[发明专利]一种高灵敏度磁传感芯片的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子领域，涉及微米纳米薄膜制备技术、磁性物理、微纳电子技术、微纳制造技术、传感技术等众多的技术领域，具体涉及一种磁传感芯片的制造方法，磁传感芯片包括各向异性磁电阻、巨磁电阻或隧道磁电阻磁传感芯片。

背景技术

磁传感芯片由于具有低功耗、小体积、高灵敏、易集成、低成本、响应快、分辨率高、稳定性好、高可靠等一系列优点，在磁信息存储、自动化等领域，尤其在全球范围内方兴未艾的物联网领域，展示了广阔的应用前景。如图1a所示，磁传感芯片包括基底1，在基底1的表面设有磁敏感薄膜2以及导体3，导体3可以是导线、焊盘，其设置在磁敏感薄膜2的两端。然而，目前的磁传感芯片中，由于磁敏感薄膜2的长宽比较大，因此退磁场比较大，这将导致磁滞回线拉宽，从而导致磁传感芯片灵敏度较低。图1b是现有技术中单条磁传感芯片在零磁场附近灵敏度低的测试结果曲线图，其中横轴数据为外加磁场，纵轴数据为磁传感芯片电阻值。从图1b所示可知，目前的磁传感芯片的灵敏度较低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种磁传感芯片的制造方法，通过该方法可以获得高灵敏度的磁传感芯片。

本发明提供的磁传感芯片的制造方法，包括以下步骤：

在基底上制备磁敏感薄膜；

通过分段改变所述磁敏感薄膜的退磁场；

在所述磁敏感薄膜表面制备电极及导线，形成磁传感芯片；

在所述磁传感芯片表面沉积保护层；

将所述带有保护层的磁传感芯片基底分离获得独立的磁传感芯片。

本发明提供的高灵敏度磁传感芯片的制造方法，通过分段改变所述磁传感芯片中磁敏感薄膜的退磁场，来显著提高磁传感芯片的灵敏度。本发明提供的分段改变所述磁敏感薄膜退磁场的方法包括：切割法、电流法、加热法、外磁场法、掺杂法、反溅法。

除上述6类提高磁传感芯片灵敏度的方法之外，本发明未予图示或陈述的其它方法，只要采用分段法思想，均受本发明之保护。

与常见的磁传感芯片相比，本发明中的磁传感芯片具有：高灵敏度、低磁滞、低矫顽力等一系列优点。

(一)切割分段法

图2-图17是本发明提供的改变磁敏感薄膜退磁场的切割分段法矩形切口情况示意图。其中，1为基底，2为磁敏感薄膜，3为导体，4为空气隙(连接前为切口)，5为绝缘体。

切割分段法中，切割分段情况为下列的一种情况：可以是完全切割，也可以是部分切割；所述部分切割时的切口部分位于磁敏感薄膜高度方向的中央，或靠近磁敏感薄膜高度方向的上沿或下沿，或位于磁敏感薄膜高度方向的上沿或下沿，或贯穿磁敏感薄膜的整个高度；在磁敏感薄膜宽度方向，所述切口部分位于中央、中央偏上位置、中央偏下位置、上沿、下沿或贯穿整个磁敏感薄膜的宽度。

图18～23是本发明提供的切割法分段改变所述磁敏感薄膜退磁场方法中短磁膜的连接情况示意图。

其中，图18为导体连接层连接方式；图19为导体与绝缘体复合连接层连接方式；图20为导体与空气隙复合连接层连接方式。图21为绝缘体与空气隙复合连接层连接方式。

特别声明，图18、图19、图20和图21仅以磁敏感薄膜厚度方向和宽度方向均完全切断的情况，以矩形切割方法为例，给出四种连接材料的组合方式。该四种连接材料的组合方式，同样适用于本发明中的所有其它矩形长磁膜切割方法中短磁膜之间的连接，以及所有圆形、椭圆形、哑铃形、纺锤形、鼓形、平行四边形、三角形、多边形等长磁膜切割方法中短磁膜之间的连接。本发明中未予图示的上述方法，已明确陈述，均属本发明保护的内容。

图22、图23分别是空气隙、绝缘体分别单独作为短磁膜之间连接材料的情况之一。

特别声明，图22和图23仅以长磁膜未被完全切断的一种矩形切割方法为例，给出空气隙、绝缘体单独作为连接材料的短磁膜连接情况。此二种不需导体参与的短磁膜连接方式，同样适用于本发明中的所有其它的矩形、圆形、椭圆形、哑铃形、纺锤形、鼓形、平行四边形、三角形、多边形等短磁膜之间未被完全切断的情况。本发明中未予图示的上述方法，已明确陈述，均属本发明保护的内容。

(二)电流分段法