[實用新型]用于激光寫入系統的磁電阻傳感器晶元版圖

有效

• 申請號: 201621053800.0
• 申請日: 2016-09-13
• 公開（公告）號: CN206235722U
• 公開（公告）日: 2017-06-09
• 發明（設計）人: 詹姆斯·G·迪克;周志敏
• 申請（專利權）人: 江蘇多維科技有限公司
• 主分類號: G01R33/09
• 分類號: G01R33/09;G01R33/00
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司44202
• 代理人: 郝傳鑫,賈允

技術領域

本實用新型涉及磁性傳感器領域，特別涉及一種用于激光寫入系統的磁電阻傳感器晶元版圖。

背景技術

推挽式磁電阻傳感器由于具有高的磁場信號和溫度補償性能，在設計中得到廣泛的應用，通常采用翻轉切片的方法來獲得推磁電阻傳感單元切片和挽磁電阻傳感單元切片，對于單軸磁電阻傳感器如X軸磁電阻傳感器，需要至少兩個切片，且分別翻轉0和180度相位，而對于兩軸磁電阻傳感器如雙軸X-Y磁電阻傳感器，則至少需要四個切片，且需要進行0,90,180,270的四次翻轉相位，其缺點在于切片較多，且相互之間通過機械操作進行角度翻轉和對準，存在著由于對準角度誤差對于傳感器性能的影響，且傳感器各切片之間需要進行引線連接，增加了工藝的復雜性。

另外一種解決方案在于，采用軟磁通量集中器在磁電阻傳感單元串上面構筑特定的磁路，實現X方向外磁場經過軟磁通量集中器之后X和-X兩個方向的外磁場，即在磁電阻傳感器多層薄膜結構和敏感方向不變的情況下通過磁路實現推挽式磁電阻傳感器的制備，其缺點在于，軟磁通量集中器的引入增加了工藝的復雜性，同時可能由于軟磁通量集中器本身磁疇的移動導致的磁滯，從而影響磁電阻傳感器的線性。

此外，從統計平均的角度出發，X和-X磁電阻傳感單元除了0度和180度兩個磁電阻傳感單元取向之外，還存在著以0度和180度為中心的具有一定范圍的取向角度的磁電阻傳感單元，Y和-Y磁電阻傳感單元除了90和270度兩個磁電阻傳感單元取向之外，還存在以90和270度為中心的具有一定范圍的取向角度的磁電阻傳感單元，該取向角度范圍通常在-90到+90度范圍內變化，因此對于雙軸的X-Y線性或者角度傳感器，存在0-360度范圍，已經不可能通過移動切片的方法來實現。

通過激光掃描直接作用于磁電阻傳感單元的多層薄膜結構，通過激光的加熱直接將磁電阻傳感單元加熱TMR或者GMR自旋閥磁電阻傳感單元的到反鐵磁層的阻塞溫度以上，并在冷卻過程中沿特定方向施加X或者-X方向、Y或-Y方向、及其(-90，+90)擴展角度方向的外磁場，同樣可以實現推挽式單軸或者雙軸磁電阻傳感器的制造，從而在傳感器多層薄膜結構不變的情況下，通過激光熱退火實現其反鐵磁層磁化方向的改變，從而克服以上存在的切片對準以及增加軟磁通量集中器的問題，但是由于在制造時，晶元上存在大量的磁電阻傳感器單元，如何選擇一種合適的單軸或者雙軸磁電阻傳感器的各種磁矩取向的磁電阻傳感單元的版圖設計，并選擇合適的激光掃描路徑，使得激光寫入過程效率得到提高，則是本實用新型需要解決的問題。

實用新型內容

為了解決以上存在的問題，本實用新型提出了一種用于激光寫入系統的磁電阻傳感器晶元版圖，所述晶元版圖包括多個構成陣列的矩形切片，所述切片表面設置有磁電阻多層薄膜，所述磁電阻多層薄膜包括反鐵磁層，所述磁電阻多層薄膜圖形化成磁電阻傳感單元，所述磁電阻傳感單元的所述反鐵磁層磁化取向通過激光寫入系統進行定向排列，所述磁電阻傳感單元電連接成橋臂，所述橋臂電連接成磁電阻傳感器，其特征在于：所述磁電阻傳感單元排列成至少兩個空間隔離的磁電阻取向集團，在每個所述磁電阻取向集團內，所述磁電阻傳感單元的反鐵磁層磁化取向角相同，且所述磁化取向角的范圍為0到360度，相鄰兩個磁電阻取向集團的所述磁化取向角不同，且每個所述磁電阻取向集團與至少一個相鄰所述切片內的具有相同磁化取向角的所述磁電阻取向集團近鄰。

進一步的，所述磁電阻傳感單元為TMR傳感單元或者GMR自旋閥傳感單元，所述磁電阻傳感單元包括鐵磁自由層/非磁性隔離層/單層堆疊結構鐵磁參考層，或者所述磁電阻傳感單元包括鐵磁自由層/非磁性隔離層/多層薄膜結構鐵磁參考層，所述單層堆疊結構鐵磁參考層為反鐵磁層/鐵磁參考層，所述多層薄膜結構鐵磁參考層為反鐵磁層/n個中間層/鐵磁參考層，其中，所述中間層為鐵磁層/金屬間隔層，n為大于或等于1的整數。

進一步的，所述磁電阻傳感器為線性磁電阻傳感器或角度磁電阻傳感器，沒有外加磁場時，所述線性磁電阻傳感器對應的所述磁電阻傳感單元通過永磁偏置、雙交換作用和形狀各向異性中的一種或多種方式設定所述鐵磁自由層的磁化方向。