用于制造霍尔传感器的方法与流程

本发明涉及一种霍尔传感器。此外，本发明涉及一种用于制造霍尔传感器的方法。
背景技术：
：所使用的霍尔材料的载流子可运动性越高并且霍尔材料的结晶质量越好，霍尔传感器性能越好。此外，霍尔材料的结晶质量取决于运动的载流子在霍尔材料的晶体缺陷上的偏差。材料硅具有以下缺点：硅不是好的霍尔材料，因为载流子的可运动性低。但是硅能够集成到asic工艺中，使得对于构造和连接技术产生低的成本，并且因此霍尔传感器是小的。已知的是具有适中性能的集成的硅霍尔传感器。附加地，已知由inas(铟砷化物)、insb(铟锑化物)和gaas(镓砷化物)制成的单独的、分立的霍尔传感器，其中，所述材料具有较高的霍尔系数。例如在insb中载流子的可运动性比硅中的载流子的可运动性大出约40倍。该区别呈二次方地引入到霍尔传感器的电流消耗中，需要该电流消耗实现期望的信号强度。以该方式能够实现比具有硅的霍尔传感器好出约1600倍的霍尔传感器。已知下面的材料和载流子的可运动性：材料载流子的可运动性[cm2/v-1/s-1]硅约1300insb单晶体约40000至约78000insb传感器约25000在制造分立的霍尔传感器时，需要高温来实现好的结晶质量。这通过在霍尔材料沉积时的高温或通过后置的微区熔化方法来实现，在该微区熔化方法中，具有霍尔材料的衬底在热线材下方沿着该热线材受引导，使得熔化温度(在insb的情况下为525℃)在局部被超过。然而，在超过约400℃的温度下asics的可靠性受损，更确切地说，作用持续时间越长并且温度越高，受损就越严重。因此，insb、gaas、inas和其他霍尔传感器只能够作为单独的、分立的元件使用，所述元件不集成到asic中。这一方面不利地导致在构造和连接时的高成本，另一方面不利地导致非常大的模块，所述模块不能有利地用于现代的电子器具。技术实现要素：因此，本发明的任务是，提供一种改进的霍尔传感器。根据第一方面，所述任务通过一种霍尔传感器来解决，该霍尔传感器具有：-具有asic的晶片；-设置用于晶片的隔离层，其中，隔离层以施加到晶片上或集成在晶片中的方式构造；和-布置在隔离层上的霍尔层，其中，借助于激光如此加热霍尔层，使得所述霍尔层至少区段式地再结晶。根据第二方面，所述任务通过一种用于制造霍尔传感器的方法来解决，所述方法具有以下步骤：-提供具有asic的晶片；-构造施加到晶片上的或集成到晶片中的隔离层；-将霍尔层布置在隔离层上；并且-借助于激光如此加热霍尔层，使得霍尔层至少区段式地再结晶。有利地，通过对霍尔层进行这种热处理能够提供具有载流子的明显改进的可运动性的霍尔传感器。优选地，这由此实现：激光将霍尔层的材料至少加热得靠近熔点并且加热得超过该熔点。通过隔离层阻止有害的热能侵入到晶片的asic或专用电路中，由此asic有利地不受激光热量的损害。以该方式可以提供以下霍尔传感器，在该霍尔传感器中，霍尔元件集成到传感器中。以该方式有利的是，不需要霍尔传感器的混合实施方案，因为对于霍尔传感器而言不需要附加的单独的芯片。由此有利地支持具有霍尔传感器的电子器具(例如智能手机)的平坦的结构类型。所述霍尔传感器和所述方法的有利扩展方案是从属权利要求的主题。所述霍尔传感器的有利扩展方案的特征在于，隔离层至少区段式是多孔的。以该方式可以更进一步提升隔离层的热隔离作用，由此能够实现对晶片中的asic的改进保护。此外，由此更可能借助于激光熔化霍尔层。以该方式可以将已知的、由微机械装置组成的结构使用于霍尔传感器。所述霍尔传感器的另一有利扩展方案的特征在于：隔离层具有至少一个空穴。以该方式可以实现霍尔传感器的特定技术的构型，该构型从隔离层的由此实现的膜片的低热容量中受益。所述方法的有利扩展方案设置为，借助于激光对整个霍尔层进行热处理。以该方式可以在一次性调节之后使激光在霍尔层的整个表面上有能效地移动。所述方法的另一有利扩展方案设置为，在进行热处理之前借助于激光对霍尔层如此进行结构化，使得形成用于霍尔效应的感测结构。以该方式可以由于霍尔层的预结构化实现：接下来通过激光所进行的热处理有利地只须局限于感测结构。所述方法的另一有利扩展方案设置为，借助于激光仅在以下部位上处理霍尔层，在所述部位上设置用于霍尔效应的感测结构。由此有利地支持：借助于激光的定位装置可以识别用于霍尔效应的感测结构，由此可以有效率地并且短暂地运行激光。此外，以该方式不必对霍尔层的经热处理的区域的边缘进行后处理。所述方法的另一有利扩展方案设置为，借助于保护层、例如铝层来防止晶片的asic受激光的照射。由此在激光以不期望的方式照射经过用于霍尔效应的感测结构旁边的情况下，使激光的照射能量不造成损害。由此可以防止敏感的专用集成电路受损害。下面通过其他特征和优点根据多个附图详细描述本发明。在此，所有特征在不取决于其在说明书和在附图中的示图并且不取决于其在权利要求中的回引的情况下形成本发明的主题。附图尤其考虑用于说明本发明基本的原理并且不必按正确比例来实施。附图说明在附图中示出：图1霍尔传感器的组件的横剖面视图；图2对图1的组件的霍尔层所进行的激光处理的原理示图；图3至6借助于激光对霍尔层所进行的热处理的流程；图6至8借助于激光对霍尔层所进行的热处理的另一流程；图9至11借助于激光对霍尔层所进行的热处理的另一流程；图12霍尔传感器的另一组件的横剖面视图；图13霍尔传感器的另一组件的横剖面视图；图14至16霍尔传感器的多个替代的组件的横剖面视图；和图17根据本发明的方法的实施方式的流程。具体实施方式通过本发明提出，首先在低沉积温度(约250℃-约400℃)下将霍尔层沉积在具有晶片和隔离层的组件上，并且接着以激光暂时地照射霍尔层，使得由此在霍尔层中发生再结晶过程并且以该方式提高霍尔层的载流子的可运动性。图1示出具有晶片10的霍尔传感器的组件的横剖面视图，该晶片具有构造在其中的专用集成电路(asic，未示出)，其中，在晶片10上布置热隔离层20。热隔离层20可以例如是硅氧化物、硅氮化物、氮氧化物、聚酰亚胺、低k电介质、多孔硅、多孔氧化物、所提到材料中的具有真空空穴的材料或类似材料。但是替代地或附加地，隔离层20可以已经包含或集成在具有asic的晶片10中。然后将霍尔层30例如以insb、gaas、inas或其他iii-v-半导体材料的形式沉积到隔离层20上。在将隔离层20集成到晶片10中时，隔离层20的几何延伸尺度根据霍尔层30的几何延伸尺度构型。图2示出与图1相同的组件并且应该表明，霍尔层30暂时地并且至少区段式地通过电磁照射源、优选激光40来进行热处理。激光40的照射作用在图2中通过箭头来表明。激光40的热能穿透霍尔层30、侵入到隔离层20中并且在那被吸收。以该方式可以使激光40的热量不作用到晶片10中，并且以该方式不对专用电路(asic)产生损害。图3至5示出用于制造霍尔传感器的方法的原理性过程工序。激光40产生激光光斑41，该激光光斑在霍尔层30上运动，并且由此引起霍尔层30的局部的、暂时的加热并且由此引起霍尔层30的再结晶。有利地，也可以使用其他成束的光、例如ir激光。在图3中表明，由激光40生成的激光光斑41区段式地在霍尔层30上受引导。最终，由此首先使霍尔层30的材料液化，然后建立霍尔层30的再结晶区域31，在该再结晶区域中存在上述提高的载流子或电子运动性。如在图4和5中可看出，激光光斑41以局部限定的方式直线地在霍尔层30上运动，使得如在图5可看出的那样最终建立用于霍尔效应的十字形感测结构(“霍尔十字”)，该感测结构处于约10μm至约200μm的数量级内并且设置为用于探测霍尔效应。在图6至8中表明替代的过程工序，其中，在该情况下，霍尔层30的整个表面被激光光斑41扫过，使得由此再结晶区域31在霍尔层30的整个表面上延伸。有利地，在该情况下，相比于图3至5的过程工序必须更少地实施激光40的接通和关断，由此支持激光40的更简单并且更有能效的运行。在图9至11中示出另一替代的过程工序。在该情况下，与图3至8的过程工序相同，首先将霍尔层30整面地沉积在隔离层20上。然后使霍尔层30结构化并且去除未使用的材料(例如借助于平板印刷、蚀刻、漆移除等等)。以该方式，在霍尔层30上产生用于霍尔效应的感测结构，如在图9中所示出的那样，激光光斑41定位到该感测结构上。因此，通过激光光斑41在感测结构上的运动限界霍尔层30到感测结构上的再结晶过程。有利地，以该方式不需要借助于离子射束源对感测结构的边缘进行后处理，由此不损害感测结构的边缘。为了阻止激光照射能够在霍尔层30旁边到达具有asic或专用集成电路的晶片10中并由此可能会损伤该asic或专用集成电路，设置为，在隔离层20中在霍尔层30下方布置保护层50或中间层。在此，保护层50例如可以构造为由铝制成的反射层(“光保护盾”)，该反射层将有害的激光射束反射到隔离层20中。图12示出具有这种反射层的霍尔传感器的组件。图13示出具有反射层变体的霍尔传感器的横剖面视图，该反射层在该情况下至少部分贯通地或穿孔地构造。以该方式可以构造电贯通接触部60，该贯通接触部将霍尔层30与晶片10的专用集成电路导电地连接。以该方式可以有利地提高霍尔层30与asic或者说专用集成电路之间的电连接的数量。显然也可以考虑具有另外一个或具有多个保护层50的组件。图14再次示出霍尔传感器的组件的基本形状的横剖面。图15示出隔离层20的变体，该隔离层在该情况下至少区段式多孔地构造。在此，隔离层20的结构化借助于已知的微机械方法(mems工艺)产生。以该方式可以再提升隔离层20的热隔离作用，由此可以有利地减少激光40的用于对霍尔层30进行热处理的电功率消耗。图16示出隔离层20的另一变体，该隔离层在该情况下具有至少一个空穴21，该空穴优选填充以真空。以该方式在隔离层20的与霍尔层30邻接的上侧上提供隔离层20的膜片状结构，该结构由于其低热容量而可以用于特定的霍尔传感器。最终，由此能够以有利的方式使微机械结构覆以霍尔层30。由此可以有利地提高针对霍尔传感器元件的设计多样性。也可考虑图14至16中所示出的隔离层20的任意组合。图17示出根据本发明的方法的实施方式的原理性流程。在步骤200中提供具有asic的晶片10。在步骤210中构造施加到晶片10上的或集成到晶片10中的隔离层20。在步骤220中将霍尔层30布置在隔离层20上。最后在步骤230中借助于激光40如此实施霍尔层30的加热，使得霍尔层30至少区段式地再结晶。概括地，通过本方法提出一种用于制造霍尔传感器的方法和一种由此制造的霍尔传感器，其中，首先在低温下将霍尔层沉积到隔离层上，然后为了提高载流子可运动性通过激光进行后处理。这通过由于激光的暂时加热而在霍尔层内部生成的再结晶过程实现，其中，霍尔层的加热至少靠近霍尔层的熔点发生，并且优选超过该熔点发生。通过将霍尔层布置在隔离层的限定表面上而支持：使温度敏感的专用电子电路或者说asic(例如用于霍尔传感器的分析处理电路)尽可能保持不受损害。此外，由此支持整个组件的简单并且平坦的构造，因为霍尔元件可以完全集成到传感器中。本发明使得能够以有利的方式例如制造基于iii-v-半导体霍尔传感器的电罗盘，该电罗盘能够集成到较小的包装单元中。本领域专业人员也优先地实现未描述的实施方式，而不会偏离本发明的核心。当前第1页12