一种磁传感装置的制备工艺制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种磁传感装置的制备工艺，所述装置包括第三方向磁传感部件，第三方向磁传感部件包括基底、导磁单元、感应单元；基底表面开有沟槽；导磁单元的主体部分设置于沟槽内，用以收集第三方向的磁场信号，并将该磁信号输出到感应单元进行测量；感应单元设置于所述基底表面上，用以接收所述导磁单元输出的第三方向的磁信号，并根据该磁信号测量出第三方向对应的磁场强度及磁场方向；感应单元包括磁性材料层及设置于磁性材料层上的金属电极层；一个感应单元包括两个相邻的梳齿状电极，位于一个沟槽中的导磁单元与多个感应单元相配合。本发明专利技术通过一根磁导单元给两对以上感应单元的梳齿状电极提供磁信号，得到的器件具有更强的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种磁传感装置的制备工艺
本专利技术属于半导体工艺
，涉及一种传感装置，尤其涉及一种磁传感装置；同时，本专利技术还涉及一种磁传感装置的制备工艺。
技术介绍
磁传感器按照其原理，可以分为以下几类:霍尔元件，磁敏二极管，各项异性磁阻元件(AMR)，隧道结磁阻(TMR)元件及巨磁阻(GMR)元件、感应线圈、超导量子干涉磁强计坐寸ο 电子罗盘是磁传感器的重要应用领域之一，随着近年来消费电子的迅猛发展，除了导航系统之外，还有越来越多的智能手机和平板电脑也开始标配电子罗盘，给用户带来很大的应用便利，近年来，磁传感器的需求也开始从两轴向三轴发展。两轴的磁传感器，即平面磁传感器，可以用来测量平面上的磁场强度和方向，可以用X和Y轴两个方向来表示。 以下介绍现有磁传感器的工作原理。磁传感器采用各向异性磁致电阻(Anisotropic Magneto-Resistance)材料来检测空间中磁感应强度的大小。这种具有晶体结构的合金材料对外界的磁场很敏感，磁场的强弱变化会导致AMR自身电阻值发生变化。 在制造、应用过程中，将一个强磁场加在AMR单元上使其在某一方向上磁化，建立起一个主磁域，与主磁域垂直的轴被称为该AMR的敏感轴，如图1所示。为了使测量结果以线性的方式变化，AMR材料上的金属导线呈45°角倾斜排列，电流从这些导线和AMR材料上流过，如图2所示；由初始的强磁场在AMR材料上建立起来的主磁域和电流的方向有45°的夹角。 当存在外界磁场Ha时，AMR单元上主磁域方向就会发生变化而不再是初始的方向，那么磁场方向M和电流I的夹角Θ也会发生变化，如图3所示。对于AMR材料来说，Θ角的变化会弓I起AMR自身阻值的变化，如图4所示。 通过对AMR单元电阻变化的测量，可以得到外界磁场。在实际的应用中，为了提高器件的灵敏度等，磁传感器可利用惠斯通电桥或半电桥检测AMR阻值的变化，如图5所示。R1/R2/R3/R4是初始状态相同的AMR电阻，当检测到外界磁场的时候，R1/R2阻值增加AR而R3/R4减少AR。这样在没有外界磁场的情况下，电桥的输出为零；而在有外界磁场时，电桥的输出为一个微小的电压AV。 目前的三轴传感器是将一个平面(X、Y两轴)传感部件与Z方向的磁传感部件进行系统级封装组合在一起，以实现三轴传感的功能；也就是说需要将平面传感部件及Z方向磁传感部件分别设置于两个圆晶或芯片上，最后通过封装连接在一起。目前，在单圆晶/芯片上无法同时实现三轴传感器的制造。 此外，通常的Z轴磁传感器实现Z轴方向的自检测具有较大难度，如何实现真正Z轴方向的磁信号输出是一个难题。 有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的磁传感装置的制备工艺，以克服现有工艺的上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种磁传感装置，可提高感应的灵敏度。 此外，本专利技术还提供一种磁传感装置的制备工艺，制得的磁传感装置具有更强的灵敏度。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案: —种磁传感装置,所述装置包括第三方向磁传感部件，该第三方向磁传感部件包括: 基底，其表面开有沟槽，沟槽的长度是宽度的五倍以上； 导磁单元，其主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以感应第三方向的磁信号，并将该磁信号输出到感应单元进行测量； 感应单元，设置于所述基底表面上，所述感应单元能直接测量第一方向或/和第二方向的磁场，结合导磁单兀输出的磁信号，能测量被导磁单兀引导到第一方向或/和第二方向的第三方向磁场；第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直；所述感应单兀包括磁性材料层及设置于磁性材料层上的金属电极层；一个感应单兀包括两个相邻的梳齿状电极，位于一个沟槽中的导磁单元与多个感应单元相配合；在感应层上方形成的梳齿状电极的间距小于一根导磁单元的长度，即一根导磁单元至少为两对梳齿状电极提供感应的磁信号；感应单元与导磁单元之间有缝隙； 绝缘层单元，设置于在磁性材料层上的部分区域、导磁单元上及沟槽内； 金属层单元，设置于沟槽内的绝缘层单元上，金属层单元是由刻蚀感应单元的金属电极时自然地在沟槽内的绝缘层上，从而形成；金属层单元用以实现自检测作用，即通过在自检测的金属上施加电流，产生垂直于基底平面的磁场，从而实现自检测。在自检测的过程中，在沟槽内的金属层单元两端施加电流，即能在沟槽侧壁上产生平行于沟槽侧壁的磁场，金属层单元两端指分别设置于沟槽的两个侧壁；而这个磁场被导磁单元送入感应单元，进而在感应单元的输出端口输出磁场信号，通过比较该磁场信号与施加电流的关系，起到对Z轴磁传感器评价、自检测的效果。 一种磁传感装置，所述装置包括第三方向磁传感部件，该第三方向磁传感部件包括: 基底，其表面开有沟槽； 导磁单元，其主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以收集第三方向的磁场信号，并将该磁信号输出到感应单元进行测量； 感应单元，设置于所述基底表面上，所述感应单元能直接测量第一方向或/和第二方向的磁场，结合导磁单兀输出的磁信号，能测量被导磁单兀引导到第一方向或/和第二方向的第三方向磁场；第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直；所述感应单兀包括磁性材料层及设置于磁性材料层上的金属电极层；一个感应单元包括两个相邻的梳齿状电极，位于一个沟槽中的导磁单元与多个感应单元相配合；感应单元与导磁单元之间有缝隙； 绝缘层单元,通过在导磁单元及沟槽上沉积绝缘材料实现。 作为本专利技术的一种优选方案，所述感应单元与导磁单元之间的缝隙在O到I微米之间；优选地，所述感应单元与导磁单元之间的缝隙在I纳米到300纳米之间。 作为本专利技术的一种优选方案，所述装置还包括金属层单元，设置于沟槽内的绝缘层单元上，用以实现自检测作用，即通过在自检测的金属上施加电流，产生垂直于基底平面的磁场，从而实现自检测，即通过在自检测的金属上施加电流，产生垂直于基底平面的磁场，从而实现自检测。 作为本专利技术的一种优选方案，在自检测的过程中，在沟槽内的金属层单元两端施加电流，即能在沟槽侧壁上产生平行于沟槽侧壁的磁场，金属层单元两端指分别设置于沟槽的两个侧壁；而这个磁场被导磁单元收集、送入感应单元，进而在感应单元的输出端口输出磁场信号，通过比较该磁场信号与施加电流的关系，起到对Z轴磁传感器评价、自检测的效果。 作为本专利技术的一种优选方案，所述沟槽的长度是宽度的五倍以上。 作为本专利技术的一种优选方案，在感应层上方形成的梳齿状电极的间距小于一根导磁单元的长度，即一根导磁单元至少为两对梳齿状电极提供感应的磁信号。 一种上述磁传感装置的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤: 步骤S1、设置基底； 步骤S2、在基底的表面设置沟槽，沟槽的长度是宽度的五倍以上； 步骤S3、在基底表面沉积感应单元的磁性材料层，磁性材料层可包括保护层，制备导磁单元；导磁单元的主体部分沉积于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面； 步骤S4、沉积绝缘材料，得到绝缘层，并打开通孔； 步骤S5、设置电极层； 步骤S6、刻蚀，形成电极层；在沟槽内，金属电极刻蚀的时候自然地在沟槽内的绝缘层上形成金属层，即作为自检测金属层；在感应层上方形成的梳齿状电极的距离小于导磁单元的长度，即一根导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁传感装置，其特征在于，所述装置包括第三方向磁传感部件，该第三方向磁传感部件包括：基底，其表面开有沟槽，沟槽的长度是宽度的五倍以上；导磁单元，其主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以感应第三方向的磁信号，并将该磁信号输出到感应单元进行测量；感应单元，设置于所述基底表面上，所述感应单元能直接测量第一方向或/和第二方向的磁场，结合导磁单元输出的磁信号，能测量被导磁单元引导到第一方向或/和第二方向的第三方向磁场；第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直；所述感应单元包括磁性材料层及设置于磁性材料层上的金属电极层；一个感应单元包括两个相邻的梳齿状电极，位于一个沟槽中的导磁单元与多个感应单元相配合；在感应层上方形成的梳齿状电极的间距小于一根导磁单元的长度，即一根导磁单元至少为两对梳齿状电极提供感应的磁信号；感应单元与导磁单元之间有缝隙；绝缘层单元，设置于在磁性材料层上的部分区域、导磁单元上及沟槽内；金属层单元，设置于沟槽内的绝缘层单元上，金属层单元是由刻蚀感应单元的金属电极时自然地在沟槽内的绝缘层上，从而形成；金属层单元用以实现自检测作用，即通过在自检测的金属上施加电流，产生垂直于基底平面的磁场，从而实现自检测；在自检测的过程中，在沟槽内的金属层单元两端施加电流，即能在沟槽侧壁上产生平行于沟槽侧壁的磁场，金属层单元两端指分别设置于沟槽的两个侧壁；而这个磁场被导磁单元送入感应单元，进而在感应单元的输出端口输出磁场信号，通过比较该磁场信号与施加电流的关系，起到对Z轴磁传感器评价、自检测的效果。...

【技术特征摘要】
1.一种磁传感装置，其特征在于，所述装置包括第三方向磁传感部件，该第三方向磁传感部件包括: 基底，其表面开有沟槽，沟槽的长度是宽度的五倍以上； 导磁单元，其主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以感应第三方向的磁信号，并将该磁信号输出到感应单元进行测量； 感应单元，设置于所述基底表面上，所述感应单元能直接测量第一方向或/和第二方向的磁场，结合导磁单兀输出的磁信号，能测量被导磁单兀引导到第一方向或/和第二方向的第三方向磁场；第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直；所述感应单兀包括磁性材料层及设置于磁性材料层上的金属电极层；一个感应单元包括两个相邻的梳齿状电极，位于一个沟槽中的导磁单元与多个感应单元相配合；在感应层上方形成的梳齿状电极的间距小于一根导磁单元的长度，即一根导磁单元至少为两对梳齿状电极提供感应的磁信号；感应单元与导磁单元之间有缝隙； 绝缘层单元，设置于在磁性材料层上的部分区域、导磁单元上及沟槽内； 金属层单元，设置于沟槽内的绝缘层单元上，金属层单元是由刻蚀感应单元的金属电极时自然地在沟槽内的绝缘层上，从而形成；金属层单元用以实现自检测作用，即通过在自检测的金属上施加电流，产生垂直于基底平面的磁场，从而实现自检测；在自检测的过程中，在沟槽内的金属层单元两端施加电流，即能在沟槽侧壁上产生平行于沟槽侧壁的磁场，金属层单元两端指分别设置于沟槽的两个侧壁；而这个磁场被导磁单元送入感应单元，进而在感应单元的输出端口输出磁场信号，通过比较该磁场信号与施加电流的关系，起到对Z轴磁传感器评价、自检测的效果。2.一种磁传感装置，其特征在于，所述装置包括第三方向磁传感部件，该第三方向磁传感部件包括: 基底，其表面开有沟槽； 导磁单元，其主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以收集第三方向的磁场信号，并将该磁信号输出到感应单元进行测量； 感应单元，设置于所述基底表面上，所述感应单元能直接测量第一方向或/和第二方向的磁场，结合导磁单兀输出的磁信号，能测量被导磁单兀引导到第一方向或/和第二方向的第三方向磁场；第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直；所述感应单兀包括磁性材料层及设置于磁性材料层上的金属电极层；一个感应单元包括两个相邻的梳齿状电极，位于一个沟槽中的导磁单元与多个感应单元相配合；感应单元与导磁单元之间有缝隙； 绝缘层单元，通过在导磁单元及沟槽上沉积绝缘材料实现。3.根据权利要求2所述的磁传感装置，其特征在于: 所述感应单元与导磁单元之间的缝隙在O到I微米之间。4.根据权利要求2所述的磁传感装置，其特征在于: 所述感应单元与导磁单元之间的缝隙在I纳米到300纳米之间。5.根据权利要求2所述的磁传感装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张挺，万虹，王宇翔，杨鹤俊，邱鹏，
申请(专利权)人：上海矽睿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31