沉积于所述衬底层20上方的缓冲层21、沉积于所述缓冲层21上方的反铁磁层22、沉积于所述反铁磁层22上方的铁磁层23及沉积于所述铁磁层23上方的覆盖层24。
[0034]请参阅图3，图3为本发明涉及的又一个实施例提供的三明治反铁磁钉扎AMR传感器的结构示意图。请参阅图3，所述反铁磁钉扎AMR传感器为三明治反铁磁钉扎AMR传感器，该传感器依次包括衬底层30、沉积于所述衬底层30上方的缓冲层31、沉积于所述缓冲层31上方的反铁磁层32、沉积于所述反铁磁层32上方的铁磁层33、沉积于所述铁磁层33上的又一个反铁磁层34以及沉积于所述反铁磁层34上方的覆盖层35。在该实施例中，所述反铁磁层为两个，其将所述铁磁层夹于中间。
[0035]需要说明的是，本发明在衬底层上沉积各层的方式是本领域常用的沉积方法，在此不予详述。
[0036]请参阅图4，图4为本发明又一个实施例揭示了一种采用反铁磁钉扎的推挽式磁场传感器电桥结构，其包括有其包括第一磁电阻41、第二磁电阻42、第三磁电阻43和第四磁电阻44，所述第一磁电阻41 一端与电压的正极V+相连、另一端与所述第三磁电阻43连接，所述第二磁电阻42 —端与所述电压的正极V+连接、另一端与所述第四磁电阻44连接，所述第三磁电阻43 —端与所述第一磁电阻41连接、另一端与电压的负极V-连接，所述第四磁电阻44 一端与所述电压的负极V-连接、另一端与第二磁电阻42连接，
[0037]所述第一磁电阻41的第一磁矩方向45 (对应图中箭头方向)和第二磁电阻42的第二磁矩方向46 (对应图中箭头方向)相互反平行，所述第一磁电阻41的第一磁矩方向45和第三磁电阻43的第三磁矩方向47 (对应图中箭头方向)相互平行，所述第三磁电阻43的第三磁矩方向47和第四磁电阻44的第四磁矩方向48 (对应图中箭头方向)相互反平行。磁电阻上集成有barber电极(barber poles)使得电流方向与磁电阻的易轴(easy axis)成45度角。当所述传感器放置在外磁场H(图中右向箭头49)中，所述第一磁电阻41和第四磁电阻44的阻值同时减小，第二磁电阻42和第三磁电阻43的阻值同时增大，从而实现电桥差分输出。
[0038]请参阅图5，图5为本发明的又一个实施例揭示了又一种采用反铁磁钉扎的推挽式磁场传感器电桥结构，其所述第一磁电阻51的第一磁矩方向55 (对应图中箭头方向)和第二磁电阻52的第二磁矩方向56(对应图中箭头方向)相互反平行，所述第一磁电阻51的第一磁矩方向55和第三磁电阻53的第三磁矩方向(对应图中箭头方向)57相互反平行，所述第三磁电阻53的第三磁矩方向57和第四磁电阻54的第四磁矩方向58 (对应图中箭头方向)相互反平行。磁电阻上集成有barber电极(barber poles)使得电流方向与磁电阻的易轴(easy axis)成45度角。当所述传感器放置在外磁场H(图中右向箭头59)中，所述第一磁电阻51和第四磁电阻54的阻值同时减小，第二磁电阻52和第三磁电阻53的阻值同时增大，从而实现电桥差分输出。
[0039]本发明的反铁磁钉扎的推挽式磁场传感器电桥，每个磁电阻的磁矩方向被对应的反铁磁层通过交换偏置钉扎，使得在沿磁电阻敏感方向的外磁场，相邻的两个桥臂电阻分别增大或减小，且相对的两个桥臂电阻同时增大或减小。
[0040]需要说明的是，本发明中图4和图5所示的两种电桥设计只是示例，具体的传感器设计并不仅限于这两种设计，布局方案可以多种多样。
[0041]本发明通过铁磁层和反铁磁层之间的交换偏置作用，使得传感器受到大磁场干扰之后，可以有效实现SET功能，且通过圆片级工艺将铁磁层和反铁磁层集成在同一芯片上，降低了工艺难度和成本。
[0042]上述说明已经充分揭露了本发明的【具体实施方式】。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的【具体实施方式】所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述【具体实施方式】。
【主权项】
1.一种反铁磁钉扎各向异性磁电阻(AMR)传感器，其特征在于:其包括: 位于底层的衬底层； 位于衬底层上方的缓冲层； 位于顶层的覆盖层； 位于所述缓冲层和覆盖层之间的中间层， 所述中间层包括铁磁层和反铁磁层，通过反铁磁层和铁磁层之间的交换偏置作用实现重新排列铁磁层磁矩，即SET功能。2.根据权利要求1所述的反铁磁钉扎各向异性磁电阻(AMR)传感器，其特征在于:所述反铁磁钉扎AMR传感器为顶部反铁磁钉扎AMR传感器，所述顶部反铁磁钉扎AMR传感器的中间层的铁磁层位于所述缓冲层的上方，所述中间层的反铁磁层位于所述铁磁层的上方。3.根据权利要求1所述的反铁磁钉扎各向异性磁电阻(AMR)传感器，其特征在于:所述反铁磁钉扎AMR传感器为底部反铁磁钉扎AMR传感器，所述底部反铁磁钉扎AMR传感器的中间层的反铁磁层位于所述缓冲层的上方，所述中间层的铁磁层位于所述反铁磁层的上方。4.根据权利要求1所述的反铁磁钉扎各向异性磁电阻(AMR)传感器，其特征在于:所述反铁磁钉扎AMR传感器为三明治反铁磁钉扎AMR传感器，所述三明治反铁磁钉扎AMR传感器的中间层的反铁磁层为两层，其位于所述铁磁层的两侧分别与所述缓冲层和覆盖层相邻。5.根据权利要求1所述的反铁磁钉扎各向异性磁电阻(AMR)传感器，其特征在于:所述衬底层由绝缘或者半导体材料制成，所述缓冲层由导电金属材料或合金材料制成，所述铁磁层由铁磁材料制成，所述反铁磁层由反铁磁材料制成，所述覆盖层由导电材料制成。6.根据权利要求5所述的反铁磁钉扎各向异性磁电阻(AMR)传感器，其特征在于:所述绝缘层为表面热氧化的Si衬底，所述导电金属层或合金层的材料为Ta或NiFeCr，所述导电材料为Ta。7.根据权利要求5所述的反铁磁钉扎各向异性磁电阻(AMR)传感器，其特征在于:所述铁磁材料为NiFe合金。8.根据权利要求5所述的反铁磁钉扎各向异性磁电阻(AMR)传感器，其特征在于:反铁磁材料为IrMn、FeMn> PtMn和MnGa的一种或多种。9.根据权利要求2-4所述的反铁磁钉扎各向异性磁电阻(AMR)传感器，其特征在于:其中交换偏置的方向可以通过在沉积过程中施加原位磁场定义或者通过在磁场中退火定义。10.一种如权利要求1-9任一所述的反铁磁钉扎各向异性磁电阻(AMR)推挽式传感器的电桥结构，其特征在于:其包括第一磁电阻、第二磁电阻、第三磁电阻和第四磁电阻，所述第一磁电阻一端与电压的正极相连、另一端与所述第三磁电阻连接，所述第二磁电阻一端与所述电压的正极连接、另一端与所述第四磁电阻连接，所述第三磁电阻一端与所述第一磁电阻连接、另一端与电压的负极连接，所述第四磁电阻一端与所述电压的负极连接、另一端与第二磁电阻连接， 所述第一磁电阻的第一磁矩方向和第二磁电阻的第二磁矩方向相互反平行，所述第一磁电阻的第一磁矩方向和第三磁电阻的第三磁矩方向相互平行或反平行，所述第三磁电阻的第三磁矩方向和第四磁电阻的第四磁矩方向相互反平行，每个磁电阻上集成有barber电极，使得电流方向与磁电阻的易轴成45度角，当所述传感器放置在外磁场中，所述第一磁电阻和第四磁电阻的阻值同时增大或者减小，第二磁电阻和第三磁电阻的阻值同时减小或者增大，从而实现差分输出。
【专利摘要】本发明提供了一种反铁磁钉扎各向异性磁电阻(AMR)传感器，其结构包括：位于底层的衬底层；位于衬底层上方的缓冲层；位于顶层的覆盖层；位于所述缓冲层和覆盖层之间的中间层，所述中间层包括铁磁层和反铁磁层。铁磁层受到外界大磁场干扰之后，磁矩随机取向。本发明利用反铁磁层和铁磁层之间的交换偏置作用，使得铁磁层受到大磁场干扰之后，磁矩一致取向，从而实现重置磁矩方向(SET)功能。在此基础上本发明亦提出了一种差分推挽式磁场传感器电桥。本发明涉及的反铁磁钉扎AMR传感器结构简单，成本较低。
【IPC分类】H01L43/08
【公开号】CN104900801
【申请号】CN201510198324
【发明人】李大来, 黄正伟, 李斌, 蒋乐跃
【申请人】美新半导体（无锡）有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月23日