JP7594558B2 - センサ及び検査装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、センサ及び検査装置に関する。

例えば、磁性層を用いたセンサがある。センサにおいて、特性の向上が望まれる。

特開２０１８－１５５７１９号公報

本発明の実施形態は、特性の向上が可能なセンサ及び検査装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、センサは、第１素子を含む。第１素子は、第１磁性部材、第２磁性部材、絶縁部材、第１配線、第２配線、第１磁気素子及び第１導電部材を含む。前記第２磁性部材は、前記第１磁性部材から前記第２磁性部材への第１方向において前記第１磁性部材から離れる。前記絶縁部材は、第１絶縁領域を含む。前記第１絶縁領域は、前記第１磁性部材と前記第２磁性部材との間に設けられる。前記第１配線は、第１接続領域を含む。前記第２配線は、第２接続領域を含む。前記第１磁気素子は、第１磁性層及び第１対向磁性層を含む。前記第１磁性層から前記第１対向磁性層への第２方向は、前記第１方向と交差する。前記第１方向に沿う前記第１磁気素子の長さは、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する第３方向に沿う前記第１磁気素子の長さよりも長い。前記第１磁気素子は、第１部分領域、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域及び第５部分領域を含む。前記第１部分領域は、前記第１方向において、前記第４部分領域と前記第５部分領域との間にある。前記第２部分領域は、前記第１方向において、前記第４部分領域と前記第１部分領域との間にある。前記第３部分領域は、前記第１方向において、前記第１部分領域と前記第５部分領域との間にある。前記第１部分領域から前記第１絶縁領域への方向は、前記第２方向に沿う。前記第２部分領域から前記第１接続領域への方向は、前記第２方向に沿う。前記第２部分領域は、前記第１接続領域と電気的に接続される。前記第３部分領域から前記第２接続領域への方向は、前記第２方向に沿う。前記第３部分領域は、前記第２接続領域と電気的に接続される。前記第４部分領域から前記第１磁性部材の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿う。前記第５部分領域から前記第２磁性部材の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿う。前記第１導電部材は、前記第１方向に延びる。前記第１導電部材から前記第１磁気素子への方向は、前記第２方向に沿う。

図１（ａ）～図１（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図２（ａ）～図２（ｃ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図３は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図４は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図６は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図７は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図８は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図９は、センサの特性を例示するグラフである。 図１０は、センサの特性を例示するグラフである。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。 図１２（ａ）～図１２（ｃ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図１３（ａ）～図１３（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図１４（ａ）～図１４（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの動作を例示する模式図である。 図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、センサの特性を例示するグラフ図である。 図１７は、第１実施形態に係るセンサの動作を例示する模式図である。 図１８は、第２実施形態に係る検査装置を示す模式的斜視図である。 図１９は、第２実施形態に係る検査装置を示す模式的平面図である。 図２０は、実施形態に係るセンサ及び検査装置を示す模式図である。 図２１は、実施形態に係る検査装置を示す模式図である。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１実施形態）
図１（ａ）～図１（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図１（ａ）は、平面図である、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１－Ａ２線断面図である。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ１－Ｂ２線断面図である。図１（ｄ）は、図１（ａ）のＣ１－Ｃ２線断面図である。
図２（ａ）～図２（ｃ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図２（ａ）及び図２（ｂ）は平面図である。図２（ｂ）は、図１（ａ）のＡ１－Ａ２線断面に対応する断面図である。これらの図においては、図が見易くなるように、一部の要素が抜き出されて描かれている。

図１（ａ）に示すように、実施形態に係るセンサ１１０は、第１素子１０Ａを含む。第１素子１０Ａは、素子部１０Ｕに含まれて良い。第１素子１０Ａは、第１磁性部材５１、第２磁性部材５２、絶縁部材８１、第１配線４１、第２配線４２、第１磁気素子１１及び第１導電部材２１を含む。

第１磁性部材５１から第２磁性部材５２への第１方向Ｄ１をＹ軸方向とする。Ｙ軸方向に対して垂直な１つの方向をＺ軸方向とする。Ｙ軸方向及びＺ軸方向に対して垂直な方向をＸ軸方向とする。

第２磁性部材５２は、第１方向Ｄ１において、第１磁性部材５１から離れる。

絶縁部材８１は、第１絶縁領域８１ａを含む。第１絶縁領域８１ａは、第１磁性部材５１と第２磁性部材５２との間に設けられる。

第１配線４１は、第１接続領域４１ｃを含む。第２配線４２は、第２接続領域４２ｃを含む。

第１磁気素子１１は、第１磁性層１１ａ及び第１対向磁性層１１ｂを含む。第１磁性層１１ａから第１対向磁性層１１ｂへの第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と交差する。第２方向Ｄ２は、例えば、Ｚ軸方向である。

この例では、第１磁気素子１１は、第１非磁性層１１ｎを含む。第１非磁性層１１ｎは、第１磁性層１１ａと第１対向磁性層１１ｂとの間に設けられる。この例では、第１非磁性層１１ｎは、導電性である。第１非磁性層１１ｎは、例えば、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

図２（ｃ）に示すように、第１方向Ｄ１に沿う第１磁気素子１１の長さを長さＬ１１とする。第３方向Ｄ３に沿う第１磁気素子１１の長さ（幅）を長さＷ１１とする。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２を含む平面と交差する。第３方向Ｄ３は、例えば、Ｘ軸方向である。長さＬ１１は、長さＷ１１よりも長い。

例えば、外部からの磁界が印加されていないときに、第１磁性層１１ａの磁化１１ａＭ（図１（ｂ）参照）は、第１方向Ｄ１に沿う。外部からの磁界が印加されていないときに、第１対向磁性層１１ｂの磁化１１ｂＭ（図１（ｂ）参照）は、第１方向Ｄ１に沿う。これらの磁化は、例えば、磁性層の形状異方性に基づいて良い。第１方向Ｄ１は、磁性層の例えば、磁化容易軸に沿う。第３方向Ｄ３は、例えば、磁性層の磁化困難軸に沿う。

長さＬ１１は、例えば、１μｍ以上１０ｍｍ以下である。長さＷ１１は、例えば、１０ｎｍ以上１００μｍ以下である。

第１磁気素子１１は、第１部分領域ｐ１、第２部分領域ｐ２、第３部分領域ｐ３、第４部分領域ｐ４及び第５部分領域ｐ５を含む。図１（ｂ）、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１部分領域ｐ１は、第１方向Ｄ１において、第４部分領域ｐ４と第５部分領域ｐ５との間にある。第２部分領域ｐ２は、第１方向Ｄ１において、第４部分領域ｐ４と第１部分領域ｐ１との間にある。第３部分領域ｐ３は、第１方向Ｄ１において、第１部分領域ｐ１と第５部分領域ｐ５との間にある。これらの複数の部分領域の間の境界は、不明確で良い。

図２（ｂ）に示すように、第１部分領域ｐ１から第１絶縁領域８１ａへの方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第２部分領域ｐ２から第１接続領域４１ｃへの方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第２部分領域ｐ２は、第１接続領域４１ｃと電気的に接続される。第３部分領域ｐ３から第２接続領域４２ｃへの方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第３部分領域ｐ３は、第２接続領域４２ｃと電気的に接続される。第４部分領域ｐ４から第１磁性部材５１の少なくとも一部への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第５部分領域ｐ５から第２磁性部材５２の少なくとも一部への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。

第２方向Ｄ２において、第１磁性部材５１と第２磁性部材５２との間の領域と重なる領域が、第１部分領域ｐ１に対応する。第２方向Ｄ２において、第１接続領域４１ｃと重なる領域が、第２部分領域ｐ２に対応する。第２方向Ｄ２において、第２接続領域４２ｃと重なる領域が、第３部分領域ｐ３に対応する。第２方向Ｄ２において、第１接続領域４１ｃと重ならず、第１磁性部材５１と重なる領域が、第４部分領域ｐ４に対応する。第２方向Ｄ２において、第２接続領域４２ｃと重ならず、第２磁性部材５２と重なる領域が、第５部分領域ｐ５に対応する。

第１導電部材２１は、第１方向Ｄ１に延びる。第１導電部材２１の第１方向Ｄ１に沿う長さＬ２１は、第１導電部材２１の第３方向Ｄ３に沿う長さＷ２１（幅）よりも長い。１つの例において、長さＬ２１は１μｍ以上５０ｍｍ以下である。１つの例において、長さＷ２１は、１００ｎｍ以上１０ｍｍ以下である。

第１導電部材２１から第１磁気素子１１への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。例えば、第１磁気素子１１の一部は、第２方向Ｄ２において、第１導電部材２１と第１磁性部材５１との間にある。例えば、第１磁気素子１１の別の一部は、第２方向Ｄ２において、第１導電部材２１と第２磁性部材５２との間にある。

例えば、第１素子１０Ａの周りに存在する磁界（例えば検出対象磁界Ｈｔ（図）１（ａ）参照）は、第１磁性部材５１及び第２磁性部材５２により集められる。集められた磁界は、第１磁性部材５１と第２磁性部材５１との間を通過する。集められた磁界が第１磁気素子１１を通過する。磁界に応じて、第１磁気素子１１に設けられる磁性層の磁化の向きが変化する。この例では、第１対向磁性層１１ｂの磁化１１ｂＭの向きが変化する。一方、第１磁性層１１ａの磁化１１ａＭの向きは実質的に固定されている。磁界に応じて、これらの磁化の向きの間の角度が変化する。角度の変化に応じて第１磁気素子１１の電気抵抗が変化する。電気抵抗の変化は、例えば、ＭＲ（magnetoresistance effect）効果による。電気抵抗の変化を検出することで、検出対象磁界Ｈｔを検出できる。

第１磁性部材５１及び第２磁性部材５２は、例えば、ＭＦＣ（Magnetic Flux Concentrator）として機能する。

第１磁性部材５１及び第２磁性部材５２より集められた磁界は、第１磁気素子１１の第１部分領域ｐ１を通過する。磁界は、第４部分領域ｐ４及び第５部分領域ｐ５を実質的に通過しない。第１部分領域ｐ１の電気抵抗は、磁界に応じて変化する。一方、第４部分領域ｐ４及び第５部分領域ｐ５の電気抵抗は、実質的に変化しない。実施形態においては、第１部分領域ｐ１の近くの第２部分領域ｐ２に第１配線４１の第１接続領域４１ｃが接続される。第１部分領域ｐ１の近くの第３部分領域ｐ３に第３配線４２の第２接続領域４２ｃが接続される。これにより、電気抵抗が変化する第１部分領域ｐ１の電気抵抗が効率的に検出される。

例えば、第１配線４１が第４部分領域ｐ４に接続され、第２配線４２が第５部分領域ｐ５に接続される参考例が考えられる。この参考例においては、検出される電気抵抗は、電気抵抗が変化しない第４部分領域ｐ４及び第５部分領域ｐ５の電気抵抗を含む。このため、電気抵抗の変化が小さい。

これに対して、実施形態においては、電気抵抗が変化する第１部分領域ｐ１の電気抵抗が効率的に検出される。実施形態において検出される電気抵抗の変化は、参考例において検出される電気抵抗の変化よりも大きい。実施形態においては、より高い感度が得られる。実施形態によれば、特性の向上が可能なセンサが提供できる。

実施形態において、電気抵抗が変化しない第４部分領域ｐ４及び第５部分領域ｐ５が設けられることで、第１磁気素子１１の全体の長さ（長さＬ１１）を長くできる。これにより、第１磁気素子１１に含まれる磁性層の磁化を安定にできる。例えば、意図しない磁区の発生が抑制できる。これにより、例えば、安定した電気抵抗が得られる。例えば、ノイズが抑制される。第１磁気素子１１の電気抵抗を小さい電流で検出できる。例えば、消費電力を抑制できる。

図２（ａ）に示すように、第１接続領域４１ｃの第１方向Ｄ１に沿う長さを長さＬ４１ｃとする。第２接続領域４２ｃの第１方向Ｄ１に沿う長さを長さＬ４２ｃとする。これらの長さは過度に長くない方が良い。長さＬ４１ｃは、例えば、長さＬ１１の１／１００００倍以上１／１０倍以下であることが好ましい。長さＬ４２ｃは、長さＬ１１の１／１００００倍以上１／１０倍以下であることが好ましい。長さＬ４１ｃ及び長さＬ４２ｃが１００μｍ以下であることで、電気抵抗が変化する領域の電気抵抗を効率的に検出できる。これにより、高い感度がより得やすくなる。長さＬ４１ｃ及び長さＬ４２ｃが１０ｎｍ以上であることで、安定した電気的接続が得易い。

図１（ｂ）に示すように、実施形態において、第１配線４１の少なくとも一部は、第２方向Ｄ２において、第１磁性部材５１と重なっても良い。第２配線４２の少なくとも一部は、第２方向Ｄ２において、第２磁性部材５２と重なっても良い。例えば、第１接続領域４１ｃは、第２方向Ｄ２において第１磁性部材５１と重なって良い。第２接続領域４２ｃは、第２方向Ｄ２において第２磁性部材５２と重なって良い。

第１接続領域４１ｃの一部は、第２方向Ｄ２において第１絶縁領域８１ａと重なっても良い。第２接続領域４２ｃの一部は、第２方向Ｄ２において第１絶縁領域８１ａと重なっても良い。

例えば、図２（ａ）及び図２（ｃ）に示すように、第１磁気部材５１の第３方向Ｄ３に沿う長さＷ５１（幅）は、長さＷ１１よりも長く、長さＷ２１よりも長い。第２磁気部材５２の第３方向Ｄ３に沿う長さＷ５２（幅）は、長さＷ１１よりも長い。磁性部材の幅が広いことで、検出対象磁界Ｈｔを効率的に集められる。後述するように、磁性部材の幅は、第１方向Ｄ１に沿って変化しても良い。

図２（ａ）に示すように、第１磁性部材５１の第１方向Ｄ１に沿う長さ（厚さ）を長さＬ５１とする。長さＬ５１は、例えば、０．１μｍ以上１０ｍｍ以下である。第２磁性部材５２の第１方向Ｄ１に沿う長さ（厚さ）を長さＬ５２とする。長さＬ５２は、例えば、０．１μｍ以上１０ｍｍ以下である。長さＬ５２は、長さＬ５１と実質的に同じで良い。

図２（ｂ）に示すように、第１磁気素子１１の第２方向Ｄ２に沿う長さ（厚さ）を長さｔ１１とする。長さｔ１１は、例えば、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。第１導電部材２１の第２方向Ｄ２に沿う長さ（厚さ）を長さｔ２１とする。長さｔ２１は、例えば、１０ｎｍ以上１００μｍ以下である。第１磁性部材５１の第２方向Ｄ２に沿う長さ（厚さ）を長さｔ５１とする。長さｔ５１は、例えば、１００ｎｍ以上１００μｍ以下である。第２磁性部材５２の第２方向Ｄ２に沿う長さ（厚さ）を長さｔ５２とする。長さｔ５２は、例えば、１００ｎｍ以上１００μｍ以下である。長さｔ５２は、長さｔ５１と実質的に同じで良い。

第１磁性部材５１の第２方向Ｄ２に沿う長さ（厚さ）を長さｔ５１とする。長さｔ５１は、例えば、１００ｎｍ以上１００μｍ以下である。第２磁性部材５２の第２方向Ｄ２に沿う長さ（厚さ）を長さｔ５２とする。長さｔ５２は、例えば、１００ｎｍ以上１００μｍ以下である。長さｔ５２は、長さｔ５１と実質的に同じで良い。

図１（ｃ）及び図１（ｄ）に示すように、絶縁部材８１は、第２絶縁領域８１ｂを含んで良い。第２絶縁領域８１ｂは、第１導電部材２１と第１磁気素子１１との間にある。絶縁部材８１は、第３絶縁領域８１ｃを含んで良い。第３絶縁領域８１ｃは、第１接続領域４１ｃと第１磁性部材５１との間にある。絶縁部材８１は、第４絶縁領域８１ｄを含んで良い。第４絶縁領域８１ｄは、第２接続領域４２ｃと第２磁性部材５２との間にある。

図１（ａ）に示すように、センサ１１０は、制御部７０を含んでも良い。制御部７０は、センサ１１０とは別に設けられても良い。制御部７０は、第１回路７１を含む。図１（ａ）に示すように、第１導電部材２１は、第１導電部分２１ｅ及び第１他導電部分２１ｆを含む。第１他導電部分２１ｆから第１導電部分２１ｅへの方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第１回路７１は、第１導電部分２１ｅ及び第１他導電部分２１ｆと電気的に接続される。第１回路７１は、第１導電部材２１に交流成分を含む第１電流ｉ１を供給可能である。例えば、第１電流ｉ１は、交流成分と直流成分を含んで良い。第１電流ｉ１により第１磁界Ｈａ（図１（ａ）参照）が発生する。第１磁界Ｈａは、交流磁界成分を含む。例えば、交流成分及び直流成分を含んで良い。第１電流ｉ１の交流成分の変化に応じて、第１磁界Ｈａの交流磁界成分が変化する。

第１電流ｉ１により生じる第１磁界Ｈａが第１磁気素子１１に印加される。第１電流ｉ１の交流成分の変化に応じた交流磁界成分の変化により、第１磁気素子１１の電気抵抗が変化する。第１磁気素子１１の電気抵抗は、第１電流ｉ１の変化に応じて変化する。

第１磁気素子１１には、第１電流ｉ１に基づく第１磁界Ｈａと、検出対象磁界Ｈｔと、が印加される。第１磁気素子１１の電気抵抗を第１磁界Ｈａの交流磁界成分の周波数に基づいて処理することで、ノイズを抑制して、検出対象磁界Ｈｔを高感度で検出できる。第１電流ｉ１の例については、後述する。

実施形態においては、第１磁気素子１１に第３方向Ｄ３の成分を含む交流磁界（第１磁界Ｈａ）が印加され、その交流磁界（第１磁界Ｈａ）の交流成分の周波数に基づいて、電気抵抗の変化を含む信号を処理することで、検出対象磁界Ｈｔを高感度で検出できる。第１導電部材２１は、第３方向Ｄ３の成分を含む交流磁界（第１磁界Ｈａ）を生じさせる、第１導電部材２１は、交流磁界を発生させる磁界発生部２８である。

図１（ａ）に示すように、制御部７０は、第２回路７２及び第３回路７３を含んでも良い。第２回路７２は、第１磁気素子１１に検出電流ｉｄを供給可能である。検出電流ｉｄは、例えば電気抵抗を検出するための電流である。検出電流ｉｄは、例えば直流電流で良い。

第３回路７３は、第１磁気素子１１の電気抵抗の変化に対応する信号を検出可能である。例えば、第３回路７３は、第１配線４１と第２配線４２との間の電気抵抗に対応する値を検出可能である。電気抵抗に対応する値の検出結果に基づいて、検出対象磁界を高感度で検出できる。

センサ１１０において、第１磁性部材５１及び第２磁性部材５２の形状は、実質的に長方形である。このような構成を第１構造とする。実施形態において、これら磁性部材は、種々の変形が可能である。以下、第１磁性部材５１及び第２磁性部材５２などのＭＦＣに関するいくつかの例について説明する。以下の説明において、磁性部材を除く部分は、センサ１１０の構成と同様で良い。

図３は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図３に示すように、実施形態に係るセンサ１１１において、磁性部材は、第２構造ＣＦ２を有する。第２構造ＣＦ２において、第１磁性部材５１及び第２磁性部材５２の幅が、第１方向Ｄ１に沿って変化する。

第１磁性部材５１は、第１部分ａ１と第１他部分ｂ１とを含む。第１部分ａ１は、第１方向Ｄ１において第１絶縁領域８１ａと第１他部分ｂ１との間にある。第１部分ａ１の第３方向Ｄ３に沿う幅Ｗａ１は、第１他部分ｂ１の第３方向Ｄ３に沿う幅Ｗｂ１よりも狭い。

第２磁性部材５２は、第２部分ａ２と第２他部分ｂ２とを含む。第２部分ａ２は、第１方向Ｄ１において第１絶縁領域８１ａと第２他部分ｂ２との間にある。第２部分ａ２の第３方向Ｄ３に沿う幅Ｗａ２は、第２他部分ｂ２の第３方向Ｄ３に沿う幅Ｗｂ２よりも狭い。

第２構造ＣＦ２において、第１磁性部材５１の第２磁性部材５２の側の部分の幅が狭い。第２磁性部材５２の第１磁性部材５１の側の部分の幅が狭い。これらの磁性部材は、テーパ状である。これにより、検出対象磁界Ｈｔがより集中する。検出対象磁界Ｈｔがより効率的に第１磁気素子１１の第１部分領域ｐ１に印加される。より高感度の検出が可能である。

第１導電部材２１は、第１導電領域２１ａを含む。第１導電領域２１ａは、第２方向Ｄ２において第１部分ａ１と重なる。第１導電領域２１ａの第３方向Ｄ３に沿う幅を幅Ｗａ２１とする。実施形態において、幅Ｗａ２１は、第１部分ａ１の第３方向Ｄ３に沿う幅Ｗａ１よりも広く、第１他部分ｂ１の第３方向Ｄ３に沿う幅Ｗｂ１よりも狭いことが好ましい。検出対象磁界Ｈｔをより効率的に第１磁気素子１１に集中させることができる。

第１導電部材２１は、第２導電領域２１ｂを含む。第２導電領域２１ｂは、第２方向Ｄ２において第２部分ａ２と重なる。第２導電領域２１ｂの第３方向Ｄ３に沿う幅を幅Ｗｂ２１とする。実施形態において、幅Ｗｂ２１は、第２部分ａ２の第３方向Ｄ３に沿う幅Ｗａ２よりも広く、第２他部分ｂ２の第３方向Ｄ３に沿う幅Ｗｂ２よりも狭いことが好ましい。より効率的に検出対象磁界Ｈｔを第１磁気素子１１に集中させることができる。

図４は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図４に示すように、実施形態に係るセンサ１１２において、磁性部材は、第３構造ＣＦ３を有する。第３構造ＣＦ３において、幅Ｗａ１は、幅Ｗｂ１よりも狭い。幅Ｗａ２は、幅Ｗｂ２よりも狭い。第３構造ＣＦ３においては、第１部分ａ１は、角状である。第２部分ａ２は、角状である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図５（ａ）は平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＸ１－Ｘ２線断面図である。 図５に示すように、実施形態に係るセンサ１１３において、磁性部材は、第４構造ＣＦ４を有する。第４構造ＣＦ４において、第３磁性部材５３及び第４磁性部材５４が設けられる。これを除く第４構造ＣＦ４の構成は、第２構造ＣＦ２の構成と同様で良い。

第４磁性部材５４は、第３方向Ｄ３において第３磁性部材５３から離れる。第１絶縁領域８１ａは、第３磁性部材５３と第４磁性部材５４との間に設けられる。第３磁性部材５３及び第４磁性部材５４が設けられることで、第３方向Ｄ３の成分を含む磁界を集めることができる。例えば、第１導電部材２１に第１電流ｉ１が流れて生じる第１磁界Ｈａを効率よく集めることができる。第１電流ｉ１の変化に対応する第１磁気素子１１の電気抵抗の変化を大きくできる。

第３磁性部材５３の第１方向Ｄ１に沿う長さ（幅）を長さＬ５３（図５（ａ）参照）とする。長さＬ５３は、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下である。第４磁性部材５４の第１方向Ｄ１に沿う長さ（幅）を長さＬ５４（図５（ａ）参照）とする。長さＬ５４は、例えば、１μｍ以上１００μｍ以下である。

第３磁性部材５３の第３方向Ｄ３に沿う長さを長さＷ５３（図５（ａ）参照）とする。長さＷ５３は、例えば、１０μｍ以上１０ｍｍ以下である。第４磁性部材５４の第３方向Ｄ３に沿う長さ（幅）を長さＷ５４（図５（ａ）参照）とする。長さＷ５４は、例えば、１０μｍ以上１０ｍｍ以下である。

第３磁性部材５３の第２方向Ｄ２に沿う長さ（厚さ）を長さｔ５３（図５（ｂ）参照）とする。長さｔ５３は、例えば、１００ｎｍ以上１００μｍ以下である。第４磁性部材５４の第２方向Ｄ２に沿う長さ（厚さ）を長さｔ５４（図５（ｃ）参照）とする。長さｔ５４は、例えば、１００ｎｍ以上１００μｍ以下である。長さｔ５４は、長さｔ５３と実質的に同じで良い。長さｔ５３及び長さｔ５４は、長さｔ５１及び長さｔ５２と実質的に同じで良い。

図６は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図６に示すように、実施形態に係るセンサ１１４において、磁性部材は、第５構造ＣＦ５を有する。第５構造ＣＦ５において、第１磁性部材５１及び第２磁性部材５２は、第３構造ＣＦ３におけるそれらの構成を有する。第５構造ＣＦ５において、幅Ｗａ１は、幅Ｗｂ１よりも狭い。幅Ｗａ２は、幅Ｗｂ２よりも狭い。第５構造ＣＦ５において、第４構造ＣＦ４に関して説明した第３磁性部材５３及び第４磁性部材５４が設けられる。

図７は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図７に示すように、実施形態に係るセンサ１１５は、磁性部材は、第６構造ＣＦ６を有する。第６構造ＣＦ６において、第１～第４磁性部材５１～５４が設けられる。第１磁性部材５１及び第２磁性部材５２は、テーパ状である。第６構造ＣＦ６において、第３磁性部材５３及び第４磁性部材５４もテーパ状である。これを除く第６構造ＣＦ６の構成は、例えば、第４構造ＣＦ４と同様で良い。

第６構造ＣＦ６において、第３磁性部材５３は、第３部分ａ３と第３他部分ｂ３とを含む。第３部分ａ３は、第３方向Ｄ３において第１絶縁領域８１ａと第３他部分ｂ３との間にある。第３部分ａ３の第１方向Ｄ２に沿う幅Ｗａ３は、第３他部分ｂ４の第１方向Ｄ１に沿う幅Ｗｂ３よりも狭い。

第６構造ＣＦ６において、第４磁性部材５４は、第４部分ａ４と第４他部分ｂ４とを含む。第４部分ａ４は、第３方向Ｄ３において第１絶縁領域８１ａと第４他部分ｂ４との間にある。第４部分ａ４の第１方向Ｄ１に沿う幅Ｗａ４は、第４他部分ｂ４の第１方向Ｄ１に沿う幅Ｗｂ４よりも狭い。

幅Ｗａ３が幅Ｗｂ３よりも狭く、幅Ｗａ４が幅Ｗｂ４よりも狭いことで、第３方向Ｄ３の成分を含む第１磁界Ｈａをより効果的に第１磁気素子１１の第１部分領域ｐ１に集中させることができる。例えば、第１導電部材２１に第１電流ｉ１が流れて生じる第１磁界Ｈａをより効率よく集めることができる。第１電流ｉ１の変化に対応する第１磁気素子１１の電気抵抗の変化をより大きくできる。

図８は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図８に示すように、実施形態に係るセンサ１１６において、磁性部材は、第７構造ＣＦ７を有する。第７構造ＣＦ７において、第１磁性部材５１の第１部分ａ１、及び、第２磁性部材５２の第２部分ａ２は、角状である。第７構造ＣＦ７において、第６構造ＣＦ６に関して説明した第３磁性部材５３及び第４磁性部材５４が設けられる。

以下、磁性部材に関数上記の各種の構造の特性のシミュレーション結果について説明する。シミュレーションモデルにおいて、第１磁気素子１１の長さＬ１１は１００μｍである。長さＷ１１（幅）は５μｍである。長さｔ１１（厚さ）は、５０ｎｍである。第１導電部材２１の長さＬ２１は、４００μｍである。長さＷ２１（幅）は、２０μｍである。長さｔ２１（厚さ）は、５００μｍである。第１磁性部材５１の長さｔ５１、磁性部材の厚さ（長さｔ５１～ｔ５４）は、２μｍである。第１磁性部材５１の長さＬ５１は、１００μｍである。第１磁性部材５１の長さＷ５１（幅）は、２０μｍである。第２磁性部材５２の長さＬ５２は、１００μｍである。第２磁性部材５２の長さＷ５２（幅）は、２０μｍである。第３磁性部材５３の長さＬ５３（幅）は、８μｍである。第３磁性部材５３の長さＷ５３は、５０μｍである。第４磁性部材５４の長さＬ５４（幅）は、８μｍである。第４磁性部材５４の長さＷ５４は、５０μｍである。

磁性部材がテーパ状である場合、テーパ状の辺と第１方向Ｄ１との間の角度は、４５度である。第２構造ＣＦ２及び第４構造ＣＦ４においては、第１磁性部材５１及び第２磁性部材５２の第１絶縁領域８１ａの側の部分が台形状である。この場合、第１絶縁領域８１ａの側の部分の幅（幅Ｗａ１及びＷａ２）は、他の部分の幅（幅Ｗｂ１及びＷｂ２）の１／２である。第１磁性部材５１と第２磁性部材５２との間の距離ｇ１（図２（ｂ）参照）は１０μｍである。

シミュレーションにおいては、第１方向磁界及び第３方向磁界が第１素子１０Ａに印加される。第１方向磁界は、第１方向Ｄ１に沿う。第１方向磁界は、検出対象磁界Ｈｔに対応する。一方、シミュレーションにおける特異点が生じるのを避けるために、第３方向磁界と第３方向Ｄ３との間の角度は１０度である。第３方向磁界は、第１導電部材２１に第１電流ｉ１が流れたときに発生する第１磁界Ｈａに対応する。

図９は、センサの特性を例示するグラフである。
図９には、第１～第５構造ＣＦ１～ＣＦ５における特性が示されている。図９の縦軸は、ゲインＧＮ１である。ゲインＧＮ１は、第１方向Ｄ１の磁束密度に関する。ゲインＧＮ１は、磁性部材が設けられないときの第１部分領域ｐ１における磁束密度に対する磁束密度の比である。ゲインＧＮ１が高いことは、第１方向磁界（検出対象磁界Ｈｔ）を効率良く第１部分領域ｐ１に集中できることに対応する。

図９に示すように、第１～第５構造ＣＦ１～ＣＦ５において、１よりも高いゲインＧＮ１が得られる。第２構造ＣＦ２のゲインＧＮ１は、第１構造ＣＦ１のゲインＧＮ１よりも高い。磁性部材の先端部が台形状に細くなることで、高いゲインＧＮ１が得られる。磁性部材の先端部は、第１部分ａ１、第２部分ａ２、第３部分ａ３及び第４部分ａ４のそれぞれを含む領域である。

第３構造ＣＦ３のゲインＧＮ１は、第２構造ＣＦ２のゲインＧＮ１よりも低い。第５構造ＣＦ５のゲインＧＮ１は、第４構造ＣＦ４のゲインＧＮ１よりも低い。磁性部材の先端部が過度により細くなるとゲインＧＮ１が低くなると考えられる。磁性部材の先端部は、台形状であることがより好ましい。

図１０は、センサの特性を例示するグラフである。
図１０には、第１～第５構造ＣＦ１～ＣＦ５における特性が示されている。図１０の縦軸は、ゲインＧＮ２である。ゲインＧＮ２は、第３方向Ｄ３の磁束密度に関する。ゲインＧＮ２は、第３方向Ｄ３に沿った磁性部材が設けられないときの第１部分領域ｐ１における磁束密度に対する、磁束密度の比である。ゲインＧＮ２が高いことは、第３方向磁界（第１電流ｉ１に基づく交流磁界（第１磁界Ｈａ））を効率良く第１部分領域ｐ１に集中できることに対応する。

図１０に示すように、第１～第３構造ＣＦ１～ＣＦ３においては、ゲインＧＮ２は、１よりも低い。第４構造ＣＦ４及び第５構造ＣＦ５においては、ゲインＧＮ２は、１よりも高い。このように、第３磁性部材５３及び第４磁性部材５４が設けられることで、第１電流ｉ１に基づく交流磁界（第１磁界Ｈａ）を第１部分領域ｐ１に効率よく集めることができる。

図９に関して説明したように、第１～第３構造ＣＦ１～ＣＦ３においても、ゲインＧＮ１が１よりも高い。磁性部材が設けられないときと比べて、検出対象磁界Ｈｔを高い感度で検出できる。

図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式的平面図である。
図１１（ａ）に示すように、実施形態に係るセンサ１１７において、磁性部材は、第８構造ＣＦ８を有する。第８構造ＣＦ８において、第１磁性部材５１の先端部、及び、第２磁性部材５２の先端部は、曲線状（弧状）である。

図１１（ｂ）に示すように、実施形態に係るセンサ１１８において、磁性部材は、第９構造ＣＦ８を有する。第９構造ＣＦ９において、第３磁性部材５３の先端部、及び、第４磁性部材５４の先端部は、曲線状（弧状）である。磁性部材の先端部は台形状または弧状で良い。

図１２（ａ）～図１２（ｃ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。
図１２（ａ）は、平面図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＥ１－Ｅ２線断面図である。図１２（ｃ）は、図１２（ａ）のＦ１－Ｆ２線断面図である。

図１２（ａ）～１２（ｃ）に示すように、実施形態に係るセンサ１２０は、第１素子１０Ａを含む。第１素子１０Ａは、第１磁性部材５１、第２磁性部材５２、絶縁部材８１、第１配線４１、第２配線４２、第１磁気素子１１及び第１導電部材２１を含む。

第２磁性部材５２は、第１磁性部材５１から第２磁性部材５２への第１方向Ｄ１において第１磁性部材５１から離れる。絶縁部材８１は、第１絶縁領域８１ａを含む。第１絶縁領域８１ａは、第１磁性部材５１と第２磁性部材５２との間に設けられる。

第１配線４１は、第１接続領域４１ｃを含む。第２配線４２は、第２接続領域４２ｃを含む。

第１磁気素子１１は、第１磁性層１１ａ及び第１対向磁性層１１ｂを含む。第１磁性層１１ａから第１対向磁性層１１ｂへの第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１と交差する。この例では、第１磁気素子１１は、第１非磁性層１１ｎを含む。第１非磁性層１１ｎは、例えば、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｌよりなる群から選択された少なくとも１つを含む。

この例においても、第１方向Ｄ１に沿う第１磁気素子１１の長さ（長さＬ１１、図２（ｃ）参照）は、第３方向Ｄ３に沿う第１磁気素子の長さ（長さＷ１１、図２（ｃ）参照）よりも長い。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２を含む平面と交差する。

図１２（ｂ）に示すように、第１磁気素子１１は、第１部分領域ｐ１を含む。第１部分領域ｐ１から第１絶縁領域８１ａへの方向は、第２方向Ｄ２に沿う。

図１２（ａ）に示すように、第１接続領域４１ｃは、第１部分領域ｐ１の一部と電気的に接続される。第２接続領域４２ｃは、第１部分領域ｐ１の別の一部と電気的に接続される。第１部分領域ｐ１の上記の一部から第１部分領域ｐ１の上記の別の一部への方向は、第３方向Ｄ３の成分を含む。例えば、第１部分領域ｐ１の上記の一部から第１部分領域ｐ１の上記の別の一部への方向は、第３方向Ｄ３に沿っても良い。例えば、第１接続領域４１ｃから第２接続領域４２ｃへの方向は、第３方向Ｄ３の成分を含む。例えば、第１接続領域４１ｃから第２接続領域４２ｃへの方向は、第３方向Ｄ３に沿っても良い。

第１導電部材２１は、第１方向Ｄ１に延びる。第１導電部材２１から第１磁気素子１１への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。

このようなセンサ１２０においても、第１磁性部材５１及び第２磁性部材５２により、第１方向Ｄ１に沿う検出対象磁界Ｈｔを第１部分領域ｐ１に効率的に集中して印加できる。特性の向上が可能なセンサを提供できる。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、第１磁気素子１１は、第２部分領域ｐ２及び第３部分領域ｐ３を含んでも良い。第１部分領域ｐ１は、第１方向Ｄ１において、第２部分領域ｐ２と第３部分領域ｐ３との間にある。第２部分領域ｐ２は、第２方向Ｄ２において第１磁性部材５１と重なる。第３部分領域ｐ３は、第２方向Ｄ２において第２磁性部材５２と重なる。

センサ１２０においても、第２部分領域ｐ２及び第３部分領域ｐ３が設けられることで、第１磁気素子１１の長さ（長さＬ１１）を長くできる。第１磁気素子１１において、高い形状異方性が得られる。第１磁気素子１１に含まれる磁性層の磁化がより安定になる。

図２（ｂ）に示すように、第１対向磁性層１１ｂの一部は、第２方向Ｄ２において、第１磁性層１１ａの一部と第１接続領域４１ｃとの間にある。第１対向磁性層１１ｂの別の一部は、第２方向Ｄ２において、第１磁性層１１ａの別の一部と第２接続領域４２ｃとの間にある。上記の第１～第９構造ＣＦ１～ＣＦ９は、センサ１２０に適用できる。

図１３（ａ）～図１３（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図１３（ａ）は、平面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＧ１－Ｇ２線断面図である。図１３（ｃ）は、図１３（ａ）のＨ１－Ｈ２線断面図である。図１３（ｄ）は、図１３（ａ）のＩ１－Ｉ２線断面図である。

図１３（ａ）に示すように、実施形態に係るセンサ１２１において、第１配線４１の一部及び第２配線４２の一部は、第２方向Ｄ２において、第１磁性部材５１及び第２磁性部材５２と重なる。これを除くセンサ１２１の構成は、センサ１２０の構成と同様で良い。

第１磁気素子１１は、第４部分領域ｐ４及び第５部分領域ｐ５を含む。第１部分領域ｐ１は、第１方向Ｄ１において、第４部分領域ｐ４と第５部分領域ｐ５との間にある。第２部分領域ｐ２は、第１方向Ｄ１において、第４部分領域ｐ４と第１部分領域ｐ１との間にある。第３部分領域ｐ３は、第１方向Ｄ１において、第１部分領域ｐ１と第５部分領域ｐ５との間にある。第４部分領域ｐ４は、第２方向Ｄ２において第１接続領域４１ｃ及び第２接続領域４２ｃと重ならない。第４部分領域ｐ４から第１磁性部材５１の少なくとも一部への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第５部分領域ｐ５は、第２方向Ｄ２において第１接続領域４１ｃ及び第２接続領域４２ｃと重ならない。第５部分領域ｐ５から第２磁性部材５２の少なくとも一部への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。

第４部分領域ｐ４及び第５部分領域ｐ５が設けられることで、第１磁気素子１１の長さ（長さＬ１１）を長くできる。第１磁気素子１１において、高い形状異方性が得られる。第１磁気素子１１に含まれる磁性層の磁化がより安定になる。

図１４（ａ）～図１４（ｄ）は、第１実施形態に係るセンサを例示する模式図である。 図１４（ａ）は、平面図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）のＪ１－Ｊ２線断面図である。図１４（ｃ）は、図１４（ａ）のＫ１－Ｋ２線断面図である。図１４（ｄ）は、図１４（ａ）のＱ１－Ｑ２線断面図である。

図１４（ａ）～１４（ｄ）に示すように、実施形態に係るセンサ１３０は、第１素子１０Ａを含む。第１素子１０Ａは、第１磁性部材５１、第２磁性部材５２、絶縁部材８１、第１配線４１、第２配線４２、第１磁気素子１１及び第１導電部材２１を含む。

第２磁性部材５２は、第１磁性部材５１から第２磁性部材５２への第１方向Ｄ１において第１磁性部材５１から離れる。絶縁部材８１は、第１絶縁領域８１ａを含む。第１絶縁領域８１ａは、第１磁性部材５１と第２磁性部材５２との間に設けられる。第１配線４１は、第１接続領域４１ｃを含む。第２配線４２は、第２接続領域４２ｃを含む。

第１磁気素子１１は、第１磁性層１１ａ及び第１対向磁性層１１ｂを含む。第１磁性層１１ａから第１対向磁性層１１ｂへの方向（第２方向Ｄ２）は、第１方向Ｄ１と交差する。この例では、第１磁気素子１１は、第１非磁性層１１ｎを含む。第１非磁性層１１ｎは、第１磁性層１１ａと第１対向磁性層１１ｂとの間に設けられる。例えば、第１非磁性層１１ｎは、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔａ及びＴｉよりなる群から選択された少なくとも１つと、酸素と、を含む。第１非磁性層１１ｎは、例えば、ＭｇＯを含む。第１磁気素子１１は、例えば、ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistance）素子である。

第１方向Ｄ１に沿う第１磁気素子１１の長さ（長さＬ１１、図２（ｃ）参照））は、第３方向Ｄ３に沿う第１磁気素子１１の長さ（長さＷ１１、図２（ｃ）参照）よりも長い。第３方向Ｄ３は、第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２を含む平面と交差する。

第１磁気素子１１は、第１部分領域ｐ１を含む。図１４（ｂ）に示すように、第１部分領域ｐ１は、第２接続領域４２ｃと第１絶縁領域８１ａとの間にある。第１接続領域４１ｃは、第１部分領域ｐ１と第１絶縁領域８１ａとの間にある。第１接続領域４１ｃは、第１磁性層１１ａと第１対向磁性層１１ｂの一方と電気的に接続される。第２接続領域４２ｃは、第１磁性層１１ａと第１対向磁性層１１ｂの他方と電気的に接続される。

この例では、第１接続領域４１ｃは、第１磁性層１１ａと電気的に接続される。第２接続領域４２ｃは、第１対向磁性層１１ｂの他方と電気的に接続される。

第１導電部材２１は、第１方向Ｄ１に延びる。第１導電部材２１から第１磁気素子１１への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。

このようなセンサ１３０においても、第１磁性部材５１及び第２磁性部材５２により、第１方向Ｄ１に沿う検出対象磁界Ｈｔを第１部分領域ｐ１に効率的に集中して印加できる。特性の向上が可能なセンサを提供できる。

図１４（ｂ）に示すように、センサ１３０において、第１磁気素子１１は、第２部分領域ｐ２及び第３部分領域ｐ３を含んで良い、第１部分領域ｐ１は、第１方向Ｄ１において、第２部分領域ｐ２と第３部分領域ｐ３との間にある。第２部分領域ｐ２から第１磁性部材５１への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。第３部分領域ｐ３から第２磁性部材５２への方向は、第２方向Ｄ２に沿う。

第２部分領域ｐ２の一部は、第２方向Ｄ２において、第１接続領域４１ｃ及び第２接続領域４２ｃの少なくともいずれかと重なっても良い。第３部分領域ｐ３の一部は、第２方向Ｄ２において、第１接続領域４１ｃ及び第２接続領域４２ｃの少なくともいずれかと重なって良い。

センサ１３０においても、第２部分領域ｐ２及び第３部分領域ｐ３が設けられることで、第１磁気素子１１の長さ（長さＬ１１）を長くできる。第１磁気素子１１において、高い形状異方性が得られる。第１磁気素子１１に含まれる磁性層の磁化がより安定になる。第２部分領域ｐ２及び第３部分領域ｐ３が設けられることで、より安定した検出対象磁界Ｈｔを第１部分領域ｐ１に集中させることができる。

図１４（ｂ）に示すように、第１磁気素子１１は、第４部分領域ｐ４及び第５部分領域ｐ５をさらに含んで良い。第１部分領域ｐ１は、第１方向Ｄ１において、第４部分領域ｐ４と第５部分領域ｐ５との間にある。第２部分領域ｐ２は、第１方向Ｄ１において、第４部分領域ｐ４と第１部分領域ｐ１との間にある。第３部分領域ｐ３は、第１方向Ｄ１において、第１部分領域ｐ１と第５部分領域ｐ５との間にある。第４部分領域ｐ４は、第２方向Ｄ２において第１接続領域４１ｃ及び第２接続領域４２ｃと重ならない。第５部分領域ｐ５は、第２方向Ｄ２において第１接続領域４１ｃ及び第２接続領域４２ｃと重ならない。

第４部分領域ｐ４及び第５部分領域ｐ５が設けられることで、第１磁気素子１１の長さ（長さＬ１１）を長くできる。第１磁気素子１１において、高い形状異方性が得られる。第１磁気素子１１に含まれる磁性層の磁化がより安定になる。上記の第１～第９構造ＣＦ１～ＣＦ９は、センサ１２０に適用できる。

センサ１２０、１２１及びセンサ１３０において、第１～第３回路７１～７３を含む制御部７０が設けられて良い。

以下、実施形態に係るセンサ（センサ１１０、１２０、１２１及び１３０）における動作の例について説明する。既に説明したように、第１回路７１は、第１導電部材２１に交流成分を含む第１電流ｉ１を供給可能である。

図１５（ａ）及び図１５（ｂ）は、第１実施形態に係るセンサの動作を例示する模式図である。
図１５（ａ）は、第１電流ｉ１を例示している。図１５（ａ）の横軸は、時間ｔｍである。図１５（ａ）の縦軸は、第１電流ｉ１の値である。図１５（ａ）に示すように、第１電流ｉ１は、交流成分ｉａ１を含む。第１電流ｉ１の極小値は第１極性であり、第１電流ｉ１の極大値は第１極性である。第１極性は、正及び負の一方である。以下、第１極性が正である場合の例について説明する。

例えば、第１電流ｉ１は、交流成分ｉａ１及び直流成分ｉｄ１を含む。直流成分ｉｄ１は、交流成分ｉａ１の振幅ｉｐ１の１／２よりも大きい。第１電流ｉ１において、極小値と極大値との差が振幅ｉｐ１に対応する。実施形態においては、極小値及び極大値の両方が第１極性（例えば正）である。第１電流ｉ１が第２極性（例えば負）になることがない。第１電流ｉ１が０になることがない。

第１電流ｉ１により第１磁界Ｈａが生じる。第１磁界Ｈａは、第３方向Ｄ３に沿う。第３方向Ｄ３は、例えばＸ軸方向である。

図１５（ｂ）は、第１磁界Ｈａを例示している。図１５（ｂ）の横軸は、時間ｔｍである。図１５（ｂ）の縦軸は、第１磁界Ｈａの強度である。図１５（ｂ）に示すように、第１磁界Ｈａは、交流磁界成分Ｈａ１を含む。第１磁界Ｈａの極小値Ｈｍｉｎは第１極性であり、第１磁界Ｈａの極大値は第１極性である。

例えば、第１磁界Ｈａは、交流磁界成分Ｈａ１と、直流磁界成分Ｈｄ１と、を含む。直流磁界成分Ｈｄ１は、交流磁界成分Ｈａ１の振幅Ｈｐ１の１／２よりも大きい。第１磁界Ｈａにおいて、極小値と極大値との差が振幅Ｈｐ１に対応する。実施形態においては、極小値及び極大値の両方が第１極性（例えば正）である。第１磁界Ｈａが第２極性（例えば負）になることがない。第１磁界Ｈａが０になることがない。

このように、第１電流ｉ１が第１導電部材２１を流れることで、第１導電部材２１から第１磁界Ｈａが発生する。ある。磁界発生部２８から第３方向Ｄ３に沿う第１磁界Ｈａが発生する。

第１磁界Ｈａは、第１磁気素子１１に印加される。第１磁界Ｈａの変化に応じて第１磁気素子１１の第１電気抵抗が変化する。電気抵抗の変化は例えばＭＲ効果に基づく。例えば、第１電流ｉ１の変化に応じて、第１磁気素子１１の第１電気抵抗が変化する。

一方、検出対象磁界Ｈｔが第１磁気素子１１に加わる。検出対象磁界Ｈｔによっても、第１磁気素子１１の第１電気抵抗が変化する。このように、第１電気抵抗は、第１電流ｉ１（及び第１磁界Ｈａ）と、検出対象磁界Ｈｔの両方に応じて変化する。実施形態においては、第１電気抵抗の変化を検出し、その結果を第１電流ｉ１の交流成分ｉａ１の周波数（第１磁界Ｈａの交流磁界成分Ｈａ１の周波数）に基づいて処理することで、検出対象磁界Ｈｔを検出できる。

実施形態においては、上記のように、極小値及び極大値の両方が第１極性（例えば正）である。例えば、第１電流ｉ１及び第１磁界Ｈａは、常に第１極性（正）であり、０または負になることがない。これにより、ノイズを抑制した検出が可能になる。

例えば、第１電流ｉ１（及び第１磁界）が正から０または負になるときに、第１磁性層１１ａ及び第１対向磁性層１１ｂの少なくともいずれかにおいて磁区の乱れが生じる。磁区の乱れは、例えば、磁区の生成、磁区の消滅、または、磁区の移動などを含む。磁区の乱れにより、第１磁気素子１１から得られる信号にノイズが発生する、実施形態においては、第１電流ｉ１及び第１磁界Ｈａが常に１つの極性（例えば正）であると、磁区の乱れに起因するノイズが抑制できる。これにより、より安定して高い感度での検出が可能になる。実施形態によれば、特性の向上が可能なセンサ及び検査装置を提供できる。

図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、センサの特性を例示するグラフ図である。
これらの図は、実施形態に係るセンサ１１０の特性のシミュレーション結果を例示している。シミュレーションにおいて、第１磁性層１１ａが磁化自由層とされ、第１対向磁性層１１ｂが参照層とされる。第１方向Ｄ１に沿う検出対象磁界Ｈｔ、及び、第３方向Ｄ３に沿う磁界が、第１磁気素子１１に印加される。シミュレーションにおいて、これらの磁界は、直流成分を含まない。これらの磁界が印加されたときにおける、第１磁性層１１ａの磁化１１ａＭの向き、及び、第１対向磁性層１１ｂの磁化１１ｂＭが計算される。これらの磁化の向きの角度に基づいて磁気抵抗が計算される。

図１６（ａ）の横軸は、第３方向Ｄ３に沿う磁界の磁界強度Ｈａｓである。磁界強度Ｈａｓは、磁化自由層の異方性磁界Ｈｋで規格化されている。図１６（ａ）の縦軸は、磁気抵抗ＭＲ１である。磁気抵抗ＭＲ１は、磁気抵抗の最大値で規格化されている。図１６（ａ）には、各種の規格化検出対象磁界Ｈｔｓのときの値が示されている。規格化検出対象磁界Ｈｔｓは、磁化自由層の異方性磁界Ｈｋで規格化されている。

図１６（ａ）において、規格化検出対象磁界Ｈｔｓが０．０００１のときの磁気抵抗ＭＲ１は、第１磁気素子１１に検出対象磁界Ｈｔが実質的に印加されていないときの磁気抵抗に対応する。このとき、第３方向Ｄ３に沿う磁界の磁界強度Ｈａｓが上昇すると、磁気抵抗ＭＲ１は上昇する。第３方向Ｄ３に沿う磁界の磁界強度Ｈａｓが１以上において、磁気抵抗ＭＲ１は飽和する。

図１６（ａ）に示すように、規格化検出対象磁界Ｈｔｓが大きくなるに従って、磁気抵抗ＭＲ１の変化はなだらかになる。例えば、第３方向Ｄ３に沿う磁界の磁界強度Ｈａｓが１．５のときに、磁気抵抗ＭＲ１は、規格化検出対象磁界Ｈｔｓに応じて大きく変化する。このような特性を利用することで、磁気抵抗を検出することで、検出対象磁界Ｈｔを高い感度で検出できる。

図１６（ｂ）において、図１６（ａ）と同様のグラフにいくつかのパラメータの値が記載されている。第１方向Ｄ１に沿う検出対象磁界Ｈｔがゼロの場合（図１６（ｂ）では、Ｈｔｓ＝０．０００１）の磁気抵抗ＭＲ１の飽和値を１とする。検出対象磁界Ｈｔがゼロの場合において、磁気抵抗ＭＲ１が０．９となる磁界強度を、第１磁界値Ｈｓ１とする。第１磁界値Ｈｓ１は、第１極性（この例では正）である。第１磁界値Ｈｓ１は、例えば、近似飽和磁界に対応する。実施形態において、第１磁界Ｈａの極小値Ｈｍｉｎ（図１５（ｂ）参照）の絶対値は、第１磁界値Ｈｓ１の絶対値よりも大きいことが好ましい。

すなわち、実施形態において、例えば、
Ｈｄ１－Ｈｐ／２ ＞ Ｈｓ１
が満たされることが好ましい。このような条件により、検出対象磁界Ｈｔをより高い感度で効率的に検出できる。

第１方向Ｄ１に沿う検出対象磁界Ｈｔが第１磁気素子１１に印加されていない状態において、第１極性の第１磁界値Ｈｓ１を有する、第３方向Ｄ３に沿う磁界が第１磁気素子１１に印加されたときの第１磁気素子１１の電気抵抗は、飽和電気抵抗（磁気抵抗ＭＲ１の飽和値）の０．９倍である。飽和電気抵抗は、第３方向Ｄ３に沿う磁界が増大したときの第１磁気素子１１の電気抵抗の飽和値である。

実施形態において、第１電流ｉ１の極小値は、第１電流ｉ１の直流成分ｉｄ１と、交流成分ｉａ１の振幅ｉｐ１の１／２と、の差に対応する。この差（第１電流ｉ１の極小値の絶対値）は、第１磁界値Ｈｓ１に対応する第１極性の第１電流値の絶対値よりも大きいことが好ましい。例えば、第１方向Ｄ１に沿う検出対象磁界Ｈｔが第１磁気素子１１に印加されていない状態において、第１極性の第１電流値を有する電流が第１導電部材２１に流れたときの第１磁気素子１１の電気抵抗は、飽和電気抵抗の０．９倍である。飽和電気抵抗は、第１導電部材２１に流れる電流が増大したときの第１磁気素子１１の電気抵抗の飽和値である。このような第１電流ｉ１により、検出対象磁界Ｈｔをより高い感度で効率的に検出できる。

実施形態において、複数の磁気素子が設けられても良い。ブリッジ接続された複数の磁気素子を用いることで、検出対象磁界Ｈｔをより高い精度で検出できる。

図１７は、第１実施形態に係るセンサの動作を例示する模式図である。
図１７に示すように、実施形態に係るセンサ１４０において、素子部１０Ｕは、第１素子１０Ａ、第２素子１０Ｂ、第３素子１０Ｃ及び第４素子１０Ｄを含む。第１素子１０Ａは、第１磁気素子１１と第１導電部材２１とを含む。第２素子１０Ｂは、第２磁気素子１２と第２導電部材２２とを含む。第３素子１０Ｃは、第３磁気素子１３と第３導電部材２３とを含む。第４素子１０Ｄは、第４磁気素子１４と第４導電部材２４とを含む。第２素子１０Ｂ、第３素子１０Ｃ及び第４素子１０Ｄの構成は、第１素子１０Ａの構成と同様で良い。

図１７に示すように、第１導電部材２１は、第１導電部分２１ｅと第１他導電部分２１ｆとを含む。第１導電部分２１ｅから第１他導電部分２１ｆへの方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第２導電部材２２は、第２導電部分２２ｅと第２他導電部分２２ｆとを含む。第２導電部分２２ｅから第２他導電部分２２ｆへの方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第３導電部材２３は、第３導電部分２３ｅと第３他導電部分２３ｆとを含む。第３導電部分２３ｅから第３他導電部分２３ｆへの方向は、第１方向Ｄ１に沿う。第４導電部材２４は、第４導電部分２４ｅと第４他導電部分２４ｆとを含む。第４導電部分２４ｅから第４他導電部分２４ｆへの方向は、第１方向Ｄ１に沿う。

第１磁気素子１１は、第１素子部分１１ｅ及び第１他素子部分１１ｆを含む。第１素子部分１１ｅは、第１導電部分２１ｅに対応する。第１他素子部分１１ｆは、第１他導電部分２１ｆに対応する。第１素子部分１１ｅから第１他素子部分１１ｆへの向きは、第１向きである。

第２磁気素子１２は、第２素子部分１２ｅ及び第２他素子部分１２ｆを含む。第２素子部分１２ｅは、第２導電部分２２ｅに対応する。第２他素子部分１２ｆは、第２他導電部分２２ｆに対応する。第２素子部分１２ｅから第２他素子部分１２ｆへの向きは、第２向きである。

第３磁気素子１３は、第３素子部分１３ｅ及び第３他素子部分１３ｆを含む。第３素子部分１３ｅは、第３導電部分２３ｅに対応する。第３他素子部分１３ｆは、第３他導電部分２３ｆに対応する。第３素子部分１３ｅから第３他素子部分１３ｆへの向きは、第３向きである。

第４磁気素子１４は、第４素子部分１４ｅ及び第４他素子部分１４ｆを含む。第４素子部分１４ｅは、第４導電部分２４ｅに対応する。第４他素子部分１４ｆは、第４他導電部分２４ｆに対応する。第４素子部分１４ｅから第４他素子部分１４ｆへの向きは、第４向きである。

第１素子部分１１ｅは、第２回路７２と電気的に接続される。第１他素子部分１１ｆは、第２素子部分１２ｅと電気的に接続される。第２他素子部分１２ｆは、第２回路７２と電気的に接続される。

第３素子部分１３ｅは、第２回路７２と電気的に接続される。第３他素子部分１３ｆは、第４素子部分１４ｅと電気的に接続される。第４他素子部分１４ｆは、第２回路７２と電気的に接続される。

検出電流ｉｄは、第１向きに第１磁気素子１１を流れ、第２向きに第２磁気素子１２を流れ、第３向きに第３磁気素子１３を流れ、第４向きに第４磁気素子１４を流れる。

この例では、第１導電部分２１ｅは、第１回路７１と電気的に接続される。第１他導電部分２１ｆは、第４導電部分２４ｅと電気的に接続される。第４他導電部分２４ｆは、第３他導電部分２３ｆと電気的に接続される。第３導電部分２３ｅは、第２他導電部分２２ｆと電気的に接続される。第２導電部分２２ｅは、第１回路７１と電気的に接続される。

第１回路７１から供給される第１電流ｉ１が第１導電部材２１を第１向きに流れているときに、第１電流ｉ１は第２導電部材２２を第２向きの逆向きに流れ、第１電流ｉ１は第３導電部材２３を第３向きの逆向きに流れ、第１電流ｉ１は第４導電部材２４を第４向ききに流れる。

第１接続点ＣＰ１は、第１他素子部分１１ｆと第２素子部分１２ｅとの間の接続点である。第２接続点ＣＰ２は、第３他素子部分１３ｆと第４素子部分１４ｅとの間の接続点である。

このように、素子部１０Ｕは、複数の素子（第１～第４素子１０Ａ～１０Ｄなど）を含むブリッジ回路１０Ｖを含んでも良い。第２回路７２は、ブリッジ回路１０Ｖに検出電流ｉｄを供給可能である。第３回路７３は、ブリッジ回路１０Ｖの第１中点（例えば第１接続点ＣＰ１）の電位と、ブリッジ回路１０Ｖの第２中点（例えば第２接続点ＣＰ２）の電位と、の差に対応する値を検出可能である。

複数の素子（第１～第４素子１０Ａ～１０Ｄなど）において、上記の第１～第９構造ＣＦ１～ＣＦ９を含んで良い。

（第２実施形態）
第２実施形態は、検査装置に係る。後述するように、検査装置は、診断装置を含んでも良い。

図１８は、第２実施形態に係る検査装置を示す模式的斜視図である。
図１８に示すように、第２実施形態に係る検査装置７１０は、センサ１５０ａ（磁気センサ）と、処理部７７０と、を含む。センサ１５０ａは、第１実施形態に係るセンサ及びその変形で良い。処理部７７０は、センサ１５０ａから得られる出力信号を処理する。処理部７７０において、センサ１５０ａから得られた信号と、基準値と、の比較などが行われても良い。処理部７７０は、処理結果に基づいて、検査結果を出力可能である。

例えば、検査装置７１０により、検査対象６８０が検査される。検査対象６８０は、例えば、電子装置（半導体回路などを含む）である。検査対象６８０は、例えば、電池６１０などでも良い。

例えば、実施形態に係るセンサ１５０ａは、電池６１０とともに用いられても良い。例えば、電池システム６００は、電池６１０及びセンサ１５０ａを含む。センサ１５０ａは、電池６１０に流れる電流により生じる磁界を検出できる。

図１９は、第２実施形態に係る検査装置を示す模式的平面図である。
図１９に示すように、センサ１５０ａは、例えば、実施形態に係る複数のセンサを含む。この例では、センサ１５０ａは、複数のセンサ（センサ１１０などの素子部１０Ｕなど）を含む。複数のセンサは、例えば、２つの方向（例えば、Ｘ軸方向及びＹ軸方向）に沿って並ぶ。複数のセンサ１１０は、例えば、基板の上に設けられる。

センサ１５０ａは、検査対象６８０（例えば電池６１０でも良い）に流れる電流により生じる磁界を検出できる。例えば、電池６１０が異常な状態に近づくと、電池６１０に異常な電流が流れる場合がある。センサ１５０ａにより異常な電流を検出することで、電池６１０の状態の変化を知ることができる。例えば、電池６１０に近づけてセンサ１５０ａが置かれた状態で、２つの方向のセンサ群駆動手段を用いて、電池６１０の全体を短時間で検査できる。センサ１５０ａは、電池６１０の製造における、電池６１０の検査に用いられても良い。

実施形態に係るセンサは、例えば、診断装置などの検査装置７１０に応用できる。
図２０は、実施形態に係るセンサ及び検査装置を示す模式図である。
図２０に示すように、検査装置７１０の例である診断装置５００は、センサ１５０を含む。センサ１５０は、第１実施形態に関して説明したセンサ、及び、それらの変形を含む。

診断装置５００において、センサ１５０は、例えば、脳磁計である。脳磁計は、脳神経が発する磁界を検出する。センサ１５０が脳磁計に用いられる場合、センサ１５０に含まれる磁気素子のサイズは、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ未満である。このサイズは、例えば、ＭＦＣを含めた長さである。

図２０に示すように、センサ１５０（脳磁計）は、例えば、人体の頭部に装着される。センサ１５０（脳磁計）は、センサ部３０１を含む。センサ１５０（脳磁計）は、複数のセンサ部３０１を含んでも良い。複数のセンサ部３０１の数は、例えば、約１００個（例えば５０個以上１５０個以下）である。複数のセンサ部３０１は、柔軟性を有する基体３０２に設けられる。

センサ１５０は、例えば、差動検出などの回路を含んでも良い。センサ１５０は、センサとは別のセンサ（例えば、電位端子または加速度センサなど）を含んでも良い。

センサ１５０のサイズは、従来のＳＱＵＩＤセンサのサイズに比べて小さい。このため、複数のセンサ部３０１の設置が容易である。複数のセンサ部３０１と、他の回路と、の設置が容易である。複数のセンサ部３０１と、他のセンサと、の共存が容易である。

基体３０２は、例えばシリコーン樹脂などの弾性体を含んでも良い。基体３０２に、例えば、複数のセンサ部３０１が繋がって設けられる。基体３０２は、例えば、頭部に密着できる。

センサ部３０１の入出力コード３０３は、診断装置５００のセンサ駆動部５０６及び信号入出力部５０４と接続される。センサ駆動部５０６からの電力と、信号入出力部５０４からの制御信号と、に基づいて、センサ部３０１において、磁界測定が行われる。その結果は、信号入出力部５０４に入力される。信号入出力部５０４で得た信号は、信号処理部５０８に供給される。信号処理部５０８において、例えば、ノイズの除去、フィルタリング、増幅、及び、信号演算などの処理が行われる。信号処理部５０８で処理された信号が、信号解析部５１０に供給される。信号解析部５１０は、例えば、脳磁計測のための特定の信号を抽出する。信号解析部５１０において、例えば、信号位相を整合させる信号解析が行われる。

信号解析部５１０の出力（信号解析が終了したデータ）が、データ処理部５１２に供給される。データ処理部５１２では、データ解析が行われる。このデータ解析において、例えば、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging)などの画像データが取り入られることが可能である。このデータ解析においては、例えば、ＥＥＧ（Electroencephalogram)などの頭皮電位情報などが取り入れられることが可能である。データ解析により、例えば、神経発火点解析、または、逆問題解析などが行われる。

データ解析の結果は、例えば、画像化診断部５１６に供給される。画像化診断部５１６において、画像化が行われる。画像化により、診断が支援される。

上記の一連の動作は、例えば、制御機構５０２によって制御される。例えば、一次信号データ、または、データ処理途中のメタデータなどの必要なデータは、データサーバに保存される。データサーバと制御機構とは、一体化されても良い。

実施形態に係る診断装置５００は、センサ１５０と、センサ１５０から得られる出力信号を処理する処理部と、を含む。この処理部は、例えば、信号処理部５０８及びデータ処理部５１２の少なくともいずれかを含む。処理部は、例えば、コンピュータなどを含む。

図２０に示すセンサ１５０では、センサ部３０１は、人体の頭部に設置されている。センサ部３０１は、人体の胸部に設置されても良い。これにより、心磁測定が可能となる。例えば、センサ部３０１を妊婦の腹部に設置しても良い。これにより、胎児の心拍検査を行うことができる。

被験者を含めたセンサ装置は、シールドルーム内に設置されるのが好ましい。これにより、例えば、地磁気または磁気ノイズの影響が抑制できる。

例えば、人体の測定部位、または、センサ部３０１を局所的にシールドする機構を設けても良い。例えば、センサ部３０１にシールド機構を設けても良い。例えば、信号解析またはデータ処理において、実効的なシールドを行っても良い。

実施形態において、基体３０２は、柔軟性を有しても良く、柔軟性を実質的に有しなくても良い。図２０に示す例では、基体３０２は、連続した膜を帽子状に加工したものである。基体３０２は、ネット状でも良い。これにより、例えば、良好な装着性が得られる。例えば、基体３０２の人体への密着性が向上する。基体３０２は、ヘルメット状で、硬質でも良い。

図２１は、実施形態に係る検査装置を示す模式図である。
図２１は、磁計の一例である。図２１に示す例では、平板状の硬質の基体３０５上にセンサ部３０１が設けられる。

図２１に示した例において、センサ部３０１から得られる信号の入出力は、図２０に関して説明した入出力と同様である。図２１に示した例において、センサ部３０１から得られる信号の処理は、図２０に関して説明した処理と同様である。

生体から発生する磁界などの微弱な磁界を計測する装置として、SQUID (Superconducting Quantum Interference Device：超伝導量子干渉素子)センサを用いる参考例がある。この参考例においては、超伝導を用いるため、装置が大きく、消費電力も大きい。測定対象(患者)の負担が大きい。

実施形態によれば、装置が小型にできる。消費電力を抑制できる。測定対象(患者)の負担が軽減できる。実施形態によれば、磁界検出のＳＮ比を向上できる。感度を向上できる。

実施形態は、以下の構成（例えば技術案）を含んで良い。
（構成１）
第１磁性部材と、
第２磁性部材であって、前記第２磁性部材は、前記第１磁性部材から前記第２磁性部材への第１方向において前記第１磁性部材から離れた、前記第２磁性部材と、
第１絶縁領域を含む絶縁部材であって、前記第１絶縁領域は、前記第１磁性部材と前記第２磁性部材との間に設けられた、前記絶縁部材と、
第１接続領域を含む第１配線と、
第２接続領域を含む第２配線と、
第１磁性層及び第１対向磁性層を含む第１磁気素子であって、前記第１磁性層から前記第１対向磁性層への第２方向は、前記第１方向と交差し、前記第１方向に沿う前記第１磁気素子の長さは、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する第３方向に沿う前記第１磁気素子の長さよりも長く、前記第１磁気素子は、第１部分領域、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域及び第５部分領域を含み、前記第１部分領域は、前記第１方向において、前記第４部分領域と前記第５部分領域との間にあり、前記第２部分領域は、前記第１方向において、前記第４部分領域と前記第１部分領域との間にあり、前記第３部分領域は、前記第１方向において、前記第１部分領域と前記第５部分領域との間にあり、前記第１部分領域から前記第１絶縁領域への方向は、前記第２方向に沿い、前記第２部分領域から前記第１接続領域への方向は、前記第２方向に沿い、前記第２部分領域は、前記第１接続領域と電気的に接続され、前記第３部分領域から前記第２接続領域への方向は、前記第２方向に沿い、前記第３部分領域は、前記第２接続領域と電気的に接続され、前記第４部分領域から前記第１磁性部材の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿い、前記第５部分領域から前記第２磁性部材の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿う、前記第１磁気素子と、
前記第１方向に延びる第１導電部材であって、前記第１導電部材から前記第１磁気素子への方向は、前記第２方向に沿う前記第１導電部材と、
を含む第１素子を備えた、センサ。

（構成２）
前記第１接続領域は、前記第２方向において前記第１磁性部材と重なり、
前記第２接続領域は、前記第２方向において前記第２磁性部材と重なる、構成１記載のセンサ。

（構成３）
前記第１接続領域の一部は、前記第２方向において前記第１絶縁領域と重なり、
前記第２接続領域の一部は、前記第２方向において前記第１絶縁領域と重なる、構成１または２に記載のセンサ。

（構成４）
第１磁性部材と、
第２磁性部材であって、前記第２磁性部材は、前記第１磁性部材から前記第２磁性部材への第１方向において前記第１磁性部材から離れた、前記第２磁性部材と、
第１絶縁領域を含む絶縁部材であって、前記第１絶縁領域は、前記第１磁性部材と前記第２磁性部材との間に設けられた、前記絶縁部材と、
第１接続領域を含む第１配線と、
第２接続領域を含む第２配線と、
第１磁性層及び第１対向磁性層を含む第１磁気素子であって、前記第１磁性層から前記第１対向磁性層への第２方向は、前記第１方向と交差し、前記第１方向に沿う前記第１磁気素子の長さは、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する第３方向に沿う前記第１磁気素子の長さよりも長く、前記第１磁気素子は、第１部分領域を含み、前記第１部分領域から前記第１絶縁領域への方向は前記第２方向に沿い、前記第１接続領域は、前記第１部分領域の一部と電気的に接続され、前記第２接続領域は、前記第１部分領域の別の一部と電気的に接続され、前記第１部分領域の前記一部から前記第１部分領域の前記別の一部への方向は、前記第３方向の成分を含む、前記第１磁気素子と、
前記第１方向に延びる第１導電部材であって、前記第１導電部材から前記第１磁気素子への方向は、前記第２方向に沿う前記第１導電部材と、
を含む第１素子を備えた、センサ。

（構成５）
前記第１磁気素子は、第２部分領域及び第３部分領域を含み、
前記第１部分領域は、前記第１方向において、前記第２部分領域と前記第３部分領域との間にあり、
前記第２部分領域は、前記第２方向において前記第１接続領域と重なり、
前記第３部分領域は、前記第２方向において前記第２接続領域と重なる、構成４に記載のセンサ。

（構成６）
前記第１磁気素子は、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１非磁性層を含み、
前記第１非磁性層は、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、構成１～５のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成７）
前記第１対向磁性層の一部は、前記第２方向において、前記第１磁性層の一部と前記第１接続領域との間にあり、
前記第１対向磁性層の別の一部は、前記第２方向において、前記第１磁性層の別の一部と前記第２接続領域との間にある、構成１～６のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成８）
第１磁性部材と、
第２磁性部材であって、前記第２磁性部材は、前記第１磁性部材から前記第２磁性部材への第１方向において前記第１磁性部材から離れた、前記第２磁性部材と、
第１絶縁領域を含む絶縁部材であって、前記第１絶縁領域は、前記第１磁性部材と前記第２磁性部材との間に設けられた、前記絶縁部材と、
第１接続領域を含む第１配線と、
第２接続領域を含む第２配線と、
第１磁性層及び第１対向磁性層を含む第１磁気素子であって、前記第１磁性層から前記第１対向磁性層への第２方向は、前記第１方向と交差し、前記第１方向に沿う前記第１磁気素子の長さは、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する第３方向に沿う前記第１磁気素子の長さよりも長く、前記第１磁気素子は、第１部分領域を含み、前記第１部分領域は、前記第２接続領域と前記第１絶縁領域との間にあり、前記第１接続領域は前記第１部分領域と前記第１絶縁領域との間にあり、前記第１接続領域は、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層の一方と電気的に接続され、前記第２接続領域は、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層の他方と電気的に接続された、前記第１磁気素子と、
前記第１方向に延びる第１導電部材であって、前記第１導電部材から前記第１磁気素子への方向は、前記第２方向に沿う前記第１導電部材と、
を含む第１素子を備えた、センサ。

（構成９）
前記第１磁気素子は、第２部分領域及び第３部分領域をさらに含み、
前記第１部分領域は、前記第１方向において、前記第２部分領域と前記第３部分領域との間にあり、
前記第２部分領域から前記第１磁性部材への方向は、前記第２方向に沿い、
前記第３部分領域から前記第２磁性部材への方向は、前記第２方向に沿う、
構成８に記載のセンサ。

（構成１０）
前記第２部分領域の一部は、前記第２方向において、前記第１接続領域及び前記第２接続領域の少なくともいずれかと重なり、
前記第３部分領域の一部は、前記第２方向において、前記第１接続領域及び前記第２接続領域の少なくともいずれかと重なる、構成９に記載のセンサ。

（構成１１）
前記第１磁気素子は、第４部分領域及び第５部分領域をさらに含み、
前記第１部分領域は、前記第１方向において、前記第４部分領域と前記第５部分領域との間にあり、
前記第２部分領域は、前記第１方向において、前記第４部分領域と前記第１部分領域との間にあり、
前記第３部分領域は、前記第１方向において、前記第１部分領域と前記第５部分領域との間にあり、
前記第４部分領域は、前記第２方向において前記第１接続領域及び前記第２接続領域と重ならず、
前記第５部分領域は、前記第２方向において前記第１接続領域及び前記第２接続領域と重ならない、構成１０に記載のセンサ。

（構成１２）
前記第１磁気素子は、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１非磁性層と含み、
前記第１非磁性層は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔａ及びＴｉよりなる群から選択された少なくとも１つと、酸素と、を含む、構成８～１１のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１３）
前記第１磁性部材は、第１部分と第１他部分とを含み、前記第１部分は、前記第１方向において前記第１絶縁領域と前記第１他部分との間にあり、
前記第１部分の前記第３方向に沿う幅は、前記第１他部分の前記第３方向に沿う幅よりも狭い、構成１～１２のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１４）
前記第１導電部材は、第１導電領域を含み、
前記第１導電領域は、前記第２方向において前記第１部分と重なり、
前記第１導電領域の前記第３方向に沿う幅は、前記第１部分の前記第３方向に沿う前記幅よりも広く、前記第１他部分の前記第３方向に沿う前記幅よりも狭い、構成１３に記載のセンサ。

（構成１５）
第３磁性部材と、
第４磁性部材と、
をさらに備え、
前記第４磁性部材は、前記第３方向において前記第３磁性部材から離れ、
前記第１絶縁領域は、前記第３磁性部材と前記第４磁性部材との間に設けられた、構成１～１４のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１６）
前記第３磁性部材は、第３部分と第３他部分とを含み、前記第３部分は、前記第３方向において前記第１絶縁領域と前記第３他部分との間にあり、
前記第３部分の前記第１方向に沿う幅は、前記第３他部分の前記第１方向に沿う幅よりも狭い、構成１５に記載のセンサ。

（構成１７）
第１回路を含む制御部をさらに備え、
前記第１導電部材は、第１導電部分及び第１他導電部分を含み、前記第１他導電部分から前記第１導電部分への方向は、前記第１方向に沿い、
前記第１回路は、前記第１導電部分及び前記第１他導電部分と電気的に接続され、
前記第１回路は、前記第１導電部材に交流成分を含む第１電流を供給可能である、構成１～１６のいずれか１つに記載のセンサ。

（構成１８）
前記制御部は、
前記第１磁気素子に検出電流を供給可能な第２回路と、
前記第１磁気素子の電気抵抗の変化に対応する信号を検出可能な第３回路と、
を含む、構成１７に記載のセンサ。

（構成１９）
前記第１磁気素子の電気抵抗は、前記第１電流の変化に応じて変化する、構成１７に記載のセンサ。

（構成２０）
構成１～１９のいずれか１つに記載のセンサと、
前記センサから得られる出力信号を処理する処理部と、
を備えた検査装置。

実施形態によれば、特性の向上が可能なセンサ及び検査装置が提供できる。

以上、例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの例に限定されるものではない。例えば、センサまたは検査装置に含まれる、磁性層、磁気素子、導電部材、制御部及び処理部などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。

各例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。

本発明の実施の形態として上述したセンサ及び検査装置を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全てのセンサ及び検査装置も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。

本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０Ａ～１０Ｄ…第１～第４素子、 １０Ｕ…素子部、 １０Ｖ…ブリッジ回路、 １１～１４…第１～第４磁気素子、 １１ａ…第１磁性層、 １１ａＭ…磁化、 １１ｂ…第１対向磁性層、 １１ｂＭ…磁化、 １１ｅ～１４ｅ…第１～第４素子部分、 １１ｆ～１４ｆ…第１～第４他素子部分、 １１ｎｎ…第１非磁性層、 ２１～２４…第１～第４導電部材、 ２１ａ、２１ｂ…第１、第２導電領域、 ２１ｅ～２４ｅ…第１～第４導電部分、 ２１ｆ～２４ｆ…第１～第４他導電部分、 ２８…磁界発生部、 ４１、４２…第１、第２配線、 ４１ｃ、４２ｃ…第１、第２接続領域、 ５１～５４…第１～第４磁性部材、 ７０…制御部、 ７１～７３…第１～第３回路、 ８１…絶縁部材、 ８１ａ～８１ｄ…第１～第４絶縁領域、 １１０～１１８、１２０、１２１、１３０、１４０、１５０、１５０ａ…センサ、 ３０１…センサ部、 ３０２…基体、 ３０３…入出力コード、 ３０５…基体、 ５００…診断装置、 ５０２…制御機構、 ５０４…信号入出力部、 ５０６…センサ駆動部、 ５０８…信号処理部、 ５１０…信号解析部、 ５１２…データ処理部、 ５１６…画像化診断部、 ６００…電池システム、 ６１０…電池、 ６８０…検査対象、 ７１０…検査装置、 ７７０…処理部、 ＣＦ１～ＣＦ９…第１～第９構造、 ＣＰ１、ＣＰ２…第１、第２接続点、 Ｄ１～Ｄ３…第１～第３方向、 ＧＮ１、ＧＮ２…ゲイン、 Ｈａ…第１磁界、 Ｈａ１…交流磁界成分、 Ｈａｓ…磁界強度、 Ｈｄ１…直流磁界成分、 Ｈｍｉｎ…極小値、 Ｈｐ１…振幅、 Ｈｓ１…第１磁界値、 Ｈｔ…検出対象磁界、 Ｈｔｓ…規格化検出対象磁界、 Ｌ１１、Ｌ２１、Ｌ４１ｃ、Ｌ４２ｃ、Ｌ５１～Ｌ５４…長さ、 ＭＲ１…磁気抵抗、 Ｗ１１、Ｗ２１、Ｗ５１～Ｗ５４…長さ、 Ｗａ１～Ｗａ４、Ｗｂ１～Ｗｂ４、Ｗａ２１、Ｗｂ２１…幅、 ａ１～ａ４…第１～第４部分、 ｂ１～ｂ４…第１～第４他部分、 ｇ１…距離、 ｉ１…第１電流、 ｉａ１…交流成分、 ｉｄ…検出電流、 ｉｄ１…直流成分、 ｉｐ１…振幅、 ｐ１～ｐ５…第１～第５部領域、 ｔ１１、ｔ２１、ｔ５１～ｔ５４…長さ、 ｔｍ…時間

Claims (11)

1. 第１磁性部材と、
   第２磁性部材であって、前記第２磁性部材は、前記第１磁性部材から前記第２磁性部材への第１方向において前記第１磁性部材から離れた、前記第２磁性部材と、
   第１絶縁領域を含む絶縁部材であって、前記第１絶縁領域は、前記第１磁性部材と前記第２磁性部材との間に設けられた、前記絶縁部材と、
   第１接続領域を含む第１配線と、
   第２接続領域を含む第２配線と、
   第１磁性層及び第１対向磁性層を含む第１磁気素子であって、前記第１磁性層から前記第１対向磁性層への第２方向は、前記第１方向と交差し、前記第１方向に沿う前記第１磁気素子の長さは、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する第３方向に沿う前記第１磁気素子の長さよりも長く、前記第１磁気素子は、第１部分領域、第２部分領域、第３部分領域、第４部分領域及び第５部分領域を含み、前記第１部分領域は、前記第１方向において、前記第４部分領域と前記第５部分領域との間にあり、前記第２部分領域は、前記第１方向において、前記第４部分領域と前記第１部分領域との間にあり、前記第３部分領域は、前記第１方向において、前記第１部分領域と前記第５部分領域との間にあり、前記第１部分領域から前記第１絶縁領域への方向は、前記第２方向に沿い、前記第２部分領域から前記第１接続領域への方向は、前記第２方向に沿い、前記第２部分領域は、前記第１接続領域と電気的に接続され、前記第３部分領域から前記第２接続領域への方向は、前記第２方向に沿い、前記第３部分領域は、前記第２接続領域と電気的に接続され、前記第４部分領域から前記第１磁性部材の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿い、前記第５部分領域から前記第２磁性部材の少なくとも一部への方向は、前記第２方向に沿う、前記第１磁気素子と、
   前記第１方向に延びる第１導電部材であって、前記第１導電部材から前記第１磁気素子への方向は、前記第２方向に沿う前記第１導電部材と、
   を含む第１素子を備えた、センサ。
2. 第１磁性部材と、
   第２磁性部材であって、前記第２磁性部材は、前記第１磁性部材から前記第２磁性部材への第１方向において前記第１磁性部材から離れた、前記第２磁性部材と、
   第１絶縁領域を含む絶縁部材であって、前記第１絶縁領域は、前記第１磁性部材と前記第２磁性部材との間に設けられた、前記絶縁部材と、
   第１接続領域を含む第１配線と、
   第２接続領域を含む第２配線と、
   第１磁性層及び第１対向磁性層を含む第１磁気素子であって、前記第１磁性層から前記第１対向磁性層への第２方向は、前記第１方向と交差し、前記第１方向に沿う前記第１磁気素子の長さは、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する第３方向に沿う前記第１磁気素子の長さよりも長く、前記第１磁気素子は、第１部分領域を含み、前記第１部分領域から前記第１絶縁領域への方向は前記第２方向に沿い、前記第１接続領域は、前記第１部分領域の一部と電気的に接続され、前記第２接続領域は、前記第１部分領域の別の一部と電気的に接続され、前記第１部分領域の前記一部から前記第１部分領域の前記別の一部への方向は、前記第３方向の成分を含む、前記第１磁気素子と、
   前記第１方向に延びる第１導電部材であって、前記第１導電部材から前記第１磁気素子への方向は、前記第２方向に沿う前記第１導電部材と、
   を含む第１素子を備えた、センサ。
3. 前記第１磁気素子は、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１非磁性層を含み、
   前記第１非磁性層は、Ｃｕ、Ａｕ及びＡｇよりなる群から選択された少なくとも１つを含む、請求項１または２に記載のセンサ。
4. 第１磁性部材と、
   第２磁性部材であって、前記第２磁性部材は、前記第１磁性部材から前記第２磁性部材への第１方向において前記第１磁性部材から離れた、前記第２磁性部材と、
   第１絶縁領域を含む絶縁部材であって、前記第１絶縁領域は、前記第１磁性部材と前記第２磁性部材との間に設けられた、前記絶縁部材と、
   第１接続領域を含む第１配線と、
   第２接続領域を含む第２配線と、
   第１磁性層及び第１対向磁性層を含む第１磁気素子であって、前記第１磁性層から前記第１対向磁性層への第２方向は、前記第１方向と交差し、前記第１方向に沿う前記第１磁気素子の長さは、前記第１方向及び前記第２方向を含む平面と交差する第３方向に沿う前記第１磁気素子の長さよりも長く、前記第１磁気素子は、第１部分領域を含み、前記第１部分領域は、前記第２接続領域と前記第１絶縁領域との間にあり、前記第１接続領域は前記第１部分領域と前記第１絶縁領域との間にあり、前記第１接続領域は、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層の一方と電気的に接続され、前記第２接続領域は、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層の他方と電気的に接続された、前記第１磁気素子と、
   前記第１方向に延びる第１導電部材であって、前記第１導電部材から前記第１磁気素子への方向は、前記第２方向に沿う前記第１導電部材と、
   を含む第１素子を備えた、センサ。
5. 前記第１磁気素子は、前記第１磁性層と前記第１対向磁性層との間に設けられた第１非磁性層と含み、
   前記第１非磁性層は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔａ及びＴｉよりなる群から選択された少なくとも１つと、酸素と、を含む、請求項４に記載のセンサ。
6. 前記第１磁性部材は、第１部分と第１他部分とを含み、前記第１部分は、前記第１方向において前記第１絶縁領域と前記第１他部分との間にあり、
   前記第１部分の前記第３方向に沿う幅は、前記第１他部分の前記第３方向に沿う幅よりも狭い、請求項１～５のいずれか１つに記載のセンサ。
7. 前記第１導電部材は、第１導電領域を含み、
   前記第１導電領域は、前記第２方向において前記第１部分と重なり、
   前記第１導電領域の前記第３方向に沿う幅は、前記第１部分の前記第３方向に沿う前記幅よりも広く、前記第１他部分の前記第３方向に沿う前記幅よりも狭い、請求項６に記載のセンサ。
8. 第３磁性部材と、
   第４磁性部材と、
   をさらに備え、
   前記第４磁性部材は、前記第３方向において前記第３磁性部材から離れ、
   前記第１絶縁領域は、前記第３磁性部材と前記第４磁性部材との間に設けられた、請求項１～７のいずれか１つに記載のセンサ。
9. 前記第３磁性部材は、第３部分と第３他部分とを含み、前記第３部分は、前記第３方向において前記第１絶縁領域と前記第３他部分との間にあり、
   前記第３部分の前記第１方向に沿う幅は、前記第３他部分の前記第１方向に沿う幅よりも狭い、請求項８に記載のセンサ。
10. 第１回路を含む制御部をさらに備え、
    前記第１導電部材は、第１導電部分及び第１他導電部分を含み、前記第１他導電部分から前記第１導電部分への方向は、前記第１方向に沿い、
    前記第１回路は、前記第１導電部分及び前記第１他導電部分と電気的に接続され、
    前記第１回路は、前記第１導電部材に交流成分を含む第１電流を供給可能である、請求項１～９のいずれか１つに記載のセンサ。
11. 請求項１～１０のいずれか１つに記載のセンサと、
    前記センサから得られる出力信号を処理する処理部と、
    を備えた検査装置。

Images