三维AMRMEMS三轴磁力计结构以及磁力计

摘要

本发明提供了一种基于NiFe AMR特性制作的MEMS三轴磁力计结构以及磁力计。三轴磁力计结构包括：布置在预定平面上的各项异性磁阻材料，以便形成三轴磁力计结构的X和Y轴，然后在磁阻材料上形成电极部件用作barber电极，用来改变电流方向，以便利用AMR材料的各项异性磁阻效应；氧化物沟槽，所述氧化物沟槽的侧壁与所述预定平面垂直；布置在所述氧化物沟槽的与电极部件的长度方向平行的两个侧壁上的各向异性磁阻材料，所述各向异性磁阻材料形成三轴磁力计结构的Z轴。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种基于NiFeAMR 特性制作的三维AMRMEMS三轴磁力计结构以及包括该三轴磁力计结构的三维 AMRMEMS三轴磁力计。

背景技术

微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical Systems）是将微电子技 术与机械工程融合到一起的一种工业技术，它的操作范围在微米范围内。

现如今，利用FeNi的各向异性磁阻（AMR，anisotropic magneto resistive） 效应制造的微机电系统（AMR MEMS）有灵敏度高，热稳定性好，材料成本低， 制备工艺简单，已经得到了广泛的应用。

三维AMR MEMS三轴磁力计就是一种利用FeNi的各向异性磁阻效应制造 的MEMS器件。磁力计也称为电子罗盘，指的是各种用于利用地磁场来定北极的 仪器。

在三轴（X轴,Y轴,Z轴）磁力计的制程中，X轴和Y轴是做在平面上，而Z 轴需要和X轴及Y轴形成的平面垂直，所以要形成一个与平面垂直的沟槽侧边, 以便形成Z轴。

图1示意性地示出了根据现有技术的三维AMRMEMS三轴磁力计结构。

如图1所示，根据现有技术的三维AMRMEMS三轴磁力计结构包括：

布置在预定平面上的各项异性磁阻材料，以便形成三轴磁力计结构的X和 Y轴，然后在磁阻材料上形成电极部件（用作barber电极），用来改变电流方向， 以便利用AMR材料的各项异性磁阻效应；

氧化物沟槽30，所述氧化物沟槽30的侧壁与所述预定平面垂直；

布置在所述氧化物沟槽的一个侧壁上的各向异性磁阻材料40，各向异性磁 阻材料40形成三轴磁力计结构的Z轴。

但是，如图1所示，根据现有技术的三维AMRMEMS三轴磁力计结构一般只 在氧化物沟槽的一侧形成各向异性磁阻材料40，由此不能有效利用氧化物形成 的沟槽侧壁，从而器件面积较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能 够有效利用器件空间，从而降低芯片尺寸，增大器件密度的三维AMR MEMS 三轴磁力计结构。

为了实现上述技术目的，根据本发明的第一方面，提供了一种基于NiFe AMR 特性制作的三维AMR MEMS三轴磁力计结构，包括：布置在预定平面的NiFe 各项异性磁阻材料，所述各向异性磁阻材料膜层形成三轴磁力计结构的X轴和 Y轴；在磁阻材料上形成电极作为barber电极；氧化物沟槽，所述氧化物沟槽 的侧壁与所述预定平面垂直；布置在所述氧化物沟槽的与电极部件的长度方向 平行的两个侧壁上的各向异性磁阻材料，所述各向异性磁阻材料形成三轴磁力 计结构的Z轴。

优选地，相邻的所述氧化物沟槽之间的所述电极部件的一端相连，也可根 据实际电路需要设计。

优选地，所述电极部件的材料为铝。

优选地，所述各向异性磁阻材料膜层和Z轴各向异性磁阻材料具有相同材 料。

优选地，所述各向异性磁阻材料膜层是FeNi膜层。

优选地，Z轴各向异性磁阻材料是FeNi。

优选地，所述电极部件是Barber电极。

根据本发明的第二方面，提供了一种具有根据本发明第一方面所述的三维 AMR MEMS三轴磁力计结构的磁力计。

由此，在根据本发明的三维AMR MEMS三轴磁力计结构中，由于在所述 氧化物沟槽的与电极部件的长度方向平行的两个侧壁上布置Z轴各向异性磁阻 材料，能够有效利用器件空间，从而降低芯片尺寸，增大器件密度。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整 的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据现有技术的三维AMRMEMS三轴磁力计结构。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的三维AMRMEMS三轴磁力 计结构。

图3示意性地示出了电极工作原理。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构 的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或 者类似的标号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发 明的内容进行详细描述。

图2示意性地示出了根据本发明优选实施例的三维AMR MEMS三轴磁力 计结构。

如图2所示，根据本发明优选实施例的三维AMRMEMS三轴磁力计结构 包括：

布置在预定平面的NiFe各项异性磁阻材料，所述各向异性磁阻材料膜层形 成三轴磁力计结构的X轴和Y轴；然后在磁阻材料上形成电极部件（用作barber 电极），用来改变电流方向，以便利用AMR材料的各项异性磁阻效应；

氧化物沟槽30，所述氧化物沟槽30的侧壁与所述预定平面垂直；

布置在所述氧化物沟槽的与电极部件20的长度方向平行的两个侧壁上的各 向异性磁阻材料40，该各向异性磁阻材料40形成三轴磁力计结构的Z轴。

优选地，相邻的所述氧化物沟槽30之间的所述电极部件20的一端相连。 也可根据实际电路需要设计。

优选地，所述电极部件20的材料为铝。

优选地，所述各向异性磁阻材料膜层10和各向异性磁阻材料40具有相同 材料。

优选地，所述各向异性磁阻材料膜层10是FeNi膜层。

优选地，各向异性磁阻材料40是FeNi。

优选地，电极部件20是Barber电极。如图3所示，通常，barber电极的方 向与磁阻材料的易磁化轴方向形成45度夹角，当电流通过电极时会与磁阻易磁 化轴的方向成45度夹角。由此，可见图中示出了各向异性磁阻材料40成45角 的示例情况。

由此，在根据本发明优选实施例的三维AMRMEMS三轴磁力计结构中， 由于在所述氧化物沟槽的与电极部件20的长度方向平行的两个侧壁上布置各向 异性磁阻材料40，能够有效利用器件空间，从而降低芯片尺寸，增大器件密度。

根据本发明的另一优选实施例，本发明还提供了一种采用了如图2所示的 根据本发明优选实施例的三维AMR MEMS三轴磁力计结构的三维AMR MEMS 三轴磁力计。

此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第 一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤 等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并 非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技 术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多 可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发 明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、 等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。