RU2601360C1

RU2601360C1 - Magnetoresistive element

Info

Publication number: RU2601360C1
Application number: RU2015128337/28A
Authority: RU
Inventors: Иван Евгеньевич Абанин; Владимир Викторович Амеличев; Владислав Викторович Аравин; Петр Алексеевич Беляков; Дмитрий Вячеславович Васильев; Дмитрий Валентинович Костюк; Евгений Павлович Орлов; Алексей Алексеевич Резнев; Александр Николаевич Сауров
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2015-07-14
Publication date: 2016-11-10

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention can be used in designs of sensors and converters of magnetic field, electric current, control of movement and rotation angle of an object. Present invention consists in that magnetoresistive element has areas of a magnetoresistive film in form of a parallelogram with an acute angle 45°, having an axis of easy magnetisation, parallel t short side of parallelogram, interconnected by non-magnetic metal webs, contact windows to sections of magnetoresistive films are made on long sides of parallelogram.

EFFECT: improved magnetosensitivity of sensor.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области производства микроэлектронных изделий и может быть использовано в конструкциях датчиков и преобразователей магнитного поля, электрического тока, контроля перемещения и угла поворота объекта, для устройств управления и автоматизации.The invention relates to the production of microelectronic products and can be used in the construction of sensors and transducers of a magnetic field, electric current, control of movement and angle of rotation of an object, for control and automation devices.

Известен магниторезистивный датчик по патенту РФ №2436200 (МПК H01L 43/08, опубл. 10.12.2011 г.), который содержит магниторезистивный элемент, содержащий участки магниторезистивной пленки, имеющей ось легкой намагниченности, параллельную короткой стороне параллелограмма, соединенные между собой немагнитными металлическими перемычками.Known magnetoresistive sensor according to the patent of the Russian Federation No. 2436200 (IPC H01L 43/08, publ. 10.12.2011), which contains a magnetoresistive element containing sections of a magnetoresistive film having an axis of easy magnetization parallel to the short side of the parallelogram, interconnected by non-magnetic metal jumpers .

Известны магниторезисторы, используемые в магниторезистивных датчиках по патенту РФ №2533747 (МПК G01R 33/09, H01L 43/08, опубл. 20.11.2014 г.) и по патенту РФ №2495514 (МПК H01L 43/08, опубл. 10.10.2013 г.), Магниторезисторы выполнены в виде коротких полосок ферромагнитного металла, соединенных магниторезистивными перемычками из немагнитного металла и ориентированных под углом 45° к оси легкого намагничивания.Known magnetoresistors used in magnetoresistive sensors according to the patent of the Russian Federation No. 2533747 (IPC G01R 33/09, H01L 43/08, publ. 11/20/2014) and according to the patent of the Russian Federation No. 2495514 (IPC H01L 43/08, publ. 10/10/2013 d.), Magnetoresistors are made in the form of short strips of ferromagnetic metal connected by magnetoresistive jumpers of non-magnetic metal and oriented at an angle of 45 ° to the axis of easy magnetization.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании магниторезистивного элемента с высокой чувствительностью, широким динамическим диапазоном и низким уровнем шума.The problem to which the invention is directed, is to create a magnetoresistive element with high sensitivity, a wide dynamic range and low noise.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, выражается в повышении соотношения сигнал/шум.The technical result obtained by the implementation of the invention is expressed in increasing the signal-to-noise ratio.

Для достижения вышеуказанного технического результата в магниторезистивном элементе, содержащем участки магниторезистивной пленки в форме параллелограмма с острым углом 45°, имеющей ось легкой намагниченности, параллельную короткой стороне параллелограмма, соединенные между собой немагнитными металлическими перемычками, контактные окна к участкам магниторезистивной пленки выполняют на длинных сторонах параллелограмма.To achieve the above technical result, in a magnetoresistive element containing portions of a magnetoresistive film in the form of a parallelogram with an acute angle of 45 ° having an axis of easy magnetization parallel to the short side of the parallelogram, interconnected by non-magnetic metal jumpers, contact windows to the sections of the magnetoresistive film are performed on the long sides of the parallelogram .

Магниторезистивные элементы выполняют из участков магниторезистивной пленки, имеющей ось легкой намагниченности. Участки магниторезистивной пленки выполняют в форме параллелограмма с острым углом в 45° и двумя короткими сторонами, параллельными оси легкого намагничивания. Указанные участки соединены между собой немагнитными низкорезистивными металлическими перемычками через контактные окна. Контактные окна расположены на длинных сторонах параллелограмма участка из магниторезистивной пленки таким образом, что при протекании тока между контактными окнами линии тока образуют с осью легкой намагниченности угол 45°. Ток протекает между контактными окнами по кратчайшему пути. Кратчайший путь определяется линией соединения соответствующих контактных окон двух соседних участков, перпендикулярной длинной стороне параллелограмма.Magnetoresistive elements are made of sections of a magnetoresistive film having an axis of easy magnetization. The sections of the magnetoresistive film are made in the form of a parallelogram with an acute angle of 45 ° and two short sides parallel to the axis of easy magnetization. These sections are interconnected by non-magnetic low-resistance metal jumpers through contact windows. The contact windows are located on the long sides of the parallelogram of the portion of the magnetoresistive film so that when current flows between the contact windows, the current lines form an angle of 45 ° with the axis of easy magnetization. Current flows between the contact windows along the shortest path. The shortest path is determined by the connection line of the corresponding contact windows of two neighboring sections, perpendicular to the long side of the parallelogram.

Выполнение магниторезистивных элементов из соединенных между собой немагнитными металлическими перемычками участков магниторезистивной пленки, выполненной полосками в форме параллелограмма с острым углом в 45°, а также выполнение контактных окон к участкам магниторезистивной пленки на длинных сторонах параллелограмма обеспечивают направление линии тока носителей заряда от контакта к контакту с образованием угла 45° с осью легкого намагничивания удаленно от краевых границ участка магниторезистивного элемента.The implementation of the magnetoresistive elements from interconnected non-magnetic metal jumpers sections of the magnetoresistive film made by strips in the form of a parallelogram with an acute angle of 45 °, as well as the implementation of the contact windows to the sections of the magnetoresistive film on the long sides of the parallelogram ensure the direction of the stream of charge carriers from contact to contact with the formation of an angle of 45 ° with the axis of easy magnetization remotely from the boundary boundaries of the plot of the magnetoresistive element.

Повышение соотношения сигнал/шум достигается за счет удаления линий тока от краев магниторезистивного элемента, где находятся флуктуирующие доменные границыAn increase in the signal-to-noise ratio is achieved by removing streamlines from the edges of the magnetoresistive element, where the fluctuating domain walls are

Указанное выполнение магниторезистивных элементов обеспечивает протекание тока при отсутствии краевых нестабильных доменов, что значительно снижает уровень шумов. В совокупности повышается соотношение сигнал/шум, что соответственно улучшает магниточувствительность датчика.The specified implementation of the magnetoresistive elements provides a current flow in the absence of edge unstable domains, which significantly reduces the noise level. Together, the signal-to-noise ratio increases, which accordingly improves the magnetosensitivity of the sensor.

В частном случае выполнения контактные окна к участкам магниторезистивной пленки выполнены на торцах и смежных с ними верхних областях магниторезистивной пленки.In the particular case of execution, the contact windows to the sections of the magnetoresistive film are made at the ends and adjacent upper regions of the magnetoresistive film.

В частном случае выполнения магниторезистивная пленка содержит четное число ферромагнитных слоев, разделенных немагнитными слоями.In the particular case of execution, the magnetoresistive film contains an even number of ferromagnetic layers separated by non-magnetic layers.

Магниторезистивные элементы могут быть выполнены из участков магниторезистивной пленки, содержащей четное число ферромагнитных слоев, разделенных слоем немагнитного материала, что позволяет формировать контактные окна к магниторезистивным участкам в торцах и смежных с ними верхних областях участков магниторезистивных элементов. Наличие, по меньшей мере, двух магнитных пленок в магниторезистивных полосках, разделенных немагнитной прослойкой, приводит к замыканию магнитного потока и, таким образом, к уменьшению размагничивающих магнитных полей, т.е. к уменьшению гистерезиса.Magnetoresistive elements can be made of sections of a magnetoresistive film containing an even number of ferromagnetic layers separated by a layer of non-magnetic material, which allows the formation of contact windows to the magnetoresistive sections at the ends and adjacent upper regions of the sections of the magnetoresistive elements. The presence of at least two magnetic films in the magnetoresistive strips separated by a non-magnetic interlayer leads to a closure of the magnetic flux and, thus, to a decrease in the demagnetizing magnetic fields, i.e. to reduce hysteresis.

Изобретение поясняется схемой магниторезистивного элемента на фиг.The invention is illustrated in the circuit of the magnetoresistive element of FIG.

Магниторезистивные элементы выполнены из участков магниторезистивной пленки 1, содержащей четное число ферромагнитных слоев, в форме параллелограмма с острым углом в 45°, соединенных между собой немагнитными металлическими перемычками 2. Контактные окна 3 к магниторезистивным участкам выполнены в торцах и смежных с ними верхних областях участков магниторезистивных элементов.The magnetoresistive elements are made of sections of the magnetoresistive film 1, containing an even number of ferromagnetic layers, in the form of a parallelogram with an acute angle of 45 °, interconnected by non-magnetic metal jumpers 2. Contact windows 3 to the magnetoresistive sections are made at the ends and adjacent upper regions of the magnetoresistive sections elements.

Магниторезистивные элементы изготавливают, по меньшей мере, из двух слоев тонкопленочного ферромагнитного материала (например, FeNiCo, включающий в себя нижний и верхний защитные слои Ti), разделенных немагнитным слоем.Magnetoresistive elements are made of at least two layers of thin-film ferromagnetic material (for example, FeNiCo, including the lower and upper protective layers of Ti), separated by a non-magnetic layer.

В реализованном магниторезистивном преобразователе, содержащем магниторезистивные элементы согласно изобретению, достигается магниточувствительность более 10 В/Тл.In the implemented magnetoresistive transducer containing magnetoresistive elements according to the invention, a magnetosensitivity of more than 10 V / T is achieved.

Claims

1. The magnetoresistive element containing portions of the magnetoresistive film in the form of a parallelogram with an acute angle of 45 °, having an axis of easy magnetization parallel to the short side of the parallelogram, interconnected by non-magnetic metal jumpers, characterized in that the contact windows to the sections of the magnetoresistive film are made on the long sides of the parallelogram .

2. The magnetoresistive element according to claim 1, characterized in that the magnetoresistive film contains an even number of ferromagnetic layers separated by non-magnetic layers.