[发明专利]具有减少的外部杂散磁场影响的磁场传感器

说明书

一种对目标对象的移动作出响应的磁场传感器，可以包括多个磁阻元件，所述多个磁阻元件布置在一行中并且具有根据y(1‑1/x)的跨度，其中y等于目标对象的整个空间周期，并且其中x等于多个磁阻元件中的磁阻元件的总数量。多个磁场感测元件可操作以生成基本上不对目标对象的移动作出响应而对杂散外部磁场作出响应的信号。

技术领域

本发明总体上涉及磁场传感器，并且更特别地，涉及具有减少的杂散的、不期望的磁场的影响的磁场传感器。

背景技术

如本文所使用的，术语“磁场感测元件”用于描述可以感测磁场的各种电子元件。一种这样的磁场感测元件是磁阻(MR)元件。磁阻元件具有相对于磁阻元件所经受的磁场而变化的电阻。

如已知的，存在不同类型的磁阻元件，例如，诸如锑化铟(InSb)的半导体磁阻元件、巨磁阻(GMR)元件、各向异性磁阻元件(AMR)和隧穿磁阻(TMR)元件，也称为磁隧道结(MTJ)元件。

在这些磁阻元件中，GMR和TMR元件利用自旋电子(即，电子自旋)来操作，其中电阻与由非磁性层分离的不同磁性层的磁取向相关。在自旋阀构造中，电阻与所谓的“自由层”相对于所谓的“参考层”的另一层的磁化的角方向有关。下面更全面地描述自由层和参考层。

磁阻元件可以用作单个元件，或者可替换地，可以用作以各种配置(例如，半桥或全(惠斯通)桥)布置的两个或更多个磁阻元件。

如本文所使用的，术语“磁场传感器”用于描述通常与其他电路结合的使用一个或多个磁场感测元件的电路。在典型的磁场传感器中，磁场感测元件和其他电路可以集成在公共衬底上，例如半导体衬底上。在一些实施例中，磁场传感器还可以包括引线框架和封装。

磁场传感器用于各种应用中，包括但不限于感测磁场的方向的角度的角度传感器、感测由载流导体所承载的电流生成的磁场的电流传感器、感测铁磁对象的接近的磁开关、感测经过的铁磁物体(例如，环形磁体或铁磁目标(例如，齿轮齿)的磁畴)的旋转检测器(其中磁场传感器与反向偏置或其他磁体组合使用)、以及感测磁场的磁场密度的磁场传感器。

各种参数表征磁场传感器和磁场感测元件的性能。关于磁场感测元件，参数包括灵敏度和线性度，灵敏度是磁场感测元件的输出信号响应于磁场的变化，线性度是磁场传感器的输出信号相对于磁场线性地(即，成正比地)变化的程度。参数还包括偏移，其描述来自磁场感测元件的在磁场传感器经历零磁场时不指示零磁场的输出。

已知GMR和TMR元件与例如霍尔效应元件相比具有相对较高的灵敏度。因此，使用GMR或TMR元件的电流传感器可以比使用霍尔效应元件的电流传感器感测更小的电流。

已知TMR元件具有比GMR元件更高的灵敏度，但是以在低频处的更高噪声为代价。

磁阻元件形成为设置在半导体衬底的表面上方(特别是设置在半导体衬底上方的氧化物或保护层上方)的多个专用层。在氧化物层下方可以是各种半导体电子结构，例如晶体管，其可以向下扩散到半导体衬底中。

磁场传感器会受到源自磁场传感器外部的杂散磁场的不期望的影响，杂散磁场会导致磁场传感器试图测量的误差。

期望提供一种磁场传感器，对于该磁场传感器，杂散磁场的影响被减小。特别希望提供一种使用磁阻元件或垂直霍尔元件并且杂散磁场对其的影响被减小的磁场传感器。

发明内容

本发明提供一种杂散磁场对其的影响被减小的磁场传感器。本发明可以提供一种使用磁阻元件或垂直霍尔元件并且杂散磁场对其的影响被减小的磁场传感器。