改进的坡莫合金传感器制造技术

提出了一种具有高灵敏度的坡莫合金传感器。衬底和传感器具有第一表面，第一表面具有在给定方向的圆片级各向异性。各个流道的坡莫合金电阻器图案沉积在表面上，以使每个所述各个流道的机械长度垂直于圆片级各向异性，以使传感器具有大约９０°的各向异性。坡莫合金沉积为薄膜，且硅圆片优选为衬底。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及磁膜，更具体地说，涉及在弱磁场应用中具有增加灵敏度的坡莫合金膜。
技术介绍
薄膜磁性装置对于存储产业非常重要，例如硬盘驱动器读头，以及磁性传感器。在弱磁场应用中，例如环形磁体中，其功能受可感测的最低磁场强度所限制。坡莫合金得到很好利用的一个具体技术是在磁阻电桥阵列中，如美国专利No.6,297,628中所示。在该专利中，以常规方式，如在共同所有的美国专利No.5,667,879中所示，形成坡莫合金流道(runner)。在上述引用的专利中将坡莫合金流道形成为使用“易”轴。在现有技术中，坡莫合金流道长度在圆片级各向异性方向切割。这个轴称为“易”轴。易轴与圆片级各向异性一致，且总是在电阻器的长度方向。相反，“难”轴在宽度方向，并与易轴垂直。但是，例如在上述引用的专利中所公开的坡莫合金流道全都平行于圆片级各向异性方向，也就是易轴。因此，它们在应用中受可感测的磁场强度的限制。因此，如果能开发出具有增加灵敏度的坡莫合金传感器，就会很有利。另一优点是，改进这种灵敏度但不增加尺寸和电流消耗。其它优点和特征将在下文中说明。
技术实现思路
本专利技术提供了可以用作传感器的改进的坡莫合金膜。本专利技术的坡莫合金膜在弱磁场中具有显著增加的灵敏度，由此比起现有技术的装置能扩展感测范围。在其最简单的形式中，本专利技术涉及对传感器膜的修改，通过将形状各向异性相对圆片级各向异性旋转90度，以使圆片级各向异性垂直于流道长度。本专利技术膜的制造是使用标准的硅半导体工艺技术来完成的，除了坡莫合金(标称为81％ Ni的NiFe)的沉积是垂直于圆片级各向异性。使用光刻工艺描绘溅射沉积的坡莫合金，以使圆片级各向异性垂直于电阻器的机械长度。硅是优选的衬底，且坡莫合金优选沉积为薄膜。附图说明为了更完整地理解本专利技术，在此要参阅附图，附图包括图1为圆片示意图，示出两种不同的坡莫合金形成图案可能性；图2是在两种不同的坡莫合金沉积之间的图形比较，示出了本专利技术的改进性能。在附图中，相同的参考符号在所有几个视图中表示相同或相应的组件和单元。具体实施例方式参阅图1，应理解圆片上实际会有成千上万的坡莫合金沉积物，为作说明仅示出两个。这在溅射技术中是惯用的，通过使用永久磁体，使磁性坡莫合金粒子在它们落在衬底上时被偏置为各粒子对准。这样就可将许多坡莫合金电阻器沉积并对准在一个方向。而且，当电阻器被沉积时，它们全都具有相同的一般定向。图1完全是为了说明目的。在图1中，示出圆片11上沉积有两个不同的坡莫合金电阻器15和17。实际上，坡莫合金电阻器的长宽比很大，大约在100或更大，因此坡莫合金电阻器15和17都仅是示意的，因为比其宽度长100倍的线条不能清楚用作说明。易轴EA总是在电阻器的长度方向，以便坡莫合金电阻器15具有以箭头25表示的EA，而坡莫合金电阻器17具有以箭头27表示的EA。同样，难轴HA总是在宽度方向，并垂直于EA的方向。所以，坡莫合金电阻器15具有以箭头35表示的HA，而坡莫合金电阻器17具有以箭头37表示的HA。圆片本身具有圆片级各向异性WLA，在图1中以箭头21示出。当以箭头25所示的EA平行于以箭头21所示的WLA时，各向异性被看作是相互的角度为0°。箭头25平行于箭头21。这代表坡莫合金电阻器的已知配置，例如在美国专利No.6,297,628中所示的磁阻电桥阵列中所用的。其灵敏度，特别在非常低的高斯时，对该专利技术来说是可以接受的。其灵敏度还限制了该专利技术对不需要非常高灵敏度的环境的应用。对于坡莫合金电阻器的其它应用也是如此。本专利技术通过在垂直于WLA的方向沉积坡莫合金粒子，在坡莫合金电阻器的灵敏度方面提供了显著的改进。这是通过在与WLA成90°的方向对电阻器形成图案来实现的。当以箭头27所示的EA垂直于箭头21时，各向异性被看作是相互的角度为90°。这代表本专利技术，已发现它在相同条件和环境下具有显著优异的灵敏度，而其尺寸和电流消耗没有任何增加。制造了一个具有互相垂直形成图案的电阻器的测试圆片，且所得到的性能示于图2。具体地说，当圆片暴露为从零到正和负范围的高斯变化时，测量电阻的变化，表示为百分比形式的ΔR/R。实线45代表各向异性为0°的常规电阻器。虚线47代表各向异性为90°的本专利技术圆片。如果高斯变化非常小，例如±5高斯，则线条45示出电阻几乎没有变化，以便ΔR/R大约为0.09％，而线条47示出ΔR/R的变化大约为0.17％，增加的系数几乎为2。同样，如果高斯变化是±10高斯，那么线条45示出的ΔR/R也许刚好超过0.33％，而相比之下线条47的ΔR/R大约为0.9％。这就示出本专利技术产生了大于现有技术两到三倍的信号，由此就可将本专利技术结合到设计中来获得更大的灵敏度。本专利技术非常适合于用在包括环形磁体的各种通用磁性传感器中。虽已对本专利技术的具体实施例作了图示和说明，但它们仅是示范性的，在不背离本专利技术的精神和范围的前提下，所属领域的技术人员可以对本文所述实施例作改变和修改。所有这些改变和修改应包括在本专利技术的范围之内，而不限制本专利技术，除以下权利要求书所定义的之外。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高灵敏度的坡莫合金传感器装置，包括：　　　　衬底和所述衬底上的传感器，所述传感器具有第一表面，所述第一表面具有在给定方向的圆片级各向异性；以及　　　　沉积在所述第一表面上的各个流道的坡莫合金电阻器图案，以使每个所述各个流道的机械长度垂直于所述圆片级各向异性，使所述传感器具有大约９０°的各向异性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-3-19 10/811,4731.一种具有高灵敏度的坡莫合金传感器装置，包括衬底和所述衬底上的传感器，所述传感器具有第一表面，所述第一表面具有在给定方向的圆片级各向异性；以及沉积在所述第一表面上的各个流道的坡莫合金电阻器图案，以使每个所述各个流道的机械长度垂直于所述圆片级各向异性，使所述传感器具有大约90°的各向异性。2.如权利要求1所述的装置，其中所述坡莫合金沉积为薄膜。3.如权利要求2所述的装置，其中所述衬底是硅圆片。4.一种具有高灵敏度的坡莫合金传感器，包括衬底部件，用于形成传感器的主体，并具有第一表面，所述第一表面具有在给定方向的圆片级各向异性；以及坡莫合金电阻器图...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM奇科特，PA霍曼，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]