專利名稱：改進(jìn)的坡莫合金傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及磁膜，更具體地說，涉及在弱磁場(chǎng)應(yīng)用中具有增加靈敏度的坡莫合金膜。
背景技術(shù)：
薄膜磁性裝置對(duì)于存儲(chǔ)產(chǎn)業(yè)非常重要，例如硬盤驅(qū)動(dòng)器讀頭，以及磁性傳感器。在弱磁場(chǎng)應(yīng)用中，例如環(huán)形磁體中，其功能受可感測(cè)的最低磁場(chǎng)強(qiáng)度所限制。
坡莫合金得到很好利用的一個(gè)具體技術(shù)是在磁阻電橋陣列中，如美國(guó)專利No.6,297,628中所示。在該專利中，以常規(guī)方式，如在共同所有的美國(guó)專利No.5,667,879中所示，形成坡莫合金流道(runner)。
在上述引用的專利中將坡莫合金流道形成為使用“易”軸。在現(xiàn)有技術(shù)中，坡莫合金流道長(zhǎng)度在圓片級(jí)各向異性方向切割。這個(gè)軸稱為“易”軸。易軸與圓片級(jí)各向異性一致，且總是在電阻器的長(zhǎng)度方向。相反，“難”軸在寬度方向，并與易軸垂直。但是，例如在上述引用的專利中所公開的坡莫合金流道全都平行于圓片級(jí)各向異性方向，也就是易軸。因此，它們?cè)趹?yīng)用中受可感測(cè)的磁場(chǎng)強(qiáng)度的限制。
因此，如果能開發(fā)出具有增加靈敏度的坡莫合金傳感器，就會(huì)很有利。另一優(yōu)點(diǎn)是，改進(jìn)這種靈敏度但不增加尺寸和電流消耗。其它優(yōu)點(diǎn)和特征將在下文中說明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了可以用作傳感器的改進(jìn)的坡莫合金膜。本發(fā)明的坡莫合金膜在弱磁場(chǎng)中具有顯著增加的靈敏度，由此比起現(xiàn)有技術(shù)的裝置能擴(kuò)展感測(cè)范圍。
在其最簡(jiǎn)單的形式中，本發(fā)明涉及對(duì)傳感器膜的修改，通過將形狀各向異性相對(duì)圓片級(jí)各向異性旋轉(zhuǎn)90度，以使圓片級(jí)各向異性垂直于流道長(zhǎng)度。
本發(fā)明膜的制造是使用標(biāo)準(zhǔn)的硅半導(dǎo)體工藝技術(shù)來完成的，除了坡莫合金(標(biāo)稱為81％ Ni的NiFe)的沉積是垂直于圓片級(jí)各向異性。使用光刻工藝描繪濺射沉積的坡莫合金，以使圓片級(jí)各向異性垂直于電阻器的機(jī)械長(zhǎng)度。硅是優(yōu)選的襯底，且坡莫合金優(yōu)選沉積為薄膜。


為了更完整地理解本發(fā)明，在此要參閱附圖，附圖包括圖1為圓片示意圖，示出兩種不同的坡莫合金形成圖案可能性；圖2是在兩種不同的坡莫合金沉積之間的圖形比較，示出了本發(fā)明的改進(jìn)性能。
在附圖中，相同的參考符號(hào)在所有幾個(gè)視圖中表示相同或相應(yīng)的組件和單元。
具體實(shí)施例方式
參閱圖1，應(yīng)理解圓片上實(shí)際會(huì)有成千上萬的坡莫合金沉積物，為作說明僅示出兩個(gè)。這在濺射技術(shù)中是慣用的，通過使用永久磁體，使磁性坡莫合金粒子在它們落在襯底上時(shí)被偏置為各粒子對(duì)準(zhǔn)。這樣就可將許多坡莫合金電阻器沉積并對(duì)準(zhǔn)在一個(gè)方向。而且，當(dāng)電阻器被沉積時(shí)，它們?nèi)季哂邢嗤囊话愣ㄏ颉D1完全是為了說明目的。
在圖1中，示出圓片11上沉積有兩個(gè)不同的坡莫合金電阻器15和17。實(shí)際上，坡莫合金電阻器的長(zhǎng)寬比很大，大約在100或更大，因此坡莫合金電阻器15和17都僅是示意的，因?yàn)楸绕鋵挾乳L(zhǎng)100倍的線條不能清楚用作說明。易軸EA總是在電阻器的長(zhǎng)度方向，以便坡莫合金電阻器15具有以箭頭25表示的EA，而坡莫合金電阻器17具有以箭頭27表示的EA。同樣，難軸HA總是在寬度方向，并垂直于EA的方向。所以，坡莫合金電阻器15具有以箭頭35表示的HA，而坡莫合金電阻器17具有以箭頭37表示的HA。
圓片本身具有圓片級(jí)各向異性WLA，在圖1中以箭頭21示出。當(dāng)以箭頭25所示的EA平行于以箭頭21所示的WLA時(shí)，各向異性被看作是相互的角度為0°。箭頭25平行于箭頭21。這代表坡莫合金電阻器的已知配置，例如在美國(guó)專利No.6,297,628中所示的磁阻電橋陣列中所用的。其靈敏度，特別在非常低的高斯時(shí)，對(duì)該發(fā)明來說是可以接受的。其靈敏度還限制了該發(fā)明對(duì)不需要非常高靈敏度的環(huán)境的應(yīng)用。對(duì)于坡莫合金電阻器的其它應(yīng)用也是如此。
本發(fā)明通過在垂直于WLA的方向沉積坡莫合金粒子，在坡莫合金電阻器的靈敏度方面提供了顯著的改進(jìn)。這是通過在與WLA成90°的方向?qū)﹄娮杵餍纬蓤D案來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)以箭頭27所示的EA垂直于箭頭21時(shí)，各向異性被看作是相互的角度為90°。這代表本發(fā)明，已發(fā)現(xiàn)它在相同條件和環(huán)境下具有顯著優(yōu)異的靈敏度，而其尺寸和電流消耗沒有任何增加。
制造了一個(gè)具有互相垂直形成圖案的電阻器的測(cè)試圓片，且所得到的性能示于圖2。
具體地說，當(dāng)圓片暴露為從零到正和負(fù)范圍的高斯變化時(shí)，測(cè)量電阻的變化，表示為百分比形式的ΔR/R。實(shí)線45代表各向異性為0°的常規(guī)電阻器。虛線47代表各向異性為90°的本發(fā)明圓片。如果高斯變化非常小，例如±5高斯，則線條45示出電阻幾乎沒有變化，以便ΔR/R大約為0.09％，而線條47示出ΔR/R的變化大約為0.17％，增加的系數(shù)幾乎為2。同樣，如果高斯變化是±10高斯，那么線條45示出的ΔR/R也許剛好超過0.33％，而相比之下線條47的ΔR/R大約為0.9％。這就示出本發(fā)明產(chǎn)生了大于現(xiàn)有技術(shù)兩到三倍的信號(hào)，由此就可將本發(fā)明結(jié)合到設(shè)計(jì)中來獲得更大的靈敏度。
本發(fā)明非常適合于用在包括環(huán)形磁體的各種通用磁性傳感器中。
雖已對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作了圖示和說明，但它們僅是示范性的，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本文所述實(shí)施例作改變和修改。所有這些改變和修改應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，而不限制本發(fā)明，除以下權(quán)利要求書所定義的之外。
權(quán)利要求
1.一種具有高靈敏度的坡莫合金傳感器裝置，包括襯底和所述襯底上的傳感器，所述傳感器具有第一表面，所述第一表面具有在給定方向的圓片級(jí)各向異性；以及沉積在所述第一表面上的各個(gè)流道的坡莫合金電阻器圖案，以使每個(gè)所述各個(gè)流道的機(jī)械長(zhǎng)度垂直于所述圓片級(jí)各向異性，使所述傳感器具有大約90°的各向異性。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述坡莫合金沉積為薄膜。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述襯底是硅圓片。
4.一種具有高靈敏度的坡莫合金傳感器，包括襯底部件，用于形成傳感器的主體，并具有第一表面，所述第一表面具有在給定方向的圓片級(jí)各向異性；以及坡莫合金電阻器圖案部件，用于提供沉積在所述表面上的各個(gè)流道，以使每個(gè)所述各個(gè)流道的機(jī)械長(zhǎng)度垂直于所述圓片級(jí)各向異性，使所述傳感器具有大約90°的各向異性。
5.如權(quán)利要求4所述的傳感器，其中所述坡莫合金沉積為薄膜。
6.如權(quán)利要求5所述的傳感器，其中所述襯底是硅圓片。
7.一種形成坡莫合金傳感器的方法，包括以下步驟提供襯底和所述襯底上的傳感器，所述傳感器具有第一表面，所述第一表面具有在給定方向的圓片級(jí)各向異性；以及將各個(gè)流道的坡莫合金電阻器圖案沉積在所述表面上，以使每個(gè)所述各個(gè)流道的機(jī)械長(zhǎng)度垂直于所述圓片級(jí)各向異性，使所述傳感器具有大約90°的各向異性。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述坡莫合金沉積為薄膜。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述襯底是硅圓片。
全文摘要
提出了一種具有高靈敏度的坡莫合金傳感器。襯底和傳感器具有第一表面，第一表面具有在給定方向的圓片級(jí)各向異性。各個(gè)流道的坡莫合金電阻器圖案沉積在表面上，以使每個(gè)所述各個(gè)流道的機(jī)械長(zhǎng)度垂直于圓片級(jí)各向異性，以使傳感器具有大約90°的各向異性。坡莫合金沉積為薄膜，且硅圓片優(yōu)選為襯底。
文檔編號(hào)H01L43/08GK1954228SQ200580015244
公開日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2005年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月24日
發(fā)明者J·M·奇科特, P·A·霍曼 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司