Brevet FR2420143A1 — publié le 19791012

L'invention concerne un capteur de champ magnétique sous forme d'une couche mince dans lequel une couche mince magnétisée dans une direction préférentielle est entourée d'une bobine de mesure magnétique à haute fréquence présentant une induction variable, alors qu'un champ magnétique externe et l'axe de la bobine sont orientés parallelement à l'une des directions préférentielles. Du brevet des Etats-Unis d'Amérique No. 3.443.213, on connatt un capteur de champ magnétique sous forme d'une couche mince, dans lequel l'axe de la bobine de mesure s'étend parallèlement~ à la direction de l'axe "non préférentiel et un champ de polarisation magnétique dans la direction de l'axe "préférentiel", dans la direction duquel s'étend également le champ mesuré. La couche magnétique mince constituée par un composé de Ni et de Fe s'obtient par dépôt sur un substrat en verre et lors du procédé de réalisation, elle est exposée à un champ du courant continu magnétique homogène élevé, qui est appliqué dans le plan du substrat.La direction de ce champ détermine le soi-disant axe "préférentiel", alors que l'axe perpendiculaire à ce dernier est indiqué comme l'axe "non-préférentiel", du fait que la couche présente une direction magnétique préférentielle dans la direction de l'axe préférentiel. (anisotropie uni-axe). La demande de brevet allemand No. P 2.605.414 propose un capteur de champ magnétique, dans lequel une couche mince magnétisée dans une direction pré férentielle est entourée d'une bobine de mesure à haute fréquence magnétique présentant une inductance variable, et un champ magnétique externe et l'axe de la bobine sont orientés parallèlement aux directions préférentielles, un champ de polarisation magnétique étant appliqué essentiellement dans la direction de l'axe "non préférentiel" de la couche magnétique et sa valeur est de l'ordre de grandeur de l'intensité du champ anisotropique et l'axe de la bobine parallèle à l'axe préférentiel de la couche est orienté de façon que seules les variations des composants du champ.magnétique mesuré situées dans la direction de llaxe préférentiel provoquent des variations de l'induction de la bobine de mesure. Les capteurs sont constitués par au moins une couche ferromagnétique mince appliquée sur un substrat, cette couche étant entourée d'une bobine externe. Du fait que la couche et la bobine sont spatialement espacée, lescapteur est sensible aux accélérations (forces) agissant à partir de I'extérieur et l'on obtient une induction élevée de l'air par suite de ltépaisseur du substrat, qui est grandie par rapport à celle de la couche magnétique, induction qui abaisse la sensibilité du capteur. De plus, le procédé de réalisation du capteur est compliqué et coûteux. Tout en évitant ces désavantages, l'invention vise à réaliser un capteur de champ magnétique sous forme d'une couche mince comme composant intégra. Conformément à l'invention, ce but est atteint du fait que le capteur est constitué par plusieurs couches géométriquement structurées successives appliquées sur un substrat et constituant une bobine plane, dont la couche isolante enferme une couche magnétique. Dans un capteur selon la figure 1, une couche de conducteurs (L1), de préférence en cuivre, d'une épaisseur de quelques microns est appliquée d'abord sur un substrat (S). il peut être nécessaire de fixer la couche de cuivre (Cu) à l'aide d'une soidisant "couche adhésive" H1 (par exemple en NiCr ou en Ti, d'une épaisseur de 0,1/ut) sur le substrat. La couche en Cu est structurée à l'aide d'un processus photo-lithographique de façon à obtenir une rangée de bandes étroites parallèles (figure 2). Sur cette structure ainsi obtenue est appliquée, éventuellement avec interposition d'une couche adhésive H'1, une couche diélectr;tqua D1 (par exemple en SiO2 ou en un polymère organique) d'une épaisseur de quelques microns. Du fait que les extrémités de la couche en Cu ne peuvent pas être recouvertes du diélectrique, il est préférable d'appliquer la couche diélectrique n1 à travers un masque. De plus, on peut recourir à un processus photolithographique suivi d'un décapage pour appliquer la couche diélectrique D1 dans la structure requise. Sur la couche diéleetrique D1 est appliquée la couche magntlque M, d'une épaisseur comprise entre 0,1/um et quelques microns, à l'aide d'un procédé approprié, par exemple par pulvérisation cathodique. L'application s'effectue, de façon efficace, à travers un masque, permettant d'obtenir la structure requise sur le substrat. Comme matériau magnétique, on préfère utiliser NiFe (81 : 19) ou MoNiFe (4 : 79 : 17). Au lieu d'une seule couche magnétique, il peut entre préférable d'appliquer un soi-disant "sandwich", comprenant plusieurs couches, qui est alternativement en matésiau-magnétique (de préférence d'une épaisseur de 0,8/um) et en diélectrique (de préférence d'une épaisseur de 0,3/um). D'une façon efficace, tout le "sandwich" est réalisé par un seul processus de revêtement sous vide. L'application de la couche magnétique (couche magnétiques) s'effectue de façon efficace dans un champ magnétique externe de 20 à 50 Oe, afin d'imposer à la couche une direction préférentielle (direction préférentielle, respectivement non préférentielle, la direction préférentielle étant de préférence parallèle à l'axe de la bobine). On a constaté que des couches magnétiques appliquées par évaporation ou par pulvérisation perdent leurs propriétés magnétiques avantageuses, lorsque le substrat de la couche est rugueux ou structuré. C'est pour cette raison qu'il importe que les conducteurs en Cu situés au-dessous de la couche magnétique M ne présentent pas de faces latérales rapides (figure 3a), mais qu'ils sont de préférence chanfreinés (figure 3b). Sur la couche magnétique M est applique une seconde couche diélectrique D2, dont ltépaisseur et la structure correspondent pratiquement à celle de la couche D1. Sur la couche D1 est appliquée, éventuelle- ment avec interposition d'une couche adhésive, la seconde couche de conducteurs L2. De préférence, cette couche L2 est constituée, ici aussi, par du cuivre et ses deux extrémités sont en contact avec la couche de conducteurs L1 et elle présente une structure de bandes, occupant une position inclinée par rapport aux bandes de la couche de conducteurs L1 de façon à constituer une bobine plane fermée avec les bandes de la couche de conducteurs L1 (figure 2) bobine plane fermée qui enferme la couche magnétique.Il importe que les faces Latérales des couches isolantes D1 et D2 ne soient pas rapides, mais inclinées afin d'assurer un recouvrement parfait par la couche de conducteurs L2, comme il ressort de la figure 4, qui montre en section transversale un capteur ainsi réalisé. La composition du capteur à partir de plusieurs couches convenablement structurées minces successives permet de procéder à une réalisation en charge d'un grand nombre de capteurs. Pour une telle rdalisation, un grand nombre de substrats est chaque fois soumis simultandment à un stade de fabrication ddterminé, ce qui veut dire qu'un grand nombre de substrats subit simultanément un traitement d'éva- poration, de putvérisation ou de décapage. D'une façon générale, une série de processus en charge permet de réaliser un composant dune façon peu coûteuse. REVENDICATIONS i. Capteur de champ magnétique sous forme d'une couche mince dans lequel une couche mince magnétisée dans une direction préférentielle est entourée d'une bobine de mesure magnétique à haute fréquence présentant une induction variable, alors qu'un champ magnétique externe et l'axe de la bobine sont orientés paraS lèlement à l'une des directions préférentielles, caractérisé en ce que le capteur est constitué par plusieurs couches géométriquement structurées successives appliquées sur un substrat et constituant une bobine plane, dont la couche isolante enferme une couche magnétique. 2. Capteur selon la revendication 1? caractérisé en ce que la couche magnétique est composée d'un "sandwich" de plu- sieurs couches magnétiques minces séparées par des couches isolantes. 3. Capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les faces latérales de la couche de conducteurs inférieurs constituant la bobine sont chanfreinées et la pente de la face latérale par rapport à la surface est inférieure à 30 . 4. Capteur selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les faces latérales des couches isolantes sont chanfreinées. 5. Capteur selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce que la couche magnétique présente une direction préférentielle 6. Capteur selon la revendication l, 2 ou 3, caractérisé en ce que la couche magnétique est réalisée par pulvérisation cathodique. 7. Capteur selon l'une des revendications l à 6, caractérisé en ce que ce capteur est réalisé au cours d'un processus en charge.