RU2066504C1 - Магниторезистивный датчик - Google Patents
Магниторезистивный датчик Download PDFInfo
- Publication number
- RU2066504C1 RU2066504C1 RU9494027656A RU94027656A RU2066504C1 RU 2066504 C1 RU2066504 C1 RU 2066504C1 RU 9494027656 A RU9494027656 A RU 9494027656A RU 94027656 A RU94027656 A RU 94027656A RU 2066504 C1 RU2066504 C1 RU 2066504C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic
- film
- protective layer
- additional protective
- sensor
- Prior art date
Links
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 16
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 6
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910017813 Cu—Cr Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в тахометрии, датчиках перемещений, устройствах измерения постоянного и переменного магнитного поля. Сущность: магниторезистивный датчик, содержащий подложку, на которой последовательно расположены первая магнитная пленка, разделительная пленка, вторая магнитная пленка, проводниковый и защитный слои, отличающийся тем, что на противоположной разделительной пленке поверхности по меньшей мере одной из магнитных пленок расположен дополнительный защитный слой, выполненный из материала, идентичного по своим физико-химическим свойствам материалу разделительной пленки и устойчивого к воздействиям технологического процесса образования топологии проводникового слоя, причем толщина дополнительного защитного слоя не превышает толщины разделительной пленки. 5 ил.
Description
Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано в тахометрах, датчиках перемещений, устройствах измерения постоянного и переменного магнитного поля.
Известны магниторезистивные датчики, чувствительный элемент которых состоит из однослойных магнитных пленок (патент США N 4847584 М.кл.4 H 01 L 43/00). Недостатками таких датчиков являются низкая чувствительность и высокий гистерезис, вызванные большими размагничивающими полями магнитной пленки, возникающими на ее краях.
Эти недостатки устранены в магниторезистивном датчике, чувствительный элемент которого содержит двуслойные магнитные пленки (авторское свидетельство N 1807534 М.кл.5 G 11 C 11/14). Наличие двух магнитных пленок, разделенных немагнитной прослойкой, приводит к практически полному замыканию магнитного потока и, таким образом, отсутствию размагничивающих магнитных полей. Недостатком такого датчика является изменение магнитных характеристик магнитных пленок из-за их окисления кислородом, содержащегося в защитном слое.
Техническим результатом изобретения является повышение эксплуатационной надежности устройства.
Технический результат достигается тем, что в магниторезистивном датчике, содержащем подложку, на которой последовательно расположены первая магнитная пленка, разделительная пленка, вторая магнитная пленка, проводниковый и защитный слой, на противоположной разделительной пленке поверхности по меньшей мере одной из магнитных пленок расположен дополнительный защитный слой, выполненный из материала, идентичного по своим физико-химическим свойствам материалу разделительной пленки и устойчивого к воздействиям технологического процесса образования топологии проводникового слоя, причем толщина дополнительного защитного слоя не превышает толщины разделительной пленки.
Существенными отличительными признаками в указанной выше совокупности являются наличие дополнительного защитного слоя, расположенного на противоположной разделительной пленке поверхности по меньшей мере одной из магнитных пленок и выполненного из материала, идентичного по своим физико-химическим свойствам материалу разделительной пленки и устойчивого к воздействиям технологического процесса образования топологии проводникового слоя, причем толщина дополнительного защитного слоя не превышает толщины разделительной пленки.
Выполнение одного или двух дополнительных защитных слоев, примыкающих непосредственно к магнитной пленке, из материала, идентичного материалу разделительной пленки и устойчивого к воздействиям, сопровождающим создание топологии проводникового слоя, обеспечивает появление у устройства нового свойства, предопределяющего положительный эффект и состоящего в повышении стабильности характеристик магнитных пленок, что увеличивает эксплуатационную надежность магниторезистивного датчика.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 и 2 показаны соответственно два варианта выполнения заявляемой структуры датчика в разрезе, на фиг. 3 приведена принципиальная схема датчика, на фиг. 4 и 5 показана топология магниторезистивных полосок меандра, составляющих датчик.
Магниторезистивный датчик состоит из подложки 1 (фиг. 1), на которой расположены первая магнитная пленка 2, разделительная пленка 3, вторая магнитная пленка 4, образующие чувствительный элемент, дополнительный защитный слой (слои) 5, слой проводников с контактами 6 и защитный слой 7. Цифрой 8 обозначен дополнительный диэлектрический слой на подложке. При его наличии перед первой магнитной пленкой 2 формируют дополнительный защитный слой 5, а затем все последующие слои (фиг. 2).
Структура датчика представляет собой мостовую схему четырех магнитосопротивлений 9-12, имеющих разные характеристики по сравнению с соседними относительно внешнего магнитного поля и четырех контактов 13-16 в вершинах мостовой схемы (фиг. 3). Различные зависимости изменения сопротивления элементов 9-12 объясняются тем, что каждое магнитосопротивление представляет собой меандр с длинными полосками, причем соседние меандры повернуты относительно друг друга на 90o (фиг. 4 и 5). Такая топология приводит к большим размагничивающим магнитным полям, возникающих при перемагничивании в полосках меандра, где ОЛН магнитных пленок направлена поперек полосок меандра (фиг. 4) и существенно меньшим (приблизительно в b/a раз, где b длина полоски меандра, а a ее ширина) в случае, когда ОЛН направлена вдоль полоски меандра.
Работа магниторезистивного датчика происходит следующим образом. При отсутствии внешнего магнитного поля и постоянного тока в датчике, протекающего через контакты 13, 15, намагниченность в магниторезистивных элементах 9-12 устанавливается в двуслойных магнитных пленках вдоль оси легкого намагничивания (ОЛН) и антипараллельно друг другу. При пропускании постоянного тока черед датчик воздействием магнитных полей, направленных поперек полоски и создаваемых токами, протекающими в двух магнитных пленках, можно пренебречь, т.к. эти поля много меньше поля магнитной анизотропии.
Пусть внешнее магнитное поле подается в плоскости датчика под углом α к ОЛН. В идеальном случае, когда толщины магнитных пленок одинаковы, размагничивающих магнитных полей нет и перемагничивание происходит когерентным вращением намагниченности. Под действием внешнего магнитного поля вектор намагниченности в пленках отклоняется на угол b<α, при этом изменение сопротивления в магниторезистивных элементах 10, 12 пропорционально , а в элементах 9, 11 cos2β. Таким образом, разность напряжений на контактах 14, 16 будет пропорциональна (cos2β-sin2β) или sin2β, т.е. при малых величинах b) напряжение сигнала считывания пропорционально углу отклонения, которое, в свою очередь, пропорционально внешнему магнитному полю. Токи, протекающие через разделительную пленку 3 и дополнительный защитный слой 5, много меньше токов, протекающих через две магнитные пленки, ввиду того, что разделительная пленка 3 и дополнительный защитный слой 5, имеющий толщину не более толщины разделительной пленки, выполнены из резистивных материалов, т.е. не происходит шунтирования магнитосопротивлений балластными сопротивлениями резистивных слоев. Дополнительный защитный слой 5 с подобной толщиной выполняет свою основную функцию, минимально шунтируя магниторезистивные пленки.
В то же время введение дополнительного защитного слоя резко увеличивает эксплуатационную надежность датчика, т.е. устраняет процессы окисления в магнитных пленках 2, 4, возникающих из-за наличия кислорода в диэлектрическом покрытии и защитном слое 7 (одним из распространенных в микроэлектронике материалов, применяемых для создания изолирующих и защитных слоев, является двуокись кремния SiO2). Процессы окисления магнитной пленки приводят к ее необратимому разрушению и значительным изменениям параметров пленки.
Таким образом, применение дополнительного защитного слоя из того же материала, что и разделительная пленка, приводит к увеличению эксплуатационной надежности магниторезистивного датчика и практически не усложняет технологию его изготовления, т.к. напыление дополнительного слоя производится в одном цикле с нанесением магнитных пленок и разделительной пленки.
Выполнение дополнительного защитного слоя из материала (например, Ti, Ta), устойчивого к воздействиям, сопровождающим изготовление слоя проводников с контактами (например, Al, Cr-Cu-Cr), позволяет изготавливать проводниковый слой с контактами без использования изолирующего слоя, что значительно упрощает технологию изготовления магниторезистивного датчика.
Таким образом, при тех же технических характеристиках предлагаемое устройство обладает повышенной эксплуатационной надежностью.
Claims (1)
- Магниторезистивный датчик, содержащий подложку, на которой последовательно расположены первая магнитная пленка, разделительная пленка, вторая магнитная пленка, проводниковый и защитный слои, отличающийся тем, что на противоположной разделительной пленке поверхности по меньшей мере одной из магнитных пленок расположен дополнительный защитный слой, выполненный из материала, идентичного по своим физико-химическим свойствам материалу разделительной пленки и устойчивого к воздействиям технологического процесса образования топологии проводникового слоя, причем толщина дополнительного защитного слоя не превышает толщины разделительной пленки.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9494027656A RU2066504C1 (ru) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | Магниторезистивный датчик |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9494027656A RU2066504C1 (ru) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | Магниторезистивный датчик |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2066504C1 true RU2066504C1 (ru) | 1996-09-10 |
RU94027656A RU94027656A (ru) | 1997-05-20 |
Family
ID=20158834
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9494027656A RU2066504C1 (ru) | 1994-07-20 | 1994-07-20 | Магниторезистивный датчик |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2066504C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536317C1 (ru) * | 2013-04-19 | 2014-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ изготовления магниторезистивного датчика |
RU2735069C1 (ru) * | 2020-04-21 | 2020-10-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Магниторезистивный элемент |
-
1994
- 1994-07-20 RU RU9494027656A patent/RU2066504C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Патент США N 4847584, кл. НО1 L 43/00, 1988. 2. Авторское свидетельство СССР N 1807534, кл. Н О1 L 43/08, 1993. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536317C1 (ru) * | 2013-04-19 | 2014-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ изготовления магниторезистивного датчика |
RU2735069C1 (ru) * | 2020-04-21 | 2020-10-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Магниторезистивный элемент |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU94027656A (ru) | 1997-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4385273A (en) | Transducer for measuring a current-generated magnetic field | |
US6717403B2 (en) | Method and system for improving the efficiency of the set and offset straps on a magnetic sensor | |
JP4347040B2 (ja) | 磁場を測定するためのセンサ及びそのセンサの調整方法 | |
WO2003107025A1 (en) | Dual axis magnetic sensor | |
KR960018612A (ko) | 자계 센서, 브리지 회로 자계 센서 및 그 제조 방법 | |
US20040165319A1 (en) | Magnetic field sensor | |
KR19990022160A (ko) | 자기 저항성 브리지 소자의 브리지 회로를 포함하는자장 센서 | |
RU2066504C1 (ru) | Магниторезистивный датчик | |
JP5007916B2 (ja) | 磁気センサ | |
JP2000180207A (ja) | 磁気センサ | |
JPH0870149A (ja) | 磁気抵抗素子 | |
RU2175797C1 (ru) | Магниторезистивный датчик | |
CN109752678B (zh) | 一种简易各向异性薄膜磁阻传感器 | |
RU1807534C (ru) | Магниторезистивный датчик | |
JPH10170619A (ja) | 磁気センサとその交番バイアス磁界印加方法 | |
JPH0266479A (ja) | 磁気抵抗効果素子 | |
RU2139602C1 (ru) | Магниторезистивный датчик | |
JPH11287669A (ja) | 磁界センサ | |
TWI703338B (zh) | 電流感測器 | |
GB2372574A (en) | Polarity sensitive magnetic sensor | |
TWI723412B (zh) | 磁場感測裝置 | |
RU2185691C1 (ru) | Магниторезистивный датчик | |
RU2236066C1 (ru) | Магниторезистивный датчик (варианты) | |
JPH0295287A (ja) | 磁電変換素子 | |
JPH05291647A (ja) | 電流センサ |