[发明专利]一种磁传感装置及该装置的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件及工艺技术领域，涉及一种磁传感装置，尤其涉及一种磁传感装置的制备方法。

背景技术

电子罗盘是磁传感器的重要应用领域之一，随着近年来消费电子的迅猛发展，除了导航系统之外，还有越来越多的智能手机和平板电脑也开始标配电子罗盘，给用户带来很大的应用便利，近年来，磁传感器的需求也开始从两轴向三轴发展。两轴的磁传感器，即平面磁传感器，可以用来测量平面上的磁场强度和方向，可以用X和Y轴两个方向来表示。

AMR磁传感器采用各向异性磁致电阻（Anisotropic Magneto-Resistance）材料来检测空间中磁感应强度的大小。

为了使测量结果以线性的方式变化，AMR阵列上的金属导线呈45°角倾斜排列，电流从AMR材料上流过经金属导线后电流的流向与AMR线的角度旋转45°，如图1所示即在没有外加磁场的情况下AMR线自极化方向与电流呈现45°的夹角。

当存在外界磁场Ha时，AMR单元上的极化方向就会发生变化而不再是初始的方向，那么磁场方向M和电流I的夹角θ也会发生变化，如图2所示,从而引起AMR自身阻值的变化。

通过对AMR单元电阻变化的测量，可以得到外界磁场的强度和方向。在实际的应用中，为了提高器件的灵敏度等，磁传感器可利用惠斯通电桥或半电桥检测AMR阻值的变化，如图3所示。R1/R2/R3/R4是初始状态相同的AMR电阻R0，当检测到外界磁场的时候，R1/R2阻值增加ΔR而R3/R4减少ΔR(或相反)。这样在没有外界磁场的情况下，电桥的输出为零；而在有外界磁场时，电桥的输出为一个微小的电压ΔV。

目前的三轴传感器是将一个平面（X、Y两轴）传感部件与Z方向的磁传感部件（将X/Y方向竖在基板上）进行系统级封装组合在一起，以实现三轴传感的功能；也就是说需要将平面传感部件及Z方向磁传感部件分别设置于两个圆晶或芯片上，最后通过封装与外围电路连接在一起，一个传感器器件里面可能包含三个分立的芯片。这样的方法的优点是具有较好Z轴性能（与X、Y轴的性能基本一样），技术门槛较低，但是对封装要求很高，引入较高封装成本（封装的成本占据整个芯片成本的很大部分），另一方面，这种方法得到的器件的可靠性较差，器件的尺寸也难以进一步缩小。

同时，现有Z轴传感器的检测方法比较复杂，通常的检测方法是在芯片测试平台上施加外围磁场，从而测试芯片的灵敏度，一方面对于测试系统提出了较高的要求、提高了测试成本，另外一方面，在很多应用中，还是需要用到芯片内部的自检测系统，例如在手机开机的时候，往往需要进行自检测，检测芯片的状态，Z轴的自检测设计和制造比较困难，现有一些自检测方法的精度较低。

此外，磁传感器的应用中通常需要ASIC外围电路进行驱动，当前主要采用ASIC芯片和磁传感芯片进行SIP封装。而SOC的单芯片模式是发展方向，其特点是具有更高的集成度，更好的综合性能和较低的成本。SOC模式是在ASIC芯片的顶层金属上方继续制造磁传感器，最终使磁传感器与ASIC有机结合，避免了采用引线方法进行连接。

在制造ASIC芯片的时候，通常会采用4-6层金属层；在ASIC芯片与磁传感器结合时，通常是在ASIC芯片的顶层金属top metal做完之后再沉积3um的介质层IMD，然而3um的IMD的引线存在很大困难，很难连出来。导致现有的制备工艺流程比较复杂，制备时间较长，而制备成本较高。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的磁传感装置和制备方法，以克服现有磁传感装置的上述缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种磁传感装置，可利用线圈产生磁场，用于Z轴（第三方向）磁传感器的自检测。

此外，本发明还提供一种磁传感装置的制备方法，制得的磁传感器可利用线圈产生磁场，用于Z轴磁传感器的自检测。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种磁传感装置，所述磁传感装置包括第三方向磁传感部件，第三方向磁传感部件包括：

-介质材料层，其表面开有沟槽；

-导磁单元，其部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽；用以感应第三方向的磁信号，并将该磁信号输出到感应单元进行测量；

-感应单元，靠近导磁单元露出沟槽的部分设置，用以测量第一方向或/和第二方向的磁场，结合导磁单元输出的磁信号，能测量被导磁单元引导到第一方向或/和第二方向测量的第三方向磁场；第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直；

所述磁传感装置还包括能产生磁场的导电线圈，产生的磁场用于所述第三方向磁传感部件的自检测。