[发明专利]集成式霍尔磁传感器及其制造方法

说明书

本发明的实施例公开了集成式霍尔磁传感器及其制造方法。所述集成式霍尔磁传感器包括引线框架；至少两个霍尔元件芯片，所述至少两个霍尔元件芯片设置在引线框架上，并且所述至少两个霍尔元件芯片上下叠置在一起；磁轭，所述磁轭设置在所述至少两个霍尔元件芯片中的顶部霍尔元件芯片的中心，其中所述至少两个霍尔元件芯片串联连接在一起以形成所述集成式霍尔磁传感器。本发明属于半导体技术领域。所述集成式霍尔磁传感器具有高灵敏度或超高灵敏度，通过叠置至少一个霍尔芯片于另一个霍尔芯片上大幅提高了封装集成度并提高了霍尔器件输出。

技术领域

本申请公开内容涉及半导体技术领域，尤其涉及一种集成式霍尔磁传感器及其制造方法。

背景技术

由霍尔元件构成的磁传感器(或霍尔磁传感器)在很多领域发挥着重要作用，例如在消费电子、工业自动化、汽车电子、医生卫生系统等。随着应用技术的发展，对于霍尔磁传感器也提出了更高的要求，高灵敏度的霍尔磁传感器可以提供更高的测量准确度，从而进行更加精准的定位、测速等。

一方面，现有技术中由于制造霍尔磁传感器中的磁感应部的半导体材料(例如锑化铟、砷化镓等)本身的特性，迁移率一直不高，并且可提升的难度很大。另一方面，增加聚磁基底厚度来进一步提升灵敏度也十分有限(10-20％)。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种具有高灵敏度或超高灵敏度的集成式霍尔磁传感器及其制造方法，其中，通过叠置至少一个霍尔芯片于另一个霍尔芯片上大幅提高了封装集成度并提高了霍尔器件输出。

另外，在本发明的一个实施例中，通过在半导体单晶衬底上生长例如锑化铟等半导体材料膜，然后将其转移到聚磁基底上并且蚀刻掉刚开始由于晶格不适配生长的质量不好的半导体材料膜的一部分从而大幅提高了半导体材料膜本身的电子迁移率。

根据本发明的一个方面，提供了一种集成式霍尔磁传感器，包括：

引线框架；

至少两个霍尔元件芯片，所述至少两个霍尔元件芯片设置在引线框架上，并且所述至少两个霍尔元件芯片上下叠置在一起；

磁轭，所述磁轭设置在所述至少两个霍尔元件芯片中的顶部霍尔元件芯片的中心，

其中所述至少两个霍尔元件芯片串联连接在一起以形成所述集成式霍尔磁传感器。

在一个示例中，所述至少两个霍尔元件芯片中的第二霍尔元件芯片叠置在第一霍尔元件芯片上，第一霍尔元件芯片的尺寸大于第二霍尔元件芯片的尺寸；

第一霍尔元件芯片包括第一聚磁基板、第一磁感应部和第一电极部，所述第一磁感应部通过粘结层设置在第一聚磁基板上或通过蒸镀方式直接形成在第一聚磁基板上，第一电极部覆盖在第一磁感应部的每个角部上；

第二霍尔元件芯片包括第二聚磁基板、第二磁感应部和第二电极部，第二磁感应部通过粘结层设置在第二聚磁基板上或通过蒸镀方式直接形成在第二聚磁基板上，第二电极部覆盖在第二磁感应部的每个角部上。

在一个示例中，第二霍尔元件芯片的第二磁感应部和第二电极部在正投影视图中相对于第一霍尔元件芯片的对应的第一磁感应部和第一电极部旋转30-60°。

在一个示例中，所述至少两个霍尔元件芯片和引线框架通过粘结层固定在一起；

所述至少两个霍尔元件芯片之间通过粘结层固定在一起；

所述磁轭通过粘结层固定在所述至少两个霍尔元件芯片上。

在一个示例中，所述第一磁感应部和第二磁感应部中的至少一个由以下步骤制备得到：

在半导体单晶衬底上外延生长化合物半导体材料膜，作为化合物半导体霍尔的磁感应功能层；