專利名稱：低噪音磁場傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及磁場傳感器的領域，更具體地涉及具有垂直于層的
平面的電;危幾4可形4犬(g6om6trie de courant)的自》走閥或》茲P遂道結。
本發(fā)明尤其應用于,茲記錄領域。
背景技術：
f茲場傳感器應用于眾多應用中用于計算枳^更盤的讀頭、用于 讀取磁道的裝置、》茲性墨水、位置編碼器、角度編碼器、電子羅盤 等。
磁場傳感器是近年來主要研究的目標，以便與硬盤上的記錄密 度的快速增加同步前進。
從1992年開始，在計算機硬盤讀頭中使用的磁場傳感器是磁阻 型的。在此類型的傳感器中，磁場變化改變了磁阻材料的電阻，導 致傳感器端子處的電壓變化。
最初的,茲阻傳感器利用薄-磁層的》茲阻的各向異性，即利用這種 層的電阻與根據(jù)磁化和施加于其的電流之間的角度的從屬性。
最近的》茲阻傳感器以自旋閥為基礎。通常將自旋閥定義為由通 過非磁性金屬的薄層隔開的兩個磁層組成的結構。通過與反鐵磁性 材料的交換相互作用，將一個^f茲層(稱作俘獲層)的》茲化保持固定。
8另 一磁層(稱作自由層或敏感層)的磁化隨著施加于其的磁場的變 化而自由變化。兩個磁層的各自磁化的方向的相對變化導致非磁層
中的電阻的變4b(稱作巨》茲阻效應)。例如，在1994年于Journ. Magn. Mater.136的第335至359頁發(fā)表的B. Dieny撰寫的名為"自旋閥多 層中的巨》茲阻"的文章中可發(fā)現(xiàn)關于自旋閥的描述。
最初的自旋閥使用與根據(jù)被稱作CIP (面內(nèi)電流)的構造的層 的平面平^于的電流幾何形狀。硬盤上的位尺寸(2006年大約是 100nmx40nm)的減小導致具有CPP (電流垂直于平面)構造的自 旋閥的發(fā)展，CPP構造同時具有更高的集成度和更大的磁阻變化。
才艮據(jù)此構造，包圍,茲阻元件的屏蔽(6crans)也用作電流輸入 (amen6e du courant)和電壓端子(prise de tension)。 具體地，在申 請WO-A-97/44781中可發(fā)現(xiàn)具有CPP構造的自旋閥的描述。
圖1示意性地示出了使用具有CPP構造的自旋閥100的磁阻傳 感器。
兩個金屬屏蔽101和102用來限制,茲場測量區(qū)i或，并用作電流 輸入和電壓端子。此區(qū)域的寬度d給出了最大讀取分辨率。自旋閥 主要由反鐵磁性層110、》茲化被層IIO俘獲的磁層120、非磁性薄層 130和》茲化隨著外部》茲場而自由變化的f茲層140組成?？赏ㄟ^一對 側(cè)向永f茲鐵(未示出)將偏磁場施加于自由層140，以便當沒有外 部》茲場時給其預定的》茲化方向。
如果自由層140的》茲化方向和俘獲層120的》茲化方向平行，那 么自^L閥的電阻小，并且，在其反平行的情況中，自^:閥的電阻大。 當將待測,茲場施加于層的平面中時，此》茲場在所述平面中產(chǎn)生自由 層的磁化的旋轉(zhuǎn)。自由層的磁化相對于俘獲的磁化的相對定向確定 自力走閥的電阻。由于其較小的尺寸，具有CPP構造的自旋閥具有非常低的電
阻。為了制造適于前置放大器的典型輸入阻抗(數(shù)十歐姆)的阻抗
傳感器，可以4吏用具有高表面電阻(以Q.(mi2測量)的,茲阻材泮+。 為此，4€出將斷續(xù)氧化層插入非,茲性隔離層中，該斷續(xù)氧化層用于 局部限制電流路徑。然而，此方法導致非常高的電流密度，并由此 導致有害于傳感器的^f吏用壽命的電遷移現(xiàn)象。
最后，最有前途的4支術看起來是基于〗吏用》茲阻隧道結或MTJ 的才支術。MTJ結與具有CPP構造的自旋閥的區(qū)別在于，隔離層130 由絕緣材料制成，例如，由氧化鋁或氧化鎂(MgO)制成。隧道結 必須具有足夠低的阻值(由用于電阻區(qū)域的電阻和面積的乘積RA 測得)，從而，傳感器具有與前置放大器的輸入阻抗相適合的電阻， 并將散粒噪音最小化。
所有磁阻傳感器的一個重要特征是影響讀取信號的噪音。在磁 阻傳感器中，這可能乂人各種源中產(chǎn)生。如在2001年于Appl. Phys. Lett. 第78期的第1148至1150頁發(fā)表的N. Smith等人撰寫的名為"i茲 阻頭中的白噪音》茲化波動，，的文章所指出的，當自旋閥具有較低的 磁阻相對變化(即，較低的AR/R比值，其中，AR是平行和反平行 狀態(tài)之間的電阻變化)時，主要的p喿音源是來源于電，更4青確地， 是從導電電子的布朗運動產(chǎn)生的約翰遜噪音。相反地，如果此比值 較高，那么主要的噪音源是來源于》茲。事實上，在此情況中，敏感 層中的石茲化波動可導致傳感器電阻的專交大波動。這些》茲化波動可由 熱護0動導致，或者可乂人壁《孚獲(pi6geage de parois )或f茲疇的不穩(wěn)定 性產(chǎn)生。對于相同的4毛散功率，當傳感器的尺寸更小時，熱波動相 應地更大。
以相同的方式，對于具有低AR/R比值的MTJ結傳感器，主要 的噪音源是來源于電，即，隧道結的散粒噪音，而對于具有高AR/R 比值的MTJ結傳感器，噪音主要是來源于磁，如上所述。因此，對于具有自旋閥的磁阻傳感器或具有非常高的敏感性(即
具有高AR/R比值)的磁隧道結的磁阻傳感器，信噪比(SNR)主 要取決于來源于》茲的噪音。
圖2示出了典型的噪音功率密度曲線(由1112標準化，其中，R 是傳感器的電阻，I是穿過其的電流)，其才艮據(jù)磁場的頻率f (被標 注為Po實線曲線)影響》茲阻傳感器(基于CPP自旋閥或》茲隧道結) 中的測量信號。
區(qū)分三個不同的噪音狀態(tài)
在低頻區(qū)域(4皮標注為區(qū)域(I )，從0延伸至數(shù)百MHz )中， 測量噪音是白噪音和1/f的噪音的總和，該白噪音部分來源于電(約 翰遜噪音或散粒噪音)，部分來源于磁(傳感器的敏感層中的磁化熱 波動)，該1/f的噪音來源于偏磁場對敏感層的不充分磁極化。事實 上，在每文感層的》茲化凝:轉(zhuǎn)的過程中，不充分才及化可導致，敏感層中出 現(xiàn)能夠俘獲的壁或磁化可能跳躍的不穩(wěn)定磁疇。
在高頻區(qū)域(被標注為區(qū)域(III)，典型地從大約1.5GHz延伸 至數(shù)十GHz )中，噪音曲線的形狀歸因于鐵磁共振現(xiàn)象或FMR。當 自旋波勵磁的頻率等于敏感層的,茲化的進動自然頻率時(FMR)， 將自旋波勵》茲熱激活為具有振幅峰值。
中間區(qū)域(,皮標注為區(qū)域(II))將低頻區(qū)域與高頻區(qū)域隔開。 在此區(qū)域中，主要是白噪音，幾乎不存在1/f噪音和FMR共振。
因此，本發(fā)明的目的是，提供一種具有非常高的性能(高敏感 性、小尺寸)同時在有利的頻率范圍中表現(xiàn)出高信噪比的磁阻傳感 器結構。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明由磁阻傳感器定義，所述磁阻傳感器包括第一俘獲磁化 磁層(稱作第一俘獲層)和自由磁化磁層(稱作敏感層)，所述第一 俘獲層和所述敏感層由用于磁去耦的第 一 隔離層隔開，所述磁阻傳 感器進一步包括被稱作第二俘獲層的第二俘獲磁化磁層()，所述第 二俘獲層通過用于》茲去耦的第二隔離層與所述壽丈感層隔開，第 一和 第二隔離層位于所述敏感層的兩側(cè)，在沒有外場的情況下，所述第
一俘獲層和所述敏感層的各自的萬茲化基本正交。
才艮據(jù)第 一 實施方式，所述傳感器適于使直流電流從第 一俘獲層 流向第二4孚獲層，并且，第二俘獲層的》茲化(7T2 )纟皮定向為在第一 俘獲層的磁化方向()和所述每丈感層的^茲化方向(M。)之間的中 間方向上，在沒有外場的情況下，允許才及限方向。
才艮據(jù)第二實施方式，所述傳感器適于使直流電流從第二俘獲層 流向第一俘獲層，并且，第二俘獲層的磁化(712 )被定向為在第一 俘獲層的磁化方向()和與所述壽文感層的石茲化方向(M。)相對的 方向之間的中間方向上，在沒有外場的情況下，允i午4及限方向。
根據(jù)第三實施方式，所述傳感器適于使直流電流從第 一俘獲層 流向第二俘獲層，并且，第二俘獲層的磁化(7tz )被定向為在與第 一俘獲層的石茲化方向(7T,)相對的方向和與所述每文感層的石茲化方向 (Mo )相對的方向之間的中間方向上，在沒有外場的情況下，允許 才及限方向。
才艮據(jù)第四實施方式，所述傳感器適于^f吏直流電流從第二4孚獲層 流向第一俘獲層，并且，第二俘獲層的磁化(7T2 )被定向為在與第一俘獲層的》茲化方向()相對的方向和所述壽文感層的^ 茲化方向
(M。)之間的中間方向上，在沒有外場的情況下，允許^l限方向。
有利地，敏感層/第 一 隔離層/第 一俘獲層整體的電阻基本上大 于敏感層/第二隔離層/第二俘獲層整體的電阻。
根據(jù)第 一替代方式，第 一 隔離層是形成隧道結的薄絕緣層。
根據(jù)第二替代方式，第一隔離層是金屬層。
根據(jù)第三替代方式，第一隔離層是復合的金屬-絕緣層，適于局 部i也限制電流3各徑。
第二隔離層是金屬層。
有利地，第二隔離層的表面電阻基本上小于第一隔離層的表面 電阻。
第二隔離層是復合的金屬-絕緣層，適于局部地限制電流路徑。
磁阻傳感器可包括第一合成鐵磁層，所述第一合成鐵磁層由第 一和第二子i茲層組成，所述第一和第二子,茲層中間夾有第一反4失^茲
耦合層，第一子磁層被第一俘獲反鐵磁層俘獲，第二子磁層構成第 一俘獲層。
第 一隔離層由fU匕鋁或MgO組成。
第一合成4失》茲層可由CoFe/Ru/CoFe組成，其中，第一和第二 CoFe子磁層具有1.5至4nm的厚度，第一 Ru反鐵磁接合子層具有 0.5至lnm的厚度。
13^奪^地，第一合成4失不茲層可由CoFe/Ru/CoFeB或CoFe/Ru/CoFe 組成，其中，第一CoFe子磁層具有1.5至4nm的厚度，第一Ru反 4失》茲耦合子層具有0.5至lnm的厚度，第二子》茲層由具有面心立方 結構的CoFeB或CoFe合金組成，其厚度為1.5至5nm。
第一4丁4L層可由PtMn、 PtPdMn或IrMn組成，例如，由具有 15至25nm厚度的PtMn組成。
壽丈感層可由CoFe合金組成，尤其由Co卯FeK)組成。
可替代地，，敏感層可由兩個子層組成， 一個子層是Co或CoFe 合金層，具有0.5nm至1.5nm的厚度，直接位于第一隔離層之間的 界面處，另一個子層是具有2至4nm厚度的NiFe層。
第二隔離層可由具有2至5nm厚度的Cu組成。
磁阻傳感器可包括第二合成鐵磁層，所述第二合成鐵磁層由第 三和第四子》茲層組成，所述第三和第四子》茲層中間夾有第二反4失石茲 耦合層，第四子磁層被第二俘獲反鐵磁層俘獲，第三子磁層構成第 二俘獲層。
第二俘獲反鐵f茲層由具有5至10nm厚度的Ir2oMri8()組成。
第二合成4失》茲層可由第三和第四子》茲層組成，所述第三和第四 子磁層中間夾有第二反鐵磁耦合層，第四子磁層被硬磁性材料層俘 獲，第三子磁層構成第二俘獲層。
硬磁性材料可以是基于Co和Cr的合金。
第二俘獲層可由4失,茲過渡金屬組成，尤其由基于Co、 Fe、 Ni 的合金組成?？商娲?，第二俘獲層可由具有2至7nm厚度的Co9()Fe1()組成。
進一步替代地，第二俘獲層由CoFeCu或CoFeAg合金組成。
第二俘獲層最終可由層積的多層(Co90Fe10 lnm/Cu 3nm )或 CoFe/NiFe雙層組成。
有利地，通過具有第 一 阻隔溫度(temp6rature de blocage )的第 一俘獲反鐵磁層，第一俘獲層具有在第一方向上的俘獲磁化，并且， 通過具有與第 一 阻隔溫度不同的第二阻隔溫度的第二4孚獲反4失f茲 層，第二俘獲層具有在第二方向上的俘獲^茲化。
本發(fā)明還由用于制造磁阻傳感器的方法定義，其中，將第一俘 獲反鐵磁層、第一俘獲層、第一隔離層、敏感層、第二隔離層、第 二俘獲層、第二俘獲反鐵磁層連續(xù)地沉積在電極上，然后
-如果第一阻隔溫度高于第二阻隔溫度，那么，在4皮定向為沿 著所述第一方向的磁場的作用下使所述層退火，然后，將溫度降低 至第二阻隔溫度，那么，》茲場:帔定向為沿著所述第二方向，并且，
將溫度降低至環(huán)境溫度；
-如果第二阻隔溫度高于第一阻隔溫度，那么，在4皮定向為沿 著所述第二方向的磁場的作用下使所述層退火，然后，將溫度降低 至第一阻隔溫度，那么，》茲場;陂定向為沿著所述第一方向，并且， 將溫度降^f氏至環(huán)境溫度。


參照附圖，通過閱讀本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的其它特 征和優(yōu)點將會顯現(xiàn)出來圖1示意性地示出了現(xiàn)有沖支術中已知的具有CPP構造的自旋閥 的》茲阻4專感器；
圖2示出了影響圖1中的磁阻傳感器中的測量信號的噪音密度;
圖3示意性地示出了》茲層中的自旋轉(zhuǎn)移效應；
圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的磁阻傳感
器；
圖5A至圖5D示出了允許減小圖4中的磁阻傳感器中的來源于 磁的噪音的各種情況。
具體實施例方式
本發(fā)明的基本想法是使用被稱為自旋轉(zhuǎn)移效應的效應來減少磁 阻傳感器中來源于^t的噪音。
在1996年，已經(jīng)預言CPP型自旋閥中具有自旋轉(zhuǎn)移效應。具 體地，可在Phys. Rev. B第54巻第13號第9353至9539頁發(fā)表的 L.Berger撰寫的名為"通過由電流穿過的多磁層發(fā)射自旋波"的文 章和在1996年于Journal Magn. Magn. 159的LI至L7發(fā)表的J. C. Slonczewski撰寫的名為";茲層的電流驅(qū)動勵〃磁"的文章中發(fā)現(xiàn)相應 描述。
可認為自旋轉(zhuǎn)移效應是》茲阻效應的對偶(dual)效應。而磁阻 現(xiàn)象能夠根據(jù)磁層的磁化控制電流，自旋轉(zhuǎn)移效能夠根據(jù)自旋極化 電流作用在自由磁層的磁化上。更精確地，當這種電流垂直于磁層 流動時，導電電子在此層中的自旋非?？焖俚刂匦露ㄏ驗槠叫杏诰?部磁化，這表示電子自旋極化平面的旋轉(zhuǎn)。此旋轉(zhuǎn)導致角力矩轉(zhuǎn)移 到磁層的磁化，/人而導致在此層上產(chǎn)生》茲矩。圖3示出了自旋轉(zhuǎn)移效應。J表示在p方向上自旋極化的電流， 其中，p是在4及化方向上定向的單位向量。此電流穿過具有》茲化M的 磁層。
可以i正明控制》茲化動力的等式可書寫為(Landau、 Lifschitz、 Gilbert或LLG等式，由Slonczewski項》務正)
掘 ""、 "、a 、' tM ,i、
風 M, &
其中，H是層中的有效磁場，y是旋磁系數(shù)，a是阻尼系數(shù)(稱 為吉伯系數(shù))，M,是層中的飽和磁化，并且
5
(2)
其中，y是自旋極化的電流密度，5是層的厚度，g(e)是取決于 極化方向p和層的磁化M之間的角度0的有效因子，/i是普朗克常數(shù)， e是電子的電^N
等式(1 )的右側(cè)的第一項是有效磁場H周圍的磁化的進動轉(zhuǎn)矩。 有效磁場指的是有效地經(jīng)過層的磁場，即所施加外場、去磁場和各
向異性場的總和。第二項代表自旋轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)矩i;，該自旋轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)矩i;根 據(jù)電流符號趨向于在自旋極化方向或相對方向上對準層的磁化。最
后，最后一項才目當于》茲4匕運動的阻尼(amortissement )。
為了更好地理解本發(fā)明，我們將首先分析如圖1中所示的傳統(tǒng) 》茲阻結構中的自S走專爭移歲文應。
根據(jù)相對于臨界電流密度厶的電流密度的值而出現(xiàn)各種狀態(tài)， 厶允許通過自旋轉(zhuǎn)移來轉(zhuǎn)換磁化。對于具有平面》茲化的材料來說，Li和Zhang已在于物理評i侖B 68, 024404(2003)發(fā)表的文章"具有自旋轉(zhuǎn)移扭矩的；茲化動力學，，中 證明，對于對應于"f'^'的臨界電流密度人，出現(xiàn)由自旋轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的 ,茲轉(zhuǎn)換，W由等式(2)給出，從而，"f = (2;rM, + /^)，其中，
/^是所涉及f茲層的各向異性》茲場，其它量已經(jīng)由等式(1)定義。 典型地，在傳統(tǒng)的具有CPP電流幾何形狀的自旋閥中，人大約是幾 個107A/cm2。在基于MgO的隧道結中，由于穿過隧道結的電子的 更高的自旋極化，以及由于使用具有更低磁化和更低吉伯阻尼的材 料，乂人而可以將厶減小至大約1(^A/cm2的值。
對于明顯小于臨界密度厶的值的電流密度(典型地小于厶/10),
實際上察覺不到自旋轉(zhuǎn)移效應，因為由自旋極化的電流所施加的磁 矩太小，以至于對敏感層的磁化不起作用。
對于從大約厶的電流密度至稍微小于厶的電流密度(典型地大 約從幾個105八/0012至幾個106A/cm2)，在電流密度足以導致由自旋 轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的石茲轉(zhuǎn)4灸之前，自旋轉(zhuǎn)移效應變得可以察覺。 一方面，該 效應取決于自凝:才及化和壽文感層》茲化的相應方向，另一方面，取決于 電流方向。
我們將首先假設，俘獲層的磁化和敏感層的磁化是平行的。
如果電流從，敏感層流至俘獲層，即，如果電子從4孚獲層到達萄丈 感層，那么，電流趨向于使敏感層的磁化相對于俘獲層的磁化平行 地對準。因此，可以理解，自旋轉(zhuǎn)移效應使敏感層的》茲化穩(wěn)定，這 具有減少此層中的》茲波動的效果。這導致圖2中的區(qū)域(I)中的來 源于》茲的噪音減少。此工作區(qū)域?qū)谕ㄟ^4展幅和頻率的線性標度、 才艮才居FMR共才展區(qū)(raie de r6sonnance )的頻率/。和在功率表示的峰
18值的一半高度所測量的此區(qū)的半寬度A/來定義的頻率范圍。更精確;也，可^l夸區(qū)i或I近4以i也定義為只于應于工作范圍]0,max(100M他,/。-3A/)]。
還可指出，在》茲構造和電流方向的這些條件中，自旋轉(zhuǎn)移效應增加等式(1)中的阻尼項。這導致圖2中的區(qū)域(III)中的FMR共才展區(qū)變寬。這相當于，平均噪音水平在對應于此FMR共振區(qū)的底部的頻率范圍中(尤其是在圖2中的區(qū)域II和區(qū)域III之間的邊界的附近中)的增加。
現(xiàn)在，如果電流AU孚獲層流至敏感層，即，如果電子從敏感層到達俘獲層，那么，電流促進敏感層的磁化與俘獲層的磁化反平行對準。物理上，來自具有與俘獲層的極化反平行的極化的敏感層的電子被所述俘獲層反射，并趨向于當這些電子再次與敏感層相互作用時使敏感層的磁化反向?？梢岳斫?，自旋轉(zhuǎn)移效應使得敏感層的磁化不穩(wěn)定并增加其波動。這導致圖2中的區(qū)域(I)中的來源于磁的噪音的增加。還可以指出，此狀態(tài)中的自旋轉(zhuǎn)移效應等價于等式(1 )中的吉伯阻尼系數(shù)a的減小。這導致圖2中的區(qū)域(III)中的FMR共振區(qū)的收縮，并且相關地，導致對應于此區(qū)的底部的頻率范圍中(尤其是圖2的區(qū)域II和III之間的過渡區(qū)域中)的噪音水平
的減小?？?夸》匕過渡區(qū)》或近4以地定義為工作區(qū)》或]max(100M他,/。 -3A/),/。 - 1.5A/]。
圖2中已示出了在電流從敏感層流至俘獲層的情況下存在自旋轉(zhuǎn)移時的噪音密度曲線。在壽文感層的》茲化和^f孚獲層的》茲化分別平行對準和反平行對準的情況中，典型的噪音曲線分別用p^和/^表示。
如果電流/人4孚獲層流至壽丈感層，那么曲線/v和/^顛倒。
現(xiàn)在，我們將假設，俘獲層和敏感層各自的磁化是反平行的。因jt匕，上述結i侖應該4皮反向。
更^青確地，如果電流乂人壽丈感層流至^f孚獲層，那么自》走轉(zhuǎn)移效應 趨向于使敏感層的磁化與俘獲層的磁化平行，使得磁層不穩(wěn)定，結
果，導致圖2中的區(qū)i或(1)中的來源于》茲的p桑音增加，并導致區(qū)域4
(III)中的共"^展區(qū)的收縮。
相反i也，如果電流乂人4孚獲層流至每文感層，那么自s走轉(zhuǎn)移歲文應趨 向于增強敏感層和俘獲層的磁化的反平行對準，從而使得敏感層的
磁化穩(wěn)定，結果，導致圖2中的區(qū)域(I)中的來源于磁的噪音減小， 并使得區(qū)域(III)中的共振區(qū)變寬。
在本發(fā)明中，通過在》茲阻結構(CPP自S走閥或MTJ結)中加入 第二俘獲層來實現(xiàn)由自旋轉(zhuǎn)移控制磁噪音，第二俘獲層的磁化被定 向在下面指示的特定方向上。第二俘獲層能夠使穿過敏感層的電流 自旋極化，并且，通過第二俘獲層的磁化方向的適當選擇，能夠在 可能出現(xiàn)于其中的磁波動密度上起作用，由此能夠在從其導致的來 源于磁的噪音的振幅上起作用。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的傳感器的結構。
傳感器400包括兩個金屬屏蔽Ucran) 401和402,其一方面 用來限制/磁場測量區(qū)域，另 一方面用來輸入直流電流并恢復 (r6cup丟rer )觀寸量電壓。
與現(xiàn)有4支術相同，所述傳感器還包括第一》茲層410,該第一 》茲層的,茲化4皮反鐵磁層(未示出)俘獲；組成敏感層的自由》茲層430。 第一非^磁性隔離層420能夠使這兩個^f茲層去耦。隔離層可以是金屬 層，典型地由Cu組成，與自旋閥中的一才羊。該隔離層還可以由斷 續(xù)氧4b層組成，該斷續(xù)氧4b層由金屬^各徑穿以限制電流3各徑并由此增加傳感器的CPP "皮稱為限制電流路徑結構的結構)電阻。最
后，此隔離層可由薄半導體層或絕^彖層組成，例如》茲隧道結中的氧
4匕^呂& MgO。
反4力磁層可由合金IrMn、 PtMn、 PtPdMn組成。4孚獲層例如是 3nm的單層CoFe，或?qū)儆谟珊铣煞磋F^磁結構CoFe/Ru/CoFe (將在 下面示出)的一部分。
第一4孚獲》茲層410具有沿著固定方向定向的》茲4匕，該固定方向 基本上平4于于4寺測/磁場的方向。在沒有施加的i茲場時，自由》茲層在 其平面中具有》茲化，該》茲化基本上垂直于第一層的f茲化。通過用一 對位于》茲阻元件兩側(cè)的側(cè)向永》茲4失(例如，由合金CoCr制成)施 加偏磁場，可獲得此正交方向?？商娲兀诖嗽撬淼澜Y的情 況中，通過位于隧道結和用于傳輸電流的金屬屏蔽之間的層疊結構 (棧內(nèi)偏移)中的永磁鐵層，可荻得自由層的磁化的正交方向。在 層的平面和垂直于俘獲層磁化的平面中選擇永磁鐵層的磁化。通過 部分地關閉隧道結的自由層，由永磁鐵層產(chǎn)生的磁場使自由層在期 望方向上一及4匕。
在敏感層中垂直極化的選擇能夠獲得傳感器的線性響應、自旋 閥或隧道結的磁阻如同敏感層和俘獲層的磁化強度之間的角度的余 弦而改變。
與現(xiàn)有4支術不同，傳感器400進一步包括第二4孚獲^茲層450， 其通過第二非磁性隔離層440與自由層430磁隔離。第二隔離層優(yōu) 選地是導電層，例如，金屬層。該第二隔離層還可以是形成隧道結 的薄絕緣層或者甚至是斷續(xù)氧化層，該斷續(xù)氧化層由金屬路徑穿孔 以限制電流流經(jīng)。第二磁層具有已選擇方向(如下所指示的)的磁化，以根據(jù)傳
感器朝著頻率區(qū)i或I或朝著區(qū)i或II和in之間的邊界(即，在FMR 共才展區(qū)的底部的附近(見圖2))工作來減少或增加，敏感層中的》茲波
動。事實上，由于兩個俘獲,茲層的緣故，敏感層的石茲化受到自旋轉(zhuǎn) 移的共扼影響。
我們將首先假設，i茲阻傳感器在諸如以上相對于圖2定義的區(qū) 域(I)的頻帶中工作。
在圖5A中，當電流從第一俘獲層流至第二俘獲層時，以及在 圖5B中，當電流在相反方向上流動時，示出了能夠減少》茲p桑音的 構造的分解圖。
當沒有施加外場時，自由層的》茲化方向基本上垂直于第一俘獲 層的,茲化方向，如圖中的M。所指示的。那么，由于第一4孚獲層的鄉(xiāng)彖 故，敏感層的磁化上的自旋轉(zhuǎn)移效應位于平行構造的自旋轉(zhuǎn)移效應 和反平行構造的自旋轉(zhuǎn)移效應之間，即同時包括穩(wěn)定作用和不穩(wěn)定 作用。這里，選擇第二俘獲層的磁化強度，以減小不穩(wěn)定作用并增 強穩(wěn)定作用。
當電流J從第一俘獲層流至第二俘獲層時，即當電子從第二俘 獲層到達第一俘獲層時，在沒有外磁場的情況中，如圖5A所示，
第二俘獲層的磁化方向(表示為712 )被選擇為沿著在第一俘獲層的 》茲化方向(表示為7T,)和敏感層的,茲化方向之間的中間方向(包括 極值)定向。換句話說，第二俘獲層的磁化位于象限2中，象限2由 第一俘獲層的磁化和敏感層的磁化限定，在沒有外場的情況中，允 許象限的極值。
相反地，當電流J從第二俘獲層流至第一俘獲層時，即當電子 從第一俘獲層到達第二俘獲層時，在沒有外磁場的情況中，如圖5B所示，第二俘獲層的^F茲化方向(表示為7t:);敗選i奪為沿著在第一俘 獲層的磁化方向(表示為7t,)和與4丈感層的》茲化方向相對的方向之 間的中間方向(包括才及值)定向。換句話說，第二俘獲層的》茲化位 于由第 一俘獲層的磁化方向和與敏感層的磁化相對的磁化限定的象 限中，在沒有外場的情況中，允許象限的極值。
在圖5A或圖5B的情況中，由于第二俘獲層的^f茲化分量平行于 第一俘獲層的》茲化分量，所以通過此第二俘獲層的穩(wěn)定作用4氐消由 自旋轉(zhuǎn)移效應導致的第一俘獲層的不穩(wěn)定作用。此外，在零場 (champ nul)的情況下，由于第二俘獲層的磁化分量與敏感層的磁 化平4于或反平行(取決于電流方向)，俘獲層的》茲化對壽丈感層的》茲化 具有穩(wěn)定作用。
因此，可以理解，才艮據(jù)電流方向，圖5A和圖5B中的構造能夠 減小在區(qū)域(I)的頻帶中工作的傳感器中的來源于磁的噪音。最后， 在象限內(nèi)選擇第二俘獲層磁化的精確定向能夠平衡敏感層內(nèi)的自旋 轉(zhuǎn)移效應(分別歸因于第一和第二俘獲層)，并由此能夠調(diào)節(jié)期望的 穩(wěn)、定水平。通過Slonczewski項(與第一和第二4孚獲層相關的等式 (2)比較)的前因子(pi^facteurs ) ^例的相對振幅確定此定向。
此前因子本身與從這些層中的每個流出的電流的才及化成正比，優(yōu)選 地通過實驗確定冗2相對于 的相對角度。
現(xiàn)在，我們將假設，磁阻傳感器在圖2中的區(qū)域II和III之間 的過度頻帶中工作，如上面定義的，即在FMR共振峰值的底部工 作。
當電流從第一俘獲層流至第二俘獲層時，圖5C中示出了能夠 減小》茲噪音的構造，并且，，圖5D中示出了當電流在相反方向上流 動時能夠減小^磁噪音的構造。
23當電流從第 一俘獲層流至第二俘獲層時，即當電子從第二俘獲
層到達第一俘獲層時，在沒有外磁場的情況中，如圖5C所示，第 二俘獲層的磁化方向被選擇為沿著在與第一俘獲層的磁化方向相對 的方向和與每文感層的,茲^f匕方向相^f的方向之間的中間方向(包括「才及
限方向)定向。換句話i兌，第二俘獲層的》茲化方向于象限e中，象 卩艮2由與第 一俘獲層的磁化相對的》茲化和與每丈感層的,茲化相對的^茲
化限定，在沒有外場的情況中，允許象限的才及值。
另一方面，當電流從第二俘獲層流至第一俘獲層時，即當電子
從第一俘獲層到達第二俘獲層時，在沒有外^f茲場的情況中，如圖5D
所示，第二4孚獲層的》茲化方向^皮選4奪為沿著在與第 一俘獲層的i茲化 方向相對的方向和每丈感層的》茲化方向之間的中間方向(包括才及值) 定向。換句話說，第二俘獲層的磁化位于象限2中，象限2由與第 一俘獲層的磁化相對的磁化和敏感層的磁化限定，在沒有外場的情 況中，允許象限的才及值。
在圖5C或圖5D的情況中，由自旋轉(zhuǎn)移效應產(chǎn)生的兩個俘獲層 的不穩(wěn)定作用合并(se cumulent )。
不穩(wěn)定作用的合并導致包含于敏感層的磁化的動力學等式(1 ) 中的阻尼系數(shù)的減小，乂人而，導致FMR共振區(qū)的收縮和對應于FMR 共振區(qū)底部的頻率范圍中的噪音水平的降低。
因此可以理解，圖5C和圖5D中的構造根據(jù)電流方向能夠減小 在上述過渡頻帶中工作的,茲阻傳感器中的來源于》茲的噪音。
關注根據(jù)本發(fā)明的傳感器的磁阻，可將其第 一近似值看成是來 自于兩個串寫關的,茲阻夾層結構，即
24-第一夾層結構，由第一俘獲磁層410、第一隔離層420和敏 感磁層430組成，以及
-第二夾層結構，由每丈感,茲層430、第二隔離層440和第二俘 獲》茲層450組成。
關于第 一近似值，可認為與這兩個夾層結構相關的電阻是串聯(lián) 的。因此，這兩個電阻的相對4又重將^f吏整個堆棧結構的f茲阻平4軒 (pond6rer)。為了傳感器的線性，優(yōu)選地，,茲阻主要來源于第一夾 層結構，其中，在零場時，敏感層的》茲化與俘獲層的^茲化基本上彼 此成90。地定向。因此，優(yōu)選地，第二隔離層是導電層，例如具有 低電阻的金屬層。相反地，第一隔離層優(yōu)選地是形成隧道結的薄絕 緣層，或由用于局部限制電流的金屬路徑穿過的斷續(xù)絕緣層。因此， 主要由上述第 一 結構的》茲阻確定;茲阻。
第一隔離層也可以是金屬層。然而，在此情況中，第一和第二 v磁阻夾層結構的電阻項的^又重將是相似的。為了具有這兩個成分 (contributions)的》茲阻的額外作用，優(yōu)選地，確4呆出現(xiàn)圖5A和圖 5B所示的情況(兩個^f孚獲層的f茲化之間的相對角度小于90° )。
通過以下方式可以實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的磁阻傳感器。
首先，優(yōu)選地在電流輸入電極上沉積非,茲性緩沖層，例如限制 測量區(qū)域的金屬屏蔽中的一個。此緩沖層的目的是促進結構的生長， 并可由例如5nm的NiFeCr組成。然后，連續(xù)實玉見
(a)第一4孚獲反4失》茲層，例如，由PtMn、 PtPdMn或IrMn組成， 優(yōu)選地，由具有15至25nm厚度的PtMn組成；然后，繼續(xù)選項(bl ) 或選項(b2);(bl)與反鐵》茲層直接接觸的單個磁層，例如，CoFe合金的層， 富含Co,具有2至5nm的典型厚度。因此，此單層構成根據(jù)本發(fā) 明傳感器的第一俘獲磁層；或者
(b2)人造鐵磁復合層，其由以下層組成
-與反鐵磁層接觸的第一俘獲子層，例如，富含Co的、具有 1.5至4nm的典型厚度的CoFe合金層；
隱具有0.5至lnm的典型厚度的Ru反鐵磁耦合層；
-由此構成根據(jù)本發(fā)明傳感器的第 一俘獲》茲層的第二俘獲子 層。如果下一層(第一隔離層)是金屬層或由用于局部限制電流的 金屬路徑穿過的絕緣層，那么此第二層可由富含Co的、具有1.5nm 至4nm的典型厚度的CoFe組成。如果下一層是絕緣的并具有面心 立方結構(^由MgCM且成)，那么該第二層也可由具有面心立方結 構的CoFeB或CoFe組成；此層的厚度典型地是1.5nm至5nm;
(c) 構成根據(jù)本發(fā)明傳感器的第一隔離層的非磁性層。如已經(jīng) 指出的，其優(yōu)選地是絕全彖的，例如，由氧化鋁的或MgO的或TiOx 纟且成，以實現(xiàn)j遂道結。其也可以是金屬的，例3p,由Cu《且成，以 實現(xiàn)自旋閥。最后，其可以是絕緣體與金屬的復合層，以實現(xiàn)限制 電流結構；
(d) CoFe合金的層，富含Co,尤其由Co9oFe!o組成，其構成才艮 據(jù)本發(fā)明傳感器的自由層(或^:感層)。此層可由兩個子層的組合交 替地形成， 一個子層是Co或CoFe合金，具有0.5至1.5nm的厚度， 且與第一隔離層直接接觸，另一個子層是NiFe,具有1.5nm至4nm 的厚度，以增加前層的磁性平穩(wěn)性。也可在與第二隔離層的界面處對前兩個子層增加第三子層(例如，具有0.5至1.5nm厚度的Co 或CoFe合金)，以避免NiFe和第二隔離層之間的相互擴散作用。
然而，如果第一下(sous jacente )隔離層由具有面心立方結構 的MgO組成，那么優(yōu)選地使用具有相同結構的CoFe合金和可隨后 4皮退火的無定形CoFeB合金。從而可避免界面處的晶4各失配；
(e) 構成根據(jù)本發(fā)明傳感器的第二隔離層的非磁性層。其優(yōu)選 地是金屬的，典型地由具有大約2至5nm厚度的Cu組成。其也可 由其他材料制成，例如，Au、 Zr、 Hf、 Rh。此層必須足夠厚，以確 保敏感》茲層和第二俘獲磁層之間的》茲去耦(d6couplage )，同時盡可 能地薄以避免過度地增加傳感器的總厚度，此總厚度限定讀頭的分 辨率；
(f) 構成根據(jù)本發(fā)明傳感器的第二俘獲磁層的磁層。此層必須能 夠使電流自旋極化。有利地，可選4奪在其體積中和/或在這些界面處 具有自旋擴散或透射效應的材料，其足夠堅硬(fort)以在與其磁化 平行和反平行的自旋電流之間產(chǎn)生不對稱。
根據(jù)第一替代方式，可選擇自旋擴散長度小的材料，以便最小 化層的厚度。事實上，典型地大約在自旋擴散長度^的長度上獲得 電流的自^走才及化(在金屬中)。例如，^使用具有^ (在300 K時大 約為5nm)的i皮莫合金(Ni8QFe20)。
根據(jù)第二替代方式，替代第一替代方式或作為其補充，在界面 處使用自旋擴散效應，以產(chǎn)生此極化。已知地，例如，在Co/Cu界 面的交叉(travers6e)處，4吏電子電流去才及化大約30%。因此，可 通過插入Cu的薄層來偵J茲層分成薄片，以利用此效應并支持電流 的自旋極化。因此，第二俘獲磁層可由鐵磁過渡金屬(例如，基于Co、 Fe、 Ni的合金，典型;也是具有2至7nm的典型厚度的Co^Fe^ )制成， 或者可由若干層的堆^ 組成(例如，層壓的多層(lnm的 Co9oFe1()/0.3nm的Cu )，或CoFe/NiFe層疊結構)，或者由多相合金 (例如，富含Co的CoFeCu或CoFeAg )構成。如果》茲阻元件是隧 道結或限制電流結構，那么也可使用電阻更大的材料，例如，產(chǎn)生 高自旋極化的磁性氧化物(例如，磁鐵礦)。
最后，第二俘獲磁層可屬于合成鐵磁復合層的一部分，這能夠 改進其俘獲并能夠減小其輻射場對軟層^f茲化的影響；
(g)第二俘獲反鐵磁層，例如，具有5至10nm的典型厚度的 Ir20Mn8G。這種層具有大約20(TC的阻隔溫度，小于PtMn的阻隔溫 度( 300。C )。為了沿著第一方向定向第一俘獲層的磁化以及為了沿 著第二方向定向第二俘獲層的磁化，可在定向于第一方向上的磁場
下在300。C時進行第一退火，然后，可在相同的場中將結構冷卻至 200°C。然后，施加定向于第二方向上的》茲場，然后將溫度冷卻至環(huán) 境溫度。
通常，在具有不同阻隔溫度的兩種反4失》茲材料時進4亍此過程。 令。、^分別是第一、第二俘獲反鐵/磁層的阻隔溫度。如果"> 2，那 么，在沿著期望用于第一俘獲層的磁化的方向定向的磁場下，在。時 使層退火，然后將溫度降低至^，然后沿著期望用于第二俘獲層的 》茲化的方向定向》茲場，然后將溫度降^[氏至環(huán)境溫度。如果 2^p那 么，進行相反的過程在沿著所述第二方向定向的磁場下，在^時 使層退火，然后將溫度降低至^，然后沿著所述第一方向定向》茲場， 然后將溫度降^f氏至環(huán)境溫度。根據(jù)一個替代方式，第二俘獲層可以是硬磁性材料的層，例如，
由CoCr組成。在此情況中，可通過施加強石茲場建立此層的》茲化方
向，該強》茲場能夠期望方向上<吏該層的》茲^^包和。
權利要求
1.一種磁阻傳感器，包括被稱作第一俘獲層的第一俘獲磁化磁層(410)、和被稱作敏感層的自由磁化磁層(430)，所述第一俘獲層和所述敏感層由用于磁去耦的第一隔離層(420)隔開，其特征在于，所述磁阻傳感器進一步包括被稱作第二俘獲層的第二俘獲磁化磁層(450)，所述第二俘獲層通過用于磁去耦的第二隔離層(440)與所述敏感層隔開，所述第一和第二隔離層位于所述敏感層的兩側(cè)，在沒有外場的情況下，所述第一俘獲層和所述敏感層的各自的磁化基本正交，所述傳感器適于使直流電流從所述第一俘獲層流向所述第二俘獲層，并且，所述第二俘獲層的磁化(π2)被定向為在所述第一俘獲層的磁化方向(π1)和所述敏感層的磁化方向(M0)之間的中間方向上，在沒有外場的情況下，允許極限方向。
2. —種》茲阻傳感器，包括^皮稱作第一^f孚獲層的第一俘獲》茲化^茲層(410 )、和被稱作敏感層的自由磁化f茲層(430 )，所述第一俘 獲層和所述每文感層由用于》茲去耦的第一隔離層(420)隔開， 其特征在于，所述^f茲阻傳感器進一步包括被稱作第二俘獲層的 第二俘獲磁化磁層(450 ),所述第二俘獲層通過用于磁去耦的 第二隔離層(440)與所述敏感層隔開，所述第一和第二隔離 層位于所述壽丈感層的兩側(cè)，在沒有外場的情況下，所述第一4孚 獲層和所述敏感層的各自的磁化基本正交，所述傳感器適于使 直流電流從第二俘獲層流向第一俘獲層，并且，第二俘獲層的 磁化(tt2 )被定向為在第一俘獲層的磁化方向(；t,)和與所述 每文感層的》茲化方向(M。)相乂于的方向之間的中間方向上，在 沒有外場的情況下，允許^l限方向。
3. —種,茲阻傳感器，包括被稱作第一俘獲層的第一俘獲磁化》茲層(410)、和凈皮稱作每文感層的自由石茲化》茲層(430)，所述第一俘 獲層和所述每文感層由用于》茲去耦的第一隔離層(420)隔開， 其特征在于，所述磁阻傳感器進一步包括被稱作第二俘獲層的 第二^f孚獲》茲化萬茲層(450 )，所述第二4孚獲層通過用于,茲去耦的 第二隔離層(440)與所述敏感層隔開，所述第一和第二隔離 層位于所述壽丈感層的兩側(cè)，在沒有外場的情況下，所述第一4孚 獲層和所述每文感層的相應》茲化基本正交，所述傳感器適于4吏直 流電流從第一俘獲層流向第二俘獲層，并且，所述第二俘獲層的磁化(7T2 )被定向為在與第一俘獲層的磁化方向(7T,)相對的方向和與所述壽丈感層的f茲4匕方向(M。)相義于的方向之間的 中間方向上，在沒有外場的情況下，允許4及限方向。
4. 一種》茲阻傳感器，包括被稱作第 一俘獲層的第 一俘獲磁化磁層(410 )、和被稱作敏感層的自由磁化》茲層(430 )，所述第一俘 獲層和所述敏感層由用于磁去耦的第一隔離層(420)隔開， 其特征在于，所述^F茲阻傳感器進一步包括被稱作第二俘獲層的 第二俘獲》茲化^f茲層(450),所述第二俘獲層通過用于^f茲去耦的 第二隔離層(440)與所述敏感層隔開，所述第一和第二隔離 層位于所述^t感層的兩側(cè)，在沒有外場的情況下，所述第一俘 獲層和所述^t感層的各自的》茲化基本正交，所述傳感器適于使 直流電流從第二俘獲層流向第一俘獲層，并且，第二俘獲層的》茲4匕方向(7T2 )凈皮定向為在與第一4孚獲層的》茲化方向(71,)相對的方向和與所述#丈感層的》茲化方向(Mo )之間的中間方向 上，在沒有外場的情況下，允許4及限方向。
5. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的磁阻傳感器，其特征在于， 敏感層/第 一 隔離層/第 一俘獲層整體的電阻基本上大于敏感層 /第二隔離層/第二俘獲層整體的電阻。
6. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的磁阻傳感器，其特征在于， 所述第 一 隔離層是形成隧道結的薄絕緣層。
7. 根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的磁阻傳感器，其特征在 于，所述第一隔離層是金屬層。
8. 根據(jù)權利要求1至5中任一項所述的磁阻傳感器，其特征在于， 所述第一隔離層是復合的金屬-絕緣層，所述復合的金屬-絕緣 層適于局部地限制電流路徑。
9. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的磁阻傳感器，其特征在于， 所述第二隔離層是金屬層。
10. 才艮據(jù)片又利要求7和9中任一項所述的》茲阻傳感器，其特征在于， 所述第二隔離層的表面電阻基本上小于所述第一隔離層的表面電阻。
11. 根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的磁阻傳感器，其特征在于， 所述第二隔離層是復合的金屬-絕緣層，所述復合的金屬-絕緣層適于局部地限制電流路徑。
12. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的磁阻傳感器，其特征在于， 所述^茲阻傳感器包括第 一合成鐵磁層，所述第 一合成鐵^t層由 第一和第二子磁層組成，所述第一和第二子磁層中間夾有第一反鐵磁耦合層，所述第一子磁層被第一俘獲反鐵磁層俘獲，所 述第二子磁層構成所述第 一俘獲層。
13. 根據(jù)權利要求6所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述第一隔 離層由氧4匕鋁組成。
14. 根據(jù)權利要求6所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述第一隔 離層由MgO組成。
15. 根據(jù)權利要求12所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述第一 合成鐵磁層是CoFe/Ru/CoFe，其中，第一和第二 CoFe子》茲層 具有1.5至4 nm的厚度，第一 Ru反鐵磁耦合子層具有0.5至 1 nm的厚度。
16. 根據(jù)權利要求12和14中任一項所述的磁阻傳感器，其特征在 于，所述第一合成鐵J茲層是CoFe/Ru/CoFeB或CoFe/Ru/CoFe, 其中，第一 CoFe子,茲層具有1.5至4 nm的厚度，第一Ru反 4失不茲耦合子層具有0.5至1 nm的厚度，第二子f茲層由具有面 心立方結構的CoFeB或CoFe合金組成，其厚度為1.5至5 nm。
17. 根據(jù)權利要求12、 15或16所述的磁阻傳感器，其特征在于， 所述第一4孚獲層由PtMn、 PtPdMn或IrMn組成。
18. 根據(jù)權利要求17所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述第一 4孚獲層由具有15至25 nm厚度的PtMn組成。
19. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的磁阻傳感器，其特征在于， 所述壽文感層由CoFe合金組成，尤其由Co卯Few組成。
20. 才艮據(jù)權利要求1至18中任一項所述的磁阻傳感器，其特征在 于，所述敏感層由兩個子層組成， 一個子層是Co或CoFe合 金層，具有0.5 nm至1.5 nm的厚度，直接位于所述第一隔離 層之間的界面處，另一個子層是具有2至4 nm厚度的NiFe層。
21. 根據(jù)權利要求9所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述第二隔 離層由具有2至5 nm厚度的Cu組成。
22. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的》茲阻傳感器，其特征在于， 所述磁阻傳感器包括第二合成鐵磁層，所述第二合成鐵磁層由 第三和第四子^f茲層組成，所述第三和第四子^f茲層中間夾有第二 反鐵磁耦合層，所述第四子磁層被第二俘獲反鐵磁層俘獲，所 述第三子磁層構成第二俘獲層。
23. 根據(jù)權利要求22所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述第二 4孚獲反4失》茲層由具有5至10nm厚度的Ir2oMnso組成。
24. 根據(jù)權利要求1至21中任一項所述的磁阻傳感器，其特征在 于，所述磁阻傳感器包括第二合成鐵磁層，所述第二合成鐵磁 層由第三和第四子,茲層組成，所述第三和第四子^F茲層中間夾有 第二反鐵磁耦合層，所述第四子磁層被硬磁性材料層俘獲，所 述第三子磁層構成第二俘獲層。
25. 根據(jù)權利要求24所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述硬磁 性材料是基于Co和Cr的合金。
26. 根據(jù)上述權利要求中任一項所述的》茲阻傳感器，其特征在于， 所述第二俘獲層由鐵,茲過渡金屬組成，尤其由基于Co、 Fe、 Ni的合金組成。
27. 根據(jù)權利要求26所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述第二 4孚獲層由具有2至7 nm厚度的Co9oFe,o組成。
28. 4艮據(jù)權利要求1至25中4壬一項所述的》茲阻傳感器，其特征在 于，所述第二4孚獲層由CoFeCu或CoFeAg合金組成。
29. 根據(jù)權利要求1至25中任一項所述的》茲阻傳感器，其特征在 于，所述第二俘獲層是層積的多層，例如Co9QFei。 lnm/Cu 0.3nm,或CoFe/NiFe雙層。
30. 根據(jù)權利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于，通過具有第 一阻隔溫度的第 一俘獲反鐵磁層，所述第 一俘獲層具有在第一 方向上的俘獲磁化，并且，通過具有與第一阻隔溫度不同的第 二阻隔溫度的第二俘獲反鐵磁層，所述第二俘獲層具有在第二 方向上的4孚獲》茲化。
31. —種用于制造根據(jù)權利要求30所述的磁阻傳感器的方法，其 特征在于，將第一俘獲反鐵磁層、第一俘獲層、第一隔離層、 敏感層、第二隔離層、第二俘獲層、第二俘獲反鐵磁層依次地 沉積在電才及上，并且其特;f正在于畫如果所述第一阻隔溫度高于所述第二阻隔溫度，那么， 在4皮定向為沿著所述第一方向的》茲場的作用下4吏所述層退火， 然后，將溫度降低至所述第二阻隔溫度，那么，,茲場凈皮定向為 沿著所述第二方向，并且，將溫度降^f氐至環(huán)境溫度；陽如果所述第二阻隔溫度高于所述第一阻隔溫度，那么， 在尋皮定向為沿著所述第二方向的》茲場的作用下〗吏所述層退火， 然后，將溫度降j氐至所述第一阻隔溫度，那么，》茲場;故定向為 沿著所述第一方向，并且，將溫度降低至環(huán)境溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁阻傳感器，其包括第一俘獲磁化磁層(410)和被稱作敏感層的自由磁化磁層(430)，這兩個層被用于磁去耦的第一隔離層(420)隔開。傳感器進一步包括第二俘獲磁化磁層(450)，其通過用于磁去耦的第二隔離層(440)與所述敏感層隔開，第一和第二隔離層位于所述敏感層的兩側(cè)，并且在沒有外場的情況下，第一俘獲磁化磁層和敏感層的各自磁化基本正交。選擇第二俘獲層的磁化方向。
文檔編號G11B5/39GK101688904SQ200880024300
公開日2010年3月31日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權日2007年7月10日
發(fā)明者伯納德·迪耶尼, 克萊爾·巴拉迪克, 克里斯托弗·蒂里翁, 塞巴斯蒂安·珀蒂 申請人:法國原子能委員會