【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及gmr磁传感器制造的，尤其涉及一种gmr磁传感器制造方法及退火装置。
技术介绍
1、随着信息技术的高速发展，智慧城市、物联网等理念的兴起，人们对传感器的应用提出了更高的要求，其中磁传感器已广泛地应用于生物医学、工业、导航等重要领域，巨磁阻(gmr)传感器是众多磁传感中的翘楚，具有探测灵敏度高、易于集成等优点；
2、为了gmr传感器能够具有实用价值，工业上需要将其设计为惠斯通全桥结构，为获得更好的性能输出，自由层磁化平行(或者反平行)且相邻的磁阻单元的被钉扎层磁化方向反平行，并且保持自由层和被钉扎层的磁化方向成正交关系。而为了获得这样磁化方向关系的惠斯通结构的gmr，目前的调控手段较为老旧：
3、一种方式是生长相同的磁阻单元，经过对磁阻器件裁切之后，根据惠斯通电桥结构的要求进行组装，这种方式能够对桥臂上的磁阻单元进行性能检测和挑选，但是后期组装的过程中容易出现误差，造成传感器精度下降等问题；
4、第二种方式是在制备器件过程中对四种器件分别布置不同的磁场条件来诱导生长过程中各个磁阻单元的自由层和被钉扎层的磁化角度关系的形成，但是这种方法有多步的光刻、溅射等周期，过程非常繁琐，降低了传感器器件的制备效率；
5、同时传感器在用磁退火时，材料直接放在工件平台上直接进行退火，但是由于材料在热处理时没有限制故容易出现形变，另外热处理时因压强问题不会充的太满，进而使得氮气分布不均匀，氮气分布不均匀就会存在以下问题：
6、氮气作为载气，如果分布不均匀，可能会影响到在退火过程
7、可能在某些区域形成可燃或爆炸性混合物，增加了安全风险；
8、意味着需要更多的时间和能源来达到所需的退火效果，降低了生产效率。
技术实现思路
1、鉴于上述现有gmr磁传感器制造方法及退火装置存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术目的是提供一种gmr磁传感器制造方法及退火装置。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种gmr磁传感器制造方法，包括：
4、选择基片，
5、电路图案化，利用lift-off技术图案化设计gmr多层膜结构以形成惠斯通全桥电路；
6、沉积，在基片上通过磁控溅射技术依次生长上粘附层、钉扎层、被钉扎层、非磁金属层、自由层和保护层，去胶后得到四组gmr多层膜结构；
7、退火，采用磁退火炉在磁阻长轴方向形成磁化；
8、交换偏置，利用电流的自旋轨道矩对被钉扎层的交换偏置方向进行调控；
9、调控，在惠斯通全桥结构中，通过改变电流入方向分别对四组gmr多层膜结构进行交换偏置调控处理，使相邻两个桥臂上的磁阻随外磁场的变化相反，得到全桥结构的gmr磁传感器。
10、作为本专利技术所述gmr磁传感器制造方法的一种优选方案，用电流sot调控交换偏置时，四组gmr多层膜结构中第一组r1与第三组r3电流方向相同，第二组r2与第四组r4电流方向相同，且电流流向与调控r1和r3的电流方向相反。
11、具体的，四条桥臂角度布局(如说明书附图1所示)，为了获得良好的输出性能，灵敏度、线性度等，通常相邻的桥臂对相同磁场的输出响应相反，将r1，r3被钉扎层磁化调控为竖直向下，分别从b向a、c向d通入一定时间长度的电流脉冲，而r2，r4分别从b向c、d向e通入电流脉冲，将二者的被钉扎层磁化方向调控到竖直向上的方向；
12、相对于传统的磁调控方式，本调控方式可以在零磁场的条件下实现磁化的调控，调控之前，应该保持a端、e端开断，防止在通入电流脉冲调控时，因为串并联的问题影响调控效果，分别将各桥臂磁阻调控完成后，应该将a端、e端连接起来，在惠斯通全桥工作时，a(e)、b、c、d非相邻的端点可分别组合为驱动输入接口或者作为信号输出端口；当需要半桥传感器输出时，以r1、r2为例a、c端作为驱动电压输入端口，a-b或者b-c之间的电压即可作为半桥结构的输出信号；
13、作为本专利技术所述gmr磁传感器制造方法的一种优选方案，自由层采用cofe或nife的双软磁结构，厚度为5nm～20nm。
14、作为本专利技术所述gmr磁传感器制造方法的一种优选方案，钉扎层为反铁磁层，如irmn、femn等能转换出较弱的自旋流的反铁磁合金；反铁磁层采用irmn或femn材质，厚度为4nm～6nm；
15、被钉扎层采用nife或cofe软磁材质，厚度2nm～8nm；
16、作为本专利技术所述gmr磁传感器制造方法的一种优选方案，保护层厚度为2nm～20nm，其采用pt重金属材料；
17、作为本专利技术所述gmr磁传感器制造方法的一种优选方案，非磁金属层采用cu和pt双层制成，厚度为2nm～5nm。
18、本专利技术的有益效果：本专利技术借助部分异质结、重金属所具有的sot效应，电流通过材料内部时向两侧同时产生自旋极化方向相同的电子流，而达到一定电流密度的自旋电子流可以实现对磁矩的方向进行调控，独立调控各个桥臂的磁阻敏感方向，最终实现惠斯通电桥结构的线性电压输出；
19、因可以分别对桥臂上的磁阻进行独立调控，因此可以将gmr传感器设在一片基片上面，极大的增加了传感器的集成度以及生长效率，同时调控的过程中不需要外加磁场的辅助，大大减小了gmr传感器调控的成本，提高了调控的效率，并免除磁场的能耗。
20、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种退火装置，用于对上述的gmr磁传感器的退火处理，所述退火装置包括：
21、底座；
22、磁退火炉体，滑动设置于底座上表面；
23、尾座部分，固定于底座上表面一端处；
24、隔热扰流部分，设置于尾座部分一侧用于隔绝退火时的热量；
25、放置台部分，安装于尾座部分的一侧用于放置待退火物品。
26、作为本专利技术所述退火装置的一种优选方案，其中：所述尾座部分包括固定座，所述固定座的一端固定有空心管，且固定座的一侧位于空心管的上方位置处设置有气管，所述固定座的一侧位于空心管的一侧处设置有抽真空管。
27、作为本专利技术所述退火装置的一种优选方案，其中：所述隔热扰流部分包括隔热盘，所述隔热盘的内部开设有水腔，且隔热盘的内部位于水腔的两端处均开设有聚水腔，所述隔热盘的一侧设置有分别连通两个聚水腔的进水管和回水管；
28、位于下方的所述聚水腔中还安装有扰流件；
29、所述扰流件包括转动连接于聚水腔中的水轮，所述水轮的旋转轴贯穿隔热盘并安装有扰流叶片。
30、作为本专利技术所述退火装置的一种优选方案，其中：所述放置台部分包括放置台，所述放置台的一侧固定有连接柱，且放置台的上表面开设有工区，所述工区的表面贯穿开设有通气孔一；
31、所述放置台的上方设置有盖板，且放置台与盖板之间通过旋转随升组件连接，所述盖板的上表面对应工区的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种GMR磁传感器制造方法，其特征在于：包括：
2.如权利要求1所述的GMR磁传感器制造方法，其特征在于：电流SOT调控交换偏置时，四组GMR多层膜结构中第一组R1与第三组R3电流方向相同，第二组R2与第四组R4电流方向相同，且电流流向与调控R1和R3的电流方向相反。
3.如权利要求2所述的GMR磁传感器制造方法，其特征在于：自由层采用CoFe或NiFe的双软磁结构，厚度为5nm～20nm。
4.如权利要求3所述的GMR磁传感器制造方法，其特征在于：钉扎层为反铁磁层，反铁磁层采用IrMn或FeMn材质，厚度为4nm～6nm；
5.如权利要求4所述的GMR磁传感器制造方法，其特征在于：保护层厚度为2nm～20nm，其采用Pt重金属材料。
6.如权利要求5所述的GMR磁传感器制造方法，其特征在于：非磁金属层采用Cu和Pt双层制成，厚度为2nm～5nm。
7.一种退火装置，其特征在于：用于对权利要求1-6任一所述的GMR磁传感器的退火处理，所述退火装置包括：
8.如权利要求7所述的退火装置，其特征在
9.如权利要求8所述的退火装置，其特征在于：所述隔热扰流部分(400)包括隔热盘(401)，所述隔热盘(401)的内部开设有水腔(402)，且隔热盘(401)的内部位于水腔(402)的两端处均开设有聚水腔(403)，所述隔热盘(401)的一侧设置有分别连通两个聚水腔(403)的进水管(404)和回水管(405)。
10.如权利要求9所述的退火装置，其特征在于：所述放置台部分(500)包括放置台(501)，所述放置台(501)的一侧固定有连接柱(502)，且放置台(501)的上表面开设有工区(503)，所述工区(503)的表面贯穿开设有通气孔一(504)；
...【技术特征摘要】
1.一种gmr磁传感器制造方法，其特征在于：包括：
2.如权利要求1所述的gmr磁传感器制造方法，其特征在于：电流sot调控交换偏置时，四组gmr多层膜结构中第一组r1与第三组r3电流方向相同，第二组r2与第四组r4电流方向相同，且电流流向与调控r1和r3的电流方向相反。
3.如权利要求2所述的gmr磁传感器制造方法，其特征在于：自由层采用cofe或nife的双软磁结构，厚度为5nm～20nm。
4.如权利要求3所述的gmr磁传感器制造方法，其特征在于：钉扎层为反铁磁层，反铁磁层采用irmn或femn材质，厚度为4nm～6nm；
5.如权利要求4所述的gmr磁传感器制造方法，其特征在于：保护层厚度为2nm～20nm，其采用pt重金属材料。
6.如权利要求5所述的gmr磁传感器制造方法，其特征在于：非磁金属层采用cu和pt双层制成，厚度为2nm～5nm。
7.一种退火装置，其特征在于：用于对权利要求1-6任一所述的gmr磁传感器的退火处...
【专利技术属性】
技术研发人员：周柯，金庆忍，覃思，卢柏桦，莫枝阅，廖文涛，王志广，刘明，韩永亮，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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