DE10128150C1 - Magnetoresistive sensor system used as angle sensor comprises soft magnetic measuring layer system and hard magnetic reference layer system - Google Patents
Magnetoresistive sensor system used as angle sensor comprises soft magnetic measuring layer system and hard magnetic reference layer systemInfo
- Publication number
- DE10128150C1 DE10128150C1 DE10128150A DE10128150A DE10128150C1 DE 10128150 C1 DE10128150 C1 DE 10128150C1 DE 10128150 A DE10128150 A DE 10128150A DE 10128150 A DE10128150 A DE 10128150A DE 10128150 C1 DE10128150 C1 DE 10128150C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- sensor
- magnetic
- layer system
- aaf
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
- H01F10/3272—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn by use of anti-parallel coupled [APC] ferromagnetic layers, e.g. artificial ferrimagnets [AFI], artificial [AAF] or synthetic [SAF] anti-ferromagnets
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein magnetoresistives Sensorsystem, mit einem weichmagnetischen Messschichtsystem und mindestens einem hartmagnetischen Referenzschichtsystem, wobei das Refe renzschichtsystem einen AAF-Schichtverbund mit wenigstens ei ner Referenzschicht aufweist und wobei das Referenzschicht system wenigstens eine antiferromagnetische Schicht umfasst, die benachbart zu einer Magnetschicht des AAF-Schichtverbunds angeordnet ist. Ein entsprechendes Sensorsystem ist der WO 99/58994 A1 zu entnehmen.The invention relates to a magnetoresistive sensor system, with a soft magnetic measuring layer system and at least a hard magnetic reference layer system, the Refe renzschichtsystem an AAF layer composite with at least one ner reference layer and wherein the reference layer system comprises at least one antiferromagnetic layer, which are adjacent to a magnetic layer of the AAF layer composite is arranged. A corresponding sensor system is the WO 99/58994 A1.
Derartige Sensorsysteme werden beispielsweise als Magnetfeld detektoren eingesetzt. Ein zentraler Bestandteil hierbei ist das Referenzschichtsystem, das als AAF-System (AAF = artifi cal anti ferromagnetic) ausgebildet ist. Ein derartiges AAF- System ist aufgrund seiner hohen magnetischen Steifigkeit und der relativ geringen Kopplung zum Messschichtsystem durch den sogenannten Orange-Peel-Effekt und/oder durch makroskopische magnetostatische Kopplungsfelder von Vorteil. Ein AAF-System besteht in der Regel aus einer ersten Magnetschicht oder ei nem Magnetschichtsystem, einer antiferromagnetischen Kopp lungsschicht und einer zweiten magnetischen Schicht oder ei nem magnetischen Schichtsystem, das mit seiner Magnetisierung über die antiferromagnetische Kopplungsschicht entgegenge setzt zur Magnetisierung der unteren Magnetschicht gekoppelt wird. Ein solches AAF-System kann z. B. aus zwei magnetischen Co-Schichten und einer antiferromagnetischen Kopplungsschicht aus Cu gebildet werden.Such sensor systems are used, for example, as a magnetic field detectors used. A central part of this is the reference layer system, which is known as the AAF system (AAF = artifi cal anti ferromagnetic) is formed. Such an AAF System is due to its high magnetic rigidity and the relatively low coupling to the measuring layer system by the so-called orange peel effect and / or by macroscopic Magnetostatic coupling fields are an advantage. An AAF system usually consists of a first magnetic layer or egg a magnetic layer system, an antiferromagnetic coupling tion layer and a second magnetic layer or egg a magnetic layer system with its magnetization against the antiferromagnetic coupling layer sets coupled to magnetization of the lower magnetic layer becomes. Such an AAF system can e.g. B. from two magnetic Co layers and an antiferromagnetic coupling layer are formed from Cu.
Um die Steifigkeit des AAF-Systems, also seine Resistenz ge gen externe äußere Felder zu verbessern ist es üblich, an der dem Messschichtsystem abgewandten Magnetschicht des AAF- Systems eine antiferromagnetische Schicht anzuordnen (vgl. die genannte WO 99/58994 A1). Über diese antiferromagnetische Schicht wird die direkt benachbarte Magnetschicht in ihrer Magnetisierung zusätzlich gepinnt, so dass das AAF-System insgesamt härter wird (exchange pinning oder exchange bia sing).The rigidity of the AAF system, i.e. its resistance It is customary to improve external external fields at the magnetic layer of the AAF facing away from the measuring layer system Systems to arrange an antiferromagnetic layer (cf. the mentioned WO 99/58994 A1). About this antiferromagnetic Layer is the directly adjacent magnetic layer in its Magnetization additionally pinned so that the AAF system overall becomes harder (exchange pinning or exchange bia sing).
Die magnetische Steifigkeit des AAF-System korrespondiert mit der Amplitude des angelegten externen Feldes, das zum Drehen der Magnetisierungen der beiden ferromagnetischen Schichten in die gleiche Richtung, also zur Parallelstellung erforder lich ist. Hierüber wird das magnetische Fenster für Winkel sensoranwendungen eines solchen Sensorsystems begrenzt.The magnetic stiffness of the AAF system corresponds to the amplitude of the applied external field, which is used for turning the magnetizations of the two ferromagnetic layers in the same direction, i.e. required for parallel positioning is. This will be the magnetic window for angles sensor applications of such a sensor system limited.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Sensorsystem anzugeben, welches gemessen am Stand der Technik ein größeres magnetisches Fenster oder Operationsfenster für Winkelsensor anwendungen aufweist.The invention is based on the problem of a sensor system indicate which is a larger one compared to the state of the art magnetic window or operation window for angle sensor applications.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einem Sensorsystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Dicke der antiferromagnetischen Schicht derart bemessen ist, dass sie eine uniaxiale Anisotropie aufweist.The solution to this problem is in a sensor system initially mentioned type provided according to the invention that the Thickness of the antiferromagnetic layer is dimensioned such that it has uniaxial anisotropy.
Bei bekannten Sensorsystemen ist die antiferromagnetische Schicht, die die Magnetisierung der darüber befindlichen fer romagnetischen Schichten durch exchange biasing pinnt, be achtlich dick, was dazu führt, dass eine unidirektionale Ani sotropie gegeben ist. Eine unidirektionale Anisotropie führt jedoch zu asymmetrischen Hysteresekurven, die ihrerseits wie derum zu schmäleren magnetischen Fenstern oder Operations fenstern führen.In known sensor systems, the antiferromagnetic Layer that the magnetization of the fer pinned romagnetic layers by exchange biasing, be eighth thick, which leads to a unidirectional ani sotropy is given. Unidirectional anisotropy leads however to asymmetrical hysteresis curves, which in turn like to narrow magnetic windows or operations lead windows.
Der Erfindung liegt nunmehr die Erkenntnis zugrunde, dass sich eine weitestgehend symmetrische Hysteresekurve dann er reichen lässt, wenn die antiferromagnetische Schicht derart dünn ist, dass sie lediglich eine uniaxiale Anisotropie auf weist. Hierdurch lässt sich das magnetische Fenster bei Ver wendung gleicher Materialien zur Bildung des Sensorsystems deutlich verbreitern. Darüber hinaus erhöht sich die thermi sche Stabilität des Systems, da die blocking-Temperatur, also die Temperatur, oberhalb welcher die Anisotropie der antiferromagnetische Schicht verlorengeht, zunimmt, was hinsichtlich der Temperaturstabilität des gesamten Systems von Vorteil ist.The invention is now based on the knowledge that then a largely symmetrical hysteresis curve if the antiferromagnetic layer is sufficient is thin that they only have a uniaxial anisotropy has. This allows the magnetic window at Ver Use of the same materials to form the sensor system significantly broaden. In addition, the thermi cal stability of the system because of the blocking temperature, so the temperature above which the anisotropy of the antiferromagnetic Layer is lost, what increases in terms the temperature stability of the entire system is an advantage is.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die antiferromagnetische Schicht an der dem Messschichtsystem abgewandten Seite des AAF-Schichtverbundes angeordnet ist. Die Dicke der antiferro magnetischen Schicht wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit des verwendeten Schichtmaterials gewählt und liegt in jedem Fall ≦ 10 nm. Die antiferromagnetische Schicht kann aus einem beliebigen, zum Aufbau derartiger Sensorsysteme bekannterma ßen verwendeten Material bestehen, z. B. aus NiO, FeMn, IrMn, NiMn, PtMn, CrPtMn, RhMn oder PdMn.It is useful if the antiferromagnetic Layer on the side of the AAF layer composite is arranged. The thickness of the antiferro magnetic layer is expediently dependent of the layer material used and lies in each Case ≦ 10 nm. The antiferromagnetic layer can consist of one any known to build such sensor systems material used exist, e.g. B. from NiO, FeMn, IrMn, NiMn, PtMn, CrPtMn, RhMn or PdMn.
Das Sensorsystem selbst kann ein giant-magnetoresistive-, ein magnetic-tunnel-junction- oder ein spin-valve-transistor- System sein.The sensor system itself can be a giant magnetoresistive one magnetic tunnel junction or a spin valve transistor System.
Neben dem Sensorsystem selbst betrifft die Erfindung ferner einen magnetoresistiven 360°-Winkelsensor, bestehend aus zwei auf einem gemeinsamen Substrat angeordneten Sensorbrücken, die jeweils vier Sensorsysteme aufweisen, wobei vier Sensor systeme eine erste Anisotropie und vier Sensorsysteme eine zur ersten in einem Winkel von vorzugsweise 90° stehende zweite Anisotropie aufweisen, wobei sich der Winkelsensor da durch auszeichnet, dass die Sensorsysteme entsprechend der vorbeschriebenen Art ausgebildet sind.In addition to the sensor system itself, the invention further relates to a magnetoresistive 360 ° angle sensor, consisting of two sensor bridges arranged on a common substrate, which each have four sensor systems, four sensors systems an initial anisotropy and four sensor systems one to the first standing at an angle of preferably 90 ° have second anisotropy, the angle sensor being there characterized by that the sensor systems according to the are described above.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbei spiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention he result from the implementation described below game and based on the drawings. Show:
Fig. 1 eine Prinzipsskizze eines erfindungsgemäßen Sensorsystems, Fig. 1 is a schematic diagram of a sensor system according to the invention,
Fig. 2 ein Diagramm zur Darstellung der sich bei einer uniaxialen und einer unidirektionale Anisotropie ergebenden Hysteresekurven und Fig. 2 is a diagram showing the hysteresis curves resulting in a uniaxial and unidirectional anisotropy and
Fig. 3 einen 360°-Winkelsensor. Fig. 3 shows a 360 ° angle sensor.
Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Sensorsystem 1 einer ers ten Ausführungsform. Dieses besteht aus einem Referenz schichtsystem 2, das über eine Entkopplungsschicht 3 von ei nem weichmagnetischen Messschichtsystem 4 entkoppelt ist. Das Referenzschichtsystem 2 selbst ist auf einem Substrat 5 ange ordnet. Das Referenzschichtsystem 2 besteht aus einem AAF- Schichtverbund 6, bestehend aus einer unteren ferromagneti schen Schicht 7, einer oberen ferromagnetischen Schicht 8 und einer zwischen diesen angeordneten, antiparallel koppelnden Kopplungsschicht 9. Die ferromagnetischen Schichten können z. B. aus Co und die antiparallel koppelnde Kopplungsschicht aus Cu sein. Der Aufbau eines solchen AAF-Schichtverbunds ist hinlänglich bekannt. Fig. 1 shows an inventive sensor system 1 of a first embodiment. This consists of a reference layer system 2, which is decoupled via a decoupling layer 3 of egg nem soft magnetic measurement layer system. 4 The reference layer system 2 itself is arranged on a substrate 5 . The reference layer system 2 consists of an AAF layer composite 6 , consisting of a lower ferromagnetic layer 7's , an upper ferromagnetic layer 8 and an anti-parallel coupling layer 9 arranged between them. The ferromagnetic layers can e.g. B. of Co and the anti-parallel coupling layer of Cu. The structure of such an AAF layer composite is well known.
Das Referenzschichtsystem 2 umfasst ferner eine unterhalb der unteren ferromagnetischen Schicht 7 vorgesehene antiferro magnetische Schicht 10, die z. B. aus NiO, FeMn, IrMn, NiMn, PtMn, CrPtMn, RhMn oder PdMn sein kann. Die antiferromagneti sche Schicht 10 koppelt die Magnetisierung der darüber be findlichen unteren ferromagnetischen Schicht 7, d. h., diese richtet sich parallel zu den magnetischen Momenten der anti ferromagnetischen Schicht im Grenzflächenbereich aus. Hier durch wird durch exchange biasing die Magnetisierung der fer romagnetischen Schicht 7 gepinnt.The reference layer system 2 further comprises an antiferromagnetic layer 10 provided underneath the lower ferromagnetic layer 7 . B. from NiO, FeMn, IrMn, NiMn, PtMn, CrPtMn, RhMn or PdMn. The antiferromagnetic layer 10 couples the magnetization of the lower ferromagnetic layer 7 located above it, that is, it is aligned parallel to the magnetic moments of the anti ferromagnetic layer in the interface area. Here, the magnetization of the ferromagnetic layer 7 is pinned by exchange biasing.
Die Dicke der antiferromagnetischen Schicht 10 wird nun so bemessen bzw. die Schicht derart dünn abgeschieden, dass sie lediglich eine uniaxiale Anisotropie aufweist. Die Schichtdi cken sind wesentlich kleiner als die typischen Dickenwerte für antiferromagnetische Kopplungsschichten, die durch ex change-biasing koppeln. Beispielsweise im Falle einer antiferromagnetischen Schicht aus IrMn beträgt die übliche Schichtdicke ca. 8-10 nm. Bei einer solch dicken Schicht stellt sich nun aber eine unidirektionale Anisotropie ein, die sich nachteilig auf die Breite des magnetischen Fensters bzw. die Hysteresekurve und die Temperaturstabilität des Sen sorsystems auswirkt.The thickness of the antiferromagnetic layer 10 is now dimensioned or the layer is deposited so thinly that it only has uniaxial anisotropy. The layer thicknesses are significantly smaller than the typical thickness values for antiferromagnetic coupling layers that couple through ex change-biasing. For example, in the case of an antiferromagnetic layer made of IrMn, the usual layer thickness is approx. 8-10 nm.However, with such a thick layer, unidirectional anisotropy arises, which adversely affects the width of the magnetic window or the hysteresis curve and the temperature stability of the Sensor systems affects.
Die erfindungsgemäßen Schichtdicken der antiferromagnetischen Schicht 10 ist deutlich kleiner, im Falle des Ausführungsbei spiels der Schicht aus IrMn sollte sie z. B. lediglich 2-3 nm betragen. Dies führt dazu, dass sich keine unidirektionale, sondern eine uniaxiale Anisotropie einstellt. Hierdurch lässt sich, wie Fig. 2 deutlich zeigt, eine symmetrische Hysterese kurve erzielten, die ein deutlich breiteres magnetischen Fenster zeigt. In Fig. 2 zeigt die ausgezogene Kurve I den Verlauf des externen Feldes, das an das Sensorsystem angelegt wird, um die Magnetisierungen zu drehen, im Falle einer sehr dünnen, lediglich eine uniaxiale Anisotropie aufweisenden an tiferromagnetischen Schicht 10. Die Kurve I ist symmetrisch, das magnetische Fenster ist beachtlich breit. Demgegenüber zeigt die gestrichelte Kurve II exemplarisch den Verlauf der Magnetisierungskurve im Falle einer unidirektionalen Ani sotropie. Ersichtlich ist die Kurve unsymmetrisch, das magne tische Fenster ist deutlich schmäler.The layer thicknesses of the antiferromagnetic layer 10 according to the invention is significantly smaller. In the case of the embodiment of the layer made of IrMn, it should, for. B. be only 2-3 nm. This means that there is no unidirectional, but uniaxial anisotropy. As a result, as FIG. 2 clearly shows, a symmetrical hysteresis curve can be achieved, which shows a significantly wider magnetic window. In FIG. 2, the solid curve I shows the variation of the external field, which is applied to the sensor system to rotate the magnetizations in the case of a very thin, only a uniaxial anisotropy having at tiferromagnetischen layer 10. Curve I is symmetrical, the magnetic window is remarkably wide. In contrast, the dashed curve II shows an example of the course of the magnetization curve in the case of a unidirectional anisotropy. The curve is clearly asymmetrical and the magnetic window is significantly narrower.
Neben einer Verbesserung hinsichtlich einer Aufweitung des magnetischen Fensters ist die Verwendung einer sehr dünnen antiferromagnetischen Schicht 10 auch dahingehend von Vor teil, die Temperaturstabilität des Systems zu erhöhen. Die blocking-Temperatur, also die Temperatur, oberhalb welcher die Anisotropie der Schicht verlorengeht, einer antiferro magnetischen Schicht aus IrMn kann von ca. 250°C bei relativ dicken Schichten innerhalb des oben angegebenen größeren Di ckenbereichs auf bis ca. 400°C bei deutlich dünneren Schich ten erhöht werden. In addition to an improvement in the widening of the magnetic window, the use of a very thin antiferromagnetic layer 10 is also advantageous in part in order to increase the temperature stability of the system. The blocking temperature, i.e. the temperature above which the anisotropy of the layer is lost, of an antiferro-magnetic layer made of IrMn can be significantly reduced from approx. 250 ° C. for relatively thick layers within the larger thickness range specified above to approx. 400 ° C. thinner layers can be increased.
Schließlich zeigt Fig. 3 einen erfindungsgemäßen magnetore sistiven 360°-Winkelsensor 19. Gezeigt ist in Form einer Prinzipskizze die Anordnung verschiedener Sensorsysteme auf einem insoweit nicht näher gezeigten gemeinsamen Sensor subtrat mit zwei Typen von Sensorbrücken, die zur Bildung ei nes 360°-Winkelsensors benötigt werden und um 90° verschobene Signale liefern. Gezeigt sind zwei Sensorbrücken 20, 21, wo bei auf einem Substrat natürlich mehrere Sensorbrücken, von denen jeweils zwei einen Winkelsensor bilden, erzeugt werden. Jede Brücke 20, 21 besteht aus jeweils vier Sensorelementen 22a, b, c, d bzw. 23a, b, c, d. Ersichtlich sind die Sensor systeme in parallelen, geradlinigen Reihen, die in x- und y- Richtung verlaufen, angeordnet. Dies führt zu einer optimalen Ausnutzung der Substratfläche. Jedes Sensorsystem ist ent sprechend einer der vorbeschriebenen Ausführungsformen aufge baut, das heißt, es ist in jedem Fall ein Biasschichtsystem mit einer ferrimagnetischen Schicht vorgesehen. Die induzier te Anisotropie des Biasschichtsystems bzw. des gesamten Bias schichtsystems ist durch die Doppelpfeile 24, 25 dargestellt. Die Doppelpfeile 24, 25 und damit die leichten Achsen stehen unter einem Winkel von 90° zueinander. Bedingt durch die in duzierte Anisotropie dreht sich die Magnetisierung der ferri magnetischen Schicht und infolge der Kopplung mit ihr die Magnetisierung des Magnetschichtsystems in Abhängigkeit eines äußeren Einstell-Magnetfelds in Richtung der leichten Achse. In Fig. 3 sind die jeweiligen Magnetisierungsrichtungen durch die Pfeile innerhalb der jeweiligen Sensorsysteme angegeben. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist weisen jeweils zwei Sensorsysteme einer jeweiligen Sensor-Vollbrücke zwei gleiche Anisotropien auf, die im gezeigten Beispiel jeweils senkrecht zueinander stehen. Da jeweils zwei Sensorbrücken 20, 21 jeweils einen 360°-Winkelsensor ergeben sind folglich pro Winkelsensor acht Sensorsysteme mit insgesamt vier unterschiedlichen Magneti sierungsrichtungen vorhanden.Finally, Fig. 3 shows a magnetic tore sistiven 360 ° angle measurement system 19 according to the invention. Shown in the form of a schematic diagram is the arrangement of different sensor systems on a common sensor (not shown in detail) with two types of sensor bridges, which are required to form a 360 ° angle sensor and deliver signals shifted by 90 °. Two sensor bridges 20 , 21 are shown , where, of course, a plurality of sensor bridges, of which two each form an angle sensor, are produced on a substrate. Each bridge 20 , 21 consists of four sensor elements 22 a, b, c, d and 23a, b, c, d. As can be seen, the sensor systems are arranged in parallel, straight rows that run in the x and y directions. This leads to an optimal use of the substrate area. Each sensor system is built up accordingly to one of the above-described embodiments, that is, a bias layer system with a ferrimagnetic layer is provided in each case. The induced anisotropy of the bias layer system or the entire bias layer system is represented by the double arrows 24 , 25 . The double arrows 24 , 25 and thus the easy axes are at an angle of 90 ° to each other. Due to the induced anisotropy, the magnetization of the ferromagnetic layer and, as a result of the coupling with it, the magnetization of the magnetic layer system rotates in the direction of the easy axis depending on an external setting magnetic field. In Fig. 3 the respective magnetization directions are indicated by the arrows within the respective sensor systems. As can be seen in FIG. 3, two sensor systems of a respective sensor full bridge each have two identical anisotropies, each of which is perpendicular to one another in the example shown. Since two sensor bridges 20 , 21 each result in a 360 ° angle sensor, eight sensor systems with a total of four different magnetization directions are therefore available per angle sensor.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10128150A DE10128150C1 (en) | 2001-06-11 | 2001-06-11 | Magnetoresistive sensor system used as angle sensor comprises soft magnetic measuring layer system and hard magnetic reference layer system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10128150A DE10128150C1 (en) | 2001-06-11 | 2001-06-11 | Magnetoresistive sensor system used as angle sensor comprises soft magnetic measuring layer system and hard magnetic reference layer system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10128150C1 true DE10128150C1 (en) | 2003-01-23 |
Family
ID=7687827
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE10128150A Expired - Fee Related DE10128150C1 (en) | 2001-06-11 | 2001-06-11 | Magnetoresistive sensor system used as angle sensor comprises soft magnetic measuring layer system and hard magnetic reference layer system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10128150C1 (en) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7746056B2 (en) | 2003-02-11 | 2010-06-29 | Allegro Microsystems, Inc. | Integrated sensor |
| US7768083B2 (en) | 2006-01-20 | 2010-08-03 | Allegro Microsystems, Inc. | Arrangements for an integrated sensor |
| US7777607B2 (en) | 2004-10-12 | 2010-08-17 | Allegro Microsystems, Inc. | Resistor having a predetermined temperature coefficient |
| US7795862B2 (en) | 2007-10-22 | 2010-09-14 | Allegro Microsystems, Inc. | Matching of GMR sensors in a bridge |
| US7816905B2 (en) | 2008-06-02 | 2010-10-19 | Allegro Microsystems, Inc. | Arrangements for a current sensing circuit and integrated current sensor |
| US7973527B2 (en) | 2008-07-31 | 2011-07-05 | Allegro Microsystems, Inc. | Electronic circuit configured to reset a magnetoresistance element |
| US8063634B2 (en) | 2008-07-31 | 2011-11-22 | Allegro Microsystems, Inc. | Electronic circuit and method for resetting a magnetoresistance element |
| US8269491B2 (en) | 2008-02-27 | 2012-09-18 | Allegro Microsystems, Inc. | DC offset removal for a magnetic field sensor |
| EP2256463A4 (en) * | 2008-01-30 | 2013-11-20 | Hitachi Metals Ltd | Angle sensor, angle sensor manufacturing method, and angle detection device using the angle sensor |
| US9322887B1 (en) | 2014-12-01 | 2016-04-26 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor with magnetoresistance elements and conductive-trace magnetic source |
| US9354284B2 (en) | 2014-05-07 | 2016-05-31 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor configured to measure a magnetic field in a closed loop manner |
| US10935612B2 (en) | 2018-08-20 | 2021-03-02 | Allegro Microsystems, Llc | Current sensor having multiple sensitivity ranges |
| US11187764B2 (en) | 2020-03-20 | 2021-11-30 | Allegro Microsystems, Llc | Layout of magnetoresistance element |
| US11567108B2 (en) | 2021-03-31 | 2023-01-31 | Allegro Microsystems, Llc | Multi-gain channels for multi-range sensor |
| US11994541B2 (en) | 2022-04-15 | 2024-05-28 | Allegro Microsystems, Llc | Current sensor assemblies for low currents |
| US12248039B2 (en) | 2023-08-08 | 2025-03-11 | Allegro Microsystems, Llc | Interleaving sub-arrays of magnetoresistance elements based on reference directions to compensate for bridge offset |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0620572A1 (en) * | 1993-04-13 | 1994-10-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Element having magnetoresistive effect |
| EP0717422A1 (en) * | 1994-12-13 | 1996-06-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Exchange coupling film and magnetoresistive element |
| EP0751499A1 (en) * | 1995-06-30 | 1997-01-02 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor |
| WO1999058994A1 (en) * | 1998-05-11 | 1999-11-18 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Magnetic multilayer sensor |
| DE10004383A1 (en) * | 1999-03-26 | 2000-10-05 | Fujitsu Ltd | Magnetic spin resistance sensor for the magnetic read head of a computer hard drive has ferromagnetic deposited layers separated by an intermediate layer |
-
2001
- 2001-06-11 DE DE10128150A patent/DE10128150C1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0620572A1 (en) * | 1993-04-13 | 1994-10-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Element having magnetoresistive effect |
| EP0717422A1 (en) * | 1994-12-13 | 1996-06-19 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Exchange coupling film and magnetoresistive element |
| EP0751499A1 (en) * | 1995-06-30 | 1997-01-02 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor |
| WO1999058994A1 (en) * | 1998-05-11 | 1999-11-18 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Magnetic multilayer sensor |
| DE10004383A1 (en) * | 1999-03-26 | 2000-10-05 | Fujitsu Ltd | Magnetic spin resistance sensor for the magnetic read head of a computer hard drive has ferromagnetic deposited layers separated by an intermediate layer |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| H.A.M. van den Berg et al.: "GMR Sensor Scheme with Artificial Antiferromagnetic Subsystem" in "IEEE Transactions on Magnetics", 32(1996)5, pp. 4624-4626 * |
| M. Tondra et al.: "Picotesla field sensor design using spin-dependent tunneling devices" in "Journal of Applied Physics", 83(1998)11, pp. 6688-6690 * |
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7746056B2 (en) | 2003-02-11 | 2010-06-29 | Allegro Microsystems, Inc. | Integrated sensor |
| US7777607B2 (en) | 2004-10-12 | 2010-08-17 | Allegro Microsystems, Inc. | Resistor having a predetermined temperature coefficient |
| US8952471B2 (en) | 2006-01-20 | 2015-02-10 | Allegro Microsystems, Llc | Arrangements for an integrated sensor |
| US7768083B2 (en) | 2006-01-20 | 2010-08-03 | Allegro Microsystems, Inc. | Arrangements for an integrated sensor |
| US10069063B2 (en) | 2006-01-20 | 2018-09-04 | Allegro Microsystems, Llc | Integrated circuit having first and second magnetic field sensing elements |
| US9859489B2 (en) | 2006-01-20 | 2018-01-02 | Allegro Microsystems, Llc | Integrated circuit having first and second magnetic field sensing elements |
| US9082957B2 (en) | 2006-01-20 | 2015-07-14 | Allegro Microsystems, Llc | Arrangements for an integrated sensor |
| US8629520B2 (en) | 2006-01-20 | 2014-01-14 | Allegro Microsystems, Llc | Arrangements for an integrated sensor |
| US7795862B2 (en) | 2007-10-22 | 2010-09-14 | Allegro Microsystems, Inc. | Matching of GMR sensors in a bridge |
| US7859255B2 (en) | 2007-10-22 | 2010-12-28 | Allegro Microsystems, Inc. | Matching of GMR sensors in a bridge |
| EP2256463A4 (en) * | 2008-01-30 | 2013-11-20 | Hitachi Metals Ltd | Angle sensor, angle sensor manufacturing method, and angle detection device using the angle sensor |
| US9046562B2 (en) | 2008-02-27 | 2015-06-02 | Allegro Microsystems, Llc | Hysteresis offset cancellation for magnetic sensors |
| US8269491B2 (en) | 2008-02-27 | 2012-09-18 | Allegro Microsystems, Inc. | DC offset removal for a magnetic field sensor |
| US7816905B2 (en) | 2008-06-02 | 2010-10-19 | Allegro Microsystems, Inc. | Arrangements for a current sensing circuit and integrated current sensor |
| US7973527B2 (en) | 2008-07-31 | 2011-07-05 | Allegro Microsystems, Inc. | Electronic circuit configured to reset a magnetoresistance element |
| US8063634B2 (en) | 2008-07-31 | 2011-11-22 | Allegro Microsystems, Inc. | Electronic circuit and method for resetting a magnetoresistance element |
| US9354284B2 (en) | 2014-05-07 | 2016-05-31 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor configured to measure a magnetic field in a closed loop manner |
| US9605979B2 (en) | 2014-12-01 | 2017-03-28 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor with magnetoresistance elements and conductive trace magnetic source |
| US9322887B1 (en) | 2014-12-01 | 2016-04-26 | Allegro Microsystems, Llc | Magnetic field sensor with magnetoresistance elements and conductive-trace magnetic source |
| US10935612B2 (en) | 2018-08-20 | 2021-03-02 | Allegro Microsystems, Llc | Current sensor having multiple sensitivity ranges |
| US11187764B2 (en) | 2020-03-20 | 2021-11-30 | Allegro Microsystems, Llc | Layout of magnetoresistance element |
| US11567108B2 (en) | 2021-03-31 | 2023-01-31 | Allegro Microsystems, Llc | Multi-gain channels for multi-range sensor |
| US11994541B2 (en) | 2022-04-15 | 2024-05-28 | Allegro Microsystems, Llc | Current sensor assemblies for low currents |
| US12235294B2 (en) | 2022-04-15 | 2025-02-25 | Allegro MicroSystem, LLC | Current sensor assemblies for low currents |
| US12248039B2 (en) | 2023-08-08 | 2025-03-11 | Allegro Microsystems, Llc | Interleaving sub-arrays of magnetoresistance elements based on reference directions to compensate for bridge offset |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE10128150C1 (en) | Magnetoresistive sensor system used as angle sensor comprises soft magnetic measuring layer system and hard magnetic reference layer system | |
| DE102006021774B4 (en) | Current sensor for galvanically isolated current measurement | |
| DE69534013T2 (en) | Magnetic field sensor and method for its production | |
| DE10028640B4 (en) | Wheatstone bridge, including bridge elements, consisting of a spin valve system, and a method for their production | |
| DE69932800T2 (en) | ARRANGEMENT WITH A FIRST AND A SECOND FERROMAGNETIC LAYER ISOLATED BY A NON-MAGNETIC SPACING LAYER | |
| DE102006008257B4 (en) | A spin valve-type magnetoresistive multi-layer system having a magnetically softer multi-layer electrode and the use thereof | |
| DE102019126320B4 (en) | Magnetoresistive sensor and manufacturing process for a magnetoresistive sensor | |
| EP0905523B1 (en) | Sensor for direction measurement of an external magnetic field with a magnetoresistive element | |
| DE102007032867A1 (en) | Magnetoresistive magnetic field sensor structure | |
| DE10319319A1 (en) | Sensor device with magnetostrictive force sensor | |
| DE10017374B4 (en) | Magnetic coupling device and its use | |
| DE102016111256B4 (en) | Magnetic field generator, magnetic sensor system and magnetic sensor | |
| DE19532674C1 (en) | Rotational angle encoder using giant magnetoresistance striplines | |
| DE10155423B4 (en) | Method for the homogeneous magnetization of an exchange-coupled layer system of a magneto-resistive component, in particular of a sensor or logic element | |
| DE10255327A1 (en) | Magnetoresistive sensor element and method for reducing the angular error of a magnetoresistive sensor element | |
| DE10258860A1 (en) | Magnetoresistive layer system and sensor element with this layer system | |
| WO2002082111A1 (en) | Method for adjusting magnetization in a layered arrangement and use thereof | |
| EP0572465B1 (en) | Multi-layer system for use in magneto-resistive sensors, and a process for manufacturing it | |
| DE10155424B4 (en) | Method for the homogeneous magnetization of an exchange-coupled layer system of a digital magnetic memory cell device | |
| EP1527351A1 (en) | Magnetoresistive layer system and sensor element comprising said layer system | |
| WO2002103702A2 (en) | Digital storage cell device | |
| DE10128262A1 (en) | Magnetic field detector has an array of magnetoresistive sensors with artificial anti-ferromagnetic reference layers and magnetic layers arranged to suppress domain formation and increase resistance to external fields | |
| WO2002006844A1 (en) | Assembly for transmitting signals using magnetoresistive sensor elements | |
| DE10236983A1 (en) | The magnetic sensor system | |
| DE10325741B4 (en) | Magnetic layer system with high exchange bias field strength and method of manufacture |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |