[发明专利]单芯片三轴磁传感器

摘要

本发明揭示了一种单芯片三轴磁传感器，所述三轴磁传感器包括：X轴磁传感器、Y轴磁传感器、Z轴磁传感器；所述X轴磁传感器、Y轴磁传感器位于平面内，Z轴磁传感器通过布置在斜坡两侧以及与斜坡相连的基体平面的Z轴磁阻感测单元和导体单元，同时调整Z轴磁阻感测单元的初始磁化方向、导体单元的取向以及磁阻感测单元和导体单元在斜坡上的位置，达到只感测垂直方向磁场而不感测水平方向磁场的Z轴磁传感器。本发明提出的单芯片三轴磁传感器，可提高测量的精确度，降低生产成本。

主权项

一种单芯片三轴磁传感器，其特征在于，所述三轴磁传感器包括：X轴磁传感器、Y轴磁传感器、Z轴磁传感器；所述X轴磁传感器、Y轴磁传感器位于平面内，Z轴磁传感器通过惠斯登电桥设计，Z轴磁传感器包括四组Z轴磁阻感测元件形成惠斯登电桥；所述Z轴磁阻感测元件包括Z轴磁阻感测单元和导体单元；将Z轴磁阻感测元件分别布置在设定倾斜角的斜坡两侧，同时变化Z轴磁阻感测元件的导体单元的取向角度，最终达到Z轴磁阻感测元件只测量Z方向的磁场分量，而不感应X方向、Y方向的磁场分量，无需进行额外的运算；通过半导体工艺制备出所需的斜坡构型，将Z轴与X轴、Y轴集成在一颗芯片上，构成单芯片的三轴磁传感器；所述斜坡分为左右两侧，斜坡左右两侧的倾斜角相同，为20°～85°；在斜坡的两侧分布着Z轴磁感测元件的Z轴磁阻感测单元和导体单元；每组磁感测元件是一个电桥的桥臂，由若干个相同的磁阻感测单元串联而成；导体单元与磁阻感测单元成45°角；通过额外设计的设置/重置线圈电路，使Z轴磁传感器上半部分的两个桥臂的Z轴磁阻感测单元的初始磁化方向沿着X轴正方向，而下半部分的两个桥臂的Z轴磁阻感测单元的初始磁化方向沿着X轴负方向；通过调节导体单元的取向、Z轴磁阻感测单元的初始磁化方向和Z轴磁阻感测元件在斜坡的位置来得到一个只感测垂直方向磁场而不感测水平方向磁场的Z轴磁传感器；在斜坡的两侧以及斜坡相连的基体平面分布着磁感测元件的磁阻感测单元和导体单元；在与斜坡相连的基体平面上也分布着磁感测元件的磁阻感测单元和导体单元，Z轴磁阻感测单元和导体单元的夹角也是45°；斜坡上的Z轴磁阻感测单元将Z方向的磁场部分转换到基体平面内，通过位于基体平面内的磁阻感测单元测量这部分转换后的信号；以增加Z轴磁传感器的灵敏度；通过组合变化磁阻感测单元和导体单元的夹角以及磁阻感测单元和导体单元在斜坡上的位置，构成只感测垂直方向磁场而不感测水平方向磁场的Z轴磁传感器；抵消工艺不均匀性的影响，提升三轴磁传感器的性能和良率。