一种3-D霍尔传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种3-D霍尔传感器，它包括霍尔器件芯片，其包括霍尔器件和对应地连接在该霍尔器件上方的器件焊盘；磁场检测电路芯片，其包括磁场检测电路和对应连接在该磁场检测电路上方的电路焊盘；以及分别用于安装所述霍尔器件芯片以及磁场检测电路芯片并与它们电气接触的基板，且基板上的布置有用于连接所述霍尔器件芯片和磁场检测电路芯片的连线。本实用新型专利技术通过使用标准半导体工艺制作霍尔器件芯片以及相关的磁场检测电路芯片，然后将它们组装在一起后得到，实现了三维空间磁场检测，并且比相同封装面积下的其他霍尔传感器，能够集成更大面积的霍尔器件、检测到更加微弱的磁场信号以及具有更高的磁场灵敏度。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种3-D霍尔传感器。
技术介绍
目前通用的磁场传感器主要包括霍尔传感器和磁阻传感器两种，其中磁阻传感器虽然可以检测空间磁场，但是因为磁阻器件需要特殊的材料制作，不能兼容于标准半导体工艺，所以成本较高、应用范围较窄；霍尔传感器虽然能够采用标准半导体工艺制作，具有成本低廉、集成度高、技术成熟和功耗较低等优点，获得广泛的市场运用，但是它只能检测垂直于霍尔器件的二维平面磁场及其变化，不能适用于空间磁场检测。集成霍尔传感器几乎可以使用所有半导体工艺制作实现，如Bipolar、CMOS、 BiCMOS以及B⑶等。公布号US2006/0108654A1中提出了一种适用于半导体工艺制作的通用霍尔器件的结构，公布号US2006/0097715A1中提出了兼容于CMOS工艺的特定霍尔器件结构；以上方法制作的霍尔传感器虽然能够检测垂直于芯片表面的磁场，但不能检测平行于芯片的磁场。公布号US2005/0230770A1中提出一种利用半导体工艺制作的垂直霍尔器件，可以检测平行于芯片的磁场。公布号2006/0097715A1是在前专利的基础上进一步增加了减少垂直霍尔器件失调的方法。由于这两个专利技术都是利用芯片有限的厚度作为霍尔感应平面，因此霍尔感应平面非常小，只能检测较强的磁场变化，同时这种方法也只能检测平行于芯片表面的磁场，不能实现空间磁场的检测
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的问题，本技术旨在提供一种3-D霍尔传感器， 以直接实现空间磁场检测以及相关的信号处理，而且能够比相同封装面积的其他霍尔传感器集成更大面积的霍尔器件，从而大大提高磁场检测的灵敏度。本技术所述的一种3-D霍尔传感器，用于实现空间磁场检测，它包括霍尔器件芯片，其包括霍尔器件和对应地连接在该霍尔器件上方的器件焊盘；磁场检测电路芯片，其包括磁场检测电路和对应连接在该磁场检测电路上方的电路焊盘；以及分别用于安装所述霍尔器件芯片以及磁场检测电路芯片并与它们电气接触的基板，且基板上的布置有用于连接所述霍尔器件芯片和磁场检测电路芯片的连线；所述基板封装成立方体，且所述霍尔器件芯片位于该立方体表面，所述磁场检测电路芯片位于该立方体内。在上述的3-D霍尔传感器中，所述基板设有用以安放所述霍尔器件芯片或磁场检测电路芯片的凹槽。在上述的3-D霍尔传感器中，所述基板的凹槽中设有用于与霍尔器件芯片或磁场检测电路芯片电气接触的引脚，且所述器件焊盘及电路焊盘侧面均分布有用于与所述引脚接触的金属。在上述的3-D霍尔传感器中，所述基板凹槽的深度与所述霍尔器件芯片或磁场检测电路芯片的厚度一致。在上述的3-D霍尔传感器中，所述基板设有用于相互组装的插槽。在上述的3-D霍尔传感器中，所述基板的材料与所述霍尔器件芯片以及磁场检测电路芯片的材料一致。在上述的3-D霍尔传感器中，所述基板的材料为P型晶圆或N型晶圆。在上述的3-D霍尔传感器中，所述霍尔器件芯片分别分布在所述立方体的六个表在上述的3-D霍尔传感器中，所述霍尔器件芯片分别分布在所述立方体的前、后表面中的至少一个表面、左、右表面中的至少一个表面和上、下表面中的至少一个表面。由于采用了上述的技术解决方案，本技术通过使用标准半导体工艺制作霍尔器件芯片以及相关的磁场检测电路芯片，然后将它们组装在一起后得到，从而使本3-D霍尔传感器利用标准半导体工艺制作的霍尔器件芯片来实现三维空间磁场检测，打破传统霍尔器件芯片只能检测垂直磁场的局限，并且比相同封装面积下的其他霍尔传感器，能够集成更大面积的霍尔器件、检测到更加微弱的磁场信号以及具有更高的磁场灵敏度。具体来说，本技术具有以下优点1、本技术采用目前最先进的封装工艺——特定的3-D封装工艺制作集成3-D 霍尔传感器，即采用晶圆(硅圆片)作为基板，完成相应布线后将制作好的霍尔器件芯片和磁场检测电路芯片安装到基板上，从而实现3-D封装；2、本技术将霍尔器件和磁场检测电路集成于一体，因此只要选择不同的磁场检测电路，就可以分别实现连续性或周期性的磁场检测，并且还可以在磁场检测电路芯片上集成更多的电路模块，从而得到功耗更小、集成度更高、霍尔系数更大、封装面积更小、功能更多和应用范围更广的3-D霍尔传感器；3、本技术中的霍尔器件芯片和磁场检测电路芯片都采用标准半导体工艺即 Bipolar、CM0S、BiCM0S或B⑶等工艺制作，无需添加额外步骤，从而降低了生产成本以及工艺尝试风险。附图说明图1是本技术的3-D霍尔传感器的一种实施例的外观结构示意图；图2是本技术的一种实施例的结构剖视图；图3是本技术的制造流程图；图4是现有的基于CMOS工艺制作的霍尔器件的平面结构示意图；图5是现有的基于CMOS工艺制作的霍尔器件的结构剖视图；图6是现有的基于CMOS工艺制作的霍尔器件的应用示意图；图7是现有的周期性检测各方向磁场的磁场检测电路的框图；图8是本技术中基板的结构剖视图；图9是本技术中基板的制作流程图；图10是本技术中基板与霍尔器件芯片或磁场检测电路芯片的封装示意图。具体实施方式以下结合附图，给出本技术的较佳实施例，并予以详细描述。如图1、图2所示，本技术，即一种3-D霍尔传感器，用于实现空间磁场检测，它包括霍尔器件芯片19、磁场检测电路芯片20和基板9，其中，霍尔器件芯片19包括霍尔器件和对应地连接在该霍尔器件上方的器件焊盘(图中未示)；磁场检测电路芯片20包括磁场检测电路和对应连接在该磁场检测电路上方的电路焊盘(图中未示)；基板9设有用以安放霍尔器件芯片19或磁场检测电路芯片20的凹槽8，凹槽8的深度与霍尔器件芯片19或磁场检测电路芯片20的厚度一致，凹槽8中设有用于与霍尔器件芯片19或磁场检测电路芯片20电气接触的引脚(图中未示)，且器件焊盘及电路焊盘侧面均分布有用于与引脚接触的金属；基板9上布置有用于连接霍尔器件芯片19和磁场检测电路芯片20的连线(图中未示)；基板9还设有用于相互组装的插槽(图中未示)；基板9封装成立方体，且霍尔器件芯片19位于该立方体表面，磁场检测电路芯片 20位于该立方体内。本实施例中将霍尔器件芯片19分别分布在立方体的六个表面，磁场检测电路芯片20位于该立方体内正中位置，通过基板9加工时的布线，将各霍尔器件芯片19的输出信号连接到磁场检测电路芯片20，由磁场检测电路芯片20的内部时钟依次选择对应方向的霍尔信号，再经过放大、采样、比较等处理，实时或者周期检测空间各方向的磁场变化，即实现3-D霍尔传感器的作用。本技术的3-D霍尔传感器中的霍尔器件芯片19的数目不局限于六个，其分布也不局限于立方体的外侧或内侧，即霍尔器件芯片19可以分别分布在所述立方体的前、后表面中的至少一个表面、左、右表面中的至少一个表面和上、下表面中的至少一个表面；例如选择三个霍尔器件芯片19分别位于立方体的正面、侧面和底面，同样可以实现空间磁场检测。另外，本技术还可以通过在磁场检测电路芯片20上集成更多的电路模块实现更多的功能，如增加大电流驱动电路模块驱动后继容性负载，或添加不同电平转换电路模块以兼容不同的应用环境等；集成度的提高可以制作功耗更小、耐压更高、功能更齐全的专用磁场检测霍尔传感器。如图3所示，本技术的制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾晓钦，
申请(专利权)人：上海腾怡半导体有限公司，
类型：实用新型
国别省市：