一种磁阻感测装置及其磁阻感测元件，该磁阻感测元件包括基材、磁性层、第一电极以及第二电极。基材具有一个基准平面，其中第一电极和第二电极均位于基准平面上方。磁性层位于基准平面上，并与基准平面夹一个非平角，且具有一个磁化方向以及一个用来导通第一电极与第二电极的电流导通路径，其中此一电流导通路径与磁化方向夹一个角度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是有关于一种磁感测元件，且特别是有关于一种通过半导体制程所建构的磁阻感测元件及具有该磁阻感测元件的磁阻感测装置。
技术介绍
由于消费电子产品如手机、电子罗盘的出现，再加上马达、制动器等传统产品，使磁阻式磁感测装置(简称磁阻感测装置)的需求日益增加。尤其是三维磁阻感测装置，可感测出互为正交的X、Y、Z三轴的磁场变化，而电子罗盘便是利用三维磁阻感测装置，精准的量测出地球磁场。目前以半导体制程制作二维式平面磁阻感测器的技术已相当成熟。然而，现有技术并无法在单一半导体基材中提供一种可量测垂直基材水平面的Z轴方向的磁场变化的磁阻感测装置，而是必须采用两个分别具有不同基材的平面磁阻感测晶片来进行垂直组立封装，方可达到量测垂直基材水平面的Z轴方向磁场变化的目的。抑或者是采用磁通量集中器(flux concentrator),将垂直基材水平面的Z轴方向的磁力线导引转向至平行基材水平面的X-Y轴方向，再以X-Y轴方向的磁阻感测装置加以量测。但是上述作法，不仅结构较为复杂，制程步骤烦琐、耗时，制程成本高，且必须额外考量晶片组立封装的制程变异，对于制程良率有负面影响。有鉴于此，有需要提供一种先进的磁阻感测装置及其制造方法，可通过一次半导体制程来制备可量测Z轴方向磁场变化的磁阻感测装置。
技术实现思路
本专利技术提供一种磁阻感测元件。为达上述优点，本专利技术提供一种磁阻感测兀件，包括一基材、一第一电极、一第二电极及一第一磁性层；该基材具有一基准平面；该第一电极位于该基准平面上方；该第二电极位于该基准平面上方；该第一磁性层，位于该基准平面上方，并与该基准平面夹一第一非平角，且该第一磁性层具有一第一磁化方向以及用来导通该第一电极和该第二电极的一第一电流导通路径，其中该第一电流导通路径与该第一磁化方向夹一第一角度。本专利技术还提供一种磁阻感测装置，包括四个上述的磁阻感测元件:第一磁阻感测元件、第二磁阻感测元件、第三磁阻感测元件及第四磁阻感测元件；该四个磁阻感测元件彼此电性连结，并组成一惠氏登电桥回路(Wheatstone bridge circuit);该四个磁阻感测元件的该些基准平面相同，并共用一基材。本专利技术还提供一种三维磁阻感测元件，包括一基材、一第一磁性层、一第二磁性层及一第三磁性层；该基材具有一基准平面；该第一磁性层位于该基准平面上方，并与该基准平面夹一第一非平角；该第一磁性层具有一第一磁化方向；该第二磁性层，位于该基准平面上方，并与该基准平面平行；该第二磁性层具有一第二磁化方向；该第三磁性层，位于该基准平面上方，并与该基准平面平行，且该第三磁性层具有一第三磁化方向，该第三磁化方向和该第二磁化方向垂直。本专利技术的磁阻感测元件和磁阻感测装置的有益效果:通过与基材的基准平面夹有一个非平角的磁性层来导通两相邻电极，利用磁性层的形状异向性，搭配电极与磁性层的空间配置，使磁性层的磁化方向，与流经磁性层的电流导通路径夹一个角度，以形成一个可量测垂直基准平面Z轴方向的磁场变化的磁阻感测元件；在同一半导体晶片中，提供量测X-Y轴基准平面的磁场变化的磁阻感测元件，进而将三维磁阻感测元件整合于单一半导体晶片中；由于不需额外采用磁通量集中器设计，结构相对简单，因此可进一步简化制程，大幅降低制作成本，提高制程良率，达到上述专利技术的目的。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。因此为了方便说明起见，相同的元件将使用相同的元件符号。附图说明图1是根据本专利技术的一实施例，所绘示的磁阻感测单元的结构立体透视图。图2是根据本专利技术的另一实施例，所绘示的磁阻感测单元的结构立体透视图。图3是根据本专利技术的一实施例，所绘示的一种磁阻感测元件的结构立体透视图。图4是根据本专利技术的又一实施例，所绘示的磁阻感测元件的结构立体透视图。图5是根据本专利技术的又另一实施例，所绘示的磁阻感测单元的结构立体透视图。图6A是根据本专利技术的再另一实施例所绘示，具有蜿蜒结构的磁阻感测元件的部份结构上视图。图6B是沿着图6A切线B1-B1’，所绘示的磁阻感测元件部份结构侧视图。图7A是根据本专利技术的一实施例，所绘示的磁阻感测装置的布线示意图(外加磁场为零)。图7B是根据本专利技术的又一实施例，所绘示的磁阻感测装置的布线示意图(外加磁场不为零)。图7C是根据本专利技术的又再一实施例，所绘示的磁阻感测装置的布线示意图(外力口磁场不为零)。图8是根据本专利技术的一实施例，所绘示的一种三维磁阻感测元件的结构俯视图。具体实施例方式本专利技术的目的，是通过半导体制程来提供一种磁阻感测元件，可用来量测垂直基准平面上的Z轴方向的磁场变化。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举数个异向性磁阻(Anisotropic Magnetic Resistance, AMR)感测元件，作为实施例，并配合所附图式，其详细说明如下:请参照图1，图1是根据本专利技术的一实施例所绘示的磁阻感测单元100的结构立体透视图。其中，异向性磁阻感测单元100包括基板101、磁性层102、电极103以及电极104。其中，基板101可为表层覆盖绝缘材料的硅基板，或是具有前段逻辑电晶体元件的硅晶片。基板101具有一个基准平面101a。电极103以及电极104，位于基板101的基准平面IOla上方。在本专利技术的一些实施例中，电极103以及电极104彼此分离，并且包埋在位于基准平面IOla上方的介电层(图未示)中。在本专利技术的一些实施例中，电极103和电极104是由两个不共面的图案化金属层105、106，以及连接图案化金属层105、106的介层插塞107a、107b所构成。在本实施例中，电极103的上部103a和电极104的上部104a，分别为图案化金属层105的一部分；而电极103的下部103b和电极104的下部104b，则分别为图案化金属层106的一部分。电极103的上部103a通过介层插塞107a与其下部103b连结；且电极104的上部103a通过介层插塞107b与其下部104b连结。磁性层102位于基准平面10Ia上方，并与基板101的基准平面IOla夹一个非平角Φ1，且电极103和电极104 二者，是通过磁性层102来加以导通。构成磁性层102的材料，可为铁磁材料、反铁磁材料、非铁磁性金属材料、穿隧氧化物材料之一或其组合(但不以此为限)。当外加磁场为零时，磁性层102受形状异向性(shape anisotropy)的作用，具有平行其磁性层膜面的磁化方向Ml。在本专利技术的一些实施例中，磁性层102，可以是一种立设于基准平面IOla上方的单层磁性材料结构，或多层磁性材料堆叠结构；且磁性层102的膜面与基板101的基准平面IOla夹有一个非平角Φ1，该非平角Φ1实值介于70°至90°。在本实施例中，磁性层102分别与电极103的上部103a和电极104的下部104b直接接触，进而使电极103和电极104 二者电性连接。当电极103和电极104导通时，流经磁性层102的电流，会在磁性层102中，决定出一条电阻最小的电流导通路径II，并且与磁化方向Ml夹一个特定角度Θ 1，在外加磁场为零的情况下，角度Θ I较佳为45°。但在另一些实施例中，为了增加磁性层102与电极103、104的接触面积降低本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁阻感测元件，其特征在于：该磁阻感测元件包括一基材、一第一电极、一第二电极及一第一磁性层；该基材具有一基准平面；该第一电极位于该基准平面上方；该第二电极位于该基准平面上方；该第一磁性层，位于该基准平面上方，并与该基准平面夹一第一非平角，且该第一磁性层具有一第一磁化方向以及用来导通该第一电极和该第二电极的一第一电流导通路径，其中该第一电流导通路径与该第一磁化方向夹一第一角度。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李乾铭，刘富台，汪大镛，
申请(专利权)人：宇能电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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