介质层的表面开有沟槽，沟槽深度到达第一绝缘层，或者超过第一绝缘层；所述垂直方向磁传感器还包括导磁单元、感应单元； 所述垂直方向磁传感器导磁单元的主体部分设置于所述沟槽内，并有部分露出沟槽至第二绝缘介质层的表面，用以收集垂直方向的磁场信号，并将该磁场信号输出；所述导磁单元包括主体部分设置于所述沟槽内的第一磁材料层； 所述感应单元设置于所述第二绝缘介质层的表面上，用以接收所述导磁单元输出的垂直方向的磁信号，并根据该磁信号测量出垂直方向和水平方向对应的磁场强度及磁场方向；所述感应单元包括设置于第二绝缘介质层的表面的第二磁材料层，以及设置于该第二磁材料层上的若干平行设置的电极；在垂直方向磁传感器中，所述第二磁材料层与第一磁材料层有间隙，或者第二磁材料层与第一磁材料层连为一体； 所述传感器还包括第三绝缘介质层，第三绝缘介质层设置于第二绝缘介质层、第一磁材料层、电极、第二磁材料层上，同时将沟槽填满；所述第三绝缘介质层上方设有第四金属层； 所述第二金属层、第四金属层中，一个用于实现所述磁传感装置的自检测功能，另一个用于实现SET/RESET功能，或者，第二金属层、第四金属层还用于电连接。
6.根据权利要求2所述的磁传感装置，其特征在于: 所述磁传感装置为两轴磁传感装置； 所述外围电路设置于基底的一侧，包括第一金属层、第二金属层，第一金属层、第二金属层通过基底的第一绝缘介质层隔离开； 所述第一绝缘介质层上铺设有第二绝缘介质层，在第二绝缘介质层上设有磁材料层；磁材料层包括两组磁材料单元，两组磁材料单元的位置对应第二金属层两组金属单元的位置；所述磁材料单元上设有若干平行设置的金属电极； 所述磁材料层及其金属电极上方铺设有第三绝缘介质层； 所述第一金属层、第二金属层中，一个用于实现所述磁传感装置的自检测功能，另一个用于实现SET/RESET功能，或者，第一金属层、第二金属层还用于电连接。
7.根据权利要求2所述的磁传感装置，其特征在于: 所述磁传感装置为两轴磁传感装置； 所述外围电路设置于基底的一侧，包括第一金属层、第二金属层，第一金属层、第二金属层通过基底的第一绝缘介质层隔离开； 所述第二金属层的表面还形成有第二绝缘介质层，该第二绝缘介质层的表面还形成有第三金属层；在第二绝缘介质层的表面及第三金属层上沉积有磁材料层，通过图形化工艺，磁材料层形成两组磁材料单元；第三金属层作为两组磁材料单元的电极； 所述第一金属层、第二金属层中，一个用于实现所述磁传感装置的自检测功能，另一个用于实现SET/RESET功能。
8.—种磁传感装置的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括: 在含有外围电路的基底上沉积绝缘介质材料层或/和磁材料层或/和金属层，使得外围电路的一层或多层金属层用于实现所述磁传感装置的自检测或/和SET/RESET或/和电连接功能，或者作为磁传感装置的电极金属。
9.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于: 所述制备工艺包括如下步骤: 步骤101、在含有外围电路的基底上沉积第二绝缘介质层，第二绝缘介质层为单层或者多层；所述外围电路设置于基底的一侧，包括第一金属层、第二金属层，第一金属层、第二金属层通过基底的第一绝缘介质层隔离开； 步骤102、在第二绝缘介质层上沉积磁材料；步骤103、对磁材料进行图形化，刻蚀形成磁材料图形，作为磁材料单元层；磁材料单元层包括两组磁材料单元，两组磁材料单元的位置对应第二金属层两组金属单元的位置；步骤104、沉积第三金属材料，并刻蚀，在磁材料上形成第三金属层，作为磁材料单元的电极； 步骤105、继续沉积第三绝缘介质材料，并进行平坦化； 步骤106、再沉积第四金属材料，制造形成第四金属层；所述第二金属层、第四金属层中，一个用于实现所述磁传感装置的自检测功能，另一个用于实现SET/RESET功能。
10.根据权利要求9所述的制备工艺，其特征在于: 所述步骤104中，在沉积第三金属材料之前先沉积第五绝缘介质材料，随后在第五绝缘介质材料上打开窗口，随后沉积第三金属材料并进行光刻，形成第三金属层，作为磁材料单元的电极。
11.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于: 所述磁传感装置为三轴磁传感装置；所述三轴磁传感装置包括水平方向磁传感器、垂直方向磁传感器；所述制备工艺水平方向磁传感器的制备方法、垂直方向磁传感器的制备方法； 所述垂直方向磁传感器的制备方法包括如下步骤: 步骤201、在含有外围电路的基底上沉积第二绝缘介质层；所述外围电路设置于基底的一侧，包括第一金属层、第二金属层，第一金属层、第二金属层通过基底的第一绝缘介质层隔离开； 步骤202、在第二绝缘介质层或第一绝缘介质层里形成沟槽，沟槽的深度达到或者超过第一绝缘层； 步骤203、在开有沟槽的第二绝缘介质层上沉积磁性材料，形成磁性材料层； 步骤204、对磁性材料层图形化，形成磁性单元的图形；具体形成所述垂直方向磁传感器的导磁单元，以及感应单元的第二磁材料层；所述导磁单元包括主体部分设置于所述沟槽内的第一磁材料层；第一磁材料层有部分露出沟槽至第二绝缘介质层的表面，导磁单元的用以收集垂直方向的磁场信号，并将该磁场信号输出；所述第二磁材料层与第一磁材料层有间隙，或者第二磁材料层与第一磁材料层连为一体，或者第二磁材料层与第一磁材料层连为一体却开有一些窗口； 步骤205、沉积第三金属材料，并图形化，形成第三金属层，作为感应单元的电极；从而形成设置于所述第二绝缘介质层的表面的感应单元，用以接收所述导磁单元输出的垂直方向的磁信号，并根据该磁信号测量出垂直方向对应的磁场强度及磁场方向；所述感应单兀包括设置于第二绝缘介质层的表面的第二磁材料层，以及设置于该第二磁材料层上的若干平行设置的电极； 步骤206、沉积第三绝缘介质材料，形成第三绝缘介质层，并采用化学机械抛光进行平坦化； 步骤207、继续沉积第四金属材料，并进行图形化和刻蚀，得到第四金属层；所述第二金属层、第四金属层中，一个用于实现所述磁传感装置的自检测功能，另一个用于实现SET/RESET功能。
12.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于: 所述制备工艺包括如下步骤: 步骤301、在含有外围电路的基底上沉积第二绝缘介质层，第二绝缘介质层为单层或者多层；所述外围电路设置于基底的一侧，包括第一金属层、第二金属层，第一金属层、第二金属层通过基底上的第一绝缘介质层隔离开； 步骤302、在第二绝缘介质层上沉积磁材料； 步骤303、对磁材料进行图形化，刻蚀形成磁材料图形，作为磁材料单元层；磁材料单元层包括两组磁材料单元，两组磁材料单元的位置对应第二金属层两组金属单元的位置；步骤304、沉积第三金属材料，并刻蚀，在磁材料上形成第三金属层，作为磁材料单元的电极； 步骤305、继续沉积第三绝缘介质材料，并进行平坦化；所述第一金属层、第二金属层中，一个用于实现所述磁传感装置的自检测功能，另一个用于实现SET/RESET功能。
13.根据权利要求8所述的制备工艺，其特征在于: 所述制备工艺包括如下步骤: 步骤401、在含有外围电路的基底上形成第三金属层；所述外围电路设置于基底的一侦1J,包括第一金属层、第二金属层，第一金属层、第二金属层、第三金属层通过基底的第一或/和第二绝缘介质层隔离开； 步骤402、在第二绝缘介质层的表面及第三金属层上沉积磁材料； 步骤403、对磁材料进行图形化，刻蚀形成磁材料图形，作为磁材料层；磁材料层包括两组磁材料单元，第三金属层作为两组磁材料单元的电极； 步骤404、沉积钝化层进行保护；所述第一金属层、第二金属层中，一个用于实现所述磁传感装置的自检测功能，另一个用于实现SET/RESET功能。
【专利摘要】本发明揭示了一种磁传感装置及该装置的制备工艺，所述制备工艺包括：在含有外围电路的基底上沉积绝缘介质材料层或/和磁材料层或/和金属层，使得外围电路的一层或多层金属层用于实现所述磁传感装置的自检测或/和SET/RESET功能，或者作为磁传感装置的电极金属。本发明提出的磁传感装置及其制备工艺，通过器件、电路设计和版图布局，能够利用ASIC原有的一层或者多层金属实现磁传感器的金属层功能，从而实现减少磁传感器金属层的效果，例如可以将磁传感器的金属层从现有的三层下降为两层，甚至0层。从而大幅减少了工艺层次，有利于缩短工艺周期，降低制造成本，并且实现有竞争力的磁传感器单芯片制造工艺。
【IPC分类】G01R33-09, H01L43-12
【公开号】CN104793155
【申请号】CN201410027191
【发明人】张挺
【申请人】上海矽睿科技有限公司
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2014年1月21日