[发明专利]XMR角度传感器

说明书

技术领域

本发明总体涉及集成电路（IC）传感器，并且更具体涉及磁阻IC角度传感器。

背景技术

磁阻传感器可以包括各向异性磁阻（AMR）、巨磁阻（GMR）、隧道磁阻（TMR）和其他技术，这些技术统称为xMR技术。XMR传感器可以用于多种应用，尤其包括磁场和电流传感器、速度传感器、旋转传感器和角度传感器。

AMR角度传感器的准确度受到磁性各向异性和磁滞效应限制。关键影响因素是结构边缘附近的磁域，这是由于由消磁磁场引起的形状各向异性在边缘附近最强。此外，与蚀刻工艺相关的边缘处的缺陷可以充当锁住中心（pinning center），这些锁住中心潜在地导致负责磁滞效应的域产生。尽管可以使用更宽的AMR条带来减小形状各向异性，但是这需要更大的芯片大小以及更大的信号场磁体。

然而，在GMR和TMR角度传感器中，AMR效应是寄生的且不期望的。典型地，TMR结构需要顶部接触和底部接触以感应与传感器平面垂直的电流。如果使用TMR电流在平面内（CIP-TMR）概念，则可以使用与对于GMR传感器相同的结构，从而获得更高的传感器信号。完全补偿后剩余的角误差的主要原因是磁各向异性效应以及如前所述的AMR效应（其被认为是寄生的）。可以使用具有正交条带长度轴的成形弯曲来抑制AMR效应。为了减小任何剩余各向异性效应，可以使条带宽度变得更宽，从而增大芯片大小，这是不期望的并且增加成本。

因此，仍需要一种改进的xMR传感器。

发明内容

实施例涉及xMR传感器、传感器元件和结构、以及方法。在一个实施例中，一种传感器元件，包括：非细长（non-elongated）xMR结构；以及在xMR结构上形成的多个接触区，所述多个接触区彼此间隔开使得当在所述多个接触区之间施加电压时，在xMR结构中感应非均匀电流方向和电流密度分布。

在一个实施例中，一种传感器，包括：第一非细长xMR元件，具有在该第一xMR元件上形成的多个接触区，所述多个接触区彼此间隔开使得当在所述多个接触区之间施加电压时，在该第一xMR元件中感应局部非均匀电流方向和电流密度分布，并且该第一xMR元件中的净电流方向定义了第一轴；以及第二非细长xMR元件，具有在该第二xMR元件上形成的多个接触区，所述多个接触区彼此间隔开使得当在所述多个接触区之间施加电压时，在该第二xMR元件中感应局部非均匀电流方向和电流密度分布，并且该第二xMR元件中的净电流方向定义了第二轴，所述第二轴基本上相对于所述第一轴正交。

在一个实施例中，一种传感器元件，包括：非细长xMR元件；第一接触区，形成在xMR元件上并耦合至第一端子；第二接触区，形成在xMR元件上，并且耦合至第二端子并沿第一接触轴与所述第一接触区间隔开；以及第三接触区，形成在xMR元件上，并且耦合至所述第二端子并沿相对于所述第一接触轴旋转九十度的第二接触轴与所述第一接触区间隔开。

在一个实施例中，一种方法，包括：形成xMR传感器元件；在所述xMR传感器元件上多个接触区，所述多个接触区彼此间隔且紧接于（proximate）所述xMR传感器元件的边缘；以及使电流在所述xMR传感器元件中以局部非均匀电流方向和电流密度分布流动。

附图说明

结合附图考虑本发明的各个实施例的以下详细说明，可以更彻底地理解本发明，在附图中：

图1是根据一个实施例的xMR结构的框图。

图2是根据一个实施例的xMR结构的图。

图3是根据图2的实施例的仿真电流方向分布的图。

图4是根据图2的实施例的仿真电流密度分布的图。

图5是图2的实施例的0至90度象限的相对于垂直轴的电流角度的分布直方图。

图6A是根据一个实施例的xMR结构的图。

图6B是根据一个实施例的xMR结构的图。

图6C是根据一个实施例的xMR结构的图。

图7是根据图6的实施例的仿真电流方向分布的图。

图8是根据图6的实施例的仿真电流密度分布的图。

图9是图6的实施例的0至90度象限的相对于垂直轴的电流角度的分布直方图。

图10是根据一个实施例的xMR结构的图。

图11是根据图10的实施例的仿真电流方向分布的图。

图12是根据图10的实施例的仿真电流密度分布的图。

图13是图10的实施例的0至90度象限的相对于垂直轴的电流角度的分布直方图。