NL1012534C2 - A method of manufacturing a layer structure comprising an AAF system as well as magnetoresistive sensor systems. - Google Patents

A method of manufacturing a layer structure comprising an AAF system as well as magnetoresistive sensor systems. Download PDF

Info

Publication number
NL1012534C2
NL1012534C2 NL1012534A NL1012534A NL1012534C2 NL 1012534 C2 NL1012534 C2 NL 1012534C2 NL 1012534 A NL1012534 A NL 1012534A NL 1012534 A NL1012534 A NL 1012534A NL 1012534 C2 NL1012534 C2 NL 1012534C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
layer
sensor
bias
sensor elements
additional
Prior art date
Application number
NL1012534A
Other languages
Dutch (nl)
Other versions
NL1012534A1 (en
Inventor
Hugo Van Den Berg
Roland Mattheis
Original Assignee
Siemens Ag
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 Siemens Ag filed Critical Siemens Ag
Publication of NL1012534A1 publication Critical patent/NL1012534A1/en
Application granted granted Critical
Publication of NL1012534C2 publication Critical patent/NL1012534C2/en

Links

Classifications

    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures
    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3268Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
    • H01F10/3272Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn by use of anti-parallel coupled [APC] ferromagnetic layers, e.g. artificial ferrimagnets [AFI], artificial [AAF] or synthetic [SAF] anti-ferromagnets
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/30Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE]
    • H01F41/302Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N50/00Galvanomagnetic devices
    • H10N50/10Magnetoresistive devices

Description

Werkwijze voor het vervaardigen van een lagenopbouw omvattend een AAF-systeem alsmede magnetoresistieve sensorsystemenA method of manufacturing a layer structure comprising an AAF system as well as magnetoresistive sensor systems

Beschrijving 5Description 5

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een lagenopbouw omvattend een AAF-systeem (artificial-antiferromagnetic-system) bestaande uit tenminste één biaslaag, tenminste één fluxgeleidingslaag en een hiertussen aangebrachte, twee aangrenzende magneetlagen antiferromagnetisch koppelende kop-10 pelingslaag, waarbij door middel van deze lagenopbouw een magnetoresistief sensor-systeem met tenminste twee sensorelementen gevormd kan worden.The invention relates to a method for manufacturing a layer construction comprising an AAF system (artificial antiferromagnetic system) consisting of at least one bias layer, at least one flux conducting layer and an adjoining two adjacent magnetic layers antiferromagnetically coupling coupling layer, wherein a magnetoresistive sensor system with at least two sensor elements can be formed by means of this layer construction.

Voor het vormen van sensorbruggen, die bijvoorbeeld voor het vervaardigen van 360°-hoekdetectoren gebruikt kunnen worden, en die een magnetoresistief effect vertonen, is het noodzakelijk om van de de brug vormende vier sensoren twee sensoren met 15 betrekking tot hun biaslaag-magnetisering tegengesteld aan de andere uit te richten, om overeenkomstig signalen over het totale hoekgebied te verkrijgen. Dit is ook bij sensoren noodzakelijk, die op basis van een magnetisch tunneleffect of met spin-valve-tran-sistoren werken. Dit vindt plaats door middel van een magnetisch instelveld. Nadelig daarbij is echter dat bij aangrenzende, een brug vormende sensorelementen van sensor-20 element tot sensorelement het instelveld verschillend gericht moet zijn, om door in-drukking de magnetiseringsrichtingen overeenkomstig in te stellen. Dit komt doordat de opbouw van elk sensorelement binnen de sensorbrug respectievelijk op een volledig, een veelheid sensorbruggen omvattend sensorsubstraat telkens identiek is.In order to form sensor bridges, which can be used, for example, for the manufacture of 360 ° angle detectors, and which exhibit a magnetoresistive effect, it is necessary to convert two sensors of the four sensors forming the bridge in opposition to their bias layer magnetization. align the others to obtain corresponding signals over the entire angular range. This is also necessary for sensors that work on the basis of a magnetic tunnel effect or with spin-valve transistors. This takes place by means of a magnetic adjustment field. A drawback of this is, however, that with adjoining sensor elements that form a bridge from sensor element to sensor element, the adjustment field must be oriented differently in order to adjust the magnetization directions accordingly by pressing. This is because the structure of each sensor element within the sensor bridge or on a complete sensor substrate comprising a plurality of sensor bridges is always identical.

Aan de uitvinding ligt het probleem ten grondslag een mogelijkheid aan te geven 25 waarop een lagenopbouw respectievelijk een overeenkomstig sensorelement verkregen kan worden respectievelijk uitgevoerd zou moeten zijn om op eenvoudige wijze in een homogeen instelveld met betrekking tot de biaslaag-magnetiseringen verschillend uitgericht te worden.The problem is based on the invention to indicate a possibility on which a layer construction or a corresponding sensor element can be obtained or should be carried out in order to be easily aligned in a homogeneous adjustment field with respect to the bias layer magnetizations in a simple manner.

Voor het oplossen van dit probleem is bij een werkwijze van de in het begin ge-30 noemde soort overeenkomstig de uitvinding voorzien, dat voor het mogelijk maken van een lokaal antiparallelle uitrichting van de magnetisering van de biaslagen na de vervaardiging van het AAF-systeem lokaal de symmetrie van het AAF-systeem zodanig 101 2534 2 wordt beïnvloed, dat de beïnvloede en de niet beïnvloede gebieden van de lagenop-bouw een verschillend gedrag in een homogeen magneetveld vertonen.To solve this problem, a method of the type mentioned in the beginning according to the invention provides that, in order to allow a locally anti-parallel alignment of the magnetization of the bias layers after the manufacture of the AAF system, locally the symmetry of the AAF system 101 2534 2 is influenced such that the affected and unaffected areas of the layer structure exhibit different behavior in a homogeneous magnetic field.

De uitvinding neemt dus afstand van een identieke lagenopbouw voor alle sen-sorelementen respectievelijk voor alle gebieden, die de sensorelementen moeten vor-5 men. Overeenkomstig de uitvinding wordt de lokale symmetrie van het systeem beïnvloed, zodat verschillende gebieden worden gevormd, die een verschillend gedrag vertonen. Voor de lokale beïnvloeding van de lagenopbouw kan overeenkomstig de uitvinding een masker worden gebruikt.The invention thus departs from an identical layer construction for all sensor elements or for all areas which the sensor elements are to form. In accordance with the invention, the local symmetry of the system is affected, so that different regions are formed which exhibit different behavior. According to the invention, a mask can be used for locally influencing the layer structure.

Overeenkomstig een eerste uitvoeringsvorm overeenkomstig de uitvinding kan 10 zijn voorzien, dat lokaal aan een of meer gebieden een magnetisch gekoppelde aanvullende laag wordt gegenereerd, die een tot een lokaal asymmetrisch gedrag van de gebieden in een homogeen magneetveld leidende bijdrage levert. Er wordt dus een verdere laag toegevoegd, maar slechts aan de gebieden, die in hun magnetisering tegengesteld aan de van de niet van de aanvullende laag voorziene gebieden ingesteld moet 15 worden. Daarbij kan overeenkomstig de uitvinding de lokale aanvullende laag door het masker worden afgescheiden. Alternatief daartoe kan eerst een gesloten aanvullende laag worden aangebracht, waarvan door middel van het masker overeenkomstige gebieden worden verwijderd, die met de niet te beïnvloeden gebieden overeenkomen.According to a first embodiment according to the invention, provision may be made for locally generating a magnetically coupled additional layer on one or more regions, which contributes to a locally asymmetrical behavior of the regions in a homogeneous magnetic field. Thus, a further layer is added, but only to the areas which must be set in their magnetization opposite to the areas not provided with the additional layer. According to the invention, the local additional layer can be separated by the mask. Alternatively, a closed additional layer can first be applied, from which corresponding areas are removed by means of the mask, corresponding to the areas which cannot be influenced.

Zoals beschreven wordt de aanvullende laag op het bestaande AAF-systeem afge-20 scheiden. Om het AAJF-systeem tegen eventuele beschadiging of een tijdens het af-scheidingsproces mogelijkerwijs optredende verandering van de laagsamenstelling te beschermen, moet op doelmatige wijze vóór het voortbrengen van de aanvullende laag een deklaag op de biaslaag of de fluxgeleidingslaag worden aangebracht.As described, the additional layer on the existing AAF system is separated. In order to protect the AAJF system from any damage or any change in the layer composition that may occur during the separation process, a coating should be applied to the bias layer or the flux conducting layer expediently prior to the production of the additional layer.

Na voltooiing van deze lagenopbouw kan de instelling door middel van een ho-25 mogeen magneetveld plaatsvinden, waarna op doelmatige wijze de aanvullende laag kan worden verwijderd, aangezien deze voor de uiteindelijke vorming van de sensor-systemen en het bedrijf daarvan niet meer nodig is. Voor het verwijderen kan een tweede masker worden gebruikt in het geval, dat de aanvullende laag voorheen als gesloten laag over het totale substraat werd aangebracht en slechts over vooraf bepaalde 30 gebieden werd verwijderd. Om nu ook de aanvullende laag in de andere gebieden te kunnen verwijderen moet met een tweede masker worden gewerkt.After this layer construction has been completed, the adjustment can be effected by means of a homogeneous magnetic field, after which the additional layer can be removed efficiently, since this is no longer necessary for the ultimate formation of the sensor systems and their operation. For removal, a second mask can be used in case the additional layer was previously applied as a closed layer over the entire substrate and removed only over predetermined areas. In order to now also be able to remove the additional layer in the other areas, a second mask must be used.

Een alternatief voor het genereren van een lokale aanvullende laag voorziet er daarentegen in, dat voor het beïnvloeden lokaal de samenstelling en/of de dikte van een 1012534 3 laag van het AAF-systeem wordt veranderd. Deze verandering van de samenstelling respectievelijk de dikte heeft wederom invloed op het gedrag van het betreffende gebied in een homogeen magneetveld, zodat ook hierdoor een antiparallelle uitrichting kan worden bereikt. Overeenkomstig de uitvinding kan de verandering door middel van 5 lokale oxidatie, lokale implantatie en/of in een lokale etsstap plaatsvinden. Om ook hier het AAF tenminste in de gebieden die niet beïnvloed moeten worden, te beschermen, kan overeenkomstig de uitvinding vóór de beïnvloeding een deklaag op de bias- of de fluxgeleidingslaag worden aangebracht, die in de te veranderen gebieden, eventueel onder gebruikmaking van het masker, wordt verwijderd. De hierboven beschreven 10 maskers worden op doelmatige wijze lithografisch, in het bijzonder fotolithografisch voortgebracht.On the other hand, an alternative to generating a local additional layer provides that, for influencing locally, the composition and / or thickness of a 1012534 3 layer of the AAF system is changed. This change in the composition or the thickness again influences the behavior of the area in question in a homogeneous magnetic field, so that an anti-parallel alignment can also be achieved in this way. In accordance with the invention, the change can be by local oxidation, local implantation and / or in a local etching step. According to the invention, in order to protect the AAF here at least in the areas which must not be affected, a coating can be applied to the bias or the flux conducting layer before the influence, which may be applied in the areas to be changed, possibly using the mask , will be removed. The masks described above are efficiently produced lithographically, in particular photolithographically.

Zoals beschreven kan het bij de lagenopbouw om een gesloten, niet in separate sensorelementen onderverdeelde opbouw gaan. Om afzonderlijke separate sensorele-menten eruit te structureren, die uiteindelijk met de beïnvloede en niet beïnvloede ge-15 bieden overeenkomen, kunnen deze op een gemeenschappelijk substraat aangebrachte gebieden op doelmatige wijze vóór de instelling van de magnetisering van elkaar worden ontkoppeld of gescheiden, wat op eenvoudige wijze door middel van een lokale etsstap, in het bijzonder vóór een eventuele verwijdering van het masker plaatsvindt.As described, the layer construction can be a closed structure, which is not divided into separate sensor elements. In order to structure individual separate sensor elements, which ultimately correspond to the affected and unaffected areas, these areas applied to a common substrate can be effectively disconnected or separated from each other prior to the adjustment of the magnetization. simply by means of a local etching step, in particular before any removal of the mask takes place.

Verder heeft de uitvinding betrekking op een lagenopbouw voor het vormen van 20 een magnetoresistief sensorelement respectievelijk magnetoresistieve sensorsystemen, dat volgens de beschreven werkwijze is vervaardigd.The invention further relates to a layer structure for forming a magnetoresistive sensor element or magnetoresistive sensor systems, which is manufactured according to the described method.

Daarnaast heeft de uitvinding betrekking op een magnetoresistief sensorsysteem bestaande uit tenminste twee sensorelementen, waarvan elk een AAF-systeem (artifi.-cial-antiferromagnetic-system) heeft bestaande uit tenminste één biaslaag, tenminste 25 één fluxgeleidingslaag en een hiertussen aangebrachte, beide lagen antiferromagnetisch koppelende koppelingslaag. Dit kenmerkt zich doordat voor het mogelijk maken van een antiparallelle uitrichting van de magnetisering van de biaslagen een sensorelement of een deel van de sensorelementen van tenminste één magnetisch gekoppelde aanvullende laag is voorzien, die een tot een asymmetrisch gedrag van de sensorelementen in 30 een homogeen magneetveld leidende bijdrage levert.In addition, the invention relates to a magnetoresistive sensor system consisting of at least two sensor elements, each of which has an AAF system (artifical-antiferromagnetic system) consisting of at least one bias layer, at least one flux conducting layer and an antiferromagnetic layer applied between them. coupling clutch layer. This is characterized in that in order to enable an anti-parallel alignment of the magnetization of the bias layers, a sensor element or a part of the sensor elements is provided with at least one magnetically coupled additional layer, which has an asymmetrical behavior of the sensor elements in a homogeneous magnetic field. leading contribution.

Daarbij kan overeenkomstig de uitvinding de aanvullende laag een momentane bijdrage leveren, dat wil zeggen het magnetische moment van de laag, waarop de aanvullende laag is aangekoppeld, wordt hierdoor verhoogd. Aanvullend of alternatief kanAccording to the invention, the additional layer can thereby make a momentary contribution, i.e. the magnetic moment of the layer to which the additional layer is coupled is increased thereby. Additional or alternative

Tft12534 4 de aanvullende laag een coërciviteitsbijdrage leveren, dat wil zeggen het totale wrij-vingsmoment van de verbinding aanvullende laag - aangekoppelde laag wordt veranderd. Op gelijke wijze kan de aanvullende laag ook een anisotropiebijdrage leveren, die tot de lokale asymmetrie leidt. De aanvullende laag kan een ferromagnetische, een anti-5 ferromagnetische of een ferrimagnetische laag zijn. De faseovergangstemperatuur van de aanvullende laag, eventueel de Curie-temperatuur of de Néel-temperatuur kan onder het bedrijfstemperatuurgebied van het sensorsysteem liggen. Ligt deze bijvoorbeeld bij kamertemperatuur, dan wordt het sensorsysteem voor het instellen op overeenkomstige wijze op een temperatuur onder de faseovergangstemperatuur afgekoeld, dat wil zeg-10 gen, het sensorsysteem wordt in een temperatuurgebied gebracht, waarin de aanvullende laag zijn bijdrage kan leveren. Bij bedrijfstemperatuur daarentegen gedraagt de aanvullende laag zich paramagnetisch.Tft12534 4 make a coercivity contribution to the additional layer, i.e. the total frictional moment of the compound additional layer-coupled layer is changed. Likewise, the additional layer can also provide an anisotropy contribution, which leads to the local asymmetry. The additional layer can be a ferromagnetic, an anti-ferromagnetic or a ferrimagnetic layer. The phase transition temperature of the additional layer, optionally the Curie temperature or the Néel temperature, may be below the operating temperature range of the sensor system. If it is at room temperature, for example, the sensor system for adjustment is cooled correspondingly to a temperature below the phase transition temperature, that is, the sensor system is brought into a temperature range in which the additional layer can make its contribution. At operating temperature, on the other hand, the additional layer behaves paramagnetically.

De aanvullende laag kan direct op de biaslaag of de fluxgeleidingslaag zijn aangebracht, alternatief hieraan kan de biaslaag of de fluxgeleidingslaag ook van een dek-15 laag zijn voorzien, waarop de aanvullende laag is aangebracht en die de beide lagen magnetisch koppelt. Het is verder voordelig, wanneer de aanvullende laag verwijderd, in het bijzonder geëtst kan worden. Aangezien bij sensorsystemen op grond van mogelijke verschillen binnen de sensorelementen, in het bijzonder voor zover deze niet op een gemeenschappelijks substraat zijn gegenereerd, temperatuurschommelingen kun-20 nen ontstaan, die het meetsignaal kunnen beïnvloeden, zijn op doelmatige wijze telkens vier sensorelementen van het sensorsysteem op de wijze van een brug van Wheatstone geschakeld. Hiermee kan een voldoende temperatuurcompensatie worden bereikt.The additional layer can be applied directly to the bias layer or the flux-conducting layer, alternatively the bias layer or the flux-conducting layer can also be provided with a covering layer on which the additional layer is applied and which magnetically couples the two layers. It is furthermore advantageous if the additional layer can be removed, in particular etched. Since temperature systems can arise in sensor systems due to possible differences within the sensor elements, in particular insofar as they are not generated on a common substrate, which can influence the measuring signal, four sensor elements of the sensor system are advantageously switched the way of a Wheatstone bridge. Sufficient temperature compensation can hereby be achieved.

De uitvinding heeft verder betrekking op een verder magnetoresistief sensorsysr teem overeenkomstig de hierboven beschreven soort. Dit kenmerkt zich verder, doordat 25 voor het mogelijk maken van en antiparallelle uitrichting van de magnetisering van de biaslagen een laag van een sensorelement of een deel van de sensorelementen en daarmee de symmetrie van het betreffende AAF-systeem zodanig is beïnvloed, dat beïnvloede en niet beïnvloede sensorelementen in een homogeen magneetveld een verschillend gedrag vertonen. Daarbij kan overeenkomstig de uitvinding de laag als gevolg 30 van de beïnvloeding een veranderde samenstelling en/of dikte hebben, waarbij dit door lokale oxidatie, lokale implantatie en/of lokale etsing kan worden bereikt. Ook hier zijn op doelmatige wijze telkens vier sensorelementen met het oog op een mogelijke temperatuurcompensatie op de wijze van een brug van Wheatstone geschakeld.The invention further relates to a further magnetoresistive sensor system according to the type described above. This is further characterized in that a layer of a sensor element or a part of the sensor elements and thus the symmetry of the relevant AAF system is influenced in such a way that an affected and non-parallel alignment of the magnetization of the bias layers can be effected. affected sensor elements exhibit different behavior in a homogeneous magnetic field. According to the invention, the layer can have a changed composition and / or thickness as a result of the influence, whereby this can be achieved by local oxidation, local implantation and / or local etching. Here too, four sensor elements are advantageously connected in the manner of a Wheatstone bridge in view of a possible temperature compensation.

1012334 51012334 5

Tot slot voorziet de uitvinding een verder sensorsysteem, bestaande uit tenminste één biaslaag en meerdere fluxgeleidingslagen, waarbij hier voor het mogelijk maken van een antiparallelle uitrichting van de magneti sering van de biaslagen een fluxgelei-dingslaag van een sensorelement of een deel van de sensorelementen is vewijderd, 5 waardoor eveneens een verschillend laaggedrag in een homogeen magneetveld bereikt kan worden.Finally, the invention provides a further sensor system, consisting of at least one bias layer and several flux conducting layers, wherein a flux conducting layer has been removed from a sensor element or part of the sensor elements to enable an anti-parallel alignment of the magnetization of the bias layers. , 5 whereby a different layer behavior in a homogeneous magnetic field can also be achieved.

Verdere voordelen, kenmerken en bijzonderheden van de uitvinding blijken uit de hieronder beschreven uitvoeringsvoorbeelden alsmede aan de hand van de tekeningen.Further advantages, features and special features of the invention will become apparent from the exemplary embodiments described below and from the drawings.

Figuur 1 toont een dwarsdoorsnede-aanzicht van een lagenopbouw zonder mas- 10 ker,Figure 1 shows a cross-sectional view of a layer structure without a mask,

Figuur 2 toont een dwarsdoorsnede-aanzicht van de lagenopbouw uit figuur 1 met masker,Figure 2 shows a cross-sectional view of the layer structure of Figure 1 with mask,

Figuur 3 toont een doorsnede-aanzicht van de lagenopbouw bestaande uit een meerlaags AAF-systeem, en 15 Figuur 4 toont de lagenopbouw uit figuur 3, waarbij een magnetisch relevante laag van het AAF-systeem is verwijderd.Figure 3 shows a cross-sectional view of the layer construction consisting of a multi-layer AAF system, and Figure 4 shows the layer construction of Figure 3, with a magnetically relevant layer removed from the AAF system.

Figuur 1 toont een doorsnede-aanzicht van een lagenopbouw. Deze bestaat uit een substraatlaag 1, een bufferlaag 2, een meetlaag 3, een ontkoppelingslaag 4, een biaslaag 5, een antiferromagnetische koppelingslaag 6, alsmede een fluxgeleidingslaag 20 7. De lagen 5, 6 en 7 vormen het AAF-systeem. Op deze lagenopbouw, die slechts fragmentarisch is weergegeven en zich in zoverre homogeen over het totale sensorsub-straat uitstrekt, is een deklaag 8 aangebracht, die voor het beschermen van het daaronder liggende AAF-systeem dient. Om lokaal het bedrag van het AAF-systeem in een homogeen magneetveld zodanig te kunnen beïnvloeden, dat een gebiedsgewijs ver-25 schillend gedrag is gegeven, wordt lokaal op de deklaag een een magnetisch relevante bijdrage leverende aanvullende laag gebracht. De deklaag 8 koppelt de aan te brengen aanvullende laag aan de daaronder liggende laag van het AAF-systeem, in het getoonde voorbeeld aan de fluxgeleidingslaag 7. Om de aanvullende laag in lokaal geselecteerde gebieden, die telkens met een sensorelement van een eerste soort overeenkomen (de 30 niet van de aanvullende laag voorziene gebieden vormen de sensorelementen van de tweede soort, waarbij de sensorelementen zich met betrekking tot de magnetise-ringslaag en de biaslagen onderscheiden), wordt een lithografisch masker 9 op de deklaag aangebracht, die overeenkomstige vensters 10 heeft. Door deze vensters heen 1012534 6 wordt de aanvullende laag 11, die hier slechts gestippeld is weergegeven, afgescheiden. Als gevolg van de aankoppeling van de aanvullende laag 11 aan de daaronder liggende fluxgeleidingslaag 7 verandert lokaal het gedrag van dit AAF-systeemgebied in het magneetveld, zodat een tegengestelde bias-uitrichting van deze sensorelementen bereikt 5 kan worden. Vóór de instelling van de magnetisering door middel van het homogene magneetveld worden door middel van een lokaal selectief etsproces, dat in wezen langs de maskerkanten verticaal selectief plaatsvindt, de afzonderlijke gebieden van elkaar gescheiden, om zo de sensorelementen "eruit te structureren". Na plaatsgevonden instelling kan de aanvullende laag alsmede het masker, eventueel ook de deklaag worden 10 verwijderd.Figure 1 shows a cross-sectional view of a layer structure. It consists of a substrate layer 1, a buffer layer 2, a measuring layer 3, a decoupling layer 4, a bias layer 5, an antiferromagnetic coupling layer 6, and a flux conducting layer 20 7. Layers 5, 6 and 7 form the AAF system. A coating 8, which serves to protect the underlying AAF system, is provided on this layer structure, which is only shown in a fragmentary manner and in that it extends homogeneously over the entire sensor substrate. In order to be able to locally influence the amount of the AAF system in a homogeneous magnetic field in such a way that an area-specific behavior is given, a supplementary layer making a magnetically relevant contribution is applied locally to the cover layer. The covering layer 8 couples the additional layer to be applied to the underlying layer of the AAF system, in the example shown, to the flux conducting layer 7. In order to select the additional layer in locally selected areas, each corresponding to a sensor element of a first type ( the areas not provided with the additional layer form the sensor elements of the second type, the sensor elements being distinguished with respect to the magnetizing layer and the bias layers), a lithographic mask 9 is applied to the cover layer, which has corresponding windows 10. The additional layer 11, which is shown only in broken lines, is separated through these windows. As a result of the coupling of the additional layer 11 to the underlying flux conduction layer 7, the behavior of this AAF system area in the magnetic field changes locally, so that an opposite bias alignment of these sensor elements can be achieved. Before the magnetization is adjusted by means of the homogeneous magnetic field, the individual regions are separated from each other by means of a locally selective etching process, which takes place essentially selectively vertically along the mask sides, so as to "structure" the sensor elements. After adjustment has been made, the additional layer as well as the mask, optionally also the covering layer, can be removed.

De aanvullende laag is op doelmatige wijze een ferromagneet met lage Curie-temperatuur of een antiferromagneet met lage Néel-temperatuur. De faseovergangs-temperatuur van de aanvullende laag ligt onder het toepassingsgebied van het sensor-systeem, zodat de aanvullende laag in het werktemperatuurgebied paramagnetisch is, 15 het magnetische gedrag dus niet beïnvloedt. Voor het instellen van de biaslaag-magne-tiseringen wordt het sensorsysteem - waarvan de bedrijfstemperatuur bijvoorbeeld bij kamertemperatuur ligt - op een temperatuur onder de faseovergangstemperatuur afgekoeld, zodat de aanvullende laag zijn betreffende bijdrage kan leveren.The additional layer is expediently a low Curie temperature ferromagnet or a low Néel anti-magnet magnet. The phase transition temperature of the additional layer is below the range of application of the sensor system, so that the additional layer in the working temperature range is paramagnetic, so does not affect the magnetic behavior. To adjust the bias layer magnetizations, the sensor system - whose operating temperature is, for example, at room temperature - is cooled to a temperature below the phase transition temperature, so that the additional layer can make its respective contribution.

Alternatief aan de hierboven beschreven opbrengingsvorm van de aanvullende 20 laag kan deze ook eerst over een groot oppervlak worden aangebracht en aansluitend lokaal door middel van een masker worden verwijderd. Voor de navolgende verwijdering is een tweede masker noodzakelijk.Alternatively to the above-described application form of the additional layer, it can also be applied over a large area first and subsequently locally removed by means of a mask. A second mask is required for subsequent removal.

De bijdrage van de aanvullende laag kan een momentbijdrage zijn, aanvullend of alternatief kan het ook om een coërciviteits- en/of antisotropiebijdrage gaan.The contribution of the additional layer can be a moment contribution, additionally or alternatively it can also be a coercivity and / or antisotropy contribution.

25 In het geval van een momentbijdrage levert de aanvullende laag een magnetisch moment bij de insteltemperatuur. Dit moment kan zowel parallel als tegengesteld, al naar gelang de keuze van de aanvullende laag en eventueel de deklaag, voor de magnetisering van de biaslaag 5 zijn. De richting van de magnetisering M2 van de fluxgeleidingslaag 7 is gegeven door 30In the case of a moment contribution, the additional layer provides a magnetic moment at the set temperature. This moment can be either parallel or opposite, depending on the choice of the additional layer and possibly the top layer, for the magnetization of the bias layer 5. The direction of the magnetization M2 of the flux guide layer 7 is given by 30

Mjd, -M,d, HMjd, -M, d, H

M2=i——-M2 (1) |m2<<2 -M,d, | |/q 101 2534 7 met Μι = verzadigingsmagnetisering van de biaslaag M2 = verzadigingsmagnetisering van de fluxgeleidingslaag di = dikte van de biaslaag 5 d2 = dikte van de fluxgeleidingslaag Hin = magnetisch instelveldM2 = i ——- M2 (1) | m2 << 2 -M, d, | | / q 101 2534 7 with Μι = saturation magnetization of the bias layer M2 = saturation magnetization of the flux conducting layer di = thickness of the bias layer 5 d2 = thickness of the flux conducting layer Hin = magnetic adjustment field

De magnetisering M2 ligt parallel aan het instelveld, wanneer M2d2 > Midi is. De aanvullende laag levert bij de insteltemperatuur een aanvullend moment mz. De richting 10 van de magnetisering M2 wordt dan: AM, ±m-M.d. h M2 = i-—---'-K M2, (2) )M2d2 ±m2- Midl | |//,„| 15 waarbij het plusteken voor een parallelle aankoppeling van mz aan M2 en het minteken voor een antiparallelle aankoppeling geldt. De richting van Mz kan omgedraaid worden, wanneer aan (M2d2 + mz - Midi) (M2d2 - Midi) < 0 (3) 20 is voldaan.Magnetization M2 is parallel to the adjustment field when M2d2 is> Midi. The additional layer provides an additional moment mz at the set temperature. The direction 10 of the magnetization M2 then becomes: AM, ± m-M.d. h M2 = i -—---'- K M2, (2)) M2d2 ± m2- Midl | | //, „| 15 where the plus sign applies for a parallel connection of mz to M2 and the minus sign for an anti-parallel connection. The direction of Mz can be reversed when (M2d2 + mz - Midi) (M2d2 - Midi) <0 (3) 20 are met.

Als materialen voor de aanvullende laag kunnen zeldzame-aarde/overgangsmateriaal-legeringen die rijk zijn aan zeldzame aarde zoals Tbx(FeyCoi. y)i-x, Smx(FeyCoi.y)i-x, Hox(FeyCoi-y)i-x, Dyx(FeyCoi.y)i.x, Ndx(FeyCoi.y)i-x alsmede 25 verdunde ferromagnetische materialen worden gebruikt.As additional layer materials, rare earth / transition material alloys rich in rare earth such as Tbx (FeyCoi.y) ix, Smx (FeyCoi.y) ix, Hox (FeyCoi-y) ix, Dyx (FeyCoi.y ) ix, Ndx (FeyCoi.y) ix as well as dilute ferromagnetic materials are used.

Zoals beschreven kan de besturing van de uitrichting van de magnetisering ook via de coërciviteit of anisotropie plaatsvinden. In dit geval wordt voorondersteld, dat M2d2 = Midi is. Hieronder wordt een aanvullende laag beschouwd, die antiferromag-netisch of bij de insteltemperatuur bij benadering antiferromagnetisch is. De aanvul-30 lende laag is wederom direct of indirect via de deklaag met de fluxgeleidingslaag 7 van het AAF-systeem gekoppeld. Bij afkoeling onder de Néel-temperatuur richten de magnetische spins zich naar het door een veld verzadigde AAF-systeem. De antiferromag- 1012534 8 netische aanvullende laag draagt echter geen magnetisch netto-moment, zodat de richting van de magnetisering M2 overeenkomstig de hierboven beschreven formule (1) ongedefinieerd is. In dit geval zijn de coërciviteiten en anisotropieën beslissend voor de uitrichting. In het geval van een coërciviteitsbesturing, dat wil zeggen door een draai-5 wrijving tot stand gebrachte richtingsbeïnvloeding wordt formule (1) vervangen door: M, T2d2 -ΤΛ H.As described, the magnetization alignment can also be controlled via coercivity or anisotropy. In this case it is assumed that M2d2 = Midi. Considered below is an additional layer which is antiferromagnetic or approximately antiferromagnetic at the set temperature. The additional layer is again coupled directly or indirectly via the cover layer to the flux conduction layer 7 of the AAF system. When cooled below the Néel temperature, the magnetic spins direct to the field-saturated AAF system. However, the antiferromagnetic additional layer does not carry a magnetic net moment, so that the direction of the magnetization M2 according to the formula (1) described above is undefined. In this case, the coercivities and anisotropies are decisive for the alignment. In the case of a coercivity control, that is to say direction influence effected by a rotary friction, formula (1) is replaced by: M, T2d2 -ΤΛ H.

xta2 _ 22 11 /4^) M2 \T2d2-Txdx\ \Hin\ met 10 Ti = volumedichtheid van de draaiwrijving van de biaslaag T2 = volumedichtheid van de draaiwrijving van de fluxgeleidingslaag.xta2 _ 22 11/4 ^) M2 \ T2d2-Txdx \ \ Hin \ with 10 Ti = volume density of the rotational friction of the bias layer T2 = volume density of the rotational friction of the flux guide layer.

Voor een uniaxiale anisotropie met lichte assen parallel aan het instelveld en anisotropieconstanten Κι, K2 en Kz voor de betreffende lagen geldt: M, K7d2 -Κλάλ h.For a uniaxial anisotropy with light axes parallel to the adjustment field and anisotropy constants Κι, K2 and Kz for the respective layers holds: M, K7d2 -Κλάλ h.

15 —= , — ...... , Üül- MM15 - =, - ......, Üül- MM

M, - Ar,rf, I \HU\M, - Ar, rf, I \ HU \

Bij temperaturen onder de Néel-temperatuur zal de aanvullende laag weliswaar geen moment hebben, maar in de meeste gevallen is de draaiwrijving T7dz of de anisotropie-energie Kzd2 aanzienlijk groot. De richting van de magnetisering vindt dienovereen-20 komstig plaats bij coërciviteitsbesturing uit: M2 = T2d2 + TApdAF - Hin a Va |«„| ( ' respectievelijk bij anisotropiebesturing 25At temperatures below the Néel temperature, the additional layer will not have a moment, but in most cases the turning friction T7dz or the anisotropy energy Kzd2 is considerably high. Accordingly, the direction of the magnetization takes place in coercivity control from: M2 = T2d2 + TApdAF - Hin a Va | «" | ('respectively in anisotropy control 25

Mj. = + K*A, - KA H,„ ... , M, \KA + KArdar - Kxdt I \H„\ (5b) 101 2534 9Mj. = + K * A, - KA H, "..., M, \ KA + KArdar - Kxdt I \ H" \ (5b) 101 2534 9

Het is duidelijk dat Tzdz altijd positief is, zodat een omkering van de magnetisering M2 slechts dan mogelijk is, wanneer T2d2-Tidi kleiner dan nul is, dat wil zeggen wanneer de biaslaag de grootste totale wrijving heeft. Nadat het veld bij de lage temperatuur tot nul is gereduceerd, staat M2 in de gemaskeerde gebieden ten opzichte van het magneti-5 sche instelveld tegengesteld gericht, in de ongemaskeerde gebieden staat hij parallel.It is clear that Tzdz is always positive, so that a reversal of the magnetization M2 is possible only when T2d2-Tidi is less than zero, i.e. when the bias layer has the greatest total friction. After the field has been reduced to zero at the low temperature, M2 in the masked areas is opposite to the magnetic adjustment field, in the unmasked areas it is parallel.

Kz daarentegen kan zowel een positief als een negatief voorteken hebben, zodat bij lage temperatuur M2 ook parallel aan het instelveld kan staan.Kz, on the other hand, can have both a positive and a negative sign, so that at low temperature M2 can also be parallel to the adjustment field.

Als materialen kunnen hier zeldzame-aarde/overgangsmateriaal-legeringen die rijk zijn aan zeldzame aarde, zoals Tbx (FeyCoi.y)i.x, Hox (FeyCoi-y)i.x, Dyb (FeyCoi-y)i_x 10 met compensatietemperaturen dicht bij de insteltemperatuur en lage Curie-temperatuur worden gebruikt. Op gelijke wijze kunnen zuivere antiferromagneten zoals MnO, FeO, V2O3 of MnS worden gebruikt.As materials here, rare earth / transition material alloys rich in rare earth such as Tbx (FeyCoi.y) ix, Hox (FeyCoi-y) ix, Dyb (FeyCoi-y) i_x 10 with compensation temperatures close to the set temperature and low Curie temperature can be used. Likewise, pure antiferromagnets such as MnO, FeO, V2O3 or MnS can be used.

De figuren 3 en 4 tonen een verdere mogelijkheid van de antiparallelle instelling van de magnetisering. Uitgaande van de lagenopbouw overeenkomstig figuur 3, waar-15 bij het AAF-systeem uit in totaal vier magnetisch werkzame lagen 12, 13, 14, 15 bestaat, wordt door middel van een fysische of chemische etsstap een structurering zodanig uitgevoerd, dat in bepaalde gebieden, waarin sensorelementen van een eerste soort gegenereerd moeten worden, de laag 15 en de daaronder liggende koppelingslaag 16 worden verwijderd, zoals dit bijvoorbeeld in figuur 4 fragmentarisch is getoond. Met de 20 voorwaarde [Misdis - Mi4di4 + Mnd^ ± Mi2di2] * [Misdis - Mi4di4 + Mndn] < 0 (6) verkrijgt men bij inwerken van een instelveld een antiparallelle positie van de biaslaag 25 12 van de gestructureerde ten opzichte van de niet gestructureerde gebieden. Het "+" teken bij het M^dn-element geldt bij ferromagnetische, het "-"-teken bij antiferromag-netische aankoppeling van laag 12 aan laag 13. Voor het verbeteren van de homogeniteit van het systeem (offsetspanning onafhankelijk van de temperatuur) kan men na de instelling ook in het tot dusverre niet gestructureerde sensorbrugdeel de laag 15 en de 30 koppelingslaag 16 verwijderen.Figures 3 and 4 show a further possibility of the anti-parallel adjustment of the magnetization. Starting from the layer construction according to figure 3, where the AAF system consists of a total of four magnetically active layers 12, 13, 14, 15, a structuring is carried out by means of a physical or chemical etching step, such that in certain areas in which sensor elements of a first type are to be generated, the layer 15 and the underlying coupling layer 16 are removed, as shown, for example, in fragmentary form in Figure 4. With the condition [Misdis - Mi4di4 + Mnd ^ ± Mi2di2] * [Misdis - Mi4di4 + Mndn] <0 (6), an anti-parallel position of the bias layer 25 of the structured with respect to the not structured areas. The "+" sign on the M ^ dn element applies to ferromagnetic, the "-" sign on antiferromagnetic coupling from layer 12 to layer 13. To improve the homogeneity of the system (offset voltage independent of temperature) after the adjustment, the layer 15 and the coupling layer 16 can also be removed in the hitherto unstructured sensor bridge part.

101 2534 10 V erwii zingscii ferli i st 1 substraatlaag 2 bufferlaag 5 3 meetlaag 4 ontkoppelingslaag 5 biaslaag 6 koppelingslaag 7 fluxgeleidingslaag 10 8 deklaag 9 masker 10 venster 11 aanvullende laag 12 laag 15 13 14 15 16 koppelingslaag 1012534101 2534 10 W ewii cii ferli st 1 substrate layer 2 buffer layer 5 3 measuring layer 4 decoupling layer 5 bias layer 6 coupling layer 7 flux conduction layer 10 8 covering layer 9 mask 10 window 11 additional layer 12 layer 15 13 14 15 16 coupling layer 1012534

Claims (34)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een lagenopbouw omvattend een AAF-systeem (artificial-antiferromagnetic-system) bestaande uit tenminste één biaslaag, 5 tenminste één fluxgeleidingslaag en tenminste één hiertussen aangebrachte, beide aangrenzende magneetlagen antiferromagnetisch koppelende koppelingslaag, waarbij door middel van deze lagenopbouw een magnetoresistief sensorsysteem met tenminste twee sensorelementen gevormd kan worden, met het kenmerk, dat voor het mogelijk maken van een lokaal antiparallelle uitrichting van de magnetiseringen van de biaslagen na de 10 vervaardiging van het AAF-systeem lokaal de symmetrie van het AAF-systeem zodanig wordt beïnvloed, dat de beïnvloede en de niet-beïnvloede gebieden van de lagenopbouw een verschillend gedrag in een homogeen magneetveld tonen.Method for manufacturing a layer structure comprising an AAF system (artificial antiferromagnetic system) consisting of at least one bias layer, at least one flux conducting layer and at least one adjoining magnetic layers coupling the two adjacent magnetic layers, whereby by means of this layer construction a magnetoresistive sensor system with at least two sensor elements can be formed, characterized in that in order to enable a locally anti-parallel alignment of the magnetizations of the bias layers after the manufacture of the AAF system, the symmetry of the AAF system is locally influenced, that the affected and the unaffected areas of the layer structure show different behavior in a homogeneous magnetic field. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat voor de lokale beïnvloeding van de lagenopbouw een masker wordt gebruikt.Method according to claim 1, characterized in that a mask is used for locally influencing the layer structure. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat lokaal aan een of meer gebieden een magnetisch gekoppelde aanvullende laag wordt voortgebracht, die een tot een lokaal asymmetrisch gedrag van de gebieden in een homogeen magneetveld leidende bijdrage levert.Method according to claim 1 or 2, characterized in that a magnetically coupled additional layer is locally produced on one or more regions, which contributes to a locally asymmetrical behavior of the regions in a homogeneous magnetic field. 4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de lokale aanvullende 20 laag door het masker heen wordt afgescheiden.4. A method according to claim 3, characterized in that the local additional layer is separated through the mask. 5. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat eerst een gesloten aanvullende laag wordt aangebracht waarvan door middel van het masker overeenkomstige gebieden worden verwijderd.Method according to claim 2, characterized in that first a closed additional layer is applied, from which corresponding areas are removed by means of the mask. 6. Werkwijze volgens een van de conclusies 2 tot en met 5, met het kenmerk, dat 25 vóór het genereren van de aanvullende laag een deklaag op de biaslaag of de fluxgeleidingslaag wordt aangebracht.6. A method according to any one of claims 2 to 5, characterized in that a coating is applied to the bias layer or the flux conducting layer before generating the additional layer. 7. Werkwijze volgens een van de conclusies 2 tot en met 6, met het kenmerk, dat na de instelling van de magnetisering door middel van een homogeen magneetveld de aanvullende laag wordt verwijderd.Method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the additional layer is removed after the magnetization has been adjusted by means of a homogeneous magnetic field. 8. Werkwijze volgens conclusie 6 en 7, met het kenmerk, dat voor de verwijde ring een tweede masker of het eerste masker wordt gebruikt. 101253*Method according to claims 6 and 7, characterized in that a second mask or the first mask is used for the removal. 101253 * 9. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat voor de beïnvloeding lokaal de samenstelling en/of de dikte van een laag van het AAF-systeem wordt veranderd.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the composition and / or the thickness of a layer of the AAF system is changed locally before influencing. 10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de verandering door 5 middel van lokale oxidatie, lokale implantatie en/of in een lokale etsstap plaatsvindt.10. Method according to claim 9, characterized in that the change takes place by means of local oxidation, local implantation and / or in a local etching step. 11. Werkwijze volgens conclusie 9 of 10, met het kenmerk, dat vóór de beïnvloeding een deklaag op de bias- of de fluxgeleidingslaag wordt aangebracht, die in de te veranderen gebieden, eventueel onder gebruikmaking van het masker, wordt verwijderd.Method according to claim 9 or 10, characterized in that before the influence is applied, a coating is applied to the bias or the flux conducting layer, which is removed in the areas to be changed, optionally using the mask. 12. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat voor het beïnvloe den lokaal een voor het magnetische gedrag relevante laag van het meerdere lagen omvattende AAF-systeem wordt verwijderd.Method according to claim 1 or 2, characterized in that a layer relevant to the magnetic behavior of the multilayer AAF system is removed for influencing locally. 13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat de laag door etsen onder gebruikmaking van het masker wordt verwijderd.A method according to claim 12, characterized in that the layer is removed by etching using the mask. 14. Werkwijze volgens conclusie 12 of 13, met het kenmerk, dat na plaatsgevon den instelling door middel van het homogene magneetveld de gedeeltelijk verwijderde laag ook in de overige gebieden wordt verwijderd.Method according to claim 12 or 13, characterized in that after adjustment has been made by means of the homogeneous magnetic field, the partly removed layer is also removed in the other areas. 15. Werkwijze volgens een van de conclusies 2 tot en met 14, met het kenmerk. dat het betreffende masker lithografisch, in het bijzonder fotolithografisch wordt gege- 20 nereerd.Method according to any one of claims 2 to 14, characterized in. that the mask in question is generated lithographically, in particular photolithographically. 16. Werkwijze volgens een van de vorige conclusies, met het kenmerk, dat voor het genereren van afzonderlijke, separate sensorelementen de beïnvloede en de niet beïnvloede gebieden van de op een substraat aangebrachte laagopbouw van elkaar worden ontkoppeld of gescheiden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the affected and unaffected areas of the layer structure applied to a substrate are separated or separated from each other in order to generate separate, separate sensor elements. 17. Werkwijze volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de gebieden in een lokale etsstap, in het bijzonder vóór een eventuele verwijdering van het masker worden ontkoppeld of gescheiden.Method according to claim 16, characterized in that the areas are uncoupled or separated in a local etching step, in particular before any removal of the mask. 18. Lagenopbouw voor het vormen van een magnetoresistief sensorelement respectievelijk magnetoresistieve sensorsystemen, vervaardigd volgens de werkwijze vol- 30 gens de conclusies 1 tot en met 17.18. Layer construction for forming a magnetoresistive sensor element or magnetoresistive sensor systems, manufactured according to the method according to claims 1 to 17. 19. Magnetoresistief sensorsysteem bestaand uit tenminste twee sensorelementen, waarvan elk een AAF-systeem (artificial-antiferromagnetic-system) heeft, bestaande uit tenminste één biaslaag, tenminste een fluxgeleidingslaag en tenminste één hiertussen 101 258? aangebrachte, beide aangrenzende magneetlagen antiferromagnetisch koppelende kop-pelingslaag, met het kenmerk, dat voor het mogelijk maken van een antiparallelle uit-richting van de magnetiseringen van de biaslagen (5) een sensorelement of een deel van de sensorelementen van tenminste één magnetisch gekoppelde aanvullende laag (11) is 5 voorzien, die een tot een asymmetrisch gedrag van de sensorelementen in een homogeen magneetveld leidende bijdrage levert.19. Magnetoresistive sensor system consisting of at least two sensor elements, each of which has an AAF system (artificial antiferromagnetic system), consisting of at least one bias layer, at least one flux conduction layer and at least one between them 25 25 25? both adjacent magnetic layers provided antiferromagnetically coupling coupling layer, characterized in that, in order to enable an anti-parallel alignment of the magnetizations of the bias layers (5), a sensor element or a part of the sensor elements of at least one magnetically coupled additional layer (11) is provided, which contributes to an asymmetrical behavior of the sensor elements in a homogeneous magnetic field. 20. Sensorsysteem volgens conclusie 19, met het kenmerk, dat de aanvullende laag (11) een momentbijdrage levert.Sensor system according to claim 19, characterized in that the additional layer (11) provides a moment contribution. 21. Sensorsysteem volgens conclusie 18 of 19, met het kenmerk, dat de aanvul-10 lende laag (11) een, eventueel aanvullende coërciviteitsbijdrage levert.Sensor system according to claim 18 or 19, characterized in that the additional layer (11) provides an optional additional coercivity contribution. 22. Sensorsysteem volgens een van de conclusies 19 tot en met 21, met het kenmerk. dat de aanvullende laag (11) een, eventueel aanvullende anisotropie-bijdrage levert.Sensor system according to any one of claims 19 to 21, characterized in. that the additional layer (11) makes an optional additional anisotropy contribution. 23. Sensorsysteem volgens een van de conclusies 19 tot en met 22, met het ken-15 merk, dat de aanvullende laag (11) een ferromagnetische, een antiferromagnetische of een ferrimagnetische laag is.Sensor system according to any one of claims 19 to 22, characterized in that the additional layer (11) is a ferromagnetic, an antiferromagnetic or a ferrimagnetic layer. 24. Sensorsysteem volgens een van de conclusies 19 tot en met 23, met het kenmerk. dat de fase-overgangstemperatuur van de aanvullende laag (11), eventueel de Curie-temperatuur of de Néel-temperatuur onder het bedrijfstemperatuurgebied van het 20 sensorsysteem ligt.Sensor system according to any one of claims 19 to 23, characterized in. that the phase transition temperature of the additional layer (11), optionally the Curie temperature or the Néel temperature, is below the operating temperature range of the sensor system. 25. Sensorsysteem volgens een van de conclusies 19 tot en met 24, met het kenmerk. dat de aanvullende laag (11) direct op de biaslaag (5) of de fluxgeleidingslaag (7) is aangebracht.Sensor system according to any one of claims 19 to 24, characterized in. that the additional layer (11) is applied directly to the bias layer (5) or the flux guide layer (7). 26. Sensorsysteem volgens een van de conclusies 19 tot en met 24, met het ken-25 merk, dat op de biaslaag (5) of de fluxgeleidingslaag (7) een deklaag (8) is aangebracht, die de daarop aangebrachte aanvullende laag (11) magnetisch koppelt.Sensor system according to any one of claims 19 to 24, characterized in that a covering layer (8) is provided on the bias layer (5) or the flux-conducting layer (7) and the additional layer (11) ) magnetically couples. 27. Sensorsysteem volgens een van de conclusies 19 tot en met 26, met het kenmerk. dat de aanvullende laag (11) verwijderd, in het bijzonder geëtst kan worden.Sensor system according to any one of claims 19 to 26, characterized in. that the additional layer (11) can be removed, in particular etched. 28. Sensorsysteem volgens een van de conclusies 19 tot en met 27, met het ken-30 merk, dat het vier sensorelementen of een veelvoud daarvan omvat, waarbij telkens vier sensorelementen een brug van Wheatstone vormen.28. A sensor system according to any one of claims 19 to 27, characterized in that it comprises four sensor elements or a multiple thereof, each of four sensor elements forming a Wheatstone bridge. 29. Magnetoresistief sensorsysteem bestaande uit tenminste twee sensorelementen, waarvan telkens een AAF-systeem (artificial-antiferromagnetic-system) heeft, be- 10121 ff staande uit tenminste één biaslaag, tenminste één fluxgeleidingslaag en tenminste één hiertussen aangebrachte, aangrenzende magneetlagen antiferromagnetisch koppelende koppelingslaag, met het kenmerk, dat voor het mogelijk maken van een antiparallelle uitrichting van de magnetiseringen van de biaslagen een laag van een sensorelement of 5 een deel van de sensorelementen en daarmee de symmetrie van het betreffende AAF-systeem zodanig is beïnvloed, dat beïnvloede en niet beïnvloede sensorelementen in een homogeen magneetveld een verschillend gedrag vertonen.29. Magnetoresistive sensor system consisting of at least two sensor elements, each of which has an AAF system (artificial antiferromagnetic system), consisting of at least one bias layer, at least one flux conducting layer and at least one adjacent magnetic layers antiferromagnetically coupling coupling layer arranged between them, characterized in that, in order to allow an anti-parallel alignment of the magnetizations of the bias layers, a layer of a sensor element or a part of the sensor elements and thus the symmetry of the relevant AAF system is influenced in such a way that influenced and unaffected sensor elements exhibit different behavior in a homogeneous magnetic field. 30. Sensorsysteem volgens conclusie 29, met het kenmerk, dat de laag als gevolg van de beïnvloeding een veranderde samenstelling en/of dikte heeft.Sensor system according to claim 29, characterized in that the layer has a changed composition and / or thickness as a result of the influence. 31. Sensorsysteem volgens conclusie 30, met het kenmerk, dat de laag door lo kale oxidatie, lokale implantatie en/of lokale etsing is beïnvloed.Sensor system according to claim 30, characterized in that the layer is influenced by local oxidation, local implantation and / or local etching. 32. Sensorsysteem volgens een van de conclusies 29 tot en met 31, met het kenmerk. dat het vier sensoren of een veelvoud daarvan omvat, waarbij telkens vier sensorelementen een brug van Wheatstone vormen.Sensor system according to any one of claims 29 to 31, characterized in. that it comprises four sensors or a multiple thereof, each of four sensor elements forming a Wheatstone bridge. 33. Magnetoresistief sensorsysteem bestaande uit tenminste twee sensorelemen ten, waarvan telkens een AAF-systeem (artificial-antiferromagnetic-system) heeft, bestaande uit tenminste één biaslaag, meerdere fluxgeleidingslagen en tenminste één de biaslaag en een fluxgeleidingslaag antiferromagnetisch koppelende koppelingslaag, met het kenmerk, dat voor het mogelijk maken van een antiparallelle uitrichting van de 20 magnetiseringen van de biaslagen een stromingsgeleidingslaag (15) van een sensorelement of een deel van de sensorelementen is verwijderd.33. Magnetoresistive sensor system consisting of at least two sensor elements, each of which has an AAF system (artificial antiferromagnetic system), consisting of at least one bias layer, several flux conducting layers and at least one bias layer and a flux conducting layer antiferromagnetically coupling coupling layer, characterized in: that to allow anti-parallel alignment of the magnetizations of the bias layers, a flow conduction layer (15) has been removed from a sensor element or a portion of the sensor elements. 34. Sensorsysteem volgens conclusie 33, met het kenmerk, dat het vier sensorelementen of een veelvoud daarvan omvat, waarbij telkens vier sensorelementen een brug van Wheatstone vormen. 1012534Sensor system according to claim 33, characterized in that it comprises four sensor elements or a multiple thereof, each of four sensor elements forming a bridge of Wheatstone. 1012534
NL1012534A 1998-07-07 1999-07-07 A method of manufacturing a layer structure comprising an AAF system as well as magnetoresistive sensor systems. NL1012534C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19830343A DE19830343C1 (en) 1998-07-07 1998-07-07 Artificial antiferromagnetic layer manufacturing method for MR sensor, involves affecting symmetry of antiferromagnetic layer partially by mask to adjust orientation of magnetization of bias layer
DE19830343 1998-07-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
NL1012534A1 NL1012534A1 (en) 2000-01-10
NL1012534C2 true NL1012534C2 (en) 2001-03-23

Family

ID=7873240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1012534A NL1012534C2 (en) 1998-07-07 1999-07-07 A method of manufacturing a layer structure comprising an AAF system as well as magnetoresistive sensor systems.

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2000049029A (en)
DE (1) DE19830343C1 (en)
NL (1) NL1012534C2 (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10028640B4 (en) * 2000-06-09 2005-11-03 Institut für Physikalische Hochtechnologie e.V. Wheatstone bridge, including bridge elements, consisting of a spin valve system, and a method for their production
JP3498737B2 (en) 2001-01-24 2004-02-16 ヤマハ株式会社 Manufacturing method of magnetic sensor
DE10128964B4 (en) * 2001-06-15 2012-02-09 Qimonda Ag Digital magnetic memory cell device
DE10128963A1 (en) * 2001-06-15 2003-01-02 Siemens Ag Magnetoresistive sensor for detecting magnetic field has soft magnetic measurement layer system and artificial antiferromagnetic reference layer system
US6531723B1 (en) * 2001-10-16 2003-03-11 Motorola, Inc. Magnetoresistance random access memory for improved scalability
DE10214946B4 (en) 2002-04-04 2006-01-19 "Stiftung Caesar" (Center Of Advanced European Studies And Research) TMR sensor
DE102007026503B4 (en) 2007-06-05 2009-08-27 Bourns, Inc., Riverside Process for producing a magnetic layer on a substrate and printable magnetizable paint
DE102010018874A1 (en) * 2010-04-30 2011-11-03 Siemens Aktiengesellschaft Wheatstone bridge with XMR Spinvalve systems

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5686838A (en) * 1992-12-21 1997-11-11 Siemens Aktiengesellschaft Magnetoresistive sensor having at least a layer system and a plurality of measuring contacts disposed thereon, and a method of producing the sensor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5686838A (en) * 1992-12-21 1997-11-11 Siemens Aktiengesellschaft Magnetoresistive sensor having at least a layer system and a plurality of measuring contacts disposed thereon, and a method of producing the sensor

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BERG VAN DEN H A M ET AL: "GMR ANGLE DETECTOR WITH AN ARTIFICIAL ANTIFERROMAGNETIC SUBSYSTEM (AAF)", JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS,NL,ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS, AMSTERDAM, vol. 165, no. 1/03, 1997, pages 524 - 528, XP000641835, ISSN: 0304-8853 *
MATTHEIS R ET AL: "LINEAR DEFECTS IN GMR MULTILAYERS", PROCEEDINGS OF THE INTERNATIONAL MAGNETICS CONFERENCE (INTERMAG),US,NEW YORK, IEEE, 18 April 1995 (1995-04-18), pages BQ - 12, XP000581927, ISBN: 0-7803-2606-7 *

Also Published As

Publication number Publication date
NL1012534A1 (en) 2000-01-10
DE19830343C1 (en) 2000-04-06
JP2000049029A (en) 2000-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5742162A (en) Magnetoresistive spin valve sensor with multilayered keeper
US4103315A (en) Antiferromagnetic-ferromagnetic exchange bias films
US5329413A (en) Magnetoresistance sensor magnetically coupled with high-coercive force film at two end regions
DE102007032867B4 (en) Magnetoresistive magnetic field sensor structures and manufacturing methods
US6882145B2 (en) Wheatstone bridge containing bridge elements, consisting of a spin-valve system and a method for producing the same
US6577124B2 (en) Magnetic field sensor with perpendicular axis sensitivity, comprising a giant magnetoresistance material or a spin tunnel junction
US6914761B2 (en) Magnetoresistive sensor with magnetic flux paths surrounding non-magnetic regions of ferromagnetic material layer
EP1411365A2 (en) Magnetic sensor and manufacturing method therefor
EP1930739A2 (en) Magnetic detector and method for making the same
US6449135B1 (en) Overlaid MR structure with magnetostatic stabilized soft adjacent layer
NL1012534C2 (en) A method of manufacturing a layer structure comprising an AAF system as well as magnetoresistive sensor systems.
JPH10162320A (en) Magnetoresistance effect type head and its usage
McCord et al. Local setting of magnetic anisotropy in amorphous films by Co ion implantation
JP2937237B2 (en) Magnetoresistive head and its initialization method
JP2003215222A (en) Magneto-resistance effect element sensor
KR100363462B1 (en) Spin valve type magnetoresistive effect element and manufacturing method thereof
Hierro-Rodriguez et al. Tunable exchange bias-like effect in patterned hard-soft two-dimensional lateral composites with perpendicular magnetic anisotropy
US6154348A (en) Magnetoresistive head and method of initialization having a non-planar anti-ferromagnetic layer
US7060509B2 (en) Method for defining reference magnetizations in layer systems
Schafer et al. Magnetization processes in spin-valve meanders for sensor applications
Jardine et al. Increased field sensitivity in Co/Cu multilayers with soft adjacent layers
JPH11328624A (en) Magneto-resistance effect device
JP2001274477A (en) Magnetoresistive element
JPH0991624A (en) Magneto-resistive head
WO2022157170A1 (en) A method for fabricating a magnetic spin valve device comprising ferromagnetic layers with non-collinear magnetizations

Legal Events

Date Code Title Description
AD1A A request for search or an international type search has been filed
RD2N Patents in respect of which a decision has been taken or a report has been made (novelty report)

Effective date: 20010122

PD2B A search report has been drawn up
VD1 Lapsed due to non-payment of the annual fee

Effective date: 20040201