WO2021131401A1 - 磁気センサ - Google Patents

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WO2021131401A1
WO2021131401A1 PCT/JP2020/042698 JP2020042698W WO2021131401A1 WO 2021131401 A1 WO2021131401 A1 WO 2021131401A1 JP 2020042698 W JP2020042698 W JP 2020042698W WO 2021131401 A1 WO2021131401 A1 WO 2021131401A1
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magnetic
magnetic material
material layer
sensitive element
domain
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French (fr)
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大三 遠藤
竜徳 篠
坂脇　彰
翔 利根川
恭成 渡邉
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Showa Denko KK
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/063—Magneto-impedance sensors; Nanocristallin sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R33/0011—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables comprising means, e.g. flux concentrators, flux guides, for guiding or concentrating the magnetic flux, e.g. to the magnetic sensor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/038—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using permanent magnets, e.g. balances, torsion devices

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic sensor.
  • a thin film magnet made of a hard magnetic film formed on a non-magnetic substrate, an insulating layer covering the thin film magnet, and uniaxial anisotropy formed on the insulating layer are imparted.
  • a magnetic impedance effect element including a magnetically sensitive portion made of one or a plurality of rectangular soft magnetic film see Patent Document 1.
  • the SN ratio which is the ratio of the signal (Signal) and noise (Noise) in the output from the magnetic sensor, depends on the laminated structure of the sensitive elements. was sometimes reduced.
  • An object of the present invention is to suppress a decrease in the SN ratio in the output of a magnetic sensor utilizing the magnetic impedance effect.
  • the magnetic sensor to which the present invention is applied has a non-magnetic substrate, a longitudinal direction and a lateral direction, has uniaxial magnetic anisotropy in a direction intersecting the longitudinal direction, and generates a magnetic field by the magnetic impedance effect.
  • the sensitive element is provided with a sensitive element, and the sensitive element has a plurality of soft magnetic material layers and a plurality of non-magnetic material layers composed of non-magnetic materials and laminated between the plurality of soft magnetic material layers.
  • the soft magnetic material layers facing each other with the non-magnetic material layer interposed therebetween are antiferromagnetically bonded.
  • each of the non-magnetic material layers may be composed of Ru or a Ru alloy.
  • each of the non-magnetic material layers may have a thickness in the range of 0.6 nm or more and 1.4 nm or less.
  • the sensitive element may not have a reflux magnetic domain when the soft magnetic material layer is viewed from the stacking direction of the soft magnetic material layer.
  • (A)-(b) is a figure explaining an example of the magnetic sensor to which this embodiment is applied. It is a figure explaining the structure of the sensitive element to which this embodiment is applied. It is a figure explaining the relationship between the magnetic field applied in the longitudinal direction of the sensitive element in the sensitive part of a magnetic sensor, and the impedance of a sensitive part.
  • (A) to (d) are diagrams for explaining the relationship between the strength of the magnetic field H applied to the sensitive element and the change of the magnetic domain in the sensitive element in the conventional magnetic sensor. It is a figure for demonstrating the relationship between the strength of the magnetic field applied to a sensitive element, and the strength of magnetization in a sensitive element. It is a photograph obtained by photographing the state of the magnetic domain of the sensitive element to which this embodiment which has the laminated structure shown in FIG. 2 is applied.
  • (A) to (b) are photographs obtained by photographing the state of the magnetic domain of the conventional sensitive element.
  • FIGS. 1A to 1B are diagrams illustrating an example of a magnetic sensor 1 to which the present embodiment is applied.
  • 1 (a) is a plan view of the magnetic sensor 1
  • FIG. 1 (b) is a cross-sectional view taken along the line IB-IB in FIG. 1 (a).
  • the magnetic sensor 1 to which the present embodiment is applied is a thin-film magnet 20 composed of a hard magnetic material (hard magnetic material layer 103) provided on a non-magnetic substrate 10.
  • a unit 30 is provided. The cross-sectional structure of the magnetic sensor 1 will be described in detail later.
  • the hard magnetic material is a material having a large coercive force, that is, when magnetized by an external magnetic field, the magnetized state is maintained even when the external magnetic field is removed.
  • the soft magnetic material is a material having a small coercive force, which is easily magnetized by an external magnetic field, but quickly returns to a state where there is no magnetization or the magnetization is small when the external magnetic field is removed.
  • the elements constituting the magnetic sensor 1 are represented by two-digit numbers
  • the layers processed into the elements are represented by numbers in the 100s. ..
  • the number of the layer processed into the element may be indicated in ().
  • the thin film magnet 20 it is described as the thin film magnet 20 (hard magnetic material layer 103). In the figure, it is expressed as 20 (103). The same applies to other cases.
  • the planar structure of the magnetic sensor 1 will be described with reference to FIG. 1 (a).
  • the magnetic sensor 1 has a quadrangular planar shape as an example.
  • the sensitive unit 30 includes a plurality of sensitive elements 31, a connecting unit 32 for connecting adjacent sensitive elements 31 in series in a zigzag manner, and a terminal unit 33 to which an electric wire for supplying a current is connected.
  • the sensitive element 31 is a magnetic impedance effect element.
  • the sensitive element 31 has, for example, a length of 1 mm to 2 mm in the longitudinal direction and a width of 50 ⁇ m to 150 ⁇ m in the lateral direction. The distance between adjacent sensing elements 31 is 50 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the connecting portion 32 is provided between the ends of the adjacent sensing elements 31, and connects the adjacent sensing elements 31 in series in a zigzag manner.
  • the number of connecting portions 32 varies depending on the number of sensitive elements 31. For example, if the number of sensitive elements 31 is three, the number of connecting portions 32 is two. Further, if the number of sensitive elements 31 is one, the connecting portion 32 is not provided.
  • the width of the connecting portion 32 may be set according to the magnitude of the pulse voltage applied to the sensitive portion 30 by the voltage applying portion 3. For example, the width of the connecting portion 32 may be the same as that of the sensitive element 31.
  • the terminal portions 33 are provided at the ends (two) of the sensing elements 31 that are not connected by the connecting portion 32, respectively.
  • the terminal portion 33 may be large enough to connect an electric wire. Since the sensing unit 30 of the present embodiment has four sensing elements 31, the two terminal portions 33 are provided on the left side in FIG. 1A. When the number of the sensitive elements 31 is an odd number, the two terminal portions 33 may be provided separately on the left and right.
  • the magnetic sensor 1 includes a yoke 40 provided so as to face the end portion in the longitudinal direction of the sensitive element 31.
  • two yokes 40a and 40b provided so as to face both ends in the longitudinal direction of the sensitive element 31 are provided.
  • the yokes 40a and 40b are not distinguished from each other, they are referred to as the yokes 40.
  • the yoke 40 guides magnetic force lines to the longitudinal end of the sensitive element 31. Therefore, the yoke 40 is made of a soft magnetic material (soft magnetic material layer 105) through which magnetic force lines are easily transmitted. If the magnetic force lines are sufficiently transmitted in the longitudinal direction of the sensitive element 31, the yoke 40 may not be provided.
  • the size of the magnetic sensor 1 is several mm square in the planar shape.
  • the size of the magnetic sensor 1 may be another value.
  • the magnetic sensor 1 is composed of an adhesion layer 101, a control layer 102, a hard magnetic material layer 103 (thin film magnet 20), a dielectric layer 104, a soft magnetic material layer 105, and a non-magnetic material layer 106 on a non-magnetic substrate 10.
  • the sensing portion 30 and the yoke 40 made of the soft magnetic material layer 105 are arranged (laminated) in this order.
  • the substrate 10 is a substrate made of a non-magnetic material, and examples thereof include an oxide substrate such as glass and sapphire, a semiconductor substrate such as silicon, and a metal substrate such as aluminum, stainless steel, and a metal plated with nickel phosphorus. Be done.
  • the adhesion layer 101 is a layer for improving the adhesion of the control layer 102 to the substrate 10.
  • an alloy containing Cr or Ni is preferably used as the adhesion layer 101. Examples of the alloy containing Cr or Ni include CrTi, CrTa, NiTa and the like.
  • the thickness of the adhesion layer 101 is, for example, 5 nm to 50 nm. If there is no problem in the adhesion of the control layer 102 to the substrate 10, it is not necessary to provide the adhesion layer 101. In this specification, the composition ratio of the alloy containing Cr or Ni is not shown. The same applies hereinafter.
  • the control layer 102 is a layer that controls the magnetic anisotropy of the thin film magnet 20 composed of the hard magnetic material layer 103 so as to easily appear in the in-plane direction of the film.
  • the control layer 102 it is preferable to use Cr, Mo or W or an alloy containing them (hereinafter, referred to as an alloy containing Cr or the like constituting the control layer 102).
  • the alloy containing Cr and the like constituting the control layer 102 include CrTi, CrMo, CrV, CrW and the like.
  • the thickness of the control layer 102 is, for example, 10 nm to 300 nm.
  • the hard magnetic material layer 103 constituting the thin film magnet 20 uses an alloy containing Co as a main component and one or both of Cr and Pt (hereinafter, referred to as a Co alloy constituting the thin film magnet 20). That's good.
  • the Co alloy constituting the thin film magnet 20 include CoCrPt, CoCrTa, CoNiCr, CoCrPtB and the like.
  • Fe may be contained.
  • the thickness of the hard magnetic material layer 103 is, for example, 1 ⁇ m to 3 ⁇ m.
  • the alloy containing Cr and the like constituting the control layer 102 has a bcc (body-centered cubic) structure. Therefore, the hard magnetic material (hard magnetic material layer 103) constituting the thin film magnet 20 is hcp (hexagonal close-packed) in which crystals easily grow on the control layer 102 made of an alloy containing Cr or the like having a bcc structure. Dense filling)) structure is preferable.
  • the hard magnetic material layer 103 having an hcp structure is crystal-grown on the bcc structure, the c-axis of the hcp structure tends to be oriented in-plane.
  • the thin film magnet 20 formed of the hard magnetic material layer 103 tends to have magnetic anisotropy in the in-plane direction.
  • the hard magnetic material layer 103 is a polycrystal composed of aggregates having different crystal orientations, and each crystal has magnetic anisotropy in the in-plane direction. This magnetic anisotropy is derived from crystal magnetic anisotropy.
  • the substrate 10 may be heated to 100 ° C. to 600 ° C. in order to promote crystal growth of the alloy containing Cr or the like constituting the control layer 102 and the Co alloy constituting the thin film magnet 20.
  • the alloy containing Cr and the like constituting the control layer 102 is easily crystal-grown, and the hard magnetic material layer 103 having an hcp structure is easily crystal-oriented so as to have an easy magnetization axis in the plane. That is, magnetic anisotropy is likely to be imparted in the plane of the hard magnetic material layer 103.
  • the dielectric layer 104 is made of a non-magnetic dielectric and electrically insulates between the thin film magnet 20 and the sensitive portion 30.
  • Examples of the dielectric constituting the dielectric layer 104 include oxides such as SiO 2 , Al 2 O 3 and TiO 2 , and nitrides such as Si 3 N 4 and Al N.
  • the thickness of the dielectric layer 104 is, for example, 0.1 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • Each of the sensitive elements 31 of the sensitive portion 30 is configured by alternately laminating three or more soft magnetic material layers 105 and two or more layers (that is, a plurality of) non-magnetic material layers 106.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the sensitive element 31 to which the present embodiment is applied, and is an enlarged cross-sectional view of the sensitive element 31 in the magnetic sensor 1 shown in FIG. 1 (b).
  • four soft magnetic material layers 105a, 105b, 105c, 105d and three non-magnetic material layers 106a, 106b, 106c are alternately laminated.
  • the soft magnetic material layer 105 and the non-magnetic material are not distinguished from each other, respectively. Notated as layer 106.
  • the lowermost layer and the uppermost layer of the sensitive element 31 are composed of the soft magnetic material layer 105.
  • the non-magnetic material layer 106 is laminated between the plurality of soft magnetic material layers 105.
  • the number of soft magnetic material layers 105 needs to be three or more in order to realize the effect. Further, from the viewpoint of the thickness of the sensitive element 31 and the manufacturing cost, the number of soft magnetic material layers 105 is preferably 20 or less.
  • the soft magnetic material layers 105 facing each other with the non-magnetic material layer 106 sandwiched are antiferromagnetic coupled (AFC: Anti-Ferro-Coupling) by the action of the non-magnetic material layer 106. More specifically, in the sensitive element 31, the soft magnetic material layer 105a and the soft magnetic material layer 105b facing each other with the non-magnetic material layer 106a sandwiched are antiferromagnetically bonded to each other with the non-magnetic material layer 106b sandwiched between them.
  • AFC Anti-Ferro-Coupling
  • the soft magnetic material layer 105b and the soft magnetic material layer 105c are antiferromagnetically bonded, and the soft magnetic material layer 105c and the soft magnetic material layer 105d facing each other with the non-magnetic material layer 106c interposed therebetween are antiferromagnetically bonded.
  • each soft magnetic material layer 105 an amorphous alloy in which refractory metals Nb, Ta, W and the like are added to an alloy containing Co as a main component (hereinafter, referred to as a Co alloy constituting the soft magnetic material layer 105). It is good to use.
  • the Co alloy constituting the soft magnetic material layer 105 include CoNbZr, CoFeTa, and CoWZr.
  • the thickness of each soft magnetic material layer 105 can be in the range of 1 nm or more and 250 nm or less, and preferably in the range of 10 nm or more and 125 nm or less.
  • a non-magnetic transition metal having an action of antiferromagnetic bonding between the soft magnetic material layers 105 facing each other with the non-magnetic material layer 106 sandwiched therein can be used.
  • examples thereof include metals such as Re, Cr and Cu and alloys containing these, and it is preferable to use Ru or Ru alloy.
  • the thickness of each non-magnetic material layer 106 varies depending on the material constituting the non-magnetic material layer 106, but when Ru is used, it can be in the range of 0.6 nm or more and 1.4 nm or less. , It is preferably in the range of 0.8 nm or more and 1.2 nm or less.
  • the antiferromagnetic binding energy between the soft magnetic material layers 105 facing each other with the non-magnetic material layer 106 sandwiched may be weakened.
  • a reflux magnetic domain which will be described later, is likely to be formed on the sensitive element 31.
  • the sensitive element 31 is imparted with uniaxial magnetic anisotropy in a direction intersecting the longitudinal direction, for example, a lateral direction orthogonal to the longitudinal direction (that is, a width direction of the sensitive element 31).
  • the direction of intersection in the longitudinal direction may have an angle exceeding 45 ° with respect to the longitudinal direction.
  • the conductor layer 107 constituting the connecting portion 32 and the terminal portion 33 may be a conductor having excellent conductivity, for example, Ag, Cu, Au, Al, etc. Is used, but is not particularly limited. Further, the connecting portion 32 and the terminal portion 33 may be composed of the soft magnetic material layer 105 and the non-magnetic material layer 106 formed integrally with the sensitive element 31.
  • the adhesion layer 101, the control layer 102, the hard magnetic material layer 103, and the dielectric layer 104 are processed so that the planar shape is quadrangular (see FIG. 1).
  • the thin film magnet 20 has an N pole ((N) in FIG. 1 (b)) and an S pole ((S) in FIG. 1 (b)) on two of the exposed side surfaces facing each other. ..
  • the line connecting the north pole and the south pole of the thin film magnet 20 is oriented in the longitudinal direction of the sensitive element 31 of the sensitive portion 30.
  • “facing in the longitudinal direction” means that the angle formed by the line connecting the north pole and the south pole and the longitudinal direction is less than 45 °. The smaller the angle formed by the line connecting the north pole and the south pole and the longitudinal direction, the better.
  • the magnetic force lines emitted from the north pole of the thin film magnet 20 once exit the magnetic sensor 1. Then, some magnetic force lines pass through the sensitive element 31 via the yoke 40a and go out again via the yoke 40b. Then, the magnetic force lines transmitted through the sensitive element 31 return to the S pole of the thin film magnet 20 together with the magnetic force lines not transmitted through the sensitive element 31. That is, the thin film magnet 20 applies a magnetic field (bias magnetic field Hb, which will be described later) in the longitudinal direction of the sensitive element 31.
  • the north and south poles of the thin film magnet 20 are collectively referred to as both magnetic poles, and when the north pole and the south pole are not distinguished, they are referred to as magnetic poles.
  • the yoke 40 (yoke 40a, 40b) is configured such that the shape seen from the surface side of the substrate 10 becomes narrower as it approaches the sensitive portion 30. This is to concentrate the magnetic field (collect the magnetic force lines) on the sensitive portion 30. That is, the magnetic field in the sensitive portion 30 is strengthened to further improve the sensitivity. It is not necessary to narrow the width of the portion of the yoke 40 (yoke 40a, 40b) facing the sensitive portion 30.
  • the distance between the yoke 40 (yoke 40a, 40b) and the sensitive portion 30 may be, for example, 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the magnetic field applied in the longitudinal direction of the sensitive element 31 in the sensitive portion 30 of the magnetic sensor 1 and the impedance of the sensitive portion 30.
  • the horizontal axis is the magnetic field H and the vertical axis is the impedance Z.
  • the impedance Z of the sensitive portion 30 is measured by passing a high frequency current between the two terminal portions 33.
  • the impedance Z of the sensitive portion 30 increases as the magnetic field H applied in the longitudinal direction of the sensitive element 31 increases. If the applied magnetic field H is smaller than the anisotropic magnetic field Hk of the sensitive element 31 and the change amount ⁇ Z of the impedance Z is steep with respect to the change amount ⁇ H of the magnetic field H (the ⁇ Z / ⁇ H is large), the magnetic field is used. A weak change in H can be taken out as a change amount ⁇ Z in impedance Z.
  • the center of the magnetic field H having a large ⁇ Z / ⁇ H is shown as the magnetic field Hb. That is, the amount of change ( ⁇ H) of the magnetic field H in the vicinity of the magnetic field Hb (the range indicated by the arrow in FIG. 3) can be measured with high accuracy.
  • the magnetic field Hb is sometimes called a bias magnetic field.
  • the SN ratio which is the ratio of the signal (Signal) and the noise (Noise) in the output from the magnetic sensor, may be different depending on the laminated structure of the sensitive elements 31. It may decrease. For example, when the sensitive element 31 is composed of one soft magnetic material layer, or when one non-magnetic material layer is laminated between the two soft magnetic material layers, the SN ratio is lowered. In some cases.
  • 4 (a) to 4 (d) are diagrams for explaining the relationship between the strength of the magnetic field H applied to the sensitive element 31 and the change in the magnetic domain in the sensitive element 31 in the conventional magnetic sensor.
  • the uniaxial magnetic anisotropy is already imparted in the lateral direction of the sensitive element 31 in the initial state where the magnetic field H is 0.
  • FIG. 4A shows an example of the magnetic domain structure of the sensitive element 31 in a very weak state where the magnetic field H is close to 0 (referred to as “initial magnetic permeability range”, details will be described later).
  • FIG. 4B shows an example of the magnetic domain structure of the sensitive element 31 in a state where the magnetic field H is stronger than the state shown in FIG. 4A (referred to as “irreversible domain wall movement range”, details will be described later).
  • FIG. 4C shows an example of the magnetic domain structure of the sensitive element 31 in a state where the magnetic field H is stronger than the state shown in FIG. 4B (referred to as “rotational magnetization range”, details will be described later).
  • FIG. 4D shows an example of the magnetic domain structure of the sensitive element 31 in a state where the magnetic field H is stronger than the state shown in FIG. 4C (referred to as “saturation”, details will be described later).
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the strength of the magnetic field applied to the sensitive element 31 and the strength of magnetization in the sensitive element 31.
  • the horizontal axis is the magnetic field H (Oe) and the vertical axis is the magnetization M (au). Note that FIG. 5 also shows the relationship between these magnetic fields H and magnetization M and the above-mentioned "initial magnetic permeability range”, “irreversible domain wall movement range”, “rotational magnetization range” and "saturation”.
  • the range in which the magnetic field H applied to the sensitive element 31 from the outside ranges from 0 to the domain wall moving magnetic field Hw is referred to as an "initial magnetic permeability range".
  • the sensitive element 31 is formed with a plurality of magnetic domains in which the directions of the magnetizations M are different from each other. More specifically, in the sensitive element 31, the direction of the magnetization M is the first magnetic domain D1 and the second magnetic domain D2 in which the direction of the magnetization M is the easy axial direction (short direction), and the direction of the magnetization M is the direction of the difficult magnetization axis. It has a third magnetic domain D3 and a fourth magnetic domain D4 facing (longitudinal direction).
  • first magnetic domain D1 and the second magnetic domain D2 are opposite to each other, and the third magnetic domain D3 and the fourth magnetic domain D4 are also opposite to each other.
  • these four magnetic domains are "first magnetic domain D1"->"third magnetic domain D3"->"second magnetic domain D2"->"fourth magnetic domain D4"->"first magnetic domain”. It is circulated and arranged so as to be "Magnetic domain D1".
  • these four magnetic domains form a reflux magnetic domain in which the direction of the magnetization M exhibits an annular shape when viewed as a whole.
  • each area of the first magnetic domain D1 and the second magnetic domain D2 along the easy-magnetization axis is a third along the difficult-to-magnetize axis based on the relationship between the easy-magnetization axis and the difficult-to-magnetize axis. It is larger than the respective areas of the magnetic domain D3 and the fourth magnetic domain D4.
  • each magnetic domain constituting each reflux magnetic domain is maintained as it is with respect to a change in the magnetic field H.
  • the magnetic field H is from 0 to the domain wall moving magnetic field Hw
  • the magnetic domain structure shown in FIG. 4A remains unchanged even if the magnetic field H increases.
  • the range in which the magnetic field H applied to the sensitive element 31 from the outside extends from the domain wall moving magnetic field Hw to the magnetized rotating magnetic field Hr is referred to as an “irreversible domain wall moving range”.
  • the magnetic field H exceeds the domain wall moving magnetic field Hw determined based on the characteristics (material, structure, dimensions, etc.) of the soft magnetic material layer 105 constituting the sensitive element 31, it exists between adjacent magnetic domains in each reflux magnetic domain. The position of the domain wall is moved by the action of the magnetic field H, and the domain wall is moved.
  • the domain wall existing between the third magnetic domain D3 in which the directions of the magnetic field H and the magnetization M are opposite to each other and the first and second magnetic domains D1 and D2 adjacent to the third magnetic domain D3 is the third.
  • the area of the fourth magnetic domain D4 is larger than that in the initial magnetic permeability range shown in FIG. 4 (a), and the remaining areas of the first magnetic domain D1 to the third magnetic domain D3 are the initial permeability. It is less than in the magnetic domain range.
  • the movement of the domain wall in the irreversible domain wall movement range occurs discontinuously as the magnetic field H increases.
  • the change in the magnetization M of the entire sensitive element 31 with respect to the magnetic field H is not linear or curved, but stepped (jagged), as shown by enlarging the main part in FIG.
  • the relationship between the magnetic field H and the magnetization M is called the Barkhausen effect.
  • the area ratio of each magnetic domain constituting each free-flowing magnetic domain continues to gradually change with respect to the change in the magnetic field H. More specifically, when the magnetic field H is in the domain wall moving magnetic field Hw to the magnetized rotating magnetic field Hr, the area of the fourth magnetic domain D4 gradually increases as the magnetic field H increases, and the first magnetic domain D1 Each area of the third magnetic domain D3 gradually decreases.
  • the range in which the magnetic field H applied from the outside extends from the magnetized rotating magnetic field Hr to the anisotropic magnetic field Hk is referred to as a "rotating magnetization range".
  • the magnetic field H exceeds the magnetization rotating magnetic field Hr determined based on the characteristics (material, structure, dimensions, etc.) of the soft magnetic domain layer 105 constituting the sensitive element 31, in each recirculation magnetic domain, it exists between adjacent magnetic domains.
  • the direction of the magnetization M is on the same side as the direction of the magnetic field H. Magnetization rotation occurs, which gradually rotates so as to face.
  • the fourth magnetic domain D4 maintains its own state because the direction of its magnetization already coincides with the direction of the magnetic field H.
  • the area ratio of each magnetic domain constituting each recirculated magnetic domain does not change with respect to the change of the magnetic field H, while the direction of the magnetization M of the first to third magnetic domains D1 to D3 gradually changes.
  • the direction of the magnetization M in the fourth magnetic domain D4 does not change as the magnetic field H increases, but the other third magnetic field D4.
  • the direction of each magnetization M of the first to third magnetic domains D1 to D3 gradually rotates toward the side corresponding to the direction of the magnetic field H.
  • the region where the magnetic field H applied from the outside exceeds the anisotropic magnetic field Hk is called "saturation".
  • the direction of the magnetization M in each recirculation magnetic domain is aligned with the direction of the magnetic field H, that is, the direction of the magnetization M in the fourth magnetic domain D4.
  • the domain wall existing between the adjacent magnetic domains disappears, and the sensitive element 31 is formed in one magnetic domain (single magnetic domain).
  • the magnetization M of the entire sensitive element 31 does not change in response to a change in the magnetic field H. , It comes to take a substantially constant value.
  • the magnitude of the bias magnetic field Hb is such that the amount of change ⁇ M of the magnetization M with respect to the amount of change ⁇ H of the magnetic field H is large (that is, the amount of change ⁇ Z of the impedance Z with respect to the amount of change ⁇ H of the magnetic field H is large).
  • the magnetic domain formed in the sensitive element 31 is enlarged and returned to the sensitive element 31. It is preferable that magnetic domains are not formed.
  • the sensitive element 31 is alternately laminated with three or more soft magnetic material layers 105 and two or more non-magnetic material layers 106.
  • the structure makes it difficult for a reflux magnetic domain to be formed in the sensitive element 31.
  • the magnetic domain structure of the sensitive element 31 to which the present embodiment is applied will be described while comparing with the conventional sensitive element 31.
  • FIG. 6 is a photograph obtained by photographing the state of the magnetic domain of the sensitive element 31 to which the present embodiment having the laminated structure shown in FIG. 2 is applied.
  • FIGS. 7A to 7B are photographs obtained by photographing the state of the magnetic domain of the conventional sensing element 31.
  • FIGS. 6 and 7 (a) to 7 (b) show the state of the magnetic domain when a magnetic field H of +0.5 Oe is applied to the sensitive element 31. 6 and 7 (a) to 7 (b) were taken using Neomagnesia Lite manufactured by NeoArc.
  • the film thickness of each soft magnetic material layer 105 constituting the sensitive element 31 is 0.25 ⁇ m
  • the thickness of each non-magnetic material layer 106 is 1.0 nm.
  • FIG. 7A shows the state of the magnetic domain when the conventional sensitive element 31 is composed of a single soft magnetic material layer 105 having a thickness of 1.0 ⁇ m.
  • FIG. 7B shows, as a conventional sensitive element 31, a single non-magnetic material having a thickness of 1.0 nm between two soft magnetic material layers 105 having a thickness of 0.5 ⁇ m. The state of the magnetic domain when the layers 106 are laminated is shown. Further, in the sensitive elements 31 shown in FIGS. 6 and 7 (a) to 7 (b), Co 85 Nb 12 Zr 3 is used as the soft magnetic material layer 105, and Ru is used as the non-magnetic material layer 106. There is.
  • a plurality of magnetic domains (corresponding to the first magnetic domain D1 and the second magnetic domain D2) are arranged in the longitudinal direction, each of which is along the lateral direction of the sensitive element 31. You can see that it is. Further, at both ends of the sensitive element 31 in the lateral direction, a plurality of magnetic domains (corresponding to the third magnetic domain D3 and the fourth magnetic domain D4), each of which is along the longitudinal direction of the sensitive element 31, are arranged in the longitudinal direction. You can also see that there is.
  • the sensing elements 31 shown in FIGS. 7 (a) to 7 (b) are formed with a reflux magnetic domain as shown in FIG. 4 (a). Then, in the conventional magnetic sensor having the sensitive element 31 in which such a reflux magnetic domain is formed, as described above, noise is generated due to the discontinuous movement of the magnetic domain wall constituting the reflux magnetic domain, and the output obtained from the magnetic sensor is generated. It is presumed that the SN ratio in
  • each magnetic domain is formed along the longitudinal direction of the sensitive element 31 (FIG. 6).
  • the third magnetic domain D3 in 4, and the magnetic domain corresponding to the fourth magnetic domain D4) are not formed.
  • a reflux magnetic domain in which the direction of the magnetization M is annular is not formed.
  • the substrate 10 is a substrate made of a non-magnetic material, for example, an oxide substrate such as glass or sapphire, a semiconductor substrate such as silicon, or a metal subjected to aluminum, stainless steel, nickel phosphorus plating, or the like. It is a metal substrate of.
  • the substrate 10 may be provided with streaky grooves or streaky irregularities having a radius of curvature Ra of 0.1 nm to 100 nm, for example, by using a polishing machine or the like.
  • the direction of the streaky grooves or streaky uneven streaks may be provided in the direction connecting the north pole and the south pole of the thin film magnet 20 formed of the hard magnetic material layer 103.
  • the crystal growth in the hard magnetic material layer 103 is promoted in the direction of the groove. Therefore, the easy axis of magnetization of the thin film magnet 20 formed of the hard magnetic material layer 103 is more likely to be oriented in the groove direction (the direction connecting the north pole and the south pole of the thin film magnet 20). That is, it makes it easier to magnetize the thin film magnet 20.
  • the substrate 10 will be described as a glass having a diameter of about 95 mm and a thickness of about 0.5 mm as an example.
  • the planar shape of the magnetic sensor 1 is several mm square, a plurality of magnetic sensors 1 are collectively manufactured on the substrate 10 and later divided (cut) into individual magnetic sensors 1.
  • the adhesion layer 101, the control layer 102, the hard magnetic material layer 103, and the dielectric layer 104 are sequentially formed (deposited) on one surface (hereinafter referred to as a surface) of the substrate 10.
  • a surface one surface of the substrate 10.
  • the adhesion layer 101 which is an alloy containing Cr or Ni
  • the control layer 102 which is an alloy containing Cr
  • the hard magnetic material layer 103 which is a Co alloy constituting the thin film magnet 20
  • This film formation can be performed by a sputtering method or the like.
  • the adhesion layer 101, the control layer 102, and the hard magnetic material layer 103 are sequentially laminated on the substrate 10.
  • the substrate 10 may be heated to, for example, 100 ° C. to 600 ° C. in order to promote crystal growth.
  • the substrate 10 may or may not be heated. In order to remove water adsorbed on the surface of the substrate 10, the substrate 10 may be heated before the adhesion layer 101 is formed.
  • a dielectric layer 104 which is an oxide such as SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 or a nitride such as Si 3 N 4 or Al N is formed (deposited).
  • the dielectric layer 104 can be formed by a plasma CVD method, a reactive sputtering method, or the like.
  • a pattern (resist pattern) by a photoresist having an opening at the portion where the sensitive element 31 of the sensitive portion 30 is formed is formed by a known photolithography technique.
  • the Co alloy constituting the soft magnetic material layer 105 of the sensitive element 31 and the non-magnetic material constituting the non-magnetic material layer 106 are alternately formed (deposited).
  • the soft magnetic material layer 105a, the non-magnetic material layer 106a, the soft magnetic material layer 105b, the non-magnetic material layer 106b, the soft magnetic material layer 105c, the non-magnetic material layer 106c, and the soft magnetic material layer 105d are formed in this order. ..
  • the soft magnetic material layer 105 and the non-magnetic material layer 106 can be formed by using, for example, a sputtering method.
  • the resist pattern is removed, and the soft magnetic material layer 105 and the non-magnetic material layer 106 on the resist pattern are removed (lifted off).
  • the sensitive element 31 is formed by the soft magnetic material layer 105 and the non-magnetic material layer 106.
  • a resist pattern by a photoresist having a portion where the yoke 40 is formed as an opening is formed by a known photolithography technique.
  • the Co alloy constituting the soft magnetic material layer 105 is formed (deposited).
  • the resist pattern is removed and the soft magnetic material layer 105 on the resist pattern is removed (lifted off).
  • the yoke 40 is formed by the soft magnetic material layer 105.
  • connection portion 32 and the terminal portion 33 of the sensitive portion 30 are formed.
  • the connection portion 32 and the terminal portion 33 are formed by forming the conductor layer 107 by a sputtering method or a vacuum vapor deposition method, for example, using a metal mask.
  • the soft magnetic material layer 105 constituting the sensitive element 31 is imparted with uniaxial magnetic anisotropy in the width direction (short direction) of the sensitive element 31 (see FIG. 1A) of the sensitive portion 30.
  • the uniaxial magnetic anisotropy is imparted to the soft magnetic material layer 105 by, for example, a heat treatment at 400 ° C. in a rotating magnetic field of 3 kG (0.3 T) (heat treatment in a rotating magnetic field) followed by 3 kG (0.3 T). It can be performed by heat treatment at 400 ° C. in a static magnetic field (heat treatment in a static magnetic field).
  • the same uniaxial magnetic anisotropy is imparted to the soft magnetic material layer 105 constituting the yoke 40.
  • the yoke 40 may serve as a magnetic circuit and may not be imparted with uniaxial magnetic anisotropy.
  • the hard magnetic material layer 103 constituting the thin film magnet 20 is magnetized. Magnetization of the hard magnetic material layer 103 can be performed by applying a magnetic field larger than the coercive force of the hard magnetic material layer 103 in a static magnetic field or a pulsed magnetic field until the magnetization of the hard magnetic material layer 103 is saturated. ..
  • the plurality of magnetic sensors 1 formed on the substrate 10 are divided (cut) into individual magnetic sensors 1. That is, as shown in the plan view of FIG. 1A, the substrate 10, the adhesion layer 101, the control layer 102, the hard magnetic material layer 103, the dielectric layer 104, and the soft magnetic material so that the plane shape becomes a quadrangle.
  • the layer 105 is cut.
  • the magnetic poles (N pole and S pole) of the thin film magnet 20 are exposed on the side surface of the divided (cut) hard magnetic material layer 103.
  • This division (cutting) can be performed by a dicing method, a laser cutting method, or the like.
  • the close contact layer 101, the control layer 102, the hard magnetic material layer 103, and the dielectric layer between the adjacent magnetic sensors 1 on the substrate 10 The 104 and the soft magnetic material layer 105 may be removed by etching so that the planar shape becomes a square shape (the planar shape of the magnetic sensor 1 shown in FIG. 1A). Then, the exposed substrate 10 may be divided (cut). Further, after the step of forming the laminated body, the adhesion layer 101, the control layer 102, the hard magnetic material layer 103, and the dielectric layer 104 are formed into a quadrangular planar shape (the planar shape of the magnetic sensor 1 shown in FIG. 1A). ) May be processed.
  • the manufacturing method described here has a simplified process as compared with these manufacturing methods.
  • the magnetic sensor 1 is manufactured.
  • the uniaxial magnetic anisotropy is imparted to the soft magnetic material layer 105 and / or the thin film magnet 20 is magnetized for each magnetic sensor 1 or a plurality of magnetic sensors 1 after the step of dividing the magnetic sensor 1 into individual magnetic sensors 1. It may be performed on the magnetic sensor 1.
  • control layer 102 When the control layer 102 is not provided, it is necessary to impart magnetic anisotropy in the plane by forming the hard magnetic material layer 103 and then heating it to 800 ° C. or higher to grow crystals. .. However, when the control layer 102 is provided as in the magnetic sensor 1 to which the first embodiment is applied, the control layer 102 promotes the crystal growth, so that the crystal growth at a high temperature such as 800 ° C. or higher Does not need.
  • the uniaxial magnetic anisotropy may be imparted to the sensitive element 31 by using a magnetron sputtering method when the soft magnetic material layer 105 is deposited, instead of performing the heat treatment in a rotating magnetic field and the heat treatment in a static magnetic field. ..
  • a magnetron sputtering method a magnetic field is formed by using a magnet, and electrons generated by electric discharge are confined on the surface of the target. This increases the probability of collision between electrons and gas, promotes ionization of gas, and improves the deposition rate of the film.
  • the magnetic field formed by the magnet used in this magnetron sputtering method imparts uniaxial magnetic anisotropy to the soft magnetic material layer 105 at the same time as the soft magnetic material layer 105 is deposited. By doing so, the step of imparting uniaxial magnetic anisotropy performed in the heat treatment in the rotating magnetic field and the heat treatment in the static magnetic field can be omitted.
  • Magnetic sensor 10 ... Substrate, 20 ... Thin film magnet, 30 ... Sensitive part, 31 ... Sensitive element, 32 ... Connection part, 33 ... Terminal part, 40, 40a, 40b ... York, 101 ... Adhesion layer, 102 ... Control Layer, 103 ... hard magnetic material layer, 104 ... dielectric layer, 105 ... soft magnetic material layer, 106 ... non-magnetic material layer, 107 ... conductor layer

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Abstract

磁気センサは、非磁性の基板と、長手方向と短手方向とを有し、長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子３１とを備え、感受素子３１は、複数の軟磁性体層１０５ａ～１０５ｄと、非磁性体から構成され複数の軟磁性体層１０５ａ～１０５ｄの間に積層される複数の非磁性体層１０６ａ～１０６ｃとを有し、それぞれの非磁性体層１０６ａ～１０６ｃを挟んで対向する軟磁性体層１０５ａ～１０５ｄが反強磁性結合している。

Description

磁気センサ
　本発明は、磁気センサに関する。
　公報記載の従来技術として、非磁性基板上に形成された硬磁性体膜からなる薄膜磁石と、前記薄膜磁石の上を覆う絶縁層と、前記絶縁層上に形成された一軸異方性を付与された一個または複数個の長方形状の軟磁性体膜からなる感磁部とを備えた磁気インピーダンス効果素子が存在する（特許文献１参照）。
特開２００８－２４９４０６号公報
　磁気インピーダンス効果素子として軟磁性体層を有する感受素子を用いた磁気センサでは、感受素子の積層構造によっては、磁気センサからの出力における信号（Signal）と雑音（Noise）との比であるＳＮ比が低下してしまうことがあった。
　本発明は、磁気インピーダンス効果を利用した磁気センサの出力におけるＳＮ比の低下を抑制することを目的とする。
　本発明が適用される磁気センサは、非磁性の基板と、長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子とを備え、前記感受素子は、複数の軟磁性体層と、非磁性体から構成され複数の当該軟磁性体層の間に積層される複数の非磁性体層とを有し、それぞれの当該非磁性体層を挟んで対向する当該軟磁性体層が反強磁性結合している。
　ここで、それぞれの前記非磁性体層は、ＲｕまたはＲｕ合金により構成されてもよい。
　また、それぞれの前記非磁性体層は、厚さが０．６ｎｍ以上１．４ｎｍ以下の範囲であってもよい。
　また、前記感受素子は、前記軟磁性体層を当該軟磁性体層の積層方向から見た場合に、還流磁区が形成されていなくてもよい。
　本発明によれば、磁気インピーダンス効果を利用した磁気センサの出力におけるＳＮ比の低下を抑制することができる。
（ａ）～（ｂ）は、本実施の形態が適用される磁気センサの一例を説明する図である。 本実施の形態が適用される感受素子の構成を説明する図である。 磁気センサの感受部における感受素子の長手方向に印加された磁界と感受部のインピーダンスとの関係を説明する図である。 （ａ）～（ｄ）は、従来の磁気センサにおいて、感受素子に印加される磁界Ｈの強さと、感受素子における磁区の変化との関係を説明するための図である。 感受素子に印加される磁界の強さと、感受素子における磁化の強さとの関係を説明するための図である。 図２に示した積層構造を有する本実施の形態が適用される感受素子の磁区の状態を撮影して得た写真である。 （ａ）～（ｂ）は、従来の感受素子の磁区の状態を撮影して得た写真である。
　以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
　図１（ａ）～（ｂ）は、本実施の形態が適用される磁気センサ１の一例を説明する図である。図１（ａ）は、磁気センサ１の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＩＢ－ＩＢ線での断面図である。
　図１（ｂ）に示すように、本実施の形態が適用される磁気センサ１は、非磁性の基板１０上に設けられた硬磁性体（硬磁性体層１０３）で構成された薄膜磁石２０と、薄膜磁石２０に対向して積層され、軟磁性体（軟磁性体層１０５）および非磁性体（非磁性体層１０６、後述する図２参照）を含んで構成されて磁場を感受する感受部３０とを備える。
　磁気センサ１の断面構造については、後に詳述する。
　ここで硬磁性体とは、外部磁界によって磁化されると、外部磁界を取り除いても磁化された状態が保持される、いわゆる保磁力の大きい材料である。一方、軟磁性体とは、外部磁界によって容易に磁化されるが、外部磁界を取り除くと速やかに磁化がないか又は磁化が小さい状態に戻る、いわゆる保磁力の小さい材料である。
　なお、本明細書においては、磁気センサ１を構成する要素（薄膜磁石２０など）を二桁の数字で表し、要素に加工される層（硬磁性体層１０３など）を１００番台の数字で表す。そして、要素の数字に対して、要素に加工される層の番号を（　）内に表記する場合がある。例えば薄膜磁石２０の場合、薄膜磁石２０（硬磁性体層１０３）と表記する。図においては、２０（１０３）と表記する。他の場合も同様である。
　図１（ａ）により、磁気センサ１の平面構造を説明する。磁気センサ１は、一例として四角形の平面形状を有する。ここでは、磁気センサ１の最上部に形成された感受部３０およびヨーク４０を説明する。
　感受部３０は、複数の感受素子３１と、隣接する感受素子３１をつづら折りに直列接続する接続部３２と、電流供給のための電線が接続される端子部３３とを備える。図１（ａ）に示す磁気センサ１の感受部３０では、４個の感受素子３１が、長手方向が並列するように配置されている。この感受素子３１が、磁気インピーダンス効果素子である。
　感受素子３１は、例えば、長手方向の長さが１ｍｍ～２ｍｍ、短手方向の幅が５０μｍ～１５０μｍである。また、隣接する感受素子３１同士の間隔は、５０μｍ～１５０μｍである。
　接続部３２は、隣接する感受素子３１の端部間に設けられ、隣接する感受素子３１をつづら折りに直列接続する。図１（ａ）に示す磁気センサ１では、４個の感受素子３１が並列に配置されているため、接続部３２は３個ある。接続部３２の数は、感受素子３１の数によって異なる。例えば、感受素子３１が３個であれば、接続部３２は２個である。また、感受素子３１が１個であれば、接続部３２を備えない。なお、接続部３２の幅は、電圧印加部３により感受部３０に印加するパルス電圧の大きさ等によって設定すればよい。例えば、接続部３２の幅は、感受素子３１と同じであってもよい。
　端子部３３は、接続部３２で接続されていない感受素子３１の端部（２個）にそれぞれ設けられている。端子部３３は、電線を接続しうる大きさであればよい。なお、本実施の形態の感受部３０は、感受素子３１が４個であるため、２個の端子部３３は、図１（ａ）において左側に設けられている。感受素子３１の数が奇数の場合には、２個の端子部３３を左右に分けて設ければよい。
　さらに、磁気センサ１は、感受素子３１の長手方向の端部に対向して設けられたヨーク４０を備える。ここでは、感受素子３１の長手方向の両端部に対向してそれぞれ設けられた２個のヨーク４０ａ、４０ｂを備える。なお、ヨーク４０ａ、４０ｂをそれぞれ区別しない場合は、ヨーク４０と表記する。ヨーク４０は、感受素子３１の長手方向の端部に磁力線を誘導する。このため、ヨーク４０は、磁力線が透過しやすい軟磁性体（軟磁性体層１０５）で構成されている。なお、感受素子３１の長手方向に磁力線が十分透過する場合には、ヨーク４０を備えなくてもよい。
　以上のことから、磁気センサ１の大きさは、平面形状において数ｍｍ角である。なお、磁気センサ１の大きさは、他の値であってもよい。
　次に、図１（ｂ）により、磁気センサ１の断面構造を説明する。磁気センサ１は、非磁性の基板１０上に、密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３（薄膜磁石２０）、誘電体層１０４、軟磁性体層１０５と非磁性体層１０６とからなる感受部３０、および軟磁性体層１０５からなるヨーク４０が、この順に配置（積層）されて構成されている。
　基板１０は、非磁性体からなる基板であって、例えばガラス、サファイアといった酸化物基板やシリコン等の半導体基板、あるいは、アルミニウム、ステンレススティール、ニッケルリンメッキを施した金属等の金属基板等が挙げられる。
　密着層１０１は、基板１０に対する制御層１０２の密着性を向上させるための層である。密着層１０１としては、Ｃｒ又はＮｉを含む合金を用いるのがよい。Ｃｒ又はＮｉを含む合金としては、ＣｒＴｉ、ＣｒＴａ、ＮｉＴａ等が挙げられる。密着層１０１の厚さは、例えば５ｎｍ～５０ｎｍである。なお、基板１０に対する制御層１０２の密着性に問題がなければ、密着層１０１を設けることを要しない。なお、本明細書においては、Ｃｒ又はＮｉを含む合金の組成比を示さない。以下同様である。
　制御層１０２は、硬磁性体層１０３で構成される薄膜磁石２０の磁気異方性が膜の面内方向に発現しやすいように制御する層である。制御層１０２としては、Ｃｒ、Ｍｏ若しくはＷ又はそれらを含む合金（以下では、制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金と表記する。）を用いるのがよい。制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金としては、ＣｒＴｉ、ＣｒＭｏ、ＣｒＶ、ＣｒＷ等が挙げられる。制御層１０２の厚さは、例えば１０ｎｍ～３００ｎｍである。
　薄膜磁石２０を構成する硬磁性体層１０３は、Ｃｏを主成分とし、Ｃｒ又はＰｔのいずれか一方又は両方を含む合金（以下では、薄膜磁石２０を構成するＣｏ合金と表記する。）を用いることがよい。薄膜磁石２０を構成するＣｏ合金としては、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＰｔＢ等が挙げられる。なお、Ｆｅが含まれていてもよい。硬磁性体層１０３の厚さは、例えば１μｍ～３μｍである。
　制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金は、ｂｃｃ（body-centered cubic（体心立方格子））構造を有する。よって、薄膜磁石２０を構成する硬磁性体（硬磁性体層１０３）は、ｂｃｃ構造のＣｒ等を含む合金で構成された制御層１０２上において結晶成長しやすいｈｃｐ（hexagonal close-packed（六方最密充填））構造であるとよい。ｂｃｃ構造上にｈｃｐ構造の硬磁性体層１０３を結晶成長させると、ｈｃｐ構造のｃ軸が面内に向くように配向しやすい。よって、硬磁性体層１０３によって構成される薄膜磁石２０が面内方向に磁気異方性を有するようになりやすい。なお、硬磁性体層１０３は結晶方位の異なる集合からなる多結晶であり、各結晶が面内方向に磁気異方性を有する。この磁気異方性は結晶磁気異方性に由来するものである。
　なお、制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金及び薄膜磁石２０を構成するＣｏ合金の結晶成長を促進するために、基板１０を１００℃～６００℃に加熱するとよい。この加熱により、制御層１０２を構成するＣｒ等を含む合金が結晶成長しやすくなり、ｈｃｐ構造を持つ硬磁性体層１０３が面内に磁化容易軸を持つように結晶配向されやすくなる。つまり、硬磁性体層１０３の面内に磁気異方性が付与されやすくなる。
　誘電体層１０４は、非磁性の誘電体で構成され、薄膜磁石２０と感受部３０との間を電気的に絶縁する。誘電体層１０４を構成する誘電体としては、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2等の酸化物、又は、Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮ等の窒化物等が挙げられる。また、誘電体層１０４の厚さは、例えば０．１μｍ～３０μｍである。
　感受部３０のそれぞれの感受素子３１は、３層以上の軟磁性体層１０５と、２層以上の（すなわち、複数の）非磁性体層１０６とが交互に積層されて構成される。図２は、本実施の形態が適用される感受素子３１の構成を説明する図であって、図１（ｂ）に示した磁気センサ１における感受素子３１の拡大断面図である。
　図２に示す例では、感受素子３１は、４層の軟磁性体層１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄと、３層の非磁性体層１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃとが交互に積層されている。なお、本実施の形態の説明において、４層の軟磁性体層１０５ａ～１０５ｄおよび３層の非磁性体層１０６ａ～１０６ｃを互いに区別しない場合には、それぞれ、軟磁性体層１０５および非磁性体層１０６と表記する。
　また、図２に示すように、感受素子３１の最下層および最上層は、軟磁性体層１０５により構成されている。言い換えると、感受素子３１では、複数の軟磁性体層１０５の間に、非磁性体層１０６が積層されている。
　本実施の形態の磁気センサ１では、効果を実現するためには、軟磁性体層１０５の数は３層以上必要である。また、感受素子３１の厚さや製造コストの観点からは、軟磁性体層１０５の数は２０層以下であることが好ましい。
　感受素子３１では、非磁性体層１０６を挟んで対向する軟磁性体層１０５同士が、非磁性体層１０６の作用により反強磁性結合（ＡＦＣ：Anti-Ferro-Coupling）している。より具体的には、感受素子３１では、非磁性体層１０６ａを挟んで対向する軟磁性体層１０５ａと軟磁性体層１０５ｂとが反強磁性結合し、非磁性体層１０６ｂを挟んで対向する軟磁性体層１０５ｂと軟磁性体層１０５ｃとが反強磁性結合し、非磁性体層１０６ｃを挟んで対向する軟磁性体層１０５ｃと軟磁性体層１０５ｄとが反強磁性結合している。
　軟磁性体層１０５としては、Ｃｏを主成分とした合金に高融点金属Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ等を添加したアモルファス合金（以下では、軟磁性体層１０５を構成するＣｏ合金と表記する。）を用いるのがよい。軟磁性体層１０５を構成するＣｏ合金としては、ＣｏＮｂＺｒ、ＣｏＦｅＴａ、ＣｏＷＺｒ等が挙げられる。
　また、それぞれの軟磁性体層１０５の厚さは、１ｎｍ以上２５０ｎｍ以下の範囲とすることができ、１０ｎｍ以上１２５ｎｍ以下の範囲とすることが好ましい。
　非磁性体層１０６としては、非磁性体層１０６を挟んで対向する軟磁性体層１０５を反強磁性結合させる作用を有する非磁性の遷移金属を用いることができ、具体的には、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｃｕ等の金属やこれらを含む合金が挙げられ、ＲｕまたはＲｕ合金を用いることが好ましい。
　また、それぞれの非磁性体層１０６の厚さは、非磁性体層１０６を構成する材料によっても異なるが、Ｒｕを用いる場合には、０．６ｎｍ以上１．４ｎｍ以下の範囲とすることができ、０．８ｎｍ以上１．２ｎｍ以下の範囲とすることが好ましい。非磁性体層１０６の厚さがこの範囲を外れる場合、非磁性体層１０６を挟んで対向する軟磁性体層１０５同士の反強磁性結合エネルギーが弱くなる場合がある。この場合、感受素子３１に後述する還流磁区が形成されやすくなる。
　そして、感受素子３１は、長手方向に交差する方向、例えば長手方向に直交する短手方向（すなわち、感受素子３１の幅方向）に、一軸磁気異方性が付与されている。なお、長手方向に交差する方向とは、長手方向に対して４５°を超えた角度を有すればよい。
　図１（ａ）、（ｂ）に戻り、接続部３２および端子部３３を構成する導電体層１０７は、導電性に優れた導電体であればよく、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ等が用いられるが特に限定されるものではない。また、接続部３２および端子部３３を、感受素子３１と一体に形成される軟磁性体層１０５と非磁性体層１０６とにより構成してもよい。
　本実施の形態の磁気センサ１では、密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３、および誘電体層１０４は、平面形状が四角形（図１参照）になるように加工されている。そして、露出した側面のうち、対向する２つの側面において、薄膜磁石２０がＮ極（図１（ｂ）における（Ｎ））およびＳ極（図１（ｂ）における（Ｓ））となっている。なお、薄膜磁石２０のＮ極とＳ極とを結ぶ線が、感受部３０の感受素子３１の長手方向に向くようになっている。ここで、長手方向を向くとは、Ｎ極とＳ極とを結ぶ線と長手方向とがなす角度が４５°未満であることをいう。なお、Ｎ極とＳ極とを結ぶ線と長手方向とがなす角度は、小さいほどよい。
　磁気センサ１において、薄膜磁石２０のＮ極から出た磁力線は、一旦磁気センサ１の外部に出る。そして、一部の磁力線が、ヨーク４０ａを介して感受素子３１を透過し、ヨーク４０ｂを介して再び外部に出る。そして、感受素子３１を透過した磁力線が、感受素子３１を透過しない磁力線とともに薄膜磁石２０のＳ極に戻る。つまり、薄膜磁石２０は、感受素子３１の長手方向に磁界（後述するバイアス磁界Ｈｂ）を印加する。
　なお、薄膜磁石２０のＮ極とＳ極とをまとめて両磁極と表記し、Ｎ極とＳ極とを区別しない場合は磁極と表記する。
　なお、図１（ａ）に示すように、ヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）は、基板１０の表面側から見た形状が、感受部３０に近づくにつれて狭くなっていくように構成されている。これは、感受部３０に磁界を集中させる（磁力線を集める）ためである。つまり、感受部３０における磁界を強くして感度のさらなる向上を図っている。なお、ヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）の感受部３０に対向する部分の幅を狭くしなくてもよい。
　ここで、ヨーク４０（ヨーク４０ａ、４０ｂ）と感受部３０との間隔は、例えば１μｍ～１００μｍであればよい。
（磁気センサ１の作用）
　続いて、磁気センサ１の作用について説明する。図３は、磁気センサ１の感受部３０における感受素子３１の長手方向に印加された磁界と感受部３０のインピーダンスとの関係を説明する図である。図３において、横軸が磁界Ｈ、縦軸がインピーダンスＺである。感受部３０のインピーダンスＺは、２個の端子部３３間に高周波電流を流して測定される。
　図３に示すように、感受部３０のインピーダンスＺは、感受素子３１の長手方向に印加する磁界Ｈが大きくなるにしたがい大きくなる。印加する磁界Ｈが感受素子３１の異方性磁界Ｈｋより小さい範囲において、磁界Ｈの変化量ΔＨに対してインピーダンスＺの変化量ΔＺが急峻な部分（ΔＺ／ΔＨが大きい）を用いれば、磁界Ｈの微弱な変化をインピーダンスＺの変化量ΔＺとして取り出すことができる。図３では、ΔＺ／ΔＨが大きい磁界Ｈの中心を磁界Ｈｂとして示している。つまり、磁界Ｈｂの近傍（図３で矢印で示す範囲）における磁界Ｈの変化量（ΔＨ）が高精度に測定できる。磁界Ｈｂは、バイアス磁界と呼ばれることがある。
（従来の磁気センサにおいて生じうる課題）
　ところで、磁気インピーダンス効果素子として感受素子３１を備える従来の磁気センサでは、感受素子３１の積層構造によっては、磁気センサからの出力における信号（Signal）と雑音（Noise）との比であるＳＮ比が低下してしまう場合がある。例えば、感受素子３１が１層の軟磁性体層から構成される場合や、２層の軟磁性体層の間に１層の非磁性体層が積層される場合、ＳＮ比が低下してしまう場合がある。これは、感受素子３１に磁化の向きが環状を呈する還流磁区（詳細については後述する。）が形成され、磁界Ｈｂの近傍において、磁界Ｈの変化に伴って還流磁区を構成する磁壁が移動することによるものと推測される。
　以下、感受素子３１に形成される還流磁区によって磁気センサのＳＮ比が低下する現象について、具体的に説明する。
　図４（ａ）～（ｄ）は、従来の磁気センサにおいて、感受素子３１に印加される磁界Ｈの強さと、感受素子３１における磁区の変化との関係を説明するための図である。なお、ここでは、磁界Ｈが０である初期状態において、既に、感受素子３１の短手方向に一軸磁気異方性が付与されているものとする。
　図４（ａ）は、磁界Ｈが０に近い非常に弱い状態（「初透磁率範囲」と称する、詳細は後述する）における、感受素子３１の磁区構造の一例を示している。図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す状態よりも磁界Ｈを強くした状態（「不可逆磁壁移動範囲」と称する、詳細は後述する）における、感受素子３１の磁区構造の一例を示している。図４（ｃ）は、図４（ｂ）に示す状態よりも磁界Ｈを強くした状態（「回転磁化範囲」と称する、詳細は後述する）における、感受素子３１の磁区構造の一例を示している。図４（ｄ）は、図４（ｃ）に示す状態よりも磁界Ｈを強くした状態（「飽和」と称する、詳細は後述する）における、感受素子３１の磁区構造の一例を示している。
　図５は、感受素子３１に印加される磁界の強さと、感受素子３１における磁化の強さとの関係を説明するための図である。図５において、横軸は磁界Ｈ（Ｏｅ）であり、縦軸は磁化Ｍ（ａ．ｕ．）である。なお、図５には、これら磁界Ｈおよび磁化Ｍと、上記「初透磁率範囲」、「不可逆磁壁移動範囲」、「回転磁化範囲」および「飽和」との関係も示されている。
　外部から感受素子３１に印加される磁界Ｈが、０から磁壁移動磁界Ｈｗ（詳細は後述する）に至るまでの範囲を、「初透磁率範囲」という。
　初透磁率範囲において、感受素子３１には、それぞれの磁化Ｍの向きが異なる複数の磁区が形成されている。より具体的に説明すると、感受素子３１は、磁化Ｍの向きが磁化容易軸方向（短手方向）を向く第１の磁区Ｄ１および第２の磁区Ｄ２と、磁化Ｍの向きが磁化困難軸方向（長手方向）を向く第３の磁区Ｄ３および第４の磁区Ｄ４とを有している。このとき、第１の磁区Ｄ１および第２の磁区Ｄ２は互いに逆向きであり、第３の磁区Ｄ３および第４の磁区Ｄ４も互いに逆向きである。そして、これら４つの磁区は、図中時計回り方向に、「第１の磁区Ｄ１」→「第３の磁区Ｄ３」→「第２の磁区Ｄ２」→「第４の磁区Ｄ４」→「第１の磁区Ｄ１」となるように循環して配置される。その結果、これら４つの磁区は、全体としてみたときに、磁化Ｍの向きが環状を呈する還流磁区を形成している。
　また、マクロ的にみれば、感受素子３１では、複数の還流磁区が長手方向に沿って並べて配置されている。そして、各還流磁区では、上述した磁化容易軸と磁化困難軸との関係に基づき、磁化容易軸に沿う第１の磁区Ｄ１および第２の磁区Ｄ２の各面積が、磁化困難軸に沿う第３の磁区Ｄ３および第４の磁区Ｄ４の各面積よりも大きくなっている。
　そして、初透磁率範囲では、磁界Ｈの変化に対して各還流磁区を構成する各磁区がそのままの状態に維持される。換言すれば、磁界Ｈが０～磁壁移動磁界Ｈｗにある場合、磁界Ｈが増加したとしても、図４（ａ）に示す磁区構造は変化しないままである。
　外部から感受素子３１に印加される磁界Ｈが、磁壁移動磁界Ｈｗから磁化回転磁界Ｈｒ（詳細は後述する）に至るまでの範囲を、「不可逆磁壁移動範囲」という。
　磁界Ｈが、感受素子３１を構成する軟磁性体層１０５の特性（材料、構造、寸法など）に基づいて定まる磁壁移動磁界Ｈｗを超えると、各還流磁区では、隣接する磁区同士の間に存在する磁壁の位置が磁界Ｈの作用に伴って移動する、磁壁移動が生じる。このとき、各還流磁区では、磁界Ｈと磁化Ｍの向きとが同じ第４の磁区Ｄ４と、第４の磁区Ｄ４に隣接する第１、第２の磁区Ｄ１、Ｄ２との間に存在する磁壁が、第４の磁区Ｄ４の面積を増加させる側に移動する。また、磁界Ｈと磁化Ｍの向きとが逆の第３の磁区Ｄ３と、第３の磁区Ｄ３に隣接する第１、第２の磁区Ｄ１、Ｄ２との間に存在する磁壁が、第３の磁区Ｄ３の面積を減少させる側に移動する。その結果、第４の磁区Ｄ４の面積は、図４（ａ）に示す初透磁率範囲のときよりも増加し、残りの第１の磁区Ｄ１～第３の磁区Ｄ３の各面積は、初透磁率範囲のときよりも減少する。
　また、不可逆磁壁移動範囲における磁壁の移動は、磁界Ｈの増加に伴って不連続に生じる。その結果、磁界Ｈに対する感受素子３１全体での磁化Ｍの変化は、図５に要部を拡大して示すように、直線状や曲線状ではなく、階段状（ギザギザ状）となる。なお、このような磁界Ｈと磁化Ｍとの関係は、バルクハウゼン効果と呼ばれている。
　そして、不可逆磁壁移動範囲では、磁界Ｈの変化に対して各還流磁区を構成する各磁区の面積比が徐々に変化していく状態が続く。より具体的に説明すると、磁界Ｈが磁壁移動磁界Ｈｗ～磁化回転磁界Ｈｒにある場合、磁界Ｈの増加に伴って、第４の磁区Ｄ４の面積は漸次増加していき、第１の磁区Ｄ１～第３の磁区Ｄ３の各面積は漸次減少していく。
　外部から印加される磁界Ｈが、磁化回転磁界Ｈｒから異方性磁界Ｈｋに至るまでの範囲を、「回転磁化範囲」という。
　磁界Ｈが、感受素子３１を構成する軟磁性体層１０５の特性（材料、構造、寸法など）に基づいて定まる磁化回転磁界Ｈｒを超えると、各還流磁区では、隣接する磁区同士の間に存在する磁壁の位置が略固定された状態で、磁化Ｍの向きが磁界Ｈの向きとは異なる第１～第３の磁区Ｄ１～Ｄ３のそれぞれにおいて、磁化Ｍの向きが磁界Ｈの向きと同じ側を向くように徐々に回転していく、磁化回転が生じる。このとき、第４の磁区Ｄ４は、自身の磁化の向きが既に磁界Ｈの向きと一致していることから、そのままの状態を維持する。
　そして、回転磁化範囲では、磁界Ｈの変化に対して各還流磁区を構成する各磁区の面積比はほぼ変わらない一方、第１～第３の磁区Ｄ１～Ｄ３の磁化Ｍの向きが徐々に変化していく状態が続く。より具体的に説明すると、磁界Ｈが磁化回転磁界Ｈｒ～異方性磁界Ｈｋにある場合、磁界Ｈの増加に伴って、第４の磁区Ｄ４の磁化Ｍの向きは変わらないものの、他の第１～第３の磁区Ｄ１～Ｄ３の各磁化Ｍの向きは磁界Ｈの向きと一致する側に向かって徐々に回転していく。
　ただし、回転磁化範囲では、第１～第３の磁区Ｄ１～Ｄ３における各磁化Ｍの向きの回転が連続的に生じる。したがって、回転磁化範囲では、磁界Ｈに対する感受素子３１全体での磁化Ｍの変化は、図５に示したように曲線状となる。そして、回転磁化範囲では、磁界Ｈの増加に対する感受素子３１全体での磁化Ｍの増加は、磁界Ｈの増加に伴って鈍化し、最大値となる異方性磁界Ｈｋの近傍において略平坦となる。
　外部から印加される磁界Ｈが、異方性磁界Ｈｋを超えた領域を、「飽和」という。
　磁界Ｈが、上記異方性磁界Ｈｋを超えると、各還流磁区における磁化Ｍの向きが、磁界Ｈの向きすなわち第４の磁区Ｄ４における磁化Ｍの向きに揃う。その結果として、隣接する磁区同士の間に存在していた磁壁が消滅し、感受素子３１が１つの磁区（単磁区）で形成されることになる。
　また、飽和では、複数の還流磁区を備えた構成から単磁区を備えた構成へと磁区構造が変化したことに伴い、磁界Ｈの変化に対して感受素子３１全体の磁化Ｍが変化しなくなって、略一定の値をとるようになる。
　通常、磁気センサでは、バイアス磁界Ｈｂの大きさを、磁界Ｈの変化量ΔＨに対する磁化Ｍの変化量ΔＭが大きい（すなわち、磁界Ｈの変化量ΔＨに対するインピーダンスＺの変化量ΔＺが大きい）不可逆磁壁移動範囲に設定する。そして、不可逆磁壁移動範囲では、感受素子３１に還流磁区が形成されていると、磁界Ｈの変化に伴って、還流磁区を構成する磁壁が階段状に不連続に移動するバルクハウゼン効果が生じる。この感受素子３１における磁壁の不連続な移動がノイズとなり、磁気センサから得られる出力におけるＳＮ比が低下するものと推測される。
　したがって、磁壁の不連続な移動に伴うノイズを低減し、磁気センサから得られる出力におけるＳＮ比の低下を抑制するためには、感受素子３１に形成される磁区を大きくし、感受素子３１に還流磁区が形成されないようにすることが好ましい。
（本実施の形態の感受素子３１の磁区構造）
　これに対し、本実施の形態の磁気センサ１では、上述したように、感受素子３１を３層以上の軟磁性体層１０５と、２層以上の非磁性体層１０６とが交互に積層された構造とすることにより、感受素子３１に還流磁区が形成されにくくしている。
　以下、本実施の形態が適用される感受素子３１の磁区構造について、従来の感受素子３１と比較しながら説明する。
　図６は、図２に示した積層構造を有する本実施の形態が適用される感受素子３１の磁区の状態を撮影して得た写真である。また、図７（ａ）～（ｂ）は、従来の感受素子３１の磁区の状態を撮影して得た写真である。ここで、図６および図７（ａ）～（ｂ）は、感受素子３１に対して＋０．５Ｏｅの磁界Ｈを印加したときの磁区の状態を示している。また、図６および図７（ａ）～（ｂ）は、ネオアーク社製のNeomagnesia Liteを用いて撮影したものである。
　図６では、感受素子３１を構成するそれぞれの軟磁性体層１０５の膜厚を０．２５μｍ、それぞれの非磁性体層１０６の厚さを１．０ｎｍとしている。図７（ａ）は、従来の感受素子３１として、感受素子３１が厚さ１．０μｍの１層の軟磁性体層１０５により構成されている場合の磁区の状態を示している。また、図７（ｂ）は、従来の感受素子３１として、感受素子３１が厚さ０．５μｍの２層の軟磁性体層１０５の間に、厚さ１．０ｎｍの１層の非磁性体層１０６が積層されている場合の磁区の状態を示している。また、図６および図７（ａ）～（ｂ）に示す感受素子３１では、軟磁性体層１０５としては、Ｃｏ85Ｎｂ12Ｚｒ3を用い、非磁性体層１０６としては、Ｒｕを用いている。
　図７（ａ）～（ｂ）に示すように、感受素子３１が１層の軟磁性体層１０５により構成されている場合や、感受素子３１が２層の軟磁性体層１０５の間に１層の非磁性体層１０６が積層されている場合では、それぞれが感受素子３１の短手方向に沿う複数の磁区（第１の磁区Ｄ１、第２の磁区Ｄ２に対応）が、長手方向に並んでいることがわかる。また、感受素子３１の短手方向の両端部には、それぞれが感受素子３１の長手方向に沿う複数の磁区（第３の磁区Ｄ３、第４の磁区Ｄ４に対応）が、長手方向に並んでいることもわかる。この例において、図７（ａ）～（ｂ）に示す感受素子３１には、図４（ａ）に示すように、還流磁区が形成されているものと考えられる。
　そして、このような還流磁区が形成された感受素子３１を有する従来の磁気センサでは、上述したように、還流磁区を構成する磁壁の不連続な移動に伴うノイズが生じ、磁気センサから得られる出力におけるＳＮ比が低下すると推測される。
　一方、図６に示すように、本実施の形態の感受素子３１では、感受素子３１の長手方向に並ぶ２つの磁区が形成されているものの、それぞれが感受素子３１の長手方向に沿う磁区（図４における第３の磁区Ｄ３、第４の磁区Ｄ４に対応する磁区）は形成されていない。付言すると、本実施の形態の感受素子３１では、磁化Ｍの向きが環状を呈する還流磁区が形成されていない。
　これにより、このような感受素子３１を有する本実施の形態の磁気センサ１では、還流磁区を構成する磁壁の不連続な移動に伴うノイズが抑制され、磁気センサ１から得られる出力におけるＳＮ比の低下を抑制できることが理解される。
（磁気センサ１の製造方法について）
　次に、磁気センサ１の製造方法の一例を説明する。
　基板１０は、上述したように、非磁性材料からなる基板であって、例えばガラス、サファイアといった酸化物基板やシリコン等の半導体基板、あるいは、アルミニウム、ステンレススティール、ニッケルリンメッキなどを施した金属等の金属基板である。基板１０には、研磨機などを用いて、例えば曲率半径Ｒａが０．１ｎｍ～１００ｎｍの筋状の溝又は筋状の凹凸が設けられていてもよい。なお、この筋状の溝又は筋状の凹凸の筋の方向は、硬磁性体層１０３によって構成される薄膜磁石２０のＮ極とＳ極とを結ぶ方向に設けられているとよい。このようにすることで、硬磁性体層１０３における結晶成長が、溝の方向へ促進される。よって、硬磁性体層１０３により構成される薄膜磁石２０の磁化容易軸がより溝方向（薄膜磁石２０のＮ極とＳ極とを結ぶ方向）に向きやすい。つまり、薄膜磁石２０の着磁をより容易にする。
　ここでは、基板１０は、一例として直径約９５ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍのガラスとして説明する。磁気センサ１の平面形状が数ｍｍ角である場合、基板１０上には、複数の磁気センサ１が一括して製造され、後に個々の磁気センサ１に分割（切断）される。
　基板１０を洗浄した後、基板１０の一方の面（以下、表面と表記する。）上に、密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３及び誘電体層１０４を順に成膜（堆積）して、積層体を形成する。
　まず、Ｃｒ又はＮｉを含む合金である密着層１０１、Ｃｒ等を含む合金である制御層１０２、及び、薄膜磁石２０を構成するＣｏ合金である硬磁性体層１０３を順に連続して成膜（堆積）する。この成膜は、スパッタリング法などにより行える。それぞれの材料で形成された複数のターゲットに順に対面するように、基板１０を移動させることで密着層１０１、制御層１０２及び硬磁性体層１０３が基板１０上に順に積層される。前述したように、制御層１０２及び硬磁性体層１０３の形成では、結晶成長を促進するために、基板１０を例えば１００℃～６００℃に加熱するとよい。
　なお、密着層１０１の成膜では、基板１０の加熱を行ってもよく、行わなくてもよい。基板１０の表面に吸着している水分などを除去するために、密着層１０１を成膜する前に、基板１０を加熱してもよい。
　次に、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2等の酸化物、又は、Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮ等の窒化物等である誘電体層１０４を成膜（堆積）する。誘電体層１０４の成膜は、プラズマＣＶＤ法、反応性スパッタリング法などにより行える。
　そして、感受部３０の感受素子３１が形成される部分を開口とするフォトレジストによるパターン（レジストパターン）を、公知のフォトリソグラフィ技術により形成する。
　続いて、感受素子３１の軟磁性体層１０５を構成するＣｏ合金、および非磁性体層１０６を構成する非磁性体とを交互に成膜（堆積）する。例えば、軟磁性体層１０５ａ、非磁性体層１０６ａ、軟磁性体層１０５ｂ、非磁性体層１０６ｂ、軟磁性体層１０５ｃ、非磁性体層１０６ｃおよび軟磁性体層１０５ｄとを、順に成膜する。軟磁性体層１０５および非磁性体層１０６の成膜は、例えばスパッタリング法を用いて行える。
　その後、レジストパターンを除去するとともに、レジストパターン上の軟磁性体層１０５および非磁性体層１０６を除去（リフトオフ）する。これにより、軟磁性体層１０５および非磁性体層１０６による感受素子３１が形成される。
　次に、ヨーク４０が形成される部分を開口とするフォトレジストによるレジストパターンを、公知のフォトリソグラフィ技術により形成する。
　そして、軟磁性体層１０５を構成するＣｏ合金を成膜（堆積）する。
　その後、レジストパターンを除去するとともに、レジストパターン上の軟磁性体層１０５を除去（リフトオフ）する。これにより、軟磁性体層１０５によるヨーク４０が形成される。
　次に、感受部３０の接続部３２および端子部３３を形成する。接続部３２および端子部３３は、例えば、メタルマスクを用いて、スパッタリング法または真空蒸着法にて導電体層１０７を成膜することにより形成する。
　この後、感受素子３１を構成する軟磁性体層１０５には、感受部３０の感受素子３１（図１（ａ）参照）の幅方向（短手方向）に一軸磁気異方性を付与する。この軟磁性体層１０５への一軸磁気異方性の付与は、例えば３ｋＧ（０．３Ｔ）の回転磁場中における４００℃での熱処理（回転磁場中熱処理）と、それに引き続く３ｋＧ（０．３Ｔ）の静磁場中における４００℃での熱処理（静磁場中熱処理）とで行える。この時、ヨーク４０を構成する軟磁性体層１０５にも同様の一軸磁気異方性が付与される。しかし、ヨーク４０は、磁気回路としての役割を果たせばよく、一軸磁気異方性が付与されなくてもよい。
　次に、薄膜磁石２０を構成する硬磁性体層１０３を着磁する。硬磁性体層１０３に対する着磁は、静磁場中又はパルス状の磁場中において、硬磁性体層１０３の保磁力より大きい磁界を、硬磁性体層１０３の磁化が飽和するまで印加することで行える。
　この後、基板１０上に形成された複数の磁気センサ１を個々の磁気センサ１に分割（切断）する。つまり、図１（ａ）の平面図に示したように、平面形状が四角形になるように、基板１０、密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３、誘電体層１０４及び軟磁性体層１０５を切断する。すると、分割（切断）された硬磁性体層１０３の側面に薄膜磁石２０の磁極（Ｎ極及びＳ極）が露出する。こうして、着磁された硬磁性体層１０３は、薄膜磁石２０になる。この分割（切断）は、ダイシング法やレーザカッティング法などにより行える。
　なお、複数の磁気センサ１を個々の磁気センサ１に分割する工程の前に、基板１０上において隣接する磁気センサ１の間の密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３、誘電体層１０４及び軟磁性体層１０５を、平面形状が四角形（図１（ａ）に示した磁気センサ１の平面形状）になるようにエッチング除去してもよい。そして、露出した基板１０を分割（切断）してもよい。
　また、積層体を形成する工程の後に、密着層１０１、制御層１０２、硬磁性体層１０３、誘電体層１０４を、平面形状が四角形（図１（ａ）に示した磁気センサ１の平面形状）になるように加工してもよい。
　なお、ここで説明した製造方法は、これらの製造方法に比べ、工程が簡略化される。
　このようにして、磁気センサ１が製造される。なお、軟磁性体層１０５への一軸磁気異方性の付与及び／又は薄膜磁石２０の着磁は、磁気センサ１を個々の磁気センサ１に分割する工程の後に、磁気センサ１毎又は複数の磁気センサ１に対して行ってもよい。
　なお、制御層１０２を備えない場合には、硬磁性体層１０３を成膜後、８００℃以上に加熱して結晶成長させることで、面内に磁気異方性を付与することが必要となる。しかし、第１の実施の形態が適用される磁気センサ１のように、制御層１０２を備える場合には、制御層１０２により結晶成長が促進されるため、８００℃以上のような高温による結晶成長を要しない。
　また、感受素子３１への一軸磁気異方性の付与は、上記の回転磁場中熱処理及び静磁場中熱処理で行う代わりに、軟磁性体層１０５の堆積時にマグネトロンスパッタリング法を用いて行ってもよい。マグネトロンスパッタリング法では、磁石（マグネット）を用いて磁界を形成し、放電によって発生した電子をターゲットの表面に閉じ込める。これにより、電子とガスとの衝突確率を増加させてガスの電離を促進し、膜の堆積速度を向上させる。このマグネトロンスパッタリング法に用いられる磁石（マグネット）が形成する磁界により、軟磁性体層１０５の堆積と同時に、軟磁性体層１０５に一軸磁気異方性が付与される。このようにすることで、回転磁場中熱処理及び静磁場中熱処理で行う一軸磁気異方性を付与する工程が省略できる。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は本実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨に反しない限りにおいては様々な変形や組み合わせを行っても構わない。
１…磁気センサ、１０…基板、２０…薄膜磁石、３０…感受部、３１…感受素子、３２…接続部、３３…端子部、４０、４０ａ、４０ｂ…ヨーク、１０１…密着層、１０２…制御層、１０３…硬磁性体層、１０４…誘電体層、１０５…軟磁性体層、１０６…非磁性体層、１０７…導電体層
 

Claims (4)

  1. 　非磁性の基板と、
    　長手方向と短手方向とを有し、当該長手方向と交差する方向に一軸磁気異方性を有し、磁気インピーダンス効果により磁界を感受する感受素子とを備え、
    　前記感受素子は、複数の軟磁性体層と、非磁性体から構成され複数の当該軟磁性体層の間に積層される複数の非磁性体層とを有し、それぞれの当該非磁性体層を挟んで対向する当該軟磁性体層が反強磁性結合している磁気センサ。
  2. 　それぞれの前記非磁性体層は、ＲｕまたはＲｕ合金により構成されることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
  3. 　それぞれの前記非磁性体層は、厚さが０．６ｎｍ以上１．４ｎｍ以下の範囲であることを特徴とする請求項２に記載の磁気センサ。
  4. 　前記感受素子は、前記軟磁性体層を当該軟磁性体層の積層方向から見た場合に、還流磁区が形成されていないことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の磁気センサ。
     
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