带有集成磁性传感器的专用集成电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明总体涉及磁性传感器，并且更具体地，涉及具有存储器存储装置的磁性传感器。
【背景技术】
[0002]磁性传感器可以形成于半导体装置中。磁性传感器可以包括一个或更多个永磁体。磁性传感器可以与运动处理单元通信。运动处理单元可以包括处理器和存储器存储装置以用来存储或者检索临时的或者永久的数据。运动处理单元的组件可以形成为专用集成电路。制造附加的组件作为专用集成电路的一部分可以是有益的。
[0003]考虑到这些需要，产生了本公开。已经提供此简要概述以便本公开的本质可以被快速地理解。本公开的更完整的理解能够通过参考接下来的本公开的各种实施例的详细描述结合附图获得。
【发明内容】
[0004]在一个实施例中，公开了一种具有磁性传感器元件和多个磁性存储元件的装置。该装置包括集成电路基板。磁性传感器至少具有一个包含永磁体的磁性传感器元件，该磁性传感器安装在集成电路基板上。多个磁性存储元件中的每个元件具有安装在集成电路基板上的至少一个永磁体。
[0005]在另一个实施例中，公开了一种提供装置的方法。该方法包括提供集成电路基板。磁性传感器安装在集成电路基板上，磁性传感器具有至少一个磁性传感器元件，磁性传感器元件具有永磁体。多个磁性存储元件中的每个元件具有安装在集成电路元件上的至少一个永磁体。
[0006]提供该简要概述以便快速地理解本公开的本质。本公开的更完整的理解能够通过参考接下来的本公开的各种实施例结合附图获得。
【附图说明】
[0007]参考附图描述若干实施例的前面的和其他特征。在这些图示中，相同的组件具有相同的参考标记。说明性的实施例旨在说明而不是限制本发明。这些图示包括以下附图:
[0008]图1示出根据本公开的一个方面的示例主机装置；
[0009]图1A示出根据本公开的一个方面的示例聚合器；
[0010]图2示出根据本公开的一个方面的示例磁性传感器；
[0011]图2A示出根据本公开的一个方面的磁性传感器的另一个示例结构；
[0012]图2B示出根据本公开的一个方面的图2的磁性传感器元件中的一个的永磁体的示例结构；
[0013]图2C示出根据本公开的一个方面的图2的另一个磁性传感器元件的永磁体的示例构造；
[0014]图2D示出根据本公开的一个方面在第一方向施加磁场后的一个磁性传感器元件的永磁体的磁性取向；
[0015]图2E示出根据本公开的一个方面在第二方向施加磁场后的另一个磁性传感器元件的永磁体的磁性取向；
[0016]图3示出根据本公开的一个方面的具有磁性存储阵列的示例存储器；
[0017]图3A示出根据本公开的一个方面的磁性存储阵列的示例磁性存储元件；
[0018]图3B示出描述根据本公开的一个方面的基于施加的磁场的磁隧道结元件的电阻变化关系的曲线图；
[0019]图4示出根据本公开的一个方面的在集成电路基板上的磁性传感器元件和磁性存储元件的示例结构；
[0020]图4A、4C和4D为根据本公开的一个方面的永磁体的交替形状；
[0021]图4B示出根据本公开的一个方面的具有高的宽长比的磁性薄膜的示例B-H曲线；
[0022]图5示出根据本公开的一个方面的示例MEMS装置的横截面。
【具体实施方式】
[0023]为了便于本公开的适合方面的理解，描述本公开的具有示例性运动处理单元的示例性主机装置。参照示例性运动处理单元，描述本公开的具有磁性存储装置的磁性传感器的适合方面的具体结构和操作。
[0024]现在，参照图1，其描述一个示例性主机装置100。主机装置100包括显示器102、应用处理器104、应用存储器106和运动处理单元108(有时称为MPU)，它们全都通过主机总线110通信。
[0025]MPU 108包括处理器112，一个或更多个传感器114，综合专用集成电路116(有时称为综合ASIC)，它们全都通过MPU总线118与彼此通信。一个或更多个外部传感器120可以通过链路122与MPU 108通信。MPU总线118可以配置为传输模拟信号和数字信号两者。本公开的综合ASIC 116可以包括存储器124和磁性传感器126，它们的功能和特性随后会详细描述。存储器124的多个部分可以用来储存MPU 108的操作期间生成的永久的和临时的值。例如，有关传感器的信息、取向信息、在操作期间产生的信号、执行各种操作的时间戳等，可以储存在存储器124的一部分中。
[0026]在一些例子中，MPU408作为集线器从不同的传感器收集信息，并且通过总线110把聚合的信息呈现给应用处理器104。例如，聚合器128可以聚合来自不同的传感器的信息并将聚合的信息呈现给应用处理器104。在一些例子中，可以实施一个或更多个功能模块以实现来自传感器的各种信息的聚合。如本领域技术人员能够理解的，这些功能模块可以作为硬件、软件或者硬件和软件的组合来实施。
[0027]在一些例子中，一个或更多个这样的功能模块可以作为存储在存储器124中的软件函数实施，其由处理器112执行。在一些例子中，这些功能模块中的一些可以作为存储在应用存储器106中的软件函数实施，其由应用处理器104执行。这些函数的结果可以报告回MPU 108ο
[0028]在一个例子中，MPU108被配置为通过总线110将有关主机装置100的取向的信息传递给应用处理器104。有关主机装置取向的信息可以储存在应用存储器106。主机装置上运行的一个或更多个应用程序可以利用存储的有关取向的信息以操控或更改显示器102上显示的信息。在一些例子中，基于有关取向的信息随时间的变化，有关取向的信息可以指示手势。在一些例子中，有关取向的信息可以指示参照固定位置的运动。
[0029]现在，参照图1B，描述了一个示例聚合器128。聚合器128可以包括集成模块130和传感器融合模块132。正如前面所描述的，传感器可以包括一个或更多个陀螺仪、加速计压力传感器、麦克风、光传感器、红外传感器、温度传感器、粒子传感器、触摸感应器、超声波传感器和指南针。在一些例子中，磁性传感器126可以被配置为指南针。陀螺仪的输出被馈送给集成模块130。集成模块130的输出(其指示陀螺仪的输出)以及加速计和指南针的输出都作为输入馈送给传感器融合模块132。产生作为传感器融合模块134的输出的聚合的传感器信息。在一些例子中，参照参考轴，聚合的传感器信息可以对应于指示装置的取向的信号。在一些例子中，参考轴可以对应于轴，该轴对应于地球的重力。如本领域技术人员能够理解的，这些功能模块中的一个或更多个可以作为存储在存储器124中的软件函数实施，其由处理器112执行。在一些例子中，这些功能模块中的一些可以作为存储在应用存储器106中的软件函数实施，其由应用处理器104执行。这些函数的结果可以报告回MPU 108。
[°03°] 现在，参照图2，将描述一个不例磁性传感器126。磁性传感器126包括一个或更多个磁性传感器元件202、204、206和208。磁性传感器元件202、204、206和208被配置为使得磁性传感器元件的电阻由于外部磁场而发生变化。磁性传感器元件的电阻变化基于外部磁场的方向和广度。在一个例子中，外部磁场可以是地球磁场。每个磁性传感器元件可以耦合到电压源和开关元件，例如晶体管。基于施加到磁性传感元件的外部磁场，流过磁性传感器元件的电流将会发生变化。
[0031]在一些例子中，磁性传感器元件可以包括沿给定方向取向的钉扎层或永磁体。在本公开中，钉扎层和永磁体可以交换使用。在一些例子中，具有钉扎层的磁性传感器元件可以是巨磁阻传感器(或有时称为GMR传感器KGMR传感器包括两个磁层和设置在两个磁层之间的导电层。在一些例子中，一个磁层可以是钉扎层。在一些其他例子中，具有钉扎层的磁性传感器元件可以是磁隧道结元件(有时称为MTJ元件)JTJ元件的结构和操作将随后描述。有选择地配置磁性传感器元件以及测量电流变化能够有助于确定施加的外部磁场的方向。这个接下来将进一步解释。
[0032]磁性传感器元件202、204、206和208可以分别包括永磁体202’、204’、206’和208’。在一个例子中，磁性传感器元件202和206的永磁体202 ’和206 ’沿X轴取向。永磁体202 ’和206 ’的取向用箭头210和214示出。磁性传感器元件204和208的永磁体204 ’和206 ’沿与X轴正交的轴取向，例如Y轴。永磁体204’和208’的取向用箭头212和216示出。沿垂直于永磁体的取向的轴施加的外部磁场造成的最大量的电阻变化。例如，平行于永磁体的取向施加的磁场呈现了对于在永磁体取向的方向流动的电流的最大电阻。而且，垂直于永磁体取向施加的磁场呈现了对于在永磁体取向的方向流动的电流的最小电阻。
[0033]因此，参考已知取向的外部磁场，例如地球磁场，磁性传感器元件202、204、206和208的永磁体的取向的布置能够检测出传感器的取向。例如，在配置为惠斯通电桥的电阻器桥中，每个磁性传感器元件可以表示电阻器，用来基于外部磁场测量通过该桥的电流。
[0034]如本领域技术人员