CN105022007A - 磁阻组件及磁阻装置 - Google Patents

Abstract

一种磁阻组件包括水平磁阻层与非平行磁阻层。水平磁阻层是设置于基板的表面上且沿着其延伸方向具有第一侧与和第一侧相对的第二侧。非平行磁阻层不平行该基板的该表面且是从该水平磁阻层的该第一侧处与该水平磁阻层实体连接。

Description

磁阻组件及磁阻装置

技术领域

本发明是关于磁阻组件，尤其是具有实质上平行于基板的表面的水平磁阻层与不平行于基板表面的非平行磁阻层的磁阻组件。

背景技术

磁阻组件中所包括的磁阻材料可因应磁场强度的变化而改变其电阻值，目前大量地应用于运动产品、汽车、马达、通讯产品中。常见的磁阻材料可依其作用方式的差异以及灵敏度的不同而分为异向性磁阻(anisotropicmagnetoresistance，AMR)、巨磁阻(giant magnetoresistance，GMR)及穿隧磁阻(tunneling magnetoresistance，TMR)等类型。

迄今，无论所用的磁阻材料为何，能量测三维磁场变化的磁阻装置大多需要将量测不同方向的多个磁阻装置藉由封装而整合在一起，这使得成本上升、装置的良率下降以及封装的困难度增加。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种能被用于所有磁阻装置的磁阻组件。相较于传统的磁阻组件，本发明的磁阻组件借着采用非平行磁阻层与水平磁阻层的组合而提供较佳的组件效能。

本发明提供一种磁阻组件，其包括水平磁阻层与非平行磁阻层。水平磁阻层是设置在基板的表面上且沿着其延伸方向具有第一侧与和第一侧相对的第二侧。非平行磁阻层是不平行该基板的该表面且是从该水平磁阻层的该第一侧处与该水平磁阻层实体连接。

在本发明的一实施例中，该非平行磁阻层是设置在一向下凹陷的下沟槽或一向上突出的上沟槽的侧壁上并从该水平磁阻层的该第一侧向下或向上延伸。

在本发明的一实施例中，该向下凹陷的下沟槽或该向上突出的上沟槽的该侧壁相对于该基板的该表面形成等于或小于90度的一角度。

在本发明的一实施例中，该磁阻组件更包括一转角部，该转角部是由一部分的该水平磁阻层与一部分的该非平行磁阻层所构成。

在本发明的一实施例中，该转角部具有圆角化的形状或包括多个刻面。

在本发明的一实施例中，该向下凹陷的下沟槽的一底部是部分地或完全地被一底磁阻层所覆盖。

在本发明的一实施例中，以俯视角度观之，该向下凹陷的下沟槽或该向上突出的上沟槽的形状为卵形、圆角化的矩形或至少一侧呈锯齿状的矩形。

在本发明的一实施例中，该非水平磁阻层位于该向下凹陷的下沟槽或该向上突出的上沟槽的该侧壁上的至少一部分的厚度是大于该水平磁阻层的厚度。

本发明亦提供一种磁阻装置，其包括本发明的磁阻组件。

附图说明

图1显示根据本发明一实施例的Z轴磁阻感测组件的立体图。

图2显示根据本发明另一实施例的Z轴磁阻感测组件的的立体图。

图3显示根据本发明另一实施例的Z轴磁阻感测组件的立体图。

图3A显示图3的Z轴磁阻感测组件的上视图。

图4显示分别沿着图1、图2与图3中的A-A’、B-B’与D-D’切线所获得的横剖面的示意图。

图4A显示图4中的横剖面的另一实施例。

图4B显示图4中的横剖面的更另一实施例。

图5显示沿着图3中的C-C’切线所获得的横剖面的示意图。

图6显示根据本发明更另一实施例的Z轴磁阻感测组件的立体图。

图7A显示沿着图6中的E-E’切线所获得的横剖面的示意图。

图7B显示沿着图6中的F-F’切线所获得的横剖面的示意图。

图8A显示图7A的横剖面的另一实施例。

图8B显示图7B的横剖面的另一实施例。

图9A-9C显示根据本发明其它实施例的Z轴磁阻感测组件的平面图。

图10A-10B显示根据本发明实施例的Z轴磁阻感测装置，此装置包括由本发明实施例的Z轴磁阻感测组件所组成的电桥配置。

图11显示根据本发明一实施例的磁阻感测组件，其中此组件包括至少一沟槽。

图12A显示根据本发明一实施例沿着图11的切线G-G’所取的横剖面图。

图12B显示图12A的转角部C的放大图。

图12B*显示转角部C的另一实施例，其中转角部C具有凹面轮廓。

图12C显示根据本发明另一实施例沿着图11的切线G-G’所取的另一横剖面图。

图12D显示根据本发明更另一实施例沿着图11的切线G-G’所取的更另一横剖面图。

图13显示根据本发明的一变化实施例的横剖面图。

图14A-C显示根据本发明实施例的具有不同形状的沟槽的俯视图。

图15显示根据本发明的一变化实施例的磁阻感测组件的俯视图，其中此组件具有至少一沟槽。

图16显示沿着图15的切线H-H’所取的横剖面图。

100     基板

300     磁场感应层

300’   磁场感应层

310     连接磁阻层

320     对向磁阻层

350     磁场感应层

360     连接磁阻层

370     对向磁阻层

400     水平磁阻层

500     导电条

500’   导电条

510     第一侧导电部

510’   第一侧导电部

520     第二侧导电部

600     介电层

710     磁通量集中结构

720     磁通量集中结构

740     磁场导引层

750     对向磁阻层

760     非水平的磁场导引层

770     对向磁阻层

1000    磁阻感测组件

1000’  磁阻感测组件

1100    磁阻感测组件

1200    磁阻感测组件

1300    磁阻感测组件

1400    磁阻感测组件

1500    磁阻感测组件

1600    磁阻感测组件

1700    磁阻感测组件

1800    磁阻感测组件

1900    磁阻感测组件

2000    水平磁阻层

3100    非平行磁阻层/前部

3100*   后部

3200    对向层/前部

3200*   后部

3300    连接层/前部

3300*   后部

3400    连接层/前部

3400*   后部

3500    底磁阻层

3500’  底磁阻层

3501    底磁阻层

3502    底磁阻层

C       转角部

C’     转角部

H       高度

i       电流

I       电流

I’     电流

T       向下凹陷的下沟槽

T’     向上突出的上沟槽

W       宽度

α      角度

β      角度

θ      夹角

ω      夹角

具体实施方式

本发明在此所探讨的是一种磁阻感测组件与磁阻感测装置，本发明的磁阻感测装置特别是针对感测垂直基板表面的磁场用的磁阻感测组件，并可以包括感测装置常用的其它结构如：设定/重设定电路；感测X/Y轴方向的磁场用的磁阻感测组件；各式用以放大信号、过滤信号、转换信号用的电路；屏蔽非所欲的电磁干扰用的屏蔽结构等。为了能彻底且清楚地说明本发明及不模糊本发明的焦点，便不针对此些常用的结构多做介绍，但本发明的整合式磁阻感测装置可选择性地包括此些常用的结构。

下面将详细地说明本发明的较佳实施例，举凡本中所述的组件、组件子部、结构、材料、配置等皆可不依说明的顺序或所属的实施例而任意搭配成新的实施例，此些实施例当属本发明的范畴。在阅读了本发明后，熟知此项技艺者当能在不脱离本发明的精神和范围内，对上述的组件、组件子部、结构、材料、配置等作些许的更动与润饰，因此本发明的专利保护范围须视本说明书所附的权利要求所界定者为准，且此些更动与润饰当落在本发明的权利要求内。

本发明的实施例及图示众多，为了避免混淆，类似的组件是以相同或相似的标号示之；为避免画面过度复杂及混乱，重复的组件仅标示一处，他处则以此类推。图示意在传达本发明的概念及精神，故图中的所显示的距离、大小、比例、形状、连接关系等皆为示意而非实况，所有能以相同方式达到相同功能或结果的距离、大小、比例、形状、连接关系等皆可视为等效物而采用。

在本说明书中，“磁场感应层”或“磁场导引层”是由磁性材料构成，“磁阻层”亦为磁性材料，尤其指电阻值会随外在磁场变化而改变的离散或连续的单一或多层膜层，其例如是异向性磁阻(anisotropicmagnetoresistance，AMR)、巨磁阻(giant magnetoresistance，GMR)及穿隧磁阻(tunneling magnetoresistance，TMR)，其包括铁磁材料(ferromagnet)、反铁磁材料(antiferromagnet)、非铁磁性金属材料、穿隧氧化物材料(tunneling oxide)及上述者的任意组合。“磁场感应层”或“磁阻层”或“磁场导引层”较佳地意指异向性磁阻(anisotropic magnetoresistance，AMR)，尤其是坡莫合金(permalloy)。在本说明书中，“感应”、“导引”等加诸在部件前的形容词是用来说明磁阻感测组件在感应特定方向的磁场时，该些部件所具有的功能或效果，当欲感应的磁场方向改变(例如相反)时，该些部件的功能或效果可能会改变或互换，因此“感应”、“导引”等加诸在部件前的形容词不应限制该些部件的功能或效果。在本说明书中，“导电条”或“导电部”或“内联机”是指具有导电能力的不限形状的导电结构，其材料可以是金属、合金、硅化物、奈米管、导电碳材、掺杂硅，其结构可以是线条、离散的岛形物、薄片、贯孔、以镶嵌制程制作的单镶嵌结构或双镶嵌结构、或上述结构沿着水平或垂直方向上的任意组合。在本说明书中，“磁场”或“沿着某一方向的磁场”可以用来代表在某处各种不同来源的磁场在相加或抵消后的净磁场也可以用来代表未考虑其它来源下在某处特定来源的磁场或在某一方向上的磁场分量。在本说明书中，A与B部件“磁性耦合”是指通过A与B其中一者的磁力线会受到另一者的导引而产生转向、集中等效果，因此A与B部件“磁性耦合”可代表两者实体接触、或彼此接近到足以互相产生磁性影响的程度但并未实体接触。在本说明书中，A与B部件“电耦合”是指电流可由A与B其中一者而流至另一者，因此A与B部件“电耦合”可代表两者实体接触、或两者间具有一或多个导电结构/物质使得两者得以电交流。

请参考图1与图4，图1显示根据本发明一实施例的Z轴磁阻感测组件的立体图，图4显示沿着图1中的A-A’切线所获得的横剖面的示意图。在图1中强调Z轴磁阻感测组件1000中各个部件的形状及位向，在图4-4B中强调与感测Z轴磁场相关的主要部件。Z轴磁阻感测组件1000主要包括水平磁阻层400、非水平的磁场感应层300以及导电条500。长形的水平磁阻层400位在基板100上方并与基板100平行，其沿着Y方向延伸，具有长、窄的薄板形状但末端不见得需要尖缩收敛。水平磁阻层400在宽度方向(X方向)上具有靠近+X方向的第一侧以及与第一侧相对的第二侧，在长度方向(Y方向)上具有电耦合至工作电压(Vcc)的一端以及电耦合至接地电压(GND)的另一端。非水平的磁场感应层300亦位在基板100上方并近乎垂直于基板100(亦可为倾斜面或多个倾斜面的组合设计，即含有垂直分量，此图例以近乎垂直为例)，其从水平磁阻层400的第一侧向下延伸并与水平磁阻层400磁性耦合，以将其感受到的Z轴方向的磁场转向(或导引)至水平磁阻层400，导致磁阻感测组件的电阻改变并产生输出电压的变化。水平磁阻层400与非水平的磁场感应层300可以是用相同磁阻材料所形成的一体成形结构，或者可以是用相同或不同磁性材料或其组合分别形成但实体相接的分离结构，又或者可以是用相同或不同磁性材料或其组合所形成的实体分离结构，是故在相同磁阻材料时，亦可有不同厚度，以对应设计所需。只要水平磁阻层400与非水平的磁场感应层300彼此接近到足以互相产生磁性影响的程度，两者可以实体分离。在本实施例中，非水平的磁场感应层300是位在一向下凹陷的下矩形沟槽的内侧壁上，使其具有长矩形的形状。在此下矩形沟槽的内侧壁上尚有与非水平的磁场感应层300实体相连的两连接磁阻层310以及与两连接磁阻层310相连接的对向磁阻层320，但连接磁阻层310与对向磁阻层320对于感应Z轴方向的磁场较无直接贡献，在后文中不会对其多加讨论。

导电条500是以不平行水平磁阻层400的方式设置在水平磁阻层400的上方或下方且与其电接触或实体接触，用以改变原有磁阻材料内的电流方向，使电流方向与磁阻材料的磁化方向夹一角度，藉此增加磁阻材料的感测灵敏度。在本实施例中，多个导电条500具有相同宽度、彼此的间具有相同间距、且皆与水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)夹一锐角。导电条500的长度延伸方向是较佳地与水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)夹45度角。由于导电条500采用导电金属材质，其电阻率远小于水平磁阻层400的磁阻材料的电阻率，因此在导电条500与水平磁阻层400实体接触的处，电流路径为电阻率较小的导电条500，然而在水平磁阻层400中(即相邻的导电条500的间)导电条500间的最短路径为电流(i)的导通方向；水平磁阻层400与导电条500构成至少一电流路径(水平磁阻层400导电条500导电条500间的水平磁阻层400下一导电条500)。基于多个导电条500的形状、尺寸、配置角度、相邻导电条500间的间距皆相同，所有相邻导电条500间的导通电流i亦沿着相同方向，与水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)夹一角度θ。

在图4中，水平磁阻层400、导电条500、非水平之磁场感应层300、对向磁阻层320是位在基板100上的介电层600中，但在最终的成品中可能会有更多的介电层向上堆栈覆盖水平磁阻层400并保护其它的组件或电路。又，虽然在图4中非水平的磁场感应层300是直接接触基板100，但应了解，图中的基板100尚可包括基板与Z轴磁阻感测组件1000间的其它主动、被动组件、各式电路、掺杂区、内联机等，而非是一般所认知的单一材料的玻璃、硅或塑料载板。本段落中关于介电层600以及基板100的叙述，同样适用于图4A、4B、5、7A、7B、8A、8B，后文便不再赘述。

再来，请参考图4A，其显示了图4中所示的横剖面的另一实施例。图4A与图4的差异在于，在图4A中导电条500’是位在水平磁阻层400的上方而非如图4中的导电条500位在水平磁阻层400的下方，且非水平的磁场感应层300’是从水平磁阻层400的第一侧向上延伸而非如非水平的磁场感应层300从水平磁阻层400的第一侧向下延伸。图4A中的水平磁阻层400与非水平的磁场感应层300’可以是位在一沟槽的底部以及侧壁，但亦可以其它制程及布局方式来加以实现。

再来，请参考图4B，其亦显示了图4中所示的横剖面的另一实施例。图4B与图4的差异在于，在图4B中因制程因素如沈积磁阻材料时在转角处膜层较薄、进行微影制程时对准偏移或蚀刻磁阻材料时过度蚀刻转角处，或者因为特殊设计考量，而使得水平磁阻层400与非水平的磁场感应层300在转角处不再实体相连。即便水平磁阻层400与非水平的磁场感应层300实体分离，但两者应彼此接近到足以互相产生磁性影响的程度，以利Z轴磁阻感测组件的功能运作。

虽然在本文中只针对图4的横剖面图提出图4A与4B的变化实施例，但应了解，图4A与4B的变化实施例可应用至本发明的所有Z轴磁阻感测组件1000’、1200、1300、1400、1500、1600的第一侧或第二侧。且图4、4A、4B中所显示的水平磁阻层400、非水平的磁场感应层300/300’、导电条500/500’、导电部510/510’(后续实施例将说明)皆可任意组合，例如：图4A中的导电条500’/导电部510’可移至水平磁阻层400的下方；图4B中的导电条500/导电部510可位于水平磁阻层400的上方；图4A中的水平磁阻层400与非水平的磁场感应层300可实体分离。又，虽然在图4、4A、4B中所示的磁场感应层300/300’及水平磁阻层400具有相同的均匀厚度，但应了解，为了优化感测组件的效能，磁场感应层300/300’及水平磁阻层400可具有不同厚度或材料且磁场感应层300/300’的厚度可沿着垂直方向变化。

接着请参考图2，其显示根据本发明另一实施例的Z轴磁阻感测组件1100的立体图。Z轴磁阻感测组件1100与图1中的Z轴磁阻感测组件1000的运作原理相同，沿切线B-B’所得的横剖面亦为图4所示，水平磁阻层400与导电条500的形状、材料、位向、相对位置皆同，且电流的导通路径、方向亦相同，因此在此仅说明两实施例的不同处。在本实施例中，非水平的磁场感应层300近乎垂直基板表面，由水平磁阻层400的第一侧向下延伸，位在多个个向下凹陷的下矩形沟槽的侧壁上，因此具有多个个离散子部。在每一下矩形沟槽的内侧壁上具有非水平的磁场感应层300的一离散子部、与非水平的磁场感应层300的该离散子部实体相连的两连接磁阻层310以及与两连接磁阻层310相连接的对向磁阻层320，但连接磁阻层310与对向磁阻层320对于感应Z轴方向的磁场较无贡献，在后文中不会对其多加讨论。每个下矩形沟槽较佳地具有相同的大小、深度、侧壁斜度，使得磁场感应层300的每一离散子部皆具有约略相同的面积及厚度。相邻的下矩形沟槽之间较佳地具有相同的间距。本实施例中的非水平的磁场感应层300除了样貌与图1中的磁场感应层300稍有不同外，其所包括的材料(与水平磁阻层400使用相同或相异的磁阻材料)、与水平磁阻层400的连接方式(磁性耦合)、作用机制(感受Z轴方向的磁场并将磁场转向(或导引)至水平磁阻层400)皆与图1相同。

接着请参考图3与3A，其分别显示根据本发明另一实施例的Z轴磁阻感测组件1200的立体图与上视图。Z轴磁阻感测组件1200主要包括水平磁阻层400、多个第一侧的非水平的磁场感应层300(后续简称为磁场感应层300)、多个第二侧的非水平的磁场感应层350(后续简称为磁场感应层350)、多个第一侧导电部510、以及多个第二侧导电部520。水平磁阻层400的形状、材料、位向与图1中的水平磁阻层400相同，在此便不赘述。

本实施例中的第一侧磁场感应层300与图2中的非水平的磁场感应层300类似，近乎垂直于基板表面，由水平磁阻层400的第一侧向下延伸而与水平磁阻层400磁性耦合，具有多个个离散子部且每一子部皆位在向下凹陷的下矩形沟槽的侧壁上。类似地，在每一下矩形沟槽的内侧壁上具有磁场感应层300的一离散子部、与磁场感应层300的该离散子部实体相连的两连接磁阻层310以及与两连接磁阻层310相连接的对向磁阻层320。在本实施例中，Z轴磁阻感测组件1200更具有非水平的磁场感应层350。类似于磁场感应层300，磁场感应层350近乎垂直于基板表面，由水平磁阻层400的第二侧向下延伸而与水平磁阻层400磁性耦合，具有多个个离散子部且每一子部皆位于向下凹陷的下矩形沟槽的侧壁上。类似地，在每一下矩形沟槽的内侧壁上具有磁场感应层350的一离散子部、与磁场感应层350的该离散子部实体相连的两连接磁阻层360以及与两连接磁阻层360相连接的对向磁阻层370。

与图2相较，在图3中磁场感应层300的相邻子部之间的距离较远，磁场感应层350的相邻子部之间的距离也较远，且磁场感应层300的子部与磁场感应层350的子部沿着水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)以交错方式配置，磁场感应层300的子部与磁场感应层350的子部可部分交迭或完全不交迭。较佳地，每个第一侧/第二侧的下矩形沟槽较佳地具有相同的大小、深度、侧壁斜度，使得磁场感应层300/350的每一离散子部皆具有约略相同的面积及厚度。相邻的第一侧/第二侧下矩形沟槽的间较佳地具有相同的间距。

多个第一侧导电部510从该水平磁阻层400的第一侧朝向该第二侧延伸，可延伸远至第二侧；多个第二侧导电部520从该水平磁阻层400的第二侧朝向该第一侧延伸，可延伸远至第一侧。第一侧导电部510与第二侧导电部520的形状可相同或不同(在此例中为相同)并可为任意形状(在此例中为梯形)。但一般而言，第一侧导电部510具有相同的形状、大小且相邻的第一侧导电部510间具有相同间距，第二侧导电部520具有相同的形状、大小且相邻的第二侧导电部520间具有相同间距，第一侧导电部510与第二侧导电部520沿着水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)以交错方式配置。较佳地，第一侧导电部510与第二侧导电部520皆具有相同的形状、大小，且相邻的第一侧导电部510与第二侧导电部520的相望邻边彼此平行(在此例中为第一侧导电部510的腰部与相邻第二侧导电部520的相望腰部彼此平行)。由于第一侧导电部510与第二侧导电部520采用导电金属材质，其电阻率远小于水平磁阻层400的磁阻材料的电阻率，因此在第一侧导电部510/第二侧导电部520与水平磁阻层400实体接触之处，电流路径为电阻率较小的第一侧导电部510与第二侧导电部520，然而在水平磁阻层400中(即相邻的第一侧导电部510与第二侧导电部520之间)第一侧导电部510与第二侧导电部520间的最短路径为电流(I/I’)的导通方向。当在水平磁阻层400中电流从第二侧导电部520流向第一侧导电部510时，电流I与水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)间具有夹角+ω。当在水平磁阻层400中电流从第一侧导电部510流向第二侧导电部520时，电流I’与水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)间具有夹角-ω。ω的数值相同，其大小取决于梯形的腰部的斜度，但+ω为顺时针方向而-ω为逆时针方向。水平磁阻层400与第一侧导电部510/第二侧导电部520构成至少一电流路径(水平磁阻层400第一侧导电部510第一侧导电部510与第二侧导电部520间的水平磁阻层400第二侧导电部520

第二侧导电部520与第一侧导电部510间的水平磁阻层400)。

现参考图3A，皆从水平磁阻层400的第一侧延伸的磁场感应层300的多个子部以及多个第一侧导电部510之间，除了水平磁阻层400长度不允许的特例情况外，每一磁场感应层300的子部皆对应至一第一侧导电部510且两者在第一侧上部分交迭，交迭的长度较佳地为磁场感应层300的子部的长度的一半及/或第一侧导电部510的底边(在此例中为梯形的底边)的长度的一半。相同的原则适用于从水平磁阻层400的第二侧延伸的磁场感应层350的多个子部以及多个第二侧导电部520(两者间的对应与在第二侧上的交迭关系)。

由于在图3中沿着切线D-D’所获得的横剖面是如图4所示，而先前已对图4进行了详细的说明，在此便不赘述。在图3中沿着切线C-C’所获得的横剖面是如图5所示，与图4不同的是，下矩形沟槽是位在水平磁阻层400的第二侧，因此磁场感应层350与对向磁阻层370是位在水平磁阻层400的第二侧。针对图4所提及的所有变化皆适用于图5，在此便不多做举例或说明。

现参考图6、7A与7B，其分别显示根据本发明更另一实施例的Z轴磁阻感测组件1300的立体图、沿着E-E’与F-F’切线的横剖面图。Z轴磁阻感测组件1300与图3中的Z轴磁阻感测组件1200的运作原理相同，水平磁阻层400、第一侧导电部510与第二侧导电部520、第一侧磁场感应层300与第二侧磁场感应层350的形状、材料、位向、相对位置皆同，且电流的导通路径、方向亦相同，因此在此仅说明两实施例的不同处。在本实施例中，Z轴磁阻感测组件1300除了Z轴磁阻感测组件1200的所有部件外，更包括多个第一磁通量集中结构710与多个第二磁通量集中结构720。多个第一磁通量集中结构710从水平磁阻层400的第一侧向上延伸并与水平磁阻层400磁性耦合，且沿着水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)与该第一侧磁场感应层300的该多个离散子部交替配置。多个第二磁通量集中结构720从水平磁阻层400的该第二侧向上延伸并与该水平磁阻层400磁性耦合，且沿着水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)与第二侧磁场感应层350的该多个离散子部交替配置。从图6、7A与7B中可见，第一磁通量集中结构710与第二磁通量集中结构720具有大小相同的方块的形式且较佳地位在水平磁阻层400的两侧上方(非正上方)，以有效地集中/导引通过水平磁阻层400的磁通量。然而，只要第一磁通量集中结构710与第二磁通量集中结构720采用磁性材料或磁阻材料，其可因应不同Z轴磁阻感测组件的设计及/或需求而采用其它形状的块材结构或具有其它形式。例如，如图8A与8B中所示，以第一侧上方的矩形沟槽以及沟槽内侧壁上的磁性材料740/750(平行于纸面的磁性材料未被显示)来取代第一磁通量集中结构710，并以第二侧上方的矩形沟槽以及沟槽内侧壁上的磁性材料760/770(平行于纸面的磁性材料未被显示)来取代第二磁通量集中结构720。740为第一侧的非水平的磁场导引层而760为第二侧的非水平的磁场导引层，两者具有导引磁通量的功能亦兼具有磁场感应层的功能。是以当磁性材料740/750与磁性材料760/770被用作为磁场感应层时，将其称为第三磁场感应层以与第一侧磁场感应层300与第二侧磁场感应层350有所区别。由于图7A、7B、8A、8B的其它部件皆与图4、5相同，在此便不赘述。

又，图7A、7B、8A、8B中的磁通量集中结构(在此泛指710、720、740+750、760+770的任一者或其任意组合)可应用至本发明的所有Z轴磁阻感测组件1000、1000’、1200、1300、1400、1500、1600的第一侧及/或第二侧。例如，针对Z轴磁阻感测组件1000，可在水平磁阻层400的第二侧上方加上如图7B中所示的长条块状第二磁通量集中结构720，或者加上如图8B中所示的长矩形沟槽及沟槽内侧壁上的磁性层。例如，针对Z轴磁阻感测组件1100，可在水平磁阻层400的第二侧上方加上多个如图7B中所示的离散、方块状的第二磁通量集中结构720，或者加上多个如图8B中所示的矩形沟槽及沟槽内侧壁上的磁性层。

现参考图9A-9C，其显示根据本发明其它实施例的Z轴磁阻感测组件的平面图。在详细说明过图3的Z轴磁阻感测组件1200后，应不难理解，图3的说明可作为了解图9A-9C的实施例的基础，因此相同的处便不重复说明。图9A中的Z轴磁阻感测组件1400与Z轴磁阻感测组件1200的差异在于，图3中的第一侧导电部510与第二侧导电部520皆为梯形且从水平磁阻层400的一侧朝向另一侧延伸但未达另一侧，但图9A中的第一侧导电部510与第二侧导电部520皆为等腰三角形或正三角形(取决于水平磁阻层400的宽度)且从水平磁阻层400的一侧朝向另一侧延伸并到达另一侧。由于水平磁阻层400、第一侧磁场感应层300、第二侧磁场感应层350的配置皆与图3相同，在此便不赘述。

图9B中的Z轴磁阻感测组件1500与Z轴磁阻感测组件1200的差异有数点。首先，图3中水平磁阻层400第一侧处的多个凹陷矩形沟槽、第二侧处的多个凹陷矩形沟槽皆较为分散，导致第一侧磁场感应层300的相邻子部间的间距较大、第二侧磁场感应层350的相邻子部间的间距也较大，但图9B中两侧处的多个凹陷矩形沟槽皆较为密集，造成第一侧磁场感应层300的相邻子部间的间距较小、第二侧磁场感应层350的相邻子部间的间距也较小、磁场感应层300与磁场感应层350虽沿着水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)交错配置但两者的交迭范围较大。再者，图3中的第一侧导电部510与第二侧导电部520皆为梯形、两者皆从水平磁阻层400的一侧朝向另一侧延伸超过水平磁阻层400的一半宽度、且两者沿着水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)交错配置，但图9B中的第一侧导电部510与第二侧导电部520皆为较小的平行四边形、两者皆从水平磁阻层400的一侧朝向另一侧延伸未超过水平磁阻层400的一半宽度、且两者沿着水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)以对称方式配置。

由于上述的差异，当Z轴磁阻感测组件1500运作时，电流不再是从第一侧导电部510流向第二侧导电部520或从第二侧导电部520流向第一侧导电部510。由于第一侧导电部510与第二侧导电部520间过大的距离加上在此间距处的磁阻材料的高电阻率，因此在第一侧导电部510与水平磁阻层400实体接触的处，电流路径为电阻率较小的第一侧导电部510，然而在水平磁阻层400中(即相邻的第一侧导电部510之间)相邻第一侧导电部510间的最短路径为电流(I’)的导通方向；水平磁阻层400与第一侧导电部510构成至少一电流路径(水平磁阻层400第一侧导电部510第一侧导电部510间的水平磁阻层400下一第一侧导电部510)。同理，在相邻的第二侧导电部520间的水平磁阻层400中，相邻第二侧导电部520间的最短路径为电流(I)的导通方向；水平磁阻层400与第二侧导电部520构成至少一电流路径(水平磁阻层400第二侧导电部520第二侧导电部520间的水平磁阻层400下一第二侧导电部520)。当第一侧导电部510与第二侧导电部520的形状、大小、配置间距皆相同时，电流I的导通方向与水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)间的夹角会等于电流I’的导通方向与水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)间的夹角。夹角的数值取决于平行四边形的对边的斜度。

图9C中的Z轴磁阻感测组件1600与Z轴磁阻感测组件1200的差异有数点。图3中的第一侧导电部510与第二侧导电部520皆为梯形且电流是从一侧导电部的腰部流向相邻另一侧导电部的腰部，且每一导电部510/520是与对应的磁场感应层300/350部分交迭。但在图9C中，第一侧导电部510与第二侧导电部520皆为斜置长条形且电流是从一侧导电部的指向前端流向相邻另一侧导电部的根部末端，且每一导电部510/520是与对应的磁场感应层300/350完全交迭。当第一侧导电部510与第二侧导电部520的形状、大小、配置间距皆相同时，电流I的导通方向与水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)间的夹角会等于电流I’的导通方向与水平磁阻层400的长度延伸方向(Y方向)间的夹角。夹角的数值取决于导电部斜置的角度。

在前面的众多实施例中，由于在Z轴磁阻感测组件1000与1100中相邻导电部500间的电流i的导通方向皆依循着单一方向，因此Z轴磁阻感测组件1000与1100不只会对Z轴方向的磁场产生输出变化，其也会对X轴方向的磁场产生输出变化，所以必须以电路设计的方式组合不同位向的Z轴磁阻感测组件1000/1100或增加额外的电路来构成Z轴磁阻感测装置，使得此Z轴磁阻感测装置只会对Z轴方向的磁场产生输出变化但却不受X轴方向的磁场的影响。

由于在Z轴磁阻感测组件1200、1300、1400、1500、1600中，相邻导电部(除了1500外，皆为第一侧导电部与第二侧导电路；但在1500的情况下，相邻的第一侧导电部及相邻的第二侧导电路)间的电流分为两个导通方向(I与I’)，且这两个电流的导通方向对称于水平磁阻层400的长度延伸方向，因此当外在对此些Z轴磁阻感测组件加诸X轴方向的磁场时，磁通量是从水平磁阻层400的一侧指向另一侧，两个方向的电流所构成的影响互相抵消，使得Z轴磁阻感测组件的输出变化趋近为零。当外在对此些Z轴磁阻感测组件加诸Z轴方向的磁场时，磁通量具有两个方向(从水平磁阻层400的第一侧指向第二侧者以及从水平磁阻层400的第二侧指向第一侧者)，两个方向的磁通量以及两个方向的电流相互搭配之下，使得Z轴磁阻感测组件的输出产生变化。故Z轴磁阻感测组件1200、1300、1400、1500、1600可单独使用便达到感测Z轴磁场的效果。

现参考图10A-10B，其显示根据本发明实施例的Z轴磁阻感测装置，此装置包括由本发明实施例的Z轴磁阻感测组件所组成的电桥配置。

图10A的Z轴磁阻感测装置具有惠斯顿电桥结构，此电桥结构具有四只电阻臂(右上电阻臂、右下电阻臂、左上电阻臂、左下电阻臂)，每一电阻臂的最小单位为一个Z轴磁阻感测组件1400。虽然在图中每一电阻臂只包括一个Z轴磁阻感测组件1400，但每一电阻臂亦可由多个Z轴磁阻感测部1400以内联机串联构成。又，电阻臂中的Z轴磁阻感测组件1400可被替换为1200、1300、1500、1600中的任一者或其变化型而无损于此电桥结构的运作。右上电阻臂的上端藉由内联机连接至工作电压Vcc，右上电阻臂的下端藉由内联机和右下电阻臂的上端电连接而将两臂之间的电位定义为第二电压V2。右下电阻臂的下端藉由内联机接地。左上电阻臂的上端藉由内联机连接至工作电压Vcc，左上电阻臂的下端藉由内联机和左下电阻臂的上端电连接而将两臂之间的电位定义为第一电压V1。左下电阻臂的下端藉由内联机接地。在使用电桥结构前可选择性地将利用一设定/重设定(SET/RESET)电路使四只电阻臂中的水平磁阻层400的磁化方向调整到设定的方位(在本例中为方向M，即Y方向)。当电桥结构中的磁场感应层300/350感受到Z轴方向的磁场时，电桥结构中的电阻臂的电阻值产生变化以回应此影响磁场的影响，导致第一电压V1与第二电压V2间的压差变化。

图10B的Z轴磁阻感测装置亦具有惠斯顿电桥结构，但不同于图10A中的电桥结构使用四个完全相同的Z轴磁阻感测组件，图10B中的电桥结构使用了一对Z轴磁阻感测组件1000以及一对Z轴磁阻感测组件1000’，以抵消X轴方向的磁场对其影响。Z轴磁阻感测组件1000与1000’的差异在于，组件1000的磁场感应层300是位在水平磁阻层400的第一侧但组件1000’的磁场感应层却是位在水平磁阻层400的第二侧。然而，为了达到惠斯顿电桥运作的目的，可适当调整图10B中磁场感应层300的位向(位在左侧或右侧)或导电条的延伸方向(左上右下或左下右上)。由于图10B的电桥结构类似于图10A的电桥结构(各臂的连接关系)，在此便不再赘述。

下面的表1与表2将以表列的方式呈现出，当图10A与10B中的电桥结构受到+X方向(定义为由水平磁阻层400的第二侧指向第一侧的方向，同理，-X方向被定义为由水平磁阻层400的第一侧指向第二侧的方向)及+Z方向(定义为由基板表面指向水平磁阻层400的方向，同理，-Z方向被定义为由水平磁阻层400指向基板表面的方向)的磁场时，电桥结构中的左上臂、左下臂、右上臂、右下臂的状态。

表1：外加+X方向的磁场时图10A与10B中的电桥结构的各臂反应与输出

表2：外加+Z方向的磁场时图10A与10B中的电桥结构的各臂反应与输出

虽然在表1与表2中未呈现出绝对的数值变化，但值得一提的是，当受到相同的+Z方向外加磁场时，10A的电桥结构的电压输出变化大于10B的电桥结构的电压输出变化。这意味着10A的电桥结构比10B的电桥结构更灵敏。

虽然图10A与10B显示了根据本发明实施例的磁感测装置，但应了解，磁阻感测组件是为能侦测磁场变化的组件，其不一定要采用惠斯顿电桥结构。又，本发明具有不平行于基板表面的磁场感应层，只要其可以感应垂直于基板表面的Z轴磁场，其形状不限定为薄板形，其可以是任何立体结构的直立部分如圆筒或方形沟槽的部分侧壁，若其与可感应平行于基板表面的X/Y轴磁场的磁阻感测组件整合在同一芯片中，可大幅减少封装难度及传感器成品的体积。

图11显示根据本发明一实施例的磁阻感测组件1700，其中此组件1700包括至少一沟槽。组件1700可被用于所有的磁阻装置。此处的“磁阻装置”一词应包括利用至少一磁阻材料的所有已知磁阻装置，磁阻装置例如是AMR(异向性磁阻)装置、GMR(巨磁阻)装置、CMR(庞磁阻)装置、TMR(穿隧磁阻)装置或EMR(异常磁阻)装置。本文中的“磁阻材料/层”一词代表电阻会依据一外加磁场而改变的任何材料/层。磁阻材料包括但不限于铁磁材料(ferromagnet)、反铁磁材料(antiferromagnet)、非铁磁性金属材料、穿隧氧化物材料(tunneling oxide)或其组合。尤其，磁阻材料包括但不限于坡莫合金(permalloy)、铁/铬合金(Fe/Cr)、钴/铁合金(Co/Fe)、钴/铜合金(Co/Cu)、钴/铁/铜合金(Co/Fe/Cu)、镍/铁(Ni/Fe)、铁/锰合金(Fe/Mn)、镍/锰合金(Ni/Mn)、上述曾提及的元素中至少两种元素的合金、或上述者的任意组合。

磁阻感测组件1700主要包括水平磁阻层2000、向下凹陷的下沟槽T、非平行磁阻层3100、选择性的对向层3200及选择性的连接层3300与3400。水平磁阻层2000是设置在基板100的表面上且实质上平行于基板的表面(见图12A-12D)。此处的“实质上”一词代表因制程容裕所造成的各种偏差或变异如下层的厚度不均、蚀刻不均匀、CMP(化学机械研磨)浅碟效应或微负载效应等。基板100可为硅基板、绝缘层上覆硅基板(SOI)、玻璃基板、复合基板或其上具有主动组件与内联机的硅基板。水平磁阻层2000在图11中具有长条形状，但基于磁阻装置的设计与效能需求，其可具有任何其它形状。非平行磁阻层3100可被设计成如图11中所示的斜板，或如图2中所示的磁场感测层300被设计成多个斜板的组合(即，非平行磁阻层3100具有多个离散子部)。当非平行磁阻层3100具有多个离散子部时，向下凹陷的下沟槽T将随的变成如图2中所示的多个离散沟槽，且每一离散沟槽是对应至非平行磁阻层3100的一离散子部。即便图11是以垂直的非平行磁阻层3100为例，但本发明不限于此。非平行磁阻层3100是从水平磁阻层2000的第一侧向下延伸并在第一侧处与水平磁阻层2000实体连接，以转向(或导引)垂直于基板100及/或水平磁阻层2000的磁场或磁通量。水平磁阻层2000与非平行磁阻层3100可以是用相同磁阻材料(多个材料)所形成的一体成形结构，或者可以是用相同或不同磁性材料或其组合分别形成但实体相接的分离结构，又或者可以是用相同或不同磁性材料或其组合所形成的实体分离结构。即便当水平磁阻层2000与非平行磁阻层3100为用相同磁阻材料(多个材料)所形成的一体成形结构时，两者可分别具有不同厚度以因应设计所需或两者可由于制程能力或制造流程而分别具有不同厚度。在本实施例中，非平行磁阻层3100是位在一向下凹陷的下沟槽T的内侧壁上，使其具有长矩形的形状。在此下矩形沟槽的内侧壁上尚有与非平行磁阻层3100实体相连的选择性的连接层3300与3400以及与两连接层3300与3400实体相连的选择性的对向层3200。在一较佳实施例中，选择性的连接层3300与3400以及选择性的对向层3200是与非平行磁阻层3100一起从相同的材料(多个材料)所形成，但本发明不会对3300、3400与3200其详加讨论。

虽然在图11中未显示，但可修改磁阻感测组件1700使其具有从水平磁阻层2000的第二侧延伸的另一非平行磁阻层。就材料、结构、形状、与向下凹陷的下沟槽T之间的关系和功能而言，此另一非平行磁阻层是类似于非平行磁阻层3100。由于前面已详细说明非平行磁阻层3100，此些说明细节可等同地适用于此另一非平行磁阻层。

现请参考图12A、12B、12C与12D。图12A、12C与12D显示显示根据本发明不同实施例沿着图11的切线G-G’所取的横剖面图。图12B显示图12A的转角部C的放大图。在图12A中，非平行磁阻层3100是设置在向下凹陷的下沟槽T的侧壁上并与水平磁阻层2000实体连接。水平磁阻层2000是藉由一或多介电材料(未显示)与基板分离，介电材料可包括氮化硅、氧化硅、富氧的氧化硅、由四乙氧基硅烷(TEOS)所形成的氧化物、无掺杂的硅酸盐玻璃、掺杂磷的硅酸盐玻璃、硼磷硅酸盐玻璃、氮氧化硅、碳化硅、碳氮化硅、旋涂玻璃、低介电常数的介电材料如黑礸石(Black diamondTM)与SiLKTM或上述者的任意组合。非平行磁阻层3100亦由藉由一或多种介电材料(未显示)而与选择性的对向层3200分离。值得一提的是，在此实施例中，非平行磁阻层3100是由沟槽T的转角部C上的一直部与一曲部所构成。如图12A所示，非平行磁阻层3100的曲部受到良好的圆角化以最佳化包括此曲部的磁阻装置的磁滞曲线，因而使此一磁阻装置有最佳化的感测效能。一般而言，亦可改变沟槽T的转角部C的转折曲率来改变磁滞曲线。当磁滞曲线愈线性时，可获得愈佳的感测效能。然而，不同形状的转角部C亦可获得类似的感测效能。

例如，沟槽T的转角部C可以如图12B中所示的放大转角部C，具有至少一刻面。刻面可藉由在形成一或多磁阻材料的前对沟槽转角部(转角部可以是由金属层介电层(IMD)的介电材料所构成)进行干蚀刻或湿蚀刻或其组合、溅射、表面处理、调整蚀刻条件、调整微影条件或光阻覆盖范围、或上述者的组合所形成。又，亦可对形成在刻面上的一或多磁阻材料进行干蚀刻或湿蚀刻或其组合、溅射、表面处理、调整蚀刻条件、调整微影条件或光阻覆盖范围、或上述者的组合以更进一步地平滑化刻面上的一或多磁阻材料。虽然图12B只显示一个刻面，但可采用多个刻面以得到较佳的圆角化轮廓，进而得到较佳的感测效能。又，沟槽T的转角部C可具有如图12B*所示的凹痕而不具有刻面。沟槽T的转角部C可具有能够辅助转向/导引实质上垂直于基板100及/或水平磁阻层2000的磁场或磁通量的任何轮廓。例如，为了形成图12B中所示的刻面，在金属层间介电层(IMD)内形成沟槽T后，可使用一图案化屏蔽如图案化光阻层或图案化的介电屏蔽遮覆沟槽转角部C以外的区域并暴露沟槽转角部C，然后对沟槽转角部C进行干蚀刻或湿蚀刻以修整沟槽转角部C的轮廓。在此例中受到修整的为形成沟槽转角部C的金属层间介电层(IMD)。

在图12A的实施例中，向下凹陷的下沟槽T具有宽度W且其上设有非平行磁阻层3100的直部的向下凹陷的下沟槽T的侧壁相对于沟槽T的底部(亦相对于基板)形成一角度α。非平行磁阻层3100的直部以及选择性的对向层3200是设置在向下凹陷的下沟槽T的侧壁上且不会延伸至向下凹陷的下沟槽T的底部上。然而，在本发明的另一实施例中，如图12C中所示，非平行磁阻层3100的直部以及选择性的对向层3200可延伸至向下凹陷的下沟槽T的底部上以完全覆盖宽度为W的底部。在如此的实施例中，底磁阻层3500是与非平行磁阻层3100的直部以及选择性的对向层3200整合形成。或者，如本发明的更另一实施例中所示，在图12D中，非平行磁阻层3100的直部以及选择性的对向层3200可延伸至向下凹陷的下沟槽T的底部上以部分地覆盖宽度为W的底部并裸露部分底部。在如此的实施例中，底磁阻层3501和3502两者可分别与非平行磁阻层3100的直部和选择性的对向层3200整合形成。可依据设计需求来变化底部的覆盖范围与形态。除此之外，亦可依据设计需求来变化角度α。如图12D的实施例所示，角度α是较佳地等于或小于90度。

现请参考图13，其显示根据本发明的一变化实施例的横剖面图。在此变化实施例中，磁阻感测组件1800亦包括至少一沟槽。组件1800亦可被用于所有的磁阻装置。此处的“磁阻装置”一词应包括利用至少一磁阻材料的所有已知磁阻装置，磁阻装置例如是AMR(异向性磁阻)装置、GMR(巨磁阻)装置、CMR(庞磁阻)装置、TMR(穿隧磁阻)装置或EMR(异常磁阻)装置。本文中的“磁阻材料/层”一词代表电阻会依据一外加磁场而改变的任何材料/层。磁阻材料包括但不限于铁磁材料(ferromagnet)、反铁磁材料(antiferromagnet)、非铁磁性金属材料、穿隧氧化物材料(tunnelingoxide)或其组合。尤其，磁阻材料包括但不限于坡莫合金(permalloy)、铁/铬合金(Fe/Cr)、钴/铁合金(Co/Fe)、钴/铜合金(Co/Cu)、钴/铁/铜合金(Co/Fe/Cu)、镍/铁(Ni/Fe)、铁/锰合金(Fe/Mn)、镍/锰合金(Ni/Mn)、上述曾提及的元素中至少两种元素的合金、或上述者的任意组合。

磁阻感测组件1800主要包括水平磁阻层3500’、向上突出的上沟槽T’、非平行磁阻层3100、选择性的对向层3200。水平磁阻层3500’是设置在基板100上的向上突出的上沟槽T’的底部上且实质上平行于基板100的表面。在此处使用”向上突出”一词，因为沟槽的侧壁以及非平行磁阻层3100皆从水平磁阻层3500’向上延伸而非从水平磁阻层2000向下延伸。此处的“实质上”一词代表因制程容裕如下层的厚度范围、蚀刻的不均匀性、CMP(化学机械研磨)的浅碟效应或微负载效应所造成的变异。基板100可以是硅基板、绝缘层上覆硅基板、玻璃基板、复合基板或其上具有主动组件与内联机的硅基板。

在此变化实施例中，水平磁阻层2000被省略且其功能则由水平磁阻层3500’所实现。因此，非平行磁阻层3100从水平磁阻层3500’的第一侧向上延伸并与水平磁阻层3500’实体连接，以转向/导引实质上垂直于基板100及/或水平磁阻层3500’的磁场或磁通量。类似地，水平磁阻层3500’与非平行磁阻层3100可为由相同磁阻材料(多个材料)所形成的一体成形结构，或可为自相同或不同磁阻材料(多个材料)所分别形成但实体连接的分离结构。即便当水平磁阻层2000与非平行磁阻层3500’为用相同磁阻材料(多个材料)所形成的一体成形结构时，两者可分别具有不同厚度以因应设计所需或两者可由于制程能力或制造流程而分别具有不同厚度。应注意，非平行磁阻层3100是由一直部以及沟槽T’的转角部C’上的一曲部所构成。如图13中所示，非平行磁阻层3100的曲部是受到充分圆角化以最佳化具有此曲部的磁阻装置的磁滞曲线，因而最佳化此一磁阻装置的感测效能。一般而言，沟槽T’的转角部C’的弯折曲率亦可能会改变磁滞曲线。磁滞曲线愈线性，则可获得较佳的磁感测效能。沟槽T’的转角部C’的圆角化轮廓亦可藉由上述的制程所获得。

向上突出的上沟槽T’具有高度H且其上设有非平行磁阻层3100的直部的向上突出的上沟槽T’的侧壁相对于沟槽T’的底部(亦相对于基板)形成一角度β。如图13中所示，非平行磁阻层3100的直部可从沟槽T’的转角部C’延伸至高度H的上限。或者，非平行磁阻层3100的直部可从沟槽T’之转角部C’延伸至高度H的半途。可依据设计需求及/或制造考量来变化沟槽T’的侧壁受到非平行磁阻层3100的直部的覆盖范围。角度β是较佳地等于或小于90度。

现请参考图14A-C，其显示根据本发明实施例的具有不同形状的沟槽的俯视图。一般而言，以俯视角度观之时，向下凹陷的下沟槽T与向上突出的上沟槽T’可具有任何形状如图14A所示的卵形、如图14B所示的圆角化的矩形、及如图14C所示的至少一侧呈锯齿状的矩形。本发明不限于此，沟槽形状可以是具有圆角化转角部及/或锯齿状边的形状，且沟槽形状可以是对称或非对称或不规则形状。类似地，如前所述，向下凹陷的下沟槽T可包括多个的离散沟槽且每一离散沟槽可具有任何形状。

现请参考图15。图15显示根据本发明的一变化实施例的磁阻感测组件1900的俯视图，其中此组件1900具有至少一沟槽T。图15的此变化实施例与图11的实施例的差异在于沟槽T内及沟槽T边缘的磁阻材料的覆盖范围。当以俯视角度观的沟槽T具有矩形时，沟槽T具有两相对的长边(第一边与第二边)、两相对的短边(第三边与第四边)、相邻的边之间的四个弯折部(第一、第二、第三与第四弯折部)及一底部(在图中被显示为内矩形所包围的面积)。在图15中每一边与每一弯折部的转角部C被显示为两个圆角化矩形之间的区域。然而，转角部C被定义为在横剖面中介于水平轮廓与垂直轮廓之间的轮廓(请见图12A-12D与图16)。第一边邻接水平磁阻层2000。如图15的俯视图中所示，形成水平磁阻层2000的磁阻材料延伸覆盖沟槽T的一部分。.具体而言，可分别及独立地设计以俯视角度观的磁阻材料在沟槽T的每一边、每一弯折部与底部的覆盖范围以及以横剖面观的磁阻材料在每一转角部的覆盖范围以获得最佳的磁感测效能。上述者可完全被磁阻材料(如水平磁阻层2000的延伸部分)所覆盖、部分被覆盖、或完全裸露。在此处，“一边被磁阻材料所覆盖”是指该侧的沟槽侧壁受到磁阻材料的覆盖。例如，在本实施例中，形成水平磁阻层2000的磁阻材料延伸以部分地覆盖第一边(第一侧的沟槽侧壁)、第一边的转角部、第二边(第二侧的沟槽侧壁)、第三边(第三侧的沟槽侧壁)、第三边的转角部、第四边(第四侧的沟槽侧壁)及第四边的转角部，但裸露所有的弯折部(所有弯折部的侧壁)、所有弯折部的转角部及第二边的转角部。沟槽底部可被完全覆盖、或如图15所示被部分覆盖或完全裸露。又，如图示的第三边与第四边，磁阻材料(如水平磁阻层2000的延伸部分)可延伸超过沟槽T。即，磁阻材料可延伸以覆盖与沟槽转角部邻接的水平轮廓。无论在俯视图中所见的沟槽T形状为何，可分别及独立地设计磁阻材料对具有底部、多个边及与相邻边邻接的多个弯折部的沟槽T的每一边、每一弯折部、每一转角部及底部的覆盖范围。此结果可经由特定的布局设计及微影制程中所形成的光阻图案来达成。具体而言，欲被磁阻材料所覆盖的区域应该要被光阻图案所覆盖与保护，而欲被磁阻材料所裸露的区域应该要被光阻图案所裸露并接受干蚀刻或湿蚀刻或其组合。

现请参考图16。图16显示沿着图15的切线H-H’所取的横剖面图。图16的此变化实施例与图12C的实施例的差异在于非平行磁阻层。在此变化实施例中，非平行磁阻层包括前部3100与后部3100*。如前所定，前部3100是由一直部与一曲部所构成。前部3100为水平磁阻层2000的一延伸部分，故前部3100与水平磁阻层2000实质上具有相同的厚度且为一体成形的结构。后部3100*与前部3100为两分离结构但可由前部3100的磁阻材料所形成。或者，后部3100*可由不同的磁阻材料所形成。非平行磁阻层的后部3100*的存在使得磁阻感测组件1900在沟槽侧壁上具有较厚的非平行磁阻层但在水平面上具有较薄的水平磁阻层2000。又，底磁阻层3500是与非平行磁阻层的前部3100整合形成。类似地，对向层包括一前部3200与一后部3200*。前部3200为底磁阻层3500的一延伸部分，后部3200*与前部3200为两分离结构且后部3200*是由后部3100*的磁阻材料所形成。虽然未显示垂直切线H-H’的另一方向上所取的横剖面，但熟知此项技艺者可推知，在第三边的侧壁上具有连接层的前部3300与后部3300*(未显示)且在第四边的侧壁上具有前部3400与后部3400*(未显示)。所有的后部3100*、3200*、3300*与3400*(未显示3300*与3400*)可彼此邻接以形成一整合与连续的结构。然而，取决于磁阻材料对每一边与每一弯折部的覆盖范围，前部3100、3200、3300与3400(未显示3300与3400)可彼此邻接或可彼此分离。

用以形成磁阻感测组件1900的制造方法可包括：1)在金属层间介电层中形成沟槽T，此沟槽T可具有任何形状且相对于基板可具有任何侧壁角度，此沟槽可以是单一沟槽或由多个离散沟槽所构成；2)全面性地形成第一层磁阻层；3)进行异向性蚀刻，使得只有沟槽侧壁上的第一层磁阻层留下来，成为间隙壁(彼此邻接的第一边侧壁上的后部3100*、第二边侧壁上的后部3200*、第三边与第四边侧壁上的后部3300*与3400*(未显示))；4)全面性地形成第二层磁阻层；及5)选择性地进行一微影制程与至少一蚀刻制程以移除不欲留下的第二层磁阻层并形成水平磁阻层2000、非平行磁阻层的前部3100、对向层的前部3200、底层3500及选择性的连接层的前部3300与3400(未显示)。

值得注意的是，在步骤3)中由第一层磁阻层所形成的间隙壁可具有不同的高度及/或厚度。蚀刻得愈久，则形成的间隙壁愈短且愈薄。亦值得注意的是，在步骤3)中可采用不同的方式来达到类似的结果。例如，可进行一微影制程以覆盖沟槽侧壁，然后进行蚀刻制程以完全移除沟槽侧壁以外的特定区域(如沟槽底部)中的第一层磁阻层或减少其厚度。藉此，所得的非平行磁阻层(前部3100与后部3100*的组合)可具有较厚的厚度。

亦值得注意的是，可调整在步骤5)中微影制程的图案化光阻的覆盖范围。在图15与16所示的例示性实施例中，上沟槽(以俯视角度观之)几乎完全被图案化光阻(未显示)所保护但部分的下沟槽(以俯视角度观之)是被图案化光阻(未显示)所暴露，使得上沟槽之第二磁阻层(以俯视角度观之)几乎完全留下来但底部沟槽的部分第二磁阻层是受到移除。然而，可调整图案化光阻的覆盖范围使得沟槽的不同部分受到图案化光阻保护，让沟槽侧壁的不同部分具有第二磁阻层。

本发明提供具有至少一水平磁阻层与至少一非平行磁阻层的磁阻组件以提供较佳的磁感测效能并减少组件体积。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (23)

1.一种磁阻组件，包括：

一水平磁阻层，设置在一基板的一表面上且沿着该水平磁阻层的一延伸方向具有一第一侧与和该第一侧相对的一第二侧；及

一非平行磁阻层，是不平行于该基板的该表面且是从该水平磁阻层的该第一侧处与该水平磁阻层实体连接。

2.如权利要求1所述的磁阻组件，其中该水平磁阻层与该非平行磁阻层的阻值会根据一外加磁场的改变而改变。

3.如权利要求1所述的磁阻组件，其中该水平磁阻层与该非平行磁阻层包括铁磁材料、反铁磁材料、非铁磁性金属材料、穿隧氧化物材料之一或其组合。

4.如权利要求1所述的磁阻组件，其中该非平行磁阻层是从该水平磁阻层的该第一侧向上或向下延伸。

5.如权利要求1所述的磁阻组件，其中该非平行磁阻层为长条形或包括多个离散子部。

6.如权利要求1所述的磁阻组件，其中该非平行磁阻层由一直部以及实体连接至该水平磁阻层的一曲部所构成。

7.如权利要求1所述的磁阻组件，其中该非平行磁阻层是由一直部以及实体连接至该水平磁阻层的一刻面部所构成。

8.如权利要求1所述的磁阻组件，更包括：

另一非平行磁阻层，从该水平磁阻层的该第二侧向上或向下延伸且与该水平磁阻层实体连接。

9.如权利要求1所述的磁阻组件，更包括：

一向下凹陷的下沟槽，

其中该非平行磁阻层是设置在该下沟槽的一侧壁上且从该水平磁阻层向下延伸。

10.如权利要求9所述的磁阻组件，其中该向下凹陷的下沟槽的该侧壁相对于该基板的该表面形成一角度，此角度是等于或小于90度。

11.如权利要求9所述的磁阻组件，更包括：

一底磁阻层，设置在该向下凹陷的下沟槽的一底部上，

其中该底磁阻层是与该非平行磁阻层实体连接。

12.如权利要求11所述的磁阻组件，其中该底磁阻层完全覆盖该向下凹陷的下沟槽的该底部。

13.如权利要求11所述的磁阻组件，其中该底磁阻层不完全覆盖该向下凹陷的下沟槽的该底部。

14.如权利要求11所述的磁阻组件，其中以俯视角度观之，该向下凹陷的下沟槽的形状为卵形、圆角化的矩形或至少一侧呈锯齿状的矩形。

15.如权利要求1所述的磁阻组件，更包括：

一向上突出的沟槽，

其中该水平磁阻层是设置在该向上突出的沟槽的一底部上，该非平行磁阻层是设置在该向上突出的沟槽的一侧壁上并从该水平磁阻层的该第一侧向上延伸。

16.如权利要求15所述的磁阻组件，其中该向上突出的沟槽的该侧壁相对于该基板的该表面形成一角度，此角度是等于或小于90度。

17.如权利要求15所述的磁阻组件，更包括：

另一非平行磁阻层，

其中该另一非平行磁阻层是设置在该向上突出的沟槽的一另一侧壁上并从该水平磁阻层的该第二侧向上延伸。

18.如权利要求15所述的磁阻组件，其中以俯视角度观之，该向上突出的上沟槽的形状为卵形、圆角化的矩形或至少一侧呈锯齿状的矩形。

19.如权利要求1所述的磁阻组件，更包括：

在该水平磁阻层的该第一侧处的一向下凹陷的第一下沟槽及在该水平磁阻层的该第二侧处的一向下凹陷的第二下沟槽；及

另一非平行磁阻层，是与该水平磁阻层实体连接，

其中该非平行磁阻层是设置在该向下凹陷的第一下沟槽的一侧壁上并从该第一侧向下延伸，该另一非平行磁阻层是设置在该向下凹陷的第二下沟槽的一侧壁上并从该第二侧向下延伸。

20.如权利要求1所述的磁阻组件，更包括：

一向下凹陷的下沟槽或一向上突出的上沟槽，

其中该非水平磁阻层位在该向下凹陷的下沟槽或该向上突出的上沟槽的一侧壁上的至少一部分的厚度是大于该水平磁阻层的厚度。

21.如权利要求20所述的磁阻组件，其中位在该向下凹陷的下沟槽或该向上突出的上沟槽的该侧壁上的该非水平磁阻层包括一后部与一前部，该后部为形成在该侧壁上的一间隙壁而该前部为该水平磁阻层的一延伸部。

22.如权利要求1所述的磁阻组件，更包括：

一向下凹陷的下沟槽，具有一底部、多个边及连接该多个边的相邻边的多个弯折部，

其中该底部、该多个边及连接该多个边的相邻边的该多个弯折部是分别且独立地被该水平磁阻层的一延伸部覆盖、部分覆盖或裸露。

23.一种包括一磁阻组件的磁阻装置，该磁阻组件包括：

一水平磁阻层，设置在一基板的一表面上并实质上平行于该表面，该水平磁阻层沿着其一延伸方向具有一第一侧与和该第一侧相对的一第二侧；及

一非平行磁阻层，是不平行于该基板的该表面且是在该水平磁阻层的该第一侧处与该水平磁阻层实体连接。