[发明专利]一种复合磁场传感器及其制作工艺

说明书

本发明公开了一种复合磁场传感器及其制作工艺，其中，所述复合磁场传感器包括磁敏三极管和复合在磁敏三极管上的遂穿磁敏电阻(TMR)；其中，所述磁敏三极管的集电区设置于发射区的上方，所述基区设置于发射区和集电区的一侧，且所述基区制作在硅腐蚀坑内，提高了基区载流子注入能力，进而提高磁敏三极管的磁敏特性；本发明所述制作工艺将微电子机械加工技术(MEMS)、双极型工艺和纳米薄膜制备技术相结合，得到所述复合磁场传感器。本发明所述复合磁场传感器将磁敏三极管与遂穿磁敏电阻进行有效结合，兼具磁敏三极管的较强磁场检测性能以及遂穿磁敏电阻的弱磁场检测性能，实现了对磁场的宽量程检测。

技术领域

本发明涉及磁场传感器，尤其涉及具有宽量程的磁场传感器，具体涉及一种具有宽量程的复合磁场传感器及其制作工艺。

背景技术

随着科学技术的迅速发展，传感器技术倍受重视，尤其是广泛应用于现代工业和电子产品的磁场传感器，而随着应用的广泛，对于磁场传感器测量量程的要求也随之增高。

在现有技术中，用于检测磁场的传感器包括磁敏三极管、各向异性磁电阻(AMR)、巨磁电阻(GMR)、遂穿磁敏电阻(TMR)和霍尔磁场传感器等。但是，磁敏三极管用于检测较强的磁场，一般的检测范围为500～10000G_S以上，而遂穿磁敏电阻(TMR)用于检测弱磁场，其一般的检测范围为1G_S以下，但是，在应用时，所检测的磁场不一定完全是强磁场或弱磁场，而是较宽范围的磁场强度，而根据现有技术不能对宽量程磁场进行检测。

因此，为了能够准确的对环境中磁场进行检测，亟需一种能够实现宽量程磁场测量的复合磁场传感器及其制作工艺。

发明内容

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，通过微电子机械加工技术(MEMS)、双极型工艺和纳米薄膜制备技术相结合将用于检测强磁场的磁敏三极管和用于检测弱磁场的遂穿磁敏电阻(TMR)进行复合，使复合后的传感器既可以检测较强磁场(1G_S～10000G_S)又可以检测弱磁场(0.001～1G_S)，同时，在制作时，对磁敏三极管中基区的结构进行改善，采用硅腐蚀坑作为基区，提高基区载流子注入，从而改善磁场检测的灵敏度，使所述复合磁场传感器可以检测到最低0.001G_S的磁感应强度，这样，有效互补了磁敏三极管与遂穿磁敏电阻TMR的测量范围，得到一种具有宽量程(即0.001～10000G_S)磁场检测的复合磁场传感器及其制作工艺，从而完成本发明。

本发明一方面提供了一种复合磁场传感器，具体体现在以下几方面：

(1)一种复合磁场传感器，其中，所述复合磁场传感器包括用于检测较强磁场的磁敏三极管和用于检测弱磁场的遂穿磁敏电阻TMR，其中，所述遂穿磁敏电阻TMR复合在所述磁敏三极管上，形成所述复合磁场传感器；

所述较强磁场指1～10000G_S的磁场，所述弱磁场指0.001～1G_S的磁场。

(2)根据上述(1)所述的复合磁传感器，其中，

所述磁敏三极管包括第一硅片1和第二硅片2，优选地，所述第一硅片1的厚度为30μm，所述第二硅片的厚度为400～425μm，更优选地，在第一硅片1和第二硅片2上刻蚀有发射区、集电区和基区，并在发射区、集电区和基区表面蒸镀Al引线，分别形成发射极E、集电极C和基极B；和/或

所述遂穿磁敏电阻TMR为多层膜结构，优选为三层膜结构，更优选地，所述遂穿磁敏电阻TMR自下往上依次包括第一磁性材料层、绝缘层和第二磁性材料层。

(3)根据上述(1)或(2)所述的复合磁场传感器，其中，