磁性传感器制造技术

一种磁性装置［３００］，包括：　　　　牵制层［３１０］；　　　　多个铁磁层［３２２、３２４、３２６］，所述铁磁层中至少一个［３２２］与所述牵制层［３１０］相邻；　　　　分隔层［３４０］，与至少一个其它所述铁磁层［３２６］相邻；　　　　感测层［３３０］，与所述分隔层［３４０］相邻；其中　　　　形成所述铁磁层［３２２、３２４、３２６］中每个的厚度，使得所述感测层［３３０］和所述铁磁层［３２２、３２４、３２６］之间的奈耳磁场与所述铁磁层［３２２、３２４、３２６］和所述感测层［３３０］之间的去磁磁场方向相反。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一般来说，本专利技术涉及检测磁场。更具体地说，本专利技术涉及用于使磁场传感器中的转换偏移减至最小的装置、系统以及方法。
技术介绍
磁场检测可用于读出存储在磁介质、如磁盘或磁带的表面的信息。磁性传感器必须实际上放在靠近磁介质的位置，以便允许检测磁存储的信息。磁性传感器还可用于磁存储器。例如，磁随机存取存储器(MRAM)可用于存储信息。可用于检测磁场存在与否的装置是磁隧道结传感器。基于隧道磁阻器件的磁隧道结传感器可包括自旋相关的隧道结。典型的自旋相关结包括受牵制层、感测层以及夹在受牵制层和感测层之间的绝缘隧道势垒。受牵制层具有固定的磁化取向，在相关范围内出现外加磁场时不会旋转。感测层的磁化取向可以取两个方向中的任一个。如果受牵制层和感测层的磁化为相同方向，则自旋相关的隧道结的取向称作平行。如果受牵制层与感测层的磁化为相反方向，则自旋相关的隧道结的取向称作反平行。两种稳定的取向、平行和反平行可对应于逻辑值“0”和“1”。感测层的磁性取向一般排列成与在感测层附近感测层的最后外部磁场的方向对应的方向。外部磁场必须具有足够的磁场强度来改变感测层的取向，以便检测磁场。磁隧道结传感器上的电阻大小随相对于受牵制层的磁性取向的感测层的磁性取向而变化。通常，如果感测层具有与受牵制层相反方向的磁性取向，则磁隧道结传感器上的电阻较大。如果感测层具有与受牵制层相同方向的磁性取向，则磁隧道结传感器上的电阻较小。因此，磁隧道结传感器上的电阻可用于检测磁场方向，因为磁场方向确定感测层相对于受牵制层的磁性取向，从而确定磁性传感器上的电阻。磁隧道结传感器一般包括转换偏移。也就是说，将磁隧道结传感器从第一状态转换为第二状态所需的磁场强度值一般与将磁隧道结传感器从第二状态转换为第一状态所需的磁场强度值不同。转换偏移可能是由去磁磁场和奈耳(奈耳)或桔皮耦合导致的。在磁性传感器的许多不同应用中，转换偏移是不希望有的。希望有一种检测磁场的装置和方法，它提供的转换偏移比现有磁场传感器少，而且是非易失性的并且耗电少。
技术实现思路
本专利技术包括一种检测磁场的装置和方法，它提供改善的转换偏移，而且是非易失性的并且耗电少。本专利技术的一个实施例包括磁性装置。所述磁性装置包括牵制层。该实施例还包括多个铁磁层，至少一个铁磁层与牵制层相邻。分隔层与至少一个其它铁磁层相邻。感测层与隧道势垒层相邻。磁性装置包括这样形成的每个铁磁层的厚度，使得感测层和铁磁层之间的奈耳磁场与铁磁层和感测层之间的去磁磁场的方向相反。通过以下举例说明本专利技术原理的结合附图的详细描述，本专利技术的其它方面和优点会十分明显。附图说明图1表示磁隧道结传感器。图2表示磁隧道结传感器的转换响应曲线。图3表示根据本专利技术的一个实施例的磁隧道结传感器。图4表示根据本专利技术的另一个实施例的磁隧道结传感器。图5表示根据本专利技术的一个实施例的磁隧道结传感器的转换响应曲线。图6表示根据本专利技术的一个实施例的MRAM存储单元阵列。图7表示包括根据本专利技术的一个实施例的MRAM存储单元阵列的计算系统。图8表示根据本专利技术的一个实施例的磁性传感器阵列。图9表示包括其中含根据本专利技术实施例的磁性传感器的读出头的盘驱动器。具体实施例方式如用于说明的附图所示，本专利技术以检测磁场的装置、系统和方法来实现，它提供改善的灵敏度，并且是非易失性的且耗电少。图1表示磁隧道结传感器100的一个实施例，它包括合成铁磁参考层110(受牵制层)。合成铁磁参考层110是对以前描述的受牵制层的改进，因为合成铁磁参考层110可配置成使磁隧道结传感器100的去磁磁场减至最小。磁隧道结传感器100包括受牵制层(合成铁磁参考层)110、感测层120以及绝缘层130。受牵制层110具有固定的净磁化取向，在相关范围内出现外加磁场时不会旋转。受牵制层110包括第一受牵制层112和第二受牵制层114。分隔层116位于第一受牵制层112和第二受牵制层114之间。第一受牵制层112包括磁化强度M1A，第二受牵制层114包括磁化强度M1B。受牵制层110的净磁化强度一般可由磁化向量M1A和M1B之和来表示。如图1所示，第一层112的磁化强度M1A与第二层114的磁化强度M1B方向相反。因此，它们的磁矩往往相互抵消。但是，一般来说，磁化向量其中之一大于另一个，参考层具有净磁矩。牵制层140帮助固定受牵制层110。反铁磁牵制层140可固定受牵制层110的磁性取向。反铁磁牵制层提供大的交换磁场，它将受牵制层的磁化保持在一个方向。这种顶部受牵制结构包括基础受牵制层110(都在势垒层之上)，用作反铁磁牵制层140的籽晶层。感测层120的磁化M2能够取两个方向中任一个。感测层120的第一磁化取向与受牵制层110的固定磁化方向相同。感测层120的第二磁化取向与受牵制层110的固定磁化方向相反。感测层120的磁性取向一般对准与在感测层120附近感测层120的最后外部磁场的方向对应的方向。外部磁场必须具有足够的磁场强度来改变感测层120的取向，以便检测磁场。磁隧道结传感器100上的电阻大小随相对于受牵制层110的磁性取向的感测层120的磁性取向而改变。通常，如果感测层120具有与受牵制层110相反方向的磁性取向，则磁隧道结传感器100上的电阻较大。如果感测层120具有与受牵制层110相同方向的磁性取向，则磁隧道结传感器100上的电阻较小。因此，磁隧道结传感器100上的电阻可用于检测磁场方向，因为磁场方向确定感测层120相对于受牵制层110的磁性取向，从而确定磁性传感器100上的电阻。图2表示磁隧道结传感器的转换响应曲线。该曲线描述将磁隧道结的逻辑状态从一种状态转换到另一种状态所需的磁场强度。例如，施加超过阈值Hc的正磁场时，逻辑状态可以从0状态变为1状态。施加负磁场阈值-Hc时，逻辑状态可从1状态变为0状态。如图2所示，正磁场阈值Hc和负磁场阈值-Hc可能都包括偏移Hoff。由于存在偏移Hoff，因此，将磁隧道结转换到一种状态比将磁隧道结转换到另一种状态需要更大的磁场强度。偏移Hoff是不希望有的，因为一个转换方向中的噪声容限小于另一个转换方向中的噪声容限。另外，在磁隧道结阵列中，偏移Hoff可能在不同的隧道结中是不同的。这是不希望的，因为不仅各磁隧道结的各方向的噪声阈值不同，而且它们在不同磁隧道结中也不同。图3表示本专利技术的一个实施例。这个实施例包括磁性装置300，它可以是磁性传感器或磁存储单元。这个实施例包括牵制层310。这个实施例还包括多个铁磁受牵制层322、324、326，它们构成受牵制层320。至少一个铁磁受牵制层322与牵制层310相邻。隧道势垒层340与至少一个其它铁磁受牵制层326相邻。感测层330与隧道势垒层340相邻。形成各个铁磁受牵制层322、324、326的厚度，使得感测层380和铁磁受牵制层322、324、326之间的奈耳磁场384与铁磁受牵制层322、324、326和感测层380之间的去磁磁场(Hdemag)方向相反。转换偏移如上所述，转换偏移在磁隧道结传感器和存储单元中是不需要的，因为转换偏移使磁性装置不对称地转换磁性状态。也就是说，将磁性装置转换到一种状态所需的磁场强度值大于将磁性装置转换到另一种状态所需的磁场强度值。如上所述，转换偏移使一个转换方向中的噪声容限不同于另一个转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁性装置[300]，包括牵制层[310]；多个铁磁层[322、324、326]，所述铁磁层中至少一个[322]与所述牵制层[310]相邻；分隔层[340]，与至少一个其它所述铁磁层[326]相邻；感测层[330]，与所述分隔层[340]相邻；其中形成所述铁磁层[322、324、326]中每个的厚度，使得所述感测层[330]和所述铁磁层[322、324、326]之间的奈耳磁场与所述铁磁层[322、324、326]和所述感测层[330]之间的去磁磁场方向相反。2.如权利要求1所述的磁性装置，其特征在于，形成所述铁磁层[322、324、326]中每个的厚度，使得所述铁磁层[322、324、326]和所述感测层[330]之间的去磁磁场充分抵消所述感测层[330]和所述铁磁层[322、324、326]之间的奈耳磁场的影响。3.如权利要求1所述的磁性装置，其特征在于，形成所述铁磁层[322、324、326]中每个的厚度，使得所述铁磁层[322、324、326]和所述感测层[330]之间的去磁磁场使所述磁场检测传感器[30...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·沙马，
申请(专利权)人：惠普开发有限公司，
类型：发明
国别省市：