具有带有永久磁体的磁传感器的装置的制造方法
【专利说明】具有带有永久磁体的磁传感器的装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是2014年I月7日提交的第14/149，779号美国专利申请的部分继续申请并且要求所述申请的优先权。本申请还是2013年10月31日提交的第61/898，377号美国临时申请的非临时申请并且要求所述申请的优先权。第14/149，779号美国专利申请以及第61/898，377号美国临时申请的内容以其全文引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003]本发明大体涉及具有带有永久磁体的磁传感器的装置，且更确切地说，涉及在不同方向上被磁化的永久磁体。
【背景技术】
[0004]磁传感器可以形成于半导体装置中。磁传感器可以包含一个或更多个永久磁体。如果准许永久磁体移动，那么永久磁体会在特定方向上被磁化，往往趋向与地球的磁级(即，地球的磁北极以及磁南极)对准。嵌入装置中的具有可移动永久磁体的磁传感器可以经配置以基于可移动永久磁体参照地球磁场的位置的改变来测量装置的取向的改变。
[0005]例如，为了参照给定的X轴线测量改变，优选地使永久磁体沿着Y轴线被磁化。另一方面，如果为了(例如)在正交于X轴线的方向上参照给定的Y轴线测量改变，那么优选地使永久磁体沿着X轴线被磁化。
[0006]一般来说，通过在所期望的方向上施加磁场而使永久磁体被磁化并且在给定的方向上被定向。内置有永久磁体以测量一个以上方向上的改变的磁传感器要求永久磁体在不同方向上被磁化。在一些示例中，这些磁传感器是装置的部分并且经进一步处理以形成这些装置。在进一步处理期间，具有永久磁体的磁传感器可能经受例如高温等外部影响。一旦形成装置，这些高温便可能影响磁传感器的性能。在一些示例中，可能需要将这些外部影响的效果降至最低。
[0007]本公开是考虑到这些需求而产生。已经提供此简要概述使得可以快速理解本公开的性质。参照结合附图进行的本公开的各种实施例的以下详细描述可以获得对本公开的更全面理解。
【发明内容】
[0008]在一个实施例中，公开了一种具有磁传感器的装置。所述装置包含具有装置层的衬底。磁传感器形成于装置层上并且包含第一永久磁体。第一永久磁体具有至少一个交替的铁磁(FM)层和反铁磁(AFM)层，其中在FM层与AFM层之间安置有缓冲层。第一永久磁体在高于AFM层的阻挡温度的温度下在第一方向上被磁化。多个装置垫被耦接到磁传感器。集成电路(IC)衬底具有多个IC垫，其中所述多个装置垫在高于第一永久磁体的AFM层的阻挡温度的接合温度下选择性地共晶接合到所述多个IC垫。
[0009]在又一实施例中，公开了一种用于提供具有磁传感器的装置的方法。所述装置包含具有装置层的衬底。磁传感器形成于装置层上并且包含第一永久磁体。第一永久磁体具有至少一交替的铁磁(FM)层和反铁磁(AFM)层，其中在FM层与AFM层之间安置有缓冲层。第一永久磁体在高于AFM层的阻挡温度的温度下在第一方向上被磁化。多个装置垫被耦接到磁传感器。集成电路衬底具有多个IC垫，其中所述多个装置垫在高于第一永久磁体的AFM层的阻挡温度的接合温度下选择性地共晶接合到所述多个IC垫。
[0010]提供此简要概述使得可以快速理解本公开的性质。参照结合附图进行的本公开的优选实施例的以下详细描述可以获得对本公开的更全面理解。
【附图说明】
[0011]参照附图描述若干实施例的前述特征以及其它特征。在附图中，相同部件具有相同参考标号。所说明的实施例是用来说明而不是限制本发明。附图包含以下各图:
[0012]图1示出根据本公开的一个方面的具有在两个不同方向上被磁化的永久磁体的磁传感器；
[0013]图2A示出根据本公开的一个方面的磁传感器的第一永久磁体；
[0014]图2B示出根据本公开的一个方面的磁传感器的第二永久磁体；
[0015]图2C示出根据本公开的一个方面的耦接到反铁磁层的铁磁层的示例磁化曲线(B-H曲线)；
[0016]图3A示出根据本公开的一个方面的在第一方向上施加磁场之后的第一永久磁体的磁取向；
[0017]图3B示出根据本公开的一个方面的在第二方向上施加磁场之后的第一永久磁体以及第二永久磁体的磁取向；
[0018]图4A、图4B以及图4C示出根据本公开的一个方面的永久磁体的替代形状；
[0019]图5示出根据本公开的一个方面的衬底的平面图；
[0020]图5A示出根据本公开的一个方面的图5的具有第一永久磁体的衬底沿着第一轴线的截面；
[0021]图5B示出根据本公开的一个方面的图5A的具有沟槽以及电垫的衬底的截面；
[0022]图5C示出根据本公开的一个方面的图5的具有第二永久磁体的衬底沿着第二轴线的截面；
[0023]图6A示出根据本公开的一个方面的经受高温的磁膜的示例B-H曲线；以及
[0024]图6B示出根据本公开的一个方面构造的示例永久磁体。
【具体实施方式】
[0025]为促进对本公开的自适应方面的理解，描述具有在两个不同方向上被磁化的永久磁体的示例性磁传感器。参照示例性磁传感器描述本公开的永久磁体的自适应方面的特定构造以及操作。
[0026]图1示出根据本公开的实施例的MEMS装置100。MEMS装置100是示例性双轴线磁力计。MEMS装置100示出为包含质量块102和104、第一磁体组106、第二磁体组108、第三磁体组110以及第四磁体组112。MEMS装置100进一步包含锚定物114、弹簧116和118、以及感测元件 120、122、124、126、120’、122’、124’ 和 126’。
[0027]第一磁体组106以及第二磁体组108安置在质量块102的一端的表面上。第三磁体组110以及第四磁体组112安置在质量块104的一端的表面上。第一磁体组106以及第二磁体组108各自具有多个第一永久磁体136。第三磁体组110以及第四磁体组112各自具有多个第二永久磁体138。多个第一永久磁体136在第一方向上被磁化并且多个第二永久磁体138在第二方向上被磁化。稍后将详细地描述第一永久磁体136以及第二永久磁体138的构造以及特征。
[0028]四个感测元件120、122、124和126实质上定位在质量块104的中间。感测元件120至IJ 126沿着X轴线安置。质量块102实质上相对于质量块104旋转90度。感测元件120’到126’定位在质量块104的中间并且实质上沿着y轴线定位。感测元件128和130安置在质量块104的侧面上，第三磁体组110以及第四磁体组112位于同一侧面上并且沿着X轴线被定位。所述多个第二永久磁体138沿着y轴线被磁化，如通过箭头128所示。感测元件132和134定位在质量块192的侧面上，第一磁体组106以及第二磁体组108位于同一侧面上并且沿着y轴线被定位。所述多个第一永久磁体136沿着X轴线被磁化,如通过箭头130所示。质量块102从弹簧116悬吊下来。质量块104从弹簧118悬吊下来。
[0029]在一些示例中，感测元件可以配置为电容器，具有一对电极以及在所述对电极之间的电介质。如所属领域的技术人员所了解，空气可以形成电介质。当电容器中的所述对电极之间的间隙增大时，电容值减少，并且当所述对电极之间的间隙减小时，电容值增加。通过在电桥的每一臂中放置一个增加的电容以及一个减少的电容完成对对应于X轴线中的磁场改变(例如，基于外部磁场Bx)以及y轴线中的磁场改变(例如,基于外部磁场By)的两个输入的检测。
[0030]例如，第一电极140可以形成感测元件120和122的电极中的一者。第二电极142可以形成感测元件124和126的电极中的一者。当施加外部磁场Bx(在正X方向上)时，第三磁体组110以及第四磁体组112在顺时针方向上旋转。这会使第一电极140以及第二电极142移动，从而导致形成感测元件120、122、124和126中的每一者的所述对电极之间的间隙的改变。所述对电极之间的间隙的改变导致相对应的感测元件120、122、124和126的电容值的改变。
[0031]类似地，第三电极144可以形成感测元件120’和122’的电极中的一者。第四电极146可以形成感测元件124’和126’的电极中的一者。当施加外部磁场By (在正y方向上)时，第一磁体组106以及第二磁体组108在逆时针方向上旋转。这会使第三电极144以及第四电极146移动，从而导致形成感测元件120’、122’、124’和126’中的每一者的所述对电极之间