JP5786884B2 - 磁気センサ - Google Patents

Description

本発明は、外部磁場を検出するための磁気センサに関するものである。

従来、ＴＭＲ素子１を用いた角度センサは、図１４に示すように、フリー層２と、ピン層３と、フリー層２とピン層３の間に挿入されているトンネル層４で構成されているものがある。

ここで、フリー層２は、外部磁場を検出するために、磁化方向Ｈａが外部磁場によって回転する強磁性体からなる。ピン層３は、磁化方向Ｈｂが１方向に固定されている強磁性体からなる。トンネル層４は、フリー層２とピン層３の間のスピン状態により流れるトンネル電流が変化するものである。

このようなＴＭＲ素子１は、外部磁場の方向が変化することにより、トンネル層４の抵抗値が変化する。具体的には、外部磁場をＴＭＲ素子１に対してピン層３の磁化方向Ｈｂと平行に与えたとき、トンネル層４の抵抗値が最小値になり、外部磁場をＴＭＲ素子１に対してピン層３の磁化方向Ｈｂと反平行（すなわち、逆方向）に与えたとき、トンネル層４の抵抗値が最大値になる。

このため、図１４中のグラフａに示すように、ＴＭＲ素子１のフリー層２およびピン層３の間に流れる電流（図１４中出力と記す）が外部磁場の方向Ｙによって変化することになる。したがって、ＴＭＲ素子１のフリー層２およびピン層３の間に流れる電流をＴＭＲ素子１の出力としてモニターすることで外部磁場の方向Ｙを測定することができる。

ここで、外部磁場の方向Ｙと磁化固定層の磁化方向Ｈｂとの間の角度を外部磁場の回転角度（ｄｅｇ）としたとき、回転角度が零のときＴＭＲ素子１の出力は最大値になり、回転角度が１８０、−１８０のときＴＭＲ素子１の出力が最小値になる。つまり、ＴＭＲ素子１の実際の出力と外部磁場の回転角度（ｄｅｇ）との関係は、ＣＯＳ曲線に近い曲線になる。

しかし、ＴＭＲ素子１の実際の出力（図１５中実線のグラフ参照）には、様々な成分が含まれているため、ＴＭＲ素子１の実際の出力と外部磁場の回転角度との関係は、理想的なＣＯＳ曲線では表すことができない。したがって、ＴＭＲ素子１の実際の出力と理想的なＣＯＳ曲線との差が外部磁場の回転角度の測定誤差となり、回転角度の測定精度を低下させることになる。

そこで、例えば、特許文献１に示すように、外部磁場を検出するために第１〜第４のＴＭＲ素子からなるブリッジ回路と、測定誤差を補正するために補正用ＴＭＲ素子とから構成される磁気センサが提案されている。

このものにおいては、電源とグランドとの間にブリッジ回路と補正用ＴＭＲ素子とを直列接続することにより、ブリッジ回路の出力に含まれる外部磁場の回転角度の測定誤差を低減させることができる。

特開２０１１−３３４５６号公報

上述の特許文献１の磁気センサでは、電源とグランドとの間においてブリッジ回路と補正用ＭＲ素子とを直列接続した構成により、ブリッジ回路の出力に含まれる回転角度の測定誤差を低減させることができるものの、補正用ＴＭＲ素子の抵抗値が大きいため、電源からブリッジ回路に与えられる電圧が小さくなる。このため、ブリッジ回路を構成する第１〜第４のＴＭＲ素子において外部磁場の回転角度に応じた抵抗値の変化量が小さくなる。このため、外部磁場の回転角度に応じたブリッジ回路の出力の変化量が小さくなる。これに伴い、磁気センサとしての感度が低下するという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、高感度化と外部磁場の測定誤差の低減とを両立させるようにした磁気センサを提供すること目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、外部磁場に対して磁化方向が固定された磁化固定層と、前記外部磁場によって磁化方向が回転する強磁性層と、前記磁化固定層と前記強磁性層との間に挟まれて前記磁化固定層の磁化方向と前記強磁性層の磁化方向との間の角度によって抵抗値が変化する非磁性中間層とを備える磁気抵抗素子（２０、２０ａ〜２０ｄ）と、
前記磁気抵抗素子に比べて抵抗値が小さく、かつ前記外部磁場の回転角度に応じて抵抗値が変化する異方性磁気抵抗素子（３０、３０ａ〜３０ｄ）と、を備え、
前記磁気抵抗素子の抵抗値および前記異方性磁気抵抗素子の抵抗値の合成抵抗値に基づいて前記外部磁場を測定するように構成されていることを特徴としている。

例えば、異方性磁気抵抗素子に代わる補正用ＴＭＲ素子と、磁気抵抗素子とを電源およびグランドの間において直列に接続した場合には、異方性磁気抵抗素子に比べて補正用ＴＭＲ素子の抵抗値が大きいため、電源から磁気抵抗素子に与えられる電圧が小さくなる。

これに対して、請求項１に記載の発明によれば、異方性磁気抵抗素子は、その抵抗値が磁気抵抗素子に比べて小さい。このため、例えば、電源およびグランドの間において、磁気抵抗素子および異方性磁気抵抗素子を直列に接続すれば、電源から磁気抵抗素子に与えられる電圧を大きくすることができる。一方、電源およびグランドの間において、磁気抵抗素子および異方性磁気抵抗素子を並列に接続した場合にも、電源から磁気抵抗素子に与えられる電圧を大きくすることができる。よって、磁気抵抗素子の抵抗値において外部磁場の回転角度（或いは、外部磁場の強度）に応じた変化量を大きくすることができる。このため、磁気センサとしての感度を高くすることができる。

さらに、請求項１に記載の発明によれば、上述の如く、磁気抵抗素子の抵抗値および異方性磁気抵抗素子の抵抗値の合成抵抗値に基づいて外部磁場を測定するように構成されている。このため、磁気抵抗素子の抵抗値のうち回転角度の出力誤差を異方性磁気抵抗素子の抵抗値によって打ち消すことができる。

以上により、磁気センサにおいて、高感度化と外部磁場の回転角度の測定誤差の低減とを両立させることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態における磁気センサの構成を示す図である。 第１実施形態における磁気センサのＴＭＲ素子の抵抗値の測定値と外部磁場の回転角度との関係を示すグラフである。 第１実施形態における磁気センサのＴＭＲ素子の誤差率と外部磁場の回転角度との関係を示すグラフである。 第１実施形態における磁気センサのＡＭＲ素子の抵抗値と外部磁場の回転角度との関係を示すグラフである。 第１実施形態の比較例である磁気センサの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態における磁気センサの構成を示す図である。 本発明の第３実施形態における磁気センサの構成を示す図である。 本発明の第４実施形態における磁気センサの構成を示す図である。 第４実施形態における磁気センサの製造工程を示す図である。 第４実施形態における磁気センサの製造工程を示す図である。 本発明の第５の実施形態における磁気センサの構成を示す図である。 本発明の第６の実施形態における磁気センサの構成を示す図である。 本発明の他の実施形態における磁気センサの構成を示す図である。 従来の磁気センサの問題点を説明する為の図である。 従来の磁気センサの問題点を説明する為の図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１に本発明の第１実施形態の磁気センサ１０の回路構成を示す。本実施形態の磁気センサ１０は、ＴＭＲ素子（ＴＭＲ:Tunnel Magneto-Resistance）２０および補正用ＡＭＲ素子（ＡＭＲ:Anisotropic Magneto-Resistance）３０から構成されている。ＴＭＲ素子２０および補正用ＡＭＲ素子３０は、電源Ｖｄｄとグランドとの間に直列に接続されている。ＴＭＲ素子２０は、補正用ＡＭＲ素子３０に対してグランド側に配置されている。

本実施形態のＴＭＲ素子２０および補正用ＡＭＲ素子３０は、それぞれ、同一平面上に形成されている。例えば、ＴＭＲ素子２０および補正用ＡＭＲ素子３０は、基板上に形成される下地絶縁膜上において膜状に形成されている。

ＴＭＲ素子２０は、フリー層、ピン層、およびトンネル層から構成されているトンネル磁気抵抗素子である。フリー層は、外部磁場の方向Ｙを検出するための強磁性体から構成されて、磁化方向が外部磁場によって回転する強磁性層である。ピン層は、外部磁場に対して磁化方向Ｈｐが１方向に固定された強磁性体からなる磁化固定層である。トンネル層は、非磁性中間層であって、フリー層およびピン層の間のスピン状態に応じてフリー層およびピン層の間に流れるトンネル電流を変化させる。つまり、ＴＭＲ素子２０では、フリー層およびピン層の間の抵抗値によって外部磁場の回転角度を測定する機能を果たすことができる。外部磁場の回転角度とは、外部磁場の方向Ｙとピン層の磁化方向Ｈｐとの間の角度（ｄｅｇ）のことである。

補正用ＡＭＲ素子３０は、強磁性体からなるもので、その形状異方性によって磁化容易軸の方向が定めるものである。補正用ＡＭＲ素子３０は、外部磁場の回転角度に応じて抵抗値が変化する異方性磁気抵抗素子である（図４参照）。つまり、補正用ＡＭＲ素子３０に流れる電流を出力としたとき、補正用ＡＭＲ素子３０の出力は、外部磁場の回転角度によって変化することになる。

補正用ＡＭＲ素子３０は、１本の導電路が蛇行状に屈曲するように形成されている。補正用ＡＭＲ素子３０の抵抗値は、後述する補正用ＡＭＲ素子３０の磁化容易軸の方向の角度および寸法比の設定によって、ＴＭＲ素子２０の抵抗値のうち外部磁場の回転角度の出力誤差を打ち消すように設定されている。このことにより、ＴＭＲ素子２０の抵抗値と補正用ＡＭＲ素子３０の抵抗値とを合成した合成抵抗値によって、外部磁場の回転角度が測定されることになる。ここで、外部磁場の回転角度の出力誤差とは、ＴＭＲ素子２０の抵抗値のうち外部磁場の回転角度を示す抵抗値以外の誤差成分のことである。

本実施形態の補正用ＡＭＲ素子３０は、直線状に伸びる導通路３１〜３５がそれぞれ平行に並べられて、導通路３１〜３５のうち隣り合う２つの導通路を接続部材３６〜３９によって接続して、上述した一本の導通路を構成している。補正用ＡＭＲ素子３０の抵抗値は、ＴＭＲ素子２０の抵抗値に比べて小さくなるように設定されている。例えば、補正用ＡＭＲ素子３０の抵抗値Ｒａは、ＴＭＲ素子２０の抵抗値Ｒｂの１０分の１以下の値に設定されている（Ｒａ≦Ｒｂ／１０）。

ここで、補正用ＡＭＲ素子３０の寸法比とは、導電路の長手方向の寸法Ｌと導電路の幅寸法Ｗとの比のことである。

本実施形態の補正用ＡＭＲ素子３０の磁化容易軸の方向は、導通路３１、３２、３３、３４、３５が延びる長手方向（すなわち、導通路３１〜３５で電流が流れる方向）に一致している。

磁化容易軸の方向の角度とは、磁化容易軸の方向とＴＭＲ素子２０のピン層の磁化方向Ｈｐとの間の角度である。具体的には、磁化容易軸の方向の角度とは、磁化方向Ｈｐおよび磁化容易軸の方向の間で時計回り方向に形成する角度のことである。本実施形態では、磁化容易軸の方向の角度として、例えば、図１にて時計回り方向で１３５度に設定されている。

本実施形態の補正用ＡＭＲ素子３０は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）のうちいずれか１つの金属で構成されている。或いは、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏのうちいずれか２つ以上の金属を用いた合金によって、補正用ＡＭＲ素子３０を構成してもよい。

次に、本実施形態の磁気センサ１０の作動について説明する。図２中の実線は、ＴＭＲ素子２０の抵抗値の測定値と外部磁場の回転角度（ｄｅｇ）との間の関係を示すグラフである。図２中の鎖線は、ＴＭＲ素子２０の理想的な抵抗値と外部磁場の回転角度（ｄｅｇ）との間の関係を示すグラフ（図中理想曲線と記す）である。ＴＭＲ素子２０の理想的な抵抗値とは、外部磁場の回転角度を示す抵抗値以外に、誤差を含まない値のことである。以下、このようなＴＭＲ素子２０の理想的な抵抗値を簡略化して理想値という。

図３中の実線は、ＴＭＲ素子２０の抵抗値の誤差率（％）と回転角度（ｄｅｇ）との間の関係を示す。誤差率（％）は、ＴＭＲ素子２０の抵抗値の測定値と理想値と間の差分を誤差Ｒ＿Ｅｒｒとしたとき、抵抗値の測定値の最低値Ｒｍｉｎ（２５０Ω）に対するＲ＿Ｅｒｒの割合を百分率で表す比率（＝Ｒ＿Ｅｒｒ÷Ｒｍｉｎ×１００）である。図４中の鎖線は、ＡＭＲ素子３０の抵抗値と外部磁場の回転角度（ｄｅｇ）との間の関係を示すグラフである。

まず、ＴＭＲ素子２０の抵抗値は、外部磁場の回転角度を変化させると、図２の実線のグラフに示すように、外部磁場の回転角度に応じて変化する。このため、ＴＭＲ素子２０に流れる電流をＴＭＲ素子２０の出力とすると、ＴＭＲ素子２０の出力は、外部磁場の回転角度に応じて変化する。

ここで、ＴＭＲ素子２０の抵抗値の測定値と外部磁場の回転角度との間の関係を示す曲線は、図２中の理想曲線（すなわち、ＣＯＳ曲線）からずれている。このため、ＴＭＲ素子２０の実際の出力には、誤差Ｒ＿Ｅｒｒの成分が含まれることになる（図３参照）。このため、誤差Ｒ＿Ｅｒｒが外部磁場の回転角度の測定誤差の原因となる。

そこで、本実施形態では、電源Ｖｄｄとグランドとの間にてＴＭＲ素子２０と補正用ＡＭＲ素子３０とが直列接続されている。

補正用ＡＭＲ素子３０の抵抗値は、図４中の鎖線のグラフに示すように、外部磁化の回転角度にとって変化する。そして、上述の如く、補正用ＡＭＲ素子３０の磁化容易軸の方向の角度および寸法比の設定によって、補正用ＡＭＲ素子３０の抵抗値は、ＴＭＲ素子２０の抵抗値のうち誤差Ｒ＿Ｅｒｒを打ち消すように設定されている。

なお、本実施形態のＴＭＲ素子２０としてはその誤差率（％）が２．４％程度に設定されている。

以上説明した実施形態によれば、磁気センサ１において、電源Ｖｄｄとグランドとの間にて、ＴＭＲ素子２０と補正用ＡＭＲ素子３０とが直列に接続されている。補正用ＡＭＲ素子３０の抵抗値は、ＴＭＲ素子２０の抵抗値のうち出力誤差を打ち消すように設定されている。出力誤差とは、ＴＭＲ素子２０の抵抗値のうち誤差Ｒ＿Ｅｒｒを示す値のことである。このことにより、ＴＭＲ素子２０および補正用ＡＭＲ素子３０の合成抵抗と外部磁場の回転角度との関係を理想的なＣＯＳ曲線に近づけることができる。したがって、電源Ｖｄｄとグランドとの間にて、ＴＭＲ素子２０および補正用ＡＭＲ素子３０を通して流れる電流（つまり、磁気センサ１０の出力）と外部磁場の回転角度との関係をＳＩＮ曲線に近づけることができる。つまり、電源Ｖｄｄとグランドとの間にて、ＴＭＲ素子２０および補正用ＡＭＲ素子３０を通して流れる電流に含まれ誤差成分を小さくすることができる。

本実施形態では、補正用ＡＭＲ素子３０の抵抗値は、上述のように、ＴＭＲ素子２０の抵抗値に比べて小さくなっている。このため、電源ＶｄｄからＴＭＲ素子２０に与えられる電圧を大きくすることができる。これにより、ＴＭＲ素子２０において外部磁場の回転角度に応じた抵抗値の変化量を大きくすることができる。したがって、外部磁場の回転角度に応じた磁気センサ１０の出力の変化量を大きくすることができる。よって、磁気センサ１０としての感度を上げることができる。

以上により、磁気センサ１０において、高感度化と回転角度の測定誤差の低減とを両立させることができる。

また、従来の磁気センサにおいて、回転角度を測定するための測定用磁気抵抗素子と、この測定用磁気抵抗素子と同一抵抗値を有する誤差補正用磁気抵抗素子とを用いて角度測定の誤差の低減を図るものがある（特許５０６２４５３号公報明細書参照）。

このような従来の磁気センサの具体例として、測定用磁気抵抗素子としてのＴＭＲ素子２０と、誤差補正用磁気抵抗素子としての誤差補正用ＴＭＲ素子３０Ａを用いた回路構成を図５に示す。

図５の磁気センサ１０Ａは、ＴＭＲ素子２０と誤差補正用ＴＭＲ素子３０Ａとが電源Ｖｄｄおよびグランドとの間に直列接続されている。誤差補正用ＴＭＲ素子３０Ａは、ＴＭＲ素子２０と同一抵抗値を有し、かつＴＭＲ素子２０のピン層の磁化方向Ｈｐに対して相違する方向にピン層の磁化方向Ｈｐが設定されているＴＭＲ素子である。

これに対して、本実施形態では、補正用ＡＭＲ素子３０としては、誤差Ｒ＿Ｅｒｒに応じた抵抗値が必要になる。

例えば、互いに同一の大きさを有する誤差補正用ＴＭＲ素子３０Ａおよび補正用ＡＭＲ素子３０の抵抗値を比較すると、誤差補正用ＴＭＲ素子３０Ａの抵抗値を１とすると、補正用ＡＭＲ素子３０の抵抗値は、１／５０程度にすることができる。

ここで、電源Ｖｄｄおよびグランドの間に測定用磁気抵抗素子および誤差補正用磁気抵抗素子を直列接続した磁気センサ１０は、電源Ｖｄｄおよびグランドの間に測定用磁気抵抗素子だけを配置した磁気センサ１０に比べて、測定用磁気抵抗素子を流れる電流が小さくなるので、感度が低下することになる。

これに対して、本実施形態では、誤差Ｒ＿Ｅｒｒが小さい範囲であれば、誤差補正用ＴＭＲ素子３０Ａを用いた磁気センサ１０Ａよりも、測定用磁気抵抗素子を流れる電流が大きくなるので、本実施形態の磁気センサ１０の方が感度の低減を抑制させる上で有利である。

本実施形態において、補正用ＡＭＲ素子３０を基板上のパターニングにより成形する場合には、抵抗値の精度はパターニングによって定まる。

これに対して、誤差補正用ＴＭＲ素子３０Ａの抵抗値は、誤差補正用ＴＭＲ素子３０Ａを構成するフリー層、ピン層、およびトンネル層といった各層の厚み寸法によって定まる。一般的に、誤差補正用ＴＭＲ素子３０Ａを構成する各層の厚み寸法のバラツキを小さくすることは困難である。したがって、誤差補正用ＴＭＲ素子３０Ａに比べて補正用ＡＭＲ素子３０の方が抵抗値のバラツキを小さくすることができる。したがって、本実施形態の磁気センサ１０では、外部磁場を測定する特性のバラツキを小さくすることができる。
本実施形態の磁気センサ１０では、補正用ＡＭＲ素子３０がＴＭＲ素子２０に対して電源Ｖｄｄ側に配置されている。このため、補正用ＡＭＲ素子３０は、電源ＶｄｄからＴＭＲ素子２０に加わるサージ電流に対する保護素子として機能することができる。

本実施形態では、ＴＭＲ素子２０の抵抗値の理想値は、図２から分かるように、回転角度が３６０度変化すると、同一値になるＣＯＳ曲線となっている。一方、ＴＭＲ素子２０の抵抗値の誤差Ｒ＿Ｅｒｒは、図２および図３から分かるように、回転角度が１８０度変化すると、同一値になるＳＩＮ曲線となっている。このため、本実施形態のＴＭＲ素子２０の抵抗値の測定値には、２次の項の出力誤差が含まれることになる。このため、上述の如く、磁気センサ１で補正用ＡＭＲ素子３０を用いることにより、磁気センサ１においてＴＭＲ素子２０の出力のうち２次の項の出力誤差を補正することになる。

なお、図２のＴＭＲ素子２０の抵抗値の測定値、図３の誤差率、および図４のＡＭＲ素子３０の抵抗値の各特性は、それぞれ、一例であって、図２、図３、図４の示す通りに限らない。

上記第１実施形態では、補正用ＡＭＲ素子３０およびＴＭＲ素子２０を電源Ｖｄｄとグランドとの間に直列接続した例について説明したが、これに代えて、補正用ＡＭＲ素子３０およびＴＭＲ素子２０を電源Ｖｄｄとグランドとの間に並列に接続してもよい。

これにより、電源Ｖｄｄおよびグランドの間において、補正用ＡＭＲ素子３０に代わる補正用ＴＭＲ素子とＴＭＲ素子２０とを直列に接続した場合に比べて、電源ＶｄｄからＴＭＲ素子２０に与えられる電圧を大きくすることができる。したがって、磁気センサ１０としての感度を上げることができる。このため、上記第１実施形態と同様に、磁気センサ１０において、高感度化と角度測定の誤差の低減とを両立させることができる。

上記第１実施形態では、補正用ＡＭＲ素子３０の磁化容易軸の方向の角度を１３５度に設定した例について説明したが、これに代えて、次の（１）、（２）のようにしてもよい。
（１）補正用ＡＭＲ素子３０の磁化容易軸の方向の角度を４５度にする。
（２）磁化容易軸の方向の角度を４５度にした補正用ＡＭＲ素子３０と磁化容易軸の方向の角度を１３５度にした補正用ＡＭＲ素子３０とを組み合わせて磁気センサ１０を構成する。これにより、誤差補正効果を高めることができる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、１つの補正用ＡＭＲ素子３０と１つのＴＭＲ素子２０とによって磁気センサ１０を構成した例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、２つの補正用ＡＭＲ素子と１つのＴＭＲ素子とによって磁気センサ１０を構成する例について説明する。

図６に本実施形態の磁気センサ１０の回路構成を示す。本実施形態の磁気センサ１０は、図６に示すように、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂ、およびＴＭＲ素子２０から構成されている。補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂ、およびＴＭＲ素子２０は、電源Ｖｄｄとグランドとの間に直列接続されている。ＴＭＲ素子２０は、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂの間に配置されている。補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂは、上記第１実施形態の補正用ＡＭＲ素子３０に代えて用いられている。補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂにおいて抵抗値および磁化容易軸の方向以外の特性は、上記第１実施形態の補正用ＡＭＲ素子３０と同様である。

本実施形態では、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂの寸法比や磁化容易軸の方向の角度によって、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂの抵抗値の合成抵抗値がＴＭＲ素子２０の抵抗値のうち出力誤差を打ち消すように設定されている。したがって、電源Ｖｄｄとグランドとの間にて、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂ、およびＴＭＲ素子２０を通して流れる電流（つまり、磁気センサ１０の出力）と外部磁場の回転角度との関係を理想的なＳＩＮ曲線に近づけることができる。

本実施形態では、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂの抵抗値の合成抵抗値が、ＴＭＲ素子２０の抵抗値に比べて小さくなっている。このため、電源ＶｄｄからＴＭＲ素子２０に与えられる電圧を大きくすることができる。これにより、ＴＭＲ素子２０において外部磁場の回転角度に応じた抵抗値の変化量を大きくすることができる。したがって、外部磁場の回転角度に応じた磁気センサ１０の出力の変化量を大きくすることができる。よって、磁気センサ１０の感度を上げることができる。

以上により、磁気センサ１０において高感度化と角度測定の誤差の低減とを両立させることができる。

本実施形態の磁気センサ１０では、補正用ＡＭＲ素子３０ｂがＴＭＲ素子２０に対してグランド側に配置されている。このため、補正用ＡＭＲ素子３０ｂは、グランドからＴＭＲ素子２０に加わるサージ電流に対する保護素子として機能することができる。

（第３実施形態）
上述の第３実施形態では、ＴＭＲ素子２０および補正用ＡＭＲ素子３０は、同一平面上に形成されている例について説明したが、これに代えて、本第３実施形態では、ＴＭＲ素子２０および補正用ＡＭＲ素子３０を互いに異なる面上に形成した例について説明する。
本実施形態では、図７に示すように、ＴＭＲ素子２０および補正用ＡＭＲ素子３０は、絶縁層２５を介してＴＭＲ素子２０および補正用ＡＭＲ素子３０が互いに対向する層に形成されている。図７では、ＴＭＲ素子２０は、絶縁層２５に対して紙面手前側に形成され、補正用ＡＭＲ素子３０は、絶縁層２５に対して紙面奥側に形成されている。

さらに、本実施形態のＴＭＲ素子２０および補正用ＡＭＲ素子３０は、互いに一部が重なって配置されている。このため、磁気センサ１０の面積を小さくすることができる。

（第４実施形態）
上述の第１実施形態では、１つの補正用ＡＭＲ素子３０と１つのＴＭＲ素子２０とによって磁気センサ１０を構成した例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、４つの補正用ＡＭＲ素子と４つのＴＭＲ素子とによって磁気センサ１０を構成する例について説明する。

図８に本実施形態の磁気センサ１０の回路構成を示す。本実施形態の磁気センサ１０は、図８に示すように、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄおよびＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄから構成されている。

補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂ、およびＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂは、電源Ｖｄｄとグランドとの間に直列接続されている。ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂは、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂの間に配置されている。ＴＭＲ素子２０ａは、ＴＭＲ素子２０ｂに対して電源Ｖｄｄ側に配置されている。補正用ＡＭＲ素子３０ａは、補正用ＡＭＲ素子３０ｂに対して電源Ｖｄｄ側に配置されている。

補正用ＡＭＲ素子３０ａの抵抗値は、ＴＭＲ素子２０ａの抵抗値のうち外部磁場の回転角度の出力誤差を打ち消すように設定されている。補正用ＡＭＲ素子３０ｂの抵抗値は、ＴＭＲ素子２０ｂの抵抗値のうち外部磁場の回転角度の出力誤差を打ち消すように設定されている。

補正用ＡＭＲ素子３０ｃ、３０ｄ、およびＴＭＲ素子２０ｃ、２０ｄは、電源Ｖｄｄとグランドとの間に直列接続されている。ＴＭＲ素子２０ｃ、２０ｄは、補正用ＡＭＲ素子３０ｃ、３０ｄの間に配置されている。ＴＭＲ素子２０ｃは、ＴＭＲ素子２０ｄに対して電源Ｖｄｄ側に配置されている。補正用ＡＭＲ素子３０ｃは、補正用ＡＭＲ素子３０ｄに対して電源Ｖｄｄ側に配置されている。

補正用ＡＭＲ素子３０ｃの抵抗値は、ＴＭＲ素子２０ｃの抵抗値に含まれる外部磁場の回転角度の出力誤差を打ち消すように設定されている。補正用ＡＭＲ素子３０ｄの抵抗値は、ＴＭＲ素子２０ｄの抵抗値に含まれる外部磁場の回転角度の出力誤差を打ち消すように設定されている。

ここで、補正用ＡＭＲ素子３０ａの磁化容易軸の方向およびＴＭＲ素子２０ａのピン層の磁化方向Ｈｐの間の角度が図８にて時計回り方向で１３５度に設定されている。補正用ＡＭＲ素子３０ｄの磁化容易軸の方向およびＴＭＲ素子２０ｄのピン層の磁化方向Ｈｐの間の角度が図８にて時計回り方向で１３５度に設定されている。補正用ＡＭＲ素子３０ｂの磁化容易軸の方向およびＴＭＲ素子２０ｂのピン層の磁化方向Ｈｐの間の角度が図８にて時計回り方向で４５度に設定されている。補正用ＡＭＲ素子３０ｃの磁化容易軸の方向およびＴＭＲ素子２０ｃのピン層の磁化方向Ｈｐの間の角度が図８にて時計回り方向で４５度に設定されている。

ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂは、互いにピン層の磁化方向Ｈｐが逆方向に設定されている。ＴＭＲ素子２０ｃ、２０ｄは、互いにピン層の磁化方向Ｈｐが逆方向に設定されている。ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｄは、それぞれのピン層の磁化方向Ｈｐが同一方向に設定されている。ＴＭＲ素子２０ｃ、２０ｂは、それぞれのピン層の磁化方向Ｈｐが同一方向に設定されている。

このように構成されている本実施形態では、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂおよび補正用ＡＭＲ素子３０ｃ、３０ｄが電源Ｖｄｄおよびグランドの間に並列に接続されている。ＴＭＲ素子２０ｃ、２０ｄおよび補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂが電源Ｖｄｄおよびグランドの間に並列に接続されている。

次に、本実施形態の磁気センサ１０の製造方法について説明する。図９（ａ）〜（ｅ）、図１０（ａ）〜（ｄ）は、磁気センサ１０の製造行程を示す図である。

まず、第１の工程において、Ｓｉウエハ（シリコンウエハ）からなる基板５０上に、下地絶縁膜５１を成膜する（図９（ａ））。下地絶縁膜５１の製法は、熱酸化、ＣＶＤ、或いはスッパタリングなどが用いられる。具体的には、下地絶縁膜５１は、例えば、Ｓｉ０２、或いは、ＳｉＮなどである。

次の第２の工程において、下地絶縁膜５１の上にＴＭＲ膜５２を成膜する（図９（ｂ））。ＴＭＲ膜５２は、２つの磁性膜の間に非磁性膜を挟んだ構成になっている。２つの磁性膜のうち一方の磁性膜は、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｃのフリー層を形成するためのものである。２つの磁性膜のうち残りの磁性膜は、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｄのピン層を形成するためのものである。非磁性膜は、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｄのトンネル層を形成するためのものである。

次の第３の工程において、ＴＭＲ膜５２に対して、フォトリソグラフィおよびエッチング（例えば、ミリング）を実施して下地絶縁膜５１の上にＴＭＲ素子２０ａ、２０ｄを形成することになる（図９（ｃ））。

次の第４の工程において、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｃおよび下地絶縁膜５１のそれぞれを覆うように保護膜５３をスパッタリングによって成膜する（図９（ｄ））。保護膜５３は、Ｓｉ０２、或いはＳｉＮ等からなる絶縁膜である。

次の第５の工程において、保護膜５３を覆うように磁性膜からなるＡＭＲ膜５４をスパッタリングによって成膜する（図９（ｅ））。ＡＭＲ膜５４は、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｃを構成するための磁性体からなる。

次の第６の工程において、ＡＭＲ膜５４に対して、フォトリソグラフィおよびエッチング（例えば、ミリング）を実施して保護膜５３の上に補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｃを形成することになる（図１０（ａ））。

次の第７の工程において、保護膜５３および補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｃのそれぞれを覆うように保護膜５５をスパッタリングによって成膜する（図１０（ｂ））。保護膜５５は、Ｓｉ０２、或いはＳｉＮ等からなる絶縁膜である。

次の第８の工程において、ドライエッチング、ウエットエッチング等によって、保護膜５５、５３を貫通するコンタクトホール６０、６１と、保護膜５５を貫通するコンタクトホール６２、６３とを形成する（図１０（ｃ））。コンタクトホール６０、６１は、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｃに対応するコンタクトホールである。コンタクトホール６２、６３は、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｃに対応するコンタクトホールである。

次の第９の工程において、配線７０、７１、７２、７３、７４を形成する（図１０（ｄ））。

具体的には、スパッタリングにより、コンタクトホール６０〜６３内に導電性材料を埋め込むとともに保護膜５５を覆う導電性膜を形成する。その後、エッチング等により、導電性膜のうち配線７０、７１、７２、７３、７４以外の余分な部分を除去する。このことにより、配線７０、７１、７２、７３、７４が成形されことになる。

なお、配線７０は、ＴＭＲ素子２０ａとＴＭＲ素子２０ｂ（図１０中省略）との間を接続するための配線である。配線７１はＴＭＲ素子２０ａと補正用ＡＭＲ素子３０ａとの間を接続するための配線である。配線７２は補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｃの間を接続するための配線である。配線７３は補正用ＡＭＲ素子３０ｃとＴＭＲ素子２０ｃとの間を接続するための配線である。配線７４はＴＭＲ素子２０ｃとＴＭＲ素子２０ｄ（図１０中省略）との間を接続するための配線である。

以上により、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｃと補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｃとを異なる面上に形成することができる。その後、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂのピン層をそれぞれ着磁して互いに逆方向に磁化方向Ｈｐを設定する。

なお、ＴＭＲ素子２０ｂ、２０ｄおよび補正用ＡＭＲ素子３０ｂ、３０ｄを形成する製造方法は、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｃおよび補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｃを形成する製造方法と同様であるため、その説明を省略する。

以上説明した本実施形態によれば、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄがブリッジ回路を構成することになる。このため、共通接続端子４０、４１の間から外部磁場の角度の測定値を示す出力電圧を出力することができる。共通接続端子４０は、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂの間の共通接続端子である。共通接続端子４１は、ＴＭＲ素子２０ｃ、２０ｄの間の共通接続端子である。

ここで、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを用いない磁気センサ１０では、共通接続端子４０、４１の間から出力される出力電圧と外部磁場の回転角度との関係は、ＣＯＳ曲線に近いものの、理想的なＣＯＳ曲線で表すことができない。

これに対して、本実施形態では、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを用いてブリッジ回路を構成している。このため、補正用ＡＭＲ素子３０ａが、ＴＭＲ素子２０ａの抵抗値のうち外部磁場の回転角度の出力誤差を打ち消すことができる。同様に、補正用ＡＭＲ素子３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが、ＴＭＲ素子２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのうち対応するＴＭＲ素子の抵抗値に含まれる外部磁場の回転角度の出力誤差を打ち消すことができる。このため、共通接続端子４０、４１の間から出力される出力電圧と外部磁場の回転角度との関係を、理想的なＣＯＳ曲線に近づけることができる。したがって、共通接続端子４０、４１の間から出力される出力電圧に含まれる外部磁場の回転角度の誤差を小さくすることができる。このように補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを用いてブリッジ回路することにより、二次の項の出力誤差だけでなく、三次以上の高次の項の出力誤差の補正も可能になる。

本実施形態では、補正用ＡＭＲ素子３０ａの抵抗値は、ＴＭＲ素子２０ａの抵抗値に比べて小さい。補正用ＡＭＲ素子３０ｂの抵抗値は、ＴＭＲ素子２０ｂの抵抗値に比べて小さい。補正用ＡＭＲ素子３０ｃの抵抗値は、ＴＭＲ素子２０ｃの抵抗値に比べて小さい。補正用ＡＭＲ素子３０ｄの抵抗値は、ＴＭＲ素子２０ｄの抵抗値に比べて小さい。このため、電源ＶｄｄからＴＭＲ素子２０ａに与えられる電圧を大きくすることができる。このため、ＴＭＲ素子２０ａにおいて外部磁場の回転角度に応じた抵抗値の変化量を大きくすることができる。同様に、ＴＭＲ素子２０ｂ、２０ｃ、２０ｄにおいて、外部磁場の回転角度に応じた抵抗値の変化量を大きくすることができる。したがって、外部磁場の回転角度に応じた磁気センサ１０の出力（つまり、共通接続端子４０、４１の出力電圧）の変化量を大きくすることができる。よって、磁気センサ１０の感度を上げることができる。

以上により、磁気センサ１０において高感度化と角度測定の誤差の低減とを両立させることができる。

本実施形態では、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄがブリッジ回路を構成している。補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄがブリッジ回路を構成している。そして、共通接続端子４０、４１の間の電圧を外部磁場の角度の測定値を示す出力としている。このため、温度変化が起因する外部磁場の回転角度の誤差を小さくすることができる。よって、磁気センサ１０の温度特性を向上させることができる。

本実施形態では、補正用ＡＭＲ素子３０ａをＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂに対して電源Ｖｄｄ側に配置している。このため、電源ＶｄｄからＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂ側に流れるサージ電流に対する耐性を向上させることができる。補正用ＡＭＲ素子３０ｃをＴＭＲ素子２０ｃ、２０ｄに対して電源Ｖｄｄ側に配置している。このため、電源ＶｄｄからＴＭＲ素子２０ｃ、２０ｄ側に流れるサージ電流に対する耐性を向上させることができる。

補正用ＡＭＲ素子３０ｂをＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂに対してグランド側に配置している。このため、グランドからＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂ側に流れるサージ電流に対する耐性を向上させることができる。補正用ＡＭＲ素子３０ｄをＴＭＲ素子２０ｃ、２０ｄに対してグランド側に配置している。このため、グランドからＴＭＲ素子２０ｃ、２０ｄ側に流れるサージ電流に対する耐性を向上させることができる。

上記４実施形態では、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂの間にＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂを配置し、かつ補正用ＡＭＲ素子３０ｃ、３０ｄの間にＴＭＲ素子２０ｃ、２０ｄを配置した例について説明したが、これに限らず、補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂをＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂの間に配置し、かつ補正用ＡＭＲ素子３０ｃ、３０ｄをＴＭＲ素子２０ｃ、２０ｄの間に配置してもよい。

（第５実施形態）
上述の第４実施形態では、対応関係にあるＴＭＲ素子および補正用ＡＭＲ素子（例えば、ＴＭＲ素子２０ａおよび補正用ＡＭＲ素子３０ａ）をそれぞれ電源Ｖｄｄとグランドとの間に直列接続した例について説明したが、これに代えて、本実施形態では、対応関係にあるＴＭＲ素子および補正用ＡＭＲ素子をそれぞれ電源Ｖｄｄとグランドとの間に並列接続する例について説明する。

図１１に本実施形態の磁気センサ１０の回路構成を示す。本実施形態の磁気センサ１０では、ＴＭＲ素子２０ａと補正用ＡＭＲ素子３０ａが電源Ｖｄｄとグランドとの間に並列接続されている。ＴＭＲ素子２０ｂと補正用ＡＭＲ素子３０ｂが電源Ｖｄｄとグランドとの間に並列接続されている。ＴＭＲ素子２０ｃと補正用ＡＭＲ素子３０ｃが電源Ｖｄｄとグランドとの間に並列接続されている。ＴＭＲ素子２０ｄと補正用ＡＭＲ素子３０ｄが電源Ｖｄｄとグランドとの間に並列接続されている。

以上説明した本実施形態によれば、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄがブリッジ回路を構成する。補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄがブリッジ回路を構成している。補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのうち対応するＴＭＲ素子の抵抗値に含まれる外部磁場の回転角度の出力誤差を打ち消すことができる。このため、共通接続端子４０、４１の間から出力される出力電圧と外部磁場の回転角度との関係を、理想的なＣＯＳ曲線に近づけることができる。したがって、上記第４実施形態と同様に、共通接続端子４０、４１の間から出力される出力電圧に含まれる外部磁場の回転角度の誤差を小さくすることができる。

電源Ｖｄｄとグランドとの間において、ＴＭＲ素子２０ａと補正用ＡＭＲ素子３０ａとが並列接続されている。このため、電源ＶｄｄからＴＭＲ素子２０ａに与えられる電圧を大きくすることができる。よって、ＴＭＲ素子２０ａにおいて、外部磁場の回転角度に応じた抵抗値の変化量を大きくすることができる。同様に、電源Ｖｄｄとグランドとの間において、ＴＭＲ素子２０ｂと補正用ＡＭＲ素子３０ｂとが並列接続されている。ＴＭＲ素子２０ｃと補正用ＡＭＲ素子３０ｃとが並列接続されている。ＴＭＲ素子２０ｄと補正用ＡＭＲ素子３０ｄとが並列接続されている。したがって、電源Ｖｄｄから２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに与えられる電圧をそれぞれ大きくすることができる。このため、ＴＭＲ素子２０ｂ、２０ｃ、２０ｄにおいて、外部磁場の回転角度に応じた抵抗値の変化量を大きくすることができる。このため、上記第４実施形態と同様に、磁気センサ１０の感度を上げることができる。

以上により、磁気センサ１０において高感度化と角度測定の誤差の低減とを両立させることができる。

（第６実施形態）
上記第１実施形態では、ＴＭＲ素子２０の抵抗値によって外部磁場の回転角度を測定する例について説明したが、これに代えて、本第６実施形態では、ＴＭＲ素子２０の抵抗値によって外部磁場の強度を測定する例について説明する。

図１２に本発明の本実施形態の磁気センサ１０の回路構成を示す。図１２において、図１と同一の符号は同一の物を示している。

本実施形態では、バイアス磁石８０から発生するバイアス磁界ＢＭと外部磁界ＢＹとの合成磁界ＢＧが磁気センサ１０に与えられる。バイアス磁界ＢＭの方向は予め一定に定められている。そして、外部磁界ＢＹの方向は予め一定に定められている。本実施形態では、外部磁束ＢＹおよびバイアス磁界ＢＭの間の角度が９０度に設定されている。

以上説明した本実施形態では、上記第１実施形態と同様に、ＴＭＲ素子２０および補正用ＡＭＲ素子３０を通して流れる電流によって合成磁界ＢＧおよびピン層２２の磁化方向Ｈｐの間の角度φを測定することができる。角度φと外部磁束ＢＹの強度とは、１対１で特定される関係にある。このため、角度φを測定することにより、外部磁束ＢＹの強度を高精度に測定することができる。

本実施形形態の磁気センサ１０は、上記第１実施形形態の磁気センサ１０と同様に構成されている。このため、上記第１実施形形態と同様に、磁気センサ１０としての感度を高くすることができる。したがって、高感度化と外部磁場の測定強度の誤差の低減とを両立することができる。

上記第１〜５の実施形態では、ＴＭＲ素子２０の抵抗値によって外部磁場の回転角度を測定する例について説明したが、これに代えて、上記第６実施形態と同様に、ＴＭＲ素子２０の抵抗値によって外部磁場の強度を測定してもよい。

（他の実施形態）
上記第１、２実施形態では、電源Ｖｄｄとグランドとの間に１つのＴＭＲ素子２０を配置した例について説明したが、これに限らず、電源Ｖｄｄとグランドとの間に２つ以上のＴＭＲ素子２０を配置してもよい。

上記第２、第４、第５実施形態では、電源Ｖｄｄとグランドとの間に２つのＡＭＲ素子を配置した例について説明したが、これに限らず、電源Ｖｄｄとグランドとの間に３つ以上のＡＭＲ素子２０を配置してもよい。

上記第４実施形態では、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｃと補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｃとを異なる面上に形成した例について説明したが、これに代えて、図１３に示すように、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｃと補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｃとを同一面上に形成してもよい。

図１３では、ＴＭＲ素子２０ａ、２０ｃおよび補正用ＡＭＲ素子３０ａ、３０ｃが下地絶縁膜５１の上に形成されている例を示している。

上記第１〜第６の実施形態では、本発明の磁気抵抗素子としてＴＭＲ素子を用いた例について説明したが、これに代えて、本発明の磁気抵抗素子として巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ：Giant Magneto-Resistance）を用いてもよい。

なお、本発明を実施するにあたり、上記第１〜第６の実施形態および他の実施形態のうち、組み合わせ可能である２以上の実施例を組み合わせたものを発明として実施してもよい。

１０ 磁気センサ
２０ ＴＭＲ素子
２０ａ ＴＭＲ素子
２０ｂ ＴＭＲ素子
２０ｃ ＴＭＲ素子
２０ｄ ＴＭＲ素子
３０ 補正用ＡＭＲ素子
３０ａ 補正用ＡＭＲ素子
３０ｂ 補正用ＡＭＲ素子
３０ｃ 補正用ＡＭＲ素子
３０ｄ 補正用ＡＭＲ素子

Claims (20)

1. 外部磁場に対して磁化方向が固定された磁化固定層と、前記外部磁場によって磁化方向が回転する強磁性層と、前記磁化固定層と前記強磁性層との間に挟まれて前記磁化固定層の磁化方向と前記強磁性層の磁化方向との間の角度によって抵抗値が変化する非磁性中間層とを備える磁気抵抗素子（２０、２０ａ〜２０ｄ）と、
   前記磁気抵抗素子に比べて抵抗値が小さく、かつ前記外部磁場の回転角度に応じて抵抗値が変化する異方性磁気抵抗素子（３０、３０ａ〜３０ｄ）と、を備え、
   前記磁気抵抗素子の抵抗値および前記異方性磁気抵抗素子の抵抗値の合成抵抗値に基づいて前記外部磁場を測定するように構成されており、
   前記異方性磁気抵抗素子の抵抗値が前記磁気抵抗素子の抵抗値のうち前記回転角度の出力誤差を打ち消すように設定されていることを特徴とする磁気センサ。
2. 前記異方性磁気抵抗素子の磁化容易軸の方向と前記磁化固定層の磁化方向との間の角度を設定することにより、前記異方性磁気抵抗素子の抵抗値が前記磁気抵抗素子の抵抗値のうち前記回転角度の出力誤差を打ち消すように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ。
3. 前記磁気抵抗素子および前記異方性磁気抵抗素子は、電源とグランドとの間に直列に接続されていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気センサ。
4. 前記磁気抵抗素子および前記異方性磁気抵抗素子は、電源とグランドとの間に並列に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気センサ。
5. 前記磁気抵抗素子および前記異方性磁気抵抗素子は、前記外部磁場の回転角度を測定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の磁気センサ。
6. 外部磁場に対して磁化方向が固定された磁化固定層と、前記外部磁場によって磁化方向が回転する強磁性層と、前記磁化固定層と前記強磁性層との間に挟まれて前記磁化固定層の磁化方向と前記強磁性層の磁化方向との間の角度によって抵抗値が変化する非磁性中間層とを備える磁気抵抗素子（２０、２０ａ〜２０ｄ）と、
   前記磁気抵抗素子に比べて抵抗値が小さく、かつ前記外部磁場の回転角度に応じて抵抗値が変化する異方性磁気抵抗素子（３０、３０ａ〜３０ｄ）と、を備え、
   前記磁気抵抗素子の抵抗値および前記異方性磁気抵抗素子の抵抗値の合成抵抗値に基づいて前記外部磁場を測定するように構成されており、
   前記磁気抵抗素子および前記異方性磁気抵抗素子は、前記外部磁場の回転角度を測定することを特徴とする磁気センサ。
7. 前記磁気抵抗素子および前記異方性磁気抵抗素子は、前記外部磁場の強度を測定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の磁気センサ。
8. 前記異方性磁気抵抗素子は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏのいずれか１つの金属、或いはＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏのいずれか２つ以上の金属の合金を用いて構成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の磁気センサ。
9. 前記磁気抵抗素子および前記異方性磁気抵抗素子は、同一平面上に形成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の磁気センサ。
10. 外部磁場に対して磁化方向が固定された磁化固定層と、前記外部磁場によって磁化方向が回転する強磁性層と、前記磁化固定層と前記強磁性層との間に挟まれて前記磁化固定層の磁化方向と前記強磁性層の磁化方向との間の角度によって抵抗値が変化する非磁性中間層とを備える磁気抵抗素子（２０、２０ａ〜２０ｄ）と、
    前記磁気抵抗素子に比べて抵抗値が小さく、かつ前記外部磁場の回転角度に応じて抵抗値が変化する異方性磁気抵抗素子（３０、３０ａ〜３０ｄ）と、を備え、
    前記磁気抵抗素子の抵抗値および前記異方性磁気抵抗素子の抵抗値の合成抵抗値に基づいて前記外部磁場を測定するように構成されており、
    前記磁気抵抗素子および前記異方性磁気抵抗素子は、同一平面上に形成されていることを特徴とする磁気センサ。
11. 前記磁気抵抗素子および前記異方性磁気抵抗素子は、互いに異なる面上に形成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の磁気センサ。
12. 前記磁気抵抗素子は、複数個配置されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の磁気センサ。
13. 外部磁場に対して磁化方向が固定された磁化固定層と、前記外部磁場によって磁化方向が回転する強磁性層と、前記磁化固定層と前記強磁性層との間に挟まれて前記磁化固定層の磁化方向と前記強磁性層の磁化方向との間の角度によって抵抗値が変化する非磁性中間層とを備える磁気抵抗素子（２０、２０ａ〜２０ｄ）と、
    前記磁気抵抗素子に比べて抵抗値が小さく、かつ前記外部磁場の回転角度に応じて抵抗値が変化する異方性磁気抵抗素子（３０、３０ａ〜３０ｄ）と、を備え、
    前記磁気抵抗素子の抵抗値および前記異方性磁気抵抗素子の抵抗値の合成抵抗値に基づいて前記外部磁場を測定するように構成されており、
    前記磁気抵抗素子は、複数個配置されていることを特徴とする磁気センサ。
14. 前記複数個の磁気抵抗素子は、ブリッジ回路を構成していることを特徴とする請求項１２または１３に記載の磁気センサ。
15. 前記異方性磁気抵抗素子は、複数個配置されていることを特徴とする請求項１４に記載の磁気センサ。
16. 前記複数個の異方性磁気抵抗素子は、ブリッジ回路を構成していることを特徴とする請求項１５に記載の磁気センサ。
17. 前記異方性磁気抵抗素子は、少なくとも２個以上配置されており、
    前記磁気抵抗素子は、前記２個の異方性磁気抵抗素子の間に配置されていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の磁気センサ。
18. 外部磁場に対して磁化方向が固定された磁化固定層と、前記外部磁場によって磁化方向が回転する強磁性層と、前記磁化固定層と前記強磁性層との間に挟まれて前記磁化固定層の磁化方向と前記強磁性層の磁化方向との間の角度によって抵抗値が変化する非磁性中間層とを備える磁気抵抗素子（２０、２０ａ〜２０ｄ）と、
    前記磁気抵抗素子に比べて抵抗値が小さく、かつ前記外部磁場の回転角度に応じて抵抗値が変化する異方性磁気抵抗素子（３０、３０ａ〜３０ｄ）と、を備え、
    前記磁気抵抗素子の抵抗値および前記異方性磁気抵抗素子の抵抗値の合成抵抗値に基づいて前記外部磁場を測定するように構成されており、
    前記異方性磁気抵抗素子は、少なくとも２個以上配置されており、
    前記磁気抵抗素子は、前記２個の異方性磁気抵抗素子の間に配置されていることを特徴とする磁気センサ。
19. 前記磁気抵抗素子は、ＴＭＲ素子であることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の磁気センサ。
20. 前記磁気抵抗素子は、ＧＭＲ素子であることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１つに記載の磁気センサ。

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