[发明专利]磁阻读出传感器

说明书

本发明概括说来涉及到读出来自磁介质的信息信号的磁传感器，特别是涉及到一种改进型的磁阻读出传感器。

现有技术公开了涉及到磁阻（MR）传感器或探头的磁传感器，该传感器已表明具有从高线性密度通量的磁面读出数据的能力。MR传感器通过由磁阻材料制成的读出元件的电阻变化来检测磁场信号，其电阻的变化是该元件感测到的磁通强度及方向的函数。

现有技术还指明，为实现MR元件的最优工作状态，必须提供两个偏置场。一般提供一个横向偏置场对材料加磁偏置以使其对磁通的响应呈线性。该偏置场与磁介质平面垂直，与平面型MR元件的表面平行。

在现有技术中，另一个偏置场通常通过MR元件来施加，该磁场在工艺上称为纵向偏置场，它与磁介质面平行并沿着MR元件的长度方向。这个纵向偏置场的作用是抑制巴克豪森（Barkhausen）噪声，这种噪声起源于MR元件中多磁畴的活动性。

现已研究出了有数种用于MR传感器的磁场偏置方法和装置，它们既用了纵向偏置也用了横向偏置磁场，对满足现有技术要求，这些现有技术的磁场偏置方法及装置是有效的。然而这种使记录密度增加的努力已导致了要求精密的记录磁路并沿磁路增加了线性记录密度。由于需要对抗的偏置场，所以用现有技术不能制造出满足这些要求所需的小型MR传感器。一方面，纵向偏置场必须强得足以抑制磁畴，并且该偏置产生一个沿着MR元件的磁场。另一方面，横向偏置场与纵向场正交，于是纵向偏置场与横向偏置场以及横向数据信号相对抗。这种偏置磁场相对抗的结果是使MR传感器长期处于磁偏置，信号灵敏度将大大下降。高记录密度的应用要求非常高效率的输出，而用现有技术是无法达到这一要求的。

已知的美国专利3，887，944公开了一种并列的MR读出探头的集成阵列。为消除相邻的MR读出探头之间相互干扰，在相邻MR传感器之间安置了一个高矫顽磁性材料构成的区域。为制造这个高矫顽磁性材料区所讨论的几种方法之一是利用反铁磁性材料与MR传感器之间的互相耦合。然而，这种方法对于由耦合而得到互调偏置磁场的可能性，以及如果这种偏置场确实存在的话，该场的方向，及其得到互调偏置场后MR传感器的磁畴状态等问题都未加以考虑。

已知的美国专利4，103，315公开了一种方法，利用反铁磁性与铁磁性互调耦合来产生一个沿着整个MR传感器的均匀纵向偏置磁场以抑制磁畴。

现有技术没有提出一种仅在端区有纵向偏置场而在完成数据的实际探测的中心活动区有横向偏置场的MR传感器。

因此本发明的主要目的在于提出一种工艺技术以抑制MR传感器中的磁畴同时不损害传感器的灵敏度。依照本发明，磁阻（MR）读出传感器组件包括由磁性材料制成的MR导电层薄膜，并提供装置仅在MR层的端区产生纵向偏置场，该偏置场的场强足以保持MR层的端区处于单磁畴状态。MR层的中心区域承受的不是直接来自纵向偏置的场，而是通过沿MR层方向的静磁力以及互调耦合作用，由端区的单磁畴状态在MR层的中心区域感生出单磁畴状态。本发明提供装置至少在MR层中心区的部分区域产生横向偏置场，该偏置场的场强足以保持MR层的中心区域中加有横向偏置场的部分处于线性响应工作状态。将导电装置在中心区内连接到MR层上，用以限定探测区，以便连接到导电装置上的读出装置可以确定MR层探测区内电阻的变化，这种变化是由MR层感测到的磁场的函数。

在一个具体实施例中，制备了一层仅与MR层端区直接接触的反铁磁性材料薄膜，以便仅在MR层端区产生纵向偏置磁场，该场强度足以保持MR层端区处于单磁畴状态。制备了一层与MR层相平行但与该层有一定间隔的软磁性材料薄膜。电流源连接在导电装置上为组件提供了偏置电流，以便至少在MR层的中心区域的一部分上产生横向偏置磁场，而且此偏置场的强度足以保持MR层的这部分区域处于线性响应工作状态。

通过下面用附图对本发明的一个最佳实施例所做的更详细描述，本发明的前述目的和其它目的及其特征和优点将是显而易见的。

图1大略从概念上表明了依照本发明如何将纵向偏置场非均匀地加在MR层上。

图2简略表明了依照本发明的纵向偏置场的排列情况。

图3简略表明了依照本发明的MR层各区域之间的关系。

图4是本发明的一个MR读出传感器组件具体实施例的端视图。

图5是图4所示传感器的平面图。

图6是图4中沿6-6剖线所作的剖视图。