j — 1 、 122j_2、 122j_3、 122J-4))的形式配置，其长度方向相对X轴和Y轴呈45。配置。
此时，X轴GMR元件122a、 122b中的偏置磁膜，沿着各GMR条的长 度方向(相对X轴为垂直的方向)且与被钉扎层的石兹化(磁化矢量)方向成 锐角的方向，施加偏置磁场。以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为相对X轴正方向呈-45。角度的方向(为图32A中的实线箭头al、 bl所示的方 向)的方式形成被钉扎层。
因此，X轴GMR元件122a、 122b的感度方向，为相对各GMR条的长 度方向为垂直的方向、即X轴正方向(沿图32A中的虛线箭头a2、 b2所示 的方向)。由此，对于沿着与图32A中的虛线箭头a2、 b2所示方向施加磁场 的场合，第一 X轴GMR元件122a和第二 X轴GMR元件122b的磁阻值相 对磁场大小成比率的减少，对于沿着与图32A中的虛线箭头a2、 b2所示方 向相反的方向施加;兹场的场合，第一 X轴GMR元件122a和第二 X轴GMR 元件122b的磁阻值相对磁场大小成比率的增加。
在另 一方面，第三X轴GMR元件122c和第四X轴GMR元件122d的 偏置^f兹膜，沿着与各GMR条的长度方向为平行的方向(相对X轴为垂直的 方向)且与被钉扎层的磁化(磁化矢量)方向成锐角的方向(与第一 X轴 GMR元件122a和第二 X轴GMR元件122b的偏置;兹场方向为180°相反方 向)，施加偏置磁场。以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为相对X轴 负方向为_45。的方向(为图32A中的实线箭头cl、 dl所示的方向，与第一 X轴GMR元件122a和第二 X轴GMR元件122b的石兹化方向为180°相反方 向)的方式形成被钉扎层。
因此，第三X轴GMR元件122c和第四X轴GMR元件122d的灵敏度 方向，为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即X轴负方向(沿图32A 中的虚线箭头c2、 d2所示的方向，与第一X轴GMR元件122a和第二X轴 GMR元件122b的灵敏度方向为180。相反方向)。由此，对于沿着与图32A 中的虚线箭头c2、 d2所示方向施加》兹场的场合，第三X轴GMR元件122c 和第四X轴GMR元件122d的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，对于沿 着与图32A中的虚线箭头c2、 d2所示方向相反的方向施加》兹场的场合，第 三X轴GMR元件122c和第四X轴GMR元件122d的磁阻值相对磁场大小 成比率的增加。
第一 Y轴GMR元件122e和第二 Y轴GMR元件122f中的偏置磁膜， 沿着各GMR条的长度方向且与被钉扎层的磁化(磁化矢量)方向成锐角的 方向(即与第一 X轴GMR元件122a和第二 X轴GMR元件122b的偏置》兹 场方向沿逆时针转动90。方向的相反方向)，施加偏置磁场。以磁化(磁化矢 量)方向被钉扎(固定)为相对Y轴正方向为45°的方向(为图32A中的实线箭头el、 fl所示的方向)的方式形成被钉扎层。
因此，第一Y轴GMR元件122e和第二 Y轴GMR元件122f的灵敏度 方向，为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即Y轴正方向(沿图32A 中的虚线箭头e2、 G所示的方向)。由此，对于沿着图32A中的虛线箭头e2、 f2所示方向施加;兹场的场合，第一 Y轴GMR元件122e和第二 Y轴GMR 元件122f的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，对于沿着与图32A中的虚 线箭头e2、 f2所示方向相反的方向施加磁场的场合，第一 Y轴GMR元件 122e和第二 Y轴GMR元件122f的磁阻值相对磁场大小成比率的增加。
在另一方面，第三Y轴GMR元件122g和第四Y轴GMR元件122h的 偏置磁膜，沿着各GMR条的长度方向(相对Y轴为垂直的方向)且与被钉 扎层的磁化(磁化矢量)方向成锐角的方向(即与第一 Y轴GMR元件122e 和第二 Y轴GMR元件122f的偏置;兹场方向为180。相反方向)，施加偏置》兹 场。以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为相对Y轴负方向为45。的方 向(为图32A中的实线箭头gl、 hl所示的方向)的方式形成被钉扎层。
因此，第三Y轴GMR元件122g和第四Y轴GMR元件122h的灵敏度 方向，为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即Y轴负方向(沿图32A 中的虚线箭头g2、 h2所示的方向，与第一 Y轴GMR元件122e和第二Y轴 GMR元件122f的灵敏度方向为180。相反方向)。由此，对于沿着图32A中 的虛线箭头g2、 h2所示方向施加f兹场的场合，第三Y轴GMR元件122g和 第四Y轴GMR元件122h的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，对于沿着 与图32A中的虚线箭头g2、 h2所示方向相反的方向施加;兹场的场合，第三 Y轴GMR元件122g和第四Y轴GMR元件122h的磁阻值相对磁场大小成 比率的增加。
如图32B的示意图所示那样，第一Z轴GMR元件122i和第二Z轴GMR 元件122j中的偏置磁膜122i - 5、 122i-6、 122i - 7 ( 122J - 5、 122j-6、 122j -7),沿着各GMR条122i-1、 122i-2、 122i_3、 122i - 4 ( 122j - 1 、 122j -2、 122j-3、 122j-4)的长度方向(相对X轴、Y轴为45。的方向)且与 被钉扎层的磁化(磁化矢量)方向成锐角的方向，施加偏置磁场。在此，GMR 条的长度方向为相对X轴和Y轴呈45°的方向。如果以作为斜面行进方向的、 相对X轴和Y轴呈45。的方向为基准，可以以使i兹化(磁化矢量)方向在突 出部(坝形部)125的各个斜面内，钉扎(固定)为相对Z轴正方向呈45。
角度的方向(图32B中的实线箭头il、 jl所示的方向)的方式，形成被钉扎 层。
而且，各GMR条122i-l、 122i-2、 122i-3、 122i - 4 ( 122j - 1 、 122j -2、 122j-3、 122j - 4)通过偏置磁膜122i-5、 122i-6、 122i-TUZZj-Sx 122j-6、 122j_7)，形成串联连接。由此，由于X轴分量和Y轴分量相 互抵消，第一 Z轴GMR元件122i和第二 Z轴GMR元件122j的灵敏度方 向，为相对各GMR条的长度方向为垂直方向的Z轴正方向、即沿着图32B 中的虛线箭头i2、 j2所示的方向(由纸面的内侧朝向外侧的方向)，所以对 于沿着图32B中的虛线箭头i2、 j2所示方向施加,兹场的场合，第一 Z轴GMR 元件122i和第二 Z轴GMR元件122j的磁阻值相对磁场大小成比率的减少， 对于沿着与图32B中的虛线箭头i2、j2所示方向相反的方向施加磁场的场合， 第一 Z轴GMR元件122i和第二 Z轴GMR元件122j的磁阻值相对磁场大 小成比率的增加。
另一方面，如图32C的示意图所示，第三Z轴GMR元件122k和第四 Z轴GMR元件1221的偏置磁膜122k-6、 122k-7、 122k - 8 ( 122卜6、 1221 —7、 122卜8)，沿着各GMR条122k—1、 122k —2、 122k —3、 122k —4(1221 -1、 1221-2、 1221-3、 1221-4)的长度方向(相对X轴、Y轴为45。角度 的方向)且与纟皮钉扎层的磁化(磁化矢量)方向成锐角的方向，施加偏置》兹 场。在此，GMR条的长度方向为相对X轴和Y轴呈45。角度的方向。如果 以作为斜面行进方向的、相对X轴和Y轴呈45。角度的方向为基准，以使磁 化(磁化矢量)方向在突出部(坝形部)125的各个斜面内，钉扎(固定) 为相对Z轴负方向形成45。角度的方向(为图31c中的实线箭头kl、 11所示 的方向)，形成被钉扎层。
而且，各GMR条122k—1、 122k—2、 122k—3、 122k — 4 ( 1221 - 1 、 122卜2、 1221-3、 1221-4)通过偏置磁膜122k-6、 122k-7、 122k-8 ( 1221 -6、 1221-7、 1221-8),串联连接。由此，由于X轴分量和Y轴分量4氐消， 第三Z轴GMR元件122k和第四Z轴GMR元件1221的灵壽l度方向，为相 对各GMR条的长度方向为垂直方向的Z轴负方向、即沿着图32C中的虛线 箭头k2、 12所示的方向(由纸面的外侧朝向内侧的方向)，所以对于沿着图 32C中的虛线箭头k2、 12所示方向施加石兹场的场合，第三Z轴GMR元件 122k和第四Z轴GMR元件1221的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，对于沿着与图18C中的虛线箭头k2、 12所示方向相反的方向施加磁场的场合， 第三Z轴GMR元件122k和第四Z轴GMR元件1221的磁阻值相对磁场大 小成比率的增力口。
X轴磁传感器的等价回路如图33A(在图33A~图33C中，各箭头表示 为以各GMR元件的固定层被钉扎时的磁化方向是向上的方式)所示，第一 ~ 第四X轴GMR元件122a ~ 122d以形成为全桥接的方式构成。由此，焊盘 部123a和焊盘部123b连接在电压恒定电源124的正极、负极，施加电位 Vxin+ (在本实施例中为3V)和电位Vxin—(在本实施例中为0 ( V ))。焊盘 部123c和焊盘部123d处的电位被分别作为电位Vxout+和电位Vxout—取出， 电位差(Vxout+ - Vxout —)被作为传感器输出Vxout取出。
Y轴磁传感器的等价回路如图33B所示，第一 ~第四Y轴GMR元件 122e~ 122h以形成为全桥接的方式构成。焊盘部123e和焊盘部123f连接在 电压恒定电源124的正极、负极，施加电位Vyin+ (在本实施例中为3V )和 电位Vyin—(在本实施例中为0 (V))。焊盘部123g和焊盘部123h处的电位 差被作为传感器输出Vyout取出。
Z轴磁传感器的等价回路如图33C所示，第一Z轴GMR元件122i、第 二Z轴GMR元件122j和第一非磁性阻力体122k和第二非磁性阻力体1221， 以形成为全桥接的方式构成。焊盘部123i和焊盘部123j连接在电压恒定电 源124的正极、负极，施加电位￥2^+ (在本实施例中为3V)和Vzin""(在 本实施例中为O(V))。焊盘部123k和焊盘部1231处的电位差被作为传感器 输出Vzout取出。
在制作实施例6的三轴磁传感器120时，其制造方法与上述实施例5的 三轴磁传感器110的制造方法大致相同，所以在此省略了对其制造方法的详 细说明。下面，仅对有序化热处理(钉扎处理)进行简要说明。
制造实施例6的三轴磁传感器120时的有序化热处理(钉扎处理)，可 以如图34A所示的那样，预先准备邻接的永久棒磁铁片131、 132、 133、 134 的上端(下端)的极性彼此不同且相互平行地配置的永久棒磁铁阵列(磁阵 列)130。以相对衬底121的侧边呈45。角度的方向，将该永久棒磁铁阵列 130配置在衬底121的上部，加热至规定温度。更具体的，在如图34B所示 的状态下，对衬底121和永久棒磁铁阵列U兹阵列)130实施固定，在真空 状态中将其加热至260°C ~290°C,并且在该状态下放置约4小时，以进行有序化热处理(钉扎处理)。而且，在图34B中表示位于永久棒磁铁阵列130 下面的磁极状态。
在此如图34B所示，第一X轴GMR元件122a位于沿永久棒》兹铁片133 宽度方向中心线L3左侧，第二X轴GMR元件122b位于永久棒》兹铁片132 宽度方向中心线L2右侧，这些GMR元件在由永久棒i兹铁片132朝向永久 棒磁铁片133的磁场方向磁化。由此，第一 X轴GMR元件122a和第二 X 轴GMR元件122b的被钉扎层的》兹化方向，固定为图32A中的实线箭头al、 bl所示的方向。同样的，第三X轴GMR元件122c位于沿永久才奉,兹铁片132 宽度方向中心线L2左侧，第四X轴GMR元件122d位于永久棒》兹铁片131 宽度方向中心线L1右侧，这些GMR元件在由永久棒磁铁片132朝向永久 棒磁铁片131的磁场方向磁化。由此，第三X轴GMR元件122c和第四X 轴GMR元件122d的被钉扎层的磁化方向，固定为图32A中的实线箭头cl、 dl所示的方向。
第一 Y轴GMR元件122e位于沿永久棒^兹铁片133宽度方向中心线L3 左侧，第二 Y轴GMR元件122f位于沿永久棒磁铁片132宽度方向中心线 L2右侧，这些GMR元件在由永久棒-兹铁片132朝向永久棒》兹铁片133的》兹 场方向磁化。由此，第一 Y轴GMR元件122e和第二 Y轴GMR元件122f 的被钉扎层的磁化方向，固定为图32A中的实线箭头el、 fl所示的方向。 同样的，第三Y轴GMR元件122g位于沿永久4奉石IH失片132宽度方向中心 线L2左侧，第四Y轴GMR元件122h位于沿永久棒不兹铁片131宽度方向中 心线L1右侧，这些GMR元件在由永久棒磁铁片132朝向永久棒磁铁片133 的磁场方向磁化。由此，第三Y轴GMR元件122g和第四Y轴GMR元件 122h的被钉扎层的磁化方向，固定为图32A中的实线箭头gl、 hl所示的方 向。
第一 Z轴GMR元件122i和第二 Z轴GMR元件122j位于沿永久棒f兹 铁片133宽度方向中心线L3左侧，GMR元件在由永久棒^f兹铁片132朝向 永久棒磁铁片133的磁场中的由下侧方向朝向上侧方向且与衬底相交叉的磁 场下》兹化。由此，第一 Z轴GMR元件122i和第二 Z轴GMR元件122j的 被钉扎层的磁化方向，固定为图32B中的实线箭头il、 jl所示的方向、即在 突出部(坝形部)125的^1"面内相对Z轴正方向由X轴倾存+45。角度的方向。 同样的，第三Z轴GMR元件122k和第四Z轴GMR元件1221位于沿永久棒磁铁片132宽度方向中心线L2右侧，这些GMR元件在由永久棒磁铁片 132朝向永久棒》兹铁片133的;兹场中的、由上侧方向朝向下侧方向与衬底相 交叉的磁场下磁化。由此，第三Z轴GMR元件122k和第四Z轴GMR元件 1221的被钉扎层的磁化方向，固定为图32C中的实线箭头kl、 11所示的方 向、即在突出部(坝形部)125的斜面内相对Z轴负方向由X轴倾斜45。角 度的方向。
下面参考附图35A~附图45,对本发明的实施例7进行详细说明。
(实施例7 )
实施例7的三轴磁传感器210如图35A和图35B所示，为正方形形状， 具有沿平面视图中彼此正交的X轴方向和Y轴方向延伸的边，而且配置有 在沿与X轴和Y轴相正交的Z轴方向上具有比较小厚度的、由石英或硅构 成的衬底11。在该衬底11上，制作有分别为四个的X轴GMR元件212a 212d、 Yl轴GMR元件212e 212h、 Y2轴GMR元件212i ~ 2121构成的、 总共为十二个的GMR元件，焊盘部(由配线处朝向外部输出信号用的取出 部分；图中未示出)和通路部(指将GMR元件连接至配线处用的部分，该 通路部最终并不曝露在外；图中未示出)以及配线(图中未示出)。而且， 在该衬底11内可以形成有LSI和配线层，采用形成有LSI的衬底可以形成 为能够实施数字信号输出的磁传感器，采用仅形成有配线层的衬底可以形成 为能够实施模拟信号输出的磁传感器。
在此，X轴GMR元件由第一X轴GMR元件212a、第二X轴GMR元 件212b、第三X轴GMR元件212c和第四X轴GMR元件212d构成。衬底 ll上X轴(此时，如图35A所示的左侧端部为X轴的基准点，由该基准点 朝向图中右侧的方向为X轴的正方向，与其相反的方向为X轴的负方向。 以下相同。)的右侧端部附近，第一 X轴GMR元件212a配置在Y轴(此时， 如图35A所示的下侧端部为Y轴的基准点，由该基准点朝向图中上侧的方 向为Y轴的正方向，与其相反的方向为Y轴的负方向。以下相同。)的大致 中间位置(下面称为Y轴中央部)的上方，将第二 X轴GMR元件212b配 置在该中间位置的下方。而且，在衬底11上X轴左侧端部的附近，将第三 X轴GMR元件212c配置在Y轴中央部的上方，将第四X轴GMR元件212d 配置在Y轴中央部的下方。
Yl轴GMR元件由第一 Yl轴GMR元件212e、第二 Yl轴GMR元件
212f、第三Yl轴GMR元件212g、第四Yl轴GMR元件2Uh构成。可以 在衬底11的Y轴上侧端部的附近，将第一 Yl轴GMR元件212e配置在X 轴中央部的左方位置，将第二 Yl轴GMR元件212f配置在其右方。在衬底 11的Y轴下侧端部的附近，将第三Yl轴GMR元件212g配置在X轴中央 部的左方位置，将第四Yl轴GMR元件212h配置在其右方。
Y2轴GMR元件由第一 Y2轴GMR元件212i、第二 Y2轴GMR元件 212j、第三Y2轴GMR元件212k、第四Y2轴GMR元件2121构成。在衬 底11上Y轴下侧端部的附近，第一 Y2轴GMR元件212i配置在X轴中央 部的左方，第二 Y2轴GMR元件212j配置在该中间位置的右方。在衬底11 上Y轴上侧端部的附近，第三Y2轴GMR元件212k配置X轴中央部的左 方，第四Y2轴GMR元件2121配置在该中间位置的右方。
在此，各个GMR元件212a ~212d、 212e 212h、 212i~2121，具有彼 此平行且呈带状邻接配置的四个GMR条，这四个GMR条通过磁膜(偏置 磁膜)串联连接，在其端部处连接有作为端子部的磁膜。例如，如图36A 36C(其中，在图36A~图36C中仅表示第一 X轴GMR元件212a,其它 GMR元件具有相同的结构)所示，四个GMR条212a-1、 212a-2、 212a -3、 212a-4通过;兹膜212a-6、 212a-7、 212a — 8串耳关连接，在其端部连 接有作为端子部的》兹膜212a - 5、 212a - 9。此时，X轴GMR元件212a ~ 212d 的各GMR条(212a-1、 212a-2、 212a-3、 212a - 4等)形成在与衬底11 的表面相平行的平面上，其长度方向以相对Y轴平行(相对X轴垂直)的 方式配置。
如图35A和图37B所示，Yl轴GMR元件和Y2轴GMR元件形成在位 于衬底11上的、剖面形状呈梯形形状的多个沟槽(谷部)215的各个存斗面上， 并且使Yl轴GMR元件形成在沟槽(谷部)215的第一斜面215a上，使Y2 轴GMR元件形成在沟槽(谷部)215的第二斜面215b上。各斜面215a、 215b 的倾斜角度相等，并且以相对衬底平面的角度为0 (30°<e<60°)的方式形 成。如图35B和图37B所示，Yl轴GMR元件的各GMR元件(例如GMR 元件212e _ 2 )和Y2轴GMR元件的各GMR元件(例如GMR元件212k -2)，以通过一个沟槽215彼此背靠背的方式配置。此时，第一Yl轴GMR 元件212e ~ 212h的各GMR条和第二 Y2轴GMR元件212i ~ 2121的各GMR 条，以其长度方向相对X轴方向平行(相对Y轴垂直)的方式配置。
下面，参考图36A 图36C，以第一X轴GMR元件212a的GMR条 212a-2为例，对GMR条的结构进行说明。其它GMR条212a - 1 、 212a-3、 212a-4的结构与其相同，所以在此仅对GMR条212a-2进行说明。而 且，其它X轴GMR元件212b、 212c、 212d、 Yl轴GMR元件212e、 212f、 212g、 212h和Y2轴GMR元件212i、 212j、 212k、 2121的GMR条，具有 与其相同的结构，所以省略了对它们的详细说明。
在此，第一X轴GMR元件212a的GMR条212a-2，沿图36A中的线 B-B’剖开所形成的示意性剖面图如图36B所示，为由长度方向以相对X轴 方向垂直(相对Y轴平行)的方式配置着的自旋阀膜SV构成、配置有在其 两个端部下方形成的CoCrPt等硬质强磁性体，即具有高保磁力的材料构成 的磁膜(偏置磁膜；硬质强磁性体薄膜层)212a - 6、 212a - 7。自旋阀膜SV 的膜结构如图36C所示，由在衬底11上依次叠层形成的自由层(自由层， 自由磁化层)F,由膜厚为2.4nm ( 24埃)的Cu构成的具有导电性的间隔层 S,被钉扎层(固定层，固定石兹化层)P，以及由膜厚为2.5nm ( 25埃)的钛 (Ti)或钽(Ta)构成的盖层C构成。
自由层F为依据外界磁场方向改变其磁化方向的层，由直接形成在衬底 11上的膜厚为8nm( 80埃)的CoZrNb非晶态磁性层212a - 21 ，形成在CoZrNb 非晶态磁性层212a-21上的、膜厚为3.3nm (33埃)的NiFe磁性层212a -22，形成在NiFe磁性层212a - 22上的、膜厚为1 ~ 3nm ( 10 ~ 30埃)左 右的CoFe》兹性层212a-23构成。CoZrNb非晶态石兹性层212a-21和NiFe 磁性层212a-22由软质强磁性体薄膜层构成。设置CoFe磁性层212a-23 是为了防止NiFe磁性层212a - 22中的Ni和间隔层S212a - 24中的Cu扩散。
被钉扎层P由膜厚为2.2nm ( 22埃)的CoFe磁性层212a - 25，与由包 含有45 ~ 55mol。/。的Pt的PtMn合金形成的、膜厚为24nm ( 240埃)的反强 磁性膜212a - 26重叠构成。CoFe磁性层212a _ 25通过以交换耦合的方式 由反强磁性膜212a_26内衬，构成磁化方向被钉扎(固定)为X轴正方向 的被钉扎层。
为了保持自由层F的单轴各向异性，上述第一 X轴GMR元件212a的 偏置磁月莫212a-5、 212a-6、 212a-7、 212a-8、 212a-9，沿着与各GMR 条的长度方向相平行的方向(相对X轴为垂直的方向)对该自由层F施加偏 置磁场。CoFe磁性层212a-25 (其它GMR条212a-1、 212a-3、 212a-4与其同样)通过以交换耦合的方式由反强磁性膜212a-26内衬，形成磁化 (磁化矢量)方向被钉扎(固定)为X轴正方向(为图38A中的箭头al所 示的方向)的被钉扎层。同样的，第二 X轴GMR元件222沿着与各GMR 条的长度方向相平行的方向(相对X轴为垂直的方向)施加偏置》兹场。而且， 以使磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为X轴正方向(为图38A中的 箭头bl所示的方向)的方式形成被钉扎层。
由此，第一 X轴GMR元件212a和第二 X轴GMR元件212b的磁场灵 敏度方向，为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即X轴正方向(为 图38A中的箭头al、 bl所示的方向)，在沿着图38A中的箭头al、 bl所示 方向施加》兹场的场合，第 一轴方向元件212a和第二 X轴GMR元件212b的 磁阻值相对磁场大小成比率的减少，在沿着与图38A中的箭头al、 bl所示 方向相反的方向施加不兹场的场合，第一轴方向元件212a和第二 X轴GMR 元件212b的磁阻值相对磁场大小成比率的增加。
另 一方面，第三X轴GMR元件212c和第四X轴GMR元件212d的偏 置i兹膜，以与第一轴方向元件212a和第二X轴GMR元件212b为180。相反 方向、且与各GMR条的长度方向为平行的方向(相对X轴为垂直的方向)， 施加偏置磁场。以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为X轴负方向(为 图38A中的箭头cl、 dl所示的方向，与第一X轴GMR元件212a和第二X 轴GMR元件212b的被钉扎层的磁化方向为180。相反方向)的方式形成被 钉扎层。
由此，其磁场灵敏度方向为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、 即图38A中的箭头cl、 dl所示的方向(与第一X轴GMR元件212a和第二 X轴GMR元件212b的灵敏度方向为180。相反方向)，所以在沿着图38A中 的箭头cl、 dl所示方向施加^兹场的场合，第三X轴GMR元件212c和第四 X轴GMR元件212d的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，在沿着与图38A 中的箭头cl、 dl所示方向相反的方向施加》兹场的场合，第三X轴GMR元 件212c和第四X轴GMR元件212d的磁阻值相对磁场大小成比率的增加。
如图38B的示意图所示那样，第一 Yl轴GMR元件212e和第二 Yl轴 GMR元件212f中的偏置》兹膜(例如，如图38B所示的212e-6、 212e-7、 212e-8和212f-6、 212f-7、 212f-8等)，以与各GMR条(例如，如图 38B所示的212e-2、 212e - 3和212f - 2、 212f - 3等)的长度方向为平行的方向，即在沟槽(谷部)215的第一斜面215a (倾斜角度为9)的平面上， 使其长度方向为与X轴平行的方向(沟槽(谷部)215的棱线的行进方向)， 施加偏置磁场。以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为沿着沟槽(谷部) 215的第一斜面215a的Y轴正方向和Z轴正方向(为图38B中的实线箭头 el (fl)所示的方向)的方式形成被钉扎层。
而且，各GMR条(例如，如图38B所示的212e-2、 212e-3和212f -2、 212f-3等)，通过偏置磁膜(例如，如图38B所示的212e-6、 212e -7、 212e-8和212f-6、 212f-7、 212f-8等)串联连接。由此，其磁场215的第一斜面215a的Y轴正方向和Z轴正方向(为图38B中的实线箭头 el (fl )所示的方向)，在施加具有图38A中的箭头el ( f 1 )所示方向的分 量的^f兹场的场合，第一 Yl轴GMR元件212e和第二 Yl轴GMR元件212f 的磁阻值可以相对磁场大小成比率的减少，在施加具有与图38A中的箭头 el (fl )所示方向相反的方向的分量的石兹场的场合，第一 Yl轴GMR元件 212e和第二 Yl轴GMR元件212f的磁阻值相对磁场大小成比率的增加。
另一方面，如图38C的示意图所示那样，第三Yl轴GMR元件212g 和第四Yl轴GMR元件212h的偏置磁膜(例如，如图38C所示的212g-6、 212g —7、 212g —8禾口 212h — 6、 2l2h —7、 212h—8等)，以与各GMR条(例 如，如图38C所示的212g-2、 212g-3和212h-2、 212h_3等)的长度方 向为平行的方向，即在沟槽(谷部)215的第一斜面(倾斜角度为e) 215a 的平面上，使其长度方向为与X轴平行的方向(沟槽(谷部)215的棱线的 行进方向)，施加偏置磁场。以磁化U兹化矢量)方向被钉扎(固定)为沿 着沟槽(谷部)215的第一斜面215a的Y轴负方向和Z轴负方向(为图38C 中的实线箭头gl (hi)所示的方向)的方式形成被钉扎层。
而且，各GMR条(例如，如图38C所示的212g-2、 212g-3和212h -2、 212h-3等)，通过偏置；兹膜(例如，如图38C所示的212g-6、 212g -7、 212g —8和212h-6、 212h-7、 212h-8等)串联连4妻。由此，其》兹场 灵敏度方向为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即沿着沟槽(谷部) 215的第一斜面215a的Y轴负方向和Z轴负方向(为图38C中的实线箭头 gl (hl )所示的方向)，在施加具有图38A中的箭头gl (hl )所示方向的分 量的磁场的场合，第三Yl轴GMR元件212g和第四Yl轴GMR元件212h的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，在施加具有与图38A中的箭头gl(hl ) 所示方向相反的方向的分量的磁场的场合，第三Yl轴GMR元件212g和第 四Yl轴GMR元件212h的磁阻值相对磁场大小成比率的增加。
如图38C的示意图所示那样，第一 Y2轴GMR元件212i和第二Y2轴 GMR元件212j中的偏置磁膜(例如，如图38C所示的212i-5、 212i-6、 212i-7和212j-5、 212j-6、 212j-7等)，以与各GMR条(例如，如图 38C所示的212i-1、 212i-2和212j-1、 212j - 2等)的长度方向为平行的 方向，即在沟槽(谷部)215的第二斜面215b (倾斜角度为0)的平面上使 其长度方向为与X轴平行的方向(沟槽(谷部)215的棱线的行进方向)， 施加偏置磁场。以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为沿着沟槽(谷部) 215的第二斜面215b的Y轴负方向和Z轴正方向(为图38C中的虛线箭头 il (jl)所示的方向)的方式形成被钉扎层。
而且，各GMR条(例如，如图38C所示的212i - 1、 212i-2和212j -l、 212j-2等)，通过偏置磁膜(例如，如图38C所示的212i-5、 212i -6、 212i-7和212j_5、 212j-6、 212j-7等)串联连接。由此，其磁场 灵敏度方向为相对各GMR条的长度方向为垂直的方向、即沟槽(谷部)215 的第二斜面215b的Y轴负方向和Z轴正方向(为图38C中的虚线箭头il(jl ) 所示的方向)，在施加具有为图38A中的箭头il (jl)所示方向的分量的磁 场的场合，第一 Y2轴GMR元件212i和第二 Y2轴GMR元件212j的磁阻 值相对磁场大小成比率的减少，在施加具有与图38A中的箭头il (jl)所示 方向相反的方向的分量的磁场的场合，第一 Y2轴GMR元件212i和第二 Y2 轴GMR元件212j的磁阻值相对磁场大小成比率的增加。
另一方面，如图38B的示意图所示那样，第三Y2轴GMR元件212k 和第四Y2轴GMR元件2121的偏置/f兹膜(例如，如图38B所示的212k- 5、 212k-6、 212k-7和212卜5、 212卜6、 212卜7等)，以与各GMR条(例 如，如图38B所示的212k-1、 212k-2和212卜1、 2121-2等)的长度方 向为平行的方向，即在沟槽(谷部)215的第二斜面215b (倾斜角度为9) 的平面上，使其长度方向为与X轴平行的方向(沟槽(谷部)215的棱线的 行进方向)，施加偏置磁场。以磁化(磁化矢量)方向被钉扎(固定)为沿 着沟槽(谷部)215的第二斜面215b的Y轴正方向和Z轴负方向(为图38B 中的虛线箭头kl (11)所示的方向)的方式形成被钉扎层。
而且，各GMR条(例如，如图38B所示的212k-1、 212k-2和2121 -l、 212卜2等)，通过偏置磁膜(例如，如图38B所示的212k-5、 212k -6、 212k-7和212卜5、 212卜6、 212卜7等)串联连接。由此，其磁场
215的第二斜面215b的Y轴正方向和Z轴负方向(为图38B中的虛线箭头 kl (jl )所示的方向)，在施加具有图38A中的箭头kl (jl )所示方向的分 量的磁场的场合，第三Y2轴GMR元件212k和第四Y2轴GMR元件2121 的磁阻值相对磁场大小成比率的减少，在施加具有与图38A中的箭头kl(jl ) 所示方向相反的方向的分量的^f兹场的场合，第三Y2轴GMR元件212k和第 四Y2轴GMR元件212j的磁阻值相对磁场大小成比率的增加。
X轴磁传感器的等价回路如图39A (在图39A中，各箭头表示为以各 GMR元件的固定层被钉扎至X轴负方向的磁化方向是向上的方式)所示， 第一 ~第四X轴GMR元件212a-212d以形成为桥才妻的方式构成。由此， 焊盘部2Da和焊盘部213b连接在电压恒定电源214的正极、负极，施加电 位Vxin+ (在本实施例中为3V)和电位Vxin—(在本实施例中为0 (V))。 焊盘部213c和焊盘部213d的电位被分别作为电位Vxout+和电位Vxout —取 出，电位差(Vxout+ - Vxout—)被作为传感器输出Vxout取出。
Yl轴磁传感器的等价回路如图39B所示，第一~第四Yl轴GMR元件 212e 212h以形成为全桥接的方式构成。在图39B和图39C中，各箭头表 示为以各GMR元件的固定层被钉扎至Y轴负方向的磁兹化方向为向上的方 式。焊盘部213e和焊盘部213f连接在电压恒定电源214的正极、负极，施 加电位Vylin+(在本实施例中为3V )和电位VylirT(在本实施例中为0( V ))。 焊盘部213g和焊盘部213h的电位差被作为传感器输出Vylout取出。
Y2轴磁传感器的等价回路如图39C所示，第一 ~第四Y2轴GMR元件 212i~2121以形成为全桥接的方式构成。焊盘部213i和焊盘部213j连接在 电压恒定电源214的正极、负极，施加电位Vy2in+ (在本实施例中为3V ) 和Vy2in—(在本实施例中为0 (V))。焊盘部213k和焊盘部2131的电位差 被作为传感器输出Vy2out取出。
依据所获得的输出信号Vxout、 Vylout和Vy2out,可以通过下述公式(4 ) 求解出沿X轴方向的磁场分量Hx。同样的，可以通过下述公式(5)求解出 沿Y轴方向的^兹场分量Hy,通过下述公式(6)求解出沿Z轴方向的磁场
分量Hz。而且，这些运算可以通过预先形成在该衬底11的LSI进行。
Hx=2kxxVxout...... (4)
Hy=ky ( Vylout - Vy2out) /cos0...... ( 5 )
Hz=kz ( Vylout+ Vy2out) /sin0...... (6)
在此，e为沟槽(谷部)215的各个斜面215a、 215b的倾斜角度，此时， 0满足关系式30°<e<60。。 kx、 ky、 kz为比率常数，如果各传感器的灵敏 度相等，则有b^ky-kz。
具有上述结构的三轴磁传感器，可以通过参考图5A、图5B和图5C 图14A、图14B和图14C对实施例1说明时说明过的相同工序，实施制造。
在此的有序化热处理(钉扎处理)可以如图40 (在图40中，仅表示五 个永久棒磁铁片)所示的那样，将该永久棒磁铁阵列(磁P车列)216配置在 衬底11上，在真空状态中将其加热至260°C ~290°C，并且在该状态下放置 约4小时。即，首先，制备出邻接的永久棒^t铁片的上端(下端)的极性彼 此不同且呈格子状配置的永久棒磁铁阵列(磁阵列)216。然后，将永久棒 磁铁片216a (下端部为N极)配置在衬底11的中心部，以将永久棒磁铁片 216b、 216c、 216e (下端部为S极)配置在衬底11外侧的永久棒磁铁片216a 的上下左右区域的方式，配置永久棒磁铁阵列216。
由此，沿着与由配置在村底11的中心部的永久棒-兹铁片216a的N极， 朝向与该N极相邻接的永久棒磁铁片216b、 216c、 216e的S极的方向，形 成呈90。偏置的不同的磁场(如图40中的虛线箭头所示)。利用这种磁场， 进行在真空状态下加热至260°C ~290°C,并且在该状态下放置约4小时的处 理，可以对固定层P (固定层P的被钉扎层)的磁化方向实施固定。因此， 如图38A 图38C所示，将第一X轴GMR元件212a和第二X轴GMR元 件212b中的被钉扎层的磁化方向，固定为如图38A中的箭头al、 bl所示的 方向，将第三X轴GMR元件212c和第四X轴GMR元件212d中的被钉扎 层的^f兹化方向，固定为如图38A中的箭头cl、 dl所示的方向。
另一方面，第一 Yl轴GMR元件212e和第二 Yl轴GMR元件212f的 被钉扎层的磁化方向，固定为沿着沟槽(谷部)215的第一斜面215a的Y 轴正方向、即如图38B中的箭头el (fl )所示的方向。第三Y1轴GMR元 件212g和第四Yl轴GMR元件212h的被钉扎层的磁化方向，固定为沿着 沟槽(谷部)215的第一斜面215a的Y轴负方向、即如图38C中的箭头gl(hi )所示的方向。第一 Y2轴GMR元件212i和第二 Y2轴GMR元件212j 的被钉扎层的磁化方向，固定为沿着沟槽(谷部)215的第二斜面215b的Y 轴负方向、即如图38C中的箭头il (jl)所示的方向。第三Y2轴GMR元 件212k和第四Y2轴GMR元件2121的被钉扎层的磁化方向，固定为沿着沟 槽(谷部)215的第二斜面215b的Y轴正方向、即如图38B中的箭头kl(ll ) 所示的方向。
在实施这种有序化热处理(钉扎处理)时，优选相对沟槽(谷部)215 的各个斜面215a、 215b施加沿水平方向比较强的磁场。此时，如图41所示， 将永久棒磁铁阵列(磁阵列)配置在形成有上述各元件的衬底11上，在真 空状态中加热至260。C ~290°C，并且在该状态下放置大约4小时。由此，能 够相对沟槽(谷部)215的各个斜面215a、 215b施加沿水平方向比较强的磁 场。
(实施例7的变形例)
可以对于上述实施例7的三轴磁传感器中各GMR元件的配置关系，进 行种种变形以形成变形例。下面参考图42 ~图45，对实施例7的三轴磁传 感器的典型变形例进行简单说明。与图35A同样，在这些图中表示各GMR 元件在各衬底上的配置状态，并且还表示有序化热处理中与实施例7同样的 永久棒磁铁阵列(磁阵列)的配置关系。 (第一变形例)
如图42所示，与上述实施例7相同，实施例7的第一变形例的三轴^兹 传感器220，由形成在衬底221平面上的X轴GMR元件、形成在位于该衬 底的突出部(图中未示出)的第一斜面的Yl轴GMR元件、形成在第二斜 面的Y2轴GMR元件构成。在此，X轴GMR元件由第一 X轴GMR元件 222a、第二 X轴GMR元件222b、第三X轴GMR元件222c和第四X轴 GMR元件222d构成。此时，构成这些元件的GMR条以其长度方向相对X 轴(Y轴)分别呈45。的方式配置。
由突出部的顶部(或谷部)的形成棱线以相对X轴或Y轴分别呈45。 角度的方式形成，在突出部的第一斜面形成有第一 Yl轴GMR元件222e、 第二 Yl轴GMR元件222f、第三Yl轴GMR元件222g、第四Yl轴GMR 元件222h，并由此构成Yl轴GMR元件。此时，由于突出部的顶部(或谷 部)是以相对X轴(Y轴)分别呈45。角度的方式形成，所以构成各元件的GMR条的长度方向，也是以相对X轴(Y轴)分别呈45。角度的形式配置。
在突出部的第二斜面形成有第一 Y2轴GMR元件222i 、第二 Y2轴GMR 元件222j、第三Y2轴GMR元件222k、第四Y2轴GMR元件2221，并由 此构成Y2轴GMR元件。此时，由突出部的顶部(或谷部)构成的棱线也 是以相对X轴或Y轴分别呈45。角度的方式形成，所以构成各元件的GMR 条的长度方向，也是以相对X轴(Y轴)分别呈45。的形式配置。
在将与实施例7中同样的永久棒磁铁阵列(磁阵歹ll ) 216,配置在如图 42所示的衬底221上之后，进行在真空中将其加热至260°C ~290°C，并且 在该状态下放置4小时左右的有序化热处理(钉扎处理)。由此，沿着由配 置在衬底221的中心部的永久棒,兹铁片216a的N极，朝向与该N极相邻接 的永久棒磁铁片216b、 216c、 216e的S极，形成呈90。偏置的不同的磁场， 并对固定层P (固定层P的被钉扎层)的磁化方向实施固定。其结果，第一 X轴GMR元件222a和第二 X轴GMR元件222b中被钉扎层的磁化方向， 固定为如图42中的箭头al、 bl所示的方向，第三X轴GMR元件222c和 第四X轴GMR元件222d中的被钉扎层的磁化方向，固定为如图42中的箭 头cl、 dl所示的方向。
而且，第一 Yl轴GMR元件222e和第二 Yl轴GMR元件222f的被钉 扎层的》兹化方向，固定为沿着相对X轴(Y轴)分别呈45。角度倾斜的突出 部(坝形部)的第一斜面上的Y轴正方向和Z轴负方向、即如图42中的箭 头el、 fl所示的方向。第三Yl轴GMR元件222g和第四Yl轴GMR元件 222h的被钉扎层的磁化方向，固定为相对X轴(Y轴)分别呈45。角度倾斜 的突出部(坝形部)的第一斜面上的Y轴负方向和Z轴负方向、即如图42 中的箭头gl、 hi所示的方向。
而且，第一 Y2轴GMR元件222i和第二 Y2轴GMR元件222j的被钉 扎层的磁化方向，固定为沿着相对X轴(Y轴)分别呈45。角度倾斜的突出 部(坝形部)的第二斜面上的Y轴负方向和Z轴正方向、即如图42中的箭 头il 、 jl所示的方向。第三Y2轴GMR元件222k和第四Y2轴GMR元件 2221的被钉扎层的磁化方向，固定为沿着相对X轴(Y轴)分别呈45。角度 倾存+的突出部(坝形部)的第二杀+面上的Y轴正方向和Z轴正方向、即如 图42中的箭头kl、 ll所示的方向。
当以这种方式使各GMR条的长度方向相对X轴(Y轴)分别呈45。角度配置时，虽然其机理尚不明了，但确实可以提高相对于强磁场的稳定性。
(第二变形例)
如图43所示，作为第二变形例的三轴磁传感器230包括配置在平面 视图中呈正方形形状的衬底231的一对角部的X轴GMR元件，形成在位于 另一对角部处的突出部(图中未示出)的第一斜面的Yl轴GMR元件，以 及形成在第二斜面的Y2轴GMR元件。在此，X轴GMR元件由第一X轴 GMR元件232a、第二 X轴GMR元件232b、第三X轴GMR元件232c和 第四X轴GMR元件232d构成。此时，构成这些元件的GMR条以其长度方 向相对衬底231的各边(X轴或Y轴)分别呈45。的方式配置。
突出部的顶部(或谷部)以相对村底231的各边(X轴或Y轴)分别 呈45。的方式形成，在该突出部的第一斜面形成有第一 Yl轴GMR元件232e、 第二 Yl轴GMR元件232f、第三Yl轴GMR元件232g、第四Y1轴GMR 元件232h，并由此构成为Yl轴GMR元件。此时，由于突出部的顶部(或 谷部)是以相对衬底231的各边(X轴或Y轴)分别呈45。的方式形成，所 以构成各元件的GMR条的长度方向，也是以相对村底231的各边(X轴或 Y轴)分别呈45。的方式配置。
在突出部的第二斜面形成有第一Y2轴GMR元件232i、第二Y2轴GMR 元件232j、第三Y2轴GMR元件232k、第四Y2轴GMR元件2321，并由 此构成为Y2轴GMR元件。此时，突出部的顶部(或谷部)也是以相对衬 底231的各边(X轴或Y轴)分别呈45。的方式形成，所以构成各元件的 GMR条的长度方向，也是以相对衬底231的各边(X轴或Y轴)分别呈45。 的形式配置。
在将与实施例7中同样的永久4奉^兹铁阵列(磁阵列) 216,如图43所示 配置在衬底231上之后，进行在真空中将其加热至260°C ~ 290°C,并且在该 状态下放置4小时的有序化热处理(钉扎处理)。由此，沿着由配置在衬底 231的中心部上的永久棒磁铁片216a的N极，朝向与该N极相邻接的永久 棒磁铁片216b、 216c、 216e的S极的方向，形成呈90。偏置的不同的磁场， 并对固定层P (固定层P的被钉扎层)的磁化方向实施固定。其结果，第一 X轴GMR元件232a和第二 X轴GMR元件232b的被钉扎层的磁化方向， 固定为相对衬底231的X轴为45。角度的正方向、即如图43中的箭头al、 bl所示的方向，将第三X轴GMR元件232c和第四X轴GMR元件232d
的被钉扎层的磁化方向，固定为相对衬底231的X轴为135。的负方向、即 如图43中的箭头cl、 dl所示的方向。
第一 Yl轴GMR元件232e和第二 Yl轴GMR元件232f的被钉扎层的 磁化方向，沿着相对衬底231的各边(X轴或Y轴)分别呈45。倾斜而形成 的突出部(坝形部)的第一斜面上的倾斜方向，固定为由衬底的中心朝向相 对衬底231的X轴为45。负方向的角部的方向，且朝向Z轴负方向、即如图 43中的箭头el、 fl所示的方向。将第三Y1轴GMR元件232g和第四Yl 轴GMR元件232h的被钉扎层的磁化方向，沿着相对衬底231的各边(X轴 或Y轴)分别呈45。角度倾斜的突出部(坝形部)的第一斜面上的倾斜方向 (Z轴负方向)，固定为由衬底的中心朝向相对衬底231的X轴为135°正方 向的角部的方向，且朝向Z轴负方向、即如图43中的箭头gl、 hl所示的方 向。
而且，第一 Y2轴GMR元件232i和第二 Y2轴GMR元件232j的被钉 扎层的磁化方向，沿着相对衬底231的各边(X轴或Y轴)分别呈45°倾斜 的突出部(坝形部)的第二斜面上的倾斜方向(与第一斜面的倾斜方向相反 的方向)，固定为由衬底的中心朝向相对衬底231的X轴为135。正方向的角 部的方向，且朝向Z轴正方向、即如图43中的箭头il、 jl所示的方向。将 第三Y2轴GMR元件232k和第四Y2轴GMR元件2321的被钉扎层的磁化 方向，沿着相对村底231的各边(X轴或Y轴)分別呈45。倾斜的的突出部 (坝形部)的第二斜面上的倾斜方向(与第一斜面的倾斜方向相反的方向)， 固定为由村底的中心朝向相对衬底231的X轴为45。负方向的角部的方向， 且朝向Z轴正方向、即如图43中的箭头kl、 ll所示的方向。 (第三变形例)
如图44所示，第三变形例的三轴/f兹传感器240，由配置在平面^L图中 呈正方形形状的衬底241的一对角部的X轴GMR元件，和配置在形成于位 于另一对角部的突出部(图中未示出)的第一斜面的Yl轴GMR元件，以 及形成在第二斜面的Y2轴GMR元件构成。在此，X轴GMR元件由第一 X 轴GMR元件242a、第二 X轴GMR元件242b、第三X轴GMR元件242c 和第四X轴GMR元件242d构成。此时，构成这些元件的GMR条以其长度 方向相对衬底241的X轴垂直(相对Y轴平行)的形式配置。
突出部的顶部(或谷部)以相对衬底241的X轴平行(相对Y轴垂直)的方式形成，在该突出部的第一斜面形成有第一 Yl轴GMR元件242e、第 二 Yl轴GMR元件242f、第三Yl轴GMR元件242g、第四Yl轴GMR元 件242h,并由此构成Yl轴GMR元件。此时，由于突出部的顶部(或谷部) 是以相对衬底241的X轴平行(相对Y轴垂直)的方式形成，所以构成各 元件的GMR条的长度方向，也是以相对一于底241的X轴平行(相对Y轴垂 直)的形式配置的。
在突出部的第二斜面形成有第一Y2轴GMR元件242i、第二Y2轴GMR 元件242j、第三Y2轴GMR元件242k 、第四Y2轴GMR元件2421，并由 此构成Y2轴GMR元件。此时，突出部的顶部(或谷部)也是以相对衬底 241的X轴平行(相对Y轴垂直)的方式形成，所以构成各元件的GMR条 的长度方向，也是以相对衬底241的X轴平行(相对Y轴垂直)的形式配 置。
在将与实施例7中相同的永久棒磁铁阵列(磁阵列) 216，如图44所示 配置在衬底241上之后，进行在真空中将其加热至260°C ~290°C,并且在该 状态下放置4小时左右的有序化热处理(钉扎处理)。由此，可以沿着与由 配置在衬底241的中心部的永久棒;兹铁片216a的N极，朝向与该N极相邻 接的永久棒磁铁片216b、 216c、 216e的S极的方向形成呈90。偏置的不同的 磁场，并对固定层P (固定层P的被钉扎层)的磁化方向实施固定。结果， 可以将第一 X轴GMR元件242a和第二 X轴GMR元件242b的被钉扎层的 》兹化方向，固定为相对衬底241的X轴为45。正方向、即如图44中的箭头 al 、bl所示的方向。将第三X轴GMR元件242c和第四X轴GMR元件242d 的被钉扎层的,兹化方向，固定为相对衬底241的X轴为135。负方向、即如 图44中的箭头cl、 dl所示的方向。
第一 Yl轴GMR元件242e和第二 Yl轴GMR元件242f的被钉扎层的 石兹化方向，沿着与衬底241的X轴平行(相对Y轴垂直)而形成的突出部 (坝形部)的第一斜面，固定为由衬底的中心朝向相对衬底241的X轴为 45。负方向的角部的方向，且朝向Z轴负方向、即如图44中的箭头el、 fl 所示的方向。将第三Yl轴GMR元件242g和第四Yl轴GMR元件242h的 被钉扎层的磁化方向，沿着与衬底241的X轴平行(相对Y轴垂直)而形 成的突出部(坝形部)的第一斜面，固定为由衬底的中心朝向相对衬底241 的X轴为135。正方向的角部的方向，且朝向Z轴负方向、即如图44中的箭头gl、 hi所示的方向。
而且，第一 Y2轴GMR元件242i和第二 Y2轴GMR元件242j的被钉 扎层的磁化方向，沿着与衬底241的X轴平行(相对Y轴垂直)而形成的 突出部(坝形部)的第二斜面，固定为由衬底的中心朝向相对衬底241的X 轴为45。负方向的角部的方向，且朝向Z轴正方向、即如图44中的箭头il、 jl所示的方向。将第三Y2轴GMR元件242k和第四Y2轴GMR元件2421 的被钉扎层的磁化方向，沿着与衬底241的X轴平行(相对Y轴垂直)而 形成的突出部(坝形部)的第二斜面，固定为由村底的中心朝向相对衬底241 的X轴为135。正方向的角部的方向，且朝向Z轴正方向、即如图44中的箭 头kl、 11所示的方向。
(第四变形例)
在上述的实施例7中，结构为形成在突出部215的斜面处的Yl轴GMR 元件和Y2轴GMR元件的各GMR条，通过偏置;兹膜(例如如图37A和图 37B所示的212e-5、 212e_6、 212e-7、 212e-8、 212e — 9和212k - 5、 212k-6、 212k-7、 212k-8、 212k-9等)连接的，即使在突出部215的顶 部处也形成有偏置磁膜。
在本第四变形例中，如图45 (在图45中，与图37A和图37B中相同的 附图标记表示相同的名称)所示，在偏置磁膜内，形成于突出部215的顶部 的4扁置石兹月莫(侈'B口为212e — 5、 212e — 6、 212e — 7、 212e — 8、 212e — 9和212k -5、 212k-6、 212k-7、 212k-8、 212k-9等)中位于突出部215的顶部 的部分(连接部分)，形成有非磁性膜(例如是由多晶硅等非磁性体构成)。 例如如图45所示，在偏置石兹膜212e-6 (212k-6)中位于突出部215的顶 部的部分(连接部分)形成有非磁性膜212e-61 (212k-61)，在偏置磁膜 212e-7 (212k-7)中位于突出部215的顶部的部分(连接部分)形成有非 磁性膜212e-71 (212k-71)，在偏置磁膜212e - 8 ( 212k - 8 )中位于突出 部215的顶部的部分(连接部分)形成有非磁性膜212e-81 (212k-81)。
此时，可以在突出部215的顶部形成非》兹性膜(例如如图45所示的212e -61 (212k_61)、 212e-71 (212k-71)、 212e-81 (212k-81)等)曰于， 在如图12A 图12C所示的工序之后，需要设置形成非磁性膜(例如212e —61 (212k_61)、 212e — 71 (212k —71)、 212e_81 (212k—81)等)的工 序。在形成非磁性膜之后，如图13A~图13C所示，形成偏置磁膜即可。
(实施例8 )
下面参考附图46和附图47A 47D，对实施例8的三轴-兹传感器进行 说明。
在上述的实施例7及其变形例中，在突出部215的第一斜面配置Yl轴 GMR元件、在突出部215的第二斜面配置Y2轴GMR元件，而在本实施例 8中，仅在突出部255的第一斜面配置Yl轴GMR元件，并且将Y2轴GMR 元件仅配置在与突出部255不同的其它突出部，即与突出部255具有相同形 状的突出部256的第二斜面处。
在此，作为实施例8的三轴磁传感器250如图46所示，在正方形形状 的衬底251的周边部的各边中央部，形成有X轴GMR元件252a~ 252d、 Yl轴GMR元件252e ~ 252h、 Y2轴GMR元件252i ~ 2521。此时，X轴GMR 元件252a-252d与上述的实施例7中的X轴GMR元件212a ~ 212d相同， 所以省略对其的详细"i兌明。
Yl轴GMR元件252e ~ 252h如图47A所示，仅在形成于衬底251的突 出部255的第一斜面处，形成有GMR条252e-1、 252e-2、 252e_3、 252e -4 ( GMR元件252f、 252g、 252h与其同样)。这些GMR条如图47B所示， 通过偏置磁膜252e-5、 252e-6、 252e-7、 252e-8、 252e - 9 ( GMR元件 252f、 252g、 252h与其同样)形成串联连接。另一方面，Y2轴GMR元件 252i 2521如图47C所示，仅在与形成于衬底251上的突出部255不同的其 它突出部256的第二斜面，形成有GMR条252k-1、 252k-2、 252k-3、 252k-4 (GMR元件252i、 252j、 2521也与其同样)。这些GMR条如图47D 所示，通过偏置》兹膜252k-5、 252k-6、 252k - 7、 252k-8、 252k-9 (GMR 元件252i、 252j、 2521也与其同样)形成串联连接。
采用与实施例7同样的永久棒磁铁阵列216，实施有序化热处理。由此， 可以将第一 X轴GMR元件252a和第二 X轴GMR元件252b中的被4丁扎层 的磁化方向，固定为如图46中的箭头al、 bl所示的方向，将第三X轴GMR 元件252c和第四X轴GMR元件252d中的被钉扎层的》兹化方向，固定为如 图46中的箭头cl、 dl所示的方向。
第一 Yl轴GMR元件252e和第二 Yl轴GMR元件252f的被钉扎层的 磁化方向，固定为沿着突出部(坝形部)255的第一斜面的Y轴正方向和Z 轴负方向、即如图46中的箭头el、 fl所示的方向。第三Y1轴GMR元件252g和第四Yl轴GMR元件252h的被钉扎层的磁化方向，固定为沿着突出 部(坝形部)255的第一斜面的Y轴负方向和Z轴负方向、即如图46中的 箭头gl、 hi所示的方向。
而且，可以将第一 Y2轴GMR元件252i和第二 Y2轴GMR元件252j 的被钉扎层的;兹化方向，固定为沿着突出部(坝形部)256的第二斜面的Y 轴负方向和Z轴正方向、即如图46中的箭头il、 jl所示的方向。将第三Y2 轴GMR元件252k和第四Y2轴GMR元件2521的被钉扎层的磁化方向，固 定为沿着突出部(坝形部)256的第二斜面的Y轴正方向和Z轴正方向、即 如图46中的箭头kl、 ll所示的方向。
在该实施例8中，也可以以最适当的方式仅在形成元件的斜面侧配置磁场。
(实施例9)
下面对本发明的实施例9进行说明。作为本发明实施例9的三轴;兹传感 器如图48所示，该三轴^兹传感器301包括由石英、Si02/Si等构成的、具 有规定厚度、在平面视图中呈正方形形状的衬底302，形成在衬底302表面 302a的单元(七7" 303的周围、构成检测沿X轴方向的磁场的X轴磁传 感器的X轴GMR元件304 ~ 307，形成在单元303的周围、构成^f企测沿Y 轴方向的》兹场的Y轴》兹传感器的Y轴GMR元件308 ~ 311,以及形成在单 元303的角部、构成检测沿Z轴方向的磁场的Z轴磁传感器的Z轴GMR元 件312~315。
X轴GMR元件304-307，在石英衬底302上的单元303的四条边中与 X轴平行的两条边的各自的中点附近，分别配置为一对，并且该成对配置的 元件以使其长度方向与相应的边垂直、彼此相邻的元件为相互平行的方式配置。
Y轴GMR元件308 ~ 311与X轴GMR元件304 ~ 307同样，也以成对 的形式，分别配置在石英衬底302上的单元303的四条边中与Y轴平行的两 条边的各自的中点附近，并且该成对配置的元件以其长度方向与相应的边垂 直、彼此相邻的元件为相互平行的方式配置。
Z轴GMR元件312 ~ 315分别配置在石英衬底302上的单元303的四个角部中的每一处,并且这些元件以其长度方向与Y轴平行的方式配置.
图49表示X轴GMR元件304的示意性平面图，该X轴GMR元件304包括相互平行配置的多个带状;兹阻效应元件321，连接在该磁阻效应元件 321的长轴方向的两个端部、由具有高保磁力的CoCrPt等硬质强磁性体薄膜 构成的永久石兹膜322，以及连接在位于最外侧的》兹阻效应元件321的长轴方 向一端部的、由具有高保磁力的CoCrPt等硬质强磁性体薄膜构成的长型永 久磁膜323，并形成弯曲状(恕9状)的串联连接，永久磁膜322、 323与配线(图中未示出)连接。
这种磁阻效应元件321可以通过含有钉扎层(匕°- 乂夕、'層)和被钉扎层 (匕°乂卜、、層)的、呈叠层构造的磁性膜(图中未示出)构成。
X轴GMR元件305 ~ 307与X轴GMR元件304具有完全相同的结构， 由于可以将Y轴GMR元件308 - 311也置换为与X轴GMR元件304的磁 阻效应元件321具有完全相同结构的,兹阻效应元件，所以Y轴GMR元件 308 -311也与X轴GMR元件304具有完全相同的结构，因而省略了对这些 GMR元件形状的详细说明。
图50为Z轴GMR元件312的示意性平面图，图51为表示沿图50中 的线A-A的示意性剖面图。该Z轴GMR元件312包括分别配置在衬底 302表面302a的一个角部(例如为图中的左上角部)的、与Y轴方向平行 的多个剖面呈楔形的沟槽331内面的带状磁阻效应元件332，连接在该磁阻 效应元件332长轴方向两个端部的、由具有高保磁力的CoCrPt等硬质强磁 性体薄膜构成的永久;兹膜333，以及连接在位于最外侧的磁阻效应元件332 长轴方向一个端部的、由具有高保磁力的CoCrPt等硬质强磁性体薄膜构成 的长型永久磁膜334，并形成弯曲状的串联连接，且将永久磁膜333、 334 与配线(图中未示出)连接。
这种磁阻效应元件332与上述的石兹阻效应元件321同样，通过包含有钉 扎层和被钉扎层的、呈叠层构造的磁性膜(图中未示出)构成。
优选沟槽331的内面相对衬底302的表面302a呈30。以上的倾斜，更优 选为45。以上。
Z轴GMR元件313 ~315的形状与Z轴GMR元件312的形状完全相同， 所以省略对这些GMR元件的形状的详细说明。
这些X轴GMR元件304 ~ 307的被钉扎层的磁化方向，为与衬底302 的表面302a平行的一个方向，Y轴GMR元件308 - 311的被钉扎层的磁化 方向，也为与衬底302的表面302a相平行的一个方向。另一方面，Z轴GMR元件312-315的被钉扎层的磁化方向，为与衬底302的斜面相平行的一个 方向。这些X轴GMR元件304 ~ 307的被钉扎层的磁化方向，与Y轴GMR 元件308 ~ 311的被钉扎层的磁化方向相互垂直。这些GMR元件304 ~ 315 的被钉扎层的磁化方向，与磁阻效应元件的长度方向垂直。
而且，可以使X轴GMR元件304 ~ 307的被钉扎层的》兹化方向与》兹阻 效应元件的长度方向间的夹角，Y轴GMR元件308 ~ 311的被钉扎层的磁化 方向与》兹阻效应元件的长度方向间的夹角，以及Z轴GMR元件312-315 的被钉扎层的磁化方向与磁阻效应元件的长度方向间的夹角彼此相等，从而 使各GMR元件的灵敏度大小相等。
该三维磁传感301分别对X轴GMR元件304 ~ 307、 Y轴GMR元件 308 ~ 311 、 Z轴GMR元件312 ~ 315形成桥接回路。
图52表示该三维磁传感301的X轴磁传感器形成桥接连接时的等价回 路，在该图中，XI为由X轴GMR元件304、 305构成的元件组，X2为由X 轴GMR元件306、 307构成的元件组，Vcc为偏置电压。
图53表示该三轴磁传感器的Y轴磁传感器形成桥接时的示意性方框 图，在该图中，Yl为由Y轴GMR元件308、 309构成的元件组，Y2为由Y 轴GMR元件310、 311构成的元件组，Vcc为偏置电压。
图54表示该三轴磁传感器的Z轴磁传感器形成桥接时的示意性方框图， 在该图中，Zl为Z轴GMR元件312, Z2为Z轴GMR元件313， Z3为Z 轴GMR元件314, Z4为Z轴GMR元件315, Vcc为偏置电压。
该三维》兹传感301具有上述的结构，从而可以对X轴、Y轴、Z轴三维 方向上的;兹场实施高精度地测定。
下面，对该三维磁传感301的磁化方法进行说明。
首先，利用溅射法、真空蒸镀法、离子电镀法等成膜技术，在衬底302 的表面302a分别形成X轴GMR元件304 ~ 307、 Y轴GMR元件308 ~ 311 、 Z轴GMR元件312 ~ 315,对X轴GMR元件304 ~ 307和Y轴GMR元件 308 - 311的磁阻效应元件321的被钉扎层实施有序化热处理，对被钉扎层P 实施钉扎处理。
图55表示对该三轴^f兹传感器301实施有序化加热处理时的阵列配置的 示意性平面图，图56为沿图55中的线B-B的示意性剖面图。在通过随后 的切断工序分割为单个的衬底302的四个角部的上方，分别设置永久磁铁片341，并且使邻接的永久磁铁片341、 341的极性彼此不同。
因此，可以形成由一个永久》兹铁片341 (N极)朝向相邻的两个永久磁
铁片341 (S极)的磁场342。
这种磁场342的方向分别与衬底302的各边平行，X轴GMR元件304 ~
307和Y轴GMR元件308 ~ 311的位置与衬底302大致平行，Z轴GMR元
件312~315的位置与衬底302垂直。而且，可以沿着相对》兹阻效应元件321
的长度方向为正交的方向施加^兹场。
随后，在真空中对该衬底302实施温度范围为250°C 28(TC的4小时
热处理。
由此，可以对X轴GMR元件304-307、 Y轴GMR元件308 ~ 311 、 Z 轴GMR元件312 ~ 315的各磁阻效应元件321的磁性膜中的钉扎层实施有序 化热处理。同时，通过交换耦合对被钉扎层实施钉扎固定。
随后，将X轴GMR元件304 ~ 307、 Y轴GMR元件308 ~ 311 、 Z轴 GMR元件312-315以形成M^定形状的方式构图，将X轴GMR元件304 ~ 307和Y轴GMR元件308 ~ 311的各磁阻效应元件321以弯曲形状连接至永 久磁膜322、 323,并且，将Z轴GMR元件312-315的各磁阻效应元件332 以弯曲形状连接至永久-兹膜333、 334。
该三维磁传感器301的X轴GMR元件304 ~ 307的X轴灵敏度方向、 Y轴GMR元件308 - 311的Y轴灵敏度方向和Z轴GMR元件312-315的 Z轴灵敏度方向，为彼此正交的方向。
随后，对Z轴GMR元件312 ~ 315的永久磁膜实施磁化。
图57表示对Z轴GMR元件312 ~ 315实施^f兹化时的阵列配置的示意性 平面图，该阵列中的相邻永久磁铁片351的极性彼此不同，并且使多个永久 磁铁片351呈矩阵状配置，以衬底的四个角部位于邻接的永久磁铁片351、 351的中间的方式将衬底302配置在该阵列之下。
因此，衬底302的四个角部可以分别形成由一个永久-兹铁片351(N极) 朝向相邻的一个永久磁铁片351 (S极)的^兹场352。
这种磁场352的方向分别与衬底302的一边平行，因此沿着相对Z轴 GMR元件312 ~ 315的磁阻效应元件332的长度方向平行的方向施加磁场， 其结果，Z轴GMR元件312 315被磁化。
随后，对X轴GMR元件304 ~ 307和Y轴GMR元件308 ~ 311的永久
磁膜实施磁化。
图58表示将磁轭部件安装在该磁化工序中使用的磁阵列的状态的平面 图。该磁辄部件361为由42合金(Fe - 42重量。/。Ni)等软磁性体构成的、 厚度为0.02mm的软》兹性板362，并且在与；兹阵列的永久磁铁片363、 363相 对应的位置形成有贯穿孔。在与永久/P兹铁片363、 363间的中央部相对应的 位置，还形成有与永久磁铁片363、 363的边相平行的、呈细长形状的狭缝 364。为了能够对相互邻接的衬底302、 302的X轴GMR元件304 ~ 307和 Y轴GMR元件308 ~ 311同时进行》兹化，该狭缝364的宽度为GMR元件长 轴方向长度的大约两倍。
而且，该软磁性板362的一个侧面，与各永久磁铁片363上的一个侧面 共面。
在使用该磁轭部件361时，如图59所示，使由磁阵列的一个永久磁铁 片363 (N极)朝向相邻的永久磁铁片363 (S极)的;兹场，为通过永久石兹铁 片363上方的磁场365和通过狭缝364的磁场366这两种磁场，由于软磁性 板362吸收磁场，所以位于该软磁性板362附近的磁场变弱。另 一方面，磁 场在狭缝364汇聚而使^磁场366比较强。
因此，对于使用配置有磁轭部件361的磁阵列对X轴GMR元件304 ~ 307和Y轴GMR元件308 ~ 311实施磁化的场合，如图60所示，通过位于 狭缝364上而比專交强的i兹场366对X轴GMR元件304 ~ 307和Y轴GMR 元件308 - 311实施;兹化。另一方面，由于Z轴GMR元件312 315位于软 磁性板362上而处于几乎没有磁场的状态下，所以Z轴GMR元件312-315 的磁化状态不会出现紊乱，能够保持为良好的磁化状态。
如果采用这种三轴^P兹传感器的制造方法，可以在对Z轴GMR元件312 ~ 315实施》兹化之后，使用在与软^兹性板362的永久^兹铁片363之间的中央部 对应的位置形成有矩形狭缝364的磁轭部件361,对X轴GMR元件304 ~ 307和Y轴GMR元件308 ~ 311实施石兹化，所以即4吏在对X轴GMR元件 304 ~ 307和Y轴GMR元件308 ~ 311实施》兹化时，也不会使Z轴GMR元 件312 ~ 315磁化状态出现紊乱，从而能够保持为良好的磁化状态。
因此，可以更容易地制作出能够对X轴、Y轴、Z轴三维方向的/磁场实 施高精度测定的三维磁传感301。
(实施例10)
图61为表示用于本发明实施例10的,兹化工序的^兹轭部件的示意性平面 图，本实施方式中的磁轭部件371与实施伊j 9中的磁扼部件361之间的不同 点在于，实施例9中的》兹轭部件361中在与软》兹性板362的永久》兹铁片363、 363间的中央部相对应的位置形成狭缝364,而本实施方式中的磁轭部件371 中形成有分别与永久》兹铁片363的四个边邻^:的狭缝372。
为了能够对位于一个衬底302的X轴GMR元件304 ~ 307和Y轴GMR 元件308 ~ 311磁化，该狭缝372的宽度为比GMR元件沿长度方向的长度略 宽。
而且，该软》兹性板362的一个侧面，与各永久》兹铁片363上的一个侧面 为共面。
为了使通过狭缝372的^F兹场373更为聚集，该义兹轭部件371如图62所 示，磁场373比上述磁场366更强。
而且，由于仅使一个衬底302的X轴GMR元件304 ~ 307和Y轴GMR 元件308 ~ 311位于这些狭缝372上，可以对X轴GMR元件304 ~ 307和Y 轴GMR元件308 ~ 311施加更强的磁场，实施更强的磁化。
而且，如果组合有极性相反的磁阵列，还可以使有序化热处理的方向、 或永久磁膜的磁化方向反转。
工业实用性
本发明能够适用于将由多个;兹阻效应元件桥"l妄形成的X轴、Y轴、Z轴 传感器配置在一个衬底内的三轴磁传感器，根据本发明的磁传感器，能够正 确:地测定X轴、Y轴、Z轴三维方向上的》兹场。
权利要求
1.一种三轴磁传感器，在一个衬底内具有灵敏度方向彼此交叉的多个磁阻效应元件，其特征在于至少一个磁阻效应元件形成在所述衬底上的平面，并且其被钉扎层的磁化方向在所述平面内，至少一个其它磁阻效应元件形成在设置于所述衬底的斜面上，并且其被钉扎层的磁化方向形成在沿所述斜面的面内。
2. 如权利要求1所述的三轴磁传感器，其特征在于通过极性不同的永久磁铁片相邻配置的永久磁铁组产生的磁场将所述磁阻效应元件的被钉扎层磁化，所述衬底上的平面上形成的磁阻效应元件，通过所述永久石兹铁片产生的 磁场中、与所述衬底平行的磁场将其被钉扎层磁化，所述形成在设置于所述衬底的斜面上的磁阻效应元件，通过所述永久磁 铁片产生的磁场中、与所述永久磁铁片的所述衬底交叉的磁场将其被钉扎层 磁化。
3. 如权利要求1所述的三轴磁传感器，其特征在于 所述斜面为衬底上由厚膜形成的沟槽的斜面。
4. 一种三轴磁传感器，在一个衬底内，具有多个巨大磁阻效应元件桥 接的X轴传感器、多个巨大磁阻效应元件桥接的Y轴传感器、多个巨大磁 阻效应元件桥接的Z轴传感器，其特征在于所述磁阻效应元件，由一个磁阻效应元件条或多个磁阻效应元件条串联 连接而形成的结构，所述X轴传感器的磁阻效应元件以及所述Y轴传感器的；兹阻效应元件， 形成在相对于所述衬底的平面平行的平面上，它们的灵敏度方向为相对于各磁阻效应元件条的长度方向垂直的方向，所述X轴传感器的磁阻效应元件和 所述Y轴传感器的磁阻效应元件的被钉扎层的磁化方向彼此垂直地形成，所述Z轴的磁阻效应元件，形成在设置于所述衬底的斜面上，其被钉扎 层的磁化方向在所述斜面内而形成，并且，其灵敏度方向相对于该磁阻效应 元件条的长度方向交叉而形成。
5. 如权利要求4所述的三轴磁传感器，其特征在于所述磁阻效应元件为，多个磁阻效应元件条平行配置，相邻的磁阻效应元件条通过偏置磁膜串联连接。
6. 如权利要求4所述的三轴磁传感器，其特征在于构成所述Z轴传感器的磁阻效应元件的各磁阻效应元件条，形成在下述斜面上，该斜面形成为相对于与所述衬底的平面垂直的Z轴而以相同角度相对，所述磁阻效应元件条的长度方向与所述衬底的长边(X轴)方向或短边 (Y轴)方向之中的任一方向一致，并且通过分别形成在所述各斜面上的磁阻效应元件条而构成的石兹阻效应元件被此相邻地平行配置。
7. 如权利要求4所述的三轴磁传感器，其特征在于构成所述Z轴传感器的磁阻效应元件的各磁阻效应元件条，形成在下述斜面上，该斜面形成为相对于与所述衬底的平面垂直的Z轴而相对，所述磁阻效应元件条的长度方向与所述衬底的长边(X轴)方向或短边(Y轴)方向之中的任一方向一致，并且通过分别形成在所述各斜面上的磁阻效应元件条而构成的磁阻效应元件彼此相邻地平行配置且桥接。
8. 如权利要求4所述的三轴磁传感器，其特征在于 所述衬底形成为俯视的长方形状，其长宽比为1:2或1:1.5。
9. 如权利要求6所述的三轴磁传感器，其特征在于由所述磁阻效应元件条构成的两个磁阻效应元件彼此相邻地平行配置， 并且这两个磁阻效应元件与相对于俯视为正方形状的衬底的中心点对称的位置形成的两个非磁阻体桥接。
10. 如权利要求4所述的三轴磁传感器，其特征在于 所述斜面为衬底上由厚膜形成的沟槽的斜面。
11. 一种三轴磁传感器的制造方法，该三轴磁传感器在一个衬底内具有多个磁阻效应元件桥接的X轴传感器、多个磁阻效应元件桥接的Y轴传感器、多个磁阻效应元件桥接的Z轴传感器，其特征在于，具有磁阻效应元件形成工序，在所述衬底上形成成为X轴传感器的多个磁 阻效应元件、成为Y轴传感器的多个磁阻效应元件以及成为Z轴传感器的多个磁阻效应元件；有序化热处理工序，对形成在所述衬底上的各磁阻效应元件施加磁场， 并且进行加热，对所述各磁阻效应元件同时进行有序化热处理。
12. 如权利要求11所述的三轴磁传感器的制造方法，其特征在于 在所述有序化热处理工序中，施加与下述斜面的垂直方向成45度方向的磁场，同时加热并进行有序化热处理，该斜面上形成有构成成为Z轴传感器的多个磁阻效应元件的各-兹阻效应元件条。
13. —种三轴磁传感器，其在一个衬底内，具有多个巨大磁阻效应元件桥接的X轴传感器、多个巨大磁阻效应元件桥接的Y轴传感器、多个巨大磁阻效应元件桥接的Z轴传感器，其特征在于所述巨大磁阻效应元件由至少一个以上的巨大石兹阻效应元件条形成，并且，所述X轴传感器的巨大磁阻效应元件形成在相对于所述衬底的平面平 行的平面上，所述巨大磁阻效应元件条的长度方向为Y轴方向，该巨大磁阻效应元件条的钉扎层的磁化方向为相对于X轴成规定角度的方向，其灵敏度 方向为相对于该巨大磁阻效应元件条的长度方向垂直的方向，所述Y轴传感器的巨大磁阻效应元件形成在相对于所述衬底的平面平行的平面上，所述巨大磁阻效应元件条的长度方向为X轴方向，该巨大磁阻效应元件条的钉扎层的磁化方向为相对于Y轴成规定角度的方向，其灵敏度 方向为相对于各巨大磁阻效应元件条的长度方向垂直的方向，所述Z轴传感器的巨大磁阻效应元件形成在设置于所述衬底上的斜面上，；兹化的方向在所述斜面内，并且，其灵壽文度方向形成为相对于该巨大磁阻效应元件条的长度方向交叉。
14. 如权利要求13所述的三轴磁传感器，其特征在于所述X轴传感器的巨大磁阻效应元件条的被钉扎层的磁化方向的规定角度、以及所述Y轴传感器的巨大磁阻效应元件条的被钉扎层的磁化方向的规定角度为45度。
15. 如权利要求13所述的三轴磁传感器，其特征在于 所述巨大磁阻效应元件为多个巨大磁阻效应元件条平行配置。
16. 如权利要求13所述的三轴磁传感器，其特征在于 所述平行配置的多个巨大磁阻效应元件条相邻配置，这些巨大磁阻效应元件条通过偏置磁膜串联连接。
17. 如权利要求13所述的三轴磁传感器，其特征在于构成所述Z轴传感器的巨大磁阻效应元件的各巨大磁阻效应元件条形成在下述斜面上，该斜面形成为相对于与所述衬底的平面垂直的Z轴以相同Y轴方向的45度方向，通过分别形成在所述各斜面上的巨大^t阻效应元件 条构成的巨大^兹阻效应元件彼此平行配置。
18. 如权利要求13所述的三轴磁传感器，其特征在于 所述衬底的平面形状为正方形或长宽比为1:2的长方形。
19. 如权利要求13所述的三轴磁传感器，其特征在于 所述斜面为衬底上由厚膜形成的沟槽的斜面。
20. —种三轴磁传感器的制造方法，该三轴磁传感器在一个衬底内具有 多个磁阻效应元件桥接的X轴传感器、多个磁阻效应元件桥接的Y轴传感 器、多个磁阻效应元件桥接的Z轴传感器，其特征在于，具有^磁阻效应元件形成工序，在所述衬底上形成成为X轴传感器的多个石兹 阻效应元件、成为Y轴传感器的多个磁阻效应元件、以及成为Z轴传感器 的多个J兹阻效应元件；有序化热处理工序，向形成在所述衬底上的各》兹阻效应元件桥接的组中 两个》兹阻效应元件施加彼此异向的^兹场，并且进行力。热，对所述各磁阻效应 元件同时进行有序化热处理。
21. 如权利要求20所述的三轴磁传感器，其特征在于 在所述有序化热处理工序中，在形成有所述各巨大^f兹阻效应元件的所述衬底上，以相邻的棒磁铁的极性彼此不同的方式，将多个棒磁铁并联排列的 棒磁铁阵列的棒^磁铁的排列方向配置为与该衬底成45度角度，然后进行加 热而进行有序化热处理。
22. —种三轴^f兹传感器，其在一个衬底内，具有多个巨大^兹阻效应元件 桥接的X轴传感器、多个巨大磁阻效应元件桥接的Yl轴传感器、多个巨大 /磁阻效应元件桥接的Y2轴传感器，其特征在于所述巨大磁阻效应元件为多个巨大磁阻效应元件条串联连接，并且， 所述X轴传感器的巨大》兹阻效应元件形成在相对于所述衬底的平面平行的平面上，其被钉扎层的磁化方向以及灵敏度方向为相对于各巨大磁阻效应元件条的长度方向垂直的方向，所述Y1轴传感器形成在相对于所述衬底的平面倾斜规定角度的第一斜面上，其被钉扎层的磁化方向以及灵敏度方向为相对于各巨大磁阻效应元件条的长度方向垂直的方向并为沿所述第一斜面的方向，所述Y2轴传感器形成在与所述第一斜面为相同角度但与该第一斜面反方向倾斜的第二斜面上，其被钉扎层的磁化方向以及灵敏度方向为相对于各巨大磁阻效应元件条的长度方向垂直的方向且为沿所述第二斜面的方向。
23. 如权利要求22所述的三轴磁传感器，其特征在于所述巨大磁阻效应元件为多个巨大磁阻效应元件条平行配置，相邻的巨 大磁阻效应元件条通过偏置磁膜串联连接。
24. 如权利要求22所述的三轴磁传感器，其特征在于所述第一斜面以及所述第二斜面以背靠背的方式通过所述衬底上形成的突部而形成，或所述第一斜面以及第二斜面相对地通过形成在所述衬底上的沟槽部形成。
25. 如权利要求22所述的三轴磁传感器，其特征在于 所述第一斜面通过第一突部或第一沟槽部形成，所述第二斜面形成在与所述第一突部或第一沟槽部不同的第二突部或第二沟槽部。
26. 如权利要求22所述的三轴磁传感器，其特征在于 所述第一以及第二斜面为衬底上由厚膜形成的沟槽的斜面。
27. —种三轴磁传感器的制造方法，该三轴磁传感器在一个衬底内，具 有多个巨大磁阻效应元件桥接的X轴传感器、多个巨大磁阻效应元件桥接的 Yl轴传感器、多个巨大磁阻效应元件桥接的Y2轴传感器，其特征在于，具有巨大磁阻效应元件形成工序，在所述衬底上形成成为X轴传感器的多个巨大磁阻效应元件、成为Yl轴传感器的多个巨大磁阻效应元件、成为Y2 轴传感器的多个巨大磁阻效应元件；有序化热处理工序，对形成在所述衬底上的各巨大磁阻效应元件施加磁场，并且加热，对各所述巨大磁阻效应元件同时进行有序化热处理。
28. —种磁传感器，在衬底上至少分别形成一对X轴、Y轴、Z轴的；兹 阻效应元件，这些X轴、Y轴、Z轴的磁阻效应元件的各被钉扎层的磁化方向形成为在三维方向上交叉的形态，其特征在于所述衬底的单元的四边上形成有所述X轴以及Y轴的磁阻效应元件， 并且，在所述单元的四角形成有所述Z轴磁阻效应元件，所述Z轴的磁阻效应元件的被钉扎层的磁化状态，与所述X轴以及Y轴的磁阻效应元件的被钉扎层的磁化状态相等。
29. 如权利要求28所述的磁传感器，其特征在于所述四角上，以走向彼此平行的方式形成一对或多对斜面，在该一对或 多对斜面上，彼此平行地形成一对或多对沟槽，在该一对或多对沟槽的内面形成所述Z轴石兹阻效应元件。
30. 如权利要求28所述的磁传感器，其特征在于所述X轴以及Y轴的磁阻效应元件的灵敏度方向为所述村底面内，所
31. 如权利要求28所述的^兹传感器，其特征在于 所述斜面为衬底上由厚膜形成的沟槽的斜面。
32. —种磁传感器的制造方法，该磁传感器在衬底上至少分别形成一对 X轴、Y轴、Z轴;兹阻效应元件，这些X轴、Y轴、Z轴石兹阻效应元件的各 自的^f兹化方向形成为在三维方向上彼此交叉的形态，其特征在于，具有在衬底的单元的四边形成所述X轴以及Y轴磁阻效应元件、和与之连 接的永久》兹铁膜，并且在所述单元的四角，形成所述Z轴^t阻效应元件和与 之连接的永久磁铁膜的工序；利用相邻的永久磁铁片的极性彼此不同地配置有多个永久磁铁片的磁 铁阵列，使所述衬底的单元的四角在所述磁铁阵列的相邻的永久磁铁片间对 准位置，使与所述Z轴的磁阻效应元件连接的永久磁铁膜磁化的工序；移动所述衬底使所述衬底在所述磁铁阵列的永久磁铁片上对准位置，使 与所述X轴以及Y轴的磁阻效应元件连接的永久磁铁膜磁化的工序。
33. 如权利要求32所述的磁传感器的制造方法，其特征在于在使所述X轴以及Y轴的》兹阻效应元件的各自含有被^T扎层的层,兹化 的工序中，使用在相邻的所述永久^f兹铁片之间的位置形成有缝隙的软^f兹性板。
34. 如权利要求32所述的磁传感器的制造方法，其特征在于 在使所述X轴以及Y轴的磁阻效应元件的各自含有被钉扎层的层磁化的工序时，使用在所述永久磁铁片的各四边的附近形成有缝隙的软磁性板。
35. 如权利要求32所述的磁传感器的制造方法，其特征在于所述Z轴石兹阻效应元件形成在其走向4皮此平4亍的一对或多对存牛面上， 在4吏与所述Z轴兹阻效应元件连接的永久;兹4失膜;兹化时，通过所述永久磁铁片的与所述衬底交叉的磁场进行磁化，在使与所述X轴以及Y轴磁阻效应元件连接的永久磁铁膜磁化时，通 过所述永久磁铁片的与所述村底平行的磁场进行磁化。
全文摘要
本发明提供的三轴磁传感器，形成有由多个磁阻效应元件条通过偏置磁铁串联连接结构的磁阻效应元件。X轴传感器的磁阻效应元件和Y轴传感器的磁阻效应元件形成在相对衬底平面为平行的平面上。其磁化灵敏度方向为相对各磁阻效应元件条的长度方向为垂直的方向，且X轴传感器的磁阻效应元件和Y轴传感器的磁阻效应元件的磁化方向以相互正交的方式形成。Z轴传感器的磁阻效应元件形成在由衬底平面突出设置着的突出部的斜面上，其磁化方向以位于所述斜面内的方式形成。Z轴传感器的灵敏度方向以相对所述磁阻效应元件条的长度方向为垂直的方向形成。
文档编号G01R33/09GK101203769SQ200680008060
公开日2008年6月18日 申请日期2006年3月17日 优先权日2005年3月17日
发明者佐藤秀树, 内藤宽, 大村昌良, 大桥俊幸, 大须贺千寻, 涌井幸夫 申请人:雅马哈株式会社