专利名称：磁传感器及磁铁阵列的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及使用了由钉扎层和自由层构成的磁阻效应元件的磁传感器、该磁传感器的制造方法、及适合于该制造方法的磁铁阵列。
背景技术：
至今，在磁传感器中应用着大型磁阻元件(GMR元件)等磁阻效应元件，该大型磁阻元件具有磁化方向被钉扎(ピン)(固定)在规定方向上的钉扎(ピンド)层和磁化方向根据外部磁场而变化的自由层，呈现出对应钉扎层的磁化方向和自由层的磁化方向的相对关系的电阻值。在这样的磁传感器中，为了高精度地检测微小的外部磁场，必须要将没对该磁传感器施加该外部磁场时的自由层的各磁区的磁化方向稳定维持在规定的方向(以下，将该规定的方向称作“初始状态的方向”)上。
因此，一般地，在将薄膜的自由层的平视形状设为矩形的同时，通过使该矩形的长边(长轴)与所述初始状态的方向一致，就可以利用使磁化方向与纵向一致的形状各向异性，使该自由层的各磁区的磁化方向与该初始状态的方向一致。此外，将永久磁膜即偏磁膜配置在自由层的纵向的两端部，由该偏磁膜对该自由层施加该初始状态的方向的磁场，使得在消除了外部磁场时，自由层的各磁区的磁化方向可以长期稳定地恢复到所述初始状态的方向(例如，参照专利文献1)。(专利文献1)特开2002-299728(图42～图44)参照该自由层和该偏磁膜的平面图17，来说明这样的自由层和偏磁膜的磁化的形态。在图17中，自由层100形成为X轴方向上具有纵向，在该纵向的两端设置一对偏磁膜101、102。
在形成了这些膜的阶段，如图17(A)的箭头所示，自由层100和偏磁膜101、102的各磁区的磁化方向不与自由层的纵向方向即初始状态的方向一致。对于自由层100和偏磁膜101、102处于这种状态的磁传感器，若在垂直于自由层的纵向的方向(Y轴方向)中施加大小变化的外部磁场，检查该磁传感器的电阻值，则如图18(A)所示，发生磁滞。由此可知，在自由层100和偏磁膜101、102的磁化方向不与该自由层的纵向一致的磁传感器中，外部磁场是“0“附近时的电阻值在如图18(A)的箭头所示的范围内变动，其结果，该磁传感器不能高精度地检测微小磁场。
下面，对自由层100和偏磁膜101、102处于图17(A)中示出的状态的磁传感器，若在自由层100的纵向(X轴正方向)上施加大于偏磁膜101、102的矫顽力Hc的磁场，进行自由层100的初始化和偏磁膜101、102的起磁，则如图17(B)所示，该自由层100和该偏磁膜101、102的各磁区的磁化方向与初始状态的方向一致。
若对处于这种状态的磁传感器，在Y轴方向施加在小于偏磁膜101、102的矫顽力的范围内变化的外部磁场，则自由层100的各磁区的磁化方向就如图17(C)所示地变化，之后，若使外部磁场消除，则该自由层100的各磁区的磁化方向恢复到与图17(B)相同的图17(D)中示出的初始状态的方向。该情况下，若检查磁传感器的电阻值，则如图18(B)所示，磁滞降低，外部磁场是“0”附近时的该电阻值变得大致一定。从而，进行了自由层100的初始化和偏磁膜101、102的起磁的磁传感器，就能高精度地检测微小磁场。
但是，若对有关磁传感器(进行了自由层100的初始化和偏磁膜101、102的起磁的磁传感器)施加比偏磁膜101、102的矫顽力小但较大的、且在与初始状态的方向相反的方向(X轴负方向)上有主要成分的外部磁场，则自由层的各磁区的磁化方向就从图19(A)中示出的状态向图19(B)中示出的状态变化，之后，即使消除了该外部磁场，如图19(C)所示，该自由层100的各磁区的磁化方向也不与初始状态的方向一致(恢复)。其结果，就有磁传感器对于再次的外部磁场的变化具有磁滞、磁场的检测精度恶化的问题。
发明内容
因而，本实用新型的一个目的是提供一种即使施加大的外部磁场之后，也能良好地维持检测精度的磁传感器。此外，本实用新型的另外一个目的是提供一种能高效地进行所述偏磁膜的起磁的磁传感器、该磁传感器的制造方法、及适合于该制造方法的磁铁阵列。
本实用新型的特征在于，一种由具有钉扎层和自由层的磁阻效应元件构成的磁传感器，其具有偏磁膜，其由设置在所述自由层的两端同时使该自由层上产生规定方向的偏磁场的永久磁铁构成；初始化用线圈，其与所述自由层邻近设置，通过在规定条件下通电，对该自由层施加与所述偏磁场同一方向的磁场。
这样，由于初始化用线圈在规定条件下通电，使其产生用于将自由层的各磁区的磁化方向返回到与由偏磁膜产生的偏磁场相同的方向的初始化用磁场，因此，即使在由于对磁传感器施加强磁场等某种原因而干扰了自由层的各磁区的磁化方向的情况下，也可以修正它，其结果，可以提供一种在对磁场的电阻值变化中没有磁滞，而可以长期高精度地检测微小磁场的磁传感器。
本实用新型的另一个特征在于，提供一种磁传感器的制造方法，该磁传感器具有磁阻效应元件，所述磁阻效应元件在基板上具有钉扎层、自由层和对该自由层给予偏磁场的由永久磁铁构成的偏磁膜，且所述磁阻效应元件的电阻值根据钉扎层的磁化方向和该自由层的磁化方向所形成的夹角变化。所述方法包括下述工序准备磁铁阵列的工序，其将多个永久磁铁设置在正方格的格点上，同时各永久磁铁的磁极的极性与间隔最短距离邻接的其他磁极的极性不同；制造单晶片的工序，其在所述基板上散布多个岛状的单元膜，该单元膜包括成为所述钉扎层的膜、成为所述自由层的膜和成为所述偏磁膜的膜；进行起磁工序，其将该单晶片配置在与该磁铁阵列邻近的位置上，使得所述单晶片和所述磁铁阵列具有规定的相对的位置关系，并利用磁场进行成为所述多个单元膜所述偏磁膜的膜的起磁，所述磁场形成在该磁铁阵列的磁极中的一个磁极和与该磁极间隔最短距离邻接的该磁铁阵列的磁极中的其他磁极之间。
所述磁铁阵列的结构为，将多个永久磁铁设置在正方格的格点上，使得各永久磁铁的磁极的极性与平视中(在同一平面内)间隔最短距离邻接的其他磁极的极性不同。从而，在磁铁阵列的上方，在该磁铁阵列的平视中，从一个N极向存在于该N极的右侧的S极形成右方向的磁场、从该N极向存在于该N极的上侧的S极形成上方向的磁场、从该N极向存在于该N极的左侧的S极形成左方向的磁场及从该N极向存在于该N极的下侧的S极形成下方向的磁场(参照图13)。同样地，对于某个S极，从存在于该S极的右侧的N极形成左方向的磁场、从存在于该S极的上侧的N极形成下方向的磁场、从存在于该S极的左侧的N极形成右方向的磁场、从存在于该S极的下侧的N极形成上方向的磁场。
所述方法中，对形成这样的磁场的磁铁阵列，具有规定的相对的位置关系邻近配置单晶片，所述单晶片在所述基板上散布多个包括成为所述钉扎层的膜、成为所述自由层的膜、成为所述偏磁膜的膜的岛状的单元膜，利用由该磁铁阵列形成的所述磁场，进行使所述多个单元膜成为所述偏磁膜的膜的起磁。从而，可以高效地制造单个基板上偏磁膜的起磁方向相互交叉(该情况下垂直)的磁传感器。
更具体地说，制造所述单晶片的工序包括，形成成为多个单元膜的各自由层的膜，使得在把成为所述多个单元膜的各自由层的膜形成为具有长轴和短轴的形状的同时，至少成为该多个单元膜的自由层的膜的一个长轴与成为另一自由层的膜的长轴垂直，并且，把成为所述偏磁膜的膜形成在成为各自由层的膜的长轴方向的两端部。进行成为所述偏磁膜的膜的起磁的工序中的所述规定的相对的位置关系是所述单晶片与该磁铁阵列的相对的位置关系，即由所述磁铁阵列形成的磁场，使成为该偏磁膜的膜的磁化方向与在两端形成了该偏磁膜的成为所述自由层的膜的长轴方向一致。
此外，在此时，最好包括以下工序，将该单晶片与该磁铁阵列邻近配置，使得所述单晶片和所述磁铁阵列具有与所述规定的相对位置关系不同的相对的位置关系，利用由该磁铁阵列形成的所述磁场，钉扎成为所述多个单元膜的所述钉扎层的膜的磁化方向。
这样，由于在固定钉扎层的磁化方向时也使用用于成为偏磁膜的膜的起磁的磁铁阵列，因此，可以高效且廉价地制造单个基板上钉扎层的磁化方向相互交叉(该情况下垂直)的磁传感器(可以分别检测垂直方向的磁场的二轴磁传感器)。
此外，根据本实用新型，提供一种磁铁阵列，其构成为，设置大致长方体形状，垂直于该长方体的某一中心轴的断面的形状是大致正方形的多个永久磁铁，使得具有大致正方形的端面的重心与正方格的格点一致，同时，该已设置的各永久磁铁的磁极的极性(出现在该端面的磁极的极性)与间隔最短距离邻接的其他永久磁铁的磁极的极性(出现在该端面的磁极的极性)不同。
即，该磁铁阵列的配置所述多个永久磁铁，使具有各个所述大致正方形的端面的重心与正方格的格点一致，具有各个所述大致正方形的端面的边与同一列上的其他端面的边存在于大致同一直线上，该端面存在于大致同一平面上，并且，该端面的磁极的极性与间隔最短距离邻接的其他永久磁铁的端面的磁极的极性不同。
如上所述，由于使用有关的磁铁阵列，可以高效地固定所述二轴磁传感器的成为各偏磁膜的膜的起磁和/或成为各钉扎层的层的磁化方向，因此，可以廉价地制造该二轴磁传感器。
此外，该磁铁阵列也是“一种磁铁阵列，其具有是大致长方体形状，垂直于该长方体的某一中心轴的断面的形状是大致正方形，且在垂直于该中心轴的该大致正方形的端面上形成了磁极的多个永久磁铁，所述多个永久磁铁的各个具有所述大致正方形的端面的重心与正方格的格点一致，同时，使得配置在所述正方格的任意一列上的所述多个永久磁铁中的一个永久磁铁的所述端面的一边与配置在相同列上的其他永久磁铁的所述端面的一边存在于大致同一直线上，所述多个永久磁铁的端面的存在于大致同一平面上，并且，使所述多个永久磁铁中的间隔最短距离相互邻接的两个永久磁铁的端面上形成的磁极的极性不同。”使用于进行所述磁传感器的偏磁膜等的起磁是理想的。
另外，所述“一种磁铁阵列，在具有是大致长方体形状，垂直于该长方体的某一中心轴的断面的形状是大致正方形，且在垂直于该中心轴的该大致正方形的端面上形成了磁极的多个永久磁铁的同时，具有由磁性材料构成的薄板形的轭铁；所述多个永久磁铁的各个具有所述大致正方形的端面的重心与正方格的格点一致的同时，配置在所述正方格的任意一列上的所述多个永久磁铁中的一个永久磁铁的所述端面的一边与配置在相同列上的其他永久磁铁的所述端面的一边存在于大致同一直线上，所述全部多个永久磁铁的端面的存在于大致同一平面上，并且，使所述多个永久磁铁中的间隔最短距离相互邻接的两个永久磁铁的端面上形成的磁极的极性不同；所述轭铁在与所述配置的多个永久磁铁大致相同的位置上具有多个形状与该永久磁铁的所述大致正方形的断面的形状大致相同的通孔，在该通孔中插入该永久磁铁，存在所述永久磁铁的端面的平面存在于该轭铁的上表面和下表面之间。”使用于进行所述磁传感器的偏磁膜等的起磁是理想的。
由于该磁铁阵列具有由磁性材料构成的轭铁，因此可以使来自永久磁铁的磁力线导向所需要的地方。从而，由该磁铁阵列可以有效地进行磁传感器的偏磁膜的起磁等。
此时，所述轭铁最好在所述多个通孔中的间隔最短距离相互邻接的通孔彼此之间形成成为空气隙的通孔。
该磁铁阵列由于在间隔最短距离邻接的通孔彼此之间(在这两个通孔中插入磁极的极性彼此不同的永久磁铁的端面)形成成为空气隙的通孔，因此磁通集中在通孔内和通孔的附近部分的空间。换言之，磁铁阵列可以在局部的狭窄空间区域中产生强度大且方向一定的磁场。从而，由该磁铁阵列可以有效地进行磁传感器的偏磁膜的起磁等。
所述轭铁最好在包围正方形的重心的位置上形成开口，所述正方形是在平视中彼此连结所述正方格的各格点而形成的。
该磁铁阵列不仅具有所述的通孔，还具有开口。形成了该开口的位置是包围连接正方格的各格点而形成的正方形的重心的位置。该位置是来自各磁极的磁力线交叉而磁场变得不稳定的部分。从而，由开口消除磁场的不稳定。其结果，在间隔最短距离邻接的异极的磁极间产生的磁场变为直线，可以在所述通孔的附近部分局部地产生更稳定的且强度一样的磁场。因此，根据有关的磁铁阵列，可以有效地进行磁传感器的偏磁膜的起磁等。
另外，所述轭铁的各通孔最好具有正方形部和边缘部，所述正方形部是平视中与所述永久磁铁的具有大致正方形的断面相同的正方形，所述边缘部从该正方形部的各角部凸出到了该正方形的外侧。
在由蚀刻对轭铁形成正方形的通孔的情况下，若蚀刻不充分，则正方形的角部就成为圆弧形，恐怕不能插入永久磁铁。对此，在所述轭铁中，由于边缘部也被蚀刻，故可以准确地将永久磁铁插入到通孔内。
图1是本实用新型的磁传感器的实施例的平面图；图2是图1中示出的第一X轴GMR元件的示意放大平面图；图3是由沿图2的1-1线的平面切割了图2中示出的第一X轴GMR元件的示意平面图；图4是示出图2中示出的第一X轴GMR元件的自旋开关膜(spin valvefilm)结构的图；图5是用实线示出了图1中示出的第一X轴GMR元件在X轴方向上变化的磁场的电阻值变化、用虚线示出了在Y轴方向上变化的磁场的电阻值变化的曲线图；
图6(A)是图1中示出的磁传感器具有的X轴磁传感器的等效电路，图6(B)是示出该X轴磁传感器的在X轴方向上变化的磁场的输出变化的曲线图；图7(A)是图1中示出的磁传感器具有的Y轴磁传感器的等效电路，图7(B)是示出该Y轴磁传感器的在Y轴方向上变化的磁场的输出变化的曲线图；图8(A)是图1中示出的磁传感器具有的另一X轴磁传感器的等效电路，图8(B)是示出该X轴磁传感器的在X轴方向上变化的磁场的输出变化的曲线图；图9(A)是图1中示出的磁传感器具有的另一Y轴磁传感器的等效电路，图9(B)是示出该Y轴磁传感器的在Y轴方向上变化的磁场的输出变化的曲线图；图10是制造图1中示出的磁传感器的过程中的、形成了自旋开关膜的石英玻璃的平面图；图11是示出了金属板和插入到该金属板中的永久条形磁铁的平面图，该金属板用于准备在制造图1中示出的磁传感器时使用的磁铁阵列；图12是在制造图1中示出的磁传感器时使用的磁铁阵列的剖面图；图13是取出了图12中示出的磁铁阵列的磁铁的一部分的立体图；图14是示出了制造图1中示出的磁传感器的工序之一的图；图15是示出了起磁图1中示出的磁传感器的各GMR元件的偏磁膜的方法的概念图；图16是示出了钉扎图1中示出的磁传感器的各GMR元件的钉扎层的磁化方向的方法的概念图；图17是示出了GMR元件的自由层和偏磁膜的磁化的形态的平面图，图17(A)是示出了偏磁膜的起磁前的状态的图，图17(B)是示出了偏磁膜的起磁后的状态的图，图17(C)是示出了施加外部磁场后的状态的图，图17(D)是示出了消除了外部磁场后的状态的图；图18(A)是示出了偏磁膜的起磁前的状态中的在GMR元件的外部磁场的电阻值变化的曲线图，图18(B)是示出了偏磁膜的起磁后的状态中的在GMR元件的外部磁场的电阻值变化的曲线图；图19是示出了GMR元件的自由层和偏磁膜的磁化的形态的平面图，图19(A)示出了在偏磁膜的起磁后没有加外部磁场的状态的图，图19(B)是示出了施加了强外部磁场的状态的图，图19(C)是示出了消除了强外部磁场后的状态的图；图20是本实用新型涉及的磁传感器的另一实施例中的第一X轴GMR元件的示意放大平面图；图21是本实用新型的其他的磁传感器(N类型)的实施例的平面图；图22是本实用新型的其他的磁传感器(S类型)的实施例的平面图；图23是本实用新型涉及的磁铁阵列MB的轭铁的部分平面图；图24是图23中示出的轭铁的部分放大图；图25是由沿图24的2-2线的平面切割轭铁的剖面图；图26是图23中示出的轭铁的一个通孔的平面图；图27是本实用新型涉及的磁铁阵列MB的阵列用基板的剖面图；图28是图27中示出的阵列用基板的部分平面图；图29是成为图27中示出的阵列用基板的材料的薄板体；图30是示出了制造磁铁阵列MB的一个工序的图；图31是示出了制造磁铁阵列MB的一个工序的图；图32是示出了制造磁铁阵列MB的一个工序的图；图33是示出了制造磁铁阵列MB的一个工序的图；图34是取出了磁铁阵列MB的磁铁的一部分和轭铁的立体图；图35是磁铁阵列MB的部分剖面图；图36是用于说明磁铁阵列MB涉及的磁场的该磁铁阵列MB的平面图；图37是用于说明磁铁阵列MA涉及的磁场的该磁铁阵列MA的平面图；图38是示出了钉扎图21和图22中示出的磁传感器的各GMR元件的钉扎层的磁化方向的方法的概念图；图39是示出了起磁图21和图22中示出的磁传感器的各GMR元件的偏磁膜时的磁铁阵列MB与基板的位置关系的剖面图；图40是示出了起磁图21和图22中示出的磁传感器的各GMR元件的偏磁膜的方法的概念图。
附图标记的说明10、50...磁传感器
11～14、21～24、51～54、61～64...GMR元件11a～14a、21a～24a、51a～54a、61a～64a...窄带形部11b～14b、21b～24b、51b～54b、61b～64b...偏磁膜31～34、41～44、71～74、81～84...初始化用线圈MA...磁铁阵列具体实施方式
以下，参照附图说明本实用新型涉及的磁传感器的实施例。该磁传感器根据后述的制造方法，分为N类型和S类型。图1是列举了N类型的磁传感器10和S类型的磁传感器50的平面图。N类型的磁传感器10和S类型的磁传感器50，除了如图1中的涂黑箭头所示的钉扎层的已固定的磁化方向和如图1中的空心箭头所示的自由层的初始状态的磁化方向等相互不同这点之外，实质上具有相同的形状和结构。从而，以下以N类型的磁传感器10为主进行说明。
如图1所示，磁传感器10是具有在平面图中沿相互垂直的X轴和Y轴的边的矩形(大致正方形)形状，其结构包括由石英玻璃构成的在垂直于X轴和Y轴的Z轴方向上厚度很小的单个的基片(单个基板)10a；层叠在图3中示出的基板10a之上的多个绝缘层10b(在该绝缘层中包含配线层)；形成在该绝缘层10b的最上层10b1之上的共八个GMR元件11～14、21～24；共八个初始化用线圈31～34、41～44。
第一X轴GMR元件11形成在基片10a的Y轴方向大致中央部下方、X轴负方向端部附近，如图1的涂黑箭头所示，钉扎层的钉扎磁化方向为X轴负方向。第二X轴GMR元件12形成在基片10a的Y轴方向大致中央部上方、X轴负方向端部附近，如图1的涂黑箭头所示，钉扎层的钉扎磁化方向为X轴负方向。第三X轴GMR元件13形成在基片10a的Y轴方向大致中央部上方、X轴正方向端部附近，如图1的涂黑箭头所示，钉扎层的钉扎磁化方向为X轴正方向。第四X轴GMR元件14形成在基片10a的Y轴方向大致中央部下方、X轴正方向端部附近，如图1的涂黑箭头所示，钉扎层的钉扎磁化方向为X轴正方向。
第一Y轴GMR元件21形成在基片10a的X轴方向大致中央部左方、Y轴正方向端部附近，如图1的涂黑箭头所示，钉扎层的钉扎磁化方向为Y轴正方向。第二Y轴GMR元件22形成在基片10a的X轴方向大致中央部右方、Y轴正方向端部附近，如图1的涂黑箭头所示，钉扎层的钉扎磁化方向为Y轴正方向。第三Y轴GMR元件23形成在基片10a的X轴方向大致中央部右方、Y轴负方向端部附近，如图1的涂黑箭头所示，钉扎层的钉扎磁化方向为Y轴负方向。第四Y轴GMR元件24形成在基片10a的X轴方向大致中央部左方、Y轴负方向端部附近，如图1的涂黑箭头所示，钉扎层的钉扎磁化方向为Y轴负方向。
各GMR元件11～14、21～24除了在基片10a中的配置不同这点之外，实质上具有彼此相同的结构。因而，以下以第一X轴GMR元件11为代表例，就其结构进行说明。
如平面图2和沿图2的1-1线的平面切割了第一X轴GMR元件11的示意剖面图的图3所示，第一X轴GMR元件11包括由自旋开关膜SV构成且Y轴方向作为纵向的多个窄带形部11a...11a和形成在各窄带形部11a的纵向(Y轴方向)的两个端部的下方的由CoCrPt等硬质铁磁性材料即具有高矫顽力和高角型比的材质构成的偏磁膜(是硬铁磁薄膜层，由起磁成为永久磁膜的膜)11b...11b，偏磁膜11b...11b。各窄带形部11a...11a在各偏磁膜11b...11b的上表面上向X轴方向延伸，并且与邻接的窄带形部11a接合，形成所谓的“曲折状”，同时在各偏磁膜11b...11b的上表面与各偏磁膜11b...11b磁耦合。
如图4中的膜结构所示，第一X轴GMR元件11的自旋开关膜SV由依次层叠在基板即基片10a之上的自由层(自由层)F、由Cu构成的膜厚2.4nm(24)的导电衬垫层S、固定层(钉扎层)P、由钛(Ti)或钽(Ta)构成的膜厚2.5nm(25)的压顶层C构成。
自由层F是其磁化方向随外部磁场方向而变化的层，由形成在基板10a正上方的膜厚8nm(80)的CoZrNb非晶质磁层11-1、形成在CoZrNb非晶质磁层11-1之上的膜厚3.3nm(33)的NiFe磁层11-2、形成在NiFe磁层11-2之上的膜厚1～3nm(10～30)左右的CoFe层11-3构成。CoZrNb非晶质磁层11-1和NiFe磁层11-2构成软磁薄膜层。CoFe层11-3用于防止NiFe磁层11-2的Ni和衬垫层S的Cu11-4的扩散。
固定层(钉扎层)P是膜厚2.2nm(22)的CoFe磁层11-5和膜厚24nm(240)的反铁磁膜11-6叠加形成的层，该反铁磁膜11-6由包含45～55％(摩尔)Pt的PtMn合金形成。CoFe磁层11-5以交换耦合的方式贴在起磁(磁化)的反铁磁膜11-6上，以便构成磁化(磁化矢量)的方向钉扎(固定)在X轴负方向上的钉扎层。
偏磁膜11b...11b用于维持自由层F的同轴各向异性，在该自由层F的纵向即Y轴负方向(由图1和图2的空心箭头示出的方向)上给自由层F施加偏磁场。
如此构成的第一X轴GMR元件11，如图5的实线所示，相对沿X轴变化的外部磁场在-Hc～+Hc的范围内电阻值与外部磁场成比例变化，该外部磁场如图5的虚线所示，相对沿Y轴变化的外部磁场，电阻值大致不变。
下面，关于初始化用线圈31～34、41～44进行说明。如图1和图3所示，初始化用线圈31～34、41～44分别在GMR元件11～14、21～24的大致正下方，通过绝缘层的最上层10b1埋设在下层的绝缘层10b2内。初始化用线圈31～34、41～44具有彼此相同的形状，与各对应的正上方的GMR元件的相对位置关系也彼此相同，对各对应的GMR元件施加图1中空心箭头所示的方向的初始化用磁场。
以下，以初始化用线圈31为代表例进行说明，该初始化用线圈31卷绕成在平视时的外形为大致矩形，具有多个初始化用磁场发生部31a...31a，该多个初始化用磁场发生部31a...31a在平视的第一X轴GMR元件11的正下方，在与该第一X轴GMR元件11的窄带形部11a的纵向垂直的方向(X轴方向)上直线延伸。此外，初始化用线圈的一个端部31b和另一个端部31c分别与稳压电源的正极和负极连接，在规定的条件成立时，向初始化用线圈31接通规定的电流，如图1的空心箭头所示，使得对第一X轴GMR元件11的窄带形部11a施加Y轴负方向的初始化用磁场。
下面，关于分别由所述GMR元件11～14和GMR元件21～24构成的X轴磁传感器(设X轴方向为磁场检测方向的磁传感器)和Y轴磁传感器(设Y轴方向为磁场检测方向的磁传感器)进行说明，X轴磁传感器如图6(A)中的等效电路所示，通过图1中没示出的导线，全桥式连接第一～第四X轴GMR元件11～14而构成。再有，在图6(A)中，在与第一～第四X轴GMR元件11～14各自邻接的位置上示出的曲线图示出与各曲线图邻接的GMR元件的特性(对外部磁场的电阻值R的变化)。这一点对图7和图9也一样。这些曲线图中的Hx、Hy分别示出其大小沿着X轴和Y轴而变化的外部磁场。
在这样的结构中，第一X轴GMR元件11和第四X轴GMR元件14的连接点、第二X轴GMR元件12和第三X轴GMR元件13的连接点分别与没图示的稳压电源的正极、负极(接地)连接，分别给予电位+V(本例中是5(V))和电位-V(本例中是0(V))。然后，取出第一X轴GMR元件11和第三X轴GMR元件13的连接点与第四X轴GMR元件14和第二X轴GMR元件12的连接点的电位差Vox，作为传感器输出。其结果，如图6(B)所示，X轴磁传感器显示与沿X轴变化的外部磁场Hx大致成正比变化的输出电压Vox。
Y轴磁传感器如图7(A)的等效电路所示，通过图1中没图示的导线，全桥式连接第一～第四Y轴GMR元件21～24而构成。然后，第一Y轴GMR元件21和第四Y轴GMR元件24的连接点、第二Y轴GMR元件22和第三Y轴GMR元件23的连接点分别与没图示的稳压电源的正极、负极(接地)连接，分别给予电位+V(本例中是5(V))和电位-V(本例中是0(V))。此外，取出第一Y轴GMR元件21和第三Y轴GMR元件23的连接点与第四Y轴GMR元件24和第二Y轴GMR元件22的连接点的电位差Voy，作为传感器输出。其结果，如图7(B)所示，Y轴磁传感器显示与沿Y轴变化的外部磁场Hy大致成正比变化的输出电压Voy。以上是N类型的磁传感器10的结构。
另一方面，S类型磁传感器50，如图1所示，包括GMR元件51～54、61～64和初始化用线圈71～74、81～84，具有与磁传感器10相同的结构，包括X轴磁传感器和Y轴磁传感器。
即，磁传感器50的X轴磁传感器如图8(A)的等效电路所示，通过图1中没图示的导线，全桥式连接第一～第四X轴GMR元件51～54而构成。在这样的结构中，第一X轴GMR元件51和第四X轴GMR元件54的连接点、第二X轴GMR元件52和第三X轴GMR元件53的连接点分别与没图示的稳压电源的正极、负极(接地)连接，分别给予电位+V(本例中是5(V))和电位-V(本例中是0(V))。然后，取出第一X轴GMR元件51和第三X轴GMR元件53的连接点与第四X轴GMR元件54和第二X轴GMR元件52的连接点之间的电位差Vox，作为传感器输出。其结果，如图8(B)所示，X轴磁传感器显示与沿X轴变化的外部磁场Hx大致成正比变化的输出电压Vox。
此外，磁传感器50的Y轴磁传感器如图9(A)的等效电路所示，通过图1中没图示的导线，全桥式连接第一～第四Y轴GMR元件61～64而构成。然后，第一Y轴GMR元件61和第四Y轴GMR元件64的连接点、第二Y轴GMR元件62和第三Y轴GMR元件63的连接点分别与没图示的稳压电源的正极、负极(接地)连接，分别给予电位+V(本例中是5(V))和电位-V(本例中是0(V))。此外，取出第四Y轴GMR元件64和第二Y轴GMR元件62的连接点与第一Y轴GMR元件61和第三Y轴GMR元件63的连接点之间的电位差Voy，作为传感器输出。其结果，如图9(B)所示，Y轴磁传感器显示与沿Y轴变化的外部磁场Hy大致成正比变化的输出电压Voy。
下面，关于如上所述构成的磁传感器10、50的制造方法进行说明。首先，如平面图10所示，在其后成为基板10a、50a的矩形石英玻璃10a1上，与规定的配线或LSI的形成同时层叠各绝缘层10b，在绝缘层10b2内形成了初始化用线圈31～34、41～44、71～74、81～84之后，形成其后是最上层的绝缘层10b1(参照图1～图3)。
接着，岛状形成多个构成所述GMR元件11～14、21～24、51～54、61～64的膜M。具体说，形成所述偏磁膜11b，在其上形成构成所述GMB元件11～1421～24、51～54、61～64的膜M。该膜使用超高真空装置，通过连续层叠成膜到精确的厚度。膜M制成配线图形，形成多个成为岛状GMR元件的部分。形成这些膜M，使当通过后面的切割工序沿着图10的虚线切割石英玻璃10a1，将其分割为图1中示出的各个磁传感器10、50时，形成配置成位于在该图1中示出的GMR元件11～14、21～24、51～54、61～64的各位置上。
下面，如平面图11所示，准备矩形的金属板91，其以正方形点阵结构形成了多个正方形通孔(即，彼此等间距地沿着X轴和Y轴设置具有平行于X轴和Y轴的边的正方形通孔)，将具有与该通孔大致相同的正方形截面长方体形状的永久条形磁铁92...92插入该金属板91的各通孔中，使得形成该永久条形磁铁92...92的磁极的端面平行于该金属板91。这时，配置该永久条形磁铁92...92，使得在包括永久条形磁铁92...92的各端面的平面中，在最短距离上邻接的磁极的极性不同。再有，使用的永久条形磁铁92...92的各磁荷的大小全部大致相等。
下面，如示出了沿X-Z平面的断面的图12所示，准备厚度大约0.5mm、由透明石英玻璃构成的板93，该板93具有与所述金属板91大致相同形状的矩形，由粘合剂粘接永久条形磁铁92...92的上表面(与形成了所述磁极的端面相对一侧的面)和板93的下表面，从下方除去金属板91。在该阶段，由永久条形磁铁92...92和板93形成以下列方式构成的磁铁阵列MA，即，设置大致是长方形状的、与该长方体的某一个中心轴垂直的断面形状大致是正方形状的多个永久磁铁，使与具有该正方形端面的重心与正方形格的格点处一致，同时，使该永久磁铁的磁极的极性与和其相邻并间隔最短距离的其他永久磁铁的磁极的极性不同。
图13是示出取出了4个所述永久条形磁铁92...92的状态的立体图。从该图可知，在永久条形磁铁92...92的端面(形成了所述磁极的端面)中形成磁场，该磁场从一个N极。向与该N极邻接的距离最短的S极各自90°的方向上不同。在本实施方式中，使用该磁场，作为用于GMR元件11～14、21～24、51～54、61～64的各偏磁膜11b～14b、21b～24b、51b～54b、61b～64b的起磁的磁场和固定各固定层P(固定层P的钉扎层)的磁化方向时的磁场。
即，首先，如图14所示，配置形成了成为GMR元件的膜M的石英玻璃10a1，使得形成了成为该GMR元件的膜M的面与板93的上表面连接，由夹具C将板93和石英玻璃10a1彼此固定。这时，如平面图15所示，该图以后面将成为磁传感器10、50的部分为着眼点，各放大了两个磁传感器10、50的部分，相对地配置该石英玻璃10a1和磁铁阵列MA，使得成为该磁传感器10、50的各边的石英玻璃10a1的切割线CL的各交点CP分别与永久条形磁铁92...92的各自的重心一致。从而，如图15中的箭头所示，在板93的上面放置了石英玻璃10a1的状态中，对成为GMR元件的各膜M施加该膜M的窄带形部的纵向的磁场。
在本实施方式中，在利用有关磁场进行偏磁膜11b～14b、21b～24b、51b～54b、61b～64b的起磁的同时，使自由层F的各磁区的磁化方向与初始状态中的方向一致。即，初始化自由层F的各磁区的磁化。
下面，如图16的平面图所示，改变形成了成为GMR元件的膜M的石英玻璃10a1与磁铁阵列MA(板93)的相对位置关系，配置成形成了成为该GMR元件的膜M的面与板93的上表面连接。这时，相对地配置该石英玻璃10a1和磁铁阵列MA，使得成为磁传感器10、50的各边的石英玻璃10a1的切割线CL的各交点CP分别与相互邻接的4个永久条形磁铁92...92的重心一致。从而，如图16中的箭头所示，在板93的上面载置了石英玻璃10a1的状态中，对成为GMR元件的各膜M施加方向垂直于该膜M的窄带形部的纵向的磁场。
在本实施方式中，利用有关的磁场进行固定固定层P(固定层P的钉扎层)的磁化方向的热处理(规则化热处理)。即，在图16中示出的状态中，由夹具C将板93和石英玻璃10a1彼此固定，在真空中加热到250℃～28℃，在该状态放置4个小时左右。
之后，取出石英玻璃10a1，形成连接各膜M的配线等，最后，沿图10等中示出的虚线(切割线CL)切割石英玻璃10a1。这样，就同时制造出许多个图1中示出的磁传感器10、50。
如上所述，所述实施例由于具有偏磁膜11b～11b，其由永久磁铁构成，在设置在自由层F的纵向的两端的同时使其在该自由层上产生规定方向(该自由层的纵向)的偏磁场，因此，可以稳定不存在外部磁场状态中的自由层的各磁区的磁化方向，并保持在规定的方向上。
此外，初始化用线圈31～34、41～44在规定条件下通电，由于产生用于将自由层的各磁区的磁化方向返回到与由偏磁膜产生的偏磁场的方向相同的方向(即，自由层的纵向)的初始化用磁场，因此，即使在向自由层施加强磁场而打乱了该自由层的各磁区的磁化方向的情况下，也可以可靠地将其磁化方向返回到初始状态。其结果，由于磁传感器10、50对于外部磁场的变化，维持该外部磁场为“0”附近时所产生的磁滞很小，故可以长期高精度地检测微小磁场。
另外，根据所述的制造方法的实施例，准备磁铁阵列MA，其构成方式为，在正方格的格点上设置多个永久磁铁，使得各永久磁铁的磁极的极性与间隔最短距离邻接的其他磁极的极性不同；通过该磁铁阵列MA所形成的磁场进行自由层的各磁区的磁化方向的初始化和偏磁膜的起磁，及使成为钉扎层的磁层的磁化方向钉扎的钉扎(pinning)工序。从而，可以在单个基片上高效且容易地形成磁场检测方向不同(相互垂直)的多个GMR元件，可以廉价地制造由至少能检测相互垂直的方向上大小变化的各个磁场的单个基片构成的磁传感器。
另外，在所述实施例，在制成图形偏磁膜(磁铁)后形成GMR膜(GMR元件的膜)，在制成图形GMR膜M后进行规则化处理。但该规则化处理也可以在制成GMR膜M前进行，另外，也可以在GMR膜后形成偏磁膜。
下面，关于本实用新型涉及的磁传感器的其他实施例(第二实施例)进行说明。与所述磁传感器一样，该磁传感器中有图21中示出了平面图的N类型和图22中示出了平面图的S类型。N类型磁传感器110和S类型磁传感器150，除了在图21和图22中的涂黑箭头所示的钉扎层的已固定的磁化方向和空心箭头所示的自由层的初始化状态的磁化方向相互不同这点之外，实质上具有相同的形状和结构。再有，在图21和图22中，省略了初始化用线圈的图示。
除了N类型的磁传感器10的GMR元件和初始化用线圈的配置不同这点之外，N类型的磁传感器110具有与磁传感器10相同的结构。即，磁传感器110的结构包括与单个基片10a相同的单个基片110a；与绝缘层10b相同的绝缘层；形成在该绝缘层的最上层之上的共计8个GMR元件111～114、121～124；共计8个的初始化用线圈。GMR元件111～114、121～124和8个初始化用线圈的相对位置关系与GMR元件11～14、21～24和初始化用线圈31～34、41～44的相对位置关系相同。此外，与GMR元件11～14同样，全桥连接GMR元件111～114，构成X轴磁传感器。与GMR元件21～24同样，全桥连接GMR元件121～124，构成Y轴磁传感器。
第一X轴GMR元件111形成在基片110a的Y轴方向大致中央部、X轴负方向端部附近。第二X轴GMR元件112形成在基片110a的Y轴方向大致中央部、距X轴正方向从第一X轴GMR元件111离开一点距离的位置上。第三X轴GMR元件113形成在基片110a的Y轴方向大致中央部、X轴正方向端部附近。第四X轴GMR元件114形成在基片110a的Y轴方向大致中央部、距X轴负方向从第三X轴GMR元件113离开一点距离的位置上。第一～第四X轴GMR元件111～114的各纵向为Y轴方向。
第一Y轴GMR元件121形成在基片110a的X轴方向大致中央部、Y轴正方向端部附近。第二Y轴GMR元件122形成在基片110a的X轴方向大致中央部、距Y轴负方向从第一Y轴GMR元件121离开一点距离的位置上。第三Y轴GMR元件123形成在基片110a的X轴方向大致中央部、Y轴负方向端部附近。第四Y轴GMR元件124形成在基片110a的X轴方向大致中央部、距Y轴正方向从第三Y轴GMR元件123离开一点距离的位置上。第一～第四Y轴GMR元件121～124的各纵向为X轴方向。
除了S类型的磁传感器50的GMR元件和初始化用线圈的配置不同这点之外，S类型的磁传感器150具有与磁传感器50相同的结构。即，磁传感器150的结构包括与单个基片50a相同的单个基片150a；与绝缘层10b相同的绝缘层；形成在该绝缘层的最上层之上的共计8个GMR元件151～154、161～164；共计8个的初始化用线圈。GMR元件151～154、161～164和8个初始化用线圈的相对位置关系与GMR元件51～54、61～64和初始化用线圈71～74、81～84的相对位置关系相同。此外，与GMR元件51～54同样，全桥连接GMR元件151～154，构成X轴磁传感器。与GMR元件61～64同样，全桥连接GMR元件161～164，构成Y轴磁传感器。
第一～第四X轴GMR元件151～154的相对基板150a的位置关系，与第一～第四X轴GMR元件111～114的相对基板110a的位置关系相同。第一～第四X轴GMR元件151～154的各纵向为Y轴方向。此外，第一～第四X轴GMR元件161～164的相对基板150a的位置关系，与第一～第四Y轴GMR元件121～124的相对基板110a的位置关系相同。第一～第四Y轴GMR元件161～164的各纵向为X轴方向。
下面，关于如上所述构成的磁传感器110、150的制造方法进行说明。在该制造方法中，使用所述的磁铁阵列MA和区别于磁铁阵列MA的磁铁阵列MB。
首先，在由所述方法准备了磁铁阵列MA的同时，按以下所述的方法准备磁铁阵列MB。在该磁铁阵列MB的制造方法的说明之前，说明关于构成磁铁阵列MB的各部分。磁铁阵列MB由轭铁(轭铁板)200、阵列用基板210、多个永久磁铁(永久条形磁铁)230构成。
图23至图25中示出轭铁200。图23是轭铁200的部分平面图，图24是图23的部分放大图，图25是由沿图24的2-2线的平面切割了轭铁200的剖面图。该轭铁200是由具有比空气还高的透磁率的磁性材料(例如42合金(Fe-42Ni合金)等)构成的薄板体。最好轭铁200由高饱和高透磁率材料(例如permalloy或硅钢板)构成。轭铁200的平面形状是矩形。轭铁200的板厚在本例中是0.15mm。轭铁200具有多个通孔201。通孔201正视为大致正方形状。多个通孔201排列成正方格状。即，各通孔201的重心与图24中示出的正方格点SP一致。在平视中，通孔201的任意一边平行于邻接的通孔201的一个边。换言之，通孔201的任意一边和形成在与该通孔201同一列上的其他通孔201的一边存在于同一条直线上。
如示出了一个通孔201的平面形状的图26所示，在平视中，各通孔201具有包括正方形部201a和边缘部(圆弧形部分、R部)201b的形状。正方形部201b的形状是正方形。边缘部201b从正方形部201b的各角部凸出到该正方形的外面。更具体地说，边缘部201b的外形为在正方形部201a的对角线CR上具有中心RP的圆弧形状。
在相互间隔最短距离邻接的通孔201彼此之间，形成成为空气隙的通孔202。通孔202的形状平视是大致矩形。通孔202的长边平行于与该通孔202邻接的通孔201的正方形部201b的一边。通孔202的长边的长度与正方形部201a的一边的长度大致相同，或仅比该正方形部201a的一边的长度短一点。通孔202的短边长度与形成GMR元件111～114、121～124、151～154、161～164的膜M的纵向长度大。
轭铁200还具有开口(磁通控制孔)203。开口203形成在平视中包围了正方形的重心SQ的位置上，该正方形是彼此连结所述正方格的各格点SP而形成的。开口203在平视中具有以重心SQ为中心的圆形形状。
图27和图28中示出的阵列用基板210是加工了由图29中示出的磁性材料(例如，高导磁合金)构成的薄板体210a的基板。阵列用基板210在平视中具有与轭铁200大致相同的形状。阵列用基板210具有多个槽210b。多个槽210b设置在在平视中与轭铁200的通孔201的同一地方(同一位置)。槽210b的形状与通孔201的正方形部201a大致相同。
永久条形磁铁230(参照图31)具有长方体形状。永久条形磁铁230用与该长方体相对的长的中心轴垂直的平面切割了永久条形磁铁230后的断面的形状形成与通孔201(和槽210b)大致相同的正方形。永久条形磁铁230的磁极形成在具有所述正方形状的两个端面附近。多个永久条形磁铁230的各磁荷的大小全部大致相等。
下面，叙述关于磁铁阵列MB的制造方法。首先，准备成为轭铁200的板体，通过对该板体施行蚀刻，形成通孔201、通孔202和开口203。接着，准备成为阵列用基板210的薄板体210a，由对该薄板体210a施行蚀刻(半蚀刻)，形成槽210b。
下面，如立体图30和剖面图31所示，在阵列用基板210上配置棱柱状的横柱220。横柱220配置在由阵列用基板210的多个槽210b构成的任意的一列与平行于该列且构成邻接的列的多个槽210b之间。在这样地配置横柱220时，该横柱220的Z轴方向长度比形成永久条形磁铁230的磁极的两端面间的长度短。再有，在图30中，省略了边缘部201b。
接着，在横柱220上配置轭铁200。这时，配置轭铁200，使得轭铁200的通孔201(的正方形部201a)与阵列用基板210的槽210b平视一致。换言之，在横柱220上配置了轭铁200的状态中，使槽210b和通孔201都在Z轴方向内。再有，为了可以容易地进行这样的配置，也可以在轭铁200和阵列用基板210上设置用于定位的标记(定位标记)。
接着，分别向轭铁200的多个通孔201中插入多个永久条形磁铁230。在插入该永久条形磁铁230时，使形成永久条形磁铁230的一个磁极的一个端面与阵列用基板210的槽210b的上表面对接。其结果，配置成形成多个永久条形磁铁230的其他磁极的其他端面(以下简称为“上表面”)存在于大致同一平面内(同一平面上)。此外，这时，在包括永久条形磁铁230的上表面的所述平面中，配置该永久条形磁铁230，使得最短距离邻接的磁极的极性不同。其结果，如图32所示地配置了永久条形磁铁230。在该状态中，通过将永久条形磁铁230插入到槽210b和轭铁200的通孔201中，可以阻止永久条形磁铁230的向X轴方向和Y轴方向的移动。
接着，一边利用轭铁200的开口203，一边向上方(Z轴正方向)举起轭铁200。更具体地说，在使用钉扎安装夹持两个开口203的同时举起轭铁200。反复使用另一开口203进行这样的动作，慢慢举起轭铁200整体。这时，如图33所示，调整轭铁200的高度(距阵列用基板210的距离)，使得永久条形磁铁230的上表面(形成了多个永久条形磁铁230的磁极的其他端面的总和)所形成的平面位于轭铁200的上表面200up和下表面200dn之间。换言之，举起轭铁200，使得永久条形磁铁230的上表面位于轭铁200的板厚内。再有，也可以使轭铁200的上表面200up和永久条形磁铁230的上表面形成的平面一致。之后，在拔出横柱220的同时，对阵列用基板210固定轭铁200。由以上来完成磁铁阵列MB。
图34是示出取出了4个磁铁阵列MB的永久条形磁铁230...230的状态的立体图。从该图可知，在永久条形磁铁230...230的上表面(形成了所述磁极的端面)中形成磁场，该磁场从一个N极向与该N极邻接的距离最短的S极在各自90°的方向上不同。在本实施方式中，使用由该磁铁阵列MB产生的磁场，作为用于GMR元件111～114、121～124、151～154、161～164的各偏磁膜的起磁的磁场。
该磁铁阵列MB在间隔最短距离邻接的磁极的极性不同的永久条形磁铁230(的上表面)彼此之间形成成为空气隙的通孔202。这样，如图35所示，磁通集中在通孔202内和通孔202的附近部分的空间中。换言之，磁铁阵列MB可以在局部的窄空间区域(通孔202的附近区域)中产生强度大且方向一定的磁场。
图36和图37是分别用箭头表示了磁铁阵列MB和磁铁阵列MA的磁通形态的平视图。通过比较这两图可知，由于磁铁阵列MB不仅具有所述的通孔202，还具有开口203，故在间隔最短距离邻接的异极的永久条形磁铁230之间产生的磁场是直线型的，可以在局部产生比磁铁阵列MA稳定且强度一样的磁场。
由于通过以上可以准备磁铁阵列MA和MB，故以下说明关于磁传感器110和150的具体制造方法。
首先，准备基板(石英玻璃、作为后述说明的图39中示出的基板110a1的单晶片)，该基板形成了后面将成为GMR元件111～114、121～124、151～154、161～164的膜M。该基板与图10中示出的基板10a1同样地形成。此外，配置形成在基板上的膜M，使得在由后面的切割工序切割了该基板时，形成图21和图22中示出的一个个磁传感器110、150。
下面，如图38的平面图所示，配置形成了成为GMR元件的膜M的所述的基板和磁铁阵列MA(板93)，固定它们的相对位置关系。这时，使得形成了成为GMR元件的膜M的基板的面与板93的上表面连接(参照图14)。另外，相对地配置该基板和磁铁阵列MA，使成为磁传感器110、150的各边的基板的切割线CL的各交点CP分别与相互邻接的4个永久条形磁铁92...92的重心一致。从而，如图38中的箭头所示，在磁铁阵列MA的上面放置了基板的状态中，对成为GMR元件的各膜M施加方向垂直于该膜M的窄带形部的纵向的磁场。
在该第二实施方式中，利用有关的磁场进行固定固定层P(固定层P的钉扎层)的磁化方向的热处理。即，在图38中示出的状态中，由夹具C将板93和基板相互固定(参照图14)，在真空中将它们加热到250℃～280℃，维持该状态放置4个小时左右。
接着，如图39所示，配置形成了成为GMR元件的膜M的基板110a1，使得形成了成为该GMR元件的膜M的面与磁铁阵列MB的轭铁200的上表面200up连接。这时，如部分放大平面图40所示，相对地配置该基板110a1和磁铁阵列MB，使得成为磁传感器110、150的各边的基板110a1的切割线CL的各交点CP分别与永久条形磁铁230...230的重心一致。此时，成为GMR元件的各膜M配置在平视的轭铁200的开口202的内侧。其结果，在轭铁200的上表面200up上放置了基板110a1的状态中，如图40中的箭头所示，对成为GMR元件的各膜M施加该膜M的窄带形部的纵向的磁场。
在该第二实施方式中，在利用有关的磁场进行偏磁膜的起磁的同时，使自由层的各磁区的磁化方向与初始状态中的方向一致。即，初始化自由层的各磁区的磁化。
然后，取出基板110a1，形成连接各膜M的配线等。最后，沿图38和图40中示出的切割线CL切割基板110a1。这样，可以同时制造出许多个图21中示出的单片的(单个基片)磁传感器110和图22中示出的单片的(单个基片)磁传感器150。
这样，在第二实施方式中，使用磁铁阵列MB在局部产生强磁场，由该磁场进行GMR元件的偏磁膜的起磁。磁铁阵列MB具有轭铁200，该轭铁200形成了作为空气隙功能的通孔202。从而，通过使用磁铁阵列MB可以在通孔202的附近空间产生强度一样的磁场，因此即使在偏磁膜中使用了矫顽力大的磁性材料的情况下，也可以可靠地使该偏磁膜起磁。其结果，即使在施加了干扰(例如，强外部磁场)之后，也可以提供一种自由层的磁化能稳定地恢复到初始方向的高可靠性的磁传感器110、150。
另外，在磁铁阵列MB的轭铁200中在来自各磁极的磁力线交叉而磁场变得不稳定的部分上形成开口203。其结果，由于磁力线的方向性稳定，故可以使所述通孔202附近的磁场进一步稳定。此外，开口203用于调整磁铁阵列MB的阵列用基板210和轭铁200的距离(轭铁200的高度)时。其结果，由于可以容易且理想地在高度方向调整轭铁200的位置，故可以使要起磁的GMR元件的偏磁膜所在的部分上产生最佳的磁场。
另外，磁铁阵列MB的轭铁200的通孔201不是正方形，而是具有边缘部201b的形状，该边缘部201b从正方形的各角部凸出到该正方形的外面。从而，在由蚀刻形成了通孔201时，即使在角部的蚀刻不充分的情况下，也能可靠地向通孔201内插入永久条形磁铁230。再有，也可以在槽210b的角部设置这样的边缘部。
本实用新型不仅限定于所述的实施例，可以在本实用新型的范围内采用各种各样的变形例。例如，如图20中的以第一X轴GMR元件301为代表例所示出的，窄带形部301a也可以由设置在其两端部下方的偏磁膜301b...301b的上部来分离。此外，初始化用线圈302也可以是双排螺旋型的线圈，该线圈连接着分别具有中心点P1和中心点P2的螺旋线圈302-1和302-2。该情况下，第一XGMR元件301配置在中心点P1与P2之间，其结果，在通过该第一XGMR元件301下方的初始化用线圈302的各导线部上，相互平行且同一方向(垂直于各窄带形部301a的纵向的方向)地流过电流，产生所述初始化用的磁场。此外，初始化用线圈也可以是多层线圈，也可以是环形线圈。另外，也可以在该初始化用线圈的上方或下方(Z轴方向)的所述绝缘层内同时设置检查用线圈，该检查用线圈产生用于在垂直于初始化用线圈所产生的初始化用磁场的方向上检查各GMR元件的功能的检查用磁场。
权利要求1.一种磁传感器，由具有钉扎层和自由层的磁阻效应元件构成，其特征在于，具有偏磁膜，其由设置在所述自由层的两端同时使该自由层上产生规定方向的偏磁场的永久磁铁构成；初始化用线圈，其与所述自由层邻近设置，通过在规定条件下通电，对该自由层施加与所述偏磁场同一方向的磁场。
专利摘要一种具有可以稳定维持自由层磁区的磁化方向的磁阻效应元件的磁传感器。该磁传感器包括具有包括钉扎层和自由层的窄带形部(11a、11a)的磁阻效应元件。在自由层的两端部下方形成了偏磁膜(11b、11b)和初始化用线圈(31)，所述偏磁膜(11b、11b)由使该自由层上产生规定方向的偏磁场的永久磁铁构成，所述初始化用线圈(31)与所述自由层邻近而设，通过在规定条件下通电来对自由层施加与所述偏磁场同一方向的磁场。此外，偏磁膜的起磁和钉扎层的磁化方向的固定用由磁铁阵列形成的磁场完成，使在多个永久磁铁设置在正方格的格点上的同时各永久磁铁的磁极的极性与间隔最短距离邻接的其他磁极的极性不同。
文档编号H01L43/00GK2754214SQ20032011679
公开日2006年1月25日 申请日期2003年10月23日 优先权日2002年10月23日
发明者大桥俊幸, 涌井幸夫 申请人:雅马哈株式会社