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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Grossserienherstellung
einer Vielzahl magnetischer Sensoren. Sie betrifft insbesondere,
aber nicht ausschliesslich, magnetische Sensoren jenes Typs, der
in der Patentanmeldung
EP 1 052
519 im Namen des Anmelders beschrieben ist.
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Ein
magnetischer Sensor der oben erwähnten
Art ist perspektivisch und auseinandergezogen auf 1 dargestellt,
die der vorliegenden Patentanmeldung beigefügt ist. Dieser magnetische
Sensor, der insgesamt mit dem allgemeinen numerischen Bezugszeichen 1 bezeichnet
wird, wird auf der Oberfläche 2 eines
Halbleitersubstrats 4, das merklich quaderförmig ist,
angebracht. Eine elektronische Schaltung (nicht dargestellt), die
dem magnetischen Sensor zugeordnet ist, wird durch CMOS-Integration
auf der oberen grossen Oberfläche 2 des
Halbleitersubstrats 4 verwirklicht.
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Der
magnetische Sensor 1 umfasst eine flache Erregerspule 6,
die in einer Metallschicht ausgebildet ist, welche im Laufe des
CMOS-Integrationsverfahrens auf der Fläche 2 des Substrats 4 angebracht
wird. Die Spule 6 weist einen äusseren Umfang auf, der durch
deren äussere
Windung 60 mit im Wesentlichen quadratischer Form gebildet
ist. Die anderen Windungen 62 bis 68 dieser Erregerspule 6 sind
konzentrisch in Bezug auf die äussere
Windung 60 angeordnet. Die Windungen 62 bis 68,
die ebenfalls quadratisch sind, weisen progressiv abnehmende Abmessungen
auf, wie dies auf 1 erkennbar ist.
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Ein
ferromagnetischer Kern 8 wird typischerweise durch Leimung
oberhalb der Erregerspule 6 angebracht. Dieser ferromagnetische
Kern 8 ist ausgehend von einem Band aus amorphem magnetischem
Werkstoff ausgeführt,
das üblicherweise
im Handel verfügbar
ist.
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Wie
man dies auf 1 erkennen kann, weist der magnetische
Kern 8 eine Kreuzform auf, die mit den beiden Diagonalen
des durch die äussere Windung 60 der
Erregerspule 6 definierten Quadrats zusammenfällt. Man
kann somit zwei senkrecht zueinander stehende Komponenten H1 und H2 des äusseren
Magnetfelds HEXT messen, wobei diese beiden Komponenten
gemäss
den beiden orthogonalen Schenkeln 80 bzw. 82 des
Kerns 8 ausgerichtet sind. Die Komponente H1 des äusseren
Magnetfelds HEXT wird somit über den
Schenkel 80 des Kerns 8 gemessen, während die
Komponente H2 über seinen senkrecht zum Schenkel 80 stehenden
Schenkel 82 gemessen wird.
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Die
Erfassung des äusseren
Magnetfelds HEXT wir über zwei Paare koplanare Erfassungsspulen 10, 12 und 14, 16 ausgeführt. Die
beiden ersten Spulen 10 und 12, die über die
CMOS-Technologie auf der oberen Oberfläche 2 des Halbleitersubstrats 4 angebracht
werden, sind gemäss
einer Differentialanordnung in Reihe geschaltet. Diese beiden Spulen 10 und 12,
die unter der flachen Erregerspule 6 oder in der gleichen
Ebene wie diese letztere angeordnet sind, sind jeweils gegenüber einem
der freien Endabschnitte des Schenkels 80 des ferromagnetischen
Kerns 8 positioniert. Dieses erste Paar Spulen 10, 12 ist
also dazu vorgesehen, die Komponente H1 des äusseren
Magnetfelds HEXT zu erfassen.
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Die
beiden anderen Erfassungsspulen 14 und 16 sind
identisch mit den beiden zuvor beschriebenen Spulen 10 und 12.
Diese beiden Erfassungsspulen 14, 16, die ebenfalls
gemäss
einer Differentialanordnung in Reihe geschaltet sind, sind jeweils gegenüber einem
der freien Endabschnitte des zweiten Schenkels 82 des ferromagnetischen
Kerns 8 positioniert. Dieses zweite Paar Spulen 14, 16 ist
also dazu vorgesehen, die Komponente H2 des äusseren Magnetfelds
HEXT zu erfassen.
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Die
magnetischen Sensoren der weiter oben beschriebenen Art sind insbesondere
dazu bestimmt, Magnetometer für
die Erfassung von Magnetfelden von geringem bis sehr geringem Wert
in einer Ebene, die parallel zur Ebene der Erfassungsspulen ist,
zum Beispiel für
medizinische Anwendungen, auszurüsten.
Diese Magnetometer werden dann vorzugsweise gemäss den CMOS-Integrationstechniken ausgeführt, wobei
deren zugeordnete elektronische Schaltungen im Substrat, auf dem
die Sensoren verwirklicht werden, integriert werden.
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Die
Herstellung von solchen Vorrichtungen für die Erfassung und die Messung
von Magnetfeldern wirft ein erhebliches Problem auf, das nach Wissen
des Anmelders bis heute nicht zufriedenstellend gelöst worden
ist. Die elektronischen Schaltungen, die den magnetischen Sensoren
zugeordnet sind, werden nämlich
mittels der CMOS-Technologie
verwirklicht, die in einer Reihe von Schritten der Konzeption und
Herstellung der elektronischen Komponenten besteht, die heutzutage
bemerkenswert gut beherrscht werden und ermöglichen, zuverlässige und wenig
kostspielige Vorrichtungen in Grossserie herzustellen.
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Hingegen
verhält
sich die Sache bei der Herstellung der magnetischen Sensoren, die
den oben erwähnten
elektronischen Schaltungen zugeordnet sind, ganz anders. Wie dies
weiter oben beschrieben worden ist, umfassen diese magnetischen
Sensoren insbesondere einen amorphen ferromagnetischen Kern. Nun
ermöglicht
aber keine der Techniken, die derzeit für die Herstellung von Halbleitervorrichtungen
verfügbar
sind, Komponenten mit amorpher Struktur auszuführen. Unter diesen Techniken
kann man insbesondere die Gasphasenabscheidung, die besser unter
der anglo-sächsischen
Benennung „chemical
vapor deposition" (CVD)
bekannt ist, erwähnen,
die darin besteht, im Vakuum ein Metall zu verdampfen, das man durch Erwärmung sublimiert, um
mit einer chemischen Reaktion, die durch ein geeignetes Gas bewirkt
wird, beispielsweise eine Oxid- oder Nitridschicht zu bilden. Eine
weitere Technik, die unter der Benennung Galvanostegie oder Galvanoplastik
bekannt ist, besteht darin, durch Elektrolyse eine Metallschicht
auf einem Element auszubilden und lässt sich auf in Lösung befindliche
oder schmelzflüssige
Verbundkörper
anwenden, die in zwei Typen von Ionen dissoziiert werden können, die durch
ihre Wanderung den Stromdurchfluss sicherstellen, wobei die positiven
Ionen in Richtung Kathode und die negativen Ionen in Richtung Anode
wandern.
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Somit
ermöglichen
die CMOS-Festkörperschaltkreise-Herstellungstechniken
nur die Herstellung von Komponenten mit geordneter Kristallstruktur,
und sie sind nicht imstande, Ersatzlösungen für die Herstellung von Körpern mit
amorpher Struktur, d.h. ohne Kristallgitter, vorzuschlagen. Man
kennt allerdings gewisse Techniken, die ermöglichen, eine Schicht aus amorphem
Werkstoff auf der Oberfläche eines
Substrats abzulagern. Diese Techniken ermöglichen jedoch nur die Ablagerung
von Werkstoffen mit einer einfachen chemischen Zusammensetzung,
die aus einer einzigen Komponente gebildet ist. Für komplexere
Erzeugnisse, wie etwa einen magnetischen Werkstoff, der eine Vielzahl
von Komponenten umfasst, konnte nichts vorgeschlagen werden.
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Die
Technik, die der Anmelder für
die Ausführung
von magnetischen Sensoren, wie denjenigen, die in der oben erwähnten Patentanmeldung
EP 1 052 519 beschrieben
sind, berücksichtigt
hat, besteht also darin, zuerst einen Satz von elektronischen Schaltungen
auf einem Halbleiterplättchen
auszuführen,
dann dieses Plättchen
zu zerschneiden, um eine Vielzahl einzelner elektronischer Schaltungen
zu liefern, und schliesslich auf diese einzelnen Schaltungen Streifen
aus amorphem magnetischem Werkstoff zu kleben, die dann nach Photolithographie
und chemischer Ätzung
die ferromagnetischen Kerne bilden.
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Man
versteht leicht, dass eine solche Technik, wenn sie auch im experimentellen
Stadium verwendet werden kann, keineswegs auf industrieller Ebene
angewendet werden kann, wo es nötig
ist, dass grosse Komponentenmengen schnell und möglichst billig hergestellt
werden können.
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Eine
weitere Technik für
die Herstellung von magnetischen Sensoren wird im Artikel von Chiesi
et al., „CMOS
planar 2D micro-fluxgate sensor",
Sensors and Actuators A, Elsevier, Vol. 82, Nr. 1–3, CH, Mai
2000, Seiten 174–180,
beschrieben. Diese Technik besteht darin, magnetische Sensoren direkt
oberhalb eines CMOS-Substrats
herzustellen.
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Die
vorliegende Erfindung hat zum Ziel, die weiter oben erwähnten Nachteile,
sowie noch andere, zu beheben, indem sie ein Verfahren für eine sowohl
zuverlässige als
auch billige satzweise Herstellung von magnetischen Sensoren vorschlägt, deren Zone,
die für
das äussere
Magnetfeld empfindlich ist, aus einem amorphen magnetischen Werkstoff
ausgeführt
ist.
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Zu
diesem Zweck betrifft die Erfindung ein Verfahren für die Grossserienherstellung
einer Vielzahl magnetischer Sensoren, die auf einem Halbleitersubstrat
verwirklicht sind, wobei diese Sensoren wenigstens einen magnetischen
Kern umfassen, der aus einem amorphen magnetischen Werkstoff verwirklicht
ist, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Integration der elektronischen
Schaltungen, die den magnetischen Sensoren zugeordnet sind, eine Schicht
aus amorphem magnetischem Werkstoff auf das Halbleitersubstrat geklebt
wird, wobei diese Schicht ausgehend von einem Streifen aus amorphem
magnetischem Werkstoff erhalten wird, der in mehrere Abschnitte
zerschnitten wird, die nebeneinander auf einem Träger angeordnet
werden, wobei die Schicht anschliessend strukturiert wird, um die magnetischen
Kerne der magnetischen Sensoren zu bilden, wobei das Halbleitersubstrat
schliesslich zerschnitten wird, um eine Mehrzahl einzelner magnetischer
Sensoren zu schaffen.
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Dank
diesen Merkmalen liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren,
das ermöglicht,
alle Arbeitsgänge
für die
Herstellung von magnetischen Sensoren mit amorphen magnetischen
Kernen auf dem Plättchen
aus Halbleitermaterial auszuführen,
in welchem die elektronischen Schaltungen integriert sind, die dazu
bestimmt sind, den magnetischen Sensoren zugeordnet zu werden. Es
ist insbesondere dank der vorliegenden Erfindung möglich, die
magnetischen Kerne, die aus einem amorphen magnetischen Werkstoff
verwirklicht sind, satzweise herzustellen, und das Plättchen aus
Halbleitermaterial erst dann zu zerschneiden, wenn die magnetischen
Sensoren völlig
vollendet sind. Ein solches Verfahren ermöglicht also, gleichzeitig grosse
Mengen magnetischer Sensoren, typischerweise in der Grössenordnung
von 3000 Sensoren oder mehr pro Halbleiterplättchen von sechs Inch, auf
sehr zuverlässige
Weise und mit geringen Herstellungskosten herzustellen. Man hat
insbesondere bemerkt, dass der eventuelle Versatz zwischen den Kernen
und Spulen höchstens einige
Mikrometer betrug und dass die Merkmale der magnetischen Sensoren
eine grosse Gleichförmigkeit
auf einem gleichen Plättchen,
oder sogar auf einem Plättchensatz,
aufwiesen. Diese besonders vorteilhaften Resultate werden dank der
Tatsache erreicht, dass gemäss
der vorliegenden Erfindung eine Schicht mittels einer Vielzahl von
Streifen aus einem im Handel verfügbaren amorphen magnetischen Werkstoff,
die nebeneinander auf einem Träger
angeordnet werden, gebildet wird, wobei diese Schicht anschliessend
auf das Plättchen
aus Halbleitermaterial geklebt wird und dann strukturiert wird,
um die magnetischen Kerne zu bilden, bevor das Plättchen schliesslich
zerschnitten wird, um eine Vielzahl einzelner gebrauchsfertiger
Sensoren zu liefern. Eine solche Technik ist natürlich viel vorteilhafter als
die Techniken des Standes der Technik, die darin bestanden, nach
dem Integrieren der elektronischen Schaltungen das Plättchen aus
Halbleitermaterial zu zerschneiden und dann die magnetischen Kerne
einzeln auf den einzelnen Schaltungen zu strukturieren.
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Gemäss einem
weiteren Merkmal der Erfindung wird die Schicht aus amorphem magnetischem Werkstoff
in Vakuum auf das Halbleitersubstrat geklebt. Somit ist man sicher,
dass die Schicht mit einer beachtlichen Kraft gegen das Halbleitersubstrat
gedrängt
wird, was das Haften der Schicht auf dem Substrat begünstigt und
ermöglicht,
das Einschliessen von Luftblasen unter der Metalllage zu vermeiden.
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Gemäss noch
einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Schicht aus amorphem
magnetischem Werkstoff mit Hilfe von Ätztechniken strukturiert, die üblicherweise
auf dem Gebiet der Halbleiterkomponentenherstellung verwendet werden.
Somit werden zuverlässige
Techniken eingesetzt, die ermöglichen,
die magnetischen Kerne mit geringen Herstellungskosten zu produzieren
und eine ausgezeichnete Reproduzierbarkeit der Merkmale dieser Kerne
zu gewährleisten.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich klarer
aus der nachfolgenden ausführlichen
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
des Verfahrens gemäss
der Erfindung, wobei dieses Beispiel einzig als Illustation und nicht
als Beschränkung
in Verbindung mit den beigefügten
Zeichnungen gegeben ist, in denen:
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1,
die bereits erwähnt
worden ist, eine perspektivische Explosionsdarstellung eines magnetischen
Sensors ist, der einen Kern umfasst, der aus einem amorphen magnetischen
Werkstoff verwirklicht ist;
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2 eine
Ansicht ist, die Streifen aus amorphem Metall zeigt, die zerschnitten
sind und auf ein einseitig haftendes Substrat geklebt sind;
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3 eine
Ansicht einer Haftmaske ist, die dazu dient, eine chemische Ätzung der
auf 2 dargestellten Metallstreifen auszuführen, um
diesen Streifen die Form eines Halbleiterplättchens zu verleihen, auf welches
sie später
geklebt werden;
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4 eine
Ansicht der Haftmaske der 3 ist, die
auf die Streifen aus amorphem magnetischem Werkstoff geklebt ist;
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5 eine
Ansicht ist, auf der die Streifen aus amorphem Metall nach der chemischen Ätzung dargestellt
sind;
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6 eine
Ansicht des Halbleiterplättchens ist,
auf das die Streifen aus amorphem Metall geklebt sind und das in
einem Beutel angeordnet ist, in dem das Vakuum erzeugt worden ist,
und
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die 7A bis 7G Prozessablaufdiagramme
sind, die die verschiedenen Schritte der Ausführung des Verfahrens gemäss der vorliegenden
Erfindung illustrieren.
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Die
vorliegende Erfindung geht aus der allgemeinen erfinderischen Idee
hervor, die darin besteht, mittels einer Vielzahl von Streifen aus
amorphem magnetischem Werkstoff, die nebeneinander auf einem Träger angeordnet
sind, eine Schicht aus amorphem magnetischem Werkstoff auszubilden
und die so erhaltene Schicht auf ein Halbleiterplättchen zu
kleben, in welchem zuvor die elektronischen Schaltungen integriert
worden sind, die den magnetischen Sensoren, die hergestellt werden
sollen, zugeordnet sind. Nach diesem Klebeschritt wird die Schicht
aus amorphem magnetischem Werkstoff durch Ätzung strukturiert, um die
magnetischen Kerne auszubilden, die den Teil bilden, der für das äussere Magnetfeld
der magnetischen Sensoren empfindlich ist. Dank diesen Merkmalen
löst man
das Problem, das die für
die Herstellung von Halbleitervorrichtungen gegenwärtig verfügbaren Techniken,
die nicht ermöglichen,
amorphe Lagen auszuführen,
mit sich bringen, und man ermöglicht
die satzweise Herstellung von magnetischen Sensoren mit amorphen
magnetischen Kernen.
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Die
vorliegende Erfindung wird in Verbindung mit dem durch die Patentanmeldung
EP 1 052 519 im Namen des
Anmelders bekanntgemachten magnetischen Sensor beschrieben. Es ist
jedoch selbstverständlich,
dass die vorliegende Erfindung keineswegs auf einen solchen Sensortyp
beschränkt ist,
und dass sie sich ebenso auf alle Typen von Sensoren anwenden lässt, die
einen oder mehrere magnetische Kerne umfassen, deren Form und Abmessungen
variieren können.
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Nun
werden die verschiedenen Schritte eines Verfahrens beschrieben,
das ermöglicht,
ferromagnetische Kerne, die aus einem amorphen magnetischen Werkstoff
verwirklicht sind, auf der Oberfläche eines Plättchens
aus Halbleitermaterial, wie etwa Silicium, anzubringen. Das Siliciumplättchen,
das auf englisch auch „wafer" genannt wird, hat
typischerweise einen Durchmesser von sechs Inch und integriert an
seiner Oberfläche
Schaltungen des genormten CMOS-Typs. Man interessiert sich insbesondere
für die
Schritte, die ausgeführt
werden müssen,
um von einem ganzen Siliciumplättchen,
wie es durch eine Giesserei geliefert wird, zu den integrierten
Schaltungen überzugehen,
die auf englisch auch „chips" genannt werden und
einbaufertig sind, um auf eine gedruckte Schaltung montiert zu werden.
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Der
zu verwendende amorphe magnetische Werkstoff ist üblicherweise
in Form von Streifen mit einer Länge
von einigen Metern, einer Breite von einem Inch und einer Dicke
von 18 μm
im Handel verfügbar.
Der erste Schritt besteht darin, diese Streifen durch Schleifen
dünner
zu machen, indem deren Dicke von 18 auf 11 μm gebracht wird, was auch ermöglicht,
deren Oberflächenzustand
zu verbessern und deren Rauheit zu vermindern.
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Die
so erhaltenen Streifen werden dann einer leichten chemischen Ätzung unterworfen,
die auf jeder der Seiten der Streifen etwa einen Mikrometer Metall
löst, was
bewirkt, dass die an der Oberfläche der
Streifen durch den anfänglichen
Schleifschritt induzierten mechanischen Spannungen aufgehoben werden.
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Nach
diesem anfänglichen
Schritt der Vorbereitung der Streifen wird einer dieser Streifen
in mehrere Abschnitte 18 zerschnitten, die dann nebeneinander
auf einen einseitig haftenden Träger 20 geklebt werden
(siehe 2), um eine Oberfläche zu bilden, die zumindest
jene des Halbleitersubstrats 4, auf das die Abschnitte 18 des
Streifens aus amorphem magnetischem Werkstoff geklebt werden sollen,
bedeckt.
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Um
mit der oben erwähnten
Streifengruppe 18 eine Schicht aus amorphem magnetischem
Werkstoff 22, deren Form mit jener des Halbleitersubstrats 4 deckungsgleich
ist, zu erhalten, wird eine Haftmaske 24 auf die Schicht 22 geklebt
(siehe 3), und man führt
eine chemische Ätzung
durch diese Maske 24 hindurch aus. Einzig die Zonen der
Schicht aus amorphem magnetischem Werkstoff 22, die nicht durch
die Maske 24 geschützt
sind, werden dann geätzt
(siehe 4 und 5). Dieser Schritt ermöglicht ebenfalls,
in der Schicht 22 Freiräume 26 zu schaffen,
die später
ermöglichen,
während
dem Photolithographieschritt Einstellmarken, die auf dem Halbleitersubstrat 4 vorhanden
sind, zu visualisieren.
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Nach
der chemischen Ätzung
wird das Haftsubstrat 20 abgezogen, und die Streifen 18 werden auf
dieser ungeschützten
Seite gereinigt und getrocknet. Die Haftmaske 24 wird an
Ort und Stelle gehalten, um während
dem Klebeschritt als Schutz zu dienen, indem sie eventuelle Klebstoffinfiltrationen an
der Oberfläche
der Schicht 22 limitiert. Um das Haftsubstrat 20 leicht
abziehen zu können,
ohne Gefahr zu laufen, die Streifen 18 aus amorphem magnetischem
Werkstoff abzureissen, muss dieses Substrat 20 ein Haftvermögen aufweisen,
das geringer als jenes der Haftmaske 24 ist.
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In
diesem Stadium der Beschreibung ist es wichtig festzuhalten, dass
die Ausführung
dessen, was hier „Schicht" aus amorphem magnetischem Werkstoff 22 genannt
wird, mit Hilfe von nebeneinander angeordneten Streifenabschnitten 18,
die aus dem gleichen Werkstoff sind, einzig durch technische Erfordernisse
diktiert wird. Im Handel existieren nämlich gegenwärtig keine
amorphen magnetischen Streifen, die wenigstens eine Breite aufweisen,
die gleich wie der Durchmesser eines herkömmlichen Siliciumsubstrats
ist. Man ist also dazu gezwungen, die weiter oben beschriebene Technik
anzuwenden. Falls breitere Streifen in den Handel gebracht würden, würden diese
letzteren natürlich
vorzugsweise verwendet, denn sie würden ermöglichen, den Schritt, der darin
besteht, weniger breite Streifenabschnitte auf einen Haftträger zu kleben,
zu vermeiden.
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Vor
dem Aufkleben der Streifen 18 aus amorphem magnetischem
Werkstoff auf das Halbleiterplättchen 4 wird
dieses letztere zuerst beispielsweise mittels Aceton und dann Isopropanol
gereinigt, dann zweimal mit Deionat gespült, bevor es in einem Reinraum
getrocknet wird. Das Plättchen 4 kann
dann in einem Trockenofen angeordnet werden, um die Restfeuchtigkeit
zu verdampfen, was die Haftung des Klebstoffs verbessert.
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Der
Klebstoff 28, der verwendet wird, um die Schicht aus amorphem
magnetischem Werkstoff 22 auf das Halbleiterplättchen 4 zu
kleben, wird vorbereitet und dann entgast. Es kann sich um einen
Klebstoff des Epoxidtyps handeln, dem nötigenfalls ein Haftungsförderer,
wie etwa beispielsweise Mikrokügelchen
aus Kieselsäureanhydrid,
beigefügt
werden kann.
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Eine
geeignete Menge von Klebstoff 28 wird in der Mitte des
Halbleiterplättchens 4 angeordnet, das
dann auf einen Drehteller gesetzt wird. Man lässt dann das Plättchen 4 bei
hoher Geschwindigkeit während
einer bestimmten Zeit, zum Beispiel während 40 Sekunden bei 4000
Umdrehungen/Minute, drehen, derart, dass sich der Klebstoff 28 durch
Zentrifugenwirkung auf der Gesamtheit der Oberfläche des Plättchens 4 gleichmässig verteilt.
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Nach
dem Anbringen der Lage aus Klebstoff 28 wird die Gesamtheit
der von der Haftmaske 24 getragenen Streifen 18 aus
amorphem magnetischem Werkstoff in Bezug auf das Halbleiterplättchen 4 positioniert
und dann mittels einer Druckrolle oder eines Walzwerks gegen die
obere grosse Oberfläche 2 dieses
letzteren gedrängt,
was ermöglicht,
das Einschliessen von Luftblasen unter der Metalllage zu vermeiden.
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Ergänzend kann
eine zusätzliche
Schutzschicht, zum Beispiel aus Mylar®, auf
der Haftmaske 24 angebracht werden, um die Klebstoffabhebungen zu
vermeiden. Das Halbleiterplättchen 4,
auf dem die Streifen 18 aus amorphem magnetischem Werkstoff, die
durch die Haftmaske 24, die eventuell mit der oben erwähnten Schutzschicht
bedeckt ist, zusammengehalten werden, angebracht worden sind, wird in
einem für
die Vakuumerzeugung bestimmten Beutel 30 angeordnet (siehe 6).
Nachdem im Beutel 30 das Vakuum erzeugt worden ist, wird
dieser letztere hermetisch versiegelt und dann wieder mit dem umgebenden Atmosphärendruck
beaufschlagt. Der Atmosphärendruck übt somit
eine Kraft aus, die die Schicht 22 aus amorphem magnetischem
Werkstoff gegen das Halbleiterplättchen 4 drängt. Vor
dem Einführen
in den Beutel kann oberhalb der Schutzschicht noch eine Halterungsplatte
angeordnet werden, um bei der Vakuumerzeugung das Ablösen der
Streifen 18 zu vermeiden.
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Die
Polymerisation des oben erwähnten Klebstoffs
wird in einem Trockenofen bei 60° während wenistens
48 Stunden ausgeführt.
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Wenn
einmal das Aufkleben beendet ist, wird das Halbleiterplättchen 4 aus
dem für
die Vakuumerzeugung bestimmten Beutel 30 herausgenommen. Die
Haftmaske 24 wird entfernt, und dann wird das Plättchen 4 gereinigt
und im Trockenofen getrocknet.
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Nun
interessiert man sich, in Verbindung mit den 7A bis 7G,
für die
Photolithographieschritte, die ermöglichen, die Schicht 22 aus amorphem
Metall zu strukturieren, um die magnetischen Kerne der magnetischen
Sensoren zu bilden.
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Man
beginnt zuerst damit, eine Lage 32 aus positivem lichtempfindlichem
Harz auf der gesamten Oberfläche
der Schicht 22 aus amorphem Metall abzulagern (7A).
Die Sensibilisierung der Lage 32 aus lichtempfindlichem
Harz wird dann mittels eines Ultraviolettlichts ausgeführt, das
durch die transparenten Zonen einer Photoätzungsmaske 34 strömt, die
in Bezug auf das Halbleiterplättchen 4 geeignet ausgerichtet
ist und die zu sensibilisierenden Zonen wiedergibt. Die Lage 32 aus
lichtempfindlichem Harz wird dann entwickelt und belegt schliesslich
nur noch jene Stellen, an denen sich die magnetischen Kerne 8 auf
dem Plättchen 4 befinden
sollen (7B). Eine Prüfung mit dem Mikroskop ermöglicht,
sich zu vergewissern, dass die Entwicklung des lichtempfindlichen
Harzes 32 angemessen ausgeführt worden ist.
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Der
folgende Schritt des Verfahrens gemäss der Erfindung besteht darin,
die Metallschicht 22 zu ätzen. Zu diesem Zweck wird
eine chemische Ätzlösung auf
der gesamten Oberfläche
des Halbleiterplättchens 4 zerstäubt, um
das amorphe Metall überall,
wo es nicht durch die Schicht 32 aus positivem lichtempfindlichem
Harz geschützt
ist, zu ätzen (7C).
Während
diesem Schritt bewegt sich das Halbleiterplättchen 4 auf einem
Fliessband in einer Kammer fort, wo Düsen die chemische Ätzlösung auf beiden
Seiten des Plättchens 4 zerstäuben, was
dieser Ätzlösung ermöglicht,
ständig
erneuert zu werden und eine schnelle und gleichmässige Ätzung zu gewährleisten.
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Die Ätzung dauert
1 Minute 30 Sekunden bis 2 Minuten. Sie wird gestoppt, indem das
Halbleiterplättchen 4 mit
Deionat gespült
wird. Die zurückbleibende
Lage 32 aus lichtempfindlichem Harz wird dann entfernt
(7D). Die so erhaltenen ferromagnetischen Kerne 8 können mit
einem elektronischen Mikroskop beobachtet werden, um deren Abmessungen
sowie deren Oberflächenzustand
zu überprüfen.
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Man
interessiert sich nun für
den Schritt des Entfernens der zurückbleibenden Lage aus Klebstoff 28,
der in Verbindung mit der 7E beschrieben wird.
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Die
Lage aus Klebstoff 28, die das gesamte Halbleiterplättchen 4 bedeckt,
hat nämlich
der weiter oben beschriebenen chemischen Ätzung standgehalten. Man muss
also diese Lage aus Klebstoff 28 entfernen, um die elektrischen
Verbindungsbereiche der Sensoren 1 freizulegen. Zu diesem
Zweck wird das Plättchen 4 einer Ätzung durch
Plasma, in dem das Ätzmittel
aus Sauerstoff besteht, unterworfen. Die Dauer der Behandlung beträgt mindestens
240 Minuten. Die nach der Plasmaätzung
ausgeführten Tests
zeigen, dass der Oberflächenzustand
der Verbindungsbereiche derart ist, dass die gebräuchlichen Techniken
für die
Verbindung dieser Verbindungsbereiche mit den gedruckten Schaltungen,
auf denen die magnetischen Sensoren 1 befestigt werden
sollen, verwendet werden können.
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Schliesslich
wird eine dicke Lage 36 aus negativem lichtempfindlichem
Harz oberhalb der magnetischen Kerne 8 angeordnet, damit
diese letzteren im Laufe der folgenden Arbeitsgänge nicht beschädigt oder
sogar abgelöst
werden können
(7F). Die Lage 36 aus lichtempfindlichem
Harz darf jedoch nicht die Verbindungsbereiche des magnetischen Sensors 1 bedecken,
damit diese letzteren später
mit der gedruckten Schaltung, auf der der Sensor 1 angebracht
wird, verbunden werden können.
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Es
ist verständlich,
dass die zurückbleibende Lage
aus Klebstoff 28 vor dem Niederschlag der Lage 36 aus
negativem Harz entfernt werden muss, denn sonst haftet diese Harzlage 36 nur
schlecht am Substrat.
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Das
negative lichtempfindliche Harz 36 wird durch Zentrifugieren
auf dem Halbleiterplättchen 4 verteilt,
dann durch eine zweite Photoätzungsmaske 38 hindurch
belichtet und schliesslich entwickelt (7G). Auf
diese Weise kann eine Lage aus negativem Harz 36, die eine
Dicke in der Grössenordnung von
einigen Dutzenden von Mikrometer aufweist, oberhalb jedes Kerns 8 abgelagert
werden, um diese Kerne 8 wirksam zu schützen.
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Schliesslich
wird das Halbleiterplättchen
zerschnitten, um eine Vielzahl einzelner magnetischer Sensoren 1 zu
liefern, die dann in antistatischen Behältern gelagert werden.
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Der
durch die Lage aus Harz 36 verleihte Schutz erweist sich
während
dem Zerschneiden des Halbleiterplättchens 4, der Handhabung
der einzelnen magnetischen Sensoren und insbesondere während deren
Montage auf der Fertigschaltung als besonders nützlich.
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Es
ist selbstverständlich,
dass die vorliegende Erfindung nicht auf die soeben beschriebene
Ausführungsform
beschränkt
ist, und dass verschiedene einfache Veränderungen und Varianten in
Betracht gezogen werden können,
ohne über
den Rahmen der vorliegenden Erfindung hinauszugehen.