專利名稱：用于測試和校準磁場感測器件的方法和結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及一種磁場感測器件，更特別地，涉及一種提供芯片上(on-chip)測試和校準的隧道結磁場傳感器。
背景技術：
傳感器廣泛用于現(xiàn)代系統(tǒng)中以測量或檢測諸如方向、位置、運動、力、加速度、溫度、以及壓力的物理參數。雖然存在用于測量這些和其它參數的多種不同的傳感器類型，但是它們都受到多種限制。例如，不昂貴的低磁場傳感器，諸如用于電子羅盤和其它類似的磁感測應用中的那些，通常包括基于各向異性磁致電阻(AMR)的器件。為了達到所需的靈敏 度和與CMOS良好協(xié)調的適當電阻，這種傳感器的芯片面積通常在平方毫米尺寸的級別。此夕卜，通常需要約500mA的來自大體積線圈的大的設置-重置脈沖。對于移動應用，這種AMR傳感器配置在費用、電路面積和功耗方面是耗費的。其它類型的傳感器，諸如磁隧道結(MJT)傳感器、巨磁致電阻(GMR)傳感器和霍爾效應傳感器，已經用于提供更小外形的傳感器，但是這種傳感器具有它們自己的問題，諸如不適當的靈敏度和它們的磁場響應的溫度依賴性。為了解決這些問題，MJT、GRM和ARM傳感器已經用在惠斯通橋結構中以提高靈敏度并減小依賴溫度的電阻改變。就在近來，通過與用于放大局部磁場的厚NiFe聚磁體稱合的高靈敏度Si基傳感器的開發(fā),霍爾效應傳感器已在此類應用中變得有競爭力。這些霍爾效應器件為了最佳溫度響應而典型地使用電流自旋技術，導致與各種抽頭點功能性之間的復用相關聯(lián)的電路比期望更大的CMOS占用面積。為了最小化傳感器尺寸和成本，MTJ元件是優(yōu)選的。作為制造工藝變化的結果，基于惠斯通橋的低磁場傳感器可顯示出小但仍可變的殘余偏差(residual offset)。溫度偏移、機械應力和器件老化可導致該偏差的小的變化。此外，常規(guī)磁傳感器具有通過諸如感測層厚度、形狀和磁通聚集器幾何構型之類的因素而建立在器件中的靈敏度。因此，制造工藝的小變化可以產生傳感器參數的變化，并因此產生測試和校準磁傳感器以獲得最佳性能的需要。隨著磁傳感器尺寸變得更小，封裝和測試成本開始主導最終產品成本。對于最小化制造成本的磁場感測方案，必須更多地注意測試時間和復雜性的最小化。此外，由于封裝和最終測試更多地由遠處位置的承包方(contractor)用批量并行測試系統(tǒng)進行，所以用于施加外磁場以測試傳感器特性的專用測試裝置的大的開發(fā)和安裝成本變得令人望而卻步。另一個問題在于，在生產車間磁環(huán)境可能不被完全控制。因此，需要提供一種不昂貴的低磁場傳感器和方法，其提供芯片上測試和校準。此夕卜，結合附圖以及本背景技術，本發(fā)明的其他期望特征和特性將從下面對發(fā)明的詳細描述以及所附權利要求書變得顯然。

發(fā)明內容
磁場傳感器包括第一和第二電流傳輸線、穩(wěn)定線、位于第一和第二電流傳輸線之間并鄰近穩(wěn)定線的第一磁隧道結感測元件、以及鄰近第一磁隧道結感測元件定位的磁場生成線。一種感測磁場的方法，包括在集成電路中的至少一個磁隧道結感測元件,該方法包括施加第一多個電流至鄰近磁隧道結設置的穩(wěn)定線，施加第二多個電流至鄰近磁隧道結設置的自測試線，第一多個電流中的每一個在第二多個電流中的每一個期間供應，對磁隧道結感測元件響應于第一和第二多個電流的供應所檢測的值進行采樣，以及從采樣值確定磁隧道結傳感器的靈敏度、磁偏差和電偏差。


下面將結合附圖對本發(fā)明進行描述，附圖中相似的附圖標記表示相似的元件，且圖I是根據第一示范性實施例的磁隧道結器件的橫截面圖；圖2是根據第二示范性實施例的磁隧道結器件的橫截面圖； 圖3是包括四個圖I和圖2的磁隧道結器件的惠斯通橋的示意圖；圖4是在圖I或圖2的示范性實施例中對于兩個不同的穩(wěn)定磁場磁隧道結輸出與自測試磁場的曲線圖；圖5是具有形成為扁平線圈的自測試線的圖I或圖2的示范性實施例的俯視示意圖；圖6是具有并聯(lián)成組的自測試線的圖I或圖2的示范性實施例的俯視示意圖；圖7是與磁隧道結相關的自測試線的俯視示意圖；圖8是根據示范性實施例確定磁隧道結器件的靈敏度因子及電偏差的第一方法的流程圖；以及圖9是根據示范性實施例確定磁隧道結器件的靈敏度因子及電偏差的第二方法的流程圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的詳細描述本質上僅是示范性的，并不是想要限制本發(fā)明或本發(fā)明的應用和使用。此外，無意被前面的背景技術或后面的具體實施方式
中給出的理論所束縛。小占用面積的磁傳感器典型地布局成惠斯通橋構造，其中對于橋必須維持電路元件的電阻之間的精確平衡以產生在零磁場中的最小響應。任何制造工藝給出的非零響應(橋偏差)必須被校準或抵消以產生無誤差信號。這些偏差可隨部件的壽命、響應于溫度變化、機械應力或其它效應而偏移。在I. 0至5. 0mV/V/0e的典型磁場響應的羅盤應用中，維持小于一度的精度意味著小于10 U V的偏差的偏移必須被去除或誤差信號校準消除。該校準如這里描述的那樣通過包含在上金屬層中布線的額外自測試線來實現(xiàn)，該上金屬層也用作銅焊盤的鋁端子。以此方式，以最小或無附加制造成本地將額外功能添加到傳感器。雖然線電阻對最終測試的實施不是至關緊要的，但是在最終便攜應用中提供自測試模式的能力要求電阻足夠低，從而電源電壓可以提供充足的電流以產生自測試場。由于提供電流的特定用途集成電路(ASIC)將需要從電壓Vdd獲取電壓，所以對低功耗的額外期望產生了對盡可能最低的源電流的需求。自測試路線采用的電流路徑可以用串聯(lián)或并聯(lián)連接在一起的各種寬度的各種片段來布線。這不改變每個個體感測元件上流過的總電流，但影響必須獲取的總電流。由于自測試線的低電源電流被作為目標，所以應注意產生串聯(lián)布線的最大數量的線，電源電壓將為其提供充足的自測試場。對于2. O y m的線寬(足以覆蓋測試的傳感器)，有源傳感器之上經過的所有線可以串聯(lián)布線，可以在Vdd = 2. OV和6. 5mA施加8. OOe的自測試場。參照圖1，示范性磁場感測器件101包括磁隧道器件100，磁隧道器件100形成在電介質材料118中且包括由隧穿勢壘106分隔開的鐵磁感測層102和固定鐵磁區(qū)域104。感測層102通過通路110耦接至第一導電線108，固定區(qū)域104通過通路114耦接至第二導電線112。穩(wěn)定線(電流傳輸線)116位于磁隧道器件100的相反兩側在傳感器層102和固定區(qū)域104 二者附近。電流115的方向由“X” 115表示為進入頁面，且由“點” 113表示為從頁面出來，但是方向可以反過來。盡管根據優(yōu)選實施例，穩(wěn)定線116示為在感測層102和固定區(qū)域104 二者附近，但是應理解，它可以僅位于磁隧道器件100 —側在感測層102或固定區(qū)域104附近。
固定磁區(qū)域104在本領域是公知的，通常包括設置在隧穿勢壘和反鐵磁耦合間隔層(未示出)之間的固定層(未示出)。反鐵磁耦合間隔層由任何合適的非磁材料形成，例如元素Ru、0s、Re、Cr、Rh、Cu或它們的組合中的至少一種。被釘扎層(未示出)設置在反鐵磁耦合間隔層和可選的釘扎層之間。感測層102和固定層可由任何合適的鐵磁材料(諸如元素Ni,Fe,Co,B或它們的合金中的至少一種)以及所謂的半金屬鐵磁體(諸如NiMnSb、PtMnSb、Fe3O4或CrO2)形成。隧穿勢魚106可以是絕緣體材料,諸如A10x、Mg0x、RuOx、HfOx、ZrOx、TiOx、或這些元素的氮化物和氧氮化物。鐵磁固定和被釘扎層每個均具有磁矩矢量，其通常通過反鐵磁耦合間隔層保持反平行，導致不自由旋轉且用作參考的所得磁矩矢量132。感測層102具有存在磁場時自由旋轉的磁矩矢量134。在沒有外加磁場時，磁矩矢量134沿感測層的各向異性易軸取向。根據示范性實施例，自測試線120沉積在穩(wěn)定線116上并且通過電介質材料118與之分隔開。自測試線120為金屬層，優(yōu)選鋁，其在電流流過其時產生磁場。自測試線120可在沉積接觸焊盤(未示出)時沉積，由此節(jié)省工藝步驟。接觸焊盤通常是銅焊盤(未示出)的端子金屬，例如鋁。在另一實施例中，以和穩(wěn)定線116類似的方式，自測試線120可以在兩個單獨金屬層上布線，由此電流在兩個不同層上沿相反方向移動(圖2)。在圖I和圖2的示范性實施例中，電介質材料118可以是氧化硅、氮化硅(SiN)、氮氧化硅(SiON)、聚酰亞胺、或它們的組合物。導電線108、112，通路110、114以及穩(wěn)定線116優(yōu)選是銅，但是將理解，它們可以是其它材料，諸如鉭、氮化鉭、銀、金、鋁、鉬、或其它合適的導電材料。在圖I和圖2的實施例二者中，CMOS或雙極電路可以任選地形成在同一集成電路中。例如，參照圖2, CMOS晶體管202具有形成在與導電線112相同層的第一電流傳輸電極204和第二電流傳輸電極206。第一電流傳輸電極204與導電線112 —體形成,而第二電流傳輸電極206與導電線112電隔離。第二電流傳輸電極206可以例如耦接至數模轉換器(未示出)，控制電極208將耦接至控制電路(未示出)。另一個例子是具有第一電流傳輸電極214、第二電流傳輸電極216和控制電極218的晶體管212。第二電流傳輸電極216可以例如耦接到地，控制電極218可以耦接至另一控制電路(未示出)。接觸焊盤220形成在與自測試線120相同的工藝層中，并通過通路222耦接至源214。這種配置實現(xiàn)了集成電路與感測元件、自測試線和穩(wěn)定線之間的電接觸。用于橋布線和自測試/穩(wěn)定電流的相同金屬層也可用于相鄰電路中的金屬層。該電路可以位于感測元件下方或者位于與感測元件相鄰。雖然為了簡單而僅示出兩個晶體管202和212，但是可選的電路可包括大量晶體管和其他電路元件。在磁隧道器件100的制造期間，各接續(xù)的層以沉積或其它方式順序形成，每個磁隧道器件100可以利用半導體工業(yè)已知的任何技術通過選擇性沉積、光刻處理、蝕刻等來限定。在至少固定區(qū)域104的沉積期間，提供磁場以設定優(yōu)選各向異性易軸(誘導的固有各向異性)。所提供的磁場產生用于磁矩矢量132的優(yōu)選各向異性易軸。除了固有各向異性之外，具有大于一的縱橫比的感測元件可具有形狀各向異性，該形狀和固有各向異性的組合限定易軸，易軸優(yōu)選平行于感測元件的長軸。該易軸還可以選擇為與參照磁化132成約30至90度角。在沒有磁聚集器的橋實施例中，優(yōu)選為在約45度角。四個磁隧道感測元件100組合以形成惠斯通橋300 (圖3)。為了改善的可靠性和信噪比，磁隧道器件100中表示的每個電阻器可以是磁隧道結感測元件的陣列(未示出)。流經感測元件的電流的方向在每個支路中得到保持，因此從電壓輸入108沿橋的任一路徑， 電流從磁隧道結堆疊的頂部流到底部或從底部流到頂部。定位穩(wěn)定線116以在四個磁隧道器件100的每個附近提供電流。盡管穩(wěn)定線116可以僅設置在磁隧道器件100的一側，但是它優(yōu)選也設置在其相反側，由此使給定電流施加的有效磁場加倍。例如，圖I示出了進入頁面(由X表示)以及從頁面出來(由點表示)的電流。圖3示出了穿過每個磁隧道器件100的蜿蜒形式的穩(wěn)定線116的相反電流方向。橋在電壓源端子108和112之間供應有恒定電壓偏置?？缭綐虻闹胁吭诠?jié)點或輸出302和304處對傳感器響應進行差分測量。自測試線120示為也在感測元件上方延伸，用虛線示出以將其與穩(wěn)定線區(qū)別開。圖4示出在2mA的穩(wěn)定電流下，在20e的固定磁場中，在各種自測試磁場中，電偏差為4mV/V且靈敏度為2mV/V的示范性傳感器的信號響應的曲線圖。兩條線402 (在2mA的穩(wěn)定電流下的傳感器輸出)和404 (在20mA的穩(wěn)定電流下的傳感器輸出)交叉在偏差磁場(在X軸上)和電偏差(在Y軸上)處。雖然在此描述的關聯(lián)雙重采樣可以應用到各種橋取向，但一個例子可以在轉讓給本申請的相同受讓人的美國專利申請No. 12/055, 482中發(fā)現(xiàn)。因為在額外片段以并聯(lián)結構連接在一起時必須提供非常大的電流(在數十mA級另IJ)以施加數Oe磁場的自測試磁場，所以有利的是一開始就確定必須施加的最大磁場并設計能在最低可用偏置電壓下施加該磁場的最大可能線電阻。在最高可能線電阻下運行的另一大優(yōu)點是焊盤共享成為一種可能。用于穩(wěn)定線(其產生傳感器穩(wěn)定磁場)的接地焊盤于是也可用作自測試線(其施加自測試磁場)的接地。對于較低電阻，接地焊盤還必須接收施加給定磁場所需的較大電流，能導致接地電平偏移。這又會影響穩(wěn)定線表觀電阻，能導致需要比預期更高的電壓來同時驅動所需的穩(wěn)定電流和自測試電流。理想地，必須源自自測試線120和穩(wěn)定電流線116的電阻和電流大致相同以最小化該問題的影響。由于管芯面積是至關重要的，且對于“扁平”自測試線圈120 (圖5)—般可以節(jié)省一些管芯面積，因此所有自測試線路徑包含在單個平面中，且因此通過在感測元件102 (圖6)上方將多個相鄰的繞線并聯(lián)連接成組(為了簡單，示出了三個)，降低了傳感器成本。圖5示出在感測陣列的示例性子區(qū)域中可從連接三個相鄰繞線而節(jié)省的管芯面積(由括號502表示)。雖然對于磁場均勻性而言，期望自測試線120覆蓋整個感測元件102，但是在這種情況下，如圖5所示，并聯(lián)布線的自測試繞線120 (圖6)會稍微降低寬度以部分補償和保持電阻在與穩(wěn)定線116的電阻相同的等級。降低的寬度可導致稍微不同的場因子(field factor)，但這可以在產品開發(fā)階段中的某時刻被校準。參照圖7，可用來最小化全串聯(lián)布線法的自測試電阻的另一調整是在自測試線120在隧道結100之上越過時(圖中示出感測層102和參考層104)保持自測試線120狹窄(702部分)以獲得更大的場因子和更集中的場施加，并在經過橋或橋陣列的沒有有源隧道結100的區(qū)域時將其展開到更大寬度(704部分)。最后，為了最佳芯片面積效率，可引入額外金屬層，其使自測試線120以對稱方式在感測元件100之上以及之下延伸。然后，電流可在感測元件100之上沿一方向和在其之下沿一相反方向流動。該下面的互連可以使用Cu或Al工藝，但是Cu由于其改善的平坦性而是優(yōu)選的。如果節(jié)省的面積是管芯的顯著一部分(否則將僅被占據為“扁平線圈”的返回路徑)，那么來自額外工藝層的稍微更高的成本遠 被晶片上可獲得的增加管芯數所補償。下面描述算法和芯片上結構，其允許通過簡單引入用于在晶片和最終測試產生磁場的額外電子接觸和電流路徑而獲得傳感器性能數據。期望提供初始偏差調節(jié)，其將任何偏差磁場與傳感器固有電偏差分開，該偏差磁場可由最終測試組裝位中的環(huán)境磁場給出。這些算法描述了將偏差磁場的影響與傳感器分支的電不平衡分開的過程。磁測試和校準可通過純電接觸且在非屏蔽環(huán)境中進行，只要偏差磁場在與測量數據速率相似的時間尺度上不隨時間變化。一旦知曉了電偏差，其可以通過熔斷芯片上磁隧道結反熔絲來除去，或校準因子可以存儲在非易失性存儲器中以允許通過傳感器ASIC校正所測量的傳感器值；因此，可以產生具有盡可能接近最佳零偏差的磁傳感器。此外，在該過程期間，靈敏度因子被測量，且也可以被存儲。因此，可在存在磁場時，并僅利用遍及CMOS工業(yè)存在的標準測試裝置實現(xiàn)完全傳感器校準，而不需要任何磁屏蔽或施加外磁場。替代地，通過經由芯片上測試線圈引入電流來施加局域化芯片上測試磁場。確定電偏差的方法可以在數個溫度下執(zhí)行以準確捕獲任何依賴于溫度的偏差漂移并引入補償因子，然后補償因子可在用管芯上溫度傳感器測量時隨著管芯溫度變化而被應用。這種溫度傳感器是簡單ASIC構建塊。用于該偏差溫度依賴性的校準還顯著降低終端用戶所需的重校準頻率。最終產品中的傳感器自測試模式可用于重特征化傳感器在不同溫度或磁場環(huán)境下的性能，還可以用于校準部件壽命中由于老化造成的影響，有效地增大傳感器分辨率并延長傳感器壽命。單獨延伸的自測試金屬允許靈敏度校準和功能性測量，但不能提供最重要的傳感器參數之一，即偏差，這是因為可能有外部干擾磁場。當組合在不同自測試電流下的測量和在不同穩(wěn)定電流值下的測量時，可以提取固有傳感器電偏差。這通過求解簡單方程組來進行M01=S1 (H0) +E0M02=S2 (H0) +E0其中，M01是在第一穩(wěn)定電流值下的測量偏差，從用不同自測試電流的若干傳感器測量提取，S1是在第一穩(wěn)定電流下的傳感器靈敏度，
H。是未知磁偏差，Eq是未知電偏差， M02是在第二穩(wěn)定電流值下的測量偏差，從用該電流值穩(wěn)定且施加不同自測試電流的若干傳感器測量提取，以及S2是在第二穩(wěn)定電流下的傳感器靈敏度。傳感器偏差在兩個不同水平的穩(wěn)定電流下測試兩次，由此乘以任何干擾磁場的靈敏度因子得到調制。因此電和磁偏差可以單獨提取，可以對于靈敏度和電偏差寫入校準數據以用作后面的測量的校正因子。這可以在最終測試中進行，也可以執(zhí)行在不同溫度下的測試以實現(xiàn)偏差漂移的溫度依賴性的校正。最終消費者產品也可以觸發(fā)自測試模式以檢查校準值的精度或者(先前校準的)測量偏差漂移是否由于例如溫度相關的影響而超過閾值。在圖I的磁場感測器件101的結構的制造期間或在包括惠斯通橋200的集成電路 的制造之后，電流可供應到自測試線120以產生由磁隧道器件100感測的磁場。在分別由穿過穩(wěn)定線116的兩個或更多穩(wěn)定電流產生的兩個或更多磁場下的采樣磁場響應被用于確定靈敏度因子和電偏差。第一穩(wěn)定電流和第一自測試電流施加到磁場感測器件101，整個系統(tǒng)保持在第一溫度，導致第一測量。對于第二測量，穩(wěn)定電流變成第二值，而自測試仍保持在第一值。自測試電流然后調節(jié)到其第一值而穩(wěn)定電流調節(jié)到其第二值，以用于第三測量。最后，穩(wěn)定電流回到第二值，自測試電流維持在第二值，進行第四測量。然后可以針對兩個穩(wěn)定電流值中的每個確定靈敏度和傳感器偏差S1= (M1-M3) / (ST1-ST2)S2= (M2-M4) / (ST1-ST2)M01=V2 {(M^M3) -S1* (SI\+ST2)}M02=V2 {(M2+M4) -S2* (ST^ST2)}其中，My為測量值，ST1和ST2為由第一和第二穩(wěn)定電流施加的磁場?！┐_定了 MopMa^S1和S2,應用以上給出的方程式,確定傳感器偏差的電和磁分量?？墒┘宇~外的穩(wěn)定和/或自測試電流以確定傳感器線性度，并且可以應用確定電和磁偏差的最小二乘法以獲得改善的精度和噪音免疫?？梢栽诙嘤谝粋€溫度下應用該過程以確定電偏差如何隨溫度改變，以將更高水平的校準引入到系統(tǒng)中。在確定校準因子后，任何隨后的測量將扣除電偏差，利用電偏差隨溫度的測量斜線也可以扣除基于該偏差漂移的溫度相關項?；跍囟认嚓P的測量，也可以應用可選的靈敏度定標(scaling)。這些校正測量值比原始未校正的值精確得多。在消費者產品中在探測、最終測試時通過集成的磁場生成線對磁傳感器進行自測試的能力提供了在存在小的干擾磁場時，在不施加外磁場的情況下校準個體傳感器的電偏差和靈敏度的能力。部件壽命期間傳感器特性的任何改變也能在最終環(huán)境中被校準。減小的封裝和測試成本提供了更具競爭力的低成本磁傳感器。用于實現(xiàn)在此描述的磁隧道結傳感器的優(yōu)點的方法的第一示范性實施例(圖8)包括提供802第一多個電流到與磁隧道結100相鄰地設置的穩(wěn)定線116，并施加804第二多個電流至自測試線116，第一多個電流中的每一個在第二多個電流中的每一個期間提供。響應于第一多個電流的提供和第二多個電流的施加，由磁隧道結感測元件101感測的值被采樣806。從采樣值確定808磁隧道結傳感器101的靈敏度。確定808可包括確定電和磁偏差，也可包括確定溫度相關的電偏差，由此確定偏差的溫度系數。用于實現(xiàn)在此描述的磁隧道結感測器件101的優(yōu)點的方法的第二示范性實施例(圖9)包括提供902第一電流到與磁隧道結100相鄰地設置的穩(wěn)定線116，同時提供第二電流到與磁隧道結100相鄰地布置的磁場生成線(自測試線)120，并且采樣904由磁隧道結感測元件101感測的第一值。提供906第三電流到穩(wěn)定線116，同時提供第二電流給磁場生成線120，并且采樣908由磁隧道結感測元件101感測的第二值。提供910第四電流給磁場生成線120，同時提供第一電流給穩(wěn)定線116，并且采樣912由磁隧道結感測元件101感測的第三值。提供914第四電流至磁場生成線120，同時提供第三電流至穩(wěn)定線116，采樣916由磁隧道結感測元件101感測的第四值。從第一、第二、第三和第四值確定918磁隧道結傳感器101的靈敏度、磁偏差和電偏差中的至少一個，從所確定的靈敏度以及磁和電偏差確定920多個校準因子。存儲922用于校正后面的測量的校準因子。已經示出了磁致電阻傳感器101的靈敏度因子和電偏差可以從在由通過自測試線120的兩個或更多自測試電流產生的兩個或更多自測試磁場下結合兩個或更多穩(wěn)定電流測量的采樣磁場響應來確定。此外，該確定可以隨溫度變化而進行，以捕獲任何溫度相關 的偏差漂移，提供可在溫度變化時應用的補償因子。雖然在前面對發(fā)明的詳細描述中已經給出了至少一個示范性實施例，但是應意識至IJ，存在大量變型。還應意識到，示范性實施例僅是例子，無意以任何方式限制本發(fā)明的范圍、應用或配置。而是，前面的詳細描述將向本領域技術人員提供用于實現(xiàn)本發(fā)明的示范性實施例的常規(guī)路線圖，將理解，可以在示范性實施例描述的元件的功能和布置中進行各種改變而不偏離所附權利要求中闡述的本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.一種磁場傳感器，包括 第一電流傳輸線和第二電流傳輸線； 穩(wěn)定線； 第一磁致電阻感測兀件，位于第一電流傳輸線與第二電流傳輸線之間并與該穩(wěn)定線相鄰；以及 磁場生成線，定位得與該第一磁致電阻感測元件相鄰。
2.根據權利要求I所述的傳感器，其中，該磁致電阻感測元件包括磁隧道結。
3.根據權利要求I所述的傳感器，其中，該第一磁致電阻感測元件包括磁致電阻元件的陣列。
4.根據權利要求I所述的傳感器，其中，該穩(wěn)定線設置在該第一磁致電阻感測元件的相反兩側，從而從其經過的電流在該相反兩側沿相反兩個方向流動。
5.根據權利要求I所述的傳感器，還包括 第二、第三和第四磁致電阻感測元件，與該第一磁致電阻感測元件協(xié)同配置成惠斯通橋。
6.根據權利要求5所述的傳感器，其中，該第一、第二、第三和第四磁致電阻感測元件中的每個包括 磁致電阻感測元件的陣列。
7.根據權利要求I所述的傳感器，其中，該磁場生成線設置在該第一磁致電阻感測元件的相反兩側，從而從其經過的電流在該相反兩側沿相反兩個方向流動。
8.根據權利要求I所述的傳感器，還包括 接觸焊盤，與該穩(wěn)定線電隔離，且包括與該穩(wěn)定線相同的集成電路層；以及 耦接至該接觸焊盤的電路。
9.根據權利要求I所述的傳感器，還包括 接觸焊盤，與該穩(wěn)定線、該磁場生成線以及該第一和第二電流傳輸線中的至少一個電隔離且包含與之相同的集成電路層；以及耦接至該接觸焊盤的電路。
10.根據權利要求I所述的傳感器，還包括 晶體管，具有包括該第二電流傳輸線的第一電流傳輸電極、耦接至其他電路的第二電流傳輸電極、以及耦接至控制電路的控制電極。
11.根據權利要求I所述的傳感器，其中，該磁場生成線包括 線圈。
12.根據權利要求I所述的傳感器，其中，該磁場生成線包括 第一部分，鄰近該第一磁致電阻感測元件并具有第一寬度； 第二部分，從該第一磁致電阻感測元件移位且具有第二寬度，該第一寬度具有小于該第二寬度的尺寸。
13.—種在集成電路中感測磁場的方法，該集成電路包括至少一個磁致電阻感測元件，該磁致電阻感測元件包括鐵磁感測層，該方法包括 提供第一電流到與該磁致電阻感測元件相鄰地設置的穩(wěn)定線，同時提供第二電流到與該磁致電阻感測元件相鄰地設置的磁場生成線，并且采樣由該磁致電阻感測元件所感測的第一值； 提供第三電流到該穩(wěn)定線，同時提供該第二電流到該磁場生成線，并且采樣由該磁致電阻感測元件所感測的第二值； 提供該第一電流到該穩(wěn)定線，同時提供第四電流到該磁場生成線，并且采樣由該磁致電阻感測元件所感測的第三值； 提供該第三電流到該穩(wěn)定線，同時提供該第四電流到該磁場生成線，并且采樣由該磁致電阻感測元件所感測的第四值； 從該第一、第二、第三和第四值確定該磁致電阻傳感器的靈敏度以及磁偏差和電偏差; 從所確定的靈敏度以及磁偏差和電偏差確定多個校準因子；以及 存儲該校準因子以用于校正后面的測量。
14.根據權利要求13所述的方法，還包括 在第一和第二溫度下米樣該第一、第二、第三和第四值； 利用溫度相關的電偏差確定偏差的溫度系數；以及 將該偏差的溫度系數存儲到存儲器中以增大擴展溫度范圍上的校準精度。
15.根據權利要求13所述的方法，其中，確定多個校準因子包括使用下列方程式 M01=S1 (H0)+E0 M02=S2 (H0)+E0 其中，M01是在第一穩(wěn)定電流值下的測量偏差，從具有不同自測試電流的傳感器的若干測量提取， S1是在第一穩(wěn)定電流下的傳感器靈敏度， H0是未知磁偏差， E0是未知電偏差， 是在第二穩(wěn)定電流值下的測量偏差，從用該電流值穩(wěn)定的且施加有不同自測試電流的傳感器的若干測量提取，以及 S2是在第二穩(wěn)定電流下的傳感器靈敏度。
16.—種在集成電路中感測磁場的方法，該集成電路包括至少一個磁致電阻感測元件，該方法包括 提供第一多個電流至與該磁致電阻感測元件相鄰地設置的穩(wěn)定線； 施加第二多個電流至自測試線，該第一多個電流中的每一個在該第二多個電流中的每一個期間提供； 采樣由該磁致電阻感測元件響應于該第一多個電流的提供和施加該第二多個電流所感測的值；以及 從所采樣的值確定該磁致電阻傳感器的靈敏度。
17.根據權利要求16所述的方法，其中，該確定步驟包括 確定電偏差和磁偏差。
18.根據權利要求16所述的方法，還包括 在多個溫度下執(zhí)行該提供、施加、采樣和確定步驟，其中該采樣步驟包括確定溫度相關的電偏差；利用該溫度相關的電偏差確定偏差的溫度系數；以及 將該偏差的溫度系數存儲到存儲器中以增大在擴展溫度范圍上的校準精度。
19.根據權利要求16所述的方法，還包括 在多個溫度下執(zhí)行該提供、施加、采樣和確定步驟，其中該采樣步驟包括確定溫度相關的電偏差； 確定靈敏度的溫度系數；以及 將該靈敏度的溫度系數存儲到存儲器中以增大在擴展溫度范圍上的校準精度。
20.根據權利要求16所述的方法，其中該確定步驟包括 應用方程式，該方程式包括S1=(M1-M3)Zi(ST1-ST2)S2= (M2-M4)/(ST1-ST2)M0I=V21(M^M3)-S1* (ST^ST2)IM02=V2 {(MfM4)-S2MSTJST2M 其中，Mp M2、M3和M4是采樣值，ST1和ST2是由第一多個電流施加的磁場。
全文摘要
一種在電路(101)中包括至少一個磁致電阻感測元件(100)的感測磁場的方法，該方法包括提供(702)第一多個電流到與磁致電阻感測元件(100)相鄰地設置的穩(wěn)定線(116)；施加(704)第二多個電流至與磁隧道結(100)相鄰設置的自測試線(120)，第一多個電流中的每一個在第二多個電流中的每一個期間提供。由該磁隧道結感測元件(100)響應于第一多個電流的提供(702)和第二多個電流的施加(704)所感測的值被采樣(706)，從所采樣的值確定(708)磁隧道結傳感器(100)的靈敏度以及電和磁偏差。還可以確定偏差的溫度系數。
文檔編號G01R33/06GK102762951SQ201180010293
公開日2012年10月31日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權日2010年1月8日
發(fā)明者P·馬瑟 申請人:艾沃思賓技術公司