[发明专利]磁阻传感器

权利要求书

1.一种磁阻传感器，包括：

磁性传感层；

磁性参考层；

位于所述磁性传感层与所述磁性参考层之间的隧穿势垒层；

具有反铁磁材料层的传感交换层，所述传感交换层与所述磁性传感层交换耦合；以及

具有反铁磁材料层的参考交换层，所述参考交换层与所述磁性参考层交换耦合；

其中，在没有外部磁场的情况下：

钉扎所述磁性参考层的交换偏置沿着参考方向，

钉扎所述磁性传感层的交换偏置沿着与所述参考方向正交的第一方向；并且

所述磁性传感层的磁各向异性平行于所述第一方向。

2.根据权利要求1所述的磁阻传感器，其中：

所述磁性传感层具有以小至1:1的纵横比所限定的尺寸。

3.根据权利要求1所述的磁阻传感器，其中：

采用合成反铁磁材料实现所述磁性参考层。

4.根据权利要求1所述的磁阻传感器，其中：

所述磁性传感层由两种铁磁材料制成，这两种铁磁材料由厚度小于1nm的薄的非磁性材料分开。

5.根据权利要求1所述的磁阻传感器，其中：

厚度小于1nm的薄的非磁性层位于所述磁性传感层和所述传感交换层之间。

6.一种制造磁阻传感器的方法，包括：

通过下述方式形成磁阻堆叠：

沉积具有反铁磁材料层的参考交换层；

在所述参考交换层上沉积磁性参考层，使得所述参考交换层与所述磁性参考层交换耦合；

在所述磁性参考层上沉积隧道势垒层；

在所述隧道势垒层上沉积磁性传感层；以及

在所述磁性传感层上沉积具有反铁磁材料层的传感交换层，使得所述传感交换层与所述磁性传感层交换耦合；

设置钉扎所述磁性参考层的交换偏置，使其沿着参考方向；

设置钉扎所述磁性传感层的交换偏置，使其沿着与所述参考方向正交的第一方向；以及

设置所述磁性传感层的磁各向异性，使其平行于所述第一方向。

7.根据权利要求6所述的方法，其中：

设置所述磁性传感层的磁各向异性，使其平行于所述第一方向，包括：

通过将所述磁阻堆叠暴露于足以重置在沉积期间引起的任何各向异性的温度下进行第一退火工艺；以及

在与第一退火工艺关联的冷却期间将所述磁阻堆叠暴露于处于所述第一方向上的外部磁场。

8.根据权利要求7所述的方法，其中：

所述磁性传感层包括CoFeB，所述隧道势垒层包括MgO，以及所述磁性参考层包括CoFeB；

将所述磁阻堆叠暴露于足以重置在沉积期间引起的任何各向异性的温度进行第一退火工艺，包括：

将第一退火工艺中的温度设定为超过320摄氏度；以及

将所述磁阻堆叠暴露于外部磁场，包括：

以大于或等于1特斯拉的场值施加所述外部磁场。

9.根据权利要求7所述的方法，其中：

设置钉扎所述磁性参考层的交换偏置，使其沿着参考方向，包括：

在第一退火工艺之后，通过将所述磁阻堆叠暴露于虽不足以重置所述磁性传感层的所述磁各向异性但足以重置钉扎所述磁性参考层的交换偏置的温度进行第二退火工艺；以及

在与所述第二退火工艺关联的冷却期间将所述磁阻堆叠暴露于处于所述参考方向上的外部磁场。

10.根据权利要求9所述的方法，其中：

在第一退火工艺之后，通过将所述磁阻堆叠暴露于虽不足以重置所述磁性传感层的所述磁各向异性但足以重置钉扎所述磁性参考层的交换偏置的温度进行第二退火工艺，包括：

将所述第二退火工艺中的温度设定为280摄氏度以下；以及

将所述磁阻堆叠暴露于外部磁场，包括：

以大于或等于1特斯拉的场值来施加所述外部磁场。