DE3905613C2 - - Google Patents

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DE3905613C2
DE3905613C2 DE3905613A DE3905613A DE3905613C2 DE 3905613 C2 DE3905613 C2 DE 3905613C2 DE 3905613 A DE3905613 A DE 3905613A DE 3905613 A DE3905613 A DE 3905613A DE 3905613 C2 DE3905613 C2 DE 3905613C2
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H10B61/00Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
    • HELECTRICITY
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  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Magnetfelderfas­ sungsvorrichtung mit einem auf einem Halbleitersubstrat ausgebildeten Magnetfeldsensor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a method for producing a magnetic field fiber solution device with a on a semiconductor substrate trained magnetic field sensor according to the preamble of Claim 1.

Die DE-37 09 286 A1 offenbart eine als dreidimensionale integrierte Schaltung ausgeführte Magnetfelderfassungsvorrichtung mit einer unteren Elementeebene in einem Halbleitersubstrat, in der, in der Schaltungen ausgebildet sind, mit einer darüberliegenden Isolationsschicht und mit einer oberhalb der Isolationsschicht angeordneten oberen Elementebene mit Magnetfeldsensoren. Die Isolationsschicht zwischen den beiden Elementeebenen besteht aus einem organischen Lack, der ein Polymid-Lack oder ein Photolack sein kann (Sp. 3, Z. 52 u. 53). Diese Isolationsschicht wird durch Wärmebehandlung im Bereich einer Aussparung oder eines Randes der Schaltungsstruktur zu einem gewünschten Böschungswinkel abgeflacht, über den elektrische Verbindungsleitungen von Kontakten der Schaltungen der unteren Elementeebene in die obere Elementeebene geführt werden. Die obere Elementeebene kann aus einer Nickel- Eisen-Legierung, einer Nickel-Kobald-Legierung oder aus einer amorphen ferromagnetischen Legierung bestehen, welche durch Dünnschichttechnik aufgebracht wird und zu Sensorelementen strukturiert wird. Kurz gesagt offenbart diese Schrift, daß eine als dreidimensionale integrierte Schaltung aufgebaute Magnetfelderfassungsvorrichtung mit den Herstellungstechniken der Dünnschichttechnologie zu erzeugen ist. Schon aufgrund der Wahl eines organischen Isoliermateriales zwischen den Elementeebenen, das naturgemäß thermisch nur schwach belastbar ist, kommen auch nur Herstellungsschritte der Dünnschichttechnologie für das Erzeugen der oberen Elementeebene in Betracht. Die aus den beschriebenen Legierungen bestehenden Sensorelemente erfordern nicht nur einen relativ großen Raum, sondern haben auch eine niedrige Empfindlichkeit. Die Gesamtabmessungen der bekannten Magnetfelderfassungsvorrichtung lassen sich nicht beliebig reduzieren, da die Leiterbahnen zwischen den Elementeebenen über einen Böschungswinkel geführt werden müssen, dessen Neigung den Fließeigenschaften des erwärmten organischen Isoliermateriales entspricht. Eine bestimmte Integrationsdichte kann daher mit dieser Technik nicht überschritten werden.DE-37 09 286 A1 discloses one as three-dimensional Integrated circuit designed magnetic field detection device with a lower element level in a semiconductor substrate, in which circuits are formed with an overlying insulation layer and with a arranged above the insulation layer upper element level with magnetic field sensors. The insulation layer between the two element levels consists of an organic Varnish that is a polymid varnish or a photoresist can be (Col. 3, lines 52 and 53). This insulation layer is achieved by heat treatment in the area of a recess or an edge of the circuit structure to a desired one Slope angle flattened over the electrical Connection lines of contacts of the circuits of the lower element level into the upper element level will. The upper element level can be made of a nickel Iron alloy, a nickel cobalt alloy or made of an amorphous ferromagnetic alloy, which by Thin film technology is applied and to sensor elements is structured. In short, this document reveals that as a three-dimensional integrated circuit constructed magnetic field detection device with the manufacturing techniques of thin-film technology is. Simply because of the choice of an organic insulating material between the elemental levels, that naturally is only thermally weak, there are only manufacturing steps the thin film technology for generating the upper element level. The from the  described alloys existing sensor elements not only require a relatively large space, but also have low sensitivity. The overall dimensions the known magnetic field detection device can not be reduced arbitrarily because the conductor tracks between the element planes via a slope angle must be guided, the inclination of the flow properties of the heated organic insulating material corresponds. A certain integration density can therefore not be exceeded with this technique.

us der Fachveröffentlichung T. Kanayama et al., J. Vac. Sci. Technol. B 6 (3), Mai/Juni 1988, Seite 1010 ff, ist bereits eine Magnetfelderfassungsvorrich­ tung bekannt, die im wesentlichen aus einem GaAs-Halb­ leitersubstrat besteht, auf dem ein Hallsensor in miniatu­ risierter Ausführung ausgebildet ist, der eine aktive Fläche in der Größenordnung von 0,3×0,3 Mikrometer hat. Derartige Magnetfeldsensoren mit extrem hoher örtlicher Auflösung werden, wie im ersten Abschnitt dieser Schrift angegeben ist, zum Erfassen der Drehlage eines Magneten und für das Auslesen von Magnetspeichern sowie für die Erfassung von Magnetblasendomänen verwendet. Die Miniatu­ risierung der Hallsensoren zum Erzielen der gewünschten, hohen örtlichen Auflösung hat keinen negativen Einfluß auf die Empfindlichkeit des Hallsensors, da die Hallspannung unabhängig von der Größe des Hallsensors ist und im we­ sentlichen proportional zur angelegten Speisespannung, einer Materialkonstanten, und dem Magnetfeld ist. Das Aus­ lesen von digital auf einem Magnetspeicher abgespeicherten Informationen mittels eines Hallsensors erfordert keine Relativgeschwindigkeit desselben gegenüber dem magneti­ schen Datenträger und kann aufgrund der niedrigen Induk­ tivität und Kapazität eines Hallsensors bei der oben an­ gegebenen Subminiaturisierung mit hoher Geschwindigkeit erfolgen. Aus diesen Gründen haben Hallsensoren als Mag­ netfelderfassungsvorrichtungen bereits in bestimmten An­ wendungsfällen induktive Leseköpfe ersetzt, die einerseits nicht beliebig miniaturisierbar sind, in ihrer Fertigung aufwendig sind und nur bei Relativgeschwindigkeit gegen­ über dem magnetischen Datenträger zum Datenauslesen ein­ gesetzt werden konnen.from the technical publication T. Kanayama et al., J. Vac. Sci. Technol. B 6 (3), May / June 1988, page 1010 ff already a magnetic field detection device tion known, consisting essentially of a GaAs half conductor substrate exists on which a Hall sensor in miniatu risk-free execution, which is an active one Has area on the order of 0.3 × 0.3 microns. Such magnetic field sensors with extremely high local Resolution will be as in the first section of this document is specified for detecting the rotational position of a magnet and for reading magnetic memories and for Detection of magnetic bubble domains used. The mini tu Hall sensors to achieve the desired high local resolution has no negative impact the sensitivity of the Hall sensor because of the Hall voltage is independent of the size of the Hall sensor and in the we considerably proportional to the applied supply voltage, a material constant, and the magnetic field. The end Read from digitally stored on a magnetic memory Information using a Hall sensor does not require any Relative speed of the same compared to the magneti disk and can due to the low induct activity and capacity of a Hall sensor in the above given sub-miniaturization at high speed respectively. For these reasons, Hall sensors as Mag Net field detection devices already in certain An  Use cases replaced inductive read heads, on the one hand cannot be miniaturized at will in their production are expensive and only at relative speed above the magnetic data carrier for data reading can be set.

Aus der Fachveröffentlichung Y. Akasaka, IEEE Proceedings, Dezember 1986, Seiten 1703 ff sind Technologien und Strukturen von dreidimensional hochintegrierten Schaltungen bekannt.From the professional publication Y. Akasaka, IEEE Proceedings, December 1986, pages 1703 ff are technologies and structures of three-dimensionally highly integrated circuits known.

Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Magnetfelderfassungsvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß bei vereinfachtem Herstellungsablauf eine erhöhte Integrationsdichte der Magnetfelderfassungsvorrichtung erzielbar ist.The present is in relation to this prior art Invention, the object of a method for manufacturing a magnetic field detection device of the beginning mentioned type so that in a simplified Manufacturing process an increased integration density Magnetic field detection device can be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensmerkmale gelöst.This object is achieved according to the invention in a method according to the preamble of claim 1 by the in characterizing part of claim 1 specified Process features solved.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 4. Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Magnetfelderfassungsvorrichtung ist Gegenstand des Anspruchs 5 und ihre Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 6 bis 17 gekennzeichnet. Developments of the method according to the invention are the subject of claims 2 to 4. One after the Magnetic field detection device produced according to the method is the subject of claim 5 and their further training are in the claims 6 to 17 marked.  

Bei der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Magnetfelderfassungsvorrichtung können die in der ersten, äußeren Elementeebene angeordneten Magnetfeldsensoren sehr stark aneinandergerückt werden, wodurch eine hohe örtliche Auflösung erzielt wird. Wie beim Stand der Technik nach der DE 37 09 286 A1 wird durch die gegenüber der Oberfläche oder Nutzfläche bei der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Magnetfelderfassungsvorrichtung zurückgesetzte Anordnung der Schaltungen auf der zweiten, inneren Elementeebene eine Beeinträchtigung der elektrischen Funktionen dieser Schaltungen durch die zu erfassenden Magnetfelder weitgehend ausgeschlossen. In the magnetic field detection device produced by the method according to the invention can be arranged in the first, outer element level Magnetic field sensors very close together, creating a high local resolution is achieved. As in the prior art according to DE 37 09 286 A1, the opposite the surface or usable area in the case of the method according to the invention manufactured magnetic field detection device reset arrangement of the circuits on the second, inner element level an impairment of the electrical functions of these circuits through the magnetic fields to be detected largely excluded.  

Die erfindungsgemäße Magnetfeld­ erfassungsvorrichtung nach Anspruch 5 ist zum gleichzeitigen Lesen einer Mehrzahl von Datenbits eines magnetischen Speichers und zum Erfassen von örtlich variierenden Magnetfeldern mit hoher örtlicher Auflösung einsetzbar. Eine örtlich hochauflösende Erfassung eines Magnetfeldes innerhalb eines bestimmten flächenhaften Bereiches wird in vielen physikalischen Bereichen benötigt, wie beispielsweise auf dem Gebiet kernmagnetischer Resonanzverfahren, sowie bei der Fertigung und Überprüfung elektromagnetischer Geräte. The magnetic field according to the invention Detection device according to claim 5 is for simultaneous reading a plurality of data bits of a magnetic memory and for detection of locally varying magnetic fields with high local Resolution can be used. A locally high resolution Detection of a magnetic field within a certain area is used in many physical areas Areas needed, such as in the field nuclear magnetic resonance, as well as in the Manufacture and inspection of electromagnetic devices.  

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung eine bevorzugtes Ausführungsbeispiel der nach dem erfindungs­ gemäßen Verfahren hergestellten Magnetfelderfassungsvorrichtung näher erläutert.The following will refer to the accompanying Drawing a preferred embodiment of the invention Magnetic field detection device produced according to the method explained in more detail.

Es zeigtIt shows

die einzige Figur eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfin­ dungsgemäßen Magnetfelderfassungs­ vorrichtung.the only figure is a perspective view an embodiment of the inventions magnetic field detection according to the invention contraption.

Wie in der einzigen Figur dargestellt ist, umfaßt das Aus­ führungsbeispiel der erfindungsgemäßen Magnetfelderfassungs­ vorrichtung, die ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, ein Siliziumsubstrat 2, auf dem Logik­ schaltungen 3 ausgebildet sind. Oberhalb des Siliziumsub­ strates 2 mit den Logikschaltungen 3 liegt eine erste Isolationsschicht 4, die beispielsweise aus Siliziumdioxid besteht. Die erste Isolationsschicht 4 wird durch leit­ fähige Bereiche 5 in vertikaler Richtung durchsetzt, die die elektrische Verbindung der Logikschaltungen 3 mit Sig­ nalverstärkerschaltungen 7 herstellen, die in der ober­ halb der ersten Isolationsschicht 4 liegenden zweiten, inneren Elementeebene 6 angeordnet sind. Die zweite Elementeebene 6 wird durch Abscheiden einer dünnen, polykristallinen Siliziumschicht und durch deren anschlie­ ßende Umwandlung in großkristallines oder einkristallines Silizium erzeugt. As shown in the single figure, the exemplary embodiment of the magnetic field detection device according to the invention, which is designated in its entirety by the reference numeral 1 , comprises a silicon substrate 2 on which logic circuits 3 are formed. Above the silicon substrate 2 with the logic circuits 3 is a first insulation layer 4 , which consists for example of silicon dioxide. The first insulation layer 4 is penetrated by conductive regions 5 in the vertical direction, which produce the electrical connection of the logic circuits 3 with signal amplifier circuits 7 , which are arranged in the upper half of the first insulation layer 4 , second, inner element level 6 . The second element level 6 is produced by depositing a thin, polycrystalline silicon layer and then converting it into large-crystalline or single-crystalline silicon.

Vorzugsweise wird zu diesem Zweck die polykristalline Siliziumschicht mittels eines Argonlasers über einen Zeit­ raum von 1/10 bis mehreren Millisekunden mit einer Ein­ dringtiefe von etwa 1/10 Mikrometer bis einigen Mikrome­ tern, vorzugsweise 1/2 Mikrometer angeschmolzen, wodurch die Kristallisation in der vorwählbaren Eindringtiefe ohne Beeinträchtigung der darunterliegenden Logikschaltungen 3 vollzogen wird.For this purpose, the polycrystalline silicon layer is preferably melted by means of an argon laser over a period of 1/10 to several milliseconds with a penetration depth of about 1/10 micrometers to a few micrometers, preferably 1/2 micrometer, whereby the crystallization in the preselectable Penetration depth is carried out without affecting the underlying logic circuits 3 .

Auf die zweite Elementeebene 6 wird eine zweite Isola­ tionsschicht 8, die gleichfalls aus Siliziumdioxid be­ stehen kann, aufgebracht. Auch diese wird mit leitfähigen vertikalen Bereichen 9 versehen. Diese leitfähigen Berei­ che 9 stellen die elektrische Verbindung zwischen den Signalverstärkungsschaltungen und Hallsensoren 10 her, die in der ersten, obersten Elementeebene 11 liegen. Die erste, oberste Elementeebene 11 wird ebenfalls durch Abscheiden von polykristallinem Silizium und durch Um­ wandeln desselben in großkristallines Silizium durch Ab­ sorption von Laserstrahlung erzeugt.On the second element level 6 , a second insulation layer 8 , which can also be made of silicon dioxide, is applied. This is also provided with conductive vertical areas 9 . These conductive areas 9 produce the electrical connection between the signal amplification circuits and Hall sensors 10 , which lie in the first, top element level 11 . The first, uppermost element level 11 is also produced by depositing polycrystalline silicon and converting it into large-crystalline silicon by absorption of laser radiation.

Die Hallsensoren 10 können in vorteilhafter Weise auch unter Anwendung anderer Halbleitermaterialien mit hoher Ladungsträgerbeweglichkeit erzeugt werden, wobei insbeson­ dere Indiumantimonid in Betracht kommt.The Hall sensors 10 can advantageously also be produced using other semiconductor materials with high charge carrier mobility, indium antimonide being considered in particular.

Die Oberseite wird von einer Deckschicht 12 abgeschlossen, die beispielsweise aus Siliziumnitrid bestehen kann, und zum Planarisieren der Nutzfläche der Magnetfelderfassungs­ vorrichtung 1, zum Verbessern ihrer Abriebfestigkeit und zum Einstellen ihrer magnetischen Leitfähigkeit auf einen gewünschten Wert dient.The top is closed by a cover layer 12 , which may consist of silicon nitride, for example, and serves to planarize the usable area of the magnetic field detection device 1 , to improve its abrasion resistance and to set its magnetic conductivity to a desired value.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Magnetfelderfassungsvorrichtung eignet sich vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich für das Lesen von Daten von magnetischen Datenträgern. Es kann eine Vielzahl von auf den magnetischen Datenträger abgespeicherten Datenbits gleichzeitig erfaßt werden und zeilenweise oder spalten­ weise ausgelesen werden. Bei geeigneter Wahl der Anzahl der Hallsensoren in Längsrichtung und Querrichtung kann ein gleichzeitiges Auslesen von Datenworten, insbesondere einschließlich zugehöriger Fehlerprüfbits und Fehler­ korrekturbits, durch eine Reihe von Hallsensoren vorgenom­ men werden, so daß die bei Verwenden von nur einem Sensorelement erforderliche Umsetzung von seriell gelesenen Bits in parallel zu verarbeitende Daten­ worte entfällt. Da die Daten bereits parallel an der beschriebenen Magnetfelderfassungsvorrichtung vorliegen, kann diese bereits Schaltungen für die Weiterverarbeitung und Verknüpfung der Bits enthalten, also nicht nur die den einzelnen Hallelementen zugeordneten Signalverstärker­ schaltungen 7, sondern auch Schaltungen 3 für die Fehler­ erkennung, Fehlerkorrektur, Kodierung bzw. Dekodierung. Da eine Mehrzahl von Datenspuren in der Spaltenrichtung gleichzeitig erfaßt werden kann, ist es beispielsweise denkbar, die im Stand der Technik zum Lesen von Daten von verschiedenen Spuren erforderliche mechanische Verschie­ bung des Lesekopfes völlig entbehrlich zu machen, soweit für jede Aufzeichnungsspur auf dem magnetischen Datenträ­ ger eine Spalte von Hallsensoren auf der beschriebenen Magnetfelderfassungsvorrichtung vorgesehen ist. Selbstverständlich führt ein derartiger Zugriff ohne me­ chanische Verschiebungen zu erheblich verkürzten Zugriffs­ zeiten auf die magnetisch abgespeicherten Daten.The described embodiment of the magnetic field detection device according to the invention is preferably, but not exclusively, suitable for reading data from magnetic data carriers. A large number of data bits stored on the magnetic data carrier can be recorded simultaneously and read out row by row or column by column. With a suitable choice of the number of Hall sensors in the longitudinal and transverse directions, a simultaneous reading of data words, in particular including associated error check bits and error correction bits, can be performed by a number of Hall sensors, so that the conversion of serially read bits required when using only one sensor element there are no words in data to be processed in parallel. Since the data already exist in parallel on the magnetic field detection device described, it can already contain circuits for further processing and linking of the bits, i.e. not only the signal amplifier circuits 7 assigned to the individual Hall elements, but also circuits 3 for error detection, error correction, coding or Decoding. Since a plurality of data tracks in the column direction can be detected simultaneously, it is conceivable, for example, to make the mechanical displacement of the reading head required in the prior art for reading data from different tracks completely unnecessary, as far as for each recording track on the magnetic data carrier a column of Hall sensors is provided on the magnetic field detection device described. Of course, such access without mechanical shifts leads to considerably shorter access times to the magnetically stored data.

Zu der extrem hohen Lesegeschwindigkeit der beschriebenen Magnetfelderfassungsvorrichtung trägt auch bei, daß die Auswerteschaltungen und Verstärker in unmittel­ barer Nähe der Hallsensoren realisiert werden können, wodurch kapazitätsarme und induktivitätsarme Leitungsver­ bindungen ermöglicht werden. To the extremely high reading speed of the described Magnetic field detection device also helps that the evaluation circuits and amplifiers in immediate close proximity to the Hall sensors can be implemented, whereby low capacitance and low inductance line ver bonds are made possible.  

Durch die dreidimensionale Struktur der beschriebenen Magnetfelderfassungsvorrichtung liegen die durch Magnet­ felder negativ beeinflußbaren Schaltelemente, nämlich beispielsweise die Transistoren der Signalverstärker­ schaltungen 7 und der Logikschaltungen 3 mindestens ein bis zwei Mikrometer von dem magnetischen Datenträger auf­ grund der dazwischenliegenden ersten Elementeebene 11 beabstandet, so daß es nicht zu einer Störung dieser Elemente durch die Magnetfelder kommt.Due to the three-dimensional structure of the magnetic field detection device described, the switching elements which can be negatively influenced by magnetic fields, namely, for example, the transistors of the signal amplifier circuits 7 and the logic circuits 3, are at least one to two micrometers from the magnetic data carrier on the basis of the intermediate first element level 11 , so that it does not these elements are disturbed by the magnetic fields.

Wie eingangs angedeutet, eignet sich die beschriebene Magnetfelderfassungsvorrichtung zwar vorzugsweise zur hochauflösenden Auslesung von magnetischen Datenträgern, jedoch ist der Einsatz der beschriebenen Magnetfeld­ erfassungsvorrichtung überall dort sinnvoll, wo eine hoch­ auflösende Erfassung eines sich örtlich ändernden Magnet­ feldes durchzuführen ist. Beispiele hierfür sind kernmag­ netische Resonanzverfahren (Mikrotomographie, NMR), sowie die Herstellung und Überprüfung elektromagnetischer Geräte, wie elektronenoptischer Säulen von Elektronen­ mikroskopen, Kernforschungsanlagen, wie beispielsweise Zyklotrons.As indicated at the beginning, the one described is suitable Magnetic field detection device preferably for high-resolution reading of magnetic data carriers, however, the use of the described magnetic field detection device makes sense wherever a high resolving detection of a locally changing magnet field. Examples of this are kernmag netic resonance methods (microtomography, NMR), and the manufacture and verification of electromagnetic Devices such as electron-optical columns of electrons microscopes, nuclear research facilities, such as Cyclotron.

Anstelle der beschriebenen Hallsensoren können bei einem prinzipiell gleichen physikalischen Effekt magneto­ resistive Sensorelemente verwendet werden.Instead of the described Hall sensors, one can basically the same physical effect magneto resistive sensor elements are used.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Signal­ verstärkungsschaltungen und Logikschaltungen verschiedenen Elementeebenen zugeordnet. Diese Schaltungen können jedoch auch der gleichen Ebene zugeordnet sei.In the described embodiment, the signals amplification circuits and logic circuits different Assigned element levels. These circuits can but also assigned to the same level.

Claims (18)

1. Verfahren zum Herstellen einer Magnetfelderfassungsvorrichtung mit einem auf einem Halbleitersubstrat ausgebildeten Magnetfeldsensor, die als dreidimensionale integrierte Schaltung ausgeführt ist, welche wenigstens zwei übereinander angeordnete Elementeebenen (bei 3, 6 11) aufweist, wobei eine erste, äußere Elementebene (11) eine Mehrzahl von Magnetfeldsensoren (10) aufweist, und eine zweite, innere Elementeebene (6) Schaltungen (7) aufweist, die an die Magnetfeldsensoren (10) angeschlossen sind, mit folgenden Verfahrensschritten:
  • - Erzeugen der Schaltungen (7) auf der zweiten, inneren Elementeebene (6),
  • - Aufbringen einer Isolationsschicht auf die zweite innere Elementeebene (6),
  • - Aufbringen eines Materiales für die erste Elementeebene (11), und
  • - Erzeugen der Magnetfeldsensoren (10) in der ersten Elementeebene (11),
1. A method for producing a magnetic field detection device with a magnetic field sensor formed on a semiconductor substrate, which is designed as a three-dimensional integrated circuit which has at least two superimposed element levels (at 3 , 6 11 ), a first, outer element level ( 11 ) having a plurality of Magnetic field sensors ( 10 ), and a second, inner element level ( 6 ) has circuits ( 7 ) which are connected to the magnetic field sensors ( 10 ), with the following method steps:
  • - generating the circuits ( 7 ) on the second, inner element level ( 6 ),
  • - applying an insulation layer to the second inner element level ( 6 ),
  • - Applying a material for the first element level ( 11 ), and
  • - generating the magnetic field sensors ( 10 ) in the first element plane ( 11 ),
dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrensschritt des Aufbringens des Materiales für die erste Elementeebene (11) und der Verfahrensschritt des Erzeugens der Maganetfeldsensoren (10) in der ersten Elementeebene (11) folgende Verfahrensschritte umfassen:
  • - Aufbringen von amorphem oder polykristallinem Halbleitermaterial auf die Isolationsschicht; und
  • - Laserbestrahlen des amorphen oder polykristallinen Halbleitermateriales zum Umwandeln desselben in eine großkristalline oder einkristalline Halbleiterschicht.
characterized in that the method step of applying the material for the first element level ( 11 ) and the method step of generating the magnetic field sensors ( 10 ) in the first element level ( 11 ) comprise the following method steps:
  • - Application of amorphous or polycrystalline semiconductor material on the insulation layer; and
  • - Laser irradiation of the amorphous or polycrystalline semiconductor material to convert it into a large-crystalline or single-crystalline semiconductor layer.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht aus einem Oxid des Halbleitermaterials der zweiten Elementebene (6) gebildet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the insulation layer is formed from an oxide of the semiconductor material of the second element level ( 6 ). 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht aus Siliziumdioxid besteht.3. The method according to claim 2, characterized in that that the insulation layer consists of silicon dioxide. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial an seiner Oberflächenschicht durch Bestrahlung mit einer Argonlaservorrichtung über einen Zeitraum von 1/10 bis mehreren Millisekunden zum Zwecke der Umwandlung in die großkristalline oder einkristalline Schicht mit einer der gewünschten Dicke der zu kristallisierenden Schicht entsprechenden Eindringtiefe von vorzugsweise 1/10 Mikrometer bis einigen Mikrometern, insbesondere 1/2 Mikrometer, aufgeschmolzen wird.4. The method according to claim 1, characterized, that the semiconductor material on its surface layer by irradiation with an argon laser device a period from 1/10 to several milliseconds to Purposes of conversion to the large crystalline or single crystalline Layer with a desired thickness of penetration depth corresponding to the layer to be crystallized from preferably 1/10 microns to a few microns, in particular 1/2 micron, melted becomes. 5. Gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4 herstellgestelle Magnetfelderfassungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldsensoren (10) in Form eines im wesentlichen rechteckigen Feldes mit einer Mehrzahl von Sensoren in Längs- und Querrichtung angeordnet sind.5. According to a method according to any one of claims 1-4 manufactured magnetic field detection device, characterized in that the magnetic field sensors ( 10 ) are arranged in the form of a substantially rectangular field with a plurality of sensors in the longitudinal and transverse directions. 6. Magnetfelderfassungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß eine dritte Elementeebene (bei 3) durch das Halbleitersubstrat (2) gebildet ist,
daß die Schaltungen der zweiten Elementeebene (6) Signalverstärkerschaltungen (7) sind, die den Magnetfeldsensoren (10) nachgeschaltet sind, und
daß die dritte Elementeebene (bei 3) Logikschaltungen (3) aufweist, die Signalverstärkerschaltungen (7) nachgeschaltet sind.
6. Magnetic field detection device according to claim 5, characterized in that
that a third element level (at 3 ) is formed by the semiconductor substrate ( 2 ),
that the circuits of the second element level ( 6 ) are signal amplifier circuits ( 7 ) which are connected downstream of the magnetic field sensors ( 10 ), and
that the third element level (at 3 ) has logic circuits ( 3 ), the signal amplifier circuits ( 7 ) are connected downstream.
7. Magnetfelderfassungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltungen (3) die Ausgangssignale der Signalverstärkerschaltungen (7) zumindest eines Teiles der Magnetfeldsensoren (10) einer Reihe oder Spalte des Feldes logisch miteinander verknüpfen.7. Magnetic field detection device according to claim 6, characterized in that the logic circuits ( 3 ) logically combine the output signals of the signal amplifier circuits ( 7 ) at least part of the magnetic field sensors ( 10 ) of a row or column of the field. 8. Magnetfelderfassungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Logikschaltungen (3) bewirkte logische Verknüpfung eine Fehlerkennung eines durch die Magnetfeldsensoren (10) von einem Magnetspeichhermedium gelesenen Datenwortes bewirkt.8. Magnetic field detection device according to claim 7, characterized in that the logic operation effected by the logic circuits ( 3 ) causes an error detection of a data word read by the magnetic field sensors ( 10 ) from a magnetic storage medium. 9. Magnetfelderfassungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Logikschaltungen (3) bewirkte logischhe Verknüpfung ferner eine Fehlerkorrektur mindestens eines fehlerhaft gespeicherten oder erfaßten Bits des Datenwortes bewirkt.9. Magnetic field detection device according to claim 8, characterized in that the logical linkage caused by the logic circuits ( 3 ) further causes an error correction of at least one incorrectly stored or detected bit of the data word. 10. Magnetfelderfassungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Logikschaltungen (3) bewirkte logische Verknüpfung eine Codierung oder Decodierung des gelesenen Datenwortes bewirk.10. Magnetic field detection device according to claim 7, characterized in that the logic operation effected by the logic circuits ( 3 ) effects coding or decoding of the read data word. 11. Magnetfelderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5-10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten und zweiten sowie zwischen der zweiten und dritten und gegebenenfalls weiteren Elementeebene (11, 6, bei 3) Isolationsschichten (4, 8) angeordnet sind, durch sich im wesentlichen vertikal verlaufende leitfähige Bereiche (5, 9) zur gegenseitigen Verbindung der Schaltungen (3, 7) und Magnetfeldsensoren (10) erstrecken.11. Magnetic field detection device according to one of claims 5-10, characterized in that between the first and second and between the second and third and optionally further element level ( 11 , 6 , at 3 ) insulating layers ( 4 , 8 ) are arranged, by themselves in extend essentially vertical conductive areas ( 5 , 9 ) for the mutual connection of the circuits ( 3 , 7 ) and magnetic field sensors ( 10 ). 12. Magnetfelderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldsensoren Hallsensoren (10) sind.12. Magnetic field detection device according to one of claims 5-11, characterized in that the magnetic field sensors are Hall sensors ( 10 ). 13. Magnetfelderfassungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfeldsensoren magnetoresistive Sensoren sind.13. Magnetic field detection device according to one of the claims 5-11, characterized, that the magnetic field sensors are magnetoresistive sensors are. 14. Magnetfelderfassungsvorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschichten (4, 8) aus einem Oxid des betreffenden Halbleitermateriales einer angrenzenden Elementeebene (6, bei 3) bestehen.14. Magnetic field detection device according to claim 11, 12 or 13, characterized in that the insulation layers ( 4 , 8 ) consist of an oxide of the semiconductor material in question of an adjacent element plane ( 6 , at 3 ). 15. Magnetfelderfassungsvorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch, eine die Hallsensoren (10) überdeckende Schicht (12), mittels der die Nutzfläche der Magnetfelderfassungsvorrichtung (1) planarisiert wird und/oder in ihrer Abriebfestigkeit verbessert wird und/oder in ihrer magnetischen Leitfähigkeit auf einen gewünschten Wert eingestellt wird.15. A magnetic field detection device according to claim 12, characterized by a layer ( 12 ) covering the Hall sensors ( 10 ), by means of which the useful surface of the magnetic field detection device ( 1 ) is planarized and / or improved in its abrasion resistance and / or in its magnetic conductivity to one desired value is set. 16. Magnetfelderfassungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht aus Siliziumnitrid besteht.16. Magnetic field detection device according to claim 15, characterized, that the cover layer consists of silicon nitride. 17. Magnetfelderfassungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Elementeebene (11) aus einem für Hallsensoren (10) besonders geeigneten Halbleitermaterial besteht, und
daß die zweite bzw. dritte Elementeebene (6, bei 3) aus einem für CMOS-Transistoren besonders geeigneten, gegegnüber dem ersten Halbleitermaterial anderen Halbleitermaterial besteht.
17. Magnetic field detection device according to claim 12, characterized in that
that the first element level ( 11 ) consists of a semiconductor material that is particularly suitable for Hall sensors ( 10 ), and
that the second or third element level ( 6 , at 3 ) consists of a semiconductor material which is particularly suitable for CMOS transistors and which is different from the first semiconductor material.
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