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Hintergrund
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine magnetoresistive Magnetfeldsensorstruktur
auf der Basis von Spin-Ventil-Strukturen
und auf Verfahren zur Herstellung derselben.
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Eine
Detektion von kleinen magnetischen Feldern durch große Magneto-Widerstandsänderungen
bei möglichst
geringem Chipflächenverbrauch und
geringer Herstellungsprozesskomplexität ist bei Anwendungen in der
Automobil- und Industrieelektronik von immer größerer Bedeutung. Dabei ist
es insbesondere wichtig, eine Vereinbarkeit und Optimierung von
Parameterhub bzw. Signalhub (Magneto-Widerstandsänderung in Abhängigkeit
einer Magnetfeldänderung),
Chip-Fläche,
Herstellungsprozesskomplexität,
Stromverbrauch usw. zu erreichen.
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In
der Sensorik werden gegenwärtig
häufig GMR-Strukturen
(GMR = Giant Magneto Resistance) oder auch TMR-Strukturen (TMR =
Tunneling Magneto Resistance) eingesetzt. Im Nachfolgenden sollen
GMR- und TMR-Strukturen unter dem Begriff xMR-Strukturen zusammengefasst werden. Bei
einer elektrischen Kontaktierung solcher xMR-Strukturen bzw. -Schichtsysteme
unterscheidet man zwischen einer CIP-Konfiguration (CIP = Current
In Plane) und einer CPP-Konfiguration (CPP = Current Perpendicular
to Plane). Bei der CIP-Konfiguration wird ein xMR-Schichtsystem
von einer Seite her kontaktiert und ein Stromfluss folgt im Wesentlichen
parallel bzw. lateral zum Schichtsystem, währenddessen bei der CPP-Konfiguration
ein xMR-Schichtsystem von zwei Seiten kontaktiert wird, so dass
ein Stromfluss im Wesentlichen senkrecht zu dem xMR-Schichtsystem erfolgen
kann. GMR-Schichtsysteme werden üblicherweise
in der CIP-Konfiguration betrieben, was wegen einer erforderlichen
Kontaktierung von einer Seite an ein Schichtpaket oder an einer
Schichtstruktur prozesstechnisch mit verhältnismäßig geringem Aufwand verbunden
ist. Auf der anderen Seite werden TMR-Schichtsysteme oftmals in
der CPP-Konfiguration
betrieben, was eine Kontaktierung des Schichtpakets bzw. Schichtsystems
von zwei Seiten erforderlich macht. Es existieren jedoch auch TMR-Schichtsysteme,
welche in einer CIP-Konfiguration betrieben werden können, was
als CIPT-Konfiguration (d. h. eine CIP-Konfiguration bei einem TMR-Schichtsystem)
bezeichnet werden soll. Die Kontaktierung des Schichtsystems von
nur einer Seite (oben oder unten) erlaubt einen einfacheren Herstellungsprozess
im Vergleich zu einer beidseitigen Kontaktierung, wie es bei der
CPP-Konfiguration
der Fall ist.
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Spin-Ventil-Magnetsensoren
auf Basis der GMR- oder TMR-Technologie
haben insbesondere bezüglich
ihrer Messempfindlichkeit Vorteile gegenüber heute etablierten Hall-
und AMR-Technologien (AMR
= Anisotropic Magneto-Resistance). Aufgrund ihrer zum Betrieb notwendigen
Referenzmagnetisierung eignen sich GMR- und/oder TMR-Elemente (xMR-Elemente)
zum Sensieren sowohl von magnetischen Feldrichtungen als auch Feldstärken. In
einer Ausführung
als linearer Feldsensor können
xMR-Elemente beispielsweise
zur Detektion von Rotationsgeschwindigkeiten von Polrädern und/oder
von ein Magnetfeld (Bias-Magnetfeld)
beeinflussenden Zahnrädern
eingesetzt werden (sog. Speed-Sensoren). Dazu können xMR-Spin-Ventil-Sensoren
räumlich getrennt
in einem Abstand von ca. einem halben Pol- bzw. Zahnabstand eines Geberrads platziert
und zu einer Wheatstone'schen
Brücke
bzw. Halbbrücke verschaltet
werden. Dadurch kann ein differenzielles Ausgangssignal über ein
differenzielles Magnetfeld durch räumliche Trennung von Wheatstone'schen Brücken gewonnen
werden.
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Zusammenfassung
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Gemäß Ausführungsbeispielen
schafft die vorliegende Erfindung eine Magnetfeldsensorstruktur mit
einem ersten magnetoresistiven Element in einer Spin-Ventil-Anordnung
mit einer ersten Referenzschichtstruktur mit einer ersten Referenzmagnetisierungsrichtung
und einem zweiten magnetoresistiven Element in einer Spin-Ventil-Anordnung
mit einer zweiten Referenzschichtstruktur mit einer zweiten Referenzmagnetisierungsrichtung,
wobei das erste und zweite magnetoresistive Element in einem Schichtstapel
vertikal übereinander
und durch eine Zwischenschicht galvanisch getrennt voneinander angeordnet
sind, und wobei die erste und die zweite Referenzmagnetisierungsrichtung
unterschiedlich sind.
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Gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen schafft
die vorliegende Erfindung eine Magneterfassungsvorrichtung mit einem
ersten magnetoresistiven Element in einer Spin-Ventil-Anordnung
mit einer ersten Referenzschichtstruktur mit einer ersten Referenzmagnetisierung
und einem zweiten magnetoresistiven Element in einer Spin-Ventil-Anordnung
mit einer zweiten Referenzschichtstruktur mit einer zweiten Referenzmagnetisierungsrichtung,
wobei das erste und das zweite magnetoresistive Element in einem
Schichtstapel vertikal übereinander
und durch eine Zwischenschichtstruktur galvanisch getrennt voneinander
angeordnet sind, und wobei die erste und die zweite Referenzmagnetisierungsrichtung
gegenläufig
sind, und wobei die zweiten magnetoresistiven Elemente derart in
einer Brückenschaltung
verschaltet sind, dass aufgrund einer gegenläufigen Änderung der Widerstandswerte
der beiden magnetoresistiven Elemente ein Differenzsignal proportional
zu dem Magnetfeld und/oder einer Magnetfeldänderung zwischen zwei Brückenzweigen
der Brückenschaltung
erfassbar ist.
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Noch
weitere Ausführungsbeispiele
schaffen ein Verfahren zum Herstellen einer Magnetfeldsensorstruktur
gemäß Ausführungsbeispielen
mit einem Schritt des Anordnens eines ersten magnetoresistiven Elements
in einer Spin-Ventil-Anordnung mit einer ersten Referenzschichtstruktur
mit einer Schichtdicke DRL,1 und einer ersten
ferromagnetischen Schichtstruktur mit einer Schichtdicke DPL,1 und einem Schritt des Anordnens eines
zweiten magnetoresistiven Elements, vertikal über dem ersten magnetoresistiven
Element und von diesem galvanisch getrennt, in einer Spin-Ventil-Anordnung
mit einer zweiten Referenzschichtstruktur mit einer Schichtdicke DRL,2 und einer zweiten ferromagnetischen Schichtstruktur
mit einer Schichtdicke DPL,2, wobei ein erstes
Schichtdickenverhältnis
der Schichtdicke DPL,1 zu der Schichtdicke
DRL,1 größer als
1 ist und ein zweites Schichtdickenverhältnis der Schichtdicke DPL,2 zu der Schichtdicke DRL,2 kleiner
als 1 ist, und einem Schritt des Aussetzens des ersten magnetoresistiven
Elements und des zweiten magnetoresistiven Elements während eines
Magnetisierungseinschreibvorgangs einem Magnetisierungsfeld mit
einer Magnetisierungsvorzugsrichtung, um unterschiedliche Referenzmagnetisierungsrichtungen
in der ersten zweiten Referenzschichtstruktur zu erhalten.
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Weitere
Ausführungsbeispiele
schaffen ein Verfahren zum Herstellen einer Magnetfeldsensorstruktur,
mit einem Schritt des Anordnens eines ersten magnetoresistiven Elements
in einer Spin-Ventil-Anordnung mit einer ersten Referenzschichtstruktur
mit einer Schichtdicke DRL,1 und einer ersten
ferromagnetischen Schichtstruktur mit einer Schichtdicke DPL,1 und einem Schritt des Anordnens eines
zweiten magnetoresistiven Elements, vertikal über dem ersten magnetoresistiven
Element und von diesem galvanisch getrennt, in einer Spin-Ventil-Anordnung mit einer
zweiten Referenzschicht, wobei ein erstes Schichtdickenverhältnis der
Schichtdicke DPL,1 zu der Schichtdicke DRL,1 größer als
1 ist, und einem Schritt des Aussetzens des ersten magnetoresistiven
Elements und des zweiten magnetoresistiven Elements während eines
Magnetisierungseinschreibvorgangs einem Magnetisierungsfeld mit
einer Magnetisierungsvorzugsrichtung, um unterschiedliche Referenzmagnetisierungsrichtungen
in der ersten und zweiten Referenzschichtstruktur zu erhalten.
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Noch
weitere Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung schaffen ein Verfahren zum Herstellen
einer Magnetfeldsensorstruktur mit einem Schritt des Anordnens eines
ersten magnetoresistiven Elements in einer Spin-Ventil-Anordnung
mit einer ungeraden Anzahl von ferromagnetischen Schichtstrukturen,
die antiferromagnetisch miteinander koppelbar sind, einem Schritt
des Anordnens eines zweiten magnetoresistiven Elements, vertikal über dem
ersten magnetoresistiven Element und von diesem galvanisch getrennt,
in einer Spin-Ventil-Anordnung
mit einer geraden Anzahl von ferromagnetischen Schichtstrukturen,
die antiferromagnetisch miteinander koppelbar sind und einem Schritt
des Aussetzens des ersten magnetoresistiven Elements und des zweiten
magnetoresistiven Elements während
eines Magnetisierungseinschreibvorgangs einem Magnetisierungsfeld
mit einer Magnetisierungsvorzugsrichtung, um eine erste ferromagnetische
Referenzschichtstruktur des ersten magnetoresistiven Elements und
eine zweite ferromagnetische Referenzschichtstruktur des zweiten
magnetoresistiven Elements zu erhalten, die unterschiedliche Referenzmagnetisierungsrichtungen
aufweisen.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die
beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
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1A bis 1C schematische
Darstellungen eines prinzipiellen Aufbaus verschiedener Typen von
GMR-Sensorelementen und die zugehörige schematische Darstellung
der Magnetfeldabhängigkeit
der Magnetisierung und des Widerstandswerts der magnetoresistiven
Struktur;
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2A einen
schematischen Aufbau einer TMR-Schichtstruktur in CPP-Konfiguration;
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2B einen
schematischen Aufbau eines TMR-Schichtstapels in einer CIPT-Konfiguration;
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3 eine
schematische Querschnittsansicht einer Magnetfeldsensorstruktur
gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
schematische Querschnittsansicht einer Magnetfeldsensorstruktur
gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung;
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5 eine
Darstellung einer anti-parallelen Ausrichtung von Referenzschicht
und gepinnter Schicht als Funktion eines Magnetisierungsfeldes für einen
künstlichen
Antiferromagneten mit verschiedenen Schichtdickenverhältnissen
gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung;
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6 eine
Aufsicht auf eine Magnetfeldsensorstruktur mit Formanisotropie gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung;
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7A bis 7D Aufsichten
auf Referenzschicht-Magnetisierungen
einer 1 μm
breiten xMR-Struktur bei verschiedenen Schichtdickenverhältnissen
und verschiedenen Magnetisierungsfeldstärken gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung;
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8 eine
Darstellung eines Großfeldverhaltens
eines xMR-Signals
für verschiedene
Schichtdickenverhältnisse
gemäß Ausführungsbeispielen der
vorliegenden Erfindung;
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9 eine
schematische Querschnittsansicht einer Magnetfeldsensorstruktur
gemäß weiteren
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung;
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10 eine
schematische Querschnittsansicht einer Magnetfeldsensorstruktur
gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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11A und 11B eine
Darstellung von elektrischen Kontaktierungsmöglichkeiten für eine Magnetfeldsensorstruktur
gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung;
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12A, B eine Darstellung einer Verschaltung einer
Magnetfeldsensorstruktur in einer Wheatstone'schen Halbbrücke gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung; und
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13A–C
eine Darstellung einer Verschaltung zweier Magnetfeldsensorstrukturen
in einer Wheatstone'schen
Vollbrücke
gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Bezüglich der
nachfolgenden Beschreibung sollte beachtet werden, dass bei den
unterschiedlichen Ausführungsbeispielen
gleiche oder gleich wirkende Funktionselemente gleiche Bezugszeichen aufweisen
und die Beschreibungen dieser Funktionselemente in verschiedenen,
in den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen untereinander
austauschbar sind.
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Richtungsangaben
wie „rechts", „links", „oben", „unten" bei Erläuterungen
zu den beiliegenden Figuren beziehen sich auf die jeweilige Zeichenebene.
Angaben wie „vertikal", „horizontal" oder „lateral" beziehen sich im
Folgenden stets auf eine magnetfeldsensitive Bauteil- bzw. Chipoberfläche.
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Bevor
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung detailliert anhand der 3 bis 13 beschrieben werden, soll im Nachfolgenden
anhand der 1 bis 2 kurz
allgemein auf xMR-Strukturen
eingegangen werden. Unter dem Begriff xMR-Struktur sollen in der
folgenden Beschreibung GMR-Strukturen und TMR-Strukturen verstanden werden. Insbesondere
sollen darunter GMR- und TMR-Schichtstrukturen in einer sog. Spin-Ventil-Anordnung verstanden werden.
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Im
Folgenden wird nun zunächst
allgemein kurz auf GMR-Strukturen
eingegangen. GMR-Strukturen werden häufig in einer CIP-Konfiguration
betrieben, d. h. eine angelegte Spannung bewirkt einen Strom parallel
zur Lagenstruktur. In der Praxis, zum Beispiel beim Einsatz in der
Automobiltechnik, sind vor allem große Temperaturfenster, beispielsweise von –40°C bis +150°C und kleine
Feldstärken
von wenigen kA/m für
einen optimalen und sicheren Betrieb notwendig. In den 1A bis 1C sind
einige unterschiedliche Ausführungen
von GMR-Strukturen dargestellt.
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Die
in 2A dargestellte GMR-Struktur zeigt den Fall eines
gekoppelten GMR-Systems 100, bei dem zwei magnetische Schichten 102, 106,
z. B. aus Cobalt (Co) durch eine nicht-magnetische Schicht 104, z.
B. aus Kupfer (Cu), getrennt sind.
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Die
Dicke der nicht-magnetischen Schicht 104 wird dabei so
gewählt,
dass sich ohne ein anliegendes, äußeren Magnetfeldfeld
eine antiferromagnetische Kopplung der weichmagnetischen Schichten 102, 106 einstellt.
Dies soll durch die dargestellten Pfeile verdeutlicht werden.
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Ein äußeres Feld
verändert
dann die anti-parallele Ausrichtung der Magnetisierung der weichmagnetischen
Schichten 102, 106, wodurch sich auch der elektrische
Widerstandswert der GMR-Struktur 100 verändert.
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Die
in 1B dargestellte GMR-Struktur zeigt eine Spin-Ventil-Anordnung 101,
bei der die nicht-magnetische Schicht 104 so dick gewählt ist, dass
keine magnetische Kopplung der weichmagnetischen Schichten 102, 106 mehr
zustande kommt. Die untere magnetische Schichtstruktur 106 ist
stark an eine antiferromagnetische Schicht 108 gekoppelt, so
dass sie magne tisch hart ist (vergleichbar zu einem Permanentmagneten).
Daher kann die Schichtstruktur 106 als Referenzschichtstruktur
mit einer Referenzmagnetisierungsrichtung betrachtet werden.
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Die
obere magnetische Schichtstruktur 102 ist weichmagnetisch
und dient als Messschicht. Sie kann bereits durch ein kleineres äußeres Magnetfeld M
ummagnetisiert werden, wodurch sich der Winkel zwischen der magnetischen
Schichtstruktur 102 und der Referenzschichtstruktur 106 ändert. Dies
resultiert in einer Änderung
des elektrischen Widerstandswerts R.
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Im
Folgenden wird nun näher
auf die in 1B dargestellte Spin-Ventil-Anordnung 101 eingegangen.
Eine solche Spin-Ventil-Anordnung 101 besteht
aus einer ferromagnetischen Schichtstruktur 102, die durch
eine nicht-magnetische Schicht 104 von einer zweiten ferromagnetischen
Schichtstruktur 106 getrennt (magnetisch entkoppelt) ist,
während deren
Magnetisierungsrichtung aber durch die Kopplung an eine antiferromagnetische
Schicht 108 mittels der sog. "Exchange-Bias-Wechselwirkung" (Exchange-Bias = Austausch-Anisotropie)
festgehalten wird. Der Exchange-Bias-Effekt besitzt als Kopplungsphänomen zwischen
ferromagnetischen und antiferromagnetischen Schichten entscheidende
Bedeutung für
die Realisierung empfindlicher Magnetfeldsensoren vom Spinventiltyp.
Während
für ferromagnetische
Materialien die Hystereseschleife symmetrisch zum Nullpunkt eines
externen Feldes liegt, weist ein Antiferromagnet/Ferromagnet-Schichtsystem
eine vom Nullpunkt verschobene Hystereseschleife auf, bei der nur
noch eine stabile Magnetisierungsrichtung vorhanden ist. Ein Herausdrehen
der Magnetisierung aus dieser stabilen Richtung benötigt mehr
Energie, als für
das Drehen in die ursprüngliche Richtung.
Dieser Energieunterschied wird als Austausch-Anisotropie bezeichnet. In Spinventilen
sorgt eine antiferromagnetische Schicht dafür, dass die Magnetisierung
der ferromagnetisch angrenzenden Schicht 106 festgehalten
wird (englisch „pinning"). Daher bezeichnet
man die ferromagnetische angrenzende Schichtstruktur 106 auch
als „gepinnte" Schicht.
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Die
prinzipielle Funktionsweise einer Spin-Ventil-Struktur kann mittels
der Magnetisierungs- und R(M)-Kurve in 1B verdeutlicht
werden. Die Referenzmagnetisierungsrichtung der ferromagnetischen
Referenzschichtstruktur 106 bzw. der gepinnten Schicht
wird in negativer Richtung festgehalten. Wird nun das äußere Magnetfeld
M von negativen zu positiven Werten erhöht, so schaltet in der Nähe des Nulldurchgangs
(H = 0) die „freie", ferromagnetische
Schicht 102 um, und der Widerstandswert R steigt steil
an. Der Widerstandswert R bleibt dann so lange hoch, bis das äußere Magnetfeld
M groß genug
ist, um die Austauschkopplung zwischen der ferromagnetischen gepinnten
Schicht 106 und der antiferromagnetischen Schicht 108 zu überwinden
und auch die gepinnte Schicht 106 parallel zum externen Magnetfeld
auszurichten. Der Widerstand nimmt dann wieder ab.
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Die
in 1C dargestellte GMR-Struktur 103 unterscheidet
sich von der in 1B dargestellten GMR-Struktur 101 darin,
dass hier die untere antiferromagnetische Schicht 108 durch
eine Kombination aus einem natürlichen
Antiferromagneten 110 und einem darüber befindlichen künstlichen
Antiferromagneten 106, 107, 109 („Synthetic
Anti-Ferromagnet",
SAF) ersetzt ist, der sich aus einer ferromagnetischen Referenzschichtstruktur 106,
einer weiteren ferromagnetischen Schichtstruktur 107 und
einer dazwischen befindlichen nicht-magnetischen Schichtstruktur 109 zusammensetzt.
Die Magnetisierungsrichtung der ferromagnetischen Schichtstruktur 107 wird
durch die Kopplung an den natürlichen
Antiferromagneten 110 mittels der "Exchange-Bias-Wechselwirkung" festgehalten. Die
ferromagnetischen Referenzschichtstruktur 106 ist durch
die sog. RKKY-Wechselwirkung
(Ruderman, Kittel, Kasuya und Yosida) antiferromagnetisch an die
gepinnte ferromagnetische Schichtstruktur 107 gekoppelt.
Auf diese Weise wird die Referenzmagnetisierungsrichtung der ferromagnetischen
Referenzschicht 106 festgehalten. Die obere, ferromagnetische Schichtstruktur 102 dient
wiederum als Messschicht, deren Magnetisierungsrichtung leicht durch
ein äußeres Magnetfeld
gedreht werden kann.
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Ein
Vorteil der Verwendung der Kombination aus natürlichem und künstlichem
Antiferromagneten im Vergleich zum Aufbau von 1B ist
dabei eine größere Feld-
und Temperaturstabilität.
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Im
Folgenden wird nun von 2A und 2B allgemein
auf sog. TMR-Strukturen eingegangen. Für TMR-Strukturen ist das Anwendungsspektrum
demjenigen von GMR-Strukturen sehr ähnlich. 2A zeigt
nun eine typische TMR-Struktur 200.
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An
dieser Stelle soll betont werden, dass es sich bei TMR-Strukturen im Allgemeinen
um komplexe Viellagenschichtsysteme handelt. Der Übersichtlichkeit
halber wird dieses komplexe Viellagenschichtsystem auf drei Hauptschichten 202, 204, 206 beschränkt.
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Die
in 2A gezeigte TMR-Struktur 200 wird in
CPP-Konfiguration
betrieben. Der Tunnelmagnetwiderstand TMR wird in Tunnelkontakten
erhalten, bei denen zwei ferromagnetische Elektroden 202, 206 durch
eine dünne,
elektrisch isolierende Tunnelbarriere 204 entkoppelt werden.
Elektronen können
durch diese dünne
Barriere 204 zwischen den beiden Elektroden 202, 206 hindurch
tunneln. Der Tunnelmagnetwiderstand beruht darauf, dass der Tunnelstrom
von der relativen Orientierung der Magnetisierungsrichtung in den
ferromagnetischen Elektroden 202, 206 abhängt.
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2B zeigt
eine TMR-Schichtstruktur 210, die in CIPT-Konfiguaration, (d.
h. eine CIP-Konfiguration bei einem TMR-Schichtsystem) betrieben wird. Dazu
befinden sich auf einer Oberfläche
der Schichtstruktur 210 zwei elektrische Anschlüsse bzw. Elektroden 212, 214.
Wird ein elektrisches Feld über die
Elektroden 212, 214 an die TMR-Schichtstruktur 210 angelegt,
so wird sich, abhängig
von den Magnetisierungsrichtun gen der magnetischen Schichten 202, 206 ein
mehr oder weniger starker Stromfluss von der Elektrode 212 zu
der Elektrode 214 (oder umgekehrt) ergeben. Die erste magnetische Schichtstruktur 202 weist
einen Widerstand R1 pro Einheitsfläche, die
Barriereschicht 204 einen Barrierewiderstand R12 und
die zweite magnetische Schichtstruktur 206 einen Widerstand
R2 pro Einheitsfläche auf. Die Widerstandswerte
R1, R12 und R2 der drei Schichten sind jeweils mittlere
elektrische Schichtwiderstände
und bestimmen, wie sich ein Strom oder ein Strompfad zwischen der
ersten Kontaktfläche 212 und
der zweiten Kontaktfläche 214 in einen
Storm I1 entlang der ersten magnetischen Schichtstruktur 202 und
einen Strom I2 entlang der zweiten magnetischen
Schichtstruktur 206 aufteilt. Die Widerstände sind
dabei vom TMR-Effekt des TMR-Schichtsystems bzw. vom Kontaktabstand
der ersten und der zweiten Kontaktflächen 212, 214 abhängig. Dabei
ist insbesondere der Widerstand R12 vom
TMR-Effekt abhängig.
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Die
im Vorhergehenden beschriebenen magnetoresistiven Strukturen weisen
also somit eine von einem anliegenden äußeren Magnetfeld abhängige elektrische
Charakteristik auf, d. h. der spezifische Widerstand einer xMR-Struktur
wird durch ein einwirkendes äußeres Magnetfeld
beeinflusst.
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Nachdem
im Vorhergehenden die für
das Verständnis
von Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung notwendigen Eigenschaften von GMR- und
TMR-Schichtstrukturen beschrieben wurden, werden im Nachfolgenden
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung näher
erläutert.
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3 zeigt
eine Magnetfeldsensorstruktur 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Magnetfeldsensorstruktur 300 weist ein erstes magnetoresistives
Element 320-1 in einer Spin-Ventil-Anordnung mit einer
ersten Referenzschichtstruktur 306-1 mit einer ersten Referenzmagnetisierungsrichtung
RM1 und einem zweiten magneto resistiven Element 320-2 in
einer Spin-Ventil-Anordnung mit einer Referenzschichtstruktur 306-2 mit einer
zweiten Referenzmagnetisierungsrichtung RM2 auf. Das erste magnetoresistive
Element 320-1 und das zweite magnetoresistive Element 320-2 sind in
einem Schichtstapel vertikal übereinander
und durch eine Zwischenschicht 312 galvanisch getrennt voneinander
angeordnet. Die erste Referenzmagnetisierungsrichtung RM1 und die
zweite Referenzmagnetisierungsrichtung RM2 sind unterschiedlich,
insbesondere entgegengerichtet.
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Die
Schichtstrukturen 308-1 und 308-2 können antiferromagnetische
Schichtstrukturen sein. Bei Ausführungsbeispielen
können
die Schichtstrukturen 308-1 und/oder 308-2 einen
natürlichen
Antiferromagneten aufweisen und zusätzlich darüber befindliche ferro- und
nicht-magnetische Schichtstrukturen, die mit den Referenzschichtstrukturen 306-1 bzw. 306-2 einen
künstlichen
Antiferromagneten bilden, wie es anhand von 1C bereits
beschrieben wurde. Die ferromagnetischen Schichten 302-1 und 302-2 sind
durch Barriereschichten 304-1 bzw. 304-2, beispielsweise
nicht-magnetische Schichten, von den jeweiligen ferromagnetischen
Referenzschichtstrukturen 306-1 bzw. 306-2 getrennt.
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Gemäß Ausführungsbeispielen
ist die Magnetfeldsensorstruktur 300 als integriertes Bauteil ausgebildet,
welches beispielsweise im Rahmen eines CMOS-Prozesses hergestellt
werden kann.
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Bei
Ausführungsbeispielen
ist das erste 320-1 und/oder das zweite magnetoresistive
Element 320-2 als GMR-Spin-Ventil-Element (GMR = giant magneto-resistance)
ausgebildet.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
ist das erste 320-1 und/oder das zweite magnetoresistive Element 320-2 als
TMR-Spin-Ventil-Element
(TMR = tunneling magento-resistance) ausgebildet.
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Durch
eine Magnetfeldsensorstruktur gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung mit unterschiedlichen, insbesondere entgegengesetzten
Referenzmagnetisierungsrichtungen RM1, RM2 wird ein differentielles
Messprinzip an ein- und demselben Ort ermöglicht, da die beiden magnetoresistiven
xMR-Sensorelemente 320-1 und 320-2 vertikal übereinander
angeordnet sind. Dabei meint entgegengesetzt, dass die Referenzmagnetisierungsrichtungen
RM1 und RM2 einen Winkel in einem Bereich von 180° ± 30° und insbesondere
bei etwa 180° bilden.
Mit diesem „Doppeldecker"-Prinzip können hochgenaue
(frei von magnetischen Brücken-Offsets)
Magnetfeldmessungen vorgenommen werden. Außerdem kann, im Vergleich zur
Herstellung von herkömmlichen
xMR-Sensoren, mit nur geringem Zeitmehraufwand eine Magnetfeldsensorstruktur
gemäß Ausführungsbeispielen
hergestellt bzw. prozessiert werden, wie es später bei einer Beschreibung
eines Herstellungsverfahrens noch näher erläutert wird.
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Eine
spezifische Magnetfeldsensorstruktur gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung soll nun im Nachfolgenden anhand von 4 detailliert
erläutert
werden.
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Die
in 4 gezeigte Magnetfeldsensorstruktur 400 weist
ein erstes magnetoresistives Element 320-1 in einer Spin-Ventil-Anordnung und ein zweites
magnetoresistives Element 320-2 in eine Spin-Ventil-Anordnung
auf. Die in 3 gezeigten Schichtstrukturen 308-1 und 308-2 sind
in dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel
jeweils durch eine Anordnung aus einem natürlichen Antiferromagneten 310-1 bzw. 310-2,
einer ferromagnetischen Schicht 307-1 bzw. 307-2,
und einer nicht-magnetischen
Schicht 309-1 bzw. 309-2, ersetzt. Die Anordnungen
aus den Referenzschichtstrukturen 306-1 bzw. 306-2,
den nicht-magnetischen Schichtstrukturen 309-1 bzw. 309-2 und
der ferromagnetischen Schichtstruktur 307-1 bzw. 307-2 (gepinnte
Schichten) bilden jeweils einen künstlichen Antiferromagneten.
Die ferromagnetischen Schichtstrukturen bzw. die gepinnten Schichten 307-1 bzw. 307-2 sind
durch die RKKY- Wechselwirkung
jeweils antiferromagnetisch mit den Referenzschichtstrukturen 306-1 bzw. 306-2 gekoppelt.
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Die
erste Referenzschichtstruktur 306-1 weist eine Schichtdicke
DRL,1 auf und die erste ferromagnetische
Schichtstruktur 307-1 weist eine Schichtdicke DPL,1 auf. Die zweite Referenzschichtstruktur 306-2 weist
eine Schichtdicke DRL,2 auf und die zweite
ferromagnetische Schichtstruktur 307-2 weist eine Schichtdicke
DPL,2 auf.
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Bei
den in 4 gezeigten Spin-Ventil-Anordnungen 320-1, 320-2 handelt
es sich jeweils um sog. „bottom-pinned" Spin-Ventil-Anordnungen,
bei denen auf einen natürlichen
Antiferromagneten 310-n (n = 1, 2) ein künstlicher
Antiferromagnet, bestehend aus einer gepinnten Schichtstruktur 307-n (n =
1, 2), einer nicht-magnetischen Schicht 309-n (n = 1, 2)
und der ferromagnetischen Referenzschichtstruktur 306-n (n
= 1, 2) aufgebracht ist. Nach einer weiteren nicht-magnetischen
Schicht 304-n (n = 1, 2) wird darauf die jeweilige Sensorschicht 302-n (n
= 1, 2) angeordnet bzw. abgeschieden.
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Bei
dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein erstes
Schichtdickenverhältnis
DPL,1/DRL,1 der
Schichtdicke DPL,1 der ersten ferromagnetischen Schichtstruktur 307-1 zu
der Schichtdicke DRL,1 der ersten Referenzschichtstruktur 306-1 kleiner
als 1 und ein zweites Schichtdickenverhältnis DPL,2/DRL,2 der Schichtdicke DPL,2 der
zweiten ferromagnetischen Schichstruktur 307-2 zu der Schichtdicke
DRL,2 der zweiten Referenzschichtstruktur 306-2 größer als
1, d. h. DPL,1/DRL,1 < 1 und DPL,2/DRL,2 > 1. Insbesondere kann
bei Ausführungsbeispielen
das erste Schichtdickenverhältnis
DPL,1/DRL,1 zu dem
zweiten Schichtdickenverhältnis
DPL,2/DRL,2 invers
sein, d. h. DPL,1/DRL,1 =
DPL,2/DRL,2. Natürlich kann
bei anderen Ausführungsbeispielen
auch das erste Schichtdickenverhältnis
DPL,1/DRL,1 größer als
1 und das zweite Schichtdickenverhältnis DPL,2/DRL,2 kleiner als 1 sein, d. h. d. h. DPL,1/DRL,1 > 1 und DPL,2/DRL,2 < 1.
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Das
erste Schichtdickenverhältnis
DPL,1/DRL,1 ist
bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel kleiner
als 1, d. h. die ferromagnetische Referenzschichtstruktur 306-1 weist
eine größere Dicke
DRL,1 als die erste ferromagnetische Schichtstruktur 307-1 auf.
Demnach weist bei dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel
die zweite ferromagnetische Referenzschichtstruktur 306-2 eine
geringere Dicke DRL,2 auf als die zweite
ferromagnetische Schichtstruktur 307-2.
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Die
unterschiedlichen Referenzmagnetisierungsrichtungen RM1 und RM2
können
in einem Herstellungsprozess gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung durch Anlegen eines Magnetisierungsfelds 350 mit
genau einer Magnetisierungsvorzugsrichtung festgelegt werden. Dazu
sind erfindungsgemäß spezielle
Schichtdickenverhältnisse DPL,n/DRL,n (n = 1,
2) von Schichtdicken der Referenzschichtstrukturen 306-n (n
= 1, 2) und Schichtdicken der ferromagnetischen Schichtstrukturen 307-n (n
= 1, 2) zu wählen,
sowie spezielle Magnetisierungsfeldstärken in Abhängigkeit von den Schichtdicken
bzw. Schichtdickenverhältnissen,
wie es im Nachfolgenden näher
erläutert
wird.
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Ein
Verfahren zum Herstellen der Magnetfeldsensorstruktur 400 umfasst
ein Anordnen des ersten magnetoresistiven Elements 320-1 in
einer Spin-Ventil-Anordnung mit der ersten Referenzschichtstruktur 306-1 mit
einer Schichtdicke DRL,1 und einer ersten
ferromagnetischen Schichtstruktur 307-1 mit einer Schichtdicke
DPL,1 und ein Anordnen eines zweiten magnetoresistiven
Elements 320-1, vertikal über dem ersten magnetoresistiven
Element und von diesem durch die Schicht 312 galvanisch
getrennt, in einer Spin-Ventil-Anordnung mit einer zweiten Referenzschichtstruktur 306-2 mit
einer Schichtdicke DRL,2 und einer zweiten
ferromagnetischen Schichtstruktur 307-2 mit einer Schichtdicke DPL,2, wobei das erste Schichtdickenverhältnis DPL,1/DRL,1 der Schichtdicke
DPL,1 zu der Schichtdicke DRL,1 größer als
1 ist und das zweite Schichtdickenverhältnis DPL,2/DRL,2 der Schichtdicke DPL,2 zu
der Schichtdicke DRL,2 kleiner als 1 ist,
und ein Aussetzen des ersten magnetoresistiven Elements 320-1 und
des zweiten magnetoresistiven Elements 320-2 während eines Magnetisierungseinschreibvorgangs
einem Magnetisierungsfeld 350 mit einer Magnetisierungsvorzugsrichtung,
um unterschiedliche, insbesondere entgegengesetzte, Referenzmagnetisierungsrichtungen RM1
und RM2 in der ersten 306-1 und zweiten Referenzschichtstruktur 306-2 zu
erhalten.
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Die
beiden Spin-Ventil-Einzelsensoren 320-1 und 320-2 werden übereinander,
durch die Isolationsbarriere 312 galvanisch voneinander
getrennt auf einem Substrat angeordnet, beispielsweise mittels eines
Abscheidevorgangs. Die beiden magnetoresistiven Elemente 320-1 und 320-2 unterscheiden
sich lediglich in ihren Referenzsystemen, welche aus der jeweils
gepinnten Schicht 307-n (n = 1, 2) und der entsprechenden
ferromagnetischen Referenzschicht 306-n (n = 1, 2) bestehen.
Jeweils beide Schichten zusammen mit der nicht-magnetischen Schicht 309-n (n
= 1, 2) bilden jeweils einen künstlichen
Antiferromagneten, dessen Nettomagnetmoment bei ungleichen Schichtdicken
DPL,n und DRL,n (n
= 1, 2) durch die „dickere" der beiden Schichten 307-n (n
= 1, 2), 306-n (n = 1, 2) bestimmt ist.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Magnetisierungsprozess
mit einem Magnetisierungsfeld 350 wird deshalb die jeweils
dickere Schicht der Schichten 307-n (n = 1, 2), 306-n (n
= 1, 2) in Richtung des Magnetisierungsfeldes 350 gedreht,
die jeweils dünnere
Schicht folgt der dickeren Schicht antiparallel aufgrund ihrer antiferromagnetischen
Kopplung durch die RKKY-Wechselwirkung.
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Für den xMR-Effekt
ist die Magnetisierungsrichtung zwischen der freien Schicht 302-n (n
= 1, 2) und der Referenzschicht 306-n (n = 1, 2) entscheidend. Bei
einem Magnetisierungsprozess mit einer Magnetisierungsfeldrichtung
können
je nach Schichtdickenverhältnis
DRL,n/DPL,n (n =
1, 2) Referenzmagnetisierungsrichtungen RM1, RM2 der Referenzschichtstrukturen 306-n (n
= 1, 2) entweder parallel oder antiparallel zu einem lateralen,
zu detektierenden Magnetfeld eingestellt werden. Somit ist es bei Ausführungsbeispielen
möglich,
durch einen einzigen Magnetisierungsvorgang beispielsweise eines ganzen
Wafers in einem homogenen Magnetisierungsfeld 350 lokal
antiparallele Referenzmagnetisierungsrichtungen RM1, RM2 der beiden
Referenzschichtstrukturen 306-n (n = 1, 2) in den beiden
Einzelsensoren 320-1 und 320-2 zu generieren.
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Bei
Ausführungsbeispielen
können
die beiden Einzelsensoren 320-1 und 320-2 jeweils über elektrische
Kontakte beispielsweise von der Unterseite (unterer Sensor 320-1 wird
angesteuert) bzw. der Oberseite (oberer Sensor 320-2 wird
angesteuert) elektrisch angeschlossen werden.
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Eine
Aufbaumöglichkeit
einer Magnetfeldsensorstruktur gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung soll im Nachfolgenden detaillierter erläutert werden.
Auf einen natürlichen
Antiferromagneten 310-n (n = 1, 2) wird jeweils ein künstlicher
Antiferromagnet (z. B. PtMn, IrMn) bestehend aus einer ferromagnetischen
Schichtstruktur 307-n (n = 1, 2) (z. B. CoFe, einer nicht-magnetischen
Zwischenschicht 309-n (n = 1, 2) (z. B. Ro) und einer weiteren
ferromagnetischen Referenzschichtstruktur 306-n (n = 1,
2) (z. B. CoFe) angeordnet, z. B. durch einen Abscheidevorgang.
Die ferromagnetische gepinnte Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2) ist an den natürlichen
Antiferromagneten 310-n (n = 1, 2) über das Exchange-Bias-Feld
gekoppelt und bildet somit eine Referenzmagnetisierung für die jeweilige
Magnetfeldsensorstruktur 320-1 bzw. 320-2. Das
Verhältnis der
Schichtdicken von der ersten ferromagnetischen Schichtstruktur 307-1 zu
ersten Referenzschichtstruktur 306-1 ist hier beispielsweise
kleiner 1. Auf den künstlichen
Antiferromagneten wird eine weitere nicht-magnetische Schicht 304-n (n
= 1, 2) (z. B. Cu) mit einer darauf folgenden weiteren ferromagnetischen
Schicht 302-n (n = 1, 2) (z. B. CoFe, NiFe), die als Sensorschicht
dient, angeordnet bzw. abgeschieden.
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Beispiele
für Materialien
für einen
natürlichen
Antiferromagneten 310-n (n = 1, 2) sind PtMn, NiMn, FeMn,
IrMn, IrMnCr, RhMn, PtRuMn, PtRhMn. Als ferromagnetische Materialien
für ferromagnetische
Schichtstrukturen 306-n (n = 1, 2), 307-n (n =
1, 2) können
beispielsweise CoFe, NiFe, CoFeB, NiFeB, NiCoFe, Co, FeN und Kombinationen
in Lagenabfolge und Komposition – auch mit N-Gehalt dienen. Für die nichtmagnetischen
Zwischenschichten 309-n (n = 1, 2) können beispielsweise Cu, Cr,
Ru, Ir, Alox, MgO, AlN zum Einsatz kommen.
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Nach
Abscheidung des ersten magnetoresistiven Elements 320-1 wird
eine galvanisch isolierende Barrierenschicht 312 aufgetragen.
Hierfür kann
beispielsweise Aluminiumoxid (Al2O3) oder Magnesiumoxid (MgO) verwendet werden,
welches ohnehin für
die TMR-Technologie verwendet wird und somit bei der Prozessierung
von TMR-Strukturen in einer Abscheideablage verfügbar ist. Die Barriereschicht 312 kann
somit ohne Unterbrechung eines Vakuums in-situ aufgebracht werden.
Auf die Barriereschicht 312 wird ein weiteres magnetoresistives Element 320-2 aufgebracht,
bei dem das Schichtdickenverhältnis
von der zweiten ferromagnetischen Schichtstruktur 307-2 zu
der ferromagnetischen Referenzschicht 306-2 beispielsweise
kleiner als 1 ist. Nach Abscheidung des zweiten, oberen magnetoresistiven
Elements 320-2 wird üblicherweise
zur Passivierung eine Capping-Schicht aus zum Beispiel Ta oder TaN
aufgebracht.
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Bei
dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung handelt es sich bei den magnetoresistiven Elementen 320-n (n
= 1, 2) um so genannte Bottom-pinned-Spin-Ventil-Anordnungen (BSV). Eine Bottom-pinned-Spin-Ventil-Anordnung zeichnet
sich dadurch aus, dass auf einen natürlichen Antiferromagneten eine
ferromagnetische Schichtstruktur 307-n (n = 1, 2) als gepinnte Schicht
aufgebracht wird usw. Im Gegensatz dazu wird bei einer Top-pinned-Spin-Ventil-Anordnung (TSV) eine
Schichtabfolge umgekehrt zu der in 4 dargestellten
sein. D. h. die ferromagnetische Schicht 307-n (n = 1,
2) wird sich unterhalb des natürlichen
Antiferromagneten 310-n (n = 1, 2) befinden. Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung umfassen natürlich auch Magnetfeldsensorstrukturen
mit Top-pinned-Spin-Ventil-Anordnung. Ebenso ist denkbar, eine Mischung
aus beiden Typen vorzusehen.
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Wird
bei dem Magnetisierungseinschreibvorgang ein Magnetisierungsfeld 350 angelegt,
welches, wie in 4 angedeutet, zum Beispiel nach
rechts zeigt, würde
sich für
das in 4 gezeigte untere magnetoresistive Element 320-1 eine
Magnetisierungsrichtung RM1 der Referenzschichtstruktur 306-1 nach
rechts ergeben, für
das obere magnetoresistive Element 320-2, ergäbe sich
eine nach links ausgerichtete Referenzmagnetisierung RM2.
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Gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung wird das Magnetisierungsfeld 350 bzw.
dessen Feldstärke
mit der gewünschten
Magnetisierungsrichtung derart gewählt, dass die antiferromagnetische
Kopplung zwischen der Referenzschichtstruktur 306-n (n
= 1, 2) und der ferromagnetischen Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2) aufgrund der RKKY-Wechselwirkung durch das Magnetisierungsfeld 350 nicht
aufgebrochen wird. Bei einer aufgebrochenen antiferromagnetischen
Kopplung würden
ansonsten die Magnetisierungen der Referenzschichtstrukturen 306-n (n
= 1, 2) und der gepinnten ferromagnetischen Schichtstrukturen 307-n (n
= 1, 2) für
mittelgroße
(100 mT bis 500 mT) Magnetisierungsfelder 350 auch senkrechte
Komponenten zu dem Magnetisierungsfeld 350 aufweisen, bzw.
für sehr
hohe Magnetisierungsfelder 350 (größer als 500 mT) die Magnetisierungen
der Referenzschichten 306-n (n = 1, 2) und der gepinnten
ferromagnetischen Schichten 307-n (n = 1, 2) in Richtung
des Magnetisierungsfeldes ausgerichtet werden. Es ergäbe sich
dann für
das erste magnetoresistive Element 320-1 und das zweite
magnetoresistive Element 320-2 kein Unterschied mehr in
der magnetischen Ausrichtung der jeweiligen Referenzschichtstruktur 306-n (n
= 1, 2). In anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass während eines
Magnetisierungseinschreibvorgangs das erste magnetoresistive Element 320-1 und
das zweite magnetoresistive Element 320-2 einem erfindungsgemäß nicht
zu großen Magnetisierungsfeld
mit einer Magnetisierungsvorzugsrichtung ausgesetzt werden sollten.
Um unterschiedliche (entgegengesetzte) Referenzmagnetisierungsrichtungen
RM1 und RM2 in der ersten Referenzschichtstruktur 306-1 und
der zweiten Referenzschichtstruktur 306-2 zu erhalten,
sollte eine Feldstärke
des Magnetisierungsfelds 350 abhängig von Schichtdickenverhältnissen
DRL,2/DPL,n (n =
1, 2) auf einen Wert unter 300 mT, insbesondere zwischen 10 mT und
250 mT (mT = Milli-Tesla) eingestellt werden. Ein genauer Wert für das Magnetisierungsfelds 350 hängt von
verwendeten Materialien, Schichtdicken und der antiferromagnetischen
Kopplung (RKKY-Wechselwirkung) zwischen den ferromagnetischen Schichten 306-n und 307-n (n
= 1, 2).
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5 zeigt
Ergebnisse von mikromagnetischen Simulationen bezüglich einer
entgegengesetzten bzw. anti-parallelen Ausrichtung der Referenzmagnetisierungen
RM1 und RM2 der Referenzschichtstrukturen 306-n (n = 1,
2) und der entsprechenden ferromagnetischen Schichtstrukturen 307-n (n
= 1, 2) als Funktion eines angelegten Magnetisierungsfeldes 350 während eines
Magnetisierungsvorgangs gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung. Die ferromagnetische Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2) wurde dabei als „frei" angesehen. Dabei
meint „frei", dass die ferromagnetische Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2) während
eines Magnetisierungsvorgangs bei hoher Temperatur nicht durch die
Exchange-Bias-Wechselwirkung an den natürlichen Antiferromagneten 310-n (n
= 1, 2) gepinnt ist.
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Die
Y-Achse beschreibt den Cosinus eines Winkels zwischen der Referenzschichtstruktur 306-n (n
= 1, 2) und der entsprechenden gepinnten ferromagnetischen Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2). Der Wert –1.0
entspricht einer idealen antiparallelen Ausrichtung zwischen Referenzschichtstruktur 306-n (n =
1, 2) und der entsprechenden gepinnten ferromagnetischen Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2). Für
den Fall eines nur gering asymmetrischen Schichtdickenverhältnisses
DPL,n/DRL,n (n =
1, 2) von 22/18, insbesondere 22 Ȧ/18 Ȧ, d. h.
beispielsweise DPL,n (n = 1, 2) = 22 Ȧ und
DRL,1,n (n = 1, 2) = 18 Ȧ, erkennt
man, dass eine antiparallele Ausrichtung von der ersten bzw. zweiten
Referenzmagnetisierungsrichtung zu der Magnetisierungsrichtung der
ersten bzw. zweiten gepinnten ferromagnetischen Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2), bis zu einer Magnetisierungsfeldstärke von ca. 100 mT erhalten
bleibt.
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Eine
weitere Verschiebung des Schichtdickenverhältnisses DPL,n/DRL,n (n = 1, 2) zu 25/15, insbesondere 25 Ȧ/15 Ȧ,
d. h. beispielsweise DPL,n (n = 1, 2) =
25 Ȧ und DRL,n (n = 1, 2) = 15 Ȧ,
erweitert den erlaubten Magnetisierungsfeldbereich auf ca. ± 250 mT.
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Dabei
spielt es keine Rolle, welche der jeweils beiden Schichten 306-n (n
= 1, 2), 307-n (n = 1, 2) die dickere ist, d. h. ob DPL,n/DRL,n (n = 1,
2) größer oder
kleiner als 1 ist.
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Neben
einer maximalen Magnetisierungsfeldstärke für einen Magnetisierungsvorgang
von Magnetfeldsensorstrukturen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung gibt es auch eine minimale Magnetisierungsfeldstärke, welche
bei dem Magnetisierungsvorgang erreicht werden sollte. Gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung weist ein Magnetisierungsfeld 350 eine
Feldstärke
von wenigstens 5 mT auf. Vorzugsweise ist eine Feldstärke des
Magnetisierungsfelds größer als 20
mT zu wählen.
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Sensoren
auf xMR-Basis, insbesondere Speed-Sensoren, weisen im Allgemeinen
eine magnetische Anisotropie auf, die üblicherweise durch eine Strukturbreite
durch Ausnutzung der sog. Form-Anisotropie eingestellt wird, so
dass Strukturbreiten von typischerweise 1 μm verwendet werden. Dazu zeigt 6 eine
Aufsicht auf eine Magnetfeldsensorstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Eine
Breite und eine Steilheit des Widerstandsschaltbereiches, die dann
letztlich den Bereich einer detektierbaren Magnetfeldänderung
bestimmen, können
beispielsweise über
eingeprägte
magnetische Anisotropie-Achsen eingestellt werden. Anisotropie bezeichnet
im Allgemeinen eine Richtungsabhängigkeit
einer Eigenschaft, hier insbesondere die Richtungsabhängigkeit
der Magnetisierung der freien Schicht 302-n (n = 1, 2).
Dafür eignet
sich beispielsweise die sog. Formanisotropie, die von einem lateralen
geometrischen Aspektverhältnis
der xMR-Magnetfeldsensorstruktur 400 bestimmt ist. Beispielsweise
verbleibt bei einer xMR-Struktur, deren Länge wesentlich größer als
deren Breite sei, die Magnetisierung vorzugsweise in Richtung der
Längsachse.
Dies ist eine sog. leichte Richtung. Hier ist die magnetische Anisotropie
also wesentlich durch die Form der Probe bestimmt. Man nennt diese
dann dementsprechend Formanisotropie. Dabei ist es aus Minimierungsgründen der
magnetostatischen Energie günstig,
wenn sich die Magnetisierungsrichtung durch die Formanisotropie
entlang der Längsachse der
xMR-Struktur 400 ausrichtet. Der Effekt ist umso stärker, je
schmaler die xMR-Struktur ist. Bei einer Konfiguration der xMR-Struktur,
wie sie in 6 gezeigt ist, ergibt sich unter
Berücksichtigung
von Formanisotropie-Effekten deshalb eine Magnetisierung der freien
Schicht 302-n (n = 1, 2), die senkrecht bzw. näherungsweise
senkrecht zur Referenzmagnetisierungsrichtung der jeweiligen Referenzschichtstruktur 306-n (n
= 1, 2) steht, wie es in 6 angedeutet ist. Ohne ein äußeres Magnetfeld
weist jede der beiden Spin-Ventil-Anordnungen 320-n (n = 1, 2)
deshalb einen mittleren elektrischen Widerstand auf. Ein positives
oder negatives magnetisches Feld entlang der Referenzmagnetisierungsachsen
führt dazu,
dass die Magnetisierung der freien Schicht 302-1 bzw. 302-2 entgegen
der Formanisotropie aus ihrer ursprünglichen Lage heraus gedreht
wird, bis sie parallel bzw. antiparallel zur jeweiligen Referenzmagnetisierung
RM1 bzw. RM2 der entsprechenden Referenzschicht 306-1 bzw. 306-2 steht.
Dabei wird eine der beiden freien Schichten parallel zu ihrer Referenzschichtstruktur
ausgerichtet (Widerstand sinkt), während die andere freie Schicht
gleichzeitig anti-parallel zu ihrer Referenzschichtstruktur ausgerichtet wird
(Widerstand steigt).
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Durch
die Formanisotropie bei Streifenstrukturen ergibt sich eine Art
Rückstellkraft
für die
Magnetisierung der freien Schicht. Dadurch können nicht nur Magnetisierungsrichtungen,
sondern auch Magnetfeldstärken
gemessen werden. Werden hingegen breite Strukturen verwendet, so
kommt es zu keiner Formanisotropie und damit auch nicht zu einer
Rückstellkraft
für die
Magnetisierung der freien Schicht. Dadurch ist ohne Formanisotropie
eine exakte Magnetfeldrichtungsmessung möglich.
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Zur
Veranschaulichung sind in den 7A bis 7D Aufsichten
auf lokale Referenzmagnetisierungen einer Referenzschichtstruktur 306-n (n
= 1, 2) einer 1 μm
breiten Magnetfeldsensorstruktur gemäß Ausführungsbeispielen für verschiedene Schichtdickenverhältnisse
DPL,n/DRL,n (n =
1, 2) gezeigt, wie sie aus mikro-magnetischen Simulationen hervorgehen.
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7A zeigt
eine Aufsicht auf die Referenzmagnetisierungsrichtung einer Referenzschichtstruktur 306-n (n
= 1, 2) eines 1 μm
breiten Streifens bei einem Schichtdickenverhältnis DPL,n/DRL,n = 25/15 (n = 1, 2) bei einer Magnetisierungsfeldstärke von
40 mT bis 80 mT. 7B zeigt eine Aufsicht auf die
Referenzmagnetisierungsrichtung einer Referenzschichtstruktur 306-n (n
= 1, 2) eines 1 μm
breiten Streifens bei einem Schichtdickenverhältnis DPL,n/DRL,n = 15/25 (n = 1, 2) bei einer Magnetisierungsfeldstärke von
40 mT bis 80 mT.
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Bei
den in 7A, 7B gezeigten Schichtdickenverhältnissen
sind selbst die Randmagnetisierungen bereits in etwa Referenzmagnetisierungsrichtung
ausgerichtet. Aufgrund des großen Unterschieds
der Schichtdicken von Referenzschichtstruktur 306-n (n
= 1, 2) und gepinnter ferromagnetischer Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2) ist das Nettomagnetmoment relativ hoch, was zu einer guten
Ausrichtbarkeit in einem relativ großen Magnetfeldbereich zur Magnetisierung
führt.
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Ein
geringerer Unterschied der Schichtdicken von Referenzschichtstruktur 306-n (n
= 1, 2) und gepinnter ferromagnetischer Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2) resultiert in einem geringeren Nettomagnetmoment, was zu
einer schlechtren Ausrichtung in einem Magnetisierungsfeld 350 führt. Dieser Zusammenhang
ist in 7C für ein Schichtdickenverhältnis DPL,n/DRL,n = 22/18
(n = 1, 2) bei einer Magnetisierungsfeldstäfke von 20 mT bis 30 mT gezeigt. 7D zeigt
eine Aufsicht auf die Referenzmagnetisierungsrichtung einer Referenzschichtstruktur 306-n (n
= 1, 2) eines 1 μm
breiten Streifens bei einem Schichtdickenverhältnis DPL,n/DRL,n = 18/22 (n = 1, 2) bei einer Magnetisierungsfeldstärke von
20 mT bis 30 mT.
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Aufgrund
der Tatsache, dass das maximal mögliche
Magnetisierungsfeld 350 für diesen Fall auf ca. 30 mT
bis 40 mT beschränkt
ist, wie es anhand von 5 im Vorhergehenden beschrieben
wurde, können
hier insbesondere die Randmagnetisierungen nicht mehr vollkommen
in die Richtung des äußeren Magnetisierungsfelds 350 gelenkt
werden. Der anwendbare Magnetisierungsfeldbereich reduziert sich
bei den obigen Schichtdickenverhältnissen
auf ca. 20 mT bis 30 mT.
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Unterschiedliche
Schichtdickenverhältnisse von
Dicken der ferromagnetischen gepinnten Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2) zu der Dicke der Referenzschichtstruktur 306-n (n
= 1, 2) haben einen Einfluss auf eine Widerstandsantwort der jeweiligen Spin-Ventil-Anordnungen
einer Magnetfeldsensorstruktur gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung als Funktion eines von außen angelegten magnetischen
Feldes. Eine Widerstandsantwort als Funktion eines von außen angelegten
magnetischen Feldes wird im Allgemeinen auch als Großfeldverhalten
bzw. sog. Major-Loop bezeichnet. 8 zeigt
verschiedene Major-Loop Charakteristika für verschiedene Schichtdickenverhältnisse
DPL,n/DRL,n (n =
1, 2).
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Die
in 8 gezeigte Kurve 801 entspricht einem
Schichtdickenverhältnis
DPL,n/DRL,n = 25/15
(n = 1, 2). Die gezeigte Kurve 802 entspricht einem Schichtdickenverhältnis DPL,n/DRL,n = 15/25
(n = 1, 2). Die Kurve 803 gehört zu einem Schichtdickenverhältnis DPL,n/DRL,n = 22/18
(n = 1, 2). Die Kurve 804 entspricht einem Schichtdickenverhältnis DPL,n/DRL,n = 18/22
(n = 1, 2). Die Kurven 801 bis 804 basieren auf Simulationen
gemäß des sog.
Stoner-Wohlfahrt-Modells.
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Der
hochohmige Bereich, d. h. der Bereich mit einem hohen GMR-Signal, beschreibt
denjenigen Bereich, indem ein äußeres zu
sensierendes Magnetfeld die freie Schicht 302-n (n = 1,
2) im Wesentlichen entgegengesetzt zu der Referenzmagnetisierungsrichtung
der Referenzschicht 306-n (n = 1, 2) magnetisiert. Umgekehrt
ist im Niederohmbereich, d. h. dem Bereich mit geringen GMR-Signalen,
die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 302-n (n
= 1, 2) im Wesentlichen gleich gerichtet zu der Referenzmagnetisierungsrichtung
der Referenzschicht 306-n (n = 1, 2). Anders ausgedrückt, ist
im Hochohmbereich die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 302-n (n
= 1, 2) gleich der Magnetisierungsrichtung der gepinnten ferromagnetischen
Schicht 307-n (n = 1, 2) und im Niederohmbereich die Magnetisierung der
freien Schicht 302-n (n = 1, 2) entgegengesetzt der Magnetisierungsrichtung
der gepinnten ferromagnetischen Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2).
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Bei
einem Schichtdickenverhältnis
DPL,n/DRL,n (n =
1, 2) größer als
1, d. h. die Dicke der gepinnten ferromagnetischen Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2) ist größer als
die Dicke der Referenzschichtstruktur 306-n (n = 1, 2),
lässt sich
aus 8 ein relativ ausgeprägter Hochohmbereich erkennen
(Kurven 801, 803), jedoch ist bei Schichtdickenverhältnissen DPL,n/DRL,n (n = 1,
2) größer als
1, eine Niederohm-Plateaubreite relativ gering. Einflussgrößen für die Hochohm-Plateaubreite
sind im Wesentlichen die antiferromagnetische Kopplungsstärke zwischen
der gepinnten ferromagnetischen Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2) und der Referenzschichtstruktur 306-n (n = 1, 2)
aufgrund der RKKY-Wechselwirkung in Kombination mit einem geringeren
Einfluss der Pinningstärke
der gepinnten ferromagnetischen Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2), d. h. der Exchange-Bias-Wechselwirkung
mit dem natürlichen
Antiferromagneten 310-n (n =1, 2).
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Die
Breite des Plateaus im Niederohmbereich wird im Wesentlichen von
der Pinningfeldstärke der
gepinnten ferromagnetischen Schichtstruktur 307-n (n =
1, 2) an den natürlichen
Antiferromagneten 310-n (n = 1, 2) bestimmt. D. h. bei
Schichtdickenverhältnissen
DPL,n/DRL,n (n =
1, 2) kleiner 1 ist die antiferromagnetische Kopplung zwischen Schicht 306-n (n
= 1, 2) und 307-n (n = 1, 2) relativ gering ausgeprägt, wohingegen
die Pinningfeldstärke
zwischen der gepinnten ferromagnetischen Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2) und dem natürlichen Antiferromagneten 310-n (n
= 1, 2) vergleichsweise hoch ist. Bei Schichtdickenverhältnissen
DPL,n/DRL,n (n =
1, 2) größer 1 verhält es sich
genau umgekehrt.
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Da
die Schichtdicken DRL,n (n = 1, 2) der Referenzschichtstruktur 306-n (n
= 1, 2) und die Schichtdicken DPL,n (n =
1, 2) der gepinnten ferromagnetischen Schichtstruktur 307-n (n
= 1, 2) das effektive jeweilige Magnetmoment bestimmen, wird die Major-Loop
deutlich von diesem Schichtdickenverhältnis DPL,n/DRL,n (n = 1, 2) beeinflusst.
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Aus 8 lässt sich
erkennen, dass für
ein Erreichen von sehr ähnlichen
bzw. symmetrischen magnetischem Verhalten der ersten 320-2 und
zweiten Spin-Ventil-Anordnung 320-2 der Magnetfeldsensorstruktur 400 die
Schichtdicken der Referenzschichtstrukturen 306-n (n =
1, 2) und der entsprechenden ferromagnetischen gepinnten Schichtstrukturen 307-n (n
= 1, 2) nicht zu verschieden sein sollten. Dies steht im Gegensatz
zum Einsatz von hohen Magnetisierungsfeldstärken. Wie im Vorhergehenden
anhand der 5 bereits beschrieben wurde,
ist bei einem Einsatz von hohen Magnetisierungsfeldstärken bei
einem Magnetisierungseinschreibvorgang ein entsprechend großer Unterschied
der Schichtdicken DPL,n, DRL,n (n
= 1, 2) erstrebenswert.
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Insgesamt
betrachtet, ergeben sich folgende Kriterien für eine Einstellung der Schichtdickenverhältnisse
von Referenzschichtstruktur 306-n (n = 1, 2) und ferromagnetischer
Schichtstruktur 307-n (n = 1, 2) des ersten 320-1 und
des zweiten magnetoresistiven Elementes 320-2 einer Magnetfeldsensorstruktur
gemäß Ausführungsbeispielen:
- – gleiche
bis sehr ähnliche
xMR-Signale beider magnetoresistiver Elemente (d. h. Schichtdickenverhältnis DPL,n/DRL,n (n = 1,
2) nahe 1)
- – gleiche
bis sehr ähnliche
Schichtwiderstände beider
xMR-Elemente (dies
kann auch über
Anpassung der übrigen
Schichtdicken erreicht werden)
- – gute
Magnetisierbarkeit auch der Magnetisierungen in den Randbereichen
in einem möglichst breiten
Magnetisierungsfeldfenster (d. h. Schichtdickenverhältnis DPL,n/DRL,n (n = 1,
2) möglichst deutlich
verschieden von 1)
- – ausreichend
große
Plateaubreiten für
beide Sensoren 320-n (n
= 1, 2).
-
Durch
geeignete Schichtdickenverhältnisse DPL,n/DRL,n (n = 1,
2) können
diese Kriterien erfüllt
werden, wie es im Vorhergehenden beschrieben wurde. Außerdem weicht
bei Ausführungsbeispielen
die Schichtdicke DRL,1 der ersten Referenzschichtstruktur 306-1 von
der Schichtdicke DPL,1 der ersten ferromagnetischen
Schichtstruktur 307-1 um nicht mehr als 75% der Schichtdicke
der ersten Referenzschichtstruktur ab, d. h. 0,25 DRL,1 < DPL,1 < 1,75 DRL,1. Die
Schichtdicke DRL,2 der zweiten Referenzschichtstruktur
weicht von der Schichtdicke DPL,2 der zweiten
ferromagnetischen Schichtstruktur ebenfalls um nicht mehr als 75%
der Schichtdicke der zweiten Referenzschichtstruktur ab, d. h. 0,25
DRL,2 < DPL,2 < 1,75
DRL,2.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer Magnetfeldsensorstruktur ist in 9 gezeigt.
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Bei
dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Magnetfeldsensorstruktur 900 ein
erstes magnetoresistives Element 320-1 in einer Spin-Ventil-Anordnung
auf, wie es bereits anhand von 4 beschrieben
wurde. Dabei ist zu beachten, dass bei dem in 9 gezeigten
Ausführungsbeispiel
das Schichtdickenverhältnis
DPL,1/DRL,1 der
Dicke DPL,1 der ersten ferromagnetischen
Schichtstruktur 307-1 zu der Dicke DRL,1 der
ersten Referenzschichtstruktur 306-1 größer als 1 ist, d. h. DPL,1/DRL,1 > 1.
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Das
zweite magnetoresistive Element 320-2 weist als Referenzschicht 306-2 lediglich
eine gepinnte Schicht über
dem natürlichen
Antiferromagneten 308-2 auf. Eine solche Spin-Ventil-Anordnung nennt man „simple
pinned", da sie
nur eine gepinnte Schichtstruktur 306-2, die gleichzeitig
als Referenzschichtstruktur dient, aufweist. Sie wurde im Vorhergehenden
bereits anhand von 1B beschrieben.
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Bei
einem Magnetisierungsprozess der in 9 gezeigten
Magnetfeldsensorstruktur 900 existiert für eine Magnetisierungsfeldstärke, im
Gegensatz zu der in 4 beschriebenen Struktur, keine obere
Schranke, was einen Vorteil einer möglichen Prozessierung in bereits
bestehenden Magnetöfen mit
nur einer fixen, großen
Magnetisierungsfeldstärke
hat. Wie eingangs bereits erwähnt
wurde, kann bei der in 9 dargestellten Struktur 900 ein
magnetisches Verhalten des oberen und unteren Teilsensors aufgrund
eines nicht zu vernachlässigenden
magneto-statischen Streufelds der zweiten Referenzschichtstruktur 306-2 (gepinnte
Schicht) unterschiedlich sein. Für
manche Anwendungen wirkt dies nicht beeinträchtigend, so dass das in 9 gezeigte
Ausführungsbeispiel
eine prozessoptimierte Variante des in 4 gezeigten
Ausführungsbeispiels
darstellt.
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Ein
Verfahren zur Herstellen einer Magnetfeldsensorstruktur gemäß 9 umfasst
demnach ein Anordnen eines ersten magnetoresistiven Elements 320-1 in
einer Spin-Ventil-Anordnung mit einer ersten Referenzschichtstruktur 306-1 mit
einer Schichtdicke DRL,1 und einer ersten
ferromagnetischen Schichtstruktur 307-1 mit einer Schichtdicke DPL,1 und ein Anordnen eines zweiten magnetoresistiven
Elements 320-2, vertikal über dem ersten magnetoresistiven
Element 320-1 und von diesem galvanisch durch die Isolationsbarriere 312 getrennt,
in einer Spin-Ventil-Anordnung mit einer zweiten Referenzschicht 306-2,
wobei ein erstes Schichtdickenverhältnis der Schichtdicke DPL,1 zu der Schichtdicke DRL,1 größer als
1 ist. Des Weiteren umfasst das Verfahren zum Herstellen einer Magnetfeldsensorstruktur 900 gemäß 9 ein
Aussetzen des ersten magnetoresistiven Elements 320-1 und
des zweiten magnetoresistiven Elements 320-2 während eines
Magnetisierungseinschreibvorgangs einem Magnetisierungsfeld 350 mit
einer Magnetisierungsvorzugsrichtung, um unterschiedliche Referenzmagnetisierungsrichtungen
in der ersten und in der zweiten Referenzschichtstruktur 306-1 und 306- zu
erhalten. Insbesondre werden bei dem Magnetisierungseinschreibvorgang
entgegengesetzte Referenzmagnetisierungsrichtung in der ersten und
in der zweiten Referenzschichtstruktur 306-1 und 306-2 erhalten.
Dazu kann das Magnetisierungsfeld 350 eine Feldstärke von
wenigstens 5 mT aufweisen. Vorzugsweise ist eine Feldstärke des
Magnetisierungsfelds 350 größer als 20 mT zu wählen.
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Ein
Schichtdickenverhältnis
DPL,1/DRL,1 größer als
1 bewirkt hier, dass die Magnetisierungsrichtungen der ferromagnetischen
gepinnten Schichtstrukturen 306-2 und 307-1 jeweils
gleich gerichtet sind. Die Magnetisierungsrichtung der gepinnten
Schichtstruktur 306-2 stellt gleichzeitig die Referenzmagnetisierungsrichtung
des zweiten, oberen magnetoresistiven Elements 320-2 dar.
Die Referenzmagnetisierung des unteren, ersten magnetoresistiven
Elements 320-1 ergibt sich durch die antiferromagnetische
Kopplung der ersten Referenzschichtstruktur 306-1 zu der
gepinnten Schichtstruktur 307-1 entgegengesetzt zu der
Referenzmagnetisierung der zweiten Referenzschichtstruktur 306-2.
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Neben
den im Vorhergehenden anhand der 2 bis 9 beschriebenen
Ausführungsbeispielen,
bei denen Referenzmagnetisierungsrichtungen RM1 und/oder RM2 durch
Schichtdickenverhältnisse DPL,n/DRL,n (n = 1,
2) eingestellt werden können,
umfassen weitere Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung Magnetfeldsensorstrukturen, bei denen
die Referenzmagnetisierungsrichtungen RM1 und RM2 des ersten magnetoresistiven
Elements 320-1 und des zweiten magnetoresistiven Elements 320-2 durch
jeweils eine unterschiedliche, d. h. geradzahlige und ungeradzahlige
Anzahl, von ferromagnetischen Schichtstrukturen, die antiferromagnetisch
miteinander gekoppelt sind, eingestellt werden kann. Dazu zeigt 10 eine
Magnetfeldsensorstruktur 1000 gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung.
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Die
in 10 gezeigte Magnetfeldsensorstruktur 1000 weist
ein erstes magnetoresistives Element 320-1 in einer Spin-Ventil-Anorndung
und ein zweites magnetoresistives Element 320-2 in einer Spin-Ventil-Anordnung
auf. Das erste magnetoresistive Element 320-1 weist drei,
durch nichtmagnetische Schichten 309-1, 309'-1 getrennte
ferromagnetische Schichtstrukturen 306-1, 307-1 und 307'-1 auf, die
nach einem Magnetisierungsvorgang antiferromagnetisch gekoppelt
sind. Das zweite magnetoresistive Element 320-2 weist zwei,
durch eine nichtmagnetische Schicht 309-2 getrennte ferromagnetische Schichtstrukturen 306-2 und 307-2 auf,
die nach dem Magnetisierungsprozess antiferromagnetisch gekoppelt
sind. Die antiferromagnetische Kopplung entsteht dabei beispielsweise
durch die RKKY-Wechselwirkung.
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Bei
dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel
sind die Schichtdicken der ferromagnetischen Schichten 306-1, 307-1 und 307'-1 bzw. 306-2 und 307-2 zum
Einstellen der jeweiligen Referenzmagnetisierung RM1, RM2 der Referenzschichtstrukturen 306-1, 306-2 weitgehend
unerheblich – vorausgesetzt
die Feldstärke
des Magnetisierungsfelds 350 ist groß genug, um die RKKY-Wechselwirkung
aufzubrechen, beispielsweise größer als 500
mT. In diesem Fall können
die unterschiedlichen, insbesondere entgegengesetzten Referenzmagnetisierungsrichtungen
RM1 und RM2 vielmehr durch die jeweilige Anzahl der antiferromagnetisch
gekoppelten ferromagnetischen Schichten in den magnetoresistiven
Elementen 320-1, 320-2 bestimmt werden. Dazu ist
in einem der beiden magnetoresistiven Elemente (hier 320-1)
eine Anzahl a der antiferromagnetisch gekoppelten ferromagnetischen
Schichtstrukturen ungeradzahlig zu wählen, d. h. a = 2x + 1 (x =
0, 1, 2, 3, ...), während
in dem anderen magnetoresistiven Element (hier 320-2) eine
Anzahl b der antiferromagnetisch gekoppelten ferromagnetischen Schichtstrukturen
geradzahlig, d. h. b = 2y (y = 1, 2, 3, ...), zu wählen ist.
Dabei kann ein Unterschied zwischen a und b, wie in 10 dargestellt,
1 betragen, kann aber auch durchaus größer als 1 sein. Durch die jeweils
entgegengesetzte Magnetisierungsrichtung zweier benachbarter antiferromagnetisch
gekoppelter ferromagnetischer Schichtstrukturen ergeben sich somit
für die
Referenzschichtstrukturen 306-n (n = 1, 2) jeweils entgegengesetzte
Referenzmagnetisierungsrichtungen RM1 bzw. RM2, so wie es in 10 exemplarisch
gezeigt ist.
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Um
eine Herstellung einer Magnetfeldsensorstruktur 1000 möglichst
einfach zu halten, werden die Schichtdicken der einzelnen antiferromagnetisch gekoppelten
ferromagnetischen Schichtstrukturen gemäß einem Ausführungsbeispiel
gleich gewählt.
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Natürlich können bei
Ausführungsbeispielen der
vorliegenden Erfindung die Schichtdicken der antiferromagnetisch
gekoppelten ferromagnetischen Schichten auch unterschiedlich gewählt werden.
Bei einem ausreichend großen
Magnetisierungsfeld 350 bei einem Magnetisierungseinschreibvorgang
richten sich sämtliche
ferromagnetischen Schichten in Richtung der Magnetisierungsfeldrichtung
aus. Durch die Exchange-Bias-Wechselwirkung wird diese Magnetisierungsfeldrichtung
bei einem Abkühlen
des Magnetfeldsensors 1000 in den gepinnten Schichten 307'-1 und 307-2 festgehalten.
Die Magnetisierungen der jeweils darüberliegenden ferromagnetischen Schichten 307-1 bzw. 306-2 zeigen
aufgrund der antiferromagnetischen Kopplung jeweils in die zu den gepinnten
Schichten 307'-1 bzw. 307-2 entgegengesetzte
Richtung. Während
die ferromagnetische Schichtstruktur 306-2 bereits die
Referenzschicht des zweiten magnetoresistiven Elements 320-2 ist, und
somit ihre Magnetisierungsrichtung der Referenzmagnetisierungsrichtung
RM2 entspricht, folgt über
der ferromagnetischen Schichtstruktur 307-1 des ersten
magnetoresistiven Elements 320-1 eine weitere ferromagnetische
Schichtstruktur 306-1, die an die ferromagnetische Schichtstruktur 307-1 wiederum
antiferromagnetisch gekoppelt ist, so dass deren Magnetisierungsrichtung
der Magnetisierungsrichtung der Schichtstruktur 307-1 wieder
entgegengerichtet ist. Da die Schichtstruktur 306-1 die
Referenzschicht des ersten magnetoresistiven Elements 320-1 ist,
entspricht somit ihre Magnetisierungsrichtung der Referenzmagnetisierungsrichtung
RM1, welche der Referenzmagnetisierungsrichtung RM2 entgegengerichtet
ist.
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Ein
Verfahren zum Herstellen der Magnetfeldsensorstruktur 1000 umfasst
demnach ein Anordnen des ersten magnetoresistiven Elements 320-1 in einer
Spin-Ventil-Anordnung mit einer ungeraden Anzahl von ferromagnetischen
Schichtstrukturen 306-1, 307-1, 307'-1, die antiferromagnetisch
miteinander koppelbar sind, ein Anordnen des zweiten magnetoresistiven
Elements 320-2 vertikal über dem ersten magnetoresistiven
Element 320-1 und
von diesem durch die Isolationsschicht 312 galvanisch getrennt, in
einer Spin-Ventil-Anordnung mit einer geraden Anzahl von ferromagnetischen
Schichtstrukturen 306-2, 307-2, die antiferromagnetisch
miteinander koppelbar sind. Ferner umfasst das Verfahren ein Aussetzen
des ersten magnetoresistiven Elements 320-1 und des zweiten
magnetoresistiven Elements 320-2 während eines Magnetisierungseinschreibvorgangs einem
Magnetisierungsfeld 350 mit einer Magnetisierungsvor zugsrichtung,
um eine erste ferromagnetische Referenzschichtstruktur 306-1 des
ersten magnetoresistiven Elements 320-1 und eine zweite
ferromagnetische Referenzschichtstruktur 306-2 des zweiten magnetoresistiven
Elements 320-2 zu erhalten, die unterschiedliche Referenzmagnetisierungsrichtungen
RM1, RM2 aufweisen.
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Dabei
bilden die Referenzschichtstrukturen 306-n (n = 1, 2) jeweils
eine oberste bzw. eine unterste Schichtstruktur eines Schichtstrukturstapels
aus den antiferromagnetisch gekoppelten ferromagnetischen Schichtstrukturen,
je nachdem, ob es sich um eine Bottom-pinned-Spin-Ventil-Anordnungen
oder eine Top-pinned-Spin-Ventil-Anordnungen handelt.
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Durch
Verwendung von einer ungeraden Anzahl (a > 2) von ferromagnetischen Schichtstrukturen in
dem ersten magnetoresistiven Element 320-1 und einer geraden
Anzahl (b ≥ 2)
von ferromagnetischen Schichtstrukturen in dem zweiten magnetoresistiven Element 320-2 können durch
geeignete Wahl der Schichtdicken und/oder der Materialien der antiferromagnetisch
gekoppelten ferromagnetischen Schichtstrukturen aus ihnen resultierende
magnetische Streufelder in der jeweiligen freien Schicht 302-n (n
= 1, 2) kompensiert werden, so dass die jeweilige freie Schicht 302-n (n
= 1, 2) in einem Ruhezustand (d. h. ohne anliegendes äußeres Magnetfeld)
kein Magnetfeld der antiferromagnetisch gekoppelten ferromagnetischen
Schichtstrukturen „sieht". Die Kompensation
der Streufelder wird also vor allem dann möglich, wenn in jedem Referenzsystem
mindestens zwei ferromagnetische Schichtstrukturen vorhanden sind.
Dadurch kann das Streufeld jedes einzelnen Referenzsystems minimiert
bzw. gezielt eingestellt werden.
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Neben
dem Vorteil, resultierende Streufelder am Ort der freien Schicht 302-n (n
= 1, 2) zu Null einstellen zu können,
ist es natürlich
auch möglich,
definierte Werte eines resultierenden Streufeldes verschieden von
Null am Ort der freien Schicht 302-n (n = 1, 2) einzustellen.
Dies kann z. B. dann wichtig sein, wenn eine Applikation beispielsweise
eine definierte Verschiebung einer Kleinfeld-Kennlinie erfordert.
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Sowohl
das erste magnetoresistive Element 320-1 als auch das zweite
magnetoresistive Element 320-2 werden bei Ausführungsbeispielen
jeweils durch Kontaktierungen elektrisch kontaktiert. 11A und 11B zeigen
zwei mögliche
Kontaktierungsvarianten für
das erste 320-1 und zweite magnetoresistive Element 320-2 einer
Magnetfeldsensorstruktur gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung.
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11A zeigt schematisch eine Variante, bei der untere
Teilsensor bzw. das untere, erste magnetoresistive Element 320-1 durch
Kontaktbereiche 212, 214 von unten elektrisch
angeschlossen wird. Der obere Teilsensor bzw. das zweite magnetoresistive
Element 320-2 wird hingegen durch Kontaktbereiche 212,214 von
oben her elektrisch angeschlossen. Die in 11A dargestellte
Kontaktierungsvariante eignet sich insbesondere für eine Verschaltung von
GMR-Sensoren, aber auch zur Kontaktierung von TMR-Schichtstrukturen,
welche in der eingangs erläuterten
CIPT-Konfiguration betrieben werden.
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Bei
dem in 11B gezeigten Ausführungsbeispiel
ist der obere Teilsensor bzw. das zweite magnetoresistive Element 320-2 über den
natürlichen Antiferromagneten 310-2 von
unten und über
einen oberen Kontakt elektrisch angeschlossen. Der untere Teilsensor
bzw. das erste magnetoresistive Element 320-1 ist wie in
dem in 11A gezeigten Beispiel von der
Unterseite her angeschlossen. Dabei ist die Unterseite bei einer
bottom-pinned Spin-Ventil-Anordnung durch den natürlichen
Antiferromagneten 310 gebildet. Die Oberseite ist bei einer
bottom-pinned Spin-Ventil-Anordnung durch die freie ferromagnetische
Schicht 302 gebildet. Umgekehrt verhält es sich bei den im Vorhergehenden
bereits beschriebenen top-pinned Spin-Ventil-Anordnungen. Die in 11B gezeigte Kontaktierungsvariante eignet sich insbesondere,
wenn beispielsweise der obere Teilsensor 320-2 als TMR-Struktur
ausgelegt ist und in einer CPP-Konfiguration betrieben werden soll.
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An
dieser Stelle soll bemerkt werden, dass eine Grundfläche des
prozesstechnisch oberen Teilsensors 320-2 im allgemeinen
eine Grundfläche
des unteren Teilsensors 320-1 gemäß Ausführungsbeispielen nicht überschreitet.
D. h. die Grundfläche
des unteren Teilsensors 320-1 ist stets größer oder
gleich der Grundfläche
des oberen Teilsensors 320-2. Es ist von „unten
nach oben" auch
eine stufenförmige
Anordnung der beiden Teilsensoren denkbar.
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Anhand
von 11 und 12 sollen
nun noch Verfahren und Vorrichtungen zum Messen eines Magnetfeldes
und/oder einer Magnetfeldänderung
mit einer Magnetfeldsensorstruktur oder mehr Magnetfeldsensorstrukturen
gemäß Ausführungsbeispielen
beschrieben werden.
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12A zeigt schematisch eine Magnetfeldsensorstruktur 1100 gemäß Ausführungsbeispielen,
die einem zu messenden externen Magnetfeld BEXT ausgesetzt
wird, welches eine Komponente lateral zu der Schichtanordnung des
Schichtstapels der Magnetfeldsensorstruktur 1100 aufweist.
D. h. es wird ein Schichtstapel aus einem ersten magnetoresistiven
Element 320-1 in einer Spin-Ventil-Anordnung mit einer
ersten Referenzschichtstruktur mit einer ersten Referenzmagnetisierungsrichtung
RM1 und einem von dem ersten magnetoresistiven Element 320-1 galvanisch
getrennten zweiten magnetoresistiven Element 320-2 in einer
Spin-Ventil-Anordnung mit einer zweiten Referenzschichtstruktur
mit einer zweiten Referenzmagnetisierungsrichtung RM2 angeordnet,
wobei die erste und die zweite Referenzmagnetisierungsrichtung unterschiedlich,
insbesondere entgegengesetzt sind.
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Dabei
sind das erste und das zweite magnetoresistive Sensorelement 320-1 und 320-2 derart
in einer Brückenschaltung
angeordnet, so dass aufgrund der entgegengesetzten Änderung
der Widerstandswerte RxMR1 des ersten magnetoresistiven
Elements 320-1 und RxMR2 des zweiten
magnetoresistiven Element 320-2 ein Signal UDIFF proportional
zu dem Magnetfeld BEXT und/oder der Magnetfeldänderung
zwischen zwei Brückenzweigen
der Brückenschaltung
erfassbar ist. Dazu zeigt 12B eine sog.
Wheatstone'sche
Messbrücke,
die eine Paralleleschaltung zweier Spannungsteiler umfasst. Der
in 12B dargestellte linke Zweig der Wheatstone'schen Messbrücke umfasst
beispielsweise eine Serienschaltung der beiden xMR-Elemente 320-1 und 320-2 mit
Widerständen
RxMR1 und RxMR2.
Der rechte Zweig der Wheatstone'schen
Messbrücke
umfasst eine Serienschaltung zweier gleich-großer Referenzwiderstände R. Ferner
ist die Wheatstone'sche Messbrücke zwischen
ein Versorgungspotential VDD und ein Massepotential geschaltet und
kann ein Ausgangssignal UDIFF zwischen den
beiden Mittelabgriffen der Brückenschaltung
bereitstellen.
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Die
Messbrücke
ist abgeglichen, wenn die Brückendiagonalspannung
UDIFF gleich Null ist, wenn also das Widerstandsverhältnis in
den beiden Spannungsteilern gleich ist. Bringt man nun die in 12A gezeigte Magnetfeldsensorstruktur 1100 in
das zu sensierende äußere Magnetfeld
BEXT, so erhöht sich beispielsweise der
Widerstand RxMR1 der ersten xMR-Struktur 320-1, wo hingegen
sich der Widerstand R xMR2 der zweiten xMR-Struktur 320-2 erniedrigt.
Dadurch verschiebt sich das Widerstandsverhältnis RxMR1/RxMR2 und eine zu dem externen Magnetfeld
BEXT proportionale Spannung UDIFF kann
zwischen den beiden Mittelabgriffen der Wheatstone'schen Messbrücke gemessen
werden.
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Eine
Verdopplung der Differenzspannung UDIFF kann
beispielsweise erreicht werden, wenn zwei Magnetfeldsensorstrukturen
gemäß Ausführungsbeispielen
benachbart in ein äußeres zu
messendes Magnetfeld BEXT gebracht werden,
wie es in der Seitenansicht von 13A,
in der Draufsicht von 13B und
in 13C schematisch gezeigt ist.
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Dabei
sind die Referenzmagnetisierungsrichtungen RM1, RM2, RM3, RM4 der
Referenzschichtstrukturen beispielsweise, wie in 13A dargestellt, ausgerichtet. Somit kann erreicht
werden, dass jeweils zwei xMR-Teilsensoren 320-n (n = 1,
..., 4) ihren Widerstand erhöhen
und zwei ihren Widerstand erniedrigen. In dem in 13A gezeigten Beispiel erhöht beispielsweise das erste
magnetoresistive Element 320-1 der ersten Magnetfeldsensorstruktur 1200-1 seinen
Widerstand RxMR1 und das zweite magnetoresistive
Element 320-4 der zweiten Magnetfeldsensorstruktur 1200-2 seinen
Widerstand RxMR4. Das zweite magnetoresistive
Element 320-2 der ersten Magnetfeldsensorstruktur 1200-1 und
das erste magnetoresistive Element 320-3 der zweiten Magnetfeldsensorstruktur 1200-2 erniedrigen
bei der in 13A dargestellten Konfiguration
jeweils ihren Widerstand RxMR2 und RxMR3.
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Werden
die vier magnetoresistiven Elemente 320-1 bis 320-4,
wie in 13B dargestellt, zu einer Wheatstone'schen Messbrücke verschaltet,
so kann ein im Vergleich zu 12B doppelt
so großes
Differenzsignal 2UDIFF gewonnen werden.
Des Weiteren können
Temperaturabhängigkeiten,
Umgebungseinflüsse,
etc., wie z. B. Temperaturschwankungen, kompensiert werden.
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Um
eine 360°-Erfassung
mittels einer Magnetfelderfassungsvorrichtung aus einer Mehrzahl
von Magnetfeldsensorstrukturen gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung zu realisieren, um beispielsweise die Drehrichtung eines
Rades oder einer Welle zu erfassen, werden beispielsweise vier Magnetfeldsensorstrukturen
gemäß Ausführungsbeispielen
(acht magnetoresistive Elemente) zu zwei (parallel geschalteten)
Wheatstone'schen
Brückeanordnungen
verschaltet, wobei eine der Brückenschaltungen
Referenzmagnetisierungen aufweist, die zu denen der anderen Brückenschaltung
senkrecht ausgerichtet sind (wie in den 13B,
C durch die in den Klammern angedeuteten Magnetisierungsrichtungen angedeutet).
Innerhalb jeder Brückenschaltung
aus zwei Magnetfeldsensorstrukturen gemäß Ausführungsbeispielen (vier magnetoresistive
Elemente) sind die Referenzmagnetisierungen antiparallel angeordnet,
so dass beide Brückenschaltungen
zum Drehwinkel eines äußeren Magnetfeldes
abhängige sinusförmige Signale,
die zueinander um 90° phasenverschoben
sind, liefern. Über
eine arctan-Verrechnung
beider Ausgangssignale, d. h. des Ausgangssignals der ersten und
der zweiten Brückenschaltung,
kann der Winkel über
einem 360°-Bereich eindeutig
bestimmt werden.
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Bei
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung kann unterhalb oder oberhalb der Magnetfeldsensorstruktur 1100 bzw. 1200 ein
sog. Back-Bias-Magnet angebracht werden, um ein Bias-Magnetfeld
bereitzustellen. Dabei wird der Back-Bias-Magnet derart angeordnet, dass die Feldlinien
des Bias-Magnetfeldes
nahezu senkrecht zu dem Schichtstapel aus dem ersten und dem zweiten
(und dem dritten und vierten) magnetoresistiven Element verlaufen.
Eine derartige Anordnung kann, wie eingangs bereits erwähnt, als
Speed-Sensor eingesetzt werden, um beispielsweise Umdrehungsgeschwindigkeiten
von ferromagnetischen Zahnrädern
zu erfassen, die beim Drehen das Bias-Magnetfeld beeinflussen.
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Bei
einer Anordnung gemäß 12A werden nunmehr zwei xMR-Spin-Ventil-Anordnungen benötigt, die
vorteilhaft zur Vermeidung von parasitären lateralen bzw. In-plane-Magnetfeldern
bei der Verwendung von Back-Bias-Magneten in einer Chipmitte eines
Sensorchips angebracht werden. Zur Drehrichtungserkennung eines
Geberrades kann bei dem Ausführungsbeispiel
in 12 ohne weiteres einer der vier
Teilsensoren 320-1 bis 320-4 direkt verwendet
werden, so dass kein weiteres Sensorelement zur Drehrichtungserkennung
erforderlich ist.
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Zusammenfassend
schaffen Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung eine Magnetfeldsensorstruktur aus einer
Kombination aus zwei vertikal übereinander
angeordneten Spin-Ventil-Strukturen,
welche jeweils ein unterschiedliches Referenzsystem aufweisen, mit
dem bei einem Magnetisierungspro zess eine entgegengesetzte bzw.
anti-parallele Ausrichtung der jeweiligen Referenzmagnetisierungen
erzielt wird.
-
Dabei
ist bei Ausführungsbeispielen
ein erstes Schichtdickenverhältnis
DPL,1/DRL,1 einer
Dicke DPL,1 einer ersten ferromagnetischen
Schichtstruktur zu einer Dicke DRL,1 der
ersten Referenzschichtstruktur größer als 1 und ein zweites Schichtdickenverhältnis DPL,2/DRL,2 einer
Dicke DPL,2 der zweiten ferromagnetischen
Schichtstruktur zu einer Dicke DRL,2 der zweiten
Referenzschichtstruktur kleiner als 1.
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Bei
weiteren Ausführungsbeispielen
wird eine ungerade Anzahl von antiferromagnetisch gekoppelten ferromagnetischen
Schichtstrukturen in dem ersten magnetoresistiven Element 320-1 und eine
gerade Anzahl von antiferromagnetisch gekoppelten ferromagnetischen
Schichtstrukturen in dem zweiten magnetoresistiven Element 320-2 angeordnet,
um eine entgegengesetzte bzw. anti-parallele Ausrichtung der jeweiligen
Referenzmagnetisierungen zu erhalten.
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Die
beiden magnetoresistiven Elemente werden prozessoptimiert übereinander
angeordnet. Dadurch ist es möglich,
an einem Ort eine Stärke/Richtung
eines zu sensierenden Magnetfeldes durch die Kombination der gegenläufigen magnetischen
Charakteristika der beiden xMR-Spin-Ventil-Strukturen ein vorteilhaftes
differentielles Ausgangssignal zu generieren.
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Durch
die Verwendung von GMR-/ bzw. TMR-Technologien kann bei einer Drehzahlmessung gegenüber etablierten
Hall- und AMR-Technologien ein
deutlicher Vorteil hinsichtlich Sensitivität und Jitter erzielt werden.
Im Gegensatz zur AMR-Technologie werden bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung keine Stützmagnetfelder
benötigt,
was zusätzliche
und unnötige
Kosten vermeidet.
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Zur
Detektion von Magnetfeldänderungen durch
beispielsweise ein Zahnrad ist an einer Rückseite eines Sensorchips oft
ein sog. Backbias-Magnet angebracht, der ein Bias-Magnetfeld mit
einer Magnetisierungsrichtung senkrecht zur Chipoberfläche erzeugt.
Am Rand eines Backbias-Magneten treten sog. In-Plane-Komponenten, d. h. Magnetfeldkomponenten
parallel zur Chipfläche,
auf. Diese In-Plane-Komponenten stören beispielsweise die Detektion
von Magnetfeldänderungen
mit einer räumlich
getrennten Anordnung von herkömmlichen Spin-Ventil-Strukturen. Eine
Magnetfeldsensorstruktur gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung kann am gleichen Ort auf einem Sensorchip
bei einem bestimmten Magnetfeld gleichermaßen ihren Widerstand erhöhen und
erniedrigen. Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ermöglichen
dies, durch Einprägen
einer entgegengesetzt ausgerichteten Referenzmagnetisierungsrichtung
von unmittelbar vertikal benachbarten GMR/TMR-Einzelelementen. Eine
Sensoranordnung gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung gewinnt ein differenzielles Ausgangssignal also
nicht über
ein differenzielles Magnetfeld durch räumliche Trennung von Wheatstone'schen Halbbrücken, sondern über eine
differenzielle Widerstandsänderung
bei einem bestimmten Feld über
unterschiedliche bzw. gegenläufige
Kennlinien der eingesetzten xMR-Sensorelemente.
Dadurch kann eine Magnetfeldsensorstruktur gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden
Erfindung an einem Ort mittig auf einem Sensorchip bzgl. des Backbias-Magneten angeordnet
werden, wo keine oder kaum In-Plane-Komponenten des Bias-Magnetfelds und
somit keine dadurch hervorgerufenen Störungen auftreten.
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Die
erfindungsgemäße vertikale
Anordnung der Spin-Ventil-Strukturen
weist zudem gegenüber einer
räumlich
getrennten Anordnung beispielsweise bezüglich Abmessungen einer benötigten Sensorchipfläche erhebliche
Vorteile auf.
-
Abschließend ist
darauf hinzuweisen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die
jeweiligen beschriebenen Magnetfeldsensorstrukturen oder die erläuternden
Vorgehensweisen beschränkt
ist, da diese Magnetfeldsensorstrukturen und Verfah ren variieren
können.
Die hier verwendeten Begriffe sind lediglich dafür bestimmt, besondere Ausführungsformen zu
beschreiben und werden nicht einschränkend verwendet. Wenn in der
Beschreibung und in den Ansprüchen
die Anzahl oder unbestimmte Artikel verwendet werden, beziehen sich
diese auch auf die Mehrzahl dieser Elemente, solange nicht der Gesamtzusammenhang
eindeutlich etwas anderes deutlich macht. Dasselbe gilt in umgekehrter
Richtung.
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- 100
- GMR-Struktur
- 101
- Spin-Ventil-Anordnung
- 102
- magnetische
Schicht
- 103
- Spin-Ventil-Anordnung
- 104
- nicht-magnetische
Schicht
- 106
- magnetische
Schicht
- 107
- ferromagnetische
Schichtstruktur (gepinnte Schicht)
- 108
- antiferromagnetische
Schicht
- 109
- nicht-magnetische
Schichtstruktur
- 110
- natürlicher
Antiferromagnet
- 200
- TMR-Struktur
- 202
- ferromagnetische
Schicht
- 204
- elektrisch
isolierende Tunnelbarriere
- 206
- ferromagnetische
Schicht
- 212
- elektrischer
Anschluss
- 214
- elektrischer
Anschluss
- 300
- Magnetfeldsensorstruktur
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung
- 302
- magnetische
Schicht
- 304
- nicht-magnetische
Schicht
- 306
- Referenzschichtstruktur
- 307
- ferromagnetische
Schichtstruktur (gepinnte Schicht)
- 308
- antiferromagnetische
Schichtstruktur
- 309
- nicht-magnetische
Schicht
- 310
- natürlicher
Antiferromagnet
- 320
- Spin-Ventil-Anordnung
- 350
- Magnetisierungsfeld
- 900
- Magnetfeldsensorstruktur
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung
- 1100
- Magnetfeldsensorstruktur
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung
- 1200
- Magnetfeldsensorstruktur
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung