МАГНИТОРЕЗИСТИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2016 года по МПК H01L43/08 

Изобретение относится к области производства микроэлектронных изделий и может быть использовано в конструкциях датчиков и преобразователей магнитного поля, электрического тока, контроля перемещения и угла поворота объекта, для устройств управления и автоматизации.

Известен магниторезистивный датчик по патенту РФ №2436200 (МПК H01L 43/08, опубл. 10.12.2011 г.), который содержит магниторезистивный элемент, содержащий участки магниторезистивной пленки, имеющей ось легкой намагниченности, параллельную короткой стороне параллелограмма, соединенные между собой немагнитными металлическими перемычками.

Известны магниторезисторы, используемые в магниторезистивных датчиках по патенту РФ №2533747 (МПК G01R 33/09, H01L 43/08, опубл. 20.11.2014 г.) и по патенту РФ №2495514 (МПК H01L 43/08, опубл. 10.10.2013 г.), Магниторезисторы выполнены в виде коротких полосок ферромагнитного металла, соединенных магниторезистивными перемычками из немагнитного металла и ориентированных под углом 45° к оси легкого намагничивания.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании магниторезистивного элемента с высокой чувствительностью, широким динамическим диапазоном и низким уровнем шума.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, выражается в повышении соотношения сигнал/шум.

Для достижения вышеуказанного технического результата в магниторезистивном элементе, содержащем участки магниторезистивной пленки в форме параллелограмма с острым углом 45°, имеющей ось легкой намагниченности, параллельную короткой стороне параллелограмма, соединенные между собой немагнитными металлическими перемычками, контактные окна к участкам магниторезистивной пленки выполняют на длинных сторонах параллелограмма.

Магниторезистивные элементы выполняют из участков магниторезистивной пленки, имеющей ось легкой намагниченности. Участки магниторезистивной пленки выполняют в форме параллелограмма с острым углом в 45° и двумя короткими сторонами, параллельными оси легкого намагничивания. Указанные участки соединены между собой немагнитными низкорезистивными металлическими перемычками через контактные окна. Контактные окна расположены на длинных сторонах параллелограмма участка из магниторезистивной пленки таким образом, что при протекании тока между контактными окнами линии тока образуют с осью легкой намагниченности угол 45°. Ток протекает между контактными окнами по кратчайшему пути. Кратчайший путь определяется линией соединения соответствующих контактных окон двух соседних участков, перпендикулярной длинной стороне параллелограмма.

Выполнение магниторезистивных элементов из соединенных между собой немагнитными металлическими перемычками участков магниторезистивной пленки, выполненной полосками в форме параллелограмма с острым углом в 45°, а также выполнение контактных окон к участкам магниторезистивной пленки на длинных сторонах параллелограмма обеспечивают направление линии тока носителей заряда от контакта к контакту с образованием угла 45° с осью легкого намагничивания удаленно от краевых границ участка магниторезистивного элемента.

Повышение соотношения сигнал/шум достигается за счет удаления линий тока от краев магниторезистивного элемента, где находятся флуктуирующие доменные границы

Указанное выполнение магниторезистивных элементов обеспечивает протекание тока при отсутствии краевых нестабильных доменов, что значительно снижает уровень шумов. В совокупности повышается соотношение сигнал/шум, что соответственно улучшает магниточувствительность датчика.

В частном случае выполнения контактные окна к участкам магниторезистивной пленки выполнены на торцах и смежных с ними верхних областях магниторезистивной пленки.

В частном случае выполнения магниторезистивная пленка содержит четное число ферромагнитных слоев, разделенных немагнитными слоями.

Магниторезистивные элементы могут быть выполнены из участков магниторезистивной пленки, содержащей четное число ферромагнитных слоев, разделенных слоем немагнитного материала, что позволяет формировать контактные окна к магниторезистивным участкам в торцах и смежных с ними верхних областях участков магниторезистивных элементов. Наличие, по меньшей мере, двух магнитных пленок в магниторезистивных полосках, разделенных немагнитной прослойкой, приводит к замыканию магнитного потока и, таким образом, к уменьшению размагничивающих магнитных полей, т.е. к уменьшению гистерезиса.

Изобретение поясняется схемой магниторезистивного элемента на фиг.

Магниторезистивные элементы выполнены из участков магниторезистивной пленки 1, содержащей четное число ферромагнитных слоев, в форме параллелограмма с острым углом в 45°, соединенных между собой немагнитными металлическими перемычками 2. Контактные окна 3 к магниторезистивным участкам выполнены в торцах и смежных с ними верхних областях участков магниторезистивных элементов.

Магниторезистивные элементы изготавливают, по меньшей мере, из двух слоев тонкопленочного ферромагнитного материала (например, FeNiCo, включающий в себя нижний и верхний защитные слои Ti), разделенных немагнитным слоем.

В реализованном магниторезистивном преобразователе, содержащем магниторезистивные элементы согласно изобретению, достигается магниточувствительность более 10 В/Тл.

Использование: для использования в конструкциях датчиков и преобразователей магнитного поля, электрического тока, контроля перемещения и угла поворота объекта. Сущность изобретения заключается в том, что магниторезистивный элемент содержит участки магниторезистивной пленки в форме параллелограмма с острым углом 45°, имеющей ось легкой намагниченности, параллельную короткой стороне параллелограмма, соединенные между собой немагнитными металлическими перемычками, контактные окна к участкам магниторезистивной пленки выполнены на длинных сторонах параллелограмма. Технический результат: обеспечение возможности улучшения магниточувствительности датчика. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Магниторезистивный элемент, содержащий участки магниторезистивной пленки в форме параллелограмма с острым углом 45°, имеющей ось легкой намагниченности, параллельную короткой стороне параллелограмма, соединенные между собой немагнитными металлическими перемычками, отличающийся тем, что контактные окна к участкам магниторезистивной пленки выполнены на длинных сторонах параллелограмма.

2. Магниторезистивный элемент по п. 1, отличающийся тем, что магниторезистивная пленка содержит четное число ферромагнитных слоев, разделенных немагнитными слоями.