传感器电路、传感器装置以及用于形成传感器电路的方法_4

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桥传感器电路、传感器输出值确定电路、磁阻结构、误差确定电路、控制电路和传感器输 出值确定电路)。在图2中示出的实施例可W包括一个或多个可选的附加的特征,所述一个 或多个可选的附加的特征对应于有关W上(例如图1)或W下(例如图3至7)描述的提出的 概念或者一个或多个实施例所提到的一个或多个方面。
[0059] 图3示出根据实施例的传感器电路的示意的图解。传感器电路300可W与在图1 和/或2中描述的传感器电路相似。
[0060] 传感器电路300例如可W被实施在至少一个半导体衬底中。所述半导体衬底例如 可W是半导体管忍或者可W包含半导体晶片的部分。半导体衬底例如可W是基于娃的半导 体衬底、或基于碳化娃的半导体衬底、或基于神化嫁的半导体衬底或者基于氮化嫁的半导 体衬底。
[0061] 在传感器电路300中,每个默认全桥传感器电路(例如108a)可W接近等同的冗余 全桥传感器电路(例如108b)被形成。(冗余)全桥传感器电路(例如108b)例如可W具有与 默认全桥传感器电路(例如108a)等同的磁阻结构,并且还可W用与默认的全桥传感器电路 等同的极性被禪合在电源电压(例如VDD)和参考电压(例如地GND)之间。
[0062] 另外,每个默认半桥传感器电路可W邻近于等同的冗余半桥传感器电路被形成。 例如,第一(默认)半桥传感器电路IOla例如可W邻近于第二(冗余)半桥传感器电路1〇化 被形成。相似地,第一(默认)互补半桥传感器电路IOlc例如可W邻近于第二互补(冗余) 半桥传感器电路IOld被形成。相似地,第=(默认)半桥传感器电路IOle例如可W邻近于 第四互补(冗余)半桥传感器电路IOlf被形成。相似地,第=(默认)互补半桥传感器电路 IOlg例如可W邻近于第四互补(冗余)半桥传感器电路IOlh被形成。
[0063] 由于默认半桥传感器电路邻近于等同(冗余)的半桥传感器电路的布置,冗余例 如可W被得到,并且冗余半桥传感器电路可W暴露于与默认半桥传感器电路相同的磁场条 件。因此,由于在原始半桥传感器电路与对应的冗余半桥传感器电路之间经受的不同场条 件而产生的误差例如可W被减少或消除,如果原始的半桥传感器电路由对应的冗余半桥传 感器电路来代替。
[0064] 例如,多个半桥传感器电路可W被布置W便具有预定义参考磁化方向的(例如默 认)磁阻结构可W邻近于具有相同的预定义参考磁化方向的等同(例如冗余)磁阻结构被形 成。例如,具有第一预定义参考磁化方向的第一半桥传感器电路IOla的第一(默认)磁阻结 构318i例如可W邻近于具有相同的第一预定义参考磁化方向的第二半桥传感器电路10化 的第一(冗余)磁阻结构3183被形成。相似地,具有第二预定义参考磁化方向的第一半桥传 感器电路IOla的第二磁阻结构3182例如可W邻近于具有相同的第二预定义参考磁化方向 的第二半桥传感器电路10化的第二磁阻结构3184被形成。
[0065] 在本文中上或W下)描述的示例中,术语"邻近"或"邻近地"在本文中用于意 指邻近的元件彼此并排或在彼此旁边放置。例如,磁阻结构可W具有面向邻近的磁阻结构 的至少一个横向的边或平面。例如,大约在大约50%至大约100%之间的磁阻结构的横向 的边或表面可W直接面向邻近的磁阻结构的横向的边。术语"邻近"或"邻近地"在本文中 例如还用于强调邻近的元件与其他元件相比的接近性。特别地,在邻近的默认半桥传感器 电路与它的冗余的等同的半桥传感器电路之间的区域例如可W没有其他半桥传感器电路。 换言之,没有其他半桥传感器电路可W被形成在默认半桥传感器电路与冗余半桥传感器电 路之间的区域中。例如,在第一(默认)半桥传感器电路IOla与第二(冗余)半桥传感器电 路1〇化之间的区域可W没有其他半桥传感器电路(特别是与第一和第二半桥传感器电路 1〇化具有不等同的磁阻结构的半桥传感器电路)。
[0066] 在示例中,第一全桥传感器电路和第二全桥传感器电路也可W邻近地被形成在共 同的半导体衬底上。例如,第一半桥传感器电路IOla和第二半桥传感器电路10化可W邻近 地被形成在共同的半导体衬底上。例如,具有第一预定义参考磁化方向的(第一)磁阻结构 (例如,318i和318 3)可W被形成在共同半导体衬底的第一共同区域中。具有相同的(例如, 第一)预定义参考磁化方向的磁阻结构可W被形成在第一共同区域中。例如,具有相同的第 一预定义参考磁化方向的第二半桥传感器电路10化和第一半桥传感器电路IOla的(第一) 磁阻结构可W被形成在第一共同区域中。例如,没有具有与第一预定义参考磁化方向不同 的预定义参考磁化方向的磁阻结构被形成在第一共同区域中。(例如,第一半桥传感器电路 的)默认磁阻结构可W在基本上平行于半导体衬底的主表面的横向或水平方向中与(例如, 第二半桥传感器电路的)冗余的等同磁阻结构在空间上分离一段距离。
[0067] 具有第二预定义参考磁化方向的(第二)磁阻结构(例如,3182和318 4)可W被形成 在共同的半导体衬底的第二共同区域中。类似地,具有相同的第二预定义参考磁化方向的 第一半桥传感器电路IOla和第二半桥传感器电路10化的(第二)磁阻结构可W被形成在第 二共同区域中。例如,没有具有与第二预定义参考磁化方向不同的预定义参考磁化方向的 磁阻结构被形成在第二共同区域中。
[006引第二共同区域可W不同于第一共同区域。例如,第一共同区域和第二共同区域可 W邻近(或者例如,直接邻近的共同区域)。在一些示例中,第一共同区域和第二共同区域可 W具有水平分离。例如,第一共同区域和第二共同区域例如可W被形成在半导体衬底上的 相同的层级上。第二共同区域和第一共同区域可W具有在半导体衬底的相同的层级之内的 横向的空间分离。层级可W指代基本上平行于半导体衬底的主表面的平面的(基本上水平 的)级,其中主表面的直径例如可W是半导体衬底的厚度的不止至少10至100倍。
[0069] 在其他示例中,第一共同区域和第二共同区域可W具有垂直的分离。具有相同的 第一预定义参考磁化方向的第一半桥传感器电路IOla和第二半桥传感器电路1〇化的第一 磁阻结构可W被形成在第一层级中。此外,具有第二预定义参考磁化方向的第一半桥传感 器电路10Ia和第二半桥传感器电路10化的第二磁阻结构可W被形成在共同的半导体衬底 的第二层级处。例如,第一半桥传感器电路IOla和第二半桥传感器电路10化每个例如可 W包含垂直堆叠的磁阻结构。例如,第二层级相对于第一层级可W具有与共同的半导体衬 底的主表面正交的垂直的空间偏移。
[0070] 第=和第四全桥传感器电路的半桥传感器电路例如也可W根据与第一和第二全 桥传感器电路相似的原理被布置。例如,具有相同的第=预定义参考磁化方向的磁阻结构 可W被形成在半导体衬底的第=共同区域中,并且具有相同的第四预定义参考磁化方向的 磁阻结构可W被形成在半导体衬底的第四共同区域中。第=和第四全桥传感器电路例如可 W被形成在与第一和第二全桥传感器电路相同的或不同的半导体衬底上。
[0071] (每个半桥传感器电路的)第一磁阻结构例如可W经由一个或多个电传导结构(例 如,电互连)被电禪合到(相同的半桥传感器电路的)第二磁阻结构。电互连例如可W包含 铜或侣或任何电传导材料。
[0072] 图3进一步示出用于两个角度传感器的半桥的示意的布置;箭头例如指示在电阻 器基于GMR或TMR结构的情况下的参考磁化方向。示意的布置示出8个半桥(例如,两个全 桥传感器)。对于基于AMR技术的磁阻电阻器,例如可W由不同的电流方向来代表不同的参 考磁化方向。
[0073] 具有两个正弦和余弦桥的两个空间分离的传感器可W用于实现冗余效应。在一个 全桥的一个传感器或半桥失效的情况下,运个全桥可W不再被考虑用于数据采集,而是替 代地可W选择第二全桥。然而,根据磁电路,两个空间分离的传感器可W暴露于不同的场条 件。结果,冗余传感器桥可能不完全代替损坏的那个。为了实现两个传感器可比较的性能, 两个传感器不能够被放置在它们关于外部磁场的最佳位置处。因此,可能减少传感器准确 性。
[0074] 此处描述的传感器电路可W包含具有盘绕的/交错的半桥的至少两个磁传感器。 等同的电阻器和半桥分别可W紧挨着彼此放置,并且因此可W暴露于几乎等同的场条件。 总而言之,8个半桥例如被并联连接从而产生8个半桥传感器信号。
[0075] 可W通过测量两个相邻的等同半桥的差分输出信号来检查每个半桥的功能性;由 于几乎等同的场条件,两个半桥都应该展示基本上相同的信号。在相同种类的半桥之一损 坏的情况下,不同的信号被测量到并且进一步检查可W被发起W识别损坏的半桥。可W感 兴趣的是使用第=半桥并且可W查阅对应的第=半桥信号W便决定示出不同信号的两个 半桥中的哪一个看似被损坏。作为进一步的步骤,被识别为被损坏的半桥可W从将来的评 估中排除。如果一个半桥被识别为被损坏,则其他相邻的半桥可W被选择用于角度计算,因 为第二半桥基本上暴露于相同的场条件;例如,根据本发明的半桥布置提供实际的冗余。
[0076] 在GMR或TMR传感器结构的情况下,可W提供局部不同的参考磁化。一个可能的技 术是激光磁化过程,在其中电阻器在磁场之内在临界溫度(阻挡溫度)之上被局部加热并且 冷却。在本文中描述的示例可W允许局部加热具有等同参考磁化方向的所有4个电阻器, 由此节省处理时间W及有源区域大小。
[0077] 有关W上或W下描述的实施例提到了更多的细节和方面(例如,半桥传感器电路、 全桥传感器电路、传感器输出值确定电路、磁阻结构、误差确定电路、控制电路、传感器输出 值确定电路、磁阻结构的布置、半导体衬底的共同区域W及半导体衬底的层级)。在图3中 示出的实施例可W包括一个或多个可选的附加的特征,所述一个或多个可选的附加的特征 对应于有关W上(例如,图1和2)或W下(例如,图4至7)描述的提出的概念或者一个或多 个实施例所提到的一个或多个方面。
[007引图4示出根据实施例的传感器电路400的示意的图解。传感器电路400可W与在 图1至3中描述的传感器电路相似。
[0079] 在传感器电路400中,第一(默认)全桥传感器电路108a例如可W邻近于第二(冗 余)全桥传感器电路108b被形成。相似地,第=(默认)全桥传感器电路108c例如可W邻 近于第四(冗余)全桥传感器电路IOSd被形成。
[0080] 此外,例如,多个半桥传感器电路可W被布置使得具有相同的第一预定义参考磁 化方向的所有磁阻结构被形成在第一共同的区域(或者第一层级)中,并且具有相同的预定 义第二参考磁化方向的所有磁阻结构被形成在(在相同的第一层级或第二层级处的)第二 共同的区域中。
[0081] 第一半桥传感器电路10Ia和第二半桥传感器电路10化的第一磁阻结构318i、3183 W及具有相同的第一预定义参考磁化方向的第一和第二互补半桥传感器电路的磁阻结构 318w、318i2可W被形成在第一共同区域(或者第一层级)中。此外,具有相同的第一预定义 参考磁化方向的第一半桥传感器电路IOla和第二半桥传感器电路10化的磁阻结构可W 邻近于彼此被形成,并且具有相同的第一预定义参考磁化方向的第一互补半桥传感器电路 IOla和第二互补半桥传感器电路10化的磁阻结构可W邻近于彼此被形成在第一共同区域 中。第一半桥传感器电路IOla和第二半桥传感器电路10化的第二磁阻结构3182、3184^ 及具有相同的第二预定义参考磁化方向的第一和第二互补半桥传感器电路的第二磁阻结 构318g、318ii例如可W被形成在第二共同区域中(在与第一共同区域相同的层级中,或者在 第二层级中)。
[0082] 此外,具有相同的第二预定义参考磁化方向的第一互补半桥传感器电路IOla和 第二半桥传感器电路1〇化的磁阻结构可W邻近于彼此被形成,并且具有相同的第二预定 义参考磁化方向的第一互补半桥传感器电路IOla和第二互补半桥传感器电路1〇化的磁阻 结构可W邻近于彼此被形成在第二共同区域中。
[0083] 第=和第四全桥传感器电路的半桥传感器电路例如也可W根据与第一和第二全 桥传感器电路相似的原理被布置。
[0084] 图4进一步示出用于最佳定位W进行高效激光磁化过程的单个电阻器(或磁阻结 构)的示意的布置和电路。具有等同参考磁化方
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