[发明专利]一种新型的集成单体芯片三轴磁敏传感器

摘要

本发明涉及一种新型的单体芯片集成的三轴磁敏传感器。由于目前已有技术仅可做到磁敏传感器的三维封装集成，然而，真正意义上的在工艺中实现的单体芯片集成方法尚在探索之中。本发明将具有几何增强效应的硅基磁敏单元与磁电子敏感单元与信号处理电路集成在同一张硅片上，实现了三轴磁敏传感器的单体芯片集成，其中几何增强效应的硅基磁敏单元具有垂直方向磁敏感特性，两对面内正交排列的磁电子敏感单元具有面内磁敏感特性。本发明可避免生长垂直薄膜或者垂直封装集成的技术难题，且与微电子工艺具有很好的兼容性，器件体积小、灵敏度高。

主权项

一种新型的集成单体芯片三轴磁敏传感器，其特征在于：由磁电子敏感电阻单元、具有几何增强效应的硅基磁敏电阻单元以及信号处理集成电路三部分组成，且通过制备工艺集成在同一硅基衬底上形成单体芯片，其中磁电子敏感单元有两个，一个具有水平X轴方向的磁敏感特性，另一个具有水平Y轴方向的磁敏感特性，具有几何增强效应的硅基磁敏电阻单元具有Z轴垂直方向的磁敏感特性，磁电子敏感电阻单元以及具有几何增强效应的硅基磁敏电阻单元结合信号处理电路实现对三轴方向上的磁场的检测；所述的磁电子敏感电阻单元为基于巨磁电阻材料制成的电阻或由电阻组成的电桥，或为基于磁隧道结材料制成的电阻或由电阻组成的电桥；所述的具有几何增强效应的硅基磁敏电阻单元，在单晶硅上配置有四个或者两个电极；所述的单体芯片集成的三轴磁敏传感器，首先在硅基衬底(1)上制作信号处理集成电路(2)，然后在同一硅基衬底(1)上制作具有几何增强效应的硅基磁敏电阻单元(3)，电阻单元结构平行于硅基衬底平面；然后制作绝缘隔离层(6)，为SiO2或者Al2O3；绝缘隔离层(6)开孔，制作信号处理集成电路(2)与具有几何增强效应的硅基磁敏电阻单元(3)的连接孔；然后制作一对正交配置的磁电子敏感单元，磁电子敏感单元膜层平行于硅基衬底平面；再制作第一绝缘层(7)并开孔,然后再制作金属层并刻蚀金属互连线(9)，制作第二绝缘层(8)保护并开孔，最后制作PAD(10)。