磁阻器件的制作方法
【技術領域】
[0001]在本文中描述的實施例涉及磁阻器件并且特別地涉及使用自旋閥類型的磁阻感測元件的磁傳感器。
【背景技術】
[0002]磁傳感器被用在許多應用中，例如用于速度感測。速度傳感器包含下述傳感器:該傳感器感測元件繞軸的旋轉(zhuǎn)并且能夠輸出指示傳感器旋轉(zhuǎn)速度的信號。磁速度傳感器使用由元件的旋轉(zhuǎn)引起的磁場變化來感測旋轉(zhuǎn)速度。磁速度傳感器能夠在許多應用中比如被用來感測輪、凸輪軸、曲軸、變速器的旋轉(zhuǎn)速度。典型地，磁編碼器諸如極輪或鐵磁齒輪被安裝在旋轉(zhuǎn)軸上以基于軸的旋轉(zhuǎn)來生成磁場變化。對于一些應用而言，可以接近傳感器來提供偏置磁鐵以提供偏置磁場。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]依據(jù)實施例，磁速度傳感器包括自旋閥類型的多個磁阻感測元件，其中磁阻感測元件被電連接以形成感測布置。多個磁阻感測元件中的每個至少具有自由層和參考系統(tǒng)，其中每個磁阻感測元件的自由層具有圓形的和連續(xù)的凸面形狀以及等于或大于2的長寬比。
[0004]依據(jù)進一步實施例，磁速度傳感器包括電連接以形成感測布置的自旋閥類型的至少一百個磁阻感測元件，其中多個磁阻感測元件中的每個包括自由層和參考層。
[0005]依據(jù)進一步實施例，磁速度傳感器包含電連接以形成感測布置的多個磁阻感測元件，多個磁阻感測元件中的每個包含自由層和參考系統(tǒng)，其中多個磁阻感測元件包含100個或更多個磁阻感測元件。
[0006]依據(jù)進一步實施例，方法包括利用磁速度傳感器來感測繞軸旋轉(zhuǎn)。磁速度傳感器包括形成感測布置的自旋閥類型的多個磁阻感測元件。多個磁阻感測元件中的每個包括自由層和參考層。感測布置包括電橋電路，其中電橋電路的每個電阻器包括至少多于100個磁阻感測元件。
[0007]依據(jù)進一步實施例，磁阻器件包括多個磁阻感測元件和用于電連接多個磁阻元件中的分別磁阻元件的連接結構。連接結構包括垂直延伸部分，其中分別垂直延伸部分沿界面平面接觸分別磁阻元件，其中垂直延伸部分沿界面平面在橫向方向上延伸超過磁阻元件。
【附圖說明】
[0008]圖1A示出依據(jù)實施例的電路；
圖1B示出包含旋轉(zhuǎn)元件的旋轉(zhuǎn)感測系統(tǒng)的示意視圖；
圖2A示出磁阻感測元件的布置的示意頂視圖；
圖2B示出磁阻感測元件的示意橫截面視圖； 圖2C和2D示出不同自由層形狀的頂視圖；
圖2E和2F示出圖解取決于磁阻感測元件的數(shù)目的跳動的圖；
圖3A和3B示出示例結構的頂視圖和橫截面視圖；
圖4A和4B示出示例結構的頂視圖和橫截面視圖；
圖5A和5B示出示例結構的頂視圖和橫截面視圖；
圖6A和6B示出示例結構的頂視圖和橫截面視圖；
圖7A和7B示出示例結構的頂視圖和橫截面視圖；
圖8示出示例結構的橫截面視圖；
圖9A到9D示出示例結構的頂視圖。
【具體實施方式】
[0009]下面詳細描述解釋本發(fā)明的示范性實施例。不以限制意思來理解描述而僅出于圖解發(fā)明的實施例的一般性原理進行描述同時保護范圍僅由所附權利要求來確定。
[0010]要理解在本文中描述的各種示范性實施例的特征可以彼此組合，除非另外特定指出。
[0011]在各種附圖中，等同或類似實體、模塊、器件等可以具有指派的相同參考數(shù)字。現(xiàn)在參考附圖將更完全描述示例實施例。然而，實施例可以以許多不同形式來體現(xiàn)并且不應該被解釋為被限制到在本文中闡明的實施例。相反，提供這些示例實施例從而該公開內(nèi)容將是徹底和完整的，并且將像本領域技術人員完全傳達范圍。在附圖中，為了清楚起見擴大層和區(qū)的厚度。
[0012]在描述的實施例中，為了實施例的更好理解示出和描述元件、器件、特征等的各種特定視圖或示意視圖。要理解這樣的視圖可以不按比例繪制。此外，這樣的實施例可以不以相同比例示出含在一個或多個附圖中的所有特征、元件等，即可以過大示出一些特征、元件等使得在相同附圖中一些特征、元件等與其它特征、元件等相比較以增加或減小的比例示出。
[0013]將理解當元件被稱為“在另一個組件上”、“在另一個組件之間”、“連接到另一個組件”、“電連接到另一個組件”、或“耦合到另一個組件”時，它可以直接在另一個組件上、在另一個組件之間、連接到另一個組件、電連接到另一個組件、或耦合到另一個組件，或可以存在居間組件。與之對比，當組件被稱為“直接在另一個組件上”、“直接連接到另一個組件”、“直接電連接到另一個組件”、或“直接耦合到另一個組件”時，不存在居間組件。如在本文中使用的，術語“和/或”包含相關聯(lián)列出項中的一個或多個的任何和所有組合。
[0014]空間相對術語諸如“在…下”、“在…下方”、“下”、“在…上方”、“上”等等可以在本文中被用來簡化描述以描述一個組件和/或特征與另一個組件和/或特征或其它(一個或多個)組件和/或(一個或多個)特征的關系，如在附圖中圖解的。將理解空間相對術語意圖涵蓋使用或操作中的器件的不同定向，除了在附圖中描繪的定向之外。
[0015]以下描述的實施例涉及用于磁阻傳感器和磁阻速度傳感器的新構思。描述的實施例允許比如旋轉(zhuǎn)的改進跳動磁感測。
[0016]圖1A示出帶有形成兩個交叉耦合半電橋的惠斯通電橋布置的電阻器102的磁速度傳感器的傳感器布置100?；菟雇姌蛟诘谝唤Y點104處被連接到第一電勢Φ I (例如地電勢)并且在第二結點106處被連接到第二電勢Φ2 (例如正供給電勢)。感測信號在布置在形成第一半電橋的兩個電阻器之間的信號分接(signal tap)結點108和在形成第二半電橋的兩個電阻器之間的信號分接結點110處被分接。兩個感測信號可以在信號處理元件的模擬電路中進一步被處理為差分信號或可以被轉(zhuǎn)換到數(shù)字信號并且在信號處理元件的數(shù)字電路中被處理。電路可以與傳感器布置100集成或可以分離。在一些實施例中，可以將感測的信號傳送到外部處理器件諸如外部微控制器。
[0017]圖1B示出包含傳感器布置100的示例系統(tǒng)。系統(tǒng)具有繞軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)部件和固定到旋轉(zhuǎn)部件編碼器輪130，以取決于繞軸旋轉(zhuǎn)來提供磁變化。在圖1B中示出的系統(tǒng)中，編碼器輪包含多個以黑色示出的磁北極元件和以白色示出的磁南極元件。傳感器布置100離編碼器輪以間隙距離132來布置。
[0018]傳感器布置100可以被布置，使得考慮到磁場分量正切于旋轉(zhuǎn)(例如在圖1B中示出的X方向上)的變化電阻器102改變電阻。然而，要理解在其它實施例中傳感器也可以感測在其它方向上(例如在旋轉(zhuǎn)軸(y軸)的方向上)的一個或多個磁場分量。信號處理元件可以被配置成基于跨過分接信號的閾值來生成脈沖。每個脈沖可以隨后基于磁場矢量的旋轉(zhuǎn)來指示角度改變。
[0019]在圖1A中示出的電阻器102中的每個包含可以是自旋閥類型的多個電連接的磁阻感測元件。圖2示出形成電阻器102中的一個的磁阻感測元件202的示例實施例。圖2A示出以感測元件的陣列布置的磁阻感測元件202的頂視圖。圖2A示出帶有行和列的感測元件的線性陣列。在陣列的每行中，鄰近磁阻感測元件202通過連接結構204被串聯(lián)連接。連接結構204由導電材料形成。連接結構204在分別相對端區(qū)處接觸磁阻感測元件202中的每個以將電流注入到磁阻感測元件202中。磁阻感測元件202的電阻基于感測的磁場來改變。因而，流經(jīng)磁阻感測元件202中的每個的電流在兩個電流注入?yún)^(qū)之間提供取決于感測的磁場的電壓降。在行的端處，提供連接結構206以將行端處的磁阻感測元件連接到鄰近行的磁阻感測元件。在一個實施例中，連接結構204和206由金屬形成。
[0020]形成分別電阻器102的磁阻感測元件202可以包含自旋閥類型的GMR(巨磁阻)感測元件、自旋閥類型的TMR (隧穿磁阻)感測元件或自旋閥類型的其它磁阻感測元件。圖2B示出垂直于自旋閥類型的示例磁阻感測元件的主表面的橫截切面。自旋閥類型的磁阻感測元件202至少包含在垂直方向(z軸)上通過非磁層224分離的參考層220和自由層222。
[0021]參考層220可以是可以包含層堆疊的參考系統(tǒng)(在2B中未被示出)的部分。在一些實施例中，參考系統(tǒng)可以包含參考層220、釘扎層和自然反鐵磁層。自由層222可以是可以包含層堆疊的自由層系統(tǒng)(在2B中未被示出)的部分。在一些實施例中，自由層系統(tǒng)包含自由層222和帽層。在一些實施例中，自由層系統(tǒng)包含自由層和籽層。磁阻感測元件202可以通過下述來制造:在預處理的晶片上形成層堆疊并且其后將晶片堆疊結構化(例如通過刻蝕工藝)成分離元件以形成多個感測元件。其它實施例可以使用不同制造工藝來制造磁阻感測元件202。依據(jù)一些實施例，可以在金屬堆疊上形成層堆疊，其中金屬堆疊的結構化的金屬層和在金屬堆疊中提供的金屬填充通孔提供用于磁阻感測元件202的互連功能性，如將在稍后描述的。
[0022]在自旋閥類型的GM