CN114207459A - 用于平面内方向磁场集中的磁通量集中器 - Google Patents

用于平面内方向磁场集中的磁通量集中器 Download PDF

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Abstract

一种结构(100)包含含有表面的衬底(110)。所述结构(100)还包含定位在所述衬底(110)内及所述衬底(110)的所述表面下方的水平型霍尔传感器(120)。所述结构(100)进一步包含定位在所述衬底(110)的所述表面上方的图案化磁集中器(130)及定位在所述磁集中器(130)上方的保护外涂层(140)。

Description

用于平面内方向磁场集中的磁通量集中器
背景技术
二维(2D)速度及方向传感器采用水平及垂直霍尔传感器两者。霍尔传感器用于测量磁场的量值。它的输出电压与通过它的磁场强度成正比。霍尔传感器可用于接近感测、定位、速度检测及电流感测应用。2D脉冲编码器也采用水平霍尔传感器，但具有经由封装级沉积(例如经由磁集中器盘的拾取及放置)形成的灵敏度增强磁集中器。拾取及放置方法使磁集中器盘与晶片处理分开形成的，且由于磁集中器盘随后需要从单独位置拾取并转移到晶片并最终沉积在晶片上，因此磁集中器图案化的能力是禁止的。此外，在采用封装级磁集中器沉积方法的情况下，霍尔传感器到磁集中器的分离距离变大，导致霍尔传感器附近的磁场强度减小。此外，磁集中器的封装级沉积提高整体成本。
发明内容
在至少一个实例中，一种结构包含含有表面的衬底。所述结构还包含定位在所述衬底内且在所述衬底的所述表面下方的水平型霍尔传感器。所述结构进一步包含定位在所述衬底的所述表面上方的图案化磁集中器及定位在所述磁集中器上方的保护外涂层。
在另一实例中，一种形成结构的方法包含形成含有表面的衬底，将水平型霍尔传感器定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方，在所述衬底的所述表面上方形成磁集中器，及在所述磁集中器上方形成保护外涂层。
在又一实例中，一种方法包含将大体上水平的磁场施加到图案化磁集中器，所述图案化磁集中器将所述大体上水平的磁场转换为大体上垂直的磁场。所述图案化磁集中器经定位在保护外涂层下方及衬底的表面上方。将所述大体上垂直的磁场施加到定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方的两个水平型霍尔传感器。所述方法还包含使用所述两个水平型霍尔传感器感测所述大体上垂直的磁场。
附图说明
针对各种实例的详细描述，现在将参考附图，其中：
图1是包含衬底、霍尔传感器、磁集中器及保护外涂层的结构的横截面示意性侧视图。
图2是包含衬底、霍尔传感器、层间电介质氧化物层、任选的应力补偿层(例如，SiN)、磁集中器及保护外涂层的结构的横截面示意性侧视图。
图3是包含十字形状的磁集中器的结构的俯视图，其中在水平(X)方向上施加磁场输入。保护外涂层未展示。
图4是包含十字形状的磁集中器的结构的俯视图，其中在对角线(x-y)方向上施加磁场输入。保护外涂层未展示。
图5A是包含椭圆形状的磁集中器的结构的俯视图。保护外涂层未展示。图5B是图5A中所展示的结构连同叠加的霍尔传感器的俯视图，其说明霍尔传感器在结构内的x-y位置。
图6A是包含楔形形状的磁集中器的结构的俯视图。保护外涂层未展示。图6B是图6A中所展示的结构连同叠加的霍尔传感器的俯视图，其说明霍尔传感器在结构内的x-y位置。
图7A是包含圆形形状的磁集中器的结构的俯视图。保护外涂层未展示。图7B是图7A中所展示的结构连同叠加的霍尔传感器的俯视图，其说明霍尔传感器在结构内的x-y位置。
图8A是包含十字形状的磁集中器的结构的俯视图。保护外涂层未展示。图8B是图8A中所展示的结构连同叠加的霍尔传感器的俯视图，其说明霍尔传感器在结构内的x-y位置。
图9A是包含“X”形状的磁集中器的结构的俯视图。保护外涂层未展示。图9B是图9A中所展示的结构连同叠加的霍尔传感器的俯视图，其说明霍尔传感器在结构内的x-y位置。
图10是包含十字形状的磁集中器的结构连同经由间隙与每一尖端隔开的矩形形状的额外磁集中器的俯视图。保护外涂层未展示。
图11是包含衬底、霍尔传感器、具有间隙的磁集中器及保护外涂层的结构的横截面示意性侧视图。
图12是包含椭圆形状的磁集中器的结构连同叠加的四霍尔传感器配置的俯视图，其说明霍尔传感器在结构内的x-y位置。保护外涂层未展示。
具体实施方式
本描述的方面是使用磁集中器及至少一个水平霍尔传感器的组合来提高霍尔传感器的灵敏度。霍尔传感器是用于测量磁场的量值的装置。它的输出电压与通过它的磁场强度成正比。霍尔传感器用于接近感测、定位、速度检测、方向检测、旋转检测及电流感测应用。霍尔传感器可在磁性开关或旋转开关或换档器中采用，其中霍尔传感器测量开关或换档器的方向或旋转的变化。
水平霍尔传感器具有相对于也在水平方向上延伸的衬底的平坦上表面水平且平行的纵轴。类似地，垂直霍尔传感器具有相对于衬底的平坦上水平表面垂直且成直角的纵轴。水平霍尔传感器测量垂直磁场，且相反地，垂直霍尔传感器测量水平磁场。术语“水平”及“垂直”的使用不应被解释为仅限于仅参考地面。应相对于结构的元素对其进行解释。例如，图1中的结构可旋转例如90°。通过此旋转，水平霍尔传感器120仍将被视为“水平霍尔传感器”，且仍将测量垂直磁场。其它术语如“顶部”、“底部”、“上方”及“下方”也应作类似解释。
在实例中，图1展示包含衬底110、霍尔传感器120、层间电介质氧化物层125、磁集中器130及保护外涂层140的结构100的横截面示意性侧视图。衬底110可包含硅、玻璃、陶瓷等。衬底的表面下方是两个隔离的水平霍尔传感器120。霍尔传感器120经电连接到电路(未展示)，使得它们可测量磁场。电路系统可经集成在衬底110上(例如，在层间电介质氧化物层125内)，或可经定位在远处(例如，在另一衬底上)。
在晶片处理期间，在形成保护外涂层140之前，且在将霍尔传感器120放置在衬底110内之后，磁集中器130(例如，通过例如电镀、溅射或喷涂的沉积工艺)形成在层间电介质氧化物125的上表面上，层间电介质氧化物125形成在衬底110的上表面上。替代地，可在任选的应力补偿层232(例如SiN，参见图2)上形成磁集中器130(使用上述工艺中的任一者)，任选的应力补偿层232可沉积在层间电介质氧化物层125的上表面上。
例如，磁集中器可仅包含单层磁性材料，或多层磁性材料，如图2中所展示。图2展示包含多层磁集中器230的结构200的横截面示意性侧视图。磁集中器230包含多个磁性层236，例如NiFe坡莫合金(permalloy)膜(例如，厚度为330nm)。底部NiFe磁性层236经沉积在包括Ti或其它金属(例如，厚度为60nm)的层234的上表面上，层234能够在电镀工艺中用作电极。Ti层234经沉积在层间电介质氧化物层225(任何厚度)或任选的应力补偿层232(例如，厚度为100nm)的上表面上(如果存在)。在NiFe磁性层236中的每一者上方是绝缘层238，其包括电介质材料或高电阻率绝缘体材料，例如AlN或Al2O3(例如，厚度为10nm)。为了完成裸片，保护外涂层240经沉积在磁集中器230上。在沉积外涂层240之前，图案化磁集中器230。
此实例中采用多个磁性层，因为尤其实现较厚且因此较强的集中器材料。较厚的磁集中器还提供较高的饱和阈值。通过提供多层磁性材料，多层磁集中器变得更厚，且从而防止磁集中器内的磁场饱和。较高的饱和阈值使磁集中器能够承受可测量的更高的磁场输入，因此产生可能更高的磁场输出。如果磁集中器饱和，那么包含衬底及霍尔传感器的结构将变得非线性并停止工作。因此，非常期望防止磁集中器内的饱和。
重要的是，磁集中器是在晶片级处理期间形成的。此晶片级沉积工艺(与拾取及放置沉积相比)允许采用磁集中器的精确图案化。磁集中器的图案化使磁集中器能够在x-y方向上任意成形，从而实现磁场增强控制的灵活性。明确来说，磁集中器位于保护外涂层240与层间电介质氧化物层225(或任选的应力补偿层232，如果存在)之间。层间电介质氧化物层225含有霍尔传感器及相关联的集成电路的金属布线。
在一个实施方案中，保护外涂层240是SiON或其它电介质材料的层(例如，厚度为2.8μm)，但可替代地使用其它厚度。将集中器定位在此位置中(即，在保护外涂层240下方)，而不是在保护外涂层240上方，通过减少磁集中器与霍尔传感器之间的距离来提高磁集中器的有效性。
还如图2中所展示，磁集中器230可包含例如Ti或其它聚合物(例如，厚度为135nm)的外层239。Ti外层239用作环绕多个NiFe磁性层236的保护层。Ti外层239保护多个NiFe磁性层236在例如封装或其它制造步骤期间免受机械损伤。Ti外层239以及底层Ti层234被图案化，尤其是朝向多个NiFe磁性层236的侧。掩模可将Ti延伸出远离NiFe层一定距离。
如上文所描述，Ti层234可定位在底部NiFe磁性层236与底层任选的SiN应力补偿层232之间。Ti层234可在用于沉积多个NiFe磁性层的电镀工艺中用作电极。在NiFe的沉积(例如，电镀或溅射)期间，Ti层234还阻止磁性NiFe材料扩散到底层应力补偿层232中。因此，Ti层234防止NiFe扩散到SiN中，这可能对霍尔传感器的操作(以及可能的形成)产生不利影响。任选的SiN应力补偿层232补偿在磁集中器230的沉积期间可能在晶片上感应的机械应力。可使用溅射而不是电镀来沉积NiFe及AlN层，然后使用湿蚀刻来图案化NiFe层。层压型芯上的湿蚀刻产生如图2中所展示的楼梯侧壁。可替代地采用干蚀刻。
为了实现磁集中器的图案化，在形成NiFe磁性层的电镀工艺期间，采用光致抗蚀剂来防止NiFe沉积在衬底的某些区域上。在电镀之后执行光致抗蚀剂的剥离，从而创建磁集中器的图案化。磁集中器的图案化导致形成具有如下文所描述的各种形状的磁集中器。
在实例中，图5A展示包含衬底510及椭圆形状的磁集中器530的结构500的俯视图。图5B是图5A中所展示的结构500连同叠加的霍尔传感器520的俯视图，其说明霍尔传感器520在结构内的x-y位置。例如，磁集中器530可具有在1到2μm的范围内的厚度/深度。衬底可具有在0.7mm到2mm的范围内的宽度，及在60到800μm的范围内的深度/厚度。霍尔传感器520可具有在1到3μm的范围内的厚度(即，霍尔阱的深度)，且可与衬底顶表面隔开3到5μm的距离。保护外涂层(未展示)可具有任何厚度。
在实例中，图6A展示包含衬底610及楔形形状的磁集中器630的结构600的俯视图。图6B是图6A中所展示的结构600连同叠加的霍尔传感器620的俯视图，其说明霍尔传感器620在结构内的x-y位置。
在实例中，图7A展示包含衬底710及圆形形状的磁集中器730的结构700的俯视图。图7B是图7A中所展示的结构700连同叠加的霍尔传感器720的俯视图，其说明霍尔传感器720在结构内的x-y位置。
在实例中，图8A展示包含衬底810及十字形状的磁集中器830的结构800的俯视图。图8B是图8A中所展示的结构800连同叠加的霍尔传感器820的俯视图，其说明霍尔传感器820在结构内的x-y位置。
在实例中，图9A展示包含衬底910及“X”形状的磁集中器930的结构900的俯视图。图9B是图9A中所展示的结构900连同叠加的霍尔传感器920的俯视图，其说明霍尔传感器920在结构内的x-y位置。
磁集中器的各种图案化形状通过增强/放大霍尔传感器区域附近的磁场而实现较高的结构灵敏度。不同的磁集中器形状通过提供不同的磁场输出来增强磁场，同时将输出集中在霍尔传感器附近。下文的表1指示由施加1mT水平磁通量产生的来自各种示范性形状(例如，矩形、椭圆形等)的磁集中器的最大磁场输出。例如，当1mT水平磁通量被施加到椭圆形磁集中器时，磁场输出将被放大到8.5mT的最大值。
表1.取决于磁集中器的形状的磁场增强/放大
Figure BDA0003485482010000051
Figure BDA0003485482010000061
霍尔传感器经定位在磁集中器的每一尖端下方(参见图5B、6B、7B、8B及9B)。可考虑任何数量的霍尔传感器。但是，可使用1个或多个霍尔传感器进行1D磁场测量。可使用单个霍尔传感器来确定磁场的方向，因为霍尔电压会随着磁场方向的变化而改变极性。可使用2个或更多个霍尔传感器进行2D磁场测量。可使用4个或更多个霍尔传感器进行3D磁场测量。
再次参考图1，当从侧面水平施加磁场(B)时，磁集中器130集中磁场。由于集中发生在磁集中器的尖端处，磁场将发生弯曲，并将产生水平方向到垂直方向的转换。通过转换，一旦磁场进入衬底，水平施加的磁场(B)将循环并弯曲成垂直磁场。换句话说，平面内(x-y)定向输入磁场经转换为平面外(z)定向输出磁场。水平霍尔传感器120经定位在垂直磁场内，以最大化其在z方向上的磁场测量。重要的是，通过这种配置，结构中不需要垂直霍尔传感器(其测量从侧面水平施加的磁场)。
为简单起见，图3到10及12未说明保护外涂层。
在实例中，图3展示包含衬底310及十字形状的磁集中器330的结构300的俯视图，其中在水平(X)方向上施加磁场输入。在x方向上施加的1mT磁场将在z方向上产生14mT的最大输出。使用这种结构可实现高达14倍的磁场灵敏度增强/放大。
在实例中，图4展示包含衬底410及十字形状的磁集中器430的结构400的俯视图，其中在对角线(x-y)方向上施加磁场输入。在x-y方向上施加的1mT磁场将在z方向上产生10mT的最大输出。使用这种结构可实现高达10倍的磁场灵敏度增强/放大。
从俯视图看，霍尔传感器在图中展示为矩形，但它们可能是其它形状，例如十字。此外，单个霍尔传感器中的任一者可替代地用霍尔传感器的阵列(即，两个或更多个)替换。阵列(集合)通过在特定阵列中相互交叉连接两个或四个传感器而形成。阵列的目的是减少偏移及电阻。偏移会对传感器准确度产生负面影响。且电阻引入热噪声并设置电压余量。在实例中，图12展示包含衬底1210及椭圆形状的磁集中器1230的结构1200连同叠加的四霍尔传感器配置的俯视图，其说明霍尔传感器在结构内的x-y位置。明确来说，4霍尔传感器(即，四)的阵列1220经定位在每一磁集中器尖端下方。
在实例中，图10展示包含衬底1010及十字形状的磁集中器1030的结构1000连同经由间隙1600与每一尖端隔开的例如矩形形状的额外磁集中器1031的俯视图。额外的磁集中器的使用提供磁场输出中的额外增加。根据上述实例中的任一者，霍尔传感器可放置在主/中心磁集中器的尖端下方，且它们可任选地在间隙下方及/或额外磁集中器下方提供。
在实例中，图11展示包含衬底1110、水平霍尔传感器1120、具有间隙1160的矩形磁集中器1130及保护外涂层1140的结构1100的横截面示意性侧视图。间隙1160下方的霍尔传感器1121是垂直霍尔传感器，因为它定位在水平磁场1108内。在其它实例中，垂直霍尔传感器可用水平霍尔传感器替换，用于测量并提供不同的磁场效应。然而，在上述实例中的任一者中，仅采用水平霍尔传感器消除在校准方面相互匹配霍尔传感器的需要，而采用水平及垂直霍尔传感器两者需要校准，从而增加了晶片制造及封装的显著复杂性及时间。
参考图1，在至少一个实例中，一种结构包含含有表面的衬底。所述结构还包含定位在衬底内及衬底的表面下方的水平型霍尔传感器。所述结构进一步包含定位在衬底的表面上方的图案化磁集中器及定位在所述磁集中器上方的保护外涂层。
图案化磁集中器可包含多个磁性层。多个磁性层可包含选自由Ni、Co、Fe、NiFe、CoNiFe、CoTaZr及其组合组成的群组的组合物。多个磁性层可经由绝缘层彼此分离，所述绝缘层包含选自由AlN、Al2O3(或其它电介质材料或高电阻率绝缘体材料)及其组合组成的群组的组合物。
图案化磁集中器可进一步包含定位在多个磁性层下方的导电金属层。所述导电金属层可包含选自由Ti、W、Cu及其组合组成的群组的组合物。
图案化磁集中器可进一步包含至少部分地围封多个磁性层的外层。所述外层可包含选自由Ti、SiN、SiO2、SiON及其组合组成的群组的组合物。
图案化磁集中器可包含选自由非圆形、矩形、椭圆形、楔形、正方形、菱形、X形、星形、十字形、三角形、六边形、八角形及其组合组成的群组的形状。
在实例中，所述结构可进一步包含垂直型霍尔传感器，其定位在衬底内及衬底的表面下方。图案化磁集中器包含位于图案化磁集中器的内部处的间隙。垂直型霍尔传感器经定位在间隙下方。水平型霍尔传感器包含多个霍尔传感器，其分别定位在图案化磁集中器的外边缘部分下方。
参考图2，在另一实例中，一种形成结构的方法包含形成包含表面的衬底，将水平型霍尔传感器定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方，在所述衬底的所述表面上方形成磁集中器，及在所述磁集中器上方形成保护外涂层。所述磁集中器的所述形成可包含选自由电镀、溅射、喷涂及其组合组成的群组的沉积工艺。所述磁集中器的所述形成可包含图案化及蚀刻经沉积的磁集中器，从而形成图案化的磁集中器。
所述磁集中器可包含多个磁性层。所述多个磁性层可包含选自由Ni、Co、Fe、NiFe、CoNiFe、CoTaZr及其组合组成的群组的组合物。所述多个磁性层可经由绝缘层彼此分离，所述绝缘层包含选自由AlN、Al2O3(或其它电介质材料或高电阻率绝缘体材料)及其组合组成的群组的组合物。
所述磁集中器可进一步包含定位在所述多个磁性层下方的导电金属层。所述导电金属层可包含选自由Ti、W、Cu及其组合组成的群组的组合物。
所述磁集中器可进一步包含至少部分地围封所述多个磁性层的外层。所述外层可包含选自由Ti、SiN、SiO2、SiON及其组合组成的群组的组合物。
所述图案化磁集中器可包含选自由圆形、非圆形、矩形、椭圆形、楔形、正方形、菱形、X形、星形、十字形、三角形、六边形、八角形及其组合组成的群组的形状。
在实例中，形成结构的所述方法可进一步包含将垂直型霍尔传感器定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方。所述图案化磁集中器包含位于所述图案化磁集中器的内部处的间隙。所述垂直型霍尔传感器经定位在所述间隙下方。所述水平型霍尔传感器包含多个霍尔传感器，其分别定位在所述图案化磁集中器的外边缘部分下方。
参考图3，在又一实例中，一种方法包含将大体上水平的磁场施加到图案化磁集中器，所述图案化磁集中器将所述大体上水平的磁场转换为大体上垂直的磁场。所述图案化磁集中器经定位在保护外涂层下方及衬底的表面上方。将所述大体上垂直的磁场施加到定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方的两个水平型霍尔传感器。所述方法还包含使用所述两个水平型霍尔传感器感测所述大体上垂直的磁场。所述图案化磁集中器可包含多个磁性层。
在结构的操作期间，图案化磁集中器的使用允许在从水平磁场到垂直磁场的转换中放大信号。磁集中器可将大体上水平的磁场放大2到20倍(取决于图案化磁集中器形状)，从而提供大体上垂直的磁场。一些形状可能产生小于2的转换因子，这仍然证明是有用的。
图案化磁集中器可包含选自由圆形、非圆形、矩形、椭圆形、楔形、正方形、菱形、X形、星形、十字形、三角形、六边形、八角形及其组合组成的群组的形状。
如上文的实例中所描述的，沉积在衬底表面上的磁集中器将水平方向的磁通量转换为垂直方向的磁通量。这使得能够使用水平霍尔传感器进行水平方向(平面内)磁通量测量。此外，将磁集中器拍打为特定形状能够增强霍尔传感器区域附近的磁场集中。
应注意，虽然四个端子及矩形对于霍尔传感器是典型的，但在本描述中可考虑具有其它数量的端子及/或形状的霍尔传感器。一个实例是八端子八角形。
在本描述中，术语“耦合(couple或couples)”意味着间接或直接有线或无线连接。因此，如果第一装置经耦合到第二装置，那么连接可通过直接连接或通过经由其它装置及连接件的间接连接。叙述“基于”意味着“至少部分基于”。因此，如果X是基于Y，那么X可随着Y及任何数量的其它因子而变化。
在所描述的实施例中，修改是可能的，且在权利要求的范围内，其它实施例是可能的。

Claims (20)

1.一种结构，其包括：
衬底，其包括表面；
水平型霍尔传感器，其定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方；
图案化磁集中器，其定位在所述衬底的所述表面上方；及
保护外涂层，其定位在所述磁集中器上方。
2.根据权利要求1所述的结构，其中所述图案化磁集中器包括多个磁性层。
3.根据权利要求2所述的结构，其中所述多个磁性层包括选自由Ni、Co、Fe、NiFe、CoNiFe、CoTaZr及其组合组成的群组的组合物，且其中所述多个磁性层经由绝缘层彼此分离，所述绝缘层包括选自由AlN、Al2O3及其组合组成的群组的组合物。
4.根据权利要求2所述的结构，其中所述图案化磁集中器进一步包括定位在所述多个磁性层下方的导电金属层，且其中所述导电金属层包括选自由Ti、W、Cu及其组合组成的群组的组合物。
5.根据权利要求2所述的结构，其中所述图案化磁集中器进一步包括至少部分地围封所述多个磁性层的外层，且其中所述外层包括选自由Ti、SiN、SiO2、SiON及其组合组成的群组的组合物。
6.根据权利要求1所述的结构，其中所述图案化磁集中器包括选自由非圆形、矩形、椭圆形、楔形、正方形、菱形、X形、星形、十字形、三角形、六边形、八角形及其组合组成的群组的形状。
7.根据权利要求1所述的结构，其进一步包括垂直型霍尔传感器，其定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方，其中所述图案化磁集中器包括位于所述图案化磁集中器的内部处的间隙，其中所述垂直型霍尔传感器经定位在所述间隙下方，且其中所述水平型霍尔传感器包括多个霍尔传感器，其分别定位在所述图案化磁集中器的外边缘部分下方。
8.一种形成结构的方法，所述方法包括：
形成包括表面的衬底；
将水平型霍尔传感器定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方；
在所述衬底的所述表面上方形成磁集中器；及
在所述磁集中器上方形成保护外涂层。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述磁集中器的所述形成包括选自由电镀、溅射、喷涂及其组合组成的群组的沉积工艺。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述磁集中器的所述形成包括图案化及蚀刻所述经沉积的磁集中器，从而形成图案化的磁集中器。
11.根据权利要求8所述的方法，其中所述磁集中器包括多个磁性层。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个磁性层包括选自由Ni、Co、Fe、NiFe、CoNiFe、CoTaZr及其组合组成的群组的组合物，且其中所述多个磁性层经由绝缘层彼此分离，所述绝缘层包括选自由AlN、Al2O3及其组合组成的群组的组合物。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述磁集中器进一步包括定位在所述多个磁性层下方的导电金属层，且其中所述导电金属层包括选自由Ti、W、Cu及其组合组成的群组的组合物。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述磁集中器进一步包括至少部分地围封所述多个磁性层的外层，且其中所述外层包括选自由Ti、SiN、SiO2、SiON及其组合组成的群组的组合物。
15.根据权利要求10所述的方法，其中所述图案化磁集中器包括选自由圆形、非圆形、矩形、椭圆形、楔形、正方形、菱形、X形、星形、十字形、三角形、六边形、八角形及其组合组成的群组的形状。
16.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括将垂直型霍尔传感器定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方，其中所述图案化磁集中器包括位于所述图案化磁集中器的内部处的间隙，其中所述垂直型霍尔传感器经定位在所述间隙下方，且其中所述水平型霍尔传感器包括多个霍尔传感器，其分别定位在所述图案化磁集中器的外边缘部分下方。
17.一种方法，其包括：
将大体上水平的磁场施加到图案化磁集中器，所述图案化磁集中器将所述大体上水平的磁场转换为大体上垂直的磁场，其中所述图案化磁集中器经定位在保护外涂层下方及衬底的表面上方，且其中将所述大体上垂直的磁场施加到定位在所述衬底内及所述衬底的所述表面下方的两个水平型霍尔传感器；及
使用所述两个水平型霍尔传感器感测所述大体上垂直的磁场。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述图案化磁集中器将大体上水平的磁场放大2到20倍，从而提供所述大体上垂直的磁场。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述图案化磁集中器包括多个磁性层。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述图案化磁集中器包括选自由圆形、非圆形、矩形、椭圆形、楔形、正方形、菱形、X形、星形、十字形、三角形、六边形、八角形及其组合组成的群组的形状。
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