DE69522366T2 - Magnetfeldsensor - Google Patents

Magnetfeldsensor

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DE69522366T2
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    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
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    • G01R33/06Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B61/00Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
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Description

    Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung betrifft Magnetfeldsensoren.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Indiumantimonit (InSb) und Indiumarsenid sind als aktive Schichten in Magnetfeldsensoren, wie z.B. Magnetoresistoren, Hall-Effekt-Sensoren (Hall-Sonden) und MAGFETS (Magnetotransistoren) nützlich. Magnetfeldsensoren können in einer Vielzahl von Anwendungen zur Magnetfelddetektion eingesetzt werden, die Positions- und Geschwindigkeitsdetektion, Kompassensoren, das Auslesen magnetischer Speicher und die Steuerung bürstenloser Motoren umfassen.
  • Indiumantimonit ist für den Einsatz als aktive Schicht in Magnetfeldsensoren interessant, da es eine hohe Elektronenmobilität aufweist. Vor allem hohe Elektronenmobilität ist für eine hohe magnetische Empfindlichkeit verantwortlich. Andererseits weist Indiumantimonit eine kleine Energiebandlücke von etwa 0,18 eV bei Raumtemperatur auf. Dies gibt ihm eine bei Raumtemperatur hohe intrinsische Ladungsträgerdichte. Zusätzlich erhöht sich die intrinsische Ladungsträgerdichte jedoch dramatisch mit wachsender Temperatur. Dies wirkt sich in der Regel störend auf die magnetische Empfindlichkeit aus.
  • Außerdem ist der Leitfähigkeitsanstieg mit der Temperatur derart signifikant, daß er mit einem gewöhnlichen Signalverarbeitungsnetzwerk schwer anzupassen ist. Folglich stabilisiert man die Ladungsträgerdichte in Indiumantimonit in Hinblick auf Temperaturvariationen typischerweise durch n-Typ Dotierung, typischerweise mit einem Faktor von etwa 3 von 1 · 10¹ cm&supmin;³. Der n-Typ Dotierstoff ist normalerweise Tellur, Selen, Schwefel, Silizium, Zinn o.ä. Dies hebt die Elektronendichte auf ein höheres Niveau, so daß temperaturbedingte Unterschiede in der intrinsischen Ladungsträgerdichte unwesentlich oder durch ein Signalverarbeitungsnetzwerk besser anpaßbar werden. Andererseits weist das resultierende höher leitfähige Material einen relativ kleinen elektrischen spezifischen Widerstand auf. Dies begünstigt den Einsatz dünner Indiumantimonitschichten in Magnetfeldsensoren.
  • Im Falle von Indiumarsenid ist der Temperaturkoeffizient des Widerstandes kleiner als für Indiumantimonit, da die Energiebandlücke größer ist. Eine Überschußdichte von Elektronen, über der intrinsischen Dichte, kann durch eine Oberflächensammelschicht erreicht werden. Es ist bekannt, daß sich Elektronen in Indiumarsenid nahe der Oberfläche sammeln, die an Luft grenzt. Alternativ kann Indiumarsenid unter Verwendung von Silizium, Germanium, Zinn, Tellur, Selen oder Schwefel ebenfalls n-Typ dotiert werden. Welche Technik auch eingesetzt wird, es ist anzustreben, daß die Überschußladungsträgerdichte, wenn auf Flächenbasis kalkuliert, in der Größenordnung von 0,2 bis 10 · 10¹² cm² liegt.
  • In der Vergangenheit wurden dünne Indiumantimonitscheiben durch Abdünnen von hochqualitativen Kristallblöcken hergestellt. Sie wurden zu Scheiben mit einer Dicke von etwa 20 um abgedünnt. Dünnere Scheiben waren zur Verringerung des Serienwiderstandes in aus solchen Scheiben gefertigten Sensoren erwünscht. Dünnere Scheiben waren jedoch durch Abdünnen von Kristallblöcken schwer herzustellen. Dies führte zu der jüngeren Praxis des Wachsens von dünnen epitaktischen Schichten aus Indiumantimonit auf isolierenden Galliumarsenid (GaAs) Substraten. Solche epitaktischen Schichten werden typischerweise bis zu einer Dicke von etwa 1 bis 3 um gewachsen, was den Schichtwiderstand (spezifischer Widerstand der Schicht geteilt durch die Dicke) im Vergleich zu abgedünnten Blockscheiben um eine Größenordnung erhöht.
  • Ein Bauelement mit höherem Widerstand zieht bei einer gegebenen Spannung weniger Strom. Es dissipiert daher weniger Leistung bei einer vorgegebenen inneren Vorspannung. Alternativ schafft es eine höhere Ausgangsspannung bei einem gegebenen Vorstrom. In jedem Fall haben sogar Schichten mit einer Dicke von nur 3 um für viele Anwendungen einen noch immer zu kleinen Widerstand.
  • Im Falle von Magnetoresistoren ist ein höherer Widerstand durch die Integration vieler in Serie geschalteter rechteckiger Magnetoresistoreinheiten in einem Sensorgehäuse leicht erreichbar. Typischerweise werden die rechteckigen Magnetoresistoreinheiten einstückig in einem verlängerten Mesa oder einer Linie aus Indiumantimonit gebildet. In dem Mesa sind sie einstückig Ende an Ende serienartig verbunden. Das Mesa oder die Linie, d.h. die seriell verbundenen Magnetoresistoreinheiten, kann so lang sein, wie zur Erreichung eines gewünschten Gesamtwiderstandes benötigt. Die einzelnen Magnetoresistorrechtecke werden durch mehrere beabstandete, querlaufende "Kurzschluß-Stege" definiert und seriell verbunden. In so einer Anordnung wird ein erhöhter Widerstand in dem resultierenden Bauelement einfach durch eine Verlängerung der Indiumantimonit-Mesas und durch eine Erhöhung der Anzahl von "Kurzschluß-Stegen" erreicht.
  • Wie oben erwähnt, ist Indiumantimonit als Magnetfeldsensor von Interesse, da es mit einer hohen Elektronenmobilität hergestellt werden kann. Hohe Elektronenmobilität wird nur erreicht, wenn das Indiumantimonit monokristallin und der Indiumantiomonit-Kristall von hoher Qualität ist. Dabei ist gemeint, daß nur wenige Kristallfehler, wie beispielsweise Versetzungen und dergleichen vorkommen.
  • In einer epitaktischen Schicht wird eine hochqualitative Kristallstruktur erreicht, wenn das Substrat ein hochqualitativer Kristall desselben Typs und ähnlicher Kristallgröße ist. Generell gilt, je besser die Übereinstimmung, desto qualitativ höherwertiger kann eine epitaktische Schicht gewachsen werden. Außerdem sollte für eine maximale magnetische Empfindlichkeit und eine minimale Leistungsaufnahme das Substrat elektrisch isolierend sein. Um diese und noch andere Anforderungen zu erfüllen, wurden frühere epitaktische Indiumantimonit-Magnetoresistorschichten typischerweise auf monokristallinen Wafern aus Galliumarsenid (GaAs) oder Indiumphosphid (InP) gewachsen. Hochqualitative epitaktische Schichten können gewachsen werden, obwohl die Galliumarsenid- und Indiumphosphid-Gitterkonstanten kleiner sind als die von Indiumantimonit.
  • Der Gegenstand der Erfindung schafft zufriedenstellende Magnetfeldsensoren mit Indiumantimonit-Schichten, die auf Wafern aus elementaren Halbleitern wie beispielsweise Silizium und Germanium und insbesondere aus Silizium gewachsen werden. Silizium weist eine größere Gitterfehlanpassung mit Indiumantimonit auf als Galliumarsenid oder Indiumphosphid. Silizium hat einen kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als Indiumantimonit. Silizium und Germanium haben eine relativ kleine Energiebandlücke. Trotzdem wurden haltbare Schichten aus Indiumantimonit auf Silizium- und Germaniumsubstraten hergestellt, die relativ stabile und hohe Mobilitäten aufweisen, sogar nach thermischen Zyklen kraftfahrzeugtechnischer Art.
  • Folglich wurde trotz der Faktoren, die von einem Einsatz von Silizium und Germanium als Magnetoresistorsubstrate wegführen, herausgefunden, daß sie ziemlich erfolgreich verwendet werden können. Indiumantimonit kann nicht nur auf Silizium- und Germaniumsubstraten gewachsen werden, sondern es kann sogar mit der inhärenten Gitterfehlanpassung eine ziemlich hohe Mobilität aufweisen. Die resultierende Mobilität, obwohl nicht die höchst erreichbare, ist für viele in der Automobilindustrie angedachte Magnetfeldsensoranwendungen ausreichend. Andererseits muß man zur Herstellung eines kommerziell erfolgreichen Magnetfeldsensors auch die im Vergleich zu Galliumarsenid oder Indiumphosphid grundlegend entgegenstehende höhere Leitfähigkeit und kleinere dielektrische Festigkeit des Silizium- oder Germaniumsubstrates überwinden.
  • Außerdem sollte erwähnt werden, daß Substratwafer aus Silizium und Germanium einen signifikanten Kostenvorteil bieten. Silizium- und Germaniumwafer sind weniger kostspielig und in größeren Größen erhältlich. Die größeren Größen bedeuten einen Herstellungskostenvorteil. Außerdem sind Siliziumwafer mechanisch stärker als Galliumarsenid- oder Indiumphosphidwafer. Dies ist interessant für kommerzielle Herstellungsschritte, was die Ausbeute an zufriedenstellenden Wafern erhöht. Außerdem erlaubt das stärkere Material den Einsatz dünnerer Wafer, was aus Sicht eines magnetischen Schaltkreises günstig ist. Mit anderen Worten erlauben die dünneren Substrate dünnere "Luftspalte", oder Bereiche des magnetischen Schaltkreises, in denen die magnetische Permeabilität nahe eins ist.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Diese Erfindung schafft einen Magnetfeldsensor aus einer Indiumantimonitschicht oder Indiumarsenidschicht, die von einem elementaren Halbleitersubstrat getragen wird. Diese Erfindung schafft außerdem einen solchen Sensor, der Mittel zur Reduzierung von elektrischen Feldern und/oder parasitären Strömen im Substrat hat.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform schafft die Erfindung einem Magnetfeldsensor mit einer Indiumantimonit- oder Indiumarsenid-Aktivschicht, die von einer Galliumarsenid- oder Indiumphospohit- Dünnschicht getragen wird, welche wiederum von einem elementaren Halbleitersubstrat getragen wird.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schafft die Erfindung einen Magnetfeldsensor mit einer Indiumantimonit-Aktivschicht direkt auf einem Siliziumsubstrat, wobei das Indiumantimonit und/oder das Substrat so konfiguriert ist, daß elektrische Felder minimiert werden, die im Siliziumsubstrat durch Anlegen von Spannungen an Kontakten an der Indiumantimonitschicht erzeugt werden.
  • Ein Magnetfeldsensor gemäß der vorliegenden Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruch 1 gekennzeichnet.
  • Diese Erfindung schafft die Vorteile eines Magnetfeldsensors mit einer Indiumantimonit- oder Indiumarsenid-Epitaxieschicht, die von einem monokristallinen elementaren Halbleitersubstrat getragen wird. Die Indiumantimonit- oder Indiumarsenidschicht ist entweder direkt auf dem elementaren Halbleiter oder auf einer Zwischenschicht aufgebracht, die einen höheren spezifischen Widerstand als Silizium aufweist. Elektrische Felder in dem elementaren Halbleitersubstrat werden unterhalb der Durchbruchsspannung gehalten. Parasitäre elektrische Leitung durch das Substrat ist ebenfalls bevorzugt reduziert. Die Kontrolle über die Spannung und die parasitäre Leitung wird durch eines oder durch mehrere der folgenden Mittel erreicht: Geometrie des Aktivschichtmesa; Geometrie des an das Aktivschichtmesa angrenzenden Substrats; eine Schicht mit höherem spezifischen Widerstand zwischen dem Aktivschichtmesa und dem Substrat; und besondere Kontrolle der Spannung, die an die aktive Schicht angelegt wird, in Hinblick auf Felder, die an das Substrat angelegt werden.
  • Eine dünne Schicht eines verwandten Verbindungshalbleiters, z.B. Galliumarsenid oder Indiumphosphid, auf Silizium kann als Zwischenschicht zwischen der Indiumantimonit- oder der Indiumarsenidschicht und dem Siliziumsubstrat verwendet werden. Es hat nicht nur eine größere Energiebandlücke als Silizium, sondern weist außerdem eine Gitterkonstante zwischen der von Silizium und der von Indiumantimonit und Indiumarsenid auf. Dies führt zu einer höheren Elektronenmobilität in dem Indiumantimonit oder Indiumarsenid und zu einer höheren damit einhergehenden magnetischen Empfindlichkeit.
  • Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • Figurenkurzbeschreibung
  • Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Magnetoresistoreinheit zeigt;
  • Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Magnetoresistoreinheit zeigt;
  • Fig. 3 eine Draufsicht auf mehrere integrierte Magnetoresistoreinheiten zeigt, die einen erfindungsgemäßen Sensor bilden;
  • Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 3 ist;
  • Fig. 5 eine verlängerte Ausführungsform des in Fig. 3 gezeigten integrierten Magnetoresistorsensors zeigt, die eine erfindungsgemäße Geometrie aufweist;
  • Fig. 6B eine noch weiter verlängerte Geometrie des in Fig. 5 gezeigten integrierten Magnetoresistorsensors zeigt;
  • Fig. 6A das schematische elektrische Schaltkreisäquivalent des in Fig. 6B gezeigten Sensors darstellt;
  • Fig. 7 eine Draufsicht auf eine integrierte Magnetoresistorsensorgeometrie nach dem Stand der Technik zeigt, zu der zur Feldentspannung Gräben im Substrat hinzugefügt wurden;
  • Fig. 8 eine Schnittansicht entlang der Linie 8-8 in Fig. 7 zeigt;
  • Fig. 9 eine Draufsicht auf einer Magnetoresistorgeometrie nach dem Stand der Technik zeigt, jedoch mit einer Zwischenschicht in Form eines Mesas zwischen der aktiven Schicht und dem Substrat;
  • Fig. 10 eine Schnittansicht entlang der Linie 10-10 in Fig. 9 zeigt;
  • Fig. 11 eine Draufsicht auf einen integrierten Magnetoresistorsensor mit sowohl einem umgebenden Graben im Substrat als auch einer Zwischenschicht in Form eines Mesas zeigt;
  • Fig. 12 eine Schnittansicht entlang der Linie 12-12 in Fig. 11 zeigt; und
  • Fig. 13 ein Diagramm zeigt, in dem die Gitterkonstante verschiedener Verbindungen über der Energiebandlücke aufgetragen ist.
  • Beschreibung einer Ausführungsform der Erfindung
  • Der Einfachheit halber beschreibt diese Beschreibung hauptsächlich Indiumantimonit als aktive Schicht. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die aktive Schicht alternativ auch Indiumarsenid sein kann.
  • Bemerkt sei, daß es eine signifikante Gitterfehlanpassung zwischen Indiumantimonit oder Indiumarsenid und elementaren Halbleitern, beispielsweise Silizium, gibt. Elementare Halbleitermaterialien wie Silizium und Germanium haben eine relativ kleine Energiebandlücke und einen großen Unterschied im thermischen Ausdehungskoeffizienten im Vergleich zu Indiumantimonit. Dies legt nahe, daß solche Materialien als Magnetfeldsensorsubstratmaterialien ungeeignet sind. Trotzdem beweist diese Erfindung, daß Indiumantimonitschichten mit hoher Elektronenmobilität aus solchen Materialien gebildet werden können und daß die hohe Mobilität während ausgiebigen thermischen Zyklen relativ stabil ist. Beispielsweise kann es widerstandsfähig gegenüber hunderten von Zyklen zwischen -40ºC und 200ºC gemacht werden, wodurch solch ein Produkt besonders für Anwendungen im Automobilbereich interessant wird. Diese Offenbarung zeigt nicht nur das Vorgehen sondern lehrt auch, wie man zufriedenstellende Magnetfeldsensoren aus solchen Materialien herstellt, obwohl das Substrat eine unerwünscht hohe Leitfähigkeit und eine kleine dielektrische Festigkeit aufweist.
  • Der weiteste Aspekt dieser Erfindung umfaßt daher die Erkenntnis, daß ein intrinsischer elementarer Halbleiter, wie beispielsweise Silizium oder Germanium, als kostengünstiges Substrat für zufriedenstellende Magnetfeldsensoren verwendet werden kann. Um jedoch besonders als Magnetoresistoren für automobiltechnische Anwendungen zufriedenstellend zu sein, sollten die spezielleren Prinzipien dieser Erfindung angewandt werden.
  • Die spezielleren Prinzipien dieser Erfindung umfassen vor allem die Beibehaltung elektrischer Felder im elementaren Halbleitersubstrat unterhalb der Durchbruchsspannung des Substratmaterials. Außerdem wird eine höchste magnetische Empfindlichkeit durch einen erhöhten elektrische Widerstand in dem parallelen parasitären Weg durch das Substrat erreicht. Dies kann man mit einzigartigen Geometrien der aktiven Schicht und/oder des Substrates und/oder durch Einfügen einer Schicht mit höherem spezifischen Widerstand zwischen der aktiven Schicht und dem Substrat realisieren. Dies verringert nicht nur die elektrischen Felder in dem elementaren Substrat, was den Einsatz höherer Widerstände und damit einhergehender Spannungen in der aktiven Schicht erlaubt, sondern reduziert auch eine parasitäre Leitung im Substrat (was die magnetische Empfindlichkeit reduziert).
  • Besteht weiterhin die Zwischenschicht aus einem Monokristall mit einer Gitterkonstante zwischen der einer Indiumantimonit-Aktivschicht und der eines elementaren Halbleiters, so ist die aktive Schicht tendenziell von höherer Qualität als wäre sie direkt auf dem elementaren Halbleiter gewachsen und gleichzeitig von höherer Elektronenmobilität. Wie erwähnt, führt höhere Elektronenmobilität zu höherer magnetischer Empfindlichkeit. Indiumantimonit hat eine signifikant größere Gitterkonstante als Indiumarsenid, wie in Fig. 13 zu sehen ist. Daher sind die Vorteile aufgrund einer verbesserten Elektronenmobilität durch Verwendung einer Zwischenschicht bei Indiumarsenit-Aktivschichten möglicherweise nicht so signifikant wie bei Indiumarsenid-Aktivschichten.
  • Bezug genommen wird nun auf Fig. 1, die eine einzelne Magnetoresistoreinheit zeigt, die eine rechteckige epitaktische Indiumantimonid-Mesaschicht 10 aufweist, die auf einer epitaktischen Verbindungshalbleiterschicht 12 mit höherer Energiebandlücke, wie z.B. Galliumarsenid, liegt. Die Schicht 12 sollte eine Energiebandlücke haben, die größer ist als die von Silizium, und bevorzugt ein monokristallines III-V-Verbindungshalbleitermaterial mit einer Gitterkonstante zwischen der von Silizium und der von Indiumantimonit sein. Galliumarsenid ist ein solcher Verbindungshalbleiter. Die Galliumarsenid-Epitaxieschicht 12 liegt wiederum auf einem intrinsischen elementaren Halbleiterkristallkörper, wie beispielsweise einem monokristallinen Wafer aus Silizium oder Germanium.
  • "Epitaktisch" bedeutet, daß die abgeschiedene Schicht wie die Oberfläche, die sie kontaktiert, monokristallin ist. "Intrinsisch" bedeutet, daß das Halbleitermaterial undotiert ist. Das bedeutet, daß das Material nicht absichtlich dotiert ist. Da jedoch kein Halbleiter perfekt rein gemacht werden kann, sind immer Restfehler vorhanden, obwohl in Silizium die Konzentration elektrisch aktiver Verunreinigungen auf beispielsweise weit unter 10¹³ cm&supmin;³ reduziert werden kann. Man muß jedoch abwägen, da die Kosten für das Silizium mit wachsender Reinheit steigen.
  • Die rechten und linken gegenüberliegenden Kanten des in Fig. 1 gezeigten rechteckigen Indiumantimonitmesas sind die langen Kanten des Mesarechtecks. An diesen Kanten sind jeweils Metallelektroden 16 und 18 angebracht. Die Abmessungen des Mesarechtecks sind in der Regel eine Frage der Designwahl. Im allgemeinen sind jedoch die Längen der Rechteckseiten unter Goldelektroden 16 und 18 länger als die anderen beiden Seiten. Einige der Prinzipien, welche die Dimensionen solcher Rechteckflächen behandeln, und für Methoden, mehrere seriell verbundene, aber integrierte Flächen dieser Art herzustellen, sind im US-Patent 4,926,154 beschrieben, das am 15. Mai 1990 einigen der in dieser Patentanmeldung genannten Erfindern erteilt wurde.
  • Die Galliumarsenidschicht 12 kann eine beliebige Dicke bis zu 2 um aufweisen. Wird die Galliumarsenidschicht 12 benutzt, so sollte sie eine Dicke von etwa 0,01 bis 2,0 um aufweisen.
  • Die Indiumantimonitschicht würde nominal etwa 2 um dick sein. Bevorzugt ist sie jedoch so dünn wie nur möglich. Aufgrund von Gitterfehlanpassung muß die Indiumatimonitschicht 10 mindestens etwa 0,5 um dick sein, wenn sie direkt auf Silizium oder sogar wenn sie auf einer Galliumarsenidschicht gewachsen wird. Aufgrund der besonders kleinen Energiebandlücke von Germanium und der daraus resultierenden hohen Leitfähigkeit ist die Verwendung der Zwischenschicht 12 besonders wichtig, wenn Germaniumsubstrate eingesetzt werden. Andernfalls können nur sehr dicke Schichten 10 aus Indiumantimonit verwendet werden. Dies ist unerwünscht.
  • Andererseits darf zur Erhaltung der bevorzugten Magnetoresistoren und zur Niedrigerhaltung der Herstellungskosten die Dicke des Indiumantimonits in der Regel etwa 5 um nicht übersteigen. Generell ist es vorteilhaft, Indiumantimonitdicken von kleiner 3 um zu verwenden, und am vorteilhaftesten ist es, sie etwa 2 um nicht übersteigen zu lassen. Selbstverständlich kann es mögliche Anwendungen geben, bei denen man dickeres Indiumantimonit benutzen möchte. Bei den meisten kommerziellen Anwendungen jedoch möchte man eine möglichst kleine Indiumantimonitdicke verwenden, bei der gerade noch eine vernünftige durchschnittliche Elektronenmobilität erreicht wird. Mit "durchschnittlicher" Elektronenmobilität ist die durchschnittliche Elektronenmobilität durch die gesamte Dicke und Fläche einer gegebenen Schicht, beispielsweise die gesamte Fläche und Dicke der Mesaschicht 10, gemeint.
  • In Fig. 1 ist von einer Quelle (nicht gezeigt) eine Spannungsdifferenz an den Elektroden 16 und 18 angelegt, die in der Lage ist, einen Elektronenfluß zwischen den Elektroden 16 und 18 durch die Indiumantimonitschicht 10 zu schaffen. Wie oben angedeutet, unterwirft die Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden 16 und 18 den intrinsischen elementaren Halbleiterkristall gleichzeitig elektrischen Feldern. Diese elektrischen Felder können ziemlich stark sein, besonders wenn Ausgleichsspannungen auftreten. Es ist denkbar, daß eine Gleichstromspannungsquelle ziemlich hohe Spannungen anlegen könnte, z.B. wenn sie angeschaltet wird, bevor ihre Ausgänge mit den Elektroden 16 und 18 verbunden werden, oder wenn an den Elektroden kurzzeitig eine Schaltkreisunterbrechung auftritt. Ist die Schicht 12 aus einem Material mit größerer Energiebandlücke als Silizium, wie beispielsweise Galliumarsenid oder Indiumphosphid, so erhält die Schicht. 12 in jedem Fall einen wesentlich höheren spezifischen Widerstand als das Substrat 14. Folglich wird ein entsprechender Anteil eines elektrischen Feldes, das aus dem Anlegen einer Spannung an die Elektroden 16 und 18 resultiert, durch die Schicht 12 mit höherem Widerstand abfallen. Somit sieht der elementare Halbleiterkristall 14 ein wesentlich kleineres elektrisches Feld. In einem solchen Fall schafft die Schicht 12 mit größerer Energiebandlücke einen signifikanten Schutz vor elektrischem Feld oder eine Reduzierung des elektrischen Feldes für das Substratmaterial 14. Gleichzeitig wird ein parasitärer Stromfluß durch das Substrat 14 reduziert.
  • Galliumarsenid oder Indiumphosphid werden als Zwischenschichten 12 bevorzugt, da die Techniken zur Abscheidung von hochqualitativem Indiumantimonit darauf wohl bekannt sind. Dies führt zu höheren Ausbeuten und natürlich zu geringeren Kosten. Andererseits ist bekannt, daß eine Vielzahl anderer Verbindungshalbleiter als Schicht 12 eingesetzt werden kann, beispielsweise Aluminiumarsenid, Aluminium-Galliumarsenid, Aluminium-Indiumantimonit, Aluminium-Galliumantimonit und Aluminium- Galliumarsenid-Antimonit. Alle diese Materialien haben nicht nur größere Energiebandlücken als Silizium und Germanium, sondern haben außerdem eine zwischen Indiumantimonit und den elementaren Halbleitern Germanium und Silizium liegende Gitterkonstante. In Fig. 13 ist eine Grafik gezeigt, die die Energiebandlücke und die Gitterkonstante für solche Verbindungshalbleiter zeigt. Wird Indiumantimonit auf solchen Verbindungshalbleiterschichten gewachsen, so sollte das resultierende Indiumantimonit eine höhere Elektronenmobilität und damit eine höhere magnetische Empfindlichkeit aufweisen, als wenn es direkt auf Silizium aufgewachsen wird. Ist die Energiebandlücke größer, so sollten parasitäre Verluste kleiner und elektrische Felder im Substrat reduziert sein. Im Falle einer Indiumarsenid-Aktivschicht ist eine Aluminium-Galliumantimonit-Pufferschicht 12 besonders nützlich, da sie an Indiumarsenid beinahe gitterangepaßt ist. Reines Galliumantimonit ist unerwünscht, da es mit Indiumarsenid einen Typ II Heteroübergang mit vielen Löchern geringer Mobilität bildet. Reines AlSb ist unerwünscht, da es chemisch sehr leicht mit Luft reagiert. AlxGa1-xSb mit 0,3 ≤ · ≤ 0,5 wird daher bevorzugt.
  • Desweiteren kann die quaternäre Legierung AlxGa1-xAsySb1-y exakt an Indiumarsenid gitterangepaßt werden mit 0,3 ≤ x ≤ 0,5 und 0,05 ≤ y ≤ 0,15.
  • Man könnte erwarten, daß die Schicht 12 zur Minimierung der Wechselwirkung zwischen Substrat und der aktiven Schicht besonders dick sein sollte. Dies ist bei Galliumarsenid und Indiumphosphid nicht der Fall. Dickere Zwischenschichten sind unerwünscht. Dies mag an den Unterschieden in den physikalischen Eigenschaften zwischen dem Substrat und/oder der aktiven Schicht liegen. Die Schicht 12 ist normalerweise bevorzugt weniger als etwa 2 um dick. Dies schafft eine ausreichende Feldreduzierung, führt aber nicht zu schädlichen Nebeneffekten, welche die Vorteile dieser Schicht wieder ausgleichen würden, die durch diese Schicht durch Feldreduktion, parasitäre Stromreduktion und Gitteranpassung geschaffen werden. Ist das Galliumarsenid dicker als etwa 2 um, so ist ein Nebeneffekt, daß in der Galliumarsenidschicht katastrophale Effekte, wie beispielsweise Brechen, Abblättern o.ä. auftreten.
  • Bezug wird nun auf Fig. 2 genommen, die eine Indiumantimonit- Rechteckschicht 10 direkt auf einem Siliziumsubstrat 14 zeigt. Die Rechtecksicht ist die gleiche wie in Fig. 1 beschrieben. Aus diesem Grund werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Analog ist das Siliziumsubstrat ähnlich dem Substrat 14 in Fig. 1, daher wird ein ähnliches Bezugszeichen verwendet. Das gleiche Muster der Wiederholung von Bezugszeichen wird auch in den folgenden Zeichnungen benutzt, um anzudeuten, daß die Teile auf die Bezug genommen wird, ähnlich den bereits beschriebenen Teilen sind.
  • Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform umfaßt nicht die in Fig. 1 gezeigte Zwischenschicht 12. Die Indiumantimonitschicht 10 ist daher ein rechteckiges epitaktisches Mesa, das direkt auf das Siliziumsubstrat 14 aufgewachsen ist. Ähnlich wie in Fig. 1 sind die Metallelektroden 16 und 18 an seinen gegenüberliegenden langen Seiten angebracht. Die Metallkontakte sind bevorzugt Gold-Germanium- oder Gold-Zinn-Elektroden, sie können aber auch aus jedem beliebigen anderen bekannten Metall bestehen, das einen annehmbaren Kontakt mit Indiumantimonit bildet. Die Elektroden 16 und 18 sind mit einer Spannungsquelle verbunden, die einen Überspannungsschutz in ihrem Schaltkreis aufweist. Die Spannungsquelle 17 weist Mittel auf, welche die normalerweise angelegten Spannungen auf einen sicheren Wert in Hinblick auf im Siliziumsubstrat generierte elektrische Felder limitieren. Sie weist außerdem Mittel auf, die Ausgleichsspannungen daran hindern, diesen Wert zu übersteigen. Fig. 2 zeigt daher eine Technik, mit der eine Indiumantimonit-Aktivschicht 10 direkt auf einem intrinsischen Siliziumsubstrat 14 aufgebracht werden kann.
  • Ausgewählte Spannungen können zwischen den Elektroden 16 und 18 angelegt werden, ohne sich schädlich auf das darunterliegende Siliziumsubstrat auszuwirken. Wie bereits angedeutet, kann eine Indiumantimonitschicht mit einigermaßen hoher Elektronenmobilität auf Silizium gebildet werden. Außerdem bleibt die Elektronenmobilität auch nach ausgiebigen thermischen Zyklen hoch, obwohl zwischen der aktiven Schicht und dem Substrat ein großer Unterschied im thermischen Ausdehnungskoeffizienten besteht. Ein solches Bauteil kann gebildet werden, wenn für die Indiumantimonitschicht eine Dicke von etwa 3 um oder weniger eingehalten wird. Andererseits ist es wegen der Gitterfehlanpassung zwischen Silizium und Indiumantimonit wahrscheinlich möglich, daß die Indiumantimonitschicht mindestens etwa 0,5 um dick sein muß, bevor Indiumantimonit mit hoher Mobilität abgeschieden werden kann. Folglich ist die Indiumantimonitschicht 10 bevorzugt etwa 0,5 bis 3,0 um dick. Die maximale Spannung, der die Elektroden 16 und 18 ausgesetzt werden können, ist von Faktoren abhängig, wie beispielsweise wie weit die Elektroden auf dem Siliziumsubstrat auseinander liegen und wie hoch die Temperatur zu dem Zeitpunkt ist, an dem die Spannung angelegt wird. So ist beispielsweise für eine Spannung von etwa 12 Volt bei einer Temperatur von etwa 300 K ein minimaler Abstand zwischen den Elektroden 16 und 18 von etwa 0,1 mm oder mehr geeignet, besonders wenn die Elektroden 16 und 18 wie in Fig. 3 und 4 über die Enden der Schicht 10 auf das Siliziumsubstrat 14 ragen. Dies vermeidet nicht nur einen dielektrischen Durchbruch durch das Substrat 14, wenn Ausgleichsspannungen größer als 12 Volt auftreten, sondern hält auch die elektrischen Felder aufgrund der 12 Volt Vorspannung klein genug, um Leckströme durch das Substrat 14 zu minimieren.
  • Fig. 2 zeigt, daß man zur Vermeidung eines Kurzschlusses durch das Substrat 14 die Spannung, die an eine einzelne Magnetoresistorzelle angelegt wird, begrenzen kann. Fig. 3 und 4 und auch das bereits genannte US-Patent 4,926,154 (Heremans et al.) zeigen andererseits, daß ein integrierter Magnetoresistorsensor normalerweise aus mehreren seriell verbundenen Magnetoresistoreinheiten oder Zellen aufgebaut ist. Die seriell verbundenen Einheiten werden einfach dadurch integriert, daß ein verlängertes Mesa aus Indiumantimonit und mehrere quer verlaufende "Kurzschluß-Stege" 20 an beabstandeten Stellen entlang der Länge des Mesas gebildet werden. Metallanschlußpunkte 16 und 18 der jeweiligen Enden des Indiumantimonitmesas würden an den gegenüberliegenden Enden des verlängerten Indiumantimonitmesas zur gleichen Zeit wie die "Kurzschluß-Stege" 20 gebildet. Sie können durch Photolithographie einer ganzflächigen Metallabscheidung aufgebracht werden.
  • Wenn Indiumantimonit direkt auf Silizium aufgebracht wird, muß, wie in Fig. 3 gezeigt, in irgendeiner Form für Schutz vor elektrischen Feldern gesorgt werden. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird dafür auf sehr einfache Weise gesorgt, indem die Indiumantimonitschicht gerade ausgebildet ist und die Anschlußpunkte 16 und 18 an gegenüberliegenden Ecken des Siliziumsubstrates 14 aufgebracht werden. Dies ist eine sehr einfache Ausführung einer erfindungsgemäßen integrierten Magnetoresistorsensorstruktur. In jedem Chip von einigermaßen kleiner Größe wird sie notwendigerweise eine relativ geringe Länge und einen kleinen Serienwiderstand aufweisen. Um seine Länge und damit auch seinen Widerstand zu maximieren, wird das Indiumantimonit diagonal statt parallel zu den Kanten des Siliziumchips aufgebracht. Dies minimiert außerdem das elektrische Feld im Siliziumsubstrat bei einer gegebenen Vorspannung. In der Praxis würde man normalerweise eine U-förmige oder sinusartige Indiumantimonit-Mesagestalt bilden, um die längste Mesalänge, die auf einer gegebenen Flächeneinheit des Substrates gebildet werden kann, zu erreichen. In vielen Fällen einer solchen Konstruktion liegen die Anschlußpunkte 16 und 18 jedoch schließlich Seite an Seite auf dem Siliziumsubstrat. In solch einer Konstruktion würde man normalerweise die Anschlußpunkte 16 und 18 nahe beieinander aufbringen. Dies würde die dazwischenliegenden Siliziumsubstratbereiche einer unerwünschten Spannungsdifferenz aussetzen.
  • In dieser Erfindung können gewundene Mesas gebildet werden, sie müssen aber nach den Einsichten gebildet werden, die mit den hier beschriebenen Prinzipien übereinstimmen. Fig. 5 zeigt beispielsweise, wie man die Länge des Indiumantimonitmesas 10 auf dem Substrat 14 beinahe verdoppeln kann, ohne die Anschlußpunkte 16 oder 18 nahe beieinander zu plazieren. In diesem Beispiel wird mit dem Bezugszeichen 10a auf die Hälfte der Länge des Mesas 10 in Fig. 5 Bezug genommen. Die andere Hälfte ist durch das Bezugszeichen 10b gekennzeichnet. Man kann erkennen, daß die rechtsgelegenen Enden der Indiumantimonitmesas 10a und 10b durch einen vergrößerten, einzelnen "Kurzschluß-Steg" 20a überdeckt werden. Die "Kurzschluß-Stege" 20 sind übrigens flächengleich mit den Mesas gezeigt. In der Praxis können sie sich über die Kanten der Mesas hinaus bis in das umgebende Silizium erstrecken, wenn das Silizium mit einem Dielektrikum oder einer anderen Schicht mit hohem elektrischen Widerstand, wie beispielsweise Siliziumoxid, bedeckt ist. In der V-förmigen Geometrie der Aktivschicht in Fig. 5 sind nur die "Kurzschluß-Stege" 20 mit kleiner Spannungsdifferenz nahe beieinander angebracht. Mit anderen Worten, wenn die Spannungsdifferenz zwischen den "Kurzschluß-Stegen" ansteigt, so wächst auch ihr Abstand. Der Einfachheit halber ist ein einfaches V für diese Geometrie dargestellt. Andererseits sei bemerkt, daß man auch andere geradlinige Formen, gekrümmte Formen und andere Divergenzwinkel verwenden kann. So könnte man beispielsweise kurze wellenförmige Mesabereiche entlang eines schmalen, länglich ausgebildeten Trägersubstrates einsetzen. Eine solche Struktur wäre analog zu den Mesabereichen 10a, 10b und 10c in Fig. 7, wobei allerdings die Bereiche 10a, 10b und 10c kürzer sind und keine Gräben 30a und 30b vorhanden sind.
  • Bezug wird jetzt auf Fig. 6B genommen, die einen integrierten Magnetoresistorsensor mit einem erfindungsgemäß hergestellten wellenförmigen Muster darstellt. Diese spezielle Gestalt eines wellenförmigen Musters kann man sich als zwei zusammengeschaltete V-Formen, wie sie in Fig. 5 gezeigt sind, vorstellen. Man könnte diese Konfiguration auch als eine ansehen, in der lediglich ein weiteres längliches Mesa 10c zu der Fig. 5 Struktur hinzugefügt wurde und durch einen zusätzlichen vergrößerten "Kurzschluß-Steg" 20b mit ihr verbunden wurde. Auf jeden Fall kann eine beliebige Anzahl von zusätzlichen länglichen Mesas verwendet werden, um jede beliebige Gesamtmesalänge und damit einhergehenden Widerstand in dem integrierten Magnetoresistorsensor zu erreichen. Die spezielle gewünschte Länge und die spezielle Dicke und Weite eines beliebigen Mesa- Schenkels ist eine Frage der Designwahl. Wie jedoch im Zusammenhang mit Fig. 5 angedeutet ist, kann man sehen, daß die Fig. 6B Anordnung den Abstand zwischen "Kurzschluß-Stegen" vergrößert, wenn die Spannung zwischen ihnen wächst. Somit wird ein Mittel zur Feldreduktion im Siliziumsubstrat bereitgestellt.
  • Wie in Fig. 2 gezeigt, ist es erwünscht, dem Siliziumsubstrat ein Mittel zum Schutz vor Überspannung zu geben. Genauer gesagt ist es erwünscht, zu vermeiden, daß das Siliziumsubstrat einer Spannung ausgesetzt wird, die größer ist als die Durchbruchsspannung des Siliziumsubstrates. Man kann die Spannungen, die an den Magnetwiderstand angelegt werden, durch eine ausgeklügelte Spannungsquelle begrenzen, die alle Überspannungen von Überschwingern o.ä. herausfiltert. Eventuell kann es jedoch noch einfacher sein, Maßnahmen zur Dissipation der Energie eines Überschwingers direkt in das Siliziumsubstrat einzubauen. Eventuell möchte man auch einen redundanten Überspannungsschutz auf dem Chip selbst haben. In so einem Fall bietet sich, wie in Fig. 6A und 6B gezeigt, der Einbau von zwei Zenerdioden auf dem Siliziumsubstrat an. Weiterhin ist es auch möglich, die Energie durch andere Bauteile zu dissipieren, beispielsweise einer Kapazität. Diese zusätzlichen Bauteile können, wie dargestellt, monolithisch aufgebaut oder in einer hybridintegrierten Form auf der Siliziumoberfläche befestigt werden. Auf jeden Fall sei bemerkt, daß man das Konzept der Geometriesteuerung zusammen mit dem Einsatz von zusätzlichen Bauteilen zum Schutze des darunterliegenden Siliziumsubstrates vor unerwünschten Feldeffekten verwenden kann.
  • Fig. 6B zeigt genauer zwei p-Typ Regionen 22 und 23, die in der oberen rechten Ecke des Substrates 14 eingebracht sind. Die p-Typ Bereiche 22 und 23 stellen jeweils einen inselähnlichen Bereich dar, der einen n-Typ inselähnlichen Bereich 24 voll umschließt und einen pn-Übergang 26 zwischen ihnen erzeugt. Eine ganzflächige Siliziumoxidschicht bedeckt die obere Oberfläche des Substrates 14. Zur Vermeidung von Überkomplizierung ist sie jedoch nicht gezeigt. Eine separate inselähnliche Metallelektrode 28 auf der Siliziumoxid-Deckschicht kontaktiert die n-Typ Insel 24 durch ein Fenster in der Siliziumoxidschicht. Der Metallbereich 28a verbindet die zwei Elektroden 28. Die Metallelektrode 16, bestehend aus den Teilen 16a und 16b, ist ebenfalls auf der ganzflächigen Siliziumoxidschicht aufgebracht. Der Elektrodenteil 16b kontaktiert die p-Typ Insel durch ein Fenster in der Siliziumoxidschicht. Der Elektrodenteil 16b steht durch den integralen Elektrodenteil 16a mit dem Anschlußpunkt 16 des Magnetoresistors in Verbindung. Die Metallelektrode 18 weist die Teile 18a und 18b auf, die beide auf der Siliziumoxidschicht aufgebracht sind. Der Elektrodenteil 18b bildet durch ein Fenster in der Siliziumoxid- Deckschicht einen Kontakt mit kleinem elektrischen Widerstand mit der p-Typ Insel 23. Der Elektrodenteil 18b steht über den integralen Elektrodenteil 18a mit dem Anschlußpunkt 18 des Magnetoresistors in Verbindung.
  • Spannungsspitzen, die am Anschlußpunkt 16 auftreten, werden leicht durch die Zenerdioden-pn-Übergänge 26 entladen. Auf diese Weise dissipieren die Spannungsspitzen, bevor sie das Siliziumsubstrat 14 elektrischen Feldern aussetzen können, die seine dielektrische Festigkeit überschreiten. Somit ist ein Spannungsschutz eingebaut.
  • Bezug wird jetzt auf Fig. 7 und 8 genommen, die eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigen. Die Ausführungsform in Fig. 7 und 8 zeigt ein Siliziumsubstrat 14 mit drei parallelen Indiumantimonitmesas 10a, 10b und 10c. Jedes der Mesas 10a, 10b und 10c weist mehrere quer verlaufende "Kurzschluß-Stege" 20 aus Gold oder ähnlichem auf. Die Mesas 10a und 10b sind an ihren rechten Ende durch vergrößerte "Kurzschluß-Stege" 20a verschaltet. Analog sind die Mesas 10b und 10c an ihren linken Enden durch einen vergrößerten "Kurzschluß-Steg" 20b verschaltet. Das linke Ende des Mesas 10a weist einen Anschlußkontakt 16 auf. Das rechte Ende des Mesas 10c weist einen Anschlußkontakt 18 auf. Die "Kurzschluß-Stege" bilden mehrere rechteckige Magnetoresistorflächen oder Einheiten, die integriert in Serie verschaltet sind.
  • Das Siliziumsubstrat 14 weist einen tiefen, länglichen Graben 30a zwischen und parallel zu den Indiumantimonitmesas 10a und 10b auf. Man kann sehen, daß der Graben 30a an einer links des Anschlußpunktes 16 und des vergrößerten "Kurzschluß-Steges" 20b gelegenen Stelle beginnt und sich beinahe bis zum vergrößerten "Kurzschluß-Steg" 20a erstreckt.
  • Wenn zwischen dem Anschlußpunkt 16 und dem "Kurzschluß-Steg" 20d eine signifikante Spannungsdifferenz auftritt, ist es wichtig, daß der Graben 30a eine Verlängerung 30a' links von ihnen aufweist. Dies erhöht den Widerstand zwischen ihnen und die elektrischen Felder in den zwischen ihnen gelegenen Siliziumsubstratbereichen. Analog kann man sehen, daß es einen Graben 30b im Siliziumsubstrat 14 zwischen den Indiumantimonitmesas 10b und 10c gibt. Der Graben 30b weist eine Verlängerung 30b' auf, die sich über die Fläche zwischen dem "Kurzschluß-Steg" 20a und dem Anschlußpunkt 18 hinaus erstreckt. Die Verlängerung 30b' ist wichtig, wenn eine hohe Spannungsdifferenz zwischen dem verlängerten "Kurzschluß-Steg" 20a und dem Anschlußpunkt 18 auftritt. Folglich erfüllt die Grabenverlängerung 30b' den analogen Zweck wie die Grabenverlängerung 30a'. Man kann sehen, daß das andere Ende des Grabens 30b sich beinahe bis zum "Kurzschluß-Steg" 20b erstreckt. Es ist nicht besonders kritisch, daß die Seiten der Gräben 30a und 30b genau parallel zu den Mesas 10a, 10b und 10c verlaufen. Weiterhin ist es nicht besonders kritisch, daß der Graben 30a sich besonders dicht an den vergrößerten "Kurzschluß-Steg" 20a oder daß der Graben 30b sich besonders nahe an den vergrößerten "Kurzschluß-Steg" 20b erstreckt. Der Grund hierfür ist, daß die Spannungsdifferenz zwischen den "Kurzschluß-Stegen" auf den gegenüberliegenden Seiten dieser Gräben an diesem Punkt ziemlich klein sind. Das gleiche gilt in Hinblick auf die "Kurzschluß-Stege", die an die vergrößerten "Kurzschluß-Stege" 20b grenzen.
  • Während die Gräben 30a und 30b mit parallelen Seiten dargestellt sind, kann man sich in weiterer Analogie entscheiden, den Graben 30a an seinem Ende 30a' am weitesten und dort schmaler zu machen, wo er an den vergrößerten "Kurzschluß-Steg" 20a grenzt. Analog kann man sich entschließen, den Gräben 30b an seinem Ende 30b' am weitesten und dort schmaler zu machen, wo er an den Kurzschluß-Steg 20b grenzt. Dies würde das Feld dort am meisten reduzieren, wo die Spannungsdifferenz am größten ist. Vom Standpunkt der einfachen Herstellung her weisen die Gräben 30a und 30b außerdem die gleiche Tiefe auf. Wie die Breite der Gräben 30a und 30b ist ihre Tiefe eine Frage der Designwahl, d.h. abhängig von den Spannungen, die an den Anschlußpunkten 16 und 18 angelegt werden, und insbesondere der Spannungsdifferenz zwischen dem Anschlußpunkt 16 und dem vergrößerten "Kurzschluß-Steg" 20b und der Spannung zwischen dem Anschlußpunkt 18 und dem vergrößerten "Kurzschluß-Steg" 20a, da diese Spannungen während der Benutzung des Magnetoresistorsensors angelegt werden, der die einzelnen Magnetoresistoreinheiten umfaßt, die in jedem der Mesas 10a, 10b und 10c gebildet werden.
  • Es sollte bemerkt werden, daß die Gräben 30a und 30b außerdem den elektrischen Widerstand im Substrat 14 zwischen den Bereichen des Substrates 14 erhöhen, die entsprechend unter den Anschlußpunkten 16 und 18 gelegen sind. Diese Erhöhung des elektrischen Widerstandes kann die parasitäre elektrische Leitung durch das Siliziumsubstrat 14 zwischen den Anschlußpunkten 16 und 18 reduzieren. Eine Reduktion dieser parasitären Ströme erhöht effektiv die Empfindlichkeit des resultierenden Verbundmagnetoresistors. In diesem Zusammenhang kann man sich entschließen, die Gräben 30a und 30b tiefer zu machen, als vom Standpunkt des elektrischen Feldes her nötig wäre. Der Graben 30a zum Beispiel könnte näher an den vergrößerten "Kurzschluß-Steg" 20a heranreichen und sogar eine Verlängerung (nicht gezeigt) auf der dem verlängerten "Kurzschluß-Steg" 20a gegenüber gelegenen Seite aufweisen, um einen Stromfluß zu unterdrücken. Darüber hinaus kann die letztere (nicht gezeigte) Verlängerung, wie auch das gegenüber gelegene Ende 30a' des Grabens 30a sich aus ähnlichen Gründen bis an die Kante des Substrates 14 erstrecken. In diesem Fall könnte der Strom nur über ein dünnes Siliziumnetz auf dem Boden des Grabens 30a oder über eine Siliziumbrücke unter dem vergrößerten "Kurzschluß-Steg" 20a vom Siliziumbereich unter dem Anschlußpunkt 16 in das Silizium unter dem Mesa 10b fließen. Analog könnte der Strom nur durch ein dünnes Netz unter dem Boden des Grabens 30b oder durch eine Siliziumbrücke unter dem vergrößerten "Kürzschluß-Steg" 20b von dem Siliziumbereich unter dem Mesa 10b, sofern Mesa 30b ähnlich aufgebaut ist, in das Silizium unter dem Mesa 10b fließen. Alles in allem erhöht dies den elektrischen Widerstand im Silizium zwischen den Anschlußpunkten 16 und 18. Es sollte auch bemerkt werden, daß sich die Gräben 30a und 30b durch die gesamte Dicke des Substrates 14 hindurch erstrecken könnten und so zu Schlitzen werden könnten. Dies würde jedoch offensichtlich die strukturelle Unversehrtheit des Substrates 14 reduzieren.
  • Folglich sollten in einigen Fällen die Gräben 30a und 30b sich nicht komplett durch das Substrat 14 erstrecken und zu Schlitzen werden, besonders wenn sich die Gräben 30a und 30b, wie oben diskutiert, an ihren Enden 30a' und 30b' bis an die Kanten des Substrates 14 erstrecken. Auch ist die Anzahl der Indiumantimonit-Mesaschenkel 10a, 10b, etc. und der damit einhergehenden Gräben 30a, 30b, etc. beliebig, wie bereits in Zusammenhang mit Fig. 6 diskutiert. Zwei oder mehr Indiumantimonitmesas mit signifikanter Länge können in diesem Design verwendet werden.
  • Bezug wird jetzt auf Fig. 9 und 10 genommen, welche eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung elektrischer Felder im Siliziumsubstrat 14 zeigen. Darüber hinaus eliminiert diese besondere Ausführungsform der Erfindung auch wesentlich die parasitäre Leitung durch das Silizium. Wie bereits angedeutet, erhöht eine Reduktion der parasitären elektrischen Leitung durch das Substrat 14 den Anteil des Stromes, der zwischen den Anschlußpunkten 16 und 18 fließt und der durch das magnetische Feld beeinflußt wird. Dies erhöht effektiv die magnetische Empfindlichkeit des resultierenden Verbundmagnetoresistors.
  • In Fig. 9 und 10 sind die Indiumantimonit-Mesabereiche 10a, 10b und 10c nahe beabstandet und parallel auf dem monokristallinen Siliziumsubstrat 14. Dies ähnelt dem, was in Fig. 7 und 8 gezeigt ist. Andererseits ist in Fig. 9 und 10 die Indiumantimonitschicht auf einer geschichteten Mesastruktur 32 aufgebracht, die aus einer Siliziumschicht auf einer Siliziumdioxidschicht besteht. Die Silizium auf Siliziumdioxid geschichtete Struktur 32 ist als Mesa gezeigt. Der Siliziumdioxidteil der Si/SiO&sub2; Schicht 32 könnte jedoch auch als dünne Deckschicht ausgebildet sein, die sich über das Mesa 32 hinaus erstreckt. Die dünne Siliziumschicht unter dem Indiumantimonit muß jedoch als Mesa ausgebildet sein, um das Bauelement zu verbessern. Die elektrische Isolierung gegenüber dem Substrat 14 wird durch die isolierende Silizium/Siliziumoxid-Mesaschicht 32 gewährleistet. Die Silizium auf Siliziumoxidschicht 32 ist eine fortlaufende S-förmige Schicht mit den Bereichen 32a, 32b, 32c unter den Indiumantimonit-Mesabereichen 10a, 10b und 10c. Die Siliziumschicht 32 umfaßt außerdem einen Bereich 32d unter dem vergrößerten "Kurzschluß-Steg" 20a und einen Bereich 32e unter dem vergrößerten "Kurzschluß-Steg" 20b. Die Siliziumoxidschicht 32 sorgt für eine elektrische Isolierung und eine Reduzierung der elektrischen Felder in dem darunterliegenden Siliziumsubstrat 14. Obwohl nicht gezeigt, trägt die Siliziumoxidschicht auf ihr eine dünne Schicht einkristallinen Siliziums, die als Wachstumskeim für das einkristalline Indiumantimonit dient, das epitaktisch auf ihr abgeschieden wird. Das einkristalline Silizium auf der Siliziumoxidschicht kann ein typisches Silizium-auf-Isolator (SOI)-artiges Substratmaterial sein, von der Art, die kommerziell erhältlich ist. In solchen Materialien kann die Siliziumoxidschicht nur 1 um oder weniger dick sein. Das ist jedoch eine für diese Erfindung ausreichende Dicke. SOI- Materialien können hergestellt werden, indem polykristallines Silizium auf einer Siliziumoxidschicht abgeschieden wird, die ein Siliziumsubstrat 14 komplett bis auf die Ränder bedeckt, und anschließend von einem Rand her zonenkristallisiert wird. Sie können auch durch eine tiefe Sauerstoffimplantation in einkristallinem Silizium hergestellt werden, dem ein thermisches Ausheilen folgt, das eine Siliziumoxidschicht unterhalb der Oberfläche bildet. Auf jeden Fall gibt es eine dünne einkristalline Schicht zwischen der Indiumantimonitschicht und der Siliziumoxidschicht, die ein Indiumantimonitwachstum von so hoher Qualität ermöglicht, daß es eine nennenswerte Mobilität aufweist.
  • Andererseits könnte die Schicht 32 alternativ aus dem einkristallinen Silizium des SOI Materials bestehen und die gezeigte Substratoberfläche mit einer Siliziumoxidschicht bedeckt sein. Dies würde die Substratoberflächenbereiche unter der Schicht 32 umfassen. Solch ein Material könnte auch aus kommerziell erhältlichen SOI-Wafern hergestellt werden, indem lediglich photolithographisch die einkristalline Siliziumoberfläche weggeätzt wird, um in der oberen Siliziumschicht Gräben oder, wie gezeigt, Mesas zu formen. Weiterhin könnte das Mesa 32 aus einem Verbindungshalbleitermaterial wie beispielsweise Galliumarsenid bestehen, analog zu dem, was im Zusammenhang mit der Schicht 12 in Fig. 1 beschrieben wurde.
  • Es sei bemerkt, daß die Schicht 32 eine Deckschicht sein kann, die wie in Fig. 1 die gesamte Oberfläche des Substrates 14 bedeckt. Besteht die Schicht 32 aus einer Siliziumschicht auf einer Siliziumoxidschicht, so wird ihr Schichtwiderstand, oder spezifischer Widerstand geteilt durch die Dicke, sehr groß, wenn die Dicke der undotierten Siliziumschicht kleiner als etwa 1 um wird. Ist sie andererseits ein S-förmiges Mesa, so kann in Kombination damit eine weitere Technik zur Reduzierung des elektrischen Feldes eingesetzt werden. Die zusätzliche Technik zur Reduzierung des Feldes ist in Verbindung mit Fig. 11 und Fig. 12 dargestellt.
  • Fig. 11 und 12 zeigen eine Struktur, die der in Fig. 9 und 10 gezeigten ähnlich ist, in der die bis zu 2 um dicke epitaktische Galliumarsenid- Zwischenschicht 12 auf einem monokristallinen Siliziumsubstrat aufgebracht ist. In Fig. 11 und 12 wird jedoch eine Substratgrabenstruktur hinzugefügt, die auch das Substrat in eine Mesastruktur verwandelt. Diese Grabenstruktur ist eine weitere Verbesserung der in Fig. 7 und 8 gezeigten Grabenstruktur. In Fig. 11 und 12 hat das Mesa 30 nicht nur grabenartige Bereiche 30a und 30b sondern auch einen komplett umgebenden Einfassungsgraben 30c, der mit den Grabenbereichen 30a und 30b verbunden ist. Dementsprechend sind in Fig. 11 und 12 die monokristallinen Indiumantimonitmesas 10a, 10b und 10c auf der S-förmigen epitaktischen Galliumarsenidschicht aufgebracht. Die S-förmige Galliumarsenidschicht wiederum ist auf einem S-förmigen Oberflächenbereich des darunterliegenden Siliziumsubstrates 14 aufgebracht. Die S-förmige einkristalline Siliziumsubstratoberfläche ist durch den Einfassungsgrabenteil 32 und die versetzten, nach innen reichenden Grabenteile 30a und 30b definiert. In der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 11 und 12 wirkt die monokristalline Galliumarsenidschicht als. Pufferschicht, die nicht nur eine Energiebandlücke hat, die größer ist als die von Silizium, sondern die auch noch eine Gitterkonstante zwischen der von Silizium und Indium aufweist. Sie wirkt somit als sehr vorteilhafte Gitterpufferschicht zwischen den beiden. Das Material mit der höheren Energiebandlücke reduziert die elektrischen Felder im Silizium und auch parasitäre Leitung durch das Silizium zwischen den Anschlußpunkten 16 und 18.
  • Zusätzlich reduziert der Graben oder die Grabenstruktur in Fig. 11 und 12 weiter die elektrischen Felder im Silizium zwischen den Bereichen signifikanter Spannungsunterschiede in den Indiumantimonitmesas. Es erhöht außerdem wesentlich den elektrischen Widerstand durch das Siliziumsubstrat zwischen den Anschlußpunkten 16 und 18 und reduziert so weiter die parasitäre elektrische Leitung durch das Silizium. Wie bereits angedeutet, erhöht eine reduzierte parasitäre Leitung im Siliziumsubstrat die magnetische Empfindlichkeit des resultierenden Magnetfeldsensors.
  • Einer der wichtigeren Aspekte der in Fig. 11 und 12 aber auch in Fig. 9 und 10 gezeigten Ausführungsform ist, daß diese Ausführungsformen der Erfindung mit viel feinerer Geometrie und viel kleineren Abständen zwischen den Anschlußpunkten 16 und 18 als die anderen Ausführungsformen der Erfindung hergestellt werden können. Solch ein Bauelement kann mit einer höheren räumlichen Auflösung magnetischer Empfindlichkeit oder mit einer viel größeren Gesamtlänge des Indiumantimonitmesas auf einer vorgegebenen Einheitsfläche hergestellt werden. Solch kleinere Abstände bedeuten mehr seriell verschaltete individuelle Magnetoresistoreinheiten pro Einheitsfläche auf einem Siliziumwafer. Dies bedeutet natürlich einen höheren Gesamtsensorwiderstand pro Einheitsfläche auf dem Substrat oder mehr Sensoren des gleichen Widerstandes pro Einheitsfläche. Die letztere Alternative führt zu einer Reduzierung der Herstellungskosten. Es sei bemerkt, daß in allen Ausführungsformen, die in den vorangegangenen Figuren gezeigt wurden, Mehrfach- Magnetoresistoren (zwei oder mehr) auf dem selben Substrat 14 integriert werden können. Diese Magnetoresistoren können unabhängig voneinander an ihren entsprechenden Anschlußpunkten 16 und 18 angeschlossen werden, oder einige ihrer Anschlußpunkte (z.B. 16) können zusammen kurzgeschlossen werden.
  • Indiumantimonit hat die Zinkblende-Kristallstruktur und Silizium die damit eng verwandte Diamant-Kristallstruktur. Folglich sind diese Materialien in ihren Kristalleigenschaften in grundlegender Weise ähnlich. Wie in Fig. 13 gezeigt, haben Silizium und Indiumantimonit jedoch signifikant unterschiedliche Kristallgitterkonstanten.
  • Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Gitterkonstante und die Energiebandlücke einer Anzahl von elementaren und Verbindungshalbleitern zeigt. In Fig. 13 ist die Gitterkonstante in Angström bei 300 K als Abszisse gezeigt. Die Energiebandlücke ist in Elektronenvolt bei 300 K als Ordinate gezeigt. Silizium hat eine Energiebandlücke von 1,12 Elektronenvolt bei 300 K. Germanium hat eine Energiebandlücke von 0,67 Elektronenvolt bei 300 K. Galliumarsenid hat eine größere Energiebandlücke von 1,43 Elektronenvolt bei 300 K. Folglich hat Galliumarsenid eine intrinsische Ladungsträgerdichte, ni, von etwa 9 · 10&sup6; cm&supmin;³ bei 300 K. Während Silizium eine intrinsische Ladungsträgerdichte, ni, von etwa 1,5 · 10¹ cm&supmin;³ hat, liegt die Ladungsträgerdichte, ni, von Germanium bei etwa 2,4 · 10¹³ cm&supmin;³ bei 300 K. Es sollte außerdem bemerkt werden, daß während zwischen Galliumarsenid und Germanium ein signifikanter Unterschied in der Ladungsträgerdichte besteht, sie eine ziemlich gute Übereinstimmung in ihrem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Sind die thermischen Zyklen besonders hart, mag man deshalb Germanium als Substratmaterial bevorzugen, aber nur, wenn ein Verbindungshalbleiter mit großer Energiebandlücke, wie beispielsweise Indiumphosphid oder Galliumarsenid, zwischen der Indiumantimonit- oder Indiumarsenid- Aktivschicht und dem Germaniumsubstrat angeordnet ist. Anderenfalls kann die Germaniumschicht eine parasitäre Leitfähigkeit aufweisen, welche die Leitfähigkeitsveränderungen in der Indiumantimonitschicht aufgrund von magnetischen Einflüssen teilweise oder sogar vollständig überlagert.
  • Die vorangegangene detaillierte Beschreibung zeigt, daß die bevorzugten Ausführungen der vorliegenden Erfindung gut geeignet sind, die o.g. Aufgaben zu erfüllen. Es sei bemerkt, daß der Fachmann viele Modifikationen oder Zusätze zu den bevorzugten Ausführungsformen, die zur Illustration der vorliegenden Erfindung ausgewählt wurden, machen kann, ohne vom Geist oder eigentlichen Umfang der Erfindung abzuweichen. So sind beispielsweise andere Mesa-/Grabenkonfigurationen offensichtlich möglich. Folglich wird ausdrücklich bemerkt, daß der angestrebte und hierfür gewährte Schutz als sich auf den Gegenstand erstreckend erachtet wird, der in den angefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims (10)

1. Elektronische Vorrichtung, die einen mit reduzierten Kosten herstellbaren Magnetfeldsensor aus Indiumantimonit für Anwendungen mit thermischen Zyklen mit großen Temperaturschwankungen aufweist, wobei die Vorrichtung aufweist ein monokristallines Substrat (14) aus zumindest einem im wesentlichen intrinsischen elementaren Halbleiter, der aus der Klasse gewählt ist, die Silizium und Germanium enthält, wobei der Halbleiter eine vorgegebene Energiebandlücke und das Substrat einen im wesentlichen planaren monokristallinen Oberflächenbereich aufweist, eine 0,5 bis 5 um dicke epitaktische Aktivschicht (10) aus einem Verbindungshalbleiter, der aus der Gruppe gewählt ist, die aus Indiumantimonit und Indiumarsenid besteht, auf dem Substratoberflächenbereich, wobei die epitaktische Verbindungshalbleiterschicht als ein längliches Mesa auf dem Substratoberflächenbereich ausgebildet ist und eine Elektronenmobilität von größer als 15.000 cm²/V(s) aufweist; zumindest zwei elektrische Leiter (16, 18), die jeweils beabstandete Bereiche der länglichen epitaktischen Verbindungshalbleiter-Mesaschicht (10) kontaktieren, um eine Spannungsdifferenz zwischen den beabstandeten Bereichen anzulegen, wobei die Spannungsdifferenz zur Bildung eines zugeordneten elektrischen Feldes in dem elementaren Halbleitersubstrat führen würde, gekennzeichnet durch:
ein Feldreduzierungsmittel (10, 12, 17, 20, 26, 30, 32) zur Begrenzung des maximalen zugeordneten elektrischen Feldes, das in dem elementaren Halbleiter durch die Spannungsdifferenz gebildet wird, auf einen die dielektrische Festigkeit des elementaren Halbleiters nicht überschreitenden Wert, wodurch es möglich ist, in der Vorrichtung einen Verbindungshalbleiter-Magnetfeldsensor auf einem kostengünstigeren Substrat zu schaffen, wobei der Verbindungshalbleiter-Magnetfeldsensor nach ausgiebigen thermischen Zyklen seine ursprüngliche Elektronenmobilität im wesentlichen behält, und dadurch nach solchen Zyklen seine ursprüngliche magnetische Empfindlichkeit im wesentlichen behält.
2. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Feldreduzierungsmittel zumindest ein Mittel aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus folgenden Mitteln besteht:
(a) einer epitaktischen Schicht (12) aus einem im wesentlichen intrinsischen zweiten Verbindungshalbleiter mit einer Energiebandlücke, die größer ist als die des elementaren Halbleiters, welche zwischen dem Aktivschicht-Verbindungshalbleiter und dem elementaren Halbleitersubstrat angeordnet ist;
(b) einer zur Oberfläche des Substrates (14) parallelen Mesa (10)- Geometrie, die einen signifikanten Abstand zwischen Mesabereichen mit signifikantem Spannungsunterschied schafft;
(c) Mitteln (17) zur Begrenzung der Spannung, die zwischen den Leitungskontakten angelegt ist, auf weniger als eine Spannung, die zu einem elektrischen Felddurchbruch in dem elementaren Halbleiter zwischen zwei beliebigen Punkten entlang des länglichen Mesas führen würde;
(d) zumindest einem Kurzschluß-Steg (20), der an das Mesa angrenzend angeordnet ist;
(e) zumindest einem Dioden- oder Kapazitätsübergang (26), der mit zumindest einem der elektrischen Leiter (16, 18) in elektrischer Verbindung steht;
(f) zumindest einem im Substrat (14) gebildeten Graben (30); und
(g) zumindest einer Schicht (32) eines Oxids von Silizium, die in das Substrat (14) eingebracht ist.
3. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Aktivschicht- Verbindungshalbleiter (10) Indiumantimonit ist und die Verbindungshalbleiterschicht (12) zumindest ein Bestandteil der Gruppe ist, die aus Galliumarsenid, Galliumaluminiumarsenid, Indiumaluminiumantimonit und Indiumphosphid besteht.
4. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Galliumaluminiumarsenid-Verbindungshalbleiter GaxAl1-xAs mit "x" gleich 0,6 ist.
5. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Verbindungshalbleiterschicht (12) über ihre Dicke hindurch von Galliumarsenid auf der einen Seife zu GaxAl1-xAs mit "x" gleich 0,6 in ihrem Inneren und zurück zu Galliumarsenid auf ihrer gegenüberliegenden Seite abgestuft ist.
6. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der innere Bereich der Verbindungshalbleiterschicht (12), d.h. GaxAl1-xAs mit "x" gleich 0,6, eine Dicke aufweist, die etwa 40% bis 60% der Gesamtdicke der Verbindungshalbleiterschicht (12) beträgt.
7. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die parallel zur Substratoberfläche verlaufende Geometrie der Aktivschicht- Verbindungshalbleiter-Mesaschicht (10) zumindest zwei an den Armen verbundene V-förmige Segmente (10a, 10b, 10c) zwischen den Kontakten aufweist.
8. Elektronische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Mittel zur Begrenzung der Spannung, die zwischen den Leitern (16, 18) angelegt ist, in einer Spannungsquelle enthalten ist, welche die Spannungsdifferenz zwischen den Leiterkontakten anlegt.
9. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Magnetfeldsensor ein Magnetoresistor ist.
10. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Magnetfeldsensor ein Magnetoresistor ist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008039425A1 (de) * 2008-08-23 2010-03-04 Sensitec Gmbh Anordnung, die die Verbindung zur Messung einer elektrischen Eigenschaft einer Anzahl N von elektrischen Bauelemnten ermöglicht
DE10222395B4 (de) * 2002-05-21 2010-08-05 Siemens Ag Schaltungseinrichtung mit mehreren TMR-Sensorelementen

Families Citing this family (59)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5992601A (en) * 1996-02-15 1999-11-30 Cummins-Allison Corp. Method and apparatus for document identification and authentication
US5883564A (en) * 1994-04-18 1999-03-16 General Motors Corporation Magnetic field sensor having high mobility thin indium antimonide active layer on thin aluminum indium antimonide buffer layer
US5949144A (en) * 1996-05-20 1999-09-07 Harris Corporation Pre-bond cavity air bridge
US5831513A (en) * 1997-02-04 1998-11-03 United Microelectronics Corp. Magnetic field sensing device
US6075437A (en) * 1998-03-09 2000-06-13 General Motors Corporation In-plane magnetoresistance bridge
US6117697A (en) * 1998-07-27 2000-09-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Solid state magnetic field sensor method
JP2000269567A (ja) * 1999-03-18 2000-09-29 Tdk Corp 半導体磁気抵抗素子
US6693033B2 (en) 2000-02-10 2004-02-17 Motorola, Inc. Method of removing an amorphous oxide from a monocrystalline surface
US6392257B1 (en) * 2000-02-10 2002-05-21 Motorola Inc. Semiconductor structure, semiconductor device, communicating device, integrated circuit, and process for fabricating the same
US6201466B1 (en) 2000-03-29 2001-03-13 Delphi Technologies, Inc. Magnetoresistor array
GB2362505A (en) * 2000-05-19 2001-11-21 Secr Defence Magnetic Field Sensor
WO2001093336A1 (en) * 2000-05-31 2001-12-06 Motorola, Inc. Semiconductor device and method for manufacturing the same
US6469490B1 (en) * 2000-06-26 2002-10-22 Abb Inc. Current limiting in power systems using hall effect device
US6501973B1 (en) 2000-06-30 2002-12-31 Motorola, Inc. Apparatus and method for measuring selected physical condition of an animate subject
US6580139B1 (en) 2000-07-20 2003-06-17 Emcore Corporation Monolithically integrated sensing device and method of manufacture
US6555946B1 (en) 2000-07-24 2003-04-29 Motorola, Inc. Acoustic wave device and process for forming the same
AU2001277001A1 (en) * 2000-07-24 2002-02-05 Motorola, Inc. Heterojunction tunneling diodes and process for fabricating same
US6590236B1 (en) 2000-07-24 2003-07-08 Motorola, Inc. Semiconductor structure for use with high-frequency signals
AU2001279196A1 (en) * 2000-08-18 2002-03-04 Motorola, Inc. Compound semiconductor hall sensor
US6638838B1 (en) 2000-10-02 2003-10-28 Motorola, Inc. Semiconductor structure including a partially annealed layer and method of forming the same
US6501121B1 (en) 2000-11-15 2002-12-31 Motorola, Inc. Semiconductor structure
US6583034B2 (en) 2000-11-22 2003-06-24 Motorola, Inc. Semiconductor structure including a compliant substrate having a graded monocrystalline layer and methods for fabricating the structure and semiconductor devices including the structure
US6559471B2 (en) 2000-12-08 2003-05-06 Motorola, Inc. Quantum well infrared photodetector and method for fabricating same
US6498482B2 (en) 2001-01-18 2002-12-24 Delphi Technologies, Inc. Magnetoresistor die composed of two reference mangetoresistors and a linear displacement sensing magnetoresistor
US20020096683A1 (en) * 2001-01-19 2002-07-25 Motorola, Inc. Structure and method for fabricating GaN devices utilizing the formation of a compliant substrate
US6673646B2 (en) 2001-02-28 2004-01-06 Motorola, Inc. Growth of compound semiconductor structures on patterned oxide films and process for fabricating same
US6486659B1 (en) 2001-05-21 2002-11-26 Delphi Technologies, Inc. Magnetoresistor sensor die with an array of MRs
DE10127754B4 (de) * 2001-06-07 2014-11-20 Robert Bosch Gmbh Magnetoresistive Schichtanordnung
US6709989B2 (en) 2001-06-21 2004-03-23 Motorola, Inc. Method for fabricating a semiconductor structure including a metal oxide interface with silicon
US20030010992A1 (en) * 2001-07-16 2003-01-16 Motorola, Inc. Semiconductor structure and method for implementing cross-point switch functionality
US6531740B2 (en) 2001-07-17 2003-03-11 Motorola, Inc. Integrated impedance matching and stability network
US6646293B2 (en) 2001-07-18 2003-11-11 Motorola, Inc. Structure for fabricating high electron mobility transistors utilizing the formation of complaint substrates
US6693298B2 (en) 2001-07-20 2004-02-17 Motorola, Inc. Structure and method for fabricating epitaxial semiconductor on insulator (SOI) structures and devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form same
US6498358B1 (en) 2001-07-20 2002-12-24 Motorola, Inc. Structure and method for fabricating an electro-optic system having an electrochromic diffraction grating
US6855992B2 (en) * 2001-07-24 2005-02-15 Motorola Inc. Structure and method for fabricating configurable transistor devices utilizing the formation of a compliant substrate for materials used to form the same
US6585424B2 (en) 2001-07-25 2003-07-01 Motorola, Inc. Structure and method for fabricating an electro-rheological lens
US6594414B2 (en) 2001-07-25 2003-07-15 Motorola, Inc. Structure and method of fabrication for an optical switch
US6667196B2 (en) 2001-07-25 2003-12-23 Motorola, Inc. Method for real-time monitoring and controlling perovskite oxide film growth and semiconductor structure formed using the method
US6639249B2 (en) 2001-08-06 2003-10-28 Motorola, Inc. Structure and method for fabrication for a solid-state lighting device
US6589856B2 (en) 2001-08-06 2003-07-08 Motorola, Inc. Method and apparatus for controlling anti-phase domains in semiconductor structures and devices
US6673667B2 (en) 2001-08-15 2004-01-06 Motorola, Inc. Method for manufacturing a substantially integral monolithic apparatus including a plurality of semiconductor materials
US20030036217A1 (en) * 2001-08-16 2003-02-20 Motorola, Inc. Microcavity semiconductor laser coupled to a waveguide
US7372119B2 (en) * 2001-10-01 2008-05-13 Asahi Kasei Microsystems Co., Ltd. Cross-shaped Hall device having extensions with slits
US20030071327A1 (en) * 2001-10-17 2003-04-17 Motorola, Inc. Method and apparatus utilizing monocrystalline insulator
JP4653397B2 (ja) * 2002-01-15 2011-03-16 旭化成エレクトロニクス株式会社 ホール素子の製造方法
US20040012037A1 (en) * 2002-07-18 2004-01-22 Motorola, Inc. Hetero-integration of semiconductor materials on silicon
US20040069991A1 (en) * 2002-10-10 2004-04-15 Motorola, Inc. Perovskite cuprate electronic device structure and process
US20040070312A1 (en) * 2002-10-10 2004-04-15 Motorola, Inc. Integrated circuit and process for fabricating the same
JP2004153193A (ja) * 2002-11-01 2004-05-27 Disco Abrasive Syst Ltd 半導体ウエーハの処理方法
US6985066B2 (en) * 2003-01-13 2006-01-10 Delphi Technologies, Inc. Controlled electron mobility galvanomagnetic devices
US7020374B2 (en) * 2003-02-03 2006-03-28 Freescale Semiconductor, Inc. Optical waveguide structure and method for fabricating the same
US6965128B2 (en) * 2003-02-03 2005-11-15 Freescale Semiconductor, Inc. Structure and method for fabricating semiconductor microresonator devices
US20040164315A1 (en) * 2003-02-25 2004-08-26 Motorola, Inc. Structure and device including a tunneling piezoelectric switch and method of forming same
WO2004077585A1 (ja) 2003-02-26 2004-09-10 Asahi Kasei Electronics Co., Ltd. 半導体センサ及びその製造方法
US6776058B1 (en) 2003-03-10 2004-08-17 Delphi Technologies, Inc. Digital magneto-sensitive torque sensor
EP1962062B1 (de) * 2005-12-16 2016-03-09 Asahi Kasei EMD Corporation Positionsdetektor
US20080132081A1 (en) * 2006-12-04 2008-06-05 Shaheen Mohamad A Thin III-V semiconductor films with high electron mobility
US9104922B2 (en) * 2012-06-15 2015-08-11 Honeywell International Inc. Anisotropic magneto-resistance (AMR) gradiometer/magnetometer to read a magnetic track
EP2980874A4 (de) * 2013-03-25 2016-11-16 Asahi Kasei Microdevices Corp Verbundhalbleiterstapel und halbleiterbauelement

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS577985A (en) * 1980-06-18 1982-01-16 Asahi Chem Ind Co Ltd Magnetoelectricity converting element and manufacture thereof
JPS5948970A (ja) * 1982-09-13 1984-03-21 Pioneer Electronic Corp 磁電変換素子
US4926122A (en) * 1988-08-08 1990-05-15 General Motors Corporation High sensitivity magnetic circuit
US4926226A (en) * 1988-09-06 1990-05-15 General Motors Corporation Magnetic field sensors
US4939456A (en) * 1988-12-23 1990-07-03 General Motors Corporation Position sensor including a thin film indium arsenide magnetoresistor on a permanent magnet
US4978938A (en) * 1988-12-23 1990-12-18 General Motors Corporation Magnetoresistor
US4926154A (en) * 1988-12-23 1990-05-15 General Motors Corporation Indium arsenide magnetoresistor
US5038131A (en) * 1990-02-23 1991-08-06 General Motors Corporation Magnetoresistor
US5153557A (en) * 1991-01-28 1992-10-06 General Motors Corporation Magnetic field sensor contacts
US5184106A (en) * 1991-01-28 1993-02-02 General Motors Corporation Magnetic field sensor with improved electron mobility
US5314547A (en) * 1992-09-28 1994-05-24 General Motors Corporation Rare earth slab doping of group III-V compounds
EP0678925A1 (de) * 1994-04-18 1995-10-25 General Motors Corporation Magnetfeldsensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10222395B4 (de) * 2002-05-21 2010-08-05 Siemens Ag Schaltungseinrichtung mit mehreren TMR-Sensorelementen
DE102008039425A1 (de) * 2008-08-23 2010-03-04 Sensitec Gmbh Anordnung, die die Verbindung zur Messung einer elektrischen Eigenschaft einer Anzahl N von elektrischen Bauelemnten ermöglicht
DE102008039425B4 (de) * 2008-08-23 2019-08-22 Sensitec Gmbh Biosensor-Anordnung zur Messung einer elektrischen Eigenschaft einer Anzahl N von elektrischen Widerstandsbauelementen

Also Published As

Publication number Publication date
US5491461A (en) 1996-02-13
EP0682266A1 (de) 1995-11-15
DE69522366D1 (de) 2001-10-04
EP0682266B1 (de) 2001-08-29

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