DE102005054007A1 - Production of magneto-resistive components comprises adjusting the component of a component-specific interference term at a prescribed temperature by adjusting the magnetic reference directions to a predefined/pre-selected value - Google Patents
Production of magneto-resistive components comprises adjusting the component of a component-specific interference term at a prescribed temperature by adjusting the magnetic reference directions to a predefined/pre-selected value Download PDFInfo
- Publication number
- DE102005054007A1 DE102005054007A1 DE102005054007A DE102005054007A DE102005054007A1 DE 102005054007 A1 DE102005054007 A1 DE 102005054007A1 DE 102005054007 A DE102005054007 A DE 102005054007A DE 102005054007 A DE102005054007 A DE 102005054007A DE 102005054007 A1 DE102005054007 A1 DE 102005054007A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- manufacturing
- temperature
- magnetization
- component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 52
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims abstract description 39
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 2
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 64
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000011529 conductive interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000009812 interlayer coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000002277 temperature effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/01—Manufacture or treatment
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für magnetoresistive Bauelemente und betrifft insbesondere die Eigenschaftsunterschiede zwischen magnetoresistiven Bauelementen, die sich trotz gleicher Herstellungsschritte bei den Bauelementen einstellen.The The invention relates to a manufacturing method for magnetoresistive components and in particular concerns the property differences between magnetoresistive devices, which despite the same manufacturing steps adjust at the components.
Es ist bekannt, daß bei einigen Materialien der sogenannte Magnetowiderstandseffekt auftritt, also die Änderung des Ohmschen Widerstandes durch eine magnetfeldabhängige Streuung der Elektronen beim Transport.It is known that at Some materials of the so-called magnetoresistance effect occurs, ie the change the ohmic resistance by a magnetic field-dependent scattering the electrons during transport.
Beim GMR-Effekt hängt der elektrische Widerstand vom Winkel zwischen den (resultierenden) Magnetisierungen zweier Ein- oder Mehrschichtsysteme ab, die durch eine nichtmagnetische Zwischenschicht voneinander getrennt sind. Die den Widerstand verursachende Streuung der Elektronen wird vergrößert, wenn die Magnetisierungsrichtung der beiden Schichtsysteme nicht parallel ist. Für die Sensorik sind die beiden Schichtsysteme i.A. so ausgelegt, daß ein erstes Schichtsystem sehr leicht ummagnetisiert werden kann, also sehr weichmagnetisch ist, (i.A. ,free layer', FL) und ein zweites Schichtsystem seine Magnetisierung bei denselben magnetischen Feldern beibehält, also hartmagnetischer als das erste Schichtsystem ist (i.A. ,pinned layer', PL). Der ,free layer' nimmt die Aufgabe einer Meßschicht wahr, während der ,pinned layer' die Referenzrichtung der Magnetisierung bestimmt. Technologisch kann die Magnetisierungsrichtung des ,pinned layer' durch einen im direkten Kontakt vorhandenen natürlichen oder künstlichen Antiferromagneten oder einer Kombination beider festgehalten werden, der i.A. ebenfalls als Mehrschichtsystem aufgebaut ist. Je nach Stärke der Zwischenschichtkopplung unterscheidet man zwischen gekoppelten und ungekoppelten Systemen. Aus historischen Gründen spricht man bei un- oder schwachgekoppelten Systemen häufig von Spin Valves. Bei einem Sensor, der auf dem TMR-Effekt beruht, gelten dieselben Konventionen.At the GMR effect depends the electrical resistance of the angle between the (resulting) magnetizations two single or multi-layer systems, which by a non-magnetic Interlayer are separated. The cause of the resistance Scattering of electrons is magnified when the magnetization direction the two layer systems is not parallel. For the sensors are the two Layer systems i.A. designed so that a first layer system can be easily remagnetized, so it is very soft magnetic, (i.A., free layer ', FL) and a second layer system its magnetization at the same maintains magnetic fields, ie more magnetic than the first layer system (i.A., pinned layer ', PL). Of the 'free layer' takes the task of a measuring layer true while the 'pinned layer' the Reference direction of the magnetization determined. Technologically speaking the direction of magnetization of the pinned layer by an existing in direct contact natural or artificial Antiferromagnets or a combination of both, the i.a. also constructed as a multi-layer system. Depending on Strength The interlayer coupling is distinguished between coupled and uncoupled systems. For historical reasons one speaks with or weakly coupled systems frequently from Spin Valves. For a sensor based on the TMR effect, the same conventions apply.
Beim GMR- und beim TMR-Effekt ist der Widerstand vom Winkel beta zwischen den Richtungen der Magnetisierung des ,free layer' und des ,pinned layer' abhängig. Wird in idealer Näherung die Magnetisierung des ,pinned layer' festgehalten, so daß nur die Magnetisierungsrichtung des ,free layer' vom äußeren Magnetfeld verändert wird, so gilt für die Widerstandsänderung die Beziehung For the GMR and TMR effect, the resistance of the angle beta is dependent on the magnetizations of the free layer and the pinned layer. If, in an ideal approximation, the magnetization of the pinned layer is fixed so that only the magnetization direction of the free layer is changed by the external magnetic field, then the relationship applies to the change in resistance
Der Winkel beta ist signalbestimmend.Of the Angle beta is signal-determining.
Bezugnehmend
auf eine im Bezugssystem des Sensors festgelegte Referenzrichtung
definiert der Winkel alpha die Richtung der Magnetisierung der Referenzschicht
,pinned layer' (vgl.
Technologisch
wird ein Widerstand R in Form eines Schichtstreifens mit einer Länge I und
einer Streifenbreite b ausgeführt.
Neben den geometrischen Größen und
dem Flächenwiderstand
(RF) des Schichtstreifens hängt
der Widerstandswert ab von der Richtung der Referenzmagnetisierung
alpha und dem signalbestimmenden Winkel beta: wobei beta wiederum eine
komplexe Funktion verschiedener Parameter ist
Einen Überblick über den
Stand der Technik in Applikation und in den Schichtsystemen geben
beispielsweise:
D.E. Heim et al., Design and Operation of Spin
Valve Sensors, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 30 (1994) p.
316-321,
J. Daughton, GMR and SDT Sensor Applications; IEEE
Transactions on Magnetics Volume 36 (2000) p. 2773-2776,
Tehrani,
S.; Slaughter, J.M.; Chen, E.; Durlam, M.; Shi, J.; DeHerren, M.;
Progreß and
Outlook for MRAM Technology, IEEE Transactions on Magnetics, Volume
35, Issue 5, (1999) p. 2814-2819.An overview of the state of the art in application and in the layer systems are given, for example:
DE Heim et al., Design and Operation of Spin Valve Sensors, IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 30 (1994) p. 316-321,
J. Daughton, GMR and SDT Sensor Applications; IEEE Transactions on Magnetics Volume 36 (2000) p. 2773-2776,
Tehrani, S .; Slaughter, JM; Chen, E .; Durlam, M .; Shi, J .; DeHerren, M .; Progreß and Outlook for MRAM Technology, IEEE Transactions on Magnetics, Volume 35, Issue 5, (1999) p. 2814-2819.
Häufig besteht
eine Meßbrücke aus
4 Widerständen
R1, R2, R3, R4 von denen jeweils 2 in Reihe geschaltete Widerstände parallel
verschaltet sind, diese Konfiguration nennt man Wheatstonebrücke (vgl.
Aus
den beiden Halbbrückenspannungen ergibt sich die Brückenausgangsspannung
Fertigungstoleranzen bedingen, daß die Brückenausgangsspannung auch im nicht messenden Zustand nicht exakt Null ist. Diese Spannung bezeichnet man i.A. als Brückenoffset oder kurz Offset (Voff).Manufacturing tolerances require that the bridge output voltage in the non-measuring State is not exactly zero. This voltage is generally referred to as bridge offset or offset (V off ).
Zusätzlich ändert sich
der Offset mit der Temperatur, so daß ein zusätzlicher Term Voff(delta
T) zu berücksichtigen
ist. In erster Näherung
ist dieser linear mit der Temperatur, so daß dessen Temperaturabhängigkeit
sehr oft durch einen einzigen Temperaturkoeffizienten angegeben
wird. Die Temperaturabhängigkeit
des Offsets läßt sich
dann darstellen als
Im Allgemeinen lassen sich die Beiträge nicht unterscheiden, d.h. der gemessene Wert setzt sich aus dem Signal und einem Störterm zusammen, wie beispielsweise anhand einer linearen Temperaturabhängigkeit in der nachfolgenden Gleichung ausgedrückt: In general, the contributions can not be distinguished, ie the measured value is composed of the signal and a disturbance term, as expressed for example by a linear temperature dependence in the following equation:
Besondere Vorkehrungen müssen getroffen werden, wenn das gemessene Signal in der Größenordnung des Offsets Voff(T0) liegt, und, bzw. oder der durch die Temperatur bedingte Offset Voff(ΔT) = TCVoff·ΔT die Größenordnung des gemessenen Signals annimmt.Special precautions must be taken if the measured signal in the order of magnitude of the offset V off (T 0), and, respectively, or caused by the temperature offset V off (.DELTA.T) = TCV off · .DELTA.T takes the magnitude of the measured signal ,
Der statistischen Natur des Offsets und seiner Temperaturabhängigkeit entsprechend schwanken beide Werte im Allgemeinen um einen Mittelwert X0 = 0 mit einer Streuung S0 ≠ 0. In der Massenfertigung von Bauteilen, insbesondere solche Sensoren, die auf dem Prinzip einer Wheatstonebrücke basieren, können sich daher auf einem Wafer benachbarte Elemente in den Vorzeichen dieser Größen unterscheiden, was die simple Korrektur in nachfolgenden Signalauswertungen nahezu unmöglich macht.In accordance with the statistical nature of the offset and its temperature dependence, both values generally fluctuate around a mean value X 0 = 0 with a dispersion S 0 ≠ 0. In the mass production of components, in particular those sensors based on the principle of a Wheatstone bridge, can therefore On a wafer adjacent elements in the sign of these sizes differ, which makes the simple correction in subsequent signal evaluations almost impossible.
Zur
Kompensation oder Unterdrückung
des Offsets bzw. seines Temperaturkoeffizienten werden verschiedene
Verfahren vorgeschlagen:
Verschiedene
Verfahren und Methoden werden zur Kompensation bzw. Manipulation
der Temperaturabhängigkeit
des Offsets vorgeschlagen:
Die
Temperaturkompensation für
die Signalspannung einer Wheatstone-Brücke
in wenigstens einem Kennlinienpunkt, also auch im Offset, ist in
Technologisch
umgangen wird das Problem des Offsets bei der Messung sehr kleiner
Felder durch den Einsatz einer integrierten, planaren Spule, wie
sie in
Die Methode ist genau, hat aber mehrere signifikante Nachteile:
- 1. die Elektronik zur Signalaufbereitung und Auswertung ist sehr aufwendig und damit teuer
- 2. der Leistungsverbrauch ist hoch
- 3. die Spule benötigt viel Chipfläche und macht damit den Chip groß und teuer
- 4. sie kompensiert den Temperaturkoeffizienten des Offsets nicht
- 1. the electronics for signal processing and evaluation is very expensive and therefore expensive
- 2. the power consumption is high
- 3. The coil needs a lot of chip area and makes the chip big and expensive
- 4. It does not compensate for the temperature coefficient of the offset
Der Brückenoffset kann nur durch den Einsatz einer zweiten Spule, der sog. set/reset coil, eliminiert werden, indem die Referenzrichtung im anisotropen magnetoresistiven Sensor periodisch um 180° geflippt wird [Set/Reset Pulse Circuits for Magnetic Sensors, Honeywell Applications Note, AN-201; A New Perspective on Magnetic Field Sensing, Honeywell Technical Articles, beide unter http://www.ssec.honeywell.com/magnetic/datasheets.html#datasheets]. Zu den zuvor aufgeführten Nachteilen kommen jetzt noch weitere hinzu
- 1. die Elektronik zur Spulenansteuerung und Signalaufbereitung ist noch komplizierter und teurer
- 2. die weitere Spule macht den Herstellungsprozeß des Sensors noch teurer
- 3. der Sensor verbraucht noch mehr Leistung
- 1. the electronics for coil control and signal conditioning is even more complicated and expensive
- 2. The other coil makes the manufacturing process of the sensor even more expensive
- 3. the sensor consumes even more power
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen, das die Herstellung von magnetoresistiven Bauelementen erlaubt.In front In this background, the present invention has the object to propose a method that allows the production of magnetoresistive Components allowed.
Diese Aufgabe wird durch das Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.These Task is solved by the manufacturing method according to claim 1. Advantageous embodiments are in the subclaims specified.
Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, bei einem magnetoresistiven Bauelement, bei dem die Meßbrücke eine Brückenausgangsspannung aufweist, die sich aus einem bauelement-spezifischen, temperaturabhängigen Störterm Voff(T) = Voff(T0) + TCVoff·(T – T0) und einem temperatur- und magnetfeldabhängigen Signal Va(H,T) zusammensetzt, bei den hergestellten Bauelementen entweder bei unveränderter Streuung den Mittelwert des Parameters 〈TCVoff〉 des Bauelements-spezifischen Störterms Voff auf einen beliebigen Wert einzustellen, oder bzw. und für jedes Bauelement den Wert TCVoff des Bauelements-spezifischen Störterms Voff bei den hergestellten Bauelementen so einzustellen, daß sich ein neuer Mittelwert Xn mit einer verkleinerten Streuung Sn des Störterms einstellt.The invention is based on the basic concept of a magnetoresistive component in which the measuring bridge is a bridge output voltage comprising a component-specific, temperature-dependent disturbance term V off (T) = V off (T 0 ) + TCV off * (T - T 0 ) and a temperature and magnetic field-dependent signal V a (H, T), to set the mean value of the parameter <TCV off > of the device-specific disturbance V off to an arbitrary value, or respectively and for each device, the value TCV off of the device-specific disturbance V off in the case of the produced components Set components so that a new average value X n sets with a reduced dispersion S n of the disturbance.
Damit löst sich die Erfindung von dem natürlichen Bestreben, ein Herstellungsverfahren derart zu gestalten, daß ein Störterm vollständig vermieden wird. Vielmehr geht die Erfindung davon aus, daß mit den derzeit vorhandenen Herstellungsmethoden ein Störterm nicht zu vermeiden ist und schlägt Maßnahmen vor, wie trotz dieses Störterms eine präzise Messung eines äußeren Magnetfelds ermöglicht werden kann, indem der Störterm auf einen vorbestimmten Wert eingestellt wird.In order to dissolves the invention of the natural Endeavor to design a manufacturing process such that a disturbance is completely avoided. Rather, the invention assumes that with the currently available Production methods a disturbed is unavoidable and fails activities before, as despite this disturbance a precise one Measurement of an external magnetic field allows can be, by the Störterm is set to a predetermined value.
Die Erfindung geht ferner von dem Grundgedanken aus, daß die zur Verfügung stehenden Herstellungsmethoden für magnetoresistive Bauelemente zu keinem für jedes hergestellte Bauelement gleichen Störterm führen, sondern der bauelement-spezifische Störterm für jedes hergestellte magnetoresistive Bauelemente variiert. Während es das natürliche Bestreben wäre, das Herstellungsverfahren meist derart durchzuführen, daß der Mittelwert des bauelement-spezifischen Störterms einen Wert von Null einnimmt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den Mittelwert des bauelement-spezifischen Störterms bei den hergestellten Bauelementen auf einen beliebig vordefinierten Wert einzustellen, vorzugsweise ungleich Null. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren sieht demnach vor, die Herstellung der magnetoresistiven Bauelemente derart durchzuführen, daß bewußt ein Störterm eingestellt wird.The Invention is further based on the idea that the disposal standing production methods for Magnetoresistive devices to any component produced for each same disturbed m to lead, but the device-specific fault term for each magnetoresistive produced Components varies. While it's the natural one Aspiration to carry out the manufacturing process usually such that the average value of the device-specific error term assumes a value of zero, it is provided according to the invention, the Mean value of the device-specific error term in the manufactured To set components to any predefined value, preferably not equal to zero. The production process according to the invention sees Accordingly, the preparation of the magnetoresistive devices in such a way perform, that deliberately set a disturbed becomes.
Da herstellungsbedingt bei den hergestellten Bauelementen der Störterm variiert, führt dieses bewußte Einstellen eines Störterms dazu, daß zumindest im Mittelwert die Störterme der hergestellten Bauelemente einen vordefinierten Wert aufweisen.There due to the production of the components produced the disturbance m varies, leads this conscious Setting a fault term at least that in the mean value the trouble terms the manufactured components have a predefined value.
Eine Kompensation des Störterms läßt sich bei derart hergestellten Bauelementen besonders einfach realisieren. Eine (beispielhafte) Störterm-Kompensation läßt sich nämlich auf einfachste Weise dadurch einstellen, daß ein dem Störterm entsprechender Wert von dem Meßsignal abgezogen wird. In dem nun erfindungsgemäß das Herstellungsverfahren derart durchgeführt wird, daß der Mittelwert des bauelement-spezifischen Störterms vorzugsweise einen Wert ungleich Null aufweist, ist deutlich, daß in dieser besonderen Ausführungsform dieser bewußt eingestellte Störterm gleich dem Korrekturfaktor ist.A Compensation of the error term can be included realized so easily components. An (exemplary) malfunction compensation let yourself namely set in the simplest way by a corresponding to the fault term Value of the measuring signal is deducted. In the invention now according to the manufacturing process done so will that the Average value of the device-specific error term preferably a value is not equal to zero, it is clear that in this particular embodiment of this deliberately set disturbance m is equal to the correction factor.
Dies Kompensation des Störterms wird bei den erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren erreicht, indem die Magnetisierungsrichtungen in den Referenzschichtsystemen von mindestens zwei Widerständen eines Bauteils so eingestellt werden, daß sie von den inhärenten Ansiotropierichtungen verschiedene Richtungen aufweisen.This Compensation of the error term is in the production process of the invention achieved by the magnetization directions in the reference layer systems of at least two resistors be adjusted so that they of the inherent Ansiotropierichtungen have different directions.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens werden die Widerstände nacheinander auf eine Temperatur aufgeheizt, bei der die ursprüngliche Magnetisierung des Referenzschichtsystems zerstört und beim Abkühlen die Richtung eines von außen einwirkenden Magnetfelds eingefroren wird. Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Temperaturkoeffizient von der Richtung der Magnetisierung in der Referenzschicht relativ zu anderen Anisotropierichtungen abhängt. Durch Einstellen der Magnetisierungsrichtung der Referenzschicht kann somit ein Störterm eingestellt werden, der (im Mittelwert) den gewünschten Wert aufweist.at a preferred embodiment the production process according to the invention become the resistors heated successively to a temperature at which the original Magnetization of the reference layer system destroyed and on cooling the Direction one from the outside is frozen by acting magnetic field. This embodiment is based on the knowledge that the temperature coefficient from the direction of magnetization in the reference layer relative depends on other anisotropy directions. By adjusting the magnetization direction The reference layer can thus be set a fault term, the (in the mean) the desired Value.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens werden die Widerstände nacheinander durch die Einwirkung eines Energieimpulses kurzzeitig auf eine Temperatur aufgeheizt. Dies stellt eine besonders einfache Möglichkeit der erfindungsgemäß vorgesehenen Aufheizung der Widerstände dar. Dabei kann der Energieimpuls durch den Widerstand selbst geleitet werden oder aber auch ein von dem Widerstand separater Stromleiter in thermischen Kontakt mit dem Widerstand gebracht werden und die Erwärmung des getrennten Stromleiters über Wärmeleitung in den aufzuheizenden Widerstand durchgeführt werden.In a preferred embodiment of the manufacturing method of the invention, the resistors are successively by the action of an energy pulse for a short time to a temperature heated up. This represents a particularly simple possibility of inventively provided heating of the resistors. In this case, the energy pulse can be passed through the resistor itself or a separate from the resistor conductor in thermal contact with the resistor and the heating of the separate conductor via heat conduction in the resistor to be heated are carried out.
Insbesondere bevorzugt werden die Widerstände durch Erhitzen der sie tragenden Widerstandsschicht aufgeheizt, die direkt oder durch einen getrennten Stromleiter erhitzte Widerstandsschicht durch eine dünne, schlecht wärmeleitende Isolierschicht von anderen Widerstandsschichten getrennt auf einer gut wärmeleitenden Schicht mit hoher Wärmekapazität (Wärmeausgleichsschicht) angeordnet, so daß sich während der Dauer des Heizens ein Wärmetransport von der Widerstandsschicht durch die schlecht wärmeleitende Isolierschicht zur Wärmeausgleichsschicht einstellt, welcher zu einem hauptsächlich von dem Wärmewiderstand der schlecht wärmeleitenden Schicht und der zugeführten Wärmeleistung bestimmten Temperaturgefälle führt, ohne hierbei die Magnetisierung benachbarter, nicht stromdurchflossener bzw. nicht erhitzter Sensorstreifen zu verändern.Especially the resistors are preferred heated by heating the resistance layer carrying it, the resistance layer heated directly or through a separate conductor a thin, poor heat-conducting Insulating layer of other resistive layers separated on one good heat conducting Layer with high heat capacity (heat balance layer) arranged so that while the duration of heating a heat transfer from the resistance layer by the poor thermal conductivity insulating layer to the heat balance layer which adjusts to a mainly of the heat resistance the poorly heat-conducting Layer and the supplied heat output certain temperature gradient leads, without in this case the magnetization of adjacent, not current-carrying or unheated sensor strip to change.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Wärmeausgleichsschicht ein Siliziumsubstrat eingesetzt, da dieses ohnehin die Basis des Fertigungsprozesses magnetoresistiver Sensoren bildet.In a preferred embodiment is used as a heat balance layer a silicon substrate used, since this anyway the basis of Manufacturing process magnetoresistive sensors forms.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als schlecht wärmeleitende Zwischenschicht ein elektrisch isolierendes Material eingesetzt, insbesondere bevorzugt Aluminiumoxid, Siliziumoxid, Siliziumnitrid oder eine Mischung aus diesen Stoffen. Diese Materialien bieten bei oben beschriebenen Heizprozessen mit moderaten oder hohen Stromstärken Schutz vor elektrostatischen Überschlägen zwischen den Leiterbahnen der Meßbrücken und/oder den Substraten, auf denen sie aufgebaut sind.In a preferred embodiment is considered to be poorly heat-conductive Interlayer used an electrically insulating material, particularly preferably aluminum oxide, silicon oxide, silicon nitride or a mixture of these substances. These materials offer in the heating processes described above with moderate or high currents protection from electrostatic flashovers between the Conductor tracks of the measuring bridges and / or the substrates on which they are built.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der zum Heizen verwendete Energieimpuls durch die Entladung eines Kondensators erzeugt. Dies hat sich als besonders einfache Möglichkeit zum Erzeugen eines Energieimpulses gezeigt.In a preferred embodiment The energy pulse used for heating is discharged a capacitor generated. This has proven to be particularly easy possibility shown for generating an energy pulse.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Erzeugung des während des Abkühlvorgangs erforderlichen Magnetfelds die Entladung eines Kondensators durch eine Magnetspule eingesetzt.In a preferred embodiment The invention is used to generate during the cooling process required magnetic field, the discharge of a capacitor a solenoid inserted.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird zur Erzeugung des während des Abkühlvorgangs erforderlichen Magnetfelds ein Permanentmagnet eingesetzt. Dies stellt eine besonders einfache Möglichkeit zum Erzeugen eines Magnetfelds dar.In a further preferred embodiment The invention is used to generate during the cooling process required magnetic field used a permanent magnet. This represents a particularly easy way for generating a magnetic field.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird dieser Permanentmagnet kontinuierlich gedreht, wobei die Energieimpulse während der Drehbewegung so ausgelöst werden, daß beim Abkühlen eines Widerstandselementes die Magnetfeldrichtung der jeweils gewünschten Magnetisierungsrichtung entspricht. Dies stellt eine einfache Möglichkeit dar, das Referenzschichtsystem in den verschiedenen Widerständen eines Sensorbauelementes in kurzer Zeit mit den verschiedenen, für die gewünschte Sensorfunktion erforderlichen Referenzschichtsystemmagnetisierungsrichtungen zu versehen.In a further preferred embodiment This permanent magnet is rotated continuously, the energy pulses while so triggered the rotational movement be that when Cooling one Resistance element, the magnetic field direction of each desired Magnetization direction corresponds. This is an easy way The reference layer system in the various resistances of a Sensor component in a short time with the various, for the desired sensor function required reference layer system magnetization directions too Mistake.
Die Erfindung betrifft insbesondere die entweder den gigantischen magnetoresistiven Effekt (GMR) oder den Tunnelwiderstandseffekt (TMR) nutzenden Sensoren, die zur Anzeige magnetischer Felder geeignet sind, da sie in Form einer Meßbrücke verschaltet sind.The The invention relates in particular to either the gigantic magnetoresistive Effect (GMR) or tunnel resistance effect (TMR) sensors, which are suitable for displaying magnetic fields, since they are in shape interconnected a measuring bridge are.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:following the invention will be described with reference to an exemplary embodiments only explained in more detail. In this demonstrate:
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102005054007A DE102005054007A1 (en) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | Production of magneto-resistive components comprises adjusting the component of a component-specific interference term at a prescribed temperature by adjusting the magnetic reference directions to a predefined/pre-selected value |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102005054007A DE102005054007A1 (en) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | Production of magneto-resistive components comprises adjusting the component of a component-specific interference term at a prescribed temperature by adjusting the magnetic reference directions to a predefined/pre-selected value |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102005054007A1 true DE102005054007A1 (en) | 2007-05-24 |
Family
ID=37989272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102005054007A Ceased DE102005054007A1 (en) | 2005-11-10 | 2005-11-10 | Production of magneto-resistive components comprises adjusting the component of a component-specific interference term at a prescribed temperature by adjusting the magnetic reference directions to a predefined/pre-selected value |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102005054007A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11656301B2 (en) | 2019-11-19 | 2023-05-23 | Tdk Corporation | Magnetic sensor including magnetoresistive effect element and sealed chip |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19619806A1 (en) * | 1996-05-15 | 1997-11-20 | Siemens Ag | Magnetic field sensitive sensor device with several GMR sensor elements |
| DE19640695A1 (en) * | 1996-10-02 | 1998-04-09 | Bosch Gmbh Robert | Magnetoresistive sensor with temperature-stable zero point |
| DE10128262A1 (en) * | 2001-06-11 | 2002-12-19 | Siemens Ag | Magnetic field detector has an array of magnetoresistive sensors with artificial anti-ferromagnetic reference layers and magnetic layers arranged to suppress domain formation and increase resistance to external fields |
| DE10155423A1 (en) * | 2001-11-12 | 2003-05-28 | Siemens Ag | Homogeneous magnetization of magneto-resistive component exchange-coupled layer systems involves varying relative direction of layer magnetization and saturating field |
| DE10230455A1 (en) * | 2002-07-06 | 2004-01-22 | Robert Bosch Gmbh | Method for setting or locally changing a magnetization in a layer of a magnetoresistive layer arrangement, heating stamp for heating the magnetoresistive layer arrangement and their use |
| DE10251566A1 (en) * | 2002-11-06 | 2004-05-27 | Robert Bosch Gmbh | GMR magnetoresistive layer method of manufacture for use in manufacture of GMR storage components or a GMR sensor elements, according to the spin-valve principle, whereby two magnetization steps are applied |
| WO2004109725A1 (en) * | 2003-06-11 | 2004-12-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of manufacturing a device with a magnetic layer-structure |
-
2005
- 2005-11-10 DE DE102005054007A patent/DE102005054007A1/en not_active Ceased
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19619806A1 (en) * | 1996-05-15 | 1997-11-20 | Siemens Ag | Magnetic field sensitive sensor device with several GMR sensor elements |
| DE19640695A1 (en) * | 1996-10-02 | 1998-04-09 | Bosch Gmbh Robert | Magnetoresistive sensor with temperature-stable zero point |
| DE10128262A1 (en) * | 2001-06-11 | 2002-12-19 | Siemens Ag | Magnetic field detector has an array of magnetoresistive sensors with artificial anti-ferromagnetic reference layers and magnetic layers arranged to suppress domain formation and increase resistance to external fields |
| DE10155423A1 (en) * | 2001-11-12 | 2003-05-28 | Siemens Ag | Homogeneous magnetization of magneto-resistive component exchange-coupled layer systems involves varying relative direction of layer magnetization and saturating field |
| DE10230455A1 (en) * | 2002-07-06 | 2004-01-22 | Robert Bosch Gmbh | Method for setting or locally changing a magnetization in a layer of a magnetoresistive layer arrangement, heating stamp for heating the magnetoresistive layer arrangement and their use |
| DE10251566A1 (en) * | 2002-11-06 | 2004-05-27 | Robert Bosch Gmbh | GMR magnetoresistive layer method of manufacture for use in manufacture of GMR storage components or a GMR sensor elements, according to the spin-valve principle, whereby two magnetization steps are applied |
| WO2004109725A1 (en) * | 2003-06-11 | 2004-12-16 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of manufacturing a device with a magnetic layer-structure |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11656301B2 (en) | 2019-11-19 | 2023-05-23 | Tdk Corporation | Magnetic sensor including magnetoresistive effect element and sealed chip |
| US11965941B2 (en) | 2019-11-19 | 2024-04-23 | Tdk Corporation | Magnetic sensor |
| US12298363B2 (en) | 2019-11-19 | 2025-05-13 | Tdk Corporation | Magnetic sensor having magnetoresistive effect element with inclined magnetization direction of pinned layer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE69534013T2 (en) | Magnetic field sensor and method for its production | |
| DE102007032867B4 (en) | Magnetoresistive magnetic field sensor structures and manufacturing methods | |
| DE68912720T2 (en) | Magnetoresistive magnetic field sensor. | |
| DE102019126320B4 (en) | Magnetoresistive sensor and manufacturing process for a magnetoresistive sensor | |
| DE102014116953B4 (en) | Method and device for producing a magnetic field sensor device, and related magnetic field sensor device | |
| EP0875000B1 (en) | Device for magnetising magnetoresistive thin film sensor elements in a bridge connection | |
| DE102006062750B4 (en) | Apparatus for detecting a change in a physical quantity by means of a current conductor structure | |
| DE69631917T2 (en) | Magnetic sensor with a giant magnetoresistor and its manufacturing process | |
| DE19520206C2 (en) | Magnetic field sensor with a bridge circuit of magnetoresistive bridge elements | |
| DE19649265C2 (en) | GMR sensor with a Wheatstone bridge | |
| WO2006136577A1 (en) | Current sensor for the electrically isolated measurement of current | |
| WO2012175567A1 (en) | Magnetostrictive layer system | |
| WO2008037752A2 (en) | Method for operating a magnetic field sensor and associated magnetic field sensor | |
| WO2008040659A2 (en) | Method for operating a magnetic field sensor and associated magnetic field sensor | |
| DE102006008257B4 (en) | A spin valve-type magnetoresistive multi-layer system having a magnetically softer multi-layer electrode and the use thereof | |
| DE102004043737A1 (en) | Device for detecting the gradient of a magnetic field and method for producing the device | |
| DE102005009390B3 (en) | Force sensor, for pressure sensor, has magnetic layers, whose directions of magnetization are aligned parallelly due to ferromagnetic coupling or are aligned antiparallel due to antiferromagnetic coupling in ideal state of layers | |
| DE10117355A1 (en) | Method for setting a magnetization in a layer arrangement and its use | |
| DE102015100226A1 (en) | Magnetic field sensor and magnetic field detection method | |
| EP0730162A2 (en) | Sensor apparatus with magnetoresistif sensorelement in a bridge circuit | |
| DE102005054007A1 (en) | Production of magneto-resistive components comprises adjusting the component of a component-specific interference term at a prescribed temperature by adjusting the magnetic reference directions to a predefined/pre-selected value | |
| DE102004032483A1 (en) | Production of localized magnetization in magnetic sensors used in angular measurement systems, whereby magnetization is achieved by local resistive heating above the blocking temperature and then application of an aligning field | |
| DE102021106145A1 (en) | MAGNETIC SENSOR BRIDGE USING DUAL FREE LAYER | |
| DE102019107689A1 (en) | Layer structure for a magnetoresistive magnetic field sensor, magnetoresistive magnetic field sensor and method for their production | |
| DE102014201415B3 (en) | Thermocouple and method for spatially resolved temperature measurement |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ON | Later submitted papers | ||
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8131 | Rejection |