本公開涉及磁傳感，尤其涉及一種基于磁通聚集器的磁阻式傳感器。

背景技術(shù)：

1、基于磁隧道結(jié)的磁阻式傳感器是一種磁敏傳感器，能夠檢測(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)度并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。該器件的工作原理基于自旋電子的隧穿磁阻效應(yīng)，即磁阻式傳感器中的磁隧道結(jié)形成的磁敏感元件的電阻會(huì)隨外部磁場(chǎng)的強(qiáng)度和角度變化而變化，從而可以根據(jù)磁隧道結(jié)的電阻變化計(jì)算外部磁場(chǎng)。

2、在實(shí)現(xiàn)本公開構(gòu)思的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)中至少存在如下問題：為實(shí)現(xiàn)皮特（pt）級(jí)、甚至飛特（ft）級(jí)微弱磁場(chǎng)測(cè)量，相關(guān)技術(shù)中磁阻式傳感器的靈敏度較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本公開提供了一種基于磁通聚集器的磁阻式傳感器及其制造方法。

2、根據(jù)本公開的第一個(gè)方面，提供了一種基于磁通聚集器的磁阻式傳感器，包括：

3、沿磁阻式傳感器的磁傳感方向依次設(shè)置的第一磁隧道結(jié)陣列、第二磁隧道結(jié)陣列、第三磁隧道結(jié)陣列和第四磁隧道結(jié)陣列，其中，第一磁隧道結(jié)陣列、第二磁隧道結(jié)陣列、第三磁隧道結(jié)陣列和第四磁隧道結(jié)陣列的磁隧道結(jié)排列方向垂直于磁傳感方向。

4、第一磁通聚集器，覆蓋在第一磁隧道結(jié)陣列上，與第二磁隧道結(jié)陣列相鄰。

5、第二磁通聚集器，覆蓋在第四磁隧道結(jié)陣列上，與第三磁隧道結(jié)陣列相鄰。

6、第三磁通聚集器，位于第二磁隧道結(jié)陣列和第三磁隧道結(jié)陣列之間。

7、其中，第二磁隧道結(jié)陣列的自由層上覆蓋第一磁通聚集器的部分和第三磁通聚集器的部分，第三磁隧道結(jié)陣列的自由層上覆蓋第一磁通聚集器的部分和第三磁通聚集器的部分。

8、根據(jù)本公開的實(shí)施例，第三磁通聚集器靠近第二磁隧道結(jié)陣列一端的寬度與第二磁隧道結(jié)陣列的寬度相同，靠近第三磁隧道結(jié)陣列一端的寬度與第三磁隧道結(jié)陣列的寬度相同。

9、根據(jù)本公開的實(shí)施例，第一磁通聚集器靠近第二磁隧道結(jié)陣列一端的寬度與第二磁隧道結(jié)陣列的寬度相同，遠(yuǎn)離第二磁隧道結(jié)陣列一端的寬度大于靠近第二磁隧道結(jié)陣列一端的寬度。第二磁通聚集器靠近第三磁隧道結(jié)陣列一端的寬度與第三磁隧道結(jié)陣列的寬度相同，遠(yuǎn)離第三磁隧道結(jié)陣列一端的寬度大于靠近第三磁隧道結(jié)陣列一端的寬度。

10、根據(jù)本公開的實(shí)施例，第一磁通聚集器、第二磁通聚集器和第三磁通聚集器是在誘導(dǎo)磁場(chǎng)的作用下形成的。

11、根據(jù)本公開的實(shí)施例，第一磁隧道結(jié)陣列的磁隧道結(jié)、第二磁隧道結(jié)陣列的磁隧道結(jié)、第三磁隧道結(jié)陣列的磁隧道結(jié)和第四磁隧道結(jié)陣列的磁隧道結(jié)的數(shù)量相同。

12、根據(jù)本公開的實(shí)施例，在磁阻式傳感器不感應(yīng)磁場(chǎng)的情況下，第一磁隧道結(jié)陣列的電阻、第二磁隧道結(jié)陣列的電阻、第三磁隧道結(jié)陣列的電阻和第四磁隧道結(jié)陣列的電阻相同。

13、根據(jù)本公開的實(shí)施例，磁阻式傳感器的磁傳感方向與磁傳感方向平行。

14、根據(jù)本公開的另一個(gè)方面，提供了一種基于磁通聚集器的磁阻式傳感器的方法，包括：

15、在襯底上形成沿磁傳感方向依次排列的第一磁隧道結(jié)陣列、第二磁隧道結(jié)陣列、第三磁隧道結(jié)陣列和第四磁隧道結(jié)陣列，其中，第一磁隧道結(jié)陣列、第二磁隧道結(jié)陣列、第三磁隧道結(jié)陣列和第四磁隧道結(jié)陣列的磁隧道結(jié)排列方向垂直于磁傳感方向。

16、在第一磁隧道結(jié)陣列、第二磁隧道結(jié)陣列、第三磁隧道結(jié)陣列和第四磁隧道結(jié)陣列上，形成第一磁通聚集器、第二磁通聚集器和第三磁通聚集器，其中，第二磁隧道結(jié)陣列的自由層上覆蓋第一磁通聚集器的部分和第三磁通聚集器的部分，第三磁隧道結(jié)陣列的自由層上覆蓋第一磁通聚集器的部分和第三磁通聚集器的部分。

17、根據(jù)本公開的實(shí)施例，在第一磁隧道結(jié)陣列、第二磁隧道結(jié)陣列、第三磁隧道結(jié)陣列和第四磁隧道結(jié)陣列上，形成第一磁通聚集器、第二磁通聚集器和第三磁通聚集器，包括：

18、在第一磁隧道結(jié)陣列、第二磁隧道結(jié)陣列、第三磁隧道結(jié)陣列和第四磁隧道結(jié)陣列上，形成圖形化的光刻膠，其中，圖形化的光刻膠未覆蓋的部分為磁通聚集區(qū)域。

19、在圖形化的光刻膠和磁通聚集區(qū)域上形成軟磁薄膜。

20、基于圖形化的光刻膠，通過剝離工藝去除所述磁通聚集區(qū)域以外的軟磁薄膜，形成第一磁通聚集器、第二磁通聚集器和第三磁通聚集器。

21、根據(jù)本公開的實(shí)施例，軟磁薄膜是在誘導(dǎo)磁場(chǎng)的作用下形成的，誘導(dǎo)磁場(chǎng)的方向與磁傳感方向垂直。

22、根據(jù)本公開的實(shí)施例，由于第二磁隧道結(jié)陣列的自由層上覆蓋第一磁通聚集器的部分和第三磁通聚集器的部分，第三磁隧道結(jié)陣列的自由層上覆蓋第一磁通聚集器的部分和第三磁通聚集器的部分，因此，相比于相關(guān)技術(shù)中磁通聚集器與磁隧道結(jié)之間的間隙，本公開實(shí)施例中縮小了磁通聚集器與磁隧道結(jié)之間的間隙，使得穿過磁隧道結(jié)自由層的磁通量能夠增大。

技術(shù)特征：

1.一種基于磁通聚集器的磁阻式傳感器，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻式傳感器，其中，所述第三磁通聚集器靠近所述第二磁隧道結(jié)陣列一端的寬度與所述第二磁隧道結(jié)陣列的寬度相同，靠近所述第三磁隧道結(jié)陣列一端的寬度與所述第三磁隧道結(jié)陣列的寬度相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻式傳感器，其中，所述第一磁通聚集器靠近所述第二磁隧道結(jié)陣列一端的寬度與所述第二磁隧道結(jié)陣列的寬度相同，遠(yuǎn)離所述第二磁隧道結(jié)陣列一端的寬度大于靠近所述第二磁隧道結(jié)陣列一端的寬度；

4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的磁阻式傳感器，其中，所述第一磁通聚集器、所述第二磁通聚集器和所述第三磁通聚集器是在誘導(dǎo)磁場(chǎng)的作用下形成的。

5.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的磁阻式傳感器，其中，所述第一磁隧道結(jié)陣列的磁隧道結(jié)、所述第二磁隧道結(jié)陣列的磁隧道結(jié)、所述第三磁隧道結(jié)陣列的磁隧道結(jié)和所述第四磁隧道結(jié)陣列的磁隧道結(jié)的數(shù)量相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的磁阻式傳感器，其中，在所述磁阻式傳感器不感應(yīng)磁場(chǎng)的情況下，所述第一磁隧道結(jié)陣列的電阻、所述第二磁隧道結(jié)陣列的電阻、所述第三磁隧道結(jié)陣列的電阻和所述第四磁隧道結(jié)陣列的電阻相同。

7.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的磁阻式傳感器，其中，所述磁阻式傳感器的磁傳感方向與所述磁傳感方向平行。

8.一種制造基于磁通聚集器的磁阻式傳感器的方法，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述在所述第一磁隧道結(jié)陣列、所述第二磁隧道結(jié)陣列、所述第三磁隧道結(jié)陣列和所述第四磁隧道結(jié)陣列上，形成第一磁通聚集器、第二磁通聚集器和第三磁通聚集器，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述軟磁薄膜是在誘導(dǎo)磁場(chǎng)的作用下形成的，所述誘導(dǎo)磁場(chǎng)的方向與所述磁傳感方向垂直。

技術(shù)總結(jié)
本公開提供了一種基于磁通聚集器的磁阻式傳感器及其制造方法，可以應(yīng)用于磁傳感技術(shù)領(lǐng)域。傳感器包括：沿磁阻式傳感器的磁傳感方向依次設(shè)置的第一磁隧道結(jié)陣列、第二磁隧道結(jié)陣列、第三磁隧道結(jié)陣列和第四磁隧道結(jié)陣列；每一陣列的磁隧道結(jié)排列方向垂直于磁傳感方向；第一磁通聚集器，覆蓋在第一磁隧道結(jié)陣列上，與第二磁隧道結(jié)陣列相鄰；第二磁通聚集器，覆蓋在第四磁隧道結(jié)陣列上，與第三磁隧道結(jié)陣列相鄰；第三磁通聚集器，位于第二磁隧道結(jié)陣列和第三磁隧道結(jié)陣列之間；其中，第二磁隧道結(jié)陣列的自由層上覆蓋第一磁通聚集器的部分和第三磁通聚集器的部分，第三磁隧道結(jié)陣列的自由層上覆蓋第一磁通聚集器的部分和第三磁通聚集器的部分。

技術(shù)研發(fā)人員：金珍虎,焦奇峰,陳嘉民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14