[发明专利]一种面阵巨磁阻磁传感器及其制造方法

权利要求书

1.一种面阵巨磁阻磁传感器，其特征在于：包括数据采集处理单元和巨磁阻阵列，所述数据 采集处理单元包括电源模块、地址选择器、模拟前端和模数转换器；所述电源模块通过地址选 择器连接至所述巨磁阻阵列，所述巨磁阻阵列经过模拟前端模块连接至模数转换器，所述地址 选择器用于选择发送所述巨磁阻阵列中各单元的信号，所述模拟前端模块用于接收所述信号进 行放大、滤波处理，所述模数转换器用于将所述信号经过模数转换后输出；所述巨磁阻阵列包 括多个采用纳米多层膜结构的巨磁阻磁传感器，多个巨磁阻磁传感器按照平面形式组成阵列单 元，每个所述巨磁阻磁传感器采用蜿蜒型电阻形式。

2.根据权利要求1所述的一种面阵巨磁阻磁传感器，其特征在于：所述巨磁阻磁传感器采用 面阵形式组成巨磁阻阵列。

3.根据权利要求1或2所述的一种面阵巨磁阻磁传感器，其特征在于：所述地址选择器，以 行扫描的方式，逐行将每行多个巨磁阻阵列单元的信号输出。

4.根据权利要求1所述的一种面阵巨磁阻磁传感器，其特征在于：所述巨磁阻磁传感器为自 旋阀多层膜结构，该多层膜结构由上到下依次为固定层、隔离层，以及自由层，其中，固定层 包括被钉扎层和用于固定被钉扎层的磁化方向的钉扎层，所述钉扎层为反铁磁材料，所述自由 层的磁化方向随外加磁场发生变化，选用CoFe/NiFe复合层作为自由层的材料，隔离层位于固 定层和自由层中间，由非磁性材料的电导体制成。

5.根据权利要求4所述的一种面阵巨磁阻磁传感器，其特征在于：所述多层膜结构的顶部和 底部均设置有保护层，分别位于钉扎层的顶面和自由层的底部，所述保护层采用Ta。

6.根据权利要求4所述的一种面阵巨磁阻磁传感器，其特征在于：所述钉扎层采用MnIr，所 述被钉扎层采用CoFe，所述隔离层采用Cu。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的一种面阵巨磁阻磁传感器，其特征在于：所述多层 膜结构设置在基底上，该基底为Si和Al₂O₃。

8.一种面阵巨磁阻磁传感器的制造方法，其特征在于：先对外部的数据采集处理单元电路进 行单独加工，外部电路加工完成后，再通过两步光刻处理加工巨磁阻阵列。

9.根据权利要求8所述的一种面阵巨磁阻磁传感器的制造方法，其特征在于：所述两步光刻 处理包括：

第一次光刻，在制备好的薄膜上涂上一层光刻胶，用紫外线激光束在光刻胶上刻上所需要的巨 磁阻单元和阵列图形，然后涂上显影剂后烘干；

第二次光刻，在已制备好的巨磁阻阵列上喷涂上一层光刻胶，经过激光束照射、显影剂烘干， 使得光刻胶覆盖住不希望有引线的区域。

10.根据权利要求6或7所述的一种面阵巨磁阻磁传感器的制造方法，其特征在于：所述巨磁 阻阵列加工工艺包括以下步骤：

(a)对预留的区域用乙酸异丙酯或异丙醇于去离子水配合进行表面清洗；

(b)采用磁控溅射法，在真空隔离室内充入氩气，在基片和靶材之间加上高压，使氩气电离， 加速的氩离子轰击靶材，溅射的原子淀积在基片上，形成所需要的薄膜；

(c)进行第一次光刻；

(d)用离子束轰击薄膜形成保护硬膜；

(e)用丙酮溶剂洗去剩下的光刻胶层，形成定义的巨磁阻的阵列排布以及蜿蜒型电阻单元；

(f)进行第二次光刻；

(g)溅射一层铜或者银等导电性良好的金属薄膜，溅射完毕后，通过lift-off工艺剥离光刻胶 及其上的金属层形成引线；

(h)在溅射SiO₂绝缘层后，利用引线键合技术，将整个传感器系统封装在标准的芯片载体内。