[发明专利]带有旁路层的磁传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种带有旁路层的磁传感器及其制造方法。

背景技术

传感器是一种物理装置，其能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）和/或化学组成（如烟雾），并将上述信息转换成电信号以传递给其它装置。磁传感器就是其中的一种传感器。磁传感器是将磁场、电流、应力应变、温度、光等引起敏感元件磁性能的变化转换成电信号，以测量相关物理量、特别是微小物理量的器件。由于磁传感器相对于传统传感器而言具有灵敏度高等优点，因此被广泛应用于航空、航天、地质探矿、医学成像、信息采集以及军事等领域。随着技术的进步，磁传感器芯片由于具有低功耗、体积小、灵敏度高、易集成、成本低、响应快、分辨率高、稳定性好、可靠性高等多种优点而作为磁传感器的核心部件。

在一些特定的磁传感应用中, 有必要用长条形磁传感元件来感应按空间分布的磁场。长条形磁传感元件也有利于取得低能耗所要求的高电阻值。长条形磁条因其长轴与短轴退磁系数不同而通常磁矫顽力较大，且具有比较严重的磁滞现象。为了克服大矫顽力, 通常要附加磁回路层, 硬磁或是电流偏压层，但是这些附加层不但增加了工艺复杂性和成本, 还降低了磁传感器的灵敏度。为了克服大矫顽力, 通常要附加磁回路层, 硬磁或是电流偏压层。但是这些附加层不但增加了工艺复杂性和成本, 还降低了磁传感器的灵敏度。

因此，一种改进式的设计是将数个独立的磁传感器元件排成一列。图1展示了现有的磁传感器的示意图。磁传感器1包括磁传感器薄膜11，并将其切割成数个隔离开的排成列的磁传感器元件111，以及数个传导层12，每个传导层12连接相邻的两个磁传感器元件111。磁传感器1还包括两个电连接触点14，以及数个切口13。数个切口13是用来间隔各个通过其间的传导层12连接的磁传感器元件111，传感器1的磁滞现象有所缓解。然而，由于传感器元件是间隔开的，单个的传感器元件的形状各向异性会随长短轴方向的变化而改变。且，其应力各向异性亦会随干湿法蚀刻所造成的应力释放而变化。这些变化会对矫顽力、各向异性场或降低低灵敏度产生负作用。且，磁传感器元件的隔离设置削弱了其抗静电能力以及削弱了磁传感器的抗疲劳时效特性。图2展示了现有技术中磁传感器的较大的矫顽力。

因此，亟待一种改进型的带有旁路层的磁传感器来减小其矫顽力，以及一种相应的磁传感器的制造方法，以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁传感器，其具有数个形成在传感磁条上的旁路层。由于其上层叠有旁路层的传感磁条部分并不工作，以及传感磁条具有一体式结构，因此磁传感器具有较低的矫顽力和高灵敏度，以及高抗静电能力和抗疲劳时效特性。

本发明的另一目的在于提供一种磁传感器的制造方法，该磁传感器具有数个形成在传感磁条上的旁路层。由于其上层叠有旁路层的传感磁条部分并不工作，以及传感磁条具有一体式结构，因此磁传感器具有较低的矫顽力和高灵敏度，以及高抗静电能力和抗疲劳时效特性。

为了达到上述目的，本发明提供了一种带有旁路层的磁传感器，其包括：传感磁条，其为一体式结构；数个旁路层，其电阻率低于所述传感磁条的电阻率，分别形成在所述传感磁条的长度方向上且两者之间没有任何物理分隔物，每两个相邻的所述旁路层之间有间距；以及两个电极，其分别形成在所述传感磁条的两端。

在本发明的一个实施例中，所述传感磁条的宽度与任何两个相邻的所述旁路层之间的间距的比率在0.8-1.2的范围内。

较佳地，所述传感磁条的宽度与任何两个相邻的所述旁路层之间的间距相同。这样，磁传感器获得了较低的矫顽力以及高灵敏性。

在本发明的另一个实施例中，所述旁路层为环状并在垂直于所述传感磁条的长度方向上包覆所述传感磁条。

在本发明的另一个实施例中，所述旁路层为正方形、长方形或者椭圆形，并层叠于所述传感磁条上。

在本发明的另一个实施例中，所述旁路层的材料包含金、铜或者银。

在本发明的另一个实施例中，所述传感磁条是异磁阻、巨磁阻或者隧道磁阻。

在本发明的另一个实施例中，所述磁传感器还包括数个分别夹设在所述旁路层和所述传感磁条之间的引晶层，以提高所述旁路层和所述传感磁条之间的附着力。

较佳地，所述引晶层包括铬、钛或者钽。

在本发明的另一个实施例中，所述磁传感器还包括具有绝缘材料且其上形成有所述传感磁条的衬底层，以及其上形成有所述衬底层的基底。

在本发明的另一个实施例中，所述衬底层包括氧化铝或者氧化硅，所述衬底层包括硅、氧化镁、红宝石、铝钛碳或者玻璃。