[发明专利]利用反常霍尔效应的磁传感器和霍尔传感器以及霍尔传感器的制造方法

说明书

提供一种利用反常霍尔效应的磁传感器。非磁性金属层设置在铁磁材料之上和之下，以形成与施加的磁场的变化相对应的霍尔电压。所述磁传感器的线性度和饱和磁化取决于所述非磁性金属层的厚度和所述铁磁材料的厚度。另外，提供了一种利用反常霍尔效应的霍尔传感器。非磁性金属层相对于铁磁性层形成，并且构成所述铁磁性层的CoFeSiB的厚度在至的范围内。由于所述非磁性金属层的交界面感应作用，在与交界面垂直的方向上形成易磁化轴。另外，所述霍尔传感器包括具有菱形形状的感测区域、具有线形状的电极线部分和衬垫部分。

技术领域

本发明涉及一种磁传感器，更具体地，涉及一种利用反常霍尔效应的磁传感器和霍尔传感器及该霍尔传感器的制造方法。

背景技术

磁传感器是感应磁场变化并将该变化转换为电信号的设备。因此，磁传感器的实际输入是磁场，而其输出是电信号。典型的磁传感器是霍尔传感器。霍尔传感器是利用霍尔效应的设备。霍尔效应被认为是在电流沿穿过磁场的方向流动的情况下，在与电流方向和磁场方向均垂直的方向上产生电位差的现象。

适用于制造霍尔传感器的材料需要具有低载流子浓度和高载流子迁移率。当载流子浓度高时，载流子的速度由于载流子的散射而降低，因此作用在载流子上的洛伦兹力减小。当迁移率高时，漂移速度增加，因此洛伦兹力增加。

因此，利用洛伦兹力的传统霍尔传感器由金属或半导体作为基础材料而形成。然而，由于金属具有载流子浓度高的问题，输出电压由于载流子的散射而降低，并且线性度降低，因此，制造并研究出了使用半导体的霍尔传感器。然而，使用半导体的霍尔传感器具有以下问题：需要增加传感器图案的尺寸以增加输出电压，并且产生高偏移电压输出。另外，磁体和传感器之间的距离需要非常短，并且在高驱动温度下会发生特性畸变的现象。

霍尔传感器应具有适用于使用霍尔传感器的环境的特性。通常，霍尔传感器需要具有低偏移电压、高电平的霍尔电压和高分辨率。为了实现这种特性，霍尔传感器具有近似十字形的结构，在半导体基底上形成n掺杂的感测区域，并且该传感区域具有近似十字形的结构。

最具代表性的霍尔传感器是砷化镓(GaAs)型霍尔传感器。GaAs型霍尔传感器具有高霍尔电压作为输出电压，并且由于低偏移电压而用于实现照相机的光学图像稳定器。

图1是示出根据现有技术的霍尔传感器的结构的透视图。

参照图1，提供了GaAs型霍尔传感器作为霍尔传感器。使用GaAs基底作为基底10来制造霍尔传感器。通过金属有机化学气相沉积(metal organic chemical vapordeposition，MOCVD)工艺在基底10上生长n型GaAs层。在生长该层之后，使用的光刻工艺形成光致抗蚀剂图案。随后，当使用光致抗蚀剂图案作为蚀刻掩模进行蚀刻时，可以在基底10上获得具有十字形的n掺杂感测区域20。感测区域20中十字形的端部应电连接至金属线31、32、33和34。金属线31、32、33和34在金属膜沉积之后通过典型的剥离工艺或选择性蚀刻工艺形成。形成的金属线31、32、33和34形成为与感测区域20的端部重叠，并且在未形成感测区域20的区域中直接形成在由GaAs制成的基底10上。

金属线31、32、33和34电连接至在基底10的某些区域中形成的衬垫。衬垫由与金属线31、32、33和34相同的材料制成，并且与金属线31、32、33和34同时形成。然而，衬垫在形状和尺寸上与金属线31、32、33和34不同。

然而，图1中所示的GaAs型霍尔传感器的缺点在于施加的磁场强度需要很高并且GaAs型霍尔传感器对温度变化敏感。所施加的高强度的磁场被解释为意味着，GaAs型霍尔传感器相对于磁场的变化不具有高分辨率。另外，当温度改变时，霍尔电压产生变化，这导致随所施加的磁场强度线性变化地霍尔电压的工作特性降低。