一种二维AMR开关传感芯片制备方法与流程

本发明涉及用于制备二维开关传感器芯片，能够被用来检测x、y两个方向的磁场，从而在二维方向实现检测功能。

背景技术：

目前市面上都是一维开关传感芯片，主要包括单片式霍尔效应开关芯片，多芯片封装式amr开关芯片以及tmr开关芯片。如果要实现二维开关传感功能，必须由两个一维开关传感芯片封装起来，才能实现二维检测功能，这种模式的缺点在于提升了芯片制造难度和制造成本，降低了芯片的可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种二维amr开关传感芯片制备方法，实现在单一芯片上就能实现二维方向上的检测，必须发明一种新的制备工艺，使得芯片能够在二维方向上实现检测功能，而不需通过多芯片封装的形式来实现。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二维amr开关传感芯片制备方法，该方法该方法采用在二维amr开关传感芯片的含ic电路的晶圆上直接生长敏感单元，然后经过真空磁场退火工艺处理，退火时，保证设备所加的磁场在300gauss以上，磁场方向与敏感单元成45°角，退火时间保持在3h以上；得敏感单元电桥的输出模式为：在零磁场时输出端vout=0v，当芯片处于x方向的外加饱和磁场环境下，vout>15mv，当芯片处于y方向的外加饱和磁场环境下，vout<-15mv，经过ic电路的数模转换处理后，使得芯片最终的输出结果是，在零磁场时芯片输出电压0v，在x方向饱和磁场环境下芯片输出电压为+vin，在y方向饱和磁场环境下芯片输出电压为-vin，最终结果是芯片能够检测x、y两个方向的外磁场，再生长钝化层及电极，最后封装成单一芯片。

优选的，采用梯形结构作为敏感单元与引出电极的互连结构，梯形上底边长为15-25um，下底边长为35-45um，确保良好的欧姆接触。

一种二维amr开关传感芯片，包括si基体，在si基体中部上方设置含ic电路的晶圆，在ic电路的晶圆直接生长amr敏感单元，在amr敏感单元设置钝化层，ai电极包裹ic电路、amr敏感单元和钝化层且该ai电极与ic电路采用欧姆连接，该ai电极位于si基体上端。

与现有技术相比，本发明同目前实现相同功能的模块相比，本发明能够大大降低芯片的使用面积，减少成本，降低功耗，提升产品的温度稳定性及可靠性，实现单芯片二维磁场检测。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中敏感单元结构图；

图3为本发明中二维amr开关传感芯片x、y方向输出示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明中的二维amr开关传感芯片主要由ic电路、amr敏感单元、钝化层及引出电极组成。ic电路主要作用是获取敏感单元感知到的信号，经过处理后输出模拟信号，从而实现检测功能；amr敏感单元是二维传感芯片的核心，主要用于感知信号并输出数字电压信号，提供给ic电路作处理；钝化层主要目的是保护敏感单元，防止敏感单元被氧化；电极的目的是方便芯片作封装处理工作。这种单芯片式amr二维开关传感芯片主要结构示意图如图1所示，敏感单元结构示意图如图2所示。本发明主要技术方案是：在含ic电路的晶圆上直接生长敏感单元，然后经过特殊的真空磁场退火工艺处理，退火时，保证设备所加的磁场在300gauss以上，磁场方向与敏感单元成45°角，退火时间保持在3h以上。使得敏感单元电桥的输出模式为：在零磁场时输出端vout=0v，当芯片处于x方向的外加饱和磁场环境下，vout>15mv,当芯片处于y方向的外加饱和磁场环境下，vout<-15mv，经过ic电路的数模转换处理后，使得芯片最终的输出结果是，在零磁场时芯片输出电压0v，在x方向饱和磁场环境下芯片输出电压为+vin，在y方向饱和磁场环境下芯片输出电压为-vin，最终结果是芯片能够检测x、y两个方向的外磁场，其输出示意图如图3所示；再生长钝化层及电极，最后封装成单一芯片。

本实施例直接将敏感单元生长在ic电路上，形成一个有机整体，采用钝化层保护敏感单元，并使用al电极作引出电极，形成一个高度集成的单芯片。

整个芯片薄膜通过特定退火工艺处理，使得薄膜的易磁化轴方向与芯片的x轴方向成45°角，退火时保证磁场在300gauss以上，退火时间在3h以上。

为了保证芯片的敏感单元（即细线条图形部分）与引出电极（即四个正方形部分）有很好的欧姆接触，采用梯形结构作为敏感单元与引出电极的互连结构，梯形上底边长为15-25um，下底边长为35-45um。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种二维AMR开关传感芯片主要由IC电路、AMR敏感单元、钝化层及引出电极组成。IC电路主要作用是获取敏感单元感知到的信号，经过处理后输出模拟信号，从而实现检测功能；AMR敏感单元是二维传感芯片的核心，主要用于感知信号并输出数字电压信号，提供给IC电路作处理；钝化层主要目的是保护敏感单元，防止敏感单元被氧化；电极的目的是方便芯片作封装处理工作，本发明能够大大降低芯片的使用面积，减少成本，降低功耗，提升产品的温度稳定性及可靠性，实现单芯片二维磁场检测。

技术研发人员：余涛;杨华;柴美荣
受保护的技术使用者：贵州雅光电子科技股份有限公司
技术研发日：2018.12.18
技术公布日：2019.03.19