CN111987215A - 具有嵌入式磁通量聚集器的半导体器件 - Google Patents

Abstract

本申请公开了具有嵌入式磁通量聚集器的半导体器件。本发明涉及一种磁通量聚集器(MFC)结构，该MFC结构包括衬底、设置在衬底上或衬底上方的第一金属层以及设置在第一金属层上或第一金属层上方的第二金属层。每个金属层包括(i)第一导线层，该第一导线层包括传导电信号的第一导线，以及(ii)设置在第一导线层上的第一介电层。磁通量聚集器至少部分地被设置在第一金属层中、第二金属层中、或第一金属层和第二金属层两者中。该结构可以包括具有感测板的电子电路或磁传感器。该结构可以包括具有合适控制电路的变压器或电磁体。磁通量聚集器可以包括在第一导线层或第二导线层中的金属应力降低层以及通过对应力降低层进行电镀而形成的芯体。

Description

具有嵌入式磁通量聚集器的半导体器件

技术领域

本发明总体上涉及具有磁通量聚集器和磁传感器的半导体器件的领域。

背景技术

传感器被广泛用于电子设备中以测量环境的属性并报告测量到的传感器值。具体而言，磁传感器用于例如在诸如汽车之类的运输系统中测量磁场。磁传感器可以包含生成与施加的磁场成比例的输出电压的霍尔效应传感器，或者可以包含其电阻响应于外部磁场而改变的磁阻材料。在许多应用中，期望磁传感器是小且敏感的并且与电子处理电路集成，以便减小总体磁传感器尺寸并提供改善的测量和集成到外部电子系统中。

US9857437 B2描述了一种用于测量磁场的霍尔效应磁传感器，该霍尔效应磁传感器包含以半导体材料形成在衬底上的集成电路，以及绝缘层和粘合层。粘合层和绝缘层在集成电路衬底上形成，并且霍尔效应感测元件位于粘合层上。在霍尔效应感测元件上方形成钝化层。JP2017166926教导了在涂覆在半导体衬底上的粘合剂层上的磁通量汇聚板，半导体衬底具有位于该半导体衬底的相对侧上的磁传感器。US9018028 B2公开了一种磁传感器，该磁传感器具有带有霍尔传感器元件的衬底、设置在衬底上的保护层、在保护层上的基层以及在基层上的集成的磁聚集器。

US6545462B2描述了一种具有磁通量聚集器和霍尔元件的、用于检测磁场方向的传感器。磁通量聚集器是具有软磁特性的金属结构，该金属结构可以放大磁场(诸如平面磁场)，并且可用于将该场转换为差分垂直场。霍尔元件被布置在磁场聚集器的边缘附近的区域中。磁通量聚集器被设置在半导体芯体片(例如CMOS集成电路)上，霍尔效应传感器以垂直配置或水平配置形成在该半导体芯片中。磁通量聚集器被定位在半导体芯体片上方。

US7358724B2描述了一种具有凹陷的衬底，磁性材料被设置到该凹陷中。磁性材料形成磁通量聚集器，并且磁场感测元件可以被设置成接近凹陷。

集成电路可以具有非常小的组件或结构，例如具有数十微米或甚至更小的尺寸。因此，也期望减小集成磁传感器的尺寸，但是可能难以将磁感测结构与磁通量聚集器组合以提供足够的灵敏度。

磁通量聚集器(MFC)也被称为集成磁聚集器(IMC)。

因此，需要高空间效率且小的结构和有效的方法来提供用于多种目的(包括磁场感测)的磁通量聚集器。

发明内容

本发明的实施例的目的在于提供一种以空间高效的方式将磁通量聚集器嵌入在集成电路中的结构和方法。

上述目的通过根据本发明的解决方案来实现。

根据本发明的一些实施例，磁通量聚集器结构包括：衬底；第一金属层，该第一金属层包括：(i)设置在衬底上或设置在衬底上方的第一导线层，所述第一导线层包括传导电信号的第一导线；以及(ii)设置在第一导线层上的第一介电层；第二金属层，该第二金属层包括：(i)设置在第一金属层上或设置在第一金属层上方的第二导线层，所述第二导线层包括传导电信号的第二导线，以及(ii)设置在第二导线层上的第二介电层；以及磁通量聚集器(MFC)，该磁通量聚集器(MFC)至少部分地设置在第一金属层中、至少部分地设置在第二金属层中、或至少部分地设置在第一金属层和第二金属层两者中。MFC可以设置在第一导线或第二导线上或者可以包括第一导线或第二导线。

根据本发明的一些实施例，磁通量聚集器至少部分地设置在第一金属层的第一导线层中、至少部分地设置在第二金属层的第二导线层中、或者至少部分地设置在第一导线层和第二导线层两者中。

根据一些实施例，(i)磁通量聚集器具有130微米或更小、100微米或更小、或者50微米或更小的横向尺寸，(ii)磁通量聚集器具有15微米或更小、10微米或更小、或者5微米或更小的厚度，或(iii)(i)并且(ii)两者。

根据本发明的一些实施例，第二介电层包括MFC通孔，并且磁通量聚集器至少部分地设置在MFC通孔中。

根据本发明的一些实施例，一根或多根导线被设置在衬底中或设置在衬底上，这些导线形成围绕磁通量聚集器的一个或多个线圈。围绕磁通量聚集器的一个或多个线圈可以形成变压器或电磁体。

根据本发明的一些实施例，该衬底是半导体衬底，该半导体衬底包括设置在半导体衬底中或设置在半导体衬底上的电子电路，并且其中，该电子电路具有小于或等于200nm、小于或等于180nm、或者小于或等于110nm的特征尺寸。根据本发明的一些实施例，(i)第一导线电连接到电子电路，(ii)第二导线电连接到电子电路，或者(iii)(i)并且(ii)两者。

根据本发明的一些实施例，磁通量聚集器结构包括磁传感器，该磁传感器至少部分地设置在第一金属层中、至少部分地设置在衬底与第一金属层之间、至少部分地设置在衬底中、或至少部分地设置在衬底的与磁通量聚集器相对的一侧上。根据本发明的一些实施例，(i)第一导线电连接到磁传感器，(ii)第二导线电连接到磁传感器，或者(iii)(i)并且(ii)两者。根据本发明的一些实施例，磁传感器的至少部分在磁通量聚集器的10微米、8微米、5微米、3微米、2微米、或1微米的范围之内。根据本发明的一些实施例，磁传感器是包括感测板的霍尔效应传感器。感测板可以被设置在衬底的掺杂半导体区域中，例如被设置在第一金属层下方作为CMOS电路或磁传感器电路中衬底的n掺杂扩散部分。衬底的此部分可包括其他的介电层和传导层。

根据本发明的一些实施例，磁通量聚集器包括至少部分地设置在第二介电层中的芯体和设置在第二导线层中的应力降低层。根据本发明的一些实施例，应力降低层具有比磁通量聚集器的延展性更大的延展性，该应力降低层是导电的，或者应力降低层是在CMOS或磁传感器电路中发现的延性金属(例如铝)或包括在CMOS或磁传感器电路中发现的延性金属(例如铝)，或者这些的任何组合。根据一些实施例，应力降低层是多层，该多层包括导电且延性的第一层和作为籽晶层的第二层，第二层设置在第一层上。籽晶层可以提供用于电镀芯体的兼容的表面，并且可以电连接到衬底以用于提供电镀电流。

根据本发明的一些实施例，磁通量聚集器电连接到第一金属层中的电连接件或电连接到衬底，例如，应力降低层与芯体电接触并且处于到衬底或到第一金属层中的第一导线电接触中以用于电镀芯体。

根据本发明的一些实施例，磁通量聚集器与磁通量聚集器在其中形成的(多个)介电层机械隔离。

根据本发明的一些实施例，通过提供衬底、在衬底上或在衬底上方形成一个或多个金属层(每个金属层包括导线层和设置在导线层上方的介电层)、在介电层中的一个或多个介电层中形成MFC通孔、并且在MFC通孔中设置磁通量聚集器来构造磁通量聚集器结构。根据本发明的实施例，磁通量聚集器包括应力降低层和芯体，并且通过对一个或多个介电层进行蚀刻以暴露导线层中具有二维区域(例如，接触区域或接触垫)的导线来将磁通聚集器设置在MFC通孔中。暴露的导线电连接到电流源，并且芯体被电镀在暴露的导线的二维区域上。暴露的导线的区域可以在芯体与衬底之间形成应力降低层。

根据本公开的一些实施例，电流源与暴露的导线之间的电连接件可以电连接至用于控制MFC的CMOS电路的密封环。因此，暴露区域与晶片衬底电接触，并且密封环为所有金属层提供衬底接触，通过该衬底接触，通过将晶片边缘简单地连接到电流源而将电镀电流提供给所有暴露区域。衬底将电镀电流分配到所有密封环，并且再从密封环分配到所有暴露区域。由于密封环具有高电导率并且具有相对较大的接触区域，因此密封环降低了衬底的电阻。因此，根据一些实施例，磁通量聚集器结构包括电子电路和设置成围绕该电子电路的密封环，并且籽晶层通过该密封环电连接至衬底。

根据本公开的一些实施例，一种制造磁通量聚集器结构的方法包括：提供衬底；在该衬底上或在该衬底上方设置第一金属层，该第一金属层包括：(i)设置在衬底上或设置在衬底上方的第一导线层，该第一导线层包括传导电信号的第一导线，以及(ii)设置在第一导线层上的第一介电层；在第一金属层上或在第一金属层上方设置第二金属层，第二金属该层包括：(i)设置在第一金属层上或设置在第一金属层上方的第二导线层，该第二导线层包括传导电信号的第二导线，以及(ii)设置在第二导线层上的第二介电层；以及将磁通量聚集器至少部分地设置在第一金属层中、至少部分地设置在第二金属层中、或者至少部分地设置在第一金属层和第二金属层两者中。一些实施例包括在设置第二介电层之前将在第二导线层上设置电镀籽晶层。

在本发明的实施例中，磁通量聚集器至少部分地设置在第一金属层的第一导线层中、至少部分地设置在第二金属层的第二导线层中、或者至少部分地设置在第一导线层和第二导线层两者中。

本发明的实施例提供具有集成磁通量聚集器的空间高效的且小的磁传感器，该集成磁通量聚集器在半导体器件中提供改善的灵敏度。

出于对本发明以及超出现有技术所实现的优势加以总结的目的，以上在本文中已描述了本发明的某些目的和优势。当然，应当理解，不必所有此类目的或优势都可根据本发明的任何特定实施例来实现。因此，例如，本领域的技术人员将认识到，本发明能以实现或优化如本文中所教导的一个优势或一组优势的方式来具体化或执行，而不必实现如本文中可能教导或建议的其他目的或优势。

从本文以下描述的(多个)实施例，本发明的以上和其他方面将是显而易见的，并且参考本文以下描述的(多个)实施例对本发明的以上和其他方面进行阐明。

附图说明

通过参照以下结合附图的描述，本公开的前述和其他目标、方面、特征和优点将变得更加明显且更好理解。

图1是根据本发明的说明性实施例的包括磁传感器的截面图。

图2是根据类似于图1的本发明的说明性实施例的局部平面图。

图3表示根据本发明的说明性实施例的包括线圈和导线再分布层的截面图。

图4表示根据本发明的说明性实施例的包括封装层和导线再分布层的截面图。

图5表示根据本发明的说明性实施例的包括线圈和变压器/电磁电路的截面图。

图6表示根据类似于图5的本发明的说明性实施例的局部平面图。

图7表示根据本发明的说明性实施例的包括线圈的截面图。

图8表示根据本发明的说明性实施例的包括磁通量聚集器和导电应力降低层的截面图。

图9和图10表示根据本发明的说明性实施例的方法的流程图。

图11表示根据本发明的说明性实施例的磁通量聚集器和通孔的详细截面图。

图12表示对于理解现有技术和本发明实施例有用的截面图。

具体实施方式

将就具体实施例并且参考特定附图来描述本发明，但是本发明不限于此而仅由权利要求书来限定。

此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二等等用于在类似的要素之间进行区分，并且不一定用于在时间上、空间上、以排名或以任何其他方式描述顺序。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的顺序不同的顺序来进行操作。

应注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限制于其后列出的手段；它并不排除其他元件或步骤。因此，该术语应被解释为指定如所提到的所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件、或其群组的存在或添加。因此，表述“一种包括装置A和B的设备”的范围不应当被限定于仅由组件A和B构成的设备。这意味着对于本发明，设备的仅有的相关组件是A和B。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在实施例中”贯穿本说明书在各个地方的出现并不一定全部是指同一实施例，但是可以指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，如根据本公开将对本领域普通技术人员显而易见的，特定的特征、结构或特性能以任何合适的方式进行组合。

类似地，应当领会，在本发明的示例性实施例的描述中，出于精简本公开和辅助对各个发明性方面中的一个或多个发明性方面的理解的目的，本发明的各个特征有时一起被编组在单个实施例、附图或其描述中。然而，此种公开方法不应被解释为反映所要求保护的本发明需要比每项权利要求中所明确记载的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映，发明性方面在于比单个前述公开的实施例的全部特征更少的特征。因此，具体实施方式所附的权利要求书由此被明确并入到该具体实施方式中，其中每一项权利要求本身代表本发明的单独实施例。

此外，尽管本文中所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但不包括其他实施例中所包括的其他特征，但是如本领域技术人员将理解的那样，不同实施例的特征的组合旨在落在本发明的范围内，并且形成不同实施例。例如，在所附的权利要求书中，所要求保护的实施例中的任何实施例均能以任何组合来使用。

应当注意，在描述本发明的某些特征或方面时使用特定术语不应被当作暗示该术语在本文中被重新定义成限于包括该术语与其相关联的本发明的这些特征或方面的任何特定特性。

在本文中所提供的描述中，阐述了众多具体细节。然而要理解，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他实例中，公知的方法、结构和技术未被详细示出，以免混淆对本描述的理解。

本发明的实施例提供了用于将磁通量聚集器(MFC)或集成磁聚集器(IMC)集成在被设置在集成电路结构中的金属层内的结构和方法。集成电路可以包括半导体衬底和图案化金属层，在半导体衬底中形成有有源电子组件，图案化金属层使半导体衬底上或半导体衬底上方的电子组件互连。金属层中的MFC可用于多种目的，包括例如磁场感测、交流电压变换(变压器)、电压转换和有源磁场生成。电路和导线可以与MFC一起提供，以控制集成电路结构，例如以感测磁场或以其他方式在电子或磁性系统中采用磁场。本公开的一些实施例可以使用霍尔效应磁传感器。

通过在常规集成电路工作流内将MFC集成在集成电路结构中，可以以降低的制造成本提供更小且更灵敏的设备。本发明的实施例提供了一种用于将磁聚集器嵌入集成电路的金属层堆叠内部的结构和方法，并因此减小了磁通量聚集器与该金属堆叠下方或该金属堆叠中的磁传感器之间的距离，从而减小了设备尺寸，增加了设备灵敏度，并且减少了制造步骤。本发明的实施例还使得电感器或导线线圈能够在集成电路金属层中形成。

集成电路广泛用于电子系统中，以控制或操作系统或以感测、响应于或影响环境属性。此类集成电路通常在半导体衬底中形成。通过适当的处理，半导体衬底可以提供感测和操作电子电路(例如，控制电路和霍尔效应磁传感器)。在典型的集成电路制造过程中，首先使用前段制程过程直接在半导体衬底(例如硅衬底)中形成晶体管，这些过程例如形成掺杂的晶体管源极和漏极并在半导体衬底的处理侧上形成介电栅极结构。霍尔效应板通常也在半导体衬底的处理侧上形成。一旦各种半导体器件已被构造，它们就通过在一个或多个图案化金属层中形成的导线电连接，以形成电连接的电路，该一个或多个图案化金属层以堆叠的形式设置在半导体处理侧上。金属层通常使用后段制程过程通过毯状沉积金属层并且然后使用通过掩模利用光图案化的光刻胶来构造，该掩模可以被蚀刻以形成图案化导线。通常需要具有图案化导线的多个金属层。对于复杂的电路，可以使用四层或更多层。每个金属层中的导线都可以利用介电层与上方或下方的层中的导线隔离。层之间的电互连是通过在中间介电层中蚀刻并填充或涂覆有导电金属的通孔形成。通常将各个层平面化以提供平坦的表面，光学光刻装备可以在该平坦的表面上保持对大面积的当前半导体晶片的精确聚焦。金属层中的导线可以电气地传导功率和接地信号以及模拟或数字信息信号，诸如控制信号或数据信号。金属层中的导线可以是信息信号导体，或者可以形成接地平面或功率平面，或者可以具有有效的二维区域作为接触垫或接触区域。

参考图12，常规磁通量聚集器(MFC)51包括设置在聚酰亚胺层55上的芯体53，该聚酰亚胺层55被设置在半导体衬底20上。磁传感器60可以包括霍尔效应板，在由MFC 51聚集的磁场中电流传导通过该霍尔效应板，并且测量跨该霍尔效应板的电压来确定磁场强度。霍尔效应板通常设置在芯体53的边缘处。可以结合MFC 51和环境外部磁场或所生成的磁场来提供电路(例如模拟或数字电路、CMOS电路、双极电路、或混合信号电路)以控制、感测或以其他方式采用电信号或电流。此类电路也可以包括介电层和导线层。

因为芯体53通常包括磁性金属(诸如铁或钴)或者包括铁合金(诸如镍铁)并且具有与在其上设置有MFC 51的衬底20(例如半导体衬底)的热膨胀系数完全不同的热膨胀系数(CTE)，因此当操作该设备并且该设备升温时，由MFC 51的CTE与衬底20的CTE的差产生的机械应力可导致设备出故障。为了帮助减轻此类机械应力，可以在MFC 51与衬底20之间提供应力降低层，例如有机材料(诸如，聚酰亚胺)层55。现有技术的典型集成电路采用放置在磁通量聚集器芯体53与钝化件之间的一个或多个保护性钝化层和应力缓冲区(诸如聚酰亚胺层55)确保磁通量聚集器芯体53相对于衬底20的热膨胀不会损坏电路的钝化件。

磁通量聚集器的磁增益与其直径和厚度的比率以及从磁通量聚集器的边缘到磁传感器的距离成比例。因此，在常规结构中，具有霍尔效应板的衬底20的表面与磁通量聚集器53的边缘之间的距离由集成电路的金属层堆叠48和应力缓冲层(例如，聚酰亚胺层55)的厚度确定，例如在具有多于四个金属层并且具有聚酰亚胺应力降低层的CMOS集成电路中为12微米或更大。

因此，图12中所图示的常规结构(并且例如，在US6545462中引用)具有局限性，特别是在小型集成电路的上下文中。集成电路通常在互连层(例如，具有图案化的导线的导线层)和有源元件(例如，晶体管)层之间采用钝化层和介电层。钝化层和介电层不会随着互连元件和有源元件由于光刻技术的改善在尺寸上的减小而收缩，并且由于集成电路中晶体管数量的增加，集成电路中金属层48的数量也趋于增加。因此，霍尔效应板与磁通量聚集器51之间的距离增加，并且因此需要相对较大的霍尔效应板。因此，由于电路和导线在分辨率上的改善，霍尔效应板不能变小，并且最终霍尔效应板变得太大而在集成电路中不是成本高效的，并且离磁通量聚集器50太远而不能提供足够的灵敏度。随着集成电路的分辨率(特征尺寸)达到200nm或更小，例如180nm或更小或者110nm或更小，这个问题变得越来越严重，特别是对于数字CMOS集成电路而言。

为了克服该问题，并且根据图1和图2中所图示的本公开的实施例，磁通量聚集器(MFC)结构10包括被设置在金属层48内的磁通量聚集器50，金属层48被设置在集成电路衬底20上或被设置在集成电路衬底20上方。衬底20可以是半导体衬底，并且可以包括集成电子电路22以及其他电子组件(诸如霍尔效应板)，该集成电子电路22包括有源电子晶体管和二极管。金属层48至少包括设置在衬底20上或设置在衬底20上方的第一金属层41和设置在第一金属层41上或设置在第一金属层41上方的第二金属层42。第一金属层41包括(i)设置在衬底20上或设置在衬底20上方的第一导线层31，该第一导线层31包括传导电信号的图案化的第一导线71，以及(ii)设置在第一导线层31上的第一介电层81，该第一介电层81被设置在第一导线层的与衬底20相对的一侧上。第一导线层31可以直接设置在衬底20上或设置在被设置在衬底20的上的层上。例如，衬底20可以涂覆有平面化的介电层80或包括平面化的介电层80作为衬底20的表面。介电层80也可以包括附加的导线或导线连接。第一导线71传导电信号，例如功率、接地或信息信号。第二金属层42设置在第一金属层41上，并且包括(i)第二导线层32，该第二导线层32包括传导电信号的第二导线72，以及(ii)设置在第二导线层上的第二介电层82，该第二介电层82设置在第二导线层32的与衬底20、第一导线层31、第一介电层81相反的一侧上。与第一导线层31一样，第二导线层32传导电信号，例如功率、接地或信息信号，第二导线层32可以被图案化，并且可以包括单独的导线78或电总线。一般而言，如图所示的导线78可以是传导单个信号的单独的导线78或传导多个信号的多根导线(例如，包括并联的多根导线的总线)。磁通量聚集器50至少部分地设置在第一金属层41中、至少部分地设置在第二金属层42中、或至少部分地设置在第一金属层41中并且至少部分地设置在第二金属层42中。在一些实施例中，附加的金属层48(每个附加的金属层48包括在导线层38上方的介电层88)设置在第二金属层42上方的层中，使得磁通量聚集器50延伸穿过附加的金属层48。在一些实施例中，磁通量聚集器50仅存在于一些金属层48中，例如第一金属层41，或者如图3中所示，第二金属层42和第三金属层43。磁通量聚集器50可以设置在金属层48的导线层38中的任何导线层中的导线78上或包括金属层48的导线层38中的任何导线层中的导线78。

如本文所述，(多个)导线层38一般指代磁通量聚集器结构10中的任何导线层(例如，第一线层31和第二导线层32)。(多个)金属层48一般指代磁通量聚集器结构10中的任何金属层(例如第一金属层41和第二金属层42)。(多个)介电层88一般指代磁通量聚集器结构10中的任何介电层(例如，平面化介电层80、第一介电层81、和第二介电层82)。(多根)导线78一般指代通过使任何导线层38图案化而形成的任何导线或诸如电总线之类的导线组合(例如第一导线71或第二导线72)。不同导线层38中的导线78可以通过电通孔70电连接。电通孔70是通过不同导线层38中的导线78之间的任何介电层88的导电连接，该电通孔70可以通过光刻法在(多个)介电层88中蚀刻孔利用例如钨、钛、铜、或铝之类的导电金属涂覆或填充该孔来形成。

按照惯例，金属层可以仅指代图案化的导线层38，但是如本文中所使用的，金属层48指代导线层38和涂覆在导线层38上的介电层88两者(例如，第一导线层31和第一介电层81形成第一金属层41，并且第二导线层32和第二介电层82形成第二金属层42，依此类推)，使得如图1中所示，磁通量聚集器50设置在第二导线层32、第二介电层82中的至少一者中、或者设置在第二导线层32和第二介电层82两者中，使得磁通量聚集器50至少部分地位于第二金属层42中。根据本公开的一些实施例，磁通量聚集器50也至少部分地位于第一金属层41中(如图8中所示)。在一些实施例中，顶部电介质层88或封装层92形成衬底20的表面。

磁通量聚集器50用于聚集磁场并使所聚集的磁场更容易被检测和被测量。在一些实施例中，磁通量聚集器50可以包括至少部分地设置在第一金属层41或第二金属层42或第一金属层41和第二金属层42两者中的芯体52，例如包括磁性金属(诸如铁或钴)，或者包括含磁性金属的金属合金(诸如镍铁)。第二介电层82可以包括MFC通孔56(第二介电层82中的孔)，磁通量聚集器50可以至少部分地设置在MFC通孔56中。例如，芯体52可以被设置在MFC通孔56中。磁通量聚集器50还可以包括例如设置成与芯体52接触的应力降低层54。应力降低层54可以设置在第二金属层42中，并且具体地设置在第二导线层32中(如图1中所示)或在第一导线层31中(如图8所示，下面所讨论的)，并且也可以设置在MFC通孔56中，例如在MFC通孔56的底部处(MFC通孔56的底部是MFC通孔56最靠近衬底20的部分)。因此，在本公开的一些实施例中，磁通量聚集器50至少部分地存在于第二金属层42中(并且因此存在于第二导线层32和第二介电层82两者(包括第二金属层42)中)。在本公开的一些实施例中，磁通量聚集器50至少部分地存在于第一金属层41和第二金属层42中(并且因此存在于包括第一金属层41的第一导线层31和第一介电层81中以及存在于包括第二金属层42的第二导线层32和第二介电层82中)。在一些实施例中，由于附加金属层48设置在第二金属层42上方，所以MFC通孔56可以延伸穿过附加金属层48。附加金属层48也可以设置在第一金属层41下方。

应力降低层54降低了由芯体52和衬底20的任何不同的热膨胀系数产生的应力。为此，应力降低层54可以具有比芯体52的延展性大的延展性。在一些实施例中，应力降低层54是导电的，可以与芯体52电接触和物理接触，并且应力降低层54可以包括铝或应力降低层54可以是铝。通过提供与芯体52电接触和物理接触的、比芯体52延展性更强的金属的导电应力降低层54，可以使用电镀技术来制造芯体52，而无需使用衬底20的顶部上形成的溅射和图案化的籽晶层，如下面进一步讨论。

因此，根据本公开的一些实施例，可以通过提供衬底20、在衬底20上或在衬底20上方形成一个或多个金属层48(每个金属层48包括导线层38和设置在导线层38上方的介电层88)、在一个或多个介电层88中形成MFC通孔56、并且将磁通量聚集器50设置在MFC通孔56中来构造磁通量聚集器结构10。根据本发明的实施例，磁通量聚集器50包括应力降低层54和芯体52，并且通过对一个或多个介电层88进行蚀刻以暴露导线层38中具有有效二维区域(例如接触区域或接触垫)的导线78来将磁通聚集器50设置在MFC通孔56中。应力降低层54的有效二维区域可以跨MFC通孔56的整个底部延伸，或者反之亦然。在一些实施例中，应力降低层54延伸超过MFC通孔56并且延伸超过芯体52，以便降低在芯体52的边缘处存在的应力梯度并且减少与芯体52相邻或在芯体52下方的衬底20层(例如介电层或半导体层)中的破裂，如图4和图8中所示。暴露的导线78电连接到外部电流源，并且芯体52被电镀在暴露的导线78的区域上。根据本发明的一些实施方式，暴露的导线78可以用作用于蚀刻MFC通孔56的蚀刻停止件、可以提供为将芯体52电镀在MFC通孔56中提供电流的传导区域、可以提供用于籽晶层57沉积的子层从而实现电镀，并且可以用作应力降低层54。

根据本公开的一些实施例，磁通量聚集器结构10的衬底20是包括电子电路22的半导体衬底，电子电路22例如使用光刻方法和材料构造的、设置在半导体衬底中或半导体衬底上的集成电路。电子电路22可包括具有小于或等于200nm、小于或等于180nm、或小于或等于110nm的特征尺寸的掺杂的或植入的半导体结构。电子电路22可以是数字电路、模拟电路或混合信号电路，并且可以被构造为硅衬底20中的CMOS电路。如上文所述，当集成电路的分辨率(特征尺寸)达到这些尺寸时，用于测量磁场的常规方法和设备不太有效或更昂贵，从而为本发明提供了优势。

导线78可以是通过蒸发来沉积并使用光刻方法和材料(例如包括银、铝、钛、钨、铜或其他金属)来图案化的图案化金属线。介电层88可以包括介电材料89，例如诸如氧化物(诸如二氧化硅)和氮化物(诸如氮化硅)之类的无机材料或者有机聚合物、树脂和环氧树脂。介电层88可以通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、喷涂、狭缝式涂布、或旋涂、或光刻技术中已知的其他方法来涂覆。

根据本公开的一些实施例，第一导线71电连接至电子电路22，第二导线72电连接至电子电路22，或两者均连接至电子电路22。将第一导线71和第二导线72电连接至电子电路22提供了一种系统，该系统操作、控制或响应于电信号或磁信号或电场或磁场并且可以响应于外部控制器或其他外部系统。

本公开的实施例在小型设备和系统中提供了优点，并实现具有减小的尺寸的芯体52结构，否则这些优点通过常规手段以类似的实施不容易实现。根据一些实施例，(i)磁通量聚集器50具有130微米或更小、100微米或更小、或者50微米或更小的横向尺寸，(ii)磁通量聚集器50具有15微米或更小、10微米或更小、或者5微米或更小的厚度，或(iii)(i)并且(ii)两者。当此类小的磁通量聚集器50被设置在薄的应力降低层54(诸如像铝之类的延性金属)上提供时，此类小的磁通量聚集器50可以容忍相对于衬底20的来自热量的机械应力。相比之下，现有技术的设备较大，并且需要较厚的应力降低层(诸如图12中的聚酰亚胺层55)，从而增加了现有技术的设备尺寸和MFC与霍尔效应板之间的距离。

根据本公开的一些实施例，磁通量聚集器结构10包括至少部分地设置在第一金属层41中的磁传感器60，例如设置在第一导线层31中、设置第一介电层81中或设置在第一导线层31和第一介电层81两者中。磁传感器60可包括电连接到一个或多个感测板62(诸如霍尔效应板)的磁传感器电路64。磁传感器电路64可以包括掺杂或植入的半导体结构，该半导体结构具有小于或等于200nm、小于或等于180nm、或小于或等于110nm的特征尺寸，该半导体结构采用光刻方法和材料制成，并且可以是混合信号电路或模拟电路。磁传感器60可以是包括一个或多个霍尔效应感测板62的霍尔效应传感器。在一些实施例中，磁传感器可以是磁电阻器或具有通过磁场调制的电子属性的其他材料。感测板62可以从磁传感器电路64移动一段距离。在一些实施例中，磁传感器60设置在衬底20与第一金属层41之间、设置在衬底20中、或设置在衬底20的与磁通量聚集器50相对的一侧上。第一导线71可以电连接到磁传感器电路64或电子电路22，第二导线72可以电连接到磁传感器电路64或电子电路22，或者这两者例如电连接到磁传感器电路64和电子电路22。感测板62可以利用四个电连接件电连接到磁传感器电路64，例如，当存在磁场时，提供通过感测板62的电流并且感测跨感测板62的相应电压差。因此，在图2和图6的实施例中，将每个感测板62电连接到电路(例如，磁传感器电路64)的导线78可以是包括至少四根单独的导线的总线。在一些实施例中，磁传感器60或感测板62的至少部分在磁通量聚集器50的10微米、8微米、5微米、3微米、2微米或1微米的范围内。感测板62可以设置在衬底20的掺杂半导体区域中，例如与CMOS电路相同的层中或与磁传感器电路64相同的层中。尽管在图1中将磁传感器电路64示出为与电子电路22分开的电路，但是它可以被并入电子电路22中，或者电子电路22和磁传感器电路64可以是共同电路。磁通量聚集器50可以在与衬底20的表面正交的方向上至少部分地设置在感测板62上方，例如感测板62可以直接设置在芯体52的边缘的下方。

通过将第一导线71或第二导线72电连接至磁传感器60(或电子电路22或磁传感器60和电子电路22两者)并将霍尔效应感测板62设置在衬底20的掺杂半导体区域中，提供了高度集成且灵敏的磁传感器60。在集成电路制造中，金属层48中的各导线78可以分开仅几微米或更小，使得将传感板62设置成在衬底20的掺杂半导体区域中与第二金属层42中的磁通量聚集器50相邻提供高度集成且灵敏的磁传感器60。

参考图3-图6，根据一些实施例，磁通量聚集器结构10包括多于两个金属层48(例如，第一金属层41和第二金属层42)。例如，磁通量聚集器结构10可以包括第三金属层43和第四金属层44，该第三金属层43包括第三导线层33，该第四金属层44包括第四导线层34，该第三导线层33包括第三导线73，该第四导线层34包括第四导线74。在一些实施例中，磁通量聚集器结构10可以包括第五金属层45和第六金属层46，该第五金属层45包括第五导线层35，该第六金属层46包括第六导线层36，该第五导线层35包括第五导线75，该第六导线层36包括第六导线76(如图5中所示)。

如图3中所示，磁通量聚集器结构10可以包括围绕磁通聚集器50(例如围绕芯体52)的线圈58中、设置在衬底20中或设置在衬底20上的一根或多根导线78。线圈58中的导线78可以是设置在第一金属层41的第一导线层31中的第一导线71、设置在第二金属层42的第二导线层32中的第二导线72、设置在第三金属层43的第三导线层33中的第三导线73、设置在第四金属层43的第四导线层34中的第四导线74(并且在一些实施例中可以包括附加金属层48的附加导线层38中的附加导线78，如图5中所示)。线圈58的不同导线层38中的导线78可以通过电通孔70电连接并且以圆形或弧形设置，如图6中所示。线圈58中的导线78可以形成缠绕芯体52的一个或多个绕组以提供电磁体或变压器，并且可以由变压器/电磁体电路90控制或响应于变压器/电磁体电路90。例如，线圈58中的导线78可以形成围绕芯体52的单个绕组或者初级绕组和次级绕组。变压器/电磁体电路90可以包括掺杂或植入的半导体结构，该半导体结构具有小于或等于200nm、小于或等于180nm、或小于或等于110nm的特征尺寸，该半导体结构采用光刻方法和材料制成，并且变压器/电磁体电路90可以是数字电路(诸如CMOS电路)、混合信号电路或模拟电路。在一些此类实施例中，MFC通孔56中的磁场垂直于衬底20，使得不需要设置在MFC通孔56下方的导线78来影响或控制磁通量聚集器结构10的性能。

如图3中所示，磁通量聚集器结构10可以包括含线圈导线59的导线再分布层或设置在顶部导线层91中(例如设置在介电层88的堆叠中的顶部介电层上)的导线再分布层。在一些实施例中，并且对于该应用，磁场理想地平行于衬底20。因此，对于芯体52上方的每根线圈导线59，至少一根线圈导线59可以设置在芯体52下方的导线层38中，优选地设置在第一金属层41中(或者如果存在的话，设置在第一金属层41下方的金属层48中)，其中应力降低层54被设置在第二金属层42中。

此类线圈导线59可以是线圈58的部分，或者可以形成再分布层，该再分布层以比磁通聚集器结构10本身更低的分辨率提供到外部设备或电连接件的点接触。因为磁通量聚集器50相对较小并且可以在衬底20上方具有低剖面，所以导线再分布层可以被设置在磁通量聚集器50上方。这使得具有磁性芯体52的线圈58的制造能够实现成本效益，从而允许在芯片上实现变压器、电压转换器、以及在磁通量聚集器50中生成用于电磁体和磁反馈控制的有源磁场。

同样如图3中所示，被平面化介电层80上的介电层88(例如，第一介电层81、第二介电层82、第三介电层83、第四介电层84)分开的导线层38(例如，第一至第四导线层31-34)中的导线78(例如，第一至第四导线71-74)(形成金属层48(例如，第一金属层41、第二金属层42、第三金属层43、和第四金属层44))可以通过电通孔70电连接衬底20中的电子电路22和变压器/电磁电路90，或者形成线圈58的部分。

参考图4，芯体52可以延伸超过MFC通孔56，并延伸到介电层88的堆叠中的顶部介电层中并超过该顶部介电层或在该顶部介电层上方，或超过衬底20钝化层，例如形成蘑菇形状。如果存在，则封装层92可以保护芯体52免受环境应力和污染物的影响，并且如果存在，则线圈导线59或导线再分布层可以被设置在封装层92上，或者直接设置在芯体52上方(如图4所示)，或设置在衬底20的其他部分的上方，或直接设置在介电层88的堆叠中的顶部介电层顶部上。

图5图示了本公开的一些实施例，其中，芯体52延伸到封装层92中，但是没有延伸超过衬底20的部分超出MFC通孔56，从而形成具有圆形顶部的圆柱形状。如图5所示，被介电层88(例如，第一至第六介电层81-86)分开的导线层38(例如，第一至第六导线层31-36)中的导线78(例如，第一至第六导线71-76)(形成金属层48(例如，第一至第六金属层41-46)可以通过电通孔70电连接电子电路22和变压器/电磁电路90，或者形成线圈58的部分。

图6提供了具有修改的布局的磁通量聚集器结构10的平面图，该修改的布局包括被设置成围绕芯体52的线圈58和MFC通孔56中的应力降低层54(图6中未示出)，与图3和图5对应，并且可选地在具有线圈导线59的导线再分布层、变压器/电磁体电路90和电子电路22中部分地形成。芯体52可以是连续的，或者可以具有一个或多个间隙，如图6中环的右部所示。

参考图7，本公开的一些实施例可以包括多个磁通量聚集器50并且包括磁传感器60，该多个磁通量聚集器50包括分别利用第一至第五导线层31-35中的第一至第五导线71-75在衬底20中与应力层54中物理接触的芯体52，该第一至第五导线层31-35形成有源电磁场生成装置中的线圈58，该磁传感器60具有感测板62和磁传感器电路64。可选地包括封装层92和线圈导线、导线再分布层或顶部导线层91(图7中未示出)。在一些实施例中，芯体52可以包括诸如圆环或环之类的形状(例如，图7截面所图示的两个芯体52可以物理地连接，例如在圆环中)以形成单个芯体52。

参考图9的流程图，根据本公开的一些实施例的构造磁通量聚集器结构10的方法可以包括在步骤100中提供衬底20以及在步骤110中在衬底20中或在衬底20上形成电路(例如，电子电路22、磁传感器电路64、以及变压器/电磁体电路90的任何组合)。在步骤120中，可选的平面化介电层80与在其上形成的任何电路以及任何电通孔70一起设置在衬底20上。在实施例中，衬底20被提供有电路和形成在衬底20中或衬底20上的可选的平面化介电层80，使得步骤110和120被合并到步骤100中。通过在步骤130中涂覆并使导线层38图案化以形成导线78并且随后在步骤140中将介电层88设置在导线层38上，在步骤130和140中形成金属层。可以迭代地重复在图案化的导线层38中形成导线以及形成介电层88的连续步骤130和140，以形成所需的尽可能多的金属层48，例如第一金属层41和第二金属层42(如图1中所示)、第一至第四金属层41-44(如图3中所示)、或第一至第六金属层41-46(如图5中所示)。在一些实施例中，电镀电流通过衬底20，例如穿过包括衬底20的硅晶片。可选地，在第一导线层31或第二导线层32中形成可用作电镀电极的、可外部地电接入的第一导线71、第二导线72或通过电通孔70电连接到第二导线的第一导线71。在本公开的一些实施例中，围绕电子电路22或磁通量聚集器结构10的密封环49(在图1和图2中示出)可以用作衬底20与第二金属层42之间的电接触件。根据一些实施例，密封环49由所有金属层48组成(例如，形成围绕磁通量聚集器结构10的金属壁)，并且密封环49被提供以阻止离子和湿气从结构10侧面进入。密封环49可以被形成为围绕电子电路22和衬底20，可以是高导电的，具有大的接触面积，并且因此提供了非常低的接触电阻并且可以为电镀芯体52提供大电流。磁通量聚集器结构10可以设置在具有许多此类结构的晶片上。然后，密封环49也可以将电镀电流从晶片边缘分配到所有单独的磁通量聚集器结构10，具体而言，分配到籽晶层57。

一旦将最后的介电层88设置在衬底20上方，就可以在步骤150中例如通过按图案向下蚀刻到第二导线层32或到第一导线层31来在介电层88中的一个或多个介电层88中形成MFC通孔56，如图1、图3、图5、图7和图8中所示。在一些实施例中，如图8中所示，MFC通孔56延伸到第一导线层31中的第一导线71。为了清楚起见，图8未示出任何其他导线层38或金属层48。当蚀刻MFC通孔56时，形成第一导线层31或第二导线层32或应力降低层54的金属(例如铝)可以用作蚀刻停止件。

在本发明的一些实施例中，如图1、图3、图5、图7和图8中所图示，应力降低层54至少部分地设置在MFC通孔56的底部，并且是导电的导线78，例如，第一导线层31中的第一导线71或第二导线层32中的第二导线72，该应力降低层54具有与MFC通孔56底部的面积一样大的面积或具有大于MFC通孔56底部的面积的面积。参考图10的详细流程图和图11的详细结构，在步骤120中形成平面化介电层80之后，在步骤131中形成导线层31中的第一导线71，在步骤141中形成第一介电层81，在步骤132中形成第二导线72，并且在步骤134中在第二导线72上沉积籽晶层57，使得应力降低层54(第二导线72)涂覆有附加的籽晶层以促进在应力降低层54的在MFC通孔56中暴露的部分上进行电镀，该附加的籽晶层包括例如通过溅射或蒸发并且随后使对于电沉积有用的材料的相对薄的层(例如50nm至200nm)图案化而设置的金属，例如铜、镍、TiW、TiN、金或铂、或这些的组合。附加的籽晶层材料可以存在于第一导线31或第二导线32的全部上，或者不存在于第一导线31或第二导线32上。籽晶层57和最后的导线层38(例如，第二导线层32中的第二导线72)可以在共同的步骤中被图案化。因此，根据一些实施例，应力降低层54是多层，包括导电且延性的第一层(例如，第二导线72)和作为籽晶层57的第二层。第二层(籽晶层57)设置在第一层(第二导线72)上。籽晶层57可以被电连接到衬底20，从而为在籽晶层57上电镀芯体52提供电流。

一旦在步骤140中形成最后的平面化介电层(例如，在步骤142中形成的第二介电层82)，则在步骤150中在应力降低层54上方形成MFC通孔56，使得仅MFC通孔的底部具有暴露的籽晶层57，从而在MFC通孔56的底部处形成电镀电极。应力降低层54可以电连接到外部电源，该外部电源为在步骤160中通过从浸入了衬底20的溶液中电解沉积金属或金属合金来电镀应力降低层54以形成芯体52提供电流。在一些实施例中，通过半导体衬底20材料本身提供电镀电流，并且仅在晶片边缘提供电镀电流。因为仅MFC通孔56的底部具有暴露的籽晶层57(形成电镀电极)，并且MFC通孔56的壁仅包括被蚀刻以形成MFC通孔56的介电材料，因此没有金属或合金被直接电沉积在MFC通孔56的壁上，并且芯体52与介电层(例如，第二介电层82)之间的任何机械连接都被减少或消除。

为了电沉积如现有技术中所见的相对较大或较厚的芯体，将籽晶层设置在MFC通孔56的一侧上，并将模具(通常为树脂材料)设置在介电层上方。相比之下，因为本发明的实施例包括小的、相对薄的芯体52，所以代替于此类现有技术的籽晶层沉积的此类电沉积是实用的，因此减少了形成芯体52所需的步骤数。例如，在形成MFC通孔56之后，不需要对籽晶层的附加的沉积或图案化步骤，因为导线层38图案化也可以使应力降低层54和籽晶层57图案化。此外，在MFC通孔56中从MFC通孔56的底部处的应力降低层54进行电镀而不是使用存在于MFC通孔56的一侧上所沉积的并经图案化的籽晶层来形成芯体52降低了芯体52与衬底20中的结构(例如钝化层或介电层88)之间的粘附性。降低的侧面粘附性继而降低了由于热应力而引起的衬底20中的钝化断裂；芯体52可以在某种程度上独立于衬底20而膨胀和收缩，特别是在垂直方向上膨胀和收缩。电镀芯体52还改善了芯体52的均匀性。此外，由于在介电层上方不存在籽晶层或模具材料，因此在电沉积之后无需移除此类材料。由于移除籽晶层和模具层材料会导致处理问题，因此避免此类移除步骤为本公开的实施例提供了另一优点。

可选地，在步骤170中，在芯体52上设置封装层92，并且在步骤180中形成任何顶部导线层91或导线再分布层。

应力降低层54可以是具有有效区域和各种形状的金属垫，并且应力降低层54当用作电镀电极时可以形成各种芯体52形状，例如圆柱体(使用盘形应力降低层54)、立方体(使用正方形应力降低层54)或圆环(使用环形应力降低层54)。

本发明的实施例可以通过将功率、接地和控制信号提供给电子电路22和任何磁传感器电路64或变压器/电磁体电路90来传导或响应于导线78中的信号。在一些实施例中，磁传感器60可以检测和测量环境磁场，或者变压器/电磁电路90可以在电子电路22的控制下并与外部系统通信来形成磁场或变换交流信号的电压。

对于电磁技术领域的技术人员显而易见的是，各种金属层48、介电层88、导线层38、和导线78的标记是任意的，并且可以以任何顺序提供，例如距衬底20最远的最顶部的金属层48可以是第一金属层41，而不是如图中所图示的最靠近衬底20的金属层48。

零件清单：

10 磁通量聚集器结构

20 衬底

22 电子电路

31 第一导线层

32 第二导线层

33 第三导线层

34 第四导线层

35 第五导线层

36 第六导线层

38 (多个)导线层

41 第一金属层

42 第二金属层

43 第三金属层

44 第四金属层

45 第五金属层

46 第六金属层

48 (多个)金属层

49 密封环

50 磁通量聚集器

51 磁通量聚集器

52 芯体

53 芯体

54 应力降低层

55 聚酰亚胺层

56 MFC通孔

57 籽晶层

58 线圈

59 线圈导线

60 磁传感器

62 感测板

64 磁传感器电路

70 电通孔

71 第一导线

72 第二导线

73 第三导线

74 第四导线

75 第五导线

76 第六导线

78 (多根)导线

80 平面化介电层

81 第一介电层

82 第二介电层

83 第三介电层

84 第四介电层

85 第五介电层

86 第五介电层

88 (多个)介电层

89 介电材料

90 变压器/电磁体电路

91 顶部导线层

92 封装层

100 提供衬底步骤

110 形成电路步骤

120 涂覆介电质步骤

130 使导线层图案化步骤

131 使第一导线层图案化步骤

132 使第二导线层图案化步骤

134 使籽晶层图案化步骤

140 涂覆介电层步骤

141 涂覆第一介电层步骤

142 涂覆第二介电层步骤

150 形成MFC步骤

160 电镀芯体步骤

170 封装步骤

180 可选的形成顶部金属/RDL步骤

尽管在附图和前述描述中已经详细地图示和描述了本发明，但此类图示和描述应被认为是说明性或示例性的而不是限制性的。前面的描述详述了本发明的某些实施例。然而，应当领会，不论前述在文本中显得如何详细，本发明能以许多方式来实施。本发明不限于所公开的实施例。

在实施所要求保护的发明时，所公开的实施例的其他变型可以由本领域技术人员从对附图、本公开以及所附权利要求的研究而理解和实现。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一(a/an)”不排除复数。单个处理器或其他单元可完成权利要求中所记载的若干项目的功能。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的纯粹事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可被存储/分布在合适的介质(诸如，与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分而被供应的光学存储介质或固态介质)上，但也能以其他形式(诸如，经由因特网或者其他有线或无线电信系统)来分布。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种磁通量聚集器MFC结构，包括：

衬底，

第一金属层，所述第一金属层包括：(i)设置在所述衬底上或设置在所述衬底上方的第一导线层，所述第一导线层包括传导电信号的第一导线，以及(ii)设置在所述第一导线层上的第一介电层，

第二金属层，所述第二金属层包括：(i)设置在所述第一金属层上或设置在所述第一金属层上方的第二导线层，所述第二导线层包括传导电信号的第二导线，以及(ii)设置在所述第二导线层上的第二介电层，以及

磁通量聚集器，所述磁通量聚集器至少部分地设置在所述第一金属层中、至少部分地设置在所述第二金属层中、或至少部分地设置在所述第一金属层和所述第二金属层两者中。

2.如权利要求1所述的磁通量聚集器结构，其特征在于，所述第二介电层包括MFC通孔，并且其中，所述磁通量聚集器至少部分地设置在所述MFC通孔中。

3.如权利要求1所述的磁通量聚集器结构，所述磁通量聚集器结构包括设置在所述衬底中或设置在所述衬底上的一根或多根导线，所述导线形成围绕所述磁通量聚集器的一个或多个线圈。

4.如权利要求1所述的磁通量聚集器结构，其特征在于，所述衬底是半导体衬底，所述半导体衬底包括设置在所述半导体衬底中或设置在所述半导体衬底上的电子电路，并且其中，所述电子电路具有小于或等于200nm、小于或等于180nm、或者小于或等于110nm的特征尺寸。

5.如权利要求1所述的磁通量聚集器结构，其特征在于，(i)所述磁通量聚集器具有130微米或更小、100微米或更小、或者50微米或更小的横向尺寸，(ii)所述磁通量聚集器具有15微米或更小、10微米或更小、或者5微米或更小的厚度，或者(iii)(i)并且(ii)两者。

6.如权利要求1所述的磁通量聚集器结构，所述磁通量聚集器结构包括磁传感器，所述磁传感器至少部分地设置在所述第一金属层中、至少部分地设置在所述衬底与所述第一金属层之间、至少部分地设置在所述衬底中、或至少部分地设置在所述衬底的与所述磁通量聚集器相对的一侧上。

7.如权利要求6所述的磁通量聚集器结构，其特征在于，所述磁传感器的至少一部分在所述磁通量聚集器的10微米、8微米、5微米、3微米、2微米或1微米的范围之内。

8.如权利要求1所述的磁通量聚集器结构，其特征在于，所述磁通量聚集器包括至少部分地设置在所述第二介电层中的芯体和设置在所述第二导线层中的应力降低层。

9.如权利要求8所述的磁通量聚集器结构，其特征在于，所述应力降低层具有比所述磁通量聚集器的延展性更大的延展性，其中，所述应力降低层是导电的。

10.如权利要求8所述的磁通量聚集器结构，其特征在于，所述应力降低层是多层，所述多层包括导电且延性的第一层和作为籽晶层的第二层，所述第二层设置在所述第一层上。

11.如权利要求10所述的磁通量聚集器结构，其特征在于，所述籽晶层电连接至所述衬底。

12.如权利要求11所述的磁通量聚集器结构，包括电子电路和设置成围绕所述电子电路的密封环，并且其中，所述籽晶层通过所述密封环电连接至所述衬底。

13.如权利要求1所述的磁通量聚集器结构，其特征在于，所述磁通量聚集器与所述第二介电层机械地隔离。

14.一种制造磁通量聚集器结构的方法，所述方法包括：

提供衬底，

在所述衬底上或在所述衬底上方设置第一金属层，所述第一金属层包括：(i)设置在所述衬底上或设置在所述衬底上方的第一导线层，所述第一导线层包括传导电信号的第一导线，以及(ii)设置在所述第一导线层上的第一介电层；

在所述第一金属层上或在所述第一金属层上方设置第二金属层，所述第二金属层包括：(i)设置在所述第一金属层上或设置在所述第一金属层上方的第二导线层，所述第二导线层包括传导电信号的第二导线，以及(ii)设置在所述第二导线层上的第二介电层；以及

将磁通量聚集器至少部分地设置在所述第一金属层中、至少部分地设置在所述第二金属层中、或至少部分地设置在所述第一金属层和所述第二金属层两者中。

15.如权利要求14所述的方法，包括在设置所述第二介电层之前在所述第二导线层上设置电镀籽晶层。

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