[发明专利]双自由层TMR磁场传感器

说明书

本公开整体涉及惠斯通电桥，该惠斯通电桥包括多个电阻器，该多个电阻器包括双自由层(DFL)TMR结构。该DFL TMR结构包括位于DLF侧的一个或多个硬偏置结构。另外，DFL的一侧上也可存在一个或多个软偏置结构。两个电阻器将具有相同的硬偏置材料，而另外两个电阻器将具有彼此相同但与前两个电阻器相比不同的硬偏置材料。硬偏置材料将提供反向磁化，这将提供反向偏置场，从而形成DFL TMR的两种不同的磁阻响应。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年12月30日提交的美国申请号16/730,777的优先权，该美国申请要求于2019年8月28日提交的美国临时专利申请序列号62/892,642的权益，该两个申请均以引用方式整体并入本文。

背景技术

技术领域

本公开的实施方案整体涉及惠斯通电桥及其制造方法。

相关领域的描述

惠斯通电桥是用于通过平衡电桥电路的两个支路来测量未知电阻的电路，其中一个支路包含未知部件。与简单的分压器相比，惠斯通电路提供了极其准确的测量结果。

惠斯通电桥包括多个电阻器，尤其是最近包括磁性材料诸如磁传感器。磁传感器可包括霍尔效应磁传感器、各向异性磁阻传感器(AMR)、巨磁阻(GMR)传感器和隧道磁阻(TMR)传感器。与其他磁传感器相比，TMR传感器具有非常高的灵敏度。

典型的磁场传感器使用如上所讨论的TMR装置。为了使惠斯通电桥正常操作，惠斯通电桥中的电阻器需要设置成使磁电阻发生不同的变化。如果电阻器的磁阻变化相同，则惠斯通电桥将无法正常工作。换言之，惠斯通电桥将毫无用处。

因此，本领域需要使磁阻在不同电阻器处发生不同变化的惠斯通电桥。

发明内容

本公开整体涉及惠斯通电桥，该惠斯通电桥包括多个电阻器，该多个电阻器包括双自由层(DFL)TMR结构。该DFL TMR结构包括位于DLF侧的一个或多个硬偏置结构。另外，DFL的一侧上也可存在一个或多个软偏置结构。两个电阻器将具有相同的硬偏置材料，而另外两个电阻器将具有彼此相同但与前两个电阻器相比不同的硬偏置材料。硬偏置材料将提供反向磁化，这将提供反向偏置场，从而形成DFL TMR的两种不同的磁阻响应。

在一个实施方案中，TMR传感器装置包括：第一电阻器，该第一电阻器包括双自由层(DFL)TMR结构，该双自由层(DFL)TMR结构具有由第一硬偏置材料构成的至少一个第一硬偏置结构；和第二电阻器，该第二电阻器包括DFL TMR结构，该DFL TMR结构具有由第二硬偏置材料构成的至少一个第二硬偏置结构，该第二硬偏置材料不同于第一硬偏置材料。

在另一个实施方案中，TMR传感器装置包括：多个电阻器，每个电阻器包括DFL TMR结构、与该DFL TMR结构相邻的一个或多个硬偏置结构、和与该DFL TMR结构和该一个或多个硬偏置结构相邻的一个或多个软偏置结构，其中，该一个或多个硬偏置结构在该多个电阻器中的至少两个电阻器中是不同的硬偏置结构。

在另一个实施方案中，制造TMR传感器装置的方法包括：在基板上方形成底部引线；在该底部引线上方形成用于第一电阻器和第二电阻器的DFL TMR结构；形成与用于第一电阻器的DFL TMR结构相邻的至少一个硬偏置结构；形成与用于第二电阻器的DFL TMR结构相邻的至少一个硬偏置结构；对第一电阻器和第二电阻器施加第一磁场初始化；以及对第一电阻器和第二电阻器施加第二磁场初始化，其中,第二磁场不同于第一磁场。

附图说明

因此，通过参考实施方案，可以获得详细理解本公开的上述特征的方式、本公开的更具体描述、上述简要概述，所述实施方案中的一些在附图中示出。然而，应当注意的是，附图仅示出了本公开的典型实施方案并且因此不应视为限制其范围，因为本公开可以允许其他同等有效的实施方案。