專利名稱：正交磁通門(mén)磁場(chǎng)傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成的正交磁通門(mén)磁傳感器及其制造方法. 背景技術(shù)在低成本小型磁場(chǎng)傳感器的許多應(yīng)用中，存在以特定精度測(cè)量弱 磁場(chǎng)的總體需求.磁通門(mén)是最普遍的、利用容易飽和的鐵磁芯構(gòu)建的 高靈敏度磁傳感器.磁通門(mén)式磁傳感器可以用于直流或低頻交流磁場(chǎng) 的大小和方向測(cè)量.典型的應(yīng)用是電子羅盤(pán)、電流傳感器、磁墨水讀取、含鐵材料的檢測(cè)、以及非破壞性實(shí)驗(yàn)[l, 2.磁通門(mén)傳感器的主 要優(yōu)點(diǎn)在于它的高靈敏度和極低的偏移(offset).另一方面，目前的 磁通門(mén)傳感器中存在低磁場(chǎng)工作范圍和高透磁效應(yīng)(perming)的問(wèn) 題.磁通門(mén)傳感器的工作原理是基于在交流勵(lì)磁場(chǎng)下鐵磁材料的周 期性飽和來(lái)檢測(cè)通過(guò)磁芯的磁通的變化，其中磁通與外部磁場(chǎng)成比 例.以下兩種磁通門(mén)配置是公知的平行磁通門(mén)，其具有平行于被測(cè) 磁場(chǎng)的勵(lì)磁場(chǎng)；和正交磁通門(mén)，其具有垂直于被測(cè)磁場(chǎng)的勵(lì)磁場(chǎng).為了簡(jiǎn)化制造工藝，可以僅使用 一個(gè)鐵磁芯組合線圏作為磁通門(mén) 傳感器.在僅使用一個(gè)鐵磁芯的情況下，優(yōu)選正交磁通門(mén)配置，因?yàn)?在此配置下磁通門(mén)傳感器的信號(hào)處理動(dòng)態(tài)特性更好.通過(guò)將傳感線圏 置于相對(duì)于勵(lì)磁場(chǎng)的正交位置，將待測(cè)量的磁場(chǎng)從勵(lì)磁場(chǎng)物理地去耦 合.從而將勵(lì)磁場(chǎng)的貢獻(xiàn)從被測(cè)信號(hào)去除[6.圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的單磁芯磁通門(mén)傳感器的正交配置.環(huán)形勵(lì)磁場(chǎng)H"e正交于磁芯(C)的軸，并由此正交于外部施加的磁場(chǎng)Hext.上述配置將傳感線圏(S)從勵(lì)磁線圍(E)去耦合.但是，圖l所示的現(xiàn)有技術(shù)的正交磁通門(mén)傳感器制造成本高，特別是考慮到需要圍繞鐵磁芯巻繞勵(lì)磁線圏、 一部分線圏通過(guò)磁芯中設(shè) 置的中心孔引入.圍繞磁芯巻繞傳感線團(tuán)也不是特別成本有效.勵(lì)磁 線圏巻繞還限制了其實(shí)際長(zhǎng)度.上述結(jié)構(gòu)還限制了小型化程度以及傳 感器在小型電子器件中的集成可能性.鑒于上述問(wèn)題，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了若干技術(shù)以將磁通門(mén)傳感器集成在小型和成本有效的配置中.[7、[8或9中描述的平面配置總是使用平 行配置中的開(kāi)口磁芯結(jié)構(gòu)和差分模式，具有如下特點(diǎn)*兩個(gè)4失磁芯或一個(gè)4失磁芯的兩部分，*被在磁芯的縱向磁化， 兩個(gè)磁芯被在相反方向磁化-差分模式，*磁芯尺寸(磁芯部分區(qū)域上的磁芯長(zhǎng)度)和磁芯的磁性立即 確定傳感器分辨率和對(duì)勵(lì)磁場(chǎng)性能的需求， 通過(guò)圍繞磁芯的3D微機(jī)械加工的線團(tuán)，或者位于磁芯之下且 利用CMOS技術(shù)的金屬化制造的平面線圏，進(jìn)行磁芯的勵(lì)磁和/或被 測(cè)》茲場(chǎng)的檢測(cè).上述已知的集成的磁通門(mén)傳感器的配置，盡管是小型的且對(duì)于大 規(guī)模生產(chǎn)而言是成本有效的，但是具有如下缺點(diǎn)*兩個(gè)鐵磁芯的使用使得傳感器配置相對(duì)復(fù)雜且占用了較多空間.*開(kāi)口磁芯結(jié)構(gòu)并不是完全沿磁芯的整個(gè)長(zhǎng)度被磁化.磁芯中 心首先飽和，磁芯的末端最后飽和.》茲芯的末端永遠(yuǎn)無(wú)法獲得深度飽 和，從而產(chǎn)生了傳感器的透磁效應(yīng)(即，傳感器對(duì)硬磁沖擊的記憶效 應(yīng)).*檢測(cè)和勵(lì)磁場(chǎng)的磁芯尺寸的限制.在不同的勵(lì)磁條件下，磁 芯越短，測(cè)量范圍越寬.但是，磁芯越短，越難以產(chǎn)生具有足夠強(qiáng)度 以沿整個(gè)長(zhǎng)度飽和磁芯的磁場(chǎng).因此，磁芯長(zhǎng)度在相反方向影響測(cè)量 范圍和勵(lì)f茲配置. 勵(lì)磁和檢測(cè)均使用平面線圏導(dǎo)致緊密耦合的線圍結(jié)構(gòu).這種 結(jié)構(gòu)產(chǎn)生與被測(cè)信號(hào)相比巨大的電容性和磁性寄生信號(hào).這種干擾信號(hào)損害了傳感器的信噪比和穩(wěn)定性. 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的 一個(gè)目的是提供一種正交磁通門(mén)傳感器，該傳感器為小 型的、在工業(yè)規(guī)模制造上成本有效的，并且呈現(xiàn)良好的性能，特別是 寬的測(cè)量范圍、低透磁效應(yīng)和高精度.更為有利的是，提供一種能夠成本有效地集成在集成電路中且易 于驅(qū)動(dòng)和控制的正交磁通門(mén)傳感器.有利的是，提供一種具有低功耗的正交磁通門(mén)傳感器.本發(fā)明的上述目的通過(guò)提供如權(quán)利要求1所述的正交磁通門(mén)磁 場(chǎng)傳感器而實(shí)現(xiàn).這里公開(kāi)的是一種正交磁通門(mén)磁場(chǎng)傳感器，其包括由非磁性導(dǎo) 電材料制成的勵(lì)磁導(dǎo)體；可飽和磁性材料；以及至少一個(gè)拾取線團(tuán)， 其中該勵(lì)磁導(dǎo)體包括以桿的形式的實(shí)質(zhì)上線性部，該可飽和磁性材料 沿著且圍繞該線性部覆蓋. 一個(gè)或多個(gè)拾取線團(tuán)優(yōu)選地設(shè)置在鐵磁覆 層的末端附近.鐵磁覆層可以與勵(lì)磁導(dǎo)體直接接觸，在鐵磁覆層與勵(lì) 磁導(dǎo)體之間沒(méi)有絕緣.優(yōu)選地，鐵磁覆層和勵(lì)磁導(dǎo)體可以通過(guò)沉積和蝕刻被堆積(build up)以形成集成結(jié)構(gòu)的多層而形成，例如對(duì)于非磁性導(dǎo)體形成的利用 銅電鍍和蝕刻的LiGA工藝，以及對(duì)于覆層的鐵磁坡莫合金沉積.上 述多層可以堆積在其中還集成了傳感器驅(qū)動(dòng)和控制電子電路的硅襯 底上，例如在CMOS工藝的情況下.有利的，根據(jù)本發(fā)明的傳感器配置顯著地減少傳感器尺寸和覆蓋 區(qū)，并且可以通過(guò)集成電路層堆積工藝制造，其中傳感器驅(qū)動(dòng)和信號(hào) 處理電路可以直接設(shè)置在半導(dǎo)體襯底中以提供非常小型、低成本和低 功耗的磁場(chǎng)傳感器.根據(jù)本發(fā)明的傳感器的另 一重要優(yōu)點(diǎn)是圍繞中心勵(lì)磁導(dǎo)體的鐵 磁覆層在覆層的整個(gè)長(zhǎng)度上均勻飽和.此外，中心勵(lì)磁導(dǎo)體和覆層的 長(zhǎng)度可以容易地在不同傳感器設(shè)計(jì)之間改變，以改變傳感器的靈敏度和工作范圍，而無(wú)需對(duì)制造工藝進(jìn)行任何顯著改變.另一優(yōu)點(diǎn)是，勵(lì)磁導(dǎo)體和傳感線圍分別且獨(dú)立地驅(qū)動(dòng)，從而確保 高的傳感器信噪比和穩(wěn)定性.與現(xiàn)有技術(shù)的包含平面勵(lì)磁線圏的集成磁通門(mén)傳感器相比，通過(guò) 可飽和的鐵磁覆層中心的單個(gè)導(dǎo)電桿顯著地減少了所需的由勵(lì)磁機(jī) 構(gòu)占用的半導(dǎo)體表面.經(jīng)由例如通過(guò)電鍍和沿中心導(dǎo)電層流動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的電接觸饋送勵(lì)磁電流Iexc，其產(chǎn)生環(huán)形磁場(chǎng)Hexc.因此通過(guò)垂直于測(cè)量磁場(chǎng)的環(huán)形磁場(chǎng)H&來(lái)調(diào)節(jié)縱向(即，平行于測(cè)量磁場(chǎng)的方向)磁導(dǎo)率.由位于 鐵磁覆層的相對(duì)縱向末端之下的拾取線圏或者霍爾板元件代表的兩 個(gè)傳感元件被用于檢測(cè)與外部磁場(chǎng)Hext成比例的交流磁場(chǎng) 鐵磁覆層和中心勵(lì)磁導(dǎo)體的截面形狀優(yōu)選為方形或環(huán)形，但可以 為其它形式.為了保持低的勵(lì)磁電流電平和使得鐵磁芯的所有部分飽和，優(yōu)選 地將鐵磁芯的周長(zhǎng)減小為層沉積技術(shù)所允許的最小尺寸 拾取線圍的 各個(gè)部分的中心位于鐵磁覆層的縱向末端之下，其中鐵磁覆層的縱向 末端在垂直于襯底的方向的磁場(chǎng)強(qiáng)度是最高的.鐵磁覆層、傳感線圏和襯底通過(guò)不導(dǎo)電的非磁性材料彼此隔離 中心勵(lì)磁導(dǎo)體和鐵磁覆層之間的電隔離不是必要的，但如果需要時(shí)可 提供.通過(guò)將反饋設(shè)置引入系統(tǒng)中可以獲得微傳感器的高線性.位于鐵 磁結(jié)構(gòu)或者圍繞微傳感器的外部分離的線團(tuán)之下的任一平面線團(tuán)是 產(chǎn)生補(bǔ)償磁場(chǎng)的元件.用于反饋的平面線圏可以與用于信號(hào)傳感的平 面線圏相同.該磁傳感器可以與在CMOS技術(shù)中制造的電子電路組合.該電 子組件可以有利地提供勵(lì)磁、信號(hào)檢測(cè)和反饋的所有必要信號(hào).環(huán)形勵(lì)磁Hdr與縱向測(cè)量磁場(chǎng)Hext的不同方向非常有利，其中圓 柱形的鐵磁結(jié)構(gòu)暴露至縱向測(cè)量磁場(chǎng)Hext.首先，由于使用磁通門(mén)傳 感器的正交配置，因此勵(lì)磁場(chǎng)的貢獻(xiàn)被從測(cè)量信號(hào)中去除.其次，在環(huán)形勵(lì)磁的情況下，磁結(jié)構(gòu)具有封閉的路徑，并且具有等于本征磁導(dǎo)率Hi的表觀磁導(dǎo)率jia的鐵磁覆層直接暴露至環(huán)形勵(lì)磁場(chǎng)Hdr.由此， 在改變鐵磁覆層的長(zhǎng)度I的同時(shí)，達(dá)到覆層飽和所需的勵(lì)磁場(chǎng)H&的 電平保持不變.因此，結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度I對(duì)勵(lì)磁機(jī)制沒(méi)有影響.由于在縱 向施加外部磁場(chǎng)，因此必須考慮長(zhǎng)度I的影響，由結(jié)構(gòu)尺寸決定的去 磁因子Nd[5趨向于減小結(jié)構(gòu)在縱向的表觀磁導(dǎo)率jia.因此可以通過(guò) 簡(jiǎn)單地改變勵(lì)磁導(dǎo)體和覆層結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度I來(lái)容易地調(diào)節(jié)傳感器的測(cè)量范 圍.勵(lì)磁桿以如下方式涂敷鐵磁材料在鐵磁材料內(nèi)形成環(huán)形勵(lì)磁場(chǎng) 環(huán)路.通過(guò)將直流電流通過(guò)勵(lì)磁桿，相對(duì)于被測(cè)磁場(chǎng)在正交方向周期 性地調(diào)節(jié)鐵磁層的磁導(dǎo)率.這使得檢測(cè)部分獨(dú)立于勵(lì)磁機(jī)制，可以通 過(guò)僅修改覆層長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)測(cè)量范圍和靈敏度.磁芯長(zhǎng)度的修改改變磁 芯的去磁因子[5].根據(jù)去磁因子，磁芯的表觀相對(duì)磁導(dǎo)率jiapp從其 本征值偏離.這可以表示為其中，JLli是本征相對(duì)磁導(dǎo)率，N是去磁因子.表觀磁導(dǎo)率的變化 產(chǎn)生了鐵磁覆層的B-H曲線的線性區(qū)域.由于飽和磁場(chǎng)強(qiáng)度Bsat保持 不變，因此線性區(qū)域的斜率減小，使材料飽和所需的磁場(chǎng)H增加.這 對(duì)應(yīng)于靈敏度的下降，以及傳感器的線性工作范圍的增加.這種現(xiàn)象 在傳感器的縱向，即，在磁場(chǎng)的傳感方向有效.另一方面，在徑向，即，在勵(lì)磁方向，由于封閉的磁回路的去磁因子為零，因此可以認(rèn)為該結(jié)構(gòu)是無(wú)限長(zhǎng)的磁性材料芯.因此，B-H 曲線的斜率為最大值，這使得沿整個(gè)覆層長(zhǎng)度能夠容易且均勻地飽 和.優(yōu)選的兩個(gè)平面線團(tuán)， 一個(gè)位于鐵磁覆層的每個(gè)末端之下，拾取 測(cè)量信號(hào).平面拾取線團(tuán)的使用有利地使得能夠容易地集成在標(biāo)準(zhǔn) CMOS工藝中.


圖l是現(xiàn)有技術(shù)正交磁通門(mén)磁場(chǎng)傳感器的透視圖；圖2a為根據(jù)本發(fā)明的正交磁通門(mén)磁場(chǎng)傳感器的實(shí)施例的透視圖；圖2b為通過(guò)圖2a的線IIb-IIb的分解截面圖； 圖2c為根據(jù)本發(fā)明的傳感器的中心勵(lì)磁導(dǎo)體和鐵磁覆層的截面 詳細(xì)浮見(jiàn)圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的正交磁通門(mén)的實(shí)施例的分解透視圖； 圖4a為示出用以驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁電流和處理傳感器拾取信號(hào)的電路的 電路框圖；圖4b為示出根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的帶有反饋的用以驅(qū)動(dòng)勵(lì)磁 電流和處理傳感器拾取信號(hào)的電路的電路框圖；以及圖5以截面圖示出堆積多層來(lái)制造根據(jù)本發(fā)明的傳感器的一部 分的連續(xù)步驟(a)至(I).具體實(shí)施方式
參照附圖，特別是圖2a至圖2c，根據(jù)本發(fā)明的正交磁通門(mén)磁場(chǎng) 傳感器2包括勵(lì)磁導(dǎo)體4，其具有由可飽和鐵磁覆層8覆蓋的基本 上線性部6 (以下稱為"勵(lì)磁桿，，)；以及傳感器拾取線圏10，其具有 與可飽和鐵磁覆層8的相對(duì)端14相鄰設(shè)置的線團(tuán)部12.該傳感器還 包括襯底16，其上安裝有鐵磁覆層8和勵(lì)磁導(dǎo)體4.襯底16可以由陶瓷、玻璃或其它絕緣材料制成.但優(yōu)選地，襯 底16由包含集成電路并連接至勵(lì)磁導(dǎo)體4的半導(dǎo)體材料制成，該集 成電路包括拾取線圍10.半導(dǎo)體中可以集成的電路的實(shí)施例在將在后 文描述的圖4a和圖4b的框圖中示出.在襯底16用作沒(méi)有集成電路的支座的實(shí)施例中，可以為傳感線 團(tuán)和勵(lì)磁導(dǎo)體設(shè)置相應(yīng)的導(dǎo)電墊18, 20 (參見(jiàn)圖2a)，用于結(jié)合至 與外部信號(hào)處理和勵(lì)磁電路連接的電導(dǎo)體.在襯底16包括集成電路 的情況下，如圖3的層16a所示意性示出的，勵(lì)磁導(dǎo)體的末端20可 以通過(guò)在導(dǎo)體的層沉積期間產(chǎn)生的通路21直接互連至電路.類(lèi)似地， 可以通過(guò)通路或接觸點(diǎn)23進(jìn)行不同層之間的拾取線圏分別至電路的互連.帶有集成電路16a的襯底16可以通過(guò)其它已知半導(dǎo)體技術(shù)(例 如CMOS)制造，在這種情況下，具有集成電路的半導(dǎo)體層和形成拾 取線圏的金屬導(dǎo)電層可以直接集成在襯底中，結(jié)果形成由層16a、 15 和13、磁性材料以及其上沉積的勵(lì)磁導(dǎo)體構(gòu)成的集成電路.以下將進(jìn) 一步描述制造過(guò)程的實(shí)例.傳感線圍IO優(yōu)選為平面，其中線圍部12的中心近似位于鐵磁覆 層8的相應(yīng)末端14.這確保了正交于襯底平面的外部磁場(chǎng)的最大拾取， 因?yàn)橥獠看艌?chǎng)線彎曲進(jìn)入鐵磁覆層，末端14的濃度最大.為了增加拾取靈敏度,每個(gè)線圏部12可以由設(shè)置在兩個(gè)疊層13、 15上的兩組螺線12a、 12b形成，如圖3所示，從而將傳感線閨的匝 數(shù)增加一倍.由于為了將連接點(diǎn)18設(shè)置在線圏中心的外部進(jìn)行實(shí)際 應(yīng)用通常就需要兩層，因此附加的線圏并不增加任何層，從而不會(huì)使 得制造工藝復(fù)雜.如果要求更大的測(cè)量靈敏度，還可以增加另一層.覆層8優(yōu)選由鐵磁材料，例如通常稱為"坡莫合金"的材料構(gòu)成， 盡管可以使用容易飽和且具有低磁滯的其它軟磁材料.鐵磁材料的優(yōu) 點(diǎn)在于它們?cè)跇?gòu)建根據(jù)本發(fā)明的傳感器的有利制造方法中易于沉積. 勵(lì)磁導(dǎo)體部和拾取線圏所用的材料優(yōu)選為銅、或銅合金，盡管可以使 用具有良好導(dǎo)電性的其它非磁性材料.參照?qǐng)D4a,將簡(jiǎn)要描述以直接模式(direct mode)運(yùn)行的信號(hào) 處理電路的第一實(shí)施例.發(fā)生器GEN生成具有頻率f。的時(shí)鐘信號(hào) Clk.該信號(hào)的頻率,皮2除，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為僅具有奇次 諧波和零偏移的電壓波形，例如正弦、三角或脈沖波形.該電壓波形被轉(zhuǎn)換為電流波形并饋送至鐵磁芯的勵(lì)磁桿 該電流波形的電平必須 足夠高以使得鐵磁芯飽和.這種周期性飽和產(chǎn)生穿過(guò)位于磁芯邊緣下 方的拾取線圏的末端的感應(yīng)電壓，其與外部磁場(chǎng)Hd成比例.該感應(yīng) 電壓被解調(diào)器DEM放大并同步整流.然后將所產(chǎn)生的信號(hào)饋送至具 有低于fo的截止頻率的低通濾波器.該低通濾波器的輸出為處于傳感 器的測(cè)量范圍內(nèi)的與外部磁場(chǎng)HUt成比例的直流電壓.參照?qǐng)D4b，將簡(jiǎn)要描述帶有反饋的運(yùn)行的信號(hào)處理電路的笫二 實(shí)施例.發(fā)生器GEN生成具有頻率f。的時(shí)鐘信號(hào)Clk.該信號(hào)的頻 率被2除，通過(guò)驅(qū)動(dòng)器將該信號(hào)轉(zhuǎn)換為僅具有奇次諧波和零偏移的電 壓波形，例如正弦、三角或脈沖波形.該電壓波形被轉(zhuǎn)換為電流波形 并饋送至鐵磁芯的勵(lì)磁桿.該電流波形的電平必須足夠高以使得鐵磁 芯飽和.這種周期性飽和產(chǎn)生穿過(guò)位于磁芯邊緣下方的拾取線團(tuán)的末 端的感應(yīng)電壓，其與夕NlS磁場(chǎng)Hd成比例.該感應(yīng)電壓被解調(diào)器DEM 放大并同步整流.然后該信號(hào)被在積分器中積分并通過(guò)電壓-電流轉(zhuǎn) 換器.所產(chǎn)生的電流被饋送至反饋線團(tuán)，該反饋線圏在外部磁場(chǎng)Hext 的相反方向產(chǎn)生補(bǔ)償磁場(chǎng)He。mp,結(jié)果導(dǎo)致穿過(guò)拾取線圍的末端的感 應(yīng)電壓下降.當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，通過(guò)反饋線團(tuán)的電流產(chǎn)生與外部磁場(chǎng)相 同的磁場(chǎng)電平，因而圍繞磁芯的總磁場(chǎng)為零，并且沿拾取線團(tuán)不感應(yīng) 電壓.這使得放大器和解調(diào)器的輸出也為零，積分器的輸出為與外部 》茲場(chǎng)H^成比例的直流電壓.圖5示出在根據(jù)本發(fā)明的傳感器的制造工藝步驟的實(shí)例中堆積 多層的步驟序列.圖5的左手部示出通過(guò)傳感器層的代表性縱截面， 而右手部是代表性橫截面.在第一步驟(a)中，通過(guò)已知的金屬沉積技術(shù)，例如濺射、之 后光刻和蝕刻以形成圖案，在襯底上形成勵(lì)磁桿的拾取線圏12a和接 觸墊20的下層，其中所沉積的金屬例如為鋁合金AlSi1。/。.隨后，在步驟(b)中，通過(guò)濺射、之后光刻和蝕刻以形成圖案， 沉積接觸層(例如SK)2)，其中特別要不對(duì)通路21、 23進(jìn)行沉積以 互連拾取線圏12a、 12b這兩層.在步驟(c)中通過(guò)與步驟(a)相 同的技術(shù)沉積第二拾取線團(tuán)層12b.在步驟(d )中，通過(guò)旋涂之后光刻，沉積絕緣層(例如SU-8 ). 在步驟(e)，通過(guò)蒸鍍?cè)诮^緣層上沉積用以電鍍的籽晶層(例如 Cr/Cu).在步驟(f)中，通過(guò)旋涂之后光刻，在各層上沉積模子4(例 如AZ9260 )，而露出形成鐵磁覆層的基部8a (例如，坡莫合金(Fe19Ni81))所需的開(kāi)口.通過(guò)電鍍和去模沉積基部8a，如步驟(g) 所示.在步驟(h)中，通過(guò)旋涂之后光刻，沉積另一模子，以允許通 過(guò)如步驟(i)所示的電鍍銅之后去模來(lái)形成導(dǎo)電勵(lì)磁桿6.勵(lì)磁桿6 連接至通路21以與驅(qū)動(dòng)電路連接.在隨后的步驟(j)中，通過(guò)旋涂之后光刻，圍繞局部形成的鐵 磁基層8a和勵(lì)磁桿6沉積模子，以允許圍繞勵(lì)磁桿電鍍鐵磁覆層8 的剩余部分，如步驟(k)所示.在最后的步驟(i)中，通過(guò)蝕刻去 除露出的剩余籽晶層.在使用CMOS技術(shù)的情況下，拾取線圏可以已經(jīng)集成在集成電 路中.換言之，步驟(a)至步驟(d)的等效步驟已經(jīng)集成在CMOS 制造技術(shù)中，附加的工藝步驟從步驟(e)的生成籽晶層開(kāi)始進(jìn)行.參考文獻(xiàn)[l]F. Kaluza， A. Gruger， H. Gruger， "New and future applications of fluxgate sensors," Sensors & Actuators A 106，第48 -51頁(yè)，2003年.[2P. Ripka， "Advances in fluxgate sensors," Sensors & Actuators A 106，第8 - 14頁(yè)，2003年.[3Pavel Ripka， "Magnetic Sensors and Magnetometers", Artech House Publishers, 2001年1月*[4J.M. Quemper 等，"Permalloy electroplating through photoresist molds," Sensors & Actuators A 74,第1 - 4頁(yè)，1999年，[5J.A. Osborn， "Demagnetizing Factors for the General Ellipsoid," Physical Review,第67巻，第11 — 12期，第351 — 357頁(yè)， 6月1日-15日，1945年.[6F. Primdahl， "The fluxgate magnetometer," J. Phys. E: Sci. Instrum.,第12巻，第241-253頁(yè)，1979年.[7S.O. Choi, S. Kawahito， Y. Mats腿oto， M. Ishida and Y.Tadokoro， "An integrated micro fluxgate magnetic sensor," Sensors & Actuators A: Physical,第55巻，第2 - 3期，第121 — 126頁(yè)，1996 年7月.[8R. Gottfried-Gottfried, W. Budde， R. JShne, H. Kttck, B. Sauer， S. Ulbricht和U. Wende, "A miniaturized magnetic-field sensor consisting of a planar fluxgate sensor and a CMOS readout circuitry," Sensors & Actuators A: Physical,第54巻，笫1-3期， 第443 - 447頁(yè)，1996年6月.[9L. Chiesi， P. Kejik， B. Janossy和R.S. Popovic， "CMOS planar 2D micro誦fluxgate sensor", Sensors & Actuators A: Physical, 第82巻，第l-3期，第174- 180頁(yè)，2000年5月15.
權(quán)利要求
1.一種用于測(cè)量外部磁場(chǎng)Hext的正交磁通門(mén)傳感器，包括導(dǎo)體，用于攜帶勵(lì)磁電流Iexc；可飽和磁性材料，適合于在由該勵(lì)磁電流生成的磁場(chǎng)中飽和；以及至少一個(gè)拾取線圈(10)，適合于檢測(cè)在該磁性材料附近的磁場(chǎng)中的變化，其中該勵(lì)磁導(dǎo)體包括導(dǎo)電的、非磁性材料的實(shí)質(zhì)上線性延長(zhǎng)部，其形成勵(lì)磁桿(6)，該磁性材料以覆層(8)的形式圍繞該勵(lì)磁桿。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的傳感器，其中該鐵磁覆層圍繞該勵(lì)磁桿沉 積并與其直接接觸.
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的傳感器，其中該拾取線圍、鐵磁覆層 和勵(lì)磁導(dǎo)體以通過(guò)沉積和圖案化形成的多層的形式堆積于襯底(16, 16a)上.
4. 根據(jù)前一權(quán)利要求的傳感器，其中該傳感器還包括用于驅(qū)動(dòng) 該勵(lì)磁電流以及處理該拾取線團(tuán)的信號(hào)的電路，其集成在該襯底中.
5. 根據(jù)前一權(quán)利要求的傳感器，其中該處理電路和拾取線圍被 在CMOS工藝中集成，該鐵磁覆層和勵(lì)磁桿堆積在該處理電路和拾 取線團(tuán)上.
6. 才艮據(jù)任一在前權(quán)利要求的傳感器，其中該拾取線圏包括彼此 上下堆疊的至少兩層平面螺線(12a， 12b).
7. 根據(jù)任一在前權(quán)利要求的傳感器，其中該拾取線閨包括至少 兩個(gè)線團(tuán)部，其中一個(gè)位于該鐵磁覆層的每個(gè)縱向末端(14).
8. 根據(jù)前一權(quán)利要求的傳感器，其中各個(gè)拾取線團(tuán)部的中心位 于該鐵磁覆層的所述縱向末端的附近.
全文摘要
一種用于測(cè)量外部磁場(chǎng)H_ext的正交磁通門(mén)傳感器，包括導(dǎo)體，用于攜帶勵(lì)磁電流I_exc；可飽和磁性材料，適合于在由該勵(lì)磁電流生成的磁場(chǎng)中飽和；以及至少一個(gè)拾取線圈，適合于檢測(cè)在該磁性材料附近的磁場(chǎng)中的變化。該勵(lì)磁導(dǎo)體包括導(dǎo)電的、非磁性材料的實(shí)質(zhì)上線性延長(zhǎng)部，其形成勵(lì)磁桿(6)。該磁性材料以覆層(8)的形式圍繞該勵(lì)磁桿。
文檔編號(hào)G01R33/04GK101228453SQ200680026869
公開(kāi)日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2006年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
發(fā)明者奧扎格·佐爾魯, 帕維爾·凱吉克 申請(qǐng)人:機(jī)電聯(lián)合股份有限公司