DE102004032483A1 - Production of localized magnetization in magnetic sensors used in angular measurement systems, whereby magnetization is achieved by local resistive heating above the blocking temperature and then application of an aligning field - Google Patents

Production of localized magnetization in magnetic sensors used in angular measurement systems, whereby magnetization is achieved by local resistive heating above the blocking temperature and then application of an aligning field Download PDF

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Abstract

Method for producing a local magnetization in a desired direction at a particular location in a permanently magnetizable layer, said layer having a blocking temperature, has the following steps: creation of a current pulse in a resistance structures at a defined location in the layer so that the location is heated above the blocking temperature and so that a magnetic field acts on the defined localized area to cause localized magnetization in a specified direction. An independent claim is made for a sensor component with a magnetizable structure that can be locally magnetized in specified directions.

Description

Dauerhaft-magnetisierbare Schichten werden heutzutage in vielfältiger Weise verwendet. Anwendungsgebiet umfassen beispielsweise Drehwinkelsensoren oder magnetische Speicher. Drehwinkelsensoren zum berührungslosen Erfassen von Rotationen kommen insbesondere in der Automobiltechnik immer stärker zur Anwendung. Drehwinkelsensoren auf der Basis des GMR-Effektes (Giant-Magneto-Resistance-Effekt) nach dem Spin-Valve Prinzip weisen im Vergleich zu den bisher üblichen AMR-Sensoren (Anisotrope-Magnetwiderstand-Sensoren) einige Vorteile, beispielsweise eine inhärente 360-Grad-Eindeutigkeit bei einer Brückenanordnung oder signifikant höhere Empfindlichkeit auf. Dadurch bietet deren Einsatz sowohl Performance- als auch Kostenvorteile. Spin-Valve-Systeme sind prinzipiell aus zwei ferromagnetischen Schichten aufgebaut, die durch eine nicht-magnetische Zwischenschicht getrennt sind. Die Richtung der Magnetisierung einer der beiden ferromagnetischen Schichten wird durch eine Ankopplung an eine sogenannte magnetisch harte Schicht festgehalten, was auch als ein Pinnen bezeichnet wird. Die Stärke dieser Kopplung wird durch das sogenannte Exchange-Biasfeld beschrieben. Die andere ferromagnetische Schicht kann eine Magnetisierung frei in einem äußeren Magnetfeld bewegen (magnetisch weiche Schicht), so dass sich der Winkel zwischen den Magnetisierungen der gepinnten und der freien Schicht in einem rotierenden äußeren Magnetfeld ändert. Spin-Valve-Systeme können beispielsweise auf dem GMR-Effekt oder auf dem TMR-Effekt (Spin-Tunnel-Magneto-Resistance-Effekt) beruhen. Bei einem GMR-System ist die nicht-magnetische Schicht eine nicht-ferromagnetische Metallschicht, während bei dem TMR-System die Schicht eine nicht-metallische Isolierschicht umfaßt. Die magnetisch harte Schicht kann ferner ein künstlicher Antiferromagnet sein, der über den Exchange-bias-Effekt an einen natürlichen Antiferromagneten gekoppelt ist.Permanently-magnetizable Layers are used today in a variety of ways. field of use include, for example, rotational angle sensors or magnetic memories. Angle of rotation sensors for non-contact Detecting rotations occur especially in automotive engineering Always stronger for use. Rotation angle sensors based on the GMR effect (giant magneto-resistance effect) after the spin valve Principle have in comparison to the usual AMR sensors (anisotropic magnetoresistance sensors) some benefits, such as an inherent 360-degree uniqueness in a bridge arrangement or significantly higher Sensitivity on. As a result, their use offers both as well as cost advantages. Spin valve systems are basically off Two ferromagnetic layers constructed by a non-magnetic Interlayer are separated. The direction of magnetization of one of Both ferromagnetic layers is connected by a coupling a so-called magnetically hard layer held, too is called a tiller. The strength of this coupling is through described the so-called exchange bias field. The other ferromagnetic Layer can move a magnetization freely in an external magnetic field (magnetic soft layer), so that the angle between the magnetizations the pinned and free layer changes in a rotating external magnetic field. Spin valve systems for example on the GMR effect or on the TMR effect (spin tunnel magneto-resistance effect) based. In a GMR system, the non-magnetic layer is a non-ferromagnetic metal layer while in the TMR system the Layer comprises a non-metallic insulating layer. The magnetically hard layer may also be an artificial antiferromagnet, the over coupled the exchange bias effect to a natural antiferromagnet is.

Da bei diesen Systemen der elektrische Widerstand des Schichtsystems von dem Winkel zwischen den Magnetisierungen der weichen und harten Schicht abhängt, kann mittels einer Widerstandsmessung auf den Winkel zurückgeschlossen werden.There in these systems, the electrical resistance of the layer system from the angle between the magnetizations of the soft and hard layers depends can be closed by means of a resistance measurement on the angle become.

Um eine 360-Grad-Detektion mittels Spin-Valve-GMR/TMR-Strukturen zu realisieren, werden mehrere der Schichtsysteme für ein hohes Signal zu zwei Wheatstone'schen Brücken verschaltet, wobei eine der Brücken Referenzmagnetisierungen aufweist, die zu denen der anderen Brücke senkrecht stehen. Innerhalb jeder Brücke sind Referenzmagnetisierungen antiparallel angeordnet, so dass beide Brücken zum Drehwinkel eines äußeren Magnetfelds abhängige sinusförmige Signale, die zueinander um 90° phasenverschoben sind, liefern. Über eine arctan-Verrechnung beider Signale kann der Winkel über 360° eindeutig bestimmt werden. Ein Schlüsselprozess für die Funktionalität eines 360-Grad-Drehwinkelsensors auf GMR/TMR-Basis ist das Einschreiben von lokal unterschiedlichen Referenzmagnetisierungen der Einzelelemente der beiden Brücken.Around To realize a 360-degree detection using spin valve GMR / TMR structures several of the coating systems for Connects a high signal to two Wheatstone bridges, with a the bridges Reference magnetizations, which are perpendicular to those of the other bridge stand. Inside each bridge Reference magnetizations are arranged antiparallel, so that both bridges to the rotation angle of an external magnetic field dependent sinusoidal Signals that are phase shifted by 90 ° to each other are, deliver. Over a arctan-clearing of both signals, the angle over 360 ° can be unambiguous be determined. A key process for the functionality of a 360-degree GMR / TMR-based rotation angle sensor is registered locally different reference magnetizations of the individual elements the two bridges.

Zum Einprägen einer Referenzmagnetisierung eines Spin-Valve-GMR/TMR-Schichtsystems in eine beliebige laterale Richtung wird das Schichtsystem vorteilhafterweise über eine kritische Temperatur, der sogenannten Blocking-Temperatur des Antiferromagneten erwärmt. Ab dieser Temperatur kann das Exchangebias Feld der Referenzschicht bereits durch kleine Magnetfelder aufgebrochen werden und die Referenzschicht beliebig in lateraler Richtung ausgerichtet werden. Ein Antiferromagnet, der eine sehr gute Temperaturstabilität aufweist und deshalb für Automobil-Anwendungen geeignet ist, stellt beispielsweise PtMn dar, bei dem die Blocking-Temperatur um 350°C liegt. Die Ausrichtung der Referenzmagnetisierung erfolgt durch Erwärmen des Schichtsystems oberhalb der Blocking-Temperatur des Antiferromagneten und anschließendes Abkühlen in einem äußeren Magnetfeld. Dadurch wird die Richtung der Referenzmagnetisierung eingefroren.To the inculcate a reference magnetization of a spin valve GMR / TMR layer system in any lateral direction, the layer system is advantageously over a critical temperature, the so-called blocking temperature of the antiferromagnet heated. From this temperature, the Exchangebias field of the reference layer already broken by small magnetic fields and the reference layer be aligned arbitrarily in the lateral direction. An antiferromagnet, which has a very good temperature stability and therefore for automotive applications is suitable, for example, represents PtMn, in which the blocking temperature around 350 ° C lies. The orientation of the reference magnetization is done by Heat of the layer system above the blocking temperature of the antiferromagnet and subsequent cooling down in an external magnetic field. As a result, the direction of the reference magnetization is frozen.

In der WO 00/79298 wird zum Erzeugen einer Referenzmagnetisierung vorgeschlagen, die Erwärmung entweder mit einem Strompuls durch die GMR-Struktur selbst oder durch einen auf dem Silizium integrierten Heizleiter zu erreichen. Eine weitere Möglichkeit besteht in einer lokalen Erwärmung mittels eines Laserpulses. Während der Erwärmung wird dann beispielsweise über äußere Spulen ein über die zu magnetisierende GMR-Struktur homogenes Magnetfeld angelegt.In WO 00/79298 is proposed for generating a reference magnetization, the warming either with a current pulse through the GMR structure itself or to reach by a heating conductor integrated on the silicon. One more way consists in a local warming by means of a laser pulse. While the warming will then for example via outer coils one over the GMR structure to be magnetized homogeneous magnetic field applied.

Nachteilig an dem oben beschriebenen Stand der Technik ist, dass bei einem Einschreiben von mehreren unterschiedlichen Referenzmagnetisierungen, wie es beispielsweise bei dem Erzeugen einer Brückenanordnung erforderlich ist, der Einschreibungsvorgang jeweils bei einem geänderten Magnetfeld wiederholt werden muss. Für jeden Sensor kann der Zeitaufwand im Bereich von Sekunden liegen. Bei einem 360-Grad-Winkelsensor sind vier Erwärmungs-/Magnetisierungsvorgänge notwendig, was sich in einer erhöhten Prozesszeit und somit Testerkosten niederschlägt. Des Weiteren ist es erforderlich, bei dem Erwärmungsprozess zu gewährleisten, dass lediglich die GMR/TMR-Elemente erwärmt werden, deren Referenzmagnetisierung verändert werden soll. Die benachbarten Widerstandsstrukturen dürfen durch den lateralen Wärmeabfluss nicht über die Blocking-Temperatur erhitzt werden, um keine ungewollte Magnetisierung zu bewirken. Deshalb muss zwischen benachbarten GMR/TMR-Strukturen ein bestimmter minimaler Abstand eingehalten werden, der eine weitere Miniaturisierung der Sensoroberfläche begrenzt. Darüber hinaus stellen die erforderlichen Laseraufbauten zur Wärmepulserzeugung inklusive der Optiken bzw. die Erzeugung der äußeren Magnetfelder mittels Spulen oder Permanentmagneten einen nicht unerheblichen apparativen Aufwand und Kosten dar.A disadvantage of the prior art described above is that when writing several different reference magnetizations, as is required, for example, when generating a bridge arrangement, the writing process must be repeated in each case in the case of a changed magnetic field. For each sensor, the time required can be in the range of seconds. A 360 degree angle sensor requires four heating / magnetizing processes, which translates into increased process time and thus, tester costs. Furthermore, in the heating process, it is necessary to ensure that only the GMR / TMR elements whose reference magnetization is to be changed are heated. The adjacent resistance structures must not be heated above the blocking temperature by the lateral heat flow in order to prevent unwanted magnetization. Therefore, a certain minimum distance must be maintained between adjacent GMR / TMR structures which limits further miniaturization of the sensor surface. In addition, the required laser structures for heat pulse generation including the optics and the generation of external magnetic fields by means of coils or permanent magnets represent a considerable expenditure on equipment and costs.

Darüber hinaus hängt die Genauigkeit der oben beschriebenen Systeme entscheidend von der exakten Ausrichtung der Magnetisierung in der harten Schicht ab. Diese ist jedoch bei einer Magnetisierung mit einem externen Magnetfeld begrenzt, da einerseits das Magnetfeld am Ort der Probe von einem gewünschten Magnetfeld abweichen kann und andererseits die Genauigkeit der Erzeugung des externen Magnetfelds selbst beschränkt ist, bzw eine ausgerichtete Anordnung des Wafers bezüglich des Magnetfelds mit Ungenauigkeiten behaftet ist.Furthermore depends on that Accuracy of the systems described above is crucial from the exact one Orientation of the magnetization in the hard layer. This is but limited to magnetization with an external magnetic field, on the one hand, the magnetic field at the location of the sample of a desired Deviate magnetic field and on the other hand, the accuracy of generation the external magnetic field itself is limited, or an aligned Arrangement of the wafer regarding of the magnetic field is subject to inaccuracies.

Die WO 95/28649 offenbart einen Magnetfeldsensor, bei dem magnetoresistive Elemente ferromagnetischen Schichten aufweisen, die durch eine nicht-magnetische Schicht getrennt sind. Zum Erzeugen des Magnetfeldsensors wird in einem ersten Verfahren der gesamte Sensor auf eine Temperatur oberhalb der Blocking-Temperatur erwärmt, wobei lokal unterschiedliche Magnetfelder mittels Permanentmagneten oder Spulen erzeugt werden. In einer Version dieses Verfahrens werden die lokal unterschiedlichen Magnetfelder mittels Stromleiter erzeugt. Dadurch sind zum Erzeugen des Magnetfelds keine externen Vorrichtungen erforderlich. Bei einem alternativen zweiten Verfahren zum Erzeugen des Magnetfeldsensors wird ein lokales Erwärmen von magnetoresistiven Elemente, die eine Polarisierung in einer ersten Richtung erhalten sollen, durchgeführt, wobei ein einheitliches externes Magnetfeld angelegt wird. Nach einem Abkühlen unterhalb der Blocking-Temperatur, wodurch die Magnetisierung für diese Elemente festgelegt wird, werden weitere magnetoresistive Elemente, die eine Polarisierung in einer zu der ersten Richtung antiparallelen Richtung erhalten sollen, lokal über die Blocking-Temperatur erwärmt, und in einem externen Magnetfeld abgekühlt. Jedes der beiden Verfahren weist jedoch bestimmte Schwierigkeiten und Nachteile auf. Bei dem ersten Verfahren, bei dem das globale Erwärmen des Sensorelements mit lokalem Magnetfeld durchgeführt wird, sind aufwendige Vorrichtungen oder Stromleiter erforderlich, um bei eng beieinander liegenden Sensorelementen das Erzeugen einer dauerhaften Magnetisierung lediglich auf eines der Sensorelemente zu begrenzen, so daß nahe beieinander angeordnete Sensorelemente durch das Magnetfeld nicht beeinflusst werden. Selbst bei Verwendung des Stromleiters für das erste Verfahren ist der Effekt des unerwünschten Magnetisierens direkt angrenzender Bereiche nicht auszuschalten, da das Magnetfeld in dem Bereich des Sensorelements ausreichend über der erforderlichen Mindestfeldstärke gehalten werden muß, um die Polarisierung sicher zu erreichen. Ferner können in den Stromleitern auch Stromschwankungen auftreten, die zu erhöhten Magnetfeldstärken führen, die eine nicht gewünschte dauerhafte Polarisierung angrenzender Sensorelemente bewirken kann. Das Verfahren kann somit bei Sensoren mit hoher Sensorelementdichte zu einem erhöhten Ausschuß aufgrund einer nicht gewünschten Polarisierung von Sensorelementen führen.The WO 95/28649 discloses a magnetic field sensor in which magnetoresistive Elements have ferromagnetic layers, which by a non-magnetic Layer are separated. For generating the magnetic field sensor is in a first method, the entire sensor to a temperature above the blocking temperature heats up, where locally different magnetic fields by means of permanent magnets or coils are generated. In one version of this procedure will be which generates locally different magnetic fields by means of current conductors. As a result, there are no external devices for generating the magnetic field required. In an alternative second method for generating of the magnetic field sensor is a local heating of magnetoresistive Elements that receive polarization in a first direction should, performed, wherein a uniform external magnetic field is applied. To a cooling below the blocking temperature, causing the magnetization for this Elements is set, more magnetoresistive elements, which polarize in a direction antiparallel to the first direction Direction should be, locally over heats the blocking temperature, and cooled in an external magnetic field. Each of the two procedures however, has certain difficulties and disadvantages. In which first method, wherein the global heating of the sensor element with local magnetic field is performed, are consuming devices or conductors required to for closely spaced sensor elements generating a permanent magnetization only to one of the sensor elements limit, so close not arranged sensor elements by the magnetic field to be influenced. Even when using the conductor for the first Procedure is the effect of unwanted magnetizing directly adjacent areas not turn off, since the magnetic field in the Area of the sensor element sufficiently kept above the required minimum field strength must become, to safely reach the polarization. Furthermore, in The conductors also current fluctuations occur that lead to increased magnetic field strengths, the a not desired can cause permanent polarization of adjacent sensor elements. The method can thus be used for sensors with high sensor element density to an increased Committee due a not desired Polarization of sensor elements lead.

Bei dem zweiten Verfahren, bei dem ein lokales Erwärmen durchgeführt wird, ist es ebenfalls erforderlich, dass die Sensorelemente, die in unterschiedlichen Richtungen polarisiert werden sollen, einen bestimmten Abstand aufweisen, da das Erzeugen einer lokaler Erwärmung stets auch direkt angrenzende Bereiche über die Blocking-Temperatur erwärmt. Ferner weist das zweite Verfahren den Nachteil auf, dass das externe Magnetfeld eine begrenzte Richtungsgenauigkeit aufweist, so dass die Genauigkeit der Magnetisierungsrichtung begrenzt ist. Somit führt auch das zweite Verfahren zu einem hohen Ausschuß, wenn die Sensorelemente eng beieinander liegen.at the second method, where local heating is performed It is also necessary that the sensor elements in different Directions should be polarized, have a certain distance, since generating a local warming always directly adjacent Areas above the blocking temperature is heated. Furthermore, the second method has the disadvantage that the external Magnetic field has a limited directional accuracy, so that the accuracy of the magnetization direction is limited. Consequently leads as well the second method to a high scrap when the sensor elements lie close together.

Ferner offenbart die US 6,535,416 ein Verfahren, bei dem Strom durch eine Wortleitung geleitet wird, um einerseits Wärme und andererseits ein Magnetfeld zum Programmieren einer Bitstruktur zu erzeugen. Zusätzlich zu dem Strom durch die Wortleitung wird ein weiterer Abtaststrom durch die magnetische Bitstruktur erzeugt, um die zur Programmierung erforderliche Temperatur in der Bitstruktur zu erreichen. Auch die Druckschrift lehrt somit jeweils mehrere Leiter zu verwenden, um die erforderliche Wärme und das zum Programmieren erfor derliche Magnetfelds zu erzeugen, was den Nachteil eines erhöhten Aufwands sowie einer Koordination mehrerer Strompulse in den verschiedenen Leitern aufweist.Further, the US 6,535,416 a method in which current is passed through a word line to generate on the one hand heat and on the other hand a magnetic field for programming a bit structure. In addition to the current through the wordline, another sense current is generated by the magnetic bit structure to achieve the programming bit temperature in the bit structure. The document thus teaches each to use several conductors to generate the required heat and neces sary for programming magnetic field, which has the disadvantage of increased expense and coordination of multiple current pulses in the various conductors.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Konzept zu schaffen, das ein Erzeugen einer Magnetisierung in einer dauerhaft-magnetisierbaren Schicht mit geringeren Kosten und hoher Richtungsgenauigkeit ermöglicht.The The object of the present invention is to provide a concept create a magnetization in a permanently magnetizable Layer with lower cost and high directional accuracy allows.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, ein Bauelement gemäß Anspruch 15 und ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelements gemäß Anspruch 29 gelöst.These The object is achieved by a method according to claim 1, a component according to claim 15 and a method of manufacturing a device according to claim 29 solved.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass ein kostengünstigeres Verfahren zum Erzeugen von genauausgerichteten lokalen Magnetisierungen dadurch erreicht werden kann, dass sowohl die zur Magnetisierung erforderliche Temperatur als auch das erforderliche Referenzmagnetfeld mittels eines elektrischen Stroms in einer Widerstandsstruktur erzeugt wird. Mit anderen Worten gesagt, wird durch eine aufgebrachte Widerstandsstruktur bei entsprechender Auslegung derselben in einer dauerhaft-magnetisierbaren Schicht durch die in dem Leiter erzeugte Heizwärme eine Erwärmung oberhalb der Blocking-Temperatur der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht als auch durch das Magnetfeld des Stroms ein Referenzmagnetfeld bewirkt, welches hoch genug ist, eine Ausrichtung der Referenzmagnetisierung in der gewünschten Richtung zu erreichen. Bevorzugt wird dabei ein Temperaturwert von etwa 20 bis 100° C oberhalb der Blocking-Temperatur erzeugt.The present invention is based on the recognition that a more cost effective method of generating accurately aligned local magnetizations can be achieved by doing so probably the temperature required for the magnetization as well as the required reference magnetic field is generated by means of an electric current in a resistance structure. In other words, by an applied resistance structure with a corresponding design of the same in a permanently magnetizable layer by the heat generated in the conductor heating above the blocking temperature of the permanent magnetizable layer as well as by the magnetic field of the current causes a reference magnetic field, which is high enough to achieve alignment of the reference magnetization in the desired direction. Preferably, a temperature value of about 20 to 100 ° C above the blocking temperature is generated.

Bei dem vorliegenden Verfahren ist es möglich, eine eng begrenzte Fläche einer lokalen Magnetisierung zu erreichen, da im Gegensatz zu den bekannten Verfahren bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei Kriterien, d.h. das Überschreiten der Temperatur und das Überschreiten des Mindest-Referenzmagnetfelds, erfüllt sein müssen, um eine dauerhafte Magnetisierung zu erreichen. Da das Magnetfeld eines geraden Leiters umge kehrt proportional zum Abstand ist, kann durch eine geeignete Auslegung, so dass das Magnetfeld an dem vorbestimmten Ort oder Bereich nur geringfügig höher als der zum Erreichen einer Magnetisierung in der gewünschten Richtung erforderliche Schwellenwert ist, eine stark lokal begrenzte Magnetisierung erreicht werden, die insbesondere andere in der Nähe liegende Elemente vor einem ungewünschten Magnetisieren schützt. Vorzugsweise wird das Magnetisierungsschwellenfeld um einen Wert von etwa 5 bis 10 mT überschritten.at In the present method, it is possible to have a narrow limited area to achieve local magnetization, as opposed to the known Method in the inventive method two criteria, i. the crossing the temperature and the passing of the minimum reference magnetic field, must be satisfied to a permanent magnetization to reach. Because the magnetic field of a straight conductor reverses is proportional to the distance, can be determined by a suitable design, so that the magnetic field at the predetermined location or area only slight higher than to achieve magnetization in the desired Direction required threshold is a highly localized Magnetization can be achieved, in particular, other nearby Elements in front of an unwanted Magnetizing protects. Preferably, the magnetization threshold field becomes one value exceeded from about 5 to 10 mT.

Im Unterschied zu dem Stand der Technik kann somit in einem Bereich, in dem die Blocking-Temperatur zwar überschritten wird, jedoch das Magnetfeld zu schwach für das Ausrichten einer Magnetisierung ist, eine Magnetisierung in diesem Bereich verhindert werden, während bei den bekannten Verfahren bei einem Überschreiten der Blocking-Temperatur automatisch ein Einprägen der Magnetisierung erfolgt. Dadurch kann das vorliegende Verfahren eine noch weitere Miniaturisierung von Magnetfeldsensorbauelementen ermöglichen.in the Difference to the prior art can thus be in an area in which the blocking temperature is indeed exceeded, but that Magnetic field too weak for aligning a magnetization is a magnetization in prevented in this area, while in the known methods when crossing the blocking temperature is automatically memorized magnetization. Thereby, the present method can further miniaturize of magnetic field sensor devices.

Unter einem dauerhaft-magnetisierbaren Material bzw. einer dauerhaft-magnetisierbaren Schicht wird eine Schicht verstanden, die oberhalb einer Blocking-Temperatur ein freies Einstellen einer Magnetisierung der Schicht abhängig von einem wirkenden äußeren Magnetfeld ermöglicht, sofern ein gewisser Schwellenwert des zur Ausrichtung dienenden Magnetfelds überschritten ist. Als eine Blocking-Temperatur wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung somit ein durch das Material der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht vorbestimmter Temperaturwert verstanden, bei dessen Überschreiten die Magnetisierung frei einstellbar ist, während bei einem Unterschreiten die vorliegende Magnetisierung auf die durch das äußere Magnetfeld vorbestimmte Magnetisierung „eingefroren" wird.Under a permanently magnetizable material or a permanently magnetizable layer is meant a layer that is above a blocking temperature free setting of magnetization of the layer depending on an acting external magnetic field allows provided a certain threshold of alignment Magnetic field exceeded is. As a blocking temperature is within the meaning of the present Registration thus by the material of the permanently magnetizable Layer predetermined temperature value understood when exceeded the Magnetization is freely adjustable while falling below the present magnetization on the by the external magnetic field predetermined magnetization is "frozen".

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass bei mehreren zu magnetisierenden Bereichen ein schrittweises Einschreiben der Magnetisierung in einem variablen Magnet feld, wie es im Stand der Technik erforderlich ist, nicht benötigt wird. Vielmehr kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden, dass alle Einzelelemente gleichzeitig magnetisiert werden. Dadurch kann auf eine thermische Entkopplung zwischen benachbarten Bereichen, die mit unterschiedlicher Magnetisierung versehen werden sollen, verzichtet werden, wodurch die Abstände in dem Bauelement verringert sind. Dies bietet die Möglichkeit zur Verkleinerung der aktiven Sensorfläche und ermöglicht somit Kostenvorteile.One Advantage of the present invention is that in several To be magnetized areas a gradual writing of the Magnetization in a variable magnetic field, as in the state of Technique required is not needed. Rather, can at the method according to the invention be achieved that all individual elements magnetized simultaneously become. This can be due to a thermal decoupling between adjacent Areas that are provided with different magnetization should be omitted, thereby reducing the distances in the device are. This offers the possibility to reduce the size of the active sensor surface and thus enables cost advantages.

Ferner ist der aparative Aufwand bei dem erfindungsgemäßen Vorgehen gering gehalten. Das Erzeugen der Strompulse kann durch bekannte einfache Stromerzeugungsvorrichtungen, beispielsweise Pulsgeneratoren, erfolgen, so dass die erforderlichen Testeinrichtungen typischerweise nicht zusätzlich bereitgestellt werden müssen bzw. mühelos zu einem jeweiligen Test-Standort transportiert werden können.Further the aparative effort in the procedure according to the invention is kept low. Generating the current pulses may be accomplished by known simple power generation devices, For example, pulse generators, done so that the required Test devices typically are not additionally provided have to or effortlessly can be transported to a respective test site.

Da lediglich das Erzeugen eines elektrischen Strompulses mittels einer elektrisch Widerstandsstruktur erforderlich ist, kann das Verfahren in bestehende Herstellung- und Prozessverfahren ohne weiteres integriert werden. Zur Herstellung der elektrischen Widerstandsstruktur sind lediglich die bei derartigen Herstellungsverfahren üblichen Prozessschritte einer strukturierten Aufbringung, beispielsweise durch ein Aufbringen mittels nachfolgender strukturierter Ätzung, erforderlich.There merely generating an electric current pulse by means of a electrically resistive structure is required, the process can integrated into existing production and process procedures without further ado become. For producing the electrical resistance structure only the usual in such manufacturing processes Process steps of a structured application, for example by application by means of subsequent structured etching.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Magnetisierung vollständig durch eine auf dem Bauelement integrierte Struktur erzeugt wird. Widerstandsstrukturen, beispielsweise Leiterbahnen, lassen sich mit bekannten Verfahren sehr genau erzeugen, so dass eine genaue Ausrichtung der Magnetisierung möglich ist. Dies ist insbesondere für hochgenaue Sensoren von Wichtigkeit. Ferner läßt sich mit dem Verfahren nahezu eine beliebige Ausgestaltung der Magnetisierung durch das Erzeugen entsprechender Widerstandsstrukturen bzw. Leiterstrukturen er reichen. Beispielsweise kann bei einer ringförmigen Widerstandsstruktur für eine Vielzahl von unter der ringförmigen Widerstandsstruktur angeordneten Sensorelementen eine sich drehende Magnetisierung genau erzeugt werden. Generell läßt sich das Magnetfeld bei einer gegebenen Form und Ausbildung der Widerstandsstruktur mit Computerunterstützung berechen. Umgekehrt kann auch für jedes gewünschte „Design" einer Magnetisierung eine entsprechend zugeordnete Widerstandsstruktur berechnet werden, mit der sich eine gewünschte örtlich unterschiedliche Magnetisierung erreichen läßt.A further advantage is that the magnetization is completely generated by a structure integrated on the component. Resistor structures, for example conductor tracks, can be produced very precisely with known methods, so that precise alignment of the magnetization is possible. This is especially important for highly accurate sensors. Furthermore, with the method, almost any configuration of the magnetization can be achieved by generating corresponding resistor structures or conductor structures. For example, with an annular resistor structure, a rotating magnetization can be accurately produced for a plurality of sensor elements disposed below the annular resistor structure. In general, the magnetic field can be at a given shape and design of the resistance structure with computer assistance. Conversely, for each desired "design" of a magnetization, a correspondingly assigned resistance structure can be calculated with which a desired spatially different magnetization can be achieved.

Vorzugsweise ist die Widerstandsstruktur oberhalb oder unterhalb des vorbestimmten Orts vorgesehen, um eine Magnetisierung senkrecht zu der Schichtdicke der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht zu erreichen. Ein aufgrund von Berechnungen der Erfinder ermittelter Abstand zwischen der Widerstandsstruktur und der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht, der sich besonderes für das erfindungsgemäße Verfahren eignet, weist einen Bereich von 100 bis 500 nm, besonders bevorzugt 200 bis 400 nm, auf. Die Widerstandsstruktur kann jedoch auch auf der gleichen Ebene benachbart zu dem vorbestimmten Ort angeordnet sein, um eine Magnetisierung parallel zu der Schichtdickenrichtung zu erzielen.Preferably the resistance structure is above or below the predetermined one Location provided to a magnetization perpendicular to the layer thickness reach the permanently magnetizable layer. A due calculated by inventors calculations distance between the resistor structure and the permanently magnetizable layer which is special for the inventive method has a range of 100 to 500 nm, more preferably 200 to 400 nm, on. However, the resistance structure can also be on the same plane adjacent to the predetermined location be a magnetization parallel to the layer thickness direction to achieve.

Während die Referenzmagnetisierung oberhalb der Blocking-Temperatur frei einstellbar ist, ist zum Erzeugen der Magnetisierung eine bestimmte Stärke des Magnetfelds erforderlich. Nach dem Einstellen der Magnetisierung sollte bei einem Abkühlen die Magnetisierung durch das äußere Magnetfeld gehalten werden, um eine Abweichung von der eingestellten Magnetisierung durch äußere Einflüsse zu vermeiden, wobei ein Wert des zum Halten der Magnetisierung erforderlichen Magnetfelds geringer sein kann als ein Wert zum Ausrichten der Magnetisierung.While the Reference magnetization above the blocking temperature is freely adjustable, is for Generating the magnetization requires a certain strength of the magnetic field. After adjusting the magnetization should the cooling Magnetization by the external magnetic field held to a deviation from the set magnetization to avoid external influences where a value of that required to hold the magnetization Magnetic field may be less than a value for aligning the magnetization.

Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel kann dies dadurch erreicht werden, dass ein erster Strompuls erzeugt wird, der bewirkt, dass die dauerhaft-magnetisierbare Schicht in dem vorbestimmten Bereich eine Temperatur aufweist, die oberhalb der Blocking-Temperatur liegt, und gleichzeitig ein Referenzmagnetisierungsfeld erzeugt wird, das über dem zur Magnetisierung erforderlichen Schwellenwert liegt. Daraufhin wird ein zweiter Strompuls, der bezüglich des ersten Strompulses schwächer ist, erzeugt, der ein „Abkühlen" der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht an dem vorbestimmten Ort bewirkt, wobei jedoch das Magnetfeld an dem vorbestimmten Ort stets oberhalb des zum Halten der Magnetisierung erforderlichen Magnetfelds liegt. Mit anderen Worten gesagt, bewirkt der nachfolgende Strompuls mit reduzierter Höhe ein „Einfrieren" der Magnetisierung. Dieser Vorgehensweise liegt zugrunde, dass die Heizleistung eine quadratische Abhängigkeit gemäß der Formel P = RI2 aufweist, während zwischen dem Magnetfeld und dem Strom lediglich ein linearer Zusammenhang H ~ I vorliegt, so dass sich eine Reduktion des Stroms wesentlich stärker auf die Heizleistung als auf das Magnetfeld auswirkt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, innerhalb weniger Millisekunden eine deutliche Abkühlung zu erreichen, die ausreicht, um die Temperatur an dem vorbestimmten Ort sicher unterhalb der Blocking-Temperatur einzustellen, während das Haltefeld gewährleistest ist. Vorzugsweise ist der Stromwert des zum Abkühlen verwendeten nachgeschalteten Strompulses in einem Bereich von etwa 30 bis 70 %, besonders bevorzugt etwa die Hälfte, des vorhergehenden Strompulses zum Erzeugen der Magnetisierung. Diese Vorgehensweise ermöglicht ein schnelles Erzeugen der Magnetisierungen ohne Beeinflussung der Reproduzierbarkeit, wodurch eine Herstellung der Sensorelemente mit geringen Kosten bei gleichzeitig hohem Durchsatz und hoher Ausbeute erreicht werden kann. Unter einem Strompuls kann gemäß der Erfindung das Ansteigen eines Betrags eines elektrischen Stroms von einem ersten Wert, der typischerweise 0 A (kein elektrischer Strom) sein kann, auf einen zweiten Wert und ein nachfolgendes Abfallen auf einen dritten Wert verstanden werden. Der dritte Wert kann dabei gleich dem ersten Wert sein. Vorzugsweise weisen die Strom pulse während der Pulsdauer einen konstanten Wert auf, es sind jedoch auch andere Pulsformen, beispielsweise eine Rampenform, möglich, sofern die oben beschriebenen Bedingungen eingehalten werden.In a particularly preferred embodiment, this may be achieved by generating a first current pulse which causes the permanently magnetizable layer in the predetermined region to have a temperature which is above the blocking temperature and at the same time a reference magnetization field is generated, which is above the threshold required for magnetization. Thereupon, a second current pulse, which is weaker with respect to the first current pulse, is generated which effects a "cooling" of the permanently magnetizable layer at the predetermined location, but the magnetic field at the predetermined location is always above the magnetic field required to hold the magnetization In other words, the subsequent current pulse of reduced magnitude causes "freezing" of the magnetization. This approach is based on that the heating power has a quadratic dependence according to the formula P = RI 2 , while between the magnetic field and the current is only a linear relationship H ~ I, so that a reduction of the current much more on the heating power than on the magnetic field affects. In this embodiment, it is possible to achieve significant cooling within a few milliseconds, which is sufficient to safely set the temperature at the predetermined location below the blocking temperature, while the holding field is ensured. Preferably, the current value of the downstream current pulse used for cooling is in a range of about 30 to 70%, more preferably about half, of the previous current pulse for generating the magnetization. This approach makes it possible to generate the magnetizations quickly without affecting the reproducibility, whereby production of the sensor elements can be achieved at a low cost with simultaneously high throughput and high yield. Under a current pulse according to the invention, the increase of an amount of electric current from a first value, which may typically be 0 A (no electric current), to a second value and a subsequent decrease to a third value. The third value can be equal to the first value. Preferably, the current pulses during the pulse duration to a constant value, but there are other pulse shapes, such as a ramp shape, possible, provided that the conditions described above are met.

Vorzugsweise kann die zum Erreichen der kritischen Blocking-Temperatur erforderliche Wärmemenge zusätzlich durch eine Aufwärmung der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht auf einen vorbestimmten Wert unterhalb der Blocking-Temperatur vor dem Anlegen des elektrischen Pulses erfolgen. Beispielsweise kann die dauerhaft-magnetisierbare Schicht auf eine Temperatur von etwa 100 bis 150°C unterhalb der Blocking-Temperatur aufgewärmt werden. Dadurch kann die zum Erzeugen der zusätzlichen Wärmemenge erforderliche Stromzuführung mittels eines elektrischen Strompulses reduziert werden, was insbesondere für empfindliche Bauelemente vorteilhaft ist. Andererseits kann jedoch bei einem Ausführungsbeispiel die gesamte Wärme von dem durch die Widerstandsstruktur geleiteten Strompuls erzeugt werden.Preferably may be the amount of heat required to reach the critical blocking temperature additionally by warming up the permanently magnetizable layer to a predetermined value below the blocking temperature before applying the electrical Pulse done. For example, the permanently magnetizable Layer to a temperature of about 100 to 150 ° C below the blocking temperature warmed up become. As a result, the power supply required for generating the additional amount of heat by means of a electric current pulse can be reduced, which is especially sensitive Components is advantageous. On the other hand, however, at a embodiment the entire heat are generated by the current pulse conducted through the resistor structure.

Typischerweise wird das gesamte Referenzmagnetfeld zum Erzeugen der Magnetisierung allein durch den elektrischen Strom erzeugt. Ferner kann jedoch vor dem Erzeugen des Strompulses ein externes Magnetfeld angelegt werden, das an der vorbestimmten Stelle durch das Erzeugen eines Magnetfelds durch den elektrischen Strompuls modifiziert wird, um das für die Magnetisierung erforderliche Referenzmagnetfeld zu erzeugen. Eine solche Vorgehensweise wäre beispielsweise bei dem Erzeugen von Magnetisierungen für einen Wafer denkbar, bei der weitestgehend über den gesamten Bereich eine einheitliche Magnetisierung erzeugt werden soll, während lediglich in vorbestimmten kleineren Bereichen eine davon abweichende Magnetisierung erzeugt werden soll. Vorzugsweise wird jedoch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auf das Anlegen eines äußeren Magnetfelds, das nicht von dem elektrischen Strompuls erzeugt wird, verzichtet, um die oben beschriebenen Vorteile einer kostengünstigen und richtungsgenauen Erzeugung der dauerhaften Magnetisierung zu erreichen.Typically, the entire reference magnetic field for generating the magnetization is generated solely by the electric current. Further, however, before generating the current pulse, an external magnetic field may be applied which is modified at the predetermined location by generating a magnetic field by the electric current pulse to generate the reference magnetic field required for the magnetization. Such a procedure would be conceivable, for example, in the production of magnetizations for a wafer, in which a uniform magnetization should be generated as far as possible over the entire area, while only in a predetermined smaller area chen a deviating magnetization should be generated. Preferably, however, in the method according to the invention, the application of an external magnetic field, which is not generated by the electric current pulse, is dispensed with in order to achieve the above-described advantages of a cost-effective and directionally accurate generation of the permanent magnetization.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen können zusätzlich zu der einen elektrischen Widerstandsstruktur zum Erzeugen des elektrischen Strompulses weitere Widerstandsstrukturen zum Erzeugen weiterer lokaler Magnetisierungen an vorbestimmten Orten der einen dauerhaft-magnetisierbaren Schicht oder weiterer dauerhaft-magnetisierbarer Schichten vorgesehen sein. Die Widerstandsstrukturen können miteinander verbunden sein, um ein gleichzeitiges Erzeugen der Magnetisierungen für die Sensorelemente zu erreichen.at further embodiments can in addition to of an electrical resistance structure for generating the electrical Current pulse further resistance structures for generating more local magnetizations at predetermined locations of a permanently magnetizable Layer or other permanently magnetizable layers provided be. The resistance structures can be interconnected to simultaneously generate the magnetizations for the sensor elements to reach.

Wie bereits oben beschreiben wurde, weist das erfindungsgemäße Verfahren hierbei den besonderen Vorteil auf, dass die Bereiche der unterschiedlichen Magnetisierungen, die durch zwei nahe beieinander liegenden Widerstandsstrukturen erzeugt werden, eng beieinander liegen können, da das Einprägen der dauerhaften Magnetisierung nicht nur von dem Erzeugen der erforderlichen Temperatur, d.h. von der Heizleistung der elektrischen Widerstandsstruktur, sondern auch von dem Erzeugen des Referenz-Magnetfelds abhängig ist. Zusätzlich ergibt sich bei einer Vielzahl von Elementen der oben beschriebene Vorteil eines gleichzeitigen Erzeugens der Magnetisierung für dieselben, so dass das erfindungsgemäße Verfahren für derartige Bauelement von besonderem Vorteil ist.As has already been described above, the inventive method This has the particular advantage that the areas of different Magnetizations by two closely spaced resistance structures be produced, can be close to each other, as the impressing of the permanent magnetization not only from generating the required Temperature, i. from the heating power of the electrical resistance structure, but also depends on the generation of the reference magnetic field. additionally results in a variety of elements of the above Advantage of simultaneously generating the magnetization for the same, so that the inventive method for such Component is of particular advantage.

Die dauerhaft-magnetisierbare Schicht kann bei einem Ausführungsbeispiel beispielsweise eine innerhalb eines Magnetfeldsensors vorgesehene dauerhaft-magnetisierbare Schicht sein. Die dauerhaft-magnetisierbare Schicht kann beispielsweise eine Schicht in einem GMR- oder TMR-Spin-Valve-System sein. Die dauerhaft-magnetisierbare Schicht kann selbst eine Mehrzahl von ferromagnetischen Schichten aufweisen, die beispielsweise einen Stapel von ferromagnetischen Schichten bilden die durch eine isolierende Schicht voneinander getrennt sind, bei spielsweise ein antiferromagnetisches Schichtsystem, wie etwa ein künstlicher Antiferromagnet (AAF). Besonders geeignet ist die vorliegende Erfindung für Schichten mit hohen Blocking-Temperaturen, d.h. Blocking-Temperaturen zumindest über 150 °C, beispielsweise für Schichten mit PtMn. Für solche Schichten ist es aufgrund der erforderlichen Erwärmung im Stand der Technik besonders schwierig, lokal eng begrenzte Polarisierungen zu erzeugen. Wie es bereits oben erwähnt wurde, kann jedoch durch das erfindungsgemäße Verfahren auch für solche Schichten eine räumlich eng begrenzte Polarisierung erzeugt werden.The Permanently magnetizable layer may in one embodiment For example, provided within a magnetic field sensor permanently magnetizable Be layer. The permanently magnetizable layer may, for example, a Layer in a GMR or TMR spin valve system. The permanently magnetizable layer may itself have a plurality of ferromagnetic layers, for example, a stack of ferromagnetic layers form separated by an insulating layer, for example, an antiferromagnetic layer system, such as an artificial one Antiferromagnet (AAF). Particularly suitable is the present invention for layers with high blocking temperatures, i.e. Blocking temperatures at least above 150 ° C, for example, for layers with PtMn. For Such layers are due to the required heating in the The prior art is particularly difficult to locally narrow polarizations to create. As mentioned above, however, can the inventive method also for such layers one spatially narrow polarization can be generated.

Ein Bauelement gemäß der einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ein Einzel-Magnetfeldsensorelement umfassen, das die dauerhaft-magnetisierbare Schicht aufweist, die mittels des Anlegens eines elektrischen Strompulses an eine Widerstandsstruktur über den gesamten Flächenbereich des Magnetfeldsensorelements auf eine vorbestimmte Magnetisierungsrichtung magnetisiert wird. Zusätzlich zu dem einen Magnetfeldsensorelement können jedoch weitere Magnetfeldsensorelemente vorgesehen sein, die in einer vorbestimmten Weise angeordnet sein können. Beispielsweise kann eine vorbestimmte Anordnung eine Wheatstone'sche Brückenanordnung umfassen. Eine Brückenanordnung kann vorgesehen sein, beispielsweise wenn für einen 360-Grad-Winkelsensor vier unterschiedliche Magnetisierungsrichtungen benötigt werden.One Component according to the one embodiment The present invention may be a single magnetic field sensor element comprising the permanent magnetizable layer, the by applying an electrical current pulse to a resistor structure across the entire surface area of the magnetic field sensor element in a predetermined direction of magnetization is magnetized. additionally to the one magnetic field sensor element, however, further magnetic field sensor elements be provided, which may be arranged in a predetermined manner can. For example, a predetermined arrangement may be a Wheatstone bridge arrangement include. A bridge arrangement may be provided, for example when for a 360 degree angle sensor four different magnetization directions are needed.

Die elektrische Widerstandsstruktur zum Erzeugen der Magnetisierung über ein gesamtes Magnetfeldsensorelement kann beispielsweise auf einer Isolations- oder Passivierungsschicht für eine GMR/TMR-Widerstandsstruktur erzeugt werden. Diese können dann sowohl für den Magnetisierungsprozess notwendige Wärme als auch das zur Fixierung der Magnetisierung erforderliche Magnetfeld erzeugen.The electrical resistance structure for generating the magnetization via a For example, the entire magnetic field sensor element can be mounted on an insulating or passivation layer for a GMR / TMR resistor structure are generated. These can then as well as the magnetization necessary heat as well as the fixation generate the magnetic field required magnetic field.

Ein Verfahren zum Herstellen eines Bauelements umfaßt das Erzeugen einer Rohstruktur, die eine dauerhaft-magnetisierbare Schicht umfaßt. Daraufhin wird eine Widerstandsstruktur aufgebracht. Eine lokale Magnetisierung wird in der dauerhaftmagnetisierbaren Schicht erzeugt und das Bauelement abschließend fertigprozessiert.One Method for producing a component comprises the production of a raw structure, which comprises a permanently magnetizable layer. Then a resistance structure applied. A local magnetization is in the permanent magnetizable Layer produced and finished the component finished.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:preferred embodiments The present invention will be described below with reference to FIG the enclosed drawings closer explained. Show it:

1 ein Ablaufdiagramm von Schritten gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a flowchart of steps according to a preferred embodiment of the present invention;

2 eine schematische Querschnittdarstellung durch ein Bauelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic cross-sectional view of a device according to an embodiment of the present invention;

3 eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Widerstandsstruktur und Magnetfeldsensorelemente gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 3 a schematic representation of a plan view of a resistance structure and magnetic field sensor elements according to an embodiment of the present invention;

4 ein Schaltdiagramm von einzelnen Magnetfeldsensorelementen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 4 a circuit diagram of individual Magnetic field sensor elements according to an embodiment of the present invention; and

5 ein Diagramm, das Berechnungen einer Temperatur, die durch einen ersten und zweiten elektrischen Strompuls erzeugt wird, in Abhängigkeit der Strompulszeit darstellt. 5 a diagram illustrating calculations of a temperature generated by a first and second electric current pulse, as a function of the current pulse time.

Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 1 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem der Strompuls zur Erzeugung der Magnetisierung in zwei Phasen angelegt wird. In einem ersten Schritt 100 wird eine dauerhaft-magnetisierbare Schicht, die an einem vorbestimmten Ort oder einem vorbestimmten Bereich mit einer lokalen Magnetisierung in einer gewünschten Richtung versehen werden soll, bereit gestellt. Ebenso wird in diesem Schritt eine Widerstandsstruktur, durch die die Strompulse geleitet werden, bereit gestellt. Die Wi derstandsstruktur muss eine geeignete Auslegung aufweisen, um die Erwärmung oberhalb der Blocking-Temperatur als auch die Erzeugung des Magnetfelds zum Erzeugen der Magnetisierung zu gewährleisten. Hinsichtlich einer Auslegung sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen, beispielsweise eine Positionierung der Widerstandsstruktur bezüglich des vorbestimmten Orts, eine Vorerwärmung der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht, eine Materialauswahl der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht, der spezifische Widerstand der Widerstandsstruktur, die spezifische Wärmeleitfähigkeit der Schicht zwischen Widerstandsstruktur und der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht und die Stromwerte der Strompulse, die durch die Widerstandsstruktur geleitet werden.The following is with reference to 1 a preferred embodiment described in which the current pulse is applied to generate the magnetization in two phases. In a first step 100 For example, a permanently magnetizable layer to be provided at a predetermined location or a predetermined area with a local magnetization in a desired direction is provided. Likewise, in this step, a resistance structure through which the current pulses are conducted is provided. The resistance structure must have a suitable design to ensure the heating above the blocking temperature as well as the generation of the magnetic field for generating the magnetization. With regard to a design, several factors have to be considered, for example a positioning of the resistor structure with respect to the predetermined location, a preheating of the permanently magnetizable layer, a material selection of the permanently magnetizable layer, the resistivity of the resistor structure, the specific thermal conductivity of the layer between the resistor structure and the permanently magnetizable layer and the current values of the current pulses that are passed through the resistor structure.

In einem darauffolgenden zweiten Schritt 110 wird die dauerhaft-magnetisierbare Schicht auf eine vorbestimmte erste Temperatur erhöht. Die Vorerwärmung der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht ist vorteilhaft, da die notwendige Heizleistung durch die Widerstandsstruktur möglichst gering gehalten werden soll, um eventuelle Wärmeschäden durch zu hohe Temperaturgradienten zu vermeiden. Typischerweise kann der gesamte Wafer auf dem die dauerhaft-magnetisierbare Schicht aufgebracht ist, auf eine Temperatur von etwa 100 bis 150°C unterhalb der kritischen Blocking-Temperatur vorgewärmt werden. Zum Erwärmen kann jede bekannte Wärmeeinrichtung verwendet werden, insbesondere die für Wafer-Halbleiterprozesse bekannten heizbaren Chucks.In a subsequent second step 110 the permanently magnetizable layer is raised to a predetermined first temperature. The preheating of the permanently magnetizable layer is advantageous because the necessary heating power should be kept as low as possible by the resistance structure, in order to avoid any thermal damage due to excessive temperature gradients. Typically, the entire wafer on which the durable magnetizable layer is deposited may be preheated to a temperature of about 100 to 150 ° C below the critical blocking temperature. For heating, any known heating device may be used, in particular the heatable chucks known for wafer semiconductor processes.

In einem darauf folgenden dritten Schritt 120 wird ein erster Strompuls erzeugt und durch die Widerstandsstruktur geleitet. Dies führt dazu, dass die dauerhaft-magnetisierbare Schicht aufgrund der durch den ersten Strompuls in der Widerstandsstruktur erzeugten Heizleistung von der durch Vorerwärmung erzeugten Temperatur um etwa 200°C auf eine Temperatur von etwa 50 bis 100°C oberhalb der Blocking-Temperatur erwärmt wird. Je nach geometrischer Auslegung des Leiters sind dabei für Materialien mit hoher elektrischer Leitfähigkeit, bei spielsweise Aluminium, Gold oder Kupfer, ein Strom von etwa 700 bis 900 mA für eine Dauer von etwa 1 ms erforderlich. Der Leiter weist dabei eine typische Breite von etwa 10 μm und eine Dicke von etwa 500 nm auf. Bevorzugt kann der Leiter eine Breite in einem Bereich von 5 bis 50 μm und eine Dicke von etwa 100 bis 1000 nm aufweisen. Bevorzugte Bereiche für die Stromstärke liegen bei etwa 500 mA bis etwa 2 A, wobei eine Dauer in einem weiten Bereich variiert werden kann, wie es nachfolgend genauer ausgeführt wird.In a subsequent third step 120 a first current pulse is generated and passed through the resistance structure. As a result, due to the heating power generated by the first current pulse in the resistance structure, the permanently magnetizable layer is heated from the temperature generated by preheating by about 200 ° C to a temperature of about 50 to 100 ° C above the blocking temperature. Depending on the geometric design of the conductor are for materials with high electrical conductivity, for example, aluminum, gold or copper, a current of about 700 to 900 mA for a period of about 1 ms required. The conductor has a typical width of about 10 microns and a thickness of about 500 nm. Preferably, the conductor may have a width in a range of 5 to 50 μm and a thickness of about 100 to 1000 nm. Preferred ranges of amperage are from about 500 mA to about 2 amps, and a duration can be varied over a wide range, as discussed in more detail below.

Durch das Durchleiten des elektrischen ersten Strompulses wird an dem vorbestimmten Ort gleichzeitig ein laterales Magnetfeld von etwa 40 bis 55 mT senkrecht zur Stromrichtung erzeugt, welches für eine Ausrichtung der Referenzschicht ausreichend hoch ist. Typischerweise sollte das Magnetfeld am gewünschten Ort größer als etwa 30 mT sein, um eine Ausrichtung zu gewährleisten. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der vorbestimmte Ort beispielsweise eine Position des GMR/TMR-Widerstands eines Magnetfeldsensors sein.By the passage of the electrical first current pulse is at the predetermined location at the same time a lateral magnetic field of about 40 to 55 mT perpendicular to the direction of current generated, which for an alignment the reference layer is sufficiently high. Typically should the magnetic field at the desired Place bigger than about 30 mT to ensure alignment. In one embodiment For example, the predetermined location may be a position of the GMR / TMR resistance of a Be magnetic field sensor.

In einem darauf folgenden Schritt wird der Strom auf einen vorbestimmten Wert, vorzugsweise 50 %, reduziert. Dazu wird bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel in einem vierten Schritt 130 ein zweiter Strompuls erzeugt und durch die Widerstandsstruktur geleitet. Der zweite Strompuls hat eine Abkühlung durch Wärmeabfluss als auch eine Reduzierung des Magnetfeldes zur Folge. Eine Abkühlung unterhalb der Blocking-Temperatur wird innerhalb weniger ms, vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 bis 5 ms, erreicht, wobei das Magnetfeld hoch genug bleibt, um eine Fixierung der Magnetisierung der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht in der gewünschten Richtung zu erreichen. Wie es bereits oben erklärt wurde, lässt sich dieser Effekt aufgrund einer quadratischen Abhängigkeit der Heizleistung vom Strom erreichen, während das Magnetfeld lediglich einen linearen Zusammenhang mit dem Strom aufweist. Somit kann das durch den zweiten Strompuls erzeugte Magnetfeld, das einen Wert von etwa 20 bis 28 mT aufweist, ausrei chend hoch sein, um eine Fixierung der Referenzmagnetisierung während des Abkühlens unterhalb der Blocking-Temperatur zu bewirken. Das oben beschriebene Anlegen eines zweiten reduzierten Stroms ist ebenso wie der Schritt des Vorerwärmens, um eine auf eine schonendere Weise eine Erwärmung zu erreichen, eine optionale Möglichkeit, um eine Ausrichtung mit hoher Richtungsgenauigkeit zu erreichen. Es versteht sich, daß bei anderen Ausführungsbeispielen einer der optionalen Schritte oder beide optionalen Schritte nicht vorgesehen sein können.In a subsequent step, the current is reduced to a predetermined value, preferably 50%. This is in the described embodiment in a fourth step 130 generates a second current pulse and passed through the resistance structure. The second current pulse results in a cooling by heat dissipation as well as a reduction of the magnetic field. Cooling below the blocking temperature is achieved within a few ms, preferably in a range of 0.5 to 5 ms, the magnetic field remaining high enough to achieve a fixation of the magnetization of the permanently magnetizable layer in the desired direction. As explained above, this effect can be achieved due to a quadratic dependence of the heating power on the current, while the magnetic field has only a linear relationship with the current. Thus, the magnetic field generated by the second current pulse, which has a value of about 20 to 28 mT, be sufficiently high to cause a fixation of the reference magnetization during cooling below the blocking temperature. The above-described application of a second reduced current, as well as the preheating step to achieve a more gentle heating, are an optional way to achieve high directional alignment. It should be understood that in other embodiments, one of the optional steps or both optional steps may not be provided.

Zum Erzeugen einer Magnetisierung, die senkrecht zu der Schichtdickenrichtung der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht ist, wird die Widerstandsstruktur oberhalb oder unterhalb des vorbestimmten Orts bzw. des vorbestimmten Bereichs positioniert. Eine Querschnittdarstellung, die eine derartige Anordnung zeigt, ist in 2 dargestellt.For generating a magnetization which is perpendicular to the layer thickness direction of the permanently magnetizable layer, the resistance structure is positioned above or below the predetermined location or the predetermined area. A cross-sectional view showing such an arrangement is shown in FIG 2 shown.

2 zeigt ein Bauelement 200, das ein Substrat 210 umfasst. Das Substrat kann jedes bekannte Material, beispielsweise Silizium, und jede bekannte Struktur umfassen. Das Substrat kann einstückig gebildet sein oder einen Stapel von mehreren Schichten aufweisen. Auf dem Substrat ist eine Oxidschicht 220 gebildet, auf der zwei Magnetfeldsensorelemente 230 gebildet sind. Unter einem Magnetfeldsensorelement soll jegliches Einzelelement verstanden werden, das sich über einen bestimmten Flächebereich des Substrats erstreckt und einen von dem Magnetfeld abhängigen Parameter, typischerweise einen Widerstand, definiert, wobei mittels eines Abgreifens von Signalen an Kontakten über den Parameter eine Magnetfeldrichtung und/oder eine Magnetfeldstärke bestimmbar ist. Die Magnetfeldsensorelemente können beispielsweise ein magnetfeldabhängiges Widerstandselement gemäß einem GMR/TMR-Schichtsystem aufweisen. Das Magnetfeldsensorelement umfasst eine dauerhaft-magnetisierbare Schicht, die sich im wesentlichen über die gesamte Fläche des Magnetfeldsensorelements 230 erstreckt. Bei dem GMR/TMR-Schichtsystem ist dies die „harte" Schicht, die durch eine isolierende Zwischenschicht von der frei-magnetisierbaren Schicht, d.h. der „weichen" Schicht beabstandet ist. 2 shows a component 200 that is a substrate 210 includes. The substrate may comprise any known material, for example silicon, and any known structure. The substrate may be formed integrally or comprise a stack of multiple layers. On the substrate is an oxide layer 220 formed on the two magnetic field sensor elements 230 are formed. A magnetic field sensor element should be understood to mean any individual element which extends over a certain surface area of the substrate and defines a parameter dependent on the magnetic field, typically a resistor, whereby a magnetic field direction and / or a magnetic field strength are obtained by tapping signals on contacts via the parameter is determinable. The magnetic field sensor elements may, for example, comprise a magnetic field-dependent resistance element according to a GMR / TMR layer system. The magnetic field sensor element comprises a permanently magnetizable layer extending substantially over the entire area of the magnetic field sensor element 230 extends. In the case of the GMR / TMR layer system, this is the "hard" layer, which is separated from the free-magnetizable layer, ie the "soft" layer, by an insulating intermediate layer.

Die Magnetfeldsensorelemente 230 sind mit einer Passivierungsschicht 240 bedeckt, die sich sowohl über die Magnetfeldsensorelemente 230 als auch über die Oxidschicht 220 erstreckt. Auf der Passivierungsschicht 240 ist eine Widerstandsstruktur 250 gebildet, die sich bei diesem Ausführungsbeispiel über die gesamte Fläche der Magnetfeldsensorelemente 230 oder darüber hinaus erstreckt. Die Magnetfeldsensorelemente 230 weisen ferner Kontakte (nicht gezeigt) auf, um eine in dem Sensorelement abfallende Spannung eines Magnetfeldabhängigen Widerstands erfassen zu können. Die Passivierungsschicht 240 kann beispielsweise ein Dielektrikum umfassen, das bei einem Ausführungsbeispiel eine Plasmanitridschicht umfasst. Die Dicke der Passivierungsschicht sollte vorzugsweise in einem Bereich von 200 bis 300 nm liegen, so dass die über den Magnetfeldsensorelementen 230 angeordnete Widerstandsstruktur einen geeigneten, d.h. nicht zu großen Abstand aufweist, der es ermöglicht, mit den vorbestimmten Strompulsen eine Magnetisierung der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht der Magnetfeldsensorelemente 230 zu erreichen. Das Bauelement 200, das beispielsweise ein diskreter Drehwinkelsensor sein kann, stellt ein Magnetfeldsensor dar, der eine integrierte Heiz-Magnetisierungsvorrichtung aufweist, die durch die Widerstandsstruktur 250 gebildet ist.The magnetic field sensor elements 230 are with a passivation layer 240 covered, covering both the magnetic field sensor elements 230 as well as over the oxide layer 220 extends. On the passivation layer 240 is a resistance structure 250 formed in this embodiment over the entire surface of the magnetic field sensor elements 230 or beyond. The magnetic field sensor elements 230 further comprise contacts (not shown) to detect a falling in the sensor element voltage of a magnetic field-dependent resistance can. The passivation layer 240 For example, it may comprise a dielectric comprising, in one embodiment, a plasma nitride layer. The thickness of the passivation layer should preferably be in a range of 200 to 300 nm, so that over the magnetic field sensor elements 230 arranged resistance structure has a suitable, ie not too large distance, which allows, with the predetermined current pulses, a magnetization of the permanently magnetizable layer of the magnetic field sensor elements 230 to reach. The component 200 , which may be, for example, a discrete rotational angle sensor, represents a magnetic field sensor having an integrated heating magnetization device passing through the resistor structure 250 is formed.

3 zeigt einen Darstellung einer Draufsicht gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem die Magnetfeldsensorelemente 230 in einer Doppelbrückenanordnung angeordnet sind. Die Doppelbrückenanordnung umfasst eine erste Anordnung 300 von vier Magnetfeldsensorelementen 230, die jeweils eine gerade längliche Form und sich in einer X-Richtung erstrecken. Ferner sind in einer zweiten Anordnung 310 vier längliche Magnetfeldsensorelemente angeordnet, die sich senkrecht zu den Magnetfeldsensorelementen der ersten Anordnung 300 in einer Y-Richtung erstrecken. Die Sensorelemente der ersten Anordnung und die Sensorelemente der zweiten Anordnung weisen jeweils eine dauerhaft-magnetisierbare Schicht auf, die eine Magnetisierung senkrecht zu den als Streifen ausgebildeten Magnetfeldsensorelemente aufweist. In jeder Anordnung sind die Magnetisierungen jeweils antiparallel, d.h. dass jedes benachbarte Sensorelement eine Magnetisierung mit einer entgegengesetzten Richtung aufweist. 3 shows a representation of a plan view according to another embodiment of the present invention, in which the magnetic field sensor elements 230 are arranged in a double bridge arrangement. The double bridge arrangement comprises a first arrangement 300 of four magnetic field sensor elements 230 each extending a straight elongated shape and extending in an X direction. Furthermore, in a second arrangement 310 four elongated magnetic field sensor elements arranged perpendicular to the magnetic field sensor elements of the first arrangement 300 extend in a Y direction. The sensor elements of the first arrangement and the sensor elements of the second arrangement each have a permanently magnetizable layer which has a magnetization perpendicular to the magnetic field sensor elements formed as strips. In each arrangement, the magnetizations are each antiparallel, ie that each adjacent sensor element has a magnetization with an opposite direction.

Die Magnetisierung der einzelnen Sensorelemente wird durch die Widerstandsstruktur 250 erzeugt, die jeweils Abschnitte aufweist, die die Sensorelemente 230 überdecken. Die Abschnitte sind jeweils miteinander in Reihe verbunden, so dass in dem Bereich der ersten Anordnung eine erste Mäanderstruktur und in dem Bereich der zweiten Anordnung eine zweite Mäanderstruktur gebildet ist. Die beiden Mäanderstrukturen sind jeweils miteinander verbunden. Die Widerstandsstruktur 250 weist einen ersten Kontakt 320 und einen zweiten Kontakt 330 auf, die es ermöglichen, einen Strom von dem ersten Kontakt 320 über sämtliche der Teilbereiche, die über den Magnetfeldsensorelementen 230 angeordnet sind, zu dem zweiten Kontakt 230 Strompulse durchzuleiten. Dadurch kann die antiparallele Magnetisierung der Magnetfeldsensorelemente 230 mit einem einzigen Strompuls gleichzeitig erreicht werden.The magnetization of the individual sensor elements is determined by the resistance structure 250 generated, each having sections that the sensor elements 230 cover. The sections are each connected to each other in series, so that in the region of the first arrangement, a first meander structure and in the region of the second arrangement, a second meander structure is formed. The two meander structures are connected to each other. The resistance structure 250 has a first contact 320 and a second contact 330 on, which allow a current from the first contact 320 over all of the subregions that are above the magnetic field sensor elements 230 are arranged to the second contact 230 Pass current pulses. As a result, the antiparallel magnetization of the magnetic field sensor elements 230 can be achieved simultaneously with a single current pulse.

Die Magnetfeldsensorelemente der ersten Anordnung stellen bei diesem Ausführungsbeispiel eine Sinus-Brücke dar, während die senkrecht dazu angeordneten Magnetfeldsensorelemente der zweiten Anordnung Elemente einer Cosinus-Brücke darstellen.The Magnetic field sensor elements of the first arrangement provide in this Embodiment one Sinus Bridge while the perpendicular thereto arranged magnetic field sensor elements of the second Representation of elements of a cosine bridge.

Ein Schaltbild einer möglichen Verschaltung der in 3 dargestellten Magnetfeldsensorelemente ist in 4 gezeigt. Die Doppelbrückenanordnung umfasst eine erste Brücke die jeweils zwei Magnetfeldsensorelemente 230a mit Magnetisierung antiparallel zur X-Achse aufweist, und zwei Magnetfeldsensor elemente 230b, die eine Magnetisierung parallel zu der X-Richtung aufweisen. Die Brücke umfasst einen ersten Zweig, der ein Magnetfeldsensorelement 230a und ein Magnetfeldsensorelemente 230b umfasst. Ebenso sind in einem zweiten Zweig ein Magnetfeldsensorelement 230b und ein Magnetfeldsensorelement 230a angeordnet. Das Magnetfeldsensorelement 230b mit Magnetisierung parallel zur X-Achse des ersten Zweigs und das Magnetfeldsensorelement 230a mit Magnetisierung antiparallell zur X-Achse des zweiten Zweigs sind jeweils mit einem ersten Kontakt 410 verbunden, der auf Masse geschaltet ist. Das Magnetfeldsensorelement 230a mit Magnetisierung antiparallel zur X-Achse des ersten Zweigs und das Magnetfeldsensorelement 230b mit Magnetisierung parallel zur X-Achse des zweiten Zweigs sind mit einem zweiten Kontakt 420 verbunden, der mit einer Spannungsquelle verbunden ist, die ein Potenzial Vin anlegt. Zwischen den beiden Sensorelementen des ersten Zweigs ist ein dritter Kontakt 430 angeordnet, während zwischen den Sensorelementen des zweiten Zweigs ein vierter Kontakt 440 gebildet ist.A circuit diagram of a possible interconnection of in 3 shown magnetic field sensor elements is in 4 shown. The double bridge arrangement comprises a first bridge which in each case has two magnetic field sensor elements 230a having magnetization antiparallel to the X-axis, and two magnetic field sensor elements 230b which have a magnetization parallel to the X direction. The bridge includes egg NEN first branch, which is a magnetic field sensor element 230a and a magnetic field sensor element 230b includes. Likewise, in a second branch, a magnetic field sensor element 230b and a magnetic field sensor element 230a arranged. The magnetic field sensor element 230b with magnetization parallel to the X-axis of the first branch and the magnetic field sensor element 230a with magnetization antiparallal to the X-axis of the second branch are each with a first contact 410 connected, which is connected to ground. The magnetic field sensor element 230a with magnetization antiparallel to the X-axis of the first branch and the magnetic field sensor element 230b with magnetization parallel to the X-axis of the second branch are connected to a second contact 420 connected to a voltage source applying a potential V in . Between the two sensor elements of the first branch is a third contact 430 arranged while a fourth contact between the sensor elements of the second branch 440 is formed.

In der zweiten Brücke der Doppelbrückenanordnung sind jeweils ein Sensorelement 230d, das eine Magnetisierung parallel zu der Y-Richtung aufweist, und ein Sensorelement 230c, das eine Magnetisierung antiparallel zu der Y-Richtung aufweist, in einem ersten bzw. zweiten Brückenzweig angeordnet. Das Sensorelement 230c des ersten Brückenzweiges, das antiparallel zu der Y-Richtung magnetisiert ist, und das Sensorelement 230d des zweiten Brückenzweiges, das parallel zu der Y-Richtung magnetisiert ist, sind mit einem Kontakt 450 verbunden, der mit Masse verschaltet ist. Das Sensorelement 230d, das parallel zu der Y-Richtung in dem ersten Zweig magnetisiert ist und das Magnetfeldsensorelement 230c, das antiparallel zu der Y-Richtung magnetisiert ist, sind mit einem Kontakt 460 verbunden, der mit der Spannungsquelle verbunden ist, die eine Spannung Vin an den Kontakt anlegt. Zwischen den beiden Sensorelementen des ersten Zweigs und den beiden Sensorelementen des zweiten Zweigs sind jeweils ein erster Kontakt 470 und ein zweiter Kontakt 480 gebildet, um bei der zweiten Brücke Spannungen abgreifen zu können.In the second bridge of the double bridge arrangement are each a sensor element 230d having a magnetization parallel to the Y direction, and a sensor element 230c having a magnetization in anti-parallel to the Y-direction, arranged in a first and second bridge branch. The sensor element 230c of the first bridge branch, which is magnetized antiparallel to the Y direction, and the sensor element 230d of the second bridge branch, which is magnetized parallel to the Y direction, are in contact 450 connected, which is connected to ground. The sensor element 230d which is magnetized parallel to the Y direction in the first branch and the magnetic field sensor element 230c which is magnetized antiparallel to the Y direction are in contact 460 connected to the voltage source which applies a voltage V in to the contact. Between the two sensor elements of the first branch and the two sensor elements of the second branch are each a first contact 470 and a second contact 480 formed in order to tap tensions at the second bridge.

Die unter Bezugnahme auf 4 beschriebene Verschaltung der Magnetfeldsensorelemente ermöglicht die Erfassung eines äußeren rotierenden Magnetfeldes über 360°. Dabei erhält man als Funktion des rotierenden äußeren Magnetfelds sinusförmige Signale Vsin bei einem Abgreifen der Spannung an den Kontakten 430 und 440 und sinusförmige Signale Vcos bei einem Abgreifen der Spannungen an den Kontakten 470 und 480. Die Signale Vsin und Vcos sind dabei jeweils um 90° zueinander phasenverschoben.The referring to 4 described interconnection of the magnetic field sensor elements allows the detection of an external rotating magnetic field over 360 °. In this case, sinusoidal signals V sin are obtained as a function of the rotating external magnetic field when tapping the voltage across the contacts 430 and 440 and sinusoidal signals V cos at a tapping of the voltages at the contacts 470 and 480 , The signals V sin and V cos are each phase-shifted by 90 ° to each other.

Bei diesem Ausführungsbeispiel umfassen die Magnetfeldsensorelemente 230 GMR-Widerstände, die typischerweise einen Widerstand von etwa 1 kOhm aufweisen. Dies erfordert eine Leiterlänge pro Widerstand von etwa 70 square, wobei die Widerstandsstruktur zum Erzeugen der Magnetisierung einen elektrischen Widerstand von etwa 3 Ohm erfordert. Bei diesen Werten sind zur Erzeugung der Magnetisierung für alle acht Einzel-Magnetfeldsensorelemente gemäß den 3 und 4 Spannungen erforderlich, die unterhalb 20 V liegen. Diese Anforderungen können mit einem kommerziellen Pulsgenerator bzw. einer kommerziellen Stromquelle bewerkstelligt werden, die typischerweise bis 1 A/100 V ausgelegt sind. Dadurch ist ein Ausbau von Testerkapazitäten oder auch ein Transfer von Messplätzen zwischen Produktionsstandorten leichter möglich, wodurch sich zusätzliche Kostenvorteile ergeben.In this embodiment, the magnetic field sensor elements comprise 230 GMR resistors, which typically have a resistance of about 1 kohm. This requires a conductor length per resistor of about 70 square, with the resistor structure for generating the magnetization requiring an electrical resistance of about 3 ohms. These values are used to generate the magnetization for all eight single magnetic field sensor elements according to the 3 and 4 Voltages below 20V are required. These requirements can be met with a commercial pulse generator or commercial power source, typically rated up to 1A / 100V. This makes it easier to expand tester capacities or to transfer measuring stations between production locations, which results in additional cost advantages.

Wie es bereits oben erwähnt wurde, ist zum Erreichen der Magnetisierung eine geeignete Auslegung der Widerstandsstruktur sowie das Anlegen eines geeigneten Strompulses erforderlich. Die Parameter der Auslegung stehen dabei in Beziehung mit der für den Strompuls vorgesehenen Stromstärke und Pulsdauer. Zum Bestimmen eines geeigneten Strompulses haben die Erfinder Simulationsrechnungen durchgeführt, die eine Abhängigkeit der Temperatur gegenüber einer Strompulsdauer darstellt. 5 zeigt die Ergebnisse der Simulationsrechnungen, wobei die als Heizleiter wirkende Bestandsstruktur aus einem Material Au angenommen ist, die Dicke 500 nm beträgt und die Breite mit 10 μm angenommen ist. Der vertikale Abstand zwischen der Widerstandsstruktur und der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht ist mit 200 nm angenommen, wobei entsprechend zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der 2 als Material zwischen denselben Siliziumnitrid angenommen wurde.As already mentioned above, in order to achieve the magnetization, a suitable design of the resistance structure and the application of a suitable current pulse are required. The parameters of the design are related to the current intensity and pulse duration provided for the current pulse. To determine a suitable current pulse, the inventors have carried out simulation calculations which depict a dependence of the temperature on a current pulse duration. 5 shows the results of the simulation calculations, wherein the inventory structure acting as a heat conductor is assumed to be made of a material Au, the thickness is 500 nm and the width is assumed to be 10 μm. The vertical distance between the resistor structure and the permanent magnetizable layer is assumed to be 200 nm, corresponding to the embodiment according to the 2 as material between the same silicon nitride was adopted.

Bei den Simulationsrechnungen wurde angenommen, dass der gesamte Wafer auf eine Temperatur von 220°C vorgewärmt ist, was hinsichtlich einer typischen Blocking-Temperatur in einem Bereich von 350 bis 400° C, typischerweise 380 °C, einer Temperatur von etwa 80 bis 180 °C unterhalb der Blocking-Temperatur entspricht. Die Stromstärke weist bei dem ersten Strompulses einen Wert von 900 mA auf, während der zweite Strompuls in der Abkühlphase einen Wert von 450 mA aufweist.at The simulation calculations assumed that the entire wafer to a temperature of 220 ° C preheated is what in terms of a typical blocking temperature in one Range from 350 to 400 ° C, typically 380 ° C, corresponds to a temperature of about 80 to 180 ° C below the blocking temperature. The current strength points at the first current pulse to a value of 900 mA, while the second current pulse in the cooling phase has a value of 450 mA.

Wie es in 5 zu erkennen ist, steigt der mit Bezugszeichen 510 dargestellte Temperaturverlauf, der dem ersten Puls entspricht, von einem Wert von etwa 230°C bei einer Pulslänge von 10-7 Sekunden für den ersten Strompuls auf einen Wert von etwa 420°C bei einer Pulsdauer von 10-4 Sekunden an. Danach tritt eine Sättigung ein, bei der in dem Bereich von 10-4 Sekunden bis etwa 4 × 10-3 Sekunden die Temperatur lediglich in geringem Umfang zunimmt. Es zeigt sich somit, dass zur Überwindung der Blocking-Temperatur, die typischerweise in einem Bereich von 350 bis 400°C liegt, bereits ein Strompuls von 0,1 ms ausreichend sein kann. Um jedoch die für das Erzeugen der Magnetisierung erforderlichen Temperatur- und Magnetfeldbedingungen über einen ausreichend langen Zeitraum zu liefern, der ein sicheres Ausrichten der Magnetisierung in die gewünschte Richtung ermöglicht, ist es bevorzugt, den ersten Strompuls mit einer Dauer von etwa 1 ms, beispielsweise in einem Bereich von 0,5 bis 5 ms, zu liefern.As it is in 5 can be seen, the number increases with reference numerals 510 illustrated temperature profile corresponding to the first pulse, from a value of about 230 ° C at a pulse length of 10 -7 seconds for the first current pulse to a value of about 420 ° C at a pulse duration of 10 -4 seconds. Thereafter, a saturation occurs in which the temperature increases only slightly in the range of 10 -4 seconds to about 4 × 10 -3 seconds. It thus turns out that to overcome the blocking temperature, typically in one Range of 350 to 400 ° C, already a current pulse of 0.1 ms may be sufficient. However, in order to provide the temperature and magnetic field conditions necessary for generating the magnetization for a sufficiently long period of time to allow the magnetization to be safely aligned in the desired direction, it is preferable to apply the first current pulse with a duration of about 1 ms, e.g. a range of 0.5 to 5 ms.

Ferner ist in der 5 mit dem Bezugszeichen 520 ein Temperaturverlauf in Abhängigkeit der Pulsdauer für den zweiten Strompuls dargestellt, der zum Abkühlen unterhalb der Blocking-Temperatur verwendet wird. Bei dieser Simulation wurde davon ausgegangen, dass die durch den ersten Strompuls erzeugte Temperatur einen Wert von etwa 425°C aufweist, was dem Wert entspricht, der durch den ersten Strompuls bei etwa 1 ms erreicht wird. Es zeigt sich, dass bereits für Pulsdauern von etwa 10-9 Sekunden eine deutliche Abkühlung unterhalb von 300°C möglich ist, was typischerweise ausreichend ist, um die Blocking-Temperatur zu unterschreiten. Bei einer weiteren Erhöhung der Strompulsdauer bis zu etwa 4 ms ist eine weitere Abkühlung lediglich in geringem Umfang möglich, so dass der Temperaturverlauf in eine Sättigung übergeht.Furthermore, in the 5 with the reference number 520 a temperature profile as a function of the pulse duration for the second current pulse shown, which is used for cooling below the blocking temperature. In this simulation, it was assumed that the temperature generated by the first current pulse has a value of about 425 ° C, which corresponds to the value achieved by the first current pulse at about 1 ms. It can be seen that even for pulse durations of about 10 -9 seconds a clear cooling below 300 ° C is possible, which is typically sufficient to fall below the blocking temperature. With a further increase in the current pulse duration up to about 4 ms, further cooling is possible only to a small extent, so that the temperature profile changes to saturation.

Im folgenden wird nun ein bevorzugtes Verfahren zum Herstellen eines Sensors beschrieben, beispielsweise einem der oben beschriebenen Sensoren.in the The following will now be a preferred method for producing a Sensor described, for example, one of the above Sensors.

In einem ersten Schritt wird auf einem Substrat eine Sensorrohstruktur erzeugt, die eine dauerhaft-magnetisierbare Schicht umfaßt. Daraufhin wird eine Widerstandsstruktur aufgebracht, die sich, wie bereits oben beschrieben, vorzugsweise über eine gesamte Sensorfläche erstrecken kann.In a first step is a sensor raw structure on a substrate produced, which comprises a permanently magnetizable layer. thereupon a resistance structure is applied, which, as already described above, preferably via an entire sensor surface can extend.

Daraufhin wird, wie es oben beschrieben wurde, eine lokale Magnetisierung in der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht erzeugt und die Sensorrohstruktur fertigprozessiert. Das Fertigprozessieren der Sensorrohstruktur kann beispielsweise einen Schritt umfassen, bei dem der Sensor gehäust wird.thereupon becomes, as described above, a local magnetization produced in the permanently magnetizable layer and the sensor raw structure fertigprozessiert. The finished processing of the sensor raw structure may for example include a step in which the sensor is housed.

Vorzugsweise wird die lokale Magnetisierung durch ein einmaliges Erzeugen des Strompulses oder ein einmaliges Erzeugen des Strompulses und eines zweiten Strompulses in der Widerstandsstruktur bewirkt, was ein schnelles und effektives Magnetisieren bewirkt. Vorzugsweise dient die Widerstandsstruktur dient nur zum Erzeugen. Nach dem Fertigstellen ist die Widerstandsstruktur (250) in dem Bauelement daher vorzugswei se nicht elektrisch anschließbar, d.h. sie ist vollständig elektrisch isoliert. Alternativ kann sie auch für andere Funktionen verwendet werden. Ferner kann die Widerstandsstruktur (250) nach dem Erzeugen der lokalen Magnetisierung auch entfernt werden.Preferably, the local magnetization is caused by a single generation of the current pulse or a one-time generation of the current pulse and a second current pulse in the resistor structure, which causes a fast and effective magnetization. Preferably, the resistance structure serves only for generating. After completion, the resistance structure ( 250 ) in the component vorzugswei se therefore not electrically connectable, ie it is completely electrically isolated. Alternatively, it can also be used for other functions. Furthermore, the resistance structure ( 250 ) are also removed after generating the local magnetization.

Zum Erzeugen des Strompulses kann ein mechanisches Kontaktieren einer Sonde mit einer offenliegenden Kontaktfläche durchgeführt werden, die mit der Widerstandsstruktur verbunden ist, so dass der zum Erzeugen der dauerhaften Magnetisierung erforderliche Strom durch die Sonde in die Widerstandsstruktur fließen kann.To the Generating the current pulse may be a mechanical contacting of a Probe be performed with an exposed contact surface, which is connected to the resistor structure, so that for generating the permanent magnetization required current through the probe flow into the resistance structure can.

Obwohl in den bevorzugten Ausführungsbeispielen lediglich Bauelemente mit Magnetfeldsensorelementen zum Erfassen eines äußeren Magnetfelds erklärt wurden, kann die vorliegende Erfindung generell für das Erzeugen von lokalen Magnetisierungen bei beliebigen Bauelementen verwendet werden, die auch andere Sensorelemente mit einer dauerhaft-magnetisierbaren Schicht zum Erfassen anderer Parameter, beispielsweise einer Dehnung, umfassen.Even though in the preferred embodiments only components with magnetic field sensor elements for detecting an external magnetic field have been explained, For example, the present invention may generally be used for generating local Magnetizations can be used with any components, too other sensor elements with a permanently magnetizable layer for detecting other parameters, such as strain.

100100
Erster Verfahrensschrittfirst step
110110
Zweiter Verfahrensschrittsecond step
120120
Dritter Verfahrensschrittthird step
130130
Vierter Verfahrensschrittfourth step
200200
Bauelementmodule
210210
Substratsubstratum
220220
Oxidschichtoxide
230230
MagnetfeldsensorelementMagnetic field sensor element
240240
Passivierungsschichtpassivation
250250
Widerstandsstrukturresistance structure
300300
Erste AnordnungFirst arrangement
310310
Zweite AnordnungSecond arrangement
320320
Erster Kontaktfirst Contact
330330
Zweiter Kontaktsecond Contact
410410
Erster Kontaktfirst Contact
420420
Zweiter Kontaktsecond Contact
430430
Dritter Kontaktthird Contact
440440
Vierter Kontaktfourth Contact
450450
Fünfter KontaktFifth contact
460460
Sechster Kontaktsix Contact
470470
Siebter Kontaktseventh Contact
480480
Achter Kontakteight Contact
510510
Erster Temperaturverlauffirst temperature curve
520520
Zweiter Temperaturverlaufsecond temperature curve

Claims (33)

Verfahren zum Erzeugen einer lokalen Magnetisierung in einer erwünschten Richtung an einem vorbestimmten Ort einer dauerhaft-magnetisierbaren Schicht, wobei die dauerhaftmagnetisierbare Schicht eine Blocking-Temperatur aufweist, wobei das Verfahren folgenden Schritt aufweist: Erzeugen (110) eines Strompulses in einer Widerstandsstruktur (250) derart, dass an dem vorbestimmten Ort der dauerhaftmagnetisierbaren Schicht eine Temperatur von einem ersten Wert unterhalb der Blocking-Temperatur auf einen zweiten Wert oberhalb der Blocking-Temperatur erhöht wird und ein Magnetfeld an dem vorbestimmten Ort bewirkt wird, so dass sich an dem vorbestimmten Ort die lokale Magnetisierung in der vorbestimmten Richtung einstellt.A method for generating a local magnetization in a desired direction at a predetermined location of a permanently magnetizable layer, the permanent magnetizable layer having a blocking temperature, the method comprising the step of: generating ( 110 ) of a current pulse in a resistance structure ( 250 ) such that at the predetermined location of the permanent magnetizable layer raising a temperature from a first value below the blocking temperature to a second value above the blocking temperature and causing a magnetic field at the predetermined location such that at the predetermined location the local magnetization is adjusted in the predetermined direction. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem nachfolgend auf den elektrischen Strompuls ein zweiter Strompuls erzeugt wird, der an dem vorbestimmten Ort bewirkt, dass die Temperatur von dem zweiten Wert oberhalb der Blocking-Temperatur auf einen dritten Wert unterhalb der Blocking-Temperatur erniedrigt wird und gleichzeitig ein Magnetfeld an dem vorbestimmen Ort erzeugt wird, das ausreichend ist, um die erzeugte Magnetisierung in der gewünschten Richtung zu halten.Method according to claim 1, in which subsequent to the electric current pulse, a second current pulse is generated, which causes the temperature at the predetermined location from the second value above the blocking temperature to a third one Value below the blocking temperature is lowered and simultaneously a magnetic field is generated at the predetermined location that is sufficient is to keep the generated magnetization in the desired direction. Verfahren gemäß Anspruch 2, bei dem der zweite Strompuls einen Wert zwischen 30 und 70 % des einen Strompulses und vorzugsweise die Hälfte des einen Strompulses aufweist.Method according to claim 2, in which the second current pulse is between 30 and 70% of the a current pulse and preferably half of the one current pulse having. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die dauerhaft-magnetisierbare Schicht vor dem Erzeugen des elektrischen Strompulses auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt wird.Method according to one the claims 1 to 3, wherein the permanently magnetizable layer before generating the electric current pulse is heated to a predetermined temperature. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem die vorbestimmte Temperatur in einem Bereich von 100 bis 180°C unterhalb der Blo cking-Temperatur der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht liegt.Method according to claim 4, wherein the predetermined temperature in a range of 100 up to 180 ° C below the blocking temperature of the permanently magnetizable Layer lies. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Unterschied zwischen dem ersten Temperaturwert und dem zweiten Temperaturwert in einem Bereich von 150 bis 250°C liegt.Method according to one the claims 1 to 5, in which the difference between the first temperature value and the second temperature value is in a range of 150 to 250 ° C. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der zweite Temperaturwert in einem Bereich von 50 bis 150°C oberhalb der Blocking-Temperatur liegt.Method according to one the claims 1 to 6, wherein the second temperature value is in a range of 50 to 150 ° C above the blocking temperature. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem kein äußeres Magnetfeld angelegt ist.Method according to one the claims 1 to 7, in which no external magnetic field is created. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der elektrische Strompuls an dem vorbestimmten Ort ein Magnetfeld erzeugt, das einen Wert von 40 bis 55 mT aufweist.Method according to one the claims 1 to 8, wherein the electric current pulse at the predetermined Place generates a magnetic field, which has a value of 40 to 55 mT. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, bei dem der zweite Strompuls an dem vorbestimmten Ort ein Magnetfeld erzeugt, das einen Wert von 20 bis 30 mT aufweist.Method according to one the claims 2 to 9, wherein the second current pulse at the predetermined location a Magnetic field generated, which has a value of 20 to 30 mT. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der elektrische Strompuls eine Pulsbreite in einem Bereich von 0,5 bis 5 ms aufweist.Method according to one the claims 1 to 10, wherein the electric current pulse has a pulse width in one Range of 0.5 to 5 ms. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11. bei dem der zweite Strompuls eine Pulsbreite in einem Bereich von 0,5 bis 5 ms aufweist.Method according to one the claims 1 to 11 wherein the second current pulse has a pulse width in one Range of 0.5 to 5 ms. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem durch den Strompuls in der Widerstandsstruktur (250) an einem weiteren vorbestimmten Ort der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht oder einer weiteren dauerhaft-magnetisierbaren Schicht eine Temperatur von unterhalb der Blocking-Temperatur auf eine Temperatur oberhalb der Blocking-Temperatur erhöht wird und ein Magnetfeld an dem weiteren vorbestimmten Ort be wirkt wird, so dass sich an dem weiteren vorbestimmten Ort eine weitere lokale Magnetisierung einstellt.Method according to one of Claims 1 to 12, in which the current pulse in the resistance structure ( 250 ) At a further predetermined location of the permanently magnetizable layer or another permanently magnetizable layer, a temperature is increased from below the blocking temperature to a temperature above the blocking temperature and a magnetic field at the further predetermined location be acts, so that at the further predetermined location sets a further local magnetization. Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem die lokale Magnetisierung an dem vorbestimmten Ort und die weitere lokale Magnetisierung an dem weiteren vorbestimmten Ort eine unterschiedliche Richtung aufweisen.Method according to claim 13, in which the local magnetization at the predetermined location and the further local magnetization at the further predetermined Place a different direction. Bauelement (200) mit folgenden Merkmalen: einem Sensorelement (230, 230a, 230b, 230c, 230d), das sich über eine Fläche erstreckt, wobei das Sensorelement (230, 230a, 230b, 230c, 230d) einen Widerstand und eine dauerhaftmagnetisierbare Schicht mit einer Blocking-Temperatur aufweist, wobei die dauerhaft-magnetisierbare Schicht eine dauerhafte Magnetisierung in einer Magnetisierungsrichtung über die gesamte Fläche des Sensorelements (230, 230a, 230b, 230c, 230d) aufweist; einem ersten und zweiten Kontakt zum Abgreifen einer an dem Widerstand anliegenden Spannung; einer Widerstandsstruktur (250), die sich derart erstreckt, dass durch Erzeugen eines elektrischen Strompulses in der Widerstandsstruktur (250) bewirkbar ist, dass eine Temperatur in der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht von einem ersten Temperaturwert unterhalb der Blocking-Temperatur auf einen zweiten Temperaturwert oberhalb der Blocking-Temperatur erhöht wird und ein Magnetfeld zum Magnetisieren der dauerhaftmagnetisierbaren Schicht über die gesamte Fläche des Sensorelements (230, 230a, 230b, 230c, 230d) in der Magnetisierungsrichtung erzeugbar ist.Component ( 200 ) having the following features: a sensor element ( 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ) which extends over a surface, wherein the sensor element ( 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ) has a resistor and a permanent magnetizable layer having a blocking temperature, wherein the permanently magnetizable layer has a permanent magnetization in a magnetization direction over the entire surface of the sensor element ( 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ) having; a first and second contact for picking up a voltage applied to the resistor; a resistance structure ( 250 ) which extends such that by generating an electric current pulse in the resistance structure ( 250 ), a temperature in the permanently magnetizable layer is increased from a first temperature value below the blocking temperature to a second temperature value above the blocking temperature, and a magnetic field for magnetizing the permanent magnetizable layer over the entire surface of the sensor element ( 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ) can be generated in the magnetization direction. Bauelement gemäß Anspruch 15, bei dem sich die Widerstandsstruktur (250) über die gesamte Fläche des Sensorelements (230, 230a, 230b, 230c, 230d) erstreckt.Component according to Claim 15, in which the resistance structure ( 250 ) over the entire surface of the sensor element ( 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ). Bauelement gemäß Anspruch 15 oder 16, bei dem die Widerstandsstruktur (250) einen Abstand von der dauerhaftmagnetisierbaren Schicht aufweist, der in einem Bereich von 100 bis 500 nm liegt.Component according to Claim 15 or 16, in which the resistance structure ( 250 ) has a distance from the permanent magnetizable layer which is in a range of 100 to 500 nm. Bauelement gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem sich das Sensorelement (230, 230a, 230b, 230c, 230d) länglich in eine Richtung erstreckt, wobei die Magnetisierungsrichtung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung ist.Component according to one of Claims 15 to 17, in which the sensor element ( 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ) extends longitudinally in one direction, wherein the magnetization direction is perpendicular to the extension direction. Bauelement gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, bei dem zusätzlich zu dem einen Sensorelement (230a) ein benachbartes weiteres Sensorelement (230b) mit einer weiteren dauerhaftmagnetisierbaren Schicht angeordnet ist, die eine weitere Magnetisierungsrichtung aufweist, wobei sich die Widerstandsstruktur (250) ferner derart erstreckt, dass durch Anlegen des elektrischen Strompulses in der Widerstandsstruktur (250) bewirkbar ist, dass eine Temperatur in der weiteren dauerhaft-magnetisierbaren Schicht von unterhalb der Blocking-Temperatur der weiteren dauerhaft-magnetisierbaren Schicht auf eine Temperatur oberhalb der Blocking-Temperatur der weiteren dauerhaft-magnetisierbaren Schicht erhöht wird und ein Magnetfeld zum Magnetisieren der weiteren dauerhaft-magnetisierbaren Schicht über die gesamte Fläche des weiteren Sensorelements (230, 230a, 230b, 230c, 230d) in der Magnetisierungsrichtung erzeugbar ist.Component according to one of Claims 15 to 18, in which, in addition to the one sensor element ( 230a ) an adjacent further sensor element ( 230b ) is arranged with a further permanent magnetizable layer having a further direction of magnetization, wherein the resistance structure ( 250 ) in such a way that by applying the electric current pulse in the resistance structure ( 250 ) is that a temperature in the further permanently magnetizable layer from below the blocking temperature of the further permanently magnetizable layer is increased to a temperature above the blocking temperature of the further permanently magnetizable layer and a magnetic field for magnetizing the other permanently magnetizable layer over the entire surface of the further sensor element ( 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ) can be generated in the magnetization direction. Bauelement gemäß Anspruch 19, bei dem sich die Magnetisierungsrichtung von der weiteren Magnetisierungsrichtung unterscheidet.Component according to claim 19, in which the magnetization direction of the further magnetization direction different. Bauelement gemäß Anspruch 19 oder 20, bei dem das weitere Sensorelement eine dauerhaft-magnetisierbare Schicht aufweist, die eine Magnetisierungsrichtung aufweist, die senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung des einen Sensorelements (230, 230a, 230b, 230c, 230d) ist.Component according to Claim 19 or 20, in which the further sensor element has a permanently magnetizable layer which has a magnetization direction which is perpendicular to the magnetization direction of the one sensor element ( 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ). Bauelement gemäß einem der Ansprüche 15 bis 21, bei dem das Sensorelement (230, 230a, 230b, 230c, 230d) länglich ausgebildet ist, wobei zusätzlich zu dem Sensorelement (230, 230a, 230b, 230c, 230d) eine Mehrzahl von weiteren länglichen Sensorelementen gebildet ist, wobei die Sensorelemente (230, 230a, 230b, 230c, 230d) parallel zueinander angeordnet sind und jedes der Sensorelemente (230, 230a, 230b, 230c, 230d) eine Magnetisierungsrichtung aufweist, die entgegengesetzt zu der Magnetisierungsrichtung eines benachbarten Sensorelements (230, 230a, 230b, 230c, 230d) ist.Component according to one of Claims 15 to 21, in which the sensor element ( 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ) is elongated, wherein in addition to the sensor element ( 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ) a plurality of further elongated sensor elements is formed, wherein the sensor elements ( 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ) are arranged parallel to each other and each of the sensor elements ( 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ) has a magnetization direction opposite to the magnetization direction of an adjacent sensor element (FIG. 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ). Bauelement gemäß Anspruch 22 bei dem die Sensorelemente (230, 230a, 230b, 230c, 230d) in einer Brückenschaltung miteinander verschaltet sind.Component according to Claim 22, in which the sensor elements ( 230 . 230a . 230b . 230c . 230d ) are interconnected in a bridge circuit. Bauelement gemäß einem der Ansprüche 15 bis 23, bei dem das Sensorelement eine Magnetfeld-abhängige Widerstandsstruktur ist.Component according to a the claims 15 to 23, wherein the sensor element, a magnetic field-dependent resistance structure is. Bauelement gemäß einem der Ansprüche 15 bis 24, bei dem die dauerhaft-magnetisierbare Schicht eine Schicht eines Spin-Valve-Systems ist.Component according to a the claims 15 to 24, wherein the permanently magnetizable layer is a layer a spin-valve system. Bauelement gemäß einem der Ansprüche 15 bis 25 bei dem die dauerhaft-magnetisierbare Schicht ein künstlicher Antiferromagnet ist, der über den Exchange-bias Effekt an einen natürlichen Antiferromagneten gekoppelt ist.Component according to a the claims 15 to 25 in which the permanently magnetizable layer is an artificial one Antiferromagnet is over the Exchange-bias effect coupled to a natural antiferromagnet is. Baulement gemäß einem der Ansprüche 15 bis 26, bei dem die Widerstandsstruktur mit einer Kontaktfläche verbunden ist.Building according to one the claims 15 to 26, in which the resistance structure is connected to a contact surface is. Bauelement gemäß einem der Ansprüche 15 bis 27, bei dem die Widerstandsstruktur (250) elektrisch nicht anschließbar ist.Component according to one of Claims 15 to 27, in which the resistance structure ( 250 ) is not electrically connectable. Verfahren zum Herstellen eines Bauelements mit folgenden Merkmalen: Erzeugen einer Rohstruktur, die eine dauerhaftmagnetisierbare Schicht umfaßt; Erzeugen einer Widerstandsstruktur (250); Erzeugen einer lokalen Magnetisierung in einer erwünschten Richtung an einem vorbestimmten Ort der dauerhaft-magnetisierbaren Schicht gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14; und Fertigprozessieren des Bauelements.A method of manufacturing a device comprising: forming a green structure comprising a permanent magnetizable layer; Generating a resistance structure ( 250 ); Generating a local magnetization in a desired direction at a predetermined location of the permanently magnetizable layer according to any one of claims 1 to 14; and finished processing of the device. Verfahren gemäß Anspruch 29, bei dem der Schritt des Fertigprozessierens des Bauelements ein Häusen des Bauelements umfaßt.Method according to claim 29, wherein the step of finishing the device a house of the component. Verfahren gemäß Anspruch 29 oder 30, bei dem der Schritt des Erzeugens der lokalen Magnetisierung ein einmaliges Erzeugen des Strompulses oder ein einmaliges Erzeugen des Strompulses und eines zweiten Strompulses in der Widerstandsstruktur (250) umfaßt.A method according to claim 29 or 30, wherein the step of generating the local magnetization comprises generating the current pulse once or generating the current pulse once and a second current pulse in the resistor structure (1). 250 ). Verfahren gemäß einem der Ansprüche 29 bis 31, bei dem die Widerstandsstruktur (250) nach dem Erzeugen der lokalen Magnetisierung entfernt wird.Method according to one of Claims 29 to 31, in which the resistance structure ( 250 ) is removed after generating the local magnetization. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 29 bis 32, bei dem, vor dem Schritt des Erzeugens des Strompulses, eine offenliegende Kontaktfläche mit einer Sonde mechanisch kontaktiert wird, die mit der Widerstandsstruktur verbunden ist.Method according to one the claims 29 to 32, wherein, before the step of generating the current pulse, an exposed contact surface is mechanically contacted with a probe, with the resistance structure connected is.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7323870B2 (en) 2005-02-23 2008-01-29 Infineon Technologies Ag Magnetoresistive sensor element and method of assembling magnetic field sensor elements with on-wafer functional test
DE102006039490A1 (en) * 2006-08-21 2008-03-27 Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V. Magnetic sensor i.e. magnetic rotation counter, has sensor units arranged together in varied angle of zero degree, where magnetization direction of magnetic layer of each sensor unit is uniform in chip and points to units in same direction
DE102007029665B3 (en) * 2007-06-27 2008-12-04 Infineon Technologies Ag Method for magnetizing permanently magnetizable element assigned to magnetic field sensor structure, involves producing test magnetic field, which penetrates magnetic field sensor structure and permanently magnetizable element
US7633039B2 (en) 2006-08-31 2009-12-15 Infineon Technologies Ag Sensor device and a method for manufacturing the same
DE102016002591A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-07 Infineon Technologies Ag Method and tool for magnetizing structures to be magnetized
US10712176B2 (en) 2011-06-22 2020-07-14 Infineon Technologies Ag XMR angle sensors

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995028649A1 (en) * 1994-04-15 1995-10-26 Philips Electronics N.V. A magnetic field sensor, an instrument comprising such a sensor and a method of manufacturing such a sensor
US5561896A (en) * 1993-11-15 1996-10-08 Voegeli; Otto Method of fabricating magnetoresistive transducer
DE19520178A1 (en) * 1995-06-01 1996-12-05 Siemens Ag Magnetization device for magnetoresistive thin-film sensor elements in a bridge circuit
WO2000002006A2 (en) * 1998-07-07 2000-01-13 Siemens Aktiengesellschaft Method for regulating the magnetization of the bias layer of a magnetoresistive sensor element, sensor element or sensor element system processed according to said method and sensor element and sensor substrate suitable for the implementation of said method
WO2000079298A2 (en) * 1999-06-18 2000-12-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic systems with irreversible characteristics and a method of manufacturing and repairing and operating such systems
DE10117355A1 (en) * 2001-04-07 2002-10-17 Bosch Gmbh Robert Method for setting a magnetization in a layer arrangement and its use
DE10215506A1 (en) * 2001-04-12 2002-10-24 Dresden Ev Inst Festkoerper Specifying reference magnetizations in layer systems e.g. in magnetoresistive sensor elements, involves applying hard and/or soft magnetic layer to antiferromagnetic layer(s) before, during or after single- or multi-stage heating
DE10217983A1 (en) * 2002-04-23 2003-11-13 Sensitec Gmbh Adjusting directions of self-magnetization in one or more layer components involves raising temperature of involved sub-areas above defined value, applying magnetic fields above minimum field strength

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5561896A (en) * 1993-11-15 1996-10-08 Voegeli; Otto Method of fabricating magnetoresistive transducer
WO1995028649A1 (en) * 1994-04-15 1995-10-26 Philips Electronics N.V. A magnetic field sensor, an instrument comprising such a sensor and a method of manufacturing such a sensor
DE19520178A1 (en) * 1995-06-01 1996-12-05 Siemens Ag Magnetization device for magnetoresistive thin-film sensor elements in a bridge circuit
WO2000002006A2 (en) * 1998-07-07 2000-01-13 Siemens Aktiengesellschaft Method for regulating the magnetization of the bias layer of a magnetoresistive sensor element, sensor element or sensor element system processed according to said method and sensor element and sensor substrate suitable for the implementation of said method
WO2000079298A2 (en) * 1999-06-18 2000-12-28 Koninklijke Philips Electronics N.V. Magnetic systems with irreversible characteristics and a method of manufacturing and repairing and operating such systems
DE10117355A1 (en) * 2001-04-07 2002-10-17 Bosch Gmbh Robert Method for setting a magnetization in a layer arrangement and its use
DE10215506A1 (en) * 2001-04-12 2002-10-24 Dresden Ev Inst Festkoerper Specifying reference magnetizations in layer systems e.g. in magnetoresistive sensor elements, involves applying hard and/or soft magnetic layer to antiferromagnetic layer(s) before, during or after single- or multi-stage heating
DE10217983A1 (en) * 2002-04-23 2003-11-13 Sensitec Gmbh Adjusting directions of self-magnetization in one or more layer components involves raising temperature of involved sub-areas above defined value, applying magnetic fields above minimum field strength

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7323870B2 (en) 2005-02-23 2008-01-29 Infineon Technologies Ag Magnetoresistive sensor element and method of assembling magnetic field sensor elements with on-wafer functional test
DE102006039490A1 (en) * 2006-08-21 2008-03-27 Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V. Magnetic sensor i.e. magnetic rotation counter, has sensor units arranged together in varied angle of zero degree, where magnetization direction of magnetic layer of each sensor unit is uniform in chip and points to units in same direction
US7633039B2 (en) 2006-08-31 2009-12-15 Infineon Technologies Ag Sensor device and a method for manufacturing the same
DE102007041266B4 (en) * 2006-08-31 2011-04-21 Infineon Technologies Ag Sensor device and its manufacturing method
DE102007029665B3 (en) * 2007-06-27 2008-12-04 Infineon Technologies Ag Method for magnetizing permanently magnetizable element assigned to magnetic field sensor structure, involves producing test magnetic field, which penetrates magnetic field sensor structure and permanently magnetizable element
US8063632B2 (en) 2007-06-27 2011-11-22 Infineon Technologies Ag Method and apparatus for defined magnetizing of permanently magnetizable elements and magnetoresistive sensor structures
US10712176B2 (en) 2011-06-22 2020-07-14 Infineon Technologies Ag XMR angle sensors
DE102016002591A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-07 Infineon Technologies Ag Method and tool for magnetizing structures to be magnetized

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