[發明專利]具有減少的外部雜散磁場影響的磁場傳感器

在審

• 申請號: 202080049664.0
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN114096807A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: R·拉薩爾-貝利耶;M·里烏;J-M·達加
• 申請（專利權）人: 阿萊戈微系統有限責任公司
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14;G01R33/07;G01R33/09;G01R33/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 林金朝

一種對目標對象的移動作出響應的磁場傳感器，可以包括多個磁阻元件，所述多個磁阻元件布置在一行中并且具有根據y(1?1/x)的跨度，其中y等于目標對象的整個空間周期，并且其中x等于多個磁阻元件中的磁阻元件的總數量。多個磁場感測元件可操作以生成基本上不對目標對象的移動作出響應而對雜散外部磁場作出響應的信號。

技術領域

本發明總體上涉及磁場傳感器，并且更特別地，涉及具有減少的雜散的、不期望的磁場的影響的磁場傳感器。

背景技術

如本文所使用的，術語“磁場感測元件”用于描述可以感測磁場的各種電子元件。一種這樣的磁場感測元件是磁阻(MR)元件。磁阻元件具有相對于磁阻元件所經受的磁場而變化的電阻。

如已知的，存在不同類型的磁阻元件，例如，諸如銻化銦(InSb)的半導體磁阻元件、巨磁阻(GMR)元件、各向異性磁阻元件(AMR)和隧穿磁阻(TMR)元件，也稱為磁隧道結(MTJ)元件。

在這些磁阻元件中，GMR和TMR元件利用自旋電子(即，電子自旋)來操作，其中電阻與由非磁性層分離的不同磁性層的磁取向相關。在自旋閥構造中，電阻與所謂的“自由層”相對于所謂的“參考層”的另一層的磁化的角方向有關。下面更全面地描述自由層和參考層。

磁阻元件可以用作單個元件，或者可替換地，可以用作以各種配置(例如，半橋或全(惠斯通)橋)布置的兩個或更多個磁阻元件。

如本文所使用的，術語“磁場傳感器”用于描述通常與其他電路結合的使用一個或多個磁場感測元件的電路。在典型的磁場傳感器中，磁場感測元件和其他電路可以集成在公共襯底上，例如半導體襯底上。在一些實施例中，磁場傳感器還可以包括引線框架和封裝。

磁場傳感器用于各種應用中，包括但不限于感測磁場的方向的角度的角度傳感器、感測由載流導體所承載的電流生成的磁場的電流傳感器、感測鐵磁對象的接近的磁開關、感測經過的鐵磁物體(例如，環形磁體或鐵磁目標(例如，齒輪齒)的磁疇)的旋轉檢測器(其中磁場傳感器與反向偏置或其他磁體組合使用)、以及感測磁場的磁場密度的磁場傳感器。

各種參數表征磁場傳感器和磁場感測元件的性能。關于磁場感測元件，參數包括靈敏度和線性度，靈敏度是磁場感測元件的輸出信號響應于磁場的變化，線性度是磁場傳感器的輸出信號相對于磁場線性地(即，成正比地)變化的程度。參數還包括偏移，其描述來自磁場感測元件的在磁場傳感器經歷零磁場時不指示零磁場的輸出。

已知GMR和TMR元件與例如霍爾效應元件相比具有相對較高的靈敏度。因此，使用GMR或TMR元件的電流傳感器可以比使用霍爾效應元件的電流傳感器感測更小的電流。

已知TMR元件具有比GMR元件更高的靈敏度，但是以在低頻處的更高噪聲為代價。

磁阻元件形成為設置在半導體襯底的表面上方(特別是設置在半導體襯底上方的氧化物或保護層上方)的多個專用層。在氧化物層下方可以是各種半導體電子結構，例如晶體管，其可以向下擴散到半導體襯底中。

磁場傳感器會受到源自磁場傳感器外部的雜散磁場的不期望的影響，雜散磁場會導致磁場傳感器試圖測量的誤差。

期望提供一種磁場傳感器，對于該磁場傳感器，雜散磁場的影響被減小。特別希望提供一種使用磁阻元件或垂直霍爾元件并且雜散磁場對其的影響被減小的磁場傳感器。

發明內容

本發明提供一種雜散磁場對其的影響被減小的磁場傳感器。本發明可以提供一種使用磁阻元件或垂直霍爾元件并且雜散磁場對其的影響被減小的磁場傳感器。