[發明專利]集成式霍爾磁傳感器及其制造方法

在審

• 申請號: 202110905921.2
• 申請日: 2021-08-06
• 公開（公告）號: CN113759295A
• 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: G01R33/07
• 分類號: G01R33/07;G01R33/00;H01L43/04;H01L43/06;H01L43/14
• 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

本發明的實施例公開了集成式霍爾磁傳感器及其制造方法。所述集成式霍爾磁傳感器包括引線框架；至少兩個霍爾元件芯片，所述至少兩個霍爾元件芯片設置在引線框架上，并且所述至少兩個霍爾元件芯片上下疊置在一起；磁軛，所述磁軛設置在所述至少兩個霍爾元件芯片中的頂部霍爾元件芯片的中心，其中所述至少兩個霍爾元件芯片串聯連接在一起以形成所述集成式霍爾磁傳感器。本發明屬于半導體技術領域。所述集成式霍爾磁傳感器具有高靈敏度或超高靈敏度，通過疊置至少一個霍爾芯片于另一個霍爾芯片上大幅提高了封裝集成度并提高了霍爾器件輸出。

技術領域

本申請公開內容涉及半導體技術領域，尤其涉及一種集成式霍爾磁傳感器及其制造方法。

背景技術

由霍爾元件構成的磁傳感器(或霍爾磁傳感器)在很多領域發揮著重要作用，例如在消費電子、工業自動化、汽車電子、醫生衛生系統等。隨著應用技術的發展，對于霍爾磁傳感器也提出了更高的要求，高靈敏度的霍爾磁傳感器可以提供更高的測量準確度，從而進行更加精準的定位、測速等。

一方面，現有技術中由于制造霍爾磁傳感器中的磁感應部的半導體材料(例如銻化銦、砷化鎵等)本身的特性，遷移率一直不高，并且可提升的難度很大。另一方面，增加聚磁基底厚度來進一步提升靈敏度也十分有限(10-20％)。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種具有高靈敏度或超高靈敏度的集成式霍爾磁傳感器及其制造方法，其中，通過疊置至少一個霍爾芯片于另一個霍爾芯片上大幅提高了封裝集成度并提高了霍爾器件輸出。

另外，在本發明的一個實施例中，通過在半導體單晶襯底上生長例如銻化銦等半導體材料膜，然后將其轉移到聚磁基底上并且蝕刻掉剛開始由于晶格不適配生長的質量不好的半導體材料膜的一部分從而大幅提高了半導體材料膜本身的電子遷移率。

根據本發明的一個方面，提供了一種集成式霍爾磁傳感器，包括：

引線框架；

至少兩個霍爾元件芯片，所述至少兩個霍爾元件芯片設置在引線框架上，并且所述至少兩個霍爾元件芯片上下疊置在一起；

磁軛，所述磁軛設置在所述至少兩個霍爾元件芯片中的頂部霍爾元件芯片的中心，

其中所述至少兩個霍爾元件芯片串聯連接在一起以形成所述集成式霍爾磁傳感器。

在一個示例中，所述至少兩個霍爾元件芯片中的第二霍爾元件芯片疊置在第一霍爾元件芯片上，第一霍爾元件芯片的尺寸大于第二霍爾元件芯片的尺寸；

第一霍爾元件芯片包括第一聚磁基板、第一磁感應部和第一電極部，所述第一磁感應部通過粘結層設置在第一聚磁基板上或通過蒸鍍方式直接形成在第一聚磁基板上，第一電極部覆蓋在第一磁感應部的每個角部上；

第二霍爾元件芯片包括第二聚磁基板、第二磁感應部和第二電極部，第二磁感應部通過粘結層設置在第二聚磁基板上或通過蒸鍍方式直接形成在第二聚磁基板上，第二電極部覆蓋在第二磁感應部的每個角部上。

在一個示例中，第二霍爾元件芯片的第二磁感應部和第二電極部在正投影視圖中相對于第一霍爾元件芯片的對應的第一磁感應部和第一電極部旋轉30-60°。

在一個示例中，所述至少兩個霍爾元件芯片和引線框架通過粘結層固定在一起；

所述至少兩個霍爾元件芯片之間通過粘結層固定在一起；

所述磁軛通過粘結層固定在所述至少兩個霍爾元件芯片上。

在一個示例中，所述第一磁感應部和第二磁感應部中的至少一個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；