[发明专利]磁场感测装置

说明书

本发明提供一种磁场感测装置，包括至少一漩涡型磁电阻及至少一磁化设定元件。漩涡型磁电阻包括钉扎层、受钉扎层、间隔层及圆形自由层。受钉扎层配置于钉扎层上，间隔层配置于受钉扎层上，而圆形自由层配置于间隔层上，且具有漩涡形磁化方向分布。磁化设定元件交替地通电与不通电，当磁化设定元件不通电时，圆形自由层的漩涡形磁化方向分布随着外在磁场而变化，以达到对外在磁场的感测。当磁化设定元件通电时，磁化设定元件所产生的磁场破坏了圆形自由层的漩涡形磁化方向分布，并使圆形自由层达到磁饱和。

技术领域

本发明涉及一种磁场感测装置。

背景技术

磁场传感器是一个能够为系统提供电子罗盘及运动追迹(motion tracking)的重要元件。近年来，相关的应用快速地发展，特别是对于可携式装置而言。在新一世代的应用中，高准确率、快速反应、小体积、低功耗及可靠的品质已成为磁场传感器的重要特征。

在传统的巨磁电阻或穿隧磁电阻传感器中，具有钉扎层(pinning layer)、受钉扎层(pinned layer)、间隔层(spacer layer)及自由层(free layer)依序堆叠的结构，其中自由层具有一易磁化轴(magnetic easy-axis)，其垂直于钉扎层的钉扎方向。若欲建构一个单轴的具有惠斯登电桥的磁传感器，多个具有不同的钉扎方向的磁电阻是重要的。对于3轴的磁传感器而言，则需要多个分别具有6个钉扎方向的磁电阻。然而，就制造的观点来看，在一个晶圆中于钉扎层中制作第二种钉扎方向会造成可观的成本增加，且会降低了受钉扎层中的磁化方向配置的稳定性。

此外，在一般的磁场传感器所输出的信号中存在着闪烁噪声(flicker noise)(即粉红噪声(pink noise))，其会影响磁场传感器所测得的磁场大小的准确性。

发明内容

本发明提供一种磁场感测装置，其能够有效克服闪烁噪声的干扰。

本发明的一实施例提出一种磁场感测装置，包括至少一漩涡型磁电阻(vortexmagnetoresistor)及至少一磁化设定元件(magnetization setting element)。此至少一漩涡型磁电阻包括钉扎层、受钉扎层、间隔层及圆形自由层。受钉扎层配置于钉扎层上，间隔层配置于受钉扎层上，而圆形自由层配置于间隔层上，且具有漩涡形磁化方向分布。此至少一磁化设定元件配置于此至少一漩涡型磁电阻的一侧，且此至少一磁化设定元件交替地通电与不通电，当此至少一磁化设定元件不通电时，圆形自由层的漩涡形磁化方向分布随着外在磁场而变化，以达到对外在磁场的感测。当此至少一磁化设定元件通电时，此至少一磁化设定元件所产生的磁场破坏了圆形自由层的漩涡形磁化方向分布，并使圆形自由层达到磁饱和。

在本发明的一实施例中，磁场感测装置还包括基板、第一绝缘层及第二绝缘层。磁化设定元件配置于基板上，第一绝缘层覆盖在磁化设定元件上，其中漩涡型磁电阻配置于第一绝缘层上。第二绝缘层覆盖在漩涡型磁电阻上。

在本发明的一实施例中，磁场感测装置还包括基板、第一绝缘层及第二绝缘层。漩涡型磁电阻配置于基板上，第一绝缘层覆盖在漩涡型磁电阻上，其中磁化设定元件配置于第一绝缘层上。第二绝缘层覆盖在磁化设定元件上。

在本发明的一实施例中，此至少一磁化设定元件包括第一磁化设定元件与第二磁化设定元件，且磁场感测装置更包括基板、第一绝缘层、第二绝缘层及第三绝缘层。第一磁化设定元件配置于基板上，第一绝缘层覆盖在第一磁化设定元件上，其中漩涡型磁电阻配置于第一绝缘层上。第二绝缘层覆盖在漩涡型磁电阻上，其中第二磁化设定元件配置于第二绝缘层上。第三绝缘层覆盖在第二磁化设定元件上。

在本发明的一实施例中，此至少一漩涡型磁电阻为电性连接成惠斯登电桥的多个漩涡型磁电阻。当这些漩涡型磁电阻处于感测外在磁场的状态时，惠斯登电桥输出对应于外在磁场的差分信号。