传感器模块及制造方法技术

根据实施例提供一种磁阻性传感器模块。所述传感器模块可包括：集成电路；磁阻性传感器元件，其布置成单片集成在所述集成电路上的桥电路；以及应力缓冲层，其布置在所述集成电路与所述磁阻性传感器元件之间。还提供一种制造所述磁阻性传感器模块的方法。

Sensor module and manufacturing method

According to the embodiment, a magnetoresistive sensor module is provided. The sensor module can include an integrated circuit, a magnetoresistive sensor element, a bridge circuit integrated on the integrated circuit, and a stress buffer layer disposed between the integrated circuit and the magnetoresistive sensor element. A method of manufacturing the magnetoresistive sensor module is also provided.

【技术实现步骤摘要】
传感器模块及制造方法
本公开涉及磁阻性传感器模块，并且涉及制造磁阻性传感器模块的方法。具体而言，本公开涉及单片集成在集成电路上的磁阻性传感器模块，并且涉及制造这些磁阻性传感器模块的方法。
技术介绍
磁阻性传感器在汽车行业中用于诸如停车传感器、角度传感器(例如在节流阀中)、ABS(防抱死制动系统)传感器和胎压传感器之类的应用中。磁阻性传感器不同于(例如)光学传感器，对于诸如灰尘和湿气之类的环境条件非常不敏感。此外，磁阻性传感器可以与集成电路(IC)集成以构成传感器模块。然而，由于这些传感器具有安全关键的性质，所以它们应当在例如汽车应用中遇到的多种多样的工作温度下提供精确的测量。
技术实现思路
根据实施例，提供一种磁阻性传感器模块，其包括：集成电路；磁阻性传感器元件，其布置成单片集成在集成电路上的桥电路；以及应力缓冲层，其布置在集成电路与磁阻性传感器元件之间。磁阻性传感器模块可以进一步包括布置在集成电路的上部主表面上的电介质层，并且其中应力缓冲层布置在电介质层上。集成电路可包括用于使磁阻性传感器与集成电路电接触的接触元件。应力缓冲层可以作为分立的层仅仅布置在磁阻性传感器元件下面。应力缓冲层的热膨胀系数可以介于电介质层的热膨胀系数与磁阻性传感器元件的热膨胀系数之间，并且应力缓冲层布置成吸收在磁阻性传感器元件中诱发的温度相依性应力。应力缓冲层的热膨胀系数在0.5x10-61/℃到23x10-61/℃的范围内。电介质层可以是氧化物层，接触元件和磁阻性传感器元件可以是金属层。应力缓冲层的薄片电阻率可以大于100Ohm/sq。应力缓冲层可以是氮化物化合物。应力缓冲层可以是氮化硅层。应力缓冲层可以是AlN、WTiN、TiN或TaN层。桥电路可以是全桥电路或半桥电路。单片集成可以减少封装成本、减少制造成本减少的装置的尺寸并改善可靠性和测量精确度。包括应力缓冲层可以改善传感器的温度相依性偏移电压Tc。根据实施例，还提供一种制造磁阻性传感器模块的方法，所述方法包括：提供集成电路；将磁阻性传感器元件作为桥电路单片集成在集成电路上；以及在集成电路与磁阻性传感器元件之间构成应力缓冲层。该方法还可以包括：在电介质层上形成所述应力缓冲层，其中所述电介质层布置在所述集成电路的上部主表面上。所述应力缓冲层可以形成为仅仅布置在磁阻性传感器元件下面的分立层。附图说明下文中仅举例参看附图进一步描述本专利技术的实施例，其中：图1示出根据一个实施例的磁阻性传感器模块的层结构的横截面图；图2a示出根据一个实施例的用于制造磁阻性传感器模块的处理步骤；图2b示出根据一个实施例的制造磁阻性传感器模块的处理步骤；图2c示出根据一个实施例的制造磁阻性传感器模块的处理步骤，以及图3示出根据另一个实施例的磁阻性传感器模块的层结构的横截面图。附图和以下描述中，类似的参考标号指代类似的特征。附图是示意性的并且不按比例。具体实施方式磁阻性传感器可以作为桥电路(全桥电路或半桥电路)单片集成在IC上以构成磁阻性传感器模块。磁阻性传感器可以电连接到IC的所谓的顶部金属层，隔离金属间电介质层布置在磁阻性传感器与顶部金属层之间。通常通过在大概400℃的环境温度下执行沉积，借此形成隔离金属间电介质层，并且按照定义，在这个温度下，通过隔离金属间电介质层热诱发的应力是零。然而，在沉积隔离金属间电介质之后，热应力将随着环境温度的降低而升高，因为所使用的材料的热膨胀系数可能是不同的。金属间电介质层的热膨胀系数通常低于磁阻性传感器材料和IC的顶部金属层的热膨胀系数。在传感器的工作温度范围中，热膨胀系数的这些差别可能会在单片集成在IC上的磁阻性传感器中诱发应力。例如，典型的磁阻性传感器模块可能额定在-40℃到200℃的温度范围中工作。由于磁阻性传感器材料的电阻在很大程度上取决于应力，所以磁阻性传感器材料的电阻中的由应力诱发的成分可能会随着温度变化。磁阻性传感器结构上的应力还可能受到下方的IC的顶部金属层的图案的影响，这可能是因为金属间电介质层内的不均匀的应力分布导致的。因此，因为磁阻性传感器作为桥电路的典型布置本身是对称的，但是相对于单片集成式传感器的下伏层并不是对称的，所以磁阻性传感器上的下伏层造成的应力效应将不是相同的，因而桥电路中可能没有抵消效应。因而，在温度范围上诱发的应力是不对称的，这可能是因为温度相依性偏移电压(所谓的Tc偏移)，这会损害传感器模块的性能。对于高精度传感器，温度相依性偏移电压Tc偏移应当尽可能接近零。对于与集成电路单片集成的磁阻性传感器，温度相依性偏移电压(Tc偏移)可能会在很大程度上限制或减少通过与IC单片集成而获得的成本和尺寸优点。概括而言，图1的实施例示出了磁阻性传感器模块100。磁阻性传感器模块100可以由集成电路102和磁阻性传感器元件104构成。应力缓冲层106可布置在集成电路102与磁阻性传感器元件104之间。集成电路102可包括在基板(未示出)上构成的半导体芯片(未示出)。基板可以是硅基板或任何其它合适的基板材料。集成电路102可以是ASIC(专用集成电路)，用于根据磁阻性传感器模块100的期望功能处理从磁阻性传感器元件104接收的信号。集成电路102可包括接触元件108，用于使磁阻性传感器元件104与半导体芯片电接触。接触元件108可以构成半导体芯片的上部金属化层的一部分，并且可以形成为接合垫和/或金属轨道，以便使得磁阻性传感器元件104与集成电路102的半导体芯片合适地电连接。用于保护集成电路102的下伏结构的金属间电介质层110可以形成于半导体芯片上的集成电路102的上部主表面处。应力缓冲层106可以布置在集成电路102的电介质层110上。应力缓冲层106可以覆盖电介质层110的整个表面。磁阻性传感器元件104可以布置在应力缓冲层106上。磁阻性传感器元件104可以是各向异性磁阻性(AMR)、隧道磁阻性(TMR)或巨磁阻性(GMR)传感器，磁阻性传感器元件104可以布置成所谓的条。磁阻性传感器元件104可以布置成惠斯通桥电路(例如全桥电路或半桥电路)，其中每个单个磁阻性传感器元件104代表全桥或半桥惠斯通桥电路的单个电阻性元件。构成桥电路的每个磁阻性传感器元件104可以由一或多个元件构成，该元件串联连接以实现必需的电阻值。在串联连接的多个元件的情况下，这些元件可以根据惠斯通桥电路的需要实现电阻性平衡。全桥或半桥电路的每个节点可以借助于相应磁阻性传感器元件104之间的合适电连接112而导电连接。电连接可以借助于例如引线接合连接或合适金属化层来进行。此外，全桥或半桥电路可以导电连接到接触元件108，以便使磁阻性传感器元件104电连接到集成电路102。根据需要，并且为了将构成全桥或半桥电路的磁阻性传感器元件104导电连接至接触元件108，可以在电介质层110和应力缓冲层106的在接触元件108上面的部分中设置合适的凹部118或窗，以容许借助于引线接合或合适额外金属化层而进行连接。如所提到的，电连接112可以是引线接合，诸如例如Au引线接合(未示出)。替代地，电连接112可以构成为金属化堆叠。金属化堆叠可包括金属扩散阻挡层114，其构成在接触元件108和磁阻性传感器元件104上。金属扩散阻挡层114可以用于防止金属间扩散到磁阻性传感器元件104本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁阻性传感器模块，其特征在于包括：集成电路；磁阻性传感器元件，其布置成单片集成在所述集成电路上的桥电路；以及应力缓冲层，其布置在所述集成电路与所述磁阻性传感器元件之间。

【技术特征摘要】
2016.05.12 EP 16169312.21.一种磁阻性传感器模块，其特征在于包括：集成电路；磁阻性传感器元件，其布置成单片集成在所述集成电路上的桥电路；以及应力缓冲层，其布置在所述集成电路与所述磁阻性传感器元件之间。2.根据权利要求1所述的磁阻性传感器模块，其特征在于进一步包括布置在所述集成电路的上部主表面上的电介质层，并且其中所述应力缓冲层布置在所述电介质层上。3.根据权利要求1或2所述的磁阻性传感器模块，其特征在于所述集成电路包括用于使所述磁阻性传感器与所述集成电路电接触的接触元件。4.根据权利要求1到3中任一项所述的磁阻性传感器模块，其特征在于所述应力缓冲层布置成仅仅布置在所述磁阻性传感器元件下面的分立层。5.根据权利要求2到4中任一项所述所述的磁阻性传感器模块，其特征在于所述应力缓冲层的热膨胀系数介于所述电介质层的热膨胀系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：马克·艾斯勒，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL