DE60025146T2 - Herstellungsverfahren für eine magnetische fühleranordnung - Google Patents

Herstellungsverfahren für eine magnetische fühleranordnung Download PDF

Info

Publication number
DE60025146T2
DE60025146T2 DE60025146T DE60025146T DE60025146T2 DE 60025146 T2 DE60025146 T2 DE 60025146T2 DE 60025146 T DE60025146 T DE 60025146T DE 60025146 T DE60025146 T DE 60025146T DE 60025146 T2 DE60025146 T2 DE 60025146T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
elements
ferromagnetic layer
bridge
magnetization
pinned
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
DE60025146T
Other languages
English (en)
Other versions
DE60025146D1 (de
Inventor
H. Kars-Michiel LENSSEN
B. Joannes VAN ZON
E. Antonius KUIPER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of DE60025146D1 publication Critical patent/DE60025146D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE60025146T2 publication Critical patent/DE60025146T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B61/00Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09Magnetoresistive devices
    • G01R33/093Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09Magnetoresistive devices
    • G01R33/096Magnetoresistive devices anisotropic magnetoresistance sensors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N59/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one galvanomagnetic or Hall-effect element covered by groups H10N50/00 - H10N52/00

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetfeldsensors oder Magnetspeichers mit mindestens zwei magnetoresistiven Brückenelementen in einer Wheatstone-(Halb)-Brückenanordnung, wobei jedes magnetoresistive Element eine freie und eine gepinnte (magnetisch festgehaltene), ferromagnetische Schicht aufweist, wobei die mindestens zwei Brückenelemente gepinnte, ferromagnetische Schichten mit verschiedenen Magnetisierungsrichtungen aufweisen.
  • Ein Verfahren dieser Art ist aus US 5 561 368 und EP 0 710 850 A2 bekannt.
  • US 5 561 368 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetsensors mit einer Wheatstone-Vollbrückenanordnung, bei welcher jedes benachbarte Widerstandselement eine gleiche, jedoch entgegengesetzte Reaktion auf ein angelegtes Magnetfeld auf weist. Jedes Sensorelement sieht eine gepinnte und eine freie, ferromagnetische Schicht vor, und gepinnte, ferromagnetische Schichten aneinander grenzender Elemente weisen entgegengesetzte, relative Magnetisierungsrichtungen auf. Die Magnetrichtung der gepinnten, ferromagnetischen Schichten wird mit Hilfe einer leitenden Befestigungsschicht, welche über den Widerstandselementen elektrisch isoliert vorgesehen ist, verankert. Ein Strom durch die leitende Befestigungsschicht erzeugt ein Magnetfeld, welches die Magnetrichtung der gepinnten, ferromagnetischen Schichten fixiert.
  • Aus EP 0 565 102 A ist bekannt, während des Aufbringens einer ferromagnetischen Schicht ein Magnetfeld anzulegen.
  • Viele Sensoranwendungen machen den Einsatz einer Wheatstone-Brückenkonfiguration (z.B. DE 4 427 495 ) erforderlich, um die unerwünschte Widerstandsänderung auf Grund von Temperaturschwankungen zu eliminieren. Während bei Sensoren, die auf dem anisotropen Magnetowiderstands-(AMR)-Effekt basieren, eine Wheatstone-Brücke unter Verwendung von Barber-Pole-Strukturen elegant realisiert werden kann, ist dieses bei Effekten wie dem Riesenmagnetowiderstand (GMR) und dem Tunnelmagnetowiderstand (TMR) gar nicht einfach. Bisher wurden die folgenden Möglichkeiten vorgeschlagen:
    • 1. Zwei (der vier) Brückenelemente sind magnetisch abgeschirmt; die Abschirmungen können als Flusskonzentratoren für die beiden sensitiven Elemente verwendet werden. Jedoch werden dann lediglich zwei der Brückenelemente effektiv eingesetzt, wodurch das Ausgangssignal reduziert wird.
    • 2. Ein isolierter Leiter ist unter oder über den Sensorelementen (bestehend aus Exchange-Biased Spin-Valves (über magnetische Austauschwechselwirkung festgehaltene Magnetisierung einer magnetischen Schicht)) integriert, um ein Magnetfeld zu induzieren, welches die Exchange-Biasing-Richtung der Elemente in entgegengesetzte Richtungen ,festlegt', während die Elemente oberhalb der Blocktemperatur des Exchange-Biasing-Materials erhitzt werden. Ein vergleichbares Verfahren mit einem integrierten Leiter wurde für Elemente, basierend auf einem künstlichen Antiferromagneten (AAF), vorgeschlagen. Dieses Verfahren wird in US 5 561 368 angewandt.
    • 3. Im Herstellerwerk werden die Magnetisierungen in entgegengesetzten Rich tungen in verschiedenen Zweigen der Brücken festgelegt, indem der Wafer mit Sensorstrukturen einem, durch eine Art ,Stempel' mit einer Struktur von Strom führenden Leitern induzierten, externen Magnetfeld ausgesetzt wird, welches in die Nähe des Wafers gebracht wird. Dieses Verfahren ist in gewisser Hinsicht mit dem unter 2 beschriebenen Verfahren äquivalent.
  • Alle diese Möglichkeiten sind ziemlich kompliziert und machen in der Praxis einige Bemühungen notwendig. Darüber hinaus erlaubt die unter 1 erwähnte Möglichkeit lediglich die Realisierung einer Halbbrücke und verliert daher die Hälfte des möglichen Ausgangssignals. Die Magnetfelder, welche mit den Möglichkeiten 2 und 3 realisiert werden können, sind in der Stärke sehr begrenzt, da die Ströme in den (notwendigerweise schmalen und dünnen) Leitern relativ klein sein müssen. Des Weiteren machen die Möglichkeiten 1 und 2 mehrere zusätzliche Verfahrensschritte (sowohl zur Strukturierung als auch Isolation der Leiter oder Abschirmungen) erforderlich, wodurch die Sensoren teurer werden und die Herstellungsausbeute verringert wird. Bei Verwendung von Möglichkeit 3 kann der Sensor zerstört werden, wenn dieser einem Magnetfeld der gleichen Stärke (oder größer) wie das während der Festlegung der Magnetisierungsrichtungen verwendete Feld ausgesetzt wird. In diesem Fall (nach Gehäusung) ist es nahezu unmöglich, den Sensor ohne die spezifische Magnetisierungsvorrichtung zuverlässig zurückzustellen.
  • Die Robustheit der Sensorelemente wird im Besonderen bei Kraftfahrzeuganwendungen, aber auch bei Leseköpfen, immer wichtiger. Dieser Trend macht die Festle gung der Magnetisierungsrichtungen nach Aufbringen der Elemente immer schwieriger. Zum Beispiel zeigt GMR-Material, welches sich für Kraftfahrzeugsensoranwendungen sehr eignet, keine Rotation der Exchange-Biasing-Richtung, wenn dieses einem Magnetfeld von etwa 50 kA/m bei Temperaturen bis 450°C ausgesetzt wird. Es ist mit Schwierigkeiten verbunden, durch die obigen Möglichkeiten 2 oder 3 Felder einer solchen Stärke zu erzeugen. Eine beabsichtigte Reduzierung der Robustheit des Materials würde jedoch die Charakteristiken des Sensors beeinträchtigen, was insbesondere bei Kraftfahrzeuganwendungen ein Problem aufwirft.
  • Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren, wie eingangs beschrieben, vorzusehen, mit welchem einige oder alle der oben erwähnten Probleme zumindest zum Teil gelöst oder vorzugsweise eliminiert werden.
  • Zu diesem Zweck ist das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung in Anspruch 1 offenbart und dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Beschichtungsschritt eine erste ferromagnetische Schicht eines der beiden Elemente aufgebracht wird, während welchem ein Magnetfeld angelegt wird, um die Magnetisierungsrichtung der ersten ferromagnetischen Schicht in einer ersten Richtung zu pinnen, danach in einem zweiten Beschichtungsschritt eine zweite ferromagnetische Schicht des anderen der beiden Elemente aufgebracht wird, während welchem ein Magnetfeld angelegt wird, um die Magnetisierungsrichtung der zweiten ferromagnetischen Schicht in einer, zu der Magnetisierungsrichtung der ersten ferromagnetischen Schicht entgegengesetzten, zweiten Richtung zu pinnen.
  • In dem Verfahren der Erfindung werden die mindestens zwei gepinnten, ferromagnetischen Schichten in mindestens zwei getrennten Beschichtungsschritten vorgesehen, und es werden während der Beschichtungsschritte Magnetfelder erzeugt, durch welche den gepinnten, ferromagnetischen Schichten entgegengesetzte Magnetrichtungen zugeordnet werden. Vorzugsweise wird dieses erreicht, indem während des ersten und zweiten Beschichtungsschritts Magnetfelder entgegengesetzter Richtungen verwendet werden. Dieses Verfahren ist einfacher als Verfahren, bei welchen Magnetfelder mit der gleichen Richtung eingesetzt werden, jedoch die Position der Anordnung verändert wird.
  • Obgleich das Verfahren für Anordnungen, welches Elemente mit anisotropem Magnetowiderstand aufweist, zweckmäßig ist, eignet es sich im Besonderen für Anordnungen, die auf dem Riesenmagnetowiderstands-(GMR)- oder Tunnelmagnetowiderstands-(TMR)-Effekt basieren.
  • Vorzugsweise weist das während der zweiten Beschichtung angelegte Magnetfeld eine andere, vorzugsweise entgegengesetzte, Richtung als diese des während der ersten Beschichtung angelegten Felds auf, während die Position der Anordnung während der Beschichtung die gleiche ist. Alternativ, jedoch weniger vorteilhaft, ist das während der Beschichtung angelegte Magnetfeld das gleiche, wobei jedoch die Position der Anordnung zwischen den Beschichtungen verändert wird, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. Obgleich das Verfahren auf die Herstellung einer Anordnung mit einer Wheatstone-Halbbrückenanordnung anwendbar ist, ist es bei einer Anordnung mit vier Brückenelementen in einer Wheatstone-Brückenanordnung von besonderer Bedeutung.
  • Eine Wheatstone-Brückenanordnung weist mindestens vier Brückenelemente in einer Brückenanordnung auf.
  • Ein weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwei Wheatstone-Brückenelemente vorgesehen werden, wobei die Magnetrichtungen der entsprechenden Elemente miteinander einen Winkel von vorzugsweise 90° einschließen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
  • 1 – eine schematische Draufsicht eines Teils einer, gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Anordnung;
  • 2 – eine Wheatstone-Brückenanordnung;
  • 3 – eine vereinfachte Ansicht eines Teils eines magnetoresistiven Sensorelements;
  • 4 – eine vereinfachte Ansicht von Teilen von zwei magnetoresistiven Elementen, welche übereinander angeordnet sind; sowie
  • 5 – eine vereinfachte Ansicht einer Anordnung mit zwei Wheatstone-Brückenanordnungen, bei welcher die Magnetisierungsrichtungen in entsprechenden Elementen unter einem Winkel von 90° ausgerichtet sind.
  • Die Figuren sind schematisch, nicht jedoch maßstabsgetreu dargestellt, und einander entsprechende Teilen wurden durch die gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.
  • 1 zeigt eine schematische Draufsicht eines Teils einer, gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung vorgesehenen Anordnung.
  • Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel weist vier Brückeelemente A, B, C und D in einer Wheatstone-Brückenanordnung auf. Jedes dieser Elemente weist eine freie, ferromagnetische Schicht und eine gepinnte, ferromagnetische Schicht auf welche durch eine Abstands- oder Trennschicht voneinander getrennt sind. Die Magnetrichtung in jeder der gepinnten Schichten der jeweiligen Elemente ist in 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet. Aneinander grenzende Elemente (innerhalb der Wheatstone-Brückenanordnung) weisen bei den gepinnten Schichten entgegengesetzte Magnetrichtungen auf.
  • Zum Beispiel könnte eine Brückenstruktur, wie in 1 dargestellt, wie folgt realisiert werden. Zuerst wird eine GMR-Schicht auf einem Substrat aufgebracht und dabei ein Magnetfeld in Abwärtsrichtung angelegt (zumindest während des Aufbringens der gepinnten Schicht; bei der freien Schicht kann das Feld um 90° gedreht werden, um Hysterese zu reduzieren). Die Elemente A und D werden durch lithographische Techniken aus dieser Schicht definiert und hergestellt. Danach wird zum zweiten Mal eine GMR-Schicht aufgebracht, das Feld jedoch nun in Aufwärtsrichtung angelegt. Die Schicht wird in die Elemente B und C strukturiert. Schließlich können in einem dritten lithographischen Verfahrensschritt Kontaktzuleitungen hinzugefügt werden. Bei diesem Verfahren wird vorgezogen, dass die GMR-Schichten beider Beschichtungen die gleichen magnetoresistiven Eigenschaften aufweisen. 2 zeigt das äquivalente Diagramm einer Wheatstone-Brücke mit magnetoresistiven Sensorelementen A, B, C und D gemäß der vorliegenden Erfindung sowie einer Stromquelle 1 für einen Strom Iin, welche mit Anschlüssen 2 und 3 verbunden ist. Die Ausgangsspannung V1–V2 liegt an den Anschlüssen 4 und 5 an. Die Brücke kann durch Spannungsregelung oder Stromregelung betrieben werden. Im Vergleich zur Spannungsregelung bietet die Stromregelung hier den Vorteil, dass ein Abfall der Ausgangsspannung V1–V2 im Falle ansteigender Temperaturen auf Grund einer Reduzierung des relativen, magnetoresistiven Effekts durch eine Zunahme des absoluten Wertes der magnetoresistiven Elemente A, B, C und D in der Brücke auf zufrieden stellende Weise ausgeglichen wird, was durch einen positiven Temperaturkoeffizienten des resistiven Materials bewirkt wird. 3 zeigt den Aufbau eines Teiles eines magnetoresistiven Sensorelements, welches gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Pfeil MF in 3 kennzeichnet die Richtung der anisotropen Achse der freien, ferromagnetischen Schicht F und ein Pfeil MP die Richtung der Magnetisierung der gepinnten, ferromagnetischen Schicht P. Die Schichten F und P sind durch eine nicht-ferromagnetische Schicht L getrennt. Das Element ist auf einem Substrat S vorgesehen. Ein Pfeil 6 kennzeichnet die Komponente eines zu messenden Magnetfelds H, welches parallel zu der Magnetisierungs richtung der zweiten NiFe-Schicht P gerichtet ist. Bei den magnetoresistiven Elementen A, B, C und D erstreckt sich die leichte Magnetisierungsrichtung des sensitiven, ferromagnetischen Materials der Schicht F im Wesentlichen senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung der ferromagnetischen Schicht P. Während der Herstellung der Sensorelemente werden die Magnetisierungsrichtungen der ferromagnetischen Schichten (32 und 34) so festgelegt, dass zwei Elemente in zwei (in dem elektrischen Schaltbild) aneinander grenzenden Zweigen der Brücke zu externen Magnetfeldern entgegengesetzte Sensitivitäten aufweisen. Die Schichten können unter Anwendung verschiedener bekannter Verfahren, wie zum Beispiel Aufsputtern, MBE (Molekularstrahlepitaxie) oder Ionenstrahlbeschichtung, aufgebracht werden. Während der Beschichtung wird ein Magnetfeld angelegt, welches die Magnetrichtung der Schicht bestimmt. Darüber hinaus wird die Magnetisierung einer ferromagnetischen Schicht F in jedem magnetoresistiven Sensorelement im Wesentlichen senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung der anderen ferromagnetischen Schicht P eingestellt. Mit diesen Schritten wird erreicht, dass zur Messung kleiner Magnetfelder keine Zusatzfelder mehr erforderlich sind, dass der Sensor im Wesentlichen hysteresefrei ist, und dass er eine verbesserte Linearität aufweist.
  • Die freie Schicht kann durch eine einzelne CoFe-Schicht oder mehrere Unterschichten (z.B. CoFe + NiFe CoFe + NiFe + CoFe usw.) dargestellt sein. An Stelle von CoFe kann Co oder CoNiFe verwendet werden, wobei jedoch bei Verwendung von CoNiFe dieses vorzugsweise nicht an die Cu-Abstandsschicht angrenzen sollte. Der AAF kann mehrere ferromagnetische und nicht magnetische Schichten aufweisen. Jede ferromagnetische, gepinnte Schicht kann, wie unter Bezugnahme auf die freie Schicht beschrieben, zusammengesetzt sein. Der Sensor kann eine Kombination aus zwei gepinnten, ferromagnetischen Schichten und einer freien, ferromagnetischen Schicht aufweisen. Die Anordnung kann ebenfalls als Datenspeicherzelle verwendet werden. Ein zwischen den Magnetisierungsrichtungen der freien und der gepinnten Schicht eingestellter Winkel ist z.B. für eine „0" oder eine „1" beispielhaft. Der Dateninhalt kann durch Messen des Widerstands der Speicherzelle ausgelesen werden.
  • Zusammenfassend bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrschichtsensoranordnung mit einer freien und einer gepinnten, ferromagnetischen Schicht, welche hohen Temperaturen und starken Magnetfeldern, wie zum Beispiel bei Kraftfahrzeuganwendungen erforderlich, widerstehen können.
  • Tests haben gezeigt, dass die Möglichkeit besteht, GMR-Elemente mit entgegengesetzten Exchange-Biasing-Richtungen auf dem gleichen Substrat durch dieses Verfahren zu realisieren.
  • Es ergeben sich die folgenden Vorteile:
    • – Ebenso anwendbar auf Materialien mit robustem Exchange-Biasing.
    • – Wheatstone-Vollbrückenkonfiguration möglich.
    • – Es sind keine integrierten Leiter zur Einstellung der Magnetisierungsrichtungen (welche mehrere zusätzliche Verfahrensschritte notwendig machen) erforderlich.
    • – Dieses Verfahren setzt den kleinsten Dimensionen der Sensorstruktur keine Grenzen.
    • – Elemente, welche zu verschiedenen Brückenzweigen gehören, können alternierend über der Fläche verteilt werden.
    • – Die Möglichkeit, Elemente übereinander anzuordnen (mit einer Isolierung dazwischen), wodurch die Gesamtfläche des Sensors um einen Faktor 2 reduziert und die Leistung der Brücke (auf Grund geringerer Temperatureinflüsse oder Einflüsse von Feldgradienten) verbessert wird.
    • – Alternativ können Elemente auf beiden Seiten des Substrats positioniert sein.
  • Die erwähnte, vorletzte Möglichkeit ist in 4 schematisch dargestellt. Die Brückenelemente A und B sind übereinander angeordnet, und die Magnetisierungsrichtungen MP, MP' der gepinnten Schichten P in den Elementen A und B verlaufen in entgegengesetzten Richtungen.
  • 5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel, in welchem zwei Wheatstone-Brücken 51 und 52 vorgesehen sind. Die Magnetisierungsrichtungen der gepinnten Schichten A', B', C' und D' in Wheatstone-Brücke 52 sind in einem Winkel von 90° zu den entsprechenden Elementen in Wheatstone-Brücke 51 ausgerichtet. Eine Anordnung dieser Art kann zum Beispiel vorteilhaft zur Messung magnetischer Drehfelder eingesetzt werden. Die Signale V1–V2 und V1'–V2' machen eine Messung der Größe sowie des Winkels (Ausrichtung) des zu messenden Magnetfelds möglich. Wenn das zu messende Feld so stark ist, dass die Richtungen der Magnetisierung der freien Schichten der Richtung des zu messenden Magnetfelds folgen, stellen die Signale, unabhängig von der Stärke des Magnetfelds, ein Maß für die Ausrichtung des Magnetfelds dar. Die Verwendung von zwei Wheatstone-Brücken, bei welchen die Magnetisierungsrichtungen in entsprechenden Elementen einen Winkel miteinander, vorzugsweise von 90°, jedoch nicht darauf beschränkt, einschließen, ermöglicht eine Messung der Richtung des Magnetfelds über den gesamten Bereich von 360°. In sämtlichen Beispielen sind die Magnetisierungsrichtungen oder die Richtungen anisotroper Achsen so dargestellt, dass diese in der Ebene der Schichten liegen und im Wesentlichen zueinander entgegengesetzt (zumindest innerhalb einer Wheatstone-Brückenanordnung) vorgesehen sind. Obgleich Verfahren und Anordnungen dieser Art vorzuziehen und von Vorteil sind, umfasst die Erfindung im weitesten Sinne ebenfalls Verfahren, bei welchen die Magnetisierungsrichtungen verschieden sind, wodurch andere Winkel als 180°, zum Beispiel 90°, eingeschlossen sind. Auch die Richtungen müssen nicht unbedingt in der Ebene der Schichten liegen, sondern können quer zu den Schichten liegen oder eine Komponente quer zu den Schichten aufweisen.
  • Anwendungsgebiete:
  • Die vorliegende Erfindung kann in großem Umfang bei der Herstellung von Brückensensoren, basierend auf dem GMR- oder Tunnelmagnetowiderstandseffekt (und sogar anisotropen Magnetowiderstandseffekt), angewandt werden. Im Besonderen ermöglicht sie die Realisierung einer Wheatstone-Vollbrücke mit thermisch und magnetisch robustem Material, wie bei Kraftfahrzeuganwendungen erwünscht. Sie ist ebenfalls bei der Herstellung von Magnetspeichern (MRAMs) mit mindestens zwei Brückenelementen, wie oben beschrieben, zweckmäßig. Insbesondere bei MRAMs sind die Vorteile der Robustheit und Miniaturisierung (einschließlich übereinander angeordneter Stapelelemente) von besonderer Bedeutung.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Magnetfeldsensors oder Magnetspeichers mit mindestens zwei magnetoresistiven Brückenelementen (A, B, C, D), wobei jedes magnetoresistive Element eine freie (F) und eine gepinnte (P), ferromagnetische Schicht aufweist, wobei die mindestens zwei Brückenelemente gepinnte, ferromagnetische Schichten mit verschiedenen Magnetisierungsrichtungen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Beschichtungsschritt eine erste ferromagnetische Schicht eines der mindestens zwei Elemente aufgebracht wird, während welchem ein Magnetfeld angelegt wird, um die Magnetisierungsrichtung (Mp) der ersten ferromagnetischen Schicht in einer ersten Richtung zu pinnen, anschließend eines der mindestens zwei Elemente aus dieser ersten ferromagnetischen Schicht definiert und hergestellt wird und danach in einem zweiten Beschichtungsschritt eine zweite ferromagnetische Schicht eines anderen der mindestens zwei Elemente aufgebracht wird, während welchem ein Magnetfeld angelegt wird, um die Magnetisierungsrichtung der zweiten ferromagnetischen Schicht in einer zweiten Richtung, die sich von der Magnetisierungsrichtung der ersten ferromagnetischen Schicht unterscheidet, zu pinnen, und dann das andere der mindestens zwei Elemente aus dieser zweiten ferromagnetischen Schicht definiert und hergestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenelemente durch Riesenmagnetowiderstands- oder Tunnelmagnetowiderstands-Brückenelemente dargestellt sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des ersten und zweiten Beschichtungsschritts Magnetfelder entgegengesetzter Richtungen angelegt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anordnung mit einer Wheatstone-Vollbrückenanordnung hergestellt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Brückenelemente übereinander angeordnet sind.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Wheatstone-Vollbrückenanordnungen vorgesehen sind, wobei die Magnetisierungsrichtung in entsprechenden Elementen der Wheatstone-Brücken unter unterschiedlichen Winkeln gepinnt wird.
DE60025146T 1999-06-18 2000-06-15 Herstellungsverfahren für eine magnetische fühleranordnung Expired - Lifetime DE60025146T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP99201961 1999-06-18
EP99201961 1999-06-18
PCT/EP2000/005510 WO2000079297A1 (en) 1999-06-18 2000-06-15 Method for manufacturing a magnetic sensor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE60025146D1 DE60025146D1 (de) 2006-02-02
DE60025146T2 true DE60025146T2 (de) 2006-08-24

Family

ID=8240323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE60025146T Expired - Lifetime DE60025146T2 (de) 1999-06-18 2000-06-15 Herstellungsverfahren für eine magnetische fühleranordnung

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6465053B1 (de)
EP (1) EP1105743B1 (de)
JP (1) JP2003502674A (de)
DE (1) DE60025146T2 (de)
WO (1) WO2000079297A1 (de)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2809185B1 (fr) * 2000-05-19 2002-08-30 Thomson Csf Capteur de champ magnetique utilisant la magneto resistance, et procede de fabrication
JP3596600B2 (ja) * 2000-06-02 2004-12-02 ヤマハ株式会社 磁気センサ及び同磁気センサの製造方法
DE10028640B4 (de) * 2000-06-09 2005-11-03 Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V. Wheatstonebrücke, beinhaltend Brückenelemente, bestehend aus einem Spin-Valve-System, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung
JP3498737B2 (ja) * 2001-01-24 2004-02-16 ヤマハ株式会社 磁気センサの製造方法
US6946834B2 (en) * 2001-06-01 2005-09-20 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method of orienting an axis of magnetization of a first magnetic element with respect to a second magnetic element, semimanufacture for obtaining a sensor, sensor for measuring a magnetic field
JP2004301741A (ja) * 2003-03-31 2004-10-28 Denso Corp 磁気センサ
CN1826672A (zh) * 2003-06-11 2006-08-30 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有磁性层结构的器件的制造方法
TWI250651B (en) * 2003-08-12 2006-03-01 Samsung Electronics Co Ltd Magnetic tunnel junction and memory device including the same
KR100548997B1 (ko) 2003-08-12 2006-02-02 삼성전자주식회사 다층박막구조의 자유층을 갖는 자기터널 접합 구조체들 및이를 채택하는 자기 램 셀들
US7473656B2 (en) * 2003-10-23 2009-01-06 International Business Machines Corporation Method for fast and local anneal of anti-ferromagnetic (AF) exchange-biased magnetic stacks
JP4433820B2 (ja) * 2004-02-20 2010-03-17 Tdk株式会社 磁気検出素子およびその形成方法ならびに磁気センサ、電流計
JP4557134B2 (ja) * 2004-03-12 2010-10-06 ヤマハ株式会社 磁気センサの製造方法、同磁気センサの製造方法に使用されるマグネットアレイ及び同マグネットアレイの製造方法
US7112957B2 (en) * 2004-06-16 2006-09-26 Honeywell International Inc. GMR sensor with flux concentrators
US20060006864A1 (en) * 2004-07-08 2006-01-12 Honeywell International, Inc. Integrated magnetoresitive speed and direction sensor
DE102004043737A1 (de) * 2004-09-09 2006-03-30 Siemens Ag Vorrichtung zum Erfassen des Gradienten eines Magnetfeldes und Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung
WO2008156008A1 (ja) * 2007-06-19 2008-12-24 Alps Electric Co., Ltd. 磁気検出装置及びその製造方法、ならびに前記磁気検出装置を用いた角度検出装置、位置検出装置及び磁気スイッチ
DE102007032867B4 (de) * 2007-07-13 2009-12-24 Infineon Technologies Ag Magnetoresistive Magnetfeldsensorstrukturen und Herstellungsverfahren
JP4780117B2 (ja) 2008-01-30 2011-09-28 日立金属株式会社 角度センサ、その製造方法及びそれを用いた角度検知装置
CN102016513B (zh) * 2009-03-30 2013-04-10 日立金属株式会社 旋转角度检测装置
JP2011064653A (ja) 2009-09-18 2011-03-31 Tdk Corp 磁気センサおよびその製造方法
JP5177197B2 (ja) 2010-10-13 2013-04-03 Tdk株式会社 回転磁界センサ
JP5131339B2 (ja) 2010-11-17 2013-01-30 Tdk株式会社 回転磁界センサ
JP2015108527A (ja) * 2013-12-03 2015-06-11 株式会社東海理化電機製作所 磁気センサ
CN109416973A (zh) * 2016-05-26 2019-03-01 宾夕法尼亚州大学理事会 层叠磁芯

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05291037A (ja) * 1992-04-10 1993-11-05 Hitachi Maxell Ltd 積層磁性膜およびそれを用いた磁気ヘツドならびに磁気記録・再生装置
EP0565102A2 (de) * 1992-04-10 1993-10-13 Hitachi Maxell, Ltd. Magnetische Schichtungen und Magnetköpfe und magnetische Aufnahme-/Wiedergabegeräte, die solche Schichtungen benutzen
JPH08511873A (ja) 1994-04-15 1996-12-10 フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ 磁界センサ、そんなセンサを具えた装置及びそんなセンサを製造する方法
DE4427495C2 (de) * 1994-08-03 2000-04-13 Siemens Ag Sensoreinrichtung mit einem GMR-Sensorelement
WO1996007926A1 (en) * 1994-08-28 1996-03-14 Philips Electronics N.V. Magnetic field detector device
US5561368A (en) 1994-11-04 1996-10-01 International Business Machines Corporation Bridge circuit magnetic field sensor having spin valve magnetoresistive elements formed on common substrate
JPH09283816A (ja) * 1996-04-08 1997-10-31 Fujitsu Ltd 磁界を感知する磁気抵抗センサ
JPH09199769A (ja) * 1996-01-19 1997-07-31 Fujitsu Ltd 磁気抵抗効果素子及び磁気センサ
DE19619806A1 (de) * 1996-05-15 1997-11-20 Siemens Ag Magnetfeldempfindliche Sensoreinrichtung mit mehreren GMR-Sensorelementen
JP3886589B2 (ja) * 1997-03-07 2007-02-28 アルプス電気株式会社 巨大磁気抵抗効果素子センサ
WO1998057188A1 (en) * 1997-06-13 1998-12-17 Koninklijke Philips Electronics N.V. Sensor comprising a wheatstone bridge

Also Published As

Publication number Publication date
WO2000079297A1 (en) 2000-12-28
EP1105743A1 (de) 2001-06-13
EP1105743B1 (de) 2005-12-28
DE60025146D1 (de) 2006-02-02
US6465053B1 (en) 2002-10-15
JP2003502674A (ja) 2003-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60025146T2 (de) Herstellungsverfahren für eine magnetische fühleranordnung
DE102007032867B4 (de) Magnetoresistive Magnetfeldsensorstrukturen und Herstellungsverfahren
DE60037790T2 (de) Magnetisches messsystem mit irreversibler charakteristik, sowie methode zur erzeugung, reparatur und verwendung eines solchen systems
DE112010003775B4 (de) Dreiachsen-Magnetfeldsensor
DE102009050427B4 (de) Magnetsensorsystem und Verfahren
DE102005010338B4 (de) Kraftsensoranordnung mit magnetostriktiven Magnetowiderstandssensoren und Verfahren zur Ermittlung einer auf den Träger einer Kraftsensoranordnung wirkenden Kraft
DE102006022336B4 (de) Magnetfeldsensor und Sensoranordenung mit demselben
EP2396666B1 (de) Anordnung zur messung mindestens einer komponente eines magnetfeldes
DE69932800T2 (de) Anordnung mit einer ersten und einer zweiten ferromagnetischen schicht getrennt durch eine nicht-magnetische abstandsschicht
DE102009007479B4 (de) Dünnfilm-Magnetsensor
DE10028640B4 (de) Wheatstonebrücke, beinhaltend Brückenelemente, bestehend aus einem Spin-Valve-System, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung
EP0905523B1 (de) Sensoreinrichtung zur Richtungserfassung eines äu eren Magnetfeldes mittels eines magnetoresistiven Sensorelementes
DE69934868T2 (de) Magnetischer mehrschichtsensor
DE19649265C2 (de) GMR-Sensor mit einer Wheatstonebrücke
DE102006021774A1 (de) Stromsensor zur galvanisch getrennten Strommessung
DE10319319A1 (de) Sensoreinrichtung mit magnetostriktivem Kraftsensor
DE102008041859A1 (de) Magnetfeldsensoranordnung zur Messung von räumlichen Komponenten eines magnetischen Feldes
DE112007003025T5 (de) Magnetsensor und Magnetkodierer, der ihn nutzt
DE112020002831T5 (de) Magnetsensor, magnetsensorarray, magnetfeldverteilungsmessvorrichtung und positionsidentifikationsvorrichtung
DE19532674C1 (de) Drehwinkelgeber unter Verwendung von Giant Magnetowiderstandsmaterialien
EP1567878B1 (de) Magnetoresistives sensorelement und verfahren zur reduktion des winkelfehlers eines magnetoresistiven sensorelements
EP1259832B1 (de) Magnetfeldmessanordnung mittels einer brückenschaltung von spin-tunnel-elementen und herstellungsverfahren
DE69736463T2 (de) Vorrichtung zum erfassen eines magnetfeldes
DE102006010652A1 (de) Magnetfeldsensor
WO2002101406A1 (de) Magnetoresistive schichtanordnung und gradiometer mit einer derartigen schichtanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition