[发明专利]使用双自由层的磁传感器电桥

说明书

本发明题为“使用双自由层的磁传感器电桥”。本公开整体涉及利用双自由层(DFL)结构的传感器装置，诸如磁传感器电桥。该装置包括多个电阻器，每个电阻器包括相同的DFL结构。与DFL结构相邻的是磁性结构，该磁性结构可包括永磁体、其上具有合成AFM(SAF)结构的反磁铁(AFM)层、其上具有SAF结构的永磁体或者其上具有铁磁层的AFM层。DFL结构与磁性结构的不同层对准以区分电阻器。不同的对准和/或不同的磁性结构由于降低的复杂性而减少了生产时间，从而降低了成本。

背景技术

技术领域

本公开的实施方案整体涉及惠斯通电桥阵列及其制造方法。

相关领域的描述

惠斯通电桥是用于通过平衡电桥电路的两个支路来测量未知电阻的电路，其中一个支路包含未知部件。与简单的分压器相比，惠斯通电路提供了极其准确的测量结果。

惠斯通电桥包括多个电阻器，尤其是最近包括磁性材料诸如磁传感器。磁传感器可包括霍尔效应磁传感器、各向异性磁阻传感器(AMR)、巨磁阻(GMR)传感器和隧道磁阻(TMR)传感器。与其他磁传感器相比，TMR传感器具有非常高的灵敏度。

惠斯通电桥阵列具有线性输出信号并抵抗环境温度。惠斯通电桥阵列中的任何温度变化均被消除。惠斯通电桥阵列具有四个电阻器。这些电阻器中的两个电阻器具有相同的电阻，而其余两个电阻器相对于彼此具有相同的电阻，但不同于初始的该两个电阻器。

在常规的基于GMR或TMR的惠斯通电桥传感器中，通过使这些电阻器中的两个电阻器相对于其他两个电阻器具有相反的钉扎方向来实现电阻器的不同电阻。为了获得不同的钉扎方向，可以使用不同的传感器堆叠或专门的退火，但是制造两个不同的传感器并且进行专门退火增加了生产时间，这可能是昂贵、复杂且耗时的。

因此，本领域需要一种改进的惠斯通电桥阵列。

发明内容

本公开整体涉及利用双自由层(DFL)结构的传感器装置，诸如磁传感器电桥。该装置包括多个电阻器，每个电阻器包括相同的DFL结构。与DFL结构相邻的是磁性结构，该磁性结构可包括永磁体、其上具有合成反铁磁AFM(SAF)结构的反铁磁(AFM)层、其上具有SAF结构的永磁体或者其上具有铁磁层的AFM层。这些DFL结构与这些磁性结构的不同层对准以区分这些电阻器。不同的对准和/或不同的磁性结构由于降低的复杂性而减少了生产时间，从而降低了成本。

在一个实施方案中，一种传感器装置包括：第一电阻器，该第一电阻器包括：至少一个第一双自由层(DFL)传感器；和至少一个第一磁性结构，其中每个第一磁性结构包括：第一反铁磁(AFM)层；和设置在第一AFM层上方的合成反铁磁(SAF)结构，其中当以横截面观察时，至少一个第一DFL传感器与SAF结构线性对准；和第二电阻器，该第二电阻器包括：至少一个第二DFL传感器；和至少一个第二磁性结构，其中每个第二磁性结构包括：第二AFM层；和设置在第二AFM层上方的铁磁层。当以横截面观察时，至少一个第二DFL传感器与铁磁层线性对准。

在另一个实施方案中，一种传感器装置包括：第一电阻器，该第一电阻器包括：至少一个第一双自由层(DFL)传感器；和至少一个磁性结构，其中每个磁性结构包括：第一永磁体；和设置在第一永磁体上方的合成反铁磁(SAF)结构，其中当以横截面观察时，至少一个第一DFL传感器与SAF结构线性对准；和第二电阻器，该第二电阻器包括：至少一个第二DFL传感器；和至少一个第二永磁体，其中当以横截面观察时，至少一个第二DFL传感器与至少一个第二永磁体线性对准。