磁传感器制造技术

本申请公开了一种磁传感器，包括：衬底，具有相对的第一表面与第二表面；凹槽，自第一表面向第二表面的方向延伸，凹槽的底面位于衬底中；第一伸缩部，位于凹槽的侧壁上；第一压电部，位于第一伸缩部上；第二伸缩部，位于第一表面上沿第一方向延伸；第二压电部，位于第二伸缩部上；第三伸缩部，位于第一表面上沿第二方向延伸；以及第三压电部，位于第三伸缩部上，其中，第一方向垂直于第一表面向第二表面的方向，第二方向垂直于第一表面向第二表面的方向，并且垂直于第一方向。并且垂直于第一方向。并且垂直于第一方向。

【技术实现步骤摘要】
磁传感器


[0001]本申请涉及半导体制造
，更具体地，涉及一种磁传感器。

技术介绍

[0002]目前常规的磁传感技术主要基于两种原理：霍尔效应和磁电阻效应。基于磁电阻效应的传感器灵敏度相对较高，但是制作工艺流程复杂，同时不能单片集成导致整个传感器系统价格飙升；而基于霍尔效应的传感器虽然能够被单片集成到集成电路中，但是低灵敏度限制了其使用环境。
[0003]因此，希望进一步优化磁传感器的结构，从而可以有效的兼顾磁传感器的灵敏度与成本。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本技术的目的在于提供一种磁传感器，以达到兼顾磁传感器的灵敏度与成本的目的。
[0005]根据本技术实施例的一方面，提供了一种磁传感器，包括：衬底，具有相对的第一表面与第二表面；凹槽，自所述第一表面向所述第二表面的方向延伸，所述凹槽的底面位于所述衬底中；第一伸缩部，位于所述凹槽的侧壁上；第一压电部，位于所述第一伸缩部上；第二伸缩部，位于所述第一表面上沿第一方向延伸；第二压电部，位于所述第二伸缩部上；第三伸缩部，位于所述第一表面上沿第二方向延伸；以及第三压电部，位于所述第三伸缩部上，其中，所述第一方向垂直于所述第一表面向所述第二表面的方向，所述第二方向垂直于所述第一表面向所述第二表面的方向，并且垂直于所述第一方向。
[0006]可选地，所述第一伸缩部、所述第二伸缩部以及所述第三伸缩部为将磁能转换为机械能的磁致伸缩材料层，所述第一压电部、所述第二压电部以及所述第三压电部为将所述机械能转换为电能的压电材料层。r/>[0007]可选地，所述第一压电部呈长条状，沿该长条的长度方向具有相对的第一端与第二端，所述第一压电部的第一端靠近所述凹槽的开口，所述第一压电部的第二端靠近所述凹槽的底面；所述第二压电部呈长条状且沿所述第一方向具有相对的第一端与第二端，所述第二压电部的第一端靠近所述凹槽，所述第二压电部的第二端远离所述凹槽；所述第三压电部呈长条状且沿所述第二方向具有相对的第一端与第二端，所述第三压电部的第一端靠近所述第二压电部，所述第三压电部的第二端远离所述第二压电部。
[0008]可选地，所述第一伸缩部的外周边缘包围所述第一压电部的外周边缘；所述第二伸缩部的外周边缘包围所述第二压电部的外周边缘；所述第三伸缩部的外周边缘包围所述第三压电部的外周边缘。
[0009]可选地，所述第一压电部的数量为多个，且相邻的所述第一压电部彼此分隔；所述第二压电部的数量为多个，且相邻的所述第二压电部彼此分隔；所述第三压电部的数量为多个，且相邻的所述第三压电部彼此分隔。
[0010]可选地，所述第一伸缩部与所述第一压电部的数量、位置一一对应，且相邻的所述第一伸缩部之间彼此分隔；所述第二伸缩部与所述第二压电部的数量、位置一一对应，且相邻的所述第二伸缩部之间彼此分隔；所述第三伸缩部与所述第三压电部的数量、位置一一对应，且相邻的所述第三伸缩部之间彼此分隔。
[0011]可选地，每个所述第一伸缩部呈长条状，沿该长条的长度方向，所述第一伸缩部具有相对的第一端与第二端，每个所述第一伸缩部的第一端靠近所述凹槽的开口，每个所述第一伸缩部的第二端靠近所述凹槽的底面；每个所述第二伸缩部呈长条状且沿所述第一方向延伸并具有相对的第一端与第二端，沿所述第一方向，所述第二伸缩部的第一端靠近所述凹槽，所述第二伸缩部的第二端远离所述凹槽；每个所述第三伸缩部呈长条状且沿所述第二方向延伸并具有相对的第一端与第二端，所述第三伸缩部的第一端靠近所述第二压电部，所述第三伸缩部的第二端远离所述第二压电部。
[0012]可选地，所述凹槽为多边形槽，所述凹槽的至少一个侧壁设置至少一个所述第一伸缩部及其对应的所述第一压电部。
[0013]可选地，所述凹槽的每个侧壁与所述凹槽的底面的夹角均大于90
°
。
[0014]可选地，还包括：第一金属连线，位于所述凹槽的侧壁上，分别与每个所述第一压电部的第一端相连；第二金属连线，位于所述凹槽的侧壁上，分别与每个所述第一压电部的第二端相连；第三金属连线，位于所述第一表面上，分别与每个所述第二压电部的第一端相连；第四金属连线，位于所述第一表面上，分别与每个所述第二压电部的第二端相连；第五金属连线，位于所述第一表面上，分别与每个所述第三压电部的第一端相连；第六金属连线，位于所述第一表面上，分别与每个所述第三压电部的第二端相连；第一压点与第二压点，均位于所述第一表面上；第三压点与第四压点，均位于所述第一表面上；第五压点与第六压点，均位于所述第一表面上；所述第一连接延伸至所述第一表面上并与所述第一压点相连，所述第二金属连线延伸至所述第一表面上并与所述第二压点相连；所述第三金属连线与所述第三压点相连，所述第四金属连线与所述第四压点相连；所述第五金属连线与所述第五压点相连，所述第六金属连线与所述第六压点相连。
[0015]可选地，还包括具有开口的钝化层，其中，所述钝化层位于所述第一表面上方，并且所述开口暴露所述第一伸缩部、所述第二伸缩部、所述第三伸缩部、所述第一压电部、所述第二压电部以及所述第三压电部。
[0016]可选地，还包括隔离层，至少位于所述第一伸缩部与所述衬底之间、所述第二伸缩部与所述衬底之间以及所述第三伸缩部与所述衬底之间，以将所述第一伸缩部、第二伸缩部、所述第三伸缩部与所述衬底分隔。
[0017]根据本技术实施例提供的磁传感器，通过将第一伸缩部与第一压电部堆叠在衬底中的凹槽侧壁上，在外界磁场发生变化使得第一伸缩部因磁致伸缩效应形变时，与第一伸缩部相连的第一压电部也同时发生形变，第一压电部因压电效应在两端输出电势差，从而实现检测Z轴方向(自衬底第一表面向第二表面延伸的方向)上的磁信号大小的目的。由于第一伸缩部是用磁致伸缩材料制成的，对磁信号的变化敏感，因此保证了磁传感器的灵敏度。同时，由于仅需要在衬底中的凹槽侧壁上堆叠磁致伸缩材料与压电材料，就可以实现磁信号到电信号的转变，工艺简单，能与IC工艺结合，从而降低了成本。
[0018]将第一伸缩部与第一压电部设置为长条状，且两端分别靠近凹槽的开口与凹槽的
底面，增加了同一对第一伸缩部与第一压电部在Z轴方向上的高度差，进而增强了在Z轴方向上的检测能力。相比于AMR磁阻传感器需要斜面上的条形磁阻成45度，本申请的磁传感器对斜面上条状结构的角度限制很宽泛，提高了设计的灵活程度，并降低了制造难度。而且Z轴方向的灵敏度是由条状结构的顶端与低端的高度差决定的，条状结构与衬底的角度越大，灵敏度越高。
[0019]通过将第二磁致伸缩部、第二压电部设置在衬底的第一表面上，或者还将第三磁致伸缩部、第三压电部也设置在衬底的第一表面上，使得基于同一衬底形成的磁传感器可以检测多个方向上的磁信号。
[0020]通过将伸缩部与对应的压电部数量设置为多个，并通过金属连线使得多个压电部并联，在某一对伸缩部与对应的压电部出现故障时，不会对磁传感器的性能有较大的影响，有利于提高器件的可靠性。
[0021]将伸缩部的外周边本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁传感器，其特征在于，包括：衬底，具有相对的第一表面与第二表面；凹槽，自所述第一表面向所述第二表面的方向延伸，所述凹槽的底面位于所述衬底中；第一伸缩部，位于所述凹槽的侧壁上；第一压电部，位于所述第一伸缩部上；第二伸缩部，位于所述第一表面上沿第一方向延伸；第二压电部，位于所述第二伸缩部上；第三伸缩部，位于所述第一表面上沿第二方向延伸；以及第三压电部，位于所述第三伸缩部上，其中，所述第一方向垂直于所述第一表面向所述第二表面的方向，所述第二方向垂直于所述第一表面向所述第二表面的方向，并且垂直于所述第一方向。2.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述第一伸缩部、所述第二伸缩部以及所述第三伸缩部为将磁能转换为机械能的磁致伸缩材料层，所述第一压电部、所述第二压电部以及所述第三压电部为将所述机械能转换为电能的压电材料层。3.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述第一压电部呈长条状，沿该长条的长度方向具有相对的第一端与第二端，所述第一压电部的第一端靠近所述凹槽的开口，所述第一压电部的第二端靠近所述凹槽的底面；所述第二压电部呈长条状且沿所述第一方向具有相对的第一端与第二端，所述第二压电部的第一端靠近所述凹槽，所述第二压电部的第二端远离所述凹槽；所述第三压电部呈长条状且沿所述第二方向具有相对的第一端与第二端，所述第三压电部的第一端靠近所述第二压电部，所述第三压电部的第二端远离所述第二压电部。4.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述第一伸缩部的外周边缘包围所述第一压电部的外周边缘；所述第二伸缩部的外周边缘包围所述第二压电部的外周边缘；所述第三伸缩部的外周边缘包围所述第三压电部的外周边缘。5.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述第一压电部的数量为多个，且相邻的所述第一压电部彼此分隔；所述第二压电部的数量为多个，且相邻的所述第二压电部彼此分隔；所述第三压电部的数量为多个，且相邻的所述第三压电部彼此分隔。6.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，所述第一伸缩部与所述第一压电部的数量、位置一一对应，且相邻的所述第一伸缩部之间彼此分隔；所述第二伸缩部与所述第二压电部的数量、位置一一对应，且相邻的所述第二伸缩部之间彼此分隔；所述第三伸缩部与所述第三压电部的数量、位置一一对应，且相邻的所述第三伸缩部之间彼此分隔。7.根据权利要求1所述的磁传感器，其特征在于，每个所述第一伸缩部呈长条状，沿该长条的长度方向，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：金文超，闻永祥，孙福河，
申请(专利权)人：杭州士兰集昕微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：