[发明专利]一种3-D霍尔传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种3-D霍尔传感器及其制造方法。

背景技术

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BCD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。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明旨在提供一种3-D霍尔传感器及其制造方法，以使3-D霍尔传感器可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。

本发明之一所述的一种3-D霍尔传感器的制造方法，包括以下步骤：

步骤S1，制作霍尔器件芯片，该霍尔器件芯片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；

步骤S2，制作磁场检测电路芯片，该磁场检测电路芯片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；

步骤S3，将所述霍尔器件芯片和磁场检测电路芯片进行减薄处理；

步骤S4，加工分别用于安装所述霍尔器件芯片以及磁场检测电路芯片的基板，包括在基板上根据所述霍尔器件芯片与磁场检测电路芯片的连线要求进行布线；

步骤S5，将所述霍尔器件芯片以及磁场检测电路芯片一一对应地安装在所述基板上，并使它们与基板电气接触；

步骤S6，将所述基板封装成立方体，使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，并使所述霍尔器件芯片与磁场检测电路芯片电气连接以得到可用于实现空间磁场检测的3-D霍尔传感器。

在上述的3-D霍尔传感器的制造方法中，所述步骤S1中的霍尔器件芯片采用Bipolar、CMOS、BiCMOS或BCD工艺制成。

在上述的3-D霍尔传感器的制造方法中，所述步骤S1包括：

在紧邻所述器件焊盘下方的介质层上刻蚀出凹槽；

在所述凹槽中蒸发或溅射填满金属；

在所述霍尔器件和器件焊盘对应连接后，沿该器件焊盘的最外侧位置进行切割，以使该器件焊盘侧面裸露出所述金属。

在上述的3-D霍尔传感器的制造方法中，所述凹槽的深度范围为10～30um。

在上述的3-D霍尔传感器的制造方法中，所述凹槽中填满的金属为铝或铝合金。

在上述的3-D霍尔传感器的制造方法中，所述步骤S2中的磁场检测电路芯片采用Bipolar、CMOS、BiCMOS或BCD工艺制成。

在上述的3-D霍尔传感器的制造方法中，所述步骤S2包括：

在紧邻所述电路焊盘下方的介质层上刻蚀出凹槽；

在所述凹槽中蒸发或溅射填满金属；

在所述磁场检测电路和电路焊盘对应连接后，沿该电路焊盘的最外侧位置进行切割，以使该电路焊盘侧面裸露出所述金属。

在上述的3-D霍尔传感器的制造方法中，所述凹槽的深度范围为10～30um。

在上述的3-D霍尔传感器的制造方法中，所述凹槽中填满的金属为铝或铝合金。

在上述的3-D霍尔传感器的制造方法中，所述步骤S3包括通过磨削法和化学抛光处理将所述霍尔器件芯片和磁场检测电路芯片减薄。

在上述的3-D霍尔传感器的制造方法中，所述步骤S3包括将所述霍尔器件芯片和磁场检测电路芯片减薄80～300um。