[发明专利]一种AMR传感器结构及其制造方法

说明书

一种AMR传感器结构及其制造方法，一种AMR传感器结构，包括第一导电材料、第二导电材料和磁阻条；包括提供一个Si基底，并对Si基底进行预处理；利用光刻、剥离技术在基底上形成第一预定义图形；利用磁控溅射薄膜生长技术生长磁性长条，在生长磁阻条时外加偏置磁场，引入附加磁各向异性能；利用丙酮超声清洗，去除多余的磁性薄膜；利用光刻、剥离技术在基底上形成第二预定义图形；利用磁控溅射薄膜生长技术生长惠斯通电桥；利用丙酮超声清洗，去除多余的导电金属薄膜。增大了磁阻条工作面积，避免了巴贝电极边缘电流的影响，降低了加工过程对精度的要求。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，特别涉及一种AMR传感器结构及其制造方法。

背景技术

在传统AMR传感器的设计制造中，为了实现电流方向与磁感应强度方向夹角成45°，获得更好的线性响应，通常采用巴贝电极的设计方式。在磁阻条表面生长平行间隔排列的金属电极，金属电极与矩形磁阻条长边方向成45°。巴贝电极的设计方式存在两个缺陷，会极大的影响AMR传感器性能。第一，巴贝电极将金属层底部的磁阻薄膜短路，减小了磁阻条实际有效工作面积，降低了磁电阻效应；第二，由于巴贝电极在边缘部分电流分布不均匀，造成实际的电流方向和磁化轴方向的夹角发生偏移，影响传感器线性输出范围及灵敏度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种AMR传感器结构及其制造方法，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种AMR传感器结构，包括第一导电材料、第二导电材料和磁阻条；四个第一导电材料成四宫格状分布，若干磁阻条平行等间距设置，相邻的两个磁阻条之间的端部通过第二导电材料连接，使若干磁阻条形成S型串联结构；相邻的第一导电材料之间均设置有S型串联结构，形成惠斯通电桥，S型串联结构端部的磁阻条与第一导电材料连接。

进一步的，每个S型串联结构均匀四宫格的中线成45度夹角；第一导电材料和第二导电材料均为导电金属。

进一步的，磁阻条的厚度为30nm-100nm；磁阻条为三明治结构，包括底层缓冲层、中间层和上层保护层；底层缓冲层材料为Ta，厚度为3nm，中间层使用磁性材料为NiFe，厚度为30nm，上层保护层材料为Ta，厚度为3nm。

一种AMR传感器结构的制造方法，基于上述任意一项所述的一种AMR传感器结构，包括以下步骤：

步骤1，提供一个Si基底，并对Si基底进行预处理；

步骤2，利用光刻、剥离技术在基底上形成第一预定义图形；

步骤3，利用磁控溅射薄膜生长技术生长磁性长条，在生长磁阻条时外加偏置磁场，引入附加磁各向异性能；利用丙酮超声清洗，去除多余的磁性薄膜；

步骤4，利用光刻、剥离技术在基底上形成第二预定义图形；

步骤5，利用磁控溅射薄膜生长技术生长惠斯通电桥；利用丙酮超声清洗，去除多余的导电金属薄膜。

进一步的，步骤1中，Si基底进行预处理为利用丙酮、酒精和去离子水分别超声清洗5min，之后用N₂吹干，在烘箱内保持115℃烘20min。

进一步的，步骤3中，外部偏置磁场，磁场方向与磁阻条长轴方向夹角成45°。

进一步的，形成第一预定义图形包括：在Si基底上旋涂覆盖光刻胶形成第一光刻胶层；经过第一预定义图形的掩膜版对第一光刻胶层进行紫外线曝光；利用显影液对曝光后的第一光刻胶层进行显影处理；利用磁控溅射薄膜生长技术在显影后的第一光刻胶层上生长磁性材料层；去除第一光刻胶层，形成第一预定义图形。