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CN113316725A - 具有加以激光退火的单个tmr膜的磁性传感器阵列及其表征 - Google Patents

具有加以激光退火的单个tmr膜的磁性传感器阵列及其表征 Download PDF

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CN113316725A
CN113316725A CN202080007183.3A CN202080007183A CN113316725A CN 113316725 A CN113316725 A CN 113316725A CN 202080007183 A CN202080007183 A CN 202080007183A CN 113316725 A CN113316725 A CN 113316725A
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resistor
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郑元凯
毛明
D·毛里
胡志清
钱震中
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Western Digital Technologies Inc
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Abstract

本公开整体涉及具有四个电阻器的惠斯通电桥阵列。每个电阻器包括多个TMR膜。每个电阻器具有相同的TMR膜。两个电阻器的这些TMR膜具有参考层，这些参考层相对于另外两个电阻器的这些TMR膜具有反平行的磁性取向。为了确保该反平行磁性取向，这些TMR膜全部同时形成并且同时在磁场中退火。此后，两个电阻器的这些TMR膜在磁场中第二次退火，而另外两个电阻器的这些TMR膜不第二次退火。

Description

具有加以激光退火的单个TMR膜的磁性传感器阵列及其表征
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年5月20日提交的美国专利申请号16/879,601的优先权，该专利申请要求2019年12月27日提交的美国临时专利申请序列号62/954,199的权益，这两个专利申请全文以引用方式并入本文。
背景技术
技术领域
本公开的实施方案整体涉及惠斯通电桥阵列及其制造方法。
相关领域的描述
惠斯通电桥是用于通过平衡电桥电路的两个支路来测量未知电阻的电路，其中一个支路包含未知部件。与简单的分压器相比，惠斯通电路提供了极其准确的测量结果。
惠斯通电桥包括多个电阻器，尤其是最近包括磁性材料诸如磁传感器。磁传感器可包括霍尔效应磁传感器、各向异性磁阻传感器(AMR)、巨磁阻(GMR)传感器和隧道磁阻(TMR)传感器。与其他磁传感器相比，TMR传感器具有非常高的灵敏度。
惠斯通电桥阵列具有线性输出信号并抵抗环境温度。惠斯通电桥阵列中的任何温度变化均被消除。惠斯通电桥阵列具有四个电阻器。这些电阻器中的两个电阻器具有相同的电阻，而其余两个电阻器相对于彼此具有相同的电阻，但不同于初始的该两个电阻器。
制造不同的电阻器以实现不同的电阻可能是昂贵且耗时的。因此，本领域需要能够以经济且省时的方式制造的惠斯通电桥阵列。
发明内容
本公开整体涉及具有四个电阻器的惠斯通电桥阵列。每个电阻器包括多个TMR膜。每个电阻器具有相同的TMR膜。两个电阻器的这些TMR膜具有参考层，这些参考层相对于另外两个电阻器的这些TMR膜(的参考层)具有反平行的磁性取向。为了确保该反平行磁性取向，这些TMR膜全部同时形成并且同时在磁场中退火。此后，两个电阻器的这些TMR膜在磁场中第二次退火，而另外两个电阻器的这些TMR膜不第二次退火。
在一个实施方案中，TMR传感器装置包括：第一电阻器，该第一电阻器包括具有第一参考层的至少一个第一隧道磁阻(TMR)膜；和第二电阻器，该第二电阻器包括具有第二参考层的至少一个第二TMR膜，其中第一TMR膜和第二TMR膜基本上相同，并且其中第一参考层和第二参考层具有反平行的磁性取向。
在另一个实施方案中，TMR传感器装置包括四个电阻器，其中每个电阻器包括至少一个隧道磁阻(TMR)膜，这些TMR膜包括参考层，其中每个电阻器中TMR膜相同，并且其中至少两个TMR膜的参考层具有反平行的磁性取向。
在另一个实施方案中，制造TMR传感器装置的方法包括：在基板上形成第一隧道磁阻(TMR)膜；在基板上形成第二TMR膜；在磁场中使第一TMR膜和第二TMR膜退火；以及在磁场中使第二TMR膜第二次退火。
附图说明
因此，通过参考实施方案，可以获得详细理解本公开的上述特征的方式、本公开的更具体描述、上述简要概述，所述实施方案中的一些在附图中示出。然而，应当注意的是，附图仅示出了本公开的典型实施方案并且因此不应视为限制其范围，因为本公开可以允许其他同等有效的实施方案。
图1是惠斯通电桥阵列设计的示意图。
图2A至图2G是根据一个实施方案的处于各个制造阶段的TMR结构的示意图。
图3A和3B是根据一个实施方案的在第一次退火之前和之后的TMR结构的示意图。
图3C是根据一个实施方案的在第二次退火之后的TMR结构的示意图。
图4是示出在第二次退火之后TMR膜200、250的R-H曲线的曲线图。
图5是示出根据一个实施方案的已经退火的TMR膜的电阻面积和TMR的曲线图。
图6是惠斯通电桥阵列的示意图，其中每个电阻器具有多个TMR结构。
图7是示出制造惠斯通电桥阵列的方法的流程图。
为了有助于理解，在可能的情况下，使用相同的参考标号来表示附图中共有的相同元件。可以设想是，在一个实施方案中公开的元件可以有利地用于其他实施方案而无需具体叙述。
具体实施方式
在下文中，参考本公开的实施方案。然而，应当理解的是，本公开不限于具体描述的实施方案。相反，思考以下特征和元件的任何组合(无论是否与不同实施方案相关)以实现和实践本公开。此外，尽管本公开的实施方案可以实现优于其他可能解决方案和/或优于现有技术的优点，但是否通过给定实施方案来实现特定优点不是对本公开的限制。因此，以下方面、特征、实施方案和优点仅是说明性的，并且不被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。同样地，对“本公开”的引用不应当被解释为本文公开的任何发明主题的概括，并且不应当被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。
本公开整体涉及具有四个电阻器的惠斯通电桥阵列。每个电阻器包括多个TMR膜。每个电阻器具有相同的TMR膜。两个电阻器的这些TMR膜具有参考层，这些参考层相对于另外两个电阻器的这些TMR膜(的参考层)具有反平行的磁性取向。为了确保该反平行磁性取向，这些TMR膜全部同时形成并且同时在磁场中退火。此后，两个电阻器的这些TMR膜在磁场中第二次退火，而另外两个电阻器的这些TMR膜不第二次退火。
图1是惠斯通电桥阵列100设计的示意图。阵列100包括偏置源102、第一电阻器104、第二电阻器106、第三电阻器108、第四电阻器110、第一传感器112、第二传感器114和接地连接件116。从偏置源102到接地连接件116跨阵列施加偏置电压。第一传感器112和第二传感器114感测所施加电压的输出。来自电阻器104、106、108、110的任何温度变化均可被抵消。
如本文所讨论，电阻器104、106、108、110各自包括TMR传感器。在一个实施方案中，TMR传感器各自是独特且不同的，使得电阻器104、106、108、110具有不同电阻。在另一个实施方案中，TMR传感器相同，但是电阻器104、106、108、110不同。在又一个实施方案中，电阻器104、110彼此相同(因为包括电阻器104、110的TMR传感器彼此相同)，并且电阻器106、108彼此相同(因为包括电阻器106、108的TMR传感器彼此相同)但与电阻器104、110不同。对于阵列100中的TMR传感器，阵列100的RA为约100欧姆/平方微米。
典型的磁场传感器在惠斯通电桥电路中使用MR(磁阻)装置。该传感器需要MR装置在电桥中不同地变化。如本文所讨论，制造磁场传感器的新方法是在同一层中制造两个不同的TMR膜。TMR膜的可靠性和性能确定磁阻响应。这样，结合不同TMR膜特征，可制造用于磁场传感器的完美惠斯通电桥设计。
关于图1，如果包括电阻器104、106、108、110的TMR传感器的自由层具有与钉扎层磁化方向成+45°或-45°的长轴，则由于形状各向异性，自由层易磁化轴被限制为沿着长轴，并且磁化方向可以如图1所示通过来自设置线电流的安培场设置，尤其是在于自由层顶部上存在正交于自由层长轴的设置线的情形下。
当沿着Y轴施加磁场时，电阻器110和104随场增大而增大，而电阻器106、108随场增大而减小。这种不同的响应实现惠斯通电桥，并且传感器灵敏度与输出电压成比例，该输出电压与电阻器110(或电阻器104)和电阻器106(或电阻器108)之间的差值成比例。然而，在使用中，由于45°自由层或钉扎层初始状态，仅一半的磁阻变化被使用。如果自由层到钉扎层初始状态可为90°并且仍然具有两种不同的磁阻变化，则传感器灵敏度可增加两倍。
如果自由层和钉扎层正交，则钉扎层磁化方向由磁性退火方向设置。通常，电阻器104、106、108、110由相同的TMR膜制成并且经历相同的过程，因此全部具有相同的钉扎层方向。每个装置都可以全MR比来工作，但是所有装置都以相同的方式响应于外部场，因此根本不存在输出电压。解决该问题的简单方法是通过用厚NiFe膜覆盖来屏蔽电阻器106和电阻器108，使得电阻器106和电阻器108将不响应磁场。另选地，可用恒定电阻器代替电阻器106和108。然而，这种半桥感测方案也将降低输出电压并因此限制灵敏度。
图2A至图2G是根据一个实施方案的处于各个制造阶段的TMR结构200、250的示意图。如图2A所示，每个TMR结构200、250包括晶种层202。针对每个TMR结构200、250同时形成晶种层202。应当理解，术语TMR结构、TMR传感器和TMR膜在说明书通篇中可互换使用。在一个实施方案中，晶种层202包含导电材料诸如钌，并且具有介于约10埃至约100埃的厚度，并且通过熟知的沉积方法诸如电镀、化学镀或溅镀进行沉积。另外，应当理解，虽然钌已被例示为晶种层202材料，但也设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于将钌用于晶种层202。
反铁磁(AFM)层204设置在晶种层202上，如图2B所示。用于AFM层204的合适材料包括厚度介于约40埃至约500埃之间(诸如介于约40埃和约100埃之间)的IrMn或PtMn。AFM层204可通过熟知的沉积方法(诸如溅射)形成。另外，应当理解，虽然IrMn和PtMn已被例示为AFM层204材料，但也设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于将IrMn或PtMn用于AFM层204。
钉扎层206设置在AFM层204上，如图2C所示。用于钉扎层206的合适材料包括厚度介于约20埃和约30埃之间的CoFe或Co/CoFe/Co多层叠堆。钉扎层206可通过熟知的沉积方法(诸如溅射)形成。另外，应当理解，虽然CoFe或Co/CoFe/Co已被例示为钉扎层206材料，但也设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于将CoFe或Co/CoFe/Co用于钉扎层206。钉扎层被AFM层204钉扎，并且因此当施加外部场时钉扎层206的磁矩将不会变化。
间隔层208设置在钉扎层206上，如图2D所示。用于间隔层208的合适材料包括厚度介于约4埃至约10埃之间的Ru。间隔层208可通过熟知的沉积方法(诸如溅射)形成。另外，应当理解，虽然钌已被例示为间隔层208材料，但也设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于将钌用于间隔层208。
参考层210设置在间隔层208上，如图2E所示。用于参考层210的合适材料包括作为多层叠堆的CoFe/Ta/CoFeB/CoFe。第一CoFe层可具有介于约8埃至约10埃之间的厚度。Ta层可具有介于约0.5埃至约2埃之间的厚度。CoFeB层可具有介于约10埃至约15埃之间的厚度。第二CoFe层可具有介于约3埃至约10埃之间的厚度。参考层210可通过熟知的沉积方法(诸如溅射)形成。另外，应当理解，虽然CoFe/Ta/CoFeB/CoFe已被例示为参考层210材料，但也设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于将CoFe/Ta/CoFeB/CoFe用于参考层210。参考层210通过间隔层208与钉扎层206反铁磁地耦接，使得参考层210的磁矩也是固定的。
阻挡层212设置在参考层210上，如图2F所示。用于阻挡层212的合适材料包括厚度介于约10埃至约20埃之间的MgO。应当理解，虽然MgO被例示为阻挡层212，但也设想了其他绝缘材料。
自由层214设置在阻挡层212上，如图2G所示。用于自由层214的合适材料包括CoFe/CoFeB/Ta/NiFe多层叠堆。CoFe层可具有介于约3埃至约10埃之间的厚度。CoFeB层可具有介于约10埃至约20埃之间的厚度。Ta层可具有介于约0.5埃至约2埃之间的厚度。NiFe层可具有介于约3埃至约300埃之间，诸如介于约3埃和约10埃之间或介于约10埃和约300埃之间的厚度。自由层214可通过熟知的沉积方法(诸如溅射)形成。此外，应当理解，虽然CoFe/CoFeB/Ta/NiFe已被例示为自由层214材料，但也设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于将CoFe/CoFeB/Ta/NiFe用于自由层214。在操作中，自由层214可略微地偏置以获得在施加外部场时可旋转的线性信号。另外，可在自由层214上方形成封盖层。
在膜沉积之后，TMR膜200、250利用所施加的磁场在真空中退火。在一个实施方案中，在磁烘箱中，将TMR膜200、250以介于约250摄氏度至约300摄氏度之间的温度、在介于约10,000Oe至约50,000Oe之间的磁场下退火。图3A示出了在退火之前钉扎层206、参考层210和自由层214的磁矩。钉扎层206被AFM层204钉扎，如箭头302所示，并且当施加外部场时磁矩将不会变化。参考层210通过薄间隔层208与钉扎层206反铁磁地耦接，如由箭头304所示。参考层210的磁矩也是固定的。自由层214可略微地偏置以获得线性信号。当如由箭头306所示施加外部场时，自由层214的磁矩可旋转。
在退火之后，参考层210的磁矩将已翻转，如图3B中的箭头308所示。为了获得两个不同的TMR膜200、250，发生第二次选择性退火过程以便使参考层206彼此反平行。例如，TMR膜250可选择性地退火，而TMR膜200不退火。在这种情况下，TMR膜200可被掩蔽以防止选择性退火。在一个实施方案中，通过聚焦退火(focused annealing)处理诸如激光退火使TMR膜250退火，而不掩蔽TMR膜200。应当理解，TMR膜200可选择性地退火，而TMR膜250不退火。
为了执行第二次退火，首先选择膜，诸如TMR膜250。利用激光器连同外部磁场使TMR膜250选择性地退火。在一个实施方案中，激光器将是激光束并且具有小于1mm的尺寸。如果在第二次退火中TMR膜250退火，则TMR膜200不退火。因此，TMR膜250将具有翻转的参考层210的磁矩，如箭头310所示，而TMR膜200的参考层210的磁矩将不翻转，如图3C所示。在一个实施方案中，在第二次退火期间施加的外部场介于约3000Oe和约6000Oe之间，并且TMR膜200不被掩蔽。激光器可在任何熟知的波长下工作，并且不限于特定的工作波长。
在第二次退火之后，使用电流平面隧穿(CIPT)方法来表征TMR膜200、250，以确保激光退火产生期望的特性。图4是示出在第二次退火之后TMR膜200、250的R-H曲线的曲线图。因为参考层210具有反平行(换句话讲，相反的磁性方向)的磁矩，所以TMR膜200、250将不同地感测外部场，一个具有正斜率，并且另一个具有负斜率。图5示出了两个TMR膜200、250的电阻面积(RA)和TMR。使用CIPT，第二次退火的影响被确认为TMR膜250已翻转参考层210的磁矩而不改变RA和TMR。
图6是惠斯通电桥阵列600的示意图，其中每个电阻器R1、R2、R3、R4具有多个TMR结构。R1可对应于电阻器104；R2可对应于电阻器106；R3可对应于电阻器110；并且R4可对应于电阻器108。当工作场偏置设为0时，则R1＝R2＝R3＝R4。另外，基于TMR结构，电阻器R1和R3不同于电阻器R2和R4，以提供两种不同的磁阻响应。
在阵列600中，每个电阻器R1、R2、R3、R4包括多个TMR结构200、250。更具体地讲，在一个实施方案中，电阻器R1和R3将包括多个TMR结构200，并且电阻器R2和R4将包括多个TMR结构250。在另一个实施方案中，电阻器R1和R3将包括多个TMR结构250，并且电阻器R2和R4将包括多个TMR结构200。为简单起见，图6示出了电阻器R1和R3具有TMR结构200，而电阻器R2和R4具有TMR结构250。电阻器R1和R3中的TMR结构200、250的数量和设计都相同。类似地，电阻器R2和R4中的TMR结构200、250的数量和设计也都相同。
图7是示出制造惠斯通电桥阵列的方法700的流程图。该方法通过以下步骤操作：首先在步骤702中，同时形成多个TMR膜。同时形成的TMR膜是相同的。然后在步骤704中，在第一次退火过程中使TMR膜退火以设置每个TMR膜的参考层的磁矩。此后在步骤706中，使TMR膜中的少于所有TMR膜第二次退火以使二次退火的TMR膜的磁矩翻转。在第二次退火期间，未退火的TMR膜将不会翻转参考层的磁矩。因此，所得的惠斯通电桥阵列将包括一些TMR膜具有磁矩方向在第一方向上的参考层，而剩余TMR膜将具有磁矩方向在第二方向上的参考层，该第二方向与第一方向相反并因此与第一方向反平行。以相同方式形成TMR膜并使TMR膜经受相同的第一次退火过程得到有效制备的惠斯通电桥阵列。此外，不仅在时间方面实现了效率，而且因为TMR膜可同时制造，所以也节省了成本。
在一个实施方案中，TMR传感器装置包括：第一电阻器，该第一电阻器包括具有第一参考层的至少一个第一隧道磁阻(TMR)膜；和第二电阻器，该第二电阻器包括具有第二参考层的至少一个第二TMR膜，其中第一TMR膜和第二TMR膜基本上相同，并且其中第一参考层和第二参考层具有反平行的磁性取向。惠斯通电桥阵列还包括第三电阻器，该第三电阻器包括具有第三参考层的至少一个第三TMR膜；和第四电阻器，该第四电阻器包括具有第四参考层的至少一个第四TMR膜。第三TMR膜和第四TMR膜基本上相同，并且其中第三参考层和第四参考层具有反平行的磁性取向。第一TMR膜、第二TMR膜、第三TMR膜和第四TMR膜基本上相同。第一参考层和第三参考层具有平行的磁性取向，并且其中第二参考层和第四参考层具有平行的磁性取向。第一TMR膜和第二TMR膜各自包括：晶种层；反铁磁层，该反铁磁层设置在晶种层上；钉扎层，该钉扎层设置在反铁磁层上；间隔层，该间隔层设置在钉扎层上。参考层，该参考层设置在间隔层上，其中该参考层为第一参考层或第二参考层；阻挡层，该阻挡层设置在参考层上；和自由层，该自由层设置在阻挡层上。第一TMR膜具有含有正斜率的R-H曲线，并且第二TMR膜具有含有负斜率的R-H曲线。第一电阻器和第二电阻器具有相同的电阻面积(RA)。
在另一个实施方案中，TMR传感器装置包括四个电阻器，其中每个电阻器包括至少一个隧道磁阻(TMR)膜，这些TMR膜包括参考层，其中每个电阻器中TMR膜相同，并且其中至少两个TMR膜的参考层具有反平行的磁性取向。每个TMR膜包括：晶种层；反铁磁层，该反铁磁层设置在晶种层上；钉扎层，该钉扎层设置在反铁磁层上；间隔层，该间隔层设置在钉扎层上。参考层，该参考层设置在间隔层上；阻挡层，该阻挡层设置在参考层上；和自由层，该自由层设置在阻挡层上。晶种层和间隔层包含相同的材料。晶种层和间隔层各自包含钌。每个电阻器具有相同数量的TMR膜。每个电阻器具有相同的电阻面积(RA)。
在另一个实施方案中，制造TMR传感器装置的方法包括：在基板上形成第一隧道磁阻(TMR)膜；在基板上形成第二TMR膜；在磁场中使第一TMR膜和第二TMR膜退火；以及在磁场中使第二TMR膜第二次退火。在第二TMR膜的第二次退火期间，第一TMR膜不退火。用于使第二TMR膜第二次退火的磁场小于用于使第一TMR膜和第二TMR膜退火的磁场。通过在磁场中激光退火来执行使第二TMR膜第二次退火。在激光束尺寸小于1mm的情况下发生激光退火。使第二TMR膜在磁场中第二次退火期间，第一TMR膜不被掩蔽。
在一个实施方案中，TMR传感器用于作为单轴传感器操作的相机中。此类传感器的示例见于美国专利申请公布2019/0020822A1中，该专利申请公布以引用方式并入本文。然而，预期TMR传感器可用作二维或甚至三维传感器。另外，预期TMR传感器可集成并用于除了相机之外的惯性测量单元技术中，诸如可穿戴装置、罗盘和MEMS装置。此外，TMR传感器可作为位置传感器、桥角传感器、磁开关、电流传感器或它们的组合来操作。TMR传感器可用于通过使用TMR传感器作为位置和角度传感器来聚焦相机，诸如智能电话相机。另外，TMR传感器在汽车工业中也可以作为开关、电流和角度传感器来替代电流霍尔传感器、各向异性磁阻(AMR)传感器和巨磁阻(GMR)传感器。TMR传感器也可在无人机和机器人工业中用作位置和角度传感器。医疗装置也可利用TMR传感器来对输注系统进行流量控制，还可以使用内窥镜相机传感器等。因此，本文所讨论的TMR传感器具有远远超出智能电话相机的应用，并且因此不应限于用作智能电话相机的传感器。此外，TMR传感器不需要布置成惠斯通电桥布置，而是能够以任何数量的方式布置。
通过对于所有电阻器形成相同的TMR膜，然后使参考层反平行以选择TMR膜，能够以经济且省时的方式制造惠斯通电桥阵列。
虽然前述内容针对本公开的实施方案，但是可以在不脱离本公开的基本范围的情况下设想本公开的其他和另外的实施方案，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。

Claims (20)

1.一种隧道磁阻(TMR)传感器装置，包括：
第一电阻器，所述第一电阻器包括具有第一参考层的至少一个第一TMR膜；和
第二电阻器，所述第二电阻器包括具有第二参考层的至少一个第二TMR膜，其中所述第一TMR膜和所述第二TMR膜基本上相同，并且其中所述第一参考层和所述第二参考层具有反平行的磁性取向。
2.根据权利要求1所述的TMR传感器装置，还包括：
第三电阻器，所述第三电阻器包括具有第三参考层的至少一个第三TMR膜；和
第四电阻器，所述第四电阻器包括具有第四参考层的至少一个第四TMR膜。
3.根据权利要求2所述的TMR传感器装置，其中所述第三TMR膜和所述第四TMR膜基本上相同，并且其中所述第三参考层和所述第四参考层具有反平行的磁性取向。
4.根据权利要求3所述的TMR传感器装置，其中所述第一TMR膜、所述第二TMR膜、所述第三TMR膜和所述第四TMR膜基本上相同。
5.根据权利要求4所述的TMR传感器装置，其中所述第一参考层和所述第三参考层具有平行的磁性取向，并且其中所述第二参考层和所述第四参考层具有平行的磁性取向。
6.根据权利要求1所述的TMR传感器装置，其中所述第一TMR膜和所述第二TMR膜各自包括：
晶种层；
反铁磁层，所述反铁磁层设置在所述晶种层上；
钉扎层，所述钉扎层设置在所述反铁磁层上；
间隔层，所述间隔层设置在所述钉扎层上；
参考层，所述参考层设置在所述间隔层上，其中所述参考层为所述第一参考层或所述第二参考层；
阻挡层，所述阻挡层设置在所述参考层上；和
自由层，所述自由层设置在所述阻挡层上。
7.根据权利要求1所述的TMR传感器装置，其中所述第一TMR膜具有含有正斜率的R-H曲线，并且所述第二TMR膜具有含有负斜率的R-H曲线。
8.根据权利要求1所述的TMR传感器装置，其中所述第一电阻器和所述第二电阻器具有相同的电阻面积(RA)。
9.一种TMR传感器装置，包括：
四个电阻器，其中每个电阻器包括至少一个隧道磁阻(TMR)膜，所述TMR膜包括参考层，其中每个电阻器中所述TMR膜相同，并且其中至少两个TMR膜的所述参考层具有反平行的磁性取向。
10.根据权利要求9所述的TMR传感器装置，其中每个TMR膜包括：
晶种层；
反铁磁层，所述反铁磁层设置在所述晶种层上；
钉扎层，所述钉扎层设置在所述反铁磁层上；
间隔层，所述间隔层设置在所述钉扎层上；
所述参考层，所述参考层设置在所述间隔层上；
阻挡层，所述阻挡层设置在所述参考层上；和
自由层，所述自由层设置在所述阻挡层上。
11.根据权利要求10所述的TMR传感器装置，其中所述晶种层和所述间隔层包含相同的材料。
12.根据权利要求11所述的TMR传感器装置，其中所述晶种层和所述间隔层各自包含钌。
13.根据权利要求9所述的TMR传感器装置，其中每个电阻器具有相同数量的TMR膜。
14.根据权利要求9所述的TMR传感器装置，其中每个电阻器具有相同的电阻面积(RA)。
15.一种制造TMR传感器装置的方法，包括：
在基板上形成第一隧道磁阻(TMR)膜；
在所述基板上形成第二TMR膜；
在磁场中使所述第一TMR膜和所述第二TMR膜退火；以及
在磁场中使所述第二TMR膜第二次退火。
16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述第二TMR膜的所述第二次退火期间，所述第一TMR膜不退火。
17.根据权利要求15所述的方法，其中用于使所述第二TMR膜第二次退火的所述磁场小于用于使所述第一TMR膜和所述第二TMR膜退火的所述磁场。
18.根据权利要求15所述的方法，其中通过在磁场中激光退火来执行使所述第二TMR膜第二次退火。
19.根据权利要求18所述的方法，其中在激光束尺寸小于1mm的情况下发生所述激光退火。
20.根据权利要求15所述的方法，其中在使所述第二TMR膜第二次退火期间，所述第一TMR膜不被掩蔽。
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