CN104122513A - 高密度磁传感装置及其磁感应方法、制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种高密度磁传感装置及其磁感应方法、制备工艺，所述装置包括第三方向（Z轴）磁传感部件，该第三方向磁传感部件包括基底、导磁单元、感应单元、外围电路；基底的表面开有沟槽；导磁单元包括分别设置于沟槽的两侧的第一导磁部分、第二导磁部分；感应单元设置于所述基底表面上、所述沟槽的两侧，分别与所述沟槽中的第一导磁部分及第二导磁部分相互配合；感应单元用以接收所述导磁单元输出的第三方向的磁信号，并根据该磁信号测量出第三方向对应的磁场强度及磁场方向。本发明可将X轴、Y轴、Z轴的感应器件设置在同一个圆晶或芯片上，具有良好的可制造性、优异的性能和明显的价格竞争力；并可降低元件单位面积，提示芯片面积的利用率。

Description

高密度磁传感装置及其磁感应方法、制备工艺

技术领域

本发明属于半导体技术领域，涉及一种磁传感装置，尤其涉及一种单芯片三轴磁传感装置，本发明还涉及上述高密度磁传感装置的磁传感设计方法；同时，本发明进一步涉及上述高密度磁传感装置的制备工艺。

背景技术

磁传感器按照其原理，可以分为以下几类：霍尔元件，磁敏二极管，各项异性磁阻元件（AMR），隧道结磁阻(TMR)元件及巨磁阻(GMR)元件、感应线圈、超导量子干涉磁强计等。

电子罗盘是磁传感器的重要应用领域之一，随着近年来消费电子的迅猛发展，除了导航系统之外，还有越来越多的智能手机和平板电脑也开始标配电子罗盘，给用户带来很大的应用便利，近年来，磁传感器的需求也开始从两轴向三轴发展。两轴的磁传感器，即平面磁传感器，可以用来测量平面上的磁场强度和方向，可以用X和Y轴两个方向来表示。

以下介绍现有磁传感器的工作原理。磁传感器采用各向异性磁致电阻（AnisotropicMagneto-Resistance）材料来检测空间中磁感应强度的大小。这种具有晶体结构的合金材料对外界的磁场很敏感，磁场的强弱变化会导致AMR自身电阻值发生变化。

在制造、应用过程中，将一个强磁场加在AMR单元上使其在某一方向上磁化，建立起一个主磁域，与主磁域垂直的轴被称为该AMR的敏感轴，如图1所示。为了使测量结果以线性的方式变化，AMR材料上的金属导线呈45°角倾斜排列，电流从这些导线和AMR材料上流过，如图2所示；由初始的强磁场在AMR材料上建立起来的主磁域和电流的方向有45°的夹角。

当存在外界磁场Ha时，AMR单元上主磁域方向就会发生变化而不再是初始的方向，那么磁场方向M和电流I的夹角θ也会发生变化，如图3所示。对于AMR材料来说，θ角的变化会引起AMR自身阻值的变化，如图4所示。

通过对AMR单元电阻变化的测量，可以得到外界磁场。在实际的应用中，为了提高器件的灵敏度等，磁传感器可利用惠斯通电桥检测AMR阻值的变化，如图5所示。R1/R2/R3/R4是初始状态相同的AMR电阻，当检测到外界磁场的时候，R1/R2阻值增加△R而R3/R4减少△R。这样在没有外界磁场的情况下，电桥的输出为零；而在有外界磁场时，电桥的输出为一个微小的电压△V。

目前的三轴传感器是将一个平面（Ｘ、Ｙ两轴）传感部件与Ｚ方向的磁传感部件进行系统级封装组合在一起，以实现三轴传感的功能（可参考美国专利US5247278、US5952825、US6529114、US7126330、US7358722）；也就是说需要将平面传感部件及Ｚ方向磁传感部件分别设置于两个圆晶或芯片上，最后通过封装连接在一起。目前，在单圆晶/芯片上无法同时实现三轴传感器的制造。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的磁传感装置及其制备方法，以使实现在单圆晶/芯片上进行三轴传感器的制造。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种磁传感装置，可将X轴、Y轴、Z轴的感应器件设置在同一个圆晶或芯片上，具有良好的可制造性、优异的性能和明显的价格竞争力；并可提高芯片单位密度的磁传感元件密度，减小了元件体积。

本发明还提供上述磁传感装置的磁感应方法，可根据同一个圆晶或芯片上设置的感应器件感应X轴、Y轴、Z轴的磁场数据；并可提高芯片单位密度的磁传感元件密度，减小元件体积。

此外，本发明进一步提供上述磁传感装置的制备方法，可制得X轴、Y轴、Z轴的感应器件设置在同一个圆晶或芯片上的磁传感装置，并有利于简化磁传感装置的制备工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种高密度磁传感装置，所述装置包括垂直方向磁传感部件，该垂直方向磁传感部件包括：

-基底，其表面开有沟槽；

-导磁单元，含有磁材料层，导磁单元包括分别设置于沟槽的两侧的第一导磁部分、第二导磁部分；第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面；第一导磁部分及第二导磁部分用以收集垂直方向的磁场信号，并将该磁场信号输出；

-感应单元，设置于沟槽的两侧、所述基底表面上，与所述沟槽中的第一导磁部分及第二导磁部分相互配合；所述感应单元是感应与基底表面平行方向的磁传感器，含有磁材料层，用以接收所述导磁单元输出的垂直方向的磁信号，并根据该磁信号测量出垂直方向对应的磁场强度及磁场方向；所述垂直方向为基底表面的垂直方向；

所述磁传感装置还包括第一磁传感器、第二磁传感器，分别用以感应与基底表面平行的第一方向、第二方向，第一方向、第二方向相互垂直。

一种高密度磁传感装置，所述装置包括第三方向磁传感部件，该第三方向磁传感部件包括：

基底，其表面开有沟槽；

导磁单元，导磁单元包括分别设置于沟槽的两侧的第一导磁部分、第二导磁部分；第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面；第一导磁部分及第二导磁部分用以收集第三方向的磁场信号，并将该磁场信号输出；

感应单元，设置于所述基底表面上、所述沟槽的两侧，分别与所述沟槽中的第一导磁部分及第二导磁部分相互配合；用以接收所述导磁单元输出的第三方向的磁信号，并根据该磁信号测量出第三方向对应的磁场强度及磁场方向。

作为本发明的一种优选方案，所述第三方向磁传感部件包括至少一对相配合的磁传感模块，磁传感模块包括所述导磁单元、感应单元；

每对相配合的两个磁传感模块设置完成后，能够直接抵消每对磁传感模块在第一方向或/和第二方向上的磁场信号输出。

作为本发明的一种优选方案，所述导磁单元的第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于一列沟槽内；一列沟槽由一个长沟槽构成，或者一列沟槽包括若干间隔设置的子沟槽；

所述感应单元包括第一感应部分、第二感应部分，第一感应部分设置于沟槽的第一侧，第二感应部分设置于沟槽的第二侧。

作为本发明的一种优选方案，所述导磁单元的第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于若干列平行排列的沟槽内；一列沟槽由一个长沟槽构成，或者一列沟槽包括若干间隔设置的子沟槽；

所述感应单元包括多个第一感应部分、多个第二感应部分，第一感应部分设置于沟槽的第一侧，第二感应部分设置于沟槽的第二侧；

所述沟槽第一侧的第一感应部分与该沟槽第二侧的第二感应部分相连，第一感应部分与第二感应部分的电极方向相反。

作为本发明的一种优选方案，所述导磁单元的第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于若干列平行排列的沟槽内；一列沟槽由一个长沟槽构成，或者一列沟槽包括若干间隔设置的子沟槽；

所述感应单元包括多个第一感应部分、多个第二感应部分，第一感应部分设置于沟槽的第一侧，第二感应部分设置于沟槽的第二侧；

同一个感应单元的多个第一感应部分串联在一起，且电极方向相同；同一个感应单元的多个第二感应部分串联在一起，且电极方向相同；而各第一感应部分、第二感应部分的电极相反或者相同。

作为本发明的一种优选方案，所述第三方向磁传感部件包括外围电路，用于计算磁场强度及磁场方向，并进行输出。

作为本发明的一种优选方案，所述导磁单元的主体部分与基底表面的夹角为45°～90°；所述感应单元贴紧基底表面设置，与基底表面平行。

作为本发明的一种优选方案，所述感应单元是与基底表面平行的磁传感器，和基底表面平行的第一方向、第二方向对应的磁传感器一起，组成三维磁传感器的一部分。

作为本发明的一种优选方案，所述第一方向为X轴方向，第二方向为Y轴方向，第三方向为Z轴方向。

作为本发明的一种优选方案，所述装置进一步包括第二磁传感部件，用以感应第一方向或/和第二方向的磁信号，并以此测量出第一方向或/和第二方向对应的磁场强度及磁场方向。

作为本发明的一种优选方案，所述第二磁传感部件包括至少一个感应子单元；

上述各感应子单元包括磁材料层，磁材料层为磁阻材料，该磁材料的电阻随着磁场强度和磁场的方向变化。

作为本发明的一种优选方案，所述导磁单元及感应单元均含有磁材料层；

所述磁材料层的磁材料为各项异性磁阻AMR材料，或为巨磁阻GMR材料，或为隧道磁阻TMR材料；

所述磁传感器装置的原理是各项异性磁阻AMR，或为巨磁阻GMR，或为隧道磁阻TMR。

作为本发明的一种优选方案，所述导磁单元包括四个导磁子单元，分别为第一导磁子单元、第二导磁子单元、第三导磁子单元、第四导磁子单元；

所述感应单元包括四个感应子单元，分别为第一感应子单元、第二感应子单元、第三感应子单元、第四感应子单元；

所述第一导磁子单元与第一感应子单元配合，作为第三方向磁传感部件的第一感应模块；

所述第二导磁子单元与第二感应子单元配合，作为第三方向磁传感部件的第二感应模块；

所述第三导磁子单元与第三感应子单元配合，作为第三方向磁传感部件的第三感应模块；

所述第四导磁子单元与第四感应子单元配合；作为第三方向磁传感部件的第四感应模块；

上述各感应子单元包括磁材料层，该磁材料的电阻随着磁场强度和方向变化；

所述基底设有一列或若干列沟槽，一列沟槽由一个长沟槽构成，或者一列沟槽包括若干子沟槽；

各导磁子单元包括若干磁性构件，各磁性构件的主体部分设置于对应的沟槽内，并有部分露出于沟槽外；露出部分靠近对应感应子单元的磁材料层装置。

作为本发明的一种优选方案，各磁性构件有部分露出于沟槽外，露出部分与对应感应子单元的磁材料层的距离为0-20微米。

作为本发明的一种优选方案，所述导磁单元及感应单元的磁材料层使用同一磁性材料，层数一致，为同一次沉积得到。

作为本发明的一种优选方案，所述导磁单元及感应单元的磁材料层使用不同磁性材料，通过多次沉积得到。

一种上述高密度磁传感装置的磁感应方法，所述方法包括第三方向磁场感应步骤，具体包括：

导磁单元的第一导磁部分及第二导磁部分收集第三方向的磁信号，并将该磁信号输出；

设置于沟槽两侧的感应单元分别与沟槽中的第一导磁部分及第二导磁部分相互配合，接收所述导磁单元输出的第三方向的磁信号，并根据该磁信号测量出第三方向对应的磁场强度及磁场方向。

作为本发明的一种优选方案，所述方法还包括第一方向、第二方向磁场感应步骤，感应第一方向、第二方向的磁信号，并以此测量出第一方向、第二方向对应的磁场强度及磁场方向。

一种上述高密度磁传感装置的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：

步骤1、设置基底；

步骤2、在基底的表面设置沟槽；

步骤3、在基底表面沉积感应单元的同时沉积、制备导磁单元，使得导磁单元及感应单元使用同一磁性材料，为同一次沉积得到；导磁单元包括分别设置于沟槽的两侧的第一导磁部分、第二导磁部分；第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面；感应单元沉积于所述沟槽的两侧，分别与所述沟槽中的第一导磁部分及第二导磁部分相互配合；

步骤4、在感应单元上设置电极层。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤3中，在基底表面沉积感应单元、导磁单元的同时，沉积第二、三磁传感部件所需的磁材料层，第二、三磁传感部件用以感应第一方向、第二方向的磁信号，并以此测量出第一方向、第二方向对应的磁场强度及磁场方向；即第二，三磁传感部件所需的磁材料层与第三方向磁传感部件所需的感应单元、导磁单元同时制备得到。

作为本发明的一种优选方案，所述步骤1中，基底包含CMOS电路；

所述步骤2中，在基底的表面具有介质层，隔离传感装置与基底，在介质层上采用制造工艺设置沟槽；

所述步骤3中，在基底表面沉积磁性材料和阻挡材料，磁性材料和阻挡材料分别为单层或者是多层材料，随后通过制造工艺同时形成感应单元和导磁单元，因此，导磁单元及感应单元使用同一磁性材料，为同一次沉积得到；导磁单元的主体部分沉积于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面；或者不同磁性材料，多次沉积得到。

一种高密度磁传感装置的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：

步骤S1：在基底上沉积介质材料，形成介质材料层；

步骤S2：在介质材料层上开沟槽；

步骤S3：在介质材料层上沉积第二介质材料层；

步骤S4：在第二介质材料层上依次沉积磁性材料和电极材料，分别形成磁性材料层和电极材料层，随后进行退火；电极材料层同时作为磁性材料层的保护层；

步骤S5：沉积光刻胶，曝光，显影；

步骤S6：刻蚀，去除部分磁性材料和电极材料，去除光刻胶；

步骤S7：在第二介质材料层上分别形成感应单元的磁性材料层、导磁单元，在同一沟槽的两侧形成一对导磁单元；导磁单元的主体部分形成于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以感应第三方向的磁信号，并将该磁信号输出；感应单元的磁性材料层形成于沟槽外，用以接收所述导磁单元输出的第三方向的磁信号，并根据该磁信号测量出第三方向对应的磁场强度及磁场方向；感应单元的磁性材料层测量第一方向或/和第二方向的磁场，将测量第三方向的磁场引导到测量第一方向或/和第二方向对应的磁场；第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直；

步骤S8：沉积第三介质层，并通过半导体工艺开孔，随后沉积第二电极材料并进行光刻，形成第二电极层；

步骤S9：填充第四介质材料，配合化学机械抛光进行平坦化，并且通过半导体工艺在第四介质材料上打开通孔，通过第三电极的沉积和图形化引出第二电极。

作为本发明的一种优选方案，所述工艺还包括步骤S10：根据需要继续制造后续所需的介质材料层和电极层。

作为本发明的一种优选方案，步骤S2中，同一列有多个沟槽，或者，同一列只有一个沟槽；同一基底上各个沟槽的宽度相同或不同，长度相同或不同。

作为本发明的一种优选方案，步骤S5中，光刻步骤包括：沉积第一填充材料，随后沉积光刻胶，再者进行光刻显影，接着对第一填充材料进行刻蚀，去除多余的第一填充材料；即第一填充材料单独或者与光刻胶一起作为步骤S6的阻挡材料。

作为本发明的一种优选方案，步骤S9还包括：继续制备第三金属层、第五介质层，以及第四金属层和钝化层；第三金属层、第四金属层作为引线，或者作为磁传感器设定金属层。

本发明的有益效果在于：本发明提出的高密度磁传感装置及其磁感应方法，在单一的圆晶/芯片上同时具有Ｘ、Ｙ和Ｚ三轴方向的传感单元，单芯片上可选择性集成ASIC外围电路，其制造工艺与标准的CMOS工艺完全兼容；具有良好的可制造性、优异的性能和明显的价格竞争力。

此外，本发明中，在单一沟槽的两侧分别设置导磁部分，并有相应的感应单元与其配合，即在同一沟槽之内就可以形成两组传感器，提高了芯片单位面积上的传感器器件的数量，减小了元件的单位面积，提升了器件的密度，有助于大幅减少磁传感器的尺寸。与此同时，相比原有的制造工艺，并不增加任何的工艺步骤和成本，却大幅度提高了器件的密度，降低了单位磁传感器的成本。

附图说明

图1为现有磁传感装置的磁性材料的示意图。

图2为现有磁传感装置的磁性材料及导线的结构示意图。

图3为磁场方向和电流方向的夹角示意图。

图4为磁性材料的θ-R特性曲线示意图。

图5为惠斯通电桥的连接图。

图6为本发明磁传感装置一部分的俯视图。

图7为图6的AA向剖视图。

图8为本发明磁传感装置的组成示意图。

图9为实施例二中磁传感装置一部分的俯视图。

图10为实施例八中步骤S1（及实施例三步骤1）沉积介质材料的示意图。

图11为实施例八中步骤S2（及实施例三步骤2）开沟槽的示意图。

图12为同一列有多个沟槽的示意图。

图13为同一列只有一个沟槽的示意图。

图14为实施例八中步骤S3（及实施例三步骤3）沉积第二介质材料层的示意图。

图15为实施例八中步骤S4（及实施例三步骤4）沉积磁性材料及电极材料的示意图。

图16为实施例八中步骤S5（及实施例三步骤5）沉积光刻胶的示意图。

图17为实施例八中步骤S5（及实施例三步骤5）曝光显影的示意图。

图18为实施例八中步骤S6（及实施例三步骤6）刻蚀的示意图。

图19为实施例八中步骤S7（及实施例三步骤7）去除光刻胶的示意图。

图20为实施例八中步骤S7（及实施例三步骤7）去除光刻胶的俯视图。

图21为实施例八中步骤S8光刻后的示意图。

图22为实施例八中步骤S8光刻后的截面图。

图23为实施例九中步骤8沉积介质材料的示意图。

图24为实施例九中步骤9的截面图。

图25为实施例九中图24沿A-A方向的投影。

图26为实施例九中步骤10光刻后的示意图。

图27为实施例九中图26的截面图。

图28为第一感应部分与第二感应部分的连接示意图。

图29为第一感应部分与第二感应部分的另一种连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

请参阅图6、图7，其中，图7是图6中沿A-A方向的投影；本发明揭示了一种高密度磁传感装置，所述装置包括Z轴磁传感部件，该Z轴磁传感部件包括：基底10、导磁单元20、感应单元；基底10可以包括CMOS外围电路。

基底10的表面具有介质层，并且在介质层里开有沟槽11。所述基底设有一列或若干列沟槽，本实施例中，一列沟槽包括若干子沟槽11。

导磁单元20含有磁材料层，如图6所示，导磁单元20包括分别设置于沟槽11的两侧的第一导磁部分21、第二导磁部分22；第一导磁部分21、第二导磁部分22的主体部分设置于沟槽11内，并有部分露出沟槽11至基底10表面；第一导磁部分21及第二导磁部分22用以收集垂直方向的磁场信号，并将该磁场信号输出给感应单元；

感应单元设置于沟槽11的两侧、所述基底10表面上，与所述沟槽11中的第一导磁部分21及第二导磁部分22相互配合；用以接收所述导磁单元20的第一导磁部分21及第二导磁部分22输出的Z轴方向的磁信号，并根据该磁信号测量出Z轴方向对应的磁场强度及磁场方向。感应单元包括磁材料层30，以及该磁材料层30上设置的若干平行设置的电极40。磁材料层30包括第一磁材料层31、第二磁材料层32，第一磁材料层31、第二磁材料层32分别与第一导磁部分21及第二导磁部分22配合。

同时，所述感应单元还用以感应X轴、Y轴方向的磁信号，并以此测量出X轴、Y轴方向对应的磁场强度及磁场方向。通过导磁单元20的设置，感应单元将Z轴方向的磁场引导到水平方向进行测量。所述导磁单元20及感应单元的磁材料层30使用同一磁性材料，层数一致，且同一次沉积得到；如导磁单元20及感应单元的磁材料层30可以是各向异性磁传感器AMR、也可以是TMR和GMR，以下不再赘述。当然，所述导磁单元20及感应单元的磁材料层30也可以使用不同的磁性材料，或者采用不同的层数，即可以通过多次沉积和光刻得到。

如图7所示，所述导磁单元20的主体部分与基底表面所在平面的夹角可在45°～90°之间，越大越好。所述感应单元的磁材料层30贴紧基底表面设置，与基底表面平行。

请参阅图8，所述导磁单元20包括四个导磁子单元，分别为第一导磁子单元、第二导磁子单元、第三导磁子单元、第四导磁子单元。各导磁子单元包括若干磁性构件，各磁性构件的主体部分设置于对应的沟槽11内，并有部分露出于沟槽11外；露出部分靠近对应感应子单元的磁材料层设置，距离c优选为0-20um，典型值为0um，0.1um，0.3um，0.5um，0.8um，1um,5um。此外，如图7所示，a的范围为0-20um（如0.5um,1um,2um,5um,10um,20um）；b的范围为0-1um（如0um,0.1um,0.2um）；d的范围为0.5-10um（如3um,2um）；Theta的角度范围为0-45°（如5°）。

所述感应单元包括四个感应子单元，分别为第一感应子单元、第二感应子单元、第三感应子单元、第四感应子单元。上述各感应子单元包括磁材料层30，该磁材料层上设有若干平行设置的电极40；电极40的设置方向与磁材料层30的磁化方向的夹角为10°～80°，优选为45°。

所述第一导磁子单元与第一感应子单元配合，作为Z轴磁传感部件的第一感应模块；所述第二导磁子单元与第二感应子单元配合，作为Z轴磁传感部件的第二感应模块；所述第三导磁子单元与第三感应子单元配合，作为Z轴磁传感部件的第三感应模块；所述第四导磁子单元与第四感应子单元配合；作为Z轴磁传感部件的第四感应模块。

图8所示的磁传感装置采用惠斯通电桥结构，可以更加灵敏地测量外界磁场。在实际的应用中，也可以采用一个导磁子单元和一个感应子单元，即可以测量磁场，在此不再赘述。

在本发明的一个实施例中，所述装置进一步包括X轴Y轴磁传感部件，用以感应X轴或/和Y轴方向的磁信号，并以此测量出X轴或/和Y轴方向对应的磁场强度及磁场方向。X轴Y轴磁传感部件并非Z轴磁传感部件的感应单元；Z轴磁传感部件的感应单元是为了感应Z轴的方向，而X轴Y轴磁传感部件的感应单元是为了感应X轴或/和Y轴的方向。

所述X轴或Y轴磁传感部件包括四个感应子单元，分别为第五感应子单元、第六感应子单元、第七感应子单元、第八感应子单元；上述各感应子单元包括磁材料层，该磁材料层上设有若干平行设置的电极；电极的设置方向与磁材料层的磁化方向的夹角为10°～80°，优选为45°。同理，所述X轴Y轴磁传感部件可以只包括一个感应单元，即可以不采用惠斯通电桥方式。

以上介绍了本发明高密度磁传感装置的结构，本发明在揭示上述高密度磁传感装置的同时，还揭示上述高密度磁传感装置的磁感应方法。所述方法包括Z轴方向磁场感应步骤，具体包括：导磁单元的第一导磁部分及第二导磁部分收集Z轴方向的磁信号，并将该磁信号输出；设置于沟槽两侧的感应单元分别与沟槽中的第一导磁部分及第二导磁部分相互配合，接收所述导磁单元输出的Z轴方向的磁信号，并根据该磁信号测量出Z轴方向对应的磁场强度及磁场方向。

此外，所述方法还包括X轴、Y轴方向磁场感应步骤，包括：感应X轴、Y轴方向的磁信号，并以此测量出X轴、Y轴方向对应的磁场强度及磁场方向。

与此同时，本发明还揭示一种上述高密度磁传感装置的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：

【步骤S1】设置基底，基底可以包含CMOS外围电路。

【步骤S2】在基底的表面具有介质层，隔离传感装置与基底，在介质层上采用制造工艺设置沟槽。

【步骤S3】在基底表面沉积磁性材料和保护层材料，磁性材料和保护层材料分别为单层或者是多层材料，随后通过制造工艺同时形成感应单元和导磁单元，因此，导磁单元及感应单元使用同一磁性材料，为同一次沉积得到。导磁单元包括分别设置于沟槽的两侧的第一导磁部分、第二导磁部分；第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面；感应单元沉积于所述沟槽的两侧，分别与所述沟槽中的第一导磁部分及第二导磁部分相互配合。

优选地，本发明磁传感装置还包括X轴Y轴感应部件；步骤S3中，在基底表面沉积感应单元、导磁单元的同时，沉积X轴Y轴磁传感部件所需的磁材料层；即Ｘ轴、Ｙ轴所需的磁材料层与Ｚ轴所需的感应单元、导磁单元同时制备得到。

可选择地，在本步骤中，可以通过多次的材料沉积和制造工艺，分别形成感应单元与导磁单元，即两者采用不同的材料层。

【步骤S4】在感应单元及X轴Y轴感应部件的磁材料层上分别设置电极层，随后通过介质填充和引线等工艺实现完整传感装置的制造。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，多个导磁结构可以共享同一沟槽；请参阅图9，基底10上的沟槽11可以设置一列或多列，一列沟槽11可以设置一个狭长的沟槽，供多个磁性构件共享使用。

实施例三

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，所述Z轴磁传感部件可以概括为所述第三方向磁传感部件；所述第三方向磁传感部件包括至少一对相配合的磁传感模块，磁传感模块包括所述导磁单元、感应单元；所述第三方向可以为Z轴方向（垂直方向）。每对相配合的两个磁传感模块设置完成后，能够直接抵消每对磁传感模块在第一方向（如X轴方向）或/和第二方向（如Y轴方向）上的磁场信号输出。

所述导磁单元的第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于一列沟槽内；一列沟槽由一个长沟槽构成，或者一列沟槽包括若干间隔设置的子沟槽；所述感应单元包括第一感应部分、第二感应部分，第一感应部分设置于沟槽的第一侧，第二感应部分设置于沟槽的第二侧。

或者，所述导磁单元的第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于若干列平行排列的沟槽内；一列沟槽由一个长沟槽构成，或者一列沟槽包括若干间隔设置的子沟槽；所述感应单元包括多个第一感应部分、多个第二感应部分，第一感应部分设置于沟槽的第一侧，第二感应部分设置于沟槽的第二侧；如图28所示，同一个感应单元的多个第一感应部分串联在一起，且电极方向相同；同一个感应单元的多个第二感应部分串联在一起，且电极方向相同；而各第一感应部分、第二感应部分的电极相同。电极方向设置成相同时，两个磁传感模块的电极方向平行。

当然，设置于沟槽第一侧的第一感应部分也可以与设置于该沟槽第二侧的第二感应部分相连；而后，上述第二感应部分再与其他某沟槽的第一感应部分相连，该第一感应部分再于对应的第二感应部分相连；以此类推。此时，第一感应部分与第二感应部分的电极方向相反。如图29所示。

实施例四

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，磁传感装置的导磁单元、传感单元、X轴Y轴磁传感部件所需的磁材料层为磁阻材料，如NiFe合金材料。其中，磁阻材料层可以是多层材料，如GMR和TMR材料，即磁阻材料包括各向异性磁阻材料，巨磁阻材料，隧道结磁阻；可以是多层，或者是单层；多层材料的厚度和层数根据实际需要可调。

此外，一组导磁单元可配合多个导磁结构，使测量更加灵敏。

实施例五

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，磁传感装置可以感应的三维方向可以为并非X轴、Y轴、Z轴的第一方向、第二方向、垂直方向，只需要使第一方向、第二方向、垂直方向两两相互垂直即可。磁传感器装置的原理是巨磁阻(GMR)原理，磁材料采用GMR材料。

实施例六

在前面的实施例中，磁传感器利用惠斯通全电桥实现信号的检测和输出，惠斯通全电桥包括四个可变桥臂，即包括四个导磁子单元和四个感应子单元，输出的信号较大，较为有效。

本发明显然也可以采用半电桥甚至四分之一桥检测TMR阻值（或者GMR和AMR阻值）的变化：如果采用半电桥进行检测，那么只需要包括两组导磁子单元和感应子单元。如果采用四分之一电桥，那么只需要包括一组磁子单元和感应子单元。在此需要特别指出，本发明的应用可以只包括一组或者两组导磁子单元和感应子单元的配合即可完成磁场的检测，在此不再赘述。

甚至也可以不采用电桥的方法，直接采用单组磁子单元和感应子单元，测量磁单元两端电阻变化，从而计算出磁场的变化。

实施例七

本实施例与实施例一的区别在于，本实施例中，本发明磁传感装置还包括CMOS芯片，实施例一中所述的基底设置于CMOS芯片上。即磁传感装置具有现有CMOS芯片的功能。即在单一的芯片上同时具有CMOS芯片和传感装置，具有高度的集成度。

实施例八

本发明还揭示一种上述磁传感装置的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤：

【步骤S1】如图10所示，在基底101上沉积介质材料，形成介质材料层102，介质材料层102可以是单层，也可以是多层。例如，在介质材料层102靠近基底101基底的一侧沉积有至少一层材料作为刻蚀阻挡层，方便后续沟槽的形成，避免在沟槽底部形成不平整的结构。

【步骤S2】在介质材料层102上开沟槽103。如图11所示，得到的基底的俯视图如图12和图13所示。其中，图12显示的是同一列有多个沟槽，而图13显示，同一列只有一个沟槽。同一基底上各个沟槽可以具有不同的宽度和长度。

【步骤S3】沉积第二介质材料层104，如图14所示，可以是单层，也可以是多层。

【步骤S4】沉积磁性材料和电极材料，形成磁性材料层105和电极材料层106，随后进行退火；电极材料层106同时作为磁性材料层105的保护层。磁性材料层105的综合电阻率小于电极材料层106的综合电阻率。在沉积磁性材料层105之前可以采用等离子体对基底进行清洗。如图15所示，其中磁性材料层105可以是单层，也可以是多层的，材料例如可以采用NiFe合金,或为其他各种各项异性磁阻（AMR）材料，或为巨磁阻（GMR）材料，或为隧道磁阻TMR材料等。电极材料层106可以是多层的，也可以是单层的，如Ta、TaN、TiN等。

在沉积磁性材料层时，在基底上采用一个磁场，诱导磁性材料的磁化方向。在沉积磁性材料层后的退火，在磁场中进行退火，磁场的方向与磁性材料的本身极化方向一致。在沉积磁性材料层后的退火，是在真空或者惰性气体保护或者氮气保护气氛中进行。

【步骤S5】曝光。沉积光刻胶107，如图16所示；曝光，显影，如图17所示。

如果沟槽的深度较深，曝光效果可能较差。可以首先在沟槽里沉积填充材料107a，随后沉积光刻胶107b，通过曝光、显影，得到图形化的107b，然后通过刻蚀转移到107a的填充材料上，最后得到的效果如图17所示。

【步骤S6】刻蚀，去除部分磁性材料和电极材料，如图18所示，方法为反应离子刻蚀，或者是等离子刻蚀，或是上述方法的混合。可以首先采用一种刻蚀去除电极材料，然后以剩余的电极材料作为硬掩膜刻蚀去除磁性材料。

【步骤S7】去除光刻胶，如图19所示，俯视图如图20所示。其中108为检测单元，109为Z轴磁性感应单元，Z轴磁性感应单元109的目的是将Z轴的磁性收集后引入水平方向通过检测单元108进行测试。从俯视图中可以看到，在同一沟槽103的两侧形成一对Z轴磁性感应单元109，分别与沟槽103两侧的检测单元108配合；同一检测单元108可以对应多个Z轴磁性感应单元，显然，也可以对应一个Z轴磁性感应单元。Z轴磁性感应单元和对应的沟槽相互独立。

【步骤S8】沉积第二电极材料，光刻后，得到的俯视图如图21所示。可以看到第二电极110覆盖在检测单元108上方，第二电极的宽度可以超过检测单元108的宽度，第二电极的走向与检测单元呈现一定的角度（范围可以在10°～80°之间），例如45度。截面图如图22。第二电极层110的电阻率小于磁性材料层105以及电极材料层106的电阻率，另，磁性材料层105的电阻率也小于电极材料层106的电阻率。

【步骤S9】填充介质材料111，可选择地配合化学机械抛光进行平坦化，并且通过半导体工艺，引出第二电极110；根据实际的需要继续制备第二金属层112和第二介质层113，以及第三金属层114和钝化层等。这些金属层可以作为引线，也可以作为磁传感器设定金属层等。根据实际的需要可以制造更多的金属层和介质层。

【步骤S10】根据需要继续制造后续所需的介质材料层和电极层。

实施例九

本实施例与实施例八的区别在于，本实施例中，本发明磁传感装置的制备工艺包括如下步骤：

【步骤1】在如图10所示的基底101上沉积介质材料，形成介质材料层102，介质材料层102可以是单层，也可以是多层。例如，在介质材料层102靠近基底101的一侧沉积有至少一层材料作为阻挡层，方便后续沟槽的形成。

【步骤2】在介质材料层102上开沟槽，如图11所示，得到的基底的俯视图如图12和图13所示。其中，图12显示的是同一列有多个沟槽，而图13则显示同一列只有一个沟槽；此外，同一基底上各个沟槽可以具有不同的宽度和长度（本实施例中，各个沟槽的宽度和长度相同）。

【步骤3】沉积第二介质材料层104，如图14所示。

【步骤4】沉积磁性材料105和电极材料106，如图15所示，其中磁性材料105可以是单层，也可以是多层的，材料可以采用NiFe合金；电极材料106可以是多层的，也可以是单层的，材料可以采用TaN。

【步骤5】曝光步骤。沉积光刻胶107，如图16所示；曝光，显影，如图17所示。

【步骤6】刻蚀步骤，去除部分磁性材料105和电极材料106，如图18所示。

【步骤7】去除光刻胶步骤，如图19所示，俯视图如图20所示。其中108为检测单元，109为Z轴磁性感应单元，目的是将Z轴的磁性收集后引入水平方向进行测试。从俯视图中可以看到，在同一沟槽103的两侧形成一对Z轴磁性感应单元109，分别与沟槽103两侧的检测单元108配合；同一检测单元108可以对应多个Z轴磁性感应单元，显然，也可以对应一个Z轴磁性感应单元。Z轴磁性感应单元和对应的沟槽相互独立。

【步骤8】沉积介质材料110，如图23所示；在沉积介质材料110之前，可以通过等离子体进行清洗。

【步骤9】通过刻蚀，去除部分介质材料110，在介质材料110上开窗口111，如图24所示，图中沿A-A方向的投影如图25所示。

【步骤10】沉积电极材料，光刻后，得到的俯视图如图26所示。可以看到电极110覆盖在检测单元108上方，电极的宽度可以超过检测单元108的宽度，电极与检测单元呈现一定的角度，例如45度。截面图如图27所示。

【步骤11】填充介质材料113，配合化学机械抛光进行平坦化，并且通过半导体工艺，引出电极112；根据实际的需要继续制备第二金属层114，和第二介质层115，以及第三金属层116和钝化层等。这些金属层可以作为引线，也可以作为磁传感器设定金属层等。

综上所述，本发明提出的磁传感装置及其磁感应方法，在单一的圆晶/芯片上同时具有Ｘ、Ｙ和Ｚ三轴方向的传感单元，单芯片上可选择性集成ASIC外围电路，其制造工艺与标准的CMOS工艺完全兼容；具有良好的可制造性、优异的性能和明显的价格竞争力。

此外，本发明中，在单一沟槽的两侧分别设置导磁部分，并有相应的感应单元与其配合，即在同一沟槽之内就可以形成两组传感器，提高了单位面积的传感器器件的数量，减小了元件的单位面积，提升了器件的密度，有助于大幅减少磁传感器的尺寸。与此同时，相比原有的制造工艺，并不增加任何的工艺步骤和成本，却大幅度提高了器件的密度，降低了单位磁传感器的制造成本。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (27)

1.一种高密度磁传感装置，其特征在于，所述装置包括垂直方向磁传感部件，该垂直方向磁传感部件包括：

-基底，其表面开有沟槽；

-导磁单元，含有磁材料层，导磁单元包括分别设置于沟槽的两侧的第一导磁部分、第二导磁部分；第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面；第一导磁部分及第二导磁部分用以收集垂直方向的磁场信号，并将该磁场信号输出至感应单元；

-感应单元，设置于沟槽的两侧、所述基底表面上，与所述沟槽中的第一导磁部分及第二导磁部分相互配合；所述感应单元是感应与基底表面平行方向的磁传感器，含有磁材料层，用以接收所述导磁单元输出的来自垂直方向的磁信号，并根据该磁信号测量出垂直方向对应的磁场强度及磁场方向；所述垂直方向为基底表面的垂直方向；

所述磁传感装置还包括第一磁传感器、第二磁传感器，分别用以感应与基底表面平行的第一方向、第二方向，第一方向、第二方向相互垂直。

2.一种高密度磁传感装置，其特征在于，所述装置包括第三方向磁传感部件，该第三方向磁传感部件包括：

基底，其表面开有沟槽；

导磁单元，导磁单元包括分别设置于沟槽的两侧的第一导磁部分、第二导磁部分；第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面；第一导磁部分及第二导磁部分用以收集第三方向的磁场信号，并将该磁场信号输出；

感应单元，设置于所述基底表面上、所述沟槽的两侧，分别与所述沟槽中的第一导磁部分及第二导磁部分相互配合；用以接收所述导磁单元输出的第三方向的磁信号，并根据该磁信号测量出第三方向对应的磁场强度及磁场方向。

3.根据权利要求2所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述第三方向磁传感部件包括至少一对相配合的磁传感模块，磁传感模块包括所述导磁单元、感应单元；

每对相配合的两个磁传感模块设置完成后，能够直接抵消每对磁传感模块在第一方向或/和第二方向上的磁场信号输出。

4.根据权利要求2所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述导磁单元的第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于一列沟槽内；一列沟槽由一个长沟槽构成，或者一列沟槽包括若干间隔设置的子沟槽；

所述感应单元包括第一感应部分、第二感应部分，第一感应部分设置于沟槽的第一侧，第二感应部分设置于沟槽的第二侧。

5.根据权利要求2所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述导磁单元的第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于若干列平行排列的沟槽内；一列沟槽由一个长沟槽构成，或者一列沟槽包括若干间隔设置的子沟槽；

所述感应单元包括多个第一感应部分、多个第二感应部分，第一感应部分设置于沟槽的第一侧，第二感应部分设置于沟槽的第二侧；

所述沟槽第一侧的第一感应部分与该沟槽第二侧的第二感应部分相连，第一感应部分与第二感应部分的电极方向相反。

6.根据权利要求2所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述导磁单元的第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于若干列平行排列的沟槽内；一列沟槽由一个长沟槽构成，或者一列沟槽包括若干间隔设置的子沟槽；

所述感应单元包括多个第一感应部分、多个第二感应部分，第一感应部分设置于沟槽的第一侧，第二感应部分设置于沟槽的第二侧；

同一个感应单元的多个第一感应部分串联在一起，且电极方向相同；同一个感应单元的多个第二感应部分串联在一起，且电极方向相同。

7.根据权利要求2所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述第三方向磁传感部件包括外围电路，用于计算磁场强度及磁场方向，并进行输出。

8.根据权利要求2所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述导磁单元的主体部分与基底表面的夹角为45°～90°；所述感应单元贴紧基底表面设置，与基底表面平行。

9.根据权利要求2所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述感应单元是与基底表面平行的磁传感器，和基底表面平行的第一方向、第二方向对应的磁传感器一起，组成三维磁传感器的一部分。

10.根据权利要求2所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述第一方向为X轴方向，第二方向为Y轴方向，第三方向为Z轴方向。

11.根据权利要求2所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述装置进一步包括第二磁传感部件，用以感应第一方向或/和第二方向的磁信号，并以此测量出第一方向或/和第二方向对应的磁场强度及磁场方向。

12.根据权利要求11所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述第二磁传感部件包括至少一个感应子单元；

上述各感应子单元包括磁材料层，磁材料层为磁阻材料，该磁材料的电阻随着磁场强度和磁场的方向变化。

13.根据权利要求2至12之一所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述导磁单元及感应单元均含有磁材料层；

所述磁材料层的磁材料为各项异性磁阻AMR材料，或为巨磁阻GMR材料，或为隧道磁阻TMR材料；

所述磁传感器装置的原理是各项异性磁阻AMR，或为巨磁阻GMR，或为隧道磁阻TMR。

14.根据权利要求2所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述导磁单元包括四个导磁子单元，分别为第一导磁子单元、第二导磁子单元、第三导磁子单元、第四导磁子单元；

所述感应单元包括四个感应子单元，分别为第一感应子单元、第二感应子单元、第三感应子单元、第四感应子单元；

所述第一导磁子单元与第一感应子单元配合，作为第三方向磁传感部件的第一感应模块；

所述第二导磁子单元与第二感应子单元配合，作为第三方向磁传感部件的第二感应模块；

所述第三导磁子单元与第三感应子单元配合，作为第三方向磁传感部件的第三感应模块；

所述第四导磁子单元与第四感应子单元配合；作为第三方向磁传感部件的第四感应模块；

上述各感应子单元包括磁材料层，该磁材料的电阻随着磁场强度和方向变化；

所述基底设有一列或若干列沟槽，一列沟槽由一个长沟槽构成，或者一列沟槽包括若干子沟槽；

各导磁子单元包括若干磁性构件，各磁性构件的主体部分设置于对应的沟槽内，并有部分露出于沟槽外；露出部分靠近对应感应子单元的磁材料层装置。

15.根据权利要求14所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

各磁性构件有部分露出于沟槽外，露出部分与对应感应子单元的磁材料层的距离为0-20微米。

16.根据权利要求2至15之一所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述导磁单元及感应单元的磁材料层使用同一磁性材料，层数一致，为同一次沉积得到。

17.根据权利要求2至15之一所述的高密度磁传感装置，其特征在于：

所述导磁单元及感应单元的磁材料层使用不同磁性材料，通过多次沉积得到。

18.一种权利要求1至17之一所述高密度磁传感装置的磁感应方法，其特征在于，所述方法包括第三方向磁场感应步骤，具体包括：

导磁单元的第一导磁部分及第二导磁部分收集第三方向的磁信号，并将该磁信号输出；

设置于沟槽两侧的感应单元分别与沟槽中的第一导磁部分及第二导磁部分相互配合，接收所述导磁单元输出的第三方向的磁信号，并根据该磁信号测量出第三方向对应的磁场强度及磁场方向。

19.根据权利要求18所述的磁感应方法，其特征在于：

所述方法还包括第一方向、第二方向磁场感应步骤，感应第一方向、第二方向的磁信号，并以此测量出第一方向、第二方向对应的磁场强度及磁场方向。

20.一种权利要求1至17之一所述高密度磁传感装置的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括如下步骤：

步骤1、设置基底；

步骤2、在基底的表面设置沟槽；

步骤3、在基底表面沉积感应单元的同时沉积、制备导磁单元，使得导磁单元及感应单元使用同一磁性材料，为同一次沉积得到；导磁单元包括分别设置于沟槽的两侧的第一导磁部分、第二导磁部分；第一导磁部分、第二导磁部分的主体部分设置于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面；感应单元沉积于所述沟槽的两侧，分别与所述沟槽中的第一导磁部分及第二导磁部分相互配合；

步骤4、在感应单元上设置电极层。

21.根据权利要求20所述的制备工艺，其特征在于：

所述步骤3中，在基底表面沉积感应单元、导磁单元的同时，沉积第二、三磁传感部件所需的磁材料层，第二、三磁传感部件用以感应第一方向、第二方向的磁信号，并以此测量出第一方向、第二方向对应的磁场强度及磁场方向；即第二、三磁传感部件所需的磁材料层与第三方向磁传感部件所需的感应单元、导磁单元同时制备得到。

22.根据权利要求20所述的制备工艺，其特征在于：

所述步骤1中，基底包含CMOS电路；

所述步骤2中，在基底的表面具有介质层，隔离传感装置与基底，在介质层上采用制造工艺设置沟槽；

所述步骤3中，在基底表面沉积磁性材料和阻挡材料，磁性材料和阻挡材料分别为单层或者是多层材料，随后通过制造工艺同时形成感应单元和导磁单元，因此，导磁单元及感应单元使用同一磁性材料，为同一次沉积得到；导磁单元的主体部分沉积于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面；或者不同磁性材料，多次沉积得到。

23.一种高密度磁传感装置的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括如下步骤：

步骤S1：在基底上沉积介质材料，形成介质材料层；

步骤S2：在介质材料层上开沟槽；

步骤S3：在介质材料层上沉积第二介质材料层；

步骤S4：在第二介质材料层上依次沉积磁性材料和电极材料，分别形成磁性材料层和电极材料层，随后进行退火；电极材料层同时作为磁性材料层的保护层；

步骤S5：沉积光刻胶，曝光，显影；

步骤S6：刻蚀，去除部分磁性材料和电极材料，去除光刻胶；

步骤S7：在第二介质材料层上分别形成感应单元的磁性材料层、导磁单元，在同一沟槽的两侧形成一对导磁单元；导磁单元的主体部分形成于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以感应第三方向的磁信号，并将该磁信号输出；感应单元的磁性材料层形成于沟槽外，用以接收所述导磁单元输出的第三方向的磁信号，并根据该磁信号测量出第三方向对应的磁场强度及磁场方向；感应单元的磁性材料层测量第一方向或/和第二方向的磁场，将测量第三方向的磁场引导到测量第一方向或/和第二方向对应的磁场；第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直；

步骤S8：沉积第三介质层，通过曝光和刻蚀打开通孔，随后沉积第二电极材料并光刻，形成第二电极层；

步骤S9：填充第四介质材料，配合化学机械抛光进行平坦化，并且通过半导体工艺，打开通孔，通过第三电极的沉积和图形化引出第二电极。

24.根据权利要求23所述的制备工艺，其特征在于：

所述工艺还包括步骤S10：根据需要继续制造后续所需的介质材料层和电极层。

25.根据权利要求23所述的制备工艺，其特征在于：

步骤S2中，同一列有多个沟槽，或者，同一列只有一个沟槽；同一基底上各个沟槽的宽度相同或不同，长度相同或不同。

26.根据权利要求23所述的制备工艺，其特征在于：

步骤S5中，光刻步骤包括：沉积第一填充材料，随后沉积光刻胶，再者进行光刻显影，接着对第一填充材料进行刻蚀，去除多余的第一填充材料；

即第一填充材料单独或者与光刻胶一起作为步骤S6的阻挡材料。

27.根据权利要求23所述的制备工艺，其特征在于：

步骤S9还包括：继续制备第三金属层、第五介质层，以及第四金属层和钝化层；第三金属层、第四金属层作为引线，或者作为磁传感器设定SET/重设RESET的金属层。