磁傳感裝置及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明揭示了一種磁傳感裝置及其制備方法，所述磁傳感裝置包括基底、導(dǎo)磁單元、感應(yīng)單元、隔離單元；基底表面開有溝槽；導(dǎo)磁單元的主體部分設(shè)置于溝槽內(nèi)，并有部分露出溝槽，用以感應(yīng)第三方向的磁信號(hào)，并將該磁信號(hào)輸出到感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)量；感應(yīng)單元用以測(cè)量第一方向或/和第二方向的磁場(chǎng)，結(jié)合導(dǎo)磁單元輸出的磁信號(hào)后能測(cè)量被導(dǎo)磁單元引導(dǎo)到第一方向或/和第二方向測(cè)量的第三方向磁場(chǎng)；感應(yīng)單元包括第一磁材料層、電極層，導(dǎo)磁單元的磁材料與第一磁材料層部分?jǐn)嚅_（由隔離單元分隔），部分連接在一起。本發(fā)明可降低從感應(yīng)單元流向?qū)Т艈卧娏鞯谋壤档蚈FF-SET，同時(shí)導(dǎo)磁單元采集的Z軸磁信號(hào)能高效地送入感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)試，綜合性能具有競(jìng)爭(zhēng)力。
【專利說明】磁傳感裝置及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于磁傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種傳感器，尤其涉及一種三軸磁傳感裝置；同 時(shí)，本發(fā)明還涉及一種三軸磁傳感裝置的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 電子羅盤是磁傳感器的重要應(yīng)用領(lǐng)域之一，隨著近年來消費(fèi)電子的迅猛發(fā)展，除 了導(dǎo)航系統(tǒng)之外，還有越來越多的智能手機(jī)和平板電腦也開始標(biāo)配電子羅盤，給用戶帶來 很大的應(yīng)用便利，近年來，磁傳感器的需求也開始從兩軸向三軸發(fā)展。兩軸的磁傳感器，即 平面磁傳感器，可以用來測(cè)量平面上的磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向，可以用X和Y軸兩個(gè)方向來表示。
[0003] AMR磁傳感器采用各向異性磁致電阻（AnisotropicMagnet〇-Resistance)材料來 檢測(cè)空間中磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小。
[0004] 為了使測(cè)量結(jié)果以線性的方式變化，AMR陣列上的金屬導(dǎo)線呈45°角傾斜排列， 電流從AMR材料上流過經(jīng)金屬導(dǎo)線后電流的流向與AMR線的角度旋轉(zhuǎn)45°，如圖1所示即 在沒有外加磁場(chǎng)的情況下AMR線自極化方向與電流呈現(xiàn)45 °的夾角。
[0005] 當(dāng)存在外界磁場(chǎng)Ha時(shí)，AMR單元上的極化方向就會(huì)發(fā)生變化而不再是初始的方 向，那么磁場(chǎng)方向M和電流I的夾角0也會(huì)發(fā)生變化，如圖2所示，從而引起AMR自身阻 值的變化。
[0006] 通過對(duì)AMR單元電阻變化的測(cè)量，可以得到外界磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向。在實(shí)際的應(yīng) 用中，為了提高器件的靈敏度等，磁傳感器可利用惠斯通電橋或半電橋檢測(cè)AMR阻值的變 化，如圖3所示。R1/R2/R3/R4是初始狀態(tài)相同的AMR電阻R0,當(dāng)檢測(cè)到外界磁場(chǎng)的時(shí)候， R1/R2阻值增加AR而R3/R4減少AR(或相反）。這樣在沒有外界磁場(chǎng)的情況下，電橋的 輸出為零；而在有外界磁場(chǎng)時(shí)，電橋的輸出為一個(gè)微小的電壓AV。
[0007]目前的三軸傳感器是將一個(gè)平面（X、Y兩軸）傳感部件與Z方向的磁傳感部件 (將X/Y方向堅(jiān)在基板上)進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)封裝組合在一起，以實(shí)現(xiàn)三軸傳感的功能；也就是說需 要將平面?zhèn)鞲胁考癦方向磁傳感部件分別設(shè)置于兩個(gè)圓晶或芯片上，最后通過封裝與外 圍電路連接在一起，一個(gè)傳感器器件里面可能包含三個(gè)分立的芯片。這樣的方法的優(yōu)點(diǎn)是 具有較好Z軸性能(與X、Y軸的性能基本一樣)，技術(shù)門檻較低，但是對(duì)封裝要求很高，引入 較高封裝成本(封裝的成本占據(jù)整個(gè)芯片成本的很大部分)，另一方面，這種方法得到的器 件的可靠性較差，器件的尺寸也難以進(jìn)一步縮小。
[0008] 因此，實(shí)現(xiàn)同一芯片上的三軸磁傳感器芯片的制造是未來發(fā)展的方向，為了實(shí)現(xiàn) 這個(gè)目標(biāo)，本 申請(qǐng)人:于2012年12月24日申請(qǐng)了一件發(fā)明專利，名稱為《一種磁傳感裝置的 制備工藝》，專利號(hào)為201210563952. 5 ;該器件結(jié)構(gòu)和工藝中，將導(dǎo)磁單元設(shè)置于溝槽中，導(dǎo) 磁單元用于感應(yīng)Z軸方向的磁場(chǎng)送入感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)量；感應(yīng)單元?jiǎng)t靠近溝槽設(shè)置，能接 收導(dǎo)磁單元的信號(hào)，并根據(jù)該信號(hào)測(cè)量出Z軸方向的磁場(chǎng)。如此，實(shí)現(xiàn)了單芯片的三軸磁傳 感器。
[0009] 基于Z軸方向的磁場(chǎng)獲取方式，有些方案導(dǎo)磁單元(溝槽部分）與感應(yīng)單元之間不 設(shè)縫隙，有些則設(shè)置縫隙，如圖4、圖6所示。這兩者的差別在于導(dǎo)磁單元與感應(yīng)單元完全隔 開或者是完全連接。
[0010] 此外，如上所述，在磁傳感器采用的惠斯通電橋中，在理想的情況下，R1/R2/R3/R4 是初始狀態(tài)相同的AMR電阻R0,因?yàn)殡姌虺鲇谄胶獾臓顟B(tài)，在輸出端的輸出電壓為0 ;但是 在實(shí)際的應(yīng)用中，因?yàn)楦鞣N原因，R1/R2/R3/R4的電阻并不嚴(yán)格相等(例如等于R0)，因此電 橋的平衡就會(huì)被打破，一旦平衡打破，在輸出端就有電壓輸出，這種在沒有外界磁場(chǎng)狀態(tài)下 因?yàn)殡姌虿黄胶舛须妷旱妮敵鼍头Q為零點(diǎn)偏移（0FF-SET)，這個(gè)參數(shù)與靈敏度成為磁傳 感器最重要的兩個(gè)參數(shù)。較大的0FF-SET，代表著電橋嚴(yán)重的不平衡，如圖8所示，正向和反 向掃描的兩條曲線相交不在原點(diǎn)，即在沒有任何外場(chǎng)的情況下電橋也是有數(shù)值的輸出，如 果該OFF-SET值太大，給ASIC外圍電路的信號(hào)處理帶來挑戰(zhàn)，ASIC其中一個(gè)重要的功能就 是進(jìn)行OFF-SET的補(bǔ)償，OFF-SET值太大補(bǔ)償則會(huì)失敗。
[0011] 回到上述的Z軸磁傳感器的方案中，沒有縫隙的方案，磁感應(yīng)靈敏度較好是其 特點(diǎn)，但缺點(diǎn)是具有較大的OFF-SET，對(duì)磁傳感器的影響顯而易見。之所以產(chǎn)生較大的 0FF-SET，是因?yàn)闆]有縫隙的時(shí)候，磁材料上方的金屬電極對(duì)之間的電流會(huì)通過溝槽側(cè)壁的 磁導(dǎo)電材料進(jìn)行分流，加上側(cè)壁的磁材料的厚度因?yàn)楣に嚨脑蛲休^大差異(溝槽一 側(cè)的磁材料厚度往往與另一側(cè)不同，來源于磁控溉射存在一定的方向性)，電橋的四個(gè)橋臂 的電阻可能有差異，即會(huì)導(dǎo)致較大的OFF-SET值（四個(gè)橋臂之間的電阻相差1%是很容易的， 但是1%的差值導(dǎo)致的OFF-SET是完全不能接受的)。同時(shí)，在溝槽側(cè)壁磁導(dǎo)電材料上的分 流也會(huì)影響器件的靈敏度和其他性能。
[0012] 而上述本 申請(qǐng)人:之前申請(qǐng)的《一種磁傳感裝置的制備工藝》的方案中，將導(dǎo)磁單元 (溝槽部分)與感應(yīng)單元之間設(shè)置縫隙。設(shè)置縫隙的方案中，因?yàn)榭p隙的存在，感應(yīng)單元與導(dǎo) 磁單元之間電學(xué)絕緣，感應(yīng)單元上的電流不會(huì)流到溝槽的導(dǎo)磁單元里去，因此，OFF-SET就 得到很好的控制，但是因?yàn)榭p隙的存在，有可能降低器件的信號(hào)，磁信號(hào)通過導(dǎo)磁單元與感 應(yīng)單元中間設(shè)置的介質(zhì)材料的時(shí)候會(huì)有損耗，感應(yīng)單元最后接受到的磁信號(hào)相對(duì)較弱，從 而影響靈敏度，我們的研究發(fā)現(xiàn)Z軸傳感器器件的靈敏度與縫隙的尺寸相關(guān)。
[0013] 有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計(jì)一種新的磁傳感裝置，以便克服現(xiàn)有磁傳感器的上 述缺陷，實(shí)現(xiàn)綜合能力更強(qiáng)的器件結(jié)構(gòu)，并降低對(duì)配對(duì)ASIC電路的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：本發(fā)明提供一種磁傳感裝置，可有效地降低從感 應(yīng)單元流向?qū)Т艈卧娏鞯谋壤档?FF-SET，同時(shí)導(dǎo)磁單元獲得的Z軸磁信號(hào)能夠在較 少損耗的前提下送入感應(yīng)單元進(jìn)行檢測(cè)，綜合性能具有競(jìng)爭(zhēng)力。
[0015] 此外，本發(fā)明還提供一種磁傳感裝置的制備方法，制得的磁傳感裝置可有效地降 低從感應(yīng)單元流向?qū)Т艈卧娏鞯谋壤瑫r(shí)抱著導(dǎo)磁單元獲得的Z軸磁信號(hào)能夠在較少 損耗的前提下送入感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)試，綜合性能具有競(jìng)爭(zhēng)力。
[0016] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0017] -種磁傳感裝置，所述裝置包括第三方向磁傳感部件，該第三方向磁傳感部件包 括：
[0018] -基底，其表面開有溝槽；
[0019]-導(dǎo)磁單元，其主體部分設(shè)置于溝槽內(nèi)，并有部分露出溝槽至基底表面，用以感應(yīng) 第三方向的磁信號(hào)，并將該磁信號(hào)輸出到感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)量；
[0020] -感應(yīng)單元，用以測(cè)量第一方向或/和第二方向的磁場(chǎng)，結(jié)合導(dǎo)磁單元輸出的磁信 號(hào)，能測(cè)量被導(dǎo)磁單元引導(dǎo)到第一方向或/和第二方向測(cè)量的第三方向磁場(chǎng)；第一方向、第 二方向、第三方向兩兩相互垂直；
[0021] 所述感應(yīng)單元包括第一磁材料層、電極層，所述導(dǎo)磁單元、第一磁材料層部分由隔 離單元斷開，部分連接在一起；所述電極層包括平行設(shè)置的若干電極，所述導(dǎo)磁單元靠近各 電極的一側(cè)設(shè)有若干隔離通孔，隔離通孔貼近對(duì)應(yīng)的電極設(shè)置，隔離通孔恰好將電極與導(dǎo) 磁單元部分或者全部分隔開；
[0022] 所述磁傳感裝置還包括第一磁傳感器、第二磁傳感器，分別用以感應(yīng)與基底表面 平行的第一方向、第二方向的磁信號(hào)；第一方向、第二方向相互垂直。
[0023] 優(yōu)選地，感應(yīng)單元的第一磁材料層、電極層之間有絕緣介質(zhì)材料層。
[0024] 一種磁傳感裝置，所述裝置包括第三方向磁傳感部件，該第三方向磁傳感部件包 括：
[0025]基底，其表面開有溝槽；
[0026] 導(dǎo)磁單元，其主體部分設(shè)置于溝槽內(nèi)，并有部分露出溝槽至基底表面，用以感應(yīng)第 三方向的磁信號(hào)，并將該磁信號(hào)輸出到感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)量；
[0027] 感應(yīng)單兀，用以測(cè)量第一方向或/和第二方向的磁場(chǎng)，結(jié)合導(dǎo)磁單兀輸出的磁信 號(hào)，能測(cè)量被導(dǎo)磁單元引導(dǎo)到第一方向或/和第二方向測(cè)量的第三方向磁場(chǎng)；第一方向、第 二方向、第三方向兩兩相互垂直；所述感應(yīng)單元包括第一磁材料層、電極層，所述導(dǎo)磁單元、 第一磁材料層部分由隔離單元斷開，部分連接在一起。
[0028] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述磁傳感裝置還包括第一磁傳感器、第二磁傳感 器，分別用以感應(yīng)與基底表面平行的第一方向、第二方向的磁信號(hào)；第一方向、第二方向相 互垂直。
[0029] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述導(dǎo)磁單元包括四個(gè)導(dǎo)磁子單元，分別為第一導(dǎo) 磁子單元、第二導(dǎo)磁子單元、第三導(dǎo)磁子單元、第四導(dǎo)磁子單元；
[0030] 所述感應(yīng)單元包括四個(gè)感應(yīng)子單元，分別為第一感應(yīng)子單元、第二感應(yīng)子單元、第 三感應(yīng)子單元、第四感應(yīng)子單元；
[0031] 所述第一導(dǎo)磁子單元與第一感應(yīng)子單元配合，作為第三方向磁傳感部件的第一感 應(yīng)豐吳塊；
[0032] 所述第二導(dǎo)磁子單元與第二感應(yīng)子單元配合，作為第三方向磁傳感部件的第二感 應(yīng)豐吳塊；
[0033] 所述第三導(dǎo)磁子單元與第三感應(yīng)子單元配合，作為第三方向磁傳感部件的第三感 應(yīng)豐吳塊；
[0034]所述第四導(dǎo)磁子單元與第四感應(yīng)子單元配合；作為第三方向磁傳感部件的第四感 應(yīng)豐吳塊；
[0035] 上述各感應(yīng)子單元包括磁材料層，該磁材料的電阻隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向變化；
[0036] 所述基底設(shè)有一列或若干列溝槽，一列溝槽由一個(gè)長(zhǎng)溝槽構(gòu)成，或者一列溝槽包 括若干子溝槽；
[0037] 各導(dǎo)磁子單元包括若干磁性構(gòu)件，各磁性構(gòu)件的主體部分設(shè)置于對(duì)應(yīng)的溝槽內(nèi)， 并有部分露出于溝槽外。
[0038] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述導(dǎo)磁單元包括分別設(shè)置于溝槽的兩側(cè)的第一導(dǎo) 磁部分、第二導(dǎo)磁部分；第一導(dǎo)磁部分、第二導(dǎo)磁部分的主體部分設(shè)置于溝槽內(nèi)，并有部分 露出溝槽至基底表面；第一導(dǎo)磁部分及第二導(dǎo)磁部分用以收集垂直方向的磁場(chǎng)信號(hào)，并將 該磁場(chǎng)信號(hào)輸出至感應(yīng)單元；
[0039] 所述感應(yīng)單元設(shè)置于溝槽的兩側(cè)、所述基底表面上，與所述溝槽中的第一導(dǎo)磁部 分及第二導(dǎo)磁部分相互配合；所述感應(yīng)單元是感應(yīng)與基底表面平行方向的磁傳感器，用以 接收所述導(dǎo)磁單元輸出的來自垂直方向的磁信號(hào)，并根據(jù)該磁信號(hào)測(cè)量出垂直方向?qū)?yīng)的 磁場(chǎng)強(qiáng)度及磁場(chǎng)方向；所述垂直方向?yàn)榛妆砻娴拇怪狈较颉?br> [0040] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述電極層包括平行設(shè)置的若干電極，所述導(dǎo)磁單 元靠近各電極的一側(cè)設(shè)有若干隔離通孔，隔離通孔貼近對(duì)應(yīng)的電極設(shè)置，隔離通孔恰好將 電極與導(dǎo)磁單元部分或者全部分隔開；
[0041] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述電極層包括平行設(shè)置的若干電極，所述導(dǎo)磁單 元靠近各電極的一側(cè)設(shè)有若干隔離通孔；
[0042] 所述隔離通孔的一端靠近電極設(shè)置，或者隔離通孔的一端位于兩個(gè)電極之間；
[0043] 一個(gè)電極對(duì)應(yīng)一個(gè)隔離通孔，或者一個(gè)電極對(duì)應(yīng)多個(gè)隔離通孔；一個(gè)隔離通孔對(duì) 應(yīng)一個(gè)電極，或者一個(gè)隔離通孔對(duì)應(yīng)多個(gè)電極；每個(gè)電極均設(shè)有對(duì)應(yīng)的隔離通孔，或者部分 電極周邊不設(shè)置隔離通孔。
[0044] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，感應(yīng)單元的第一磁材料層、電極層之間有絕緣介質(zhì) 材料層。
[0045] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的基底具有外圍電路。
[0046] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述的磁材料層包括一層或者多層的保護(hù)層材料。
[0047] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述隔離通孔沿基底平面的截面為矩形或梯形或三 角形或多邊形。
[0048] -種磁傳感裝置的制備方法，所述制備方法包括第三方向磁傳感部件的制備步 驟，具體包括：
[0049] 步驟Sl、在基底表面上形成溝槽；
[0050] 步驟S2、在所述設(shè)有溝槽的基底上沉積磁材料，形成磁材料層，磁材料層的一部分 位于基底上表面，另一部分位于溝槽內(nèi)；
[0051] 步驟S3、圖形化，生成磁傳感器的圖形，形成感應(yīng)單元的第一磁材料層；同時(shí)形成 隔離通孔，并通過溝槽的應(yīng)用形成導(dǎo)磁單元；所述導(dǎo)磁單元、第一磁材料層因隔離通孔存在 部分?jǐn)嚅_，部分連接在一起；
[0052] 所述導(dǎo)磁單元的主體部分設(shè)置于溝槽內(nèi)，用以感應(yīng)第三方向的磁信號(hào)，并將該磁 信號(hào)輸出到感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)量；感應(yīng)單元靠近溝槽設(shè)置，與導(dǎo)磁單元之間部分連接、部分?jǐn)?開，用以測(cè)量第一方向或/和第二方向的磁場(chǎng)，結(jié)合導(dǎo)磁單兀輸出的磁信號(hào)，能測(cè)量被導(dǎo)磁 單兀引導(dǎo)到第一方向或/和第二方向的第三方向磁場(chǎng)；第一方向、第二方向、第三方向兩兩 相互垂直；
[0053] 步驟S5、金屬電極的沉積和圖形化,形成感應(yīng)單元的電極層；
[0054] 步驟S6、沉積絕緣介質(zhì)材料，制造通孔和電極，即在單芯片上形成三軸傳感器。
[0055] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S2中，采用的基底是具有電路的基底。
[0056] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S2中，在所述磁材料層上沉積一層或多層 保護(hù)材料，形成一層或多層保護(hù)材料層。
[0057] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S3中，一次性形成感應(yīng)單元的第一磁材料 層、導(dǎo)磁單元，以及第一磁材料層與導(dǎo)磁單元之間的隔離通孔；或者分多次，分別形成感應(yīng) 單元的第一磁材料層、導(dǎo)磁單元，以及第一磁材料層與導(dǎo)磁單元之間的隔離通孔。
[0058] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述步驟S3與步驟S5之間還包括步驟S4:填充絕 緣介質(zhì)材料，開通孔。
[0059] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提出的磁傳感裝置及其制備方法，感應(yīng)單元與導(dǎo) 磁單元之間存在規(guī)律排列的隔離單元，隔離單元能夠有效地降低從感應(yīng)單元流向?qū)Т艈卧?電流的比例，對(duì)于降低電橋的OFF-SET具有顯著的效果，同時(shí)導(dǎo)磁單元采集的Z軸磁信號(hào)能 夠高效地送入感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)試，綜合性能具有競(jìng)爭(zhēng)力，并且制造工藝簡(jiǎn)單，成本較低。
[0060] 本發(fā)明的方案中，導(dǎo)磁部分與感應(yīng)單元（sensor部分）之間有部分的連接，但是又 被一些隔離單元隔開，這樣的好處在于：導(dǎo)磁部分與感應(yīng)單元之間沒有縫隙的靈敏度比較 好，但是OFF-SET很差(偏移的厲害)，代表著電橋的很不平衡。而有縫隙的信號(hào)較弱，但偏 移OFF-SET比較好(偏移較少）；有縫隙在感應(yīng)單元上的電流不會(huì)流到溝槽里去，是OFF-SET 的主要來源之一。本發(fā)明結(jié)合了上述兩種的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，在靈敏度和OFF-SET之間做很好 的平衡。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0061] 圖1為現(xiàn)有磁傳感裝置的磁性材料及導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0062] 圖2為有無外場(chǎng)情況下磁場(chǎng)方向和電流方向的夾角示意圖。
[0063] 圖3為惠斯通電橋的連接圖。
[0064] 圖4-1為導(dǎo)磁單元與感應(yīng)單元之間沒有縫隙的磁傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0065] 圖4-2為圖4-1的截面圖。
[0066] 圖5為導(dǎo)磁單元與感應(yīng)單元之間沒有縫隙的磁傳感器將溝槽側(cè)壁磁材料展開后 的俯視等效圖。
[0067] 圖6-1為導(dǎo)磁單元與感應(yīng)單元之間有縫隙的磁傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0068] 圖6-2為圖6-1的截面圖。
[0069] 圖7為導(dǎo)磁單元與感應(yīng)單元之間有縫隙的磁傳感器將溝槽側(cè)壁磁材料展開后的 俯視等效圖。。
[0070] 圖8為具有較大OFF-SET的器件電橋測(cè)試示意圖。
[0071] 圖9為實(shí)施例一中本發(fā)明磁傳感裝置的俯視圖。
[0072] 圖10為圖9的A-A向剖視圖。
[0073] 圖11為圖9的B-B向剖視圖。
[0074] 圖12為實(shí)施例二中磁傳感裝置的俯視圖。
[0075] 圖13為制備方法中步驟Sl后的示意圖。
[0076] 圖14為制備方法中步驟S3后的示意圖。
[0077] 圖15為圖14的剖視圖(剖面穿過隔離通孔)。
[0078] 圖16為圖14的剖視圖(剖面不穿過隔離通孔)。
[0079] 圖17為制備方法中步驟S4后的示意圖（剖面不穿過隔離通孔)。
[0080] 圖18為制備方法中步驟S4后的另一示意圖（剖面穿過隔離通孔)。
[0081] 圖19為實(shí)施例三中磁傳感裝置的示意圖（隔離通孔的一端位于兩個(gè)電極之間）。
[0082] 圖20為實(shí)施例三中磁傳感裝置的示意圖（一個(gè)電極對(duì)應(yīng)多個(gè)隔離通孔)。
[0083] 圖21為磁傳感裝置一個(gè)組成單元的組成示意圖。
[0084] 圖22為實(shí)施例四中磁傳感裝置一個(gè)組成單元的組成示意圖。
[0085] 圖23為圖9對(duì)應(yīng)的磁傳感裝置的立體圖（隔離通孔的截面為矩形)。
[0086] 圖24為圖12對(duì)應(yīng)的磁傳感裝置的立體圖（隔離通孔的截面為梯形)。
[0087] 圖25為實(shí)施例二中的隔離通孔的截面為橢圓形的磁傳感裝置的立體圖。
[0088] 圖26為實(shí)施例六中磁傳感裝置沿沒有隔離通孔方向的投影圖。
[0089] 圖27為實(shí)施例六中磁傳感裝置沿有隔離通孔方向的投影圖。
[0090] 圖28為實(shí)施例六中本發(fā)明磁傳感裝置的俯視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0091] 下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0092] 實(shí)施例一
[0093] Z軸磁傳感器包括導(dǎo)磁單元與感應(yīng)單元，溝槽內(nèi)的導(dǎo)磁部分與感應(yīng)單元之間沒有 縫隙時(shí)候的磁傳感器如圖4-1所示，其截面圖如圖4-2所示，圖5是將溝槽側(cè)壁磁材料展 開后的俯視等效圖，可以看到該結(jié)構(gòu)導(dǎo)磁單元30與感應(yīng)單元的磁材料層21直接連接。這 種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：沒有縫隙的靈敏度比較好，但是因?yàn)榇判圆牧弦彩菍?dǎo)電材料，因此在磁性 材料上方的電極22對(duì)之間流通的電流會(huì)分流到溝槽的側(cè)壁，因此器件電橋測(cè)試時(shí)得到的 OFF-SET很差，代表著電橋很不平衡，從圖8中可以看到，兩線相交不在原點(diǎn)，這樣ASIC外圍 電路很難處理這樣的信號(hào)。
[0094] 溝槽部分與感應(yīng)單元之有狹縫的磁傳感器如圖6-1所示、圖7所示，其截面圖如圖 6-2所示。其特點(diǎn)是：溝槽部分與感應(yīng)單元之間是有縫的，有縫隙的信號(hào)較弱但OFF-SET比 較好(有縫隙的結(jié)構(gòu)在傳感單元電極對(duì)之間流的電流不會(huì)流到溝槽里去，而這部分電流是 OFF-SET的主要來源之一，原因前面已經(jīng)解釋過)。
[0095] 通過我們的研究表明，在導(dǎo)磁單元與感應(yīng)單元之間設(shè)置絕緣的隔離單元，從感應(yīng) 單元上流向溝槽的電流將下降20%以上，對(duì)于OFF-SET的降低很有幫助。因此，本發(fā)明提出 一種新的器件結(jié)構(gòu)，在導(dǎo)磁部分與感應(yīng)單元之間設(shè)置有隔離單元，但是兩者之間又有部分 相連接；隔離單元能夠降低流向溝槽的電流比例，降低0FF-SET，同時(shí)又不至于明顯降低器 件的靈敏度；因此，本發(fā)明結(jié)合了上述兩種方案的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，在靈敏度和OFF-SET之間做 很好的平衡，具有良好的綜合性能。
[0096] 本發(fā)明揭不了一種三軸磁傳感裝置，包括Z軸磁傳感器、X軸磁傳感器、Y軸磁傳 感器，X軸磁傳感器、Y軸磁傳感器分別用以感應(yīng)與基底表面平行的X軸、Y軸方向的磁信 號(hào)。當(dāng)然，三軸磁傳感裝置也可以包括三個(gè)磁傳感器，分別感應(yīng)第一方向、第二方向、第三方 向的磁信號(hào)，第一方向、第二方向、第三方向兩兩相互垂直。
[0097] 請(qǐng)參閱圖9,所述Z軸磁傳感器的結(jié)構(gòu)如圖9所示（圖23為其對(duì)應(yīng)的立體圖)，圖中 沿A-A方向和B-B方向的投影分別如圖10和圖11所示（A-A方向的投影上感應(yīng)單元與導(dǎo) 磁單元連接，在B-B方向的投影上感應(yīng)單元與導(dǎo)磁單元不連接)。所述Z軸磁傳感器主要包 括基底10、導(dǎo)磁單元30、感應(yīng)單元20。
[0098] 基底10的表面開有溝槽。具體地，所述基底10可以設(shè)有一列或若干列溝槽，一列 溝槽由一個(gè)長(zhǎng)溝槽構(gòu)成，或者一列溝槽包括若干子溝槽?；?0上可以含有集成電路，例 如外圍控制電路。
[0099] 導(dǎo)磁單元30的主體部分設(shè)置于溝槽內(nèi)，并有部分露出溝槽至基底10表面，用以感 應(yīng)Z軸方向的磁信號(hào)，并將該磁信號(hào)輸出到感應(yīng)單元20進(jìn)行測(cè)量。
[0100] 感應(yīng)單元20除了測(cè)量X軸或/和Y軸方向的磁場(chǎng)，還能測(cè)量被導(dǎo)磁單元30引導(dǎo) 到X軸或/和Y軸方向測(cè)量的Z軸方向磁場(chǎng)。所述感應(yīng)單兀30包括第一磁材料層21、電 極層22,所述導(dǎo)磁單元30、第一磁材料層21由隔離通孔40部分?jǐn)嚅_，部分連接在一起。第 一磁材料層21、電極層22之間可以有絕緣材料層，并在電極與第一材料層相交的位置開有 通孔。導(dǎo)磁單元包括設(shè)置于基底的磁材料層，為了與第一磁材料層區(qū)分，可以稱其為第二磁 材料層；第二磁材料層與第一磁材料層是同一層磁材料。所述的磁材料層除了一層或者多 層的磁性材料層外(如可以是單層的AMR材料，或者多層的GMR或者TMR材料)，磁材料層還 可包括保護(hù)層材料；電極層22包括若干電極(優(yōu)選是平行設(shè)置的)，所述導(dǎo)磁單元30靠近各 電極的一側(cè)設(shè)有若干絕緣隔離通孔40,絕緣隔離通孔40貼近對(duì)應(yīng)的電極設(shè)置，隔離通孔40 恰好將電極與導(dǎo)磁單元30分隔開，在后續(xù)的實(shí)施例中還有部分分隔開的案例。
[0101] 本實(shí)施例中，電極與溝槽形成45°夾角(此夾角可以根據(jù)實(shí)際的要求進(jìn)行調(diào)整，一 般來講，選擇45°的輸出具有較好的線性度)，隔離通孔40的長(zhǎng)度(沿溝槽延伸方向）為電 極寬度的1舊倍到利&倍,優(yōu)選為^^倍,且貼近電極設(shè)置,可以將電極與導(dǎo)磁單元30電學(xué)隔 離開；寬度在1納米到1〇〇微米之間，例如10或50納米或200納米或500納米，采用較小 的寬度對(duì)于進(jìn)一步提高器件的靈敏度還略有幫助，然而，顯然會(huì)對(duì)器件的制造工藝提出很 高的要求，較難實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，隔離通孔40的寬度可以大于電極寬度的巧?倍，優(yōu)選位置是貼 近電極的一端設(shè)置，將電極與導(dǎo)磁單元30隔離開。本實(shí)施例中，所述隔離通孔40沿基底10 平面的截面為矩形，不過顯然這種絕緣的隔離通孔形狀可以是任何的形狀。
[0102] 請(qǐng)參閱圖21，所述導(dǎo)磁單元30包括四個(gè)導(dǎo)磁子單元，分別為第一導(dǎo)磁子單元、第 二導(dǎo)磁子單元、第三導(dǎo)磁子單元、第四導(dǎo)磁子單元。各導(dǎo)磁子單元包括若干磁性構(gòu)件，各磁 性構(gòu)件的主體部分設(shè)置于對(duì)應(yīng)的溝槽內(nèi)，并有部分露出于溝槽外；露出部分靠近對(duì)應(yīng)感應(yīng) 子單元的磁材料層設(shè)置。
[0103] 所述感應(yīng)單元包括四個(gè)感應(yīng)子單元，分別為第一感應(yīng)子單元、第二感應(yīng)子單元、第 三感應(yīng)子單元、第四感應(yīng)子單元。上述各感應(yīng)子單元包括磁材料層21，該磁材料層21的磁 材料的電阻與磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向相關(guān)，磁材料的電阻隨磁場(chǎng)強(qiáng)度及方向的變化而變化。
[0104] 所述第一導(dǎo)磁子單元與第一感應(yīng)子單元配合，作為Z軸磁傳感部件的第一磁傳感 模塊；所述第二導(dǎo)磁子單元與第二感應(yīng)子單元配合，作為Z軸磁傳感部件的第二磁傳感模 塊；所述第三導(dǎo)磁子單元與第三感應(yīng)子單元配合，作為Z軸磁傳感部件的第三磁傳感模塊； 所述第四導(dǎo)磁子單元與第四感應(yīng)子單元配合；作為Z軸磁傳感部件的第四磁傳感模塊。
[0105] 圖21所示的磁傳感裝置采用惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，可以更加靈敏地測(cè)量外界磁場(chǎng)。在 實(shí)際的應(yīng)用中，也可以采用一個(gè)導(dǎo)磁子單元和一個(gè)感應(yīng)子單元，即可以測(cè)量磁場(chǎng)，在此不再 贅述。
[0106] 需要指出的是，本實(shí)施例中，為了能夠直接抵消每對(duì)磁傳感模塊在X軸方向或/和 Y軸方向上的磁場(chǎng)信號(hào)輸出，需要將兩個(gè)磁傳感模塊的三個(gè)要素做設(shè)定設(shè)置。
[0107] 每對(duì)相配合的兩個(gè)磁傳感模塊的三個(gè)要素包括如下：
[0108] (1)溝槽與感應(yīng)單元的相對(duì)位置；溝槽設(shè)置在對(duì)應(yīng)感應(yīng)單元的一側(cè)，或者另一側(cè)； 導(dǎo)磁單元位于感應(yīng)單元左側(cè)，其將第三方向磁場(chǎng)引導(dǎo)到基底表面的一個(gè)方向，導(dǎo)磁單元位 于感應(yīng)單元右側(cè)，其將第三方向磁場(chǎng)引導(dǎo)到基底表面的另一個(gè)方向；
[0109] (2)感應(yīng)單元在外激發(fā)磁場(chǎng)下獲得的初始磁化方向；可設(shè)置兩個(gè)磁傳感模塊的初 始磁化方向相同或相反；
[0110] (3)磁傳感模塊中的電流方向；兩個(gè)磁傳感模塊的電流方向設(shè)置成相同或正交。
[0111] 每對(duì)相配合的兩個(gè)磁傳感模塊的三要素中，第一個(gè)要素設(shè)置為相反，其余兩個(gè)要 素設(shè)置為相同；或均設(shè)置為相反。當(dāng)然，本發(fā)明有很多種變形，本實(shí)施例及后續(xù)實(shí)施例僅揭 示其中幾個(gè)典型的方案。
[0112] 優(yōu)選地，每對(duì)相配合的兩個(gè)磁傳感模塊均相互平行設(shè)置，即兩個(gè)相配合的磁傳感 模塊中感應(yīng)單元的磁材料層的初始磁化方向相同或相反，且兩個(gè)磁傳感模塊溝槽的走向平 行或重合。若兩個(gè)磁傳感模塊并非平行設(shè)置，則在比對(duì)前，先將兩個(gè)磁傳感模塊旋轉(zhuǎn)至平 行，而后再進(jìn)行比對(duì)。
[0113] 進(jìn)一步地，各磁傳感模塊均相互平行設(shè)置，相連接的兩個(gè)磁傳感模塊的三要素中， 第一個(gè)要素設(shè)置為相反，同時(shí)另外兩個(gè)要素設(shè)置為相同；或者均設(shè)置為相反。
[0114] 以上介紹了本發(fā)明磁傳感裝置的組成，本發(fā)明在揭示上述磁傳感裝置的同時(shí)，還 揭示一種磁傳感裝置的制備方法，所述制備方法包括第三方向磁傳感部件的制備步驟，具 體包括：
[0115] 【步驟Sl】如圖13所示，在可具有CMOS電路的基底表面上形成溝槽，溝槽是絕緣 的，如有必要可以在溝槽形成后在溝槽和基底的表面沉積一層或者多層的介質(zhì)層材料；
[0116] 【步驟S2】在所述設(shè)有溝槽的基底上沉積一層或者多層磁材料，形成磁材料層，例 如是AMR材料，GMR或者TMR材料。磁材料層的一部分位于基底上表面，另一部分位于溝槽 內(nèi)。其中，通常會(huì)繼續(xù)在所述磁材料層上繼續(xù)沉積一層或多層保護(hù)材料，形成一層或多層保 護(hù)材料層。
[0117] 【步驟S3】圖形化，生成磁傳感器的圖形，形成感應(yīng)單元的第一磁材料層；同時(shí)通過 溝槽的應(yīng)用形成導(dǎo)磁單元，即在單芯片上形成三軸傳感器的磁材料陣列（另外兩軸XY傳感 器在圖形化的過程中同時(shí)形成）；俯視圖如圖14所示，與此同時(shí)，在導(dǎo)磁單元與感應(yīng)單元之 間形成了隔離通孔，將所述導(dǎo)磁單元、第一磁材料層部分?jǐn)嚅_，部分連接在一起。形成的隔 離通孔的器件結(jié)構(gòu)，如圖14至圖16所示；圖15、圖16為圖14中在有無隔離通孔位置的不 同剖面剖視圖。隔離通孔40設(shè)置于所述導(dǎo)磁單元30靠近各電極的一側(cè)，隔離通孔40貼近 對(duì)應(yīng)的電極設(shè)置，隔離通孔40恰好將電極與導(dǎo)磁單元30分隔開。
[0118] 所述導(dǎo)磁單元的主體部分設(shè)置于溝槽內(nèi)，用以感應(yīng)第三方向的磁信號(hào)，并將該磁 信號(hào)輸出到感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)量；感應(yīng)單元靠近溝槽設(shè)置，與導(dǎo)磁單元之間部分連接、部分?jǐn)?開，用以測(cè)量第一方向或/和第二方向的磁場(chǎng)，結(jié)合導(dǎo)磁單兀輸出的磁信號(hào)，能測(cè)量被導(dǎo)磁 單兀引導(dǎo)到第一方向或/和第二方向的第三方向磁場(chǎng)；第一方向、第二方向、第三方向兩兩 相互垂直。
[0119] 其中，可以一次性形成感應(yīng)單元的第一磁材料層、導(dǎo)磁單元，以及第一磁材料層與 導(dǎo)磁單元之間的隔離通孔；也可以分多次，分別形成感應(yīng)單元的第一磁材料層、導(dǎo)磁單元， 以及第一磁材料層與導(dǎo)磁單元之間的隔離通孔。
[0120] 【步驟S4】可以直接在上述磁材料層上沉積金屬層，并進(jìn)行圖形化。也可以先沉積 絕緣材料，如圖17、圖18所示，填充絕緣介質(zhì)材料；在隔離通孔的位置因?yàn)樘畛淞私^緣介質(zhì) 材料成為了絕緣的隔離通孔，如圖18所示。
[0121]【步驟S5】打開絕緣介質(zhì)材料層窗口，直到露出磁材料層（或保護(hù)層)，隨后進(jìn)行金 屬電極的沉積和圖形化，形成感應(yīng)單元的電極層；
[0122] 【步驟S6】沉積介質(zhì)材料層、化學(xué)機(jī)械拋光、制造通孔和電極。
[0123]【步驟S7】外圍電路的制造，采用的基底為具有ASIC的基底。
[0124] 實(shí)施例二
[0125] 本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于，本實(shí)施例中，隔離通孔的截面可以是梯形、橢圓 形等其他形狀(如任意多邊形，還可以包含不規(guī)則圖形)，其尺寸和形狀根據(jù)實(shí)際的需求可 以調(diào)節(jié)。
[0126] 其中，隔離通孔的截面為梯形的結(jié)構(gòu)如圖12所示(立體圖見圖24所示);隔離通孔 的截面為橢圓形的結(jié)構(gòu)如圖25所示。例如三角形的圖形在此就不再贅述。
[0127] 實(shí)施例三
[0128] 本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于，本實(shí)施例中，所述隔離通孔的一端可以位于兩 個(gè)電極之間，而不是電極下方，如圖19所示。
[0129] 一個(gè)電極對(duì)應(yīng)一個(gè)隔離通孔(如圖9、圖12、圖19所示)，或者一個(gè)電極對(duì)應(yīng)多個(gè)隔 離通孔(如圖20所示)。一個(gè)隔離通孔對(duì)應(yīng)一個(gè)電極(如圖9、圖12、圖19所示)，或者一個(gè) 隔離通孔對(duì)應(yīng)多個(gè)電極。每個(gè)電極均設(shè)有對(duì)應(yīng)的隔離通孔，或者部分電極周邊不設(shè)置隔離 通孔。
[0130] 或者是結(jié)合圖19和圖20所示的隔離通孔的設(shè)置，起到更好的電流隔離效果。
[0131] 實(shí)施例四
[0132] 請(qǐng)參閱圖22,本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于，本實(shí)施例中，所述第三方向磁傳感 部件包括第一磁傳感模塊101、第二磁傳感模塊102、第三磁傳感模塊103、第四磁傳感模塊 104。各磁傳感模塊平行設(shè)置，或中心在同一直線上；即各磁傳感模塊中感應(yīng)單元的磁材料 層的初始磁化方向相同或相反，且各磁傳感模塊溝槽的走向平行或重合。
[0133] 所述第一磁傳感模塊101的第一端、第二磁傳感模塊102的第一端接地，第一磁傳 感模塊101的第二端連接第四磁傳感模塊104的第一端，第二磁傳感模塊102的第二端連 接第三磁傳感模塊103的第一端，第三磁傳感模塊103的第二端、第四磁傳感模塊104的第 二端連接電源；第一磁傳感模塊101的第二端、第二磁傳感模塊102的第二端之間連接有電 壓表（即是電信號(hào)輸出）。電源、電壓表及接地的位置可以為其他(如接地與電源的位置可互 換，電源與電壓表的位置可互換等等)，這里僅做舉例。
[0134] 所述第一磁傳感模塊101中，感應(yīng)單元的各個(gè)部分配合的溝槽設(shè)置在感應(yīng)單元該 配合部分的第一側(cè)；感應(yīng)單元的磁材料層初始磁化方向?yàn)榈贏方向；電流方向?yàn)榈贐方向；
[0135] 所述第二磁傳感模塊102中，感應(yīng)單元的各個(gè)部分配合的溝槽設(shè)置在感應(yīng)單元該 配合部分的第二側(cè)；感應(yīng)單元的磁材料層初始磁化方向?yàn)榕c第A方向相反的方向；電流方 向?yàn)榕c第B方向垂直的方向；
[0136] 所述第三磁傳感模塊103中，感應(yīng)單元的各個(gè)部分配合的溝槽設(shè)置在感應(yīng)單元該 配合部分的第一側(cè)；感應(yīng)單元的磁材料層初始磁化方向?yàn)榕c第A方向相同的方向；電流方 向?yàn)榕c第B方向平行的方向；
[0137] 所述第四磁傳感模塊104中，感應(yīng)單元的各個(gè)部分配合的溝槽設(shè)置在感應(yīng)單元該 配合部分的第二側(cè)；感應(yīng)單元的磁材料層初始磁化方向?yàn)榕c第A方向相反的方向；電流方 向?yàn)榕c第B方向垂直的方向。
[0138] 從圖22中可以看到，各磁傳感模塊均相互平行設(shè)置，相連接的兩個(gè)磁傳感模塊 (如磁傳感模塊101與磁傳感模塊102之間，磁傳感模塊101與磁傳感模塊104之間）的三 要素中，有一個(gè)要素設(shè)置為相反，同時(shí)兩個(gè)要素設(shè)置為相同；或者三個(gè)要素均設(shè)置為相反。
[0139] 所述導(dǎo)磁單元及感應(yīng)單元均包括磁材料層；所述磁材料層的材料為磁阻材料，為 各項(xiàng)異性磁阻（AMR)材料，或?yàn)榫薮抛瑁℅MR)材料，或?yàn)樗淼来抛鑄MR材料；特征是隨著磁場(chǎng) 的變換，材料的電阻率發(fā)生變換。磁傳感器的原理是各向異性磁傳感器AMR、也可以是TMR 和GMR。
[0140] 實(shí)施例五
[0141] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)磁單元包括分別設(shè)置于溝槽的兩側(cè)的第一導(dǎo)磁部分、第二導(dǎo)磁部 分；第一導(dǎo)磁部分、第二導(dǎo)磁部分的主體部分設(shè)置于溝槽內(nèi)，并有部分露出溝槽至基底表 面；第一導(dǎo)磁部分及第二導(dǎo)磁部分用以收集垂直方向的磁場(chǎng)信號(hào)，并將該磁場(chǎng)信號(hào)輸出至 感應(yīng)單元；
[0142] 所述感應(yīng)單元設(shè)置于溝槽的兩側(cè)、所述基底表面上，與所述溝槽中的第一導(dǎo)磁部 分及第二導(dǎo)磁部分相互配合；所述感應(yīng)單元是感應(yīng)與基底表面平行方向的磁傳感器，用以 接收所述導(dǎo)磁單元輸出的來自垂直方向的磁信號(hào)，并根據(jù)該磁信號(hào)測(cè)量出垂直方向?qū)?yīng)的 磁場(chǎng)強(qiáng)度及磁場(chǎng)方向；所述垂直方向?yàn)榛妆砻娴拇怪狈较颉?br> [0143] 實(shí)施例六
[0144] 本實(shí)施例揭示一種磁傳感器的制造方法，具體包括如下步驟：
[0145] 【步驟S1】如圖13所示，在可具有CMOS電路的基底表面上形成溝槽，溝槽是絕緣 的，如有必要可以在溝槽形成后在溝槽和基底的表面沉積一層或者多層的介質(zhì)層材料；
[0146] 【步驟S2】在所述設(shè)有溝槽的基底上沉積一層或者多層磁材料，形成磁材料層，例 如是NiFe合金材料。NiFe材料的上方繼續(xù)沉積TaN保護(hù)層。
[0147] 【步驟S3】圖形化，生成磁傳感器的圖形，形成感應(yīng)單元的第一磁材料層；同時(shí)通過 溝槽的應(yīng)用形成導(dǎo)磁單元，即在單芯片上形成三軸傳感器的磁材料陣列（另外兩軸XY傳感 器在圖形化的過程中同時(shí)形成）；俯視圖如圖28所示，與此同時(shí)，在導(dǎo)磁單元與感應(yīng)單元之 間形成了隔離通孔，將所述導(dǎo)磁單元、第一磁材料層部分?jǐn)嚅_，部分連接在一起。與前述實(shí) 施例的區(qū)別在于，在本實(shí)施例中，在針對(duì)磁材料層進(jìn)行刻蝕之后，在溝槽的底部和側(cè)壁還有 磁材料或保護(hù)材料存在，俯視圖如圖28所示。圖28中，在沿沒有隔離通孔方向的投影如圖 26所示，在沿有隔離通孔方向的投影則如圖27所示，可見，在溝槽的側(cè)壁和底部都保留有 磁材料層。
[0148] 上述圖形化后，另一種情況是：在溝槽的兩個(gè)(或四個(gè)）側(cè)壁還有磁材料或保護(hù)材 料存在，但是溝槽的底部可以去除該磁材料和保護(hù)材料(在刻蝕的時(shí)候，基底表面和溝槽底 部的材料容易去除)，所以可能只保留側(cè)壁的材料。
[0149] 所述導(dǎo)磁單元的主體部分設(shè)置于溝槽內(nèi)，用以感應(yīng)第三方向的磁信號(hào)，并將該磁 信號(hào)輸出到感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)量；感應(yīng)單元靠近溝槽設(shè)置，與導(dǎo)磁單元之間部分連接、部分?jǐn)?開，用以測(cè)量第一方向或/和第二方向的磁場(chǎng)，結(jié)合導(dǎo)磁單兀輸出的磁信號(hào)，能測(cè)量被導(dǎo)磁 單兀引導(dǎo)到第一方向或/和第二方向的第三方向磁場(chǎng)；第一方向、第二方向、第三方向兩兩 相互垂直。
[0150] 其中，可以一次性形成感應(yīng)單元的第一磁材料層、導(dǎo)磁單元，以及第一磁材料層與 導(dǎo)磁單元之間的隔離通孔；也可以分多次，分別形成感應(yīng)單元的第一磁材料層、導(dǎo)磁單元， 以及第一磁材料層與導(dǎo)磁單元之間的隔離通孔。
[0151] 【步驟S4】沉積絕緣介質(zhì)層。
[0152] 【步驟S5】采用光刻工藝，打開絕緣介質(zhì)材料層窗口，直到露出磁材料層(或保護(hù) 層)，隨后進(jìn)行金屬電極的沉積和圖形化，形成感應(yīng)單元的電極層；
[0153] 【步驟S6】沉積介質(zhì)材料層、化學(xué)機(jī)械拋光、制造通孔和電極。
[0154] 綜上所述，本發(fā)明提出的磁傳感裝置及其制備方法，感應(yīng)單元與導(dǎo)磁單元之間存 在規(guī)律排列的隔離單元，隔離單元能夠有效地降低從感應(yīng)單元流向?qū)Т艈卧娏鞯谋壤?對(duì)于降低電橋的OFF-SET具有顯著的效果，同時(shí)導(dǎo)磁單元采集的Z軸磁信號(hào)能夠高效地送 入感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)試，綜合性能具有競(jìng)爭(zhēng)力，并且制造工藝簡(jiǎn)單，成本較低。
[0155] 這里本發(fā)明的描述和應(yīng)用是說明性的，并非想將本發(fā)明的范圍限制在上述實(shí)施例 中。這里所披露的實(shí)施例的變形和改變是可能的，對(duì)于那些本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說實(shí) 施例的替換和等效的各種部件是公知的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該清楚的是，在不脫離本發(fā)明 的精神或本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以以其它形式、結(jié)構(gòu)、布置、比例，以及用其它組件、 材料和部件來實(shí)現(xiàn)。在不脫離本發(fā)明范圍和精神的情況下，可以對(duì)這里所披露的實(shí)施例進(jìn) 行其它變形和改變。
【權(quán)利要求】
1. 一種磁傳感裝置，其特征在于，所述裝置包括第三方向磁傳感部件，該第三方向磁傳 感部件包括： -基底，其表面開有溝槽； -導(dǎo)磁單元，其主體部分設(shè)置于溝槽內(nèi)，并有部分露出溝槽至基底表面，用以感應(yīng)第三 方向的磁信號(hào)，并將該磁信號(hào)輸出到感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)量； -感應(yīng)單兀，用以測(cè)量第一方向或/和第二方向的磁場(chǎng)，結(jié)合導(dǎo)磁單兀輸出的磁信號(hào)， 能測(cè)量被導(dǎo)磁單兀引導(dǎo)到第一方向或/和第二方向測(cè)量的第三方向磁場(chǎng)；第一方向、第二 方向、第三方向兩兩相互垂直； 所述感應(yīng)單元包括第一磁材料層、電極層，所述導(dǎo)磁單元、第一磁材料層部分由隔離單 元斷開，部分連接在一起；所述電極層包括平行設(shè)置的若干電極，所述導(dǎo)磁單元靠近各電極 的一側(cè)設(shè)有若干隔離通孔，隔離通孔貼近對(duì)應(yīng)的電極設(shè)置，隔離通孔恰好將電極與導(dǎo)磁單 元部分或者完全分隔開； 所述磁傳感裝置還包括第一磁傳感器、第二磁傳感器，分別用以感應(yīng)與基底表面平行 的第一方向、第二方向的磁信號(hào)；第一方向、第二方向相互垂直。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁傳感裝置，其特征在于：感應(yīng)單元的第一磁材料層、電極層 之間有絕緣介質(zhì)材料層。
3. -種磁傳感裝置，其特征在于，所述裝置包括第三方向磁傳感部件，該第三方向磁傳 感部件包括： 基底，其表面開有溝槽； 導(dǎo)磁單元，其主體部分設(shè)置于溝槽內(nèi)，并有部分露出溝槽至基底表面，用以感應(yīng)第三方 向的磁信號(hào)，并將該磁信號(hào)輸出到感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)量； 感應(yīng)單兀，用以測(cè)量第一方向或/和第二方向的磁場(chǎng)，結(jié)合導(dǎo)磁單兀輸出的磁信號(hào)，能 測(cè)量被導(dǎo)磁單兀引導(dǎo)到第一方向或/和第二方向測(cè)量的第三方向磁場(chǎng)；第一方向、第二方 向、第三方向兩兩相互垂直；所述感應(yīng)單元包括第一磁材料層、電極層，所述導(dǎo)磁單元、第一 磁材料層部分由隔離單元斷開，部分連接在一起。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁傳感裝置，其特征在于： 所述磁傳感裝置還包括第一磁傳感器、第二磁傳感器，分別用以感應(yīng)與基底表面平行 的第一方向、第二方向的磁信號(hào)；第一方向、第二方向相互垂直。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁傳感裝置，其特征在于： 所述導(dǎo)磁單元包括四個(gè)導(dǎo)磁子單元，分別為第一導(dǎo)磁子單元、第二導(dǎo)磁子單元、第三導(dǎo) 磁子單元、第四導(dǎo)磁子單元； 所述感應(yīng)單元包括四個(gè)感應(yīng)子單元，分別為第一感應(yīng)子單元、第二感應(yīng)子單元、第三感 應(yīng)子單元、第四感應(yīng)子單元； 所述第一導(dǎo)磁子單元與第一感應(yīng)子單元配合，作為第三方向磁傳感部件的第一感應(yīng)模 塊； 所述第二導(dǎo)磁子單元與第二感應(yīng)子單元配合，作為第三方向磁傳感部件的第二感應(yīng)模 塊； 所述第三導(dǎo)磁子單元與第三感應(yīng)子單元配合，作為第三方向磁傳感部件的第三感應(yīng)模 塊； 所述第四導(dǎo)磁子單元與第四感應(yīng)子單元配合；作為第三方向磁傳感部件的第四感應(yīng)模 塊； 上述各感應(yīng)子單元包括磁材料層，該磁材料的電阻隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度的方向變化； 所述基底設(shè)有一列或若干列溝槽，一列溝槽由一個(gè)長(zhǎng)溝槽構(gòu)成，或者一列溝槽包括若 干子溝槽； 各導(dǎo)磁子單元包括若干磁性構(gòu)件，各磁性構(gòu)件的主體部分設(shè)置于對(duì)應(yīng)的溝槽內(nèi)，并有 部分露出于溝槽外。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁傳感裝置，其特征在于： 所述導(dǎo)磁單元包括分別設(shè)置于溝槽的兩側(cè)的第一導(dǎo)磁部分、第二導(dǎo)磁部分；第一導(dǎo)磁 部分、第二導(dǎo)磁部分的主體部分設(shè)置于溝槽內(nèi)，并有部分露出溝槽至基底表面；第一導(dǎo)磁部 分及第二導(dǎo)磁部分用以收集垂直方向的磁場(chǎng)信號(hào)，并將該磁場(chǎng)信號(hào)輸出至感應(yīng)單元； 所述感應(yīng)單元設(shè)置于溝槽的兩側(cè)、所述基底表面上，與所述溝槽中的第一導(dǎo)磁部分及 第二導(dǎo)磁部分相互配合；所述感應(yīng)單元是感應(yīng)與基底表面平行方向的磁傳感器，用以接收 所述導(dǎo)磁單兀輸出的來自垂直方向的磁信號(hào)，并根據(jù)該磁信號(hào)測(cè)量出垂直方向?qū)?yīng)的磁場(chǎng) 強(qiáng)度及磁場(chǎng)方向；所述垂直方向?yàn)榛妆砻娴拇怪狈较颉?br> 7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁傳感裝置，其特征在于： 所述電極層包括平行設(shè)置的若干電極，所述導(dǎo)磁單元靠近各電極的一側(cè)設(shè)有若干隔離 通孔，隔離通孔貼近對(duì)應(yīng)的電極設(shè)置，隔離通孔恰好將電極與導(dǎo)磁單元部分或者完全分隔 開。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁傳感裝置，其特征在于： 所述電極層包括平行設(shè)置的若干電極，所述導(dǎo)磁單元靠近各電極的一側(cè)設(shè)有若干隔離 通孔； 所述隔離通孔的一端靠近電極設(shè)置，或者隔離通孔的一端位于兩個(gè)電極之間； 一個(gè)電極對(duì)應(yīng)一個(gè)隔離通孔，或者一個(gè)電極對(duì)應(yīng)多個(gè)隔離通孔；一個(gè)隔離通孔對(duì)應(yīng)一 個(gè)電極，或者一個(gè)隔離通孔對(duì)應(yīng)多個(gè)電極；每個(gè)電極均設(shè)有對(duì)應(yīng)的隔離通孔，或者部分電極 周邊不設(shè)置隔離通孔。
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁傳感裝置，其特征在于： 所述感應(yīng)單元的第一磁材料層、電極層之間有絕緣介質(zhì)材料層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁傳感裝置，其特征在于： 所述的基底具有外圍電路。
11. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁傳感裝置，其特征在于： 所述的磁材料層包括一層或者多層的保護(hù)層材料。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的磁傳感裝置，其特征在于： 所述隔離通孔沿基底平面的截面為矩形或梯形或三角形。
13. -種磁傳感裝置的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括第三方向磁傳感部件 的制備步驟，具體包括： 步驟S1、在基底表面上形成溝槽； 步驟S2、在所述設(shè)有溝槽的基底上沉積磁材料，形成磁材料層，磁材料層的一部分位于 基底上表面，另一部分位于溝槽內(nèi)； 步驟S3、圖形化，生成磁傳感器的圖形，形成感應(yīng)單元的第一磁材料層；同時(shí)形成隔離 通孔，并通過溝槽的應(yīng)用形成導(dǎo)磁單元；所述導(dǎo)磁單元、第一磁材料層因隔離通孔存在部分 斷開，部分連接在一起； 所述導(dǎo)磁單元的主體部分設(shè)置于溝槽內(nèi)，用以感應(yīng)第三方向的磁信號(hào)，并將該磁信號(hào) 輸出到感應(yīng)單元進(jìn)行測(cè)量；感應(yīng)單元靠近溝槽設(shè)置，與導(dǎo)磁單元之間部分連接、部分?jǐn)嚅_， 用以測(cè)量第一方向或/和第二方向的磁場(chǎng)，結(jié)合導(dǎo)磁單兀輸出的磁信號(hào)，能測(cè)量被導(dǎo)磁單 兀引導(dǎo)到第一方向或/和第二方向的第三方向磁場(chǎng)；第一方向、第二方向、第三方向兩兩相 互垂直； 步驟S5、金屬電極的沉積和圖形化，形成感應(yīng)單元的電極層； 步驟S6、沉積絕緣介質(zhì)材料，制造通孔和電極，即在單芯片上形成三軸傳感器。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于： 所述步驟S2中，采用的基底是具有電路的基底。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于： 所述步驟S2中，在所述磁材料層上沉積一層或多層保護(hù)材料，形成一層或多層保護(hù)材 料層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于： 所述步驟S3中，一次性形成感應(yīng)單元的第一磁材料層、導(dǎo)磁單元，以及第一磁材料層 與導(dǎo)磁單元之間的隔離通孔；或者分多次，分別形成感應(yīng)單元的第一磁材料層、導(dǎo)磁單元， 以及第一磁材料層與導(dǎo)磁單元之間的隔離通孔。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于： 所述步驟S3與步驟S5之間還包括步驟S4 :填充絕緣介質(zhì)材料，開通孔。
【文檔編號(hào)】G01R33/02GK104515957SQ201310451501
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月27日
【發(fā)明者】張挺, 張開明, 萬虹, 王宇翔 申請(qǐng)人:上海矽?？萍加邢薰?br>