[发明专利]镂空立方体封装的三维磁传感器及其制作方法

说明书

本申请涉及磁传感器领域，提供一种镂空立方体封装的三维磁传感器及其制作方法。所述镂空立方体封装的三维磁传感器，包括：镂空立方体构件和三个磁阻单元，三个所述磁阻单元分别粘接于所述镂空立方体构件的三个相邻的表面，三个所述磁阻单元在所述镂空立方体构件的内部电气互联。本申请充分利用垂直空间实现高密度的三维磁传感器集成，体积小，功耗低。本申请借助镂空立方体构件的固定作用，其相邻平面的磁阻单元的角度相互垂直，形状稳定性好，灵敏度高，可实现优良的三维磁传感能力。

技术领域

本申请涉及磁传感器领域，具体地涉及一种镂空立方体封装的三维磁传感器以及一种镂空立方体封装的三维磁传感器的制作方法。

背景技术

磁阻效应，是指磁性材料的电阻率在有外磁场作用时较之无外磁场作用时存在变化的现象。AMR各向异性磁电阻效应是指铁磁材料的电阻率随自身磁化强度和电流方向夹角改变而变化的现象。在AMR磁传感器中，器件的磁阻率正比于磁性材料磁化方向与电流方向夹角余弦的平方，磁电阻极值与外磁场之间具有对应关系，因此AMR磁传感器可用于测量外磁场的大小。

传统的AMR磁传感器受限于其结构和材料特性，薄膜材料的磁化方向通常平行于衬底平面（X-Y），因此只能对平面内（X-Y）的磁场敏感，而对垂直于薄膜平面的磁场不敏感，因此如何实现三维磁场探测成为关键。为实现Z轴传感，通常采用在倾斜的基片上制备磁阻材料、利用垂直各向异性材料的方法，或采用磁通集中器的方法。在倾斜平面的基片上沉积磁阻材料并制备磁阻单元十分困难，当磁阻材料沉积在斜面时，缺陷增多，材料性能下降。此外，磁传感器输出通常需要一个复杂的算法来计算X、Y、Z三个分量上的磁场大小，增加设备的成本，影响传感器的精度和响应速度。磁阻传感器中采用垂直各向异性材料代替软磁薄膜材料也可以实现Z轴磁测量，但这种结构的磁传感器灵敏度低、滞回曲线大、稳定性差。

发明内容

为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种镂空立方体封装的三维磁传感器及其制作方法。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种镂空立方体封装的三维磁传感器，包括：镂空立方体构件和三个磁阻单元，三个所述磁阻单元分别粘接于所述镂空立方体构件的三个相邻的表面，三个所述磁阻单元在所述镂空立方体构件的内部电气互联。

进一步地，所述磁阻单元包括基于各向异性磁电阻效应的磁敏感薄膜层。

进一步地，所述磁敏感薄膜层内设置有惠斯通电桥。

进一步地，所述磁敏感薄膜层上设置有四个电极，所述四个电极分别与所述惠斯通电桥的四个桥臂相连。

进一步地，所述磁阻单元还包括硅基底以及所述硅基底上的氧化层，所述磁敏感薄膜层生长于所述氧化层上。

进一步地，所述磁敏感薄膜层上设置有电极；

所述硅基底的内部和所述氧化层的内部形成有与所述电极相连的硅通孔导线。

进一步地，所述磁阻单元的硅基底通过粘接层粘接于所述镂空立方体构件的表面。

进一步地，所述硅基底内部的硅通孔导线连接键合引线，三个所述磁阻单元的磁敏感薄膜层通过键合引线相互连通。

进一步地，所述磁阻单元的形状为正方形，三个所述磁阻单元所在的平面相互垂直。

进一步地，三个所述磁阻单元均设置为靠近所述镂空立方体构件的所述三个相邻的表面的公共顶点。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种镂空立方体封装的三维磁传感器的制作方法，所述方法包括：

提供镂空立方体构件，以及提供三个磁阻单元；

将三个所述磁阻单元分别粘接于所述镂空立方体构件的三个相邻的表面；

对三个所述磁阻单元在所述镂空立方体构件的内部进行电气互联。