[发明专利]具有包括两个自由层的一个TMR叠堆的磁传感器阵列

说明书

本公开整体涉及包括TMR传感器的惠斯通电桥阵列及其制造方法。在该惠斯通电桥阵列中，存在四个不同的TMR传感器。这些TMR传感器全部同时制造，以产生具有合成反铁磁自由层作为顶层的四个相同的TMR传感器。这些合成反铁磁自由层包括第一磁性层、间隔层和第二磁性层。在形成该四个相同的TMR传感器之后，从两个TMR传感器移除该间隔层和该第二磁性层。在移除该间隔层和该第二磁性层之后，在现在暴露的该第一磁性层上形成新的磁性层，使得该新的磁性层具有与该间隔层和该第二磁性层的组合基本上相同的厚度。

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年12月30日提交的美国申请16/730,746的优先权，该申请要求2019年8月23日提交的美国临时专利申请序列号62/891,153的优先权和权益，这两个专利申请据此以引用方式并入本文。

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阵列及其制造方法。

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。

TMR传感器的可靠性和性能确定了磁阻响应。各种因素影响TMR传感器的可靠性和性能，这些因素诸如TMR传感器的材料，并且更重要的是，制造TMR传感器的方法。例如，虽然可使用完全相同的材料制造两个不同的TMR传感器，但是由于不同的制造工艺，TMR传感器将具有不同的可靠性和性能。

因此，本领域需要实现良好可靠性和性能的TMR传感器及其制造方法。

发明内容

本公开整体涉及包括TMR传感器的惠斯通电桥阵列及其制造方法。在该惠斯通电桥阵列中，存在四个不同的TMR传感器。这些TMR传感器全部同时制造，以产生具有合成反铁磁自由层作为顶层的四个相同的TMR传感器。这些合成反铁磁自由层包括第一磁性层、间隔层和第二磁性层。在形成该四个相同的TMR传感器之后，从两个TMR传感器移除该间隔层和该第二磁性层。在移除该间隔层和该第二磁性层之后，在现在暴露的该第一磁性层上形成新的磁性层，使得该新的磁性层具有与该间隔层和该第二磁性层的组合基本上相同的厚度。

在一个实施方案中，TMR传感器装置包括：第一TMR传感器；和第二TMR传感器，其中该第二TMR传感器包括被设置成彼此接触的两个不同的磁性层。

在另一个实施方案中，TMR传感器装置包括：第一TMR传感器，其中该第一TMR传感器包括自由层；和第二TMR传感器，其中该第二TMR传感器包括与第一TMR传感器自由层不同的自由层。

在另一个实施方案中，制造TMR传感器装置的方法包括：制造第一TMR传感器和第二TMR传感器；从第二TMR传感器移除第一层；从第二TMR传感器移除第二层以暴露自由磁性层；在暴露的自由磁性层上沉积磁性层。

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。

图1是惠斯通电桥阵列设计的示意图。

图2A至图2K是处于各个制造阶段的两个TMR传感器的示意图。

图3为示出图2A至图2K制造TMR传感器的方法的流程图。