[发明专利]磁传感器及补偿磁传感器的温度相关特性的方法

说明书

本申请是2005年5月30日提交的第02829971.X号专利申请的分案申 请。

技术领域

本发明涉及一种应用磁阻元件的磁传感器。

背景技术

迄今为止已知这样一种磁传感器，其应用诸如铁磁磁阻元件(MR元件， ferromagnetic magnetoresistive element)、巨磁阻元件(GMR元件，giant magnetoresistive element)或隧道磁阻元件(TMR元件，tunnel magnetoresistive element)之类的磁阻元件作为磁场检测元件，并且该磁传感器根据磁阻元件 的电阻值，而产生取决于作用在磁阻元件上的外部磁场的输出值。

磁阻元件的电阻值取决于温度。因此，即使在固定磁场强度的磁场作用 下，磁传感器输出值也会因磁阻元件的温度改变而变化。所以，为了高精度 地检测磁场(的幅度)，就必定需要对这种温度相关性(temperature dependence) 进行补偿。

在日本专利申请公开(kokai)第H06-77558号中披露的磁传感器装置是 借助于在磁阻元件邻近处设置的温度传感器来实现这种补偿的。预先测量作 为磁传感器输出值的电压和温度之间的关系(温度相关特性)并且存储到存 储器中。然后，根据温度传感器实际测得的温度以及存储器中存储的关系， 确定一个基准电压，并且将磁传感器实际输出电压和所确定的基准电压之间 的差值进行放大输出，借此补偿磁传感器的温度相关特性。

同时，高灵敏度磁传感器的输出值会在地磁作用的影响下发生改变，而 地磁是随时间变化的。因此，上述磁传感器装置的存储器中存储的温度相关 特性必须是在一个预先设定的、确信地磁没有改变的短时间段内测得的；而 且在上述测量过程中必须在短时间段内对磁阻元件进行加热或冷却。

但是，如果通过普通的加热/冷却装置对上述磁阻元件进行加热，则不仅 磁阻元件，而且包含磁阻元件衬底在内的整个磁传感器，都被加热/冷却了。 因此，由于磁传感器热容量大，加热/冷却时间将很长，而且在温度相关性测 量期间地磁因此将有所改变。结果，就产生了这样一个问题，即存储到存储 器中的温度相关特性的可信赖性变小，而且因此将无法实现对温度相关特性 的精确补偿。尽管在不受地磁影响的环境条件下测量温度相关特性是一种可 行的方案，但是构造这样一种环境条件的设备(磁场消除器)却非常昂贵， 因此就导致了另一个问题即增大了该磁传感器的制造成本。

所以，本发明的一个目的是提供一种磁传感器，其能够测量温度相关特 性，花费不多，在一个短时间段内完成测量，并且测量精确，而且本发明还 提供了一种对磁传感器的温度相关特性进行精确补偿的方法。

本发明的另一个目的是提供一种单片磁传感器，其可产生磁传感器输出 信号，而且不用连接线；例如Au线，用于连接磁传感器和外部部件(例如 外部电路)。

本发明的另一个目的是提供一种磁传感器，其中外部噪声基本上不会影 响控制电路部分，所述控制电路部分执行各种操作，例如根据磁阻元件电阻 变化产生输出信号的操作、获得关于磁阻元件的温度特性的数据的操作、磁 阻元件的自由层的磁化的初始化操作以及为了测试磁阻元件性能而将外部 磁场施加到磁阻元件上的操作。

本发明的再一个目的是提供一种磁传感器，其具有适合于简便可靠地将 多个磁阻元件的被钉扎层的磁化固定于相同方向的结构。

发明内容

本发明提供了一种磁传感器，其包括多个磁阻元件和多个发热元件，多 个磁阻元件形成在衬底上叠置的层的上表面上，多个发热元件适于在通电时 产生热量，并且该磁传感器根据所述多个磁阻元件的电阻值而产生对应于作 用在所述磁阻元件上的外部磁场的输出值，其中所述多个发热元件以这样一 种方式安排和配置，即当所述多个发热元件中每一个发热元件产生的热量近 似等于其余发热元件中任意一个产生的热量以获得关于磁传感器的温度特 性的数据时，所述多个磁阻元件的温度将变得彼此大致相等，并且其上形成 有所述多个磁阻元件的所述层的上表面的温度将变得不均匀(不一致)，并 且以这样一种方式配置即，当使用磁传感器在正常操作模式中测量外部磁场 时，所述多个发热元件中每一个都不产生任何热量，所述多个磁阻元件的温 度变得与磁传感器的温度相等。所述磁阻元件例如是MR元件、GMR元件 以及TMR元件。