本发明总体涉及微电子器件，并且更具体地涉及包含磁性传感器部件的微电子器件。
背景技术
磁性传感器部件(例如磁通门磁力计传感器)可以被集成到微电子器件中，用于降低成本和系统尺寸。磁性传感器部件的参数是零场偏移，其可以被理解为在施加的零级磁场处的参数的值。零场偏移已经表现出受到微电子器件的可磁化结构特征件(例如焊盘中的镍层)的密度和接近度的影响。传统的半导体处理技术通常产生随机对齐的可磁化结构特征件，这增加了整体零场偏移的可变性。这可能导致降低磁性传感器的精度和/或额外的校准成本。
技术实现要素：
在描述的示例中，通过施加磁场来形成包含磁性传感器部件和可磁化结构特征件的微电子器件，以使可磁化结构特征件的磁矩与施加的磁场对齐。随后中断施加磁场。在施加的磁场中断之后，可磁化结构特征件的磁矩保持对齐。
附图说明
图1描绘了包含磁性传感器部件和可磁化结构特征件的示例微电子器件。
图2描绘了包含磁性传感器部件的组装在封装件中的示例微电子器件。
图3a和图3b描绘了在对齐可磁化结构特征件的磁矩的示例方法中的微电子器件，该微电子器件包含磁性传感器部件和可磁化结构特征件。
图4a和图4b描绘了估计施加到微电子器件的磁场的期望取向的示例方法，该微电子器件包含磁性传感器部件和可磁化结构特征件。
图5描绘了估计施加到微电子器件的磁场的期望取向的另一示例方法，该微电子器件包含磁性传感器部件和可磁化结构特征件。
图6描绘了将磁场施加到微电子器件的示例方法，该微电子器件包含磁性传感器部件和可磁化结构特征件。
图7描绘了将磁场施加到微电子器件的另一示例方法，该微电子器件包含磁性传感器部件和可磁化结构特征件。
具体实施方式
附图不按比例绘制。一些示出的行为或事件可以以不同的顺序发生和/或与其他行为或事件同时发生。此外，并非所有示出的行为或事件都是需要根据示例实施例来实现方法。
微电子器件包含磁性传感器部件，例如磁通门磁力计传感器、霍尔传感器或磁阻传感器。微电子器件还包含可磁化结构特征件，例如焊盘中的镍层或镍合金层、密封环或封装件引线。可磁化结构特征件具有磁矩，其有助于磁性传感器部件处的磁场。
通过施加磁场、使可磁化结构特征件的磁矩与施加的磁场基本上平行对齐以形成微电子器件。随后中断施加磁场，例如通过从磁场中移除微电子器件或者通过关闭磁场源。在中断施加的磁场之后，可磁化结构特征件的磁矩保持对齐。所施加的用于对齐磁矩的磁场明显强于在微电子器件制造和处理中遇到的杂散场，例如至少10毫特斯拉(mt)。按照一致取向对齐多个类似微电子器件的磁矩可以有利地减少微电子器件的磁性传感器部件的零场偏移的变化。
施加的磁场可以以特定取向被定向，使得可磁化结构特征件的所得磁矩提供磁性传感器部件的期望的低的零场偏移和/或期望的一致的零场偏移。用于产生可磁化结构特征件的期望磁矩的施加的磁场的特定取向可以根据经验和/或通过例如有限元建模的计算被确定。
可以施加磁场，同时微电子器件是包含其他类似器件的半导体晶片的一部分。可替代地，可以在将微电子器件组装在封装件(例如表面贴装封装件)中之后施加磁场。
图1描绘了包含磁性传感器部件和可磁化结构特征件的示例微电子器件。微电子器件100可以被形成在包含半导体材料的衬底102中和衬底102上。例如，衬底102可以是硅衬底、绝缘体上的硅(soi)衬底，或具有半导体材料外延层的硅衬底。衬底102还可以包括在衬底102的半导体材料上方的介电层和互连。微电子器件100包括形成在衬底102中的具有例如晶体管的有源组件的电路104。如图1所示，微电子器件100进一步包括作为差分磁通门磁力计芯的磁性传感器部件106。磁性传感器部件106可以被形成在衬底102中或衬底102的顶表面108处，如图1所示。电路104可以为磁性传感器部件106提供信号调节。
微电子器件100包括可磁化结构特征件110，可磁化结构特征件110包含例如镍的可磁化材料。可磁化结构特征件110在图1中被示出为包含镍层的焊盘110。焊盘110提供到电路104的电连接，并且可能直接电连接到磁性传感器部件106。其他可磁化结构特征件在该示例的范围内。例如，其他可磁化结构特征件可以包括电路104中的镍硅化物层或围绕衬底102的周边的密封环。每个可磁化结构特征件110具有磁矩112，在图1中如箭头表示磁矩112的方向。由于外部磁场被施加到微电子器件100，磁矩112在预定方向上基本上彼此平行。因此，磁性传感器部件106的零场偏移可以在期望的范围内，有利地增加包括微电子器件100的系统的精度。可以通过调整施加的磁场的取向来选择磁矩112的取向，使得可以有利地最小化磁性传感器部件106的零场偏移的量级。例如，磁矩112的取向可以平行于衬底102的顶表面108，并且垂直于磁通门磁力计芯106的场测量轴114。
微电子器件100可以可选地包括虚设可磁化结构特征件116，虚设可磁化结构特征件116包含可磁化材料并且被配置为类似于可磁化结构特征件110。虚设可磁化结构特征件116不是微电子器件100的电路104的功能元件，并且可能未与电路104电连接。虚设可磁化结构特征件116在图1中被示出为虚设焊盘116。虚设可磁化结构特征件116的其他配置在该示例的范围内。虚设可磁化结构特征件116还具有磁矩112，其平行于可磁化结构特征件110的磁矩112取向。虚设可磁化结构特征件116的目的是例如通过提供组合的可磁化结构特征件110和虚设可磁化结构特征件116的磁矩112的对称布置来进一步减小磁性传感器部件106的零场偏移的量级和/或变化。
图2描绘了包含磁性传感器部件的另一示例微电子器件。在该示例中，微电子器件200包括封装件218中的磁性传感器部件206，封装件218在图2中被示为表面贴装封装件218。有源电路可以与磁性传感器部件206集成，如参考图1中描述的。可替代地，有源电路可以在封装件218中，与其上设置有磁性传感器部件206的衬底分离。在该示例中，封装件218包括可磁化结构特征件220，例如包含铁或镍的引线或端子。每个可磁化结构特征件220具有磁矩222，在图2中箭头表示磁矩222的取向。磁矩222在预定取向上基本彼此平行，这是由于在将微电子器件200组装在封装件218中之后将外部磁场施加到微电子器件200。因此，磁性传感器部件206的零场偏移可以在期望的范围内。可以通过调节施加的磁场的取向来选择磁矩222的取向，使得可以有利地最小化磁性传感器部件206的零场偏移的量级。
在该示例的一个版本中，微电子器件200可以包含附加的可磁化结构特征件210(在图2中被示为焊盘210)，其具有彼此平行对齐的磁矩，例如参考图1中描述的。在对齐封装件218的可磁化结构特征件220的磁矩222之前，可以可选地对齐焊盘210的磁矩。可替代地，焊盘210的磁矩可以与封装件218的可磁化结构特征件220的磁矩222同时对齐。
图3a和图3b描绘了在对齐可磁化结构特征件的磁矩的示例方法中的微电子器件，该微电子器件包含磁性传感器部件和可磁化结构特征件。参考图3a，微电子器件300可以形成在包含半导体材料的衬底302中和衬底302上，例如参考图1中描述的。微电子器件300包括具有例如晶体管的有源组件的电路304。微电子器件300进一步包括磁性传感器部件306，在图3a中示出如霍尔板。磁性传感器部件306可以设置在衬底302的顶表面308处，如图3a所示。
微电子器件300包括含有可磁化材料的可磁化结构特征件。可磁化结构特征件在图3a中被示为焊盘310和围绕在顶表面308上方的衬底302的周边的密封环324。在该示例中，焊盘310和密封环324包含镍层。其他可磁化结构特征件在此示例的范围内。微电子器件300可以可选地包括包含可磁化材料的虚设可磁化结构特征件316。可磁化结构特征件310、324和316中的每一个均具有磁矩312，在图3a中箭头表示磁矩312的取向。图3a描绘了在对齐磁矩312之前的微电子器件300；磁矩312具有随机的取向和量级。
参考图3b，具有足够强度的磁场326(在图3b中用箭头326表示磁场326的取向)施加到微电子器件300，使可磁化结构特征件310、324和316的磁矩312平行于磁场326对齐。磁场326明显强于微电子制造和处理中遇到的杂散场。在该示例中所做的实验表明，至少10mt的磁场就足够了。
可以通过将微电子器件300插入磁场326已经存在的区域来施加磁场326。可替代地，可以通过使用电流产生磁场326来施加磁场326，同时微电子器件300设置在用于磁场326的区域中。施加磁场326足够的时间以使得在中断施加磁场326之后，磁矩312保持彼此平行地取向。在该示例中所做的实验表明，在室温下施加磁场326至少60秒就足够了。通过从磁场326保持存在的区域中移除微电子器件300，可以中断磁场326的施加。可替代地，可以通过关闭用于产生磁场326的电流来中断磁场326的施加，同时微电子器件300被设置在用于磁场326的区域中。在中断施加磁场326之后，磁矩312保持彼此平行取向，从而获得参考图1描述的优点。
图4a和图4b描绘了估计施加到微电子器件的磁场的期望取向的示例方法，该微电子器件包含磁性传感器部件和可磁化结构特征件。参考图4a，微电子器件400可以是测试器件，或者可以是可交付器件，其是随后将被出售的器件。在该示例的一个版本中，微电子器件400是测试器件，微电子器件400可以在结构上类似于可交付器件或基本上与可交付器件相同，这可能是由于与可交付器件同时形成或者使用与可交付器件相同的工艺顺序形成。微电子器件400可以被形成在包含半导体材料的衬底402中和衬底402上，例如参考图1描述的。微电子器件400包括磁性传感器部件406，例如图4a中描绘的磁阻传感器、各向异性磁阻(amr)传感器、巨磁阻(gmr)传感器或隧道磁阻(tmr)传感器。微电子器件400包括包含可磁化材料的在图4a中被示出为焊盘410的可磁化结构特征件410。微电子器件400可以可选地包括电路，图4a中未示出。微电子器件400可以包括虚设可磁化结构特征件，图4a中未示出。每一个可磁化结构特征件410具有磁矩412，在图4a中箭头表示磁矩412的取向。
将具有测试取向和测试强度的测试磁场426施加到微电子器件400。可磁化结构特征件410的磁矩412通过测试磁场426彼此平行对齐。磁矩412可以基本上与测试磁场426平行。例如，测试磁场426可以参考图3b所述被施加。随后中断施加测试磁场426。在中断测试磁场426之后，磁矩412保持彼此平行对齐。
参考图4b，评估磁性传感器部件406以确定磁性传感器部件406的一个或多个参数(例如零场偏移)的值。可以由测试设备评估磁性传感器部件406，测试设备在图4b中示出为电耦合到微电子器件400的信号发生器430和示波器432。
根据微电子器件400的磁性传感器部件406的参数的值来估计施加到可交付器件的磁场的期望取向。可以重复参照图4a和图4b描述的步骤以获得磁性传感器部件406的参数的值的范围。参考图4a和图4b描述的步骤可以使用测试磁场426的不同取向和强度来重复，以使得能够更准确地估计施加到可交付器件的磁场的期望取向。类似于微电子器件400的多个微电子器件可被用于重复参考图4a和图4b描述的步骤，以使得能够更准确地估计施加到可交付器件的磁场的期望取向。
图5描绘了估计施加到微电子器件的磁场的期望取向的另一示例方法，该微电子器件包含磁性传感器部件和可磁化结构特征件。微电子器件500包含在图5中被示出为单芯磁通门磁力计的磁性传感器部件。微电子器件500可以可替代地类似于参考本文描述的任何示例描述的微电子器件。
在该示例中，包括可磁化结构特征件的微电子器件500的磁特性被从计算机可读存储器单元534检索，并且被用在计算机536上运行的计算机程序中以根据施加到微电子器件的磁场的取向和强度的相应值估计磁性传感器部件的一个或多个参数(例如，零场偏移)的值。该计算机程序包括存储在计算机536的一个或多个计算机可读存储器组件中的指令和可能的数据值。微电子器件500在图5中被示出为计算机536的监视器上的图像。在该示例的一个版本中，可以形成并测量微电子器件500以提供存储在计算机可读存储器单元534中的磁特性的值。在可替代版本中，可以在不形成微电子器件500的情况下估计磁特性。估计的参数值与磁场的取向和强度的相应值之间的关系被描绘为由计算机程序产生的图表538。根据估计的参数值和磁场的取向和强度的相应值估计施加到微电子器件500的磁场的期望取向。
图6描绘了将磁场施加到微电子器件的示例方法，该微电子器件包含磁性传感器部件和可磁化结构特征件。在该示例中，衬底晶片640中包括微电子器件600，该衬底晶片640包括半导体材料。在衬底晶片640中包括具有磁性传感器部件和可磁化结构特征件的多个其他微电子器件642。微电子器件600可以类似于本文示例中描述的微电子器件。例如，衬底晶片640可以是体硅晶片、soi晶片或具有半导体材料外延层的硅晶片。衬底晶片640还可以包括介电层和半导体材料上的互连。由于同时地形成并具有相同的设计，其他微电子器件642可以与微电子器件600基本相同。
足够强的磁场626(例如至少10mt)施加到在衬底晶片640中的微电子器件600和其他微电子器件642，在图6中用箭头626表示磁场626的取向。磁场626的施加引起微电子器件600和其他微电子器件642中的可磁化结构特征件的磁矩与磁场626平行对齐。可以例如使用亥姆霍兹线圈644施加磁场626。在实际实践中，亥姆霍兹线圈644可以明显大于衬底晶片，以提供磁场626的期望均匀性。通过提供用于形成磁场626的通过亥姆霍兹线圈644的电流并且随后通过将衬底晶片640插入到亥姆霍兹线圈644之间的区域中来施加磁场626。可替代地，磁场626可以通过以下步骤被施加：在亥姆霍兹线圈644之间的区域中设置衬底晶片640，并且随后通过向亥姆霍兹线圈644提供电流来产生磁场626。磁场626被施加足够的时间，使得微电子器件600和其他微电子器件642中的可磁化结构特征件的磁矩在中断施加磁场626之后，保持彼此平行对齐。磁场626的施加随后例如通过从亥姆霍兹线圈644之间的区域中移除衬底晶片640或者通过关闭亥姆霍兹线圈644中的电流而被中断。对齐在衬底晶片640中的微电子器件600和其他微电子器件642中的可磁化结构特征件的磁矩，可以有利地降低微电子器件600和其他微电子器件642的制造成本。
图7描绘了将磁场施加到微电子器件的另一示例方法，该微电子器件包含磁性传感器部件和可磁化结构特征件。在该示例中，微电子器件702被单一化，并且可能如图7所示被组装在封装件718中。封装件718可以包括可磁化结构特征件，例如包含铁或镍的引线或端子。足够强的磁场726(例如至少10mt)施加到微电子器件702和封装件718，在图7中用箭头726表示磁场726的取向。磁场726的施加引起微电子器件702和封装件718中的可磁化结构特征件的磁矩与磁场726平行对齐。可以通过将微电子器件702插入到磁场726已经存在的区域中(例如，插入到图7所示的海尔贝克器件744中)来施加磁场726。
可替代地，可以通过将微电子器件702设置在用于磁场726的区域中并随后使用电流源产生磁场726来施加磁场726。施加磁场726达足够的时间，使得在中断施加磁场726之后，微电子器件702和封装件718中的可磁化结构特征件的磁矩保持彼此平行对齐。随后例如通过从磁场726移除微电子器件702或通过关闭磁场726来中断施加磁场726。将微电子器件702和封装件718中的可磁化结构特征件的磁矩对齐同时可以有利地降低封装的微电子器件702的制造成本。同时对齐微电子器件702和封装件718中的可磁化结构特征件的磁矩可以进一步为缺少磁化设备的生产线中制造的微电子器件702提供低且一致的零场偏移。
在权利要求的范围内，在所描述的实施例中可以进行修改，并且其他实施例也是可能的。