[發明專利]一種磁傳感器件的制造方法

無效

• 申請號: 201310066768.4
• 申請日: 2013-02-28
• 公開（公告）號: CN103199192A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 張俊;叢國芳
• 申請（專利權）人: 溧陽市生產力促進中心
• 主分類號: H01L43/12
• 分類號: H01L43/12;G01R33/09
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司 32112
• 代理人: 黃明哲

技術領域

本發明涉及一種磁傳感器件的制造方法。

背景技術

磁傳感器件已在無刷電機、齒輪轉速檢測、過程控制中的無觸點開關、定位開關，汽車的安全裝置ABS，汽車發動機點火定時，電流電壓傳感器等領域得到廣泛應用，磁傳感器件由活性層、電極及保護它們的封裝組成。其特點是無觸點傳感，可靠性高，用以檢測電流電壓，無插入損耗，且實現輸入和輸出信號的完全隔離、無過載損壞等，因此在磁性材料及測磁儀器的研究、地磁場圖的精確繪制、地質勘探、航海、航空、航天等領域都有十分重要的用途。

目前，磁傳感器件中的活性層材料一般都采用硅、銻化銦、砷化銦等半導體材料，元件的尺寸較大，在亞毫米量級。又由于半導體材料的載流子濃度、遷移率等特征參數隨溫度變化很大，使其電阻率隨溫度變化很大，導致工作溫度受到限制。如果要在更寬的溫度范圍內工作，必須組合使用多種型號的元件，導致其尺寸加大，也使元件成本大大增加。為克服半導體活性層材料體積大、成本高、制備工藝復雜等缺點，必須尋找一種工作溫度寬、體積小、制備簡單的替代材料。

磁性薄膜材料中存在反常效應，并且這類材料具有較高的溫度穩定性，制備簡單，能夠克服半導體材料工作溫度范圍窄、制備工藝復雜的缺點，以這類磁性薄膜為活性層制得的磁傳感器件的尺寸將降至亞微米量級。

但是以磁性薄膜作為磁傳感器件的活性層時也存在一些問題。一方面，為了盡量減小元器件尺寸，必須降低活性層的厚度。對于一般的磁性薄膜材料，當厚度減小到一定臨界值以下時，材料有可能進入超順磁態，此時磁化強度大大降低，電阻率也隨之大大降低，從而有可能使磁傳感元件失效；另一方面，作為活性層材料的磁性薄膜一般電阻率較大，導電性差，因此需要更高的輸入電壓，這在實際應用中增加了功率損耗，降低了元件的使用壽命。可見，必須尋找到一種新型的磁性活性層材料，使得其在厚度為納米級的情況下仍保持較高的磁性系數、較小的電阻率且具有良好的性能。

發明內容

為了解決傳統的半導體磁傳感器件體積大、工作溫度范圍窄、導電性差等問題，尋找一種更加經濟實用、能夠在更寬的磁場范圍內保持線性度的磁傳感器件磁性材料，本發明提供了一種磁傳感器件的制造方法，根據該方法制得的磁傳感器件工作溫度在2K到500K(即-271℃到227℃)范圍內，電阻率在250μΩcm到3500μΩcm范圍內。在2K到500K的工作溫度范圍內，樣品的線性度小于千分之二，磁場線性度保持在-7kOe到7kOe范圍內，具有性能穩定，檢測范圍寬等優點。

本發明公開的磁傳感器件的制備方法包括如下步驟：

1)用光刻和掩膜的方法在基片上形成為了沉積薄膜的“十”字形圖案。圖案中心正方形的邊長在0.3～1.0微米，中心正方形的四個邊上突出部分的長度為0.2微米；

2)采用通用的超高真空磁控濺射鍍膜機，在背底真空度小于5.0×10^-5Pa時，將高純度的Ar氣和O₂氣的混合氣體通入真空室，其中Ar氣流量為10sccm，O₂氣流量為2.7sccm；

3)待真空度下降為1.0Pa以下，將超高真空閘板閥的開啟度設定為20％；在鐵靶上加以設定為475W的直流功率，在鉑靶上加以設定為50W的直流功率，預濺射5分鐘；

4)打開鐵靶、鉑靶和基片的擋板，基片以20轉/分鐘的速度勻速旋轉，控制濺射時間在0.5～20分鐘成膜；

5)通過磁力轉軸將樣品送到副真空室，取出樣品，除去光刻膠；用光刻和掩膜的方法在基片上正方形Fe_2.95La_0.05O₃薄膜的四個邊的外側形成為了沉積四個電極的矩形圖案。每個電極圖案分別與正方形Fe_2.95La_0.05O₃薄膜的四個邊有0.15微米的重疊部分。將樣品送入真空室，連續制備50納米厚的鈦層和500納米厚的金層形成電極，鈦靶和金靶均采用直流濺射；

6)通過磁力轉軸將樣品送到副真空室，取出樣品，除去光刻膠；用光刻和掩膜的方法在基片上正方形Fe_2.95La_0.05O₃薄膜的上方形成為了沉積保護層的正方形圖案，正方形的邊長在0.5～1.2微米，將Fe_2.95La_0.05O₃薄膜完全覆蓋。將樣品送入真空室制備二氧化硅保護層。二氧化硅靶采用射頻濺射，設定濺射功率為200W，濺射時間為10分鐘。