TW468168B - Magnetoresistive devices, giant magnetoresistive devices and methods for making same background of the invention - Google Patents

Description

^6 8 1 6 8 五、發明說明（l) 發明背景： 發明的領域： 本發明係有關於磁阻及巨磁阻敦置，且特別是有關於 使甩.電化學沉積阻抗材料於傳導或部分傳導基底之磁阻 (MR)及巨磁阻（GMR)裝置及感測器之製造方法。 習知技術： 磁阻感測器在傳統上是用來讀取資料（記憶）及當與磁 鐵起使用k疋用來監控移動物體之位置。此些感測器一 般可發現使用於廣泛的用途，包括：移動的鐵磁材料偵測 及所在位置與鄰近位置感應等。阻抗的部分亦用作可調諧 ^天線及雙極性金氧半電晶體積體電路之開關或繼電器的 #分以減少源/汲極之漏電流及其他需要阻抗變化之微電 子應用。 一磁阻或磁阻感測器一般是由電性連接（或橋接）的主 材料（磁阻）區所構成的以偵測施加磁場之變化。這些主 區具有一電性阻抗作為因磁場的方向及強度兩者變 磁描^數換5之，主動材料區作為當放置在一變化外部 於 之一可變磁阻。此磁場的來源可以是内部的是源自 磁積體電路之鄰近區域’或是外部的是源自於地球的 變化〔此二阻/Λ感度是量測電阻的變化（AR)對於磁場的 化向量及隨著率雷、„也，磁場旋轉在薄膜内的内部磁 特2 L ΐ ,L動此向量之變化角度影響阻抗一 別的磁阻器之阻抗是與主動材料之結槿m…

^68168 五、發明說明（2) '—'~： ： -^ 有關而在磁阻袭置之例子中是與施加磁場的值有關。主動 材料區可包括多個不同的薄膜層，.其一般是以不同的沉積 技術成形。 在磁阻裝置中’作為主動層之典型材料是為合金，如 含有鈷、鎳、鋼或鐵之合金。此—適用之合金例子如一含 有78.5%鎳及21. 5%鐵之知名商用的透磁合金。透磁合金是 適合作為磁阻感測器因其具有高的透磁性，及電性阻抗。 在感測器的製造中，主動材料區是以沉積不同的薄膜 1於一基底上而形成。傳統上這些薄膜的沉積是以相當昂 貴的方法，如真空沉積即濺鍍和分子束磊晶，而在某些實 例中是以電子束或化學氣相沉積來成形。目前商業上可取 得的磁阻感測器是以電子束或濺鍍技術將透磁合金沉積在 矽晶片上以作為主動材料。如一具體的例子，一原型的商 用感測器是將透磁合金（鐵鎳）層濺鍍在矽基底上。還有它 們的擴展方面，磁阻若以化學氣相沉積、濺鍍及MBE等技 術‘ > 因其觉到基底尺寸的限制是難以大量生產，而在 以前嘗試以其他的方法所製造之感測器 於現代的應用需求是不足的。有些較廉價的商業沉 術，如炼旋法（ffleIt-spinning)及球磨法

(ball milling)。然而，此些技術通常會限制到異質 (heterogeneous)合金之製作。 巨磁阻感測器是由主動材料區所構成的，而即使它們 所呈現之磁阻總變化量較大但其感度是較磁阻感測器差。 有些巨磁阻感測器是以反磁性或非磁性材料層隔開磁性材

第5頁 46 8 1 6 8 五、發明說明（3) 料層所構成，而另外有些巨磁阻感測器是以粒狀的材料所 構成。此些材料之磁阻變化在某種程度上是歸因於傳導 子穿過非磁^層及伴隨在層間介面上或其鄰近之旋轉相關 散射。可相彳s的是兩磁性層間的平面内阻抗大約隨著兩礤 性層内之磁化角度之餘弦而變化。Sat〇m丨等人於|^.§·

Patent No· 5’277’991揭露了 一種巨磁阻感測器型式之材 料丄在Satomi等人所揭露的内容中，磁性及非磁性材料層 是藉由一濺艘設備而沉積在玻璃上’此製造方法使用大面 積的基底，如玻璃以製造高品質的感測器是其優點，但其 需要昂貴的設備與技術（濺鍍）則是其缺點e Daught〇n等又 在"巨磁阻感測器使用巨磁阻積層材料"一文中敘述一由巨 磁阻材料所形成之感測器。在Daught〇n等人所揭露的内容 中’感測器是以傳統的積體電路製程，即摻雜、光罩、職 鐘…等等’在一梦晶圓上製造。咽此，這些感測器亦需要 利用昂貴的藏鍍設備與技術。再者，由於在較小的石夕晶圓 基底上製造而.限制到大尺寸產.品的發展，所以此製程是更

有其限制的。W. Schwarzacher 和D.S. Lashmore 在 IEEE

Transactions on Magnetics， Vol. 32， No. 4, July 1996，所發表之文章中建議，對於薄膜之成形若使用電化 學沉積（電沉積）比其他之沉積技術是相當簡單與價廉的。 此文說明不同的電鍍金屬薄膜技術，在此亦併為 獻。 一般上’電化學沉積包括提供金屬離子於一溶液中， 这些離子由兩電極之一獲得電子而因此縮減固體電極的量

468168 五、發明說明（4) ； —~ 而 >儿積在某型式之基底材料上。一典型的電沉積半反應的' 例子顯示如下： u

Cu (aq) + 2e Cu⑻ 若溶液中（電解質）有超過一種以上之金屬離子時，有 可此會沉積出合金及純金屬Dgchwarzacher等人藉由在銅 極板上電鍍金屬薄臈而製造巨磁阻材料。然而，由於銅基 底的高傳導性會使得在電傳導量測時巨磁阻材料的短路了 因此須要一浪費時間且多餘的步驟以將鋼基底分解掉而才 能得到有意義的量測βΜ· Alper等人於Appl. phys.

Lett. W 11 〇ctober 1 993所發表之"於電沉積超 、 晶格内之巨磁阻"文章中建議，利用電沉積巨磁阻薄膜形 成感測器以作為磁性資料儲存之用，但此建議亦限制在 電沉满薄膜在銅基底上且須要將鋼基底分解掉以避免磁 器短路。 因此，儘管電沉積有其成本上的優勢’但迄今為止電 沉積技術尚未被用來製作磁阻或巨磁阻感測器。如前所 述，在以前利用電沉積法來製作感測器有其固有的問題， 特別是電沉積技術需將材料電沉積在例如銅之傳導或部分 傳導基底上。由於此基底必須是導體，所以迄今為止商業 ^並不曾有在銅基底上形成主動材料區（磁阻）而無須將銅丨 基底分解掉以避免磁阻器短路。 電沉積薄膜合金於一基底上所應用之電鍍方法、電化 學處理及電鍍設備是廣為人知的，例如，CastelUni等 人於ϋ· S. Patent No. 4’1〇3’756 ’ July 25，1 978，揭

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""" —-- — ί 五、發明說明（5) 露了於一基底上電鍵透磁合金（Permalloy)之方法及設 備。電沉積技術在以前是被用來製作磁性薄膜，如錄音磁 頭。Liao 等人於U· S. Patent No· 4, 756, 81 6 揭露 了此錄 音磁頭之製作方法’在L i ao等人所揭露的内容中，以沉積 鈷鐵薄膜所製造之錄音磁頭具有令人滿意的導磁性。然 而’這些薄膜並無磁阻效果，因此不能利用於感測器之製 造。 在磁阻或巨磁阻裝置或感測器之製造中以電沉積技術 來沉積主動阻抗材料可使得成本降低及快速且大量^

、面積基底，如玻璃上製造磁阻裝置及感測器。然而，'對於 具有適當傳導性之基底之需求是與阻抗材料短路之傾向相 抗衡，如此情況阻礙此技術之商業化。此外，迄今為止尚 無法沉積適合的材料而永久地緊附著在其他適當的基底亦 妨礙這些技術的利用。特別是迄今為止尚無法使電沉積金 屬薄膜（如’銅）附著在其上配置有傳導或部分傳導.鑛膜以 促進電沉積的大尺寸基底（如，平玻璃）。

.再者’因為磁阻及巨磁阻感測器必須立即測定一施和 磁場之強度及方向’所以最好是能.極大化感測器之内的電 性連接内連主動材料區之感度。埠今為止如此之極大化還 是難以達成的。 總而言之，對於磁阻及巨磁阻裝置，如感測.器之製 .造，有下咧需求：（1 )可以大量及低成本使用電沉積技術 製造；及（2)能滿足現代應用上具有足夠感度及可靠性之 要求。

46 8 1 6 8 五'發明說明（6) 發明概述： 以傳統方法所製作 述及其他之缺點、問題 作方法所克服。 本發明在某種程度 積的傳導（或部分傳導） 造可靠及低成本之磁阻 本發明亦提供具有 阻感測器’其中該線狀 阻疋極大化的，_如此 在一較佳實施例中 膜，至少一磁性主動材 之薄膜磁 及限制， 上是植基 基底上沉 及巨磁阻 線狀圖案 圖案之磁 可以加強 ,一絕緣 阻及感測器，所產生如上 可以被本發明之實施例製 於使用 積主動 裝置， 之磁阻 阻材料 感測器 基底其 >冗積法 導鍍膜上 成具有線 化，包括 上接鄰之 度及方向 在另 料，使其 集中器之 沉積。 在另 藉由電化 薄膜層因 ’主動材料區 狀圖案之可變 源於外部，如 磁場。每一磁 之函數。 料是以電 是施行光學微影 磁阻。這些磁阻 遠方磁鐵 阻器之阻 ，亦或 抗變化 電沉積技術 材料（磁阻） 如感測器。 器所組成之 之線寬所構 之感度。 上配置有一 沉積在此基 製程而圖案 器可偵測之 是源自内部 是所施加磁 在大面 區以製 薄膜磁 成之磁 傳導鍍 底或傳 化以形 磁場變 ，如1C 場之強 較佳實施例中，藉由 至主動材 積順序而 能集中磁通量 成形可依電沉 —較佳實施例中’磁性 替地沉積 膜層所隔 學沉積技術交 此被非磁性薄 電化學沉積高導磁性材 料區。此電極部或磁通量 積或在較後面的階段再 薄膜層與非磁性薄膜層是 在一傳導基底上，而磁性 開β磁性/非磁性薄膜層

46 8 彳 6 8 五、發明說明（7) 藉由圖案化而形成具有增強阻抗變化β 層結構可依此一方法組合成具有自扩置=巨磁阻。此薄膜 valve behavior)的巨磁阻感測器。疋真空管性能（sPin 在一些實施例中，主動材料區是電 的電路（如，電壓源' 電流源、電阻 連接至也附加 接連接至一前置擴大晶片以組人虚—及電容器）或甚至直 感測器。1磁阻或巨磁阻裝置或 本發明提供一製程使得磁性主 著在一傳導基底上而不會電性短路動f科藉由電沉積而附 括：具有氧化銦錫鐘膜之玻璃、接雜發=適用之基底包 雜鑽石，而並不限制是此些材料。’、、砷化鎵、鍺或摻 為了讓本發明之上述和兑他目沾 on θ ^ W | , 八他目的、特徵、及優點能更 明顯匆懂，下文特舉出較佳實施例 1 詳細說明如下： 兀配《所附圖式，作 圖式之簡單說明 勝!1Λ係,顯示一磁阻薄膜層沉積在一具有氧化姻錫鍍 膜之玻璃基底上之剖面圖。 第2圖係顯不配置在一具有氧化銦錫鍍膜之平玻璃基 底上之一隔離的磁阻器之示意圖。 (第3圖係顯示依據本發明之製程步驟沉積磁性主動材 科（磁阻及巨磁阻）於一具有氧化銦錫鍍膜之玻璃基底上之 區塊圖。 第4圖係顯示一巨磁阻薄膜層沉積在一具有氧化銦錫 艘膜之破璃基底上之剖面圖。

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五、發明說明（8) 第5圖係顯示配置在一具有氧化銦錫鍍膜之 底上之一隔離的巨磁阻器之示意圖。 丁观場基 第6圖係顯示依據本發明之製程 區塊圖。 少娜裂&巨磁阻器之 第7圖係顯示由四個磁阻器及四個電極部 完整的磁阻感測器之上視圖。 構成之一 第8圖係顯示依據本發明實施例方法所 之光學顯微照片（放大1 7倍）。 乍之感測器 [符號說明] 磁阻區；173、273、M3、 20〜薄膜沉積器；3〇〜主動 〜光罩製程設備；〜蝕 Π、1Ί1〜基底；12、112〜傳簞蚀睹.10 層；14、114〜鐵磁材料層；51、j :光阻幕Η:薄金屬 保護層；172、272、372、472 九阻罩幕，52、152 4 7 3〜電極部；1 〇〜預先清潔器； 材料沉積器；6 0〜光阻清潔器； 刻器；9 0〜刻痕器。 較佳實施例 根據本發明方法的較佳竇絲 磁場變化包括一在其磁阻裝置用以偵測 膜的絕緣基底。最好是限制傳導鍍膜的厚 止阻抗㈣配置在傳導材料上之使用時的短 題0 a絕緣基底較佳是為平玻璃，Glaverbel型的光學玻璃 疋特別適合，其他適用的材料還包括不鏽鋼、砷化鎵及摻 雜矽，而並不限制是此些材料。

468 1 6 8 五、發明說明（9) 基底上之鍍膜最好是由氧化銦錫（indium tin 〇xide， ITO)、氧化銦及氧化錫中選用且其具有之阻值是介於1〇至 1 00歐姆/單位面積。在本發明中氧化銦錫是特別適合作為 鍍膜材料。 至少有一磁阻區，其包括一厚度在0· 5至2 之間的 電沉積金屬材料配置於各個傳導或部分傳導鍍膜區之上。 此金屬材料層須刻意的維持最小厚度以防止沉積在直上的 :阻材料短路。在本發明中適合作為金屬材料之金屬包括 =、鉑、金、鈀、銀、銅、前列金屬合金及上述金组 ^，而並不限制是一或多項材料，其中是以銅特別適合，。 材料必須要永久地緊附著在已鍍膜基底上。迄 ίίϋ 獲得能永久地緊附著在已鐘膜基底（如氧化 六錫錄膜玻璃基底）上之金屬材料。 於電ΐ i ί : ί度在15至3°埃之間的電沉積鐵磁材料配置 電積金屬層之上。最好是能配置有10至100声鐵磁i 料。鐵磁材料最妊县出襯拍 1α主iUU層鐵磁材 上述金屬之Μ合中選用太前列金屬合金及 金屬為鐵及鎳，作為鐵磁材料之 担往4 選用°金則為透磁合金（Permal 1 〇y)。 沉積在二圖’說明前述之裝置，其顯示磁阻材料 基底11可ρ Ϊ置有部分傳導㈣的平玻璃絕緣基底上。 3\ 1 ^ ^ ^ ^ 如笛 之間更佳疋在0.8至2mm之間。 鑛膜最好是其上配置有傳導鍍膜12，傳導 金屬、氧化物或半導體薄膜。薄金屬層〗3是配 ^68168 - ) 五、發明說明（10) 置在傳導鑛膜12之上。鐵磁材料層14是配置在薄金屬層13 之上。

在一較佳實施例中，薄金屬層1 3及鐵磁材料層丨4是以 電化學法沉積，而沉積最好是在電化學電池中（未顯示）施 行’本發明所採用之典型的電化學電池包括以聚丙稀為材 質之矩形盒子。一 U形磁鐵固定在盒子之外部且提供足多句 的磁場強度，介於500-1 000高斯之間以作為磁阻材料沉積 之用。陰極是固定在電池的一端，而陽極是固定在電池的 另 知且元全.平行陰極’陰揚極是均勻的橫越整個電池。 一參考電極置於接近陰極板的中心位置。附有一可以非常 均勻攪拌溶液的裝置。溶液是以唧筒經由適當的過濾器抽 取。附有一固定在電池上的溫控器以控制溫度。此些磁阻 器可藉由習知技術之電沉積電池及技術來製造。 .薄膜13為一金屬層是配置在傳導鍍膜12之上，薄膜13 的厚度較佳是在10至200nm之間’薄膜13的金屬材料必須 要永久地緊附著在鍍膜上。本發明之金屬材料必須要永/夂 地緊附著在鍍膜上之目的是指不要使此薄膜很容易的剝離 基底上的鍍膜。銅是特別適合作為緊附著在鍍膜上令 屬。

第二薄膜14為鐵磁材料層是沉積在金屬層13之上，而 厚度較佳是在50至2000nm之間。 §阻抗材料沉積在已鐘膜基底上，磁阻區可作為其原 本設計的用途亦可進一步形成磁阻感測器。符合本發明之 磁阻感测器包括至少兩個電性連接的内連磁阻在一 ^緣基

468168 五、發明說明（π) 底上，而此絕緣基底之上配置有至少兩傳導或部分傳導鍍 膜區。本發明之每個構成^則器之磁阻包括—如前所述之 :阻裝置’此些磁阻最好是電性連接成惠司登電橋的形 i 本發明之磁阻感測器最好更包括至少一電極部配置在 ，鐘膜基底上。此電極部最好包括—電沉積電極材料配置 在已鍍膜基底之至少-部位上。此電沉積電極部 好是 位於相對磁阻器之位置，如此，電極材料才能產生集中磁 場至磁阻器的作用而不會遮蔽磁場，較佳之電極配置是能 ”：沿著它的軸集中至磁阻器i。適合作為電極之材料 ^子是可穿透材料，包括：鐵一錄、鐵_始及上述金屬之組 合’而並不限制是此些材料β 在本發明之一較佳實施例中之磁阻感測器包括至少一 厚度在〇. 5弘m至5ππη之間的電極，此電極較佳是包括一厚 度在〇.5#111至5111111之間的金屬層，其材料最好是由鉻、 鉑、金、鈀、銀、鋼、前列金屬合金及上述金屬之组合中 選用。此電極更包括至少有一厚度在1 5至3〇埃之間的電沉 f鐵磁材料。電沉積鐵磁材料最好是由鐵、鎳、銅 '鈷、 金屬合金及上述金屬之組合中選用且配置於電沉積金 i^上。因此，在一實施例中之電極材料是與组成磁阻 器之材料相同。 号每一磁阻之形狀為線形圖案其線寬是介於15至25 之卩依據本發明所製造之磁陴感測器，其線形圖案具有 較佳之線寬可極大化感測器之威度。線形圖案與其他線形

468168 _ 五、發明說明（12) — ------— 圖案兩兩之間之距離為2至20 之間。 在一較佳實施例中之磁阻感測器包括四個磁阻區 :::在基底上之排列較佳是為其中之兩個與另外；個成 磁阻區與電極部分是以施行多重光學微影製程 化。在本發明中，當金屬層及鐵磁材料層以電沉二: 膜上時，最終之阻抗材料是藉由特殊設計圖案之光罜= 而描摹形成，如第8圖所示之範例、光阻是覆蓋在一皁秦 的阻抗材料及保護被覆蓋之部分以免受到接下來之 驟之侵蝕。傳導鍍膜、鐵磁材料層及金屬層它們所露=之 區域將被飯刻掉。 第6圖是說明依據本發明之一感測器上之可變磁阻之 表面配置。區域172、272、372及472各為四個磁阻區之 :，區域173、2 73、3 73及4 73是為電極亦作為接觸點。如 第6圖所示，可變磁阻172、272、3 72及472與接觸點173、 =3、373及473電性連接成惠司登電橋的形態。接觸點要 〃外部電路連接可藉由點焊或以金線將阻抗材料與封 相連。

在感測器操作期間’接觸點應經由電壓計、:電壓源或 電容（未顯示）電性連接。 ; 、 符合本發明之一磁阻感測器較佳是當使用霍爾（Ha 1 ί) 探針以一頻率1ΚΗζ之固定電流10ma4測時其磁滯為1高 斯’其阻值介於500歐姆至3〇〇〇歐姆之間。 再請參閱第7圖’此特殊設計之感測器之最大感度是

468168 五、發明說明（13) 沿著箭頭101方向，當一此感測器暴露在變化磁場100之 101方向時電極173、273、373及473會將磁通量沿著它們 的轴調準且將磁場集中在磁阻172及372上。 當施加一變化磁場100於箭頭101方向時，磁阻感測器 之磁阻172及3 7 2會具有一電阻，此電阻是反比於所施加之 磁場100的強度，而磁阻&72及472會具有一電阻，此電阻 是正比於所施予之磁場100的強度。此反向磁阻響應作用 加上惠司登電橋而增加此磁阻感測器之感度。在某些應用 上電極可以是很厚以集中磁場100至磁阻172及372上，如 此可使磁阻172及372之感度大幅增加《此例中磁阻272及 472由於電極173、273、373及473的遮蔽而不受到磁場1〇〇 的作用。 在本發明之另一實施例中是為巨磁阻裝置，用以俄測 磁場之變化，包括一在其上配置有至少—厚度小於2〇〇〇埃 的傳導或部分傳導鍵膜的絕緣基底。絕緣基底最好是厚度 在0.8至2mm之間，部分傳導鍍膜最好是為厚度在〇 2至2^ 之間的氧化銦鈥，且其具有之阻值是介於1〇至1〇〇歐姆 /單位面積。其他適用之鍍膜材料還包括氧化銦及氧化 錫。其他適用之基底還包括不鏽鋼、砷化鎵及摻雜矽。 在已鍍膜基底上至少有一磁阻區，其包括一厚度 5至1以m之間的電沉積金屬材料配置於各個傳導或· 導鍵膜區之上^電沉積金屬材料必須要永久地緊附 鍍膜基底上。至少一雙複合層（多層）配置在電沉積 料之上，適合作為金屬材料之金屬包括鉻鉑^材

第16頁 4 6 8 彳 6 8 五、發明說明（14) ，:銅、鋁、鈦、前列金屬合金及上述金屬之組合，其中 =以.'洞，別適合。金屬材料層之上配置有⑽至Μ 〇雙複合 「 雙複合層包括至少—薄膜層之内配置有較佳為 0 層厚度介於20至30埃之間的電沉積鐵磁材料層，及 ,二从:Ϊ層之内配置有較佳為3至10層厚度介於8至13埃 ί:數量U Ϊ Τ。雙複合層之數量以及组成每-雙複合 一 ^疋隨所使用之对料最終所使用之阻抗材料 100 ，當沉積一鈷/鋼複合層，較佳為具有30至 1 U U钴層及1鋼層。 鎳、ί本ϊ明i巨磁阻f置所適合之鐵‘材料包栝：鐵、 適合作為鐵磁及上述金屬之組合中選用，較 佳為姑-錄及銘-L、銅錄一始、鐵-姥及上述金屬之組合’較 器包i實巨磁阻感測器裝置’此巨磁阻感測 分傳導鑛膜的厚度小於_埃的傳導或部 100歐姆/單位面°傳導鍍膜具有之阻值是介於10至 阻在一絕緣基底上兩 態。，電性連接可以連接成惠司登電橋的形 可以發明之—巨磁阻感測器。基底⑴ 上配置有傳導鑛J度及尺寸。如第，所示’基底111其 ' 。傳導鏟膜1乂 2取好是金屬、氧化物

Η 第17頁 15 8 1 6 8 - - --—- __( 五 '發明說明（15) ---- 或半導體薄膜。在一特佳實施例中氧化銦錫（indium tin oxide，I TO)是特別適合作為鍍獏材料。傳導鍍膜具有之 阻值較佳是介於10至100歐姆/單位面積。其他適、用之鍍膜 材料還包括氧化銦及氧化錫。其他適用之基底還包括不鏽 鋼、砷化鎵及摻雜矽。 如同磁阻感測器，依據本發明之巨磁阻感測器可以更 =括一電極部.同樣地’此電極部最好包括一電沉積電極 2配置在已鍍膜基底之至少一部位上。此電沉積電極部 f最好是位於相對磁阻器之位置，如此，電極材料才能產 ^集中磁場至磁阻器的作用而不會遮蔽磁場，較佳之電極 配置是能將磁場沿著它的軸集中至磁阻器上。 晴參閱第4圖，依據本發明之巨磁阻感測器，薄金屬 是配置在傳導鍍膜112之上，薄金屬層ιΐ3其具有之 =、厚度是介於10至2〇〇nm之間。薄膜113的金屬材料必須 久地緊附著在傳導鍍膜上。此金廣層適用之金屬材料 之έ 鉑、金、鈀、銀、銅、前列金屬合金及上述金屬 、、且σ ’其中是以鋼特別適合作為緊附著在鍍膜上之金 主動層114是由一些鐵磁層或非鐵磁層所組成。此多 之屋膜4是直接配置在薄金屬層113之上°各鐵磁層較佳 Γ'1 鋼、度尺介於20至30埃之間，適用之材料包括：鐵、鎳、 作氣^㈤列金屬合金及上述金屬之組合中選用，較適合 •鐵、、磁材料之合金包括：钻“錦_銅 ' 錄-銅、錄~鐵、鈷 鈷-鎳、鈷-鉑及鐵-鍺，較佳為鈷-鎳及鈷_鎳_鋼，

468160 五、發明說明（16) 而並不限制是此些材料。各非鐵磁層較佳之厚度是介於8 至50埃之間，適用之材料包括：銅、銀、鉑、纪、欽、 鉻、铑及上述金屬之組合，而並不限制是此些材料。

在一較佳實施例中多層薄膜11 4是施行電化學沉積而 形成。此些多層薄膜之各薄膜之相關厚度會影響所得之咸 測器結構之相關雜訊感度’例如’ 一厚度1 2埃之鋼層與 一厚度20埃之鈷層交疊組成之結構比一厚度24埃之銅層 與一厚度20埃之鈷層交疊組成之結構可產生較佳感度而 較無雜訊（磁滯多）之感測器。後者之感度較前者差且是典 型線性地磁場響應。 當薄金屬層113以電化學沉積在傳導鍍膜112之上，薄 膜113的金屬材料必須要永久地緊附著在傳導鍍膜上，若 有剝落則須重鍍。如前述磁阻感測器之光罩製程亦同樣施 行於巨磁阻感測器之製程。 現請參閱第3圖，巨磁阻感測器之例子中，須要一厚 度介於1至3 /zm之間之電極部以作為遮蔽磁場100至磁阻 272及472的作用，是因為所有四個磁阻172、272、372及 472的作用對於磁場1〇〇具有相同的響應功能（如第6圖所 示）〇

本發明之巨磁阻感測器中之磁阻272及472可被不變磁 阻所取代以平衡電橋電路。此例中，當如此之巨磁阻感測 器使用於前置擴大電路時兩平衡磁阻272及472是隨意地置 放在電路板或積體電路上。 請參閱第3圖，說明依據本發明感測器之製造程序之

第19頁 16 8168_______ 五、發明說明（17) 示意圖。傳導材料鍍膜的基底11(如第1圖所示）是作為電 化學沉積用，以下將更詳盡說明，基底11之尺寸根本上的 限制在於施行電化學沉積步驟時之電化學電、池尺寸。 在一較佳實施例中’基底11是厚度1.1隱的〇1&丫61^61 型玻璃’而其上具有一厚度介於0.02至0.2 之間的氧化 銦錫鍍膜’此鍍膜之阻值是介於10至100歐姆/公分。 預先清潔器10準備基底11和傳導鍍膜丨2是作為電化學 沉積用，每一基底是以去離子水及酸性溶液用超音波清 潔°每一基底是與一銅迴路電性接觸。 —薄 在基底11 較佳實施 解質。薄 間的第一 一薄膜削 為將此基 去。再將 少一厚度 上，傳導 的電傳導 緊附著在

金屬層13(如第4圖所示）是以電化學法直接沉積 之上’或另一方式為沉積在傳導鍍膜丨2上。在— 例中，溥膜 >儿積器2 0包括一電化學電池及一銅, 膜沉積器20沉積至少一厚度介於〇. 〇1至〇. 2从出^ 銅層（未顯示）在配置於基底上之傳導鍍膜上。£ 皮器（未顯示）剝去此至少一第一銅層，另一方^ 底由電化學電池移出，再將此第-金屬層以手孝 HI放二電化學電池中’薄膜沉積器20沉们 ''至2〇〇nm之間的第二鋼層在傳導鍍膜12 鑛膜12上原先被剝去的第一 ' 以你失π 本* 銅層疋作為提供必穷

以作為下一步之沉積用。第二銅 已鍍膜玻璃上。 扣蛇水久扣 磁性的主動材料沉積器30沉藉5小 立 ⑷如第i圖所示）在薄金屬層13儿上積材料薄膜 器，主動材料沉積器3。包括一電化學電池及：作磁二感積則

16 8 1 6 8 五、發明說明（18) 單一的磁性元素或磁性合金的溶液。在一較佳 例中， 磁性合金包括鎳及鐵。磁阻材料沉積器3〇 盔^ 度介於50至200_之間的磁性合金於薄金屬。：。巨： 包ΪΪ供：Ϊ上具有傳導鍵膜之基底，需要-額 積器交替地沉積磁性薄膜層與非 磁性溥膜層在基底上。 、本發明亦指出電沉積磁阻材料於絕緣基底上及必須要 水久地緊附著此基底之方法，此方法包括提供—在其上良 =-厚度介於0.2 W的傳導或部分傳導鐘膜的絕緣f 底^及電沉積至少一第一金屬層在傳導或部分傳導録膜的 至少一區域。傳導或部分傳導鍍臈是由氧化銦錫（丨以“爪 tin oxide, ITO)、氧化銦及氧化錫中遘用，較佳為氧化 銦錫。第一金屬層的厚度較佳是在〇5坌2)m之間] 明之金屬層適用之金屬材料包括絡、鉑、金、叙、娘、 0 銅、前列金屬合金及上述金屬之組合，較佳為銅，^並 限制是此些材料。 下一步驟包括移除配置於傳導或部分傳導鍍膜上之第 一金屬層。在移除第一金屬層之後，再沉積一厚度介於〇. 5至2#m之間的第二金屬層於傳導或部分傳導鍍膜上，再 況積至少一磁阻材料薄膜於第二金屬層上。移除第一金屬 層之較佳方式為將此第一金屬層剝離已鍍膜基底。電沉積 期間所提供之磁場強度較佳為5〇〇至2〇〇〇高斯。 在本發明之進一步的實施例中是提供一製造感測器之 方法，此方法包括提供一在其上配置有一傳導或部分傳導

第21頁 五、發明說明（19) „ 錄膜的絕緣基底’一厚度介於0.5至2 之間的鋼金屬層 是必須永久地緊附著在傳導或部分傳導鍍膜上。至少有一 厚度在15至30埃之間的鐵磁材料電沉積於銅金屬層之上。 至少一部分的鐵磁材料層及銅金屬層及傳導或部分傳導鏟 膜被姓刻掉以形成至少兩個分隔的主動材料區。第5圖說 明本發明之巨磁阻，每一主動材料區是内連成電橋形態。 此方法中基底之厚度較佳為介於〇. 8至2min之間，傳導 或部分傳導鍍膜是由氧化銦錫、氧化銦及氧化錫中選用， 較佳為氧化銦錫。 電沉積至少 積10至100層鐵磁材料 前列金屬合金及上述金 合金（Permalloy)。 此方法更包括形成 藉由電沉積電極材料於 極材料是位於能將作用 遮蔽磁場之位置，較佳 集中至磁阻上。適合作 包括··鐵-鎳、鐵—鈷及 在本發明之另一實 價測磁場變化之方法， 與磁阻裝置之製造相同 之步驟包括電沉積至少 屬材料在傳導或部分傳 材料於鋼金屬層上之步驟包括電沉 ’鐵磁材料是由鐵〜錄〜銅、^、， 屬之組合中選用，較佳為鎳及透磁 至少一電極部在基底 傳導或部分傳 於此裝置之磁 之電極配置是 為電極之材料 上述金屬之組 施例中是提供 此方法之基底 ，至少製造一 一厚度介於〇. 導鐘膜的每一 上，電極部是 上，電沉積電 至磁阻而不會 場沿著它的軸 可穿透材料， 導鍍膜 場集中 能將磁 最好是 合。 一成形巨磁阻裝置以 及基底鍵膜之製造是 磁阻部。沉積巨磁阻 5至1.0 //m之間的金 區域，此傳導或部分

1^^ 第22頁 468168 五、發明說明（20) 配置於基底上，金屬材料必須要永久地緊附著 材料，每-雙複：ί:;ί:積；緊附著此基底上之金屬 鐵磁材料及一厚度度介於2°至30埃之間的 合之鐵磁材料包括；鐵ΛΓ鋼間：， 述金屬之組合，較適合作為鐵磁4别列金屬合金及上 平通aTF马鐵磁材料之合今白她 二鎳，、鎳-鐵、㈣、㈣1:/:鐵括心述 ΓΓ圭為姑—鎳及姑-鎳-銅。適用之非鐵磁材 π.銅、銀、鉑、鈀、鈦、鉻、铑及上述金屬之組 :層：：法包括電沉積3。至m雙複合層於電沉積金屬材 此方法如同製造磁阻感測器之方法可以更包括 =一電極部位於相對巨磁阻部之位置，如此電極部至 旎將作用於此裝置之磁場集中至巨磁阻部而不會遮j才 場，較佳.之電極配置是能將磁場沿著它的軸集中至礤^ 上。適合作為電極之材料最好是可穿透材料，包括·趨 鐵、鐵-銘及上述金屬之组合。 為了要製造依據本發明之一巨磁阻裝置及感測 ΐ ΐ ί ί在一電化學電池30内沉積。此電沉積之電解質ΐ 液為氨基磺酸鈷、硫酸銅及硼酸。 寶办 另一種沉積電極部之方法，是使用—多重光罩製 (1)，此製程中，光阻將覆蓋整個主動層之表面且只 、273、373及473之接觸窗以使得能沉積穿過接魎 歯之電極部薄膜層，如第6圖所示。 ％筏觸

8 188

電極部沉積器5 〇沉積電 沉積器50可以與作為沉積主 池及一作為沉積一單一的磁 或不同。電極部薄膜層之厚 —光阻清潔器60是用來 層表面之光阻》 極部材料於接觸窗内’電極部 動磁性材料沉積器之電化學電 性元素或磁性合金的溶液相同 度介於0.1至5 之間。 去除電極部薄膜層沉積後主動

光罩製程（2)70將遮罩如第6圖所示之樣品之最終圖 蝕刻器80是作為移除介於磁阻線之間的區域及介於 極部之間的區域，如第6圖所示。較佳為移除所有所提及 的傳導村料’包括：磁阻感測器之主動層14、巨磁阻感 器之主動層114、傳導層13及氧化銦錫層112。蝕刻器⑽所 使用之蝕刻劑可以是一或數種蝕刻劑而依序蝕刻金屬層13 及氧化銦錫層。若傳導鍍膜未被移除則可變磁阻與相鄰的 可變磁阻間將無法絕緣（未顯示）^當一可變磁阻電性連接 至附加的電路以形成一磁阻感測器時，下面的氧化銦錫層 會成為電流的路徑，鄰近磁阻線之電流會側向傳導以替代 由磁阻所組成之磁阻線路徑傳導。沿著替代路徑之縮減電 流會降低感測器之整體的效率。 若有需要的話，刻痕器9 0是作為最後基底〗丨之刻痕之 用》刻痕器90是作為基底Π所需要之各種刻痕之用以及基 底上之作為最終應用之磁阻之各種刻痕之用。 後’各個感測器將以步驟1 0 〇之方法封裝。 f?施例沉積及微影製程以製作磁阻感測器

468168 五、發明說明（22) 1 .基底： 破璃型式：Glaverbel 厚度：1. 1 mm 氧化麵錫：15歐姆/單位面積 2.預先清潔步驟： a)樣品製備：將氧化銦錫鍍膜玻璃切割成3. 5" X .· 3. 5"之方塊’再將此方塊與一環繞在3"直徑沉積窗之銅迴 路電性接觸。3 ”直徑沉積窗是以電鍍帶與電解質隔離 b )預先清潔： 超音波清潔：4 Οζ/Gal micro，50C，3min 去離子水：50C，3min 2. 5 %硫酸水溶液蝕刻1 m i n 再以去離子水沖洗 3. 沉積銅： a)銅導線層沉積所使用之電解質： 焦磷酸銅水溶液：333ml/L ; 水：333ml/L ; pH : 8. 8 b)沉積條件： 陽極：鋼 電鑛電位勢：靜態電位勢沉積於_2. 〇v飽和甘汞電極 (saturated calomel electrode, SCE) 溫度：環凌溫度 陰極需與陽極保持平行以達成均勻之鑑膜厚度

第25頁 468168 五、發明說明（23) c )銅導線層沉積及接合處理： 厚度5Onm之銅薄膜被沉積在預先清潔之氧化銦錫鍍膜 玻璃上’然後將此玻璃吹乾’再以刻痕膠帶將鋼薄膜移 除’再以2· 5%硫酸水溶液蝕刻及以去離子水沖洗，之後再 重複沉積製程直到銅薄臈沉積在氧化銦錫鍍膜玻璃上之厚 度以電荷通過之測量為4 5 n m 4.透磁合金層沉積： 電解質：氨基續酸鎳315ml/L，抗壞血酸（抗氧化 劑）6g/L，氨基確酸鐵30ml/L，顿酸3〇g/L，糖精2g/L， 溫度：5 0 t： pH ： 8. 8 使用磁場：600高斯平行薄膜表面 沉積期間不攪動，透磁合金所需沉積之厚度至以電量 計測量為250nm 5·微影： a) β潔.將樣品以丙酮、異丙醇、去離子水於低旋轉 速度500RPM)沖洗6〇秒，然後以4〇〇〇RpM旋乾2〇秒。 b) 將樣品放在烤箱中以120 °c烘烤15分鐘，然後將其 冷卻3分鐘。 ’ c) 將樣品旋覆光阻（Shipley, Inc_ #1813)，先設定 700 RPM ’旋覆6秒，再設定4000 RPM，旋覆60秒。 ^將樣品放在烤箱中以120 »c烘烤2〇分鐘，然後將其 冷钟3分鐘。 )將樣品上光阻、對準及在紫外線1 5 m V / c m2曝光（設

第26頁 d 6 8 1 R _______:-- . 五、發明說明（24) 定曝光1 4秒） 〇將樣品先靜置在旋轉器上沖洗顯影劑60秒’再以低 旋轉速度（ 5 0 0RPM)以水及顯影劑顯影10秒，再沖水55秒’ 再將樣品高速旋乾（40 00RPM)1分鐘。 g)將樣品以120 °C硬烤20分鐘。 6. 钱刻： a)溶液：

FeCl3 50 g/1 HC1 37% 50〇C h b )將樣品浸入溶液1 〇秒。 c) 將樣品以150 °C烘烤5分鐘。 d) 將樣品再浸入溶液2分鐘。 e) 將樣品以丙晒沖洗以除去光阻。 7. 切割：將樣品以商用切割器切割成各個感測器，以 膠帶黏住玻璃基底之玻璃面再以切割輪片1〇PBM〇5〇A切 割。 第6圖為以本實施例方法所製作之樣品之光學顯微照 片。 實施例2 -巨磁阻及感測.器之製作 丨） 1.基底： j y 玻璃型式：Glaverbel 厚度：1. 1 mm 氧化姻錫♦ 1 5歐姆/早位面積

第27頁 46816 8 . 五、發明說明（25) 2.預先清潔步驟：

a) 樣品製備：將氧化銦錫鍍膜玻璃切割成3. 5 π X 3. 5"之方塊’再將此方塊與一環繞在3 „直徑沉積窗之銅迴 路電性接觸。3 ”直徑沉積窗是以電鍍帶與電解質隔離 b) 預先清潔： 超音波清潔.4 〇z/Gal micr'O，50C，3min 去離子水：50C，3min 2. 5 %硫酸水溶液餘刻1 m i η 再以去離子水沖洗 3. 沉積銅： a) 鋼導線層沉積所使用之電解質： 焦磷酸鋼水溶液：333ml/L ; 水：333ml/L ; pH ： 8. 8 b) 沉積條件： 1¼'極：銅 電鍍電位勢：靜態電位勢沉積於_2. ον飽和甘汞電極 (saturated calomel electrode, SCE) 溫度：環境溫度 陰極需與陽極保持平行以達成均勻之鍵膜厚度 c) 鋼導線層沉積及接合處理： 厚度5Onm之銅薄膜被沉積在預先清潔之氧化銦錫鍍膜 玻璃上，然後將此玻璃吹乾，再以刻痕膠帶將銅薄膜移 除’再以2. 5 %硫酸水溶液飯刻及以去離子水沖洗，之後再

第28頁 五、發明說明（26) "' 重複沉積製程直到銅薄膜沉積在氧化銦錫鑛膜玻璃上之厚 、 度以電荷通過之測量為4 5 n m 4，巨磁阻複合層沉積： 電解質：氨基磺酸鈷500ml /L，硫酸銅2. 947g，硼酸 30g/L ，水500ml 。 溫度：環境溫度 ， pH : 2, 2

鈷陰極電位勢-1. 8V 鋼陰極電位勢-〇.26V 電鑛録至20埃，關閉電源3秒後再電鍍銅至9埃 5 _微影： ^^ a) 清潔：將樣品以丙酮、異丙醇、去離子水於低旋轉 速度（~500RPM)沖洗60秒，然後以4000RPM旋乾20秒。 b) 將樣品放在烤箱中以丨2〇 t烘烤丨5分鐘，然後將其 冷卻3分鐘〇 c) 將樣品旋覆光阻（Shipley， Inc. #1813)，先設定 7G〇 RPM ’旋覆6秒’再設定4000 RPM，旋覆60秒。 d) 將樣品放在烤箱中以120 t烘烤20分鐘，然後將其

冷卻3分鐘D e) 將樣品上光阻、對準及在紫外線15 v/cm2曝光（設

定曝光1 4秒） Y )將樣品先靜置在旋轉器

置在旋轉器上沖洗顯影劑6 〇秒，再以低 以水及顯影劑顯影1 〇秒，再沖水55秒， :4000RPM)1 分鐘。 4 6 8 16 8 五、發明說明（27) g)將樣品以120 °C硬烤20分鐘。 6.钱刻： a) 溶液：

FeCl3 5 0 g/1 HC1 37% 50 °c b) 將樣品浸入溶液1 〇秒。 c) 將樣品以1 5 0 °C烘烤5分鐘。 d) 將樣品再浸入溶液2分鐘。 e) 將樣品以丙酮沖洗以除去光阻。 册7.切割將樣品以商用切割器切割成各個感測器’以 膠▼黏住玻璃基底之玻璃面再以切割輪片1〇pBM〇5〇A切 割。 限 和 視 — 本發明雖然已以較佳實施例揭露如上，然並非用 f本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 ^圍内’當可作更動與潤飾，因此本發明之保護範圍 後附之申請專利範圍所界定者為準。

第30頁

Claims (1)

1. 案號 88116494 468168 六、申請專利範圍 1 ·—種磁阻裝置，用以偵測磁場變化包括： 一在其上配置有至少一厚度小於2000埃的傳導或部分 傳導鍍臈的絕緣基底，該鍍膜具有之阻值是介於10至100 歐姆/單位面積；以及 至少一磁阻區，包括： 至少一厚度在〇. 5至2 JW1D之間的電沉積金屬材料層配 置於該至少一傳導或部分傳導鍍膜區之上’該電沉積金屬 材料層必須要永久地緊附著在該已鍍膜基底上；及 至少一厚度在15至30埃之間的電沉積鐵磁材料層配置 於該至少一電沉積金屬層之上。 2.如申請專利範圍第1項所述之裝置’其中該絕緣基 底是為厚度在0.8至2mm之間的平玻璃。 3·如申請專利範圍第2項所述之裝置’其中該傳導或 部分傳導鍍膜是由氧化銦錫、氧化銦及氧化錫中選用。 4. 如申請專利範圍第1項所述之裝置，其中該絕緣基 底是由不鏽鋼、砷化鎵及摻雜矽中選用。 5. 如申請專利範圍第3項所述之裝置，其中該部分傳 導鍵膜是為氧化銦錫。 6‘如申請專利範圍第1項所述之裝置’其中該金屬材 料是由鉻、鉑、金、鈀、銀、銅、前列金屬合金及上述金 屬之組合中選用。 其中該金屬材 7·如申請專利範圍第6項所述之裝置 料是為銅。 8_如申請專利範圍第i項所述之裝置，其中配置有1〇 _材料，該鐵磁材料是由鐵、錄、銅

   / 6 8 1 6 8 ___1S_MH6494

   選用 六、申請專利範圍 列金屬合金及上述金屬之组合中 修正 料包括鎳 9.如申請專利範圍第7項所迷 权放 〜装罝’其中 該鐵磁材 10. 如申請專利範圍第8項所 料包括鐵。 i之裝置，其中該鐵磁材 11. 如申請專利範圍第8項所述 甘士―人八士 括透磁合金。 （之裝置’其中該合金包 1 2 · —種磁阻感測器，包括： 一在其上配置有至少兩厚度小於2〇〇〇埃的傳導或部分 傳導鍍膜的絕緣基底，該鍍膜具有之阻值是介於1〇至1〇〇 歐姆/單位面積；以及 至少兩電性連接磁阻器，其中各該至少兩磁阻器包 括： 至少一厚度在0.5至2//m之間的電沉積金屬材料層配 置於各該至少兩傳導或部分傳導鑛膜區之上，該電沉積金 屬材料層必須要永久地緊附著在該已鍍膜基底上；及 至少一厚度在15至30埃之間的電沉積鐵磁材料層配置 於該至少一電沉積金屬層之上。 1 3.如申請專利範園第1 2項所述之磁阻感測器，其中 各該至少兩傳導或部分傳導鍍膜區之形狀是為線形圖案， 其線寬為介於15至25 /im之間。 14,如申請專利範圍第1 2項所述之磁阻感測器，其中 該絕緣基底是由平玻璃、不鏽鋼、珅化鎵及摻雜石夕中選 用。 15 ·如申請專利範園第1 2項所述之磁阻感測器，其中

   8011-2796PF1;Yen.ptc 第 32 頁 4 6 8 彳 6 8 ---案號 88116494 ^ %修正 六、申請專利ιιϊ ' I ^ ' --- 該部分傳導鍍膜是由氧化-riTTb銦及氧化錫中選用。 16.如申請專利範圍第1 5項所述之磁阻感測器，其中 該絕緣基底是為厚度在0 . 8至2mm之間的平玻璃及該部分傳 導鑛膜是為厚度在0.2至2弘m之間的氧化銦鈦，該鍍膜具 有之阻值是介於10至1〇〇歐姆/單位面積。 1 7.如申請專利範圍第1 2項所述之磁阻感測器，包括 四個磁阻區，四磁阻區在該基底上之排列是為其中之兩個 與另外兩個成90度角。 18.如申請專利範圍第12項所述之磁阻感測器，其中 該四個磁阻器是電性連接成惠司登電橋的形態。 1 9 _如申請專利範圍第1 2項所述之磁阻感測器，其中 該金屬村料是由鉻、銘、金、把、銀、銅、前列金屬合金 及上述金屬之組合中選用。 20.如申請專利範圍第19項所述之磁阻感測器，其中 該金屬材料是為銅。 21 如申請專利範圍第1 2項所述之磁阻感測器，其中 配置有10至1〇〇層鐵磁材料，該鐵磁材料是由鐵、鎳、 銅、鈷、前列金屬合金及上述金屬之組合中選用。 22 .如申請專利範圍第2 1項所述之磁阻感測器，其中 該鐵磁材料包括錄。 23 ·如申請專利範圍第2 1項所述之磁阻感測器，其中 該鐵磁材料包括鐵。 24 .如申請專利範圍第2 1項所述之磁阻感測器，其中 該合金包括透磁合金。 25♦如申請專利範圍第1 2項所述之磁阻感測器，更包

   8011-2796PFl;Yen.ptc 第33頁 _88116494 WXTi 修正 1 6 8彳6 8棄號 六、申請專利範圍 括至少一電極部配置在該絕緣基底上’該絕緣基底上配置 有該傳導或部分傳導鍍膜。 2 6 .如申請專利範圍第2 5項所述之磁阻感測器，其中 該至少一電極部包括一電沉積電極材料區配置在該至少兩 傳導或部分傳導鍍臈之至少一區上，該電沉積電極材料區 是位於相對該至少兩磁阻器之位置’如此，該電沉積電極 材料區才能產生集中磁場至該至少兩磁阻器的作用而不會 遮蔽磁場。 27 .如辛請專利範圍第2 6項所述之磁阻感測器，其中 該至少一電極部將磁場沿著該電極部的軸集中至該至少兩 磁阻器。 28 .如申請專利範圍第2 5項所述之磁阻感測器，其中 該至少一電極部包括可穿透材料，該可穿透材料是由鐵_ 鎳、鐵-鈷及上述金屬之組合中選用。 29 .如申請專利範圍第2 5項所述之磁阻感測器，其中 該至少一電極部之厚度在〇. 5 y m至5 mm之間且包括至少一 厚度在0.5从m至5mm之間的金屬層’該金屬層之材料是由 鉻、始、金、鈀、銀、銅、前列金屬合金及上述金屬之組 合中選用；及 至少一厚度在1 5至3 0埃之間的電沉積鐵磁材料層配置 於該至少一電沉積金屬層之上，該電沉積鐵磁材料最好是 由鐵、鎳、銅、始、前.歹I]金屬合金及上述金屬之組合中選 用。 3 0 .如申請專利範圍第1 2項所述之磁阻感測器，其中 該磁阻感測器當使用霍爾（H a 11)探針以一頻率1 Κ Η z之固定

   8011-2796PF1;Yen.ptc 第34頁 468168 _ 案號 88Πβ4!Μ

   六、申請專利範圍 電流1 Offla量測時其磁滯Α ]古时* 咖歐姆之間 滯為1尚斯’其阻值介〇歐姆至 31. —種磁阻感測器，包括： 膜的；ί 至少兩厚度小於2_埃的氧化銦錫鍍 =平玻璃，該鑛膜具有之阻值是介於1G至⑽歐姆/單位 卸積，以及 至少兩電性連接磁阻器’其中各該至少兩磁阻器包 枯_ _至少一厚度在0. 5至2 之間的電沉積銅層配置.於各 該至少兩氧化銦錫鍍膜區之上，該電沉積銅層必須要永久 地緊附著在該已鍍膜基底上；及 10至100層之電沉積透磁合金層配置於該銅層之上， 各該電沉積透磁合金層厚度在15至3 0埃之間；及 至少一電極部包括一電沉積電極材料區配置在該至少 一氧化錮錫鍍膜區上，該電沉積電極材料區是位於相對該 至少兩磁阻器之位置，如此，該電極部將磁場沿著該電極 部的軸集中至該至少兩磁阻器而不會遮蔽磁場。 3 2.如申請專利範圍第3〗項所述之磁阻感測器，其中 各該至少兩磁阻器之形狀是為線形圖案，其線寬為介於15 至2 5从m之間。 3 3 . —種磁阻感測器，包括：

   v 一在其上配置有至少兩電性連接矩形磁阻器的絕緣基 底’其中各該至少兩磁阻器包括一厚度小於2〇〇〇埃之線形 圖案的傳導或部分傳導鍍膜，該傳導或部分傳導鍍膜之上 配置有至少一厚度在0.5至2 /zm

   8011-2796PF1;Yen.ptc 第35頁 4 S 8 ϊ 6 8 — 索號 88116494 车 月 曰 修正 六、申請專利範圍 電沉積金屬材料層必須要永久地緊附著在該已鍍膜基底上 及至少一厚度在1 5至3 〇埃之間的電沉積鐵磁材料層配置於 該至少一電沉積金屬層之上，其中該線形圖案之線寬是介 於15至25 //m之間。 34.如申請專利範圍第3丨項所述之磁阻感測器，其中 該線形圖案所給定之一部位與所給定另一部位線形圖案間 之距離為介於2至2 0 之間。 35，一種巨磁阻裝置，用认偵測磁場變化包括： 一在其上配置有至少一厚度小於2000埃的傳導或部分 傳導錢膜的絕緣基底，該鍍膜具有之阻值是介於10至1〇〇 歐姆/單位面積；以及 至少一磁阻區，包括： 至少一厚度在〇. 5至1 之間的電沉積金屬材料層配 置於該至少一傳導或部分傳導鍍膜區之上’該電沉積金屬 材料層必須要永久地緊附著在該已鍍膜基底上；及 至少一雙複合層沉積在該至少一電沉積金屬材料層之 上’各該一雙複合層包括至少一厚度介於2〇至3〇埃之間的 電沉積鐵磁材料層及一厚度介於8至13埃之間的電沉積非 鐵磁材料層。 36·如申請專利範圍第35項所述之巨磁阻裝置，其中 該絕緣基底是為厚度在〇.8至2mm之間的平玻璃。 37.如申請專利範圍第36項所述之巨磁阻裝置，其中 該傳導或部分傳導鍍膜是由氧化銦錫、氧化銦及氧化錫中 選用。

   - 索號肋116494__a a ::日卜修鸟----- 六、申請專利範圍 |; 一一…. Lrr.-r···— 該絕緣基底是由不鏽鋼、砷化鎵及摻雜矽中選用。 3 9 .如申請專利範圍第3 7項所述之巨磁阻裝置，其中 該部分傳導鍍膜是為氧化銦錫。 40.如申請專利範園第35項所述之巨磁阻裝置，其中 該金屬材料是由絡、鉑、金、把、銀、鋼、鋁、歛前列金 屬合金及上述金屬之組合中選用。 41·如申請專利範圍第4〇項所述之巨磁阻裝置’其中 該金屬材料是為銅。 42. 如申請專利範圍第35項所述之巨磁阻裝置，其中 於該電沉積金屬材料層之上配置有30至600雙複合層。 43. 如申請專利範圍第35項所述之巨磁阻裝置’其中 於各該至少一雙複合層之内配置有5至15層電沉積鐵磁材 料層。 44. 如申請專利範圍第35項所述之巨磁阻裝置’其中 於各該至少一雙複合層之内配置有3至10層電沉積非鐵磁 材料層^ 45. 如申請專利範圍第35項所述之巨磁阻裝置，其中 該鐵磁材料是由鐵、錄、銅、姑、則列金屬合金及上述金 屬之組合中選用。 46·如申請專利範圍第45項所述之巨磁阻裝置，其中 該合金是由鈷_鎳—銅、鎳-銅、鎳-鐵、鈷-鐵、鈷-鎳、鈷 -銘、鐵〜鍺及上述金屬之組合中選用。 47. ~種巨磁阻感測器，包栝： 一在其上配置有至少兩厚度小於2000埃的傳導或部分 傳導鍍祺的絕緣基底，該鍍膜具有之阻值是介於10至100

   468168 月.日_修正 其中各該至少兩磁阻器包 --.素號 88116494 _ 年 六、申請專利範圍 歐姆/單位面積；以及 至少兩電性連接磁阻器， 括： @ 少一厚度在〇_ 5至1私1™之間的電沉積金屬材料層配 該至少兩傳導或部分傳導鍍膜區之上，該電沉積金 屬材料：：須要永久地緊附著在該已鍍膜基底上；及 至夕雙複合層沉積在該至少一電沉積金屬材料層之 上各該一雙複合層包括至少一厚度介於2〇至3〇埃之間的 電’儿積鐵磁材料層及一厚度介於8至丨3埃之間的電沉積非 鐵磁材料層。 a 48.如申請專利範園第4?項所述之巨磁阻感測器，其 中》袭絕緣基底疋由平玻璃、不鏽鋼、砷化鎵及換雜矽中 用。 4 9.如申請專利範圍第47項所述之巨磁阻感測器，其 中該部分傳導鍍膜是由氧化銦錫、氧化銦及氧化錫中選 50 .如申請專利範園第4 8項所述之巨磁阻感測器，其 中該絕緣基底是為厚度在〇. 8至2fflIn之間的平玻璃及該部分 傳導錄膜疋為厚度在〇. 2至2 # m之間的氧化銦鈦，該鍍膜 具有之阻值是介於1()至1〇〇歐姆/單位面積。 51.如申請專利範圍第4 7項所述之巨磁阻感測器，包 括四個磁阻區’其中該四個磁阻區之兩個磁阻區是位在該 絕緣基底上。 52 ·如申請專利範圍第5 1項所述之巨磁阻感測器，其 中該四個磁阻器是電性連接成惠司登電橋的形態。

   /ι681 68 曰 修正 j 號 8811fUQA 六、申請專利範圍 53 .如申請專利範圍L第47項7斤·ϋ巨 中該金屬材料是由鉻、麵、金、怒、銀、二=金屬其合 金及上述金屬之組合中選用。 54. 如申請專利範圍第53項所述之巨磁阻感測器， 中該金屬材料是為鋼。 55. 如申請專利範圍第47項所述之巨磁阻感測器，其 中該非鐵磁材料是由銅、銀、鉑、鈀、鈦、鉻、铑及上述 金屬之組合中選甩。 56 .如申請專利範園第5 3項所述之巨磁阻感測器， 中該金屬材料是為鋼β Ρ 、 57 .如申請專利範圍第4 7項所述之巨磁阻感測器，其 中配置有lj至1〇〇層鐵磁材料，該鐵磁材料是由鐵、鎳了 銅、始、前列金屬合金及上述金屬之組合中選用。 58 _如申請專利範圍第5 7項所述之巨磁阻感測器，装 中該鐵磁材料包括鎳。 」裔再 5 9 .如申請專利範圍第5 7項所述之巨磁阻感測器，装 中該鐵磁材料包括鐵。 再 .如申請專利範圍第5 7項所述之巨磁阻感測器， 中該合金包括透磁合金。 再 61.如申請專利範圍第4 7項所述之巨磁阻感測器，更 該絕緣基底h該絕緣基底上配 卩分傳導鍍膜。 6 2 ·丨如申清專利範圍第6 1項所述之巨磁阻感測器，其 中電極部包括一電沉積電極材料區配置在該至少 ί導鍍膜之至少一區上’該電沉積電極材料 vn iΤι^ΓΤ" _^ -------τ

   8011-2796PFl;Yen.ptc 第39真 468168

   ::S ί對該至少兩磁阻器之位置，如此，1亥電沉積雷 合 t '"才能產生集中磁場至該至少兩磁阻器的作用而 會遮蔽磁場。 π而不 63，如申請專利範圍第6 2項所述之巨磁阻感測器，甘 λ v一電極部將磁場沿著該電極部的軸集中至該5 i 兩磁阻器。 ^主少 :6 4.如申睛專利範圍第6 1項所述之巨磁阻感測器，其 中該至少一電極部包括可穿透材料，該可穿透材料 、 -鎳、鐵-鈷及上述金屬之組合中選用。 鐵 65 .如申請專利範圍第6丨項所述之巨磁阻感測器，其 中該至少一電極部包括至少一厚度在至1 之間、 f屬層，該金屬層之材料是由鉻、鉑、金、鈀、銀、麵、、 前列金屬合金及上述金屬之組合中選用；及 、 至少一厚度在20至30埃之間的電沉積鐵磁材料層配置 於該至少一電沉積金屬層之上，該電沉積鐵磁材料最好是 由鐵、鎳、鋼、鈷、前列金屬合金及上述金屬之組合中^ 用。 6 6 ·如申請專利範圍第4 7項所述之巨磁阻感測器，其 中該巨磁阻感測器當使用霍爾（Hal 1 )探針以一頻率1KHz之 固定電流10ma量測時其磁滯為2至50高斯，其阻值介於5〇 仟歐姆至2仟歐姆之間。 67 · —種巨磁阻感測器，包括： 一在其上配置有至少兩厚度小於2000埃的氧化銦錫鍍 臈的平玻璃，該鍍膜具有之阻值是介於10至1〇〇歐姆/單位 面積；以及

   80ΐ ΐ -2796PF1; Yen, p t c 第 40 頁 ^6 8 168 案號 881164Q4 —--——甲 圍卜力^κι — 電性連接磁阻k上羞.....磁阻器之至小 括： 乂兩 六、申請專利範圍 四個 阻器，包括 至少一厚度在0· 5至1.0 Am之間的電沉積鋼層 各該至少兩氧化鋼錫鍵膜區之上，該電沉積銅層必置於 久地緊附著在該已鍍膜基底上；及 肩要永 1〇至1〇〇詹其厚度在20至30埃之間之電 層配置於該鋼層之上；及 母合金 至少一電極部包括一電沉積電極材料區配置 氧化銦竭鍍膜區上，該電沉積電極材料區是位，至少 至少兩磁阻器之位置此’該電極部將磁場沿著J對該 部的軸集中至該至少兩磁阻器而不會遮蔽磁場考该電極 6 8 · —種巨磁阻感測器，包括： 一在其上配置有至少兩電性連接矩形磁阻器 底，其中各該至少兩磁阻器包括一厚度小於2〇 絕緣基 圖案的斜或部分傳導鍍帛，該料 分 線形 配置有至少-厚度在"至!《之間的電L積金//之上 及至少-厚度在20至3。埃之間= 膜基底上 該至少一電沉積金屬層之上。 鐵磁材料層配置於 69. —種電沉積磁阻材料在一絕緣基底上 久地緊附著在I絕緣基底上之方法，包括下=頁要永 提供-在其上配置有一厚度介於〇2至'· 部分傳導鍍膜的絕緣基底； 从ra的傳導或 電沉積至少一第一金屬材料層於該至 傳導It膜&之上，該至少一第一金屬材料M傳導或部分

   第41頁 8011-2796PFl;Yen.ptc 468168 —---塞號 申請專利範圍 至2众m之間； -^-mm--年 j Βλϊ.7^正_ 「專利範圍 < ^ 众m之間； 層； 移除配置於該傳導或部分傳導鍍膜上之該第一金屬 在移除第一金屬層之後’電沉積一厚度介於〇. 5至2# 間的第二金屬層於該至少一傳導或部分傳導鍍膜區之 上；及 電沉積至少一鐵磁材料層於該第二金屬層之上。 7〇.如申請專利範圍第69項所述之方法，其中移除該 —金屬層之該步驟是將該第一金屬層剝離該鍍膜。 、71.如申請專利範圍第69項所述之方法，更包括於該 電况積步驟時提供一磁場環境之步驟。 72. 如申請專利範圍第71項所述之方法，其中該磁場 之值為介於5〇〇至2 0 0 0高斯之間。 73. 如申請專利範圍第69項所述之方法，其中該金屬 材料疋由絡、銘、金、把、銀、銅、前列金屬合金及上述 金屬之組合中選用。 74. 如申請專利範圍第73項所述之方法，其中該金屬 材料是為銅。 75. 如申請專利範圍第69項所述之方法，其中該傳導 或部分傳導鍍膜是由氧化銦錫、氧化銦及氧化錫中選用。 7 6 ·如申請專利範園第7 5項所述之方法，其中該部分 傳導鍍骐是為氧化銦錫，該氧化銦錫鑛膜具有之阻值是介 於10至100歐姆/單位面積。 7 7.如申請專利範圍第6 9項所述之方法’其中該絕緣 基底是為厚度在〇.8至2mm之間的平玻璃及該部分傳導錄膜

   8011-2796PFl;Yen.ptc 第42頁 T、申請專利範圍 ：..！ --——_ ________ ·-.. ^ _ 是為厚度在0. 2至2 之間的氧化銦鈦，噹雜_ 值是介於Π)·。歐姆/單位面積。 錢膜具有之阻 78.如申請專利範圍第69項所述之方法， 積鐵磁材料步驟是藉由一包括至少一鐵、鎳、麵該電沉 列金屬合金及上述金屬之組合之電解質而施 、銘、甫 7 0 ^ i _ ____ 獨兮金及上述金屬之組合之電解質而施行。 〜 ， 79 .如申請專利範圍第6 9項所述之方法，里 一磁阻材料層是為鎳。 該至少 8〇 .如申請專利範圍第6 9項所述之方法，甘& 基底是為玻璃。 其中該絕緣 81 ·如申請專利範圍第6 9項所述之方法， 鍍臈是為氧化銦錫。 其中該傳導 82 ·如申請專利範圍第6 9項所述之方法，立 ?儿積電極部之步驟。 包括 83 ·如申請專利範圍第8 2項所述之方法，且 邛將磁場沿著該電極部的軸集中。 〜電極 置在8一4.;古種用以偵測磁場變化之裝* ’包括四個鋼區配 ，、有一氧化銦錫傳導鍍膜之絕緣破璃基 ， 85 四個磁性材料區是連接成惠司登電橋的形態。 ’、中該 —、π时〜々办 「π芡驟： 七、在其上配置有一傳導或部分傳導鍍膜的絕緣基 的銅層配置於該傳導或 I* Jft % > 種製造一感測器之方法，包括下列步 底 邻八it二厚度在〇.5至2 之間的銅層配置於該傳導或 ::基：ΐ膜區之上，該銅層必須要永久地緊附著在該已 t冗積至少一厚度在15至30埃之間的鐵磁材料層於該 ...____ ..ufl.u.'iMiipaiJi···» .. 一**"*"**"ΜΜ""*ιιι**ι—ιι·_1 I _ __ 第43頁 8011-2796PFl;Yen.ptc 468168 案號 881164Q4 曰 修正 六、申請專利範圍 令Λ ： 銅層之上； L 至少一部分的該鐵磁材料層及該銅層及該傳導或部分 傳導鍍膜被蝕刻掉以形成至少兩個分隔的主動材料區；及 連接各該至少兩個分隔的主動材料區成電橋形態。 86 ‘如申請專利範圍第85項所述之方法，其中該絕緣 玻璃基底之厚度在0.8至2mm之間。 87·如申請專利範圍第85項所述之方法，其中該傳導 或部为傳導鐘膜是由氧化姻錫、氧化鋼及氧化踢中選用。 88 ·如申請專利範圍第8 5項所述之方法，其中該部分 傳導艘膜是為氧化銦錫。 89.如申請專利範圍第85項所述之方法，其中電沉積 該至少一鐵磁材料層於該銅層上之該步驟包括電沉積1〇至 100層鐵磁材料’該鐵磁材料是由鐵、錄、銅、姑、前列 金屬合金及上述金屬之組合中選用。 其中該鐵磁 其中該合金 更包括成形 其中成形該 90 .如申請專利範圍第8 9項所述之方法 材料包括錄。 91. 如申請專利範圍第89項所述之方法 包括透磁合金》 92, 如申請專利範圍第85項所述之方法 至少一電極部在該絕緣基底上。 9 3，如申請專利範園第9 2項所述之方法 至少一電極部包括電沉積一電極材料區在該傳導或部分傳 導鍍膜區上’該電沉積電極材料區是位於能將作用於該裝 置之磁場集中至該至少一磁阻區而不會遮蔽磁場之位置。 94,如申請專利範圍第93項所述之方法，其中該至少

   8011-2796PFl;Yen.ptc 第44頁 年 曰 六、申請專利範圍 • /, 一電極部將磁場沿著該電極:部的軸集中至該至少—主動 區。 .......一一 95·如申請專利範圍第93項所述之方法，其中該至少 一電極部包括可穿透材料，該玎穿透材料是由鐵〜鎳、鐵_ 钻及上述金屬之組合中選用。 9 6. —種成形一用以偵測磁場變化之巨磁阻裝 法，包括： &供一在其上配置有至少〆厚度小於2〇〇〇埃的傳導或 部分傳導鏡膜的絕緣基底，該鍍膜具有之阻值是介於1〇至 100歐姆/單位面積；以及 製造至少一磁阻區，包括： 至少一厚度在〇. 5至1 之間的電沉積金屬材料層配 置於該至少一傳導或部分傳導鍍膜區之上，該電沉積金屬 材料層必須要永久地緊附著在該已鍍膜基底上；及 至少一雙複合層沉積在該至少一電沉積金屬材料層之 上’各該一雙複合層包括至少〆厚度介於2〇至3〇埃之間的 電沉積鐵磁材料層及一厚度介於8至13埃之間的電沉積非 鐵磁材料詹。 97. 如申請專利範圍第96項所述之方法，其中該絕緣 基底是為厚度在〇· 8至2mm之間的爭玻璃。 98. 如申請專利範圍第96項所述之方法’其中該傳導 或部分傳導鍍膜是由氧化銦錫、氧化銦及氧化錫中選用。 9 9 _如申請專利範圍第9 6項所述之方法’其中該絕緣 基底是由不錄鋼、砷化鎵及摻雜矽中選用。 100·如申請專利範圍第98項所述之·方法，其中該部分 8011-2796PF1;Yen,ptc

   第45頁 ^ ^ B 1 Sq ---$^^88116494 /、、申請專利範固 年 月_ 曰 ί(ίίΙ) 傳導錄膜是為氧化銦錫 1 0 1.如申請專利範圍第96項所述之方法 材料是由鉻、鉑、金、鈀、銀、銅、鋁 金及上述金屬之組合中選用。 102*如申請專利範圍第1 〇 1項所述之方沬 屬材料是為鋼。 去 _ 1〇3.如申請專利範圍第96項所述之方法， '儿積金屬材料層之上配置有30至100雙複合層 10 4.如申請專利範圍第96項所述之方 材料是由鐵、錦 合中選用。 紙 其中該金屬 前列金屬合 ，其中該金 其中於該電 > 其中該鐵磁 銅、鈷、前列金屬合金及上述金屬 之組 10 5.如申請專利範圍第104項所述之方 ，是由姑-錄-銅、鎳-銅、錄-鐵' 銘-鐵、麵〜錄、銘— 、鐵-錢及上述金屬之組合中選用β 106 其中該鐵 如申請專利範圍第1 05項所述之方法 磁材料包括鈷-鎳。 其中該鐵 107. 如申請專利範圍第105項所述之方法 磁材料包括鈷-鎳-銅。 108. 如申請專利範圍第96項所述之方法，其中該非鐵 :材料是由銅、銀、鉑、鈀、鈦、鉻、鍺及上&金屬之組 合申選用。 10 9.如申請專利範圍第96項所述之方法，更包括成形 至少一電極部在該絕緣基底上。 11 0 ·如申請專利範圍第9 6項所述之方法，其中成形該 至少一電極部包括成形一電沉積電極材料區配^在該傳導

   8011 '2796PF1 ;Yen .ptc

   第46頁 468168 'U _案號88116494 ! '牟 月 日 修正__ 六、申請專利範圍 或部分傳導鍍膜之至少一區上或，該電沉積電極材料區是 位於相對該至少一磁阻區之位置，如此，該電沉積電極材 料區才能將作用於該裝置之磁場集中至該至少一磁阻區而 不會遮蔽磁場。

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