專利名稱：磁傳感器及補償磁傳感器的溫度相關(guān)特性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用磁阻元件的磁傳感器。
背景技術(shù)：
迄今為止已知這樣一種磁傳感器，其應(yīng)用諸如鐵磁磁阻元件(MR元件， ferromagnetic magnetoresistive element)、 巨》茲卩且元4牛(GMR元4牛,giant magnetoresistive element )或隧道磁阻元件(TMR元件，tunnel magnetoresistive element)之類的磁阻元件作為磁場檢測元件，并且該磁傳感器根據(jù)磁阻元件 的電阻值，而產(chǎn)生取決于作用在^f茲阻元件上的外部-茲場的輸出值。
磁阻元件的電阻值取決于溫度。因此，即使在固定磁場強度的磁場作用 下，磁傳感器輸出值也會因磁阻元件的溫度改變而變化。所以，為了高精度 地檢測磁場(的幅度)，就必定需要對這種溫度相關(guān)性(temperature dependence) 進一亍補償。
在日本專利申請公開(fe^d)第H06-77558號中披露的磁傳感器裝置是 借助于在磁阻元件鄰近處設(shè)置的溫度傳感器來實現(xiàn)這種補償?shù)?。預(yù)先測量作 為磁傳感器輸出值的電壓和溫度之間的關(guān)系(溫度相關(guān)特性)并且存儲到存 儲器中。然后，根據(jù)溫度傳感器實際測得的溫度以及存儲器中存儲的關(guān)系， 確定一個基準(zhǔn)電壓，并且將磁傳感器實際輸出電壓和所確定的基準(zhǔn)電壓之間 的差值進行放大輸出，借此補償磁傳感器的溫度相關(guān)特性。
同時，高靈敏度磁傳感器的輸出值會在地磁作用的影響下發(fā)生改變，而 地磁是隨時間變化的。因此，上述磁傳感器裝置的存儲器中存儲的溫度相關(guān) 特性必須是在一個預(yù)先設(shè)定的、確信地磁沒有改變的短時間段內(nèi)測得的；而 且在上述測量過程中必須在短時間段內(nèi)對f茲阻元件進行加熱或冷卻。
但是，如果通過普通的加熱/冷卻裝置對上述磁阻元件進行加熱，則不僅磁阻元件，而且包含磁阻元件襯底在內(nèi)的整個磁傳感器，都被加熱/冷卻了。 因此，由于磁傳感器熱容量大，加熱/冷卻時間將很長，而且在溫度相關(guān)性測 量期間地^磁因此將有所改變。結(jié)果，就產(chǎn)生了這樣一個問題，即存儲到存儲 器中的溫度相關(guān)特性的可信賴性變小，而且因此將無法實現(xiàn)對溫度相關(guān)特性 的精確補償。盡管在不受地磁影響的環(huán)境條件下測量溫度相關(guān)特性是一種可 行的方案，但是構(gòu)造這樣一種環(huán)境條件的設(shè)備(磁場消除器)卻非常昂貴， 因此就導(dǎo)致了另 一個問題即增大了該磁傳感器的制造成本。
所以，本發(fā)明的一個目的是提供一種^f茲傳感器，其能夠測量溫度相關(guān)特 性，花費不多，在一個短時間段內(nèi)完成測量，并且測量精確，而且本發(fā)明還 提供了 一種對磁傳感器的溫度相關(guān)特性進行精確#卜償?shù)姆椒ā?br> 本發(fā)明的另一個目的是提供一種單片磁傳感器，其可產(chǎn)生磁傳感器輸出
信號，而且不用連接線；例如Au線，用于連接磁傳感器和外部部件(例如
外部電路)。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種磁傳感器，其中外部噪聲基本上不會影 響控制電路部分，所述控制電路部分執(zhí)行各種操作，例如根據(jù)磁阻元件電阻 變化產(chǎn)生輸出信號的操作、獲得關(guān)于磁阻元件的溫度特性的數(shù)據(jù)的操作、磁 阻元件的自由層的f茲化的初始化操作以及為了測試,茲阻元件性能而將外部 石茲場施加到^茲阻元件上的操作。
本發(fā)明的再一個目的是提供一種磁傳感器，其具有適合于簡便可靠地將 多個磁阻元件的被釘扎層的磁化固定于相同方向的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種磁傳感器，其包括多個磁阻元件和多個發(fā)熱元件，多 個磁阻元件形成在襯底上疊置的層的上表面上，多個發(fā)熱元件適于在通電時 產(chǎn)生熱量，并且該磁傳感器根據(jù)所述多個磁阻元件的電阻值而產(chǎn)生對應(yīng)于作 用在所述^f茲阻元件上的外部磁場的輸出值，其中所述多個發(fā)熱元件以這樣一 種方式安排和配置，即當(dāng)所述多個發(fā)熱元件中每一個發(fā)熱元件產(chǎn)生的熱量近 似等于其余發(fā)熱元件中任意 一個產(chǎn)生的熱量以獲得關(guān)于磁傳感器的溫度特
性的數(shù)據(jù)時，所述多個磁阻元件的溫度將變得彼此大致相等，并且其上形成 有所述多個磁阻元件的所述層的上表面的溫度將變得不均勻(不一致)，并 且以這樣一種方式配置即，當(dāng)使用磁傳感器在正常操作模式中測量外部磁場時，所述多個發(fā)熱元件中每一個都不產(chǎn)生任何熱量，所述多個磁阻元件的溫
度變得與磁傳感器的溫度相等。所述^f茲阻元件例如是MR元件、GMR元件 以及TMR元件。
由于采用上述安排和配置，所以當(dāng)獲得關(guān)于磁傳感器的溫度特性的數(shù)據(jù) 時，包括所述襯底在內(nèi)的整個磁傳感器不會被加熱到同一溫度；而所述多個 磁阻元件將可加熱到大致相同的溫度(一個與襯底溫度有差異的溫度)。這 樣，可以縮短加熱/冷卻磁阻元件所需要的時間，因此可以在相同地磁作用在 磁阻元件上的時間段內(nèi)測得磁阻元件的溫度相關(guān)特性。
在這種情形下，所述多個磁阻元件可以配置形成多個島狀元件組，每一 個元件組都包含有磁場檢測方向相同并且在所述層的上表面上彼此鄰近安 排的多個磁阻元件；而且如此形成所述發(fā)熱元件，即在每個元件組的上方或 下方設(shè)置一個發(fā)熱元件。在這種情形下，因為加熱元件能主要地加熱磁阻元 件，所以可以進一步縮短加熱/冷卻^茲阻元件所需要的時間。
優(yōu)選地，每個所述發(fā)熱元件采取線圈形式(加熱線圈)，該線圈能夠給 在所述發(fā)熱元件的上方或下方形成的所述^茲阻元件施加一個在與所述^f茲阻 元件的磁場檢測方向近似相同或近似垂直的方向上的磁場。在這種情形下， 石茲場方向與所述》茲阻元件的,茲場^r測方向近似相同的f茲場可以用作測試石茲 場，用于測定磁傳感器是否在正常地檢測石茲場；而磁場方向與所述磁阻元件 的磁場檢測方向近似垂直的磁場例如可以用作對所述磁阻元件的自由層進 行初始化的f茲場。
由于采用此優(yōu)選結(jié)構(gòu)，因為所述發(fā)熱元件(加熱線圈)還可以用作產(chǎn)生 與所述磁阻元件的磁場檢測方向近似相同或近似垂直的磁場的線圈(測試線 圈或初始化線圈)，所以縮短了制造工藝并減少了制造工藝中使用的掩模數(shù) 目，從而可以最小化磁傳感器的成本。而且，當(dāng)這種線圈通電時，可以同時 進行對磁傳感器的溫度相關(guān)特性的測量、對磁傳感器的部分或全部的測試、 對磁傳感器的部分或全部的初始化；因此，可以縮短制造(測試)周期，從 而減少制造成本。
本發(fā)明還提供了 一種磁傳感器，其包括多個磁阻元件和單個發(fā)熱元件， 所述多個磁阻元件形成在襯底上疊置的層的上表面上，所述發(fā)熱元件用于在 通電時產(chǎn)生熱量，并且該磁傳感器根據(jù)所述多個磁阻元件的電阻值而產(chǎn)生對 應(yīng)于作用在所述磁阻元件上的外部磁場的輸出值，其中所述發(fā)熱元件以這樣一種方式安排和配置，即所述多個磁阻元件的溫度變得彼此大致相等，而其 上形成有所述多個磁阻元件的所述層的上表面的溫度變得不均勻。
也由于采用了這種可供選擇的配置，包括所述襯底在內(nèi)的整個磁傳感器
不會被加熱到同 一溫度；而所述多個^f茲阻元件將可加熱到大致相同的溫度
(一個與襯底溫度有差異的溫度)。這樣，可以縮短加熱/冷卻磁阻元件所需 要的時間，因此可以在相同地磁作用在磁阻元件上的時間段內(nèi)測得磁阻元件 的溫度相關(guān)特性。
在這種情形下，所述發(fā)熱元件和所述多個^f茲阻元件以這樣一種方式配 置，即使得由所述發(fā)熱元件擴散給所述多個磁阻元件中任意一個的熱量約等 于由所述發(fā)熱元件擴散給其余磁阻元件之一的熱量。
所述發(fā)熱元件和所述多個^f茲阻元件能夠以這樣一種方式配置，即使得所 述發(fā)熱元件和所述多個磁阻元件中任意一個之間的相對位置關(guān)系大致等于 該發(fā)熱元件和其余^f茲阻元件之一的相對位置關(guān)系。
優(yōu)選地，所述多個磁阻元件分離地安排在所述襯底上疊置的層的上表面 上彼此間隔分開的四個島中，并且以這樣一種方式形成，即當(dāng)在與所述層的
上表面平行的面中繞一個四邊形形心將所述多個磁阻元件進行90。旋轉(zhuǎn)時， 則任意一個島將會與90°角運動(angular movement)之前被在角運動方向上 與該任意島鄰近的另一個島所占據(jù)的位置基本上相重合，所述四邊形由相互 連接鄰近島的近似中心的四條直線定義。
而且，具有任何上述特征的磁傳感器可進一步包括溫度檢測部分，當(dāng) 所述多個^f茲阻元件的溫度變得彼此大致相等，而其上形成有所述多個^f茲阻元 件的所述層的上表面的溫度變得不均勻時，該溫度檢測部分輸出與所述多個 磁阻元件中至少 一個的溫度具有恒定關(guān)系的溫度，作為檢測溫度。
如上所述，由于發(fā)熱元件產(chǎn)生熱輻射，磁阻元件被加熱到大致相同的溫 度。因此，在溫度檢測部分與所述多個磁阻元件中至少一個關(guān)于溫度具有恒 定關(guān)系情形下，溫度檢測部分可以檢測基本上所有的具有相同配置的磁阻元 件的溫度。因此，根據(jù)上述配置，不需要增加溫度檢測部分的數(shù)目，因此可 以降低磁傳感器的成本。
而且，在包含有上述溫度檢測部分的;茲傳感器中，優(yōu)選地，所述多個磁 阻元件以這樣一種方式互連，即在所述f茲阻元件中，萬茲場;險測方向相同的元 件構(gòu)成一個橋電路，以便生成對應(yīng)于所述外部磁場的輸出值；并且所述磁傳感器還包括存儲器和溫度相關(guān)特性寫入裝置，溫度相關(guān)特性寫入裝置用于將 一個值寫入到所述存儲器中，所述值是根據(jù)"基于溫度檢測部分輸出的檢測 溫度而確定的表示所述,茲阻元件第一溫度的數(shù)據(jù)，以及在第一溫度所述磁傳 感器輸出的第一輸出值，，和"與所述第一溫度不同并且是基于溫度檢測部分 輸出的檢測溫度而確定的表示所述磁阻元件第二溫度的數(shù)據(jù)，以及在第二溫 度下所述磁傳感器輸出的第二輸出值"而確定，上述寫入到所述存儲器中 的值對應(yīng)于第 一和第二輸出值之間差值與第 一和第二溫度之間差值的比值。
其中由多個磁阻元件構(gòu)成橋電路(bridge circuit)(全橋電路，flill-bridge circuit)的磁傳感器的溫度相關(guān)特性是這樣的，即磁傳感器的輸出與磁阻元 件溫度變化成比例地改變。因此，假如將相應(yīng)于上述"比值"(即，相對于 磁阻元件的溫度變化的磁傳感器的輸出值變化)的值提前存儲到存儲器中， 則在將磁傳感器安裝到電子設(shè)備之后，電子設(shè)備可以通過從磁傳感器讀取
"比值，，而獲得磁傳感器的溫度相關(guān)特性數(shù)據(jù)，其中該值可以是比值本身， 也可以是比值的倒數(shù)等等。因此，可以利用該數(shù)據(jù)對磁傳感器的溫度相關(guān)特 性進行補償。
換言之，每個磁傳感器的關(guān)于溫度相關(guān)特性的數(shù)據(jù)都可以通過將對應(yīng)于 上述"比值"的值存儲到;茲傳感器的存儲器中的簡單操作而保存在磁傳感器 中。因此，能夠使其中存儲有i茲傳感器的溫度相關(guān)特性數(shù)據(jù)的存儲器的容量 最小化，從而降低^f茲傳感器的成本。
本發(fā)明還提供了 一種對磁傳感器的溫度相關(guān)特性進行補償?shù)姆椒?，所?;茲傳感器包括磁阻元件，磁阻元件的電阻隨著外部磁場而變化；第一存儲 器；溫度檢測部分，其用于將與所述磁阻元件的溫度具有恒定關(guān)系的溫度輸 出作為檢測溫度；以及發(fā)熱元件，其用于通電時發(fā)熱；并且所述磁傳感器基 于所述磁阻元件的電阻值產(chǎn)生對應(yīng)于外部磁場的輸出值；所述磁傳感器適于 結(jié)合到電子設(shè)備中，所述電子設(shè)備包括永磁體元件、外殼以及第二存儲器， 其中所述外殼將所述磁傳感器、所述永磁體元件以及第二存儲器容納在內(nèi)； 所述方法包括如下步驟在將所述磁傳感器放置到所述外殼中之前，根據(jù)由 所述溫度檢測部分輸出的檢測溫度得到所述磁阻元件的第一溫度，并且得到 由所述磁傳感器在第 一溫度輸出的第 一輸出值；在將所述磁傳感器放置到所
輸出的檢測溫度來得到所述磁阻元件的第二溫度，并且得到由所述磁傳感器在第二溫度下輸出的第二輸出值；將與所述第一輸出值、第二輸出值之差和
所述第一溫度、第二溫度之差的比值相對應(yīng)的值存儲到所述第一存儲器中； 在將所述磁傳感器連同所述永磁體元件一起放置到所述外殼中之后，將作為 基準(zhǔn)數(shù)據(jù)的所述磁傳感器的輸出值的偏移值(offset)以及由所述溫度檢測部 分輸出的檢測溫度存儲到所述第二存儲器中；并且此后，根據(jù)存儲在所述第 一存儲器中的與比值對應(yīng)的值、存儲在所述第二存儲器中的基準(zhǔn)數(shù)據(jù)、以及 由所述溫度檢測部分輸出的檢測溫度，對所述磁傳感器的輸出值進行校正。 通過這種方法，在還沒有將磁傳感器安裝到電子設(shè)備中的時候，與上述 "比值"相對應(yīng)的值的獲得所需要的數(shù)據(jù)作為表示磁傳感器溫度相關(guān)特性的 數(shù)據(jù)，被獲得并且/或者被存儲到第一存儲器中。然后，在將所述磁傳感器連 同所述永磁體元件以及所述第二存儲器一起容納放置到所述外殼中之后，所 述磁傳感器輸出值的偏移值以及在獲得所述偏移值時所述溫度檢測部分檢 測到的溫度被存儲到所述第二存儲器中。隨后，根據(jù)溫度檢測部分實際檢測 的溫度和第二存儲器中存儲的溫度之間的差值、對應(yīng)于"比值，，且存儲在第 一存儲器中的值、以及第二存儲器中存儲的偏移值，來校正磁傳感器的輸出 值。
將利用具體實施例來說明該方法。將溫度檢測部分實際檢測的溫度和第 二存儲器中存儲的溫度之差乘以第一存儲器中存儲的"比值"，從而得到由 -磁傳感器溫度的改變而導(dǎo)致的偏移值的改變量。隨后，將第二存儲器中存儲 的偏移值和所述偏移值改變量相加，從而得到溫度改變后的偏移值；并且將 所述磁傳感器的實際輸出值與溫度改變后的偏移值的差值作為與被觀'J外部 ^茲場對應(yīng)的^直。
因此，根據(jù)本發(fā)明的溫度相關(guān)特性補償方法，在磁傳感器還沒有安裝到 電子設(shè)備中的時候測量取決于上述"比值，，的值，并且將該值存儲到第一存 儲器中。因此，磁傳感器自身可以支配表示所述磁傳感器溫度相關(guān)特性的數(shù) 據(jù)。而且，因為在將磁傳感器連同永磁體元件一起安裝到電子設(shè)備的外殼中 之后，偏移值以及由溫度檢測部分輸出的檢測溫度都存儲在第二存儲器中， 所以在得到偏移值時就不再需要將磁傳感器自身的偏移值以及溫度檢測部 分輸出的檢測溫度存儲到第一存儲器中去。因此，可以使第一存儲器的存儲 容量最小化，從而降低了磁傳感器的成本。而且，由于在將磁傳感器安裝到 所述外殼中之后，可以同時獲得磁傳感器的兩種類型的偏移值即源于磁阻元件個體差異(阻值的差異)的磁傳感器自身的偏移值(reference shift:基 準(zhǔn)偏移)和可歸因于永》茲體元件漏石茲場的偏移值(reference shift:基準(zhǔn)偏移)， 所以不需要對偏移值進行兩次獲取。所以，根據(jù)本發(fā)明，可以用一種簡單方 法對所述磁傳感器的溫度相關(guān)特性進行補償。
本發(fā)明還提供了一種磁傳感器，其包括單個襯底、多個磁阻元件、使所 述多個磁阻元件相互橋連接的布線部分，以及控制電路部分，所述控制電路 部分用于經(jīng)由所述布線部分獲取根據(jù)所述多個^f茲阻元件的電阻值而確定的 物理量并且對該物理量進行處理從而產(chǎn)生向外輸出的輸出信號，其中所述磁 傳感器還包括多個疊置在所述襯底上的層；所述磁阻元件形成在所述多個層 中的一個層的上表面；所述布線部分和所述控制電路部分形成在所述襯底以 及所述多個層中；并且所述磁阻元件、所述布線部分以及所述控制電5^部分 都通過連接部分而在所述多個層中相互連接，所述連接部分由導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)成 并且沿著與所述層的層表面相交的方向延伸。
由于此構(gòu)造，所述^f茲阻元件、所述布線部分以及所述控制電路部分都通 過連接部分在所述多個層中不相交地相互連接，所述連接部分由導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu) 成并且沿著與所述層的層表面相交的方向延伸。因此，提供了一種單片型磁 傳感器，其可以不使用連接線而生成磁傳感器的輸出信號，與通常的磁傳感 器不同，在通常的磁傳感器中芯片分為承載磁阻元件的芯片和承載控制電路 部分等的芯片等等，且使用連接線連接這些芯片。
而且，本發(fā)明提供了一種磁傳感器，其包括襯底、設(shè)置于所述襯底上面 部分的多個》茲阻元件、設(shè)置于所述襯底上面部分并且使所述多個磁阻元件相 互連接的布線部分，以及控制電路部分，所述控制電路部分用于經(jīng)由所述布 線部分獲取根據(jù)所述多個磁阻元件的電阻值而確定的物理量，并且對該物理 量進行處理從而產(chǎn)生向外輸出的輸出信號，其中所述多個磁阻元件在平面圖 中看是設(shè)置于所述村底的周圍部分；所述布線部分如此設(shè)置，即，使得在平 面圖中看基本上形成了 一個封閉曲線；并且所述控制電路部分在平面圖中看 基本上設(shè)置于所述封閉曲線的內(nèi)側(cè)。
由于采用此配置，所述控制電路部分，其用于例如根據(jù)磁阻元件的電阻 改變進行輸出信號的產(chǎn)生或者獲得磁阻元件的溫度特性的數(shù)據(jù)，可以被設(shè)置 在如平面圖所示的襯底中心部分處的緊湊空間內(nèi)。因此，縮短了所述控制電 路部分的布線長度，且因此外部噪聲幾乎不會迭加在所述布線上。結(jié)果，本發(fā)明提供了 一種磁傳感器，其幾乎不受外部噪聲影響并且可靠性很高。
而且，本發(fā)明提供了一種磁傳感器，其包括單個襯底和多個元件組，每
一個元件組都包括被釘扎層(pinned layer)磁化方向相同的一對》茲阻元件， 至少兩元件組所述被釘扎層的磁化方向彼此垂直，其中所述多個元件組的每 組都是以這樣一種方式設(shè)置于所述襯底上，即，使得所述每一元件組被釘扎 層的磁化方向基本上都平行于距所述襯底的形心(中心)的距離增大的方向， 并且使所述磁阻元件對彼此鄰近設(shè)置。
上述傳感器是這樣的磁傳感器，其包括單個襯底和多個元件組，每個元 件組包括被釘扎層的磁化方向相同的一對磁阻元件，當(dāng)未施加外部磁場時至 少兩元件組所述磁阻元件的自由層的磁化方向彼此垂直，其中所述多.個元件 組的每組都是以這樣一種方式設(shè)置于所述襯底上，即，使得當(dāng)未施加外部磁 場時，每個元件組的所述自由層的磁化方向基本垂直于離開所述村底的形心 的距離沿其增大的方向，并且使得所述》茲阻元件對彼此鄰近設(shè)置。
當(dāng)被釘扎層的磁化方向被固定時，必須連續(xù)施加具有穩(wěn)定方向與幅度的 禾茲場于;茲阻元件。此時，在同一》茲力線上的相鄰兩點處，^磁場在大約相同的 方向呈現(xiàn)出大約相同的幅度。而且，在磁傳感器中，在很多情況下，為了改 善磁傳感器的溫度特性等，需要提供多個元件組，每一元件組都包括一對被 釘扎層磁化方向相同(即相同的磁場檢測方向)的磁阻元件，并且橋連接這 些i茲阻元件。
因此，在以上述方式配置的/f茲傳感器的情況中，所述方式中多個元件組 中的每一組都是設(shè)置于所述襯底的上部部分處，使得上述被釘扎層^t化方向 基本上平行于與所述襯底的形心(中心)的距離增大的方向(在平面圖中看)， 且使得磁阻元件對在該方向上彼此鄰近設(shè)置，當(dāng)從所述襯底形心(中心)指 向其周邊部分的磁場作用到所述磁傳感器上時，借助于具有相同幅度和相同 方向的磁場，可以固定磁阻元件的被釘扎層的磁化。結(jié)果，可以簡便且可靠 地在同 一方向上對-磁阻元件的被釘扎層進行石茲化。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的磁傳感器的平面示意圖； 圖2是圖l磁傳感器的一部分的平面示意圖，顯示了磁傳感器的電布線 情形；圖3是圖l磁傳感器的一部分的剖面示意圖，剖切是沿著與構(gòu)成磁傳感
器的各層層表面相垂直的一個預(yù)定平面進行的；
圖4是示出相對于外部》茲場的圖1的GMR元件電阻值的變化的曲線圖5是根據(jù)第一實施例改型的磁傳感器的平面示意圖6是圖1的》茲傳感器的局部放大平面圖7是圖1的磁傳感器的X軸磁傳感器的等效電路圖8是示出構(gòu)成圖1的磁傳感器的X軸磁傳感器的輸出電壓(輸出信號)
相對于外部磁場而變化的曲線圖9是其上安裝有圖1的磁傳感器的蜂窩電話的前視圖IO是示出構(gòu)成圖1的磁傳感器的X軸磁傳感器的溫度相關(guān)特性的曲
線圖11是示出構(gòu)成圖1的磁傳感器一部分的Y軸磁傳感器的溫度相關(guān)特 性的曲線圖12是圖1的磁傳感器的平面示意圖，顯示了磁傳感器的加熱線圈通 電時的等溫線。
圖13是說明圖1磁傳感器的加熱線圈通電后經(jīng)過的時間和GMR元件的
溫度變化之間關(guān)系的曲線圖14是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的磁傳感器的平面示意圖15是沿著圖14中l(wèi)-l線剖切得到的磁傳感器的一部分的剖面示意圖16是圖14磁傳感器的平面示意圖，顯示了磁傳感器的加熱線圈通電
時的等溫線；
圖17是根據(jù)本發(fā)明第二實施例改型的磁傳感器的平面示意圖，顯示了 磁傳感器的加熱線圈通電時的等溫線；以及
圖18是根據(jù)本發(fā)明磁傳感器的另 一 改型的剖面示意圖。
具體實施方式
(第一實施例)
現(xiàn)在將結(jié)合附圖描述根據(jù)本發(fā)明的磁傳感器的實施例。圖l是根據(jù)第一 實施例的磁傳感器IO的平面示意圖；圖2是^f茲傳感器IO的一部分的平面示 意圖，顯示了磁傳感器10的電布線(electrical wiring)情形；而圖3是圖1和 圖2所示;茲傳感器的一部分的剖面示意圖，剖切是沿著與構(gòu)成磁傳感器10的各層層表面相垂直的一個預(yù)定平面進行的。磁傳感器10包括襯底10a，其由Si3N4/Si、 Si02/Si或石英玻璃構(gòu)成， 并且其形狀大致為其側(cè)邊沿著相互垂直的X軸和Y軸延伸的方形(或矩形)， 并且在與X軸和Y軸垂直的Z軸方向上具有很小的厚度；層INS1和Sl-S3 疊置在襯底10a上，并且在平面圖中看時形狀與襯底10a相同；總共八個 GMR元件11-18形成在層S3 (的上表面)上作為^F茲阻元件；以及作為最上 一層表面而形成的鈍化層PL。如圖1所示，磁傳感器IO具有橋接布線部分(連接線部分)19,其 分別橋互連(bridge-interconnecting)GMR元件11-14和GMR元件15-18，從 而構(gòu)成兩個全橋電路(foll-bridge circuit);加熱線圈21-24，用作加熱GMR元 件11-18的加熱元件；控制電路部分(LSI) 31;溫度檢測部分32;檢測線 圈33a-33d;以及焊盤34a-34h,其用于經(jīng)由焊接在焊盤上表面的Au線而連 接磁傳感器IO和外部設(shè)備。GMR元件11稱為第一 X軸GMR元件11，并且如圖1所示，在襯底 lOa上形成于襯底10a左側(cè)的大致中心位置附近，沿Y軸方向延伸。GMR 元件12稱為第二X軸GMR元件12，并且設(shè)置在襯底lOa左側(cè)的大致中心 位置附近，設(shè)置方式是使第二X軸GMR元件12與第一X軸GMR元件11 位置鄰近(相鄰)，位于在X軸正方向上與第一X軸GMR元件11間隔開一 段很小的距離的位置處。GMR元件13稱為第三X軸GMR元件13，并且在襯底10a上形成于襯 底10a右側(cè)的大致中心位置附近，沿Y軸方向延伸。GMR元件14稱為第四 X軸GMR元件14,并且設(shè)置在村底10a右側(cè)的大致中心位置附近，設(shè)置方 式是使第四X軸GMR元件14與第三X軸GMR元件13位置鄰近(相鄰)， 位于在X軸負(fù)方向上與第三X軸GMR元件13間隔開一段很小的距離的位 置處。GMR元件15稱為第一 Y軸GMR元件15，并且在村底10a上形成于襯 底10a上側(cè)的大致中心位置附近，沿X軸方向延伸。GMR元件16稱為第二 Y軸GMR元件16,并且設(shè)置在襯底10a上側(cè)的大致中心位置附近，設(shè)置方 式是使第二 Y軸GMR元件16與第一 Y軸GMR元件15位置鄰近(相鄰)， 位于在Y軸負(fù)方向上與第一 Y軸GMR元件15間隔開一段很小的距離的位 置處。GMR元件17稱為第三Y軸GMR元件17，并且在襯底10a上形成于襯 底10a下側(cè)的大致中心位置附近，沿X軸方向延伸。GMR元件18稱為第四 Y軸GMR元件18，并且設(shè)置在襯底10a下側(cè)的大致中心位置附近，設(shè)置方 式是使第四Y軸GMR元件18與第三Y軸GMR元件17位置相近(鄰近)， 位于在Y軸正方向上與第三Y軸GMR元件17間隔開一段很小的距離的位 置處。構(gòu)成每個GMR元件11 -18的自旋閥層(spin valve layer)包括自由層、電 隔離層、4丁住層(pin layer,又稱固定f茲化層(fixed magnetization layer))、以 及蓋層(capping layer),這些層一層在另一層之上地疊置(形成)在襯底10a 上的層S3的上表面上。自由層的^茲化方向隨外部i茲場的改變而自由地改變。 釘住層(pin layer)包括釘扎層(pinning layer)和被釘扎層(pinned layer); 被釘扎 層的磁化方向由釘扎層固定，且除了特例情形之外其不隨外部磁場而改變。因此每個GMR元件11-18都具有一個電阻值，其對應(yīng)于被釘扎層磁化 方向和自由層磁化方向之間的角度。即，每個GMR元件11-18，如圖4曲 線圖中實線所示，都具有這樣一種阻值，在-Hc至+Hc范圍內(nèi)，即該阻值近 似與在被釘扎層磁化方向上變化的外部磁場呈正比例地變化；并且，如虛線 所示，對與在垂直于被釘扎層磁化方向的方向上變化的外部磁場，呈現(xiàn)為近 似恒定的阻值。換言之，每個GMR元件11-18為其被釘扎層磁化方向與磁 場4全測方向相同。GMR元件11和12中每個的被釘扎層磁化方向是負(fù)X方向。即，第一 與第二X軸GMR元件11與12構(gòu)成了一個元件組Grl，其中對在同一方向 上(本例是X方向)的磁場幅度進行檢測的的多個磁阻元件，即具有相同磁 場;險測方向，在疊置在襯底10a上的層S3上以島的形式彼此鄰近設(shè)置。GMR元件13和14的被釘扎層磁化方向都是正X方向。即，第三與第 四X軸GMR元件13與14構(gòu)成了另一個元件組Gr2,其中對同一方向上(這 里指在X方向上)的磁場幅度進行檢測的多個磁阻元件，在疊置在襯底10a 上的層S3上以島的形式彼此鄰近設(shè)置。GMR元件15和16的被釘扎層磁化方向都是正Y方向。即，第 一與第 二Y軸GMR元件15與16構(gòu)成了另一個元件組Gr3,其中對同一方向上(這 里指在Y方向上)的磁場幅度進行檢測的多個磁阻元件，在疊置在襯底10a 上的層S3上以島的形式彼此鄰近設(shè)置。GMR元件17和18的被釘扎層磁化方向都是負(fù)Y方向。即，第三與第 四Y軸GMR元件17與18構(gòu)成了另一個元件組Gr4,其中對同一方向上(這 里指在Y方向上)的磁場幅度進行檢測的多個磁阻元件，在疊置在襯底10a 上的層S3上以島的形式彼此鄰近設(shè)置，。因此，GMR元件11-18構(gòu)成了四個元件組(島)Grl-Gr4,其中每一元 件組中兩個鄰近的^茲阻元件的磁場檢測方向都是相同的。這些元件組 Grl-Gr4都布置在方形各邊(在平面圖中觀察為方形橋接布線部分19的邊) 的大致中間位置的外側(cè)，所述方形在平面中觀察具有沿X和Y方向的邊， 并且這些元件組Grl-Gr4以這樣一種方式形成，即繞該方形形心(方形的中 心點，即方形的對角線交點)將任意元件組進行90。角運動，則該任意元件 組與在該90。角運動(angular movement)之前與已被另 一個與之鄰近的元件 組占據(jù)的位置基本對準(zhǔn)。換言之，多個GMR元件11-18被設(shè)置在襯底10a 上疊置的層S3上的四個分離的島中，并且形成這樣一種布局結(jié)構(gòu)，即在與 層S3上表面平行的平面中繞四邊形形心GP多個磁阻元件11-18進行90° 角運動，所述四邊形由相互連接成對鄰近島的近似中心的四條直線構(gòu)成，則 任意一個島基本上將會與卯°角運動之前已被在角運動方向上的另一個鄰 近的島占據(jù)的位置對準(zhǔn)。也就是說，不僅得到四條直線(線段)，即連接元 件組Gr2和Gr3近似中心部分的直線、連接元件組Gr3和Grl近似中心部分 的直線、連4妻元件組Grl和Gr4近似中心部分的直線、以及連4妻元件組Gr4 和Gr2近似中心部分的直線，而且，當(dāng)繞由這些線段構(gòu)成的四邊形的形心將 元件組進行90°角運動時，每一元件組都將與角運動之前就已被另 一個與之 鄰近的元件組所占據(jù)的位置相重合；即，元件組Gr2將與元件組Gr3先前的 位置對齊，元件組Gr3將與元件組Grl先前的位置對齊，等等。在圖1-3所示的實施例中，組成單個島(單個的元件組)的兩個GMR 元件在從襯底10a中心處(形心，其與上述的形心GP對齊)到襯底10a — 邊(周邊)的方向上彼此鄰近設(shè)置。也就是說，這些元件組Grl-Gr4各自都 包含一對^茲場;險測方向相同的一磁阻元件，所述元件組Grl-Gr4中的每一組都 設(shè)置在襯底10a的上部部分,設(shè)置方式是，磁阻元件的被釘扎層磁化方向基 本上平行于如平面圖所示的離襯底10a形心的距離越來越大的方向，并且上 述^t阻元件對在同一方向上;f皮此鄰近設(shè)置。另選地，如圖5所示，可以將一 對磁阻元件在沿著襯底10a—個側(cè)邊的方向彼此鄰近設(shè)置。但是，因為GMR元件根據(jù)前一種設(shè)置方式與根據(jù)后一種設(shè)置方式相比更加接近于襯底10a各邊的中心，元件特性能容易地變得均勻一致。而且，前一種情形中，在相同 方向上具有相同的磁場幅度的磁場與后一種情形相比可以更容易地施加于 一對;茲阻元件。如圖6所例證，圖6是GMR元件11、 12附近區(qū)域的平面放大圖， GMR11-14分別連接到橋接布線部分19的各條線，借此通過橋接布線部分 19的媒介構(gòu)成了 (全橋連接的)橋電路，如圖7的等效電路圖所示，因此構(gòu) 成了磁場檢測方向是X方向的X軸磁傳感器。在圖7中，在每個GMR元件 11-14中標(biāo)示的箭頭表示各個GMR元件11-14的被釘扎層的磁化方向。更具體地說，X軸磁傳感器是這樣一種傳感器，即當(dāng)在節(jié)點Va和節(jié)點 Vb之間施加一個恒定的電位差(potential difference)時，則可以得到節(jié)點Vc 和節(jié)點Vd之間的電位差(Vc-Vd)作為傳感器輸出值Vxout，其中節(jié)點Va 在第一與第四X軸GMR元件11與14之間，節(jié)點Vb在第三與第二 X軸 GMR元件13與12之間，節(jié)點Vc在第一與第三X軸GMR元件11與13之 間，節(jié)點Vd在第二與第四X軸GMR元件12與14之間。結(jié)果，X軸磁傳 感器的輸出電壓(以電壓表示的物理量)與在-Hc至+Hc區(qū)段內(nèi)的幅度沿X 軸改變的外部^茲場的幅度近似成比例地改變，如圖8中實線所示；而對于幅 度沿Y軸變化的外部磁場則保持近似為"0"的恒定值。與GMR元件11-14情形相同，GMR元件15-18連接到橋接布線部分19 的各條線上而構(gòu)成(全橋連接的)橋電路，因此構(gòu)成了磁場檢測方向是Y軸 方向的Y軸磁傳感器。也就是說，Y軸磁傳感器呈現(xiàn)的輸出電壓(以電壓表 示的物理量)Vyout與在-Hc至+Hc區(qū)段內(nèi)的幅度沿Y軸改變的外部磁場的 幅度近似成比例地變化；而對于幅度沿X軸變化的外部磁場則表現(xiàn)出近似為 "0"的輸出電壓。如圖1所示，橋接布線部分19形成在近似方形區(qū)域的周圍并且位于 GMR元件11-18的內(nèi)側(cè)，如平面圖所示，由此構(gòu)成了基本上閉合的曲線(包 含直線部分)，所述方形具有沿X軸和Y軸的邊。后面將詳細(xì)說明，橋接布 線部分19形成在GMR元件11-18之下的層S3中。如圖1和3所示，加熱線圈21-24嵌置在作為布線層的層S3中，直接 位于元件組Grl-Gr4的下方(在負(fù)Z軸方向上)。加熱線圈21-24的外形以 及相對于相應(yīng)元件組Grl-Gr4的位置關(guān)系彼此大致相同。因此，在后面說明中，只對加熱線圈21進行詳細(xì)描述。加熱線圈21是由例如鋁薄膜構(gòu)成的發(fā)熱元件。當(dāng)通電時，加熱線圈21產(chǎn)生熱量，^v而加熱第一與第二 GMR元件11與12 (元件組Grl )。加熱線 圈21形成在層S3中且面對著,茲阻元件11與12的下表面，由此設(shè)置在元件 組Grl的正下方。也就是說，如從圖3所理解的，加熱線圈21嵌置并形成 在絕緣層INS1和層Sl-S3之中的層S3中，絕緣層INS1和層Sl-S3 —層在 另一層之上地疊置在襯底10a上，GMR元件11-18都形成在層S3 (用作布 線層的層S1-S3中的最上面的層S3)上。在本說明書中，用作布線層的層是 指線、線之間的層間絕緣層、以及在線之間構(gòu)成連接的接觸孔(contact hole) (包含過孔(via-hole))。而且，如圖6所示，加熱線圈21是所謂的雙螺旋線圈，在平面圖中看， 其形狀近似為矩形，而且其包括一對線圈導(dǎo)體(coiled conductor)(即，具有 線圈中心P1的第 一導(dǎo)體21 -1和具有線圈中心P2的第二導(dǎo)體21 -2 );該矩形 的Y方向長度約為^i阻元件11 (12)縱向長度的兩倍，而該矩形的X方向 長度約為磁阻元件ll (12)橫向(與縱向相垂直的方向)長度的五倍。此外，第一與第二X軸GMR元件11與12設(shè)置在這兩個線圈中心Pl 和P2之間，如平面圖所示。而且，如平面圖所示，第一、第二導(dǎo)體21-1、 21-2的迭蓋第一、第二X軸GMR元件ll、 12的部分(即直接在第一、第 二 X軸GMR元件下延展的部分)彼此平行地沿著X方向直線地延伸。各個 導(dǎo)體的這些直線部分適于傳送同 一流向的電流，且因此產(chǎn)生一個Y軸方向的 磁場。也就是說，加熱線圈21適于產(chǎn)生磁場，其方向與第一與第二X軸GMR 元件11與12的縱向方向一致，并且在沒有施加任何外部石茲場的情形下其方 向在自由層磁化的設(shè)計方向(與被釘扎層ed的固定磁化方向垂直的方向) 上。如上所述，根據(jù)第一實施例的磁傳感器10包含GMR元件(每個都包含 有自由層和釘住層的磁阻元件)，并且具有加熱線圈21-24，加熱線圈21-24 設(shè)置在自由層之下(且與之鄰近)且適于在沒有施加任何外部磁場的情形下 來穩(wěn)定(初始化)自由層磁化方向，并且當(dāng)在預(yù)定條件下(例如，在啟動磁 檢測之前)對加熱線圈21-24通電時，在自由層產(chǎn)生一個具有預(yù)定方向(垂 直于被釘扎層的磁化方向)的磁場(初始化磁場)。而且，以這樣一種形式 配置加熱線圈24,即當(dāng)在預(yù)定條件下以預(yù)定模式通電時，各個加熱線圈21-24都對直接位于其上的GMR元件(GMR元件組)進行加熱。如圖1所示，控制電路部分31形成在一個近似方形中，該方形的各邊 都沿X軸、Y軸方向，如平面圖所示位于橋接布線部分19的內(nèi)側(cè)(如平面 圖所示位于布線部分19輪廓形成的基本上為閉合曲線的內(nèi)側(cè)或者位于襯底 10a的中心部分)。如圖3所示，控制電路部分31形成在GMR元件11-18 之下的層INS1、 Sl-S3中?？刂齐娐凡糠?1采用LSI (大規(guī)模集成電路) 形式，其包含有模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、能夠?qū)懸淮螖?shù)據(jù)并可多次讀取數(shù)據(jù)的 WORM ( write once, read many寫 一次，可讀多次)存儲器(為了簡便起見， 在下文中也稱作"第一存儲器，，)、以及模擬電路部分?？刂齐娐凡糠?1提 供多種功能，例如.'通過獲得X軸磁傳感器和Y軸磁傳感器的輸出值(根 據(jù)電阻值以電壓形式檢測得到的物理量)并且進行諸如輸出值的模數(shù)轉(zhuǎn)換之 類的數(shù)據(jù)處理，而產(chǎn)生輸出信號；對加熱線圈21-24通電；由溫度檢測部分 32獲取檢測溫度輸出；獲取溫度補償數(shù)據(jù)；以及將數(shù)據(jù)存儲(寫)到第一存 儲器中。因為控制電路部分31設(shè)置在襯底10a的中心區(qū)域，所以控制電路部分 31的線長度可以縮短。因此，減小了該電路的電阻和該電路的尺寸大小，因 此該電路幾乎不會受到噪聲的干擾影響，而且電路的電阻偏差(各個產(chǎn)品之 間的偏差)也減小了?？梢允褂萌蹟嘈?fiise-break-type ) 24位存儲器作為WORM存儲器。另 選地，也可以使用諸如EEPROM或閃速存儲器(flash memory)之類的存儲器 (非易失性存儲器)，從而可以將數(shù)據(jù)寫入其中并且即使關(guān)斷電源也會一直 將數(shù)據(jù)保持在其中。溫度檢測部分32采用傳統(tǒng)的帶隙基準(zhǔn)電路(bandgap reference circuit), 其基于內(nèi)置晶體管的溫度特性而檢測溫度；并且形成在如平面圖所示的橋接 布線部分19內(nèi)側(cè)的控制電路部分31的一個角部。溫度檢測部分32設(shè)置在 布線層Sl中，與鄰近GMR元件11-16的程度相比其位置更加鄰近于GMR 元件17和18 (元件組Gr4)，并且其適于輸出溫度(檢測溫度)，所述溫度 與GMR元件18 (元件組Gr4)的溫度具有恒定相關(guān)關(guān)系。如下文將要說明 的那樣，因為磁阻元件11-18被加熱至相同溫度，所以僅通過檢測磁阻元件 18的溫度就可以確定其它磁阻元件11-17的溫度。假設(shè)溫度檢測部分32如此地設(shè)置在橋接布線部分19內(nèi)側(cè)鄰近元件組Gr4的位置處，則溫度檢測部分32可以精確地檢測出磁阻元件18的溫度。 而且，因為溫度檢測部分32與控制電路部分31相連而沒有橫越橋接布線部 分19,所以可以縮短溫度檢測部分32和控制電路部分31之間的線長度。-險測線圈33a-33d形成在布線層Sl中并且它們直接^沒置在各個元件組 Grl-Gr4的正下方；圖3示例性地顯示了檢測線圈33a。當(dāng)通電時，每個檢 測線圈33a-33d分別將各個磁阻元件的磁場檢測方向上的磁場(在被釘扎層 磁化方向上的磁場)施加給直接設(shè)置于其上的一個磁阻元件?，F(xiàn)在將對磁傳感器10的層結(jié)構(gòu)進行描述。如圖3所示，襯底10a的上 部可以被分為元件隔離區(qū)10al、和用作元件激活區(qū)(activation region)的剩 余區(qū)10a2。通過LOCOS或STI技術(shù)在襯底10a的上表面上形成作為場絕緣 層(field insulating Iayer)ins的元件隔離區(qū)lOal 。 LOCOS技術(shù)是公知技術(shù)，是 借助于熱氧化層使各種各樣的元件彼此隔離并絕緣的技術(shù)。STI技術(shù)是公知 技術(shù)，也稱做淺溝槽元件隔離并適于通過在淺溝槽中嵌入氧化層而使各種各 樣的元件;波此隔離。在襯底lOa正上方且在絕緣層ins的上表面形成絕緣層INS1。在絕緣層 INS1的元件激活區(qū)10a2中，形成各種電路元件諸如晶體管Tr。在絕緣層INS1 的元件隔離區(qū)lOal中，形成各種元件諸如電阻器R、熔斷器(fuse)和電容器。 而且，在絕緣層INS1中，形成有多個接觸孔C1(連接部分、垂直連接部分)， 用于將諸如晶體管Tr之類的電路元件和設(shè)置在絕緣層INS1之上的層SI中 形成的線等進行電連接，所述多個接觸孔CI均垂直于層Sl-S3的表面(因 此橫穿了層Sl-S3的表面)。在接觸孔C1中填充導(dǎo)電物質(zhì)。在絕緣層INS1之上形成層SI,用作布線層。層SI包含以導(dǎo)電層形式 存在的線W1、檢測線圈33a-33d、層間絕緣層IL1、以及溫度檢測部分32。 在層間絕緣層IL1中，形成多個過孔V1 (連接部分、垂直連接部分)，用于 與在上層S2中形成的線等進行電連接，所述多個過孔V1均垂直于層S1-S3 的表面(因此橫穿了層Sl-S3的表面)。過孔V1用導(dǎo)電物質(zhì)填充。同樣，在層S1之上形成層S2，用作布線層。層S2包含以導(dǎo)電層形式 存在的線W2、以及層間絕緣層IL2。在層間絕緣層IL2中，形成多個過孔 V2(連接部分、垂直連接部分)，用于與在上層S3中形成的線等進行電連接， 所述多個過孔V2均垂直于層Sl-S3的表面(因此橫穿了層Sl-S3的表面)。 在過孔V2中填充導(dǎo)電物質(zhì)。仍然同樣地，在層S2之上形成層S3，用作布線層。層S3包含以導(dǎo)電 層形式存在的線W3、橋接布線部分19、加熱線圈21 (22-24)、以及層間絕 緣層IL3。在層間絕緣層IL3中，形成多個過孔V3 (連接部分、垂直連接部 分)，用于與在層S3的上層中形成的GMR元件11-18等進行電連接，所述 多個過孔V3均垂直于層Sl-S3的表面(因此橫穿了層Sl-S3的表面)。在過 孔V3中填充導(dǎo)電物質(zhì)。層間絕緣層IL3可以是包含氮化物膜且與后面將要 說明的鈍化層PL不同的鈍化層。為了將GMR元件11-18的特性保持在一個 很好的水平上，層間絕緣層IL3的上表面優(yōu)選是光滑的。而且，接觸孔Cl 和過孔V1-V3是將GMR元件11-18、用作布線部分的橋接布線部分19、控 制電路部分31等等之間實現(xiàn)相互連接的導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)成的連接部分，并且在 多個層INS1、 Sl-S3中在橫穿各層表面的方向延伸。焊盤區(qū)PD是GMR元件11-18形成于其中的部分、橋接布線部分19、 和控制電路部分31之外的區(qū)；并且設(shè)置于平面圖所示的磁傳感器IO的角部 (參見圖1)。焊盤區(qū)PD的上表面構(gòu)成了上述焊盤34a-34h。焊盤34a-34h 可以僅僅形成在最上層S3上；但是在這樣一種情形下，當(dāng)鍵合Au線時焊盤 34a-34h將承受沖擊。所以，在本實施例中，如平面圖所示近似方形的焊盤 部分是貫穿多個層S1-S3而形成的。形成鈍化層PL從而覆蓋層S3的上表面以及GMR元件11-18的上表面。 在形成鈍化層PL時，首先形成一個覆蓋住所有這些元件的預(yù)期鈍化層 (prospective passivation layer),而后將該層對應(yīng)于焊盤34a-34h的層部分去除。 因此焊盤34a-34h曝露在外，以便鍵合Au線。將磁傳感器10容納并安裝在蜂窩電話40中，蜂窩電話40是移動電子 設(shè)備的一個示例且其正面顯示在圖9正面示意圖中。蜂窩電話40包括外 殼(殼體)41,外殼41具有近似矩形的外形，如正面正視圖所示，所述矩 形具有沿垂直相交的x軸和y軸方向的四邊且其厚度方向為沿與x軸和y軸 相垂直的z軸；天線42，其設(shè)置在外殼41的上側(cè)的表面上；揚聲器43,其 設(shè)置于外殼41前側(cè)的最上部分；液晶顯示屏44,其設(shè)置于外殼41的前側(cè)在 揚聲器43下方并且適于顯示字符與圖；操作部分(操作信號輸入裝置)45， 其設(shè)置于外殼41前側(cè)液晶顯示屏44下方并且具有用于輸入電話號碼或其它 指令信號的鍵；麥克風(fēng)46，其設(shè)置于外殼41前側(cè)的最下部分；以及微型計 算機47,其配置成使其能夠通過總線與磁傳感器10、顯示屏44等等進行通信，并且其包括RAM和備用存儲器(它可以采用EEPROM形式，它是即 使在主電源斷電期間也保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲器，并且為了簡便起見，稱為"第二 存儲器")。天線42、揚聲器43、液晶顯示屏44、操作部分45、以及麥克風(fēng)46的 某些或全部包含有永磁體元件(漏磁場生成元件)。將磁傳感器10以這樣一 種方式容納并固定到外殼41中，即，使得磁傳感器的X軸、Y軸與Z軸分 別對準(zhǔn)外殼的x軸、y軸與z軸。現(xiàn)在將要描述如此配置的磁傳感器10的溫度相關(guān)特性的補償方法。通 常，磁阻元件諸如GMR元件具有溫度相關(guān)特性，例如，由于元件的材料特 性因此電阻隨著溫度增加而增大；這種溫度相關(guān)特性對單個元件而言是各不 相同的。因此，上述磁傳感器10 (每個X軸磁傳感器和Y軸磁傳感器)包 括由四個GMR元件構(gòu)成的全橋電路，也具有溫度相關(guān)特性，因此磁傳感器 的輸出隨溫度的變化而改變。構(gòu)成磁傳感器10的單個GMR元件的溫度相關(guān) 特性可區(qū)分為兩種類型；即， 一種類型是磁傳感器IO的輸出隨著GMR元件 的溫度增加而增大，而另一種類型是磁傳感器10的輸出隨著GMR元件的溫 度增加而減小。圖10和11是分別描述上述示例性的磁傳感器的溫度相關(guān)特性的曲線 圖。在這里顯示的例子中，X軸磁傳感器具有負(fù)溫度相關(guān)特性；而Y軸磁傳 感器具有正溫度相關(guān)特性。在這些曲線坐標(biāo)圖中，實線表示當(dāng)外部磁場(例 如，在預(yù)定地點預(yù)定時間的地磁)的X分量和Y分量分別為HX0和HY0 時各個磁傳感器的輸出值Vxout和Vyout;而單點劃線表示當(dāng)沒有任何地磁 影響情況下外部磁場(例如，蜂窩電話40的永磁體元件的漏磁場)分別為 HX1和HY1時各個磁傳感器的輸出值Vxout和Vyout。由圖10和11可見，在同一磁場作用下磁傳感器10的輸出值Vxout和 Vyout隨GMR元件的溫度近似成比例地改變。所以，在本實施例中，基于 假設(shè)各個磁傳感器的輸出值Vxout和Vyout隨GMR元件的溫度成比例地改 變來補償溫度相關(guān)特性。首先，當(dāng)響應(yīng)例如從外部輸入的指令信號而建立起獲得用于補償溫度相 關(guān)特性的數(shù)據(jù)的預(yù)定條件時，控制電路部分31獲得由溫度檢測部分32輸出 的檢測溫度作為第一溫度Tls,該溫度對應(yīng)于GMR元件18的當(dāng)前溫度Tl。 此時，由于整個磁傳感器10具有均一溫度(室溫)，溫度檢測部分32輸出20的檢測溫度Tls等于GMR元件18的溫度Tl。同時地，控制電路部分31獲 得了 X軸磁傳感器的當(dāng)前輸出值X1 (X軸磁傳感器的第一輸出值X1 )和Y 軸磁傳感器的當(dāng)前輸出值Yl (Y軸磁傳感器的第一輸出值Yl)。然后，控 制電路部分31為每個加熱線圈21-24依次提供持續(xù)100ms的100mA電流。 從而將元件組Gr 1 -Gr4加熱到近似相同的溫度。圖12是示出其上形成有元件組Grl-Gr4的磁傳感器表面上的等溫線的 圖，等溫線由曲線Lhl-Lh4和Lol-Lo4表示。由相應(yīng)曲線Lhl-Lh4表示的每 條等溫線上的點處的溫度Temp都近似相等。由相應(yīng)曲線Lol-Lo4表示的每 條等溫線上的點處的溫度都彼此相等但是低于上述溫度Temp。因此，由于 加熱線圈21-24當(dāng)其通電時主要加熱相應(yīng)的元件組Grl-Gr4 (直接設(shè)置于各 個加熱線圈正上方)，但卻不能對整個磁傳感器10 (微芯片)實現(xiàn)均勻加熱， 所以其上形成有元件組Grl-Gr4的層S3的上表面溫度是不均的，并且層S3 整個上表面的這種不規(guī)則的溫度要低于元件組Grl-Gr4的溫度。在這種情形下，控制電路部分31首先獲得由溫度檢測部分32輸出的當(dāng) 前檢測溫度作為溫度T2s，而后根據(jù)溫度檢測部分32輸出的溫度和GMR元 件18的溫度之間的恒定關(guān)系來計算GMR元件18的第二溫度T2，該關(guān)系表 達公式為T2=Tls+k . (T2s-Tls) (k是通過實驗預(yù)先設(shè)定的常數(shù))。另外，控 制電路部分31獲得X軸磁傳感器的當(dāng)前輸出值(X軸磁傳感器的第二輸出 值X2 )和Y軸磁傳感器的當(dāng)前輸出值Y2( Y軸磁傳感器的第二輸出值Y2 )。而且，控制電路部分31計算梯度Mx和My (每單位溫度改變引起的輸 出變化量)作為補償溫度相關(guān)特性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并且將梯度Mx和My寫入 到上述第一存儲器中(這項功能對應(yīng)于溫度相關(guān)特性寫入裝置的功能)，梯 度Mx和My由下列公式(1 )和(2)確定。梯度Mx是X軸磁傳感器的第 一與第二輸出值X1與X2之間差值和第一與第二溫度T1與T2之間差值的 "比值"；而梯度My是Y軸磁傳感器的第一與第二輸出值Yl與Y2之間差 值和第一與第二溫度T1與T2之間差值的"比值"。<formula>formula see original document page 21</formula><formula>formula see original document page 21</formula>…(2)通過上述步驟，在將磁傳感器安裝到蜂窩電話中之前，完成補償溫度相 關(guān)特性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集。隨后，磁傳感器10保持原態(tài)，直到磁傳感器10 冷卻到足夠程度，于是制造過程進行到了下一步驟。圖13是說明從加熱線間和GMR元件11-18溫度變化之間關(guān)系的曲線圖。如果通過傳統(tǒng)的加熱/冷卻裝置使GMR元件11-18經(jīng)受類似的溫度改 變，則整個磁傳感器10被加熱/冷卻，而這將需要更長的加熱時間。而且， 終止加熱之后，GMR元件11-18的溫度下降速率較慢，因此GMR元件所需 冷卻時間有時達幾分鐘至20分鐘。相反，在本實施例中，因為主要加熱元 件組Grl-Gr4 ( GMR元件11-18),所以加熱GMR元件11-18所需時間可以 縮短。而且，因為GMR元件11-18的溫度在終止加熱之后以增大了的速率 (更高速率)下降，所以所需的冷卻在大約幾秒鐘完成，如圖13所示。因 此，可以在很短時間內(nèi)獲得用于補償溫度相關(guān)特性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并且在獲得 上述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)之后的很短時間內(nèi)制造工藝就可進行至下一個步驟。隨后，在完成制造磁傳感器10所必需的步驟后，將磁傳感器10安裝(容 納)入配備有諸如揚聲器43之類永磁體元件的蜂窩電話40的外殼41中， 并且用作地磁傳感器。結(jié)果，來自永磁體元件的具有恒定方向的漏磁場連續(xù) 施加給蜂窩電話40 (不考慮蜂窩電話40的方向如何)的^f茲傳感器10，且因 此，磁傳感器10的輸出由于該漏磁場而產(chǎn)生一個偏移(偏離了無地磁情形 下的零點)。而且，由于X軸磁傳感器和Y軸磁傳感器都采用全橋電路，所 以任一磁傳感器的輸出還都包含這樣一個偏移，即因構(gòu)成磁傳感器的磁阻元 件的電阻值偏差(盡管，這些值設(shè)計為彼此相同)而引起的偏移。此時，磁傳感器10的X軸磁傳感器的輸出值相與構(gòu)成X軸磁傳感器的 GMR元件11-14的溫度T成比例變化，如圖10中單點劃線所示。在這個實 施例中，圖10中單點劃直線的斜率(梯度)等于圖10中實直線的斜率。同 樣，磁傳感器10的Y軸磁傳感器的輸出值與構(gòu)成Y軸磁傳感器的GMR元 件15-18的溫度T而成比例變化，如圖11中單點劃線所示。同樣在這個實 施例中，單點劃線直線的斜率等于圖11的實直線的斜率。當(dāng)響應(yīng)例如使用者對蜂窩電話40的操作部分45的操作而建立預(yù)定條件 (偏移獲得條件)時，則蜂窩電話40的微型計算機47獲取由漏磁場和GMR 元件11-18的電阻值偏差引致的磁傳感器IO(X軸磁傳感器，Y軸磁傳感器) 的偏移數(shù)據(jù)(偏移值)。在一個更具體的例子中，微型計算機47在液晶顯示 屏44顯示一條消息，該消息提示使用者首先將蜂窩電話40前側(cè)朝上放置到 桌面上(即，蜂窩電話40前側(cè)呈現(xiàn)近似水平的姿態(tài)并使顯示屏44垂直朝上)，而后按下操作部分45的偏移鍵直至該偏移鍵呈現(xiàn)為"ON"狀態(tài)為止，所述 偏移鍵是一個特定鍵。當(dāng)使用者進行上述操作時，微型計算機47獲得X軸磁傳感器與Y軸磁 傳感器的各自輸出值作為X軸第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)Sxl和Y軸第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)Syl, 并且將這些數(shù)據(jù)存儲/記憶到與微型計算機47相連的暫時存儲器(例如 RAM)中。然后，微型計算機47在顯示屏44上顯示一條消息，提示使用者將蜂窩 電話40上側(cè)朝上在桌面上(即在水平平面中)轉(zhuǎn)動180°并且再次按下偏移 鍵。當(dāng)使用者進行這一操作時，微型計算機47獲得X軸磁傳感器與Y軸磁 傳感器的各自輸出值作為X軸第二基準(zhǔn)數(shù)據(jù)Sx2和Y軸第二基準(zhǔn)數(shù)據(jù)Sy2, 并且將這些數(shù)據(jù)存儲/記憶到暫時存儲器中。另外，微型計算機47將X軸第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)Sxl和X軸第二基準(zhǔn)數(shù)據(jù) Sx2的平均值存儲/記憶到第二存儲器，作為X軸偏移基準(zhǔn)數(shù)據(jù)X0;將Y軸 第一基準(zhǔn)數(shù)據(jù)Syl和Y軸第二基準(zhǔn)數(shù)據(jù)Sy2的平均值存儲/記憶到第二存儲 器，作為Y軸偏移基準(zhǔn)數(shù)據(jù)Y0;并且將溫度檢測部分32的當(dāng)前檢測溫度 TOs存儲/記憶到第二存儲器，作為GMR元件溫度TO。之所以將各個磁傳感 器在將蜂窩電話40轉(zhuǎn)動180°之前和之后的輸出之間的平均值記錄作為偏 移基準(zhǔn)數(shù)據(jù)XO和YO，是為了獲得去除地磁影響的偏移值。因為當(dāng)獲取檢測 溫度TO時磁傳感器10溫度均勻(室溫)，所以檢測溫度TOs等于GMR元 件溫度T0。之后，蜂窩電話40返回到正常工作模式進行使用，并且當(dāng)必要時再通 過磁傳感器10測量地磁。此時，微型計算機47獲得溫度檢測部分32的實 際檢測溫度TCs作為GMR元件溫度TC，從而根據(jù)下面的公式(3)和(4) 分別估算X軸磁傳感器的當(dāng)前偏移Xoff和Y軸磁傳感器的當(dāng)前偏移Yoff。 因為當(dāng)獲取檢測溫度TCs時磁傳感器10溫度均勻(室溫)，所以檢測溫度 TCs等于GMR元件溫度TC。Xoff=Mx ( TC-T0 ) +X0 …(3)Yoff=My ( TC-T0 ) +Y0 ,., (4)然后，微型計算機47獲得X軸磁傳感器的當(dāng)前輸出值XC和Y軸磁傳 感器的當(dāng)前輸出值YC，從而通過下列公式(5)和(6)分別計算X軸方向 上的；茲場幅度Sx和Y軸方向上的f茲場幅度Sy。在以前述方式進行的對》茲傳感器IO的溫度相關(guān)特性的補償完成之后，磁傳感器IO可用作地磁傳感器。Sx=XC-Xoff …(5) Sy=YC-Yoff …(6)如上所述，根據(jù)第一實施例的磁傳感器10，因為加熱線圈21-24主要加 熱直接形成在各個加熱線圈21-24正上方的GMR元件11-18 (即，包括村底 在內(nèi)的磁傳感器10的一部分加熱達到的溫度與加熱達到同一溫度的磁阻元 件11-18的溫度相比較低)，所以與用加熱裝置加熱整個磁傳感器10的情形 相比，可以在很短時間內(nèi)獲得用于補償溫度相關(guān)特性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。因此，在 獲取用于補償溫度相關(guān)特性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的測量期間地磁非常不太可能改變； 因此可以精確獲取這種數(shù)據(jù)。因此，磁傳感器10的溫度相關(guān)特性能夠精確 補償。而且，與磁傳感器10用加熱裝置加熱之后再冷卻磁傳感器的情形相 比，由于可以在^f艮短時間內(nèi)冷卻^f茲傳感器10,所以制造/F茲傳感器10所需的 時間就可以縮短，并因此降低制造成本。通常，在使用諸如GMR元件這些磁阻元件的磁傳感器中，當(dāng)強外部磁 場作用在磁傳感器上時，磁阻元件自由層的磁化方向可能就不會再回復(fù)到其 初始狀態(tài)。所以，磁傳感器優(yōu)選地以這樣一種方式進行配置，即，將初始化 線圈直接設(shè)置于磁阻元件正下方，并且當(dāng)初始化線圈由于建立預(yù)定條件(例 如，對操作部分45的特定鍵的操作)而通電時，初始化線圈產(chǎn)生一個使自 由層磁化方向回復(fù)到其初始狀態(tài)的磁場。在這個實施例中，在^f茲傳感器中，上述初始化線圈可以獨立于上述加熱 線圈21-24而提供。例如，可以在形成加熱線圈21-24的層(在本實施例中 指層S3)之外的層(在本實施例中指層S1或?qū)覵2)中形成初始化線圈。如 果初始化線圈和加熱線圈這樣彼此獨立設(shè)置，則可以將各加熱線圈設(shè)計成理 想的形狀(適合于加熱的形狀)。例如，加熱線圈可以采用回轉(zhuǎn)加熱器(turnover hearter)(發(fā)熱元件)的形式，其一端設(shè)置在遠(yuǎn)離線圈中心的位置。而且，取 代這種加熱線圈，還可以使用片狀加熱器(發(fā)熱元件)。另選地，加熱線圈21-24如上所述還可以用作初始化線圈。在這個實施 例中，提供專用的初始化線圈是不必要的，因此降低了磁傳感器10的制造 成本。而且，當(dāng)加熱線圈21-24通電一次時，則可以同時執(zhí)行元件11-18的 加熱和初始化來獲取用于補償溫度特性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，因此筒化了制造步驟并 且降低了制造成本。而且，如上所述，還可以將使用諸如GMR元件11 -18的磁阻元件的磁傳感器還可用作地磁傳感器，其通過對磁阻元件的輸出值進行算術(shù)處理而計 算方向，所述磁阻元件的輸出值隨著外部磁場的幅度的改變而變化。在這個實施例中，在發(fā)貨(shipping)等階段，必須執(zhí)行測試來檢查磁阻元件在外部磁場中是否正確運行。在這種測試中，必須將已知的外部磁場施加到》茲阻元件。為了施加這種 已知的外部磁場給磁阻元件，需要外部磁場生成設(shè)備。但是，這種設(shè)備非常 昂貴。所以，另一種選擇是，可以這樣配置磁傳感器，即，將測試線圈鄰近 (例如，直接位于其正下面)磁阻元件設(shè)置，并且當(dāng)通電時，測試線圈施加 用于測試的外部磁場給磁阻元件。在這種情況下，在^t傳感器10中，上述測試線圈可以獨立于上述加熱 線圈21-24提供。例如，可以在形成加熱線圈21-24的層(在本實施例中指 層S3)之外的層中形成測試線圈(在本實施例中指層Sl或?qū)覵2)。如果測 試線圈和加熱線圈這樣彼此獨立設(shè)置，則可以將各加熱線圈設(shè)計成理想的形 狀(適合于加熱的形狀)。例如，加熱線圈可以采用回轉(zhuǎn)加熱器(發(fā)熱元件) 的形式，其一端設(shè)置在遠(yuǎn)離線圈中心的位置。而且，取代加熱線圈，還可以 使用片狀加熱器(發(fā)熱元件)。另選地，可以將加熱線圈21-24安裝于平面圖中所看到的角運動90°的 位置處，從而加熱線圈21-24還可以用作上述測試線圈。在這種情況下，專 用于測試的線圈變得不必要，因此降低了磁傳感器IO的制造成本。而且，在上述磁傳感器10中，每個加熱線圈21 (22-24)都包含平面圖 中所看到的形成螺旋的第一線21-1和平面圖中所看到的形成螺旋的第二線 21-2;元件組Grl-Gr4設(shè)置于如平面圖中所看到的第一線的螺旋中心Pl和 第二線的螺旋中心P2之間；并且第一與第二線以這樣一種方式相連接，即， 在第一線的與平面圖中所看到的任意元件組交迭的部分和第二線的與平面 圖中所看到的任意元件組交迭的部分中的電流在大致相同方向流動。結(jié)果，可以將強磁場(例如，對于初始化足夠強的磁場)施加給磁阻元 件11-18,同時，如平面圖所示，也用作初始化線圈(或測試線圈)的加熱 線圈21-24的區(qū)域最小化，因此可以減小磁傳感器10的尺寸。在第一實施例中，為了加熱GMR元件，依次給每一個加熱線圈21-24 提供持續(xù)100ms的100mA電流；另選地，例如，也可以同時給所有加熱線在這種同時通電情形中，在加熱線圈 21 -24之間可以達到與依次供電相比更好的溫度平衡。 (第二實施例)現(xiàn)在將參照附圖14和15描述根據(jù)本發(fā)明第二實施例的磁傳感器50，圖 14顯示了磁傳感器50的平面示意圖，而圖15是沿著圖14中1-1線剖切得 到的磁傳感器50的局部剖視圖。磁傳感器50的配置與第一實施例中的磁傳 感器IO相同，除了用于加熱GMR元件11-18 (元件組Grl-Gr4)的加熱線 圈70是獨立于初始化線圈61-64安裝的之外。因此，下文將集中對這一修 改之處進行說明。類似于相對應(yīng)的加熱線圈21-24,圖14和15中的初始化線圈61-64都 嵌置在層S3中，直接分別位于元件組Grl-Gr4正下方(在負(fù)Z方向)。當(dāng)在 預(yù)定條件(例如，在^t檢測之前)下通電時，初始化線圈61-64，在每個設(shè) 置在各個加熱線圈之上的磁阻元件的自由層中，產(chǎn)生具有預(yù)定方向(垂直于 相應(yīng)的被釘扎層的被釘扎磁化方向的方向)的磁場(初始化磁場)。加熱線圈70采用例如鋁的薄層的形式并且具有如平面圖中所見的螺旋 形形狀(未示出)。加熱線圈70的形狀近似為方形，該方形的邊都和由橋接 布線部分19限定的方形的相應(yīng)邊平行，并且其形心也和由橋接布線部分19 限定的方形的形心對準(zhǔn)。如平面圖所示，加熱線圈70形成在橋接布線部分 19的內(nèi)側(cè)。而且，由圖15可知，在襯底50a上依次疊置的絕緣層INS1和 布線層Sl-S3中，加熱線圈70嵌置并形成在層S3 (用作布線層的層Sl-S3 的最上一層)中，GMR元件11-18形成在層S3的上表面上。而且，以這樣一種方式配置加熱線圈70,即，4吏得由加熱線圈70傳送 給多個GMR元件11-18中任意一個的熱量約等于由加熱線圈70傳送給多個 GMR元件11-18中另一個的熱量。在此磁傳感器50中，與磁傳感器10—樣，實現(xiàn)了對溫度相關(guān)特性的補 償。也就是說，在磁傳感器尚未安裝到蜂窩電話中的階段，對加熱線圈70 通電以獲取上述作為補償溫度相關(guān)特性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的比值(梯度)Mx和My。 圖16利用曲線Ljl和Lj2表示其上形成有元件組Grl-Gr4的表面上的等溫線。 曲線Ljl代表的等溫線的溫度高于曲線Lj2代表的等溫線的溫度。也就是說，當(dāng)通電時，加熱線圈70主要是加熱元件組Grl-Gr4。結(jié)果， 元件組Grl-Gr4溫度變得近似相等。相比之下，當(dāng)為了獲取用于補償溫度相關(guān)特性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)而將元件組Grl-Gr4加熱到足夠高溫度時，整個磁傳感器 50包含襯底50a在內(nèi)未均勻加熱，因此其表面上形成有元件組Grl-Gr4的層 S3的上表面將因加熱線圈70發(fā)熱而變得溫度不均勻。換言之，在磁傳感器50中，當(dāng)獲取用于補償溫度相關(guān)特性的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 時，GMR元件11-18未被加熱到(不必被加熱到)使整個磁傳感器50包含 襯底50a在內(nèi)達到均勻溫度的這樣一種溫度。因此，與由加熱裝置加熱整個 磁傳感器50的情形相比，可以縮短加熱/冷卻GMR元件11-18所需的時間。因此，根據(jù),茲傳感器50，可以在很短時間內(nèi)獲得用于補償溫度相關(guān)特性 的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，在很短時間內(nèi)發(fā)生地磁改變的可能性很小，由此可以精確地荻 得數(shù)據(jù)。結(jié)果，可以對磁傳感器50的溫度相關(guān)特性進行精確補償。而且，因為與使用加熱裝置加熱之后對磁傳感器50進行冷卻相比，可 以在;f艮短時間內(nèi)冷卻/磁傳感器50,所以可以縮短制造》茲傳感器50的時間周 期，并且可以降低制造成本。此外，因為加熱線圈70嵌置在層S3中，層 S3是三個布線層Sl-S3中最上一層并且最靠近GMR元件11-18,所以可以 高效率地加熱GMR元件11-18。另選地，替代上述初始化線圈61-64，上述測試線圈可以設(shè)置于初始化 線圈原先占據(jù)的相同位置上。另一種選擇是，可以獨立于初始化線圈61-64 和加熱線圈70之外而形成測試線圈，使得其直接設(shè)置在初始化線圈61-64 的正下面。再一種選4奪是，可以在較低層例如層Sl中形成初始化線圈，而 在較高層例如層S3中形成測試線圈。如上所述，利用根據(jù)本發(fā)明的磁傳感器以及用于對該磁傳感器的溫度相 關(guān)特性進行補償?shù)姆椒?，可以精確地對磁傳感器的溫度相關(guān)特性進行補償。 而且，考慮到如下事實，即包括X軸磁傳感器與Y軸磁傳感器的磁傳感器 10、 50被配置成為全橋電路的形式，而且磁傳感器的溫度相關(guān)特性隨磁阻元 件溫度改變而成比例地進行變化，上述"比值"Mx、 My存儲在磁傳感器的 WORM存儲器中。因此，在將磁傳感器安裝到電子設(shè)備中之后，電子設(shè)備 可以從存儲器中讀取該"比值，，，從而獲得磁傳感器的溫度相關(guān)特性的數(shù)據(jù)， 并且可以利用所獲得數(shù)據(jù)對磁傳感器的溫度相關(guān)特性進行補償。而且，因為通過只將上述"比值，，(梯度Mx、 My)存儲到磁傳感器10、 50的存儲器中，就可以將各個磁傳感器10、 50的溫度相關(guān)特性數(shù)據(jù)保存在 磁傳感器中，所以與將每個包含有元件溫度和磁傳感器輸出值的多個數(shù)據(jù)集存儲到存儲器中的情形相比，可以最小化存儲器中所要存儲的數(shù)據(jù)量。此外， 因為上述"比值"(梯度Mx和My)沒有變化，所以存儲器可以選用價格便 宜的WORM型存儲器。結(jié)果，可以降低磁傳感器的成本。本發(fā)明并不局限于前述的實施例，并且可以在本發(fā)明發(fā)明范圍內(nèi)對這些實施例進行各種修改。例如，對于磁傳感器10或50的磁阻元件，可以利用 TMR元件替代GMR元件。而且，安裝磁傳感器10或50的電子設(shè)備并不僅 限于蜂窩電話。也就是說，可以將它們放置到另外的電子設(shè)備中，例如便攜 式計算機、便攜式導(dǎo)航系統(tǒng)、或PDA(稱為"Personal Digital Assistant"即 個人數(shù)字助理的個人信息設(shè)備)。而且，在每一個前述實施例中，GMR元件18的第一溫度Tl、 X軸磁 傳感器的第一輸出值X1、和Y軸磁傳感器的第一輸出值Yl,都是在加熱線 圈21-24或70通電之前獲取的；而GMR元件18的第二溫度T2、 X軸磁傳 感器的第二輸出值X2、和Y軸磁傳感器的第二輸出值Y2，都是在加熱線圈 21-24或70通電之后獲取的；基于這些數(shù)據(jù)計算出梯度Mx、 My。然而，該 實施例還能以這樣一種方式修改，即GMR元件18的第一溫度Tl、 X軸 磁傳感器的第一輸出值X1、和Y軸磁傳感器的第一輸出值Yl,都是在加熱 線圈21-24或70通電之后獲取的；而GMR元件18的第二溫度T2、 X軸磁 傳感器的第二輸出值X2、和Y軸磁傳感器的第二輸出值Y2，都是在從加熱 線圈21-24或70通電結(jié)束起經(jīng)過一個預(yù)先設(shè)定的時間之后獲取的；然后計 算出梯度Mx、 My。此外，如圖17所示，第二實施例的加熱線圈70可以用加熱線圈80替 代，該加熱線圈80具有這樣的圖案即該圖案具有對應(yīng)加熱線圈70的中心部 分處的挖去(cutout)。根據(jù)這個替代的加熱線圈80，當(dāng)加熱線圈80通電時可 以將^f茲阻元件11-18加熱到近似相同的溫度；并且》茲傳感器50 (襯底50a) 中心部分不會出現(xiàn)過熱。因此，可以更高效地對GMR元件11-18進行加熱。再有，加熱線圈、初始化線圈和測試線圈可以彼此相互獨立地形成，使 得一個在另 一個之上地疊置于每個GMR元件組的正下方位置處。在這種情 形下，如圖18中更清楚地所示，層INS1和四個布線層Sl-S4都一個在另一 個之上地順次疊置在襯底上；并且加熱線圈101、初始化線圈102和測試線 圈103可以分別形成在層S4、層S3、和層S1中。而且，橋接線可以貫穿多 個層延展。另外，本發(fā)明不僅可以用于具有X軸和Y軸》茲傳感器的雙軸方向檢測型(double-axis-direction-detecting-type)磁傳感器，而且也可以用于具有X、 Y 和Z軸磁傳感器的三軸方向檢測型磁傳感器，或者單軸方向檢測型磁傳感 器。
權(quán)利要求
1.一種磁傳感器，其包括單個襯底，多個磁阻元件，使所述多個磁阻元件相互橋連接的布線部分以及控制電路部分，所述控制電路部分用于經(jīng)由所述布線部分獲取根據(jù)所述多個磁阻元件的電阻值而確定的物理量，并且對該物理量進行處理從而產(chǎn)生向外輸出的輸出信號，其中所述磁傳感器還包括多個疊置在所述襯底上的層；所述磁阻元件形成在所述多個層中的一個層的上表面上；所述布線部分和所述控制電路部分形成在所述襯底以及所述多個層中；并且所述磁阻元件、所述布線部分、以及所述控制電路部分都通過連接部分而在所述多個層中相互連接，所述連接部分由導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)成并且沿著與所述層的層表面相交的方向延伸。
全文摘要
磁傳感器(10)包括GMR元件(11-18)，以及用作發(fā)熱元件的加熱線圈(21-24)。元件(11-14)和(15-18)通過橋連接構(gòu)成X軸傳感器和Y軸傳感器。加熱線圈(21)設(shè)置于元件(11，12)附近，并且加熱線圈(22)設(shè)置于元件(13，14)附近，并且加熱線圈(23)設(shè)置于元件(15，16)附近，并且加熱線圈(24)設(shè)置于元件(17，18)附近。加熱線圈(21-24)通電時主要加熱其鄰近元件。因此，可以在地磁可確保不變的很短時間內(nèi)對這些元件進行加熱和冷卻。基于在加熱之前和之后的這些元件的溫度以及各自磁傳感器的輸出，得到溫度相關(guān)特性補償數(shù)據(jù)(傳感器輸出值改變量對元件溫度改變量的比值)并根據(jù)該數(shù)據(jù)對這些元件的溫度特性進行補償。
文檔編號G01R33/02GK101308198SQ20081012902
公開日2008年11月19日 申請日期2002年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月29日
發(fā)明者佐藤秀樹 申請人:雅馬哈株式會社