[發(fā)明專利]一種復(fù)合磁場(chǎng)傳感器及其制作工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710295965.1
• 申請(qǐng)日: 2017-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN107091996B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙曉鋒;鄧祁;艾春鵬;溫殿忠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黑龍江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R33/06
• 分類號(hào): G01R33/06;G01R33/09;G01R33/00;H10N50/10
• 代理公司: 北京康思博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11426
• 代理人: 劉冬梅;路永斌

本發(fā)明公開了一種復(fù)合磁場(chǎng)傳感器及其制作工藝，其中，所述復(fù)合磁場(chǎng)傳感器包括磁敏三極管和復(fù)合在磁敏三極管上的遂穿磁敏電阻(TMR)；其中，所述磁敏三極管的集電區(qū)設(shè)置于發(fā)射區(qū)的上方，所述基區(qū)設(shè)置于發(fā)射區(qū)和集電區(qū)的一側(cè)，且所述基區(qū)制作在硅腐蝕坑內(nèi)，提高了基區(qū)載流子注入能力，進(jìn)而提高磁敏三極管的磁敏特性；本發(fā)明所述制作工藝將微電子機(jī)械加工技術(shù)(MEMS)、雙極型工藝和納米薄膜制備技術(shù)相結(jié)合，得到所述復(fù)合磁場(chǎng)傳感器。本發(fā)明所述復(fù)合磁場(chǎng)傳感器將磁敏三極管與遂穿磁敏電阻進(jìn)行有效結(jié)合，兼具磁敏三極管的較強(qiáng)磁場(chǎng)檢測(cè)性能以及遂穿磁敏電阻的弱磁場(chǎng)檢測(cè)性能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁場(chǎng)的寬量程檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁場(chǎng)傳感器，尤其涉及具有寬量程的磁場(chǎng)傳感器，具體涉及一種具有寬量程的復(fù)合磁場(chǎng)傳感器及其制作工藝。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，傳感器技術(shù)倍受重視，尤其是廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)和電子產(chǎn)品的磁場(chǎng)傳感器，而隨著應(yīng)用的廣泛，對(duì)于磁場(chǎng)傳感器測(cè)量量程的要求也隨之增高。

在現(xiàn)有技術(shù)中，用于檢測(cè)磁場(chǎng)的傳感器包括磁敏三極管、各向異性磁電阻(AMR)、巨磁電阻(GMR)、遂穿磁敏電阻(TMR)和霍爾磁場(chǎng)傳感器等。但是，磁敏三極管用于檢測(cè)較強(qiáng)的磁場(chǎng)，一般的檢測(cè)范圍為500～10000G_S以上，而遂穿磁敏電阻(TMR)用于檢測(cè)弱磁場(chǎng)，其一般的檢測(cè)范圍為1G_S以下，但是，在應(yīng)用時(shí)，所檢測(cè)的磁場(chǎng)不一定完全是強(qiáng)磁場(chǎng)或弱磁場(chǎng)，而是較寬范圍的磁場(chǎng)強(qiáng)度，而根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)不能對(duì)寬量程磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)。

因此，為了能夠準(zhǔn)確的對(duì)環(huán)境中磁場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，亟需一種能夠?qū)崿F(xiàn)寬量程磁場(chǎng)測(cè)量的復(fù)合磁場(chǎng)傳感器及其制作工藝。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了銳意研究，通過微電子機(jī)械加工技術(shù)(MEMS)、雙極型工藝和納米薄膜制備技術(shù)相結(jié)合將用于檢測(cè)強(qiáng)磁場(chǎng)的磁敏三極管和用于檢測(cè)弱磁場(chǎng)的遂穿磁敏電阻(TMR)進(jìn)行復(fù)合，使復(fù)合后的傳感器既可以檢測(cè)較強(qiáng)磁場(chǎng)(1G_S～10000G_S)又可以檢測(cè)弱磁場(chǎng)(0.001～1G_S)，同時(shí)，在制作時(shí)，對(duì)磁敏三極管中基區(qū)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，采用硅腐蝕坑作為基區(qū)，提高基區(qū)載流子注入，從而改善磁場(chǎng)檢測(cè)的靈敏度，使所述復(fù)合磁場(chǎng)傳感器可以檢測(cè)到最低0.001G_S的磁感應(yīng)強(qiáng)度，這樣，有效互補(bǔ)了磁敏三極管與遂穿磁敏電阻TMR的測(cè)量范圍，得到一種具有寬量程(即0.001～10000G_S)磁場(chǎng)檢測(cè)的復(fù)合磁場(chǎng)傳感器及其制作工藝，從而完成本發(fā)明。

本發(fā)明一方面提供了一種復(fù)合磁場(chǎng)傳感器，具體體現(xiàn)在以下幾方面：

(1)一種復(fù)合磁場(chǎng)傳感器，其中，所述復(fù)合磁場(chǎng)傳感器包括用于檢測(cè)較強(qiáng)磁場(chǎng)的磁敏三極管和用于檢測(cè)弱磁場(chǎng)的遂穿磁敏電阻TMR，其中，所述遂穿磁敏電阻TMR復(fù)合在所述磁敏三極管上，形成所述復(fù)合磁場(chǎng)傳感器；

所述較強(qiáng)磁場(chǎng)指1～10000G_S的磁場(chǎng)，所述弱磁場(chǎng)指0.001～1G_S的磁場(chǎng)。

(2)根據(jù)上述(1)所述的復(fù)合磁傳感器，其中，

所述磁敏三極管包括第一硅片1和第二硅片2，優(yōu)選地，所述第一硅片1的厚度為30μm，所述第二硅片的厚度為400～425μm，更優(yōu)選地，在第一硅片1和第二硅片2上刻蝕有發(fā)射區(qū)、集電區(qū)和基區(qū)，并在發(fā)射區(qū)、集電區(qū)和基區(qū)表面蒸鍍Al引線，分別形成發(fā)射極E、集電極C和基極B；和/或

所述遂穿磁敏電阻TMR為多層膜結(jié)構(gòu)，優(yōu)選為三層膜結(jié)構(gòu)，更優(yōu)選地，所述遂穿磁敏電阻TMR自下往上依次包括第一磁性材料層、絕緣層和第二磁性材料層。

(3)根據(jù)上述(1)或(2)所述的復(fù)合磁場(chǎng)傳感器，其中，