[實用新型]一種磁阻傳感器

有效

• 申請號: 201820428785.6
• 申請日: 2018-03-28
• 公開（公告）號: CN208000937U
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 張文偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所;西安中科阿爾法電子科技有限公司
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;H01L43/12
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 倪金榮

本實用新型涉及傳感器技術領域，針對現有磁阻傳感器最高分辨率難以提高的問題，而提供一種磁阻傳感器。磁阻傳感器包括半導體襯底；絕緣層，位于半導體襯底上；第一氮化鉭層，位于絕緣層上；坡莫合金層，位于所述第一氮化鉭層上；第二氮化鉭層，位于所述坡莫合金層上；其特殊之處在于：還包括位于所述第一氮化鉭層和坡莫合金層之間的第一反鐵磁性物質層，以及，位于所述坡莫合金層和第二氮化鉭層之間的第二反鐵磁性物質層。

技術領域

本實用新型涉及傳感器技術領域，具體涉及一種磁阻傳感器。

背景技術

磁阻(anisotropic magnetoresistance)傳感器是根據磁性材料的磁阻效應制成的傳感器，具有靈敏度高、功耗低等特點，廣泛應用于汽車、軍事、工業和消費類電子產品等領域。傳統的磁阻傳感器如霍尼韋爾HMC1001，其最高分辨率為2.5nT，能夠滿足一般條件下的使用要求。

但在金融磁頭傳感器，國防應用以及航天傳感器等領域，需要達到1nT或更高的磁分辨率的磁阻傳感器，而現有傳統的磁阻傳感器難以滿足要求。

美國專利(US 5005064)公開了一種典型傳統磁阻傳感器的結構，該傳感器在硅片上生成SiO2，在其上生長坡莫合金薄膜，之后再生長犧牲層TiW和接觸鋁層，之后通過濕法腐蝕去掉犧牲層TiW和接觸鋁層，露出坡莫合金薄膜，之后再實施SiN保護，其中的硅化金屬形成接觸。該方法接觸電阻過大，且導致所形成的坡莫合金薄膜電阻一致性較差，無法獲得高精度的磁阻傳感器。

美國專利(US 5667879)公開了另一種磁阻傳感器的結構，解決了接觸電阻過大和電阻穩定性不好的問題，它在濺射坡莫合金薄膜之前和之后分別濺射有30nm的氮化鉭材料。這樣既能夠確保硅材料與坡莫合金薄膜間具有緩沖材料，保護坡莫合金薄膜，防止后續處理時遭到腐蝕損壞；又能使坡莫合金薄膜分布更加均勻。該方法解決了接觸電阻過大和坡莫合金薄膜不均勻性的問題，但是，此方法還是無法解決高分辨率的問題。利用該方法生產的Honeyell HMC1001，其最高磁分辨率僅為2.5nT。

通過在一定范圍內增加坡莫合金薄膜的厚度，可以提高磁阻傳感器的分辨率，但是如果超出一定范圍磁阻傳感器的分辨率反而會下降。例如坡莫合金薄膜的厚度從20nm增加到40nm，其磁分辨率可以從4nT提高到2.5nT左右，進一步增加厚度到60nm厚度，磁分辨率反而變為3nT，這是由于太厚的坡莫合金薄膜在退火時會發生退磁效應，從而減小了傳感器的分辨率。

綜上所述，如何既解決接觸電阻和不均勻性的問題，又同時解決磁阻傳感器高分辨率的問題成了一大技術難點。

實用新型內容

本實用新型的目的是克服現有磁阻傳感器最高分辨率難以提高的不足，而提供一種磁阻傳感器。

為實現上述目的，本實用新型提供的磁阻傳感器包括半導體襯底；絕緣層，位于半導體襯底上；第一氮化鉭層，位于絕緣層上；坡莫合金層，位于所述第一氮化鉭層上；第二氮化鉭層，位于所述坡莫合金層上；其特殊之處在于：還包括位于所述第一氮化鉭層和坡莫合金層之間的第一反鐵磁性物質層，以及，位于所述坡莫合金層和第二氮化鉭層之間的第二反鐵磁性物質層。

進一步地，上述第一反鐵磁性物質層與第二反鐵磁性物質層材料相同，第一反鐵磁性物質層和第二反鐵磁性物質層的厚度相同，為20nm～40nm。

進一步地，上述第一反鐵磁性物質層為NiO或FeMn。

進一步地，上述第一氮化鉭層、第一反鐵磁性物質層、坡莫合金層、第二反鐵磁性物質層和第二氮化鉭層作為整體形成一個疊層結構，所述疊層結構有多個。

進一步地，多個上述疊層結構為2至10個。

進一步地，上述坡莫合金層的厚度為10nm～60nm；所述氮化鉭層的厚度50nm～200nm。