磁阻器件、巨磁阻器件及其制造方法 发明的背景
发明的领域
本发明涉及到磁阻和巨磁阻器件，更确切地说是涉及到用电化学方法在导电的或部分导电的基底上淀积电阻材料而制造的磁阻(MR)和巨磁阻(GMR)器件和传感器及其制造方法。
相关技术
磁阻传感器被传统地用来读取数据(存储器)，而当与磁铁一起使用时，被用来监视运动物体的位置。这些传感器一般有广泛的用途，包括导航、铁磁金属探测和定位、位置和近程检测等。电阻元件还可以被用作开关或继电器，集成为例如可调谐天线和双极MOS型晶体管的一部分，以便降低源到漏的漏电流，以及被用在需要电阻变化的其它微电子应用中。
磁阻性或磁阻(“MR”)传感器通常由电连接(或“搭桥”)的能够探测外加磁场变化的活性材料区域(电阻器)构成。这些活性材料区域具有随磁场幅度和方向变化的电阻率。换言之，当活性材料区域被置于变化的外加磁场中时，它起可变电阻器的作用。这种磁场的起源可以是例如内部地、起源于同一个集成电路上的紧邻区域的、或例如来自地球磁场的外部。
这种电阻器的“灵敏度”被度量为电阻率的改变(ΔR)对磁场改变(ΔH)的比率。具体地说，磁场使薄膜中的内部磁化矢量旋转，且这一随电流流动而改变的矢量角度影响电阻。特定的电阻器的灵敏度依赖于活性材料的结构和化学组成二者，而在磁阻器件的情况下，依赖于外加场的数值。活性材料区域可以包含通常用任何数目的不同的淀积方法淀积的几个不同的层。
用作MR器件中的活性层的典型材料是诸如含有例如钴、镍、铜或铁的合金。适当的这种合金的一个例子是一般所知的以坡莫合金品牌销售的含有78.5％的镍和21.5％的铁的合金。坡莫合金由于具有高的磁导率和电阻率而可用于MR传感器。
在传感器应用中，借助于将各种各样的层组成的薄膜淀积在基底上而制作一个(或几个)活性材料区域。这些薄膜传统地用诸如真空淀积之类的比较昂贵的方法来淀积，例如溅射和分子束外延，有时还用电子束(E束)或化学汽相淀积(CVD)方法。目前市面上可得到的MR传感器是用电子束或溅射方法在硅芯片上淀积坡莫合金作为活性材料而制造的。作为一个特例，实验性商业传感器是用溅射方法将坡莫合金(NiFe)层淀积到硅基底上而制造的。用CVD、溅射、和MBE制造的电阻器除了昂贵之外，还由于对基底尺寸的限制而难以大量制造。过去曾经试图用其它的方法来制造电阻器。但这些方法得到的传感器对于现代应用既不够灵敏又不够可靠。有一些商业上使用的比较不昂贵的淀积方法，诸如熔体旋涂和球磨。但这些方法通常被局限于异质合金的生产。
巨磁阻(“GMR”)传感器由活性材料区域构成，虽然呈现更大的电阻总变化，但不如MR传感器灵敏。某些GMR传感器由被反磁性材料或非磁性材料分隔开的磁性层构成，而其它的由粒状金属构成。这些材料的电阻率变化，部分地归咎于导电电子跨越非磁性层的运动以及层交界面处或附近的伴随的与自旋有关的散射。通常认为二个磁性层之间的平面电阻大致随二个层中的磁化之间的角度的余弦而变化。授予Satomi等人的美国专利No.5277991涉及这种GMR型材料的一个例子。在Satomi等人的专利中，用溅射装置将磁性和非磁性层淀积到玻璃上。这种制造方法具有采用玻璃之类的大面积基底来大量生产传感器的优点，但虽然如此，由于要求使用昂贵的制造方法(溅射)而仍然有缺点。Daughton等人在论文”Magnetic Field SensorsUsing GMR Multilayer”中描述了一种由GMR材料制成的传感器。利用常规的集成电路工艺(例如掺杂、掩蔽、溅射等)，Daughton等人的传感器被制造在硅晶片上。因此，这些传感器也是用昂贵的方法制造的。而且，制造工艺还被限制在比较小的硅晶片基底面积，限制了大规模生产。
W.Schwarzacher和D.S.Lashmore的论文“GiantMagnetoresistance in Electrodeposited Films”,IEEE Transactions onMagnetics,Vol.32,No.4,July1996提出使用电化学淀积(电淀积)方法来淀积薄膜可能明显地比其它淀积方法更简单而便宜。其整个内容此处被列为参考的这篇论文，解释了用来电镀金属薄膜的各种各样的方法。
通常，电化学淀积涉及到在溶液中提供金属离子。这些离子从二个电极中的一个(阴极)接受电子，从而被还原成淀积在某种类型的基底材料上的固体形式。典型的电淀积的半反应的例子如下所示：
如果在溶液(电解液)中存在多于一种的金属离子，则有可能电淀积出合金以及纯金属。Schwarzacher等人借助于在铜片上电淀积金属薄膜而制造GMR材料。然而，由于在电输运测量过程中高导电的铜基底使GMR材料短路，故为了能够进行有意义的测量，必须先进行相当费时间且不实际的步骤来溶解掉铜基底。在另一篇论文，即M.Alper et al.,“Giant Magnetoresistance in ElectrodepositedSuperlattices”,Appl.Phys.Lett.,63(15),11 October 1993中，提出了使用电淀积的GMR膜作为磁性数据存储用的传感器，但也受到需要将薄膜电淀积到铜基底上并伴随着需要将铜基底溶解以避免使电阻器短路的限制。
因此，尽管有成本方面的优点，电淀积在此前并未被用来制造MR或GMR传感器。如上所述，使用这种方法来制造传感器的固有的问题过去已经不多且不同了。特别是，如上所述，电淀积方法要求材料被淀积在诸如铜的导电的或部分地导电的基底上。由于基底必须是导电的，故在其上制作活性材料区域(电阻器)而无须为了避免活性电阻性元件短路而要求将铜溶解掉，在此前是商业上不实际的。
电镀方法以及用来在基底上电淀积薄膜合金的电化学处理和电镀装置，是众所周知的。例如，在1978年7月25日发布的美国专利No.4103756中，Castellani等人描述了用来在基底上电镀坡莫合金(NiFe)的方法和装置。电淀积也被用来制造例如磁性记录头的磁性薄膜。在授予Liao等人的美国专利No.4756816中，制造了这种记录头。Liao等人淀积的CoFe薄膜具有对记录目的来说可接受的导磁率。但这些薄膜不是磁阻性的，因而无法用来制造传感器。
在MR或GMR器件或传感器制造中用电淀积来淀积活性电阻材料，能够在玻璃之类的大面积基底上实现大批量器件或传感器的相对便宜的快速生产。然而，由于需要适当的导电基底来短路电阻材料，使这一方法一直无法在商业上得到实现。此外，不能够在其它适当基底上淀积和永久固定合适的材料，也一直阻碍了其应用。具体地说，此前实际上不可能将铜之类的被电淀积的金属薄膜粘合到为便于电淀积而已经适当地涂敷有导电或部分导电材料层的平板玻璃之类的大尺寸基底上。
而且，由于MR和GMR传感器二者都必须容易确定外加磁场幅度和方向的变化，故使被电互连以产生传感器的活性材料区域的灵敏度尽可能高是有优点的。这种最大化此前难以获得或不可能获得。
总之，对于满足下列要求的磁阻器和巨磁阻器及由它们制成的诸如传感器之类的器件有所需求，这些要求是：(1)能够用电淀积方法大批量低成本加以制造，以及(2)灵敏而可靠，足以满足现代应用的要求。
发明的概述
根据本发明的示例性实施例，克服了与常规薄膜电阻器和传感器的制造有关的上述和其它的缺点、问题和限制。本发明部分地基于使用电淀积方法来将活性(电阻性)材料区域淀积到大面积导电(或部分导电)基底上，以生产可靠而成本低的诸如传感器之类的MR和GMR器件。
本发明还提供由电阻器组成的薄膜磁阻传感器，它具有线状图形，其中构成电阻器的磁阻材料线条的宽度被最大化，以便增强得到的传感器的灵敏度。
在一个示例性实施例中，绝缘基底被导电涂层覆盖。用电淀积方法，磁性活性材料的至少一个区域被淀积在基底或导电涂层上。用光制造方法，对活性材料区域进行图形化，以便形成具有线状图形的可变电阻器。这些电阻器能够探测诸如远处磁铁之类的外部源或诸如IC上的附近磁性源之类的内部源引起的磁场的变化。各个电阻器的电阻随外加场及其方向而改变。
在另一个示例性实施例中，高导磁率材料被电化学淀积，以便集中被传送到活性材料区域的磁力线。这种磁极片即磁力线集中器作为电淀积工序的一部分而被淀积，或在稍后的阶段中加入。
在另一个示例性实施例中，用电化学淀积方法，被非磁性层分隔开的磁性层，被交替地淀积在导电基底上。磁性/非磁性层被图形化，以构成电阻变化幅度增大了的GMR电阻器。对于GMR传感器，层结构可以被装配成产生自旋阀的形式。
在某些实施例中，活性材料区域被电连接到额外的电路(例如电压源、电流源、电阻器、和电容器)，或甚至直接被电连接到前置放大器芯片以构成MR或GMR器件或传感器。
本发明还提供了一种工艺，用来将磁性活性材料粘合性地电淀积到导电基底上而不会电短路活性材料。适合于用在本发明中的基底包括但不局限于氧化铟锡(ITO)涂敷的玻璃、掺杂的硅、砷化镓、锗、或掺杂的金刚石。
附图的简要说明
结合附图阅读下列的详细描述，将更容易理解本发明的上述和其它的目的、特点和优点，其中：
图1是ITO涂敷的玻璃上的磁阻层[MR]的剖面图。
图2是位于ITO涂敷的玻璃基底上的被隔离的MR电阻器。
图3是方框图，示出了在ITO涂敷的玻璃上淀积磁性活性材料[MR和GMR二者]的步骤。
图4是电镀在ITO涂敷的玻璃上的巨磁阻[GMR]材料的剖面图。
图5是位于ITO涂敷的玻璃基底上的被隔离的GMR电阻器。
图6是由四个(4)电阻器和四个(4)磁极片构成的完整的磁阻(MR)传感器的示意俯视图。
图7是根据本发明的传感器的照片(放大17倍)。
图8是用来光掩蔽本发明的传感器的典型掩模的示意图。
在最佳实施例中，根据本发明的用来探测磁场变化的磁阻器件，包含其上排列有至少一个由导电或部分导电涂层组成的厚度小于大约2000埃的区域的绝缘基底。为了防止与导电材料上使用电阻性材料相关的短路问题，最好限制导电涂层的厚度。
绝缘基底最好是平板玻璃。Glaverbel型的光学质量玻璃是特别合适的。然而，适合于作基底的其它材料包括但不局限于选自不锈钢、砷化镓和掺杂的硅中的一个。
基底上的涂层最好选自氧化铟锡(ITO)、氧化铟和氧化锡构成的组，且电阻率数值最好约为10-100欧姆/方。氧化铟锡是一种用作本发明涂层的特别优选的材料。
至少有一个电阻器区域，它包含至少一层排列在各个导电或部分导电涂层上的大约0.5-2μm的电淀积的金属材料。此层被有意地保持在最小厚度，以便防止其上淀积的电阻性材料被短路。适合于用作本发明的金属材料包括但不局限于铬、铂、金、钯、银、铜以及它们的合金和化合物中的一个或多个，特别以铜为最好。电淀积的金属材料至少被基本上永久固定在被涂敷的基底上。金属材料在诸如ITO涂敷的玻璃上之类的基底上的这种永久粘合，此前是不可能获得的。
至少有一层大约15-30的排列在电淀积的金属材料层上的电淀积的铁磁材料。最好有大约10-100层铁磁材料。此铁磁材料最好包括选自铁、镍、铜、钴以及它们的合金和化合物中的一个。用于本发明的最佳铁磁金属包括铁和镍，而最佳铁磁合金是坡莫合金。
现参照附图，图1说明了上述器件，示出了排列在其上具有部分导电涂层的平板玻璃基底上的磁阻材料区域。基底11可以是任何形状、厚度或尺寸。基底11的厚度为大约0.8-14μm较好，而厚度约为0.8-2μm最好。
如图1所示，基底11具有排列于其上的导电涂层12。导电涂层12最好是由金属、氧化物、或半导体组成的薄膜或层。金属薄层13被排列在导电涂层12上。铁磁材料层14被排列在金属薄层13上。
在最佳实施例中，用电化学淀积方法来执行金属层13和铁磁材料层14的淀积。此淀积最好发生在电化学槽(未示出)中。用于本发明的一种典型的电化学槽包含由聚丙烯制成的方形盒。U形磁铁被固定在盒外并有足够的强度，以便为MR材料淀积提供500-1000高斯的磁场。跨越整个盒均匀地分布的是固定在槽的一端的阴极和槽的相反端处准确平行于阴极的阳极。参考电极被置于紧靠阴极板的中心。提供了非常均匀地搅拌溶液的装置。通常经由适当的滤波器抽取溶液，并用固定在槽上的恒温器用来控制温度。可以用电淀积槽和本技术所知的方法来制造这些电阻器。
薄膜13是固定在导电涂层上的金属材料。薄膜13的厚度最好是大约10-200nm。如下面所述，薄膜13的金属材料至少被基本上永久固定在导电涂层。对于本发明的目的，基本上永久固定意味着对于所有的实践目的，此薄膜不容易剥离玻璃(基底)上的涂层。铜是一种用作固定在导电涂层上的薄膜的特别优选的材料。
第二薄膜14是排列在金属材料13上的铁磁材料，且如上所述具有大约50-2000nm的优选厚度。
一旦电阻性材料被淀积在被涂敷的基底上，就能够原封不动地使用电阻器区域，或进一步加工以形成磁阻传感器。根据本发明的MR传感器，在其上排列有至少二个导电或部分导电涂层区域的绝缘基底上，包含至少二个电互连的电阻器。根据本发明的构成传感器的各个电阻器，包含如上所述的磁阻器件。这些电阻器最好被电互连成惠斯登电桥结构。
本发明的MR传感器最好还包含排列在被涂敷的基底上的一个磁极片。此磁极片最好包含排列在被涂敷的基底的至少一个区域上的电淀积的磁极片材料区域。电淀积的磁极片材料区域最好相对于电阻器定位，使磁极片材料起到将磁场聚焦在电阻器上而无须将电阻器屏蔽于它的作用。在一个最佳结构中，磁极片元件沿其轴将磁场聚焦在电阻器上。适合于用作磁极片材料的材料最好应该是导磁材料。这种适当的磁极片材料的例子包括但不局限于镍-铁、钴-铁、和它们的化合物。
在最佳实施例中，根据本发明的MR传感器包含至少一个厚度约为0.5-5μm的磁极片。此磁极片最好包含至少一层厚度约为0.5-5μm的选自铬、铂、金、钯、银、铜、以及它们的合金和化合物的金属材料。此磁极片还包含至少一层大约15-30的电淀积的铁磁材料。此电淀积的铁磁材料最好选自铁、镍、铜、钴、以及它们的合金和化合物，并被排列在金属材料层上。因此，在一个实施例中，磁极片包含构成电阻器的同一种材料。
各个电阻器被构造成线状图形，其最佳线宽约为15-25μm。在根据本发明的MR传感器中，具有最佳线宽的线状图形使传感器的灵敏度最大化。线状图形的任何部分应该在空间上与另一个给定部分分隔开大约2-20μm距离。
在最佳实施例中，本MR传感器包含4个磁阻区域(电阻器)。4个区域中的每二个，最好以相对于4个磁阻区域(电阻器)中的另二个成大约90度的角度位于基底上。
利用多个光制造步骤，电阻器被“图形化”，而磁极片被描绘出来。在本发明中，一旦金属层和铁磁层被电淀积在导电涂层上，就用如图8中仅仅为示例目的而示出的特定设计图形的光刻胶，对得到的电阻性材料进行光掩蔽。光刻胶覆盖部分电阻性材料，并防止它受到后续腐蚀步骤的作用。任何暴露区域中的导电涂层、金属层、和铁磁层被腐蚀掉。
图6示出了根据本发明的传感器中的可变电阻器的构造。区域172、272、373、472各为4个电阻器之一，而区域173、273、373、473是磁极片，还用作接触点。如图6所示，可变电阻器172、272、372和472通过磁极片173、273、373和473被电互连成通常称为惠斯登电桥的结构。此外，用来连接到外部电路的接触点可以被点焊或金键合到电阻性材料上，以便与封装外壳连接。
在传感器运行过程中，各个接触点应该跨越电压表、电压源或电容器(未示出)被电连接。
当用霍尔探针并施加大约10mA的频率为1KHz的恒定电流进行测量时，根据本发明的MR传感器可以具有大约1高斯的实测磁滞和大约500-3000欧姆的实测电阻。再次参照图7，这一特别设计的传感器的最大灵敏度沿箭头101方向。当传感器处于沿101方向变化的磁场中时，磁极片173、273、373和473将沿其轴使磁力线对齐，并使磁场聚焦在电阻器172和372上。
对于MR传感器，当施加沿箭头101方向变化的磁场100时，电阻器172和372具有反比于外加磁场100的幅度而变化的电阻。但电阻器272和472具有正比于外加磁场100的幅度而变化的电阻。与惠斯登电桥电路相结合的这一相反的MR响应功能，提高了这种MR传感器的灵敏度。在某些应用中，磁极片可以非常厚，以便将磁场100聚焦到电阻器172和372，电阻器172和372的灵敏度可以被大幅度提高。此时，电阻器272和472被磁极片173、273、373和473基本上屏蔽于磁场100。
在另一个实施例中，本发明的目的是一种用来探测磁场变化的巨磁阻器件。此器件包含其上排列有至少一个小于大约2000的导电或部分导电涂层区域的绝缘基底。此绝缘基底最好是厚度约为0.8-2.0μm的平板玻璃，而部分导电的涂层最好是厚度约为0.2-2.0μm的氧化铟钛。此涂层的电阻率约为10-100欧姆/方。其它的涂层材料包括氧化铟和氧化锡，而其它的基底材料包括不锈钢、砷化镓和掺杂的硅。
在被涂敷的基底上至少有一个电阻器区域。此电阻器区域包含至少一层排列在各个导电或部分导电涂层区域上的大约0.5-1.0μm的电淀积金属材料。电淀积材料至少基本上被永久固定在被涂敷的基底上。至少有一个排列在电淀积的金属材料层上的双层(多层)。适合于用作此金属材料的材料，包括铬、铂、金、钯、银、铜、铝、钛以及它们的合金和化合物，以铜较好。有大约30-600个双层，且在各个所述至少一个双层中，每个双层包含至少一个而最好是大约5-15个约为20-30的电淀积铁磁材料层，以及至少一个而最好是大约3-10个约为8-13的电淀积非铁磁材料层。双层的数目、构成双层的各个单层的数目和厚度，将根据被使用的材料和电阻性材料的最终用途而改变。例如，当淀积钴/铜多层时，具有大约30-100个由钴层组成的双层和一层铜层较好。
适合于用在本GMR电阻性器件中的铁磁材料，包括铁、镍、铜、钴以及它们的合金和化合物。这种铁磁合金的例子包括Co-Ni-Cu、Ni-Cu、Ni-Fe、Co-Fe、Co-Ni、Co-Pt、Fe-Rh，以Co-Ni和Co-Ni-Cu较好。
本实施例还包含GMR传感器，它包含其上排列有至少二个厚度小于大约2000的导电或部分导电涂层区域的绝缘基底。此涂层的电阻率约为10-100欧姆/方。有至少二个，最好是4个基本上根据上面描述构造成的电互连的GMR电阻器。电阻器中的至少二个位于基底上。可以电互连成惠斯登电桥结构。
图4示出了根据本发明的GMR电阻器。基底111可以是任何形状、厚度或尺寸。如图4所示，基底111具有淀积在其上的导电涂层112。如在MR传感器的制造中那样，导电涂层112最好是金属、氧化物、或半导体。在一个特别优选的实施例中，导电涂层是包含氧化铟锡(ITO)的薄膜。导电涂层的最佳电阻率约为10-100欧姆/方，或者，可以包含但不局限于例如不锈钢、砷化镓、或掺杂的硅。
如同MR传感器那样，根据本发明的GMR传感器还可以包含磁极片元件。同样，此磁极片元件包含排列在被涂敷的基底的至少一个区域上的电淀积磁极片材料区。电淀积的磁极片材料区相对于电阻器定位，使磁极片材料起将磁场聚焦到电阻器上的作用，而无须使电阻器屏蔽于磁场。磁极片沿其轴将磁场聚焦到电阻器上较好。
参照图4，在根据本发明的GMR电阻器中，金属薄层131被排列在导电涂层112上并具有约为10-200nm的优选厚度。如下面解释的那样，层131的金属材料至少被基本上永久固定于导电涂层。金属材料应该被构成为不局限于铜，而是最好选自铬、铂、金、钯、银、铜、以及它们的合金和化合物。
活性层114由大量交替的铁磁和非铁磁层构成。此多层膜114被直接排列在金属层131上。各个铁磁材料层的优选厚度约为20-30，且最好包含选自铁、镍、铜、钴、以及它们的合金和化合物中的一个。适合于用作铁磁材料的合金包括但不局限于选自Co-Ni-Cu、Ni-Cu、Ni-Fe、Co-Fe、Co-Ni、Co-Pt、Fe-Rh、以及它们的化合物中的一个(见表1)。各个非铁磁材料层的优选厚度约为8-50。适合于用作非铁磁材料的材料包括但不局限于选自铜、银、铂、钯、钛、铬、铑、和它们的化合物中的一个。
在最佳实施例中，用电化学淀积方法来执行多层114的淀积。这些层中每个层的相对厚度影响着相对于得到的传感器结构的噪声的灵敏度。例如，比之将厚度约为24的铜层与厚度约为20的钴层交替，将厚度约为12的铜层与厚度约为20的钴层交替得到的传感器的灵敏度更高但噪声更大(磁滞更大)。前者的灵敏度将小于后者，且通常将线性响应磁场。
一旦层131被电淀积在导电涂层上，它就被剥离，并在导电表面上重新镀敷层131，从而将此层基本上永久固定在此基底上。在GMR传感器材料上执行相似于上述MR传感器所述的光掩蔽工艺。
现参照图3，在GMR传感器的情况下，由于所有4个电阻器172、272、372和472具有对磁场100相同的响应功能(如图6所示)，故可能需要比较厚的(大约1.0-3.0μm)磁极片来将电阻器272和472屏蔽于磁场100。
在根据本发明的GMR传感器中，可以用恒定电阻器代替电阻器272和472以平衡电桥电路。此时，二个平衡电阻器272和472被可选地置于电路板上，或当这种GMR传感器被使用时，将其集成到前置放大器电路中。
现参照图3，示意地示出了制造根据本发明的传感器的工艺。导电材料涂敷的基底11(如图1所示)被用于电化学淀积。基底11的尺寸仅仅主要受执行电淀积步骤的电化学槽尺寸的限制。
在最佳实施例中，基底包含Glaverbel型玻璃，其厚度约为1.1μm，且其上具有包含厚度约为0.02-0.2μm而电阻率约为10-100欧姆厘米的氧化铟锡的涂层。
预清洗装置10制备基底11以及导电涂层12，以便在其上电化学淀积。用超声清洗、去离子水和酸溶液，对各个基底进行清洗。各个基底被固定在电接触和铜环上。
金属薄层131(示于图4)被电化学淀积在导电涂层112上。在最佳实施例中，薄膜淀积装置20包含电化学槽和铜电解液。薄膜淀积装置至少将大约0.01-0.2μm的一个第一铜层(未示出)淀积到基底上的导电涂层上。薄膜剥离装置(未示出)将至少一个第一金属层剥离。或者，基底被从电化学槽中移出，再手工剥离第一金属层。基底被放回到槽中，且薄膜淀积装置20最好将大约10-200nm的至少一个第二铜层淀积到导电涂层112上的从中第一铜层被剥离的区域上，以便提供进一步淀积所要求的导电率。这一第二铜层从而基本上永久固定到被涂敷的玻璃。
磁性活性材料淀积装置30将至少一个磁阻材料薄膜14(示于图1)淀积到金属薄层13上。为了制造MR传感器，活性材料淀积装置30包含电化学槽以及用来淀积单个磁性元素或磁性合金的溶液。在最佳实施例中，磁性合金包含镍和铁。磁阻材料淀积装置30最好将50-2000nm的磁性合金淀积到薄膜13上。GMR淀积包括提供其上具有导电涂层的基底，需要额外的步骤，其中薄膜淀积装置淀积一个由被淀积的非铁磁材料与铁磁材料交替组成的层。
本发明的目的还在于一种用来将磁阻材料电淀积到绝缘基底上并将其至少基本上永久固定于其上的方法。此方法包含下列步骤：提供其上具有厚度约为0.2-2.0μm的导电或部分导电涂层的绝缘基底，以及将至少一个第一金属材料层电淀积到导电或部分导电涂层的至少一个区域上。导电或部分导电涂层选自氧化铟锡(ITO)、氧化铟、和氧化锡，以氧化铟锡较好。第一层的较好厚度约为0.5-2.0μm。用作本发明中的金属材料的优选材料包括但不局限于铬、铂、金、钯、银、铜、以及它们的合金和化合物，以铜较好。
下一步骤包含从导电或部分导电涂层清除第一金属材料层。在清除第一层之后，厚度约为0.5-2.0μm的第二金属材料层被电淀积到导电或部分导电涂层的区域上。至少一个磁阻材料层被电淀积到第二金属材料层上。清除第一金属材料层的较好的方法是将其从被涂敷的基底剥离。在电淀积步骤中最好应该提供磁场，磁场的数值最好约为500-2000高斯。
在其它的实施例中，本发明的目的是一种生产传感器的方法。此方法包含提供其上排列有导电或部分导电涂层的绝缘基底。大约0.5-2.0μm的铜层被至少基本上永久固定在导电或部分导电的涂层上。至少一个大约15-30的铁磁材料层被电淀积到铜层上。其下方至少一部分铁磁材料和铜层以及导电或部分导电涂层被腐蚀掉，从而形成至少二个空间上分隔开的活性材料区域。图5示出了根据本发明的GMR电阻器。然后将各个活性材料区域互连成电桥结构。
在此方法中，基底的优选厚度约为0.8-2μm。导电或部分导电涂层选自氧化铟锡(ITO)、氧化铟、和氧化锡，以氧化铟锡较好。
将至少一层铁磁材料电淀积到铜层上的步骤，包含电淀积大约10个单层至大约100个由铁、镍、铜、钴以及它们的合金和化合物中的一个组成的层。镍和坡莫合金较好。
此方法还可以包含借助于在导电或部分导电涂层上制作电淀积的磁极片材料而在所述基底上形成至少磁极片。电淀积的磁极片材料区域被安置成起将施加到器件的磁场聚焦到磁阻区的作用而无须将其屏蔽于磁场。磁极片元件最好沿其轴将磁场聚焦于磁阻区域上。磁极片最好是导磁的，并选自镍-铁、钴-铁、以及它们的化合物。
在再一个实施例中，本发明的目的是一种制造用来探测磁场变化的巨磁阻器件的方法。基底和基底涂层与MR器件制造中使用的相同。至少产生一个电阻器区域。淀积GMR电阻器的步骤包含在基底上的各个导电或部分导电的区域上电淀积至少一个大约0.5-1.0μm的金属材料层。磁金属材料至少基本上永久固定于其上。至少一个双层被电淀积到至少基本上永久固定的被电淀积的金属材料层上。各个双层包含至少一个大约20-30的铁磁材料层和至少一个大约8-13的非铁磁材料层。铁磁材料包含选自铁、镍、铜、钴以及它们的合金和化合物中的一个。合金选自Co-Ni-Cu、Ni-Cu、Ni-Fe、Co-Fe、Co-Ni、Co-Pt、Fe-Rh、以及它们的化合物，以Cu-Ni和Co-Ni-Cu较好。非磁性材料最好选自铜、银、铂、钯、钛、铬、铑、以及它们的化合物。
此方法包含将大约30-100个双层电淀积到被电淀积的金属材料层上。如同用来制造MR传感器的方法那样，此方法还可以包含制作至少一个相对于巨磁阻区域安置的磁极片，使磁极片材料起将施加到器件的磁场聚焦于巨磁阻区域而无须将此区域屏蔽于它的作用。
为了制造GMR电阻器器件和根据本发明的从其制造的传感器，在电化学槽30中淀积活性材料。电解液由氨基磺酸钴、硫酸铜和硼酸组成。
在淀积磁极片的一个变通方法中，有一个多步骤光掩蔽工序(1)。在这一工序中，如图6所示，光刻胶覆盖活性层的整个表面，而仅仅在磁极片区域173、273、373和473中开出窗口，以便能够通过窗口淀积额外的磁极片层。
磁极片淀积装置50在窗口区域中的活性层上淀积磁极片材料。磁极片淀积装置50可以是与具有用来淀积单个磁性元素或磁性合金的溶液的活性磁性层淀积装置相同的或不同的电化学槽。磁极片层的厚度从大约0.1μm变化到大约5μm。
光刻胶清洗槽60被用来清除磁极片淀积之后的表面上的光刻胶。
光掩蔽工序(2)70将掩蔽如图6所示最终图形的样品。
如图6所示，腐蚀装置80用来清除电阻器线条之间的区域和磁极片之间的区域。最好清除所述区域中的所有导电材料，包括MR传感器的活性层14和GMR传感器的活性层114、导电层13以及ITO层112。为了腐蚀金属层和ITO层，腐蚀装置80中所用的腐蚀剂可以依次是一种或几种。若不清除导电涂层12，则可变电阻器不隔离于相邻的可变电阻器(未示出)。当一个可变电阻器被电连接到额外的电路以形成传感器时，下方的ITO层成为电流的通路，相邻电阻器线条中的电流将横行流动，而不是沿构成电阻器的线条路径流动。沿预定路径减小了的电流，使传感器的总效率降低。
如有需要，划片装置90被用来对基底11进行最后的切割。划片装置90应该进行所需的各种切割，以便制备基底和其上制作的用于最终应用中的电阻器。
最后，在步骤100中，对单个传感器进行封装。
对于本技术的熟练人员，所公开的发明的各种各样的改变或修正是显而易见的。虽然上面的描述参考了特定的示例性实施例，但本专利被认为覆盖了不超越所公开的发明的构思和范围的所有改变和修正。
例子
例1：MR传感器的电淀积和光制造
1．基底：
玻璃类型：Glaverbel
厚度：1.1μm
ITO涂层：15欧姆/方
1．预清洗步骤：
a)样品制备：将ITO玻璃切割成3.5”×3.5”的方，在用电镀带隔离于电解液的3英寸直径淀积窗口周围，制作具有铜环的电接触。
b)预淀积清洗：
超声清洗：4Oz/Gal Micro,50℃,3分钟
去离子水冲洗：50℃,3分钟
浸入2.5％的H2SO4，腐蚀1分钟
去离子水冲洗。
3．淀积铜：
a)用于铜导电层淀积的电解液：
焦磷酸铜大电流快速电镀溶液：333ml/L；
水：666ml/L；
pH:8.8
b)淀积条件：
阳极：Cu
电镀电位：在-2.0V SCE(饱和甘汞电极)下静电位淀积
温度：室温
保持阴极与阳极平行以获得均匀的膜层厚度
c)铜层淀积和键合处理：
在制备和清洗过的ITO玻璃上淀积50nm的Cu，然后将玻璃吹干；用透明胶带清除铜膜，用2.5％的H2SO4腐蚀玻璃，并用去离子水冲洗玻璃；重复淀积过程，直到用库仑计测得的ITO玻璃上的铜层的最终厚度为45nm。
4．坡莫合金层的淀积：
电解液：
氨基磺酸镍315ml/L；
抗坏血酸(抗氧化剂)6g/L
氨基磺酸铁：30ml/L
硼酸：30g/L
糖精：2g/L
温度：50℃
pH:2.0
外加磁场：600高斯，平行于膜表面；
淀积过程中不搅拌。坡莫合金被电淀积到库仑计测得为250nm的厚度。
5．光腐蚀
a)清洗：在样品被置于旋转器上以低速(大约500RPM)旋转的情况下，用丙酮、异丙醇和去离子水冲洗样品总共60秒钟；然后以4000RPM甩干60秒钟。
b)在120℃的炉子中烘焙样品15分钟。冷却样品3分钟。
c)旋涂光刻胶(Shipley,Inc.#1813)：
将时间和速度设定为700RPM下6秒钟，随之以4000RPM下60秒钟
d)在120℃的炉子中烘焙样品20分钟。然后冷却3分钟；
e)掩蔽样品，使样品对准并在15mV/cm2下暴露于紫外光(曝光计上设定为14秒钟)。
f)显影：样品被放回到旋转器上，在60秒钟的停止模式下，将显影液浇上，开始旋转，样品以低速(500RPM)旋转，再加额外10秒钟的显影液和水，随之以加55秒钟的水。对样品进行1分钟高速(4000RPM)旋转，以便进行干燥。
g)在120℃下对样品进行20分钟硬化烘焙。
6．腐蚀：
a)溶液：
1份FeCl3 50g/l
1份HCl 37％
50℃
b)样品置于水中10秒钟
c)样品在150℃下烘焙5分钟
d)样品再次置于腐蚀剂中2分钟
e)用丙酮冲洗样品以清除掩模
7．划片：
用市售切割锯将样品切割成单个传感器。用胶带从玻璃侧面粘贴玻璃，并用10PBM050A砂轮切割玻璃。图6是根据这一例子制造的传感器的照片。
例2：GMR电阻器和传感器的制造
1．基底：
玻璃类型：Glaverbel
厚度：1.1μm
ITO涂层：15欧姆/方
2．预清洗步骤：
a)样品制备：将ITO玻璃切割成3.5”×3.5”的方，在用电镀带隔离于电解液的3英寸直径的窗口周围，制作具有铜环的电接触。
b)预淀积清洗：
超声清洗：4Oz/Gal Micro,50℃,3分钟
去离子水冲洗：50℃,3分钟
浸入2.5％的H2SO4，腐蚀1分钟
去离子水冲洗。
3．淀积铜：
a)用于铜导电层淀积的电解液：
焦磷酸铜大电流快速电镀溶液：333ml/L；
水：666ml/L；
pH:8.8
b)淀积条件：
阳极：Cu
电镀电位：在-2.0V SCE(饱和甘汞电极)下静电位淀积
温度：室温
保持阴极与阳极平行以获得均匀的膜层厚度
c)铜层淀积和键合处理：
在制备和清洗过的ITO玻璃上，淀积50nm的Cu，然后将玻璃吹干；用透明胶带清除铜膜，用2.5％的H2SO4腐蚀玻璃，并用去离子水冲洗玻璃；重复淀积过程，直到用库仑计测得的ITO玻璃上的铜层的最终厚度为45nm。
4．GMR多层的淀积：
电解液：
氨基磺酸钴500ml/L；
硫酸铜：2.947g
硼酸：30g/L
水：500ml
温度：室温
pH:2.2
钴阴极充电电位-1.8V
铜阴极充电电位-0.26V
钴电镀到20，关断电源等待3秒钟
铜电镀到9。
5．光腐蚀
a)清洗：在样品被置于旋转器上以低速(大约500RPM)旋转的情况下，用丙酮、异丙醇和去离子水冲洗样品总共60秒钟；然后以4000RPM甩干60秒钟。
b)在120℃的炉子中烘焙样品15分钟。冷却样品3分钟。
c)旋涂光刻胶(Shipley,Inc.#1813)：
将时间和速度设定为700RPM下6秒钟，随之以4000RPM下60秒钟
d)在120℃的炉子中烘焙样品20分钟。然后冷却3分钟；
e)掩蔽样品，使样品对准并在15mV/cm2下暴露于紫外光(曝光表上设定为14秒钟)。
f)显影：样品被放回到旋转器上，并在60秒钟的停止模式下，将显影液浇上，开始旋转，样品以低速(500RPM)旋转，再加额外10秒钟的显影液和水，随之以加55秒钟的水。对样品进行1分钟高速(4000RPM)旋转，以便进行干燥。
g)在120℃下对样品进行20分钟硬化烘焙。
6．腐蚀：
a)溶液：
1份FeCl3 50g/l
1份HCl 37％
50℃
b)样品置于水中10秒钟
c)样品在150℃下烘焙5分钟
d)样品再次置于腐蚀剂中2分钟
e)用丙酮冲洗样品，以清除掩模
7．划片：
用市售切割锯将样品切割成单个传感器。用胶带从玻璃侧面粘贴玻璃，并用10PBM050A砂轮切割玻璃。
可以构成本发明的许多不同的实施例而不偏离本发明的构思和范围。应该理解的是，本发明不局限于本说明书所述的具体实施例。相反，本发明被认为覆盖了包括在权利要求的构思与范围内的各种各样的修正和等效安排。下列权利要求与广义的解释一致，以便包罗所有这些修正以及等效的结构和功能。