CN110631611B - 一种amr传感器芯片敏感单元结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种AMR传感器芯片敏感单元结构，本发明采用2次布线的方式将相互独立的磁敏线条单元用Al连接起来，既保证了惠斯通电桥的完整性，又保证了四个电阻桥完全一致性，能够极大的方便IC设计人员设计电路，简化电路的复杂程度，提升传感器芯片的准确性、可靠性和一致性。

Description

一种AMR传感器芯片敏感单元结构
技术领域
本发明涉及涉及磁性传感器芯片敏感单元的制备工艺技术领域，具体为一种AMR传感器芯片敏感单元结构。
背景技术
磁敏传感器的核心是如何采集到所需要探测的信号并准确无误的输出相关信号，一般情况下，都是将传感器的敏感单元设计成惠斯通电桥的形状，通过四个电阻桥变化不同来获得差分信号，从而得到被测量信号的信息，如图1所示。这种惠斯通电桥最大的优点是能够消除单个电桥随温度的变化而带来的负面影响，由于四个电桥对温度的反应一致，故总的差分输出随温度的变化为零。惠斯通电桥获得的信号值为所测量的信号产生的值，具备较高的可信度。但是，由于敏感单元为磁性材料，当这种敏感材料为单一的线条是，其内部含有规律排布的磁畴结构，但是，如果直接将敏感单元设计成采用圆弧结构互联的电桥时，会在圆弧部分产生较为混乱的磁畴排布，从而影响线条的电阻值，导致在制备过程中使惠斯通电桥的4个电桥不一致，从而导致在待测信号为零时，电桥的输出（即offset）不为零，从而导致测量误差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善AMR传感器芯片敏感单元offset输出的制备方法，降低AMR磁阻开关芯片敏感单元的offset值，确保敏感单元的输出信号能够客观真实的反应出带测量信号的真实情况，方便IC电路设计人员对该信号做适当的处理，减小电路的复杂程度，以克服现有技术的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种AMR传感器芯片敏感单元结构，包括Si基层，在Si基层上铺设相互独立的敏感单元线条，该敏感单元线条组成4组，形成四个电阻桥且构成惠斯通电桥，即相邻敏感单元线条组彼此形成90度夹角，氮化硅薄膜铺设覆盖在敏感单元线条上且在敏感单元线条的端头留空，在相邻敏感单元线条组的端头留空处铺设AL层。
优选的，独立线条的敏感单元线条两端为类尖端设计，角度控制在30°-50°范围内，敏感单元线条的两端为圆弧设计。
优选的，所述氮化硅薄膜的厚度保持在3000埃-5000埃之间。
优选的，所述Al层的厚度保持在10000埃-12000埃之间。
与现有技术相比，本发明采用2次布线的方式将相互独立的磁敏线条单元用Al连接起来，既保证了惠斯通电桥的完整性，又保证了四个电阻桥完全一致性，能够极大的方便IC设计人员设计电路，简化电路的复杂程度，提升传感器芯片的准确性、可靠性和一致性。
附图说明
图1为现有惠斯通电桥的结构示意图；
图2为本发明中独立敏感单元线条的布局示意图；
图3为本发明中独立敏感单元线条的局部放大图；
图4为本发明中相邻之间敏感单元线条的截面关系示意图一；
图5为本发明中相邻之间敏感单元线条的截面关系示意图二；
图6为本发明中的结构示意图。
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。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种改善AMR传感器芯片敏感单元offset输出的制备方法，本方法放弃了之前直接采用敏感材料一次性生长出完整惠斯通电桥形状的敏感单元，转而采用多次布线的方式来进行敏感单元的生产工作。具体方式为：（1）采用光刻剥离工艺生长出相互独立的敏感单元线条，如图2所示，横竖排布的线条之间完全独立，杜绝了直接采用敏感材料互联而产生的磁畴混乱导致电阻变化的情况，单一线条的特征为：线条两端为类尖端设计，角度控制在30°-50°范围内，线条的两端为圆弧设计（如图3所示），这样做的目的在于减小生产工艺难度，保证工艺一致性；（2）生长完敏感单元以后，在上面生长一层氮化硅薄膜，厚度保持在3000埃-5000埃之间，然后采用光刻的方法，对氮化硅层进行刻蚀处理，将所需要互联的位置的氮化硅刻蚀掉，漏出下面的敏感单元线条的端头接口，如图4所示；（3）继续在表面生长Al层，厚度保持在10000埃-12000埃之间，采用光刻的方法，将（2）步骤开出的窗口以外的部分全部刻蚀掉，只保留互联部分，如图5、图6所示。经过这三个步骤以后，由于互联部分为Al，为非导磁金属，不会对敏感单元线条内部磁畴产生影响，故而不会影响整个电阻桥的电阻平衡，能有有效消除敏感材料直连的方式带来的电阻差异。
本实施例的关键点主要是各个磁敏单元线条完全独立，线条两端为类尖端设计，尖端角度控制在30°-50°之间；采用氮化硅作为磁敏单元和互联电极之间的钝化层，厚度在3000埃至5000埃之间，采用光刻工艺将所需要互联的位置的氮化硅刻蚀掉，露出地下的线条端头部分；采用Al电极作为互联电极，厚度在12000埃至15000埃之间，采用光刻工艺将多余的部分刻蚀掉，只保留互联部分
根据上述方法所形成的一种AMR传感器芯片敏感单元结构，包括Si基层3，在Si基层3上铺设相互独立的敏感单元线条2，该敏感单元线条2组成4组，形成四个电阻桥且构成惠斯通电桥，即相邻敏感单元线条2组彼此形成90度夹角，氮化硅薄膜1铺设覆盖在敏感单元线条2上且在敏感单元线条2的端头留空，在相邻敏感单元线条2组的端头留空处铺设AL层4。
其中独立线条的敏感单元线条2两端为类尖端设计，角度控制在30°-50°范围内，敏感单元线条2的两端为圆弧设计，该氮化硅薄膜1的厚度保持在3000埃-5000埃之间，该Al层4的厚度保持在10000埃-12000埃之间。
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。

Claims (4)

1.一种AMR传感器芯片敏感单元结构，包括Si基层（3），其特征在于：在Si基层（3）上铺设相互独立的敏感单元线条（2），该敏感单元线条（2）组成4组，形成四个电阻桥且构成惠斯通电桥，即相邻敏感单元线条（2）组彼此形成90度夹角，氮化硅薄膜（1）铺设覆盖在敏感单元线条（2）上且在敏感单元线条（2）的端头留空，在相邻敏感单元线条（2）组的端头留空处铺设AL层（4），所述AL层（4）为非导磁金属；具体制作步骤如下：步骤一、采用光刻剥离工艺在Si基层（3）生长出相互独立的敏感单元线条（2），横竖排布的敏感单元线条（2）之间完全独立，杜绝了直接采用敏感材料互联而产生的磁畴混乱导致电阻变化的情况；步骤二、生长完敏感单元线条（2）以后，在上面生长一层氮化硅薄膜（1），然后采用光刻的方法，对氮化硅薄膜（1）进行刻蚀处理，将所需要互联的位置的氮化硅薄膜（1）刻蚀掉，漏出下面的敏感单元线条（2）的端头接口；步骤三、继续在表面生长Al层（4），采用光刻的方法，将步骤二中开出的窗口以外的部分全部刻蚀掉，只保留互联部分；经过这三个步骤以后，由于互联部分的Al层为非导磁金属，不会对敏感单元线条（2）内部磁畴产生影响，故而不会影响整个电阻桥的电阻平衡，能有效消除敏感材料直连的方式带来的电阻差异。
2.根据权利要求1所述的一种AMR传感器芯片敏感单元结构，其特征在于：所述敏感单元线条（2）两端为类尖端设计，角度控制在30°-50°范围内，敏感单元线条（2）的两端为圆弧设计。
3.根据权利要求1所述的一种AMR传感器芯片敏感单元结构，其特征在于：所述Al层（4）的厚度保持在10000埃-12000埃之间。
4.根据权利要求1所述的一种AMR传感器芯片敏感单元结构，其特征在于：所述氮化硅薄膜（1）的厚度保持在3000埃-5000埃之间。
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