[發(fā)明專利]一種磁傳感器及其制備方法和電子設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210657387.2
• 申請日: 2022-06-10
• 公開（公告）號: CN115148896A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉明;胡忠強(qiáng);關(guān)蒙萌;馬孝瑜;陳小凱
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海多創(chuàng)科技有限公司
• 主分類號: H01L43/10
• 分類號: H01L43/10;H01L43/08;H01L43/12
• 代理公司: 廣東朗乾律師事務(wù)所 44291
• 代理人: 楊煥軍

一種磁傳感器及其制備方法和電子設(shè)備，磁傳感器包括磁性隧道結(jié)，磁性隧道結(jié)包括底釘扎層、被釘扎層、勢壘層、自由層、頂釘扎層及復(fù)合穩(wěn)定層；復(fù)合穩(wěn)定層包括至少兩個穩(wěn)定鐵磁層及設(shè)置于相鄰穩(wěn)定鐵磁層之間的非磁隔離層；底釘扎層與被釘扎層之間形成平行于底釘扎層的第一釘扎場，復(fù)合穩(wěn)定層與頂釘扎層之間形成平行于底釘扎層的第二釘扎場，第一釘扎場和第二釘扎場的方向相交。本發(fā)明磁傳感器通過在磁性隧道結(jié)中設(shè)置復(fù)合穩(wěn)定層，使復(fù)合穩(wěn)定層與頂釘扎層之間形成復(fù)合釘扎場，進(jìn)而提升頂釘扎層的穩(wěn)定性，從而可以在保證線性范圍可調(diào)控的情況下，獲得高的熱穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤指涉及一種磁傳感器及其制備方法和電子設(shè)備。

背景技術(shù)

磁性隧道結(jié)(TMR)技術(shù)作為在磁傳感領(lǐng)域被成功應(yīng)用的最新一代技術(shù)，已在非接觸式電流檢測、位置檢測、角度檢測及硬盤讀寫磁頭等器件上廣泛應(yīng)用。目前常用的磁性隧道結(jié)多是基于MgO為勢壘層、CoFeB為自由層的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，在常溫下具有較高的TMR值。

在獲得較高TMR比值的前提下，線性范圍調(diào)控是磁性隧道結(jié)的難點(diǎn)之一。磁性隧道結(jié)的線性范圍調(diào)控主要有兩種方式，一是通過外加偏置磁場的方式來影響磁性隧道結(jié)的線性感應(yīng)范圍，如在制備磁隧道電阻時(shí)在鄰近區(qū)域通過磁控濺射或電鍍的方式添加硬磁材料，或者在TMR磁性隧道結(jié)器件周圍添加永磁偏置場，通過硬磁材料產(chǎn)生的磁場或永磁偏置場進(jìn)行線性范圍的調(diào)控；但這種方式存在產(chǎn)品一致性差、成本高等不足。另一種方式是通過調(diào)整磁性隧道結(jié)本身的材料層種類及厚度匹配來進(jìn)行線性范圍調(diào)控；這種方式可以使磁性隧道結(jié)在產(chǎn)品一致性、低成本、小型化等方面得到改進(jìn)，然而在實(shí)際應(yīng)用中，磁性隧道結(jié)受到環(huán)境溫度高、器件焊接及使用時(shí)的熱量積累等因素的影響，穩(wěn)定性會有一定程度的下降，如電阻變化、磁滯增加、TMR比值降低等。

如何提供一種線性范圍可調(diào)控且具有高的熱穩(wěn)定性是磁性隧道結(jié)當(dāng)前需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種線性范圍可調(diào)控且具有良好熱穩(wěn)定性的磁傳感器。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種線性范圍可調(diào)控且具有良好熱穩(wěn)定性的磁傳感器的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述第一目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：

一種磁傳感器，包括磁性隧道結(jié)，所述磁性隧道結(jié)包括底釘扎層、被釘扎層、勢壘層、自由層、頂釘扎層及復(fù)合穩(wěn)定層；所述復(fù)合穩(wěn)定層包括至少兩個穩(wěn)定鐵磁層以及設(shè)置于相鄰的所述穩(wěn)定鐵磁層之間的非磁隔離層；所述底釘扎層與所述被釘扎層之間形成有平行于所述底釘扎層的第一釘扎場，所述復(fù)合穩(wěn)定層與所述頂釘扎層之間形成有平行于所述底釘扎層的第二釘扎場，所述第一釘扎場和所述第二釘扎場的方向正交、成銳角或成鈍角。

進(jìn)一步的，所述磁性隧道結(jié)包括多個，所述多個的磁性隧道結(jié)形成惠斯通電橋結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述穩(wěn)定鐵磁層的材質(zhì)為NiFe、CoFe、Fe、Co、Ni中的至少一種；所述非磁隔離層的材質(zhì)為Ru或Ta。

進(jìn)一步的，所述穩(wěn)定鐵磁層的厚度為1.5～3nm；和/或，所述非磁隔離層的厚度為0.6～0.9nm。

進(jìn)一步的，所述頂釘扎層的材質(zhì)為IrMn，厚度為10～25nm；和/或，所述底釘扎層的材質(zhì)為IrMn或PtMn，厚度為10～25nm。進(jìn)一步的，所述自由層包括依次設(shè)置于所述勢壘層上方的第二子自由層、第二非磁間隔層以及第一子自由層；所述第一子自由層的材質(zhì)為NiFe、CoFe、CoFeSiB、NiFeSiB中的一種，厚度為5-60nm；所述第二子自由層的材質(zhì)為CoFeB，厚度為1.5-3nm；所述第二非磁間隔層的材質(zhì)為Ta或Ru，厚度為0.6-0.9nm。進(jìn)一步的，位于所述底釘扎層背向所述被釘扎層的一側(cè)設(shè)置有底電極層，所述底電極層包括多個Ta層以及設(shè)置于相鄰的所述Ta層之間的Cu層或CuN層。

為了實(shí)現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：