[發(fā)明專利]TMR高靈敏度抗磁性磁敏電阻及其制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910248942.0
• 申請(qǐng)日: 2009-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN101777623A
• 公開（公告）日: 2010-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟慶波;王學(xué)禮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王學(xué)禮;孟慶波
• 主分類號(hào): H01L43/08
• 分類號(hào): H01L43/08;H01L43/10;H01L43/12
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 張宇晨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬抗磁性金屬薄膜磁敏元件的研制開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)和應(yīng)用的金屬薄膜磁敏電阻有巨磁致電阻GMR和強(qiáng)磁性金屬薄膜磁敏電阻AMR等，在高真空鍍膜工藝中都是采用鐵、鎳、鈷或其合金等強(qiáng)磁性金屬材料，其制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本高。另外，所生產(chǎn)出的產(chǎn)品存在著對(duì)工作條件要求特別高，對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)方向反應(yīng)敏感，溫漂大、穩(wěn)定性不好的缺點(diǎn)。直接影響到所用裝置或設(shè)備的正常運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種采用抗磁性金屬材料制造的一種金屬薄膜磁敏電阻及其制造方法，以解決現(xiàn)有產(chǎn)品存在的各種問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案包括：硅片氧化、高真空鍍膜、固膠、腐蝕圖形、一次處理、二次處理及后處理工藝。其產(chǎn)品的芯片的結(jié)構(gòu)如附圖所示：在硅片上帶有鉍金屬膜。鉍金屬膜為螺旋形圖形。在鉍金屬膜中心及外側(cè)帶有鋁電極。

其制造工藝如下：

1、硅片氧化

按常規(guī)技術(shù)，將清潔處理好的單晶硅片放入氧化爐石英管中，然后升溫對(duì)石英管中通入氧氣對(duì)單晶硅片進(jìn)行干氧處理，然后再輸在入氧氣的同時(shí)通入水蒸汽進(jìn)行濕氧處理，使硅片表面形成二氧化硅薄膜。

2、高真空鍍膜

2-1鍍膜材料的配制

取3～5g的鉍鉍金屬粉末、10～15g乙醇，混合后攪拌均勻，制成鉍粉漿料。作為一次鍍膜材料用量。鉍粉的純度為99.999％。

將氧化處理的單晶硅片放置于真空鍍膜機(jī)內(nèi)，將乙醇與高純度金屬材料鉍粉調(diào)合的鉍粉漿料涂復(fù)在鍍膜機(jī)鎢絲加熱器上。然后鍍膜機(jī)開始抽低真空。真空度為5×10^-3乇。當(dāng)真空度達(dá)到時(shí)，再進(jìn)行抽高真空。真空度為5×10^-6乇。當(dāng)達(dá)到真空度時(shí)，啟動(dòng)鎢絲加溫器升溫。當(dāng)溫度達(dá)到1650℃時(shí)鉍粉開始熔化揮發(fā)。然后停止加溫。鉍粉揮發(fā)對(duì)硅片表面鍍膜。鍍膜時(shí)間為3～5分鐘。然后降壓。待真空室溫度降至60℃時(shí)取出。鍍膜的厚度為2000～3000埃。

3、一次處理

按常規(guī)技術(shù)將鍍膜后的硅片放在涂勻膠機(jī)的甩膠盤上，往硅片上滴膠后，啟動(dòng)涂勻膠盤逐漸提高轉(zhuǎn)速。用離心力使膠面均勻。然后將涂勻好膠的硅片在電烘箱中熱烘，再進(jìn)行一次光刻處理。先將光刻版放在光刻機(jī)的移動(dòng)架上，將烘好的硅片放在移動(dòng)盤上。移動(dòng)架對(duì)準(zhǔn)硅片位置，完成一次光刻。再將爆光后的硅片放入顯影劑中進(jìn)行顯影和定影處理。然后放在電熱烘箱中做固膠處理。

4、腐蝕圖形

將固膠好的硅片放入腐蝕液中進(jìn)行腐蝕，然后進(jìn)行去膠處理。再將硅片放入甩干機(jī)中甩干、烘干，然后鍍鋁電極。

5、二次處理

將鍍鋁電極后的坯料先進(jìn)行二次光刻，采用一次處理光刻方法操作。二次光刻的光刻板圖形為螺旋形圖形。二次光刻的光刻板電極數(shù)為2個(gè)。二次光刻后進(jìn)行腐蝕鋁電極。采用一次處理中腐蝕工藝。鋁電極的腐蝕液的成份是：硫酸鈰、硝酸、純凈水，其比例為1∶4∶10。比例為重量份比。將三種成份材料混合，在常溫下攪拌均勻。腐蝕液的用量為沒過坯料即可。再采用一次處理中的去膠甩干、烘干工藝進(jìn)行處理。然后用劃片機(jī)將大硅片按小片圖形切成小片。再對(duì)小片進(jìn)行粘片。粘片后，用超聲鍵合機(jī)將φ10μm的金絲，鍵合在硅片和銅管腳上。用金絲將硅片上的兩個(gè)電極分別與兩個(gè)管腳連接。

6、后處理

按常規(guī)技術(shù)，后處理工藝包括：涂硅橡膠、封裝、管腳鍍錫、熱老化、初測(cè)、功率老化、終測(cè)工序。

本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)施，由于是采用抗磁性金屬材料鉍制造的磁敏電阻，對(duì)比現(xiàn)有鐵、鎳、鈷或其合金等材料制造的產(chǎn)品，具有制造工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。另外產(chǎn)品的穩(wěn)定性強(qiáng)，廣泛適應(yīng)外界工作條件，溫漂小或無(wú)溫漂等優(yōu)點(diǎn)。提高了應(yīng)用裝置和設(shè)備的使用壽命，并保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

附圖說明

附圖為本發(fā)明產(chǎn)品芯片結(jié)構(gòu)示意圖

1-鉍金屬膜2-硅片3-鋁電極

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

1、硅片氧化

按常規(guī)技術(shù)，將清潔處理好的單晶硅片放入氧化爐石英管中，將氧化爐爐溫升為1180℃。然后將石英管中通入氧氣對(duì)單晶硅片進(jìn)行干氧處理5分鐘。氧氣的輸入量為5升/分鐘。然后再在輸入氧氣的同時(shí)通入水蒸汽進(jìn)行濕氧處理90分鐘。然后停止輸入水蒸汽，再進(jìn)行干氧處理10分鐘。使硅片表面形成二氧化硅薄膜。

2、高真空鍍膜