專利名稱：用于抑制巴克豪森噪聲的改進(jìn)的磁傳感器設(shè)計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地針對(duì)磁電器件領(lǐng)域。在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及用來(lái)感測(cè)磁場(chǎng)的CMOS 兼容的磁電場(chǎng)傳感器。
背景技術(shù)：
傳感器在現(xiàn)代系統(tǒng)中被廣泛地用來(lái)測(cè)量或檢測(cè)物理參數(shù)，例如位置、運(yùn)動(dòng)、力、加 速度、溫度、壓力等。雖然為了測(cè)量這些及其它參數(shù)而存在各種不同的傳感器類型，但是它 們?nèi)渴艿礁鞣N限制。例如，廉價(jià)的低場(chǎng)傳感器，諸如在電子羅盤及其它相似的磁傳感應(yīng)用 中所使用的那些傳感器，通常包括基于各向異性磁阻(AMR)的器件。為了達(dá)到所需的靈敏 度以及與CMOS良好配合的合理電阻，這種傳感器的傳感單元的尺寸一般為平方毫米的量 級(jí)。對(duì)于移動(dòng)應(yīng)用，此類AMR傳感器配置在費(fèi)用、電路面積及功率消耗方面是過(guò)于昂貴的。其它類型的傳感器，例如磁性隧道結(jié)(MTJ)傳感器和巨磁阻(GMR)傳感器，已經(jīng)被 用來(lái)提供外形較小的傳感器，但是此類傳感器也具有它們自己的顧慮，例如不足的靈敏度 以及受溫度變化影響。為了解決這些顧慮，MTJ、GMR和AMR傳感器已經(jīng)被使用于惠斯通電 橋結(jié)構(gòu)中以增加靈敏度并消除與溫度相關(guān)的電阻變化。對(duì)于最小的傳感器尺寸和成本，MTJ 或GMR元件是優(yōu)選的。典型地，惠斯通電橋結(jié)構(gòu)使用磁屏蔽體來(lái)抑制電橋內(nèi)的參考元件的 響應(yīng)使得只有傳感元件(以及因此電橋)按預(yù)定的方式響應(yīng)。但是，磁屏蔽體是厚的并且 需要精心地調(diào)整NWe晶粒(seed)和電鍍步驟。與磁屏蔽體相關(guān)的另一個(gè)缺陷在屏蔽體暴 露于強(qiáng)磁場(chǎng)( ^Oe)時(shí)保留殘余磁場(chǎng)時(shí)產(chǎn)生，因?yàn)樵摎堄啻艌?chǎng)能夠消弱電橋結(jié)構(gòu)的低場(chǎng) 測(cè)量能力。為了防止磁屏蔽體的使用，惠斯通電橋結(jié)構(gòu)可以包含用于每個(gè)傳感軸的兩個(gè)相 反的反鐵磁釘扎(pinning)方向，這導(dǎo)致了必須為每個(gè)晶片單獨(dú)設(shè)置的四個(gè)不同的釘扎方 向，很多時(shí)候需要復(fù)雜且難處理的磁化技術(shù)。還存在與使用MTJ傳感器來(lái)感測(cè)地球磁場(chǎng)有 關(guān)的另外的挑戰(zhàn)，例如考慮由巴克豪森(Baridiausen)噪聲所引起的被測(cè)場(chǎng)的變化、零星的 去釘扎，以及在傳感元件響應(yīng)于所施加場(chǎng)時(shí)的微磁疇的跳躍。現(xiàn)有的解決方案已經(jīng)試圖通 過(guò)釘扎MTJ傳感器內(nèi)的傳感元件的端部(通過(guò)硬磁偏置層或反鐵磁釘扎層)或者通過(guò)在測(cè) 量期間沿著傳感元件的易軸(easy axis)施加場(chǎng)來(lái)解決這些挑戰(zhàn)。這些解決方案增加了處 理成本/復(fù)雜性和/或在測(cè)量期間消耗了額外的功率。因此，需要適用于測(cè)量各種物理參數(shù)的改進(jìn)的傳感器以及方法。還需要簡(jiǎn)單的、 結(jié)實(shí)的且可靠的傳感器，該傳感器能夠被有效地且廉價(jià)地構(gòu)造成使用于移動(dòng)應(yīng)用中的集 成電路結(jié)構(gòu)。還需要克服本領(lǐng)域中諸如如以上所概述的問(wèn)題的改進(jìn)的磁場(chǎng)傳感器及產(chǎn)品 (fabrication)。在參考隨后的附圖及詳細(xì)描述來(lái)瀏覽本申請(qǐng)的剩余部分之后，常規(guī)傳感器 技術(shù)的更多的限制和缺點(diǎn)對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得顯而易見(jiàn)。


本發(fā)明以及其眾多的目的、特征和所獲得的優(yōu)點(diǎn)在結(jié)合下列附圖考慮下列詳細(xì)描 述時(shí)可以得以理解，在附圖中
圖1示出了具有在與釘扎層不同的方向上成相等角度的磁化的兩個(gè)有源傳感元 件，其中該釘扎層將響應(yīng)于外部施加的磁場(chǎng)而偏轉(zhuǎn)并且提供與沒(méi)有和釘扎層的釘扎方向?qū)?準(zhǔn)的磁場(chǎng)分量相關(guān)的輸出信號(hào)；圖2示出了使用由具有未屏蔽的MTJ傳感器的兩個(gè)電橋結(jié)構(gòu)所形成的差動(dòng)傳感器 的電子羅盤結(jié)構(gòu)，連同每個(gè)電橋結(jié)構(gòu)的電路輸出；圖3提供了惠斯通電橋電路的簡(jiǎn)化的示意性透視圖，在該惠斯通電橋電路中串聯(lián) 連接的MTJ傳感器被對(duì)準(zhǔn)為具有與釘扎層的磁化方向不同的磁化方向；圖4是第一及第二 MTJ傳感器的局部示意性透視圖，其中所述第一及第二 MTJ傳 感器包括用于在傳感操作之前或期間清除或穩(wěn)定傳感層的磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)；圖5是集成電路的局部橫斷面視圖，在該集成電路中圖4所示的第一及第二 MTJ 傳感器被形成為具有磁化方向不同的傳感層；圖6提供了在沒(méi)有給傳感器施加穩(wěn)定場(chǎng)時(shí)磁阻相對(duì)于所施加場(chǎng)的示例圖；圖7提供了在給傳感器施加穩(wěn)態(tài)的穩(wěn)定場(chǎng)時(shí)對(duì)磁阻相對(duì)于所施加場(chǎng)的示例圖；圖8提供了在給傳感器施加脈沖型穩(wěn)定場(chǎng)時(shí)磁阻相對(duì)于所施加場(chǎng)的示例圖；圖9提供了標(biāo)線布局的簡(jiǎn)化的示意性頂視圖或平面圖，該示意性頂視圖或平面圖 示出了差動(dòng)傳感器，其中所述差動(dòng)傳感器形成由多個(gè)串聯(lián)連接的MTJ傳感器，所述多個(gè)串 聯(lián)連接的MTJ傳感器配置在磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)相對(duì)于MTJ傳感器定位的惠斯通電橋電路內(nèi)； 以及圖10是示出制作不受微磁疇切換影響并且可以被用來(lái)提供使用未屏蔽的或有源 傳感元件的差動(dòng)傳感的MTJ場(chǎng)傳感器的方法的流程圖。應(yīng)當(dāng)理解，為了說(shuō)明的簡(jiǎn)單和清晰，在附圖中示出的元件并沒(méi)有必要按比例繪制。 例如，為了增進(jìn)及提高清晰性及理解的目的，某些元件的尺寸相對(duì)于其它元件放大。此外， 在認(rèn)為合適的地方，參考數(shù)字在附圖當(dāng)中重復(fù)以表示對(duì)應(yīng)的或類似的元件。
具體實(shí)施例方式本文描述了用于制作差動(dòng)傳感器的方法和裝置，在該差動(dòng)傳感器中未屏蔽的傳感 元件被形成于具有單個(gè)釘扎方向的釘扎層之上并且通過(guò)周期性施加的對(duì)準(zhǔn)的場(chǎng)脈沖動(dòng)態(tài) 地穩(wěn)定(例如，在每個(gè)測(cè)量周期內(nèi))。使用形狀各向異性，兩個(gè)傳感元件的形狀可以被形成 為具有在與釘扎層的單個(gè)磁化方向不同的方向上成相等的角度的磁化使得傳感層將響應(yīng) 于外部施加磁場(chǎng)而偏轉(zhuǎn)。通過(guò)這種配置，單軸的磁傳感器可以由單個(gè)釘扎方向形成，或者羅 盤電路可以由兩個(gè)差動(dòng)傳感器電路形成使得每個(gè)軸只需要一個(gè)釘扎方向，由此簡(jiǎn)化并降低 了制造成本和復(fù)雜性。在示例實(shí)現(xiàn)方式中，每個(gè)差動(dòng)傳感器電路被構(gòu)造成其中未屏蔽的有 源傳感元件被用來(lái)檢測(cè)和測(cè)量外部施加的磁場(chǎng)的惠斯通電橋結(jié)構(gòu)。為了解決能夠消弱未屏 蔽的傳感元件的場(chǎng)響應(yīng)的場(chǎng)波動(dòng)，傳感器層可以通過(guò)在每次場(chǎng)測(cè)量之前或者在準(zhǔn)備磁傳感 器的預(yù)定間隔施加場(chǎng)脈沖來(lái)動(dòng)態(tài)地穩(wěn)定，由此去除對(duì)傳感元件中的任意硬偏置層的需要?，F(xiàn)在將參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的各種說(shuō)明性實(shí)施例。雖然各種細(xì)節(jié)在下列描 述中闡述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明可以在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)施，并且可以針對(duì)在 此所描述的本發(fā)明作出眾多特定于實(shí)現(xiàn)方式的決定以獲得器件設(shè)計(jì)者的具體目標(biāo)，例如與 工藝技術(shù)或設(shè)計(jì)相關(guān)的約束的適應(yīng)性，其中所述決定將隨著實(shí)現(xiàn)方式的不同而不同。雖然該開(kāi)發(fā)工作可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，但是對(duì)于從本公開(kāi)內(nèi)容獲益的本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)這將 仍然是例行任務(wù)。另外，所選擇的方面參考簡(jiǎn)化的截面圖來(lái)描述，而不包括每個(gè)器件特征或 幾何圖形，以便避免限制本發(fā)明或者使本發(fā)明難理解。還應(yīng)注意，在整個(gè)詳細(xì)描述中，與磁 阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)設(shè)計(jì)、MRAM操作、半導(dǎo)體器件制作以及集成電路器件的其它方 面相關(guān)的常規(guī)的技術(shù)和特征可能沒(méi)有在此詳細(xì)地描述。雖然作為現(xiàn)有MRAM制作工藝的一 部分，某些材料將被形成以及被去除以制作集成電路傳感器，但是用于形成或去除此類材 料的具體程序沒(méi)有在下文詳述，因?yàn)榇祟惣?xì)節(jié)是眾所周知的并且不認(rèn)為是教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù) 人員如何制成或使用本發(fā)明所需要的。而且，在包含于此的各種附圖中示出的電路/元件 布局和配置意圖表示本發(fā)明的示例實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)注意，許多另選的或附加的電路/元件布 局可以存在于實(shí)際的實(shí)施例中。現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖1，傳感器結(jié)構(gòu)1以簡(jiǎn)化的示意性形式示出，其使用兩種有源傳感元件 類型20、30及釘扎層10來(lái)測(cè)量外部磁場(chǎng)。如所描繪的，有源傳感元件20、30的磁化方向 (21,31)與釘扎層10的磁化方向成相等角度并且處于不同的方向上。為此，可以將傳感元 件20、30形成為使得每個(gè)傳感元件的形狀在傳感元件的所期望的磁化的方向上伸長(zhǎng)(即， 較長(zhǎng))。這樣成形后，傳感元件20、30使用它們的形狀各向異性來(lái)建立偏離釘扎層10的磁 化方向。例如，可將第一傳感元件20形成為使得其優(yōu)選的磁化方向與釘扎層10的磁化方 向成-45度的角度，以及可將第二傳感元件30形成為使得其優(yōu)選的磁化方向與釘扎層10 的磁化方向成45度的角度，但是也可以使用其它偏移角度。因?yàn)榭鐐鞲性搬斣鷮拥碾娮?電導(dǎo)取決于傳感元件和釘扎層之間的角度的 余弦，所以傳感器結(jié)構(gòu)的電阻/電導(dǎo)能夠通過(guò)施加使傳感器元件20、30的磁化偏轉(zhuǎn)的外部 磁場(chǎng)(H)來(lái)改變。例如，如果沒(méi)有對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)1施加的場(chǎng)(H = 0)，那么傳感元件20、30 的磁化方向21、31不改變，并且在第一及第二傳感器元件20、30的電阻/電導(dǎo)之間沒(méi)有差 別。以及如果將沿著釘扎層10或反平行于釘扎層10所指向的外部場(chǎng)H施加于傳感器結(jié)構(gòu) 2，那么所施加場(chǎng)將使傳感器元件20、30的磁矩22、32等同地偏轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)，從而引起每個(gè)傳 感元件相等的電阻/電導(dǎo)變化，并且因此它們的差沒(méi)有改變。但是，在將與釘扎層10正交 的外部場(chǎng)H施加于傳感器結(jié)構(gòu)3時(shí)，每個(gè)傳感元件20、30的磁矩23、33響應(yīng)于所施加場(chǎng)有 差別地改變。例如，當(dāng)圖1所示的外部場(chǎng)H指向右時(shí)，第一傳感元件20的電阻/電導(dǎo)減小， 當(dāng)?shù)谝粋鞲性?0的電阻/電導(dǎo)減小時(shí)，第二傳感元件30的電阻/電導(dǎo)則增大，從而引起 與場(chǎng)強(qiáng)度相關(guān)的差異信號(hào)。這樣，所描繪的傳感器結(jié)構(gòu)測(cè)量所施加場(chǎng)垂直于釘扎軸(而非 與之平行)的投影。圖2示出了分別用于檢測(cè)所施加場(chǎng)沿著第一 y軸(軸1)和第二 χ軸(軸2、的分 量方向的第一及第二傳感器201、211。如所描繪的，每個(gè)傳感器被形成有以電橋配置連接 的未屏蔽的傳感元件。因而，第一傳感器201由在沿第一方向磁化的釘扎層206之上的采 用電橋配置的傳感元件202-205的連接所形成。以同樣的方式，第二傳感器211由沿與釘 扎層206的磁化方向垂直的第二方向磁化的釘扎層216之上的采用電橋配置的傳感元件 212-215的連接來(lái)形成。在所描繪的電橋配置201中，傳感元件202、204被形成為具有第一 磁化方向而傳感元件203、205被形成為具有第二磁化方向，其中第一及第二磁化方向是相 互正交的并且被取向?yàn)橄鄬?duì)于釘扎層206的磁化方向差異相等。至于第二電橋配置211， 傳感元件212、214具有與傳感元件213、215的第二磁化方向正交的第一磁化方向，使得第一及第二磁化方向被取向?yàn)橄鄬?duì)于釘扎層216的磁化方向差異相等。在所描繪的傳感器 201,211中，沒(méi)有為傳感元件所需的屏蔽，也沒(méi)有任何所需的特殊參考元件。在示例的實(shí)施 例中，這通過(guò)以下途徑獲得的，即使用形狀各向異性技術(shù)將每個(gè)有源傳感元件(例如，202、 204)相對(duì)于另外的有源傳感元件(例如，203，205)進(jìn)行參照，以使所參照的傳感元件的易 磁軸相互偏離90度。通過(guò)將第一及第二傳感器201、211定位成與每個(gè)傳感器中相對(duì)于傳感器的釘扎 方向相等地偏轉(zhuǎn)的正交的傳感元件取向正交對(duì)準(zhǔn)，傳感器能夠檢測(cè)所施加場(chǎng)沿著第一個(gè) 及第二軸的分量方向。其被示出于圖2中，所描述的電路模擬在每個(gè)傳感器之下示出。在 每個(gè)模擬中，所模擬的電橋輸出207、217是傳感元件的所施加場(chǎng)角度的函數(shù)，其中當(dāng)傳感 元件由反平行狀態(tài)切換到平行狀態(tài)時(shí)各向異性場(chǎng)為100e，所施加場(chǎng)為0. 50e,以及磁阻為 100%。所模擬的電橋輸出能夠被用來(lái)唯一地識(shí)別所施加的外部場(chǎng)的任意取向。例如，以0 度的場(chǎng)角度施加的場(chǎng)(例如，指向“上”使得它與y軸或軸1對(duì)準(zhǔn))將從第一傳感器201中 產(chǎn)生OmV/V的電橋輸出，并且將從第二傳感器201中產(chǎn)生10mV/V的電橋輸出。相反地，在相 反方向上施加的場(chǎng)(例如，指向“下”使得它與180度的場(chǎng)角度對(duì)準(zhǔn))將從第一傳感器201 中產(chǎn)生OmV/V的電橋輸出，以及將從第二傳感器201中產(chǎn)生-10mV/V的電橋輸出。如從上文中看出的，磁場(chǎng)傳感器可以由使用未屏蔽的傳感元件202-205、212_215 的差動(dòng)傳感器201、211形成，其中未屏蔽的傳感元件202-205、212-215在各自釘扎層206、 216之上以電橋配置連接以檢測(cè)所施加磁場(chǎng)是否存在及其方向。通過(guò)這種配置，在磁屏蔽中 存在剩余磁矩的可能性得以排除。另外，磁場(chǎng)傳感器提供了良好的靈敏度，并且還提供了電 橋配置的溫度補(bǔ)償性質(zhì)。通過(guò)消除形成磁屏蔽層的需要，制造的復(fù)雜性及成本得以降低并 且傳感器結(jié)構(gòu)的尺寸得以減小(在消除形成任意屏蔽層所需的硅片空間方面)。還存在有 助于使用未屏蔽的傳感元件的性能，因?yàn)榇艢堄鄦?wèn)題通過(guò)去除磁屏蔽層被消除。圖3提供了通過(guò)將四個(gè)MTJ傳感器301、311、321、331連接于惠斯通電橋電路中 所形成的示例場(chǎng)傳感器300的簡(jiǎn)化的示意性透視圖，其中串聯(lián)連接的MTJ傳感器301、311、 321,331形成有被對(duì)準(zhǔn)以具有與釘扎層304、314、324、334的磁化方向不同的磁化方向的傳 感層302、312、322、332。所描繪的傳感器300形成有MTJ傳感器301、311、321、331，其中所 述MTJ傳感器可以作為現(xiàn)有MRAM制造工藝的一部分來(lái)制造，僅具有較小調(diào)整，以控制不同 層的磁場(chǎng)方向的取向。特別地，每個(gè)MTJ傳感器(例如，301)包括第一釘扎電極304、絕緣 隧穿電介質(zhì)層303及第二傳感電極302。釘扎電極和傳感電極希望是磁性材料，例如，但并 非要限制于，NiFe、Cc^e、Fe、C0FeB等，或者更一般地，其磁化能夠共同對(duì)準(zhǔn)的材料。適合的 電極材料及布局的示例是通常用于磁阻式隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(MRAM)器件的電極的材料和結(jié) 構(gòu)，其中所述材料和結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域中是眾所周知的并且尤其是包含鐵磁材料。釘扎電極和 傳感電極可以被形成為具有不同的矯頑力或矯頑場(chǎng)的要求。矯頑場(chǎng)基本上是在飽和之后將 磁體從一個(gè)方向反轉(zhuǎn)至另一個(gè)方向所需的場(chǎng)大小。在技術(shù)上，矯頑場(chǎng)是在鐵磁體已經(jīng)飽和 之后使它的磁化返回到零所需的磁場(chǎng)。例如，釘扎電極304、314、324、334可以形成有用高 的矯頑場(chǎng)耦合至鐵磁膜的反鐵磁膜交換，以便釘扎它們的磁化取向使之基本上不受外部施 加的磁場(chǎng)的移動(dòng)影響。相反地，傳感電極302、312、322、332可以形成有軟磁材料，以提供具 有比較低的矯頑力的不同的各向異性軸，使得傳感電極的磁化取向(在其對(duì)準(zhǔn)的任何方向 上)可以被外部施加磁場(chǎng)的移動(dòng)所改變。在所選擇的實(shí)施例中，釘扎電極的矯頑場(chǎng)大約比傳感電極的矯頑場(chǎng)大兩個(gè)數(shù)量級(jí)，但是通過(guò)使用眾所周知的技術(shù)改變電極的組成和/或釘 扎強(qiáng)度來(lái)調(diào)整電極各自的矯頑場(chǎng)可以使用不同的比率。如圖3所示，在MTJ傳感器中的釘扎電極304、314、324、334被形成為在釘扎電極 層304、314、324、334的平面內(nèi)具有第一示例性的各向異性軸的對(duì)準(zhǔn)(由指向圖3的圖形頂 部的矢量箭頭所識(shí)別)。如在此所描述的，釘扎電極304、314、324、334的各向異性軸的對(duì)準(zhǔn) 可以使用釘扎電極的形狀各向異性來(lái)獲得，在這種情況下釘扎電極304、314、324、334的形 狀在單層的釘扎磁堆疊的“向上”的矢量箭頭的方向上將均是較長(zhǎng)的。附加地或另選地，釘 扎電極304、314、324、334的各向異性軸的對(duì)準(zhǔn)可以通過(guò)在存在飽和磁場(chǎng)的情況下形成一 個(gè)或多個(gè)磁性層來(lái)獲得，其中所述磁性層隨后或同時(shí)進(jìn)行退火并然后冷卻從而將釘扎電極 層的磁場(chǎng)方向設(shè)置于飽和磁場(chǎng)的方向上。如將會(huì)認(rèn)識(shí)到的，釘扎電極304、314、324、334的 各向異性軸的對(duì)準(zhǔn)的形成必須與形成包括具有不同的各向異性軸的對(duì)準(zhǔn)的釘扎電極的任 意其它場(chǎng)傳感器所使用的制作步驟，以及形成具有不同的各向異性軸的對(duì)準(zhǔn)的任意傳感電 極所使用的任意制作步驟一致。所描繪的場(chǎng)傳感器300還包括MTJ傳感器301、321，在MTJ傳感器301、321中傳感 電極302、322被形成為具有偏離釘扎電極的各向異性軸第一偏轉(zhuǎn)角的示例性的各向異性 軸(由指向左的矢量箭頭所識(shí)別)。另外，所描繪的場(chǎng)傳感器300包括MTJ傳感器311、331， 在MTJ傳感器311、331中傳感電極312、332被形成為具有偏離釘扎電極的各向異性軸第二 偏轉(zhuǎn)角的示例性的各向異性軸(由指向右的矢量箭頭所確定)，其中第二偏轉(zhuǎn)角與第一偏 轉(zhuǎn)角相等但相反。在特定的實(shí)施例中，第一偏轉(zhuǎn)角垂直于第二偏轉(zhuǎn)角，使得傳感電極302、 322的各向異性軸相對(duì)釘扎電極的各向異性軸旋轉(zhuǎn)負(fù)45度，以及使得傳感電極312、332的 各向異性軸相對(duì)釘扎電極的各向異性軸旋轉(zhuǎn)正45度。如將會(huì)認(rèn)識(shí)到的，MTJ傳感器301、311、321、331可以被形成為具有通過(guò)金屬互連 如所示那樣串行連接的相同結(jié)構(gòu)，所述金屬互連處于具有所示電橋電路的電源端子；341、 343和輸出信號(hào)端子342、344的標(biāo)準(zhǔn)惠斯通電橋電路配置中。通過(guò)將未屏蔽的MTJ傳感器 301、311、321、331串聯(lián)于惠斯通電橋電路中，場(chǎng)傳感器300檢測(cè)外部施加磁場(chǎng)的水平方向 (在圖3中為從左到右)的分量，由此形成X軸的傳感器電橋。特別地，水平的場(chǎng)分量使傳 感電極302、322的磁化的偏轉(zhuǎn)與傳感電極312、332的磁化的偏轉(zhuǎn)不同，以及所引起的傳感 器電導(dǎo)/電阻差異將會(huì)量化水平場(chǎng)分量的強(qiáng)度。雖然沒(méi)有示出，但是Y軸傳感器電橋電路 也可以形成有連接于惠斯通電橋電路配置中的未屏蔽的MTJ傳感器，但是在Y軸傳感器電 橋電路中的釘扎電極的各向異性軸會(huì)與在X軸傳感器電橋中的釘扎電極304、314、324、334 的各向異性軸垂直。低的場(chǎng)磁性傳感器易受巴克豪森噪聲、零星的去釘扎、微磁疇的跳躍(由磁傳感 元件中的不同區(qū)域所引起，可能具有與它們?cè)谌蹙植酷斣械木植看啪芈晕⒉煌∠虻木?部磁矩，其中弱局部釘扎由傳感層中小的局部不均勻性所引起的邊緣粗糙度所引起)，或多 種其它源的影響。該噪聲能夠在精確測(cè)量地球磁場(chǎng)的角分辨率中引入誤差。在施加磁場(chǎng)時(shí)， 這些微磁疇可能按連續(xù)的方式而非按傳感元件的期望的一致旋轉(zhuǎn)來(lái)反轉(zhuǎn)。解決該噪聲的先 前嘗試在傳感層中使用硬磁偏置層來(lái)釘扎器件的端部。但是，硬偏置層會(huì)降低傳感器的靈 敏度，并且具有需要另外的處理層、蝕刻步驟及退火步驟的附加缺點(diǎn)。為了解決巴克豪森噪聲的問(wèn)題，磁場(chǎng)可以在執(zhí)行測(cè)量之前選擇性地沿著傳感元件的易軸施加。在所選擇的實(shí)施例中，將磁場(chǎng)作為短場(chǎng)脈沖來(lái)施加，該短場(chǎng)脈沖足以恢復(fù)傳感 元件的磁狀態(tài)并且去除作為暴露于強(qiáng)磁場(chǎng)的結(jié)果可能已經(jīng)出現(xiàn)的微磁疇。在示例的實(shí)現(xiàn)方 式中，將場(chǎng)脈沖施加于傳感器以去除傳感元件中的亞穩(wěn)定的釘扎區(qū)域，其中場(chǎng)脈沖具有閾 值場(chǎng)強(qiáng)度(例如，大約400e以上)以及最小的脈沖持續(xù)時(shí)間(例如，大約20-100納秒)。 通過(guò)施加如羅盤應(yīng)用所需的那種具有預(yù)定測(cè)量周期(例如，IOHz)的場(chǎng)脈沖，所引起的場(chǎng)脈 沖具有極低的占空比以及最小的功率消耗。另外，通過(guò)在測(cè)量之前終止場(chǎng)脈沖，則在測(cè)量期 間沒(méi)有施加于傳感元件的另外的場(chǎng)，從而產(chǎn)生最大的靈敏度。為了示出可以如何將場(chǎng)脈沖施加于傳感元件的示例，現(xiàn)在參考示出了第一及第二 MTJ傳感器410、420的部分示意性透視圖的圖4，在圖4中第一及第二 MTJ傳感器410、420 中的每一個(gè)都包括用于在傳感操作之前或期間重置或穩(wěn)定傳感層411、421的磁場(chǎng)發(fā)生器 結(jié)構(gòu)414、424。每個(gè)MTJ傳感器可以如圖4所示那樣構(gòu)造，在圖4中傳感層的磁方向確定 了磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)的取向。具體而言，每個(gè)MTJ傳感器通常包括上鐵磁層411、421，下鐵磁 層413、423，以及在這兩個(gè)鐵磁層之間的隧道勢(shì)壘層(tunnel barrier layer) 412、422。在 該示例中，可以使上鐵磁層411、421形成至10 1000埃范圍的厚度，而在所選擇的實(shí)施例 中為10 100埃的范圍，并且使它起傳感層或自由磁性層的作用，因?yàn)槠浯呕较蚰軌蛲?過(guò)外部施加場(chǎng)(例如地球磁場(chǎng))的存在所偏轉(zhuǎn)。至于下鐵磁層413、423，可以使它形成至 10 2000埃范圍的厚度，而在所選擇的實(shí)施例中為10 100埃的范圍，并且當(dāng)將它的磁 化方向釘扎于在正常操作條件下不改變磁取向的方向的那個(gè)方向上時(shí)使它起固定或釘扎 的磁性層的作用。如上文所描述的，通過(guò)形成具有相同磁化方向(沒(méi)有示出)的下釘扎層413、423，以及通過(guò)將上傳感層411中的磁化方向415形成為與上傳感層421中的磁化方向 425垂直，使得磁化方向415、425按與下釘扎層413、423的磁化方向相等且相反的方向進(jìn)行 取向，可以使用第一及第二 MTJ傳感器410、420來(lái)構(gòu)造差動(dòng)傳感器。為了恢復(fù)可能被磁疇結(jié)構(gòu)所扭曲的上傳感層411、421的原始磁化，圖4描繪了形 成于每個(gè)傳感器之下的磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)414、424。在所選擇的實(shí)施例中，磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)414、似4被形成為傳導(dǎo)電流路線，該傳導(dǎo)電流線路被取向?yàn)樯膳c上傳感層411、421中的 磁化方向415、425對(duì)準(zhǔn)的磁場(chǎng)脈沖。例如，當(dāng)電流脈沖按箭頭416指示的方向流過(guò)第一 MTJ 傳感器410下方的磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)414時(shí)，則與在第一 MTJ傳感器410中的傳感元件411 的易軸415對(duì)準(zhǔn)的場(chǎng)脈沖得以生成。但是，因?yàn)榈诙?MTJ傳感器420包含具有不同的磁化 方向425的傳感層421，所以磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)似4被取向?yàn)槭沟迷陔娏髅}沖按箭頭似6指 示的方向流過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)似4時(shí)生成與第二 MTJ傳感器420中的傳感元件421的易軸 425對(duì)準(zhǔn)的場(chǎng)脈沖。場(chǎng)脈沖與易軸方向的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)也可以參見(jiàn)圖5，圖5描繪了集成電路器件的部分 橫斷面視圖，其中圖4所示的第一及第二 MTJ傳感器被形成為具有磁化方向不同的傳感層 411、421。特別地，左側(cè)的橫斷面視圖示出了從圖4的透視圖5A所看到的第一 MTJ傳感器 410，而右側(cè)的橫斷面視圖示出了從圖4的透視圖5B所看到的第二 MTJ傳感器420。第一 及第二 MTJ傳感器410、420每個(gè)都形成于有源電路431、441可以嵌入其中的基板430、440 之上。在基板上，一個(gè)或多個(gè)電路層432、442可以在形成導(dǎo)電線路414、似4嵌入其中的絕 緣層433、443之前形成，以形成磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)。如圖5所示，在第一 MTJ傳感器410內(nèi)的 導(dǎo)電線路414被形成為按從圖5的圖形平面出來(lái)的方向傳送電流，然而在第二 MTJ傳感器420中的導(dǎo)電線路似4被形成為傳送在圖形上從右到左前進(jìn)的電流。在嵌入的導(dǎo)電線路之 上，第一及第二 MTJ核形成于絕緣層435、445中。特別地，在第一 MTJ傳感器410中的第一 MTJ核包括至少部分地嵌入絕緣層435內(nèi)的第一導(dǎo)電線路434、下釘扎鐵磁層413、隧道勢(shì) 壘層412、具有從右到左取向的磁化方向415的上傳感鐵磁層411，以及其上形成了附加的 電介質(zhì)層437的第二導(dǎo)電線路436。第一導(dǎo)電層434通過(guò)通路結(jié)構(gòu)439與底接觸層438連 接。另外，在第二 MTJ傳感器420中的第二 MTJ核包括至少部分地嵌入絕緣層445內(nèi)的第 一導(dǎo)電線路444、下釘扎鐵磁層423、隧道勢(shì)壘層422、具有指向圖5的圖形平面之內(nèi)的磁化 方向425的上傳感鐵磁層421，以及其上形成了附加的電介質(zhì)層447的第二導(dǎo)電線路446。 為了連接第一及第二 MTJ傳感器410、420，則通過(guò)通路結(jié)構(gòu)(沒(méi)有示出)將第二 MTJ傳感器 420中的第一導(dǎo)電層444連接到在與嵌入的導(dǎo)電線路似4相同的水平上的底接觸層(沒(méi)有 示出)，其中該嵌入的導(dǎo)電線路4M又通過(guò)一個(gè)或多個(gè)通路及導(dǎo)電層連接到第一MTJ傳感器 410的第二導(dǎo)電線路436。通過(guò)所描繪的結(jié)構(gòu)，通過(guò)嵌入的導(dǎo)電線路414的電流脈沖將生成 與傳感元件411的易軸415對(duì)準(zhǔn)的磁場(chǎng)脈沖417，以及通過(guò)嵌入的導(dǎo)電線路4 的電流脈沖 將在傳感元件421 (沒(méi)有示出)的區(qū)域內(nèi)生成與傳感元件421的易軸425對(duì)準(zhǔn)的磁場(chǎng)脈沖。根據(jù)所選擇的實(shí)施例，通過(guò)形成正交磁取向均與釘扎層413、423的磁方向差別相 等的傳感層411、421，可以將第一及第二MTJ傳感器410、420作為差動(dòng)傳感器的一部分一起 制作于單片集成電路上。在示例工藝流程中，制作工藝中的第一步驟是提供由電介質(zhì)基層 (沒(méi)有示出)所覆蓋的單片集成電路芯片基板。在電介質(zhì)基層之上，使用已知的沉積、圖形 化及蝕刻工藝將磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)414、似4形成為導(dǎo)電材料的嵌入線路從而使磁場(chǎng)發(fā)生器 結(jié)構(gòu)414、似4對(duì)準(zhǔn)及定位于傳感器410、420之下并且嵌入絕緣層(沒(méi)有示出)內(nèi)。在絕緣 層之上，傳感器層的堆疊通過(guò)沉積第一導(dǎo)電層(在蝕刻之后用作導(dǎo)電線路434)、一個(gè)或多 個(gè)下鐵磁層(在蝕刻之后用作下釘扎鐵磁層413)、一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)層(在蝕刻之后用作 隧道勢(shì)壘層412)、一個(gè)或多個(gè)上鐵磁層(在蝕刻之后用作上傳感鐵磁層411)以及第二導(dǎo)電 層(在蝕刻之后用作導(dǎo)電線路436)順序地形成。雖然可以在存在磁場(chǎng)的情況下分別沉積并加熱各個(gè)鐵磁層以產(chǎn)生所期望的磁取 向，但是同樣可以使用形狀各向異性技術(shù)來(lái)獲得不同的鐵磁層所需的磁取向。為此，按圖形 化蝕刻工藝的順序選擇性地蝕刻傳感器層堆疊以在MTJ傳感器410、420中限定釘扎層和傳 感層。在第一蝕刻順序中，通過(guò)使用圖形化的光致抗蝕劑來(lái)形成第一圖形化硬掩膜、然后執(zhí) 行選擇性蝕刻工藝(例如，反應(yīng)離子蝕刻)來(lái)向下去除所有未遮蔽層直到并且包括未遮蔽 的下鐵磁層，而由下鐵磁層限定不同釘扎層413、423的形狀。所蝕刻的下鐵磁層的結(jié)果形 狀取向?yàn)槭沟妹總€(gè)釘扎層具有形狀各向異性，從而導(dǎo)致沿著其軸之一的優(yōu)選磁取向。除了 形成為長(zhǎng)且窄的形狀之外，還可以提供釘扎層的端部的其它形狀使得每個(gè)釘扎層表現(xiàn)得更 像單磁疇一樣。例如，可以使圖9所示的釘扎層901、902、903、904成形為具有在與釘扎層 的期望釘扎方向?qū)?yīng)的方向上錐形化的尖角端部。使用形狀各向異性，成形的釘扎層413、 423可以被退火以設(shè)置它們各自的釘扎方向。在制作工藝的這點(diǎn)上，上鐵磁層將被選擇性地蝕刻以留下在第一圖形化硬掩膜之 下的殘余部分使得上鐵磁層和下鐵磁層具有相同的形狀。但是，傳感層的最終形狀將小 于下面的釘扎層，并且為此，使用第二蝕刻順序限定與上鐵磁層的殘余部分不同的傳感層 411,421的最終形狀。在第二蝕刻順序中，另一光致抗蝕劑圖形被用來(lái)將圖形化硬掩膜形成于殘余的上鐵磁層的將形成傳感層的部分之上。當(dāng)選擇性蝕刻工藝(例如，反應(yīng)離子蝕 刻)被用來(lái)向下去除所有未遮蔽層直到并且包括未遮蔽的上鐵磁層411、421時(shí)，選擇圖形 來(lái)限定傳感層的高縱橫比的形狀。在所選擇的實(shí)施例中，選擇性蝕刻工藝可以使下面的成 形釘扎層413、423保留完整的，但在其它實(shí)施例中，選擇性蝕刻工藝還蝕刻下面的成形釘 扎層413、423的未遮蔽部分。所限定的傳感層的高縱橫比形狀被取向?yàn)槭沟脗鞲袑?11在 所期望的磁化415的尺寸上(而不是它們的寬度上)較長(zhǎng)，而傳感層421在所期望的磁化 425的尺寸上(而不是它們的寬度上)較長(zhǎng)。換句話說(shuō)，每個(gè)傳感層的長(zhǎng)軸沿著單個(gè)鐵磁 傳感層所期望的磁化方向來(lái)繪制。除了形成為長(zhǎng)且窄的形狀之外，還可以提供傳感層411、 421端部的附加形狀使得每個(gè)傳感層表現(xiàn)得更像像單磁疇一樣。例如，可以使傳感層成形為 具有在與傳感層的期望易軸的對(duì)應(yīng)方向上錐形化的尖角端部。一旦形成了成形的傳感層， 就可以通過(guò)在沒(méi)有磁場(chǎng)的情況下使晶片短退火(例如，退火溫度為大約250°C)以去除材料 分散，從而由它們的形狀各向異性產(chǎn)生所期望的易軸磁化取向。在冷卻時(shí)，傳感層411、421 的磁化與單個(gè)圖形對(duì)準(zhǔn)，從而提供多種取向的傳感層。通過(guò)控制流過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)414、似4的電流的幅值和定時(shí)以便緊接在使用傳 感器410、420執(zhí)行場(chǎng)測(cè)量之前生成場(chǎng)脈沖，傳感層411、421在每次測(cè)量之前都以保留高靈 敏度并最小化功率消耗的方式來(lái)準(zhǔn)備。選擇性地將磁場(chǎng)施加于傳感元件的益處在圖6-8中 得到了證明。從圖6開(kāi)始，提供了在沒(méi)有對(duì)傳感器施加穩(wěn)定場(chǎng)時(shí)的磁阻相對(duì)于所施加場(chǎng)的 示例圖。在沒(méi)有穩(wěn)定場(chǎng)的情況下，隨著所施加場(chǎng)掃過(guò)，微磁疇跳躍導(dǎo)致轉(zhuǎn)換曲線60在磁阻 中具有零星的、不可預(yù)測(cè)的跳躍(也稱為巴克豪森噪聲)。該噪聲可以通過(guò)施加與傳感元 件的易軸對(duì)準(zhǔn)的弱穩(wěn)定場(chǎng)來(lái)防止。例如，圖7提供了在將150e的易軸穩(wěn)定場(chǎng)作為穩(wěn)態(tài)場(chǎng) 施加于傳感器時(shí)磁阻相對(duì)于所施加場(chǎng)的示例圖。如圖7的圖形所示，微磁疇跳躍已經(jīng)被消 除。結(jié)果，本示例的轉(zhuǎn)換曲線70包括高達(dá)大約200e的所施加場(chǎng)的線性特征71的區(qū)域。附 加地或另選地，可以施加場(chǎng)脈沖以進(jìn)一步改進(jìn)轉(zhuǎn)換曲線，如圖8所示，圖8提供了在將脈沖 型穩(wěn)定場(chǎng)施加于傳感器時(shí)磁阻相對(duì)于所施加場(chǎng)的示例圖80。特別地，轉(zhuǎn)換曲線80通過(guò)緊挨 在按一種場(chǎng)掃描順序(以從_50e到50e的第一掃描開(kāi)始，以及然后執(zhí)行從-IOOe到IOOe 的第二掃描，等等)對(duì)傳感器執(zhí)行場(chǎng)測(cè)量之前沿著傳感器元件的易軸短暫地脈動(dòng)傳感器元 件來(lái)獲得。所得到的轉(zhuǎn)換曲線80包括高達(dá)至少大約200e的所施加場(chǎng)的線性特征81的區(qū) 域。另外，轉(zhuǎn)換曲線80指示當(dāng)該傳感器暴露于大約400e以上的硬軸場(chǎng)時(shí)可能造成不良性 能。更一般地表述，在任意方向上施加的強(qiáng)場(chǎng)可以使傳感元件處于不良狀態(tài)下，然而沿著傳 感器易軸施加的場(chǎng)脈沖足以從傳感元件中去除疇結(jié)構(gòu)。在實(shí)際的布置中，磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)414、似4由使電橋臂互連所必需的同一層所形 成，并且因此沒(méi)有造成另外的處理步驟。另外，磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)414、似4每個(gè)都可以由單個(gè) 導(dǎo)電元件構(gòu)造，其中單個(gè)導(dǎo)電元件被定位成在每個(gè)MTJ傳感器下方按適當(dāng)?shù)娜∠蛲ㄟ^(guò)，由 此通過(guò)單個(gè)電流脈沖生成遍及整個(gè)芯片的場(chǎng)脈沖。該實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式的示例由提供了標(biāo)線布 局的簡(jiǎn)化的示意性頂視圖或平面圖的圖9所示出，其中標(biāo)線布局示出了差動(dòng)傳感器900，所 述差動(dòng)傳感器900形成有多個(gè)串聯(lián)連接的MTJ傳感器921、922、923、924，所述多個(gè)串聯(lián)連接 的MTJ傳感器921、922、923、擬4配置于磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)920相對(duì)于MTJ傳感器定位的惠斯 通電橋電路中。所描繪的差動(dòng)傳感器包括均具有相同磁化方向(例如，y方向上的釘扎軸) (如由每個(gè)釘扎層上的大的矢量箭頭所示)的四個(gè)釘扎層901、902、903、904。雖然釘扎層901、902、903、904可以使用它們的形狀各向異性(如圖9所示出的)來(lái)形成，但是它們同樣 可以使用傳統(tǒng)的場(chǎng)退火工藝來(lái)形成。圖9還示出了差動(dòng)傳感器中的兩個(gè)MTJ傳感器921、擬4被形成有具有按與豎向成 45度取向的磁化方向的傳感層911、914，如所示的易軸矢量在傳感層911、914中指向右側(cè)。 其它兩個(gè)MTJ傳感器902、903形成有具有與豎向成45度取向的磁化方向的傳感層912、 913，如所示的易軸矢量在傳感層912、913中指向左側(cè)。雖然可以使用任意所期望的技術(shù)形 成具有不同磁化方向的傳感層，但是本發(fā)明所選擇的實(shí)施例使用形狀各向異性技術(shù)使傳感 元件911、914成形為具有以相對(duì)于豎向的預(yù)定偏轉(zhuǎn)角度取向的磁化方向(或易軸)，以及 使傳感元件912、913成形為具有以相對(duì)于豎向的預(yù)定偏轉(zhuǎn)角度負(fù)向取向的磁化方向(或易 軸)。這樣，傳感元件911、914的磁化方向和傳感元件912、913的磁化方向在相反的方向上 等同地偏離釘扎層901、902、903、904的磁化方向。所描繪的差動(dòng)傳感器900還包括形成于MTJ傳感器921、922、923、擬4之下以便選 擇性地產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)穩(wěn)定或恢復(fù)傳感層911、912、913、914的磁場(chǎng)的磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)920。在 所選擇的實(shí)施例中，磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)920被形成為按與傳感層的易軸取向垂直的方向布置 以在傳感層911、912、913、914下方傳送電流的單個(gè)導(dǎo)電線路，使得由電流生成的磁場(chǎng)與易 軸對(duì)準(zhǔn)。因而，導(dǎo)電線路920形成于第四MTJ傳感器擬4下方以生成與傳感元件914的易 軸對(duì)準(zhǔn)的磁場(chǎng)。另外，在第二和第三MTJ傳感器922、923之下的導(dǎo)電線路920的取向生成 了與傳感元件912、913的易軸對(duì)準(zhǔn)的磁場(chǎng)。最終，導(dǎo)電線路920形成于第一 MTJ傳感器921 之下以生成與傳感器元件911的易軸對(duì)準(zhǔn)的磁場(chǎng)。本發(fā)明所選擇的實(shí)施例還可以參考圖10來(lái)說(shuō)明，圖10描繪了用于制作沒(méi)有展示 微磁結(jié)構(gòu)并且可以使用未屏蔽的或有源傳感元件用來(lái)提供差動(dòng)傳感的MTJ場(chǎng)傳感器的方 法的示例流程圖。在步驟111，基板使用已知的半導(dǎo)體處理技術(shù)提供。如將被認(rèn)識(shí)到的，基 板可以具有一個(gè)或多個(gè)形成于其中的有源電路元件，例如智能功率或模擬集成電路。基板 和有源電路可以作為前端MRAM制作工藝的一部分形成。在步驟112，使用已知的半導(dǎo)體處理技術(shù)將嵌入的場(chǎng)導(dǎo)體形成于基板/電路結(jié)構(gòu) 之上。場(chǎng)導(dǎo)體將用作后續(xù)形成的傳感層的磁場(chǎng)發(fā)生器結(jié)構(gòu)，并且因此被圖形化并定位于傳 感器之下使得它產(chǎn)生與每個(gè)傳感器內(nèi)傳感層的易軸對(duì)準(zhǔn)的場(chǎng)。為了形成嵌入的場(chǎng)導(dǎo)體，使 用已知的半導(dǎo)體處理技術(shù)將第一絕緣層(例如層間電介質(zhì)(ILD))形成于基板/電路結(jié)構(gòu) 之上。隨后，例如，通過(guò)物理氣相沉積并進(jìn)行電鍍以沉積導(dǎo)電材料(例如銅或銅基合金)來(lái) 形成導(dǎo)電層。導(dǎo)電層然后被圖形化并被蝕刻，或者使用鑲嵌工藝以限定要定位于傳感器區(qū) 域以及電橋傳感器互連路徑之下的場(chǎng)導(dǎo)體。在步驟113，使用已知的半導(dǎo)體處理技術(shù)，將第 二絕緣層形成于第一絕緣層以及嵌入的導(dǎo)體之上。隨后在絕緣層中蝕刻通路以提供傳感器 下電極與電橋互連路徑之間的互連。在步驟114，MTJ核結(jié)構(gòu)通過(guò)使用多步驟的制作工藝將傳感器層沉積于第二絕緣 層之上來(lái)形成。在這點(diǎn)上，傳感器層可以作為在前端制作過(guò)程之后發(fā)生的后端MRAM制作工 藝的一部分形成。在示例的實(shí)施例中，傳感器層通過(guò)沉積將用作導(dǎo)電接觸線(例如，在圖5 中示出的第一導(dǎo)電線路434)的第一導(dǎo)體層(例如，鋁、銅、鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦等)來(lái)形 成。然后將至少第一釘扎鐵磁電極層(例如，銥錳、鉬錳、鈷鐵、鈷鐵硼、鎳鐵、釕等，或它們 的任意組合)沉積于第一導(dǎo)電層之上，并與其電接觸。為形成第一鐵磁電極層所選擇的材料應(yīng)當(dāng)具有相對(duì)高的矯頑力，并且應(yīng)當(dāng)是充分耐熱的以致于經(jīng)受住用來(lái)將第一鐵磁電極層 釘扎于預(yù)定取向上的退火溫度(例如，200 350°C )。在沉積第一鐵磁電極層之后，使遂穿 電介質(zhì)層(例如，氧化鋁或氧化鎂)生長(zhǎng)或沉積于第一鐵磁電極層之上，然后使至少第二鐵 磁電極層(例如，鎳鐵、鈷鐵、鈷鐵硼、釕等)沉積于遂穿電介質(zhì)層之上以形成第二鐵磁電極 層。用來(lái)形成第二鐵磁電極層的材料的組合應(yīng)該具有比構(gòu)成第一鐵磁電極層的材料低的矯 頑力，這一般通過(guò)釘扎下電極層來(lái)獲得。另外，導(dǎo)電材料(例如，鉭、氮化鉭、鈦、氮化鈦等) 的覆蓋層可以形成于第二鐵磁電極層之上。最后，沉積第二導(dǎo)電層(例如，鋁、銅、鉭、氮化 鉭、鈦、氮化鈦等)，所述第二導(dǎo)電層將用作導(dǎo)電接觸線路(例如，在圖5中示出的第二導(dǎo)電 線路436)。在步驟115，設(shè)置釘扎層的磁化方向。在所選擇的實(shí)施例中，第一鐵磁電極層可以 在磁場(chǎng)存在的情況下退火以設(shè)置其磁化方向，由此限定釘扎層。但是，在需要磁化取向垂直 的不同釘扎層的其它實(shí)施例中，通過(guò)使用不同釘扎層的形狀各向異性和精心選擇的退火工 藝可以用第一鐵磁電極層來(lái)形成不同的釘扎層。為此，可以選擇性地圖形化及蝕刻第一鐵 磁電極層以限定釘扎層，所述釘扎層被成形為在所期望的磁化方向的方向上具有較長(zhǎng)的尺 寸。通過(guò)施加定向于所期望的釘扎層的垂直磁化取向之間的飽和磁場(chǎng)，并且然后去除該磁 場(chǎng)，在成形的釘扎層上施加的磁化沿著成形的釘扎層的長(zhǎng)軸衰減。在另外的實(shí)施例中，不同 的釘扎層可以通過(guò)沉積分離的鐵磁電極層以及使用兩步驟的退火工藝來(lái)形成。在步驟116，形成傳感層使之具有不同的磁化方向使得不同傳感器的第一傳感層 和第二傳感層相對(duì)于那些傳感器的釘扎層的磁化方向偏轉(zhuǎn)相等但方向相反。通過(guò)利用不同 傳感層的形狀各向異性可以使用第二鐵磁電極層來(lái)獲得不同傳感層的不同易軸取向。為 此，可以選擇性地圖形化并蝕刻第二鐵磁電極層以限定傳感層，所述傳感器層被成形為在 所期望的磁化方向的方向上具有較長(zhǎng)的尺寸。應(yīng)當(dāng)理解，另外的處理步驟將被用來(lái)制作MTJ傳感器結(jié)構(gòu)。作為示例，可以連同常 規(guī)的后端處理一起(沒(méi)有示出)使用眾所周知的技術(shù)來(lái)沉積、圖形化及蝕刻一個(gè)或多個(gè)電 介質(zhì)層、鐵磁層和/或?qū)щ妼?，其中常?guī)的后端處理典型地包括被用來(lái)按所期望的形式連 接傳感器結(jié)構(gòu)以獲得所期望的功能的多級(jí)互連的形成。因而，用來(lái)完成傳感器結(jié)構(gòu)的制作 的步驟的具體順序可以改變，這取決于工藝和/或設(shè)計(jì)要求。所公開(kāi)的制作工藝可以被用來(lái)由單軸響應(yīng)的兩個(gè)差動(dòng)傳感器配置形成僅具有單 個(gè)釘扎方向的磁場(chǎng)傳感器。對(duì)于雙軸(X，Y)磁場(chǎng)響應(yīng)，傳感器只需要兩個(gè)不同的釘扎軸，其 中每個(gè)差動(dòng)傳感器由具有未屏蔽的MTJ傳感器的電橋結(jié)構(gòu)所形成。不同的釘扎軸可以通過(guò) 結(jié)合精心選擇的退火工藝使用形狀不同的釘扎層的形狀各向異性，或者通過(guò)形成兩個(gè)分別 設(shè)置及退火的不同的釘扎層來(lái)獲得。在由連接于電橋電路中的MTJ傳感器所形成的給出的 差動(dòng)傳感器中，形狀各向異性可以被用來(lái)生成在零場(chǎng)具有與釘扎層的磁化成-45度角及45 度角的不同磁化的傳感元件。在這種配置中，包括正交于釘扎方向的分量的所施加場(chǎng)將不 同地改變不同傳感層的磁化，并且因此，差動(dòng)傳感器能夠測(cè)量所施加場(chǎng)垂直于釘扎軸的投 影。所公開(kāi)的制作工藝還在每個(gè)MTJ傳感器下方形成了場(chǎng)導(dǎo)體，其中該場(chǎng)導(dǎo)體可以被用來(lái) 沿著傳感層的易軸施加場(chǎng)脈沖以為傳感器的測(cè)量作準(zhǔn)備，以及施加小電流以在測(cè)量期間穩(wěn) 定傳感器(若需要的話)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，至此已經(jīng)提供了用磁場(chǎng)傳感器檢測(cè)磁場(chǎng)的方法和裝置。如所公開(kāi)的，場(chǎng)傳感器包括未屏蔽的磁性隧道結(jié)(MTJ)傳感器以及形成于基板之上的嵌入的磁場(chǎng)脈沖 發(fā)生器。MTJ傳感器包括具有相對(duì)固定的磁方向的第一鐵磁層、鄰近于第一鐵磁層形成的隧 道勢(shì)壘層、以及鄰近于隧道勢(shì)壘層形成的且具有沿著易軸取向的相對(duì)自由的磁方向的第二 鐵磁層。在所選擇的實(shí)施例中，第二鐵磁層具有長(zhǎng)度尺寸較長(zhǎng)的以及寬度尺寸較短的形狀 各向異性，其中較長(zhǎng)的長(zhǎng)度尺寸與可以從相對(duì)固定的磁方向偏轉(zhuǎn)45度的易軸對(duì)準(zhǔn)。嵌入的 磁場(chǎng)脈沖發(fā)生器形成于一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)層中，并且相對(duì)于MTJ傳感器來(lái)定位以產(chǎn)生與第 二鐵磁層的易軸對(duì)準(zhǔn)的磁場(chǎng)脈沖，使得能夠施加脈沖，以為未屏蔽的MTJ傳感器的測(cè)量作 準(zhǔn)備。在所選擇的實(shí)施例中，磁場(chǎng)脈沖發(fā)生器被實(shí)現(xiàn)為嵌入于一個(gè)或多個(gè)絕緣層內(nèi)的并且 定位成產(chǎn)生使第二鐵磁層沿著易軸的磁方向重置的磁場(chǎng)脈沖的導(dǎo)電線路。還可以將磁場(chǎng)脈 沖發(fā)生器配置為沿著第二鐵磁層的易軸施加弱磁場(chǎng)。未屏蔽的MTJ傳感器可以耦合至惠斯 通電橋電路配置中的另外的未屏蔽的MTJ傳感器以形成差動(dòng)傳感器。在這種電路配置中， 嵌入式磁場(chǎng)脈沖發(fā)生器可以相對(duì)于多個(gè)未屏蔽的MTJ傳感器中的每一個(gè)來(lái)定位以在多個(gè) 未屏蔽的MTJ傳感器中的每一個(gè)內(nèi)產(chǎn)生沿著傳感層的易軸的磁場(chǎng)脈沖。在另一種形式中，提供了用于形成磁場(chǎng)傳感器的磁場(chǎng)傳感器裝置、方法以及相關(guān) 的制作工藝。所公開(kāi)的磁場(chǎng)傳感器包括形成于共同的基板之上的第一及第二差動(dòng)傳感器電 路。第一差動(dòng)傳感器電路檢測(cè)所施加磁場(chǎng)沿著第一軸的第一分量方向，而第二差動(dòng)傳感器 電路檢測(cè)所施加磁場(chǎng)沿著與第一軸垂直的第二軸的第二分量方向。特別地，第一及第二差 動(dòng)傳感器電路每個(gè)都可以被配置為形成有多個(gè)未屏蔽的傳感層以及對(duì)應(yīng)的多個(gè)釘扎層的 未屏蔽的磁性隧道結(jié)(MTJ)傳感器的惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)釘扎層都沿著釘扎方向進(jìn) 行磁化使得第一差動(dòng)傳感器電路的釘扎方向與第一軸對(duì)準(zhǔn)，以及第二差動(dòng)傳感器電路的釘 扎方向與第二軸對(duì)準(zhǔn)。在所選擇的實(shí)施例中，第一及第二差動(dòng)電路每個(gè)都包括包含具有第 一易軸磁取向的第一未屏蔽傳感層的第一未屏蔽MTJ傳感器，以及包含具有第二易軸磁取 向的第二未屏蔽傳感層的第二未屏蔽MTJ傳感器，其中第一及第二易軸磁取向相對(duì)于差動(dòng) 傳感器電路的釘扎方向相等但反向偏轉(zhuǎn)(例如，分別為-45度和45度)。在另一種形式中，提供了用于在基板上形成檢測(cè)沿著第一軸指向的所施加磁場(chǎng)的 差動(dòng)傳感器電路的磁場(chǎng)傳感器裝置、方法以及相關(guān)的制作工藝。差動(dòng)傳感器電路可以被構(gòu) 造為未屏蔽的磁性隧道結(jié)(MTJ)傳感器的惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，所述未屏蔽的磁性隧道結(jié)傳感 器形成有各自在單個(gè)釘扎方向上磁化的多個(gè)釘扎層以及對(duì)應(yīng)的多個(gè)未屏蔽的傳感層。在 示例的實(shí)現(xiàn)方式中，差動(dòng)傳感器電路包括包含具有第一易軸磁取向的第一未屏蔽的傳感層 的第一未屏蔽的MTJ傳感器，以及包含具有第二易軸磁取向的第二未屏蔽的傳感層的第二 未屏蔽的傳感器，其中第一及第二易軸磁取向相對(duì)于所述單個(gè)釘扎方向相等但反向地偏轉(zhuǎn) (例如，士 45度)。當(dāng)每個(gè)未屏蔽的傳感層形成為具有長(zhǎng)度尺寸較長(zhǎng)且寬度尺寸較短的各 向異性的軸時(shí)，較長(zhǎng)的長(zhǎng)度尺寸與未屏蔽的傳感層的易軸磁取向?qū)?zhǔn)。磁場(chǎng)傳感器還可以 包括用于每個(gè)未屏蔽的傳感層的嵌入的磁場(chǎng)發(fā)生器，其中所述每個(gè)未屏蔽的傳感器被定位 成產(chǎn)生與每個(gè)未屏蔽傳感層的易軸磁取向?qū)?zhǔn)的磁場(chǎng)脈沖。在所選擇的實(shí)施例中，嵌入的 磁場(chǎng)發(fā)生器被實(shí)現(xiàn)為導(dǎo)電線路，其中該導(dǎo)電線路定位成傳導(dǎo)生成用于重置相關(guān)的未屏蔽傳 感層的磁取向的磁場(chǎng)脈沖的電流脈沖，和/或沿著每個(gè)未屏蔽的傳感層的易軸磁取向施加 弱磁場(chǎng)。磁場(chǎng)傳感器還可以包括形成于基板之上用于檢測(cè)沿著與第一軸正交的第二軸指向 的所施加磁場(chǎng)的第二差動(dòng)傳感器電路。所述第二差動(dòng)傳感器電路可以被構(gòu)造成未屏蔽的磁性隧道結(jié)(MTJ)傳感器的惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，其中所述未屏蔽的磁性隧道結(jié)傳感器形成有各 自在第二釘扎方向上磁化的第二多個(gè)釘扎層以及對(duì)應(yīng)多個(gè)未屏蔽的傳感層，其中第一差動(dòng) 傳感器電路的單個(gè)釘扎方向與第一軸對(duì)準(zhǔn)，以及第二差動(dòng)傳感器電路的第二釘扎方向與第 二軸對(duì)準(zhǔn)。在示例的實(shí)現(xiàn)方式中，第二差動(dòng)傳感器電路包括包含具有第三易軸磁取向的第 三未屏蔽傳感層的第三未屏蔽MTJ傳感器，以及包含具有第四易軸磁取向的第四未屏蔽傳 感層的第四未屏蔽MTJ傳感器，其中第三和第四易軸磁取向相對(duì)于第二差動(dòng)傳感器電路的 第二釘扎方向相等但反向偏轉(zhuǎn)。雖然在此公開(kāi)的所描述的示例性實(shí)施例針對(duì)不同的傳感器結(jié)構(gòu)及其制造方法，但 是本發(fā)明并不一定限定于示例實(shí)施例，所述示例實(shí)施例說(shuō)明了可應(yīng)用于多種半導(dǎo)體工藝和 /或器件的本發(fā)明的發(fā)明方面。因而，以上所公開(kāi)的特定的實(shí)施例只是說(shuō)明性的并且不應(yīng)當(dāng) 被看作是對(duì)本發(fā)明的限定，因?yàn)楸景l(fā)明可以被修改以及用不同但等效的方式來(lái)實(shí)施，這對(duì) 于從此處的教導(dǎo)受益的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。例如，在傳感器結(jié)構(gòu)中的傳感 層和釘扎層的相對(duì)位置可以對(duì)換，使得釘扎層在上而傳感層在下。傳感層和釘扎層還可以 用與所公開(kāi)的那些材料不同的材料來(lái)形成。而且，所述層的厚度可以偏離所公開(kāi)的厚度值。 因此，上述描述并不意圖將本發(fā)明限定于所闡述的特定形式，相反，意圖涵蓋可以包含于由 所附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的可選方案、修改及等價(jià)物，因此本領(lǐng) 域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解他們?cè)跊](méi)有脫離本發(fā)明最廣泛的形式的精神和范圍的情況下可以進(jìn) 行各種改變、替換和變化。已經(jīng)在上文關(guān)于具體的實(shí)施例描述了益處、其它優(yōu)點(diǎn)、以及問(wèn)題的解決方案。但是 益處、優(yōu)點(diǎn)、問(wèn)題的解決方案以及可以促使任意益處、優(yōu)點(diǎn)或解決方案出現(xiàn)或變得更顯著的 任意要求不應(yīng)被解釋為任意或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必需的或本質(zhì)的特征或要素。如在 此使用的，詞語(yǔ)“包括”、“包含”或者它的任意其它變形，意圖涵蓋非排它性的包括，使得包 括一系列要素的工藝、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素而且可以包括沒(méi)有明確列出 的或者此類工藝、方法、物品或裝置所固有的其它要素。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)傳感器，包括形成于基板之上的未屏蔽磁性隧道結(jié)(MTJ)傳感器，包括 具有相對(duì)固定的磁方向的第一鐵磁層， 鄰近于所述第一鐵磁層形成的隧道勢(shì)壘層，以及鄰近于所述隧道勢(shì)壘層形成且具有沿著易軸取向的相對(duì)自由的磁方向的第二鐵磁層，以及形成于一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)層內(nèi)的嵌入的磁場(chǎng)發(fā)生器，其中所述嵌入的磁場(chǎng)發(fā)生器被定 位成生成磁場(chǎng)脈沖，所述磁場(chǎng)脈沖與所述第二鐵磁層的所述易軸對(duì)準(zhǔn)并且被施加以為所述 未屏蔽MTJ傳感器的測(cè)量作準(zhǔn)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)傳感器，其中所述嵌入的磁場(chǎng)發(fā)生器包括嵌入一個(gè)或多個(gè) 絕緣層內(nèi)的導(dǎo)電線路，其中所述導(dǎo)電線路被配置為產(chǎn)生重置所述第二鐵磁層沿著所述易軸 的所述磁方向的磁場(chǎng)脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路磁場(chǎng)傳感器，其中所述第二鐵磁層包括具有較長(zhǎng)的長(zhǎng)度 尺寸和較短的寬度尺寸的各向異性軸，其中所述較長(zhǎng)的長(zhǎng)度尺寸與所述易軸對(duì)準(zhǔn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的場(chǎng)傳感器，其中所述易軸從所述相對(duì)固定的磁方向偏轉(zhuǎn)45度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)傳感器，其中所述嵌入的磁場(chǎng)發(fā)生器被配置為沿著所述第 二鐵磁層的所述易軸施加弱磁場(chǎng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)傳感器，其中所述未屏蔽MTJ傳感器耦合至惠斯通電橋電 路配置內(nèi)的多個(gè)未屏蔽MTJ傳感器以形成差動(dòng)傳感器，以及其中所述嵌入的磁場(chǎng)發(fā)生器相 對(duì)于所述多個(gè)未屏蔽MTJ傳感器中的每一個(gè)定位以生成沿著在所述多個(gè)未屏蔽MTJ傳感器 的每一個(gè)中的所述第二鐵磁層的所述易軸的磁場(chǎng)脈沖。
7.一種磁場(chǎng)傳感器，包括形成于基板之上、用于檢測(cè)所施加磁場(chǎng)沿著第一軸的第一分量方向的第一差動(dòng)傳感器 電路；以及形成于所述基板之上、用于檢測(cè)所述所施加磁場(chǎng)沿著與所述第一軸正交的第二軸的第 二分量方向的第二差動(dòng)傳感器電路；其中所述第一及第二差動(dòng)傳感器電路每個(gè)都包括未屏蔽磁性隧道結(jié)(MTJ)傳感器的 惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，所述未屏蔽磁性隧道結(jié)傳感器形成有多個(gè)未屏蔽傳感層和對(duì)應(yīng)的多個(gè)釘 扎層，所述對(duì)應(yīng)的多個(gè)釘扎層每個(gè)都在釘扎方向上磁化使得所述第一差動(dòng)傳感器電路的所 述釘扎方向與所述第一軸對(duì)準(zhǔn)，以及所述第二差動(dòng)傳感器電路的所述釘扎方向與所述第二 軸對(duì)準(zhǔn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的磁場(chǎng)傳感器，其中所述第一差動(dòng)傳感器電路包括 包含具有第一易軸磁取向的第一未屏蔽傳感層的第一未屏蔽MTJ傳感器，以及 包含具有第二易軸磁取向的第二未屏蔽傳感層的第二未屏蔽MTJ傳感器，其中所述第一及第二易軸磁取向從所述第一差動(dòng)傳感器電路的所述釘扎方向相等但 反向地偏轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁場(chǎng)傳感器，其中所述第一易軸磁取向從所述第一差動(dòng)傳感 器電路的所述釘扎方向偏轉(zhuǎn)-45度，以及所述第二易軸磁取向從所述第一差動(dòng)傳感器電路的所述釘扎方向偏轉(zhuǎn)45度。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁場(chǎng)傳感器，其中所述第二差動(dòng)傳感器電路包括 包含具有第三易軸磁取向的第三未屏蔽傳感層的第三未屏蔽MTJ傳感器，以及 包含具有第四易軸磁取向的第四未屏蔽傳感層的第四未屏蔽MTJ傳感器，其中所述第三及第四易軸磁取向從所述第二差動(dòng)傳感器電路的所述釘扎方向相等但 反向地偏轉(zhuǎn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的磁場(chǎng)傳感器，其中所述第三易軸磁取向從所述第二差動(dòng)傳 感器電路的所述釘扎方向偏轉(zhuǎn)-45度，以及所述第四易軸磁取向從所述第二差動(dòng)傳感器電 路的所述釘扎方向偏轉(zhuǎn)45度。
12.一種磁場(chǎng)傳感器，包括形成于基板之上、用于檢測(cè)沿著第一軸指向的所施加磁場(chǎng) 的差動(dòng)傳感器電路，其中所述差動(dòng)傳感器電路包括未屏蔽磁性隧道結(jié)(MTJ)傳感器的惠斯 通電橋結(jié)構(gòu)，所述未屏蔽磁性隧道結(jié)傳感器形成有多個(gè)釘扎層以及對(duì)應(yīng)的多個(gè)未屏蔽傳感 層，所述多個(gè)釘扎層中的每一個(gè)在單個(gè)釘扎方向上磁化。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁場(chǎng)傳感器，其中所述差動(dòng)傳感器電路包括 包含具有第一易軸磁取向的第一未屏蔽傳感層的第一未屏蔽MTJ傳感器，以及 包含具有第二易軸磁取向的第二未屏蔽傳感層的第二未屏蔽MTJ傳感器， 其中所述第一及第二易軸磁取向從所述單個(gè)釘扎方向相等但反向地偏轉(zhuǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的磁場(chǎng)傳感器，其中所述第一易軸磁取向從所述單個(gè)釘扎方 向偏轉(zhuǎn)-45度，以及所述第二易軸磁取向從所述單個(gè)釘扎方向偏轉(zhuǎn)45度。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁場(chǎng)傳感器，其中每個(gè)未屏蔽傳感層包括具有較長(zhǎng)的長(zhǎng)度 尺寸以及較短的寬度尺寸的各向異性軸，其中所述較長(zhǎng)的長(zhǎng)度尺寸與所述未屏蔽傳感層的 易軸磁取向?qū)?zhǔn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁場(chǎng)傳感器，還包括用于每個(gè)未屏蔽傳感層的嵌入的磁 場(chǎng)發(fā)生器，所述磁場(chǎng)發(fā)生器被定位成生成與每個(gè)未屏蔽傳感層的易軸磁取向?qū)?zhǔn)的磁場(chǎng)脈 沖。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁場(chǎng)傳感器，其中每個(gè)嵌入的磁場(chǎng)發(fā)生器包括導(dǎo)電線路， 所述導(dǎo)電線路定位成傳導(dǎo)生成用于重置相關(guān)未屏蔽傳感層的磁取向的磁場(chǎng)脈沖的電流脈 沖。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的磁場(chǎng)傳感器，其中每個(gè)嵌入的磁場(chǎng)發(fā)生器被配置為沿著每 個(gè)未屏蔽傳感層的易軸磁取向施加弱磁場(chǎng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁場(chǎng)傳感器，還包括形成于所述基板之上、用于檢測(cè)沿著 與所述第一軸正交的第二軸指向的所述所施加磁場(chǎng)的第二差動(dòng)傳感器電路，其中所述第二 差動(dòng)傳感器電路包括未屏蔽磁性隧道結(jié)(MTJ)傳感器的惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，所述未屏蔽磁性 隧道結(jié)傳感器形成有第二多個(gè)釘扎層以及對(duì)應(yīng)的多個(gè)未屏蔽傳感層，所述第二多個(gè)釘扎層 中的每一個(gè)在第二釘扎方向上磁化，其中所述第一差動(dòng)傳感器電路的所述單個(gè)釘扎方向與 所述第一軸對(duì)準(zhǔn)，以及所述第二差動(dòng)傳感器電路的所述第二釘扎方向與所述第二軸對(duì)準(zhǔn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的磁場(chǎng)傳感器，其中所述第二差動(dòng)傳感器電路包括 包含具有第三易軸磁取向的第三未屏蔽傳感層的第三未屏蔽MTJ傳感器，以及 包含具有第四易軸磁取向的第四未屏蔽傳感層的第四未屏蔽MTJ傳感器，其中所述第三及第四易軸磁取向從所述第二差動(dòng)傳感器電路的所述第二釘扎方向相 等但反向地偏轉(zhuǎn)。
全文摘要
一種半導(dǎo)體工藝和裝置通過(guò)只需要兩個(gè)不同的釘扎軸(206、216)的兩個(gè)差動(dòng)傳感器配置(201、211)中提供了高性能的磁場(chǎng)傳感器，其中每個(gè)差動(dòng)傳感器(例如，201)由具有四個(gè)未屏蔽MTJ傳感器(202-205)的惠斯通電橋結(jié)構(gòu)所形成，這四個(gè)未屏蔽MTJ傳感器(202-205)中的每一個(gè)包括磁場(chǎng)脈沖發(fā)生器(例如，414)以選擇性地施加場(chǎng)脈沖來(lái)穩(wěn)定或恢復(fù)傳感層(例如，411)的易軸磁化，從而在小磁場(chǎng)的測(cè)量期間消除微磁疇切換。
文檔編號(hào)G01R33/09GK102047134SQ200980119021
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者B·N·恩戈?duì)? P·馬瑟, 鄭勇 申請(qǐng)人:艾沃思賓技術(shù)公司