专利名称：包含形成在同一基板上且具有各自不同磁化方向的磁性结构的一装置的制造技术
技术领域：
本发明关于装备有在一基板上形成的多个磁性结构之装置的领域，且提供了一种在同一支撑板上制造具有各自不同磁化方向的磁区的改进方法。它在用以检测及/或测量一磁场的装置，例如MEMS(MEMS =微机电系统)或 NEMS (NEMS =纳米机电系统)型磁传感器的领域中有应用价值，其适于沿着多个轴，尤其是沿着三个轴测量磁场。例如，其适用于制造测量地磁场的装置，诸如具有一指南针功能的装置。
背景技术：
人们已经知道如何制造能够沿着三个轴测量一磁场的一磁传感器。要制造上述磁传感器，必需产生形成一磁体的区域，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区的感测器会带来一个问题。已知根据一第一方式将磁化方向不同的区域连续沉积在同一基板上，或者根据一第二方式，在同一基板上形成磁化方向相同的区域，然后对这些区域中至少一个执行局部加热以改变其磁化方向。经证实当要在基板上产生的磁区数目很大时，上述第二方式实施起来很耗时，因此难以在工业规模数上应用。第一方式的缺点是要求在一磁场下使用退火温度完全相异的不同材料，这限制了对材料的选择且使制造过程变得复杂。要解决的问题是要找到一种在同一基板上制造具有各自不同且固定的磁化方向的区域的方法。

发明内容
本发明首先关于一种制造包含置于一基板上的磁性块的一装置的方法，磁性块具有各自不同的磁化方向，所述方法包含以下步骤a)在置于一基板上的由至少一种反铁磁性材料构成的一个或多个层体及由至少一种铁磁性材料构成的一个或多个层体的一堆叠上形成至少一个第一块体及至少一个第二块体，所述块体为长型且是分开的并且分别沿着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间形成一第一非零角度α ；b)在大于或等于依反铁磁性材料来确定的一适当温度的一个温度下，对所述块体进行退火。当所述反铁磁性材料磁无序时，所述适当温度对应于所述反铁磁性材料的有序化温度。在沉积在一铁磁性材料上后，一无序反铁磁性材料表现出无交换耦合。当所述反铁磁性材料磁有序时，此适当温度对应于所述阻隔温度，即若高于此温度，则互相接触的一反铁磁性材料与一铁磁性材料之间不再有任何交换耦合。此适当温度还可对应于所述尼尔温度，即若高于此温度，则所述反铁磁性材料变为顺磁性的。沉积在一铁磁性材料上后，一有序反铁磁性材料表现出交换耦合 当执行一恰当的退火步骤时，由于所述块体的长型形状，所述磁化可自然地沿着它们的所述主要方向，即测量它们长度的方向，而排列。退火后，在冷却期间，所述块体各自的磁化被固定。所述堆叠可以在步骤a)中形成为包含位于两个反铁磁性层体之间且与它们相接触的至少一个铁磁性层体。这使得在所述有序化退火期间，可能阻隔所述铁磁性材料F层体在一已定义方向上磁化。根据一个可能的实施例，所述第一块体与所述第二块体可为平行六面体形状。根据另一可能的实施例，所述第一块体及/或所述第二块体自身可以采用彼此分离且平行的平行六面体子块体的形式。所述方法还可包含在所述退火期间，施加与所述第一主要方向形成一第二非零角度θ的一方向的一磁场，所述磁场的强度在所述退火期间是变化的。所述磁场的施加可使每一块体中的磁化饱和，从而防止出现磁畴。所述施加磁场的强度在所述退火期间是变化的，以将具有不同方向的磁性块磁场的的磁化与它们相对应的主要方向尽可能地接近，同时维持施加磁场的方向与块体主要方向成一特定角度。根据一个可能实施例，所述第一角度α，即所述块体之间形成的角度，可以是 90°，而所述第二角度θ，即所述磁场的方向与所述第一块体的主要方向之间的角度，可以是 45°。这使得利用各自磁化方向为90°的磁性块成为可能。在步骤b)中，在施加所述磁场期间，首先可施加特定强度的一磁场，此特定强度大于所述块体沿着它们的难磁化轴的所述磁饱和场的强度。接着，可降低所述特定强度，使得所述磁场在所述第一主要方向上的投影及所述磁场在所述第二主要方向的投影的各自的模数大于所述块体沿着它们的易磁化轴的一饱和场值凡，而所述磁场垂直于所述第一主要方向的投影及所述磁场垂直于所述第二主要方向的投影的各自的模数小于所述块体沿着它们的难磁化轴的一饱和场值Hw。接着在此磁场强度下，所述温度可降低，例如降到环境温度，以捕获所述铁磁性材料的磁化方向，通过所述反铁磁性材料尽可能地靠近所述磁性块的主要方向。可得到
权利要求
1.一种用于制造包含置于一基板上且以不同方向被磁化的磁性块(111、112、113、 211a、211b、211c、212a、212b、212c、213a、213b、213c)的一装置的方法，所述方法包含以下步骤a)在置于一基板上的由反铁磁性材料构成的一个或多个层体(1041;1042，1043)及由铁磁性材料构成的一个或多个层体(1051; 1052)的一堆叠(108)中形成至少一个第一块体及至少一个第二块体的一步骤，所述块体是分开的，所述第一块体及所述第二块体为长型且分别沿着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间形成一第一非零角度α ；b)在高于所述反铁磁性材料的有序化温度或阻隔温度或尼尔温度的一温度下对所述块体进行退火的一步骤，此退火步骤还包含在此退火期间施加以与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的方向且强度在退火期间变化的一磁场，因此在施加磁场期间-首先，施加特定强度的一磁场，其强度大于所述块体沿着它们的难磁化轴的饱和磁场 Hff的强度， -接着，降低所述特定强度，使得所述磁场在所述第一主要方向上的投影及所述磁场在所述第二主要方向的投影的各自的模数大于所述块体沿着它们的易磁化轴的一饱和场值凡，且所述磁场垂直于所述第一主要方向的投影及所述磁场垂直于所述第二主要方向的投影的各自的模数小于所述块体沿着它们的难磁化轴的一饱和场值Hw。
2 根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中在所述退火步骤之后，允许所述块体冷却的同时，继续施加所述磁场。
3.根据权利要求1或权利要求2中的任一项所述的方法，其特征在于其中所述第一角度α为90°，所述第二角度θ为45°。
4.根据权利要求1至权利要求3中的任一项所述的方法，其特征在于其中 其中t是所述块体的厚度，L是所述块体的长度，W是所述块体的宽度，Ms是饱和磁化强度。
5.根据权利要求1至权利要求4中的任一项所述的方法，其特征在于所述堆叠包含至少一个位于两个反铁磁性层体(AF)之间且与它们接触的铁磁性层体(F)。
6.根据权利要求1至权利要求5中的任一项所述的方法，其特征在于在步骤a)期间， 在一堆叠(108)中另外形成沿着所述第一主要方向延伸的至少一第三长型块体。
7.根据权利要求1至权利要求6中的任一项所述的方法，其特征在于其中所述块体(111、112、113)中的至少一个，自身为彼此分离且平行的多个平行六面体块体(211a、 211b、211c、212a、212b、212c、213a、213b、213c)的形式。
8.一种用于制造一个三轴磁传感器的方法，其特征在于其包含权利要求1至权利要求7中任一项方法的实施。
全文摘要
本发明涉及一种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块(111、112、113)的一装置的方法，所述方法包含以下步骤a)在置于一基板上的由至少一种反铁磁性材料构成的一个或多个层体(1041，1042，1043)及由至少一种铁磁性材料构成的一个或多个层体(1051，1052)的一堆叠(108)中形成至少一个第一块体及至少一个第二块体，块体为长型且是分开的并且分别沿着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间形成一第一非零角度α；b)在大于反铁磁性材料的有序化温度或大于所述反铁磁性材料的阻隔温度或尼尔温度的一温度下对块体进行退火。
文档编号G01V3/40GK102183793SQ20101059607
公开日2011年9月14日 申请日期2010年12月20日 优先权日2009年12月21日
发明者奥利维尔·雷东 申请人:原子能与替代能源委员会