СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫХ ДАТЧИКОВ Российский патент 2008 года по МПК H01L43/12 

Изобретение относится к области магнитных датчиков и может быть использовано при изготовлении магниторезистивных датчиков магнитного поля с перпендикулярными направлениями измерения магнитного поля на одной подложке для таких приборов, как электронный компас, магнетометр и др.

Известен принятый за прототип способ изготовления магниторезистивных датчиков магнитного поля с одинаково направленным направлением измерения магнитного поля (С.И.Касаткин, Н.П.Васильева, A.M.Муравьев. Тонкопленочные многослойные магниторезистивные элементы // Тула., Изд. Гриф, 2001, 186 с.). Направление измерения магнитного поля в магниторезистивном датчике перпендикулярно оси легкого намагничивания (ОЛН) магнитной наноструктуры на подложке, которое определяется направлением постоянного магнитного поля, действующим при напылении на магниторезистивную наноструктуру. При таком способе изготовления на одной подложке формируются магниторезистивные датчики магнитного поля с ОЛН магниторезистивной наноструктуры, одинаково направленной для всех магниторезистивных датчиков. Это означает, что и направление измерения магнитного поля тоже одно для всех этих датчиков. Это является недостатком такого способа изготовления магниторезистивных датчиков, т.к. существуют приборы, например электронный компас, магнетометр и др., в которых требуется измерять две перпендикулярные компоненты магнитного поля в плоскости датчиков с большой точностью. Раздельные магниторезистивные датчики магнитного поля требуют больших затрат на точную установку под 90° относительно друг друга в приборе, и эта точность определяется достаточно большим числом технологических факторов при изготовлении.

Задачей, поставленной и решаемой настоящим изобретением, является расширение области применения магниторезистивных датчиков.

Технический результат выражается в создании способа изготовления магниторезистивных датчиков магнитного поля с перпендикулярными направлениями измерения магнитного поля на одной подложке, что позволяет расширить область их применения.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления магниторезистивных датчиков магнитного поля с перпендикулярными направлениями измерения магнитного поля на одной подложке после нанесения защитного слоя на первую магниторезистивную наноструктуру производится травление защитного слоя и первой магниторезистивной наноструктуры на той части подложки, на которой напыляется вторая магниторезистивная наноструктура с перпендикулярным, относительно первой магниторезистивной наноструктуры, направлением оси легкого намагничивания, затем напыляется в перпендикулярном, относительно направления при напылении первой магниторезистивной наноструктуры, постоянном магнитном поле вторая магниторезистивная наноструктура, после чего производится травление второй магниторезистивной наноструктуры на поверхности защитного слоя с последующим селективным травлением защитного слоя.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что на части подложки вначале формируется первая магниторезистивная наноструктура с направлением ОЛН, определяемым направлением постоянного магнитного поля при напылении, а затем, после защиты первой магниторезистивной наноструктуры, в перпендикулярном, относительно первого напыления, направлении постоянного магнитного поля напыляется вторая магниторезистивная наноструктура с перпендикулярным направлением ОЛН. Тем самым создаются два типа магниторезистивных датчиков магнитного поля с перпендикулярными направлениями измерения магнитного поля на одной подложке. После травления защитного слоя формируются магниточувствительные элементы мостовой схемы магниторезистивных датчиков, их защитные и проводниковые слои. В дальнейшем пара таких магниторезистивных датчиков скрайбируется и корпусируется. При этом исчезает операция точной установки в корпусе двух магниторезистивных датчиков под 90° относительно друг друга.

Изобретение поясняется чертежами: на фиг.1 представлены первая магниторезистивная наноструктура и защитный слой на диэлектрическом слое подложки в разрезе; на фиг.2 представлены после травления части первой магниторезистивной наноструктуры и защитного слоя в разрезе; на фиг.3 представлена структура формируемых магниторезистивных датчиков после напыления второй магниторезистивной наноструктуры в разрезе; на фиг.4 представлена структура после травления части второй магниторезистивной наноструктуры в разрезе; на фиг.5 представлена структура после селективного травления защитного слоя.

Рассмотрим способ изготовления двух типов магниторезистивных датчиков магнитного поля с перпендикулярными направлениями измерения магнитного поля на одной подложке. На подложке 1 с диэлектрическим слоем 2 в постоянном магнитном поле, формирующем направление ОЛН первой магниторезистивной наноструктуры, напыляется первая магниторезистивная наноструктура 3 и формируется защитный слой 4 (фиг.1). Затем, после фотолитографии, производится травление первой магниторезистивной наноструктуры 5 и защитного слоя 6 в тех частях подложки, в которых будут формироваться магниторезистивные датчики с перпендикулярным направлением измерения магнитного поля (фиг.2). После этого подложка помещается в напылительной установке таким образом, чтобы ее постоянное магнитное поле было перпендикулярно направлению ОЛН первой магниторезистивной наноструктуры 5 и проводится напыление второй магниторезистивной наноструктуры 7 (фиг.3). После напыления ОЛН второй магниторезистивной наноструктуры 7 будет перпендикулярна направлению ОЛН первой магниторезистивной наноструктуры 5, то есть будут перпендикулярны и направления измерения магнитного поля магниторезистивных датчиков на их основе. Затем, после фотолитографии, проводится травление второй магниторезистивной наноструктуры 7, расположенной над защитным слоем 6 (фиг.4). После этой операции осуществляется селективное травление защитного слоя 6 (фиг.5), после чего на подложке сформированы два типа магниторезистивных наноструктур с перпендикулярными направлениями ОЛН, обеспечивая создание двух типов магниторезистивных датчиков с перпендикулярными направлениями измерения магнитного поля. После селективного травления защитного слоя 6 на всей поверхности подложки формируются магниточувствительные элементы мостовой схемы всех магниторезистивных датчиков магнитного поля, их изолирующие и проводниковые слои.

Таким образом, предложенный способ изготовления двух типов магниторезистивных датчиков магнитного поля с перпендикулярными направлениями измерения магнитного поля на одной подложке обеспечивает создание на одной подложке магниторезистивных датчиков магнитного поля, измеряющих магнитное поле в перпендикулярном относительно друг друга направлении. Это расширяет область применения магниторезистивных датчиков магнитного поля, позволяя улучшить характеристики в навигационных системах, магнетометрах и т.п. при их использовании.

Изобретение может быть использовано для измерения постоянного и переменного магнитного поля. В способе согласно изобретению после нанесения защитного слоя на первую магниторезистивную наноструктуру производится травление защитного слоя и первой магниторезистивной наноструктуры на той части подложки, на которой напыляется вторая магниторезистивная наноструктура с перпендикулярным, относительно первой магниторезистивной наноструктуры, направлением оси легкого намагничивания. Затем напыляется в перпендикулярном, относительно направления при напылении первой магниторезистивной наноструктуры, постоянном магнитном поле вторая магниторезистивная наноструктура. После чего производится травление второй магниторезистивной наноструктуры на поверхности защитного слоя с последующим селективным травлением защитного слоя. Техническим результатом изобретения является создание способа изготовления магниторезистивных датчиков магнитного поля с перпендикулярно направленными осями легкого намагничивания на одной подложке, что позволит расширить область их применения. 5 ил.

Способ изготовления магниторезистивных датчиков магнитного поля с перпендикулярными направлениями измерения магнитного поля на одной подложке, заключающийся в напылении в постоянном магнитном поле на диэлектрический слой, сформированный на подложке, первой магниторезистивной наноструктуры с осью легкого намагничивания вдоль постоянного магнитного поля, формировании магниточувствительных элементов мостовой схемы магниторезистивных датчиков, их изолирующих, и проводниковых слоев, отличающийся тем, что после нанесения защитного слоя на первую магниторезистивную наноструктуру производится травление защитного слоя и первой магниторезистивной наноструктуры на той части подложки, на которой напыляется вторая магниторезистивная наноструктура с перпендикулярным, относительно первой магниторезистивной наноструктуры, направлением оси легкого намагничивания, затем напыляется в перпендикулярном, относительно направления при напылении первой магниторезистивной наноструктуры, постоянном магнитном поле вторая магниторезистивная наноструктура, после чего производится травление второй магниторезистивной наноструктуры на поверхности защитного слоя с последующим селективным травлением защитного слоя.