CN113227815A - 具有形状各向异性的磁性隧道结的tmr传感器 - Google Patents

具有形状各向异性的磁性隧道结的tmr传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN113227815A
CN113227815A CN202080007206.0A CN202080007206A CN113227815A CN 113227815 A CN113227815 A CN 113227815A CN 202080007206 A CN202080007206 A CN 202080007206A CN 113227815 A CN113227815 A CN 113227815A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tmr
free layer
magnetic sensor
based magnetic
mtjs
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080007206.0A
Other languages
English (en)
Inventor
D·毛里
王磊
郑元凯
C·凯撒
胡志清
毛明
姜明
P·A·范德海登
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Western Digital Technologies Inc
Original Assignee
Western Digital Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Western Digital Technologies Inc filed Critical Western Digital Technologies Inc
Publication of CN113227815A publication Critical patent/CN113227815A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/098—Magnetoresistive devices comprising tunnel junctions, e.g. tunnel magnetoresistance sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/096—Magnetoresistive devices anisotropic magnetoresistance sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0094—Sensor arrays

Abstract

本公开的实施方案整体涉及具有形状各向异性的磁性隧道结(MTJ)的传感器。在一个实施方案中，处于惠斯通配置的基于隧道磁阻(TMR)的磁性传感器包括至少一个磁性隧道结(MTJ)。MTJ包括具有第一边缘和第二边缘的自由层。该自由层具有约
Figure DDA0003124054650000011
或更大的厚度。该自由层具有宽度和高度，其中宽高纵横比为约4∶1或更大。该MTJ具有靠近自由层的第一边缘定位的第一硬偏置元件和靠近自由层的第二边缘定位的第二硬偏置元件。

Description

具有形状各向异性的磁性隧道结的TMR传感器
相关申请的交叉引用
本申请要求2019年12月27日提交的美国申请号16/728,507的优先权，该申请要求2019年8月23日提交的美国临时专利申请序列号62/891,177的优先权和权益，这两个专利申请全文以引用方式并入本文。
背景技术
技术领域
本公开的实施方案整体涉及具有形状各向异性的磁性隧道结(MTJ)的传感器，更具体地涉及包括以惠斯通配置布置的具有形状各向异性的多个MTJ的传感器。
相关领域的描述
霍尔效应磁性传感器是廉价的，具有大的操作场范围，具有良好的线性度，但具有低灵敏度。另一方面，磁阻(MR)传感器具有大得多的灵敏度(＞100x)，但通常被设计用于小于80Oe的低场应用。对于一些应用，需要具有高于80Oe的工作范围的高灵敏度传感器。例如，该应用可适于检测传感器平面中的场(如MR传感器的情况)，而不是垂直于传感器平面的场(如霍尔传感器的典型情况)。
Paulo P.Freitas等人的“Spintronic Sensors”，Proceedings of the IEEE(《电气与电子工程师协会会报》)，第104卷，第10期(2016年10月)公开了串联耦合以形成惠斯通电桥MR传感器的MTJ阵列。Freitas等人还公开了惠斯通电桥MR传感器的各种应用。然而，Freitas等人的惠斯通电桥MR传感器被设计用于低场应用。
因此，需要一种改进的惠斯通电桥MR传感器。
发明内容
本公开的实施方案整体涉及具有形状各向异性的磁性隧道结(MTJ)的传感器。
在一个实施方案中，处于惠斯通配置的基于隧道磁阻(TMR)的磁性传感器包括至少一个磁性隧道结(MTJ)。该MTJ包括具有第一边缘和第二边缘的自由层。该自由层具有约
Figure BDA0003124054630000021
或更大的厚度。该自由层具有宽度和高度，其中宽高纵横比为约4∶1或更大。该MTJ具有靠近自由层的第一边缘定位的第一硬偏置元件和靠近自由层的第二边缘定位的第二硬偏置元件。
在另一个实施方案中，处于惠斯通配置的基于TMR的磁性传感器包括多个磁阻支路。每个磁阻支路包括串联耦合的多个MTJ。该多个MTJ中的至少一个MTJ包括自由层，该自由层形成为具有基本上单个磁畴的条带，该基本上单个磁畴由该条带的形状各向异性并且由该自由层的条带的一端处的第一硬偏置元件和该自由层的条带的另一端处的第二硬偏置元件提供。
在另一个实施方案中，处于惠斯通配置的基于TMR的磁性传感器包括两个正极性磁阻支路和两个负极性磁阻支路。每个正极性磁阻支路包括串联耦合的第一多个MTJ。每个负极性磁阻支路包括串联耦合的第二多个MTJ。该第一多个MTJ中的至少一个MTJ和该第二多个MTJ中的至少一个MTJ各自包括自由层，该自由层形成为具有基本上单个磁畴的条带，该基本上单个磁畴由该条带的形状各向异性并且由该条带的一端处的第一硬偏置元件和该条带的另一端处的第二硬偏置元件提供。该正极性磁阻支路中的每一者和该负极性磁阻支路中的每一者提供对外部磁场的基本上无滞后的响应。
附图说明
因此，通过参考实施方案，可以获得详细理解本公开的上述特征的方式、本公开的更具体描述、上述简要概述，所述实施方案中的一些在附图中示出。然而，应当注意的是，附图仅示出了本公开的典型实施方案并且因此不应视为限制其范围，因为本公开可以允许其他同等有效的实施方案。
图1是示出处于惠斯通配置的基于隧道磁阻的磁性传感器的某些实施方案的电路图。
图2是示出图1的处于惠斯通配置的基于TMR的磁性传感器的某些实施方案的布局的示意性平面图。
图3是示出单个MTJ的某些实施方案的示意性侧视图。
图4是示出图3的单个MTJ的某些实施方案的示意性剖视图。
图5A至图5D是示出在自对准工艺中制造具有硬偏置元件的图3的单个MTJ的方法的某些实施方案的示意性侧视图。
图6示出了模拟，该模拟示出了使用图4的MTJ的全惠斯通电桥传感器的电桥输出与感测场。
图7示出了MTJ中自由层的平均磁化旋转，其中在微磁性模拟下自由层和硬偏置元件满足条件(2)。
图8示出了包括串联连接的图4的MTJ阵列的磁阻支路的某些实施方案的经测量的磁饱和场(Hk eff)的图表。
图9为实施例3的具有串联耦合的42个MTJ的阵列的磁阻支路中的一者的经测量的传送曲线响应。
图10为实施例4的由具有正极性的两个磁阻支路和具有负极性的两个磁阻支路制成的全惠斯通电桥的经计算的电桥输出。
图11A是存在外部磁场的情况下具有正极性的磁阻支路中的一者和具有负极性的磁阻支路中的一者的电阻信号的测量。
图11B至图11C是利用图11A的磁阻支路的处于全惠斯通配置的电桥输出的测量，其中相邻支路具有相反极性。
图12是布局的示意性平面图，其示出了单个管芯上的处于惠斯通配置的两个基于TMR的磁性传感器的某些实施方案。
为了有助于理解，在可能的情况下，使用相同的参考标号来表示附图中共有的相同元件。可以设想是，在一个实施方案中公开的元件可以有利地用于其他实施方案而无需具体叙述。
具体实施方式
在下文中，参考本公开的实施方案。然而，应当理解的是，本公开不限于具体描述的实施方案。相反，思考以下特征和元件的任何组合(无论是否与不同实施方案相关)以实现和实践本公开。此外，尽管本公开的实施方案可以实现优于其他可能解决方案和/或优于现有技术的优点，但是否通过给定实施方案来实现特定优点不是对本公开的限制。因此，以下方面、特征、实施方案和优点仅是说明性的，并且不被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。同样地，对“本公开”的引用不应当被解释为本文公开的任何发明主题的概括，并且不应当被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。
某些实施方案涉及磁阻元件，诸如磁性隧道结(MTJ)，其包括具有硬偏置稳定性的形状各向异性的相对较厚的自由层。此类MTJ可耦合在一起以形成处于惠斯通配置的基于隧道磁阻(TMR)的磁性传感器。基于TMR的磁性传感器可检测大的操作场范围，诸如在数百Oe范围内到数千Oe范围内的操作场。MTJ可具有基本无滞后的响应。基于TMR的磁性传感器可具有对期望范围的感测磁场的基本上无滞后的响应和高线性响应(即，低线性度比率)。
图1是示出处于惠斯通配置的基于TMR的磁性传感器100的某些实施方案的电路图。基于TMR的磁性传感器100可包括以惠斯通配置布置的第一磁阻支路102、第二磁阻支路104、第三磁阻支路106和第四磁阻支路108的四个可变电阻器支路。端子Vb和端子G用于提供从Vb到G的偏置电压/电流。端子V1和V2用于测量V1和V2之间的表示感测磁场的电压差的信号。端子V1和V2可耦合到任选的放大器以放大信号。基于TMR的磁性传感器100可任选地包括串联电阻器120，该串联电阻器可用于调节V1和V2的DC电平。
相邻磁阻支路被形成为相反极性。例如，第一磁阻支路102和第三磁阻支路106可具有对感测磁场的正响应，并且第二磁阻支路104和第四磁阻支路108可具有对感测磁场的负响应。在另一个示例中，第一磁阻支路102和第三磁阻支路106可具有对感测磁场的负响应，并且第二磁阻支路104和第四磁阻支路108可具有对感测磁场的正响应。
与具有单个磁阻支路的传感器相比，处于惠斯通配置的基于TMR的磁性传感器100基于相同的感测偏置电流提供双倍的信号。与具有单个磁阻支路的传感器相比，处于惠斯通配置的基于TMR的磁性传感器100对热漂移具有减小的影响。虽然图1的基于TMR的磁性传感器100被示为具有四个可变电阻器支路的全惠斯通配置，但在其他实施方案中，基于TMR的磁性传感器可包括具有一个可变电阻器支路和三个固定电阻器支路的四分之一惠斯通电桥配置或具有两个可变电阻器支路和两个固定电阻器支路的半惠斯通电桥配置。
图2是示出图1的处于惠斯通配置的基于TMR的磁性传感器100的某些实施方案的布局的示意性平面图。为了便于描述，图2包括与图1中所使用的相同的标号。如图2所示，四个磁阻支路102、104、106、108中的每一者包括串联耦合的一串MTJ200。磁阻支路中的MTJ200通过多个顶部电极210和多个底部电极220耦合在一起。在某些实施方案中，每个磁阻支路102、104、106、108各自包括10至100个MTJ，诸如20至50个MTJ。在某些实施方案中，基于TMR的传感器100可被制成占据约0.1mm2至约50mm2的表面积。
在一个方面，对于相同的信号电平，与由单个MTJ构成的支路相比，串联连接的MTJ200降低感测磁场的总体噪声。例如，插图示出了在图案化之后形成的两个MTJ 200A、200B的某些实施方案的放大剖视图。两个MTJ 200A、200B串联耦合，从而共享具有不同底部电极220A、220B的相同顶部电极210，其中电子电流如虚线所示流动。
MTJ中的噪声可由电源(如MTJ屏障中的电荷俘获)或磁源(诸如热激活的局部磁化角度变化)引起。由于每个MTJ中的噪声基本上不相关，MTJ 200的串联连接降低了总体噪声。在另一方面，与由单个MTJ构成的支路相比，串联连接的MTJ 200减小了每个单独MTJ200上的电压降，从而提高了基于TMR的磁性传感器的可靠性。例如，MTJ的屏障层具有基于MTJ上的总电压的特定寿命。通过将电压降分散在多个MTJ 200上，来自该多个MTJ 200的单个MTJ上的电压降得以减小。每个MTJ上的电压降的减小增加了每个MTJ 200的寿命和可靠性，并且因此也增加了传感器100的寿命和可靠性。
基于TMR的传感器的其他布局是可能的，诸如串联和/或并联的MTJ的其他布局、电极的其他布局以及端子的其他布局。
图3是示出单个MTJ 200(诸如图2的MTJ 200中的一个)的某些实施方案的示意性侧视图。单个MTJ 200可用于串联连接的多个MTJ中，从而形成图2的基于TMR的磁性传感器100或其他合适的基于TMR的磁性传感器的磁阻支路。为了便于描述，图3包括如图2中所使用的相同的标号。MTJ 200包括自由层310、屏障层320、参考层330、反平行(AP)耦合层340、固定(pinned)层350和反铁磁(AFM)固定层360。MTJ200可利用靠近底部电极220的AFM固定层360和靠近顶部电极210的自由层进行底部固定，或者可利用靠近顶部电极210的AFM固定层360和靠近底部电极220的自由层进行顶部固定。
如图3所示，固定层350、AP耦合层340和参考层330形成合成反铁磁(SAF)固定结构。在其他实施方案中，MTJ 200可包括简单的固定结构或可包括两个或更多个SAF固定结构。MTJ 200可包括其他层，诸如晶种层(未示出)、封盖层(未示出)、接触层和其他固定结构。
自由层310可包含单层或多层CoFe、NiFe、其他铁磁材料以及它们的组合。屏障层320可包含单层或多层的氧化镁、氧化铝、其他介电材料以及它们的组合。参考层330可包含单层或多层CoFe、其他铁磁材料以及它们的组合。反平行(AP)耦合层340可包含单层或多层Ru、Ru合金、其他非磁性材料以及它们的组合。固定层350可包含单层或多层CoFe、CoB、CoFeB、其他铁磁材料以及它们的组合。反铁磁(AFM)固定层360可包含单层或多层PtMn、NiMn、IrMn、IrMnCR、其他反铁磁材料以及它们的组合。
AFM固定层360具有固定的磁化，该固定的磁化继而基本上固定固定层350的磁矩。参考层330跨反平行耦合层340与第一固定层350反平行耦合。因此，参考层330的磁化在与固定层350的磁化方向反平行的第二方向上被取向。在某些实施方案中，参考层330被形成为与自由层310成约90°。在某些实施方案中，参考层330被形成为与自由层310成90°以上，以增加MTJ 200的场灵敏度。
在感测磁场存在的情况下，MTJ200的自由层310从其易磁化轴旋转到其难磁化轴。自由层310相对于参考层300的旋转改变MTJ200的电阻。例如，具有处于反平行状态的自由层310和参考层330的MTJ200的电阻可为处于并联状态的自由层310和参考层330的电阻的三倍。在某些操作磁场范围内，当参考层330和固定层350的磁化方向基本上不被外部磁场旋转时，自由层310的磁化可旋转。
在某些实施方案中，自由层310具有约
Figure BDA0003124054630000071
或更大，诸如约
Figure BDA0003124054630000072
至约
Figure BDA0003124054630000073
的相对较大厚度310T。自由层310的较大厚度与确定MTJ的操作场范围的较大磁饱和场(Hkeff)相关。MTJ 200以及因此包括多个MTJ 200的基于TMR的磁性传感器可在大场范围(诸如在数百Oe范围至数千Oe范围)内操作。现有技术MTJ通常在小场范围(诸如±80Oe)内操作。在某些实施方案中，包括处于惠斯通配置的多个MTJ 200的基于TMR的磁性传感器可在较大的外部磁场范围内操作，诸如在±150Oe、诸如±600Oe、诸如±1,000Oe或诸如±2,000Oe的磁场范围内操作。在某些实施方案中，包括处于惠斯通配置的多个MTJ 200的基于TMR的磁性传感器可在添加到恒定DC场的较大外部磁场范围内操作，诸如在恒定DC场上叠加±150Oe、诸如在恒定DC场上叠加±600Oe、诸如在恒定DC场上叠加±1,000Oe、或诸如在恒定DC场上叠加±2,000Oe的磁场范围内操作。
相对较厚的自由层可能不期望地形成多个磁畴，这将不期望地为MTJ提供滞后响应。在某些实施方案中，MTJ 200被形成为具有形状各向异性并且具有硬偏置稳定性以提供具有基本上单个磁畴的较厚自由层。
在某些实施方案中，MTJ200还具有靠近自由层310的端部形成的硬偏置(HB)元件302、304。硬偏置元件302、304包含单层或多层钴、钴合金(诸如CoPt或CoPtCr)、其他硬质磁性材料或它们的组合。在某些实施方案中，固定层结构(未示出)可形成于靠近硬偏置元件302、304以稳定硬偏置元件302、304的磁矩。
在某些实施方案中，MTJ200还具有在HB元件302、304与自由层310之间形成的绝缘层380。绝缘层380包含氧化铝、氧化镁和其他非导电材料。例如，绝缘层可通过原子层沉积或其他沉积工艺形成为约5nm或更小的厚度。绝缘层380防止或减少通过HB元件302、304而不是通过屏障层320的偏置电流的电分流。
图4是通过平面A-A示出图3的单个MTJ 200的某些实施方案的示意性剖视图。为了便于描述，图4包括与图3中所使用的相同的标号。MTJ 200包括具有形状各向异性的相对较厚的自由层310。
相对较厚的自由层310的形状各向异性由自由层310的纵横比(宽高比)提供，其中在待感测的磁场的方向500上具有较窄高度(310H)(即，MTJ 200的短轴与感测场对齐)并且在与感测方向正交的方向上具有较大宽度(310W)。例如，如图4所示，形成为矩形条带的自由层310提供形状各向异性。具有形状各向异性的自由层310可以是其他多边形条带，诸如其他梯形形状或其他四边形形状。
在某些实施方案中，自由层310以约4∶1或更大、诸如约7∶1至约25∶1的宽高比形成为宽度310W和高度310H。在某些实施方案中，自由层310的宽度310W可形成为约1μm至约10μm，并且自由层的高度310H可形成为约0.2μm至约2μm。宽高比为约4∶1或更大的自由层310具有在沿MTJ 200的自由层310的宽度310W的大致方向上初始对齐的基本上单个磁畴。较长宽度310W有助于控制磁畴形成为沿宽度的长度。
对于具有高纵横比的自由层310，自由层的磁化将响应于外部磁场或旋转到外部磁场，直到由以下近似(1)给出的饱和场：
Hsat＝4πMFL*tFL/H (1)
其中H是自由层的高度，tFL是自由层的厚度，MFL是假设为约700Oe的镍铁导磁合金的自由层材料的饱和磁化。MTJ以及因此传感器的动态范围可通过改变自由层的厚度310T(图3)和自由层的高度310H(图4)来改变。磁饱和场(Hk eff)大致与自由层310的高度310H的倒数成比例。自由层310的高度310H越小，则引起自由层310的磁饱和的感测磁场越大。可通过绘制MTJ的接近零的感测磁场的电阻响应到最大电阻响应来确定Hk eff。
相对较厚的自由层310的形状各向异性进一步由自由层310的条带的端部处的硬偏置元件302/304辅助。形成于靠近自由层310的条带的端部的HB元件302、304可以减少或防止在沿着高度310H的方向上在自由层310的条带的端部处不期望的磁畴形成，并且可以减少或防止其他不期望的磁畴形成。硬偏置元件302、304被定位成靠近自由层310的条带的边缘或端部，以稳定自由层310的磁矩。在自由层310的边缘处，由于相对较厚的自由层310而存在大量的去磁能量。在没有硬偏置元件302、304的情况下，自由层310的端部处的磁化抵抗沿着宽度310W的对准并且优选沿着自由层310的高度310H对准。在没有硬偏置元件302、304的情况下，自由层310的感测磁场可以产生滞后电桥输出。在没有硬偏置元件302、304的情况下，感测磁场可导致移动的畴壁，而不是自由层310的磁化畴的旋转。硬偏置元件302、304可有助于提供自由层310，以通过在自由层310的边缘处提供连续磁化能量来以与单个磁畴一起操作。
在某些实施方案中，硬偏置元件302、304的磁矩被设定成与自由层310的宽度310W的方向成角度。以与自由层310的宽度310W的方向成角度设置的硬偏置元件302、304可以在具有处于惠斯通配置的一个基于TMR的磁性传感器100的管芯上使用，诸如在图2中，或者在具有处于惠斯通配置的两个或更多个基于TMR的磁性传感器100的管芯上使用。图12是布局的示意性平面图，其示出了单个管芯上的处于惠斯通配置的两个基于TMR的磁性传感器100A、100B的某些实施方案。传感器100A和传感器100B感测感测轴A和感测轴B的两个正交场方向。传感器100A的MTJ 200A和传感器100B的MTJ 200B中的每一者的硬偏置元件302、304的磁化方向在两个感测轴之间以相同角度(诸如45°)设置，以稳定两个传感器100A、100B。用于磁阻支路的MTJ中的每个MTJ的成角度的硬偏置元件302、304可通过以任何期望的角度施加大于硬磁体的矫顽磁力场的初始化场来形成。该磁性初始化通常在晶片制造结束时施用。
采用全微磁模拟来估计自由层310的磁畴控制所需的硬偏置力矩的大小。自由层310的无滞后响应包括满足以下近似条件(2)的HB稳定性：
MHB||*tHB≥1.4*MFL*tFL (2)
其中MHB||为HB磁化(例如，以emu/cm3为单位)，其平行于HB元件302、304中的一者在条带方向上的易磁化轴(即长轴)，tHB为HB元件302、304(图3)中的一者的厚度302T、304T，MFL为自由层310的磁化，并且tFL为自由层310的厚度310T。HB元件302、304中的一者的力矩厚度乘积(MHB||*tHB)应当是自由层的力矩厚度乘积的1.4倍或更大。
在某些实施方案中，由于HB元件302、304遵循用于限定MTJ 200的掩模的尺寸，因此硬偏置元件302、304的高度302H、304H与自由层310的高度310H大致相同。
在某些实施方案中，MTJ 200和HB元件302、304具有约1μm至约20μm的总组合宽度308W。
图5A至图5D是示出在自对准工艺中制造具有HB元件302/304的图3的单个MTJ 200的方法的某些实施方案的示意性侧视图。为了便于描述，图5A至图5D包括与图3中所使用的相同的标号。图5A示出了形成在底部电极220上方的TMR膜叠堆500。在TMR膜叠堆500上方形成并图案化掩模510。掩模510可包括一个或多个光致抗蚀剂层、一个或多个硬掩模层或它们的组合。图5B示出通过掩模510掩蔽TMR膜叠堆500的一部分以形成限定MTJ 200的空隙520来对TMR膜叠堆500进行离子铣削或蚀刻。图5C示出了诸如通过原子层沉积而在沿着MTJ200的侧壁的空隙520上方形成的绝缘层380。HB层诸如通过物理气相沉积而沉积在绝缘层380上方。可执行回蚀和/或平面化工艺以移除HB层的部分，从而形成HB元件302/30。掩模510也被移除，诸如利用回蚀和/或平面化工艺或利用灰化工艺。图5D示出了诸如通过物理气相沉积在MTJ 200上方形成顶部电极210。制造如图5A至图5D所示的单个MTJ的方法示出了在MTJ 200的自对准工艺中HB元件302/304的形成。自对准工艺利用相同的掩模510来限定来自TMR堆叠500的MTJ并且限定HB元件302/304。在某些方面，自对准工艺允许HB元件302/304相对于MTJ200的紧/窄间距，以有助于MTJ 200的形状各向异性。在其他实施方案中，可使用不同于图5A至图5D所示的制造工艺以在自对准工艺中用相同的掩模限定MTJ200和HB元件302、304来制造MTJ 200。
图3至图5和图12的MTJ 200可被制造成阵列，以形成图1至图2和图12的磁阻支路102、104、106、108。制造相反极性的磁阻支路的一个示例是形成具有多个第一MTJ的正极支路以及形成具有多个第二MTJ的负极支路，其中第一MTJ和第二MTJ包括具有不同电阻面积乘积的两个不同膜叠堆。制造相反极性的磁阻支路的另一个示例是用具有由热重置控制的信号极性的单个膜叠堆的MTJ形成正极性支路和负极性支路。在任一种方法中，可在同一晶片衬底上制造相反极性的磁阻支路。换句话讲，可通过沉积相同的膜叠堆或通过沉积构成每个MTJ的不同膜叠堆来在同一晶片衬底上制造四个磁阻支路102、104、106、108。
包括图3至图5和图12的磁性传感器200的图1至图2和图12的处于惠斯通配置的基于TMR的磁性传感器100在期望的感测磁场处可具有为零的电桥的信号/电压输出。例如，基于TMR的磁性传感器100可在零感测磁场处具有为零的电桥的信号/电压输出。在另一个示例中，基于TMR的磁性传感器100可在期望的非零感测磁场处(诸如在约300Oe至约500Oe的感测磁场处)具有为零的电桥的信号/电压输出。在期望的非零感测磁场处电桥的信号/电压输出为零的基于TMR的磁性传感器100可通过在电桥的选定支路中添加磁不敏感电阻器来制造。例如，对于在零感测磁场处电桥的信号/电压输出为零的基于TMR的磁性传感器100，在某些实施方案中，传感器的工作范围为约-600Oe至约+600Oe。在另一个示例中，对于在恒定DC场的约-450Oe感测磁场处电桥的信号/电压输出为零的基于TMR的磁性传感器100，在某些实施方案中，传感器的工作范围是在恒定DC场上叠加600Oe，换句话讲为约-1050Oe至约+150Oe。
在某些实施方案中，包括图3至图5和图12的MTJ 200的图1至图2和图12的处于惠斯通配置的基于TMR的磁性传感器100，在从电桥信号/电压输出为零的±600Oe的磁场范围内，对于约200％或更小的TMR比率可具有约1％或更小的线性度比率。线性度是确定TMR传感器的性能的一个参数。线性度是电桥响应与纯线性响应的偏差的量度。如本文所用，线性度被定义为数据在期望场范围内与直线拟合的最大偏差除以期望场范围内的总信号范围的比率。较低的线性度比率对应于线性更高的传感器响应。
在某些实施方案中，图3至图5和图12的MTJ 200具有由自由层的较高的宽高纵横比提供的形状各向异性。具有形状各向异性的MTJ各自以基本上单个磁畴操作，该单个磁畴在存在大的外部可变磁场(诸如零或非零DC场的顶部上的±600Oe的可变磁场)的情况下旋转。由于形状各向异性、自由层的旋转以及因此包括MTJ的基于TMR的传感器的信号响应基本上无滞后。包括图3至图5和图12的MTJ 200的图1至图2和图12的基于TMR的磁性传感器100可被制造为感测恒定DC场的顶部上的可变磁场，诸如从恒定DC场偏移的工作范围。
图1至图2和图12的基于TMR的磁性传感器100包括具有形状各向异性的图3至图5和图12的MTJ 200中的至少一个MTJ。例如，基于TMR的磁性传感器可包括多个MTJ，其中MTJ中的一个、少数、多数或全部MTJ具有形状各向异性。图3至图5和图12示出了具有由HB元件302、304辅助的形状各向异性的MTJ 200。在某些实施方案中，具有形状各向异性的相邻MTJ200可共享HB元件302、304中的一者或两者。
在一个实施方案中，包括图3至图5和图12的MTJ中的至少一个MTJ的图1至图2和图12的TMR传感器100在作为单轴传感器操作的相机中使用。这种传感器的示例见于美国专利申请公布：2019/0020822 A1中，该专利申请公布以引用方式并入本文。然而，预期TMR传感器100可用作二维或甚至三维传感器。另外，预期TMR传感器100可集成并用于除了相机之外的惯性测量单元技术中，诸如可穿戴装置、罗盘和MEMS装置。此外，TMR传感器100可作为位置传感器、桥角传感器、磁开关、电流传感器或它们的组合来操作。TMR传感器100可用于通过使用TMR传感器作为位置和角度传感器来聚焦相机，诸如智能电话相机。另外，TMR传感器100在汽车工业中也可作为开关、电流和角度传感器来替代电流霍尔、各向异性磁电阻(AMR)和巨磁电阻(GMR)传感器。TMR传感器100也可在无人机和机器人工业中用作位置和角度传感器。医疗装置也可利用TMR传感器100来对输注系统进行流量控制，还可以使用内窥镜相机传感器等。因此，本文所讨论的TMR传感器100具有远远超出智能电话相机的应用，并且因此不应限于用作智能电话相机的传感器。此外，TMR传感器100的MTJ不需要布置成惠斯通电桥布置，而是能够以任何数量的方式布置。
在一个实施方案中，处于惠斯通配置的基于隧道磁阻(TMR)的磁性传感器包括至少一个磁性隧道结(MTJ)。MTJ包括具有第一边缘和第二边缘的自由层。自由层具有约
Figure BDA0003124054630000121
或更大的厚度。自由层具有宽度和高度，其中宽高纵横比为约4∶1或更大。MTJ具有靠近自由层的第一边缘定位的第一硬偏置元件和靠近自由层的第二边缘定位的第二硬偏置元件。
在另一个实施方案中，处于惠斯通配置的基于TMR的磁性传感器包括多个磁阻支路。每个磁阻支路包括串联耦合的多个MTJ。该多个MTJ中的至少一个MTJ包括自由层，该自由层形成为具有基本上单个磁畴的条带，该基本上单个磁畴由该条带的形状各向异性并且由该自由层的条带的一端处的第一硬偏置元件和该自由层的条带的另一端处的第二硬偏置元件提供。
在另一个实施方案中，处于惠斯通配置的基于TMR的磁性传感器包括两个正极性磁阻支路和两个负极性磁阻支路。每个正极性磁阻支路包括串联耦合的第一多个MTJ。每个负极性磁阻支路包括串联耦合的第二多个MTJ。该第一多个MTJ中的至少一个MTJ和该第二多个MTJ中的至少一个MTJ各自包括自由层，该自由层形成为具有基本上单个磁畴的条带，该基本上单个磁畴由该条带的形状各向异性并且由该条带的一端处的第一硬偏置元件和该条带的另一端处的第二硬偏置元件提供。正极性磁阻支路中的每一者和负极性磁阻支路中的每一者提供对外部磁场的基本上无滞后的响应。
实施例
以下实施例示出了MTJ和包括多个MTJ的传感器的某些实施方案的数据。除非在权利要求中明确阐述，否则此类数据不应用于限制权利要求的范围。
实施例1
图6示出了模拟，该模拟示出了使用图4的MTJ 200的全惠斯通电桥传感器的电桥输出与感测场。惠斯通电桥的每个支路在待感测的零外部磁场处的电阻为约2,000Ω。施加到传感器的偏置电流为1mA。该模拟假设每个MTJ的自由层的单畴磁化旋转。
对于固定的感测电流，场灵敏度dV/dH(以mV/Oe为单位)取决于MTJ的TMR比率。表1示出了具有各种TMR比率的各种MTJ的场灵敏度和线性度比率。除了TMR比率为130％且参考层的磁化相对于自由层取向为115°的MTJ之外，所有MTJ的参考层的磁化相对于自由层均取向为90°。图1和表1中的线性度比率在-1,000Oe至+1,000Oe的范围内。
表1
Figure BDA0003124054630000131
图6和表1示出TMR比率越高，场灵敏度越高。较高的TMR比率引起线性度比率的略微增加(即，线性度更差)。参考层的磁化方向相对于自由层易磁化轴旋转大于90°，诸如旋转115°，示出了场灵敏度增加，但线性度比率增加(即，线性度更差)。在约-600Oe至约+600Oe的范围内，信号对于所有TMR比率具有低于1％的低线性度比率(即，高线性度)。
实施例2
图7示出了MTJ的平均磁化旋转，其中在微磁性模拟下自由层和硬偏置元件满足条件(2)。该模拟示出了满足条件(2)的MTJ的磁化响应是无滞后的。在惠斯通电桥中使用该MTJ设计将继而导致无滞后传感器响应。
实施例3
图8示出了包括串联连接的图4的MTJ 200阵列的磁阻支路的某些实施方案的经测量的磁饱和场(Hk eff)的图表。通过将靠近零场的磁阻支路的响应斜率外推至最大响应(称为Hk eff)来确定饱和场。
磁阻支路中的每一者被制造成串联连接的20个MTJ或串联连接的42个MTJ的阵列N。改变每个自由层310的高度310H和宽度310W以调节感测轴中的饱和场，同时保持恒定MTJ面积(即电阻)。HB元件302、304的宽度302W、304W被设定为1.5μm。调整HB元件302、304的高度302H、304H以匹配其自由层310的相应高度310H。调整HB元件302、304的厚度302T、304T，使得MHB||*tHB)乘积等于2*MFL*tFL。自由层310的厚度310T形成为
Figure BDA0003124054630000141
或
Figure BDA0003124054630000142
电阻面积乘积(RA)为每MTJ 158Q/μm2。
如图8所示，磁阻支路的饱和场以及因此TMR传感器具有大致与自由层310的高度310H的倒数成比例的工作范围。与具有相同高度310H和相同宽度310W的自由层相比，自由层310的较大厚度310T对应于更高的饱和场。
实施例4
图9为实施例3的具有串联耦合的42个MTJ的阵列的磁阻支路中的一者的经测量的传送曲线响应。每个MTJ具有厚度310T为
Figure BDA0003124054630000143
高度310H为0.35μm、宽度310W为6.78μm的自由层310。传递曲线响应示出无滞后行为。硬偏置元件成功地控制了自由层中的畴形成，从而诸如消除或减少自由层中的边缘畴形成。阵列的线性度较差，这主要是由于高TMR比率(～150％)。
实施例5
图10为实施例4的由具有正极性的两个磁阻支路和具有负极性的两个磁阻支路制成的全惠斯通电桥的经计算的电桥输出。评估每个MTJ阵列上400mV的平均电压降的灵敏度。
电桥响应为近似线性的。电桥输出在0Oe的外部磁场处为零。惠斯通电桥使电压输出比单个磁阻支路的电压输出更具线性并消除热漂移。
实施例6
图11A是存在待感测外部磁场的情况下具有正极性的磁阻支路中的一者和具有负极性的磁阻支路中的一者的电阻信号的测量。每个支路包括串联耦合的42个MTJ的阵列。具有正极性的支路通过沉积膜B而形成，并且具有负极性的支路通过在相同晶片衬底上沉积膜A而形成，其中膜A和膜B具有不同电阻面积(RA)乘积。
图11B是利用图11A的磁阻支路的处于全惠斯通配置的电桥输出的测量，其中相邻支路具有相反极性。图11C是图11B的一部分的放大图。在一个方面，具有不同RA乘积的两个膜叠堆可形成惠斯通电桥，其中在期望的外部磁场处的电压输出大约为零。在该示例中，桥电压输出在-450Oe的外部磁场Hext处大约为零。该电桥可感测恒定DC场顶部的可变场。电桥输出抑制DC分量。
虽然前述内容针对本公开的实施方案，但是可以在不脱离本公开的基本范围的情况下设想本公开的其他和另外的实施方案，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种处于惠斯通配置的基于隧道磁阻(TMR)的磁性传感器，所述基于TMR的磁性传感器包括：
至少一个磁性隧道结(MTJ)，所述至少一个MTJ包括：
具有第一边缘和第二边缘的自由层，所述自由层具有约
Figure FDA0003124054620000011
或更大的厚度并且具有宽度和高度，其中宽高纵横比为约4∶1或更大，
第一硬偏置元件，所述第一硬偏置元件靠近所述自由层的所述第一边缘定位；和
第二硬偏置元件，所述第二硬偏置元件靠近所述自由层的所述第二边缘定位。
2.根据权利要求1所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述自由层的所述宽度为约1μm至约10μm，并且其中所述自由层的所述高度为约0.2μm至约2μm。
3.根据权利要求1所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述自由层被成形为条带。
4.根据权利要求1所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述至少一个MTJ的电阻面积乘积为约100Ω/μm2至约10,000Ω/μm2。
5.根据权利要求1所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述至少一个MTJ还包括：
位于所述自由层上方的屏障层；
位于所述屏障层上方的参考层；
位于所述参考层上方的反平行耦合层；
位于所述反平行耦合层上方的固定层；和
位于所述固定层上方的反铁磁固定层。
6.根据权利要求5所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述参考层的磁化方向相对于所述自由层的易磁化轴旋转大于90°。
7.根据权利要求1所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述至少一个MTJ提供对外部磁场的基本上无滞后的响应。
8.根据权利要求1所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述自由层的磁化力矩基本上沿所述自由层的所述宽度。
9.根据权利要求8所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述第一硬偏置元件的磁化方向和所述第二硬偏置元件的磁化方向与所述自由层的所述磁化力矩成角度。
10.一种处于惠斯通配置的基于隧道磁阻(TMR)的磁性传感器，所述基于TMR的磁性传感器包括：
多个磁阻支路，每个磁阻支路包括串联耦合的多个磁性隧道结(MTJ)，所述多个MTJ中的至少一个MTJ包括自由层，所述自由层形成为具有基本上单个磁畴的条带，所述基本上单个磁畴由条带的形状各向异性以及由条带的一端处的第一硬偏置元件和条带的另一端处的第二硬偏置元件提供。
11.根据权利要求10所述的基于TMR的磁性传感器，其中每个磁阻支路独立地包括数目为10至100的所述MTJ。
12.根据权利要求10所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述第一硬偏置元件的磁化方向和所述第二硬偏置元件的磁化方向相对于所述自由层的所述基本上单个磁畴旋转。
13.根据权利要求10所述的基于TMR的磁性传感器，其中在自对准工艺中与所述自由层一起制造所述第一硬偏置元件和所述第二硬偏置元件。
14.根据权利要求10所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述MTJ中的所述至少一个MTJ、所述第一硬偏置元件和所述第二硬偏置元件的总组合长度为约1μm至约20μm。
15.根据权利要求10所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述基于TMR的磁性传感器的输出在从零电压输出起的约±600Oe的范围内具有约1％或更小的线性度比率。
16.一种处于惠斯通配置的基于隧道磁阻(TMR)的磁性传感器，所述基于TMR的磁性传感器包括：
两个正极性磁阻支路，每个正极性磁阻支路包括串联耦合的第一多个磁性隧道结(MTJ)，和
两个负极性磁阻支路，每个负极性磁阻支路包括串联耦合的第二多个磁性隧道结(MTJ)，
其中所述第一多个MTJ中的至少一个MTJ和所述第二多个MTJ中的至少一个MTJ各自包括自由层，所述自由层形成为具有基本上单个磁畴的条带，所述基本上单个磁畴由所述条带的形状各向异性以及由所述条带的一端处的第一硬偏置元件和所述条带的另一端处的第二硬偏置元件提供，
其中所述正极性磁阻支路中的每个正极性磁阻支路和所述负极性磁阻支路中的每个负极性磁阻支路提供对外部磁场的基本上无滞后的响应。
17.根据权利要求16所述的基于TMR的磁性传感器，其中当所述外部磁场为非零时，所述基于TMR的磁性传感器的输出具有零电压输出。
18.根据权利要求16所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述基于TMR的磁性传感器的输出在从零电压输出起的约±600Oe的范围内具有约1％或更小的线性度比率。
19.根据权利要求16所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述基于TMR的磁性传感器占据约0.1mm2至约50mm2的尺寸。
20.根据权利要求16所述的基于TMR的磁性传感器，其中所述第一硬偏置元件的所述磁化方向和所述第二硬偏置元件的所述磁化方向相对于所述自由层的所述基本上单个磁畴旋转。
CN202080007206.0A 2019-08-23 2020-03-31 具有形状各向异性的磁性隧道结的tmr传感器 Pending CN113227815A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962891177P 2019-08-23 2019-08-23
US62/891,177 2019-08-23
US16/728,507 US11385306B2 (en) 2019-08-23 2019-12-27 TMR sensor with magnetic tunnel junctions with shape anisotropy
US16/728,507 2019-12-27
PCT/US2020/025873 WO2021040808A1 (en) 2019-08-23 2020-03-31 Tmr sensor with magnetic tunnel junctions with shape anisotropy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113227815A true CN113227815A (zh) 2021-08-06

Family

ID=74645650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080007206.0A Pending CN113227815A (zh) 2019-08-23 2020-03-31 具有形状各向异性的磁性隧道结的tmr传感器

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11385306B2 (zh)
EP (1) EP4018213A4 (zh)
CN (1) CN113227815A (zh)
WO (1) WO2021040808A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113196075A (zh) * 2019-08-26 2021-07-30 西部数据技术公司 具有不同ra tmr膜的磁传感器阵列

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11791083B2 (en) * 2021-05-26 2023-10-17 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Tunnel magneto-resistive (TMR) sensor with perpendicular magnetic tunneling junction (p-MTJ) structures
CN115236568B (zh) * 2022-09-23 2023-01-20 南方电网数字电网研究院有限公司 基于磁通调节器的宽量程垂直敏感磁传感器及其制备方法
US20240125872A1 (en) * 2022-10-03 2024-04-18 Analog Devices International Unlimited Company Magnetoresistive sensor
US20240130243A1 (en) * 2022-10-17 2024-04-18 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140369530A1 (en) * 2013-06-12 2014-12-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Pressure sensor, acoustic microphone, blood pressure sensor, and touch panel
US20150137292A1 (en) * 2012-08-07 2015-05-21 The Regents Of The University Of California Magnetoresistance sensor with perpendicular anisotropy

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729410A (en) * 1996-11-27 1998-03-17 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction device with longitudinal biasing
US6226160B1 (en) 1999-04-15 2001-05-01 International Business Machines Corporation Small area magnetic tunnel junction devices with low resistance and high magnetoresistance
DE10028640B4 (de) 2000-06-09 2005-11-03 Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V. Wheatstonebrücke, beinhaltend Brückenelemente, bestehend aus einem Spin-Valve-System, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung
US6756237B2 (en) 2002-03-25 2004-06-29 Brown University Research Foundation Reduction of noise, and optimization of magnetic field sensitivity and electrical properties in magnetic tunnel junction devices
US7061731B2 (en) 2003-11-17 2006-06-13 Seagate Technology Llc High magnetic anisotropy hard magnetic bias element
US7411765B2 (en) 2005-07-18 2008-08-12 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. CPP-GMR sensor with non-orthogonal free and reference layer magnetization orientation
US8059374B2 (en) 2009-01-14 2011-11-15 Headway Technologies, Inc. TMR device with novel free layer structure
US8390283B2 (en) 2009-09-25 2013-03-05 Everspin Technologies, Inc. Three axis magnetic field sensor
US8194366B1 (en) 2009-10-14 2012-06-05 Western Digital (Fremont), Llc TMR read head structures with differential stripe heights
US8336194B2 (en) 2009-11-03 2012-12-25 Western Digital (Fremont), Llc Method of fabricating a tunneling magnetoresistive (TMR) reader
US9645204B2 (en) * 2010-09-17 2017-05-09 Industrial Technology Research Institute Magnetic field sensors and sensng circuits
CN202013413U (zh) 2011-04-06 2011-10-19 江苏多维科技有限公司 单一芯片桥式磁场传感器
CN102621504B (zh) 2011-04-21 2013-09-04 江苏多维科技有限公司 单片参考全桥磁场传感器
CN104104376B (zh) 2013-04-01 2018-01-02 江苏多维科技有限公司 推挽式芯片翻转半桥磁阻开关
US10989769B2 (en) 2013-12-27 2021-04-27 Infineon Technologies Ag Magneto-resistive structured device having spontaneously generated in-plane closed flux magnetization pattern
US9591221B2 (en) 2014-01-08 2017-03-07 Apple Inc. Magnetic camera component mounting in cameras
DE102014109656A1 (de) 2014-07-10 2016-02-18 Infineon Technologies Ag Magnetfeldsensorvorrichtung
US9684184B2 (en) 2014-09-08 2017-06-20 Apple Inc. Upright mounted camera actuator component with trapezoidal magnet for optical image stabilization
JP6570634B2 (ja) 2014-11-24 2019-09-04 ゼンジテック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＳｅｎｓｉｔｅｃ ＧｍｂＨ 少なくとも２つのブリッジを有する磁気抵抗ホイートストンブリッジ及び角度センサ
CN104900802B (zh) 2015-04-27 2018-02-13 江苏多维科技有限公司 用于自旋电子器件钉扎层的快速热处理方法和装置
US9910106B2 (en) 2015-04-29 2018-03-06 Everspin Technologies, Inc. Magnetic field sensor with increased linearity
US10354707B2 (en) * 2016-04-14 2019-07-16 Headway Technologies, Inc. Composite seed layer
US10863094B2 (en) 2017-07-17 2020-12-08 Apple Inc. Camera with image sensor shifting
US10276784B1 (en) * 2017-10-30 2019-04-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. Semiconductor structure and associated operating and fabricating method
US10622047B2 (en) * 2018-03-23 2020-04-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Free layer structure in magnetic random access memory (MRAM) for Mo or W perpendicular magnetic anisotropy (PMA) enhancing layer

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150137292A1 (en) * 2012-08-07 2015-05-21 The Regents Of The University Of California Magnetoresistance sensor with perpendicular anisotropy
US20140369530A1 (en) * 2013-06-12 2014-12-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Pressure sensor, acoustic microphone, blood pressure sensor, and touch panel

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113196075A (zh) * 2019-08-26 2021-07-30 西部数据技术公司 具有不同ra tmr膜的磁传感器阵列

Also Published As

Publication number Publication date
US11385306B2 (en) 2022-07-12
US20210055360A1 (en) 2021-02-25
EP4018213A1 (en) 2022-06-29
WO2021040808A1 (en) 2021-03-04
EP4018213A4 (en) 2022-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI616007B (zh) 對磁場具有改良響應的自旋閥磁阻元件
EP3092505B1 (en) Magnetoresistance element with an improved seed layer to promote an improved response to magnetic fields
US11385306B2 (en) TMR sensor with magnetic tunnel junctions with shape anisotropy
US8063633B2 (en) Magnetoresistive magnetic field sensor structure
JP5452006B2 (ja) 磁気デバイスの製造方法および磁場角度センサの製造方法
CN113574694B (zh) 磁阻元件及磁传感器
KR20230110376A (ko) 증가된 동작 범위를 갖는 자기 저항 소자
US10060992B2 (en) Magnetic sensor including bias magnetic field generation unit for generating stable bias magnetic field
US11428758B2 (en) High sensitivity TMR magnetic sensor
JP2011145300A (ja) Ｍｒ素子の磁化方法
US11217626B2 (en) Dual tunnel magnetoresistance (TMR) element structure
US11209505B2 (en) Large field range TMR sensor using free layer exchange pinning
US11199594B2 (en) TMR sensor with magnetic tunnel junctions with a free layer having an intrinsic anisotropy
US11493573B2 (en) Magnetic sensor with dual TMR films and the method of making the same
US20210063508A1 (en) Dual Free Layer TMR Magnetic Field Sensor
CN114839418A (zh) 传感器、电子设备和检测装置
CN113167847A (zh) 具有双tmr膜的磁传感器阵列

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination