[发明专利]一种磁阻运动调制的低频MEMS磁阻传感器

权利要求书

1.一种磁阻运动调制的低频MEMS磁阻传感器，其特征在于，所述MEMS磁阻传感器包括：磁阻传感器MTJ、磁通汇聚器、压电悬臂梁，第一衬底；第一衬底为SOI基底，整个MEMS磁阻传感器是在SOI基底上完成的；

第一衬底上设置有与压电悬臂梁尺寸相适应的通孔，所述压电悬臂梁设置于所述通孔中，所述压电悬臂梁一端悬空，另一端与第一衬底固定连接；

所述磁阻传感器MTJ放置在压电悬臂梁悬空端之上，通过所述压电悬臂梁带动所述磁阻传感器MTJ沿着所述通孔的轴向作周期简谐振动；

磁通汇聚器设置在第一衬底上，且对称放置在磁阻传感器MTJ两侧；

所述压电悬臂梁为叠层结构，包括从下至上依次设置的第二衬底、第一绝缘层、压电层，磁阻传感器MTJ埋设在压电悬臂梁悬空端处的第一绝缘层之中，并漏出电极窗口，压电层位于第一绝缘层上未埋设磁阻传感器MTJ的位置，并使压电层与磁阻传感器MTJ间隔一定的距离。

2.根据权利要求1所述的低频MEMS磁阻传感器，其特征在于，所述第一衬底为SOI基底，从下至上依次包括Si层、埋氧层、Si层，所述第二衬底为通过去除所述第一衬底底层的Si层和埋氧层而形成，所述第一衬底中的Si层与第二衬底中的Si层为一体结构。

3.根据权利要求2中所述的低频MEMS磁阻传感器，其特征在于，第一衬底上与悬臂梁连接处还设置有第二绝缘层，第二绝缘层与第一绝缘层为一体结构，并且第一绝缘层与第二绝缘层形成T字型，所述第二绝缘层上设置有压电层的电极窗口。

4.根据权利要求3所述的低频MEMS磁阻传感器，其特征在于，所述MEMS磁阻传感器还包括电极层，所述电极层包括MTJ信号检测输出电极、压电驱动电极；所述MTJ信号检测输出电极包括依次连接的MTJ信号检测电极、MTJ信号传输线以及MTJ信号接口电极，所述MTJ信号检测电极位于磁阻传感器MTJ电极窗口中，通过磁阻传感器MTJ的电极接口与磁阻传感器电连接；MTJ信号传输线位于第一绝缘层之上未设置压电层的区域，MTJ信号接口电极设置于第二绝缘层之上；

所述压电驱动电极包括驱动电极、检测电极、压电驱动接口电极以及接地电极，驱动电极、检测电极均与压电驱动接口电极连接，驱动电极和检测电极位于压电层上，压电驱动接口电极位于第二绝缘层之上；接地电极设置在第二绝缘层上的压电层电极窗口中，直接与第一衬底相连。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的低频MEMS磁阻传感器，其特征在于，压电层材料为氧化锌，厚度为500-1000nm。

6.根据权利要求3或4中任一项所述的低频MEMS磁阻传感器，其特征在于，磁通汇聚器由镀制在第一衬底上的高磁导率材料形成，厚度为0.5-10μm；两个磁通汇聚器以磁阻传感器MTJ为中心对称布置，两个磁通汇聚器之间的距离大于悬臂梁的宽度；磁通汇聚器上还设置有第三绝缘层。

7.根据权利要求6所述的低频MEMS磁阻传感器，其特征在于，磁通汇聚器为喇叭形，喇叭形的窄端靠近磁阻传感器MTJ，喇叭形的宽端远离磁阻传感器MTJ；所述窄端与宽端之间的距离为0.5-3mm。

8.根据权利要求6所述的低频MEMS磁阻传感器，其特征在于，第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层材料均为SiO2，厚度为200-500nm。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的低频MEMS磁阻传感器，其特征在于，所述磁阻传感器MTJ为叠层结构，从下至上依次为：钽金属层、钌金属层、镍铁合金层、钌金属层、钴铁硼材料层、氧化镁层、钴铁硼材料层、钌金属层、钴铁合金层、铱锰合金层、钽金属层、钌金属层。