CN113029208B - 一种用于磁阻器件的激光编程写入装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种用于磁阻器件的激光编程写入装置及方法，该装置包括：依次层叠设置的衬底、磁阻传感器和热控制层，磁阻传感器与热控制层之间设置有用于电隔离的非磁性绝缘层，磁阻传感器由磁阻传感单元构成，磁阻传感单元为具有反铁磁层的多层薄膜堆叠结构；激光编程写入装置用于在激光编程写入阶段，改变热控制层和/或磁阻传感器的膜层参数，以调节磁阻传感器的温度随激光功率的变化率，并增加或减小同一激光功率写入磁阻传感器的温度，膜层参数包括膜层材料和膜层厚度中的至少一种。本发明实施例，实现了磁阻传感器的高精度激光写编程，改善磁阻传感器的制造缺陷，提高了磁阻传感器的性能，进而改善磁阻传感器的检测精度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及磁传感器技术领域，尤其涉及一种用于磁阻器件的激光编程写入装置及方法。
背景技术
磁阻器件包括线性传感器、角度传感器、开关传感器、梯度传感器以及下游的电流传感器、金融磁头、图像传感器、磁电编码器和磁电隔离器等各类磁电阻器件，磁阻器件内集成有磁电阻传感器，磁电阻传感器的类型包括隧道磁阻TMR传感器、巨磁阻GMR传感器和各向异性磁阻AMR传感器。
目前，制造磁阻传感器时，首先需要对整片晶圆(wafer)进行磁场退火，再采用反转(flip die)封装方式进行封装。具体的，封装时选取两片完全相同的晶粒(die)，将其中一片晶粒相对于另一片晶粒旋转180°，然后进行引线键合(wire bond)，得到磁阻传感器。
然而，该制造方式存在缺陷，两片晶圆的相对相位需要后期操作来实现，其精度难以保证，影响了磁阻传感器的性能，进而会降低磁阻传感器的检测精度，也增加了磁阻传感器的工艺复杂性。
发明内容
本发明实施例提供一种用于磁阻器件的激光编程写入装置及方法，以制造高精度磁阻传感器。
本发明实施例提供了一种用于磁阻器件的激光编程写入装置，包括：依次层叠设置的衬底、磁阻传感器和热控制层，所述磁阻传感器与所述热控制层之间设置有用于电隔离的非磁性绝缘层，所述磁阻传感器由磁阻传感单元构成，所述磁阻传感单元为具有反铁磁层的多层薄膜堆叠结构；
所述激光编程写入装置用于在激光编程写入阶段，改变所述热控制层和/或所述磁阻传感器的膜层参数，以调节所述磁阻传感器的温度随激光功率的变化率，并增加或减小同一激光功率写入所述磁阻传感器的温度，所述膜层参数包括膜层材料和膜层厚度中的至少一种。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种用于磁阻器件的激光编程写入方法，通过激光编程写入系统实现，所述激光编程写入系统包括磁场产生装置和如上所述的激光编程写入装置；所述激光编程写入系统的激光编程写入方法包括：
在激光编程写入阶段，改变所述热控制层和/或所述磁阻传感器的膜层参数，所述膜层参数包括膜层材料和膜层厚度中的至少一种；
调节所述磁阻传感器的温度随激光功率的变化率，并增加或减小同一激光功率写入所述磁阻传感器的温度。
本发明实施例中，激光编程写入装置包括：衬底、位于衬底上的磁阻传感器以及位于磁阻传感器上的热控制层，热控制层和磁阻传感器之间设置有非磁性电绝缘层，磁阻传感器包括磁阻传感单元，该磁阻传感单元为包括反铁磁层的多层薄膜堆叠结构，热控制层的参数发生编号，可以增加或者减小对应的磁阻传感单元阵列的温度随写入激光功率的变化率，并增加或者减小相同功率激光写编程时磁阻传感单元阵列的温度，从而实现了磁阻传感器的高精度激光写编程，改善磁阻传感器的制造缺陷，提高了磁阻传感器的性能，进而改善磁阻传感器的检测精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本发明的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本发明的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本发明的权利要求范围之内。
图1是本发明实施例提供的一种用于磁阻器件的激光编程写入装置的示意图；
图2是本发明实施例提供的一种激光编程写入装置的多层薄膜堆叠示意图；
图3是另一种多层薄膜堆叠结构的示意图；
图4是又一种多层薄膜堆叠结构的示意图；
图5是本发明实施例提供的一种磁阻传感器的示意图；
图6是本发明实施例提供的一种单轴推挽式磁阻传感器的示意图；
图7A是推挽式磁阻传感器的激光写编程的示意图；
图7B是图7A的温度分布图；
图8A是单轴推挽式磁阻传感器中热退火写入+d磁矩的示意图；
图8B是图8A的温度分布图；
图9A是单轴推挽式磁阻传感器中全局激光编程写入+d磁矩的示意图；
图9B是图9A的温度分布图；
图10A是单轴推挽式磁阻传感器中局部激光编程写入+d磁矩的示意图；
图10B是图10A的温度分布图；
图11A是单轴推挽式磁阻传感器中全局激光编程写入-d磁矩的示意图；
图11B是图11A的温度分布图；
图12A是单轴推挽式磁阻传感器中局部激光编程写入-d磁矩的示意图；
图12B是图12A的温度分布图；
图13A是双轴推挽式磁阻传感器中热退火写入+d1磁矩的示意图；
图13B是图13A的温度分布图；
图14A是双轴推挽式磁阻传感器中全局激光编程写入+d1磁矩的示意图；
图14B是图14A的温度分布图；
图15A是双轴推挽式磁阻传感器中局部激光编程写入+d1磁矩的示意图；
图15B是图15A的温度分布图；
图16A是双轴推挽式磁阻传感器中全局激光编程写入-d1磁矩的示意图；
图16B是图16A的温度分布图；
图17A是双轴推挽式磁阻传感器中局部激光编程写入-d1磁矩的示意图；
图17B是图17A的温度分布图；
图18A是双轴推挽式磁阻传感器中全局激光编程写入+d2磁矩的示意图；
图18B是图18A的温度分布图；
图19A是双轴推挽式磁阻传感器中局部激光编程写入+d2磁矩的示意图；
图19B是图19A的温度分布图；
图20A是双轴推挽式磁阻传感器中全局激光编程写入-d2磁矩的示意图；
图20B是图20A的温度分布图；
图21A是双轴推挽式磁阻传感器中局部激光编程写入-d2磁矩的示意图；
图21B是图21A的温度分布图；
图22A是三轴推挽式磁阻传感器中热退火写入+d1磁矩的示意图；
图22B是图22A的温度分布图；
图23A是三轴推挽式磁阻传感器中全局激光编程写入+d1磁矩的示意图；
图23B是图23A的温度分布图；
图24A是三轴推挽式磁阻传感器中局部激光编程写入+d1磁矩的示意图；
图24B是图24A的温度分布图；
图25A是三轴推挽式磁阻传感器中全局激光编程写入-d1磁矩的示意图；
图25B是图25A的温度分布图；
图26A是三轴推挽式磁阻传感器中局部激光编程写入-d1磁矩的示意图；
图26B是图26A的温度分布图；
图27A是三轴推挽式磁阻传感器中全局激光编程写入+d2磁矩的示意图；
图27B是图27A的温度分布图；
图28A是三轴推挽式磁阻传感器中局部激光编程写入+d2磁矩的示意图；
图28B是图28A的温度分布图；
图29A是三轴推挽式磁阻传感器中全局激光编程写入-d2磁矩的示意图；
图29B是图29A的温度分布图；
图30A是三轴推挽式磁阻传感器中局部激光编程写入-d2磁矩的示意图；
图30B是图30A的温度分布图；
图31A是三轴推挽式磁阻传感器中全局激光编程写入+d3磁矩的示意图；
图31B是图31A的温度分布图；
图32A是三轴推挽式磁阻传感器中局部激光编程写入+d3磁矩的示意图；
图32B是图32A的温度分布图；
图33A是三轴推挽式磁阻传感器中全局激光编程写入-d3磁矩的示意图；
图33B是图33A的温度分布图；
图34A是三轴推挽式磁阻传感器中局部激光编程写入-d3磁矩的示意图；
图34B是图34A的温度分布图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1所示，为本发明实施例提供的一种用于磁阻器件的激光编程写入装置的示意图。如图1所示，该激光编程写入装置包括：依次层叠设置的衬底100、磁阻传感器200和热控制层300，磁阻传感器200与热控制层300之间设置有用于电隔离的非磁性绝缘层400，磁阻传感器200由磁阻传感单元构成，磁阻传感单元为具有反铁磁层的多层薄膜堆叠结构；激光编程写入装置用于在激光编程写入阶段，改变热控制层300和/或磁阻传感器200的膜层参数，以调节磁阻传感器200的温度随激光功率的变化率，并增加或减小同一激光功率写入磁阻传感器200的温度，膜层参数包括膜层材料和膜层厚度中的至少一种。
本实施例中，可选衬底100为晶圆wafer；磁阻传感器200由磁阻传感单元构成，磁阻传感单元为具有反铁磁层的多层薄膜堆叠结构；磁阻传感器200与热控制层300之间设置有非磁性绝缘层400，非磁性绝缘层400用于电绝缘隔离磁阻传感器200与热控制层300。
激光编程写入过程即是激光写入磁阻传感器200的过程，实现了对磁阻传感器200中反铁磁层磁矩的编程，该过程也定义为激光编程写入阶段。在激光编程写入阶段，磁阻传感器200在传热过程的温度T的变化率随着写入磁阻传感器200的激光功率P的大小变化而变化，因此调节写入磁阻传感器200的激光功率的大小，可以增加或减小磁阻传感器200随激光功率变化的温度变化率，该温度变化率为dT/dP，进而实现对同一激光功率写入磁阻传感器200的温度的控制。
激光写入磁阻传感器200时，需通过热控制层300，若热控制层300的材料或厚度发生变化，则同一激光功率经过不同膜层参数的热控制层300，实际写入磁阻传感器200的激光功率也会发生相应变化。基于此，通过增大或减小热控制层300的材料或厚度，可以调节同一激光功率实际写入磁阻传感器200的激光功率的大小，进而在激光作用下控制磁阻传感器200的热导性，使磁阻传感器200的热导性发生与激光功率变化相对应的变化，实现了对磁阻传感器200随激光功率的温度变化率的调节，进而实现了对同一激光功率写入磁阻传感器200的温度的控制。或者反向的，
根据磁阻传感器200所需的温度和/或变化率以及固定不变的热控制层300的膜层参数，反向推导出所需的激光功率，驱动激光编程写入装置按照计算出的激光功率发射激光，则该激光通过热控制层300写入磁阻传感器200时，实际写入磁阻传感器200的激光功率可以使磁阻传感器200调节为所需的温度变化率和所需的温度。
综上，在同一激光作用下，通过增大或减小热控制层300的材料或厚度，可以增大或减小磁阻传感器200的温度随着激光功率大小变化的变化率，进而实现同一激光功率下磁阻传感器200的温度可调节，如增加或减小磁阻传感器200的温度，从而实现对磁阻传感器200中反铁磁层磁矩的编程。
同理可知，磁阻传感单元为具有反铁磁层的多层薄膜堆叠结构，激光写入磁阻传感器200时，在激光传播路径上，激光会依次通过磁阻传感器200中位于反铁磁层上的各膜层，再进入反铁磁层。那么若磁阻传感器200中位于反铁磁层上且激光经过的至少一个膜层的材料或厚度发生变化，如增加或减小，则实际写入磁阻传感器200的激光功率也会发生相应变化，使磁阻传感器200的热导性发生与激光功率变化相对应的变化，实现了对磁阻传感器200随激光功率的温度变化率的调节，进而实现了对同一激光功率写入磁阻传感器200的温度的控制，从而实现对磁阻传感器200中反铁磁层磁矩的编程。
可选激光的波长范围在100nm～3000nm之间。在该范围内调节激光功率，以此实现对磁阻传感器的温度控制。在其他实施例中，还可选热控制层位于多层薄膜堆叠结构的内部。
本发明实施例中，激光编程写入装置包括：衬底、位于衬底上的磁阻传感器以及位于磁阻传感器上的热控制层，热控制层和磁阻传感器之间设置有非磁性电绝缘层，磁阻传感器包括磁阻传感单元，该磁阻传感单元为包括反铁磁层的多层薄膜堆叠结构，热控制层的参数发生编号，可以增加或者减小对应的磁阻传感单元阵列的温度随写入激光功率的变化率，并增加或者减小相同功率激光写编程时磁阻传感单元阵列的温度，从而实现了磁阻传感器的高精度激光写编程，改善磁阻传感器的制造缺陷，提高了磁阻传感器的性能，进而改善磁阻传感器的检测精度。
示例性的，在上述基础方案的基础上，可选磁阻传感器为巨磁阻GMR传感器、隧道磁阻TMR传感器或各向异性磁阻AMR传感器。可选沿衬底到热控制层的方向上，多层薄膜堆叠结构包含依次层叠设置的种子层、反铁磁层、自由层、顶电极层以及帽层，衬底与种子层之间设置有第一绝缘层；激光编程写入装置用于通过改变热控制层、第一绝缘层、种子层、顶电极层和帽层中至少一个膜层的材料，以增加或减小同一激光功率写入磁阻传感器的温度；和/或，激光编程写入装置用于通过改变热控制层、第一绝缘层、种子层、顶电极层和帽层中至少一个膜层的厚度，以增加或减小同一激光功率写入磁阻传感器的温度。
参考图2所示，为本发明实施例提供的一种激光编程写入装置的多层薄膜堆叠示意图。如图2所示，可选磁阻传感器200为GMR或TMR传感器，且磁阻传感器200包含SAF参考层204。本实施例中，该激光编程写入装置包括衬底100，位于衬底100上的磁阻传感器200以及位于磁阻传感器200上的热控制层Heat control300，可以理解，磁阻传感器200和热控制层300之间还设置有非磁性绝缘层(未示出)，可选该衬底100为晶圆wafer，但不限于此。
磁阻传感器200由一个或多个磁阻传感单元构成，磁阻传感单元为多层薄膜堆叠结构。沿衬底100到热控制层300的方向上，该多层薄膜堆叠结构依次包括第一绝缘层201、种子层Seed202、反铁磁层AFL203、SAF参考层204、势垒层BL205、自由层FL206、顶电极层TE207和帽层CAP208。其中，SAF参考层204包括：钉扎层PL204a、金属层ML204b和参考层RL204c。
参考图3所示，为本发明实施例提供的另一种激光编程写入装置的多层薄膜堆叠示意图。如图3所示，可选磁阻传感器200为GMR或TMR传感器。与图2的区别在于，图3中，磁阻传感器200的SAF参考层包括参考层RL204。
对于图2和图3所示磁阻传感器200，若势垒层BL205为金属材料制成的膜层，可选该金属材料包括Ta、Ru和Cu中任意一种或合金，则磁阻传感单元为GMR；若势垒层BL205为非金属材料制成的膜层，可选非金属材料包括Al2O3和MgO中至少一种，则磁阻传感单元为TMR。
参考图4所示，为本发明实施例提供的又一种激光编程写入装置的多层薄膜堆叠示意图。如图4所示，可选磁阻传感器200为AMR传感器。与图2的区别在于，图4中，磁阻传感器200不包含SAF参考层和势垒层BL。
示例性的，在上述基础方案的基础上，可选磁阻传感器为推挽式磁阻传感器，推挽式磁阻传感器由推磁阻单元阵列和挽磁阻单元阵列构成，推磁阻单元阵列和挽磁阻单元阵列均由磁阻传感单元构成。推挽式磁阻传感器采用全桥结构、半桥结构或准桥结构。
参考图5所示，为本发明实施例提供的一种磁阻传感器的示意图。如图5所示，该磁阻传感器位于衬底100和热控制层之间，可选该磁阻传感器为推挽式磁阻传感器200。本实施例中，推挽式磁阻传感器200包含推磁阻单元阵列和挽磁阻单元阵列，推磁阻单元阵列由推磁阻传感单元200a构成，挽磁阻单元阵列由挽磁阻传感单元200b构成。在此图5中所示磁阻传感器以图2所示具有SAF参考层的GMR/TMR传感器为例进行说明，但其分析过程和结果同样适用于具有不同SAF参考层或不具有SAF参考层的其他磁阻传感器。
推磁阻传感单元200a和挽磁阻传感单元200b位于同一衬底100上面，位于推磁阻传感单元200a上的热控制层为推热控制层300a，位于挽磁阻传感单元200b上的热控制层为挽热控制层300b。推磁阻传感单元200a的多层薄膜堆叠结构中反铁磁层203a和挽磁阻传感单元200b的多层薄膜堆叠结构中反铁磁层203b具有相反的磁矩方向，其中，推磁阻传感单元200a中反铁磁层203a的磁矩方向为+d，挽磁阻传感单元200b中反铁磁层203b的磁矩方向为-d，d可以为X方向、Y方向或Z方向。
推磁阻传感单元200a和挽磁阻传感单元200b中以下相同命名的膜层的材料和性能相同。具体的，推磁阻传感单元200a中钉扎层PL和挽磁阻传感单元200b中钉扎层PL204a的材料相同且性能相同，二者中金属层ML204b的材料相同且性能相同，二者中参考层RL204c的材料相同且性能相同，二者中势垒层BL205的材料相同且性能相同，二者中自由层FL206的材料相同且性能相同。
为了在同一激光功率作用下，使磁阻传感器中推磁阻传感单元200a和挽磁阻传感单元200b形成热导性差别，可以执行以下至少一种膜层设计方案：
1)推磁阻传感单元200a的帽层CAP和挽磁阻传感单元200b的帽层208采用不同的材料和/或厚度；
2)推磁阻传感单元200a的顶电极层TE和挽磁阻传感单元200b的顶电极层207采用不同的材料和/或厚度；
3)推磁阻传感单元200a的种子层Seed和挽磁阻传感单元200b的种子层202采用不同的材料和/或厚度；
4)推磁阻传感单元200a的第一绝缘层和挽磁阻传感单元200b的第一绝缘层201采用不同的材料和/或厚度；
5)推磁阻传感单元200a的推热控制层300a和挽磁阻传感单元200b的挽热控制层300b采用不同的材料和/或厚度；
以上1)至5)膜层设计方案，可以采用任意一种或多种的组合，在激光编程写入过程中，实现推磁阻传感单元200a和挽磁阻传感单元200b的热导性差别，最终实现推磁阻传感单元200a的反铁磁层AFL和挽磁阻传感单元200b的反铁磁层AFL在同一激光功率写入时的温度差，从而改变激光编程写入过程和参数，实现反铁磁层的磁矩分别写入。
示例性的，可选热控制层的组成材料包括非磁性的激光低吸收系数材料或激光高吸收系数材料，其中，激光低吸收系数材料包括钽、钛、铜、钼、金、银、铝、铂和锡中的至少一种，激光高吸收系数材料包括氧化锆、氧化钛、碳膜、磷酸盐和氮化铝钛中的至少一种。可选热控制层的组成材料包括炭黑、非磁性激光吸收树脂或非磁性激光吸收涂料。
热控制层可以为空气层，或者，热控制层为非磁性材料。构成热控制层的非磁性材料包括：激光低吸收系数材料，如Ta、Ti、Cu、Mo、Au、Ag、Al、Mo、Pt和Sn中的至少一种；或者，构成热控制层的非磁性材料包括：激光高吸收系数材料，如ZrO、TiO、碳膜、磷酸盐和TiAlN中的至少一种。若热控制层为非磁性材料，则热控制层和磁阻传感器之间可以采用电绝缘材料实现电隔离，即二者之间设置有非磁性绝缘层。还可选热控制层的组成材料包括炭黑、激光吸收树脂或激光吸收涂料，激光吸收树脂和激光吸收涂料包括聚合物、炭黑以及氧化物颗粒组成的混合物。
可选推挽式磁阻传感器为单轴推挽式磁阻传感器、双轴推挽式磁阻传感器或三轴推挽式磁阻传感器。
可选推挽式磁阻传感器为单轴推挽式磁阻传感器。例如，磁阻传感器为X单轴推挽式磁阻传感器，该X单轴推挽式磁阻传感器包括+X磁阻传感单元阵列和-X磁阻传感单元阵列。或者，+X磁阻传感单元阵列和-X磁阻传感单元阵列加通量集中器构成Y轴推挽式磁阻传感器。或者，+X磁阻传感单元阵列和-X磁阻传感单元阵列加通量集中器构成Z轴推挽式磁阻传感器。或者，+Y和-Y磁阻传感单元阵列加通量集中器构成Z轴推挽式磁阻传感器。
可选推挽式磁阻传感器为双轴推挽式磁阻传感器。例如，磁阻传感器为X-Y双轴推挽式磁阻传感器，该X-Y双轴推挽式磁阻传感器包括+X、-X、+Y和-Y磁阻传感单元阵列。或者，+X、-X、+Z和-Z磁阻传感单元阵列构成X-Z双轴推挽式磁阻传感器。或者，+Y、-Y、+Z和-Z磁阻传感单元阵列构成Y-Z双轴推挽式磁阻传感器。或者，+X、-X、+Y和-Y磁阻传感单元阵列加通量集中器构成Z轴复合推挽式磁阻传感器。
可选推挽式磁阻传感器为三轴推挽式磁阻传感器。例如，磁阻传感器为X-Y-Z三轴推挽式磁阻传感器，该X-Y-Z三轴推挽式磁阻传感器包括+X、-X、+Y、-Y、+Z和-Z磁阻传感单元阵列。
在其他实施例中，还可选+Z和-Z磁阻传感单元阵列构成Z轴推挽式磁阻传感器，其中，+Z磁阻传感单元阵列的磁阻传感单元中反铁磁层的磁化方向为+Z方向，-Z磁阻传感单元阵列的磁阻传感单元中反铁磁层的磁化方向为-Z方向。
参考图6所示，为本发明实施例提供的一种单轴推挽式磁阻传感器的示意图。本实施例中，该单轴磁阻传感器包括Vcc、GND、V+和V-四个电极，还包含2*2阵列排布的四个磁阻传感单元阵列200a～200d，该四个磁阻传感单元阵列200a～200d的反铁磁层分为两个相反的磁矩方向d1和d2。其中，阵列中对角排布的两个磁阻传感单元阵列200a和200d作为挽磁阻传感单元阵列，二者的反铁磁层的磁矩方向相同且均为d2；阵列中对角排布的两个磁阻传感单元阵列200b和200c作为推磁阻传感单元阵列，二者的反铁磁层的磁矩方向相同且均为d1。该单轴磁阻传感器还包括分别覆盖在两个推磁阻传感单元阵列200b和200c上方的推热控制层302和303，分别覆盖在两个挽磁阻传感单元阵列200a和200d上方的挽热控制层301和304，推热控制层302和303以及挽热控制层301和304均为空气层。
在其他实施例中，还可选推磁阻传感单元阵列可以同行或同列排列，相对应的，挽磁阻传感单元阵列可以同行或同列排列；或者，还可选推磁阻传感单元阵列和挽磁阻传感单元阵列可以形成1*4或者4*1阵列，两个推磁阻传感单元阵列可以相邻排列或者交叉排列。
图6示出了单轴磁阻传感器的晶粒图。在其他实施例中，还可选磁阻传感器为双轴磁电阻传感器，该双轴磁阻传感器包括：反铁磁层磁矩方向为d1的推磁阻传感单元阵列，反铁磁层磁矩方向为-d1的挽磁阻传感单元阵列，反铁磁层磁矩方向为d2的推磁阻传感单元阵列，反铁磁层磁矩方向为-d2的挽磁阻传感单元阵列。
在其他实施例中，还可选磁阻传感器为三轴磁阻传感器，该三轴磁阻传感器包括：反铁磁层磁矩方向为d1的推磁阻传感单元阵列，反铁磁层磁矩方向为-d1的挽磁阻传感单元阵列，反铁磁层磁矩方向为d2的推磁阻传感单元阵列，反铁磁层磁矩方向为-d2的挽磁阻传感单元阵列，反铁磁层磁矩方向为d3的推磁阻传感单元阵列，反铁磁层磁矩方向为-d3的挽磁阻传感单元阵列。
其中，每一维度的磁电阻传感器都存在全桥结构，则对应包括2个推磁阻传感单元阵列和2个挽磁阻传感单元阵列；或者，每一维度的磁阻传感器都存在半桥结构，则对应包括1个推磁阻传感单元阵列和1个挽磁阻传感单元阵列；或者，每一维度的磁阻传感器都存在准桥结构，则对应包括1个推磁阻传感单元阵列和1个挽磁阻传感单元阵列。而实际无论磁阻传感器为哪一种组合方式的排列，都可以采用同一激光编程写入方案进行反铁磁层的磁矩写入。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种用于磁阻器件的激光编程写入方法，是基于激光编程写入系统实现的，激光编程写入系统包括磁场产生装置和如上任一实施例所述的激光编程写入装置；激光编程写入系统的激光编程写入方法包括：
在激光编程写入阶段，改变热控制层和/或磁阻传感器的膜层参数，膜层参数包括膜层材料和膜层厚度中的至少一种；
调节磁阻传感器的温度随激光功率的变化率，并增加或减小同一激光功率写入磁阻传感器的温度。
可选磁阻传感器为推挽式磁阻传感器，推挽式磁阻传感器包括一组推磁阻传感单元阵列和挽磁阻传感单元阵列，推磁阻传感单元阵列的反铁磁层磁矩方向为+di，挽磁阻传感单元阵列的反铁磁层磁矩方向为-di，i为正整数且1≤i≤3；
激光编程写入方法还包括：向推挽式磁阻传感器的反铁磁层写入磁矩，其中，将反铁磁层磁矩方向+di写入推磁阻传感单元阵列中，且将反铁磁层磁矩方向-di写入挽磁阻传感单元阵列中。
可选将反铁磁层磁矩方向+di写入推磁阻传感单元阵列中包括：
设定磁场退火功率为Poven且温度为Tw，对晶圆进行+di方向磁场热退火，使各磁阻传感单元阵列的反铁磁层磁矩方向均为+di；或者，设定激光功率为P(+di)且温度为Tdi，产生+di方向磁场以将+di方向磁矩写入推磁阻传感单元阵列的反铁磁层中。
可选将反铁磁层磁矩方向-di写入挽磁阻传感单元阵列中包括：
设定磁场退火功率为Poven且温度为Tw，对晶圆进行-di方向磁场热退火，使各磁阻传感单元阵列的反铁磁层磁矩方向均为-di；或者，设定激光功率为P(-di)且温度为Tdi，产生-di方向磁场以将-di方向磁矩写入挽磁阻传感单元阵列的反铁磁层中。
可选Td1<Td2<Td3。
可选Tb<Td1<Td2<Td3<Td，其中，Tb为磁阻传感单元阵列的写入温度，Td为磁阻传感单元阵列的损坏温度。可以理解d1、d2和d3表示x、y、z轴任意一个且包含相对为正反方向的轴向。
三轴磁场写入系统即激光编程写入系统如图7A所示，该系统包括用于产生X磁场6和-X磁场6(1)的X轴线圈5(1)，用于产生Z磁场6(4)和-Z磁场6(5)的Z轴线圈5(5)，用于产生Y磁场6(2)和-Y磁场6(3)的Y轴线圈，d1推/挽磁电阻传感单元阵列11，其磁矩方向为d1，相邻的d2推/挽磁电阻传感单元阵列12，其磁矩方向为d2，所对应的41和42分别为d1推/挽热控制层和d2挽/推热控制层。
激光写编程时，激光光斑8在热控制层41和42表面沿着方向9写入，使d1推/挽磁电阻传感单元阵列11写入磁场13(0)；写入过程温度如图7B。d1推/挽磁电阻传感单元阵列在激光功率P(+d1)写入时，其磁电阻传感单元温度Tw(d1)|P(+d1)，该Tw在反铁磁AF层阻塞温度Tb和磁电阻传感单元破坏温度Td之间。开启磁场产生装置，使其产生d1方向磁场，在冷却过程中，即可以向反铁磁层写入磁矩。
此外，由于相邻的d2磁电阻传感单元和d1磁电阻传感单元阵列之间不需要采用大的间隔热隔离(>50um)，因此，相邻的d2磁电阻传感单元有被加热的机会，其温度为Tw(d2)|P(+d1)，其温度取决于d2磁电阻传感单元和d1磁电阻传感单元的热传导性能，可选低于Tb，实际也可以介于Tb和Td之间。基于此，可选激光波长为：100nm-3000nm，如此可以满足激光写编程扫描先后顺序和磁电阻传感单元阵列之间的热传导性能的设计。
示例性的，单轴推挽式磁阻传感器的反铁磁层磁矩方向+d和-d的写入可以包括两步骤：1)+d推磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向+d的写入；2)-d挽磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向-d的写入。
可选1)+d推磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向+d的写入包括以下3种方式：
方式一，参考图8A所示，单轴推挽式磁阻传感器放置在磁场退火炉7内，设置磁场退火炉7的热功率为Poven且温度为Tw，利用磁场产生装置5(1)产生+d方向磁场6，对晶圆进行+d方向磁场热退火，使位于衬底3之上的+d推磁阻传感单元阵列11和-d挽磁阻传感单元阵列12均获得+d方向磁矩13(0)，推热控制层41和挽热控制层42不起作用；此时单轴推挽式磁阻传感器的温度曲线如图8B所示，Tw(+d)|P(oven)＝Tw(-d)|P(oven)，即+d推磁阻传感单元阵列11的温升Tw(+d)|P(oven)等于-d挽磁阻传感单元阵列12的温升Tw(-d)|P(oven)，磁阻传感单元阵列的温度处于Tb和Td之间。
方式二，参考图9A所示，单轴推挽式磁阻传感器放置在磁场产生装置5(1)内，磁场产生装置5(1)产生+d方向磁场6，设置磁场产生装置5(1)的激光功率为P(+d)且温度为Tw，则磁场产生装置5(1)产生的激光光斑8沿方向9扫描+d推磁阻传感单元阵列11和-d挽磁阻传感单元阵列12，使位于衬底3上的各磁阻传感单元阵列均写入+d方向磁场13(0)，推热控制层41和挽热控制层42不起作用；此时单轴推挽式磁阻传感器的温度曲线如图9B所示，Tb<Tw(+d)|P(+d)<Tw(-d)|P(+d)<Td，即在相同激光功率P(+d)作用下，+d推磁阻传感单元阵列11的温升Tw(+d)|P(+d)慢于-d挽磁阻传感单元阵列12的温升Tw(-d)|P(+d)，磁阻传感单元阵列的温度处于Tb和Td之间。
方式三，参考图10A所示，单轴推挽式磁阻传感器放置在磁场产生装置5(1)内，磁场产生装置5(1)产生+d方向磁场6，设置磁场产生装置5(1)的激光功率为P(+d)且温度为Tw，则磁场产生装置5(1)产生的激光光斑8沿方向9扫描+d推磁阻传感单元阵列11，使位于衬底3上的+d推磁阻传感单元阵列11写入+d方向磁场13(0)，推热控制层41和挽热控制层42不起作用；此时单轴推挽式磁阻传感器的温度曲线如图12所示，+d推磁阻传感单元阵列11的温升Tw(+d)|P(+d)，-d挽磁阻传感单元阵列12的温升Tw(-d)|P(+d)为室温Tr。
可选2)-d挽磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向-d的写入包括以下3种方式：
方式一，参考图11A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d推磁阻传感单元阵列11和-d挽磁阻传感单元阵列12，设置磁场产生装置5(1)的激光功率为P(-d)且温度为Tw，则磁场产生装置5(1)产生-d方向磁场6(0)，则-d挽磁阻传感单元阵列12被写入-d方向磁场13(1)；此时如图11B所示，单轴推挽式磁阻传感器的温度曲线中，Tr<Tw(+d)|P(-d)<Tb<Tw(-d)|P(-d)<Td，Tr为室温，其中+d推磁阻传感单元阵列11的温升Tw(+d)|P(-d)，-d挽磁阻传感单元阵列12的温升Tw(-d)|P(-d)。
方式二，参考图12A所示，激光光斑8沿方向9扫描-d挽磁阻传感单元阵列12，设置磁场产生装置5(1)的激光功率为P(-d)且温度为Tw，则磁场产生装置5(1)产生-d方向磁场6(0)，则-d挽磁阻传感单元阵列12被写入-d方向磁场13(1)，相邻的+d推磁阻传感单元阵列11的磁矩不受影响；其温度曲线如图12B所示，Tr<Tw(+d)|P(-d)<Tb<Tw(-d)|P(-d)<Td，其温度保持为Tw(+d)|P(-d)，-d挽磁阻传感单元阵列12的温升Tw(-d)|P(-d)，Tr为室温。
示例性的，双轴推挽式磁阻传感器的反铁磁层磁矩方向+d和-d的写入可以包括四步骤：1)+d1推磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向+d1的写入；2)-d1挽磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向-d1的写入；3)+d2推磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向+d2的写入；4)-d2挽磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向-d2的写入。
可选1)+d1推磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向+d1的写入包括以下3种方式：
方式一，参考图13A所示，采用磁场退火炉7，设置磁场退火炉7的热功率为Poven且温度为Tw，利用其磁场产生装置5(1)产生+d1方向磁场6，使位于衬底3之上的+d1推磁阻传感单元阵列11和-d1挽磁阻传感单元阵列12以及+d2推磁阻传感单元阵列13和-d2挽磁阻传感单元阵列14均获得+d1方向磁矩13(0)，+d1推热控制层41、-d1挽热控制层42、+d2推热控制层43和-d2热控制层44均不起作用；其温度曲线如图13B所示，+d1推磁阻传感单元阵列11的温升为Tw(+d1)|P(oven)，-d1挽磁阻传感单元阵列12的温升Tw(-d1)|P(oven)，+d2推磁阻传感单元阵列13的温升为Tw(+d2)|P(oven)，-d2挽磁阻传感单元阵列14的温升Tw(-d2)|P(oven)，满足关系：Tb<Tw(+d1)|P(oven)＝Tw(-d1)|P(oven)＝Tw(+d2)|P(oven)＝Tw(-d2)|P(oven)<Td，磁阻传感单元阵列的温度处于Tb和Td之间。
方式二，参考图14A所示，磁场产生装置5(1)产生+d1方向磁场6，设置磁场产生装置5(1)的激光功率为P(+d1)且温度为Tw，则磁场产生装置5(1)产生的激光光斑8沿方向9扫描+d1&+d2推磁阻传感单元阵列11&13，-d1&-d2挽磁阻传感单元阵列12&14，磁场产生装置5(1)产生+d1向磁场6，则各磁阻传感单元阵列11～14均写入+d1向磁场13(0)；其温度曲线如图14B所示，Tb<Tw(+d1)|P(+d1)<T(-d1)|P(+d1)<Tw(+d2)|P(+d1)<Tw(-d2)|P(+d1)<Td，即在相同激光功率P(+d1)作用下，+d1推磁阻传感单元阵列11的温升Tw(+d1)|P(+d1)、-d1挽磁阻传感单元阵列12的温升Tw(-d1)|P(+d1)、+d2推磁阻传感单元阵列13的温升Tw(+d2)|P(+d1)和-d2挽磁阻传感单元阵列14的温升Tw(-d2)|P(+d1)按照从慢到快的顺序排布。
方式三，参考图15A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d1推磁阻传感单元阵列11，则磁场产生装置5(1)产生+d1向磁场6，+d1推磁阻传感单元阵列11写入+d1方向磁场13(0)，其温度曲线如图15B所示，+d1推磁阻传感单元阵列11的温度为Tw(+d1)|P(+d1)，相邻的-d1挽磁阻传感单元阵列12的温度为Tw(-d1)|P(+d1)，且Tw(+d1)|P(+d1)慢于Tw(-d1)|P(+d1)，可能会导致磁阻传感单元的磁矩写入。
可选2)-d1挽磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向-d1的写入包括以下2种方式：
方式一，参考图16A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d1推磁电阻传感单元阵列11和-d1挽磁电阻传感单元阵列12，+d2推磁电阻传感单元阵列13和-d2挽磁电阻传感单元阵列14，磁场产生装置5(1)产生-d1向磁场6(0)，其中，-d1挽磁阻传感单元阵列12、+d2推磁阻传感单元阵列13和-d2挽磁阻传感单元阵列14均写入-d1向磁场13(1)；磁阻传感器的温度曲线如图16B所示，Tr<Tw(+d1)|P(-d1)<Tb<Tw(-d1)|P(-d1)<Tw(+d2)|P(-d1)<Tw(-d2)|P(-d1)<Td。
方式二，参考图17A所示，激光光斑8沿方向9扫描-d1挽磁阻传感单元阵列12，磁场产生装置5(1)产生-d1向磁场6(0)，则仅有-d1挽磁阻传感单元阵列12写入-d1向磁场13(1)，临近的+d1推磁阻传感单元阵列11的磁矩不受影响，临近的+d2推磁阻传感单元阵列13的磁矩可能会受到影响；其温度曲线如图17B所示，Tr<Tw(+d1)|P(-d1)<Tb<Tw(-d1)|P(-d1)<Tw(+d2)|P(-d1)<Td。
可选3)+d2推磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向+d2的写入包括以下2种方式：
方式一，参考图18A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d1推磁阻传感单元阵列11和-d1挽磁阻传感单元阵列12，+d2推磁阻传感单元阵列13和-d2挽磁阻传感单元阵列14，磁场产生装置(此处没有标识)产生+d2向磁场6(2)，仅有+d2推磁阻传感单元阵列13和-d2挽磁阻传感单元阵列14写入+d2向磁场13(2)；磁阻传感器的温度曲线如图18B所示，Tr<Tw(+d1)|P(+d2)<Tw(-d1)|P(+d2)<Tb<Tw(+d2)|P(+d2)<Tw(-d2)|P(+d2)<Td。
方式二，参考图19A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d2推磁阻传感单元阵列13，磁场产生装置产生+d2向磁场6(2)，仅有+d2推磁阻传感单元阵列13写入+d2向磁场13(2)，临近的-d1挽磁阻传感单元阵列12的磁矩不受影响，临近的-d2推磁阻传感单元阵列14的磁矩会受到影响；温度曲线如图19B，Tr<Tw(-d1)|P(+d2)<Tb<Tw(+d2)|P(+d2)<Tw(-d2)|P(+d2)<Td。
可选4)-d2挽磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向-d2的写入包括以下2种方式：
方式一，参考图20A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d1推磁阻传感单元阵列11和-d1挽磁阻传感单元阵列12，+d2推磁阻传感单元阵列13和-d2挽磁阻传感单元阵列14，磁场产生装置(此处没有标识)产生-d2向磁场6(3)，仅有-d2挽磁阻传感单元阵列14写入-d2向磁场13(3)；其温度曲线如图20B所示，Tr<Tw(+d1)|P(-d2)<Tw(-d1)|P(-d2)<Tw(+d2)|P(-d2)<Tb<Tw(-d2)|P(-d2)<Td。
方式二，参考图21A所示，激光光斑8沿方向9扫描-d2挽磁阻传感单元阵列14，2磁场产生装置产生-d2向磁场6(3)，仅有-d2挽磁阻传感单元阵列14写入-d2向磁矩13(3)，临近的+d2推磁阻传感单元阵列13磁矩不受影响，其温度曲线如图21B所示，Tr<Tw(+d2)|P(-d2)<Tb<Tw(-d2)|P(-d2)<Td。
示例性的，三轴推挽式磁阻传感器的反铁磁层磁矩方向+d和-d的写入可以包括六步骤：1)+d1推磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向+d1的写入；2)-d1挽磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向-d1的写入；3)+d2推磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向+d2的写入；4)-d2挽磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向-d2的写入；5)+d3推磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向+d3的写入；6)-d3挽磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向-d3的写入。
可选1)+d1推磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向+d1的写入包括以下3种方式：
方式一，如图22A所示，采用磁场退火炉7，利用其磁场产生装置5(1)产生+d1方向磁场6，位于衬底3之上的+d1推磁电阻传感单元阵列11和-d1挽磁电阻传感单元阵列12，+d2推磁电阻传感单元阵列13和-d2挽磁电阻传感单元阵列14，+d3推磁电阻传感单元阵列15和-d3挽磁电阻传感单元阵列16均获得+d1方向磁矩13(0)，+d1推热控制层41和-d1挽热控制层42，+d2推热控制层43和-d2热控制层44，+d3推热控制层45和-d3热控制层46不起作用；温度曲线如图22B所示，Tb<Tw(+d1)|P(oven)＝Tw(-d1)|P(oven)＝Tw(+d2)|P(oven)＝Tw(-d2)|P(oven)＝Tw(+d3)|P(oven)＝Tw(-d3)|P(oven)<Td。
方式二，如图23A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d1推磁电阻传感单元阵列11和-d1挽磁电阻传感单元阵列12，+d2推磁电阻传感单元阵列13和-d2挽磁电阻传感单元阵列14，+d3推磁电阻传感单元阵列15和-d3挽磁电阻传感单元阵列16，磁场产生装置5(1)产生+d1向磁场6，所有磁电阻传感单元均写入+d1向磁矩13(0)；其温度曲线如图23B所示，Tb<Tw(+d1)|P(+d1)<Tw(-d1)|P(+d1)<Tw(+d2)|P(+d1)<Tw(-d2)|P(+d1)<Tw(+d3)|P(+d1)<Tw(-d3)|P(+d1)<Td，即在相同激光功率P(+d1)作用下，+d1推磁电阻传感单元温升Tw(+d1)|P(+d1)、-d1挽磁电阻传感单元温升Tw(-d1)|P(+d1)、+d2推磁电阻传感单元温升Tw(+d2)|P(+d1)、-d2挽磁电阻传感单元温升Tw(-d2)|P(+d1)、+d3推磁电阻传感单元温升Tw(+d3)|P(+d1)和-d3挽磁电阻传感单元温升Tw(-d3)|P(+d1)按照从慢到快的顺序排布。
方式三，如图24A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d1推磁电阻传感单元阵列11，磁场产生装置5(1)产生+d1向磁场6，+d1推磁电阻传感单元阵列11写入+d1方向磁场13(0)，如图24B所示，+d1推磁电阻传感单元阵列11的温度为Tw(+d1)|P(+d1)，相邻的-d1挽磁电阻传感单元阵列12的温度为Tw(-d1)|P(+d1)，可能会导致其他磁电阻传感单元的磁矩写入。
可选2)-d1挽磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向-d1的写入包括以下2种方式：
方式一，如图25A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d1推磁电阻传感单元阵列11和-d1挽磁电阻传感单元阵列12，+d2推磁电阻传感单元阵列13和-d2挽磁电阻传感单元阵列14，+d3推磁电阻传感单元阵列15和-d3挽磁电阻传感单元阵列16，磁场产生装置5(1)产生-d1向磁场6(1)，仅有-d1挽磁电阻传感单元阵列12、+d2推磁电阻传感单元阵列13、-d2挽磁电阻传感单元阵列14、+d3推磁电阻传感单元阵列15和-d3挽磁电阻传感单元阵列16均写入-d1向磁场13(1)；其温度曲线如图25B所示，Tr<Tw(+d1)|P(-d1)<Tb<Tw(-d1)|P(-d1)<Tw(+d2)|P(-d1)<Tw(-d2)|P(-d1)<Tw(+d3)|P(-d1)<Tw(-d3)|P(-d1)<Td。
方式二，如图26A所示，激光光斑8沿方向9扫描-d1挽磁电阻传感单元阵列12，磁场产生装置5(1)产生-d1向磁场6(1)，仅有-d1挽磁电阻传感单元阵列12写入-d1向磁场13(1)，临近的+d1推磁电阻传感单元阵列11磁矩不受影响，临近的+d2推磁电阻传感单元阵列13磁矩会受到影响；其温度曲线如图26B所示，Tr<Tw(+d1)|P(-d1)<Tb<Tw(-d1)|P(-d1)<Tw(+d2)|P(-d1)<Td。
可选3)+d2推磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向+d2的写入包括以下2种方式：
方式一，如图27A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d1推磁电阻传感单元阵列11和-d1挽磁电阻传感单元阵列12，+d2推磁电阻传感单元阵列13和-d2挽磁电阻传感单元阵列14，+d3推磁电阻传感单元阵列15和-d3挽磁电阻传感单元阵列16，磁场产生装置(此处没有标识)产生+d2向磁场6(2)，仅有+d2推磁电阻传感单元阵列13和-d2挽磁电阻传感单元阵列14，+d3推磁电阻传感单元阵列15和-d3挽磁电阻传感单元阵列16均写入+d2向磁场13(2)；其温度曲线如图27B所示，Tr<Tw(+d1)|P(+d2)<Tw(-d1)|P(+d2)<Tb<Tw(+d2)|P(+d2)<Tw(-d2)|P(+d2)<Tw(+d3)|P(+d2)<Tw(-d3)|P(+d2)<Td。
方式二，如图28A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d2推磁电阻传感单元阵列13，磁场产生装置产生+d2向磁场6(2)，仅有+d2推磁电阻传感单元阵列13写入+d2向磁场13(2)，临近的-d1挽磁电阻传感单元阵列12磁矩不受影响，临近的-d2推磁电阻传感单元阵列14磁矩会受到影响；其温度曲线如图28B所示，Tr<Tw(-d1)|P(+d2)<Tb<Tw(+d2)|P(+d2)<Tw(-d2)|P(+d2)<Td。
可选4)-d2挽磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向-d2的写入包括以下2种方式：
方式一，如图29A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d1推磁电阻传感单元阵列11和-d1挽磁电阻传感单元阵列12，+d2推磁电阻传感单元阵列13和-d2挽磁电阻传感单元阵列14，+d3推磁电阻传感单元阵列15和-d3挽磁电阻传感单元阵列16，磁场产生装置(此处没有标识)产生-d2向磁场6(3)，仅有-d2挽磁电阻传感单元阵列14，+d3推磁电阻传感单元阵列15和-d3挽磁电阻传感单元阵列16均写入-d2向磁场13(3)；其温度曲线如图29B所示，Tr<Tw(+d1)|P(-d2)<Tw(-d1)|P(-d2)<Tw(+d2)|P(-d2)<Tb<Tw(-d2)|P(-d2)<Tw(+d3)|P(-d2)<Tw(-d3)|P(-d2)<Td。
方式二，如图30A所示，激光光斑8沿方向9扫描-d2挽磁电阻传感单元阵列14，磁场产生装置产生-d2向磁场6(3)，仅有-d2挽磁电阻传感单元阵列14写入-d2向磁矩13(3)，临近的+d2推磁电阻传感单元阵列13磁矩不受影响，临近的+d3推磁电阻传感单元15磁矩会受到影响；其温度曲线如图30B所示，Tr<Tw(+d2)|P(-d2)<Tb<Tw(-d2)|P(-d2)<Td<Tw(+d3)|P(-d2)<Td。
可选5)+d3推磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向+d3的写入包括以下2种方式：
方式一，如图31A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d1推磁电阻传感单元阵列11和-d1挽磁电阻传感单元阵列12，+d2推磁电阻传感单元阵列13和-d2挽磁电阻传感单元阵列14，+d3推磁电阻传感单元阵列15和-d3挽磁电阻传感单元阵列16，磁场产生装置5(5)产生+d3向磁场6(4)，仅有+d3推磁电阻传感单元阵列15和-d3挽磁电阻传感单元阵列16均写入+d3向磁矩13(4)；其温度曲线如图31B所示，Tr<Tw(+d1)|P(+d3)<Tw(-d1)|P(+d3)<Tw(+d2)|P(+d3)<Tw(-d2)|P(+d3)<Tb<Tw(+d3)|P(+d3)<Tw(-d3)|P(+d3)<Td。
方式二，如图32A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d3推磁电阻传感单元阵列15，磁场产生装置5(5)产生+d3向磁场6(4)，仅有+d3推磁电阻传感单元阵列15写入+d3向磁矩13(4)，临近的-d2推磁电阻传感单元阵列14磁矩不受影响，临近的-d3挽磁电阻传感单元16磁矩会受到影响；其温度曲线如图32B所示，Tr<Tw(-d2)|P(+d3)<Td<Tw(+d3)|P(+d3)<Tw(-d3)|P(+d3)<Td。
可选6)-d3推磁阻传感单元阵列中反铁磁层磁矩方向-d3的写入包括以下2种方式：
方式一，如图33A所示，激光光斑8沿方向9扫描+d1推磁电阻传感单元阵列11和-d1挽磁电阻传感单元阵列12，+d2推磁电阻传感单元阵列13和-d2挽磁电阻传感单元阵列14，+d3推磁电阻传感单元阵列15和-d3挽磁电阻传感单元阵列16，磁场产生装置5(5)产生-d3向磁场6(5)，仅有-d3挽磁电阻传感单元阵列16写入-d3向磁矩13(5)；其温度曲线如图33B所示，Tr<Tw(+d1)|P(-d3)<Tw(-d1)|P(-d3)<Tw(+d2)|P(-d3)<Tw(-d2)|P(-d3)<Tw(+d3)|P(-d3)<Tb<Tw(-d3)|P(-d3)<Td。
方式二，如图34A所示，激光光斑8沿方向9扫描-d3挽磁电阻传感单元阵列16，磁场产生装置5(5)产生-d3向磁场6(5)，仅有-d3挽磁电阻传感单元阵列16写入-d3向磁矩13(5)，临近的+d3推磁电阻传感单元阵列15磁矩不受影响；其温度曲线如图34B所示，Tr<Tw(+d3)|P(-d3)<Td<Tw(-d3)|P(-d3)<Td。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (15)
1.一种用于磁阻器件的激光编程写入装置，其特征在于，包括：依次层叠设置的衬底、磁阻传感器和热控制层，所述磁阻传感器与所述热控制层之间设置有用于电隔离的非磁性绝缘层，所述磁阻传感器由磁阻传感单元构成，所述磁阻传感单元为具有反铁磁层的多层薄膜堆叠结构；
所述激光编程写入装置用于在激光编程写入阶段，改变所述热控制层和/或所述磁阻传感器的膜层参数，以调节所述磁阻传感器的温度随激光功率的变化率，并增加或减小同一激光功率写入所述磁阻传感器的温度，所述膜层参数包括膜层材料和膜层厚度中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的激光编程写入装置，其特征在于，所述磁阻传感器为巨磁阻GMR传感器、隧道磁阻TMR传感器或各向异性磁阻AMR传感器。
3.根据权利要求1所述的激光编程写入装置，其特征在于，沿所述衬底到所述热控制层的方向上，所述多层薄膜堆叠结构包含依次层叠设置的种子层、所述反铁磁层、自由层、顶电极层以及帽层，所述衬底与所述种子层之间设置有第一绝缘层；
所述激光编程写入装置用于通过改变所述热控制层、所述第一绝缘层、所述种子层、所述顶电极层和所述帽层中至少一个膜层的材料，以增加或减小同一激光功率写入所述磁阻传感器的温度；和/或，
所述激光编程写入装置用于通过改变所述热控制层、所述第一绝缘层、所述种子层、所述顶电极层和所述帽层中至少一个膜层的厚度，以增加或减小同一激光功率写入所述磁阻传感器的温度。
4.根据权利要求1所述的激光编程写入装置，其特征在于，所述磁阻传感器为推挽式磁阻传感器，所述推挽式磁阻传感器由推磁阻传感单元阵列和挽磁阻传感单元阵列构成，所述推磁阻传感单元阵列和所述挽磁阻传感单元阵列均由磁阻传感单元构成。
5.根据权利要求4所述的激光编程写入装置，其特征在于，所述推挽式磁阻传感器采用全桥结构、半桥结构或准桥结构。
6.根据权利要求4所述的激光编程写入装置，其特征在于，所述推挽式磁阻传感器为单轴推挽式磁阻传感器、双轴推挽式磁阻传感器或三轴推挽式磁阻传感器。
7.根据权利要求1所述的激光编程写入装置，其特征在于，所述热控制层的组成材料包括非磁性的激光低吸收系数材料或激光高吸收系数材料，其中，所述激光低吸收系数材料包括钽、钛、铜、钼、金、银、铝、铂和锡中的至少一种，所述激光高吸收系数材料包括氧化锆、氧化钛、碳膜、磷酸盐和氮化铝钛中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的激光编程写入装置，其特征在于，所述热控制层的组成材料包括炭黑、非磁性激光吸收树脂或非磁性激光吸收涂料。
9.根据权利要求1所述的激光编程写入装置，其特征在于，所述激光的波长范围在100nm～3000nm之间。
10.一种用于磁阻器件的激光编程写入方法，通过激光编程写入系统实现，其特征在于，所述激光编程写入系统包括磁场产生装置和如权利要求1-9任一项所述的激光编程写入装置；
所述激光编程写入系统的激光编程写入方法包括：
在激光编程写入阶段，改变所述热控制层和/或所述磁阻传感器的膜层参数，所述膜层参数包括膜层材料和膜层厚度中的至少一种；
调节所述磁阻传感器的温度随激光功率的变化率，并增加或减小同一激光功率写入所述磁阻传感器的温度。
11.根据权利要求10所述的激光编程写入方法，其特征在于，所述磁阻传感器为推挽式磁阻传感器，所述推挽式磁阻传感器包括推磁阻传感单元阵列和挽磁阻传感单元阵列，所述推磁阻传感单元阵列的反铁磁层磁矩方向为+di，所述挽磁阻传感单元阵列的反铁磁层磁矩方向为-di，i为正整数且1≤i≤3；
所述激光编程写入方法还包括：向所述推挽式磁阻传感器的反铁磁层写入磁矩，其中，将所述反铁磁层磁矩方向+di写入所述推磁阻传感单元阵列中，且将所述反铁磁层磁矩方向-di写入所述挽磁阻传感单元阵列中。
12.根据权利要求11所述的激光编程写入方法，其特征在于，将所述反铁磁层磁矩方向+di写入所述推磁阻传感单元阵列中包括：
设定磁场退火功率为Poven且温度为Tw，对晶圆进行+di方向磁场热退火，使各磁阻传感单元阵列的反铁磁层磁矩方向均为+di；或者，
设定激光功率为P(+di)且温度为Tdi，产生+di方向磁场以将+di方向磁矩写入所述推磁阻传感单元阵列的反铁磁层中。
13.根据权利要求12所述的激光编程写入方法，其特征在于，将所述反铁磁层磁矩方向-di写入所述挽磁阻传感单元阵列中包括：
设定磁场退火功率为Poven且温度为Tw，对晶圆进行-di方向磁场热退火，使各磁阻传感单元阵列的反铁磁层磁矩方向均为-di；或者，
设定激光功率为P(-di)且温度为Tdi，产生-di方向磁场以将-di方向磁矩写入所述挽磁阻传感单元阵列的反铁磁层中。
14.根据权利要求13所述的激光编程写入方法，其特征在于，Td1<Td2<Td3。
15.根据权利要求14所述的激光编程写入方法，其特征在于，Tb<Td1<Td2<Td3<Td，其中，所述Tb为磁阻传感单元阵列的写入温度，所述Td为磁阻传感单元阵列的损坏温度。
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