TWI449067B - 自旋閥磁阻感測器 - Google Patents

Description

自旋閥磁阻感測器

本發明是有關於一種磁阻感測器的結構，且特別是有關於一種自旋閥磁阻感測器的結構。

圖1A為一習知自旋閥磁阻感測器(spin-valve magnetoresistance sensor)的示意圖。其中自旋閥磁阻感測器100主要包含第一對自旋閥磁阻構造101、103，與第二對自旋閥磁阻構造102、104，其彼此之間電性連接配置成惠斯登電橋(Wheatstone bridge)，並包含輸入電壓端點121、參考電壓端點122、第一輸出電壓端點123(輸出電壓V1)與第二輸出電壓端點124(輸出電壓V2)。其中第一對自旋閥磁阻構造101與103用以感測磁場H+、H-的變化以產生磁阻訊號；而第二對自旋閥磁阻構造102與104則用以提供參考電阻值。兩對自旋閥磁阻構造101、102、103、104皆具有相同之磁阻構造，其結構剖面如圖1B所示，包含偏壓層(exchange bias layer)116、固定層(pinned layer)112、間隔層(spacer)118和自由層(free layer)114。兩組自旋閥磁阻構造之固定層112之磁化方向106皆相同，平行於感測外加磁場軸向，並和在外加磁場為零時自由層114之磁化方向108夾一90度角。習知磁阻感測器量測外加磁場變化時，需在第二對自旋閥磁阻構造102和104上覆蓋一遮蔽層110，使第二對自旋閥磁阻構造102和104之自由層114之磁化方向108與電阻值R12在外加磁場被屏蔽的狀態下保持近乎固定。相反的，在無遮蔽層110的狀態下，外加磁場會使第一對自旋閥磁阻構造101和103中自由層114之磁化方向108產生變化，因而改變與固定層112磁化方向106之夾角，產生電阻值R11之改變，進一步改變惠斯登電橋的輸出電壓(V1、V2)。此一習知自旋閥磁阻感測器需要在提供參考電阻的第二對自旋閥磁阻構造102和104上覆蓋遮蔽層110，增加製程上之複雜度。

圖2A為另一習知自旋閥磁阻感測器的示意圖。同樣的，自旋閥磁阻感測器200呈現惠斯登電橋架構，包含第一對自旋閥磁阻構造201、203，與第二對自旋閥磁阻構造202、204，並包含輸入電壓端點221、參考電壓端點222、第一輸出電壓端點223(輸出電壓V1)與第二輸出電壓端點224(輸出電壓V2)。與上述習知自旋閥磁阻感測器的差異，在於兩對自旋閥磁阻構造201、203、202、204皆用以感測磁場變化以產生磁阻訊號。兩對自旋閥磁阻構造201、202、203、204皆具有相同之磁阻構造，其結構剖面如圖2B所示，自旋閥磁阻構造包含偏壓層214、固定層210、間隔層216和自由層212。請參照圖2A，第一對自旋閥磁阻構造201與203具有相同之固定層磁化方向206；而第二對自旋閥磁阻構造202與204具有另一相同之固定層磁化方向207。磁化方向206與磁化方向207呈180度相反方向，同時平行於感測外加磁場軸向。

而兩對自旋閥磁阻構造具有相同之自由層磁化方向208，在外加磁場為零時自由層磁化方向208與固定層磁化方向206、207互相垂直，但自由層磁化方向208與固定層磁化方向206、207之間夾角角度會隨外加磁場而改變。為了使固定層呈現反平行之兩種磁化方向，需在兩對自旋閥磁阻構造201、203、202、204上分別配置一磁化方向調整線圈，在高溫下通電流產生磁場，藉以控制固定層磁化方向206與207成反平行呈180度夾角。外加磁場會使自由層磁化方向208改變，導致和固定層磁化方向206之夾角亦產生變化，引起第一對自旋閥磁阻構造201、203中電阻值R21之改變。同樣的外加磁場亦會改變自由層磁化方向208和固定層磁化方向207之夾角，使得第二對自旋閥磁阻構造202、204之電阻值R22產生變化。由於自由層磁化方向208與固定層磁化方向206、207在外加磁場下有不同的夾角變化，導致電阻值R21與R22的不同，進一步改變惠斯登電橋的輸出電壓(V1、V2)。此一習知自旋閥磁阻感測器實施的困難在於自旋閥磁阻構造的運作必須搭配磁化方向調整線圈，並在高溫下通電流進行固定層磁化方向的控制，如此大大增加了製程上的困難度與複雜度。

有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種自旋閥磁阻感測器，其具有較簡單之製程。

本發明提出一種自旋閥磁阻構造，包含第一磁阻層和第二磁阻層以及間隔層。其中，第一磁阻層具有固定之第一磁化方向，第二磁阻層配置於第一磁阻層之一側，其具有可變之第二磁化方向，第一磁阻層與第二磁阻層之間更配置間隔層。在外加磁場為零時，第二磁化方向和第一磁化方向間之夾角範圍為30~60度或120~150度，且第二磁化方向因應外加磁場之強弱而產生和第一磁化方向間之夾角變化，進而改變自旋閥磁阻構造之電阻值。

在本發明之一實施例中，上述自旋閥磁阻構造具有複數個長邊和複數個短邊，且長邊透過短邊串聯成蜿蜒狀。

在本發明之一實施例中，上述自旋閥磁阻構造可為自旋閥巨磁阻或自旋閥穿遂磁阻。

在本發明之一實施例中，上述自旋閥磁阻構造，更包含偏壓層配置於第一磁阻層背離間隔層之一側。

在本發明之一實施例中，上述自旋閥磁阻構造，該第二磁化方向和該第一磁化方向間之夾角為45度。

本發明提出一種自旋閥磁阻感測器，包含第一對自旋閥磁阻構造與第二對自旋閥磁阻構造。其中，一對第一自旋閥磁阻構造包含第一磁阻層、第二磁阻層和第一間隔層。其中，第一磁阻層具有固定之第一磁化方向，第二磁阻層配置於第一磁阻層之一側，具有可變之第二磁化方向，第一間隔層配置於該第一磁阻層和該第二磁阻層之間，在外加磁場為零時，第二磁化方向和第一磁化方向間之夾角範圍為30~60度或120~150度，且第二磁化方向因應外加磁場之強弱而產生和第一磁化方向間之夾角變化，進而改變第一自旋閥磁阻構造之第一電阻值。一對第二自旋閥磁阻構造包含第三磁阻層、第四磁阻層以及第二間隔層。其中，第三磁阻層具有固定之第三磁化方向，且第三磁化方向和第一磁化方向方向相同，第四磁阻層配置於第三磁阻層之一側，具有可變之第四磁化方向，第二間隔層配置於第三磁阻層和第四磁阻層之間，在外加磁場為零時，第四磁化方向和第三磁化方向間之夾角範圍為30~60度或120~150度，且第四磁化方向和第一自旋閥磁阻構造之第二磁化方向垂直，且第四磁化方向因應該外加磁場之強弱而產生和第三磁化方向間之夾角變化，進而改變第二自旋閥磁阻構造之第二電阻值。第一對自旋閥磁阻構造與第二對自旋閥磁阻構造以對角交錯的方式配置，並環狀連接成惠斯登電橋(Wheatstone bridge)。

在本發明之一實施例中，上述第一對自旋閥磁阻構造與第二對自旋閥磁阻構造具有複數個長邊和複數個短邊，且這些長邊透過這些短邊串聯成蜿蜒狀。

在本發明之一實施例中，上述自旋閥磁阻感測器，更包含偏壓層分別配置於第一磁阻層與第三磁阻層背離第一間隔層和第二間隔層之一側。

在本發明之一實施例中，上述那些自旋閥磁阻構造可為自旋閥巨磁阻或自旋閥穿遂磁阻。

在本發明之一實施例中，上述外加磁場為零時，第二磁化方向和第一磁化方向間之夾角可為-45度。

在本發明之一實施例中，上述外加磁場為零時，第三磁化方向和第四磁化方向間之夾角可為45度。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖3A為本發明之一實施例中自旋閥磁阻構造之剖面示意圖。請參照圖3A，自旋閥磁阻構造300包含第一磁阻層302、第二磁阻層304以及間隔層310。其中，第二磁阻層304配置於第一磁阻層302之一側，第一磁阻層302和第二磁阻層304之間配置間隔層310以連接兩磁阻層，在第一磁阻層302背離間隔層310之一側更配置偏壓層312，以固定第一磁阻層302之第一磁化方向306。當然，在本發明之其他實施例中，也可以在第二磁阻層304上配置間隔層310，於間隔層310上依序配置第一磁阻層302，和偏壓層312。而自旋閥磁阻構造可能為自旋閥巨磁阻或自旋閥穿遂磁阻。

圖3B為本發明之一實施例中單一自旋閥磁阻構造之上視示意圖。請參照圖3B，在本實施例中，第一磁阻層302具有固定之第一磁化方向306，第二磁阻層304具有可變之第二磁化方向308，且自旋閥磁阻構造300具有複數個長邊304a和複數個短邊304b，複數個長邊304a透過短邊304b串聯成蜿蜓狀，且長邊304a和短邊304b可為相異材質，當然，在本發明之其他實施例，也可是一長邊304a和一短邊304b，長邊304a透過短邊304b串聯成一蜿蜓狀圖案。此外，於自旋閥磁阻構造300之兩端，分別配置金屬導線電性連接至第一電極314和第二電極316。自旋閥磁阻構造300可感測垂直第一磁化方向306的外加磁場。在外加磁場為零時，第二磁化方向308平行長邊304a方向且和第一磁化方向306，彼此內積不為零，而第一磁化方向306和第二磁化方向308之夾角範圍可為30~60度或120~150度，而兩者最佳夾角約為45度。

當外加磁場不為零時，第二磁化方向308會因應外加磁場之強弱和第一磁化方向306間產生夾角之變化，進而改變自旋閥磁阻構造300之電阻值R31。

圖4至圖7分別繪示為本發明之其他實施例中，自旋閥磁阻構造因應外加磁場變化之示意圖。請參照圖4至圖6，當施加垂直第一磁化方向306的外加磁場，依序從小到大為+H、++H、+++H時，第二磁化方向308因應外加磁場之強度和第一磁化方向306依序夾第一角度θ1、第二角度θ2、第三角度θ3，而此時量測到之自旋閥磁阻構造之電阻值分別為R32、R33、R34。

請參照圖7，若施加一反向外加磁場－－－H，則第二磁化方向308因應此外加磁場－－－H之強度和第一磁化方向306夾第四角度θ4，此時量測到之電阻則為R35。

由圖4至圖7知，外加磁場的大小與方向影響了第一磁化方向306和第二磁化方向308之間夾角，進而改變了自旋閥磁阻構造之電阻值。故對應自旋閥磁阻構造之電阻值大小，可量測出外加磁場之強弱。將圖3至圖7等之測量結果繪示成圖8，圖8為外加磁場(H=0+++HH=0－－－HH=0)和自旋閥磁阻構造之電阻值之對應關係圖。請參照圖8，實際上若外加磁場大於+++H或－－－H時，則自旋閥磁阻構造之電阻值將趨於飽和，無法反映出外加磁場之大小變化，同時若將外加磁場由+++H降低返回零場時，電阻值將無法回到最初的R31狀態，此為磁性材料之磁滯現象(hysteresis)。此時需施加一大於－－－H磁場再降回零場，電阻值才會回到最初的R31狀態。此為一重置(RESET)功能的操作，重新設定第二磁化方向308，使其回復成外加磁場為零時之原始狀態。

圖9A為使用上述自旋閥磁阻構造組成惠斯登電橋之自旋閥磁阻感測器900之示意圖。請參照圖9A，自旋閥磁阻感測器900包含第一對自旋閥磁阻構造901、903，與第二對自旋閥磁阻構造902、904。在電性上兩對自旋閥磁阻構造呈對角交錯配置，並以首尾相連的方式呈環狀連接(901902903904901)。其中自旋閥磁阻構造901與902連接至輸入電壓端點938；自旋閥磁阻構造902與903連接至第一輸出端點940；自旋閥磁阻構造903與904連接至參考電壓端點942；自旋閥磁阻構造904與901連接至第二輸出端點944。

在本實施例中，一對第一自旋閥磁阻構造901、903之第一磁阻層906具有固定之第一磁化方向922，第二磁阻層908具有可變之第二磁化方向930，且第一自旋閥磁阻構造901、903具有複數個長邊908a和複數個短邊908b，複數個長邊908a透過短邊908b串聯成蜿蜓狀，長邊908a和短邊908b可為相異材質，當然，在本發明之其他實施例，也可是一長邊908a和一短邊908b，長邊908a透過短邊908b串聯成一蜿蜓狀圖案。且第二磁阻層908具有可變之第二磁化方向930。當外加磁場為零時，第二磁化方向930與那些長邊908a平行，且和第一磁化方向922彼此內積不為零，第一磁化方向922和第二磁化方向930之夾角θ91範圍大小可為-30~-60度或-120~-150度，而兩者最佳夾角約為-45度。圖9B繪示為第一自旋閥磁阻構造之剖面示意圖。請參照圖9B，第一磁阻層906和第二磁阻層908之間配置第一間隔層910以連接兩磁阻層，且在第一磁阻層906背離間隔層910之一側配置有偏壓層912，以固定第一磁阻層906之第一磁化方向922。

請再參照圖9A，一對第二自旋閥磁阻構造902、904之第三磁阻層916具有固定之第三磁化方向926，且第三磁化方向926和第一磁化方向922方向相同；第四磁阻層918具有可變之第四磁化方向934，且第二自旋閥磁阻構造902、904具有複數個長邊918a和複數個短邊918b，複數個長邊918a透過短邊918b串聯成蜿蜒狀，長邊918a和短邊918b可為相異材質，當然，在本發明之其他實施例，也可是一長邊918a和一短邊918b，長邊918a透過短邊918b串聯成一蜿蜒狀圖案。在外加磁場為零時，第四磁化方向934和第二磁化方向930垂直，和第三磁化方向926間彼此內積不為零，第三磁化方向926和第四磁化方向934之夾角θ92範圍大小可為30~60度或120~150度，而兩者最佳夾角約為+45度。圖9C繪示為第二自旋閥磁阻構造之剖面示意圖。請參照圖9C，第三磁阻層916和第四磁阻層918之間配置第二間隔層920以連接兩磁阻層，且在第三磁阻層916背離第二間隔層920之一側配置有偏壓層914，以固定第三磁阻層916之第三磁化方向926。在本實施例中，第一磁阻層906、第二磁阻層908、第三磁阻層916和第四磁阻層918並不限定為相同材質，而自旋閥磁阻構造也可能為自旋閥巨磁阻或自旋閥穿遂磁阻。

在本發明之其他實施例中，若外加磁場(垂直第一磁化方向922與第三磁化方向926)不為零，則自旋閥磁阻構造中之第二磁化方向930與第四磁化方向934會因應外加磁場之強弱而分別和第一磁化方向922、第三磁化方向926間產生不同之夾角角度變化(θ91=θ93≠θ92=θ94)，進而改變第一對自旋閥磁阻構造901、903之電阻值R91、R93與第二對自旋閥磁阻構造902、904之電阻值R92、R94(其中R91=R93≠R92=R94)。

圖10至圖11為本發明之一實施例中自旋閥磁阻感測器受外加磁場作用之示意圖。請參照圖10，自旋閥磁阻感測器900感測外加正向磁場+H，其軸向和第一磁化方向922垂直，於輸入電壓端點938施加一正電壓Vcc，並將參考電壓端點942接地，自第一輸出端點940上讀出之電位為V1，自第二輸出端點944上讀出之電位為V2。因應外加正向磁場+H之變化，第一對自旋閥磁阻構造901、903之第一磁化方向922和第二磁化方向930之兩夾角θ91、θ93從本來夾角-45度，變為趨近零度，並產生相同之電阻值R91、R93。而第二對自旋閥磁阻構造902、904中之第三磁化方向926和第四磁化方向934之兩夾角θ92、θ94從本來夾角+45度，變為趨近+90度，並產生相同之電阻值R92、R94。

請參照圖11，當自旋閥磁阻感測器900感測另一外加反向磁場－H，在同樣的輸入電壓與參考電壓設定下，因應反向外加磁場－H之變化，第一對自旋閥磁阻構造901、903之第一磁化方向922和第二磁化方向930之夾角θ91、θ93從原本-45度變為-90度，並產生相同之電阻值R91、R93。而第二對自旋閥磁阻構造902、904中之第三磁化方向926和第四磁化方向934夾角θ92、θ94從原本+45度變為趨近零度。

輸出電壓V1、V2與自旋閥磁阻構造電阻值R91、R92、R93、R94的關係可用以下公式表示：

V1=R93/(R92+R93)×Vcc

V2=R94/(R91+R94)×Vcc

又R91=R93，R92=R94

故V2-V1=(R92-R91)/(R92+R91)×Vcc

圖12A和圖12B為自旋閥磁阻感測器之輸出電壓和外加磁場之實際量測圖，對應於圖9、圖10和圖11中所示之外加磁場影響自旋閥磁阻感測器900中磁阻層磁化方向之變化。圖12A為第一輸出端點940讀出之電位V1與第二輸出端點944讀出之電位V2隨外加磁場的變化關係。外加磁場的施加方式為：0 Oe+100 Oe0 Oe-100 Oe0 Oe其V1與V2隨箭頭標示的路徑而改變。圖12B為惠斯登電橋輸出電壓(V2-V1)隨外加磁場變化的關係圖。由圖12A與12B可知，自旋閥磁阻感測器900可感測之外加磁場線性範圍約為－30 Oe至+30 Oe之間，一但超出線性範圍則會有磁滯現象的產生。舉例來說(請參考圖12B)，若外加磁場超出線性範圍I(H>+30 Oe)，則回到零場時電壓會落在線性範圍II。此時需要施加一重置(RESET)功能之磁場(H<-30 Oe)才能使電壓回到線性範圍I。

綜上所述，在本發明中之自旋閥磁阻感測器，由兩對自旋閥磁阻構造所構成，在外加磁場的作用下兩對自旋閥磁阻構造將呈現不同之磁性與電性反應。兩對自旋閥磁阻構造分別具有相同且固定之第一磁化方向、第三磁化方向，當外加磁場為零時，第二磁化方向、第四磁化方向分別與第一磁化方向、第三磁化方向夾45度，且其中第二磁化方向與第四磁化方向互成正交。當外加磁場不為零時，第二磁化方向與第四磁化方向受磁場作用而改變，進一步與第一磁化方向、第三磁化方向產生不同之夾角變化，影響兩對自旋閥磁阻構造各自之磁阻值。藉由自旋閥磁阻感測器之磁阻變化和外加磁場之關係，可量測出外加磁場之強弱。如此一來，本發明可避免習知自旋閥磁阻感測器中，於磁性退火時需在各個自旋閥磁阻構造上分別配置磁化方向調整線圈以產生特定磁化方向之製程，或是避免習知自旋閥磁阻感測器中，需於任一對角線上之兩自旋閥磁阻構造上外加遮蔽層以固定其磁化方向之手續，因此降低了製程上之複雜度。同時因不需在自旋閥磁阻構造上加載磁化作用線圈與遮蔽層，也縮小了自旋閥磁阻感測器之體積。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100、200、900．．．磁阻感測器

101、103、201、203、901、903．．．第一對自旋閥磁阻構造

102、104、202、204、902、904．．．第二對自旋閥磁阻構造

106、206、207．．．固定層磁化方向

108、208．．．自由層磁化方向

110．．．遮蔽層

121、221．．．輸入電壓端點

122、222．．．參考電壓端點

123、223．．．第一輸出電壓端點

124、224．．．第二輸出電壓端點

112、210．．．固定層

114、212．．．自由層

116、214、312、912、914．．．偏壓層

118、216、310、910、920．．．間隔層

300．．．自旋閥磁阻構造

302、906．．．第一磁阻層

304、908．．．第二磁阻層

304a、908a．．．長邊

304b、908b．．．短邊

306、922．．．第一磁化方向

308、930．．．第二磁化方向

916．．．第三磁阻層

918．．．第四磁阻層

918a．．．長邊

918b．．．短邊

926．．．第三磁化方向

934．．．第四磁化方向

314．．．第一電極

316．．．第二電極

938．．．輸入電壓端點

940．．．第一輸出端點

942．．．參考電壓端點

944．．．第二輸出端點

R11、R12、R21、R22、R31、R32、R33、R34、R35、R91、R92、R93、R94．．．自旋閥磁阻構造電阻

θ1．．．第一角度

θ2．．．第二角度

θ3．．．第三角度

θ4．．．第四角度

θ91、θ92、θ93、θ94．．．磁化方向夾角

V2、V1．．．輸出電壓

圖1A繪示為習知磁阻感測器的示意圖。

圖1B為習知磁阻感測器的自旋閥磁阻構造之剖面示意圖。

圖2A為另一習知自旋閥磁阻感測器的示意圖。

圖2B為另一習知磁阻感測器的自旋閥磁阻構造之剖面示意圖。

圖3A為本發明之一實施例中自旋閥磁阻構造之剖面示意圖。

圖3B為本發明之一實施例中自旋閥磁阻構造之上視示意圖。

圖4至圖7分別繪示為本發明之其他實施例中，自旋閥磁阻構造因應外加磁場變化之示意圖。

圖8為外加磁場和自旋閥磁阻構造之電阻值之對應關係圖。

圖9A為使用上述自旋閥磁阻構造之自旋閥磁阻感測器之示意圖。

圖9B繪示為第一自旋閥磁阻構造之剖面示意圖。

圖9C繪示為第二自旋閥磁阻構造之剖面示意圖。

圖10至圖11為本發明之一實施例中自旋閥磁阻感測器因應外加磁場變化之示意圖。

圖12A、12B為自旋閥磁阻感測器之輸出電壓和外加磁場之關係圖。

900．．．磁阻感測器

901、903．．．第一自旋閥磁阻構造

902、904．．．第二自旋閥磁阻構造

908．．．第二磁阻層

908a．．．長邊

908b．．．短邊

918．．．第四磁阻層

918a．．．長邊

918b．．．短邊

922．．．第一磁化方向

926．．．第三磁化方向

930．．．第二磁化方向

934．．．第四磁化方向

938．．．輸入電壓端點

940．．．第一輸出端點

942．．．參考電壓端點

944．．．第二輸出端點

R91、R92、R93、R94．．．自旋閥磁阻構造電阻

θ91、θ92、θ93、θ94．．．磁化方向夾角

Claims (13)

1. 一種自旋閥磁阻構造，其包含：一第一磁阻層，其具有固定之一第一磁化方向；一第二磁阻層，配置於該第一磁阻層之一側，其具有一可變之第二磁化方向，在一外加磁場為零時，該第二磁化方向和該第一磁化方向間之夾角範圍為30~60度或120~150度，且該第二磁化方向因應該外加磁場之強弱而產生和該第一磁化方向間之夾角變化，進而改變該自旋閥磁阻構造之一電阻值；以及一間隔層，配置於該第一磁阻層和該第二磁阻層之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之自旋閥磁阻構造，其具有長邊和短邊，且該長邊透過該短邊串聯成蜿蜒狀。
3. 如申請專利範圍第2項所述之自旋閥磁阻構造，其中該外加磁場為零時，該第二磁化方向與該等長邊平行。
4. 如申請專利範圍第1項所述之自旋閥磁阻構造，更包含一偏壓層配置於該第一磁阻層背離該間隔層之一側。
5. 如申請專利範圍第1項所述之自旋閥磁阻構造，其中該自旋閥磁阻構造係為一自旋閥巨磁阻或一自旋閥穿遂磁阻。
6. 如申請專利範圍第1項所述之自旋閥磁阻構造，其中該外加磁場為零時，該第二磁化方向和該第一磁化方向間之夾角係為45度。
7. 一種自旋閥磁阻感測器，其包含：一對第一自旋閥磁阻構造，其包含：一第一磁阻層，其具有固定之一第一磁化方向；一第二磁阻層，配置於該第一磁阻層之一側，其具有一可變之第二磁化方向；以及一第一間隔層，配置於該第一磁阻層和該第二磁阻層之間，在一外加磁場為零時，該第二磁化方向和該第一磁化方向間之夾角範圍為30~60度或120~150度，且該第二磁化方向因應該外加磁場之強弱而產生和該第一磁化方向間之夾角變化，進而改變該第一自旋閥磁阻構造之一第一電阻值；一對第二自旋閥磁阻構造，其包含：一第三磁阻層，其具有固定之一第三磁化方向，且該第三磁化方向和該第一磁化方向相同；一第四磁阻層，配置於該第三磁阻層之一側，其具有一可變之第四磁化方向，在該外加磁場為零時，該第四磁化方向和該第三磁化方向間之夾角範圍為30~60度或120~150度，且該第四磁化方向和該第一自旋閥磁阻構造之該第二磁化方向垂直，且該第四磁化方向因應該外加磁場之強弱而產生和該第三磁化方向間之夾角變化，進而改變該第二自旋閥磁阻構造之一第二電阻值；以及一第二間隔層，配置於該第三磁阻層和該第四磁阻層之間；以及該對第一自旋閥磁阻構造與該對第二自旋閥磁阻構造呈對角交錯的方式配置，該些自旋閥磁阻構造電性連接成惠斯登電橋(Wheatstone bridge)。
8. 如申請專利範圍第7項所述之自旋閥磁阻感測器，其中該對第一自旋閥磁阻構造與該對第二自旋閥磁阻構造具有長邊和短邊，且該長邊透過該短邊串聯成蜿蜒狀。
9. 如申請專利範圍第8所述之自旋閥磁阻感測器，其中該外加磁場為零時，該第二磁化方向、該第四磁化方向與該些長邊平行。
10. 如申請專利範圍第7項所述之自旋閥磁阻感測器，更包含一偏壓層分別配置於該第一磁阻層與該第三磁阻層背離該第一間隔層和該第二間隔層之一側。
11. 如申請專利範圍第7項所述之自旋閥磁阻感測器，其中該些自旋閥磁阻構造係為自旋閥巨磁阻或自旋閥穿遂磁阻。
12. 如申請專利範圍第7項所述之自旋閥磁阻感測器，其中該外加磁場為零時，該第二磁化方向和該第一磁化方向間之夾角係為-45度。
13. 如申請專利範圍第7項所述之自旋閥磁阻感測器，其中該外加磁場為零時，該第三磁化方向和該第四磁化方向間之夾角係為45度。