[实用新型]单芯片三轴AMR传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种单芯片三轴传感器，尤其是，一种单芯片三轴AMR传感器。

背景技术

随着传感器技术的发展，其越来越多的进入到各种应用中。且，其也发展出越来越多的类型。例如，其中一种就是以各向异性磁阻(AMR)为基础的磁场传感器(以下简称AMR传感器)。

如美国专利第5,247,278号所示，其就揭示了一种AMR传感器。这种针对低成本消费应用的AMR传感器，通常是通过半导体制造技术制造在硅或其它基板上。其关键之处在于随外部磁场变化而电阻值变化的磁性材料。

应用可靠的半导体沉积技术，磁性薄膜可均匀地沉积在基板上。而为了保持稳定运行，磁性薄膜必须在磁场环境下进行沉积。如此，磁场方向确定出磁传感器的易磁化轴。通常情况下，传感器的感应方向垂直于易磁化轴，即平行于硬磁化轴。之后是利用光刻技术使磁传感器在薄膜上成形。磁传感器通常呈长条纹形状，其长边沿着易磁化轴延伸。这也就使得在同一个基板上实现多轴集成，成为其制造过程中的一个挑战。AMR传感器的感应方向平行于基板表面，因此，Z轴或垂直轴通常可在同一硅片上制造。此外，由于在AMR薄膜沉积的过程中必须施加一个稳定的均匀磁场，所以一次只有一个易磁化轴可以制造在硅片上。

目前，磁传感器被大量应用于手机和其他用作电子罗盘的移动设备。而此类产品的市场对成本非常敏感，而且还要求较小的封装尺寸。对于AMR传感器，多轴集成一直是个挑战。此前，模块级集成已被用来将多个传感器芯片沿着三个垂直的方向封装到同一个设备中，例如，美国专利第7,536,909号和7,271,586号所揭示的内容。那些方法已被不同的公司在生产中应用过，但却被证明在过程控制、可靠性提高和成本降低方面难以改善。

另外，美国专利第6,529,114号揭示了一种在同一个晶圆的同一个公共平面上制备两轴AMR传感器的方法。这种方法其实是在两个轴上分别应用单个AMR沉积工序。从本质上讲，两个轴将具有同一个方向的内在各向异性，这不利于精确测量。理想的情况是两个轴的内在各向异性应当相互垂直。

因此，确有必要为业界提供一种单芯片三轴AMR传感器，来满足业界的需求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，现有AMR传感器不能实现三轴集成的缺陷；本实用新型旨在提供一种单芯片三轴AMR传感器，其可靠性高，且成本较低。

为了解决上述技术问题，本实用新型所提出的技术方案是：一种单芯片三轴AMR传感器，其包括有基板、设置在基板上的第一水平向传感器、第二水平向传感器、第三水平向传感器以及设置在所述第三水平向传感器上的通量集中器，其中通量集中器和第三水平向传感器配合实现Z轴传感器的功能。

进一步的，在不同实施方式中，其中第一水平向传感器为X轴传感器，第二水平向传感器为Y轴传感器。

进一步的，在不同实施方式中，其中第一、第二和第三水平向传感器和通量集中器之间设置有绝缘层。

进一步的，在不同实施方式中，其中通量集中器是一种软磁材料条。

进一步的，在不同实施方式中，其中第三水平向传感器包括两组传感器，即第一传感器组和第二传感器组，所述第一传感器组包括第一AMR磁阻条和与第一AMR磁阻条成夹角的若干条第一电流偏置导体条，所述第二传感器组包括第二AMR磁阻条和与第二AMR磁阻条成夹角的若干条第二电流偏置导体条。

进一步的，在不同实施方式中，其中第一、第二或第三水平向传感器分别包括至少两组传感器。

进一步的，在不同实施方式中，其中至少两组传感器具有相同的结构。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果在于，本实用新型利用通量集中器和第三水平向传感器之间的配合，有效地实现了Z轴方向的测量，从而使得三轴AMR传感器的集成成为可能，极大地发展了AMR传感器集成技术。且，集成后的三轴AMR传感器，成本较低，可靠性强。

另外，使用本实用新型涉及的制造本实用新型涉及的单芯片三轴AMR传感器，在过程控制、可靠性提高和成本降低方面具有优势，从而有利于本实用新型涉及的单芯片三轴AMR传感器，进行大规模制造，进而使得本实用新型涉及的单芯片三轴AMR传感器具有更为广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型单芯片三轴AMR传感器中通量集中器和第三水平向传感器配合的示意图；

图2为图1的剖视图；和

图3为图2所示部分的工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。