[发明专利]磁致电阻传感器设备以及制造这样的磁致电阻传感器设备的方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁致电阻传感器设备，所述磁致电阻传感器设备包 括：

-至少一块基板或晶片，特别是，至少一个硅晶片，以及

-至少一个传感元件，特别是

--至少一个AMR(各向异性磁致电阻)传感元件和/或

--至少一个GMR(巨磁电阻)传感元件，比如至少一个多层GMR (巨磁电阻)传感元件，

所述传感元件安置于基板或晶片的上方和/或下方。

本发明还涉及用于测量所要测量的磁场的场强，特别是用于测量 所要测量的磁场的时间梯度的，梯度计、磁力计或传感器。

本发明还涉及制造这样的磁致电阻传感器设备的方法。

背景技术

磁致电阻传感器特别用于电磁场的测量。通常，利用所谓的barber 极将各向异性磁致电阻传感器的特性进行线性化。在这种情况下，偏 磁场必须使磁致电阻传感器稳定。另一方面，对于基于(多层)GMR (巨磁电阻)效应的传感器，偏磁场必须在线性范围内移动工作点。 认识这点的最简单方法就是，将外部磁体放在磁致电阻层(通常位于 封装内)的附近。

这种方法隐含着某些主要缺陷：对于磁致电阻转速传感器或者 (在使用标准集成电路(IC)封装的情况下)当用户确定磁体尺寸并 安装磁体时，存在使用专用封装的必要。

此外，存在诸如磁体在装配期间的错放或损坏等、众所周知的质 量和产量问题。另外，不能将外部磁体的体积缩小至特定最小值以下。

换言之，各向异性磁致电阻(AMR)传感器和(多层)巨磁电阻 (GMR)传感器需要额外的偏磁场对传感器进行预置。通常，用外部 设备，如利用永磁体或利用场发生器)提供此偏磁场。

原则上，磁体薄层的制造已经成为一种已知技术(参见例如 S.tumanski，Thin Film Magnetoresistive Sensors，第45至52页，Institute of Physics Publishing，2001，Bristol，以及其中的参考文献)。

现有技术文档JP 04-15 26 88提出使用磁浆(magnetic paste)形成 置于芯片安装引线框上的永磁体。

现有技术文档US 2004/0130323 A1公开了包括自由层(free layer) 和栓层(pinned layer)的(自旋阀(spin valve))巨磁电阻(GMR) 传感器的制造；偏磁场层在期望方向上得到磁化。

然而，现有技术文档US 2004/0130323 A1并未提及多层巨磁电阻 (GMR)传感器，也未提及所使用的材料或磁层的实际制造；此外， 现有技术文档US 2004/0130323 A1仅公开了用于在晶片级提供各种磁 化方向的磁化过程中的、特殊的磁配置。

最后，关于本发明的背景技术，可进一步参考：

-现有技术文档US 6 118 624，其中，将附加硬磁层安置在磁致电 阻元件的巨磁电阻(GMR)层之间，以提供偏磁场；然而，所述磁层 不是丝网印刷在磁致电阻传感器上的，并且不能在已被装配于磁致电 阻传感器上之后得到磁化；

-现有技术文档US 6 426 620 B1，公开了一种同电路一起合并在 同一载体之上的巨磁电阻(GMR)传感器。

-现有技术文档WO 99/13519 A1，公开了一种用于磁致电阻设备 的蚀刻凹槽中的永磁体材料；以及

-现有技术文档WO 02/099451 A2，提出在磁致电阻传感器的制 造过程中提供并确定各种磁化方向。

发明内容

从上述缺点和缺陷出发，并根据所讨论的现有技术，本发明的目 的在于，进一步改进：在以上背景技术中所说明的该类磁致电阻传感 器设备；在以上背景技术中所说明的该类梯度计、磁力计或传感器； 以及以上背景技术中所说明的该类方法，使得无需使用用于对传感元 件和/或磁致电阻传感器设备进行预置的外部或额外的偏磁场。

可以通过包括权利要求1的特征在内的磁致电阻传感器设备，通 过包括权利要求5的特征在内的梯度计、磁力计以及传感器，以及通过 包括权利要求7的特征在内的方法，实现本发明的目的。在各独立权利 要求中公开了本发明的优势实施例和有益改进。