The structure of a magnetoresistive sensor and its manufacturing method include a base, a buffer layer, a phase change structure, an insulating layer and an electrically conductive material electrode; a buffer layer is arranged on the upper surface of the base, a phase change structure and an insulating layer are arranged on both sides of the phase change structure, and the insulating layer is higher than the phase change structure; a phase change material electrode is arranged between the top of the two insulating layers; The structure includes ferromagnetic layer, phase change material and non-magnetic layer. The phase change material is used as a non-magnetic isolation layer. Because the phase change material insulated at room temperature can be transformed into a conductive material under the action of electric current, the magnetoresistive sensor can be controlled to flip between GMR and TMR effects, thus realizing the dynamic regulation of the linear measurement range of the magnetoresistive sensor.
【技术实现步骤摘要】
一种磁阻传感器结构及其制造方法
本专利技术属于磁阻传感器
,特别涉及一种磁阻传感器结构及其制造方法。
技术介绍
磁阻传感器包括AMR(AnisotropyMagnetoresistance,各向异性磁阻)传感器、GMR(GiantMagnetoresistance,巨磁电阻)传感器以及TMR(TunnelMagnetoresistance,隧道磁电阻)传感器,具有集成度高、偏移低、灵敏度高、温度性能好等优点,在汽车电子、精密计量等领域得到了广泛应用。磁阻传感器的磁电阻会随外加磁场的大小、方向的变化而变化,因而被用于探测磁场,其灵敏度优于霍尔传感器,而且具备更好的温度稳定性和更低的功耗。此外,磁阻传感器的加工工艺可以很方便地与现有半导体工艺结合,有利于降低制造成本和提高集成度。GMR和TMR传感器的结构类似,其核心结构都具有两层磁性层和一层非磁性的隔离层,其中隔离层位于两层磁性层之间。当两层磁性层的磁化方向相同时,传感器的磁电阻是最小的;当它们彼此相反时,磁阻是最大的。磁阻效应的大小决定了传感器的灵敏度。GMR传感器使用导电材料作为隔离层,其电子在其中一个非磁性金属层(如一个铜层)和两个铁磁物质层之间运动,是由金属导电现象引起的。由于结构限制,GMR传感器的磁阻变化和灵敏度较小。而TMR传感器采用绝缘材料如Al2O3和MgO作为隔离层,其电子运动由隧道效应所控制,当钉扎层和自由层的磁化方向为反平行时几乎可以阻止电子穿过阻挡层。因此,TMR传感器的磁阻比率非常高,相对于GMR传感器具有更好的温度稳定性、更高的灵敏度、更低的功耗、更宽的线性范围。但是TMR ...
【技术保护点】
1.一种磁阻传感器结构,其特征在于,包括基底(5)、缓冲层(4)、相变结构(3)、绝缘层(2)和导电材料电极(1);缓冲层(4)设置在基底(5)的上表面,缓冲层(4)上设置有相变结构(3)和绝缘层(2),绝缘层(2)设置在相变结构(3)的两侧,且绝缘层高于相变结构(3);两个绝缘层(2)顶部之间设置有导电材料电极(1);相变结构(3)包括铁磁层、相变材料和非磁层。
【技术特征摘要】
1.一种磁阻传感器结构,其特征在于,包括基底(5)、缓冲层(4)、相变结构(3)、绝缘层(2)和导电材料电极(1);缓冲层(4)设置在基底(5)的上表面,缓冲层(4)上设置有相变结构(3)和绝缘层(2),绝缘层(2)设置在相变结构(3)的两侧,且绝缘层高于相变结构(3);两个绝缘层(2)顶部之间设置有导电材料电极(1);相变结构(3)包括铁磁层、相变材料和非磁层。2.一种磁阻传感器结构的制造方法,其特征在于,基于权利要求1所述的一种磁阻传感器结构,包括以下步骤:步骤1,提供Si基底,并对Si基底进行预处理;步骤2,利用光刻技术在基底上形成第一预定义图形;步骤3,采取磁控溅射薄膜生长技术在基底上生长磁性结构长条,此磁性长条由多层薄膜结构叠加溅射形成,由基底开始依次为:底层导电材料电极/缓冲层/非磁层/铁磁层/相变材料/铁磁层/缓冲层,其中非磁层/铁磁层/相变材料/铁磁层为相变结构;步骤4,通过先光刻,后刻蚀然后去胶的微加工工艺,在基底上形成第二预定义图形,其被光刻胶保护的部分未受到刻蚀的影响,该图形周围的部分仅剩底层电极/缓冲层/铁磁层三部分,而组成相变结构的铁磁/相变/铁磁结构层被刻蚀清除,仅余导电材料与磁性材料构成导电的磁阻层;步骤5,利用光刻技术在基底形成第三预定义图形;步骤6,在磁阻层上沉积绝缘材料形成绝缘层:即利用磁控溅射薄膜生长技术,在处理好的基底上生长绝缘层SiO2材料;步骤7,丙酮清洗后去除多余薄膜,利用光刻使绝缘层与磁阻层上形成第四预定义图形;步骤8,利用磁控溅射薄膜生长技术,生长导电材料做电极;步骤9,丙酮清洗,去除多余薄膜,形成磁阻传感器结构。3.根据权利要求2所述的一种磁阻传感器结构的制造方法,其特征在于,...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘明,胡忠强,周子尧,王志广,王立乾,关蒙萌,段君宝,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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