[發(fā)明專利]一種3-D霍爾傳感器及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110220266.3
• 申請日: 2011-08-02
• 公開（公告）號: CN102916007A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈曉欽
• 申請（專利權(quán)）人: 上海騰怡半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L25/16
• 分類號: H01L25/16;H01L23/31;H01L43/06;G01R33/07
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 鄧琪

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種3-D霍爾傳感器及其制造方法。

背景技術(shù)

目前通用的磁場傳感器主要包括霍爾傳感器和磁阻傳感器兩種，其中：磁阻傳感器雖然可以檢測空間磁場，但是因?yàn)榇抛杵骷枰厥獾牟牧现谱鳎荒芗嫒萦跇?biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝，所以成本較高、應(yīng)用范圍較窄；霍爾傳感器雖然能夠采用標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體工藝制作，具有成本低廉、集成度高、技術(shù)成熟和功耗較低等優(yōu)點(diǎn)，獲得廣泛的市場運(yùn)用，但是它只能檢測垂直于霍爾器件的二維平面磁場及其變化，不能適用于空間磁場檢測。

集成霍爾傳感器幾乎可以使用所有半導(dǎo)體工藝制作實(shí)現(xiàn)，如Bipolar、CMOS、BiCMOS以及BCD等。公布號US2006/0108654A1中提出了一種適用于半導(dǎo)體工藝制作的通用霍爾器件的結(jié)構(gòu)，公布號US2006/0097715A1中提出了兼容于CMOS工藝的特定霍爾器件結(jié)構(gòu)；以上方法制作的霍爾傳感器雖然能夠檢測垂直于芯片表面的磁場，但不能檢測平行于芯片的磁場。公布號US2005/0230770A1中提出一種利用半導(dǎo)體工藝制作的垂直霍爾器件，可以檢測平行于芯片的磁場。公布號2006/0097715A1是在前專利的基礎(chǔ)上進(jìn)一步增加了減少垂直霍爾器件失調(diào)的方法。由于這兩個專利技術(shù)都是利用芯片有限的厚度作為霍爾感應(yīng)平面，因此霍爾感應(yīng)平面非常小，只能檢測較強(qiáng)的磁場變化，同時這種方法也只能檢測平行于芯片表面的磁場，不能實(shí)現(xiàn)空間磁場的檢測。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種3-D霍爾傳感器及其制造方法，以使3-D霍爾傳感器可以直接實(shí)現(xiàn)空間磁場檢測以及相關(guān)的信號處理，而且能夠比相同封裝面積的其他霍爾傳感器集成更大面積的霍爾器件，從而大大提高磁場檢測的靈敏度。

本發(fā)明之一所述的一種3-D霍爾傳感器的制造方法，包括以下步驟：

步驟S1，制作霍爾器件芯片，該霍爾器件芯片包括霍爾器件和對應(yīng)地連接在該霍爾器件上方的器件焊盤；

步驟S2，制作磁場檢測電路芯片，該磁場檢測電路芯片包括磁場檢測電路和對應(yīng)連接在該磁場檢測電路上方的電路焊盤；

步驟S3，將所述霍爾器件芯片和磁場檢測電路芯片進(jìn)行減薄處理；

步驟S4，加工分別用于安裝所述霍爾器件芯片以及磁場檢測電路芯片的基板，包括在基板上根據(jù)所述霍爾器件芯片與磁場檢測電路芯片的連線要求進(jìn)行布線；

步驟S5，將所述霍爾器件芯片以及磁場檢測電路芯片一一對應(yīng)地安裝在所述基板上，并使它們與基板電氣接觸；

步驟S6，將所述基板封裝成立方體，使所述霍爾器件芯片位于該立方體表面，所述磁場檢測電路芯片位于該立方體內(nèi)，并使所述霍爾器件芯片與磁場檢測電路芯片電氣連接以得到可用于實(shí)現(xiàn)空間磁場檢測的3-D霍爾傳感器。

在上述的3-D霍爾傳感器的制造方法中，所述步驟S1中的霍爾器件芯片采用Bipolar、CMOS、BiCMOS或BCD工藝制成。

在上述的3-D霍爾傳感器的制造方法中，所述步驟S1包括：

在緊鄰所述器件焊盤下方的介質(zhì)層上刻蝕出凹槽；

在所述凹槽中蒸發(fā)或?yàn)R射填滿金屬；

在所述霍爾器件和器件焊盤對應(yīng)連接后，沿該器件焊盤的最外側(cè)位置進(jìn)行切割，以使該器件焊盤側(cè)面裸露出所述金屬。

在上述的3-D霍爾傳感器的制造方法中，所述凹槽的深度范圍為10～30um。

在上述的3-D霍爾傳感器的制造方法中，所述凹槽中填滿的金屬為鋁或鋁合金。

在上述的3-D霍爾傳感器的制造方法中，所述步驟S2中的磁場檢測電路芯片采用Bipolar、CMOS、BiCMOS或BCD工藝制成。

在上述的3-D霍爾傳感器的制造方法中，所述步驟S2包括：

在緊鄰所述電路焊盤下方的介質(zhì)層上刻蝕出凹槽；

在所述凹槽中蒸發(fā)或?yàn)R射填滿金屬；

在所述磁場檢測電路和電路焊盤對應(yīng)連接后，沿該電路焊盤的最外側(cè)位置進(jìn)行切割，以使該電路焊盤側(cè)面裸露出所述金屬。

在上述的3-D霍爾傳感器的制造方法中，所述凹槽的深度范圍為10～30um。

在上述的3-D霍爾傳感器的制造方法中，所述凹槽中填滿的金屬為鋁或鋁合金。

在上述的3-D霍爾傳感器的制造方法中，所述步驟S3包括通過磨削法和化學(xué)拋光處理將所述霍爾器件芯片和磁場檢測電路芯片減薄。

在上述的3-D霍爾傳感器的制造方法中，所述步驟S3包括將所述霍爾器件芯片和磁場檢測電路芯片減薄80～300um。