ITTO20090496A1 - Sensore magnetoresistivo e suo procedimento di fabbricazione - Google Patents
Sensore magnetoresistivo e suo procedimento di fabbricazione Download PDFInfo
- Publication number
- ITTO20090496A1 ITTO20090496A1 IT000496A ITTO20090496A ITTO20090496A1 IT TO20090496 A1 ITTO20090496 A1 IT TO20090496A1 IT 000496 A IT000496 A IT 000496A IT TO20090496 A ITTO20090496 A IT TO20090496A IT TO20090496 A1 ITTO20090496 A1 IT TO20090496A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- magnetoresistive
- strip
- substrate
- parallel
- sensor
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 30
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 8
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 8
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims description 4
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 8
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si].[Si] SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C17/00—Compasses; Devices for ascertaining true or magnetic north for navigation or surveying purposes
- G01C17/02—Magnetic compasses
- G01C17/28—Electromagnetic compasses
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/096—Magnetoresistive devices anisotropic magnetoresistance sensors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
Description
DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“SENSORE MAGNETORESISTIVO E SUO PROCEDIMENTO DI FABBRICAZIONEâ€
La presente invenzione riguarda un sensore magnetoresistivo e il suo procedimento di fabbricazione.
Come à ̈ noto, i sensori magnetoresistivi sfruttano la capacità di opportuni materiali ferromagnetici (chiamati materiali magnetoresistivi, ad esempio il materiale noto con il nome di "permalloy" costituito da una lega di Fe-Ni) di modificare la propria resistenza in presenza di un campo magnetico esterno.
Attualmente, i sensori magnetoresistivi vengono realizzati a partire da strisce di materiale magnetoresistivo. Durante la fabbricazione, la striscia di materiale magnetoresistivo viene magnetizzata in modo da presentare una magnetizzazione preferenziale in una prefissata direzione, ad esempio la direzione longitudinale della striscia stessa.
In assenza di campi magnetici esterni, la magnetizzazione mantiene la direzione imposta, e la striscia presenta massima resistenza. In presenza di campi magnetici esterni aventi direzione differente da quella di magnetizzazione preferenziale, la magnetizzazione della striscia cambia, così come la sua resistenza, come spiegato in seguito con riferimento alla figura 1.
In figura 1, un magnetoresistore 1 à ̈ formato da una striscia di materiale magnetoresistivo avente direzione longitudinale parallela all'asse X. Il magnetoresistore 1 à ̈ attraversato da una corrente I fluente nella direzione longitudinale della striscia. Un campo magnetico esterno Hy à ̈ diretto parallelamente all'asse Y e provoca una rotazione della magnetizzazione M per un angolo α rispetto alla corrente I. In questo caso si ha:
R = Rmin+ ΔR cos<2>α
in cui Rminà ̈ la resistenza del magnetoresistore in caso di magnetizzazione M parallela all'asse Y (campo magnetico esterno Hy molto elevato), e DR à ̈ la differenza di resistenza Rmax-Rmin, con Rmaxresistenza in caso di magnetizzazione diretta parallelamente alla direzione X.
Per il permalloy, il rapporto ΔR/R massimo à ̈ dell'ordine di 2-3%.
Ponendo
Hy 2
sin<2>α = per Hy ≤ Ho
Ho 2
e sin<2>α = 1 per Hy ≥ Ho
in cui Ho à ̈ un parametro che dipende dal materiale e dalla geometria della striscia 1, si ha:
R= R<Hy>
min ΔR<1>1 - ç ÷ ú per Hy £ Ho (1) êë à ̈Hoà ̧ úû
La figura 2 mostra con linea tratteggiata l'andamento della resistenza R risultante dalla (1) (curva A).
E' inoltre noto, per linearizzare l'andamento della resistenza R almeno in una porzione operativa della curva, formare, al di sopra della striscia di materiale magnetoresistivo, strisce trasversali 2 (chiamate "barber poles"), di materiale conduttore (ad esempio alluminio), poste a distanza costante e con inclinazione 45° rispetto alla direzione X, come mostrato in figura 3.
In questa situazione, cambia la direzione della corrente I, ma non la magnetizzazione. Di conseguenza, la (1) diventa:
D é 2
HyR=<R>R<min>+ ±DR<æ Hy>ö
ç÷ê<1- æ>ö ù
ç ÷ ú per Hy £ Ho (2)2à ̈ Ho à ̧ êë à ̈Hoà ̧ úû
avente caratteristica lineare nell'intorno del punto Hy/Ho = 0, come mostrato dalla curva B con linea continua di figura 2. Il segno ± nella (2) dipende dall'orientamento delle strisce trasversali 2 (±45°).
La figura 4 mostra un sensore magnetoresistivo 9 includente quattro magnetoresistori 1 aventi strisce trasversali 2 disposte in modo alternato e collegati in modo da formare un ponte di Wheatstone. In dettaglio, i due magnetoresistori 1a, 1b appartenenti a ciascun ramo 3, 4 hanno strisce trasversali 2 orientate in modo opposto, sono disposti in modo diametralmente opposto e sono collegati in serie fra due morsetti 5, 6. Ai morsetti 5, 6 viene applicata una tensione di polarizzazione Vb.
Resistori di trimmer possono essere collegati in serie a ciascun ramo 3, 4, in modo non mostrato, in modo da avere uscita nulla in assenza di campo magnetico esterno orientato parallelamente alla direzione di rilevamento (qui il campo Hx).
La tensione di uscita Vo esistente fra i nodi intermedi 7, 8 dei rami 3, 4 à ̈ quindi correlata al campo magnetico esterno Hx esistente; infatti un campo magnetico esterno Hx provoca un aumento della resistività dei magnetoresistori 1a aventi strisce trasversali 2 dirette in una prima direzione e una corrispondente riduzione della resistività degli altri magnetoresistori 1b. Di conseguenza, ogni variazione di resistenza dovuta ad un campo esterno provoca una corrispondente variazione lineare della tensione di uscita Vo e quindi esiste un rapporto lineare fra di esse.
Data l'alta sensibilità dei sensori magnetoresistivi del tipo indicato, di recente ne à ̈ stato proposto l'uso come bussole elettroniche in sistemi di navigazione. In questo caso, il campo esterno da rilevare à ̈ costituito dal campo magnetico terrestre. In prima approssimazione, il campo magnetico terrestre può essere considerato parallelo alla superficie terrestre e la lettura della bussola richiede quindi due sensori sensibili alle due direzioni del piano tangente localmente alla superficie terrestre. Dato che tuttavia l'inclinazione della bussola rispetto a tale piano tangente comporta errori di lettura, per correggere tale errore à ̈ in pratica necessario avere tre sensori, ciascuno avente asse sensibile diretto secondo i tre assi spaziali X, Y, Z.
A tale scopo, à ̈ necessario disporre i tre sensori ruotati di 90° uno rispetto all'altro. Mentre per la realizzazione di un sensore sensibile a campi diretti lungo due direzioni non crea difficoltà , dato che essi giacciono nello stesso piano, il rilevamento della terza direzione à ̈ critico, dato che richiede la realizzazione di un terzo sensore posto in un piano perpendicolare rispetto a quello dei primi due sensori. Infatti, in tal caso, le operazioni di montaggio sono molto più complesse e il dispositivo finito risulta molto più costoso.
Scopo dell'invenzione à ̈ quindi mettere a disposizione un elemento magnetoresistivo realizzabile secondo le usuali tecniche di fabbricazione dei semiconduttori che sia sensibile anche a campi magnetici esterni diretti trasversalmente al piano dell'elemento magnetoresistivo.
Ulteriore scopo à ̈ realizzare un sensore magnetoresistivo a tre assi, utilizzante tale elemento magnetoresistivo.
Secondo la presente invenzione vengono realizzati un elemento magnetoresistivo, un sensore magnetoresistivo, un dispositivo a bussola elettronica ed un procedimento di fabbricazione di un elemento magnetoresistivo, come definiti nelle rivendicazioni 1, 6, 10 e 11, rispettivamente.
Per la comprensione della presente invenzione ne vengono ora descritte forme di realizzazione preferite, a puro titolo di esempio non limitativo, con riferimento ai disegni allegati, nei quali:
- la figura 1 mostra un elemento magnetoresistivo, di tipo noto;
- la figura 2 mostra la variazione di resistenza in funzione del campo applicato per gli elementi di figura 1 e 3;
- la figura 3 mostra un differente elemento magnetoresistivo noto;
- la figura 4 presenta un sensore magnetoresistivo realizzato a ponte di Wheatstone;
- la figura 5 Ã ̈ una vista prospettica mostrante una forma di realizzazione del presente elemento magnetoresistivo;
- le figure 6-10 sono sezioni trasversali attraverso una fetta di materiale semiconduttore in successive fasi di fabbricazione del sensore di figura 5;
- le figure 11a, 11b e 11c mostrano la dipendenza del presente elemento magnetoresistivo e di un ponte di Wheatstone formato a partire dal presente elemento magnetoresistivo dalla direzione del campo magnetico;
- la figura 12 mostra uno schema a blocchi di una bussola elettronica utilizzante il sensore magnetoresistivo secondo l'invenzione;
- le figure 13 e 14 mostrano possibili varianti dell'elemento magnetoresistivo di figura 5; e
- le figure 15-18 mostrano possibili applicazioni del presente elemento magnetoresistivo.
La figura 5 mostra una vista prospettica di una porzione di una piastrina 100 comprendente un substrato 20 di materiale semiconduttore avente una superficie superiore 22, planare e presentante incavi 30, 31 su cui sono realizzati magnetoresistori 10, 11. Nell'esempio illustrato, l'incavo 30, di forma allungata, Ã ̈ diretto parallelamente alla direzione X e l'incavo 31, pure di forma allungata, Ã ̈ diretto parallelamente alla direzione Y. Gli incavi 30, 31 hanno ciascuno una parete di fondo 32, planare e parallela alla superficie superiore 22, e due pareti inclinate 33, formate sui lati longitudinali delle rispettive pareti di fondo 32.
I magnetoresistori 10, 11 sono formati da strisce di materiale magnetoresistivo. Nell'esempio illustrato, i magnetoresistori 10 sono diretti parallelamente fra di loro e perpendicolarmente alla direzione longitudinale del rispettivo incavo 30 e i magnetoresistori 11 sono diretti parallelamente fra di loro e perpendicolarmente alla direzione longitudinale del rispettivo incavo 31 e ai magnetoresistori 10.
I magnetoresistori 10, 11 sono non-planari e presentano almeno una porzione orizzontale ed una porzione inclinata. Nell'esempio mostrato, i magnetoresistori 10, 11 presentano ciascuno due porzioni di estremità 12, estendentisi sulla superficie superiore 22 del substrato 20, una porzione centrale 13, estendentesi sulla parete di fondo 32 di un rispettivo incavo 30, 31, e due porzioni trasversali 15, estendentisi obliquamente fra la porzione centrale 13 e le porzioni di estremità 12, lungo pareti inclinate 33 dell'incavo 30, risp. 31.
In pratica, nei magnetoresistori 10, le porzioni 12, 13 hanno direzione parallela all'asse Y e le porzioni trasversali 15 hanno direzione con una componente parallela all'asse Z; analogamente, nei magnetoresistori 11, le porzioni 12, 13 hanno direzione parallela all'asse X e le relative porzioni trasversali 15 hanno direzione con una componente parallela all'asse Z. In tal modo, e come discusso più in dettaglio in seguito, i magnetoresistori 10 sono sensibili a campi magnetici diretti lungo gli assi X e Z, mentre i magnetoresistori 11 sono sensibili a campi magnetici diretti lungo gli assi Y e Z.
Analogamente ai sensori magnetoresistivi noti, i magnetoresistori 10, 11 possono essere dotati di strisce trasversali o "barber poles", in modo non mostrato, ma analogo a quanto descritto sopra e mostrato in figura 4 per il sensore 9; inoltre essi possono essere collegati a ponte di Wheatstone, come mostrato in figura 11, per eliminare la sensibilità lungo l'asse Z.
I magnetoresistori 10, 11 vengono fabbricati nel modo descritto qui di seguito con riferimento alle figure 6-11.
Inizialmente, figura 6, sul substrato 20 di materiale semiconduttore avente la superficie superiore 22 planare viene realizzata una maschera scavi 21, di resist, che copre tutta la superficie superiore 22 del substrato 20 ad eccezione di dove si vogliono realizzare gli incavi 30, 31 (figura 5).
In seguito, le porzioni scoperte del substrato 20 vengono attaccate in TMAH (tetrametilammonioidrossido), formando gli incavi 30, 31. A causa del tipo di attacco utilizzato, gli incavi 30, 31 presentano una parete di fondo 32, planare, e pareti inclinate 33 poste ad un angolo di 54° rispetto alla parete di fondo 32.
In modo non visibile in figura 6, gli incavi 30 presentano direzione longitudinale parallela all'asse X, e gli incavi 31 presentano direzione longitudinale parallela all'asse Y, analogamente a quanto mostrato in figura 5.
Quindi, figura 7, viene rimossa la maschera scavi 21.
Successivamente, figura 8, mediante una fase di deposizione di resist e una fotolitografia standard, sul substrato 20 viene realizzata una maschera resistori 23. La maschera resistori 23 copre tutta la superficie superiore 22 del substrato, inclusi gli incavi 30, 31, ad eccezione di finestre 24 a forma di strisce dove devono essere realizzati i magnetoresistori 10, 11. Le finestre 24 hanno quindi esattamente la forma desiderata per i magnetoresistori 10, 11.
Quindi, figura 9, viene deposta una sottile pellicola 25 di materiale magnetoresistivo, ad esempio di permalloy. Infine, figura 10, il resist della maschera resistori 21 viene dissolto tramite solventi, in modo di per sé noto, e il metallo presente al di sopra della maschera resist 21 viene rimosso (tecnica di "lift off"), lasciando il materiale magnetoresistivo solo in corrispondenza delle finestre 24 della maschera resistori 21. Si formano così i magnetoresistori 10, 11.
In seguito, se desiderato, i magnetoresistori 10, 11 possono essere dotati di strisce trasversali di alluminio ("barber poles"), come descritto in fig. 3. Inoltre, vengono realizzate le connessioni elettriche e vengono realizzati eventuali resistori di trimmer per formare sensori magnetoresistivi a ponte.
Grazie alla presenza delle porzioni inclinate 15, i magnetoresistori 10, 11 possono rilevare la presenza di campi magnetici diretti in tutte e tre le direzioni spaziali e/o possono essere collegati reciprocamente in modo da essere insensibili a campi diretti in una particolare direzione, come discusso qui di seguito con riferimento alle figure 11a, 11b e 11c.
In figura 11a, un elemento magnetoresistivo (non mostrato) si estende nel piano XY per il rilevamento di un campo magnetico B presentante, in coordinate sferiche, un angolo α (zenit o longitudine) rispetto all'asse X e un angolo q (azimut) rispetto al piano XY. In questa condizione, la componente del campo magnetico visibile nel piano XY à ̈ B*cos(Î ̧) e l’andamento della resistenza di un elemento magnetoresistivo disposto nel piano à ̈ del tipo:
R = ± (ΔR×tanα×cos2α ) × cos<2>J(3)La fig. 11b mostra la tensione di uscita generata da un tale elemento magnetoresistivo nel piano XY al variare di α, per diversi valori di Î ̧, da 0 a 90°, in cui i valori sull’asse Y hanno carattere puramente esemplificativo. Come si nota, l'uscita à ̈ massima nel caso di campo B parallelo al piano XY (Î ̧ = 0°) e nulla nel caso di campo B perpendicolare al piano (Î ̧ = 90°).
Per contro, la dipendenza delle porzioni inclinate 15 di elementi magnetoresistivi 10, 11 aventi come superficie superiore 22 il piano XY, nell'ipotesi di angolo di 45° rispetto al piano XY, Ã ̈ la seguente:
D<R>R = R<±>(<D>R<×tana × s2>
min<co a>)<× sin 2 J>(4)
2
Collegando coppie di elemento magnetoresistivi 10, 11 a ponte à ̈ possibile (come dimostrabile utilizzando semplici regole trigonometriche) annullare completamente la dipendenza dall'angolo Î ̧, come mostrato in figura 11c (le curve a diversi angoli Î ̧ sono sovrapposte, coincidenti). In pratica, si può sfruttare la dipendenza dei singoli elementi magnetoresistivi 10, 11 da componenti diverse del campo magnetico per reiettare dall’uscita del ponte la componente lungo l'asse Z del campo magnetico B, al fine di ottenere una bussola che non risenta dell’errore di planarità della stessa rispetto al piano terrestre. In pratica, ciò viene ottenuto scegliendo opportunamente il rapporto fra l'area delle porzioni inclinate 15 e l'area delle porzioni planari (porzioni 12, 13).
In tal modo, diventa ininfluente l’inclinazione del sensore magnetoresistivo a ponte rispetto all’asse lungo cui à ̈ diretta la componente del campo magnetico cui il sensore stesso à ̈ dedicato. Inoltre, nel caso di sensori sensibili rispettivamente a campi magnetici nelle direzioni X e Y, non à ̈ necessario utilizzare un terzo sensore apposito per la direzione Z e la relativa elettronica per la compensazione delle variazioni dei segnali in X e Y in caso di movimenti del sensore magnetoresistivo a ponte rispetto al piano orizzontale (movimenti di "tilting").
Tale proprietà viene sfruttata ad esempio per la realizzazione di una bussola elettronica 200 insensibile a rotazioni rispetto al piano XY, come mostrato in Figura 12.
In dettaglio, la bussola elettronica 200 comprende un sensore magnetoresistivo 201 formato da due ponti di Wheatstone 202a, 202b (del tipo mostrato in figura 4), formati rispettivamente da resistori 10 e da resistori 11 e realizzati come mostrato in figura 5.
Le uscite del sensore magnetoresistivo 201 sono fornite ad uno stadio amplificatore 203, che effettua anche l'eliminazione dell'offset e quindi ad uno stadio di calcolo 204 che determina l'angolo di zenit α in base all'equazione:
α = arctan Hy
Hx
in modo di per sé noto.
La fabbricazione e l'assemblaggio della bussola elettronica 200 sono quindi considerevolmente semplificati, con conseguente riduzione dei costi associati.
Risulta infine chiaro che sensore all'elemento magnetoresistivo, al sensore e al processo qui descritti ed illustrati possono essere apportate numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo, come definito nelle rivendicazioni allegate. Ad esempio, le strisce magnetoresistive 10, 11 potrebbero essere realizzate su una regione sporgente 27 ricavata in un recesso 28 della superficie planare 22, come mostrato per il magnetoresistore 10 di figura 13 o su una sporgenza 29 della stessa superficie planare 22, come mostrato in figura 14. In entrambi i casi, la porzione centrale 13 à ̈ formata sulla porzione superiore planare della sporgenza 27, 29, estendentesi parallelamente rispetto alla superficie superiore 22 del substrato 20. Inoltre, o in alternativa, le porzioni di estremità 12 o la porzione centrale 13 potrebbero mancare (strisce magnetoresistive 10' nelle figure 13 e 14 e striscia magnetoresistiva 10″ in figura 14).
Il sensore magnetico descritto può inoltre essere utilizzato come cappuccio protettivo di un sensore inerziale, permettendo in tal modo di ottenere un risparmio di spazio, come mostrato nelle figure 15-18.
Ad esempio, una prima fetta 40 di materiale semiconduttore, alloggiante sensori inerziali 41 (ad esempio accelerometri, giroscopi) può essere incollata (″bonded″) ad una seconda fetta 50 in cui sono realizzati sensori magnetici 201, come mostrato in figura 15. Le due fette possono essere collegate tramite regioni conduttive 42 (ad esempio regioni metalliche), per riportare i contatti sul piano del sensore inerziale 41. In alternativa, figura 16, se i sensori magnetici 201 non sono affacciati alla prima fetta 40, possono essere previste connessioni passanti 43.
Secondo una diversa forma di realizzazione, i sensori magnetici 201 possono essere fissati ad una prima fetta 40 tramite la tecnica chip-wafer bonding, mostrata in figura 17. In questo caso, i sensori magnetici 201 sono già tagliati in modo da formare chip 55 e vengono posizionati usando una macchina pick-andplace e successivamente incollati tramite le regioni conduttive 42. In seguito, viene tagliata (″diced″) solo la prima fetta 40.
L'incollaggio può avvenire utilizzando qualsiasi materiale adesivo o metallico o anche sfruttando una qualsivoglia reazione silicio-silicio, nel qual caso le regioni conduttive 42 possono mancare.
Eventualmente, le cavità 30, 31 in cui sono formate le strisce di materiale magnetoresistivo 10 possono essere rese più profonde, al fine di garantire lo spazio necessario per il movimento del sensore inerziale 41, come mostrato in figura 18.
Claims (15)
- RIVENDICAZIONI 1. Elemento magnetoresistivo, comprendente una striscia (10, 11) di materiale magnetoresistivo formata su un substrato (20) di materiale semiconduttore avente una superficie superiore (22), detta striscia (10, 11) comprendendo almeno una porzione planare (12, 13) estendentesi parallelamente a detta superficie superiore (22), caratterizzato dal fatto che detto substrato (20) presenta una parete inclinata (33) rispetto a detta superficie superiore (22) e detta striscia (10, 11) comprende inoltre almeno una porzione trasversale (15) estendentesi su detta parete inclinata (33), trasversalmente a detta superficie superiore (22).
- 2. Elemento magnetoresistivo secondo la rivendicazione 1, in cui detta parete inclinata (33) si estende all'incirca a 54°±10% rispetto a detta superficie superiore (22).
- 3. Elemento magnetoresistivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta superficie superiore (22) presenta un incavo (30, 31; 28) definente detta parete inclinata (33) ed una parete di fondo (32) sostanzialmente parallela a detta superficie superiore (22), detto incavo delimitando una porzione planare della superficie superiore (22), in cui detta porzione planare (13) della striscia (10, 11) si estende su detta superficie di fondo (32) o detta porzione planare della superficie superiore (22).
- 4. Elemento magnetoresistivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta superficie superiore (22) presenta un incavo (30, 31) avente una superficie di fondo (32) e due pareti inclinate (33) raccordanti detta parete di fondo (32) a detta superficie superiore (22), detta porzione planare (13) estendendosi su detta parete di fondo, in cui detta striscia (10, 11) comprende due porzioni di estremità (12), estendentisi su detta superficie superiore (22) e due porzioni trasversali (15), estendentisi fra detta porzione planare (13) e dette porzioni di estremità (12), lungo dette pareti inclinate (33).
- 5. Elemento magnetoresistivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta superficie superiore (22) presenta una porzione sporgente (29) definente detta parete inclinata (33) ed una parete planare parallela a detta superficie superiore (22) e in cui detta porzione planare (12, 13) Ã ̈ formata su detta porzione sporgente (29) o su detta superficie superiore.
- 6. Sensore magnetoresistivo, caratterizzato dal fatto di comprendere una prima pluralità di elementi magnetoresistivi (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-5, in cui le strisce di detti elementi magnetoresistivi di detta prima pluralità (10) sono disposte parallelamente ad una prima direzione e sono collegate a ponte di Wheatstone per il rilevamento di un campo magnetico parallelo a detta superficie superiore (22) e perpendicolare a detta prima direzione.
- 7. Sensore magnetoresistivo secondo la rivendicazione 6, comprendente una seconda pluralità di detti elementi magnetoresistivi (11), in cui le strisce di detti elementi magnetoresistivi (11) di detta seconda pluralità sono disposte parallelamente ad una seconda direzione, perpendicolare alla prima direzione, e sono collegate a ponte di Wheatstone per il rilevamento di un campo magnetico parallelo a detta superficie superiore (22) e a detta prima direzione.
- 8. Sensore magnetoresistivo secondo la rivendicazione 7, in cui detta porzione planare (12, 13) e detta porzione trasversale (15) presentano ciascuna una rispettiva area, il rapporto fra l'area della porzione trasversale (15) e l'area della porzione planare (12, 13) essendo scelto in modo da rendere detto sensore insensibile a campi magnetici diretti in una terza direzione, perpendicolare a dette prima e seconda direzione.
- 9. Sensore magnetoresistivo secondo una qualsiasi delle rivendicazione 6-8, in cui detto substrato (20) forma un cappuccio protettivo di un sensore inerziale (41) formato in una fetta (40) di materiale semiconduttore incollata a detto substrato.
- 10. Bussola elettronica (200), comprendente un sensore magnetoresistivo (201) secondo la rivendicazione 7, ed un'unità di calcolo (204), collegata a detto sensore magnetoresistivo e calcolante l'angolo di una componente di campo magnetico parallela a detta superficie superiore (22).
- 11. Procedimento di fabbricazione di un elemento magnetoresistivo, comprendente le fasi di: realizzare un substrato (20) di materiale semiconduttore avente una superficie superiore (22); e realizzare almeno una striscia (10, 11) di materiale magnetoresistivo su detto substrato, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di: realizzare una parete inclinata (33) estendentesi trasversalmente a detta superficie superiore (22); e formare una porzione trasversale (15) di detta striscia (10, 11) su detta parete inclinata (33).
- 12. Procedimento secondo la rivendicazione 11, in cui detta fase di realizzare una parete inclinata (33) comprende formare uno scavo (30, 31) in detto substrato (20).
- 13. Procedimento secondo la rivendicazione 12, in cui la fase di formare uno scavo (30, 31) comprende attaccare usando TMAH (tetrametilammonioidrossido).
- 14. Procedimento secondo la rivendicazione 12 o 13, comprendente: depositare una maschera (23) avente almeno una finestra (24) a forma di striscia estendentesi in parte al di sopra di detto scavo (30, 31) e in parte al di sopra di detta superficie superiore (22); depositare uno strato magnetoresistivo (25) al di sopra di detta maschera (23) e in detto scavo (30, 31), in cui porzioni a forma di striscia (10, 11) di detto strato magnetoresistivo penetrano in detta finestra (24); e rimuovere tramite liftoff detta maschera (23) e detto strato magnetoresistivo (25) ad eccezione di dette porzioni a forma di striscia (10, 11) di detto strato magnetoresistivo.
- 15. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 11-14, in cui detto strato magnetoresistivo (25) Ã ̈ di una lega di Fe-Ni, preferibilmente del materiale chiamato "permalloy".
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ITTO2009A000496A IT1395964B1 (it) | 2009-06-30 | 2009-06-30 | Sensore magnetoresistivo e suo procedimento di fabbricazione |
US12/826,330 US8289021B2 (en) | 2009-06-30 | 2010-06-29 | Magnetoresistive sensor and manufacturing method thereof |
US13/608,965 US8901925B2 (en) | 2009-06-30 | 2012-09-10 | Magnetoresistive sensor and manufacturing method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
ITTO2009A000496A IT1395964B1 (it) | 2009-06-30 | 2009-06-30 | Sensore magnetoresistivo e suo procedimento di fabbricazione |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
ITTO20090496A1 true ITTO20090496A1 (it) | 2011-01-01 |
IT1395964B1 IT1395964B1 (it) | 2012-11-02 |
Family
ID=41682722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
ITTO2009A000496A IT1395964B1 (it) | 2009-06-30 | 2009-06-30 | Sensore magnetoresistivo e suo procedimento di fabbricazione |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US8289021B2 (it) |
IT (1) | IT1395964B1 (it) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IT1395964B1 (it) * | 2009-06-30 | 2012-11-02 | St Microelectronics Rousset | Sensore magnetoresistivo e suo procedimento di fabbricazione |
JP5849448B2 (ja) * | 2011-06-14 | 2016-01-27 | リコーイメージング株式会社 | 3軸電子コンパスを用いた方位測定方法および方位測定装置 |
US9817087B2 (en) * | 2012-03-14 | 2017-11-14 | Analog Devices, Inc. | Sensor with magnetroesitive and/or thin film element abutting shorting bars and a method of manufacture thereof |
ITTO20120614A1 (it) * | 2012-07-11 | 2014-01-12 | St Microelectronics Srl | Sensore magnetoresistivo integrato multistrato e relativo metodo di fabbricazione |
CN103885005B (zh) * | 2012-12-21 | 2018-11-02 | 上海矽睿科技有限公司 | 磁传感装置及其磁感应方法 |
CN103885004A (zh) * | 2012-12-21 | 2014-06-25 | 磁感科技香港有限公司 | 一种磁传感装置及其磁感应方法、制备工艺 |
US9958511B2 (en) * | 2014-12-08 | 2018-05-01 | Infineon Technologies Ag | Soft switching of magnetization in a magnetoresistive sensor |
CN108369260B (zh) * | 2015-12-03 | 2020-07-28 | 阿尔卑斯阿尔派株式会社 | 磁检测装置 |
WO2017199787A1 (ja) * | 2016-05-19 | 2017-11-23 | 株式会社村田製作所 | 磁気センサ |
CN108279391B (zh) * | 2018-03-27 | 2024-02-20 | 美新半导体(无锡)有限公司 | 磁电阻传感器的短路条在掩模板上的取向方法及取向装置 |
CN110040679B (zh) * | 2019-04-19 | 2021-03-09 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 一种三轴磁传感器及其制备方法 |
US11467229B2 (en) | 2019-05-23 | 2022-10-11 | Stmicroelectronics S.R.L. | Triaxial magnetic sensor for measuring magnetic fields, and manufacturing process thereof |
US11720170B2 (en) | 2019-12-26 | 2023-08-08 | Stmicroelectronics, Inc. | Method, device, and system of measuring eye convergence angle |
US11953567B2 (en) | 2020-09-08 | 2024-04-09 | Analog Devices International Unlimited Company | Magnetic multi-turn sensor and method of manufacture |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050270020A1 (en) * | 2004-06-03 | 2005-12-08 | Honeywell International Inc. | Integrated three-dimensional magnetic sensing device and method to fabricate an integrated three-dimensional magnetic sensing device |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3210192B2 (ja) * | 1994-09-29 | 2001-09-17 | アルプス電気株式会社 | 磁気検出素子 |
WO2006098367A1 (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-21 | Yamaha Corporation | 磁気センサ及びその製造方法 |
IT1395964B1 (it) * | 2009-06-30 | 2012-11-02 | St Microelectronics Rousset | Sensore magnetoresistivo e suo procedimento di fabbricazione |
-
2009
- 2009-06-30 IT ITTO2009A000496A patent/IT1395964B1/it active
-
2010
- 2010-06-29 US US12/826,330 patent/US8289021B2/en active Active
-
2012
- 2012-09-10 US US13/608,965 patent/US8901925B2/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20050270020A1 (en) * | 2004-06-03 | 2005-12-08 | Honeywell International Inc. | Integrated three-dimensional magnetic sensing device and method to fabricate an integrated three-dimensional magnetic sensing device |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
KAWAHITO S ET AL: "MICROMACHINED HALL ELEMENTS FOR TWO-DIMENSIONAL MAGNETIC-FIELD SENSING", SENSORS AND ACTUATORS A, ELSEVIER SEQUOIA S.A., LAUSANNE, CH, vol. A40, no. 2, 1 February 1994 (1994-02-01), pages 141 - 146, XP000434516, ISSN: 0924-4247 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20130000136A1 (en) | 2013-01-03 |
IT1395964B1 (it) | 2012-11-02 |
US8901925B2 (en) | 2014-12-02 |
US8289021B2 (en) | 2012-10-16 |
US20100327864A1 (en) | 2010-12-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ITTO20090496A1 (it) | Sensore magnetoresistivo e suo procedimento di fabbricazione | |
US9658298B2 (en) | Monolithic three-axis magnetic field sensor | |
ITTO20101050A1 (it) | Sensore magnetoresistivo integrato, in particolare sensore magnetoresistivo triassiale e suo procedimento di fabbricazione | |
US9255975B2 (en) | Magnetic-field sensing method | |
JP5152495B2 (ja) | 磁気センサーおよび携帯情報端末装置 | |
JP7398369B2 (ja) | エラー状況を識別することができる磁場センサ | |
US10648787B2 (en) | Rotating field sensor | |
US7492554B2 (en) | Magnetic sensor with tilted magnetoresistive structures | |
US20140084906A1 (en) | Magnetic field sensor system with a biasing magnet producing a spatially symmetric magnetic field within a plane being defined by magnetoresistive sensor elements | |
US9810748B2 (en) | Tunneling magneto-resistor device for sensing a magnetic field | |
CN102280576B (zh) | 用于芯片上柔性电路的结构和方法 | |
US11009562B2 (en) | Magnetic field sensing apparatus | |
US11237229B2 (en) | Magnetic field sensing apparatus | |
ITTO20121067A1 (it) | Sensore magnetoresistivo integrato in una piastrina per il rilevamento di campi magnetici perpendicolari alla piastrina nonche' suo procedimento di fabbricazione | |
US11573276B2 (en) | Magnetic sensor and its manufacturing method | |
US20200158791A1 (en) | Sensor package with integrated magnetic shield structure | |
CN102841325A (zh) | 一种使用45度斜角的三维隧穿磁场传感器及其制造方法 | |
EP3273202B1 (en) | Displacement detection device | |
CN102830372A (zh) | 一种使用45度斜角的三维各向异性磁场传感器及其制造方法 | |
US20140266184A1 (en) | Planarized three-dimensional (3d) magnetic sensor chip | |
ITTO20111072A1 (it) | Sensore di campo magnetico includente un sensore magnetico magnetoresistivo anisotropo ed un sensore magnetico hall | |
US20150198430A1 (en) | Magnetism detection element and rotation detector | |
JP2006275538A (ja) | 磁気センサ及びその製造方法 | |
JPH06224488A (ja) | 磁気抵抗素子 | |
US20230092845A1 (en) | Sensor |