專利名稱：包含形成在同一基板上且具有各自不同磁化方向的磁性結(jié)構(gòu)的一裝置的制造技術(shù)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于裝備有在一基板上形成的多個(gè)磁性結(jié)構(gòu)之裝置的領(lǐng)域，且提供了一種在同一支撐板上制造具有各自不同磁化方向的磁區(qū)的改進(jìn)方法。它在用以檢測及/或測量一磁場的裝置，例如MEMS(MEMS =微機(jī)電系統(tǒng))或 NEMS (NEMS =納米機(jī)電系統(tǒng))型磁傳感器的領(lǐng)域中有應(yīng)用價(jià)值，其適于沿著多個(gè)軸，尤其是沿著三個(gè)軸測量磁場。例如，其適用于制造測量地磁場的裝置，諸如具有一指南針功能的裝置。
背景技術(shù)：
人們已經(jīng)知道如何制造能夠沿著三個(gè)軸測量一磁場的一磁傳感器。要制造上述磁傳感器，必需產(chǎn)生形成一磁體的區(qū)域，其磁化方向彼此正交。制造包含在同一基板上且具有不同磁化方向的磁區(qū)的感測器會(huì)帶來一個(gè)問題。已知根據(jù)一第一方式將磁化方向不同的區(qū)域連續(xù)沉積在同一基板上，或者根據(jù)一第二方式，在同一基板上形成磁化方向相同的區(qū)域，然后對這些區(qū)域中至少一個(gè)執(zhí)行局部加熱以改變其磁化方向。經(jīng)證實(shí)當(dāng)要在基板上產(chǎn)生的磁區(qū)數(shù)目很大時(shí)，上述第二方式實(shí)施起來很耗時(shí)，因此難以在工業(yè)規(guī)模數(shù)上應(yīng)用。第一方式的缺點(diǎn)是要求在一磁場下使用退火溫度完全相異的不同材料，這限制了對材料的選擇且使制造過程變得復(fù)雜。要解決的問題是要找到一種在同一基板上制造具有各自不同且固定的磁化方向的區(qū)域的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明首先關(guān)于一種制造包含置于一基板上的磁性塊的一裝置的方法，磁性塊具有各自不同的磁化方向，所述方法包含以下步驟a)在置于一基板上的由至少一種反鐵磁性材料構(gòu)成的一個(gè)或多個(gè)層體及由至少一種鐵磁性材料構(gòu)成的一個(gè)或多個(gè)層體的一堆疊上形成至少一個(gè)第一塊體及至少一個(gè)第二塊體，所述塊體為長型且是分開的并且分別沿著一第一主要方向及一第二主要方向延伸，第一主要方向及第二主要方向之間形成一第一非零角度α ；b)在大于或等于依反鐵磁性材料來確定的一適當(dāng)溫度的一個(gè)溫度下，對所述塊體進(jìn)行退火。當(dāng)所述反鐵磁性材料磁無序時(shí)，所述適當(dāng)溫度對應(yīng)于所述反鐵磁性材料的有序化溫度。在沉積在一鐵磁性材料上后，一無序反鐵磁性材料表現(xiàn)出無交換耦合。當(dāng)所述反鐵磁性材料磁有序時(shí)，此適當(dāng)溫度對應(yīng)于所述阻隔溫度，即若高于此溫度，則互相接觸的一反鐵磁性材料與一鐵磁性材料之間不再有任何交換耦合。此適當(dāng)溫度還可對應(yīng)于所述尼爾溫度，即若高于此溫度，則所述反鐵磁性材料變?yōu)轫槾判缘摹３练e在一鐵磁性材料上后，一有序反鐵磁性材料表現(xiàn)出交換耦合 當(dāng)執(zhí)行一恰當(dāng)?shù)耐嘶鸩襟E時(shí)，由于所述塊體的長型形狀，所述磁化可自然地沿著它們的所述主要方向，即測量它們長度的方向，而排列。退火后，在冷卻期間，所述塊體各自的磁化被固定。所述堆疊可以在步驟a)中形成為包含位于兩個(gè)反鐵磁性層體之間且與它們相接觸的至少一個(gè)鐵磁性層體。這使得在所述有序化退火期間，可能阻隔所述鐵磁性材料F層體在一已定義方向上磁化。根據(jù)一個(gè)可能的實(shí)施例，所述第一塊體與所述第二塊體可為平行六面體形狀。根據(jù)另一可能的實(shí)施例，所述第一塊體及/或所述第二塊體自身可以采用彼此分離且平行的平行六面體子塊體的形式。所述方法還可包含在所述退火期間，施加與所述第一主要方向形成一第二非零角度θ的一方向的一磁場，所述磁場的強(qiáng)度在所述退火期間是變化的。所述磁場的施加可使每一塊體中的磁化飽和，從而防止出現(xiàn)磁疇。所述施加磁場的強(qiáng)度在所述退火期間是變化的，以將具有不同方向的磁性塊磁場的的磁化與它們相對應(yīng)的主要方向盡可能地接近，同時(shí)維持施加磁場的方向與塊體主要方向成一特定角度。根據(jù)一個(gè)可能實(shí)施例，所述第一角度α，即所述塊體之間形成的角度，可以是 90°，而所述第二角度θ，即所述磁場的方向與所述第一塊體的主要方向之間的角度，可以是 45°。這使得利用各自磁化方向?yàn)?0°的磁性塊成為可能。在步驟b)中，在施加所述磁場期間，首先可施加特定強(qiáng)度的一磁場，此特定強(qiáng)度大于所述塊體沿著它們的難磁化軸的所述磁飽和場的強(qiáng)度。接著，可降低所述特定強(qiáng)度，使得所述磁場在所述第一主要方向上的投影及所述磁場在所述第二主要方向的投影的各自的模數(shù)大于所述塊體沿著它們的易磁化軸的一飽和場值凡，而所述磁場垂直于所述第一主要方向的投影及所述磁場垂直于所述第二主要方向的投影的各自的模數(shù)小于所述塊體沿著它們的難磁化軸的一飽和場值Hw。接著在此磁場強(qiáng)度下，所述溫度可降低，例如降到環(huán)境溫度，以捕獲所述鐵磁性材料的磁化方向，通過所述反鐵磁性材料盡可能地靠近所述磁性塊的主要方向。可得到
權(quán)利要求
1.一種用于制造包含置于一基板上且以不同方向被磁化的磁性塊(111、112、113、 211a、211b、211c、212a、212b、212c、213a、213b、213c)的一裝置的方法，所述方法包含以下步驟a)在置于一基板上的由反鐵磁性材料構(gòu)成的一個(gè)或多個(gè)層體(1041;1042，1043)及由鐵磁性材料構(gòu)成的一個(gè)或多個(gè)層體(1051; 1052)的一堆疊(108)中形成至少一個(gè)第一塊體及至少一個(gè)第二塊體的一步驟，所述塊體是分開的，所述第一塊體及所述第二塊體為長型且分別沿著一第一主要方向及一第二主要方向延伸，所述第一主要方向及所述第二主要方向之間形成一第一非零角度α ；b)在高于所述反鐵磁性材料的有序化溫度或阻隔溫度或尼爾溫度的一溫度下對所述塊體進(jìn)行退火的一步驟，此退火步驟還包含在此退火期間施加以與所述第一主要方向及所述第二主要方向形成有一第二非零角度θ的方向且強(qiáng)度在退火期間變化的一磁場，因此在施加磁場期間-首先，施加特定強(qiáng)度的一磁場，其強(qiáng)度大于所述塊體沿著它們的難磁化軸的飽和磁場 Hff的強(qiáng)度， -接著，降低所述特定強(qiáng)度，使得所述磁場在所述第一主要方向上的投影及所述磁場在所述第二主要方向的投影的各自的模數(shù)大于所述塊體沿著它們的易磁化軸的一飽和場值凡，且所述磁場垂直于所述第一主要方向的投影及所述磁場垂直于所述第二主要方向的投影的各自的模數(shù)小于所述塊體沿著它們的難磁化軸的一飽和場值Hw。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中在所述退火步驟之后，允許所述塊體冷卻的同時(shí)，繼續(xù)施加所述磁場。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于其中所述第一角度α為90°，所述第二角度θ為45°。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求3中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于其中 其中t是所述塊體的厚度，L是所述塊體的長度，W是所述塊體的寬度，Ms是飽和磁化強(qiáng)度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求4中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述堆疊包含至少一個(gè)位于兩個(gè)反鐵磁性層體(AF)之間且與它們接觸的鐵磁性層體(F)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在步驟a)期間， 在一堆疊(108)中另外形成沿著所述第一主要方向延伸的至少一第三長型塊體。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于其中所述塊體(111、112、113)中的至少一個(gè)，自身為彼此分離且平行的多個(gè)平行六面體塊體(211a、 211b、211c、212a、212b、212c、213a、213b、213c)的形式。
8.一種用于制造一個(gè)三軸磁傳感器的方法，其特征在于其包含權(quán)利要求1至權(quán)利要求7中任一項(xiàng)方法的實(shí)施。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造包含置于一基板上且在不同方向上被磁化的磁性塊(111、112、113)的一裝置的方法，所述方法包含以下步驟a)在置于一基板上的由至少一種反鐵磁性材料構(gòu)成的一個(gè)或多個(gè)層體(1041，1042，1043)及由至少一種鐵磁性材料構(gòu)成的一個(gè)或多個(gè)層體(1051，1052)的一堆疊(108)中形成至少一個(gè)第一塊體及至少一個(gè)第二塊體，塊體為長型且是分開的并且分別沿著一第一主要方向及一第二主要方向延伸，第一主要方向及第二主要方向之間形成一第一非零角度α；b)在大于反鐵磁性材料的有序化溫度或大于所述反鐵磁性材料的阻隔溫度或尼爾溫度的一溫度下對塊體進(jìn)行退火。
文檔編號G01V3/40GK102183793SQ20101059607
公開日2011年9月14日 申請日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者奧利維爾·雷東 申請人:原子能與替代能源委員會(huì)