巨磁阻的保护性导电层制造技术

本发明专利技术提供了一种呈现巨磁阻效应的巨磁阻结构以及包括该结构的装置。所述结构包括巨磁阻元件，其被保护层所包围，该保护层能够屏蔽所述元件免受恶劣环境条件影响，由此使得它们能够应用在恶劣的环境中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及巨磁阻结构。尤其，本专利技术关于表现巨磁阻效应的结构 以及融合所述结构的装置。该结构抵抗恶劣的环境条件，尤其适合于应 用在汽车及其它交通工具中。
技术介绍
罙兹阻(magnetoresistance )是一些材冲牛的属'l"生，当向这些材泮牛施加 外部磁场时，它们能够失去或获得电阻。"巨磁阻(GMR)元件"是本 领域的术语，其用于薄膜结构，包括交替的铁磁和非磁性金属层，并且 其表现出公知的巨磁阻效应。所述巨磁阻效应是在这种薄膜结构中观察 到的一种量子机械效应。当各层的磁化平行时，电阻较低，与此相比， 当随后的铁磁层磁化反向时，该效应表现出电阻显著增加。非磁性材料 的电子自旋与外加等数量的磁场平行或反平行排列，因此，当铁磁层的 磁化平行时，其很少遭受磁散射。与已知的各向异性磁阻(AMR)、或各向异性磁阻效应相比，GMR 效应较大。AMR效应指的是这样的事实，与磁化方向平行和垂直的磁 化导体的电阻不同。所述AMR效应为体积效应，其只发生在单4失磁层 中，这与具有交错的铁磁和非磁性金属层的薄膜结构相反。当AMR电 阻器的电阻变化小于3%时，GMR材料可实现更大的变化，约10%-20 %。在磁性传感器的许多应用中，磁阻性元件，如镍铁被用于检测位于 磁阻性材料平面内的磁场分量。为了监控材料电阻的变化，相关元件如 放大器通常连接在一起形成电路，其提供表征位于感应元件平面内的磁 场强度的输出信号。当所述电路设置于硅衬底上时，相关元件间的电连 接可形成在硅表面上或通过位于元件之下及硅衬底体内的适当的掺杂 区域。通过对导电材料进行处理，在元件之间形成导电通路，可以将位 于所述硅表面上的各元件彼此连接起来。当通过位于硅衬底内的适当掺 杂的区域，各元件彼此之间进行电连接时，通过用适当的杂质，如磷的、 砷或硼对石圭区域进4t扩散可以形成导电通路，/人而形成元件之间的导电连接。美国专利号N0.5667879以引用的方式在此被全文结合，其公开 了一种设置在衬底上的AMR结构，以这种方式，从所述磁阻元件的上 部和下部形成至所述;兹阻材^牛的电连接。随着GMR技术的不断演变，对于广大的工业领域而言，GMR材料 变得日益有用和重要。例如，GMR材料通常被用于计算机存储器和硬 盘驱动产品，但是新兴的市场包括非挥发性存储芯片、磁场传感器以及 超高速隔离器。美国专利号NO.6426620教导了一种磁场感应元件。美 国专利号N0.6175477教导了 一种GMR自旋阀传感器(spin valve sensor)。美国专利号NO.6075361教导了 一种GMR装置，其包括惠斯 通(Wheatstone )桥。巨磁阻可应用于如动作检测器、电流互感器(current transformer)的装置，以及多种汽车传感器装置中。虽然GMR设备具有广泛的应用，尤其在计算机工业中，但是这种 设备通常不能抵抗恶劣状况，如引擎汽车环境。因此，利用现有的GMR 工艺，已知的GMR设备在汽车装置中具有有限的用途，需要一种改进 的GMR设备，其能够经受住这种汽车环境的需要。本专利技术就提供了满 足这个需求的方案。本专利技术提供了 一种包括GMR元件的结构，该元件被保护层所包围， 其保护GMR元件的GMR感应层免受环境的影响。例如，在标准的包 含坡莫合金(permalloy)的AMR结构中，如美国专利号NO.5667879在图 2(未按比例绘制)中所示，坡莫合金包括铁，其容易生锈。因此，提 供了氮化钽(TaN)保护层用于保护铁免于生锈，即使在恶劣的环境中。 本专利技术公开了一种类似结构，其能够保护复杂巨磁阻元件的临界层，允 许在任何实际恶劣的环境中都能够使用GMR效应。
技术实现思路
本专利技术提供了一种结构，其包括a) 衬底；b) 位于衬底表面上的第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层；c) 位于所述第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层表面上的多层巨磁阻 元件，所述巨》兹阻元件包括i) 第一磁性敏感层；ii) 位于所述第一磁性敏感层表面上的非磁性敏感间隔层；以及iii)位于所述间隔层表面上的第二》兹性每丈感层；以及 d)笫二非磁性敏感、导电、抗腐蚀层，其中所述巨磁阻元件位于所述第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层和所述第二非磁性敏感、导电、抗腐蚀层之间，并与其中的每一个接触。 本专利技术还提供了一种装置，其包括a) ^H"底；b) 位于衬底表面上的第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层；c) 位于所述第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层表面上的多层巨磁 阻元件，所述巨》兹阻元件包括i) 第一磁性敏感层；ii) 位于所述第一磁性敏感层表面上的非磁性敏感间隔层；以及iii) 位于所述间隔层表面上的第二磁性敏感层；d) 第二非磁性、导电、抗腐蚀层，其中所述巨磁阻元件位于所述 第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层与笫二非磁性敏感、导电、抗腐蚀层 之间并与其中每一个接触；以及e) 连接至所述第二非磁性敏感、导电、抗腐蚀层的电路，所述电路 响应于由所述巨》兹阻元件所;险测的i兹场的变4t 。本专利技术进一步提供用于形成结构的方法，其包括a) 提供衬底；b) 在衬底的表面形成第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层；c) 在所述第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层的表面上形成多层巨 磁阻元件，所述巨磁阻元件包括i) 笫一磁性敏感层；ii) 位于所述第一磁性敏感层表面上的非磁性敏感间隔层；以及iii) 位于所述间隔层表面上的第二磁性敏感层；以及d) 形成第二非磁性敏感、导电、抗腐蚀层，其中所述巨磁阻元件位 于所述第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层与所述第二非磁性敏感、导电、 抗腐蚀层之间，并与其中每一个接触。附图说明图1是本专利技术的GMR结构的示意图。 图2是现有技术的AMR结构的示意图。 图3是本专利技术的替代GMR结构的示意图。具体实施方式本专利技术的结构是通过将多层磁场感应元件沉积在合适的衬底上形 成的。如图l所示(未按比例绘制)，第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀 层14位于衬底10的表面上。附图标记12表示位于第一非磁性敏感、 导电、抗腐蚀层14的表面上的多层巨》兹阻元件。至少，巨》兹阻元件12 包括i)第一磁性敏感层16; ii)位于所述第一磁性敏感层16表面上的 非；兹性敏感间隔层18;以及iii)位于所述间隔层18表面上的第二i兹性 敏感层16。优选地，巨磁阻元件12包括至少一个附加的磁性敏感层16, 规定两相邻磁性敏感层16被间隔层18隔开。覆盖所述巨磁阻元件12 的是第二非磁性敏感、导电、抗腐蚀层20。因此，巨磁阻元件12位于 所述第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层14与第二非磁性敏感、导电、 抗腐蚀层20之间，并与第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层14与第二非 磁性敏感、导电、抗腐蚀层20中的每一个接触。在本专利技术的优选实施例中，合适的衬底非穷举地包括硅、包含材料 的硅、玻璃、氧化铝以及集成或非集成半导体材料。在这些中，优选硅 衬底。如图3所示，二氧化硅(Si02)涂层或氮化硅(SiN)涂层可选 择地形成在衬底10的上表面上，其中第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀 层14附着在其上。该可选涂层26优选地大约1 jum厚，并可使用本领 域中公知的技术实施。在另一优选实施例中，所述衬底包括硅衬底并进 一步包括导电扩散区28,如沉积在硅衬底表面并扩散进入其中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构，包括：　ａ）衬底；　ｂ）位于该衬底表面上的第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层；　ｃ）位于所述第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层表面上的多层巨磁阻元件，所述巨磁阻元件包括：　ｉ）第一磁性敏感层；　ｉｉ）位于所述第一磁性敏感层表面上的非磁性敏感间隔层；以及　ｉｉｉ）位于所述间隔层表面上的第二磁性敏感层；以及　ｄ）第二非磁性敏感、导电、抗腐蚀层，其中所述巨磁阻元件位于所述第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层与所述第二非磁性敏感、导电、抗腐蚀层之间，并与所述第一非磁性敏感、导电、抗腐蚀层与所述第二非磁性敏感、导电、抗腐蚀层中的每一个接触。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：PA霍尔曼，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]