磁传感器的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种磁传感器的制造方法，磁传感器包括包含钉扎层和自由层的磁阻效应元件，磁阻效应元件具有随由钉扎层的磁化方向和自由层的磁化方向形成的相对角度变化的电阻值，该方法包括步骤：准备以下列方式构成的磁铁阵列，即在正方形格的格点处设置多个永久磁铁，每个永久磁铁的磁极的极性与和其相邻并距离最短的其它磁铁磁极的极性不同；设置薄片于磁铁阵列上，在此薄片中，包含磁层的层已经形成；磁层至少将成为钉扎层；利用在一个磁极和与其相邻的并且距离最短的另一个磁极之间形成的磁场，钉扎将成为钉扎层的磁层的磁化方向。使用本方法，可以在单个基片上容易地制造其中钉扎层的磁化方向彼此相交的的磁传感器。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用包含钉扎层(pinned layer)和自由层的磁阻效应(磁力效应)元件的磁传感器，特别是涉及具有在一个基片上形成两个或更多磁阻效应元件的，磁阻效应元件的钉扎层的磁化方向彼此相交。
技术介绍
至今，已知有大型的磁阻效应元件(GMR元件)、磁隧道效应元件(TMR元件、隧道GMR元件)等其它元件可作为磁传感器的元件使用。这些磁阻效应元件有钉扎层和自由层，钉扎层的磁化方向被钉扎(pinned)(或固定fixed)在预定的方向上，自由层的磁化方向随外磁场变化，从而显示了符合钉扎层的磁化方向和自由层的磁化方向之间的相对关系的电阻值。然而，在单个小基片上形成两个或更多个磁阻效应元件、磁阻效应元件的钉扎层的磁化方向彼此相交是困难的。由于这种单个基片还没有研制出来，因此存在一个问题，即由于钉扎层磁化方向的限制，利用磁阻效应单个基片制成的磁传感器不会有更广泛的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的特征在于磁传感器包含磁阻效应元件，磁阻效应元件包含钉扎层和自由层。所述磁阻效应元件具有变化的电阻值，该电阻值随钉扎层的磁化方向和自由层的磁化方向(之间)形成的相对夹角(relative angle)变化而变化。所述磁传感器以下列方式形成即将多个所述磁阻效应元件设置在单个基片(一个和相同的衬底)上。所述多个磁阻效应元件中的至少两个的钉扎层具有彼此相交的磁化方向。这就是说，由于其中钉扎层磁化方向彼此相交的磁阻效应元件形成在一个和相同的衬底上，磁传感器可以实现体积小和广泛应用范围。本专利技术的另一个特征在于包含磁阻效应元件的，磁阻效应元件包含钉扎层和自由层。所述磁阻效应元件具有变化的电阻值，该电阻值随钉扎层的磁化方向和自由层的磁化方向形成的夹角变化而变化。所述方法包含步骤1、在衬底上按预定结构形成包含磁层的层，所述磁层将成为所述钉扎层(例如，反铁磁层antiferromagnetic和铁磁层ferromagnetic)；2、形成磁场施加磁层，用于给包含将成为所述的钉扎层的磁层的层施加磁场；3、磁化所述磁场施加磁层；4、用所述磁场施加磁层的剩磁，钉扎(pinning)将成为所述钉扎层的磁层的磁化方向。根据上述方法，通过诸如镀覆一类的方式形成磁场施加磁层，该磁场施加磁层用于给将成为钉扎层的磁层施加磁场，此后磁化这些磁场施加磁层。然后由上述磁场施加磁层的剩磁产生的磁场，钉扎(pin)将成为所述钉扎层的磁层的磁化方向。在这种情况下，形成所述磁场施加磁层的步骤有利于形成所述磁场施加磁层，使其在一个平面中夹持所述层，所述层包含将成为所述钉扎层的磁层，所述磁场施加磁层的磁化方向与由所述剩磁磁化产生的磁场的方向不同。由上述磁场施加磁层的剩磁磁化产生的磁场的方向依赖于磁场施加磁层的端面形状。因此通过制作适当形状的端面，或通过相对于端面适当地放置包含将成为钉扎层的磁层的层，可以给予包含将成为钉扎层的磁层的层任意方向的磁化。这样就能在一个和相同的衬底上容易地制造具有多个钉扎层的两个或更多个磁阻效应元件，该多个钉扎层的磁化被钉扎在互不相同的方向。本专利技术的目的在于提供一种包含磁阻效应元件的，磁阻效应元件包含钉扎层和自由层。所述磁阻效应元件具有变化的电阻值，该电阻值随钉扎层的磁化方向和自由层的磁化方向形成的夹角变化而变化。所述方法包括步骤1、准备以下列方式构成的磁铁阵列，使得在正方形格的格点处设置多个永久磁铁，每个永久磁铁的磁极的极性和与其相邻并距离最短的其它磁铁磁极的极性不同；2、在所述磁铁阵列上设置薄片，在此薄片中，包含磁层的层已经形成，所述磁层至少将成为所述钉扎层；3、利用在一个所述磁极和与其相邻的并且距离最短的另一个所述磁极之间形成的磁场，钉扎将成为所述钉扎层的磁层的磁化方向。以这样的方式构成上述磁铁阵列，即将多个永久磁铁放置在正方形格的格点处，每个永久磁铁的磁极的极性与和其相邻并且距离最短的其它磁极的极性不同。因此，在磁铁阵列的平面图中，在磁铁阵列上，向右方向形成从N极向位于其右侧S极的磁场、向上方向形成从N极向位于其上侧S极的磁场、向左方向形成从N极下侧向位于其左侧S极的磁场和向下方向上从N极向位于其下侧S极的磁场(参见图56和57)。同样地，对于一个S极，向左方向上形成从位于其右侧N极向S极的磁场、向下方向上形成从位于其上侧N极向S极的磁场、向右方向形成从位于其左侧N极向S极的磁场和向上方向形成从位于其下侧N极向S极的磁场。上述方法利用这些磁场钉扎将成为钉扎层的层的磁化方向，从而可以在单个基片上容易地制造其中钉扎层的磁化方向彼此相交(在这种情况下，彼此垂直)的磁传感器。其中，所述磁传感器包括X轴磁阻效应元件和Y轴磁阻效应元件，该X轴和该Y轴彼此垂直。在所述设置步骤中，以此方式设置薄片于所述磁铁阵列上，由所述磁铁阵列形成的X轴方向上的磁场施加至所述包含将成为所述X轴磁阻效应元件的所述钉扎层的磁层的层上，由所述磁铁阵列形成的Y轴方向上的磁场施加至所述包含将成为所述Y轴磁阻效应元件的所述钉扎层的磁层的层上。其中，所述钉扎所述磁层的磁化方向的步骤包括使用夹持器将所述薄片固定到所述磁铁阵列上，然后加热所述薄片。本专利技术还提供一种，所述磁传感器包括一个磁阻效应元件，每个磁阻效应元件具有随由钉扎层的磁化方向和自由层的磁化方向形成的相对角度变化的电阻值，所述方法包括步骤准备以下列方式构成的磁铁阵列，即在正方形格的格点处设置多个永久磁铁，每个永久磁铁的磁极的极性与和其相邻并距离最短的其它磁铁磁极的极性不同；以一个个孤岛状形式在薄片上形成将构成所述各个磁阻效应元件的多个膜M，从而当切割该薄片使该薄片分为各个基片上时，所述多个膜M将位于确定的位置；将所述薄片以如下方式放置在所述磁铁阵列上，由所述磁铁阵列在Y轴的正方向上、在X轴的正方向上、在Y轴的负方向上以及在X轴的负方向上形成的磁场之一施加至每个膜M，以钉扎每个膜M的所述钉扎层的磁化方向。附图说明下面结合附图对本专利技术进行详细描述，本专利技术的目的、特征和优点将变得更加显而易见。图1是说明根据本专利技术实施例1和实施例2磁传感器的设计平面图；图2是图1所示的磁隧道效应元件(组)的放大图；图3是图2所示的磁隧道元件(组)沿1-1线剖面图；图4是图3所示的磁隧道元件(组)的平面示意图，说明元件的反铁磁膜和铁磁膜(钉扎层)；图5是在制造过程中的一个步骤，实施例1的磁传感器的剖面示意图；图6是在制造过程中的一个步骤，实施例1的磁传感器的剖面示意图；图7是在制造过程中的一个步骤，实施例1的磁传感器的剖面示意图；图8是在制造过程中的一个步骤，实施例1的磁传感器的剖面示意图；图9是在制造过程中的一个步骤，实施例1的磁传感器的剖面示意图；图10是在制造过程中的一个步骤，实施例1的磁传感器的剖面示意图；图11是在制造过程中的一个步骤，实施例1的磁传感器的剖面示意图；图12是在制造过程中的一个步骤，实施例1的磁传感器的剖面示意图；图13是在制造过程中的一个步骤，实施例1的磁传感器的剖面示意图；图14是在制造过程中的一个步骤，实施例1的磁传感器的剖面示意图；图15是在制造过程中的一个步骤，实施例1的磁传感器的剖面示意图；图16是在制造过程中的一个步骤，实施例1的磁传感器的剖面示意图；图17是在制造过程中的一个步骤，实施例1的磁传感本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁传感器的制造方法，所述磁传感器包括包含钉扎层和自由层的磁阻效应元件，所述磁阻效应元件具有随由钉扎层的磁化方向和自由层的磁化方向形成的相对角度变化的电阻值，所述方法包括步骤：准备以下列方式构成的磁铁阵列，即在正方形格的格点处设置 多个永久磁铁，每个永久磁铁的磁极的极性与和其相邻并距离最短的其它磁铁磁极的极性不同；设置薄片于所述磁铁阵列上，在此薄片中，包含磁层的层已经形成；所述磁层至少将成为所述钉扎层；利用在一个所述磁极和与其相邻的并且距离最短的另一个 所述磁极之间形成的磁场，钉扎将成为所述钉扎层的磁层的磁化方向。

【技术特征摘要】
JP 2001-1-24 2001-15805;JP 2001-9-17 2001-2817031.一种磁传感器的制造方法，所述磁传感器包括包含钉扎层和自由层的磁阻效应元件，所述磁阻效应元件具有随由钉扎层的磁化方向和自由层的磁化方向形成的相对角度变化的电阻值，所述方法包括步骤准备以下列方式构成的磁铁阵列，即在正方形格的格点处设置多个永久磁铁，每个永久磁铁的磁极的极性与和其相邻并距离最短的其它磁铁磁极的极性不同；设置薄片于所述磁铁阵列上，在此薄片中，包含磁层的层已经形成；所述磁层至少将成为所述钉扎层；利用在一个所述磁极和与其相邻的并且距离最短的另一个所述磁极之间形成的磁场，钉扎将成为所述钉扎层的磁层的磁化方向。2.如权利要求1所述的磁传感器的制造方法，其中，所述磁传感器包括X轴磁阻效应元件和Y轴磁阻效应元件，该X轴和该Y轴彼此垂直，在所述设置步骤中，以此方式设置薄片于所述磁铁阵列上，由所述磁铁阵列形成的X轴方向上的磁场施加至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤秀树，大桥俊幸，涌井幸夫，吉田晋，相曾功吉，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]