用于平面内方向磁场集中的磁通量集中器制造技术

一种结构(100)包含含有表面的衬底(110)。所述结构(100)还包含定位在所述衬底(110)内及所述衬底(110)的所述表面下方的水平型霍尔传感器(120)。所述结构(100)进一步包含定位在所述衬底(110)的所述表面上方的图案化磁集中器(130)及定位在所述磁集中器(130)上方的保护外涂层(140)。护外涂层(140)。护外涂层(140)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于平面内方向磁场集中的磁通量集中器

技术介绍

[0001]二维(2D)速度及方向传感器采用水平及垂直霍尔传感器两者。霍尔传感器用于测量磁场的量值。它的输出电压与通过它的磁场强度成正比。霍尔传感器可用于接近感测、定位、速度检测及电流感测应用。2D脉冲编码器也采用水平霍尔传感器，但具有经由封装级沉积(例如经由磁集中器盘的拾取及放置)形成的灵敏度增强磁集中器。拾取及放置方法使磁集中器盘与晶片处理分开形成的，且由于磁集中器盘随后需要从单独位置拾取并转移到晶片并最终沉积在晶片上，因此磁集中器图案化的能力是禁止的。此外，在采用封装级磁集中器沉积方法的情况下，霍尔传感器到磁集中器的分离距离变大，导致霍尔传感器附近的磁场强度减小。此外，磁集中器的封装级沉积提高整体成本。

技术实现思路

[0002]在至少一个实例中，一种结构包含含有表面的衬底。所述结构还包含定位在所述衬底内且在所述衬底的所述表面下方的水平型霍尔传感器。所述结构进一步包含定位在所述衬底的所述表面上方的图案化磁集中器及定位在所述磁集中器上方的保护外涂层。
[0003]在另一实例中，一种形成结构的方法包含形成含有表面的衬底，将水平型霍尔传感器定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方，在所述衬底的所述表面上方形成磁集中器，及在所述磁集中器上方形成保护外涂层。
[0004]在又一实例中，一种方法包含将大体上水平的磁场施加到图案化磁集中器，所述图案化磁集中器将所述大体上水平的磁场转换为大体上垂直的磁场。所述图案化磁集中器经定位在保护外涂层下方及衬底的表面上方。将所述大体上垂直的磁场施加到定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方的两个水平型霍尔传感器。所述方法还包含使用所述两个水平型霍尔传感器感测所述大体上垂直的磁场。
附图说明
[0005]针对各种实例的详细描述，现在将参考附图，其中：
[0006]图1是包含衬底、霍尔传感器、磁集中器及保护外涂层的结构的横截面示意性侧视图。
[0007]图2是包含衬底、霍尔传感器、层间电介质氧化物层、任选的应力补偿层(例如，SiN)、磁集中器及保护外涂层的结构的横截面示意性侧视图。
[0008]图3是包含十字形状的磁集中器的结构的俯视图，其中在水平(X)方向上施加磁场输入。保护外涂层未展示。
[0009]图4是包含十字形状的磁集中器的结构的俯视图，其中在对角线(x
‑
y)方向上施加磁场输入。保护外涂层未展示。
[0010]图5A是包含椭圆形状的磁集中器的结构的俯视图。保护外涂层未展示。图5B是图5A中所展示的结构连同叠加的霍尔传感器的俯视图，其说明霍尔传感器在结构内的x
‑
y位置。
[0011]图6A是包含楔形形状的磁集中器的结构的俯视图。保护外涂层未展示。图6B是图6A中所展示的结构连同叠加的霍尔传感器的俯视图，其说明霍尔传感器在结构内的x
‑
y位置。
[0012]图7A是包含圆形形状的磁集中器的结构的俯视图。保护外涂层未展示。图7B是图7A中所展示的结构连同叠加的霍尔传感器的俯视图，其说明霍尔传感器在结构内的x
‑
y位置。
[0013]图8A是包含十字形状的磁集中器的结构的俯视图。保护外涂层未展示。图8B是图8A中所展示的结构连同叠加的霍尔传感器的俯视图，其说明霍尔传感器在结构内的x
‑
y位置。
[0014]图9A是包含“X”形状的磁集中器的结构的俯视图。保护外涂层未展示。图9B是图9A中所展示的结构连同叠加的霍尔传感器的俯视图，其说明霍尔传感器在结构内的x
‑
y位置。
[0015]图10是包含十字形状的磁集中器的结构连同经由间隙与每一尖端隔开的矩形形状的额外磁集中器的俯视图。保护外涂层未展示。
[0016]图11是包含衬底、霍尔传感器、具有间隙的磁集中器及保护外涂层的结构的横截面示意性侧视图。
[0017]图12是包含椭圆形状的磁集中器的结构连同叠加的四霍尔传感器配置的俯视图，其说明霍尔传感器在结构内的x
‑
y位置。保护外涂层未展示。
具体实施方式
[0018]本描述的方面是使用磁集中器及至少一个水平霍尔传感器的组合来提高霍尔传感器的灵敏度。霍尔传感器是用于测量磁场的量值的装置。它的输出电压与通过它的磁场强度成正比。霍尔传感器用于接近感测、定位、速度检测、方向检测、旋转检测及电流感测应用。霍尔传感器可在磁性开关或旋转开关或换档器中采用，其中霍尔传感器测量开关或换档器的方向或旋转的变化。
[0019]水平霍尔传感器具有相对于也在水平方向上延伸的衬底的平坦上表面水平且平行的纵轴。类似地，垂直霍尔传感器具有相对于衬底的平坦上水平表面垂直且成直角的纵轴。水平霍尔传感器测量垂直磁场，且相反地，垂直霍尔传感器测量水平磁场。术语“水平”及“垂直”的使用不应被解释为仅限于仅参考地面。应相对于结构的元素对其进行解释。例如，图1中的结构可旋转例如90
°
。通过此旋转，水平霍尔传感器120仍将被视为“水平霍尔传感器”，且仍将测量垂直磁场。其它术语如“顶部”、“底部”、“上方”及“下方”也应作类似解释。
[0020]在实例中，图1展示包含衬底110、霍尔传感器120、层间电介质氧化物层125、磁集中器130及保护外涂层140的结构100的横截面示意性侧视图。衬底110可包含硅、玻璃、陶瓷等。衬底的表面下方是两个隔离的水平霍尔传感器120。霍尔传感器120经电连接到电路(未展示)，使得它们可测量磁场。电路系统可经集成在衬底110上(例如，在层间电介质氧化物层125内)，或可经定位在远处(例如，在另一衬底上)。
[0021]在晶片处理期间，在形成保护外涂层140之前，且在将霍尔传感器120放置在衬底110内之后，磁集中器130(例如，通过例如电镀、溅射或喷涂的沉积工艺)形成在层间电介质氧化物125的上表面上，层间电介质氧化物125形成在衬底110的上表面上。替代地，可在任
选的应力补偿层232(例如SiN，参见图2)上形成磁集中器130(使用上述工艺中的任一者)，任选的应力补偿层232可沉积在层间电介质氧化物层125的上表面上。
[0022]例如，磁集中器可仅包含单层磁性材料，或多层磁性材料，如图2中所展示。图2展示包含多层磁集中器230的结构200的横截面示意性侧视图。磁集中器230包含多个磁性层236，例如NiFe坡莫合金(permalloy)膜(例如，厚度为330nm)。底部NiFe磁性层236经沉积在包括Ti或其它金属(例如，厚度为60nm)的层234的上表面上，层234能够在电镀工艺中用作电极。Ti层234经沉积在层间电介质氧化物层225(任何厚度)或任选的应力补偿层232(例如，厚度为100nm)的上表面上(如果存在)。在NiFe磁性层236中的每一者上方是绝缘层238，其包括电介质材料或高电阻率绝缘体材料，例如AlN或Al2O3(例如，厚度为10nm)。为了完成裸片，保护本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种结构，其包括：衬底，其包括表面；水平型霍尔传感器，其定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方；图案化磁集中器，其定位在所述衬底的所述表面上方；及保护外涂层，其定位在所述磁集中器上方。2.根据权利要求1所述的结构，其中所述图案化磁集中器包括多个磁性层。3.根据权利要求2所述的结构，其中所述多个磁性层包括选自由Ni、Co、Fe、NiFe、CoNiFe、CoTaZr及其组合组成的群组的组合物，且其中所述多个磁性层经由绝缘层彼此分离，所述绝缘层包括选自由AlN、Al2O3及其组合组成的群组的组合物。4.根据权利要求2所述的结构，其中所述图案化磁集中器进一步包括定位在所述多个磁性层下方的导电金属层，且其中所述导电金属层包括选自由Ti、W、Cu及其组合组成的群组的组合物。5.根据权利要求2所述的结构，其中所述图案化磁集中器进一步包括至少部分地围封所述多个磁性层的外层，且其中所述外层包括选自由Ti、SiN、SiO2、SiON及其组合组成的群组的组合物。6.根据权利要求1所述的结构，其中所述图案化磁集中器包括选自由非圆形、矩形、椭圆形、楔形、正方形、菱形、X形、星形、十字形、三角形、六边形、八角形及其组合组成的群组的形状。7.根据权利要求1所述的结构，其进一步包括垂直型霍尔传感器，其定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方，其中所述图案化磁集中器包括位于所述图案化磁集中器的内部处的间隙，其中所述垂直型霍尔传感器经定位在所述间隙下方，且其中所述水平型霍尔传感器包括多个霍尔传感器，其分别定位在所述图案化磁集中器的外边缘部分下方。8.一种形成结构的方法，所述方法包括：形成包括表面的衬底；将水平型霍尔传感器定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方；在所述衬底的所述表面上方形成磁集中器；及在所述磁集中器上方形成保护外涂层。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述磁集中器的所述形成包括选自由电镀、溅射、喷涂及其组合组成的群组的沉积工艺。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述磁集中器的所述形成包括图案化及蚀刻所述经沉积的磁集中器，从而形成图案化的磁集中器。11.根据权利要求8所述的方法，其中所述磁集中器包括多个磁性层。12...

【专利技术属性】
技术研发人员：美藤成，B，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：