双轴磁通栅装置制造方法及图纸

在所描述实例中，磁通栅装置(100)包含第一磁芯(112、114)及第二磁芯(152、154)。所述第一磁芯(112、114)具有从第一传感方向(120)偏离大于0度且小于90度的第一磁化方向(116、118)。所述第二磁芯(152、154)布置为正交于所述第一磁芯(112、114)。所述第二磁芯(152、154)具有从第二传感方向(160)偏离大于0度且小于90度的第二磁化方向(156、158)。

Biaxial Flux Gate Device

In the described example, the flux gate device (100) comprises a first core (112, 114) and a second core (152, 154). The first core (112, 114) has a first magnetization direction (116, 118) which deviates from the first sensing direction (120) and is greater than 0 degrees and less than 90 degrees. The second magnetic cores (152, 154) are arranged orthogonally to the first magnetic cores (112, 114). The second core (152, 154) has a second magnetization direction (156, 158) which deviates from the second sensing direction (160) and is greater than 0 degrees and less than 90 degrees.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双轴磁通栅装置
技术介绍
磁通栅装置大体上包含磁芯结构及卷绕在磁芯周围的线圈部件。磁通栅装置可以用作磁力计，以检测邻近于磁芯结构的环境中的磁通量变化。已作出尝试来介接磁通栅装置与集成电路，以适配各种工业应用。举例来说，与控制电路介接的磁通栅装置可适配为供用于电机控制系统的电流测量装置，或供用于机器人系统的位置感测装置。此外，磁通栅装置可以经调适以执行双轴感测应用，诸如电子指南针应用。然而，这些解决方案通常涉及高灵敏度与低噪声性能之间的权衡。
技术实现思路
在所描述实例中，集成电路包含半导体衬底、形成于所述半导体衬底上方的磁通栅装置，以及传感电路，其具有部分地形成于所述半导体衬底中且在所述磁通栅装置下方的晶体管。磁通栅装置包含第一磁芯、第二磁芯、第一传感线圈及第二传感线圈。第一磁芯具有从第一传感方向偏离大于0度且小于90度的第一磁化方向。第一传感线圈包含卷绕在所述第一磁芯周围的第一线圈部件，所述第一传感线圈限定垂直于所述第一线圈部件的所述第一传感方向。第二磁芯布置为正交于第一磁芯。类似于第一磁芯，第二磁芯具有从第二传感方向偏离大于0度且小于90度的第二磁化方向。第二传感线圈包含卷绕在所述第二磁芯周围的第二线圈部件，所述第二传感线圈限定垂直于所述第二线圈部件的所述第二传感方向。为了处理由第一及第二传感线圈接收的信号，传感电路被耦合到第一传感线圈及第二传感线圈，来接收这些信号。在描述的另一实例中，磁通栅装置包含第一磁芯及第二磁芯。第一磁芯具有从第一传感方向偏离大于0度且小于90度的第一磁化方向。第二磁芯布置为正交于第一磁芯。第二磁芯具有从第二传感方向偏离大于0度且小于90度的第二磁化方向。在描述的又另一个实例中，一种方法包含沿磁通栅装置的第一传感方向形成第一磁芯。方法还包含沿磁通栅装置的与第一传感方向正交的第二传感方向形成第二磁芯。方法进一步包含根据从第一及第二传感方向偏离的磁化方向磁化第一及第二磁芯。附图说明图1根据实例实施例的一方面示出集成磁通栅装置的俯视图。图2根据实例实施例的另一方面示出集成磁通栅装置的俯视图。图3根据实例实施例的一方面示出磁芯膜的透视图。图4A根据实例实施例的一方面示出检测外部磁场的集成磁通栅装置的俯视图。图4B根据实例实施例的一方面示出检测外部磁场的集成磁通栅装置的电压图表。图5根据实例实施例的一方面示出集成磁通栅装置的示意图。图6根据实例实施例的一方面示出制造将磁通栅装置及磁通栅处理电路集成的集成电路的方法的流程图。具体实施方式各种图式中的类似参考符号指示类似元件。图式未按比例绘制。实例实施例包含涉及磁通栅装置制造的系统及技术，磁通栅装置是诸如与形成于半导体衬底上的一或多个电路集成的集成磁通栅装置。更具体地说，实例实施例包含一种磁通栅装置，其在诸如电子指南针应用的二维感测应用中提供高灵敏度性能以及对于磁通栅噪声的相对低易感性。描述的磁通栅装置包含至少两个磁芯，其分别在两个大致上垂直的感测方向上对准。磁芯根据磁化方向磁化，所述磁化方向减小对磁芯的形状各向异性的相依性，同时维持对磁通栅噪声的低易感性。有利的是，磁芯可提供更宽范围的几何配置，其可以帮助减小磁通栅装置的整体大小。图1根据实例实施例的一方面示出集成磁通栅装置(integratedfluxgatedevice；IFD)100的俯视图。IFD100可形成于半导体衬底102上或上方，半导体衬底102被用于建立控制IFD100的操作的电路系统。IFD100包含第一磁通栅110及第二磁通栅150。对于二维(two-dimensional；2D)磁场感测，第一磁通栅110被布置为正交于第二磁通栅150。第一磁通栅110包含一或多个第一磁芯，诸如第一磁芯112及114。第一磁通栅110还包含第一传感线圈122、第一励磁线圈124，且任选地包含第一补偿线圈126。第一传感线圈122、第一励磁线圈124及第一补偿线圈126各自包含卷绕在第一磁芯112及114周围的线圈部件。对于差分感测，第一传感线圈122及第一励磁线圈124具有围绕第一磁芯112的相同卷绕方向，而第一传感线圈122及第一励磁线圈124具有围绕第一磁芯114的相反卷绕方向。在包含第一补偿线圈126时，第一补偿线圈126具有与第一传感线圈122相同的围绕第一磁芯112及114两者的卷绕方向。同样，第二磁通栅150包含一或多个第二磁芯，诸如第二磁芯152及154。第二磁通栅150还包含第二传感线圈162、第二励磁线圈164，且任选地包含第二补偿线圈166。第二传感线圈162、第二励磁线圈164及第二补偿线圈166各自包含卷绕在第二磁芯152及154周围的线圈部件。对于差分传感，第二传感线圈162及第二励磁线圈164具有围绕第二磁芯152的相同卷绕方向，而第二传感线圈162及第二励磁线圈164具有围绕第二磁芯154的相反卷绕方向。在包含第二补偿线圈166时，第二补偿线圈166具有与第二传感线圈162相同的围绕第二磁芯152及154两者的卷绕方向。第一传感线圈122的线圈部件限定第一传感方向120，其大致上垂直(例如，在正负5％公差范围内)于这些线圈部件的卷绕方向。因为第一传感线圈122卷绕在第一磁芯112及114周围，所以第一传感方向120大致上平行于第一磁芯112及114的纵向边缘。同样，第二传感线圈162的线圈部件限定第二传感方向160，其大致上垂直(例如，在正负5％公差范围内)于这些线圈部件的卷绕方向。因为第二传感线圈162卷绕在第二磁芯152及154周围，所以第二传感方向160大致上平行于第二磁芯152及154的纵向边缘。因为第一磁通栅110布置为正交于第二磁通栅150，所以第一传感方向120大致上正交于(例如，在正负5°角偏差内)第二传感方向160。为了最小化磁通栅噪声的接收，可以根据垂直于磁通栅传感方向的磁化方向磁化磁芯。在施加2D磁场感测中，第一磁芯112及114以及第二磁芯152及154的磁化通常在相同过程步骤下执行，以减小与IFD100的制造相关的复杂度及成本。在这些条件下，对于第一磁芯112及114以及第二磁芯152及154，磁化方向大致上相同。此意味着一组磁芯平行于对应感测方向磁化，而另一组磁芯垂直于对应感测方向磁化。一般而言，具有垂直于对应感测方向磁化的磁芯(即，难磁化轴磁化)的磁通栅相比于平行于对应感测方向磁化的磁芯(即，易磁化轴磁化)的磁通栅对于磁通栅噪声较不易感。当磁化方向垂直于传感方向之一(例如，120或160)时，正交布置的磁通栅之一(例如，110及150)相比于另一个将可能经受更高磁通栅噪声。这一不均衡将导致两个正交布置的磁通栅(例如，110及150)之间的灵敏度与噪声易感性的不匹配。实例实施例的方面提供用于减小2D磁场感测的磁通栅之间的噪声及灵敏度不匹配的解决方案。描述的解决方案涉及根据从正交布置磁芯的正交地限定的传感方向(例如，120及160)两者偏离的磁化方向(例如，104)，磁化正交布置的磁芯(例如，112、114、152及154)。在一个配置中，磁化方向(例如，104)被配置成从第一传感方向120及第二传感方向160中的每一个偏离大于0度但小于90度。因此，磁化方向(例如，104)既不平行也不正交于第一传感方向120及第二传感方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成电路，其包括：半导体衬底；磁通栅装置，其形成于所述半导体衬底上方，所述磁通栅装置具有：第一磁芯，其具有从第一传感方向偏离大于0度且小于90度的第一磁化方向；第一传感线圈，其包含卷绕在所述第一磁芯周围的第一线圈部件，所述第一传感线圈限定垂直于所述第一线圈部件的所述第一传感方向；第二磁芯，其布置为正交于所述第一磁芯，所述第二磁芯具有从第二传感方向偏离大于0度且小于90度的第二磁化方向；以及第二传感线圈，其包含卷绕在所述第二磁芯周围的第二线圈部件，所述第二传感线圈限定垂直于所述第二线圈部件的所述第二传感方向；以及传感电路，其具有部分地形成于所述半导体衬底中且在所述磁通栅装置下方的晶体管，所述传感电路耦合到所述第一传感线圈及所述第二传感线圈。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.11 US 15/152,0021.一种集成电路，其包括：半导体衬底；磁通栅装置，其形成于所述半导体衬底上方，所述磁通栅装置具有：第一磁芯，其具有从第一传感方向偏离大于0度且小于90度的第一磁化方向；第一传感线圈，其包含卷绕在所述第一磁芯周围的第一线圈部件，所述第一传感线圈限定垂直于所述第一线圈部件的所述第一传感方向；第二磁芯，其布置为正交于所述第一磁芯，所述第二磁芯具有从第二传感方向偏离大于0度且小于90度的第二磁化方向；以及第二传感线圈，其包含卷绕在所述第二磁芯周围的第二线圈部件，所述第二传感线圈限定垂直于所述第二线圈部件的所述第二传感方向；以及传感电路，其具有部分地形成于所述半导体衬底中且在所述磁通栅装置下方的晶体管，所述传感电路耦合到所述第一传感线圈及所述第二传感线圈。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中：所述第一传感方向正交于所述第二传感方向。3.根据权利要求1所述的集成电路，其中：所述第一磁化方向从所述第一传感方向顺时针偏离大约45度；且所述第二磁化方向从所述第二传感方向逆时针偏离大约45度。4.根据权利要求1所述的集成电路，其中：所述第一磁芯具有小于30的第一高宽比；且所述第二磁芯具有小于30的第二高宽比。5.根据权利要求1所述的集成电路，其中：所述第一磁芯遍及所述第一传感方向具有等于或大于50μm的第一宽度；且所述第二磁芯遍及所述第二传感方向具有等于或大于50μm的第二宽度。6.一种磁通栅装置，其包括：第一磁芯，其具有从第一传感方向偏离大于0度且小于90度的第一磁化方向；以及第二磁芯，其布置为正交于所述第一磁芯，所述第二磁芯具有从第二传感方向偏离大于0度且小于90度的第二磁化方向。7.根据权利要求6所述的磁通栅装置，其中所述第一传感方向布置为正交于所述第二传感方向。8.根据权利要求6所述的磁通栅装置，其中所述第一磁化方向平行于所述第二磁化方向。9.根据权利要求6所述的磁通栅装置，其中所述第一磁化方向从所述第一传感方向偏离大约45度。10.根据权利要求6所述的磁通栅装置，其中所述第二磁化方向从所述第二传感方向偏离大约45度。11.根据权利要求6所述的磁通栅装置，其中：所述第一磁芯具有小于30的第一高宽比；且所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德远，W·D·佛兰茨，R·A·杰克逊，A·M·加布雷希，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US