[发明专利]用于测量磁场的方向和/或强度的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量磁场的方向和/或强度的装置，包括用于检测第一空间方向上的第一磁场分量的第一传感器，用于检测第二空间方向上的第二磁场分量的第二传感器和用于检测第三空间方向上的第三磁场分量的第三传感器。

背景技术

开始部分所述类型的装置例如可以用于测量地磁场的方向和强度。测量到的地磁场方向例如可以通过数字罗盘的形式显现给使用者。此外，导航系统或自动驾驶仪可以使用这些测量值以控制车辆、飞机或船只。

为了三维检测磁场的方向、例如地磁场的方向，必须检测全部三个空间方向。为此，在现有技术中例如提出，使用霍尔传感器。但是，对于这种解决方案，以下事实是不利的：仅仅可以足够准确地确定垂直于传感器平面的场分量。相反，不可能足够准确地测量传感器平面中的两个场分量。因此，对全部三个磁场空间方向的检测需要多个霍尔传感器，这些霍尔传感器分别彼此正交地布置。

由此，用于三维测量磁场的方向和/或强度的装置在制造时制造耗费很高。此外，这种根据现有技术的装置需要相对较大的结构空间。

发明内容

从现有技术出发，本发明的任务在于，提供一种用于三维测量磁场的方向和/或强度的装置，其具有小的结构尺寸并且可简单且成本有利地进行制造。

根据本发明，所述任务通过一种用于测量磁场的方向和/或强度的装置解决，其包含用于检测第一空间方向上的第一磁场分量的第一传感器、用于检测第二空间方向上的第二磁场分量的第二传感器和用于检测第三空间方向上的第三磁场分量的第三传感器，其中，第一传感器包含至少一个霍尔传感器并且第二和/或第三传感器包含至少一个磁通门传感器。

根据本发明建出：至少一个霍尔传感器与至少一个磁通门传感器进行组合。在此，所述霍尔传感器以最大灵敏度检测垂直于传感器表面的磁场分量。相反，磁通门传感器设置用于检测传感器平面内的磁场分量。因此，至少一个霍尔传感器和至少一个磁通门传感器可以节省空间地设置在一个平面中，例如设置在一个唯一的半导体衬底上。只要设置至少两个大致围成直角的磁通门传感器，则可以检测全部三个空间方向上的磁场，不需要与第一半导体衬底成直角的第二半导体衬底。因此，根据本发明提出的传感器节省了结构高度并且可简单地进行制造。

在本发明的一个优选的进一步构型中，包含霍尔传感器和磁通门传感器的半导体衬底包括至少一个另外的部件。借助于这些附加的部件，例如可以进行传感器的供电或者测量值检测。此外，这些部件可被用于对传感器的输出值进行可信度测试、放大、鉴别或者数字化。

本发明的另一个优选构型可以规定，对于每个空间方向设置多个传感器，以便以此方式通过冗余的测量来提高装置的可靠性。

在本发明的另一个进一步构型中提出，通过平面线圈技术或3D微线圈技术在半导体衬底上制造至少一个磁通门传感器。在此，磁通门传感器例如可以设置在一个或在两个金属平面中。以此方式，可以在一个工序中在半导体衬底上制造磁通门传感器连同霍尔传感器以及其它电子部件。

根据本发明提出的装置尤其可被用于测量地磁场的方向和/或强度。所述装置尤其适用于消费类电子产品，例如移动电话、PDA或导航设备。

以下根据一个实施例更详细地说明本发明，但不限制一般的发明构思。

附图说明

附图示出：

图1：组件在衬底上的布置。

具体实施方式

根据图1的装置设置在衬底10上。在此，衬底10包括例如一个半导体衬底，尤其是一个硅衬底。为了调节可预给定的传导率，半导体衬底10可以设有掺杂物质。为了防止衬底10与设置在衬底10的表面上的部件之间的电短路，衬底10的表面可以涂敷有绝缘体。在此，所述绝缘体尤其可以包含氮化硅、二氧化硅或氮氧化硅。

在衬底10的表面上设置有霍尔传感器12。在此，霍尔传感器12包括一个在空间上限界的区域，所述区域包含具有高载流子迁移率的半导体材料。沿着霍尔传感器12的方向，在传感器工作时施加一个电场，所述电场引起流过传感器的电流。在存在在垂直于衬底10的表面的方向上起作用的磁场时，在霍尔传感器12上可以在与电流正交的方向上测量到电压，所述电压随着磁场的场强而升高。因此，霍尔传感器12用于测量磁场的垂直于半导体衬底10的表面的场分量。

也可以通过本身公知的方式通过结构化半导体衬底10来制造霍尔传感器12。在本发明的另一个实施方式中，气态的霍尔传感器12的材料被沉积在半导体衬底的表面上并且随后被结构化以及设置金属的连接接触单元。