DE10217593C1 - Schaltungsteil mit mindestens zwei magnetoresistiven Schichtelementen mit invertierten Ausgangssignalen - Google Patents

Abstract

Der Schaltungsteil (B) enthält mindestens zwei Schichtelemente (E1-E4), die jeweils einen erhöhten magnetoresistiven XMR-Effekt zeigen und eine Dünnschichtenfolge mit DOLLAR A - einer weichmagnetischen Detektionsschicht, DOLLAR A - einer magnetisch härteren Referenzschicht DOLLAR A und DOLLAR A - einer dazwischenliegenden Entkopplungsschicht aufweisen. Die beiden Schichtelemente sollen vom Vorzeichen her zueinander invertierte Ausgangssignale erzeugen. Hierzu ist die Einstellung der unterschidlichen Vorzeichen des magnetoresistiven Effektes der beiden Schichtelemente (E1, E2 bzw. E3, E4) mittels unterschiedlichen Schichtaufbaus zumindest ihrer Detektionsschichten vorgegeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schaltungsteil mit min­ destens zwei magnetoresitiven Schichtelementen, die jeweils einen gegenüber einem AMR-Effekt erhöhten magnetoresistiven XMR-Effekt zeigen und jeweils eine Dünnschichtenfolge mit we­ nigstens

• - einer weichmagnetischen Detektionsschicht,
• - einer vergleichsweise magnetisch härteren Referenzschicht oder einem entsprechenden Referenzschichtsystem

und

• - einer zwischen diesen Schichten befindlichen Entkopplungs­ schicht aus nicht-magnetischem Material

aufweisen, wobei die von einem äußeren Magnetfeld hervorgeru­ fenen Ausgangssignale der beiden Schichtelemente vom Vorzei­ chen her zueinander invertiert sind. Ein entsprechender Schaltungsteil geht z. B. aus der DE 100 28 640 A hervor. In vielen Anwendungen der magnetischen Logik werden auch als Bausteine zu bezeichnende Schaltungsteile benötigt, die in­ vertierte digitale Signale erzeugen, z. B. zu einer Taktung oder an den Ein- und Ausgängen von logischen Gatterelementen. So sind beispielsweise auf dem Gebiet der kombinatorischen Logik programmierbare Bausteine (sogenannte Programmable Lo­ gic Devices bzw. PLDs) wie insbesondere programmierbare logi­ sche Matrixelemente (sogenannte Programmable Logic Arrays bzw. PLAs) erforderlich. Ein entsprechender PLA-Schaltungs­ teil hat sowohl eine programmierbare UND-Matrix als auch eine programmierbare ODER-Matrix. Hierbei wird der Eingang der ersten UND-Matrix mit einem Inverter gepuffert und zum einen direkt der Matrix des Bausteins zur Verfügung gestellt; zum anderen wird dieses Signal erneut invertiert. Der hierfür vorgesehene zweite Inverter erzeugt ebenfalls ein gepuffertes Ausgangssignal, das mit dem Eingang gleichphasig ist. Ent­ sprechende Bausteine oder Schaltungsteile müssen auch als Augangstreiber der ODER-Matrix eingesetzt werden, wenn wie z. B. bei einem PLA-Schaltungsteil die Ausgangssignale inver­ tiert und nicht-invertiert vorliegen sollen.

Für den Bereich der magnetischen Logik kann als ein Inverter z. B. ein NOR- oder ein NAND-Gatterelement eingesetzt werden, dessen Eingänge zusammengeschaltet sind. Entsprechende Gatter der magnetischen Logik sind aus der Veröffentlichung "Journ. of Appl. Phys.", Vol. 87, No. 9, 1. Mai 2000, Seiten 6674 bis 6679 bekannt. Sie enthalten jeweils eine magnetoresistive Dünnschichtenfolge mit einer auch als Informations- oder Messschicht zu bezeichnenden Detektionsschicht und einer durch eine nicht-magnetische Zwischenschicht beabstandeten Referenzschicht, die eine vergleichsweise größere magnetische Härte (Koerzitivfeldstärke) aufweist und gegebenenfalls eine Einzelschicht eines entsprechenden, ebenfalls magnetisch här­ teren Referenzschichtsystems ist. Die Schichtenfolgen können dabei insbesondere vom sogenannten GMR(Giant Magneto Re­ sistance)-Typ oder in gleicher Weise vom TMR(Tunneling Magne­ to Resistance)-Typ oder vom SDT(Spin Dependent Tunneling)-Typ sein. Die genannten Typen werden der Familie der XMR-Elemente hinzugerechnet (vgl. z. B. den Band "XMR-Technologien"-Tech­ nologieanalyse: Magnetismus; Bd. 2, VDI-Technologiezentrum "Physikalische Technologien, Düsseldorf (DE), 1997, Seiten 11 bis 46). Schaltungsteile mit entsprechenden Elementen, die invertierte Ausgangssignale erzeugen, erfordern jedoch bisher einen erheblichen Platzbedarf innerhalb einer integrierten Schaltung.

Um ein invertiertes Ausgangssignal zu erhalten, lässt sich beispielsweise die Stromrichtung in einem Schichtelement im Vergleich zu einem nicht-invertierenden Schichtelement ver­ tauschen. Auch kann man eine Programmiermöglichkeit von Refe­ renzschichten zur Realisierung von Inverterfunktionen heran­ ziehen. Entsprechende Inverterschaltungen werden bisher für Sensorschaltungen in Form von Wheatstone-Brückenschaltungen nicht eingesetzt, da hier der erforderliche Realisierungsauf­ wand verhältnismäßig hoch ist.

Gerade auch für derartige Sensoranwendungen werden Schal­ tungsteile mit magnetoresistiven Schichtelementen gefordert, die invertierte Ausgangssignale erzeugen. So ist aus der ein­ gangs genannten DE 100 28 640 A eine Wheatstone-Brücke mit magnetoresistiven Brückenelementen vom Spin-Valve-Typ be­ kannt, die jeweils eine Dünnschichtenfolge aus mehreren Schichten haben. Der Spin-Valve-Typ kann dabei als GMR- oder TMR-Typ ausgebildet sein. Zwei diagonale Elemente der Brücke müssen gegenüber den anderen Brückenelementen invertierte Ausgangssignale erzeugen. Hierzu kann durch Ionenbeschuss ein als Referenzschicht verwendeter natürlicher Antiferromagnet aus zwei Schichten entsprechend umprogrammiert werden (vgl. auch "Physical Review B", Vol. 63, No. 6, 060409(R), 1. Febr. 2001, Seiten 1 bis 4). Eine entsprechende Program­ mierung von Viellagenschichten einer Dünnschichtenfolge scheint jedoch problematisch. Man ist deshalb auf Elemente mit höchstens wenige Schichten umfassender Dünnschichtenfolge beschränkt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Schaltungsteil mit den eingangs genannten Merkmalen dahingehend auszugestal­ ten, dass für ihn auf verhältnismäßig einfache Weise inver­ tierende und nicht-invertierende Schichtelemente auszubilden sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den in Anspruch 1 an­ gegebenen Maßnahmen gelöst. Demgemäss soll bei einem Schal­ tungsteil mit den eingangs genannten Merkmalen die Einstel­ lung der unterschiedlichen Vorzeichen des magnetoresistiven Effektes der beiden Schichtelemente mittels unterschiedlichen Schichtaufbaus zumindest ihrer Detektionsschichten vorgegeben sein. Der Begriff "Aufbau" beinhaltet dabei eine besondere Materialwahl für die jeweilige Detektionsschicht und/oder eine mehrschichtige Ausbildung dieser Schicht aus unter­ schiedlichen Materialien.

Es wurde nämlich erkannt, dass für den Schaltungsteil durch einen unterschiedlichen Schichtaufbau für die Detektions­ schichten unterschiedliche Kennlinien der Schichtelemente un­ ter Einwirkung gleichartiger Magnetfelder derart zu erhalten sind, dass diese Elemente einen positiven bzw. negativen magnetoresistiven Effekt zeigen.

Als Einstellparameter für den Schichtaufbau der Detektions­ schichten der Schichtelemente kommt dabei bevorzugt die Mate­ rialwahl und/oder die Wahl der Schichtdicke sowohl bei ein­ wie auch bei mehrschichtiger Ausbildung in Frage.

Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird also ein neuer An­ satz zur gezielten Definition der Widerstandsänderung in Ab­ hängigkeit von magnetischen Feldern gemacht, der sich Kennli­ nieneigenschaften von magnetoresistiven Bauelementen zu Nutze macht. Entsprechende Schichtelemente sind verhältnismäßig einfach herzustellen und lassen sich leicht zu Logikschaltun­ gen oder Sensorschaltungen zusammenfügen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Schal­ tungsteilen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

So kann insbesondere der Schaltungsteil mindestens vier zu einer Wheatstone-Brücke mit zwei parallelgeschalteten, strom­ durchflossenen Brückenzweigen verschaltete magnetoresistive Schichtelemente aufweisen, von denen jeweils zwei Schichtele­ mente

• - einen der Zweige der Brücke bilden,
• - in Stromzuführungsrichtung hintereinander angeordnet sind

sowie

• - magnetoresistive Effekte mit unterschiedlichen Vorzeichen zeigen,

wobei zueinander diagonale Schichtelemente aus den beiden Brückenzweigen jeweils einen magnetoresistiven Effekt mit dem gleichem Vorzeichen zeigen.

Dabei sind vorteilhaft die magnetoresistiven Effekte der min­ destens zwei magnetoresistiven Schichtelemente betragsmäßig zumindest annähernd gleich groß. Der Unterschied zwischen beiden Ausgangssignalwerten sollte dabei höchstens 10% betragen. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Innenwider­ stände der Schichtelemente zumindest annähernd gleich groß sind. Der Unterschied zwischen den Werten der beiden Innenwi­ derstände sollte dabei höchstens 10% betragen. Damit ist zu gewährleisten, dass z. B. bei einer Brückenanordnung eine ge­ ringere Brücken-off-set-Spannung erzeugt wird, oder bei der Bearbeitung logischer Daten die gleichen Ausgangssignalhübe erhalten werden.

Die Einstellung der Größe des magnetoresistiven Effektes und/oder des Innenwiderstandes einer Dünnschichtenfolge kann dabei vorteilhaft durch eine Materialbearbeitung wie z. B. ei­ nen Ionenbeschuss wenigsten einer der Schichten des jeweili­ gen Schichtaufbaus vorgenommen sein.

Zur Ausbildung des mindestens einen Schichtelements mit nega­ tivem magnetoresistiven Effekt kann vorteilhaft dessen Detek­ tionsschicht als ein Grundmaterial das Material der Detekti­ onsschicht des mindestens einen Schichtelementes mit positi­ vem magnetoresistiven Effekt enthalten, wobei diesem Grundma­ terial wenigstens ein weiteres Zusatzmaterial hinzugefügt ist. Beispielsweise kann das Zusatzmaterial hinzulegiert oder in fein verteilter Form eindispergiert sein. Auch eine Dotie­ rung mit diesem Zusatzmaterial ist möglich. Stattdessen kann das dem Grundmaterial hinzugefügte Zusatzmaterial auch in Form einer in die Detektionsschicht integrierten oder einer an der Detektionsschicht anliegenden zusätzlichen Schicht aus dem Zusatzmaterial vorliegen. Mit der Menge und/oder der Form des hinzugefügten Zusatzmaterials lässt sich dann vorteilhaft die Größe des negativen magnetoresistiven Effekt des betref­ fenden Schichtelementes in weiten Grenzen einstellen.

Besonders vorteilhaft ist, dass sich die Dünnschichtenfolgen der Schichtelemente des Schaltungsteil mittels einer Masken­ technik ausbilden lassen. Damit ist auch eine Herstellung größerer Schaltungsteile insbesondere mit einer größeren An­ zahl von Schichtelementen mit unterschiedlichem Vorzeichen des XMR-Effektes deutlich vereinfacht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen von erfindungsgemäßen Schaltungsteilen gehen aus den übrigen, vorstehend nicht an­ gesprochenen abhängigen Ansprüchen hervor.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend auf die Zeichnung Bezug genommen, an Hand deren Fig. 1 bis 6 als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel die Herstellung eines erfindungsgemäßen Schaltungsteils veranschaulicht ist. Dabei zeigen die

Fig. 1 eine an sich bekannte Dünnschichtenfolge eines Schichtelementes vom XMR-Typ, wie es für einen Schal­ tungsteil nach der Erfindung geeignet ist,

Fig. 2 die Maske zur Herstellung einer unteren Leiterbahn eines solchen Schaltungsteils,

Fig. 3 und 4 die Masken für zwei invertiert arbeitende XMR-Systeme,

Fig. 5 die Maske für eine obere Leiterbahn und

Fig. 6 einen mit diesen Masken ausgebildeten Schaltungsteil in Form einer Wheatstone-Brücke.

In den Figuren sind sich entsprechende Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Für den erfindungsgemäßen Schaltungsteil sollen mindestens zwei magnetoresistive Schichtelemente vorgesehen sein, deren Dünnschichtenfolge jeweils einen sogenannten XMR-Typ bildet. Entsprechende Bauelemente sind allgemein bekannt (vgl. z. B. "Phys. Rev. Lett.", Vol. 74, No. 26, 26. Juni 1995, Seiten 5260 bis 5263, WO 96/07208 A, GB 2 333 900 A). Solche, für den erfindungsgemäßen Schaltungsteil geeigneten XMR-Elemente zeichnen sich jeweils dadurch aus, dass sie eine Dünnschich­ tenfolge mit wenigstens folgenden Schichten aufweisen, näm­ lich eine weichmagnetische Detektionsschicht, eine ver­ gleichsweise magnetisch härtere Referenzschicht sowie eine zwischen diesen Schichten angeordnete Zwischenschicht aus einem nicht-magnetischen Material zur Entkopplung der Detek­ tionsschicht von der Referenzschicht. Die Referenzschicht kann auch Teil eines Referenzschichtensystems sein. Die De­ tektionsschicht zeichnet sich durch einen besonderen Aufbau aus, indem für sie eine besondere Materialwahl getroffen ist und/oder eine mehrschichtige Ausbildung aus unterschiedli­ chen Materialien vorgesehen wird. Die genannte Schichtenfolge kann sich dabei in bekannter Weise insbesondere zur Erhöhung des zu gewinnenden Ausgangssignals periodisch wiederholen. Entsprechende Bauelemente lassen sich insbesondere so ausbil­ den, dass sie gerade bei Raumtemperatur einen gegenüber einem einschichtigen magnetoresistiven Bauelement vom AMR-Typ ver­ gleichsweise höheren magnetoresistiven Effekt zeigen.

Eine Dünnschichtenfolge vom XMR-Typ, wie sie für Schichtele­ mente eines Schaltungsteils nach der Erfindung vorgesehen werden kann, geht aus Fig. 1 hervor. In dieser Figur sind bezeichnet mit 11 allgemein das Schichtelement, mit 12 dessen magnetisch härteres, beispielsweise als sogenannter künstli­ cher Antiferromagnet (vgl. WO 94/15223 A) ausgebildetes Refe­ renzschichtsystem, mit 13 eine Entkopplungsschicht, mit 14 eine weichmagnetische Detektionsschicht, mit 16 ein Substrat, mit 17 eine untere ferromagnetische Schicht des Referenz­ schichtsystems, mit 18 eine obere ferromagnetische Schicht des Referenzschichtsystems sowie mit 19 eine Kopplungsschicht zwischen den beiden ferromagnetischen Schichten 17 und 18 des Referenzschichtsystems. Die Magnetisierung M der oberen fer­ romagnetischen Schicht 18 stellt also eine hartmagnetische Referenzschicht- oder Biasschichtmagnetisierung dar, die ge­ gen externe Magnetfelder H_ex unempfindlich ist und bezüglich welcher die Magnetisierung M' der weichmagnetischen Detekti­ onsschicht 14 gedreht bzw. geschaltet werden kann, wenn ein hinreichend hohes externes Feld H_ex einwirkt.

Für das Ausführungsbeispiel sei angenommen, dass der erfin­ dungsgemäße Schaltungsteil eine Wheatstone-Brücke bildet, so dass für diese vier entsprechende magnetoresistive Schicht­ elemente vom XMR-Typ z. B. gemäß Fig. 1 vorzusehen sind, die paarweise Ausgangssignale mit entgegengesetzten Vorzeichen erzeugen sollen. Zur Herstellung eines entsprechenden Schal­ tungsteil kann insbesondere eine Sputter- oder MBE-Anlage vorgesehen werden. Hierbei lassen sich durch Schattenmasken die unterschiedlichen Materialsysteme zur Herstellung und De­ finition der unterschiedlichen Materialien für die einzelnen XMR-Bauelemente einsetzen. Dabei wird im Vergleich zu der bisherigen XMR-Herstellung eine zusätzliche Maske benötigt oder eine Maske für die Detektionsschichten muss gedreht wer­ den.

In Fig. 2 ist eine Maske 2 mit Öffnungen 2a und 2b veran­ schaulicht, mittels derer entsprechende Teile 3a bzw. 3b einer unteren Leiterbahn der Brückenschaltung in einer ersten Ebene abzuscheiden sind. Diese Leiterbahnteile legen zwei pa­ rallelgeschaltete Brückenzweige Z1 bzw. Z2 fest. In den Be­ reichen ihrer einander zugewandten Enden 4a bis 4d sollen auf den Leiterbahnteilen 3a und 3b die jeweilige XMR-Elemente in bekannter Dünnschichttechnik ausgebildet werden. Hierzu die­ nen die in den Fig. 3 und 4 veranschaulichten beiden Mas­ ken 5 bzw. 6 mit Öffnungen 5a, 5b bzw. 6a, 6b. Die beiden Masken sind deshalb erforderlich, weil jeweils diagonal in der Brückenschaltung angeordnete XMR-Elemente erfindungsgemäß unterschiedliche Kennlinien haben sollen, die zu magnetore­ sistiven Effekten mit unterschiedlichen Vorzeichen führen. Dementsprechend sind mit der Maske 5 die beiden XMR-Elemente E2 und E3 im Bereich der Enden 4b und 4c auszubilden, während die Maske 6 zur Ausbildung der XMR-Elemente E1 und E4 in den Endbereichen 4a und 4d dient. Nach Abscheidung der einzelnen Schichten der Schichtenfolge der jeweiligen XMR-Elemente wird dann eine Zusammenschaltung dieser Elemente über eine obere Leiterbahn vorgenommen. Hierzu dient die in Fig. 5 gezeigte Maske 7 mit Öffnungen 7a und 7b, durch welche hindurch obere Leiterbahnteile 8a bzw. 8b zu deponieren sind.

Die so zu erhaltende Wheatstone-Brücke ist in Fig. 6 schema­ tisch angedeutet und mit B bezeichnet. Sie enthält vier Schichtelemente E1, E2, E3 und E4, die in der Figur nur ge­ strichelt angedeutet sind, da sie in der gezeigten Aufsicht durch die oberen Leiterbahnteile 8a und 8b abgedeckt sind. Die Schichtelemente E1 und E2 sind in dem ersten Brückenzweig Z1 in Stromführungsrichtung hintereinander angeordnet. Ent­ sprechend liegen die Schichtelemente E3 und E4 in dem zweiten Brückenzweig Z2.

Gemäß dem gewählten Ausführungsbeispiel sollen jeweils diago­ nal zueinander in der Brücke B liegende Schichtelemente den gleichen Aufbau haben; d. h., die Elemente E2 und E3 sind mit Hilfe der Maske 5 (vgl. Fig. 3) vom selben Typ. Ebenso sind die diagonalen Elemente E1 und E4 vom selben Typ. Dabei sol­ len sich die Elemente der beiden Elementpaare E2-E3 bzw. E1-E4 hinsichtlich des Vorzeichens ihres magnetoresistiven Effektes bzw. ihres Ausgangssignals unterscheiden. Deshalb wird erfindungsgemäß zumindest für die Detektionsschichten der Elemente des einen Elementpaares, z. B. des Paares E1-E4, ein bestimmtes anderes Material und/oder ein anderer Aufbau gewählt als für die Detektionsschichten der Elemente des an­ deren Elementpaares E2-E3. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Schichtelemente von allen Elementpaaren so ausgebildet wer­ den, dass ihr magnetoresistiver Effekt betragsmäßig gleich groß ist. Weiterhin sollten die Innenwiderstände aller Ele­ mente gleich groß sind, um so in der Brücke eine geringe Brü­ cken-off-set-Spannung zu erhalten.

Für die Entkopplungsschichten 13 der Schichtelemente können je nach gewähltem XMR-Typ metallische Materialien (wie z. B. Cu im Falle von GMR-Elementen) oder isolierende Materialien (wie z. B. Al₂O₃ im Falle von TMR-Elementen) gewählt werden.

Erfindungsgemäß soll zumindest mittels der Wahl eines beson­ deren Schichtaufbaus für die Detektionsschichten 14 die Einstellung des Vorzeichens des XMR-Effektes bzw. der an den Elementen abzugreifenden Ausgangssignale erfolgen. So lässt sich z. B. ein Vorzeichenwechsel durch Einbringen von Verunreinigungen in eine als ein Grundmaterial anzusehende weichmagnetische Fe-Schicht, z. B. von V, herbeiführen (vgl. "J. Appl. Phys.", Vol. 79, No. 8, 15. April 1996, Seiten 5270 bis 5275). Ohne dieses Zusatzmaterial würde des Schichtelement einen positi­ ven magnetoresistiven Effekt zeigen. Auch die Einlagerung einer dünnen metallischen Zwischenschicht aus einem Zusatzma­ terial, z. B. von Cr, in eine weichmagnetische Fe-Schicht als einem Grundmaterial hat eine entsprechende Vorzeichenumkehr gegenüber einer Schichtenfolge mit einer Detektionsschicht nur aus dem Grundmaterial zur Folge (vgl. "Phys. Rev. Lett.", Vol. 72, No. 3, 17. Januar 1994, Seiten 408 bis 411). In TMR- Schichtenfolgen lässt sich z. B. durch Ausbildung einer dünnen Fe₃O₄-Schicht an einer weichmagnetischen Fe-Schicht auf der Seite einer Al₂O₃-Entkopplungsschicht ein negatives Ausgangs­ signal erzeugen (vgl. z. B. March Meeting 2001 der American Physical Society, Session N7, Beitrag N7.006 der Autoren P. E. Scott et al. mit dem Titel "Transport studies of magne­ tic tunnel junctions exhibiting negative tunneling magnetore­ sistance", Abstract unter der Internetadresse "http:/ / www.eps.org/aps/meet/MAR01/baps/abs/S5070006.html" veröffentlicht). D. H.; die zusätzliche Schicht aus dem Zu­ satzmaterial braucht nicht in die Detektionsschicht voll in­ tegriert zu sein, sondern kann diese auch gegenüber der Ent­ kopplungsschicht abgrenzen.

Selbstverständlich können die sich auf die weichmagnetischen Detektionsschichten beziehenden Maßnahmen begleitet sein von Maßnahmen, die sich auf die magnetisch härtere Referenz­ schicht bezieht. So ist z. B. in "J. of Magn. and Magn. Mat.", Vol. 165, 1997, Seiten 100 bis 103 darauf hingewiesen, dass eine Vorzeichenumkehr eines GMR-Effektes in Fe/Cu/Co/Cu- Mehrschichtensystemen nicht nur durch Verunreinigungselemente in der weichmagnetischen Fe-Schicht, sondern auch durch Cu- Verunreinigungen in der Co-Referenzschicht gefördert wird. Aber auch in einem solchen Fall wird im Wesentlichen die Vor­ zeichenumkehr durch die sich auf die Detektionsschicht bezie­ hende Maßnahme bewirkt.

Falls die für die Detektionsschichten gewählten Materialien nicht zu identischen Flächenwiderständen führen, können diese beispielsweise über die Abmessung der einzelnen Schichtele­ mente ausgeglichen werden. Auch eine Anpassung über die je­ weilige Schichtdicke ist möglich. Hierzu kann z. B. eine Ionenstrahlabscheidung oder eine Ablation des entsprechenden Materials vorgesehen werden.

Bei unterschiedlicher Größe des XMR-Effektes des einen Ele­ mentpaares gegenüber dem des anderen Paares ist auch eine An­ passung mittels weiterer Maßnahmen wie z. B. mittels einer Un­ ter- oder Überoxidation oder durch Einfügen zusätzlicher spinstreuender Schichten möglich. So kann beispielsweise auf einer Entkopplungsschicht eine Fe-Schicht (statt einer Co- Schicht; bei einer GMR-Schichtenfolge) oder eine Al-Schicht (auf Al₂O₃; bei einer TMR-Schichtenfolge) vorgesehen werden. Außerdem können mit zusätzliche Schichten weitere Funktionen wie z. B. die von Diffusionsbarrieren ausgeübt werden. Auch lassen sich dünne Schichten auf oder unter einer Detektionss­ chicht anordnen, um so die Bandstruktur der anliegenden Schicht zu verändern. Gegebenenfalls kann man auch mindestens eine Reflektorschicht in die jeweilige Detektionsschicht ein­ bringen, um so die elektronische Struktur zu ändern. Selbst­ verständlich ist auch eine Dotierung des Detektionsschichtma­ terials mit einem anderen Material denkbar, um die XMR- Eigenschaft des Schichtaufbaus zu beeinflussen.

Bei dem an Hand der Figuren vorstehend erläuterten Ausfüh­ rungsbeispiel wurde davon ausgegangen, dass die erfindungsge­ mäße Schaltungsteil vier Schichtelemente vom XMR-Typ auf­ weist. Selbstverständlich sind auch andere Schaltungsteile möglich, die nur zwei Schichtelemente aufweisen, die sich hinsichtlich des Vorzeichens ihres XMR-Effektes unterschei­ den. Entsprechende Schaltungsteile können insbesondere auf dem Gebiet der kombinatorischen Logik vorgesehen werden, die zugleich invertierende und nicht-invertierende Bauelemente erfordert.

Claims (9)

1. Schaltungsteil mit mindestens zwei magnetoresistiven Schichtelementen, die jeweils einen gegenüber einem AMR- Effekt erhöhten magnetoresistiven XMR-Effekt zeigen und je­ weils eine Dünnschichtenfolge mit wenigstens
einer weichmagnetischen Detektionsschicht,
einer vergleichsweise magnetisch härteren Referenzschicht oder einem entsprechenden Referenzschichtsystem und
einer zwischen diesen Schichten befindlichen Entkopplungs­ schicht aus nicht-magnetischem Material aufweisen, wobei die von einem äußeren Magnetfeld hervorgeru­ fenen Ausgangssignale der beiden Schichtelemente vom Vorzei­ chen her zueinander invertiert sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die Ein­ stellung der unterschiedlichen Vorzeichen des magnetoresisti­ ven Effektes der beiden Schichtelemente (E1, E2 bzw. E3, E4) mittels unterschiedlichen Schichtaufbaus zumindest ihrer De­ tektionsschichten (14) vorgegeben ist.

2. Schaltungsteil nach Anspruch 1, gekennzeich­ net durch mindestens vier zu einer Wheatstone-Brücke (B) mit zwei parallelgeschalteten, stromdurchflossenen Brücken­ zweigen (Z1, Z2) verschalteten magnetoresistiven Schichtele­ menten (E1 bis E4), von denen jeweils zwei
einen der Zweige (Z1 bzw. Z2) der Brücke (B) bilden,
in Stromführungsrichtung hintereinander angeordnet sind sowie
magnetoresistive Effekte mit unterschiedlichem Vorzeichen zeigen, wobei zueinander diagonale Schichtelemente (E1-E4 bzw. E2-E3) aus den beiden Brückenzweigen (Z1, Z2) jeweils einen magnetoresistiven Effekt mit dem gleichem Vorzeichen haben.

3. Schaltungsteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetoresistiven Effekte der mindestens zwei magnetoresistiven Schichtelemente (E1 bis E4) betragsmäßig zumindest annähernd gleich groß sind.

4. Schaltungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die In­ nenwiderstände der mindestens zwei magnetoresistiven Schicht­ elemente (E1 bis E4) zumindest annähernd gleich groß sind.

5. Schaltungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Ein­ stellparameter für den Schichtaufbau der Detektionsschichten (14) der Schichtelemente (E1 bis E4) das Material und/oder die Schichtdicke vorgesehen sind/ist.

6. Schaltungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das min­ destens eine Schichtelement (E2, E3) mit negativem magnetore­ sistiven Effekt eine Detektionsschicht (14) enthält, die als ein Grundmaterial das Material der Detektionsschicht des min­ destens einen Schichtelementes (E1, E4) mit positivem magne­ toresistiven Effekt enthält, wobei diesem Grundmaterial we­ nigstens ein weiteres Zusatzmaterial hinzugefügt ist.

7. Schaltungsteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das hinzugefügte mindes­ tens eine Zusatzmaterial in Form einer in die Detektions­ schicht (14) integrierten oder an dieser anliegenden zusätz­ lichen Schicht vorliegt.

6. Schaltungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätz­ lich eine Einstellung der Größe des magnetoresistiven Effek­ tes von wenigstens einem Schichtelement durch Materialbear­ beitung mindestens einer der Schichten der Dünnschichtenfolge dieses Elementes vorgenommen ist.

9. Schaltungsteil nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mittels einer Mas­ kentechnik ausgebildeten Dünnschichtenfolge seiner Schicht­ elemente (E1 bis E4).