【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及磁傳感，具體地涉及一種磁阻傳感器及其制造方法。
技術介紹
1、磁阻傳感器具有高分辨、高靈敏度、低功耗、高集成度等優點，在物聯網、智能化系統中應用廣泛。磁阻傳感器主要基于各向異性磁阻效應、巨磁電阻效應或隧穿磁電阻效應，例如基于巨磁電阻效應的gmr(巨磁阻)傳感器，基于隧穿磁電阻效應的tmr(隧穿磁阻)傳感器。
2、隧穿磁阻傳感器的核心單元是隧穿磁阻單元，一般由參考層、勢壘層、自由層三個主要部分組成，參考層和自由層分別位于勢壘層的兩側。其中，參考層具有固定的磁化方向，自由層的磁化方向隨外磁場變化。隧穿磁阻單元的電阻值隨自由層磁化方向和參考層磁化方向夾角的變化而變化，磁場信號轉化為電信號，這是隧穿磁阻傳感器的基本原理。
3、面內隧穿磁阻傳感器是其中的一個大類，其自由層和參考層的磁化方向位于面內。在零磁場下，自由層和參考層的磁化方向設置為垂直。施加外磁場時，自由層磁化方向隨外磁場轉動，當自由層的磁化方向和參考層反平行，隧穿磁阻單元的電阻值最大；當自由層的磁化方向和參考層平行，隧穿磁阻單元的電阻值最小；零磁場下，即自由層和參考層的磁化方向垂直時，隧穿磁阻單元的電阻值為中間值。
4、在實際情況中，存在多種多樣的因素使零磁場下的自由層和參考層的磁化方向不垂直，即隧穿磁阻傳感器產生了偏移。導致隧穿磁阻傳感器產生偏移的一個因素是器件制造工藝。在磁傳感單元的加工過程中，需要對膜堆的自由層進行圖形化并進行刻蝕，而膜堆結構復雜且每層厚度均為納米量級，難以實現對刻蝕過程的極為精細的控制，過刻蝕的損傷會使反
技術實現思路
1、本專利技術提供一種磁阻傳感器及其制造方法，通過改進磁阻單元的刻蝕工藝，減小或消除磁阻傳感器的磁場偏移。
2、本專利技術一方面提供一種磁阻傳感器，包括：自下而上的反鐵磁層、釘扎層、間隔層、參考層、非磁性層及自由層構成的磁阻單元，所述釘扎層、間隔層及參考層構成合成反鐵磁結構；
3、所述磁阻單元是通過對自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層進行垂直方向的第一次刻蝕，對第一次刻蝕過程中沉積在非磁性層側壁及自由層側壁的沉積物進行第二次刻蝕之后形成的。
4、本專利技術實施例中，在第二次刻蝕過程中，對自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層進行大角度側壁刻蝕，以去除第一次刻蝕過程中沉積在自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層的側壁的沉積物。
5、本專利技術實施例中，所述磁阻單元還包括種子層，所述反鐵磁層形成于所述種子層的表面。
6、本專利技術實施例中，所述磁阻單元還包括覆蓋層，所述覆蓋層覆蓋于所述自由層上。
7、本專利技術實施例中，所述非磁性層的材料為絕緣材料，絕緣材料形成的非磁性層作為隧穿磁阻單元的隧穿層。
8、本專利技術實施例中，所述非磁性層的材料為非磁性金屬，非磁性金屬形成的非磁性層作為巨磁阻單元的非磁金屬層。
9、本專利技術另一方面提供一種磁阻傳感器的制造方法，所述磁阻傳感器包括多個磁阻單元，所述磁阻單元包括反鐵磁層、釘扎層、間隔層、參考層、非磁性層及自由層，所述方法包括：
10、在襯底上形成種子層；
11、在種子層上依次形成反鐵磁層、釘扎層、間隔層、參考層、非磁性層及自由層；
12、對自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層進行垂直方向的第一次刻蝕，第一次刻蝕的終點為釘扎層與反鐵磁層之間的界面；
13、對自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層的側壁進行第二次刻蝕，去除第一次刻蝕過程中沉積在自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層的側壁的沉積物。
14、本專利技術實施例中，對自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層進行垂直方向的第一次刻蝕，包括：對自由層進行圖形化處理；采用離子刻蝕方法，對自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層進行刻蝕，刻蝕停止層為反鐵磁層。
15、本專利技術實施例中，對自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層的側壁進行第二次刻蝕，包括：采用大角度側壁刻蝕方式，對自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層的側壁進行第二次刻蝕。
16、本專利技術實施例中，所述方法還包括：
17、在自由層表面形成覆蓋層；
18、在對自由層進行刻蝕的過程中同時對覆蓋層進行刻蝕；
19、在覆蓋層上形成頂電極。
20、本專利技術在形成磁阻單元的過程中，將刻蝕終點設置反鐵磁層，對自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層進行垂直方向的刻蝕，消除了因刻蝕工藝導致的磁場偏移，同時結合大角度側壁刻蝕去除其側壁的再沉積物，避免再沉積物引起短路問題，確保器件性能、器件良率不受影響。
21、本專利技術技術方案的其它特征和優點將在下文的具體實施方式部分予以詳細說明。
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1.一種磁阻傳感器，其特征在于，包括：自下而上的反鐵磁層、釘扎層、間隔層、參考層、非磁性層及自由層構成的磁阻單元，所述釘扎層、間隔層及參考層構成合成反鐵磁結構；
2.根據權利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于，在第二次刻蝕過程中，對自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層進行大角度側壁刻蝕，以去除第一次刻蝕過程中沉積在自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層的側壁的沉積物。
3.根據權利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述磁阻單元還包括種子層，所述反鐵磁層形成于所述種子層的表面。
4.根據權利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述磁阻單元還包括覆蓋層，所述覆蓋層覆蓋于所述自由層上。
5.根據權利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述非磁性層的材料為絕緣材料，絕緣材料形成的非磁性層作為隧穿磁阻單元的隧穿層。
6.根據權利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述非磁性層的材料為非磁性金屬，非磁性金屬形成的非磁性層作為巨磁阻單元的非磁金屬層。
7.一種磁阻傳感器的制造方法，其特征在于，所述磁阻傳感器包括多個
8.根據權利要求7所述的磁阻傳感器的制造方法，其特征在于，所述對自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層進行垂直方向的第一次刻蝕，包括：
9.根據權利要求7所述的磁阻傳感器的制造方法，其特征在于，所述對自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層的側壁進行第二次刻蝕，包括：
10.根據權利要求7所述的磁阻傳感器的制造方法，其特征在于，所述方法還包括：
...【技術特征摘要】
1.一種磁阻傳感器，其特征在于，包括：自下而上的反鐵磁層、釘扎層、間隔層、參考層、非磁性層及自由層構成的磁阻單元，所述釘扎層、間隔層及參考層構成合成反鐵磁結構；
2.根據權利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于，在第二次刻蝕過程中，對自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層進行大角度側壁刻蝕，以去除第一次刻蝕過程中沉積在自由層、非磁性層、參考層、間隔層及釘扎層的側壁的沉積物。
3.根據權利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述磁阻單元還包括種子層，所述反鐵磁層形成于所述種子層的表面。
4.根據權利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述磁阻單元還包括覆蓋層，所述覆蓋層覆蓋于所述自由層上。
5.根據權利要求1所述的磁阻傳感器，其特征在于，所述非磁性層的材料為絕緣材料，絕緣材料形成的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李云鵬，朱大鵬，趙巍勝，
申請(專利權)人：北京航空航天大學青島研究院，
類型：發明
國別省市：
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