[发明专利]具有减小的应力敏感度的磁阻传感器

说明书

本公开涉及具有减小的应力敏感度的磁阻传感器。例如，一种磁阻传感器，包括第一非磁性层、第二非磁性层和磁性自由双层。磁性自由双层设置在第一非磁性层和第二非磁性层之间，磁性自由双层包括耦合至第二磁性自由层的第二磁性自由层。第一磁性自由层耦合至第一非磁性层，并且第二磁性自由层耦合至第二非磁性层。第二非磁性层包括非磁性材料，其原子半径在第一磁性自由层和第二磁性自由层中的至少一个的原子半径的10％以内。

技术领域

本公开总体上涉及磁阻传感器器件及其制造方法，并且更具体地，涉及具有减小的应力敏感度的磁阻传感器器件。

背景技术

磁阻效应基于多种不同的物理现象。所有这些现象的共同点在于可通过穿透电阻元件的磁场改变电阻元件的电阻。利用磁阻效应的技术有时被称为“xMR技术”，其中“x”表示这里可解决的多个效应，例如巨磁阻(GMR)效应、隧道磁阻(TMR)效应或各向异性磁阻(AMR)效应。xMR效应可应用于各种基于场的磁阻传感器中，例如用于测量旋转、角度等。

xMR传感器(尤其是xMR角度传感器)应该展示出能够理想地跟随外部旋转磁场的方向的传感器层(自由层)。然而，实际上，可能存在与外部磁场竞争的内部磁力(例如，磁各向异性)，导致自由层磁化和外部场方向之间的偏差。因此，由于由偏差引起的角度误差，xMR传感器会输出不正确的值。铁磁材料可展示出磁致伸缩效应，即，根据外部磁场，几何尺寸发生变化。其逆效应是所谓的磁弹性效应，即，几何尺寸的改变导致磁各向异性轴的生成。

此外，xMR传感器堆叠可展示出所谓的磁弹性行为，即在向传感器芯片施加机械应力/应变时，可引入附加的磁各向异性轴，导致附加的角度误差。可通过封装工艺、封装内的过温和/或随着器件的寿命而对传感器芯片发生机械应力/应变。因此，磁性传感器属性会随着温度和/或寿命的改变而变化，这是不期望的。

因此，期望减小xMR堆叠的磁弹性行为以改进传感器性能。

发明内容

实施例提供了一种具有减小的应力敏感度的磁阻传感器器件。

根据一个实施例，一种磁阻传感器包括第一非磁性层、第二非磁性层和磁性自由双层。磁性自由双层设置在第一非磁性层和第二非磁性层之间，磁性自由双层包括第一磁性自由层，该第一磁性自由层耦合至第二磁性自由层。第一磁性自由层耦合至第一非磁性层，并且第二磁性自由层耦合至第二非磁性层。第二非磁性层包括非磁性材料，其原子半径在第一磁性自由层和第二磁性自由层中的至少一个的原子半径的10％以内。

根据另一实施例，一种磁阻传感器包括晶种层、覆盖层以及设置在晶种层和覆盖层之间的磁性叠层。磁性叠层包括第一非磁性层、第二非磁性层以及设置在第一非磁性层和第二非磁性层之间的磁性自由双层。磁性自由双层包括第一磁性自由层，该第一磁性自由层耦合至第二磁性自由层，其中第一磁性自由层耦合至第一非磁性层，并且第二磁性自由层耦合至第二非磁性层。第二非磁性层设置在磁性自由双层与晶种层和覆盖层中的一个之间。此外，第二非磁性层包括非磁性材料，其原子半径在第二磁性自由层的原子半径与晶种层和覆盖层中的至少一个的原子半径之间。

附图说明

参照附图来描述实施例。

图1示出了根据一个或多个实施例的GMR堆叠的垂直截面；以及

图2示出了根据一个或多个实施例的另一GMR堆叠的垂直截面。

具体实施方式

以下将参照附图详细地描述各个实施例。这些实施例仅为了说明的目的而给出，并且不用于限制。例如，虽然实施例可以被描述为包括多个特征或元件，但在其他实施例中，这些特征或元件中的一些可以被省略，和/或可以被替代特征或元件所代替。在其他实施例中，可以提供除明确示出或描述之外的又一些特征或元件。此外，除非另有明确说明，否则下面描述的不同刚实施例的特征可以相互组合以形成又一些实施例。例如，参照一个实施例描述的变化或修改也可应用于其他实施例，除非另有相反说明。