磁场传感设备制造技术

本装置方法涉及磁场传感设备。依照示例性的实施例，一种MRSD包括下面的半导体设备和磁阻传感器。在一些示例性的实施例中，半导体设备经过大部分标准处理流程处理。在标准处理流程之后，在各个实施例中，可执行平坦化步骤以创建更加平坦的顶部表面。在一些实施例中，磁阻材料(其可由镍铁合金、所谓的坡莫合金制成)被沉积在平坦表面上。互连金属化层也可位于该顶部区域中。磁阻材料可以经由平坦化表面中的接触开口接触半导体设备的最顶部的金属化层。在一些实施例中，磁阻材料可以类似地通过这些接触开口接触最顶部的金属化层。磁阻材料直接位于下面的电路上方。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
各种实施例一般地涉及磁阻（MR）传感器。
技术介绍
磁阻传感设备（MRSD）用于检测磁场的存在。这些磁阻传感器当中的很多是由所谓的坡莫合金制成。坡莫合金是一种镍-铁合金。这些传感器在罗盘应用中用于检测地球磁场。它们用于感测附近的磁体，并且与磁体一起用于确定发动机和其它旋转设备的转速。这些传感器还用于检测计算机的磁盘驱动器上存储的信息。MRSD的一些应用允许通过将磁体保持成靠近传感器而扳动开关。其它应用允许通过非接触的方式来设置状态。MRSD的许多应用在于便携和/或手持设备。这种应用经常由电池供电。小的设备尺寸和小的设备重量均是这种仪器的正面特性。低功耗允许这种仪器在电池充电和更换之间的长时间段运行。此外，仪器的部件被制造得越小，可以将越多的功能设计到所省出来的空间中或者可将仪器制造得越小和越轻。更低功率的部件能够类似地补偿另外的功率消耗部件或者使电池寿命更长。
技术实现思路
装置和相关的方法可涉及磁阻传感设备（MRSD）。依照示例性的实施例，MRSD包括下面的半导体设备和磁阻传感器。在一些示例性的实施例中，通过标准处理流程当中的大部分来处理半导体设备。在标准处理流程之后，在各个实施例中，执行平坦化步骤，用来产生更加平坦的顶部表面。在一些实施例中，磁阻材料（其由镍铁合金、所谓的坡莫和金制成）被沉积在平坦表面上。互连金属化层也可位于该顶部区域。磁阻材料可以经由平坦化表面中的接触开口接触半导体设备的最顶部的金属化层。在一些实施例中，磁阻材料可以类似地通过这些接触开口接触最顶部的金属化层。磁阻材料直接位于下面的电路上方。本文公开了一种磁场传感设备，其包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域包括位于衬底上的半导体设备，所述第二区域设置在所述第一区域上，所述第二区域包括至少两个竖向分开的互连电路径层，所述第三区域设置在所述第二区域上。所述第三区域包括磁阻材料，所述磁阻材料被设置成与所述第一区域中的半导体设备竖向重叠并且被布置成经由所述第二区域中的互连电路径层与所述第一区域中的半导体设备电通信。所述第一和第二区域被第一介电层分隔，并且所述第二和第三区域被第二介电层分隔。所述磁阻材料与所述半导体设备之间的电通信包括延伸穿过所述第二介电层的一个或多个接触部。在一些实施例中，所述第二区域包括至少三个竖向分开的互连电路径层。在一些实施例中，所述第一区域中的半导体设备包括CMOS晶体管、或者双极晶体管、或者CMOS晶体管和双极晶体管二者。在一些实施例中，所述第三区域的磁阻材料包括坡莫合金材料。在一些实施例中，所述第三区域进一步包括金属层，所述金属层设置成提供至所述第二区域的最顶部的金属层和至所述第三区域的磁阻材料的电连接。在一些实施例中，所述第三区域的磁阻材料与下面的包括半导体设备的第一区域的超过百分之五十重叠。本文还公开了一种磁场传感设备，其包括第一区域、第二区域和第三区域，所述第一区域包括位于衬底上的半导体设备，所述第二区域设置在所述第一区域上，所述第二区域包括互连电路径层，所述第三区域设置在所述第二区域上。所述第三区域包括第一磁阻材料，所述第一磁阻材料被设置成与所述第一区域中的半导体设备竖向重叠。所述第一和第二区域被第一介电层分隔，并且所述第二和第三区域被第二介电层分隔。所述磁场传感设备还包括另外的第二磁阻材料，其在所述第三区域中的第一磁阻材料与所述第二区域中的互连电路径层的导电部分之间竖向延伸，并且在所述第三区域中的第一磁阻材料与所述第二区域中的互连电路径层的导电部分之间形成紧密的电接触。在一些实施例中，所述第二区域包括至少三个竖向分开的互连电路径层。在一些实施例中，所述第一区域中的半导体设备包括CMOS晶体管、或者双极晶体管、或者CMOS晶体管和双极晶体管二者。在一些实施例中，所述第三区域的第二磁阻材料包括坡莫合金材料。在一些实施例中，所述第三区域进一步包括金属层，所述金属层被设置成提供至所述第二区域的最顶部的金属层和至所述第三区域的第二磁阻材料的电连接。在一些实施例中，所述第三区域的第二磁阻材料与下面的包括半导体设备的第一区域的超过百分之五十重叠。各个实施例可以实现一个或者多个优点。例如，一些实施例可以消除对于使用两个独立部件，即半导体设备和独立的传感器的需求。在另一个实施例中，通过将MR传感器定位在作为电路的同一设备上，可以实现更低功耗的性能。一些实施例允许电路实物以这种方式加倍使用，因为磁阻元件可以很大程度上与下面的电路重叠。在另一个实施例中，NiFe材料的位置是被沉积在半导体设备的具有许多介电层的顶部上。这些介电层可以允许Fe（其可被认为对于半导体处理而言是污染物）被这些介电层与下面的电路隔开。可以有利地将一些实施方式部分地构造在基本上免于铁污染的第一设施中，并且随后在第二制造设施中用含铁的磁阻层补充，以消除第一设施的可能的污染。各个实施例的细节依照附图和下文中的描述进行阐述。其它特征和优点将从说明书和附图以及从权利要求书中变得明显。附图说明图1A示出了磁场传感设备（MFSD）的示例性制造流程的示意图，该示例性制造流程允许半导体制造设施保持免于铁污染。图1B示出了示例性的磁场传感设备（MFSD）的截面图。图2示出了示例性的MFSD的截面图。图3示出了MFSD的示例性磁阻材料的截面图。图4示出了相对于下面的金属层的磁阻材料的示例性布置的平面图。图5示出了制造MFSD的示例性方法的流程图。在各图中相同的附图标记指代相同的元件。具体实施方式图1A示出了磁场传感设备（MFSD）的示例性制造流程的示意图，该示例性制造流程允许半导体制造设施维持免于铁污染。在该图中，示出了包括封装的MFSD 105的手表罗盘100。在标准微电子制造设施110中，启动封装的MFSD105的制造。该微电子制造设施110免于铁污染。在标准微电子处理之后，除了可能不包括顶层处理之外，晶圆被运载至磁阻处理设施115。顶级的磁阻处理包括沉积和蚀刻磁阻材料的步骤，该磁阻材料可能包括铁。所完成的MFSD随后可被封装并且集成至消费者或者工业产品，例如手表罗盘100。由于在完成的或者接近完成的半导体晶圆的顶部上执行磁阻处理步骤，可以在单独的处理设施中在相同的位置或者不同的位置执行磁阻处理步骤。铁与标准微电子处理设施的这种隔离允许半导体处理设施保持免于铁污染。图1B示出了示例性的磁场传感设备（MFSD）的截面图。在图1B中，以截面图102示出了MFSD的示例性部分。在该实例中，示出了第一区域，半导体设备位于该第一区域中。该第一区域有时称为设备的“前端”处理部分。例如，该第一区域可包括在沉积第一金属互连层之前的大部分处理步骤。在该示例性的图中，示出了第二区域，两个金属互连层位于该第二区域中。在该实例中，示出了第三区域，该第三区域包括磁阻材料120和金属化层125。在该图中，磁阻材料120的关键在于被确定为“坡莫合金”。该图示出了两个不同的半导体晶体管。所示出的第一个半导体晶体管是竖向NPN双极晶体管130。所示出的第二个半导体晶体管是NMOS场效应晶体管135。如在该示例性的图中所示，磁阻材料120被布置成直接定位在这两个有源设备130，135的上方。可以使用第一和第二区域的各层的合适几何结构来制造许多其他设备，例如电阻、电容和电感，或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁场传感设备，其特征在于包括：第一区域，所述第一区域包括位于衬底上的半导体设备（130，135）；设置在所述第一区域上的第二区域，所述第二区域包括至少两个竖向分开的互连电路径层（155，160）；和第三区域，所述第三区域设置在所述第二区域上并且包括磁阻材料（120），所述磁阻材料（120）被设置成与所述第一区域中的半导体设备（130，135）竖向重叠并且被布置成经由所述第二区域中的互连电路径层（155，160）与所述第一区域中的半导体设备（130，135）电通信，其中，所述第一和第二区域被第一介电层分隔，并且所述第二和第三区域被第二介电层（185）分隔，其中，所述磁阻材料与所述半导体设备之间的电通信包括延伸穿过所述第二介电层的一个或多个接触部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.05.09 US 13/8904621.一种磁场传感设备，其特征在于包括：第一区域，所述第一区域包括位于衬底上的半导体设备（130，135）；设置在所述第一区域上的第二区域，所述第二区域包括至少两个竖向分开的互连电路径层（155，160）；和第三区域，所述第三区域设置在所述第二区域上并且包括磁阻材料（120），所述磁阻材料（120）被设置成与所述第一区域中的半导体设备（130，135）竖向重叠并且被布置成经由所述第二区域中的互连电路径层（155，160）与所述第一区域中的半导体设备（130，135）电通信，其中，所述第一和第二区域被第一介电层分隔，并且所述第二和第三区域被第二介电层（185）分隔，其中，所述磁阻材料与所述半导体设备之间的电通信包括延伸穿过所述第二介电层的一个或多个接触部。2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第二区域包括至少三个竖向分开的互连电路径层。3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第一区域中的半导体设备包括CMOS晶体管（135）、或者双极晶体管（130）、或者CMOS晶体管（135）和双极晶体管（130）二者。4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第三区域的磁阻材料包括坡莫合金材料。5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第三区域进一步包括金属层（125），所述金属层（125）设置成提供至所述第二区域的最顶部的金属层和至所述第三区域的磁阻材料（120）的电连接。6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述第三区域的磁阻材料与下面的包括半导体设备的第一区域的超过百分...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·基尔科特，R·A·戴维斯，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：新型
国别省市：美国;US