УДК 681.586.7
ГАЛУШКОВ А.И., ГОЛИШНИКОВ А.А.,

СУХАНОВ В.С.
ИССЛЕДОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ
МАГНИТНОГО ПОЛЯ ДЛЯ ПОСТРОЕНИЯ ДВУМЕРНЫХ И
ОБЪЕМНЫХ МАТРИЦ СИСТЕМ ВИЗУАЛИЗАЦИИ
НПК Технологический Центр Московского государственного
института электронной техники,
124498, Москва, Зеленоград, проезд 4806, д.5, ком. 7237,
тел: (495)534-02-68, факс: (495)913-21-92, gal@tcen.ru
В последние годы становится популярным использование маг-
ниторезистивного эффекта в тонких магнитных пленках (ТМП), что
позволяет существенно улучшить стабильность, разрешающую спо-
собность по магнитному полю и точность интегральных преобразова-
телей магнитного поля (ИПМП). Такой подход потребовал создания
совершенно новой технологии изготовления ИПМП. В НПК Техно-
логический
Центр
МИЭТ
разработаны
конструктивно-
технологические методы реализации ИПМП по микроэлектронной
технологии изготовления ИС с применением в качестве магниточувст-
вительного элемента анизотропных магниторезисторов на основе мно-
гослойных ТМП с коэффициентом магниторезистивного эффекта бо-
лее 1,5 %.
Процесс напыления ТМП был реализован с использованием ус-
тановки LH-560 немецкой фирмы Leybold Haraus, позволяющий по-
лучать методом электронно-лучевого испарения пленки толщиной от
нескольких ангстрем до тысячи ангстрем с неравномерностью по тол-
щине не более 10% на пластинах диаметром 100 мм.
В ходе выполнения работы по напылению ТМП, представляю-
щей собой комбинацию слоев FeNiCo - Ti - FeNiCo (где толщина Ti -
d = 5÷6 нм, толщина FeNiCo - d = 10÷15 нм), исследовалась зависи-
мость скорости напыления пленок FeNiCo от тока электронного луча
(Iэ). Показано, что в диапазоне значений тока Iэ= 0,2 - 0,4 А скорость
напыления пленок FeNiCo возрастает прямо пропорционально с уве-
личением Iэ. Экспериментально выявлено, что при значениях тока
электронного луча порядка Iэ = 0,4 А при напылении сплава FeNiCo
на поверхности напыленных пленок наблюдается наличие включений
в виде брызг распыляемого материала мишени (Рис. 1). Размер
включений составляет более 5 нм (Рис. 2), что недопустимо, поскольку
может привести к проколу разделительного слоя из титана.


Рис. 1. Состояние поверхности
Рис. 2. Профилограмма поверхно-
пленки FeNiCo, полученной элек-
сти пленки FeNiCo
тронно-лучевым методом при токе
электронного луча Iэ = 0,3А.




Рис. 3. Состояние поверхности
Рис. 4. Профилограмма поверхно-
пленки FeNiCo, полученной элек-
сти пленки FeNiCo
тронно-лучевым методом при токе
электронного луча Iэ = 0,25 А


При значениях тока электронного луча Iэ ≤ 0,3 А напыленные
пленки FeNiCo имеют относительно гладкие поверхности (Рис.3). Из
рисунка 4 видно, что шероховатость напыленной пленки магниторези-
стивного слоя составляет порядка 0,5 нм. При этом следует отметить,

что неравномерность толщины пленок FeNiCo на пластине 100мм
составила, соответственно hFeNiCo = 1,6%.
На основании полученных результатов исследований режимов
напыления ТМП была проведена оптимизация параметров процесса
напыления, которая позволила разработать процессы напыления пле-
нок Ti и сплава FeNiCo в едином вакуумном цикле при давлении в ра-
бочей камере P=2 мПа с использованием значений тока электронного
луча Iэ =0,2 А для Ti и Iэ = 0,3 А для FeNiCo.
Полученные результаты позволили реализовать двумерные и
объемные матрицы трехкоординатных датчиков для визуализации
напряженности магнитного поля. В качестве преобразователей маг-
нитного поля, использовались чувствительные элементы на основе
многослойных пленок FeNiCo с коэффициентом анизотропного маг-
ниторезистивного эффекта более 1,5 %, что позволило существенно
улучшить стабильность, чувствительность (более 0,15 мВ/Э при 1 В
питания моста), при малых магнитных полях (менее 6 Э) и, соответст-
венно, повысить разрешающую способность по магнитному полю
(100 мкЭ) и точность преобразователей. На базе двумерной матрицы
был разработан опытный образец магнитовизора, который имеет 192
независимых трехкоординатных канала измерения напряженности
магнитного поля и обеспечивает дальность распознавания типового
объекта до 20 см с быстродействием 1 кадр в секунду. Магнитовизор
позволяет визуализировать магнитное поле Земли вокруг измеритель-
ного щупа и его изменения при внесении в контролируемый объем
предмета, искажающего это магнитное поле. Одно из важных направ-
лений применения магнитовизора- контроль багажа и пассажиров на
транспорте. Перспективным применением трехкоординатных тонкоп-
леночных магниторезистивных датчиков является создание интеллек-
туальных ручных переносных обнаружителей ферромагнитных пред-
метов с возможностью визуализации образа предмета, приборов для
измерения и анализа переменных магнитных полей, обладающих пас-
сивным и активным методам обнаружения, бесконтактных систем из-
мерения тока, угла и скорости вращения, бортовых навигационных
приборов транспортных средств и электронных компасов, прецизион-
ных систем ориентации и позиционирования.


Document Outline