CN102132405B - 用于具有集成能量存储器件的集成电路的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于传感器的方法和装置，所述传感器用于提供传感器输出，至少部分地形成在衬底上以接收所述传感器输出并且提供IC输出信号的集成电路模块(6)，具有用于经由开关元件(D1)接收电压供应信号的电压输入端和用于接收所述IC输出信号的信号输入端以及用于提供电压输出信号的输出端的输出电路(18)，以及耦合到所述输出电路的所述电压输入端以在所述电压供应信号的中断期间提供功率的集成功率存储元件(Cp)，其中所述功率存储元件包括通常与所述衬底平行的至少一层。

Description

用于具有集成能量存储器件的集成电路的方法和装置
背景技术
如本领域所公知的，存在对于特定应用有用的各种传感器。例如，磁传感器对于检测感兴趣对象的移动，例如旋转是有用的。传感器器件可以包括提供到用于向器件上的电路供电的调节器的电源电压。电压供应的小规模功率中断能够导致器件的不稳定输出状态。
发明内容
本发明的示例性实施例提供用于集成电路的方法和装置，所述集成电路具有集成功率存储元件以在相对小的功率中断期间维持所述集成电路的输出。利用这种设置，可以在由于松散的线路、连接、用户操控、振动等等导致的功率中断存在时维持传感器/器件的输出状态。尽管结合某些电路、传感器和配置表示和描述了本发明的示例性实施例，但是应理解的是，本发明的实施例可用于通常期望在电源电压中断期间维持功率的集成电路。
在本发明的一个方面中，一种集成电路包括：传感器，用于提供传感器输出；集成电路模块，至少部分地形成在衬底上以接收所述传感器输出并且提供IC输出信号；输出电路，具有用于经由开关元件接收电压供应信号的电压输入端、用于接收所述IC输出信号的信号输入端以及用于提供电压输出信号的输出端；以及集成功率存储元件，耦合到所述输出电路的所述电压输入端以在所述电压供应信号的中断期间提供功率，其中所述功率存储元件包括通常与所述衬底平行的至少一层。
所述集成电路可以进一步包括下面特征中的一个或者多个：所述至少一层包括通常与所述衬底平行的第一和第二导电层以及设置在所述第一和第二导电层之间的电介质层，使得所述第一和第二导电层以及所述电介质层形成电容器，其中所述集成功率存储元件包括所述电容器，所述集成功率存储元件包括形成在所述至少一层中用于形成电感器的线圈，用于接收电源电压并且向所述输出电路提供经调节的输出电压的电压调节器，在所述第一和第二导电层中邻近磁场传感器的至少一层中形成槽，以用于降低所述第一和第二导电层中的涡电流，所述槽包括所述第一导电层中的第一槽以及所述第二导电层中的第二槽，其中所述第一和第二槽具有不同的几何形状，所述槽包括所述第一导电层中的第一槽以及所述第二导电层中的第二槽，其中所述第一和第二槽具有基本上类似的几何形状，所述传感器包括霍尔元件，所述传感器包括磁阻元件，所述电容器与所述衬底的至少百分之三十的面积重叠，并且所述电容器在大约1.0平方毫米中提供从大约50pF到大约500pF的电容。
在本发明的另一方面中，一种方法包括：提供用于提供传感器输出的传感器；提供集成电路模块，所述集成电路模块至少部分地形成在衬底上以接收所述传感器输出并且提供IC输出信号；提供输出电路，所述输出电路具有用于经由开关元件接收电压供应信号的电压输入端、用于接收所述IC输出信号的信号输入端以及用于提供电压输出信号的输出端；并且提供集成功率存储元件，所述集成功率存储元件耦合到所述输出电路的所述电压输入端以在所述电压供应信号的中断期间提供功率，其中所述功率存储元件包括通常与所述衬底平行的至少一层。
所述方法可以包括下面特征中的一个或者多个：所述至少一层包括通常与所述衬底平行的第一和第二导电层以及设置在所述第一和第二导电层之间的电介质层，使得所述第一和第二导电层以及所述电介质层形成电容器，其中所述集成功率存储元件包括所述电容器，所述集成功率存储元件包括形成在所述至少一层中用于形成电感器的线圈，用于接收电源电压并且向所述输出电路提供经调节的输出电压的电压调节器，在所述第一和第二导电层中邻近磁场传感器的至少一层中形成槽，以用于降低所述第一和第二导电层中的涡电流，所述槽包括所述第一导电层中的第一槽以及所述第二导电层中的第二槽，其中所述第一和第二槽具有不同的几何形状，所述槽包括所述第一导电层中的第一槽以及所述第二导电层中的第二槽，其中所述第一和第二槽具有基本上类似的几何形状，所述传感器包括霍尔元件，所述传感器包括磁阻元件，所述电容器与所述衬底的至少百分之三十的面积重叠，并且所述电容器在大约1.0平方毫米中提供从大约150pF到大约400pF的电容。
在本发明的另一方面中，一种车辆包括：传感器，用于提供传感器输出；集成电路模块，所述集成电路模块至少部分地形成在衬底上以接收所述传感器输出并且提供IC输出信号；输出电路，所述输出电路具有用于经由开关元件接收电压供应信号的电压输入端、用于接收所述IC输出信号的信号输入端以及用于提供电压输出信号的输出端；以及集成功率存储元件，所述集成功率存储元件耦合到所述输出电路的所述电压输入端以在所述电压供应信号的中断期间提供功率，其中所述功率存储元件包括通常与所述衬底平行的至少一层。
附图说明
通过下面的附图描述，将更加充分地理解本发明的前述特征以及本发明本身，在附图中：
图1是具有用于功率中断的集成能量存储的器件的示意性表示；
图1A是具有用于功率中断的集成能量存储的器件的进一步示意性表不；
图2是设置在管芯上方的功率电容器的示意性表示；
图2A是设置在管芯上方的功率电感器的示意性表示；
图3A是根据本发明示例性实施例具有片上功率电容器的器件的俯视图；
图3B是图3A的器件沿着线A-A截取的截面图；
图4是具有多个片上功率电容器的器件的示意图；
图5是示出了制造具有片上功率电容器的器件的示例性步骤序列的流程图；
图6A是具有包括至少一个各自片上功率电容器的多个芯片的集成电路的示意性描述；
图6B是图6A的集成电路的侧视图；
图6C是交叉指型的(interdigitated)片上功率电容器的图解表示；
图7是具有包括第一片上功率电容器的第一衬底以及具有第二片上功率电容器的第二衬底的集成电路的图解表示；
图8A是倒装芯片配置的多芯片多片上功率电容器集成电路的侧视图；
图8B是图8A的集成电路的俯视图；
图9是具有包括用于涡电流降低的槽的片上功率电容器的器件的示意性描述；
图9A是具有包括用于涡电流降低的槽的片上功率电容器的器件的侧视图；以及
图10是示出了用于提供具有包括涡电流降低的片上功率电容器的器件的示例性步骤序列的流程图。
具体实施方式
通常，本发明的示例性实施例提供包括集成能量存储器的的集成电路(例如传感器)，所述集成能量存储器在相对小的功率中断期间存储用于维持所述传感器/器件的输出状态的本地功率。在某些应用中，例如含铁对象的磁场感测，期望在短时间的功率中断期间维持传感器器件的输出状态。通过利用相对大的集成电容器，所述集成电容器具有位于所述电容器下方的电路，更多的管芯面积可用，同时存储在所述电容器或者其它能量存储元件中的能量能够维持短功率中断期间的输出状态。示例性的功率中断包括在受到由于例如移动、或者手持消费类电子器件的用户的操控、或者例如在遇到碰撞或者不平坦道路时车辆运动而导致的振动时松散的线路或者连接器导致间歇性连接。
应理解的是，本发明的示例性实施例可用于宽范围的集成电路、诸如磁场传感器和加速度计的传感器、以及诸如车辆传感器和消费类器件的产品。存在对于功率中断期间可用的本地能量源的需要的宽范围应用对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。
图1示出了用于具有集成本地能量存储器以在电源电压中断期间提供功率的传感器的示例性电路器件10。所述器件包括用于接收电源电压信号Vsupply并且输出经调节的电压Vreg的电压调节器2。由经调节的电压信号Vreg供电的传感器4向集成电路模块6提供传感器输出信号，所述集成电路模块6也接收经调节的电压信号。提供用于所述器件的输出信号Vout的输出电路8经由二极管D1接收经调节的电压信号Vreg。集成功率电容器Cp耦合到二极管D1的阴极与输出电路8输入端之间的点。
图1A示出了与图1的实施例10类似的另一实施例10’，其增加了功率损失管理模块12、振荡器14和逻辑电路16。逻辑电路16在功率损失期间保持逻辑状态并且在功率返回时允许所述电路恢复。振荡器14能够在功率损失期间被停止以保存逻辑电路16中的功率。功率管理电路12输出在功率损失期间有效的保持信号。将所述保持信号提供到振荡器14和逻辑电路16。在其它实施例中，所述逻辑状态可以用于在公知的位置重新启动集成电路6。
应理解的是，代替二极管，可以使用任何适合的开关元件来隔离输出电路。还应理解的是，应该将开关元件更广泛地理解为包括二极管、晶体管以及适合于在功率中断期间选择性地从功率存储元件向期望的一个或者多个电路元件导电能量的任何类型的开关。图1示出了能够以本领域的普通技术人员容易意识到的方式通过增加和/或删除元件、改变连接以及以其它方式改变以满足特定应用需要而容易地进行修改的示例性电路配置。例如，可以将经调节的电压间接地提供到IC电路。
应理解的是，电源电压Vsupply的任何功率中断的持续时间相对较短，例如小于几百毫秒，并且通常小于几十到几百微秒的数量级。通常，在电源电压Vsupply存在时，调节器2提供恒定电压Vreg以对整个电路供电。如果电源电压Vsupply关闭，则经调节的电压信号Vreg下降到期望水平以下的某一值。在这种情况下，集成功率电容器Cp向输出电路提供恒定电压，Vcap＝Vreg-～0.7V。
应理解的是，除了二极管以外的各种其它配置也可以用于实现类似的功能，具有比二极管的0.7V下降更低的电压下降。从集成电路模块4到输出电路8的连接是用于向输出块传送数据信号的输入。
应理解的是，在经调节的电压Vreg关闭时由将被供电的电路确定在电源中断期间本地功率所需的电容器Cp的尺寸。通常，与集成电路中的传统电容器相比较，该电容器尺寸相对较大。在示例性实施例中，功率电容器Cp处于几百pF的数量级，例如100pF到2000pF。取决于所利用的电容器层的数量，电容可以更大。典型地，对于1.0平方毫米面积的电容器中2kA到4kA的电介质厚度来说，电容处于大约50pF到大约500pF的数量级。在其它实施例中，电容范围从大约150到大约400pf。面积的示例性范围是大约0.5mm2到大约1.5mm2。应理解的是，所述面积可以比这些面积更小和更大。
图2示出了管芯52的示例性实施例50，管芯52在所述管芯上方具有集成功率电容器54。在一个实施例中，集成功率电容器54覆盖所述管芯面积的30％以上。
通常，可以通过向电路制造工艺增加附加的金属和电介质层来实现集成功率电容器Cp。由于集成功率电容器对于某些应用来说对其电容值不要求很高的精确度，所以可以利用低成本的光刻工艺来降低附加层的成本。在一些情况下，在电路上放置集成功率电容器电极之前，可以期望使用诸如CMP(化学机械抛光)的工艺以平坦化集成电路的表面。CMP步骤可以允许较薄的电介质厚度层，这又将实现器件电容的增加或者在较小面积中实现相同电容。
还应注意到，可以执行多层的电容器工艺以实现较小管芯面积中的较大电容值。例如，对于三层金属BiCMOS工艺来说，该器件将增加金属4、电介质和金属5、以及随后的最终管芯钝化层。在其它实施例中，电容器可以由金属4、电介质、金属5、电介质、金属6以及随后的最终钝化制成。通常，将最接近该工艺的法向金属层的金属层接地以防止在任何下层的电路中任何不期望的效应，例如栅极泄露效应。
本发明的示例性实施例可用于电路，通常在该电路中可以将电路设置为睡眠以节约功率，但是输出级应该维持在最新已知状态。在使用可能例如由于松散的线路或者松散的连接器导致的具有间歇性功率连接的电子连接器的某些汽车应用或者消费类电子器件中，这可能也是被期望的。应注意到，尽管图1示出了电容器仅向输出级提供功率，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，在某些其它应用中，可以期望为存储器电路或者也位于管芯上的其它子电路供电。
再次参考图1，集成功率电容器Cp位于经调节电压的内侧，从而保护电容器Cp免受任何ESD，或者可能损坏电容器的电介质的其它电压事件。在其它实施例中，集成功率电感器能够在功率突变或者功率去除事件期间为子电路供电。
如图2A所示，在另一实施例中，可以将集成能量存储元件设置为功率电感器54’而不是图2的功率电容器54。集成电感器54’的制造可以与电容器制造类似，除了产生电感器的线路的几何形状通常比电容器具有更小的特征尺寸。应理解的是，将铁磁材料应用到集成电感器能够改善电感值。还应理解的是，如果实现铁磁材料结合磁场传感器的使用，应该在设计中考虑铁磁材料对要感测的场或者传感器本身的效应。该器件还可用于一个或者多个换能器元件位于隔离衬底而不是用于调节换能器信号并且提供集成电路输出的集成电路上的情况，所述换能器元件包括但不限于霍尔效应、GMR、AMR、MTJ、加速度计、压力、化学、生物或者温度。电感器或者交叉指型的电容器(参见下面的图6C)的优点包括仅利用位于下层电路顶部上的一个附加金属层来实现。
图3A-B示出了根据本发明具有用于功率中断的片上功率电容器102的磁传感器100实施例的示例性实施例。在所示出的实施例中，传感器100是具有VCC端子104和接地端子106的两线路霍尔效应类型传感器。电容器102能够存储能量以在电压供应功率中断期间向输出电路8(图1)或者其它电路提供功率。
应理解的是，本发明的实施例可用于期望解决功率中断的宽范围的集成电路和传感器，例如加速度计、压力传感器、磁场传感器。
第一金属层116设置在衬底116上并且介于第一和第二绝缘层120、122之间的可选的第二层118设置在第一金属层116上方。第一和第二金属层116、118为器件层112提供例如互连和路由。第一和第二绝缘层120、122可以例如设置为层间电介质和/或钝化层。
第一和第二导电层124、126由电介质材料128分隔开以在衬底上方形成片上电容器102。电容器102由另一绝缘层130覆盖。在示例性实施例中，电容器102通过第二绝缘层122与第二金属层118分隔开并且电隔离。
在示例性实施例中，衬底或者管芯110(例如硅)包括层112、116、120、118和/或122中的集成电路(IC)，其中以本领域普通技术人员公知的方式形成电路。器件层112可以包括形成磁传感器100的一部分的霍尔元件114。器件层可以包括形成集成电路所需的各种层，包括但不限于植入或者掺杂层、多晶硅、外延层、氧化物或者氮化物层。
尽管示出和描述了特定的层堆叠，但是应理解的是，具有不同的分层顺序以及更多和更少金属和其它层的其它实施例也在本发明的范围内。此外，可以增加附加的导电层以形成附加电容器来满足特定应用的需要。
功率电容器Cp可以使用各种电介质材料，包括但不限于硅氮化物、例如二氧化硅的硅氧化物、钽氧化物、铝氧化物、陶瓷、玻璃、云母、聚酯(例如聚酯薄膜)、KAPTON、聚酰亚胺(例如HD微系统公司的玻璃增强聚酰亚胺(Pyralin))、苯并环丁烯(BCB，例如陶氏化学公司的甲基环戊烯醇酮)和聚降冰片烯(例如Promerus公司的Avatrel)。以较高的介电常数和在亚微米范围内生成例如厚度为3000到5000埃的一致薄膜的能力为基础，无机电介质可能对于一些应用是优选的。
在对于层间电介质或者最终的钝化材料合适的情况下可以使用这些相同电介质。在层间电介质的情况下，选择平坦性好并且对于在第二金属层118和导电层124之间的使用具有低介电常数的材料是有利的。这将降低从金属层118上的线路到例如可以是接地平面的导电层124的信号的任何不期望的耦合。
对于包括硅、砷化镓、绝缘体上硅(SOI)等的传感器，可以使用各种适合的材料提供器件层。此外，可以使用各种材料来提供形成电容器的金属层和导电层。示例性金属和导电层材料包括铜、铝、合金和/或其它适合的金属。
还应理解的是，本发明的实施例可以包括磁阻元件的使用。对于磁阻器件来说，可以在衬底的顶部上增加传感器材料。
如这里所使用的，术语管芯是指具有相关联的电路或者电子器件元件的衬底，该衬底可以是绝缘体上的半导体或者半导体层，例如SOI衬底。管芯上的电路可以包括例如二极管和晶体管的半导体器件以及例如电阻器、电感器和电容器的无源器件。
如图4所示，可以分离第二导电层304以形成多个电容器，示出为第一和第二电容器306、308(在第一导电层302对于该第一和第二电容器306、308处于相同电势的情况下)。同样显而易见的是，也可以分割第一导电层302以形成单独的电容器，尽管根据应用情况可能要求增加键合焊盘。
应理解的是，可以进行第一和第二导电层302、304的分配以实现特定应用的电容要求。此外，可以分割第一和第二导电层以在管芯上方形成任何实际数量的电容器。
图5示出了用于制造具有集成功率电容器的器件的示例性步骤序列。通常，在执行集成电路工艺之后执行集成电容器的制造，这也可以被称为基础工艺。
在步骤400中，在衬底上方形成第一和第二金属层。在一个特定实施例中，基础工艺包括用于互连和路由的两个金属层以及最终的钝化。可以期望改变基础工艺上的最终钝化，这可能典型地包括氧化物和氮化物层。在第二金属层之后，在步骤402中，沉积层间电介质。而且，这是要在基础工艺中执行最终钝化的位置。层间电介质可以是氧化物、氮化物或者诸如聚酰亚胺或BCB的有机电介质。诸如BCB的材料的优点在于其很好地平坦化下层衬底并且实现平的表面以用于随后的电容器沉积。在步骤404中，然后对层间电介质进行构图以打开至下层集成电路中的键合焊盘的连接。
在步骤406中，然后在晶圆上沉积导电层并且对其进行构图以形成电容器电极中的一个。在所示出的实施例中，下电容器电极连接到键合焊盘，而不是下层电路的任何其它部分。在一些情况下，可以期望在集成电路的其它键合焊盘上具有下电容器层，尽管这些焊盘不连接到电容器电极。在步骤408中，沉积且构图电容器电介质。电介质材料可以是氮化硅或者其它适合的材料。在步骤410中，在晶圆上沉积电容器的第二导电层并且对其进行构图以形成电容器的顶部电极。使电容器的上层作为独立焊盘允许在具有片上电容器的集成电路的最终测试期间测试电介质击穿。在步骤412中，向具有电容器以及用于键合焊盘的构图开口的集成电路涂敷最终的钝化层。
图6A和6B示出了具有包括第一片上功率电容器504的第一管芯502和包括第二片上功率电容器508的第二管芯506的示例性集成电路500。可以设置在器件层507上方的第一电容器504包括其间具有电介质材料514的第一和第二导电层510、512。可以在第一管芯502中形成可选的传感器元件516。
第二电容器508可以类似地包括第三和第四导电层518、520以及绝缘层522。对于第二管芯506来说，第三导电层518可以设置在器件层524上方。
第一和第二电容器504、508可以由各自的可选绝缘层(未示出)覆盖。
尽管将第一和第二片上功率电容器表示为位于各自衬底上方，但是应理解的是，在其它实施例中，片上电容器的一个或者多个位于各自衬底下方。通常，形成片上电容器的导电层通常与各自衬底平行。应理解的是，电容器的几何形状可以发生变化。例如，在图6C所示的另一实施例中，可以处理一个导电层或者多个导电层以形成片上交叉指型的功率电容器。在一个实施例中，对单个导电层进行构图以形成片上交叉指型的电容器。在另一实施例中，可以对多个导电层进行构图以形成一个或者多个片上交叉指型的电容器。应理解的是，用于形成电容器的电介质材料的属性与电容器的阻抗相关。
应理解的是，在其它实施例中，第一管芯502可以具有多个片上功率电容器。即，可以例如通过刻蚀划分第一和第二金属层510、512以形成第一管芯的两个片上电容器。类似地，可以划分第三和第四导电层以为第二管芯提供多个片上电容器。此外，管芯中的一个或者两个可以具有片上功率电容器。此外，设计实施例具有多于两个管芯，其中至少一个管芯具有片上功率电容器。设计其它实施例具有包括各种配置的各种应用。例如，诸如磁传感器元件的传感器可以设置在一个管芯中、两个管芯中和/或多个管芯中。可以设置具有片上功率电容器的集成电路作为宽范围的电路类型，包括传感器、片上系统、处理器等等。
在一个实施例中，第一和第二管芯502、506由诸如硅的相同材料形成。在其它实施例中，第一和第二管芯由不同材料形成。示例性材料包括Si、GaAs、InP、InSb、InGaAsP、SiGe、陶瓷和玻璃。
图7示出了具有第一和第二管芯604、606的示例性集成电路600，每一个管芯具有各自的片上功率电容器608、610，以用于在电压供应中断期间提供功率。第一管芯604包括传感器元件612。在一个特定实施例中，传感器元件是霍尔元件。第二管芯606包括用于支撑传感器元件612并且提供输出信息(例如用于传感器的位置输出信息)的电路。
集成电路600包括用于为传感器提供输入/输出连接的引线指状物614a-d。如上所述，可以在第二管芯606上的引线指状物614和输入/输出焊盘615之间形成诸如引线键合的连接。可以提供用于接地、VCC和/或信号的连接/焊盘。尽管未示出，应理解的是，也可以提供用于第一管芯604和引线指状物之间的连接的焊盘。
在其它实施例中，只有一个管芯具有片上电容器。例如，仅管芯606具有片上电容器610，管芯604不具有片上电容器。
此外，各自的第一和第二管芯焊盘616、618使能第一和第二管芯604、606之间的电气连接。应理解的是，对于管芯之间的期望连接，可以提供任何实际数量的管芯焊盘。
应理解的是，本发明的多管芯实施例可以具有各种配置，例如倒装芯片实施例。
例如，图8A和8B示出了具有包括片上功率电容器的多个管芯的倒装芯片配置。集成电路700包括设置在引线框704上的第一管芯或者衬底702。第一片上功率电容器706形成在第一管芯702的一部分的上方。可选的传感器元件707可以形成在第一管芯中。
第二衬底或者管芯708例如通过焊球710耦合在第一管芯702的顶部。第二管芯708可以包括传感器元件712。第二片上功率电容器714设置在第二管芯708上。
键合引线可以将键合焊盘716耦合到引线框上的引线指状物(未示出)。
如上所注意到的，可以由相同材料或者不同材料提供第一和第二管芯702、708。示例性材料包括Si、GaAs、InP、InSb、InGaAsP、SiGe、陶瓷和玻璃。此外，第一和第二管芯中的感测元件可以是相同类型的器件或者不同类型的器件。示例性传感器元件包括霍尔效应、磁阻、巨磁阻(GMR)、各向异性磁阻(AMR)和隧道磁阻(TMR)传感器。如上所述，可以设计各自片上电容器706、714的尺寸以实现期望的阻抗。
图9示出了根据本发明示例性实施例具有在管芯908上方形成电容器906的上层902和下层904的示例性电容器片上电容器功率900，其中形成在电容器层中的第一槽910用于降低在霍尔元件912周围产生的涡电流。在所示出的实施例中，第二槽914形成在第二霍尔元件916周围的电容器层中。
如本领域所公知的，在存在变化的磁场(例如围绕电流承载导体的磁场)时，可以在导电层中诱发涡电流。涡电流形成趋于导致较小磁场的闭合回路以使得霍尔效应元件经历比否则以其它方式经历的磁场更小的磁场，从而导致更低的灵敏度。此外，如果与涡电流相关联的磁场不一致或者关于效应元件不对称，则所述霍尔效应元件也可能产生不期望的偏移电压。
一个或者多个槽910趋于降低传感器附近的总路径(例如直径或者路径长度)，这降低了闭合回路的涡电流效应，其中涡电流在磁场传感器附近的电容器的导电层中行进。将可以理解的是，其中有涡电流行进的闭合回路的降低的尺寸导致更小的涡电流，该更小的涡电流对于诱发涡电流的AC磁场产生更小的本地影响。因此，由于一个或者多个槽，具有霍尔效应元件的电流传感器或者其它器件的灵敏度较少地受到涡电流的影响。
代替在霍尔效应元件周围旋转的涡电流，槽910导致到霍尔元件的每一侧的涡电流。尽管由涡电流产生的磁场是添加的，但是与没有槽的单个涡电流相比较，总幅度场强度由于涡电流增加的邻近性而更小。
图9A示出了包括具有与霍尔元件相关设置的槽952的片上功率电容器的器件950的侧切图。器件950与图3B的传感器具有一些共性，其中类似的附图标记指代类似的元件。槽952形成在形成电容器的导电层124、126和电介质层128中。
应理解的是，可以按照宽范围的配置形成任何数量的槽以满足特定应用的需要。在所示出的实施例中，与位于管芯中的霍尔效应元件相关地在电容器层中形成槽，例如从邻近霍尔元件的位置延伸到电容器的边缘。槽降低了涡电流在霍尔元件周围的流动并且增强了传感器/器件的整体性能。
应理解的是，术语槽应该被广泛理解为覆盖一个和/或两个电容器层的导电性的中断。例如，槽可以包括几个相对大的孔以及具有相对高密度的较小孔。此外，术语槽并不旨在指代任何特定的几何形状。例如，槽包括宽范围的规则的和不规则的形状，例如锥形、椭圆形等等。此外，应理解的是，一个或者多个槽的方向/角度可以改变。而且，显而易见的是，可以期望以传感器的类型为基础来定位一个或者多个槽。应理解的是，槽可以在电容器的上层和下层中具有不同的几何形状。例如，图9B示出了仅形成在片上电容器的下层中的槽910’。该实施例可以屏蔽传感器免受例如由传感器附近的另一电气线路引起的外部噪声。
通常，在片上电容器的上板和下板中具有槽是优选的。然而，应理解的是，由于上板更远离下板(即，更临近磁传感器的板)(假设类似的金属厚度)，仅位于电容器下板中的槽将比仅位于电容器的上板中的槽更大程度地降低涡电流，并且因而对磁传感器的灵敏度具有更小的影响。通常，期望去除位于霍尔板上方的导体，即电容器的板。由于其几何形状，直接位于霍尔板上方或者该板附近的电流将比离开甚至几十微米的电流具有更大的影响。
槽可以关于磁传感器和/或管芯具有任何实际的几何形状和取向以满足特定应用的需要。将槽1016示出为关于电容器的边缘成角度的槽的一个示例配置。
图10示出了用于提供用于与图5具有一些相似性的片上电容器的涡电流降低的示例性步骤序列，其中类似的附图标记表示类似的元件。在示例性实施例中，步骤406’包括对第一导电层进行构图以包括用于降低涡电流的槽。类似地，步骤410’包括将第二导电层构图为所述槽。
应理解的是，可以对图10中的步骤进行容易地修改、重新排序等等，以满足特定应用的需要。例如，可以使用针对每一层使用单个掩模来提供导电层和电介质的构图以包括槽，或者可以在电容器完成之后形成槽。其它这种变化对于本领域的普通技术人员来说也是显而易见的。
尽管这里包含的示例性实施例讨论了具有诸如用于功率中断的集成功率存储的传感器的器件的使用，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，也可以使用具有各种磁场传感器的其它类型器件来代替霍尔元件或者与霍尔元件组合使用。例如，所述器件可以使用各向异性磁阻(AMR)传感器和/或巨磁阻(GMR)传感器。在GMR传感器的情况下，GMR元件旨在覆盖包括多种材料堆叠的传感器的范围，例如：线性螺旋阀、隧道磁阻(TMR)、磁隧道结(MTJ)或者巨磁阻(CMR)传感器。在其它实施例中，传感器包括后向偏置磁体。应理解的是，术语管芯和衬底可以互换使用。
尽管主要结合集成电路传感器并且尤其是磁传感器示出和描述了本发明，但是应理解的是，本发明可用于通常期望提供集成能量存储以在相对短的电源电压中断期间提供功率的集成电路。此外，尽管将片上功率电容器示出为位于管芯上方，但是应理解的是，设计实施例以使片上电容器位于管芯下方。即，形成片上电容器的导电层通常与管芯所在的平面平行。在一个实施例中，交叉指型的电极也可以用于在单层金属中形成片上电容器。
应理解的是，可以使用各种适合的制造工艺来形成具有片上电容器的传感器，包括但不限于双极、DMOS、双CMOS、CMOS工艺以及这些工艺与其它工艺的组合。
尽管这里包含的示例性实施例讨论了霍尔效应传感器的使用，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，也可以使用其它类型的磁场传感器来代替霍尔元件或者与霍尔元件组合使用。例如，该器件可以使用各向异性磁阻(AMR)传感器和/或巨磁阻(GMR)传感器。在GMR传感器的情况下，GMR元件旨在覆盖包括多种材料堆叠的传感器的范围，例如：线性螺旋阀、隧道磁阻(TMR)或者巨磁阻(CMR)传感器。在其它实施例中，传感器包括后向偏置磁体。
已经描述了本发明的示例性实施例，现在对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，也可以使用结合其概念的其它实施例。这里包含的实施例不应该限于所公开的实施例而是应该仅由所附权利要求的精神和范围限定。这里引用的所有公开物和参考文献都通过引用的方式将其全部并入本文。

Claims (28)

1.一种集成电路，包括：
传感器，用于提供传感器输出；
集成电路模块，至少部分地形成在衬底上以接收所述传感器输出并且提供IC输出信号；
输出电路，具有用于经由开关元件接收电压供应信号的电压输入端、用于接收所述IC输出信号的信号输入端以及用于提供电压输出信号的输出端；以及
集成功率存储元件，耦合到所述输出电路的所述电压输入端以在所述电压供应信号的中断期间提供功率，其中所述功率存储元件包括通常与所述衬底平行的至少一层。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述至少一层包括：
通常与所述衬底平行的第一和第二导电层；以及
设置在所述第一和第二导电层之间的电介质层，使得所述第一和第二导电层以及所述电介质层形成电容器，其中所述集成功率存储元件包括所述电容器。
3.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述电容器包括交叉指型结构。
4.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述集成功率存储元件包括形成在所述至少一层中用于形成电感器的线圈。
5.根据权利要求1所述的集成电路，还包括用于接收电源电压并且向所述输出电路提供经调节的输出电压的电压调节器。
6.根据权利要求2所述的集成电路，其中在所述第一和第二导电层中的至少一个导电层中形成槽，以用于降低所述第一和第二导电层中的涡电流。
7.根据权利要求6所述的集成电路，其中所述槽包括所述第一导电层中的第一槽以及所述第二导电层中的第二槽，其中所述第一槽和所述第二槽具有不同的几何形状。
8.根据权利要求6所述的集成电路，其中所述槽包括所述第一导电层中的第一槽以及所述第二导电层中的第二槽，其中所述第一槽和所述第二槽具有基本上类似的几何形状。
9.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述传感器包括霍尔元件。
10.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述传感器包括磁阻元件。
11.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述电容器与所述衬底的至少百分之三十的面积重叠。
12.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述电容器在1.0平方毫米中提供从50pF到500pF的电容。
13.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述电容提供从150pF到400pF的电容。
14.一种用于形成集成电路的方法，包括：
提供用于提供传感器输出的传感器；
提供集成电路模块，所述集成电路模块至少部分地形成在衬底上以接收所述传感器输出并且提供IC输出信号；
提供输出电路，所述输出电路具有用于经由开关元件接收电压供应信号的电压输入端、用于接收所述IC输出信号的信号输入端以及用于提供电压输出信号的输出端；以及
提供集成功率存储元件，所述集成功率存储元件耦合到所述输出电路的所述电压输入端以在所述电压供应信号的中断期间提供功率，其中所述功率存储元件包括通常与所述衬底平行的至少一层。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述至少一层包括：
通常与所述衬底平行的第一和第二导电层；以及
设置在所述第一和第二导电层之间的电介质层，使得所述第一和第二导电层以及所述电介质层形成电容器，其中所述集成功率存储元件包括所述电容器。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述电容器至少部分地成交叉指状。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述集成功率存储元件包括形成在所述至少一层中用于形成电感器的线圈。
18.根据权利要求14所述的方法，还包括用于接收供应电压并且向所述输出电路提供经调节的输出电压的电压调节器。
19.根据权利要求15所述的方法，其中在所述第一和第二导电层中的至少一个导电层中形成槽，以用于降低所述第一和第二导电层中的涡电流。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述槽包括所述第一导电层中的第一槽以及所述第二导电层中的第二槽，其中所述第一槽和所述第二槽具有不同的几何形状。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述槽包括所述第一导电层中的第一槽以及所述第二导电层中的第二槽，其中所述第一槽和所述第二槽具有基本上类似的几何形状。
22.根据权利要求14所述的方法，其中所述传感器包括霍尔元件。
23.根据权利要求14所述的方法，其中所述传感器包括磁阻元件。
24.根据权利要求15所述的方法，其中所述电容器与所述衬底的至少百分之三十的面积重叠。
25.根据权利要求15所述的方法，其中所述电容器在1.0平方毫米中提供从150pF到400pF的电容。
26.一种车辆，包括：
传感器，用于提供传感器输出；
集成电路模块，至少部分地形成在衬底上以接收所述传感器输出并且提供IC输出信号；
输出电路，具有用于经由开关元件接收电压供应信号的电压输入端、用于接收所述IC输出信号的信号输入端以及用于提供电压输出信号的输出端；以及
集成功率存储元件，耦合到所述输出电路的所述电压输入端以在所述电压供应信号的中断期间提供功率，其中所述功率存储元件包括通常与所述衬底平行的至少一层。
27.根据权利要求26所述的车辆，其中所述至少一层包括
通常与所述衬底平行的第一和第二导电层；以及
设置在所述第一和第二导电层之间的电介质层，使得所述第一和第二导电层以及所述电介质层形成电容器，其中所述集成功率存储元件包括所述电容器。
28.根据权利要求26所述的车辆，其中所述集成功率存储元件包括形成在所述至少一层中用于形成电感器的线圈。
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