[發明專利]3D霍爾磁傳感器及其制造方法

在審

• 申請號: 202110902648.8
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113764575A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 何淵
• 申請（專利權）人: 蘇州矩陣光電有限公司
• 主分類號: H01L43/04
• 分類號: H01L43/04;H01L43/06;H01L43/14;G01R33/07
• 代理公司: 北京畢科銳森知識產權代理事務所(普通合伙) 11877
• 代理人: 王靜;陶濤

1.一種3D霍爾磁傳感器，包括：

3D框架結構，所述3D框架結構至少包括彼此正交連接的3個表面，其中所述3D框架結構的3個表面由可彎折基板形成；

3個霍爾元件芯片，分別設置在所述3個表面上；

粘結層，所述粘結層將所述3個霍爾元件芯片分別鍵合到3個表面上；

其中，所述3個霍爾元件芯片的電極部彼此并聯連接并以引腳的形式在3個表面上的一個表面上引出。

2.根據權利要求1所述的3D霍爾磁傳感器，其中，

所述基板包括Cu基板、柔性基板或可彎折的基板。

3.根據權利要求1所述的3D霍爾磁傳感器，其中，

所述霍爾元件芯片包括磁感應部和電極部，所述磁感應部通過粘結層鍵合到基板上，所述電極部位于磁感應部的周邊并且與磁感應部形成歐姆接觸。

4.根據權利要求3所述的3D霍爾磁傳感器，其中，

所述磁感應部由以下步驟制備得到：

在半導體單晶襯底上外延生長化合物半導體材料膜，作為化合物半導體霍爾的磁感應功能層；

在化合物半導體材料膜和基板的至少一個上涂覆粘結層，并且通過粘結層將化合物半導體材料膜與基板面對面鍵合在一起；

選擇性移除半導體單晶襯底和化合物半導體材料膜的一部分，并且通過圖形化工藝來形成所述磁感應部；

其中，所述半導體單晶襯底包括GaAs、InP、GaN或Si單晶襯底，所述磁感應部包括InSb、GaAs、InAs、InGaAs或InGaP。

5.根據權利要求4所述的3D霍爾磁傳感器，其中，僅移除半導體單晶襯底的所述磁感應部的遷移率大于40000cm²/Vs，磁感應部的厚度為500nm-10μm。

6.根據權利要求5所述的3D霍爾磁傳感器，其中，

同時移除半導體單晶襯底和一部分化合物半導體材料膜的所述磁感應部的遷移率大于50000cm²/Vs且小于78000cm²/Vs，磁感應部的厚度為10nm-9μm。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的3D霍爾磁傳感器，其中，

3個霍爾元件芯片的電極部通過電極引線彼此連接，所述電極引線通過金屬蒸鍍工藝與電極部同時形成。

8.根據權利要求7所述的3D霍爾磁傳感器，其中，

所述3D霍爾磁傳感器還包括保護層，所述保護層覆蓋磁感應部和電極部，所述電極引線的路徑設置有開口，通過所述開口進行打線并聯三個霍爾元件芯片的電極部。

9.根據權利要求8所述的3D霍爾磁傳感器，其中，

通過沖切方式將基板切割成3D框架結構，并對基板的引腳區切筋電鍍后形成引腳。

10.一種制造根據權利要求1-9中任一項所述的3D霍爾磁傳感器的方法，所述方法包括：

提供制造3D框架結構的基板；

在基板上的霍爾功能區和形成在半導體單晶襯底上的半導體材料膜中的至少一個上涂覆粘結劑以形成粘結層；

將形成在半導體單晶襯底上的半導體材料膜通過粘結層鍵合到基板上；

選擇性移除半導體單晶襯底和化合物半導體材料膜的一部分，并且通過圖形化工藝來形成所述磁感應部；

在磁感應部上形成電極部和電極引線；

通過沖切彎折形成3D框架結構，所述3D框架結構至少包括彼此正交連接的3個表面，其中所述3D框架結構的3個表面上分別設置有一個霍爾元件芯片；

打線連接電極引線和切筋形成引腳；

進行注塑封裝以形成所述3D霍爾磁傳感器。