CN112305469A - 具有集成式退火结构的巨磁阻传感器 - Google Patents

具有集成式退火结构的巨磁阻传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有集成式退火结构的巨磁阻传感器。该传感器包括：第一组GMR结构，第一组GMR结构又包括：基片、沉积在基片上被绝缘层覆盖的退火结构、多层膜结构，该多层膜包含：有固定磁化方向的被钉扎层，磁化方向随外界磁场发生改变的自由层，夹于被钉扎层、自由层之间的非磁性层；第二组GMR结构：已沉积第一组GMR结构的基片，沉积在基片上被绝缘层覆盖的退火结构，多层膜结构。第一组GMR结构的被钉扎方向与第二组GMR结构的被钉扎方向不同。本发明是一种新型、有效的、集成了退火结构的GMR结构，能够在一个GMR传感器中实现具有不同磁化方向的GMR结构，以及用该结构组成惠斯通全桥结构的GMR传感器。

Description

具有集成式退火结构的巨磁阻传感器
技术领域
本发明涉及巨磁阻传感器，具体涉及具有集成式退火结构的巨磁阻传感器。
背景技术
巨磁阻(简称GMR，Giant MagnetoResistance)传感器应用广泛，是目前最具发展前景的磁传感器之一。GMR传感器核心结构包含一个由两个铁磁层中间夹着一个非铁磁层的“三明治”结构。如图1所示，GMR传感器(10)包含铁磁层(第一铁磁层12和第二铁磁层16)及中间的非铁磁层(14)。铁磁层(第一铁磁层12和第二铁磁层16)的主要成分可以是NiFe、CoFe或其他合适的磁性材料。非铁磁层(14)的主要成分可以是Cu、MgO、Al2O3或其他合适的非磁性材料。第二铁磁层(16)的磁化方向不随待测磁场变化，因此被称为“被钉扎层”。第一铁磁层(12)的磁化方向随待测磁场的改变发生变化，故通常被称为“自由层”。自由层的磁化方向和被钉扎层磁化方向的夹角(相对方向)决定了GMR传感器(10)的电阻值。在传感应用中，被钉扎层的磁化方向保持不变，待测磁场引起自由层磁化方向的改变，从而引起自由层磁化方向和被钉扎层磁化方向的角度的变化。通过测量这种角度的变化，可以反推出待测磁场。
为了实现自由层和被钉扎层磁化方向相对角度的变化与待测磁场之间的线性关系，被钉扎层的本征磁化方向Mp与自由层的本征磁化方向Mf相互垂直。在图1所示的笛卡尔坐标系中，Mp沿Y轴方向，Mf沿X轴方向。
实际应用中，测量电流通过GMR传感器(10)，通过测量GMR传感器(10)的磁电阻而计算待测磁场的大小。测量电流可以平行于GMR膜面也可以垂直于GMR膜面。测量电流平行于GMR膜面的构型通常被称为“CIP(Current-In-Plane)”型(电流方向在平面内)。典型的CIP型GMR结构如自旋阀(Spin-Valve,简称SV)，自旋阀的非铁磁层(14)的成分一般是Cu。
电流方向垂直于膜面的通常被成为“CPP(Current-Perpendicular-to-Plane”型(电流方向垂直于膜面)。典型的CPP型GMR结构如MTJ(Magnetic-Tunnel-Junction,磁隧道结)。MTJ的非铁磁层(14)的成分一般是MgO、Al2O3或其他合适的非磁性绝缘材料。
在基于电阻测量的实际应用中，人们往往希望使用惠斯通电桥结构以取得更高的灵敏度、稳定性和线性度。在不同的惠斯通电桥构型中，惠斯通全桥结构具有最好的线性和信号电平，如图2所示。图中四个电阻R1、R2、R3和R4组成一个惠斯通全桥结构。四个电阻都可以随外界信号的变化而独立变化，桥路输出电压信号Vo可以通过下面的公式1计算。
Figure BDA0002146427690000021
Vb是电压
R1＝R4＝R-ΔR
R2＝R3＝R+ΔR....公式1
其中，ΔR是由外界信号变化引起的磁阻变化值。
当采用GMR磁电阻结构组成惠斯通全桥电路时，全桥电路中的GMR结构需要具有不同的磁化方向，如图3所示。图3是一个典型的全桥电路GMR传感器。GMR传感器由R1、R2、R3和R4四个GMR结构组成，每个GMR结构都是一个能够随待测磁场的变化而变化的电阻。相邻GMR电阻的被钉扎层的磁化方向Mp方向相反。比如，R1、R2的被钉扎层Mp方向相反，R3和R4的被钉扎层Mp方向相反。R1和R3具有相同的Mp方向，R2和R4具有相同的Mp方向。
为了使相邻GMR结构(如R1和R2、R3和R4)的被钉扎层具有相反的磁化方向，目前采用局部激光退火的方法。GMR传感器置于外加磁场Hb中，依据Mp的方向将GMR结构分成两组，Mp方向相同的为一组，两组的Mp方向相反。选定其中一组(如R1和R3)，激光退火该组的GMR结构，使其温度达到阻挡温度以上，从而使GMR的Mp方向与外加磁场Hb的方向一致，依次对该组所有的GMR结构进行同样的操作。当调整完第一组GMR结构(如R1和R3)后，将GMR传感器旋转180°，使其与外加磁场Hb反向。当然，也可以将外加磁场旋转180°而GMR传感器固定不动。随后利用激光退火第二组GMR结构(如R2和R4)，进行与第一组相同的操作。
另一种能够形成GMR全桥传感器的工艺是多步光刻法。在沉积了GMR结构的多层膜后，具有相同Mp方向的第一组GMR结构(如R1和R3)采用光刻法来完成。已完成的第一组GMR结构R1、R3用磁屏蔽材料进行保护。随后在外加磁场Hb反向的情况下再次沉积GMR多层膜，光刻形成第二组GMR结构(R2和R4)。因为第一组GMR结构(如R1和R3)被磁屏蔽材料保护，所以制备第二组GMR(R2和R4)时所采用的反向磁场对其并没影响，从而在一个GMR传感器中形成多个具有相反磁化方向的GMR结构。
我们可以看到，无论是局部激光退火工艺或者多步光刻工艺都存在精度低，效率低的弊端，尤其是难以在工业量产方面实现。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有集成式退火结构的巨磁阻传感器。
本发明技术方案如下：
一种具有集成式退火结构的巨磁阻传感器，结构如下：
第一组GMR结构，包括：
基片；
沉积在基片上被绝缘层覆盖的退火结构；
多层膜，该多层膜包括：
一层磁化方向被固定为第一磁化方向的被钉扎层；
一层磁化方向随测试磁场发生改变的自由层；
一层被钉扎层、自由层之间的非磁性层；
第二组GMR结构，结构如下：
已沉积了第一组GMR结构的基片；
沉积在基片上被绝缘层覆盖的退火结构；
多层膜，该多层膜包括：
一层磁化方向被固定为第二磁化方向的被钉扎层；
一层磁化方向随测试磁场发生改变的自由层；
一层被钉扎层、自由层之间的非磁性层；
其中，第一组GMR结构的被钉扎层的钉扎方向(第一磁化方向)不同于第二组GMR结构被钉扎层的钉扎方向(第二磁化方向)。
作为本发明的进一步改进，上述所指的GMR传感器的第一磁化方向(第一组GMR结构的被钉扎层的钉扎方向)和第二磁化方向(第二组GMR结构被钉扎层的钉扎方向)反向，成180°。
作为本发明的进一步改进，GMR结构，进一步包括：
第三组GMR结构，与第一组GMR结构相同；
第四组GMR结构，与第二组GMR结构相同；
其中，第一组、第二组、第三组、第四组GMR结构相互连接形成惠斯通全桥。
作为本发明的进一步改进，第一组、第三组GMR结构对应的集成式退火结构沉积在第一个平面内，并在该平面内相互连接；第二组、第四组GMR结构所对应的集成式退火结构的电路连接，分布在第一个平面和第二平面内。
作为本发明的进一步改进，第一组GMR传感器的非磁性层是铜。
作为本发明的进一步改进，第一组GMR结构是顶钉扎GMR。
作为本发明的进一步改进，第二组GMR结构是底钉扎GMR。
作为本发明的进一步改进，第一组GMR传感器的非磁性层由Al2O3组成。
作为本发明的进一步改进，第一组GMR传感器的非磁性层由MgO组成。
一个晶圆，包括：
多个芯片，每个芯片都是由一个GMR传感器组成。该GMR传感器包括：
第一组GMR结构，包括：
基片；
沉积在基片上被绝缘层覆盖的退火结构；
多层膜，该多层膜包括：
一层磁化方向被固定为第一方向的被钉扎层；
一层磁化方向随目标磁场发生改变的自由层；
一层被钉扎层、自由层之间的非磁性层；
第二组GMR结构，包括：
已沉积了第一组GMR结构的基片；
沉积在基片上被绝缘层覆盖的退火结构；
多层膜，该多层膜包括：
一层磁化方向被固定为第二方向的被钉扎层；
一层磁化方向随目标磁场发生改变的自由层；
一层被钉扎层、自由层之间的非磁性层；
其中，第一组GMR结构的被钉扎层的钉扎方向(第一磁化方向)不同于第二组GMR结构被钉扎层的钉扎方向(第二磁化方向)。
本发明集成式退火结构能够独立地对GMR结构退火，使其温度达到其阻挡温度甚至更高，在外加退火磁场下，GMR结构中的被钉扎层的磁化方向Mp与外加退火磁场调整到一致并且固定下来，从而将该GMR结构中的被钉扎层的磁化方向调整到所希望的方向。在一些例子中，GMR结构根据Mp的相同与否划分为多组，Mp相同的为一组，Mp不同的为不同的组。这种具有不同磁化方向的GMR结构，能够通过在不同方向的外加退火磁场中对不同分组的GMR结构分别退火来实现。
本发明是一种新型、有效的、集成了退火结构的GMR结构，能够在一个GMR传感器中实现具有不同磁化方向的GMR结构，以及用该结构组成惠斯通全桥结构的GMR传感器。
附图说明
图1.三明治结构(两层铁磁层中间夹非铁磁层)的GMR结构示意图；
图2.惠斯通全桥结构简图；
图3.惠斯通全桥结构的GMR传感器示意图；
图4.晶圆组成图；
图5.具有集成式退火结构的典型GMR结构的侧面图；
图6.具有集成式退火结构的典型底钉扎GMR结构侧面图；
图7.具有集成式退火结构的典型顶钉扎GMR结构侧面图；
图8.三个惠斯通全电桥GMR传感器的集成式退火结构的透视图；
图9.图8在XZ平面上的侧视图；
图10.图8在YZ平面上的侧视图。
具体实施方式
本发明公开了一个集成了退火结构的GMR结构，以及利用该GMR结构组成的惠斯通全桥GMR传感器。集成式的退火结构能够实现对GMR结构的退火，使其温度达到其阻挡温度甚至更高，在外加退火磁场下，GMR结构中的被钉扎层的磁化方向Mp与外加退火磁场调整到一致并且固定下来。一些例子中，GMR结构根据Mp的相同与否划分为多组，Mp相同的为一组，Mp不同的为不同的组。这种集成式退火结构能够实现在不同方向的外磁场中对不同的GMR结构组进行退火。尤其是，这种集成式退火结构能够独立地对相应的GMR结构进行退火，从而将该GMR结构中的被钉扎层的磁化方向调整到所希望的方向。下面结合附图详细介绍本发明的几个选定的例子。本领域技术人员会理解以下的介绍是为了说明的目的，不应该理解为对本发明的限制。在本发明范围内的其他变化也包含在本发明中。
如上述参照图3的描述，GMR惠斯通全桥传感器通常需要四个GMR结构，每个GMR结构表现为一个磁电阻，相邻的磁电阻具有相反的Mp方向，所有的四个磁电阻都能够随待测磁场而发生变化。
图4示出了多个芯片组成的晶圆(每个芯片就是一个惠斯通全桥GMR传感器)。很多时候，GMR传感器被制备成晶圆上的芯片，如图4所示，晶圆(20)由很多芯片(如18)组成。上述讨论的包含有GMR传感器的芯片(18)或者芯片(18)中的GMR传感器都是以图3为参考的。需要指出的是，GMR惠斯通全桥传感器芯片中相邻的GMR结构具有相反的Mp方向。为了在一个GMR传感器中更加有效的实现具有相反磁化方向的GMR结构，本专利提出了一种集成式退火结构。
GMR结构中磁化方向Mp的调整，通常是通过退火过程实现。将GMR结构的温度升高至阻挡温度以上，用外加退火磁场将被顶扎层的磁化方向诱导至退火磁场的方向。在GMR结构冷却过程中，保持退火磁场。GMR结构冷却后(温度低于其阻挡温度之后)，其磁化方向被固定。
对于传感器或者晶圆上的芯片来说，GMR结构有不同的磁化方向，要将不同方向的磁场施加到彼此独立的GMR结构上，是非常困难的。然而，将一个外加退火磁场施加到所有的GMR结构上，而对GMR结构独立地加热至阻挡温度以上实现磁化方向的调整，是一种切实可行的途径。
举例说明，图5是一个集成了退火结构的GMR结构。其中，GMR结构(22)是铁磁层(第一铁磁层12、第二铁磁层16)中间夹有非磁性层(14)的三明治多层膜结构。集成式退火结构(26)沉积在基片(28)上。绝缘层(24)可根据具体情况覆盖于退火结构(26)上，由第一铁磁层(12)、非磁性层(14)、第二铁磁层(16)组成的多层膜可沉积在绝缘层(24)上。
该例子中的退火结构(26)是采用金属片作为电阻的。当有电流通过金属退火结构时，金属片会产生焦耳热，焦耳热通过绝缘层(24)传输给被钉扎层(16)，将被钉扎层(16)的温度提高到阻挡温度甚至更高。
退火结构(26)中的金属片可选用任何适当的材料，如铜、铝、金等。金属片的厚度可以是50μm或者更小，比如20μm或者更小、10μm或者更小、5μm或者更小、1μm或者更小。金属片可以采用物理气相沉积，比如磁控溅射或其它合适的方法等沉积到基片(28)上。为了提高金属片的电阻，一层或者多层绝缘层(如氧化物层等)可掺入金属片或者覆盖于金属片上，比如一薄层Al2O3或SiOx。其他材料，譬如SiNx等陶瓷也可以添加到退火结构的金属层中。在其它例子中，金属片可以换成电阻丝，比如蛇形电阻从而提高电阻值。
退火结构(26)的面积(俯视面积)，可以比其上方GMR结构的面积要小一些，这样对于避免退火过程中邻近GMR结构的相互串扰特别有利。比如，退火结构(26)的面积，可以是GMR结构面积(以铁磁层(16)的面积计算)的90％或者更少、80％或者更少、70％或者更少、60％或者更少。
退火结构(26)除了采用金属片外，也可以是其他合适的形式，比如在退火过程中能够产生热量的高频线圈等。
当直流电(DC)或交流电(AC)通过退火结构(26)时，就产生热。直流电的恒定电流或脉冲电流均可以直接通入退火结构(26)，直流脉冲电流可含有脉冲长度为1ms的20个脉冲。交流电连接退火结构(26)的金属片时，可以由趋肤效应而产生焦耳热。
绝缘层(24)可以是任何适合的绝缘材料。比如，可采用
Figure BDA0002146427690000071
的SiO2作为绝缘层材料。绝缘层(24)能够采用很多方式沉积到基片(28)和退火结构(26)上，诸如磁控溅射等物理气相沉积技术等。
对于传感方面的应用而言，被钉扎层的磁化方向Mp是固定的，不受待测磁场的影响，而自由层的磁化方向随待测磁场的改变而改变。其中，被钉扎层的磁化方向是通过与钉扎层的交换能而被固定的。比如图6的GMR结构(30)展示了被钉扎层被成分为IrMn或PtMn的钉扎层(32)所固定，它们之间的钉扎作用是通过两者之间的磁交换能实现的。GMR结构(30)是由铁磁层(第一铁磁层12和第二铁磁层16)、非磁性隔离层(14)、钉扎层(32)组成的多层膜结构。退火结构(26)沉积在基片(28)上。绝缘层(24)可根据具体情况覆盖于退火结构(26)上，由第一铁磁层(12)、第二铁磁层(16)、非铁磁层(14)、磁性层(32)组成的GMR多层膜可沉积在绝缘层(24)上。钉扎层(32)因为被钉扎层(第二铁磁层16)位于自由层(第一铁磁层12)的下方，故这种结构被命名为“底钉扎”GMR。
集成式退火结构(26)沉积于基片(28)上，同时被绝缘层(24)所保护。钉扎层(32)又沉积在绝缘层(24)和退火结构上。退火过程中，直流电或交流电通过退火结构(26)产生焦耳热。产生的热量通过绝缘层(24)和钉扎层(32)被传导到被钉扎层(第二铁磁层16)上，从而将被钉扎层(第二铁磁层16)的温度提高至阻挡温度甚至更高。
相对于底钉扎GMR而言，被钉扎层也可以沉积到自由层的上方，这类结构被称为“顶钉扎”GMR。图7所示为顶钉扎GMR结构(34)，退火结构(26)沉积在基片(28)上并被绝缘层(24)所保护，自由层(12)沉积在绝缘层(24)上，而非磁性层(14)沉积又沉积在自由层上。被钉扎层通过磁交换能被钉扎层(32)所钉扎，被钉扎层和钉扎层(32)沉积在非磁性层(14)的上方。
例子中的多个GMR结构相互连接形成惠斯通全桥，包含磁化方向Mp不同的多个GMR结构。GMR结构根据磁化方向Mp分为多组，每组内GMR结构具有相同的磁化方向Mp。退火过程中，选定其中一组，施加与Mp同向的外加退火磁场，利用集成的退火结构对该组GMR结构进行退火处理。第一组的退火结束后，选定第二组，施加与第二组GMR结构的Mp方向对应的外加退火磁场并进行相应的退火处理。
以图3中的惠斯通全桥为例，选定磁化方向Mp相同的R1和R3为第一组，磁化方向Mp反向的R2和R4为第二组。相邻R1和R2磁化方向相反，R3和R4同样。因集成的退火结构嵌入了R1、R3中，退火结构中通入电流，即可对R1、R3进行退火，使其温度达到或超过被钉扎层(图5中的第二铁磁层16)的阻挡温度。当外加磁场的方向为右时(图3中R1和R3的Mp方向)，R1和R3的磁化方向被诱导至该方向。R1和R3的温度降低到阻挡温度以下或室温后，即可进行R2和R4的退火。
当对R2和R4进行退火时，将外加磁场的方向调整到相反的方向，即图3中的左向、R2和R4的Mp方向。R2和R4所对应的退火结构通入电流，使其温度达到或超过它们被钉扎铁磁层的阻挡温度，在外界反向磁场的作用下，R2和R4的磁化方向Mp被调整至该方向。
需要指出的是，这两个方向的退火是需要单独操作的。特别是这两组不同的退火结构都能够允许电流通过，但彼此相互隔绝，需要在不同的时间运行。这要求将两组退火结构分别配置在单独的平面上，图8是一个示例。
图8为三个惠斯通全电桥GMR传感器的集成式退火结构的透视图(Mp方向相同的GMR结构在同一面内进行连接；Mp方向相反的GMR结构在不同的面内进行连接)，显示了GMR结构构成的三个惠斯通全桥及它们所对应的退火结构(36)。图中空白方形(如方形42)代表选定为第一磁化方向的GMR结构所对应的退火结构，黑色方框(如方形44)代表第二磁化方向的GMR结构所对应的退火结构。这里第一磁化方向和第二磁化方向是不同的，如图8中的两个方向分别指迪卡尔坐标系中XY平面内相差180o的两个方向。
第一组GMR结构对应的集成式退火结构(如空白方框42)都配置在同一平面(平面38)上，通过图中的黑色实线相互连接(导线46)，A和B分别是其接线端子，A是电流进口，B是电流出口。
第二组GMR结构对应的集成式退火结构(如黑色方框44)处于平面(38)上，通过图中的黑色虚线相互连接(导线48)，C和D分别是其进、出口接线端子。图8中退火结构的布局可以更好的从图9、图10的侧视图中显示出来。
图9是图8在迪卡尔坐标系XZ平面上的侧视图，第二组GMR结构对应的集成式退火结构(如黑色方框44)分布于平面(38)上，通过导线52、54、48相互连接，导线52分布于平面(38)上，导线48分布于平面(40)上，导线52和导线48通过导线54连接。如此，通过两个平面(平面38和平面40)的帮助，实现了第二组GMR结构的集成式退火结构的电路连接，也将第一组和第二组退火结构的电路进行了分离。
图10是图8在迪卡尔坐标系YZ平面内的侧视图。第二组GMR结构的集成式退火结构(如黑色方框44)的电路是通过导线54和面(38)、面(40)两个平面完成的。第一组GMR结构的集成式退火结构(空白方框42)是通过平面(38)上的导线完成的。
本发明提供一种新型、有效的、集成了退火结构的GMR结构，以及用该结构组成惠斯通全桥结构的GMR传感器。本领域技术人员能够理解，以上的讨论的目的是为了介绍，上面所举的例子是许多可能的例子中的一部份，其他的变型也是可行的。
本说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等，其含义是，结合该实施例描述的具体特性、结构或特征包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书各处出现的这种短语不一定是指同一个实施例。另外，当结合任何实施例描述具体特性、结构或特征时，这意味着本领域技术人员能够该特性、结构或特征应用于其他的实施例中。而且，为了易于理解，一些方法步骤被描述为独立的步骤；但是，这些独立描述的步骤不应被认为必须按照一定的顺序执行。也就是说，一些步骤同时也可以按照另外的顺序执行。此外，示例性的示图显示了根据本发明实施例的各种方法。这里的这种示例性方法实施例是利用相应的装置实施例来描述的，并可以应用于这些相应的装置实施例。但是，这些方法实施例不是为了限制本发明。
虽然这里展示和说明了本发明的几个实施例，但本领域技术人员能理解，可以对这些实施例进行改变而不脱离本发明的原则和精神。因此，以上的各实施例从任何意义上讲都应被认为是说明性的而不是对这里所描述的本发明的限制。本发明的范围由所附的权利要求书而不是上述说明书限定。在说明书的等价描述的含义和范围内的所有变化都包含在本发明的范围中。在本说明书中使用的术语“优选”不是排它的，其含义是“优选为但并不限于”。权利要求书中的术语，在与说明书所描述的本发明的一般概念一致的情况下，应按照它们的最宽范围解释。例如，术语“连接”和“耦合”(及其派生词汇)意味着直接和间接的连接/耦合。作为另一个例子，“具有”和“包括”及其派生词和变异词或词组都和“包含”具有相同的意思(即，都是“开放式”术语)–只有词组“由…构成”和“实质上由…构成”应被认为是“关闭式”的。

Claims (10)

1.一种具有集成式退火结构的巨磁阻传感器，结构如下：
第一组GMR结构，包括：
基片；
沉积在基片上被绝缘层覆盖的退火结构；
多层膜，该多层膜包括：
一层磁化方向被固定为第一磁化方向的被钉扎层；
一层磁化方向随测试磁场发生改变的自由层；
一层被钉扎层、自由层之间的非磁性层；
第二组GMR结构，结构如下：
已沉积了第一组GMR结构的基片；
沉积在基片上被绝缘层覆盖的退火结构；
多层膜，该多层膜包括：
一层磁化方向被固定为第二磁化方向的被钉扎层；
一层磁化方向随测试磁场发生改变的自由层；
一层被钉扎层、自由层之间的非磁性层；
其中，第一组GMR结构的被钉扎层的钉扎方向，即第一磁化方向不同于第二组GMR结构被钉扎层的钉扎方向，即第二磁化方向。
2.根据权利要求1所述的传感器，权利要求1中所指的巨磁阻传感器的第一磁化方向和第二磁化方向反向，成180°。
3.根据权利要求2所述的传感器，GMR结构，进一步包括：
第三组GMR结构，与第一组GMR结构相同；
第四组GMR结构，与第二组GMR结构相同；
其中，第一组、第二组、第三组、第四组GMR结构相互连接形成惠斯通全桥。
4.根据权利要求3所述的传感器，第一组、第三组GMR结构对应的集成式退火结构沉积在第一个平面内，并在该平面内相互连接；第二组、第四组GMR结构所对应的集成式退火结构的电路连接，分布在第一个平面和第二平面内。
5.根据权利要求4所述的传感器，第一组GMR传感器的非磁性层是铜。
6.根据权利要求5所述的传感器，第一组GMR结构是顶钉扎GMR。
7.根据权利要求5所述的传感器，第二组GMR结构是底钉扎GMR。
8.根据权利要求4所述的传感器，第一组GMR传感器的非磁性层由Al2O3组成。
9.根据权利要求4所述的传感器，第一组GMR传感器的非磁性层由MgO组成。
10.一个晶圆，包括：
多个芯片，每个芯片都是由一个GMR传感器组成。该GMR传感器包括：
第一组GMR结构，包括：
基片；
沉积在基片上被绝缘层覆盖的退火结构；
多层膜，该多层膜包括：
一层磁化方向被固定为第一方向的被钉扎层；
一层磁化方向随目标磁场发生改变的自由层；
一层被钉扎层、自由层之间的非磁性层；
第二组GMR结构，包括：
已沉积了第一组GMR结构的基片；
沉积在基片上被绝缘层覆盖的退火结构；
多层膜，该多层膜包括：
一层磁化方向被固定为第二方向的被钉扎层；
一层磁化方向随目标磁场发生改变的自由层；
一层被钉扎层、自由层之间的非磁性层；
其中，第一组GMR结构的被钉扎层的钉扎方向(第一磁化方向)不同于第二组GMR结构被钉扎层的钉扎方向(第二磁化方向)。
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