[发明专利]磁传感器、磁传感器的制备方法及电子设备

说明书

本发明公开一种磁传感器、磁传感器的制作方法及电子设备，该磁传感器包括衬底和多个磁阻模组，多个所述磁阻模组设于所述衬底，并形成惠斯通电桥，每一所述磁阻模组背离所述衬底的一侧设有至少一个金属薄膜片。本发明通过所述磁阻模组背离所述衬底的一侧覆盖金属薄膜片的设计，可以减少外部磁场的干扰，减少磁传感器的噪声。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种磁传感器、磁传感器的制备方法及电子设备。

背景技术

传感器被广泛的应用于现代系统来测量或检测物理参数，如位置、运动、力、加速度、温度、压力等。而各种不同类型的传感器用于测量这些参数和其它参数时，它们都受到各种限制。例如，像那些使用在电子罗盘和其他类似的磁性传感应用中的廉价的低场传感器，通常包括基于各项异性的磁阻(AMR)器件。为了达到所需的灵敏度和合适的电阻以便与CMOS融合，这种传感器的传感单元大小通常在平方毫米的量级。对于移动设备的应用，在费用、电路板面积和功耗上，这样的AMR传感器的配置都是昂贵的。其他类型的传感器，例如，磁性隧道结点(MTJ)传感器和巨磁阻(GMR)传感器，已被用于提供较小的配置的传感器，但这种感应器都有各自的不足，例如不够灵感和受温度变化而影响。为了解决这些问题，MTJ传感器和GMR传感器已应用于惠斯通(Wheatstone)桥结构，以提高灵敏度，消除温度相关的电阻变化。

目前，平面内X、Y双轴的磁场感应器目前已开发用于电子罗盘，通过使用惠斯通桥的结构以检测地磁方向。但是，这种双轴磁场传感器因为需要检测X、Y两个不同的方向，通常需要两个磁传感器具有不同的钉扎方向，两个磁传感器的钉扎方向呈90度，通过这两个具有90度钉扎方向的磁传感器组合实现平面内的X、Y双轴检测。这两个磁传感器制作过程中需要在两片不同的晶圆上进行，制作完成后两片包含磁传感器器件的晶圆还需要分别沿X、Y轴进行退火，最后再分离出单独的X、Y轴磁传感器芯片，组合到一起实现X、Y轴双轴检测。这种制作磁传感器虽然设计简单，但是制作工艺复杂，制作成本较高。而对于独立的单轴磁传感器芯片，如X轴或者Y轴，通常采用惠斯通(Wheatstone)桥结构，以提高灵敏度，消除温度相关的电阻变化。

目前惠斯通全桥结构磁传感器抗外部磁场干扰的性能较差，受外部磁场干扰后自由层容易被破坏或波动，因而会产生较大的噪声干扰，影响与ASIC电路的匹配和信号输出，从而使最终的传感器输出结果偏差较大。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种磁传感器、磁传感器的制备方法及电子设备，旨在解决惠斯通全桥结构磁传感器抗外部磁场干扰的性能较差的问题。

为实现上述目的，本发明提出的磁传感器包括：

衬底；和

多个磁阻模组，多个所述磁阻模组设于所述衬底，并形成惠斯通电桥，每一所述磁阻模组背离所述衬底的一侧设有至少一个金属薄膜片。

在本发明的一实施例中，所述磁传感器还包括第一绝缘层，所述第一绝缘层设于所述磁阻模组背离所述衬底的一侧，并包覆所述金属薄膜片。

在本发明的一实施例中，所述磁阻模组包括两个第一磁阻模块组和两个第二磁阻模块组，两个第一磁阻模块组和两个第二磁阻模块组形成第一惠斯通电桥，两个所述第一磁阻模块组分别位于所述第一惠斯通电桥的第一相对桥臂，两个所述第二磁阻模块组分别位于所述第一惠斯通电桥的第二相对桥臂；

所述第一磁阻模块组的参考层磁化方向均与所述磁传感器的第一传感轴的正方向相同；

所述第二磁阻模块组包括串联的两个第二磁阻模块；两个所述第二磁阻模块的参考层磁化方向形成第一夹角，所述第一夹角的角平分线与所述第一传感轴平行；所述第一夹角大于0°且小于180°；

其中，所述第一磁阻模块组和所述第二磁阻模块各自的参考层磁化方向与各自的易磁化轴垂直。