CN109471051B - 一种tmr全桥磁传感器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种TMR全桥磁传感器，包括：基片、一次制备于所述基片上的4组TMR单元、一次制备于所述基片上的永磁层对，所述永磁层对为所述TMR单元提供偏置场；4组TMR单元桥式连接形成全桥结构；相邻的TMR单元的永磁层对的矫顽场不同，相对的TMR单元的永磁层对的矫顽场相同。本发明采用矫顽场不同的永磁层为不同的TMR单元提供偏置场，从而通过特定方式的充磁后，得到磁化方向相反的两种永磁层，可以使不同位置的TMR单元的自由层的磁矩方向有所不同，使得对应位置上的TMR单元对同一敏感方向有相反的响应，对外加场形成相反的磁阻相应趋势，动态范围更宽，并且可以在单一芯片上构成全桥结构，大大降低了生产工艺的难度和成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁场探测传感器，尤指涉及一种单一芯片的全桥磁传感器。
背景技术
磁传感器是一种可以探测磁场的方向、强度以及位置的传感器，在许多领域已得到了广泛使用。TMR(Tunnel Magnetoresistance，隧道磁电阻)型传感器是磁传感器的一种，具有偏移低，灵敏度高和温度性能好的优点，近年来开始在工业领域得到应用。TMR传感器的磁电阻会随外加磁场的大小、方向的变化而变化，其灵敏度优于霍尔效应传感器、AMR(Anisotropy Magnetoresistance，各向异性磁阻)型传感器以及GMR(GiantMagnetoresistance，巨磁电阻)型传感器，而且具备更好的温度稳定性和更低的功耗，加上TMR型传感器的加工工艺可以很方便的和现有半导体工艺结合，因此具有更多的应用前景。
全桥结构的磁电阻传感器可以有效的提高器件的灵敏度和温度稳定性。TMR型传感器由于其自身磁阻变化来源于自由层和钉扎层的相对取向，因此全桥结构的TMR磁传感器需要相邻桥臂上的TMR单元的钉扎层的磁化方向相反。而通常在同一芯片上，一次制备得到的TMR单元，由于其全程工艺相同，所以同一芯片上的各TMR单元的钉扎层的磁化方向都相同，难以实现在单一芯片上一次形成全桥结构。目前实现单一芯片上桥接的办法有激光退火和分次沉积。激光退火是采用激光退火设备将不同区域的钉扎层的磁化方向钉扎在相反方向，但由于激光退火设备价格昂贵，因此生产成本很高。分次沉积是分两次沉积先后生长不同磁化方向的钉扎层，但分两次沉积时，在生长第二层时容易对第一层产生影响，最终影响器件性能。
为了解决现有的在单一芯片制备全桥结构磁传感器存在的成本高、性能不稳定的问题，公开号为CN102226836A的中国发明专利申请提出了一种单一芯片桥式磁场传感器，该传感器包括四个磁电阻元件，每个磁电阻元件由一个或多个GMR或MTJ传感元件串联组成，传感元件包括磁性自由层和磁性钉扎层，磁电阻元件的磁性钉扎层的方向设置在同一个方向上，位于相对位置的两个磁电阻元件的磁性自由层的磁矩方向相同，位于相邻位置的两个磁电阻元件的磁性自由层的磁矩方向不相同。磁性自由层的磁矩方向由一对永磁体提供偏置，利用方形永磁的两个相邻面的剩磁角度或者采用不同朝向的条形永磁为MTJ传感元件提供不同方向的磁场，使得位于永磁体之间的MTJ传感元件的磁性自由层被设置在两个不同的方向，而钉扎层的磁化方向均一致，最后MTJ传感元件对外加的同一磁场显示出不同的响应。专利号为201110326725.6的中国发明专利也公开了类似结构的单一芯片桥式磁场传感器。以上专利所公开的磁传感器虽然实现了在单一芯片上采用一次工艺形成全桥结构，但传感器的动态范围不够大，仍待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种性能稳定、动态范围宽的单一芯片的TMR全桥磁传感器。
为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：
一种TMR全桥磁传感器，包括：基片和设置于所述基片上的TMR单元，所述TMR单元包括自由层、钉扎层和隧道层，所述TMR单元的两侧设置有为其提供偏置场的永磁层，4组桥式连接的TMR单元形成全桥结构；所述TMR单元的钉扎层的磁矩方向相同，相邻的TMR单元的自由层的磁矩方向相反，相对的TMR单元的自由层的磁矩方向相同。
进一步的，所述永磁层包括第一永磁层和第二永磁层，第一永磁层的矫顽场和第二永磁层的矫顽场不同，4组TMR单元中，其中两组相对的TMR单元的偏置场由第一永磁层提供，另外两组相对的TMR单元的偏置场由第二永磁层提供。
一种TMR全桥磁传感器，包括：基片和设置于所述基片上的4组TMR单元，4组TMR单元桥式连接形成全桥结构，所述TMR单元包括自由层、钉扎层和隧道层，所述TMR单元的钉扎层的磁矩方向相同，所述TMR单元的两侧设置有为其提供偏置场的永磁层；所述永磁层包括矫顽场互不相同的第一永磁层和第二永磁层，所述第一永磁层的磁化方向和第二永磁层的磁化方向相反，所述第一永磁层设置于两组相对布置的TMR单元的两侧，所述第二永磁层设置于另外两组相对布置的TMR单元的两侧。
进一步的，所述第一永磁层和第二永磁层分别由两种矫顽场不同的永磁材料沉积形成，或所述第一永磁层和第二永磁层分别由不同厚度的同一种永磁材料沉积形成。
一种TMR全桥磁传感器，包括：基片、一次制备于所述基片上的4组TMR单元、设置于所述基片上的永磁层对，所述永磁层对为所述TMR单元提供偏置场；4组TMR单元桥式连接形成全桥结构；相邻的TMR单元的永磁层对的矫顽场不同，相对的TMR单元的永磁层对的矫顽场相同。
由以上技术方案可知，本发明磁传感器的全桥结构中，位于相对位置的TMR单元的自由层的磁矩方向相同，位于相邻位置的TMR单元的自由层的磁矩方向相反，通过将相邻的TMR单元的自由层偏置在相反的方向，使得对应的TMR单元对同一敏感方向(外部磁场)有相反的响应，从而可以实现更大的动态范围。在进一步方案中，本发明采用矫顽场不同的永磁层来为TMR单元提供偏置场，以特定的方式充磁后即可使自由层的磁矩偏置在特定的方向，无需采用分次沉积的方式来先后生长不同磁化方向的钉扎层，克服了分次沉积工艺带来的性能不稳定的问题，而且也可以避免采用激光退火工艺导致的成本高的问题。
本发明还提供了一种TMR全桥磁传感器的制备方法，包括以下步骤：
提供基片；
在所述基片上沉积TMR单元，TMR单元的钉扎层的磁矩方向相同，4组TMR单元桥式连接形成全桥结构；
在每一TMR单元的两侧分别沉积永磁层，位于相对位置的TMR单元的永磁层的矫顽场相同，位于相邻位置的TMR单元的永磁层的矫顽场不同；
用磁场强度大于永磁层中矫顽场较大值的外加磁场沿与TMR单元钉扎层磁矩方向同向平行的方向对永磁层进行第一次充磁；
再用磁场强度介于两种永磁层的矫顽场之间的外加磁场沿与第一次充磁方向相反的方向进行第二次充磁，撤去外加磁场后，相邻的TMR单元的自由层的磁矩方向相反，相对的TMR单元的自由层的磁矩方向相同。
进一步的，采用两种不同的永磁材料沉积形成矫顽场不同的永磁层，或者采用不同厚度的同一种永磁材料沉积形成矫顽场不同的永磁层。
一种TMR全桥磁传感器的制备方法，包括以下步骤：
提供基片；
在所述基片上一次制备4组TMR单元，TMR单元桥式连接形成全桥结构；
在一组TMR单元的两侧分别沉积第一永磁层，在与该TMR单元相邻的TMR单元的两侧分别沉积第二永磁层，在与该TMR单元相对的TMR单元的两侧分别沉积第二永磁层，所述第一永磁层的矫顽场和所述第二永磁层的矫顽场不同；
用磁场强度大于永磁层中矫顽场较大值的外加磁场沿与TMR单元钉扎层磁矩方向同向平行的方向对永磁层进行第一次充磁；
再用磁场强度介于第一、第二永磁层的矫顽场之间的外加磁场沿与第一次充磁方向相反的方向进行第二次充磁，撤去外加磁场后，相邻的TMR单元的自由层的磁矩方向相反，相对的TMR单元的自由层的磁矩方向相同。
进一步的，所述第一永磁层和第二永磁层分别由两种矫顽场不同的永磁材料沉积形成，或所述第一永磁层和第二永磁层分别由不同厚度的同一种永磁材料沉积形成。
以上技术方案在基片上制备TMR单元后，采用矫顽场不同的永磁层为不同的TMR单元提供偏置场，从而通过特定方式的充磁后，得到磁化方向相反的两种永磁层，TMR单元自由层的偏置场由永磁层提供，磁化方向相反的永磁层可以使不同位置的TMR单元的自由层的磁矩方向有所不同，位于相对位置的TMR单元的自由层的磁矩方向相同，位于相邻位置的TMR单元的自由层的磁矩方向相反，使得对应位置上的TMR单元对同一敏感方向有相反的响应，对外加场形成相反的磁阻相应趋势，进而可以在单一芯片上通过该种方式构成全桥结构，TMR磁传感器全桥结构可以在同一芯片上一次性直接生产制备，大大降低了生产工艺的难度和成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有磁传感器的TMR单元的示意图；
图2为TMR单元的自由层的钉扎层的磁矩方向的示意图；
图3为TMR单元的电阻及自由层、钉扎层的磁矩方向与外加磁场的变化关系图；
图4为自由层和钉扎层的磁矩方向的相对关系示意图；
图5a为自由层和钉扎层的磁矩方向同向平行时在外加磁场作用下自由层磁矩方向的变化示意图；
图5b为自由层和钉扎层的磁矩方向同向平行的TMR单元在外加磁场作用下电阻与外加磁场场强的关系曲线图；
图6a为自由层和钉扎层的磁矩方向反向平行时在外加磁场作用下自由层磁矩方向的变化示意图；
图6b为自由层和钉扎层的磁矩方向反向平行的TMR单元在外加磁场作用下电阻与外加磁场场强的关系曲线图；
图7为两种矫顽场不同的永磁材料的磁化曲线图；
图8为采用本发明方法对永磁层充磁后的效果示意图；
图9为本发明实施例磁传感器的结构示意图；
图10为本发明实施例全桥结构磁传感器的典型电压输出曲线图。
具体实施方式
为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本发明实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。
图1为现有技术的磁传感器的TMR单元的结构示意图，如图1所示磁传感器的TMR单元从上至下依次包括自由层1、隧道层3和钉扎层4，箭头5表示钉扎层4的磁矩方向，箭头2表示自由层1的磁矩方向。在磁传感器的探测磁场范围内，钉扎层4的磁矩方向5对外加磁场无响应，其大小和方向不会随外加磁场的变化而变化。自由层1的磁矩方向2对外加磁场反应灵敏，其大小和方向会随外加磁场的变化而变化。
当没有外加磁场时，TMR单元的自由层的磁矩方向2和钉扎层4的磁矩方向5相互垂直(图2)，若施加一外加磁场6，钉扎层4的磁矩方向5不会发生变化，而自由层1的磁矩方向2会随外加磁场6的大小和方向发生变化。而且，TMR单元的阻值和自由层1的磁矩方向2与钉扎层4的磁矩方向5的相对磁化状态有关。如图3所示(图3中的R表示TMR单元的电阻值，H表示外加磁场的场强)，当自由层1的磁矩方向2和钉扎层4的磁矩方向5同向平行时，TMR单元的电阻最小，当自由层1的磁矩方向2和钉扎层4的磁矩方向5反向平行时，TMR单元的电阻最大。
当自由层的磁矩方向2偏置在与钉扎层的磁矩方向5同向平行时，TMR单元的电阻最小，当自由层的磁矩方向2’偏置在与钉扎层的磁矩方向平行时，TMR单元的电阻最大。结合图4所示，当施加一个图4中箭头6所示方向的外加磁场时，与钉扎层的磁矩方向5同向平行的自由层的磁矩方向2会发生如图5a所示的翻转，对应的TMR单元的电阻变化如图5b所示；而与钉扎层的磁矩方向5反向平行的自由层的磁矩方向2’会发生如图6a所示的翻转，对应的TMR单元的电阻变化如图6b所示。即当自由层的磁矩方向与钉扎层的磁矩方向的相对关系不同时，施加同一外加磁场，TMR单元的电阻会产生不同的变化趋势，当自由层的磁矩方向2偏置在与钉扎层的磁矩方向5同向平行和偏置在与钉扎层的磁矩方向5反向平行时，施加同一外加磁场，两者会呈现出相反的电阻变化趋势。
图7为永磁材料的磁化曲线图，图7中的虚线为CoPt单层膜的磁化曲线，实线为CoPt/SiO2/CoPt多层膜的磁化曲线，图7中的横坐标为外加磁场的磁场强度，纵坐标为永磁材料的磁化强度。这两种永磁材料的矫顽场不同，CoPt单层膜的矫顽场的大小为点13对应的磁场强度值，CoPt/SiO2/CoPt多层膜的矫顽场的大小为点11对应的磁场强度值。矫顽场是使永磁材料的磁矩发生反转的最小磁场。发明人研究发现，当两种矫顽场不同的永磁材料在经历以下磁化过程后，两者的磁矩方向相反：先用磁场强度大于两种永磁材料的矫顽场的较大值的外加磁场正向或反向对永磁材料进行充磁，使两种永磁材料沿外加磁场的方向磁化，磁化后两种材料的磁矩方向相同，如CoPt单层膜的矫顽场大于CoPt/SiO2/CoPt多层膜的矫顽场，用磁场强度大于CoPt单层膜的矫顽场的外加磁场对两种材料进行充磁，两种材料的磁矩方向都会翻转，磁化后，两种材料的磁矩方向相同；再用磁场强度介于两种永磁材料的矫顽场的外加磁场(图7中的12)沿与第一次充磁方向相反的方向进行充磁，由于第二次施加的外加磁场的磁场强度小于两种永磁材料的矫顽场的较大值，则矫顽场大的永磁材料在第二次充磁后，其磁矩方向不会发生变化，而矫顽场小的永磁材料的磁矩方向会发生反转，如外加磁场的强度小于CoPt单层膜的矫顽场但大于CoPt/SiO2/CoPt多层膜的矫顽场，则第二次反向充磁后，CoPt单层膜的磁矩方向不变，而CoPt/SiO2/CoPt多层膜的磁矩方向会反转，从而两种材料的磁化方向相反。对于相同图案，不同材料构成的永磁层，其按上方式充磁后，二者的磁化方向将沿相反的方向(图9)。
本发明的基本思路是：在单一芯片TMR全桥磁传感器中，采用两种矫顽场不同的永磁材料作为TMR单元的永磁层，分别为全桥磁传感器中相邻的TMR单元提供偏置磁场。如图9所示，在TMR单元18的两侧各设置一第一永磁层9，与TMR单元18相邻的另一个TMR单元18’的两侧各设置由另一永磁材料制成的第二永磁层10，第一永磁层9的矫顽场和第二永磁层10的矫顽场不同。当采用前述方法对第一永磁层9和第二永磁层10进行先后两次的充磁后，第一永磁层9和第二永磁层10会具有相反的磁矩方向(磁化方向)，第一永磁层9提供图9中虚线箭头15所示方向的偏置场，将TMR单元18中自由层的磁矩偏置在箭头2所示的方向，第二永磁层10提供图9中实线箭头17所示方向的偏置场，将TMR单元18’中自由层的磁矩偏置在箭头2’所示的方向，而两个TMR单元(18、18’)的钉扎层的磁矩方向均为黑色实心箭头5所示的方向。当施加一个外加磁场6时，由于自由层的磁矩方向相反，两个TMR单元(18、18’)的电阻值随外加磁场的变化趋势相反。
全桥磁传感器包括基片，基片上设置有TMR单元，TMR单元包括钉扎层、隧道层和自由层，TMR单元构成磁电阻元件。如图9所示，4组桥式连接的磁电阻元件(R1、R2、R3、R4)形成全桥式的结构。每个磁电阻元件的结构相同，钉扎层的磁化方向相同(箭头5所示方向)。在每一TMR单元的两侧分别设置有为TMR单元提供偏置场的永磁层，相邻的TMR单元的永磁层的矫顽场不同，相对的TMR单元的永磁层的矫顽场相同。即，图9中，磁电阻元件R1的TMR单元18的偏置场由一对第一永磁层9提供，与磁电阻元件R1相邻的磁电阻元件R2的TMR单元18’的偏置场由一对第二永磁层10提供，第一永磁层9的矫顽场和第二永磁层10的矫顽场不同，与磁电阻元件R1相对的磁电阻元件R4的TMR单元18的偏置场由一对第一永磁层9提供，与磁电阻元件R2相对的磁电阻元件R3的TMR单元18’的偏置场由一对第二永磁层10提供。第一永磁层9将磁电阻元件R1、R4中TMR单元自由层的磁矩方向(磁化方向)偏置在箭头2所示方向，第二永磁层10将磁电阻元件R2、R3中TMR单元自由层的磁矩方向(磁化方向)偏置在箭头2’所示方向。本实施例的第一永磁层9为CoPt单层膜，第二永磁层10为CoPt/SiO2/CoPt多层膜。由于磁传感器中，相邻的磁电阻元件(TMR单元)的自由层磁矩方向相反，当处于同一外加磁场作用范围内时，两者会呈现出相反的电阻变化趋势，从而可以实现更宽的探测范围。
本发明的全桥磁传感器的制备方法为：
提供基片；
在基片上沉积TMR单元；
在每一TMR单元的两侧分别沉积永磁层，永磁层对为TMR单元提供偏置场，TMR单元和永磁层桥式连接形成推拉式全桥结构，其中，相邻的TMR单元的永磁层的矫顽场不同，相对的TMR单元的永磁层的矫顽场相同；即在一个TMR单元18的两侧沉积第一永磁层9，在与其相邻的TMR单元18’的两侧沉积第二永磁层10，第一永磁层9和第二永磁层10的矫顽场不同，假设第一永磁层9的矫顽场大于第二永磁层10的矫顽场；在充磁之前，TMR单元的钉扎层的磁矩方向均相同，自由层的磁矩方向也相同；
用磁场强度大于永磁层中矫顽场较大值的外加磁场沿与TMR单元钉扎层磁矩方向同向平行的方向对永磁层进行第一次充磁，使两种矫顽场不同的永磁层成磁化状态；如先沿图9中箭头19所示方向，用磁场强度大于第一永磁层9的矫顽场的外加磁场进行第一次充磁，使第一永磁层9和第二永磁层10成磁化状态，撤去外加磁场后，第一永磁层9和第二永磁层10的磁矩(化)方向相同；
再用磁场强度介于第一永磁层的矫顽场和第二永磁层的矫顽场的外加磁场沿与第一次充磁方向相反的方向对永磁层进行第二次充磁；即再沿图9中箭头20所示方向，用磁场强度在第二永磁层10的矫顽场和第一永磁层9的矫顽场之间的外加磁场对第一永磁层9和第二永磁层10进行第二次充磁，由于第二次充磁时外加磁场的磁场强度小于第一永磁层9的矫顽场，第一永磁层9的磁矩不变，而外加磁场的磁场强大于第二永磁层10的矫顽场，第二永磁层10的磁矩会发生翻转，当撤去第二次充磁的外加磁场后，第一永磁层9和第二永磁层10的剩余场的方向(磁化方向)相反；两次充磁后，第一永磁层对(9)使磁电阻元件R1、R4的TMR单元的自由层的磁化方向沿箭头2所示方向，第二永磁层对(10)使磁电阻元件R2、R3的TMR单元的自由层的磁化方向沿箭头2’所示方向，箭头2和箭头2’的方向相反，即第一、第二永磁层将对应的TMR单元的自由层的磁矩偏置在两个相反的方向；测量时，如测量范围内具有一外部磁场时(图9中的箭头6)，磁电阻元件R1、R4自由层的磁化方向2靠近钉扎层的磁矩方向5，其电阻减小；磁电阻元件R2、R3的自由层的磁化方向2’远离钉扎层的磁化方向5，其电阻增大；在当器件处于恒定的工作电压Vin下时，V+和V-间的电压发生相应的变化，即构成全桥结构。图10为该全桥结构磁传感器的典型电压输出曲线，相比于现有技术中单一材料永磁层的设计，本发明采用两种材料制成永磁层，为不同的TMR单元提供不同的偏置场，可以实现更宽的探测范围。
进一步的，本发明的永磁层的长度远大于永磁层对之间的距离，TMR结构单元平行排布。本发明的采用不同材料的永磁层为不同的TMR单元提供偏置场，使不同TMR单元的自由层的磁矩被偏置于不同的方向，当有外部磁场作用时，自由层和钉扎层相对取向的变化可引起传感器磁阻的变化，从而实现磁场的探测。本发明的TMR磁传感器经过两次强度和方向不同的充磁过程后即可实现在单一芯片上一次形成全桥结构，制备工艺简单方便，工艺难度低，无需激光退火和二次沉积，相比于以往激光退火技术可以大幅降低生产成本，相比于以往的二次沉积技术，可以提高器件生产的稳定性。
当然，本发明的技术构思并不仅限于上述实施例，还可以依据本发明的构思得到许多不同的具体方案，例如，永磁材料还可以是SmCo，CoCrPt等材料或者其复合结构；矫顽场的不同除了可以采用不同的永磁材料来实现外，对于同一种材料来说，也可以通过改变材料的厚度来得到不同的矫顽场；磁电阻元件可以是TMR单元，也可以是TMR阵列；诸如此等改变以及等效变换均应包含在本发明所述的范围之内。
Claims (6)
1.一种TMR全桥磁传感器，包括：基片和设置于所述基片上的TMR单元，所述TMR单元包括自由层、钉扎层和隧道层，所述TMR单元的两侧设置有为其提供偏置场的永磁层，4组桥式连接的TMR单元形成全桥结构；
其特征在于：
所述TMR单元的钉扎层的磁矩方向相同，相邻的TMR单元的自由层的磁矩方向相反，相对的TMR单元的自由层的磁矩方向相同；
所述永磁层包括第一永磁层和第二永磁层，第一永磁层的矫顽场和第二永磁层的矫顽场不同，4组TMR单元中，其中两组相对的TMR单元的偏置场由第一永磁层提供，另外两组相对的TMR单元的偏置场由第二永磁层提供；
所述第一永磁层和第二永磁层分别由两种矫顽场不同的永磁材料沉积形成，或所述第一永磁层和第二永磁层分别由不同厚度的同一种永磁材料沉积形成。
2.一种TMR全桥磁传感器，包括：基片和设置于所述基片上的4组TMR单元，4组TMR单元桥式连接形成全桥结构，所述TMR单元包括自由层、钉扎层和隧道层，所述TMR单元的钉扎层的磁矩方向相同，所述TMR单元的两侧设置有为其提供偏置场的永磁层；
其特征在于：
所述永磁层包括矫顽场互不相同的第一永磁层和第二永磁层，所述第一永磁层的磁化方向和第二永磁层的磁化方向相反，所述第一永磁层设置于两组相对布置的TMR单元的两侧，所述第二永磁层设置于另外两组相对布置的TMR单元的两侧；
所述第一永磁层和第二永磁层分别由两种矫顽场不同的永磁材料沉积形成，或所述第一永磁层和第二永磁层分别由不同厚度的同一种永磁材料沉积形成。
3.一种TMR全桥磁传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供基片；
在所述基片上沉积TMR单元，TMR单元的钉扎层的磁矩方向相同，4组TMR单元桥式连接形成全桥结构；
在每一TMR单元的两侧分别沉积永磁层，位于相对位置的TMR单元的永磁层的矫顽场相同，位于相邻位置的TMR单元的永磁层的矫顽场不同；
用磁场强度大于永磁层中矫顽场较大值的外加磁场沿与TMR单元钉扎层磁矩方向同向平行的方向对永磁层进行第一次充磁；
再用磁场强度介于两种永磁层的矫顽场之间的外加磁场沿与第一次充磁方向相反的方向进行第二次充磁，撤去外加磁场后，相邻的TMR单元的自由层的磁矩方向相反，相对的TMR单元的自由层的磁矩方向相同。
4.如权利要求3所述的TMR全桥磁传感器的制备方法，其特征在于：采用两种不同的永磁材料沉积形成矫顽场不同的永磁层，或者采用不同厚度的同一种永磁材料沉积形成矫顽场不同的永磁层。
5.一种TMR全桥磁传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
提供基片；
在所述基片上一次制备4组TMR单元，TMR单元桥式连接形成全桥结构；
在一组TMR单元的两侧分别沉积第一永磁层，在与该TMR单元相邻的TMR单元的两侧分别沉积第二永磁层，在与该TMR单元相对的TMR单元的两侧分别沉积第二永磁层，所述第一永磁层的矫顽场和所述第二永磁层的矫顽场不同；
用磁场强度大于永磁层中矫顽场较大值的外加磁场沿与TMR单元钉扎层磁矩方向同向平行的方向对永磁层进行第一次充磁；
再用磁场强度介于第一、第二永磁层的矫顽场之间的外加磁场沿与第一次充磁方向相反的方向进行第二次充磁，撤去外加磁场后，相邻的TMR单元的自由层的磁矩方向相反，相对的TMR单元的自由层的磁矩方向相同。
6.如权利要求5所述的TMR全桥磁传感器的制备方法，其特征在于：所述第一永磁层和第二永磁层分别由两种矫顽场不同的永磁材料沉积形成，或所述第一永磁层和第二永磁层分别由不同厚度的同一种永磁材料沉积形成。
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