[发明专利]磁电阻传感器芯片

说明书

磁电阻传感器芯片，包括：第一感应单元，所述第一感应单元包括由磁电阻组成的惠斯通电桥，其中，一对相对桥臂上的磁电阻被软磁层屏蔽；第二感应单元，所述第二感应单元包括由磁电阻组成的惠斯通电桥，其中，一对相对桥臂上的磁电阻被软磁层屏蔽，另一对相对桥臂上的磁电阻处于偏置磁场中；数据处理单元，所述数据处理单元将所述第一感应单元的输出和所述第二感应单元的输出相除后，输出最终的感应信号。本发明通过设置两个感应单元，一个对外输出与温度和磁场有关的信号，另一个对外输出只与温度有关的信号，通过对两个输出信号进行除法处理，来消除外界温度对传感器芯片的干扰，减小传感器芯片的温漂，使传感器芯片具有更高的准确度和灵敏度。

技术领域

本发明属于传感器芯片技术领域，尤指涉及一种磁电阻传感器芯片。

背景技术

隧穿磁电阻(TMR)是一种铁磁层/绝缘层/铁磁层的三明治结构的磁隧道结，当上下两个铁磁层的磁化方向呈现平行态或反平行态时，隧穿磁电阻会呈现不同的电阻值，在室温下表现出极强的磁电阻效应。基于该效应制成的磁电阻传感器芯片可以准确感知磁场的变化并转成电压信号对外输出，具有体积小、成本低、功耗低、集成度高、响应频率高和灵敏度高等特性。目前隧道磁电阻材料已广泛应用于磁盘读取磁头、非易失性随机存储器中，相关的磁传感器在各行各业中也展现出了良好的应用前景。

在常温下，隧穿磁电阻传感器芯片具有非常好的线性度与极高的灵敏度，但在低温或高温环境中，随着温度的改变，电阻值会产生温漂现象，温漂现象会导致传感器芯片的灵敏度与线性度降低，进而影响传感器的测量范围与测量精度。为了解决磁电阻传感器的温漂问题，目前比较常用的方法是利用热敏电阻采集环境温度，对传感器芯片的输出进行温度补偿。但由于热敏电阻自身的局限性，只能保证在0℃～50℃范围内磁电阻传感器芯片可以有较高的灵敏度，一旦超出这个温度范围，传感器芯片仍然会出现较明显的温漂现象。

为了解决传感器的温漂问题，还有人提出了另一种解决方案，专利号为2018209705482的中国实用新型专利中公开的一种二维磁场传感器，在衬底上设置磁通引导器，磁通引导器分为两个或四个区域，每个区域设置有一对磁敏电阻，对角两个区域的磁敏电阻构成惠斯通电桥，两组惠斯通电桥中的一组被软磁材料屏蔽，另一组可以对磁场进行感应，从而得到两个差分信号的输出，以此来抑制温漂。但如果仅仅只是对一组惠斯通电桥采取磁屏蔽，由于桥臂上四个电阻几乎相同，惠斯通电桥的差分输出信号实际会非常小，反应温度变化的能力极为有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温漂的磁电阻传感器芯片。

为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

磁电阻传感器芯片，包括：第一感应单元，所述第一感应单元包括由磁电阻组成的惠斯通电桥，其中，一对相对桥臂上的磁电阻被软磁层屏蔽；第二感应单元，所述第二感应单元包括由磁电阻组成的惠斯通电桥，其中，一对相对桥臂上的磁电阻被软磁层屏蔽，另一对相对桥臂上的磁电阻处于偏置磁场中；数据处理单元，所述数据处理单元将所述第一感应单元的输出和所述第二感应单元的输出相除后，输出最终的感应信号。

作为本发明磁电阻传感器芯片的一种具体实施方式，偏置磁场由设置于磁电阻两侧的永磁体形成。

作为本发明磁电阻传感器芯片的一种具体实施方式，所述永磁体为SmCo或NdFeB。

作为本发明磁电阻传感器芯片的一种具体实施方式，所述永磁体的磁场强度为100～200Oe。

作为本发明磁电阻传感器芯片的一种具体实施方式，所述软磁层为坡莫合金层。

作为本发明磁电阻传感器芯片的一种具体实施方式，所述第一感应单元的磁电阻和所述第二感应单元的磁电阻结构相同，采用磁控溅射成膜工艺在同一晶圆上一次形成。

作为本发明磁电阻传感器芯片的一种具体实施方式，所述第一感应单元和所述第二感应单元还包括向外输出信号的输出端子以及与外部电源相连的供电端子。