集成磁阻传感器，特别是三轴磁阻传感器及其制造方法 |
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| 申请号 | CN201180059749.8 | 申请日 | 2011-12-23 | 公开(公告)号 | CN103261905B | 公开(公告)日 | 2017-04-26 |
| 申请人 | 意法半导体股份有限公司; | 发明人 | D·帕西; M·莫雷利; C·里瓦; | ||||
| 摘要 | 一种集成磁阻装置，其中绝缘层(18)在第一表面(19)上 覆盖 半导体 材料的衬底(17)。 铁 磁材料的第一磁控 电阻 (26)在所述绝缘层中延伸并且限定所述 传感器 的传感平面。铁磁材料的集中器(34)包括至少一个臂件(34a)，该臂件在与所述传感平面的横向方向上延伸并且与所述磁控电阻(26)竖直偏移。以这种方式，使垂直于所述传感平面指向的磁通线集中并转向，以便生成与所述传感平面平行的方向上指向的 磁场 分量。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种集成磁阻装置，包括： |
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| 说明书全文 | 集成磁阻传感器，特别是三轴磁阻传感器及其制造方法技术领域[0001] 本发明涉及集成磁阻传感器，特别是三轴磁阻传感器，并且涉及其制造方法。在下面描述中，将特别参考各向异性磁阻(AMR)传感器，然而并不限于此，本发明也适用于诸如巨磁阻(GMR)传感器和隧道磁阻(TMR)传感器的其他类型的磁阻传感器和对与其所集成的芯片平行的磁场敏感的其他集成磁场传感器。 背景技术[0003] 当前，磁阻传感器是从磁阻材料条获得的。在制造期间，磁阻材料条会受到外部磁场的影响，以致在预定方向(例如在该材料条的纵向上)上有优先磁化(被称为易磁化轴)。 [0004] 在测量外部磁场之前，经由通过置位/复位带的电流脉冲施加沿着优先磁化轴的起始磁化状态。缺少外部磁场时，该磁化维持由置位/复位脉冲施加的方向，并且该条在这个方向上具有最大电阻。如下文中参考图1所解释的，在存在方向不同于优先磁化的外部磁场时，该条的磁化改变，其电阻也改变。 [0005] 在图1中，磁控电阻1由纵向平行于X轴的磁阻材料条形成，该方向也形成为优先磁化方向。在该条的纵向上流动的电流I穿过磁控电阻1。外部磁场Hy指向在在平行于Y轴的方向上，并且使得磁化M相对于电流I旋转角度α。在这个情况下，得出 [0006] R＝Rmin+Rd cos2α [0007] 其中Rmin是在磁化M平行于Y轴的情形(外部磁场Hy非常高)中的磁控电阻的电阻，并且Rd是电阻的差Rmax-Rmin，其中Rmax是磁化指向在与方向X平行的方向上的情形中的电阻。 [0008] 对于透磁合金，Rd/R最大比值在2-3％的区域中。 [0009] 设定 [0010] 对于Hy≤Ho [0011] 而 [0012] 对于Hy≥Hosin2α＝1 [0013] 其中Ho是取决于该条1的材料和几何形状的参数，得出： [0014] 对于Hy≤Ho， [0015] 图2用虚线表示源于等式(1)的电阻R的曲线图(曲线A)。 [0016] 此外已知的是，如图3中所示，为了使电阻R的曲线图至少在曲线的操作部分中直线化，从而在磁阻材料条的上方形成传导材料(例如铝)的横向条2(被称为“barber电极”)，设定在具有恒定间距并且相对于方向X倾斜45°。 [0017] 在这个情况下，电流I的方向改变，而不是磁化改变。从而，等式(1)变为： [0018] 对于Hy≤Ho [0019] 如由图2中的实线表示的曲线B所示，具有围绕点Hy/Ho＝0的线性特性。实际上，在此附近，与线性项相比，平方根下的项是可忽略的，因此得出 [0020] [0021] 等式(3)中的符号±取决于横向条2的方向(±45°)。 [0022] 图4示出包括四个磁控电阻1的磁阻传感器9，磁控电阻1具有以交替的方式设置的横向条2。连接磁控电阻1，以便形成由限定输入端5、6和输出端7、8的两个相互平行的支路3、4形成的惠斯通电桥。详细地，在每个支路3、4中，两个磁控电阻1a、1b具有在相反方向(分别为+45°和-45°)上指向的横向条2。一个支路的磁控电阻1a、1b与另一个支路的对应的磁控电阻直径对置放置(横向条2在+45°的第一支路3的磁控电阻1a被连接至第二输入端6，并且横向条2在+45°的第二支路4的磁控电阻1a被连接至第一输入端5；磁控电阻1b同样如此)。在输入端5、6之间施加偏压Vb。 [0023] 微调电阻器能够以未示出的方式串联连接至每个支路3、4，以便在缺少与检测的方向平行的方向上指向的外部磁场(在这里是场Hx)时，输出端7、8两端的输出电压Vo是零。相反，在起始磁化竖直向下指向的情形中，外部磁场Hx使具有指向在+45°的横向条2的该磁控电阻(带1a)的电阻率增加，而具有指向在-45°的横向条2的另一个磁控电阻1b的电阻率相应减少。从而，由于外场垂直于磁控电阻1a、1b，电阻的每个变化都引起输出电压Vo的相应线性变化，其中因此输出电压Vo的值以线性的方式取决于外部磁场Hx。 [0024] 因为上面提到的该类型的磁阻传感器的高灵敏度，近来已经提出该磁阻传感器用于导航系统中的电子指南针。在这种情形中，将检测的外场由地球磁场表示。大致上，地球磁场能够被认为与地球表面平行，并且因此读取该指南针需要对与地球表面局部相切的平面的两个方向敏感的两个传感器。 [0025] 然而，指南针相对于切平面的倾斜必然伴随读数误差，为了修正这些误差，使用三个传感器，这三个传感器每个都具有按照三个空间轴X、Y、Z指向的传感轴。 [0026] 为此，这样设置三个传感器，使其传感轴相对于彼此90°定位。然而，对在两个方向上指向的场敏感的传感器的制造没有产生任何困难，这是因为这些传感器位于同一平面中，如图5中所示，在第三方向上的第三传感器涉及垂直于前两个传感器的平面，其中传感器X和Y被集成在芯片10中，并且传感器Z被集成在不同芯片11中，并且芯片10、11被固定至同一基部或框架12。事实上，在这种情形中，组件的操作更加复杂，并且所得到的装置非常昂贵。 [0027] 此外，在不同芯片中提供的传感器Z和传感器X和Y之间的对准容差大于传感器被集成在单个芯片的情形中，从而在确定磁场方向方面获得的精确度较小，而确定磁场方向对电子指南针的应用来说是最基本的。 [0028] 此外，随着芯片的尺寸缩小，封装应该是逐渐小型的(例如，从5x5mm2到3x3mm2)；然而，竖直装配与所期望的减小不可兼得。 [0029] 然而，为所指出的问题提出的解决方法不令人满意。例如，专利申请US2009/0027048描述了一种制造方法，其中磁阻被沉积在V形沟槽中，以便传感层能够同时检测垂直于芯片的分量部分。另一方面，这种解决方法致使金属互相连接线的横向条或“barber电极”的沉积和限定更加困难，并且致使用于校准和用于减少偏移的置位-复位过程(所谓的“翻转”)的辅助带的沉积和限定更加困难。 发明内容[0031] 因此，本发明的目的是提供集成类型的磁阻传感器，该传感器能够检测在与磁阻元件平面成横向的方向上指向的外部磁场。 [0033] 为了理解本发明，参考附图，现在对仅仅作为非限制实例的本发明的优选实施例进行描述，其中： [0034] 图1示出已知类型的磁阻元件； [0035] 图2示出对于图1和3的元件来说，作为所施加的场的函数的电阻变化； [0036] 图3示出已知的不同磁阻元件； [0037] 图4示出以惠斯通电桥配置的磁阻传感器； [0038] 图5示出用于检测沿着三个笛卡儿坐标轴的磁场的初级传感器的已知设置； [0039] 图6示出本磁阻传感器的实施例的布局； [0040] 图7示出通过图6的传感器的截面； [0041] 图8示出本传感器的不同实施方式的布局； [0042] 图9示出图8的传感器的截面； [0043] 图10示出图8和9的传感器的等效电路； [0045] 图12和13是本传感器的两个可能变形例的示意图； [0046] 图14示出使用本磁阻传感器的电子指南针的框图； [0047] 图15示出电子指南针的另一实施例； [0048] 图16示出在工作状态下图15的电子指南针中实现的磁阻传感器的等效电路； [0049] 图17是本传感器的另一实施例的截面； [0050] 图18和19是按照不同的实施例在制造传感器的连续步骤中通过半导体材料的晶片的截面； [0051] 图20和21是本传感器的另外其它实施例的截面。 具体实施方式[0052] 图6和7示出在芯片16中形成的磁阻传感器15，芯片16包括例如硅的传导材料制成的衬底17，并且芯片16包括例如二氧化硅制成的绝缘层18，通常绝缘层18包括在彼此上面设置的多个层。衬底17具有后表面(背面)20和由绝缘层18覆盖的前表面19。前表面19和后表面20平行于平面XY延伸。仅仅示意地示出在衬底17内可以存在至少一个主动区24，并且该主动区24可以容纳电子部件25。 [0053] 绝缘层18容纳平面类型的磁控电阻26，例如各向异性磁控电阻AMR，该电阻平行于平面XY延伸至表面19、20，并因此限定传感平面。在所说明的实例，磁控电阻26由例如透磁合金(Ni/Fe)制成的多个磁阻条27形成，该磁阻条通过连接部分28在末端连接以便形成蜿蜒形状。横向条29和连接线30形成在磁阻条27的顶部上；横向条29(称为“barber电极”)是传导材料(例如铝)制成的，并且连接线30将磁控电阻26和电子部件25连接在一起并且连接至磁控电阻的外侧。在这里，横向条29、连接部分28、和连接线30形成在同一金属水平面中。此外，可以提供其他金属水平面，这些金属水平面由金属通孔以未示出的已知方式连接在一起。沟槽或者腔33在衬底17内从后表面20延伸达到下一个，甚至延伸直到前表面19。沟槽 33布置成与磁控电阻26横向偏移，并且沟槽33容纳集中器34，集中器34由覆盖沟槽33的侧面和底部的铁磁材料层形成。集中器34是“软性”铁磁材料制成(即，能够易于磁化并且在去除外部磁场之后不保持磁化的材料)。例如，能够使用钴非晶合金或者透磁合金，所述合金通常不是各向异性的，或者至少具有未与竖直壁对准的易磁化轴(Z轴)。 [0054] 在图7的截面中，集中器34具有U形形状，并且包括两个臂件34a、34b和基部34c。臂件34a、34b覆盖并且延伸成邻接沟槽33的侧壁，贯穿沟槽33的深度(在所示的情形中，贯穿衬底17的厚度)；基部34c覆盖并且邻接沟槽33的底部，并且因此在这里与衬底17的顶表面19齐平。如下面所讨论的，臂件34a、34b沿着Z轴具有比其厚度大得多的主尺寸。如可能注意到的，两个臂件34a、34b都相对于所有磁阻条27竖直偏移。 [0055] 从而，如图7中所表示的，其关于平面Y-Z的截面，当传感器15收到沿着Z轴指向的外部磁场H，集中器34的臂件34a、34b引起场线H的偏转并且引起沿着Y轴指向并因此平行于传感平面的水平场分量Hy的生成。因此，磁控电阻26能够以已知方式依靠外部读取电路检测水平分量Hy(并且准确地是由于臂部34a生成的分量)，这是由于所述水平分量Hy引起磁阻条27的磁化的变化并因此引起磁控电阻26的电阻变化。 [0056] 此外，由于磁控电阻26和集中器34两者都是铁磁材料制成，所以产生磁路，该磁路促进磁场的集中效应并因此赋予传感器15高灵敏度。 [0057] 图8-10示出磁阻传感器15的实施例，该传感器对在与平面XY平行的方向上指向的磁场不敏感。 [0058] 详细地，图8和9(其中对应于图6、7的传感器的零件具有相同的附图标记)包括四个磁控电阻26，磁控电阻26分别形成电阻器R1-R4，这些电阻器是共面的并且被连接以形成惠斯通电桥35(图10)。为此，连接线30将电阻器R1、R2的第一端连接至彼此，并且连接至电桥35的电源输入40；连接线30将电阻器R3、R4的第一端连接至彼此，并且连接至接地输入41；连接线30将电阻器R1、R4的第二端连接至第一输出端42；并且连接线30将电阻器R2、R3的第二端连接至第二输出端43。按照图10的等效电路，实际上，电阻器R1和R4形成电桥35的第一支路，并且电阻器R2和R3形成电桥35的第二支路，并且两个支路并联至彼此并且被连接在输入40和41之间。 [0059] 在磁阻条27以及连接部分28的几何特性和电学特性方面，电阻器R1-R4彼此相同，但是电阻器的横向条29相对于X轴倾斜±45°。特别是，在所示的实例中，相对于平行于Y轴的A轴对称设置电阻器R1-R4，其中电桥35的第一支路的电阻器R1、R4的横向条29相对于X轴指向在+45°上，并且电阻器R1、R4相对于电桥35的第二支路的电阻器R2、R3对称设置，其横向条29相对于X轴指向在-45°(+135°)上。此外，电阻器R1-R4关于平行于X轴的B轴对称设置(除了横向条29的方向以外)。对于余下的电阻器，每个电阻器R1-R4以参考图6、7描述磁控电阻26的方式获得。 [0060] 在所考虑的实例中，集中器34相对于B轴纵向对称延伸，以便电阻器R1、R2在B轴的第一侧上而电阻器R3、R4在对置侧上。此外(图9)，集中器34在电阻器对R1-R2和R3-R4之间延伸，以便在臂件34a、34b的U型外部的表面大体上与面向B轴的磁阻条27的边缘对准(但是可以有容许限度)。然而，通常能够(沿着Y轴)在距电阻器R1-R4一段距离处设置臂件34a、34b；然而，适当最小化这个距离，并且在任何情形下将这个距离最坏也保持在小于5μm。 [0061] 用图8的配置，臂件34a、34b聚焦磁通量，以便使磁通量的线转向而产生平行于Y轴但方向相反的场分量，因为磁通量的线被应道通过磁控电阻26的铁磁材导，沿着具有最小阻抗的路径。因此，在图9外部磁场H在Z方向上指向并且起始磁化在X方向上的实例中，在集中器34(图9中)下面的电阻器R3、R4看到正的场分量Hy1，而集中器34上方的电阻器R1、R2看到负的场分量Hy2，其中Hy2＝-Hy1。因此，因为横向条29的不同方向，根据等式(3)，电阻器R1、R3的电阻减少ΔR，然而电阻器R2、R4的电阻增加ΔR。从而，输出42和43之间的输出电压Vo是Vo＝VbΔR/Ro，即输出电压Vo与电阻变化成比例，并因此与外部磁场H成比例。因此，根据所检测的信号和几何配置有意提供的读取电路能够确定外部磁场H的幅度。 [0062] 相反，如果外部磁场具有相反符号，获得输出电压Vo＝-VbΔR/Ro，符号与前一个相反。 [0063] 另一方面，沿着Y轴指向的可能磁场(例如，符号是正号)在电阻器R1和R4中引起相同的电阻变化(例如，+ΔR)，由于这些电阻器检测同一分量并且其横向条29在同一方向上。此外，在电阻器R2和R3中，沿着Y轴的这个场引起相等的电阻变化，但是符号相反(例如，-ΔR)。从而输出电压Vo保持为零。 [0064] 如下文中所描述的，获得图8、9的传感器15。 [0065] 最初(图11a)，包括例如硅制成的衬底17的晶片50经历用于在主动区24内形成部件25(图11a中未示出)的常见步骤。然后，在顶表面19上沉积薄的绝缘层(未单独示出)之后，用已知技术形成磁控电阻26。例如，借助于抗蚀剂沉积和标准光刻法，形成用于电阻器的抗蚀剂掩模，该掩模覆盖除了其中将提供磁阻条27的窗口的整个晶片。然后，沉积例如透磁合金的磁阻材料的薄膜，经由溶剂溶解用于电阻器的抗蚀性掩模，并且去除抗蚀剂掩模上方的金属(剥离技术)，因此形成磁阻条27。可替换地，可使用干蚀刻或者湿蚀刻技术。接着，沉积并限定例如铝或者铜的金属层，从而形成横向条(barber电极)29、连接部分28、和互连线30。在这个金属层中，能够形成可能的微调电阻器，以及形成用于减少偏移的置位/复位带以及可能的校准带。接着，沉积至少一个介电层(或者如果需要各种金属水平面，则多于一个介电层)，因此完成绝缘层18。 [0066] 然后(图11b)，沟槽33由衬底的底表面20形成。例如，沟槽33能够依靠深反应离子蚀刻(DRIE)形成。在所说明的实例中，沟槽33具有垂直于后表面20的竖直的侧壁，但是如用图11b中的右侧上的虚线表示的，也可以提供带倾斜侧壁的沟槽，以便形成小于90°的角度。 [0067] 沟槽33的长度能够等于或者略微小于衬底17的厚度；例如，长度L能够大于50μm，通常L＝300μm或者500μm。如果沟槽33没有延伸贯穿衬底17的整个厚度，沟槽33的底部和衬底的顶表面19之间的距离D(并且，大致上在沟槽33的底部和磁阻条27之间，假设在沟槽和磁阻条下面的绝缘层很薄的情况下)被保持在尽可能小，例如小于30μm，通常是0.5-10μm。实际上，距离D越小，传感器的灵敏度越大，这是由于集中器34和磁控电阻26之间的间隙表示磁路的中断，那里可以发生一些磁通量线的损失。 [0068] 沟槽33的宽度W取决于用所使用的蚀刻工序能够得到的长宽比。例如，长宽比是1:20，在L＝400μm的情形中，W＝20μm；在L＝500μm的情形中，W＝25μm。在长宽比L/t＝1:10的情形中，最短宽度可以等于12.5μm。在一个实施例中，宽度W能够近似等于相对于B轴对称设置的两个磁控电阻的相互面对侧之间的距离。 [0069] 接着(图11c)，例如通过溅射在底表面20上沉积铁磁层52，并且铁磁层52覆盖沟槽33的侧壁和底壁。铁磁层52由软铁磁材料制成，优选地是钴非晶合金或者透磁合金，并且铁磁层的厚度可以包括在0.5μm和3μm之间，例如1μm。如果通过镀层获得，则该铁磁层52可以具有较大厚度，例如厚达10μm。 [0070] 接着(图11d)，例如经由湿蚀刻或者可替换地通过干蚀刻或者剥离，限定铁磁层52，以便将铁磁层从衬底17的底表面20去除并形成集中器34。然后，晶片50被切成小片，因此获得多个芯片16。 [0071] 作为上述的可替换例，能够去除集中器34的基部34c(图12)，由于对磁场的集中以及关闭磁路有用的零件由臂件34a、34b表示。此外，如图12中所示，也可以去除两个臂件的一个，例如臂件34b。在这种情况下，剩余的臂件34a相对于磁控电阻26对称定位，并且可以让在电桥35的相反支路上的磁控电阻26彼此更接近；例如磁控电阻26能够布置在与工序和形成集中器34的层厚度有关的距离处。例如，在前面背面失准5μm的情形中，磁控电阻26能够被增至彼此大约10μm的距离，但是在容许限度较低的工序的情形中，磁控电阻26之间的距离能够被进一步减少，使得能够节约面积。 [0072] 因此，具有集中器34的传感器15形成使垂直指向(或者分量垂直指向)的外部磁场弯曲至磁控电阻26的磁路，以便生成能够由磁控电阻检测的平行分量。此外，传感器能够集中磁通量，提高传感器的灵敏度。用图6-7的单元件解决方法，磁控电阻26保持对平行于传感器15的磁场敏感，以便单元件解决方法能够被一般地用于其中只存在垂直场的应用中；相反，使用图8-9的电桥解决方法35，可消除平行于传感器的外部场分量。 [0073] 此外，通过在具有传感器15的同一芯片16中集成已知磁阻传感器9，可获得三轴AMR、GMR或者TMR装置，这些装置与非集成解决方法相比精确度改善，这是由于减少了磁控电阻26的失配。 [0074] 此外，实现了对面积的节约以及更紧凑三轴传感器。 [0075] 此外，如至今为止必需的，与竖直组装的情形相比，对垂直场灵敏的单个传感器Z的组装或者三轴传感器的组装证明是相当简化的。 [0076] 与标准AMR传感器相比，在后机械加工的步骤中提供集中器，因此集中器没有危害或影响传感器的其他部件的制造，这些部件包括在同一芯片中集成的用于处理由磁性传感器提供的信号的电子器件，因此大体上没有损害关联的集成电路的可靠性。 [0077] 由本申请人进行的FEM(有限元法)模拟已经在效果上示出，如果在竖直方向上组装，传感器15沿着Z轴具有的灵敏度等于甚至大于图4的已知传感器的灵敏度，而面积相同甚至集成面积减少。 [0078] 使用传感器15，可提供用于电子指南针应用的三轴传感器。 [0079] 例如，通过集成已知类型的两个磁阻传感器X和Y，而没有集中器，能够在单个芯片16中获得电子指南针，如图14所示，这两个传感器60在传感器15旁边关于彼此旋转90°。 [0080] 本文中，电子指南针60包括检测平行于X轴的场分量的第一磁阻传感器61、检测平行于Y轴的场分量的第二磁阻传感器62、和检测平行于Z轴的场分量的本磁阻传感器15(其磁控电阻26具有集中器)。磁阻传感器61、62和15的每个都连接至自己的放大级63(其也消除偏移)，然后连接至以已知方式确定磁场方向的计算级64。 [0081] 可替换地，可仅仅使用两个磁阻传感器，其中像具有集中器的本磁阻15一样构造所述磁阻传感器中的至少一个，并且此外可使用开关系统用于改变电桥配置。例如，图15示出两个磁阻传感器15a、15b相对于彼此旋转90°的实施例。每个磁阻传感器15a、15b都包括在第一电阻器R1和第一输出端42之间设置的第一开关66；和在第二电阻器R2和第二输出端43之间设置的第二开关67。特别是，第一开关66具有两个位置：在第一位置，第一开关66将第一电阻器R1连接至第一输出端42；并且在第二位置，将第一电阻器R1连接至第二输出端 43。同样，第二开关67具有两个位置：在第一位置，第二开关67将第二电阻器R2连接至第二输出端43；并且在第二位置，将第一电阻器R1连接至第一输出端42。 [0082] 第一磁阻传感器15a的开关66、67由同一信号s1控制，并且第二磁阻传感器15b的开关66、67由同一信号s2控制，以便两个磁阻传感器15a、15b能够被独立控制。以这种方式，当开关66、67处于第一位置时，相应的磁阻传感器15a、15b以如上参考图8-10所述的方式工作，检测外场的Z分量，然而当开关66、67处于第二位置中时(并因此，磁阻传感器15a、15b具有图16中所示的等效电路)，每个磁阻传感器15a、15b都测量各自的平面分量(X和Y)，而对沿着Z轴的场分量不敏感。 [0083] 以这种方式，在芯片16中集成的有意提供的控制级70能够通过信号s1、s2控制开关66、67，用于首先获取平面分量(X、Y)然后获取垂直分量(Z)，或者反之亦然，或者用任何所期望的顺序获取。 [0084] 显然，在具有开关66、67的解决方法中，能够交换磁阻传感器15a和/或15b的电阻器R1、R2的横向条29的设置，以便在这个传感器中，磁控电阻26相对于B轴对称，而不是相对于A轴。在这种情形中，实际上，电桥的第一支路会由磁控电阻R2和R4形成，并且电桥的第二支路会由磁控电阻R1和R3形成。因此，用图15中实线表示的开关66、67的设置，磁阻传感器15a、15b检测分别平行于X轴和Y轴指向的磁场的分量，并且当开关66、67处于由虚线表示的位置时，传感器15能检测在平行于Z轴的方向上指向的磁场的分量。 [0085] 此外，如已经提到的，可以仅仅提供两个磁阻传感器15a、15b的一个(可替换地检测方向Z和X与Y之间的一个方向)，并且提供没有集中器且没有开关但是旋转90°的其他传感器，以便检测X和Y方向之间的另一个。 [0087] 例如，能够以不同方式提供磁控电阻26，通过单个段或者通过将铁磁材料加工成型以便其已经具有蜿蜒形状；可以使用多于四个磁控电阻，和/或能够提供多于一个集中器；例如，能够在图9中所示的元件旁设置具有自己的集中器34的另一组磁控电阻26。在这个情形中，该组磁控电阻-集中器将不得不布置在诸如彼此不影响的距离处，并且能够被连接，以便在任何情形中形成惠斯通电桥35，其中的电阻器R1-R4由串联连接的成对电阻器26形成。在这种情形中，由于集中在组成每个磁控电阻26的磁阻条27上的磁场随其到集中器34的边缘的距离灵敏地减少，通过将每个磁控电阻26都分为许多零件，可能以更大的占据面积为代价增加灵敏度。 [0088] 此外，能够在芯片的前方上提供集中器，例如在联结至绝缘层118的不同芯片中提供。例如，图17中示出这种解决方法，其中例如硅的传导材料制成的第二衬底120已经通过凸块(bumps)110联结至第一衬底117。第二衬底120具有面对铁磁材料层制成的集中器134和第一衬底117的绝缘层118的沟槽133，该集中器覆盖沟槽133的侧面和底部，类似于图9的集中器34。在这种情形中，第一和第二衬底被独立加工，从而形成第一衬底117中的主动区24及任何部件，并且从而形成第二衬底120中的集中器134。为此，在联结之前，在第二衬底 120上实行参考图11b-11d描述的步骤。然后，第二衬底120被联结至第一衬底，因此集中器 134相对于磁控电阻26横向偏移并且面对第一衬底117的绝缘层118。 [0089] 图17的解决方法可以允许集中器134的更好地对准，并且不需要后处理步骤。 [0090] 按照另一实施例，在从顶表面19形成绝缘层和磁控电阻之前，形成沟槽和集中器。这种解决方法的实施例在图18、19中示出。在这种情形中，参看图18，类似于参考图11a-11d所描述的，蚀刻第一衬底217，以便形成沟槽233，沟槽233用铁磁层涂盖，然后限定铁磁层从而形成集中器234。如果没有用铁磁层完全填充，则这里的沟槽233由绝缘层235填充。然后，在图19中，如上所述，形成磁控电阻26和连接线30，并且完成绝缘层218。 [0091] 在又一实施例中，如图20所示，在绝缘层中形成集中器。在这个情形中，在形成磁控电阻26和连接线30并且完成绝缘层318以后，绝缘层被蚀刻从而形成沟槽333，铁磁层经沉积和限定从而形成集中器334(类似于图12，在这里是以两个臂件的形式)。在实践中，集中器334的臂件从绝缘层318的自由表面向下延伸至磁控电阻26附近。关于图17-19的实施例，布局与图8相同。 [0092] 这个解决方法具有制造成本低并且对准良好的特性。 [0093] 在图21中，在衬底417中形成第一集中器434，并且在绝缘层418中形成第二集中器435。在这个情形中，第一集中器434与图12的集中器34相同，包括在沟槽433内的两个臂件，并且两个臂件关于磁控电阻26对称设置。第二集中器435从绝缘层418的自由表面向下延伸至磁控电阻26旁边，并且在磁控电阻26的外部边界上对称于此。 [0094] 在图21中，可以通过在绝缘层418中形成薄的沟槽并且用软铁磁材料填充沟槽形成第二集中器，第二集中器可以与第一集中器434相同。 [0095] 以这种方式，如箭头400所示，在磁控电阻26的区域中在水平方向上更好地引导磁力线，并且磁力线由第二集中器435收集，确保磁场被更好地集中，因此增加系统的效率。 [0096] 这个相同的解决方法能够被应用于图7、9、13和19的实施例。另外，可以在图17的第一衬底117中或者在图20的衬底317中形成第二集中器35。 [0097] 如已经提到的，沟槽33的壁能够是倾斜的，甚至倾斜多达45°。 [0098] 此外，图15的传感器15a、15b具有开关66、67的解决方法也能够被用于三维装置，用于检测具有不同应用的磁场。 [0099] 如上所述的各种实施例能够经结合从而提供进一步实施例。按照上述详细说明能够对实施例做出这些及其他变化。通常，在下面权利要求中，所使用的术语不应该被解释为将权利要求限制于说明书和权利要求中所公开的具体实施例，而是应该被解释为包括全部可能的实施例以及这些权利要求所主张的等价物的完整保护范围。因此，权利要求并不限于本公开说明书的内容。 |
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