JP7113804B2 - 磁気構造体を含むデバイス、システム、および方法 - Google Patents

Description

多くの用途は、デバイス、例えば、集積回路、センサ、および微小機械デバイス等において、検知、作動、および通信等を行うために磁気構造体を利用する。かかるデバイスは、例えば、電子構造体のような他の要素の代わりにまたはそれに加えて、磁気構造体を含み得る。

しかしながら、磁気構造体を様々なデバイスに一体化するときに問題が生じる。特定の磁気特性を有する材料を製造すること、例えば、磁場を作り出すことまたは磁場に応じて変動する電気特性を有することは、典型的には、特定の要件、例えば、製造プロセスの間の温度または汚染物質に関連するようなものを伴う。これらの要件は、同じデバイスにおいて、他の材料、例えば、半導体、誘電体、および金属などの製造と矛盾すること、またはそれを過度に制限することが多い。

磁気構造体を含むデバイスはまた、典型的には、例えば、磁場の経路に関連するような特定の動作上の調整も必要とし、それは、同じデバイスに含まれる他の要素の、例えば、他の電場、磁場、または電磁場に関連するような動作上の調整と矛盾すること、またはそれを過度に制限することがある。

したがって、磁気構造体を改善された様態で一体化する磁気デバイス、システム、および対応する方法のための必要性が存在する。

記載される技術のデバイス、システム、および方法は、いくつかの態様をそれぞれ有し、それらのただ１つも、その望ましい特性に単独で関与しない。特許請求の範囲を限定せずに、本開示のいくつかの顕著な特徴が、ここで簡潔に記載される。

本開示の一態様は、選択された磁気特性を有する材料のパターン化層を含む磁気構造体と、磁気構造体に物理的に結合されたデバイス構造体と、磁気構造体に電気的に結合された回路と、を含む、磁気デバイスである。

本開示の別の態様は、基板上に取り付けられたキャップと、基板上およびキャップの下の微小機械構造体と、キャップに対して垂直に配置された磁気構造体と、磁気特性を有する材料のパターン化層を含む磁気構造体と、磁気構造体に電気的に結合された回路と、を含む、磁気デバイスである。

本開示の別の態様は、パターン化された磁気抵抗材料を含む磁気センサと、磁気センサに電気的に結合された回路と、磁気センサの方へ磁場の磁束をチャネリングするおよび／または集束するための磁束集束器であって、基板上のおよび磁気特性を有する磁気材料のパターン化層を備える、磁束集束器と、を含む、磁気デバイスである。
例えば、本発明は、以下の項目を提供する。
（項目１）
選択された磁気特性を有する材料のパターン化層を含む磁気構造体と、
前記磁気構造体に物理的に結合されたデバイス構造体と、
前記磁気構造体に電気的に結合された回路と、を備える、磁気デバイス。
（項目２）
前記材料のパターン化層が、円形領域、正方形領域、長方形領域、または螺旋形領域のうちの少なくとも１つを含む成形部分を含む、上記項目に記載の磁気デバイス。
（項目３）
前記材料のパターン化層が、複数の同心リング、複数の長方形領域、複数の線形領域、複数の弓形領域、複数のＴ形領域、または複数のＬ形領域のうちの少なくとも１つを含む複数の成形部分を含む、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目４）
前記材料が、前記材料によって経験される磁場に応じて変動する電気抵抗を有する磁気抵抗材料である、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目５）
前記材料が、磁場を生成する磁気材料である、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目６）
前記材料が、所定の閾値を上回る磁場に対する導磁性を有する磁束導体である、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目７）
前記デバイス構造体が、前記磁気構造体の少なくとも一部分の周りに形成されたパッケージ開口を含み、前記構造体を前記パッケージの外部の環境に露出する、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目８）
基板を更に備え、前記デバイス構造体が、前記基板上に表面を含む、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目９）
前記基板が、半導体基板である、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目１０）
前記基板が、少なくとも、ガラス基板またはセラミック基板製である、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目１１）
基板を更に備え、前記デバイス構造体が、前記基板上に凹部を含む、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目１２）
基板と、
前記基板上に取り付けられたキャップと、
前記キャップの下に前記基板上に形成された基板構造体と、を更に備え、
前記磁気構造体に物理的に結合された前記デバイス構造体が、前記キャップの表面を含む、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目１３）
前記基板構造体が、微小機械構造体を含む、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目１４）
前記磁気構造体が、前記微小機械構造体の移動に応答して電気信号を生成する、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目１５）
前記磁気構造体の前記材料が、前記材料が基板上に形成されるその基板に対してある角度で表面を有する、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目１６）
前記磁気構造体が、前記磁気構造体についての磁場を表わす電気信号を出力し、前記回路が、前記磁場を表わす前記電気信号を受信および処理する、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目１７）
前記回路が、
前記磁気構造体によって出力された電気信号を受信し、かつ増幅信号を出力するように、前記磁気構造体に結合された増幅回路と、
前記増幅信号を受信し、かつデジタル信号を出力するように、前記増幅回路に結合されたアナログデジタル変換器と、
前記デジタル信号を受信するように、前記アナログデジタル回路に結合されたプロセッサと、を含む、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目１８）
前記回路が、
デジタル信号を生成するためのプロセッサと、
前記デジタル信号に基づいてアナログ信号を生成するように前記プロセッサに結合されたデジタルアナログ変換器と、
前記アナログ信号に基づいて駆動信号を生成し、かつ前記駆動信号に基づいて前記磁気構造体を電気的に駆動するように、デジタルアナログコントローラおよび前記磁気構造体に結合されたドライバ回路と、を含む、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目１９）
前記磁気構造体によって出力された電気信号に応じて信号を通信するための送信要素を更に備える、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目２０）
前記磁気構造体が、磁気センサの少なくとも一部を形成する、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目２１）
前記磁気構造体が、磁束をチャネリングすることまたは集束することのうちの少なくとも１つを行うための磁束集束器の少なくとも一部を形成する、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目２２）
前記磁束集束器が、第１の磁束表面積を有する材料の第１のパターン化層と、第２の磁束表面積を有する磁気材料の第２のパターン化層と、を含み、前記第２の磁束面積が、前記第１の磁束面積とは異なる、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目２３）
前記磁気構造体が、磁気遮蔽を形成する材料の第１のパターン化層と、磁気センサを形成する材料の第２のパターン化層と、を含む、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目２４）
前記磁気構造体が、微小機械構造体の少なくとも一部を形成する、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目２５）
第２の材料によって分離された前記材料のパターン化層の複数の部分を含む複合層を更に備える、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目２６）
複数の基板を更に備え、前記デバイス構造体が、前記複数の基板を通って延在する開口を含む、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目２７）
前記回路が、少なくとも１つの伝導性コイルを含む、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目２８）
流体チャネルを更に備え、前記磁気構造体が、前記流体チャネルの周りに形成される、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目２９）
基板上に取り付けられたキャップと、
前記基板上および前記キャップの下の微小機械構造体と、
前記キャップに対して垂直に配置された磁気構造体であって、磁気特性を有する材料のパターン化層を含む、磁気構造体と、
前記磁気構造体に電気的に結合された回路と、を備える、磁気デバイス。
（項目３０）
前記磁気構造体が前記キャップの下方にあり、前記微小機械構造体が、前記磁気構造体を含む磁気スイッチを備える、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目３１）
前記微小機械構造体の下にパターン化された第２の層材料を含む第２の磁気構造体を更に備える、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目３２）
前記磁気構造体が、前記キャップの上方および前記キャップの表面上にある、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目３３）
前記磁気構造体を前記回路に電気的に接続するための伝導性配線を更に備え、前記回路が、前記基板内にある、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目３４）
前記キャップの前記表面上に伝導性コイルを更に備える、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目３５）
前記磁気構造体に実質的に直交する方向に延在する磁束集束器を更に備える、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目３６）
パターン化された磁気抵抗材料を含む磁気センサと、
前記磁気センサに電気的に結合された回路と、
前記磁気センサの方へ磁場の磁束をチャネリングするおよび／または集束するための磁束集束器であって、基板上におよび磁気特性を有する磁気材料のパターン化層を備える、磁束集束器と、を備える、磁気デバイス。
（項目３７）
前記磁束集束器が、前記パターン化層に隣接した磁気材料の第２のパターン化層を備え、前記第２のパターン化層の前記磁気材料が、前記パターン化層の前記磁気材料とは異なる磁束表面積を有する、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目３８）
前記第２のパターン化層の前記磁気材料が、前記基板上にあり、前記パターン化層の前記磁気材料とは異なる前記基板からの高さまで延在する、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目３９）
前記第２のパターン化層の前記磁気材料が、前記基板内の凹部の表面上にある、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目４０）
前記基板上にキャップを更に備え、前記磁気センサが、前記キャップ上にある、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（項目４１）
前記磁気センサが、異方性磁気抵抗センサを含む、上記項目のいずれか一項に記載の磁気デバイス。
（摘要）
磁気デバイスは、磁気構造体、デバイス構造体、および関連する回路を含み得る。磁気構造体は、所定の磁気特性を有する材料のパターン化層を含み得る。パターン化層は、例えば、磁場を提供する、磁場を検知する、磁束をチャネリングするもしくは集束する、磁場からの成分を遮蔽すること、または磁気的に作動される動きを提供すること等を行うように構成され得る。デバイス構造体は、例えば、磁気構造体を構造体的に支持する、磁気構造体の動作を可能にする、または他の場合では、磁気構造体を磁気デバイスに組み込む等のために、磁気構造体に物理的に接続されている、またはその磁気構造体に対して配設されているデバイスの別の構造体であってもよい。関連する回路は、磁気デバイスの信号の受信、提供、調整、または処理のために磁気構造体に電気的に接続され得る。

本発明の特徴が理解され得るように、多数の図面が以下に説明される。しかしながら、添付図面は、発明の特定の実施形態のみを例示し、本発明は他の同様に効果的な実施形態を包含し得るので、したがって、その範囲を限定するものとして考慮されるものではない。

図１は、磁気デバイスのある実施形態を描写する概略図である。 図２（ａ）～２（ｋ）は、選択された磁気特性を有する材料のパターン化層の実施形態を描写する上面図である。図２（ａ）は、十字形状を有するパターン化層の実施形態を描写する。図２（ｂ）は、円形状を有するパターン化層の実施形態を描写する。図２（ｃ）は、正方形または長方形形状を有するパターン化層の実施形態を描写する。図２（ｄ）は、互いに向き合って配設された部分のサブセットを伴うパターンに配設された部分を有するパターン化層の実施形態を描写する。図２（ｅ）は、アレイに配設された部分を有するパターン化層の実施形態であって、それらの間に特徴的な間隔を有する、実施形態を描写する。図２（ｆ）は、同心リングを形成する複数の別個の部分を有するパターン化層の実施形態を描写する。図２（ｇ）は、位置合わせした中心を伴って長方形形状の輪郭を描くストライプを形成する複数の別個の部分を有するパターン化層の実施形態を描写する。図２（ｈ）は、リングの輪郭を描くように配設された複数の別個の弓形セグメントを有するパターン化層の実施形態を描写する。図２（ｉ）は、正方形または長方形の輪郭を描くように配設された複数のセグメントを有するパターン化層の実施形態を描写する。図２（ｊ）は、前後の経路に従う単一の一体型セグメントを形成するように共に接続された複数の線形部分を有するパターン化層の実施形態を描写する。図２（ｋ）は、螺旋形状を有するパターン化層の実施形態を描写する。 図３（ａ）～３（ｃ）は、材料のパターン化層の実施形態を描写する断面側面図である。図３（ａ）は、形状を画定する平面に平行な軸に沿う層の形状を画定する平面に垂直な方向に実質的に一定の高さを有するパターン化層の実施形態を描写する。図３（ｂ）は、実質的にゼロから所定の高さまで変動する高さを有するパターン化層の実施形態を描写する。図３（ｃ）は、第１の所定の高さから第２の所定の高さまで変動する高さを有するパターン化層の実施形態を描写する。 図４（ａ）～４（ｄ）は、材料のパターン化層を含む複合層の実施形態を描写する斜視図および断面側面図である。図４（ａ）は、材料の別の層との一体型の様態で形成された材料のパターン化層の実施形態の斜視図を描写する。図４（ｂ）は、図４（ａ）の実施形態の断面図を描写する。図４（ｃ）は、複合層の別の実施形態の断面上面図を描写する。図４（ｄ）は、複合層の別の実施形態の断面側面図を描写する。 図５（ａ）～５（ｄ）は、選択された磁気特性を有する材料のパターン化層の実施形態を描写する断面側面図である。図５（ａ）は、複数の突出部および凹部を伴う上面を有する材料の層の断面図を描写する。図５（ｂ）では、パターン化層の突出部が、材料の第２の層の上面の上に露出された部分を含み得る。図５（ｃ）では、パターン化層の突出部および材料の第２の層の上面が、実質的に同じ高さに位置し得る。図５（ｄ）では、材料の第２の層が、パターン化層の突出部を完全に囲み得る。 図６（ａ）～６（ｄ）は、材料のパターン化層の実施形態を描写する上面図である。図６（ａ）は、二次元アレイに配設された複数の別個の部分であって、それぞれが同じ方向に位置合わせした磁極軸を有する、複数の別個の部分を含むパターン化層の実施形態を描写する。図６（ｂ）は、第１の複数の別個の部分および第２の複数の別個の部分を含むパターン化層の実施形態を描写する。図６（ｃ）は、第１の複数の別個の部分および第２の複数の別個の部分を含むパターン化層の別の実施形態を描写する。図６（ｄ）は、第１および第２の複数の別個の部分ならびに第３および第４の別個の部分を含むパターン化層の実施形態を描写する。 図７は、基板をベースとした磁気デバイスとして磁気デバイスの実施形態を描写する概略図である。 図８（ａ）～８（ｄ）は、基板上に磁気構造体を形成するための製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する斜視図である。図８（ａ）および８（ｂ）は、能動回路を伴わない１つ以上の領域と、能動回路を伴うまたは能動回路が計画される１つ以上の領域と、を含む基板が提供された後の、磁気デバイスを製作する方法の第１の段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。図８（ｃ）および８（ｄ）は、材料のパターン化層が、能動回路を伴わない１つ以上の領域内に基板上に形成されている、製作方法の第２の段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。 図９（ａ）～９（ｃ）は、ウェハ上に磁気構造体を形成するための製作段階における半導体ウェハの実施形態を描写する下面図である。図９（ａ）は、複数の集積回路または他の基板デバイスが、処理後に半導体ウェハから最終的に分離され得る、半導体ウェハの下面図の実施形態を描写する。図９（ｂ）は、選択された磁気特性を有する材料の層が、実質的にウェハの裏面全体にわたって形成された後の製作段階における図９（ａ）のウェハの下面図の実施形態を描写する。図９（ｃ）は、その層が、ウェハの裏側にパターン化層形状を形成するようにパターン化された後の更なる製作段階における図９（ａ）および９（ｂ）のウェハの下面図の実施形態を描写する。 図１０（ａ）～１０（ｂ）は、磁気構造体の実施形態を描写する斜視図である。図１０（ａ）は、別個の構造体として形成されたパターン化層の実施形態を描写する。図１０（ｂ）は、別個の構造体として対応する基板上に形成されたパターン化層の実施形態を描写する。 図１１は、基板上の磁気構造体の実施形態を描写する斜視図である。 図１２は、磁気構造体および伝導性コイルの実施形態を描写する上面図である。 図１３は、基板上に磁気構造体および伝導性コイルを含む磁気デバイスの実施形態を描写する斜視図である。 図１４（ａ）～１４（ｄ）は、基板上に磁気構造体および伝導性コイルを含む磁気デバイスの実施形態の上面、側面、および下面図を描写する。図１４（ａ）は、磁気デバイスの上面図を描写し、基板の第１の側の層として形成された伝導性コイルを示す。図１４（ｂ）は、磁気デバイスの側面断面図を描写する。図１４（ｃ）は、磁気デバイスの下面図を描写する。図１４（ｄ）は、図１４（ａ）～１４（ｃ）のものに類似する磁気デバイスの別の実施形態の側面断面図を描写する。 図１５は、基板上の磁気構造体の実施形態の斜視図を描写する。 図１６（ａ）～１６（ｃ）は、基板上に磁気構造体を形成するための製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する断面側面図である。図１６（ａ）は、基板が提供された後の、方法の第１の段階における磁気デバイスの実施形態の断面側面図を描写する。図１６（ｂ）は、パターン化層が基板上に形成された後の、方法の第２の段階における磁気デバイスの断面側面図を描写する。図１６（ｃ）は、開口がパターン化層および基板を通って形成された後の、方法の第３の段階における磁気デバイスの実施形態の断面側面図を描写する。 図１７（ａ）～１７（ｂ）は、基板上に磁束集束器および磁気センサを含む磁気デバイスの実施形態を描写する上面図および断面側面図である。図１７（ａ）は、磁束集束器を提供するように構成された磁気デバイスの実施形態の上面図を描写する。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に示される軸に沿って取られた磁気デバイスの実施形態の断面側面図を描写する。 図１８（ａ）～１８（ｂ）は、基板上に磁束集束器および磁気センサを含む磁気デバイスの実施形態を描写する上面図および断面側面図である。 図１９は、磁気センサのある実施形態を描写する回路概略図である。 図２０（ａ）～２０（ｅ）は、基板上に磁気遮蔽を有する磁気センサを含む磁気デバイスの実施形態を描写する断面側面図および上面図である。図２０（ａ）は、磁気センサを実現するために使用され得る磁気構造体の断面側面図を描写する。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）の磁気センサの実施形態の断面上面図を描写し、第２のパターン化層の実施形態の更なる詳細を示す。図２０（ｃ）は、図２０（ａ）の磁気センサの実施形態の断面上面図を描写し、第１のパターン化層の実施形態の更なる詳細を示す。図２０（ｄ）は、磁気センサの別の実施形態の断面側面図を描写する。図２０（ｅ）は、磁気センサの第２のパターン化層の別の実施形態の上面図を描写する。図２０（ｆ）は、磁気センサの第１のパターン化層の別の実施形態の上面図を描写する。 図２１は、複数の積み重ねられた磁気構造体を含む磁気デバイスの実施形態を描写する側面図である。 図２２（ａ）～２２（ｄ）は、基板上の１つ以上の凹部内に磁気構造体を形成するための製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する斜視図である。図２２（ａ）は、第１の製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。図２２（ｂ）は、第１の製作段階における磁気デバイスの別の実施形態を描写する。図２２（ｃ）は、第２の製作段階における図２２（ａ）の磁気デバイスの実施形態を描写する。図２２（ｄ）は、第２の製作段階における図２２（ｂ）の磁気デバイスの実施形態を描写する。 図２３（ａ）～２３（ｄ）は、基板上の複数の凹部をコーティングする磁気構造体を形成するための製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する断面側面図である。図２３（ａ）は、第１の製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。図２３（ｂ）は、第２の製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。図２３（ｃ）は、第２の製作段階における磁気デバイスの別の実施形態を描写する。図２３（ｄ）は、第２の製作段階における磁気デバイスの別の実施形態を描写する。 図２４（ａ）～２４（ｉ）は、基板上の１つ以上の凹部内およびその周りに磁気構造体ならびに伝導性配線を形成するための製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する斜視図である。図２４（ａ）は、第１の製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。図２４（ｂ）は、第１の製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。図２４（ｃ）は、第１の製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。図２４（ｄ）は、第２の製作段階における図２４（ａ）の磁気デバイスの実施形態を描写する。図２４（ｅ）は、第２の製作段階における図２４（ｂ）の磁気デバイスの実施形態を描写する。図２４（ｆ）は、第２の製作段階における図２４（ｃ）の磁気デバイスの実施形態を描写する。図２４（ｇ）は、第３の製作段階における図２４（ａ）および図２４（ｄ）の磁気デバイスの実施形態を描写する。図２４（ｈ）は、第３の製作段階における図２４（ｂ）および図２４（ｅ）の磁気デバイスの実施形態を描写する。図２４（ｉ）は、第３の製作段階における図２４（ｃ）および図２４（ｆ）の磁気デバイスの実施形態を描写する。 図２５（ａ）～２５（ｄ）は、基板上の凹部内およびその周りに磁気構造体を形成するための製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する断面側面図である。図２５（ａ）は、第１の製作段階における磁気デバイスの実施形態の上面図を描写する。図２５（ｂ）は、第１の製作段階における図２５（ａ）の磁気デバイスの実施形態の断面側面図を描写する。図２５（ｃ）は、第２の製作段階における図２５（ａ）の磁気デバイスの上面図を描写する。図２５（ｄ）は、第２の製作段階における図２５（ｂ）の磁気デバイスの断面側面図を描写する。 図２６（ａ）～２６（ｄ）は、基板上の凹部内およびその周りに磁気構造体を形成するための製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する断面側面図である。図２６（ａ）は、第１の製作段階における磁気デバイスの実施形態の上面図を描写する。図２６（ｂ）は、第１の製作段階における図２６（ａ）の磁気デバイスの断面側面図を描写する。図２６（ｃ）は、第２の製作段階における図２６（ａ）および図２６（ｂ）の磁気デバイスの側面断面図を描写する。図２６（ｄ）は、第３の製作段階における図２６（ａ）～２６（ｃ）の磁気デバイスの側面断面図を描写する。 図２７（ａ）～２７（ｃ）は、基板の異なる高さ上の磁気構造体の実施形態を描写する断面上面図および側面図である。図２７（ａ）は、リングの輪郭を描くように配設された複数の別個の弓形セグメントを有するパターン化層を含む磁気デバイスの実施形態の上面図を描写する。図２７（ｂ）は、セグメントの第１のサブセットを通過する第１の軸に沿って取られた図２７（ａ）の磁気デバイスの断面側面図を描写する。図２７（ｃ）は、セグメントの第２のサブセットを通過する第２の軸に沿って取られた図２７（ａ）の磁気デバイスの断面側面図を描写する。 図２８（ａ）～２８（ｂ）は、基板上の凹部内およびその周りに磁束集束器ならびに磁気センサを含む磁気デバイスの実施形態を描写する断面側面図である。図２８（ａ）は、図１７（ａ）の磁束集束器デバイスの実施形態の断面側面図を描写する。図２８（ｂ）は、図１７（ａ）の磁気デバイスの別の実施形態の断面側面図を描写する。 図２９は、基板の裏側上の凹部内の磁気構造体の実施形態を描写する断面側面図である。 図３０（ａ）～３０（ｂ）は、それぞれ、基板上の凹部の傾斜壁上に形成された磁気構造体の実施形態を描写する断面側面図および上面図である。 図３１（ａ）～３１（ｂ）は、それぞれ、基板上の凹部の複数の傾斜壁上に形成された磁気構造体の実施形態を描写する断面側面図および上面図である。 図３２は、基板上の複数の凹部の傾斜壁上に形成された磁気構造体の実施形態を描写する上面図である。 図３３（ａ）～３３（ｄ）は、基板上のキャップ上に磁気構造体を含む磁気デバイスの実施形態を描写する斜視図および断面側面図である。図３３（ａ）は、磁気デバイスの実施形態の斜視図を描写する。図３３（ｂ）は、図３３（ａ）の磁気デバイスの断面側面図を描写する。図３３（ｃ）は、図３３（ａ）および図３３（ｂ）の実施形態に類似する磁気デバイスの実施形態の断面側面図を描写する。図３３（ｄ）は、図３３（ａ）および図３３（ｂ）の実施形態に類似する磁気デバイスの別の実施形態の断面側面図を描写する。 図３４（ａ）～３４（ｂ）は、それぞれ、基板上のキャップ上およびその周りに磁気構造体を含む磁気デバイスの実施形態を描写する斜視図および断面側面図である。 図３５は、基板上のキャップ上に磁気構造体およびコイルを含む磁気デバイスの実施形態を描写する斜視図である。 図３６（ａ）～３６（ｂ）は、基板上のキャップ内、その上、およびその周りに磁気センサおよび磁束集束器を含む磁気デバイスの実施形態の断面側面図である。図３６（ａ）は、基板上に取り付けられたキャップ内およびその周りに磁束集束器を形成する第１の磁気構造体ならびに１つ以上の磁気センサを形成する１つ以上の第２の磁気構造体を含む磁気デバイスの実施形態を描写する。図３６（ｂ）は、図３６（ａ）の実施形態に類似する磁気デバイスの別の実施形態を描写する。 図３７（ａ）～３７（ｃ）は、微小機械構造体の少なくとも一部を含む磁気構造体を含む磁気デバイスの実施形態の断面側面図である。図３７（ａ）は、基板から吊るされた微小機械ビームを形成するパターン化層を有する磁気構造体を含む磁気デバイスの実施形態を描写する。図３７（ｂ）は、磁気デバイスの別の実施形態を描写するが、パターン化層が微小機械デバイスの一部分のみを形成し得る。図３７（ｃ）は、図３７（ａ）に描写される実施形態に類似する磁気デバイスの別の実施形態を描写する。 図３８（ａ）～３８（ｂ）は、複数の微小機械構造体の少なくとも一部を含む磁気構造体の実施形態を描写する上面図である。図３８（ａ）は、複数の微小機械構造体を含む磁気構造体の実施形態を描写する上面図である。図３８（ｂ）は、複数の微小機械構造体を含む磁気構造体の別の実施形態を描写する上面図である。 図３９（ａ）～３９（ｂ）は、それぞれ、微小機械構造体の少なくとも一部を含む磁気構造体の実施形態の上面図および側面図である。 図４０は、複数の微小機械構造体の少なくとも一部を含む磁気構造体の実施形態を描写する上面図である。 図４１（ａ）～４１（ｂ）は、微小機械構造体の少なくとも一部を含む磁気構造体の実施形態の断面側面図である。図４１（ａ）は、微小機械構造体の少なくとも一部を含む磁気構造体の実施形態の断面側面図である。図４１（ｂ）は、微小機械構造体の少なくとも一部を含む磁気構造体の別の実施形態の断面側面図である。 図４２（ａ）～４２（ｃ）は、微小機械構造体上に形成された磁気構造体の実施形態の断面側面図である。図４２（ａ）は、パターン化層が凹部を部分的に充填する実施形態の断面側面図である。図４２（ｂ）は、パターン化層が凹部を全体的に充填する実施形態の断面側面図である。図４２（ｃ）は、パターン化層が凹部から溢れ出る実施形態の断面側面図である。 図４３（ａ）～４３（ｂ）は、それぞれ、微小機械構造体上に形成された磁気構造体の実施形態の上面図および下面図である。 図４４（ａ）～４４（ｃ）は、微小機械構造体上に形成された磁気構造体の実施形態の断面側面図である。図４４（ａ）は、静止した状態にある回転可能なプラットフォーム上の磁気構造体の断面図である。図４４（ｂ）は、第１の軸の周りに回転される回転可能体上の磁気構造体の断面側面図である。図４４（ｃ）は、第２の軸の周りに回転される回転可能なプラットフォーム上の磁気構造体の断面側面図である。 図４５は、パッケージ化された磁気デバイスとして磁気デバイスの実施形態を描写する概略図である。 図４６は、パッケージ化された磁気デバイスの実施形態を描写する断面側面図である。 図４７（ａ）～４７（ｃ）は、パッケージ化された磁気デバイスの実施形態を描写する断面側面図である。図４７（ａ）は、パッケージ化された磁気デバイスの別の実施形態の断面図を描写する。図４７（ｂ）は、図４７（ａ）に示されるものに類似するパッケージ化された磁気デバイスの実施形態の断面図を描写する。図４７（ｃ）は、図４７（ａ）に示されるものに類似するパッケージ化された磁気デバイスの実施形態の断面図を描写する。 図４８は、磁気モジュールとして磁気デバイスの実施形態を描写する概略図である。 図４９（ａ）～４９（ｄ）は、磁気モジュールの実施形態を描写する斜視図および断面側面図である。図４９（ａ）は、モジュールの実施形態の斜視図を描写する。図４９（ｂ）は、図４９（ａ）に示されるモジュールの断面側面図を描写する。図４９（ｃ）および４９（ｄ）は、図４９（ａ）および４９（ｂ）に示されるものに類似する磁気モジュールの実施形態の断面側面図を描写する。 図５０（ａ）～５０（ｂ）は、それぞれ、複数の基板の開口に位置合わせした磁気構造体の分解斜視図および側面図である。 図５１（ａ）～５１（ｄ）は、複数の基板の開口内に位置合わせした磁気構造体を含む磁気モジュールの実施形態を描写する斜視図および断面側面図である。磁気構造体はまた、モジュールの１つ以上の開口と物理的に位置合わせされ得る。図５１（ａ）および５１（ｂ）は、それぞれ、磁気モジュールの実施形態の斜視図および断面側面図を描写する。図５１（ｃ）は、図５１（ｂ）に描写される実施形態に類似する磁気モジュールの別の実施形態を描写する断面側面図である。図５１（ｄ）は、図５１（ａ）および５１（ｂ）に描写される実施形態に類似する磁気モジュールの別の実施形態を描写する斜視図である。 図５２（ａ）～５２（ｃ）は、流体チャネルの周りに形成された磁気構造体および流体チャネルの周りに形成された磁気構造体を含む磁気デバイスの実施形態を描写する断面側面図である。図５２（ａ）では、パターン化層が、永久磁場を作り出す硬磁性材料を含み得る。図５２（ｂ）は、例えば、図５２（ａ）に示されるようなマイクロ流体チャネルおよび磁気構造体と伝導性コイルとを含む磁気デバイスの一部分の別の実施形態を描写する断面側面図である。図５２（ｃ）は、多層構造体における１つ以上の層として、例えば、図５２（ａ）および５２（ｂ）に示されるようなマイクロ流体および磁気構造体を含む磁気デバイスの実施形態を描写する。 図５３は、磁気システムとしてまたはその一部として磁気デバイスの実施形態を描写する概略図である。 図５４（ａ）～５４（ｂ）は、それぞれ、磁気構造体の実施形態を描写する分解斜視図および非分解斜視図である。 図５５（ａ）～５５（ｂ）は、それぞれ、磁気構造体の実施形態を描写する分解斜視図および非分解斜視図である。 図５６は、磁気構造体および磁気構造体からの信号を受信して処理するための回路の実施形態を描写する回路概略図である。 図５７は、磁気構造体および電気信号を生成して磁気構造体に提供するための回路の実施形態を描写する回路概略図である。 図５８は、電気信号を生成して伝導性コイルに提供するための回路の実施形態を描写する回路概略図である。 図５９は、磁気構造体および磁気構造体からの電気信号に基づいて信号を送信するための回路の実施形態を描写する回路概略図である。 図６０は、磁気センサおよび磁気センサによって検知される磁場を表わす出力を提供する増幅回路の実施形態を描写する回路概略図である。 図６１は、磁気センサおよび磁気センサによって検知される磁場を表わす出力を提供する増幅回路の実施形態を描写する回路概略図である。 図６２は、磁気センサおよび磁気センサによって検知される磁場を表わす出力を提供する増幅回路の実施形態を描写する回路概略図である。 図６３は、磁気センサおよび磁気センサによって検知される磁場を表わす出力を提供する増幅回路の実施形態を描写する回路概略図である。 図６４は、磁気センサおよび磁気センサによって検知される磁場を表わす出力を提供する増幅回路の実施形態を描写する回路概略図である。 図６５は、磁気センサおよび磁気センサを駆動するために使用され得るドライバ回路の実施形態を描写する回路概略図である。

磁気デバイスの実施形態は、改善されたデバイス領域の利用、製造可能性、信頼性、性能、または費用のうちの１つ以上を提供するために改善された様態で磁気構造体を組み込み得る。磁気デバイスは、磁気構造体、別のデバイス構造体、および関連する回路を含み得る。

磁気構造体は、磁気デバイスの環境と磁気的に相互作用し得る。磁気構造体は、磁場を生成すること、または磁場に対して応答性であることなどの選択された磁気特を有する材料の層を含み得る。その層は、選択された形状を有する１つ以上の別個の層部分を提供するようにパターン化され得、選択された磁気特性を提供するように他の層と組み合わされ得る。磁気構造体は、例えば、磁気の検知、磁束のチャネリング、磁束の集束、磁気の遮蔽、磁気的に作動される動き等の機能を提供し得る。

デバイス構造体は、例えば、磁気構造体を構造体的に支持するために、磁気構造体の動作を可能にするために、または磁気構造体を磁気デバイスにより有利に一体化するために、所定の様態で、磁気構造体に物理的に接続されるあるいはそれに対して配設されるデバイスの別の構造体であってもよい。デバイス構造体は、例えば、基板、基板上の層、基板内の凹部もしくは開口、または基板上のキャップ等を含んでもよい。デバイス構造体はまた、任意選択的に、磁気構造体および／または磁気デバイスの環境と相互作用してもよい。例えば、デバイス構造体は、磁場を生成するために伝導性コイルを含んでもよい。デバイス構造体はまた、パッケージおよびモジュール要素を含んでもよい。

関連する回路が、例えば、磁気デバイスの信号の受信、提供、調整、または処理などの機能を提供するために磁気構造体および他のデバイス構造体のうちの一方または両方に電気的に接続されてもよい。回路は、増幅回路、アナログデジタル変換器、デジタルアナログ変換器、ドライバ回路、プロセッサ、コントローラ等のうちの１つ以上を含み得る。回路は、同じ基板上の磁気構造体と一体化されてもよく、または別の基板上に設けられてもよい。回路はまた、例えば、パッケージ化されたデバイスまたはモジュールなどのデバイス内に別個の構成要素として提供されてもよい。

図１は、改善されたデバイス領域の利用、製造可能性、信頼性、性能、または費用のうちの１つ以上を提供するために改善された様態で磁気構造体２４を組み込む磁気デバイス２０の実施形態を描写する。磁気デバイス２０は、磁気構造体２４、別のデバイス構造体２８、および関連する回路３２を含み得る。磁気構造体２４は、磁気デバイス２０の環境と磁気的に相互作用２５し得る。デバイス構造体２８は、所定の様態で、磁気構造体２４に物理的に接続されるまたはそれに対して配設されるデバイス２０の別の構造体であり得る。デバイス構造体２８はまた、任意選択的に、磁気デバイス２０の環境と相互作用２９してもよい。関連する回路３２が、１つ以上の機能、例えば、信号の提供、受信、調整、または処理などを提供するために磁気構造体２４および他のデバイス構造体２８のうちの一方または両方に電気的に接続２７、３１され得る。回路３２はまた、データを磁気デバイスから受信するまたは磁気デバイスに提供するために磁気デバイスの外部に電気的に接続３３され得る。

磁気構造体は、例えば、磁場の生成または磁場に対する応答の生成などの選択された磁気特性を有する材料の層を含み得る。

例えば、その材料は、一時的または永久磁場を生成し得る。一時的磁場を生成する材料は、軟磁性材料として称され得、永久磁場を生成する材料は、硬磁性材料として称され得る。軟磁性材料は、例えば、強磁性材料、フェリ磁性材料等を含み得る。強磁性材料は、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、ガドリニウム等を含み得る。フェリ磁性材料は、例えば、マンガン、銅、ニッケル、鉄等のフェライトを含み得る。硬磁性材料は、アルニコ、ＳｍＣｏ、ＮｄＦｅＢ等を含み得る。

その材料は、磁場に対する選択された導磁性、例えば、所定の閾値を上回る導磁性などを有し得る。磁場に対する選択された導磁性、例えば、所定の閾値を上回る導磁性などを有する磁気材料は、軟磁性材料等を含み得る。

材料は、その材料によって経験される磁場に応じて変動する電気特性を有することによって磁場に対する応答を生成し得る。かかる材料は、磁場に応じて変動する電気抵抗を有する磁気抵抗材料を含み得る。磁気抵抗材料は、例えば、異方性磁気抵抗材料、巨大磁気抵抗材料等を含み得る。異方性磁気抵抗材料は、例えば、ニッケル鉄等を含み得る。巨大磁気抵抗材料は、例えば、ペロブスカイト型マンガン酸化物等を含み得る。磁気抵抗材料の１つ以上の層はまた、複合磁気抵抗構造体を形成するように他の材料の１つ以上の層と共に配設されてもよい。かかる複合磁気抵抗構造体は、例えば、巨大磁気抵抗構造体、トンネル磁気抵抗構造体等を含み得る。

本明細書に記述される磁気デバイスの実施形態のいずれかの磁気構造体は、本明細書に記述される磁気特性のいずれか、例えば、数ある特性の中でも、本明細書に記述されるような磁場の生成または磁場に対する応答の生成のいずれかなどを有する材料を含み得る。いくつかの実施形態では、磁気デバイスが、一定の選択された磁気特性を有する材料を具体的に利用することによって選択された機能を提供し得る。

材料の層は、磁気構造体の特定の磁気特性を提供するために、層に外周部、境界、または形状を付与するようにパターン化され得る。特定の磁気特性は、特定の空間的方向または配向に沿って磁場を生成するまたはそれに応答する能力を含み得る。

図２（ａ）～２（ｋ）は、選択された外周部、境界、または形状を提供するようにパターン化された層の上面図を描写する。図２（ａ）～２（ｃ）は、それぞれ、十字形状、円形、および、正方形または長方形形状４０、４４、４８を有するパターン化層の実施形態を描写する。図２（ｄ）～２（ｅ）は、あるパターンまたはアレイに、例えば、図２（ｄ）のように互いに向いて配設された部分のサブセットを伴って、または図２（ｅ）のようにそれらの間に特徴的な間隔を有するアレイなどに配設された、複数の別個の長方形、正方形、または線形部分５２を有するパターン化層の実施形態を描写する。図２（ｆ）～２（ｇ）は、図２（ｆ）のように同心リング６０を形成する複数の別個の部分、または図２（ｇ）のように中心が位置合わせされた長方形もしくは正方形形状の輪郭を描くストライプ部６４を有するパターン化層の実施形態を描写する。図２（ｇ）～２（ｈ）は、図２（ｇ）のようにリングの輪郭を描くように配設された複数の別個の弓形セグメント６８、あるいは図２（ｈ）のように正方形もしくは長方形の輪郭を描くように配設された複数のＬまたはＴ形セグメント７２を有するパターン化層の実施形態を描写する。図２（ｊ）は、前後の経路に従う単一の一体型セグメントを形成するように共に接続された複数の線形部分７６を有するパターン化層のある実施形態を描写する。図２（ｋ）は、螺旋形状８０を有するパターン化層のある実施形態を描写する。

パターン化層の更なる実施形態は、１つ以上の層部分の他の配設を含んでもよい。材料のパターン化層は、図２（ａ）～２（ｋ）に描写される例示的な形状または他の形状のいずれかのうちの複数の配設を含んでもよい。例えば、パターン化層は、一次元または二次元での形状の実例間の特徴的な周期的間隔を有する一次元または二次元アレイに配設された複数の形状を含んでもよい。更なる実施形態は、図２（ｆ）～２（ｇ）における形状の単一のリングまたはストライプ部のみ、異なる配設にある図２（ｈ）～２（ｉ）に示される１つ以上の弓形、Ｔ形状、もしくはＬ形セクション、または異なる経路に従うように接続された図２（ｅ）および２（ｊ）におけるものに類似する複数の線形もしくは他のセグメントを含んでもよい。

材料のパターン化層はまた、層の外周部、境界、または形状が画定される平面に垂直な選択された高さ特徴を有し得る。選択された高さ特徴は、磁気構造体の特定の磁気特性、例えば、特定の空間的方向もしくは配向に沿って磁場を生成するまたはそれに応答する能力などを提供し得る。

図３（ａ）～３（ｃ）は、層の外周部、境界、または形状が画定される平面に垂直な選択された高さ特徴を有するパターン化層の実施形態の断面側面図を描写する。描写された断面は、層の外周部、境界、または形状が画定される平面に平行な軸に沿って、例えば、図２（ｃ）および２（ｅ）に描写されるＡ－ＡもしくはＢ－Ｂ軸に沿って、または図２（ａ）～２（ｋ）の形状の平面における他の方向にある他の軸などに沿って取られたパターン化層の断片を表わし得る。図３（ａ）は、形状を画定する平面に平行な軸８２に沿う層の形状を画定する平面に垂直な方向に実質的に一定の高さ８１を有するパターン化層のある実施形態を描写する。実質的に一定の高さは、軸に沿ってパターン化層の実質的に一定の磁気特性を提供し得る。

図３（ｂ）～３（ｃ）は、形状を画定する平面に平行な軸に沿って変動する層の形状を画定する平面に垂直な方向に高さを有するパターン化層の実施形態を描写する。図３（ｂ）では、パターン化層が、実質的にゼロから所定の高さ８３まで変動する高さを有し得、図３（ｃ）では、パターン化層が、第１の所定の高さ８６から、第１の所定の高さとは異なる第２の所定の高さ８７まで変動する高さを有し得る。パターン化層の高さはまた、軸８５、８９に沿う距離の選択された関数に従って変動し得る。図３（ｂ）～３（ｃ）では、高さが、軸８５、８９に沿う距離の線形関数として変動し得る。他の実施形態では、高さが、軸８５、８９に沿う距離の他の関数、例えば、非線形関数、階段関数等に従って変動してもよい。変動する高さは、それに対応して、軸に沿うパターン化層の変動する磁気特性を提供し得る。例えば、変動する高さの実施形態は、軸に沿って対象の位置検出または電流検知を提供するように、軸に沿って磁場を生成するまたはそれに応答するために使用されてもよい。

材料のパターン化層は、複合層を形成するように１つ以上の他の層との一体型の様態で形成されてもよい。図４（ａ）～４（ｂ）は、それぞれ、材料の別の層との一体型の様態で形成された材料のパターン化層の実施形態の斜視図および断面側面図を描写する。材料のパターン化層は、他の材料８８が磁気層の別個の部分８４間の空間を占有するように、他の材料８８内に埋め込まれた複数の別個の部分８４を含み得る。材料のパターン化層は、任意選択的に、複合層の第１の表面または境界において露出された第１の組の表面９２、および複合層内の他の材料８８によって覆われた第２の組の表面９６を含んでもよい。材料８８の他の層は、選択された磁気特性を有する材料または別の種類の材料であってもよい。

複合層は、特定の磁気、電気、または構造体的特性を提供し得る。第２の材料８８がまた選択された磁気特性を有する材料である実施形態では、第２の材料８８が、複合層の特定の磁気特性を提供するために材料のパターン化層８４の磁気特性を変え得、例えば、増大し得、減少し得、または他の場合には設定し得る。第２の材料８８が別の種類の材料である実施形態では、第２の材料８８がまた、複合層の特定の磁気特性を提供するために材料のパターン化層８４の磁気特性を変え得るか、代替的に、構造体的または電気的特性を複合層に提供し得る。

パターン化層の埋め込まれた部分はまた、選択された断面積を有し得る。図４（ａ）～４（ｂ）では、埋め込まれた部分が、丸いまたは半円形断面積を有し得る。他の実施形態では、埋め込まれた部分が、他の断面積、例えば、正方形、長方形、または台形断面積等のうちの１つ以上を有し得る。

埋め込まれた部分の断面積はまた、軸に沿う選択された不変性を有し得る。図４（ａ）～４（ｂ）では、埋め込まれた部分は、それらの部分が位置合わせされた長手方向軸９４に沿って実質的に一定の断面積を有し得る。図４（ｃ）は、埋め込まれた部分が、所定の様態で、例えば、線形様態などで、長手方向軸９７に沿って変化する幅９５を有する断面積を有し得る、複合層の別の実施形態の断面上面図を描写する。図４（ｄ）は、埋め込まれた部分が、所定の様態で、例えば、線形様態などで、長手方向軸１０１に沿って変化する高さ９９を有する断面積を有し得る、複合層の別の実施形態の断面側面図を描写する。

選択された磁気特性を有する材料の層は、選択された形態を有する表面を含み得る。選択された形態は、特定の磁気、電気、または構造体的特性を層に提供し得る。図５（ａ）は、複数の突出部１０４および凹部１０８を備える上面１００を有する材料の層１０２の断面図を描写する。複数の突出部１０４が、複数の凹部１０８であり得るような、それらの間の特徴的な周期的間隔を有するアレイに、形成され得る。突出部１０４および凹部１０８は、互いに交互配置され得る。選択された形態を有する材料の層がまた、上述したように、複合層を形成するように１つ以上の追加的な層との一体型の様態で形成されてもよい。図５（ｂ）～５（ｄ）は、材料の別の層との一体型の様態で形成された選択された形態を有する材料のパターン化層の断面図を描写する。図５（ｂ）では、パターン化層１０２の突出部１０４が、材料の第２の層１１８の上面１２０より上方に露出される部分１１６を含み得る。図５（ｃ）では、パターン化層１０２の突出部１０４および材料の第２の層１２４の上面１２８が、実質的に同じ高さに位置し得る。図５（ｄ）では、材料の第２の層１３２が、パターン化層の突出部１０４を完全に囲み得る。

選択された磁気特性を有する材料の層は、特定の磁気特性を提供するために選択された構成に従って位置合わせした磁気極性を有する複数の別個の部分を含み得る。図６（ａ）～６（ｄ）は、位置合わせした磁気極性を有する複数の別個の部分を含むパターン化層の実施形態の上面図を描写する。図６（ａ）は、二次元アレイに配設された複数の別個の部分１３６であって、それぞれが、同じ方向に位置合わせした磁極軸を有する、別個の部分１３６含むパターン化層の実施形態を描写する。図６（ｂ）～６（ｃ）は、同じ第１の方向に位置合わせした磁極軸をそれぞれ有する、アレイに配設された第１の複数の別個の部分１４０、１４８、および同じ第２の方向に位置合わせした磁極軸をそれぞれ有する、同様にアレイに配設された第２の複数の別個の部分１４４、１５２を含むパターン化層の実施形態であって、第１および第２の方向が互いに垂直である、実施形態を描写する。図６（ｄ）は、第１および第２の垂直方向にそれぞれ位置合わせした磁極軸を有する第１および第２の複数の別個の部分１５６、１６０、ならびに第３および第４の垂直方向にそれぞれ位置合わせした磁極軸を有する第３および第４の別個の部分１６４、１６８を含むパターン化層の実施形態を描写する。

本明細書に記述される磁気デバイスの実施形態のいずれかの磁気構造体は、数ある特性の中でも、本明細書に記述されるパターン化層の特性のいずれか、例えば、図２～６およびそれらの様々なサブ図面（すなわち、（ａ）、（ｂ）等）のいずれかに関して記述されるパターン化層の特性のいずれかなどを有するパターン化層を含み得る。

磁気構造体は、磁気構造体を構造体的に支持すること、磁気構造体の動作を可能にすること、または他の場合では磁気構造体を磁気デバイスに一体化することのうちの１つ以上のような所定の様態で、磁気デバイスの別の構造体に対するその物理的接続または配設を通して部分的に磁気デバイスに組み込まれてもよい。

磁気構造体は、基板の構造体に対して接続または配設され得る。図７は、基板の構造体に対して接続または配設されている磁気構造体を有する基板をベースとした磁気デバイスとして磁気デバイス１６１の実施形態を描写する。磁気デバイス１６１は、１つ以上の基板１６７、磁気構造体１６３、および関連する回路１６９を含み得る。

基板は、１つ以上の基板構造体１６５、例えば、表面、凹部、側面等のうちの１つ以上などを含み得る。磁気構造体は、所定の様態で１つ以上の基板構造体に対して物理的に接続または配設され得る。

磁気デバイスはまた、任意選択的に、１つ以上の他の構造体１７１、例えば、コイル、キャップ、微小機械構造体、アンテナ等を含んでもよい。磁気構造体は、所定の様態で、物理的に他の構造体に接続され得るかまたはそれに対して配設され得る。

回路は、磁気構造体または他のデバイス構造体の信号の提供、受信、調整、または処理等のために、磁気構造体および他のデバイス構造体のうちの一方または両方に電気的に接続され得る。回路はまた、例えば、磁気デバイスの構成要素を制御するためにデータを受信すること、例えば、磁気構造体における磁場を設定するもしくは変えるための磁場を提供することなど、または、磁気デバイスの構成要素からデータを送信すること、例えば、磁気構造体によって生成された電気信号に基づいてデータを送信することなどのうちの１つ以上などのように、磁気デバイスの外部の電気信号を提供または受信し得る。

基板は、半導体を含み得る。例えば、基板は、集積回路を製造するために利用されるような半導体基板であってもよい。いくつかのかかる実施形態では、磁気デバイスが、集積回路の一部であってもよい。基板は、代替的にまたは加えて、他の種類の材料、例えば、絶縁体、ガラス、セラミック等のうちの１つ以上などを含んでもよい。例えば、基板は、例えば、絶縁体上シリコンの回路を製造するために利用されるような絶縁体、例えば、表示部および他のデバイスを製造するために利用されるようなガラス、または例えば、ハイブリッド回路を製造するために利用されるようなセラミックを含み得る。

磁気デバイスは、その上またはその周りに磁気構造体および回路が形成される単一基板を含んでもよい。例えば、一実施形態では、磁気デバイスが、磁気構造体および関連する回路の両方を含む単一集積回路であってもよい。代替的に、磁気デバイスは、２つ以上の基板を含んでもよい。例えば、磁気デバイスは、その上またはその周りに磁気構造体が形成される第１の基板１６７ａ、およびその上またはその周りに回路が形成される第２の基板１６７ｂを含んでもよい。

本明細書に記述される磁気デバイスの実施形態のいずれかは、本明細書に記述される基板の実施形態のいずれかに従う１つ以上の基板を含み得る。

磁気構造体は、基板上に形成され得る他の回路に関して所定の様態で基板上に形成された選択された磁気特性を有する材料のパターン化層を含み得る。実施形態では、パターン化層が、能動回路を伴わずに基板の１つ以上の領域上に形成されてもよい。図８（ａ）～８（ｂ）は、能動回路を伴わない１つ以上の領域１７６、１７８、および能動回路を伴わないまたはそれのために能動回路が計画される１つ以上の領域１８０、１８２を含む基板１７２、１７４が提供された後の、磁気デバイスを製作する方法の第１の段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。能動回路は、電動集積回路デバイス、例えば、トランジスタなどを含み得る。能動回路を伴わない１つ以上の領域１７６、１７８は、材料のパターン化層の形状と同じ形状を有し得るか、またはそれを包含し得る。基板１７２、１７４は、例えば、基板の上部上の層を除去すること、または他の場合では、材料のパターン化層をより効果的に受信するように領域を調整することなどによって、能動回路を伴わない１つ以上の領域１７６、１７８を生成するように処理され得る。図８（ｃ）～８（ｄ）は、材料のパターン化層１８６、１８８が、能動回路を伴わない１つ以上の領域において図８（ａ）～８（ｂ）における基板上に形成された、製作の方法の第２の段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。層１８６、１８８は、上述したように様々な形状を呈し得る。層１８６、１８８は、能動回路の材料との磁気材料の相互汚染を防ぐまたは削減するために、別個の処理装置において、または両方とも、能動回路と別個の時間に、能動回路を伴わない領域内に形成され得る。

他の実施形態では、パターン化層が、基板上で能動回路と同じ領域内に形成されてもよい。例えば、パターン化層は、基板上に形成された能動回路を含有する１つ以上の層の上または下の層として形成されてもよい。

パターン化層はまた、基板の裏側に形成されてもよい。基板の裏側は、能動回路を含んでもよい。パターン化層は、複数の集積回路または他の基板デバイスのために同時に基板ウェハの裏側に形成されてもよい。図９（ａ）は、複数の集積回路または他の基板デバイスが処理後に半導体ウェハ１９２から最終的に分離され得る、半導体ウェハ１９２の下面図の実施形態を描写する。図９（ｂ）は、選択された磁気特性を有する材料の層１９６が実質的にウェハの裏面全体にわたって形成された後の製作段階における図９（ａ）のウェハの下面図の実施形態を描写する。図９（ｃ）は、ウェハがそれに分離され得る複数の集積回路または他の基板デバイスのそれぞれのためにウェハの裏側に、層がパターン化層形状２００を形成するようにパターン化された後の、製作の更なる段階における図９（ａ）～９（ｂ）のウェハの下面図の実施形態を描写する。

磁気構造体は、基板に取り付けられ得る別個の構造体として形成され得る。図１０（ａ）は、別個の構造体として形成されたパターン化層２０４の実施形態を描写する。別個の構造体は、別個の構造体への磁気層の穴あけ、鋳造、めっき、圧延、または堆積等のうちの１つ以上によって形成され得る。層はまた、別個の構造体として対応する基板上に形成されてもよい。図１０（ｂ）は、別個の構造体として対応する基板２１２上に形成されたパターン化層２０８の実施形態を描写する。基板２１２は、層２０８と同じもしくはそれに対応する境界または形状を有し得る。基板２１２はまた、層２０８に構造体的支持を提供し得、ならびに層２０８の製作を容易にし得る。

磁気デバイスは、基板に取り付けられた別個の磁気構造体を含み得る。図１１は、基板２１６に取り付けられた別個の磁気構造体を含み得る磁気デバイスの実施形態を描写する。

磁気構造体はまた、物理的に他のデバイス構造体に接続され得るまたはそれに対して配設され得る。実施形態では、他のデバイス構造体が、伝導性コイルであってもよい。磁気構造体は、磁気構造体および伝導性コイルの間に磁気、電気、または構造体的相互作用のうちの１つ以上を提供するために所定の様態で伝導性コイルに対して位置し得る。例えば、伝導性コイルは、磁気構造体における磁場を設定するまたは変化させるために磁場を提供するように動作され得る。伝導性コイルはまた、磁気構造体によって生成された電気信号に基づいてデータを通信するための、例えば、磁気構造体によって検知される磁場または電流を表わすデータを送信するためのトランスミッタとして動作し得る。

図１２は、磁気構造体２２０および伝導性コイル２２４の実施形態の上面図を描写する。磁気構造体２２０は、伝導性コイル２２４の部分２２８に関して所定の様態で位置し得る。例えば、磁気構造体２２０は、伝導性コイル２２４のセクション２２８の上または下に位置し得る。伝導性コイル２２４のセクション２２８は、実質的に同じ方向に流れる電流を伴う複数の伝導性セグメント２３２ ２３２を含み得る。伝導性コイル２２４は、実質的に同じ方向に流れる電流を伴う複数の伝導性セグメントを有するセクションを作り出すために、例えば、螺旋または他の巻き付けパターンなどのようなパターンに形成された金属などの伝導性材料の層を含み得る。

磁気デバイスは、例えば、半導体または他の基板などの基板の同じ側の上に組み込まれた磁気構造体および伝導性コイルを含み得る。図１３は、基板２３６の第１の側に形成された磁気構造体２２０および伝導性コイル２２４を含み得る磁気デバイスの実施形態を描写する。

磁気構造体および伝導性コイルはまた、基板の異なる領域または異なる側の上に組み込まれ得る。図１４（ａ）～１４（ｃ）は、基板２４８の両側の上に磁気構造体２４０および伝導性コイル２４４を組み込んでいる磁気デバイスの別の実施形態を描写する。図１４（ａ）は、基板２４８の第１の側の層として形成された伝導性コイル２４４を示す、磁気デバイスの上面図を描写する。図１４（ｃ）は、基板２４８の第２の側にパターン化層として形成された磁気構造体２４０を示す、磁気デバイスの下面図を描写する。図１４（ｂ）は、基板２４８の第１の側の層として伝導性コイル２４４および基板２４８の第２の側の磁気層２４０を示す、磁気デバイスの側面断面図を描写する。基板２４８はまた、任意選択的に、例えば、基板の第１または第２の側のいずれかなどに、能動回路２５２を含む領域を含んでもよい。図１４（ｃ）では、能動回路２５２を含む領域が、磁気層２４０を含むものとは別個の領域内の基板２４８の第２の側に含まれ得る。

伝導性コイルは、任意選択的に、複数の層として形成されてもよい。図１４（ｄ）は、図１４（ａ）～１４（ｃ）のものに類似する磁気デバイスの別の実施形態の側面断面図を描写するが、基板２６０の第１の側から基板２６０の第２の側まで延在する複数の層として形成された伝導性コイル２５６を示す。

磁気構造体が伝導性コイルのセクションの上または下に位置する実施形態、例えば、図１２、１３、および１４（ａ）～１４（ｄ）のものなどが、磁気構造体における磁場を設定するまたは変化させるように磁場を提供する動作に有用であり得る。磁気構造体が、基板の、伝導性コイルとは異なる領域または異なる側に位置し得る実施形態、例えば、図１４（ａ）～１４（ｄ）、および（以下に記述される）３４のものなどが、磁気構造体によって生成された電気信号に基づいてデータを通信するためのトランスミッタとして伝導性コイルの動作に有用であり得る。代替的に、磁気デバイスは、磁気構造体によって生成された電気信号に基づいてデータを通信するためのトランスミッタとして動作するために伝導性コイル以外の構造体および／または回路、例えば、アンテナ、トランスミッタ回路等のうちの１つ以上などを含み得る。

磁気デバイスは、磁気構造体を、それがデバイス構造体、例えば、基板構造体または他のデバイス構造体などにおける開口と物理的に位置合わせされるような所定の様態で組み込んでもよい。図１５は、基板２６８上に形成されたパターン化層２６４を有する磁気デバイスの実施形態を描写する。パターン化層２６４および基板２６８のそれぞれは、層２６４の上面または基板２６８から層２６４の下面または基板２６８まで延在する開口２７２、２７４を含み得る。なおその上に、パターン化層２６４は、パターン化層２６４における開口２７２が基板２６８における開口２７４と位置合わせするように、基板２６８に対して位置付けられ得る。開口２７２、２７４の位置合わせは、磁気デバイスの片側から他方側へと開口２７２、２７４を通る別の構成要素またはデバイスのための移動の経路を作り出し得る。

磁気構造体および別のデバイス構造体における開口の位置合わせは、磁気デバイスのための製作プロセスの結果として達成され得る。図１６（ａ）～１６（ｃ）は、磁気デバイスを製作する方法の様々な段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。図１６（ａ）は、基板２６８が提供された後の、方法の第１の段階における磁気デバイスの実施形態の断面側面図を描写する。図１６（ｂ）は、パターン化層２６４が基板２６８上に形成された後の、方法の第２の段階における磁気デバイスの断面側面図を描写する。パターン化層２６４は、異なる手法で、例えば、パターン化層の堆積、めっき、または成長等のうちの１つ以上などによって形成され得る。図１６（ｃ）は、開口２７２、２７４がパターン化層２６４および基板２６８を通して形成された後の、方法の第３の段階における磁気デバイスの実施形態の断面側面図を描写する。開口２７２、２７４は、同じプロセスによって、例えば、開口を形成するように材料のエッチング、穿孔、または他の場合では除去のうちの１つ以上を行うことなどによって、パターン化層２６４および基板２６８の両方に形成され得る。同じプロセスを使用してパターン化層２６４および基板２６８の両方を通る開口２７２、２７４を形成することは、開口２７２、２７４を形成する効率的な方法と、パターン化層２６４および基板２６８における開口２７２、２７４の正確な位置合わせとの両方を提供し得る。

磁気デバイスはまた、選択された磁気および他の機能を提供するために互いに対して配設された１つ以上の磁気構造体を含み得る。実施形態では、磁気デバイスは、磁束を選択的にチャネリングするまたは集束するための磁束集束器を提供するように配設された１つ以上の磁気構造体を含み得る。かかる磁気構造体は、磁束を選択的にチャネリングするまたは集束するように選択された磁気特性を有する材料の異なる分布で複数の別個の部分を有する１つ以上のパターン化層を含み得る。例えば、磁気構造体は、第１の磁束表面における第１の磁束集束から、第２の磁束表面における第１の磁束集束とは異なる第２の磁束集束へと磁束をチャネリングするまたは集束するための１つ以上のパターン化層を含み得、第２の磁束表面は、第１の磁束表面とは異なる分布または面積を有する。

図１７（ａ）は、磁束集束器を提供するように構成された磁気デバイスの実施形態の上面図を描写し、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）の軸に沿って取られた磁気デバイスの実施形態の断面側面図を描写する。磁気デバイスは、磁束集束器２７８、磁気センサ２８２、および基板２８６を含み得る。磁束集束器２７８は、選択された次元に沿う選択された磁気特性を有する材料の異なる分布、または異なる磁束表面積のうちの１つ以上を有する複数のパターン化層を含み得る。第１のパターン化層２９０は、外側同心リングを含み得、第２のパターン化層２９４は、内側同心リングを含み得る。外側同心リングは、第１の高さまで基板２８６上に形成され得、内側同心リングは、第１の高さよりも低い第２の高さまで基板２８６上に形成され得る。結果として、外側同心リングは、内側同心リングとは異なる垂直方向における材料分布および異なる磁束表面積を有し得る。磁束集束器のパターン化層の材料は、磁場に対して比較的高い導磁性、例えば、所定の閾値を上回る導磁性などを有する材料であってもよい。

磁気センサ２８２はまた、材料のパターン化層２９８を含む磁気構造体を含み得る。磁気センサ２８２の材料のパターン化層２９８は、第１および第２のパターン化層２９０、２９４間の位置において基板２８６上に形成され得る。磁気センサ２８２はまた、以下に記述されるような電気的な相互接続および他の構成要素を含み得る。磁気センサの材料は、磁気抵抗材料であってもよい。

動作中、図１７（ａ）～１７（ｂ）の磁束集束器２７８は、磁束が選択された方向に、かつ選択された集束で、磁気センサ２８２を通過するような所定の様態で、磁気デバイスの環境内の磁場の磁束をチャネリングおよび／または集束し得る。図１７（ｂ）は、磁気デバイスの周りおよび磁気デバイスを通る空間における磁束３０２の例示的な経路を示す。磁気デバイスの上方および下方へと、磁束が、実質的に垂直方向に方向付けられ得る。磁束が磁束集束器２７８を通過する際、それは、パターン化層２９０、２９４の相対的配設の結果として描写された経路に沿って逸れ得、それは、それらの磁気特性に応じた優先的経路を磁束に提供し得る。これは、磁束が磁気センサ２８２を通過する際に実質的にまたは少なくともより水平な経路を取るような磁束の曲げを結果としてもたらし得る。選択された方向に沿って磁束をチャネリングすることおよび／または集束することは、多数の利点を提供し得、磁気センサ２８２が、垂直方向の代わりに水平方向に沿う磁場に対する動作感度を有するように構成されることを可能にすることであって、それは、センサ２８２の製作に有利であり得る、可能にすること、ならびに類似のセンサ配設を使用して垂直および水平磁場の両方を検知し得る磁気デバイスの構成を可能にすることのうちの１つ以上を含む。

磁束集束器を提供するための磁気デバイスの実施形態は、他の形状を含むパターン化層を有する磁気構造体を含み得る。図１７（ａ）～１７（ｂ）のものに類似する磁気デバイスは、図２（ａ）～２（ｋ）に描写される形状のいずれかを含むそれぞれのパターン化層をそれぞれ有する磁束集束器および磁気センサを含み得る。例えば、磁束集束器は、例えば、図２（ｇ）に描写されるような第１および第２の位置合わせした長方形、図２（ｈ）および２（ｉ）に描写されるものに類似するセグメント化された同心リングまたは位置合わせした正方形等を有するパターン化層を含み得る。

磁束集束器を提供するための磁気デバイスの実施形態はまた、変動する高さを含むパターン化層を有する磁気構造体を含み得る。図１７（ａ）～１７（ｂ）のものに類似する磁気デバイスは、例えば、図３（ｂ）～３（ｃ）に描写されるように、図１７（ａ）～１７（ｂ）における水平方向に沿って変動する図１７（ａ）～１７（ｂ）における垂直方向にある高さを有する磁束集束器または磁気センサのうちの１つ以上を含み得る。例えば、磁束集束器は、第１の位置における、例えば、外側部分の最も外側の位置などにおける、第１の高さと、第２の位置における、例えば、外側部分の最も内側の位置などにおける、第１の高さよりも低い第２の高さとの間で変動する高さを有する外側部分を有するパターン化層を含み得る。同様に、磁気センサはまた、第１の位置における第１の高さと、第２の位置における第１の高さとは異なる第２の高さとの間で変動する高さを有するパターン化層を含み得る。

磁気デバイスは、異なる経路に沿って磁束を選択的にチャネリングするまたは集束するために、磁束集束器の他の実施形態を依然として提供し得る。図１８（ａ）～１８（ｂ）は、別の磁束集束器３０６を提供する磁気構造体を含む磁気デバイスの実施形態の上面図および側面断面図を描写する。磁気デバイスは、基板３１０上にまたは基板上の層上に形成された第１の磁気構造体および第２の磁気構造体を含み得る。第１の磁気構造体は、第２の磁気構造体のために磁束を集束するまたはチャネリングする磁束集束器３０６を提供する１つ以上の別個のセグメントを含む材料の第１のパターン化層３１４を含み得る。第２の磁気構造体は、磁気センサ３１８を提供し得る。磁束集束器の材料は、例えば、所定の閾値を上回る導磁性などの比較的高い磁場に対する導磁性を有する材料であり得、磁気センサの材料は、磁気抵抗材料であってもよい。

第１のパターン化層３１４は、磁束移動のために減少する表面積を提供することによって、磁束をチャネリングすることまたは集束することを提供し得る。例えば、第１のパターン化層は、磁束入口領域３２６での第１の磁束集束から、磁束入口領域よりも小さな磁束出口領域３３２での第１の磁束集束よりも大きな第２の磁束集束へと磁束をチャネリングすることまたは集束することを提供するセグメント３２２を含み得る。第１のパターン化層はまた、磁束入口領域３４０での第３の磁束集束から、磁束入口領域よりも大きな磁束出口領域３４４での第３の磁束集束よりも小さな第４の磁束集束へと磁束をチャネリングすることまたは集束することを提供するセグメント３３６を含み得る。

他の実施形態では、磁気デバイスが、磁束集束器のなお更なる構成を提供し得る。例えば、磁気デバイスは、図１７（ａ）～１７（ｂ）または１８（ａ）～１８（ｂ）に関して上述されたものに類似する磁気構造体であって、ただし、磁束が、様々な異なる選択された方向において、例えば、垂直方向、水平方向、または別の方向などのような単一の方向において異なる集束間のうちの１つ以上に移動する際に、あるいは磁束が、例えば、水平方向から垂直方向への、垂直方向から水平方向への、または任意の第１の所定の方向から任意の第２の異なる所定の方向への方向における変化などのように、第１の方向から第２の方向へと方向を変える際に、磁束をチャネリングするまたは集束するように配設された、磁気構造体を含み得る。

上記および他の実施形態では、磁気デバイスが、磁気センサとして動作するように配設された磁気構造体を含み得る。磁気センサは、例えば、ブリッジ構成などで、１つ以上の所定の電圧と１つ以上の出力端子との間で電気的に相互接続された複数の抵抗を含み得る。それらの抵抗のうちの少なくとも１つは、磁気抵抗材料のパターン化層から形成された磁気抵抗であってもよい。磁気抵抗は、センサが露出される磁場に応じて変動する電気抵抗を有する可変抵抗であってもよい。センサの電気構成は、磁場に応じて出力端子において出力電圧を提供するために可変抵抗を利用してもよい。

図１９は、磁気センサの実施形態の電気表現を描写する概略図である。磁気センサは、供給電圧ＶＳと接地との間にブリッジ構成で配設された二対の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４を含み得、第１および第２の出力端子が、ブリッジの２つの脚の中間に取られている。それらの抵抗のうちの１つ以上、例えば、ブリッジの脚のうちの一方の上半分からの１つの抵抗Ｒ２、および脚の他方の下半分からの別の抵抗Ｒ３などは、磁気抵抗であってもよい。動作中、ブリッジは、不均衡になり得、センサによって経験される磁場に応じて可変抵抗Ｒ２、Ｒ３の抵抗値における変動の結果として出力端子間の対応する出力電圧ＶＯを提供し得る。

磁気センサとして動作するように配設された磁気構造体の実施形態は、電気抵抗性材料から形成された１つ以上の標準抵抗、例えば、基板内に形成されたポリシリコン層または拡散領域など、および磁気抵抗材料のパターン化層から形成された１つ以上の磁気抵抗を含み得る。

代替的に、磁気センサとして動作するように配設された磁気構造体の実施形態は、磁気抵抗材料のパターン化層および磁気遮蔽材料のパターン化層から形成された１つ以上の標準抵抗、ならびに磁気抵抗材料のパターン化層から形成された１つ以上の磁気抵抗を含んでもよい。

図２０（ａ）～２０（ｆ）は、例えば、図１９に描写されるような磁気センサを提供するように構成された磁気構造体の実施形態を描写する。図２０（ａ）は、磁気センサを実現するために使用され得る磁気構造体の断面側面図を描写する。磁気構造体は、基板上に形成された層の第１の表面上に形成された材料の第１のパターン化層３４８、および基板上に形成された第２の層の第２の表面上に形成された材料の第２のパターン化層３５２を含み得る。第１および第２の表面は、互いに垂直方向に露呈され得る。

第１のパターン化層３４８は、磁気センサの抵抗を実現するために使用され得る。図２０（ｃ）は、第１のパターン化層３４８の実施形態のより詳細を示す、図２０（ａ）の磁気センサの実施形態の断面上面図を描写する。第１のパターン化層３４８は、複数の別個のセグメント３５０を含み得、別個のセグメント３５０のそれぞれが、磁気センサの異なる抵抗を実現する。第１のパターン化された磁気層３４８は、第１の材料、例えば、磁気抵抗材料などを含み得る。

第２のパターン化層３５２は、第１のパターン化層３４８の選択された部分の近傍における環境内の磁場を排除する、削減する、または他の場合では変えるための磁気遮蔽として機能し得る。図２０（ｂ）は、第２のパターン化層３５２の実施形態のより詳細を示す、図２０（ａ）の磁気センサの実施形態の断面上面図を描写する。第２のパターン化層３５２はまた、複数のセグメント３５４を含み得る。セグメント３５４のそれぞれは、第１のパターン化層３４８のセグメント３５０のサブセットの対応するものと垂直に位置合わせし得る。各セグメント３５４は、磁場から第１のパターン化層３４８の対応するセグメントを遮蔽するように磁束をチャネリングし得るまたは集束し得る。第２のパターン化された磁気層３５２は、例えば、所定の閾値を上回る導磁性などの磁場に対して比較的高い導磁性を有する第２の材料、例えば、軟磁性材料を含み得る。第２のパターン化層のセグメントは、第１のパターン化層の対応するセグメントのより効果的な遮蔽を提供するために、上面図または下面図の観点から、第１のパターン化層の対応するセグメントよりも大きな表面積を占有し得る。

それ故、磁気構造体は、材料の同じパターン化層から標準および磁気抵抗の両方を提供するために使用され得る。第２のパターン化層３５２のセグメントと位置合わせした第１のパターン化層３４８の第１のセグメントのサブセットは、例えば、磁気抵抗材料などの材料を含むにもかかわらず、第２のパターン化層によって提供された磁気遮蔽の存在に起因して、センサの周りの磁場に対する感度を有しないまたは減少した感度を有する磁気センサ内に対応する抵抗、例えば、図１９における第１および第４の抵抗Ｒ１、Ｒ４などを提供し得る。第２のパターン化層３５２のセグメントと位置合わせされない第１のパターン化層３４８の第２のセグメントのサブセットは、第２のパターン化層によって提供される磁気遮蔽の存在なしに、例えば、磁気抵抗材料などの材料を含むことに起因して、磁場に対する感度を有する磁気センサ内に磁気抵抗、例えば、図１９における第２および第３の抵抗Ｒ２、Ｒ３などを提供し得る。材料の同じパターン化層から標準および磁気抵抗の両方を提供することは、第２の抵抗性材料および対応する更なる製作ステップの必要性を排除することによって磁気デバイスの製作を単純化し得る。

パターン化材料の異なる層は、異なる積層順序で設けられ得る。図２０（ｄ）は、基板上に形成された別の層の表面上に形成された材料の第２のパターン化層３５２の上方に、基板上に形成された層の表面上に形成された材料の第１のパターン化層３４８を有する磁気センサの別の実施形態の断面側面図を描写する。

第１および第２のパターン化層はまた、例えば、図２（ａ）～２（ｋ）に描写される形状構成のうちのいずれかなどの異なる形状および幾何学的構成、ならびに第１および第２のパターン化層の互いに対する様々な位置合わせを含み得る。図２０（ｅ）～２０（ｆ）は、図２０（ａ）～２０（ｄ）の実施形態のものに類似する磁気センサの第１および第２のパターン化層３５５、３５７の別の実施形態の上面図を描写するが、第１および第２のパターン化層は、異なる形状および幾何学的構成を有し得る。図２０（ｆ）では、第１のパターン化層３５５が、図２（ｄ）のものに類似する形状を有し得、長方形部分の第１のサブセットが、第１の配向に第１のアレイで配設され、長方形部分の第２のサブセットが、第１の配向に対して９０°回転された第２の配向に第２のアレイで配設される。図２０（ｅ）では、第２のパターン化層３５７が、長方形部分のサブセット全体の上に重なる単一の形状を有し得る。

磁気センサは、他の要素、例えば、図２０（ｃ）に概略形態で示される伝導体など、ならびに感度を高めるまたはその方向を選択するための伝導性ストライプを含み得る。磁気センサの実施形態はまた、異なる電気構成を含んでもよい。

磁気デバイスは、図２０（ａ）に示されるものに類似するが、他の選択された磁気機能を生じるように、互いに対して配設された第１のパターン化層および第２のパターン化層を含んでもよい。第１のパターン化層は、選択された磁気特性を有する材料、例えば、磁気抵抗材料など、または一時的もしくは永久磁場を作り出す材料を含み得る。第２のパターン化層は、磁気遮蔽材料、例えば、所定の閾値を上回る磁場に対する導磁性を有する材料などを含み得る。第１および第２のパターン化層のそれぞれは、本明細書に記述されるパターン化層特性のうちのいずれか、例えば、図２（ａ）～２（ｋ）に関して記述されたパターン化層形状のうちのいずれかなどを有し得る。更に、第１もしくは第２のパターン化層のうちの一方または両方が、かかる形状の逆を有してもよく、すなわち、これらの形状の外側の領域のみを占有してもよい。第１および第２のパターン化層の異なる組み合わせは、異なる選択された磁気機能を作り出し得る。例えば、図２０（ａ）に示されるものに類似する実施形態では、第１のパターン化層が、特定のパターン化層形状を含み得、第２のパターン化層が、実質的に同じ形状のサブセットまたは所定の度合いへとより大きくもしくは小さく縮尺されたようなサブセットを含み得る。かかる実施形態は、同じ第１のパターン化層を使用して磁気および他の機能を提供するのに有用であり得る。他の実施形態では、第１のパターン化層が、特定のパターン化層形状を含み得、第２のパターン化層が、逆の形状を含み得る。かかる実施形態は、磁場が第１のパターン化層に到達するものの、例えば、中間の隣接し得る回路などの他の構成要素には到達しないことを可能にするのに有用であり得、または第１のパターン化層に対するいくつかの他の空間的関係を有し得る。

磁気デバイスはまた、基板上に互いの上部上に積み重ねられた複数の磁気構造体を含んでもよい。図２１は、複数の積み重ねられた磁気構造体を含む磁気デバイスの実施形態の側面図を描写する。磁気デバイスは、第２の磁気構造体３６２の上部上に積み重ねられた第１の磁気構造体３５８を含み得る。積み重ねられた第１および第２の磁気構造体３５８、３６２は、例えば、基板３６６などの別のデバイス構造体の上部上に積み重ねられてもよい。積み重ねられた磁気構造体３５８、３６２は、１つ以上の絶縁または遮蔽層３７０、３７４によって分離され得る。積み重ねられた磁気構造体３５８、３６２のそれぞれは、基板３８６、３９０上に形成された選択された磁気特性を有する材料の層３７８、３８２を含み得る。

磁気デバイスはまた、基板の凹部または基板上の１つ以上の層の凹部内にあるいは少なくとも部分的にその凹部内に形成された磁気構造体を含み得る。図２２（ａ）～２２（ｂ）は、基板３９４、３９８内にまたは基板３９４、３９８上の１つ以上の層内に形成された１つ以上の凹部４０２、４０６を含む基板３９４、３９８が提供された後の、第１の製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。１つ以上の凹部４０２、４０６は、磁気層の形状と同じ形状を有するまたはその形状を包含するように形作られ得る。基板３９４、３９８は、例えば、エッチング、スパッタリング等のうちの１つ以上によって基板３９４、３９８または基板上の層から材料を除去することなどによって、１つ以上の凹部４０２、４０６を作り出すように処理され得る。図２２（ｃ）～２２（ｄ）は、選択された磁気特性を有する材料のパターン化層４１０、４１４が図２２（ａ）～２２（ｂ）に示される１つ以上の凹部内に形成された後の、第２の製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。パターン化層４１０、４１４の形状は、凹部の形状と同じであってもよい。代替的に、凹部は、異なる形状を有する層または複数の形状を有する層を含んでもよい。

磁気構造体はまた、１つ以上の凹部を共形的にコーティングしてもよく、または少なくとも部分的に共形的にコーティングしてもよい。図２３（ａ）は、複数の凹部４１５が基板内にまたは基板上の１つ以上の層内に形成される、第１の製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。複数の凹部は、例えば、周期的分離距離などに従って、非凹部表面によって互いに分離され得る。図２３（ｂ）は、パターン化層４１９が、凹部および分離表面を含む領域を共形的にコーティングするように形成された、第２の製作段階における磁気デバイスの実施形態を描写する。代替的に、パターン化層は、凹部および分離表面を含む領域の一部分のみをコーティングしてもよい。図２３（ｃ）は、パターン化層４２１が、凹部および分離表面を含む領域の一部分を共形的にコーティングするように形成された、第２の製作段階における磁気デバイスの別の実施形態を描写する。この部分的なコーティングは、部分的な領域内のみにコーティングを形成することによって直接的に、あるいは代替的に、例えば、図２３（ｂ）に描写されるようにコーティングを形成した後に、コーティングの一部分を除去することによって、形成され得る。パターン化層はまた、凹部の一部分のみをコーティングしてもよい。図２３（ｄ）は、パターン化層４２３が、凹部の一部分、例えば、凹部の底面などを共形的にコーティングするように形成された、第２の製作段階における磁気デバイスの別の実施形態を描写する。この部分的な共形的コーティングは、再度、部分的な領域内のみにコーティングを形成することよって直接的に、あるいは代替的に、例えば、図２３（ｂ）に描写されるようなコーティングを形成した後に、コーティングの一部分を除去することによって、形成され得る。

磁気デバイスは、凹部内に形成されたパターン化層の周りに配設された伝導性配線を含み得る。伝導性配線は、磁気層の周りに伝導性コイルまたは他の伝導性相互接続を提供し得る。伝導性配線は、伝導性層またはシリコン（もしくは他の基板）貫通電極（ＴＳＶ）のうちの１つ以上を含み得る。伝導性層は、水平伝導性層または垂直伝導性層のうちの１つ以上を含み得る。

図２４（ａ）～２４（ｃ）は、基板４１８、４２２、４２６を有する、第１の製作段階における磁気デバイスであって、１つ以上の凹部４３０、４３４、４３８が形成され、かつ１つ以上のＴＳＶ４４２、４４６、４５０がその凹部４３０、４３４、４３８の周りに形成される、磁気デバイスの実施形態を描写する。図２４（ｄ）～２４（ｆ）は、パターン化層４５４、４５８、４６２が１つ以上の凹部４３０、４３４、４３８内に形成された、第２の製作段階における図２４（ａ）～２４（ｃ）の磁気デバイスの実施形態を描写する。図２４（ｇ）～２４（ｉ）は、１つ以上の伝導性層４６６、４７０、４７４が、１つ以上の凹部４３０、４３４、４３８内の材料４５４、４５８、４６２上でＴＳＶ４４２、４４６、４５０間に形成された、第３の製作段階における図２４（ａ）～２４（ｆ）の磁気デバイスの実施形態を描写する。別の伝導性層が、例えば、材料４５４、４５８、４６２の周りに伝導性コイルなどを形成するために、伝導性配線の相互接続を完成させるように下部層においてまたは基板の裏側に形成され得る。

材料のパターン化層の周りの伝導性配線は、種々の構成を有するおよび種々の目的のための伝導性コイルを形成し得る。材料の周りの伝導性コイルは、材料内に磁場を生成または補強するために使用され得る。パターン化層の周りの伝導性コイルはまた、材料の磁化、例えば、磁気抵抗を実現するために使用される異方性磁気抵抗材料の磁化などの方向を設定、例えば、初期化または変更するために、使用され得る。伝導性コイルは、セグメントの１つ以上の位置においてパターン化層の１つ以上の別個のセグメントの周りに１つ以上の巻き線を含み得る。例えば、図２４（ｇ）では、伝導性コイルが、パターン化層の単一の別個のセグメントの周りに複数の巻き線４７８を含み得る。図２４（ｈ）では、伝導性コイルが、パターン化層の複数の別個のセグメントのそれぞれの周りに複数の巻き線４８２、４８４を含み得る。図２４（ｉ）では、伝導性コイルが、パターン化層の単一の連続セグメントの第１の位置の周りに第１の複数の巻き線４８８、およびパターン化層の単一の連続セグメントの第２の位置４８２の周りに第２の複数の巻き線４９２を含み得る。第１および第２の複数の巻き線４８８、４９２は、任意選択的に、磁場を異なる方向においてセグメントの第１および第２の位置に提供するために使用され得る。パターン化層の単一のセグメントの第１および第２の位置は、任意選択的に、磁束を異なる方向に生成する、伝導する、チャネリングする、または集束するために使用され得る。

選択された磁気特性を有する材料の１つ以上のパターン化層は、凹部内および凹部の周りの複数の階層に形成され得る。図２５（ａ）～２５（ｂ）は、複数の階層５００を有する凹部４９６が基板５０４内に形成される、第１の製作段階における磁気デバイスの実施形態の上面図および断面側面図を描写する。凹部４９６の複数の階層５００のそれぞれは、表面を含み得る。各表面は、基板５０４の一次平面に平行であり得る。各表面はまた、階層間の距離だけ他の階層表面からオフセットされ得る。図２５（ｃ）～２５（ｄ）は、材料の複数のパターン化層が凹部４９６内および凹部４９６の周りの複数の階層に形成される、第２の製作段階における図２５（ａ）～２５（ｂ）の磁気デバイスの上面図および断面側面図を描写する。パターン化層は、凹部４９６の内側の階層５００のうちの１つの表面上に凹部の内側に形成された１つ以上のパターン化層５０８を含み得る。図２５（ｃ）～２５（ｄ）の例示的な実施形態は、凹部４９６の内側の単一の階層５００における単一のパターン化層を描写するが、他の実施形態は、それぞれ凹部４９６の内側の異なる階層５００において、複数のパターン化層を含んでもよい。パターン化層はまた、表面境界上または凹部４９６の境界の周りに形成されたパターン化層５１２を含み得る。パターン化層５０８、５１２は、凹部４９６または凹部４９６の階層と同じ形状を有し得、その上またはその周りにそれらが形成される。パターン化層５０８、５１２は、それらが上に形成される階層の間の階層間距離に従って互いからオフセットされ得る。

磁気デバイスの実施形態は、異なる階層におけるパターン化層の存在に基づく機能を提供し得る。例えば、階層間距離だけ互いからオフセットされた異なる階層上に設けられた複数の層が、軸に沿って階層がオフセットされるその軸に応じて磁気検知を提供するために使用され得る。例えば、図２５（ｄ）における磁気デバイスは、凹部４９６の中心軸５１６に応じて磁気検知を提供し得る。これは、凹部４９６に入り得る対象の特性、例えば、中心軸５１６に対する対象の位置、または中心軸５１６に対する対象と関連付けられた電流の存在もしくはレベルなどを検知するのに有用であり得る。

異なる種類の磁気構造体が、凹部内および凹部の周りに形成され得る。図２６（ａ）～２６（ｂ）は、複数の階層５２４を有する凹部５２０が基板５２８内に形成される、第１の製作段階における磁気デバイスの実施形態の上面図および断面側面図を描写する。図２６（ｃ）は、選択された磁気特性を有する材料のパターン化層５３２が凹部５２０内の階層５２４に形成される、第２の製作段階における図２６（ａ）～２６（ｂ）の磁気デバイスの側面断面図を描写する。図２６（ｄ）は、磁気構造体５３６が凹部５２０内の別の階層５２４に配置される、第３の製作段階における図２６（ａ）～２６（ｃ）の磁気デバイスの側面断面図を描写する。磁気構造体５３６は、基板５４４上に形成されたパターン化層５４０を含み得る。図２６（ｄ）では、凹部５２０の階層５２４上に形成されたパターン化層５３２が、凹部５２０内に配置された基板５４４上に形成されたパターン化層５４０と同じ垂直高さに形成され得る。しかしながら、他の実施形態では、凹部５２０内の階層５２４上のパターン化層５３２が、凹部５２０内の基板５４４上のパターン化層５４０のものとは異なる垂直高さにあってもよい。

磁気構造体は、異なる階層に形成されたパターン化層の異なる形状またはその形状の一部分を含み得る。図２７（ａ）は、リングの輪郭を描くように配設された複数の別個の弓形セグメントを有するパターン化層５４８、５５２を含む磁気デバイスの実施形態の上面図を描写する。図２７（ｂ）は、セグメントの第１のサブセット５５６を通過する第１の軸に沿って取られた図２７（ａ）の磁気デバイスの断面側面図を描写する。セグメントの第１のサブセット５５６は、基板または基板上の層の第１の表面上に第１のパターン化層５４８として形成され得る。図２７（ｃ）は、セグメントの第２のサブセット５６０を通過する第２の軸に沿って取られた図２７（ａ）の磁気デバイスの断面側面図を描写する。セグメントの第２のサブセット５６０は、基板内または基板の層上の凹部内の第２の階層に第２のパターン化層５５２として形成され得る。パターン化層の異なる形状またはその形状の一部分を異なる階層上に形成することは、磁気デバイスの特定の機能、例えば、特定の磁気検知特性などを提供し得、異なる階層への幾何学的形状の分布を結果としてもたらす。

磁気構造体はまた、磁束集束器を提供するために凹部の周りに配設され得る。図２８（ａ）は、磁束集束器のパターン化層のうちの少なくとも１つが、凹部５６４の内側の階層の表面上に形成され得る、図１７（ａ）の磁束集束器デバイスの実施形態の断面側面図を描写する。磁束集束器のパターン化層のもう一方は、凹部５６４の周りの表面上に形成され得る。図２８（ａ）では、磁気センサがまた、凹部５６４の周りの表面上に形成され得る。しかしながら、他の実施形態では、磁気センサがまた、凹部５６４の内側の階層の表面上に形成されてもよい。図２８（ｂ）は、図２８（ａ）の実施形態に類似する、図１７（ａ）の磁気デバイスの別の実施形態の断面側面図を描写するが、磁気センサは、凹部５６４の内側の階層の表面上に形成され得る。他の実施形態は、凹部内および凹部の周りの異なる階層への磁束集束器および磁気センサの構成要素の分布の更なる変形を含んでもよい。

本明細書に記述される他の磁気デバイスはまた、１つ以上の凹部内およびその周りに構成され得る。例えば、図１８（ａ）～１８（ｂ）の磁気集束器デバイスのパターン化層のうちの１つ以上がまた、１つ以上の凹部内に形成され得る。同様に、図２０（ａ）～２０（ｆ）の磁気センサデバイスの実施形態のパターン化層のうちの１つ以上が、１つ以上の凹部内に形成され得る。

磁気構造体は、基板の裏側または基板の裏側の凹部内に位置し得る。図２９は、基板の裏側５７６の対応する凹部５７２内にそれぞれ位置する、１つ以上の磁気構造体５６８を含む磁気デバイスの断面側面図を描写する。磁気構造体５６８のそれぞれは、基板５８４上に形成されたパターン化層５８０を含み得る。磁気デバイスはまた、集積回路５９２を含み得る基板の表側に磁気構造体を電気的に接続する１つ以上のＴＳＶ５８８を含み得る。

磁気構造体はまた、傾斜面上に形成された選択された磁気特性を有する材料のパターン化層を含み得る。傾斜面は、凹部の壁の表面であり得る。傾斜面上にパターン化層を形成することは、例えば、かかる層から形成された磁気センサのための垂直または三次元感度のうちの１つ以上を可能にするように、表面の角度に応じて選択された機能を提供し得る。

図３０（ａ）は、基板６０８の凹部６０４の壁の傾斜面６００上に形成されたパターン化層５９６を含む磁気デバイスの実施形態の断面側面図を描写する。表面６００は、基板６０８の一次平面または基板６０８上の層の表面に対して所定の角度を有するように構成され得る。図３０（ｂ）は、図２９（ａ）に描写される磁気デバイスの実施形態の上面図を描写する。層５９６は、例えば、磁気センサを形成するようにパターン化され得る。凹部６０４は、パターン化層５９６と同じ形状を有し得るか、またはパターン化層５９６を包含し得る。本明細書に記述される他の実施形態と同様に、パターン化層５９６は、本明細書に記述されるパターン化層特性のうちのいずれか、例えば、図２（ａ）～２（ｋ）に関して本明細書に記述されるパターン化層形状のうちのいずれかなどを有し得る。

磁気構造体はまた、複数の異なる傾斜面上に形成されたパターン化層を含み得る。図３１（ａ）は、それぞれ、基板６３２の凹部６２８の壁の異なる傾斜面６２０、６２４上に形成された、複数のパターン化層６１２、６１６を含む磁気デバイスの実施形態の断面側面図を描写する。表面６２０、６２４のそれぞれは、基板６３２の一次平面または基板６３２上の層の表面に対して対応する所定の角度を有するように構成され得る。各壁についての所定の角度は、任意選択的に、他の壁のものとは異なってもよい。図３１（ｂ）は、図３１（ａ）に描写される磁気デバイスの実施形態の上面図を描写する。層６１２、６１６は、例えば、磁気センサを形成するようにパターン化され得る。凹部６２８は、パターン化された磁気層６１２、６１６と同じ形状を有するまたはそれを包含するように形作られ得る。

複数のパターン化層は、複数の異なる凹部の複数の異なる傾斜面上に形成されてもよい。図３２は、それぞれ、異なる凹部の壁を形成する異なる傾斜面６５２、６５６、６６０、６６４上に形成された、複数のパターン化層６３６、６４０、６４４、６４８を含む磁気デバイスの別の実施形態の上面図を描写する。パターン化層６３６、６４０、６４４、６４８のそれぞれは、異なる方向に配向された複数の別個のセグメントを含み得る。

磁気構造体はまた、基板上に取り付けられたキャップ上に形成されてもよい。図３３（ａ）～３３（ｂ）は、基板６７２上に取り付けられたキャップ６６８上に形成された磁気構造体を有する磁気デバイスの実施形態の斜視図および断面側面図を描写する。磁気構造体は、キャップ６６８の上部部分の表面上または凹部内に形成された選択された磁気特性を有する材料のパターン化層６７６を含み得る。キャップ６６８は、キャップ６６８の外側の環境から基板構造体６８０の周りの容積を部分的または完全に囲むように基板構造体６８０の上の基板６７２上に取り付けられてもよい。キャップ６６８は、基板構造体６８０の上に位置する上部部分および上部部分から基板６７２まで延在する側壁を含み得る。キャップ６６８は、任意選択的に、別の基板から形成されたキャッピング基板であってもよい。基板構造体６８０は、キャップ６６８の下に位置してもよい。基板構造体６８０は、集積回路、微小機械構造体、センサ構造体、または別の磁気構造体等のうちの１つ以上を含み得る。

磁気デバイスはまた、キャップ上の磁気構造体をキャップの下の回路構造体と電気的に相互接続するための伝導性配線を含み得る。図３３（ｃ）は、図３３（ａ）～３３（ｂ）の実施形態に類似する磁気デバイスの実施形態の断面側面図を描写するが、キャップの上面からキャップを通ってキャップの下の基板まで延在する１つ以上のＴＳＶ６８４を含む。ＴＳＶ６８４は、任意選択的に、１つ以上の伝導性層と共に、磁気構造体をキャップの下の基板構造体と電気的に相互接続してもよい。図３３（ｄ）は、図３３（ａ）～３３（ｂ）の実施形態に類似する磁気デバイスの別の実施形態の断面側面図を描写するが、キャップ上の磁気構造体をキャップの下の基板構造体まで電気的に相互接続するためにキャップの上面から基板まで延在する１つ以上のワイヤボンド６８８を含み得る。

磁気構造体はまた、キャップ上およびその周りの複数の異なる階層に形成され得る。図３４（ａ）～３４（ｂ）は、基板６９６上に取り付けられたキャップ６９２上およびその周りの複数の異なる階層に形成された磁気構造体を有する磁気デバイスの実施形態の斜視図ならびに断面側面図を描写する。第１の磁気構造体は、図３３（ａ）～（ｄ）に関して上述したようにキャップ６９２上の第１の階層に形成された第１のパターン化層７００を含み得る。第２の磁気構造体は、キャップ６９２の周りの基板６９６の凹部上またはその凹部内の第２の階層に形成された第２のパターン化層７０４を含み得る。第１の階層は、所定の距離だけ第２の階層からオフセットされ得る。第１および第２の磁気層７００、７０４は、共通の形状、例えば、同心リングまたは位置合わせした正方形もしくは長方形形状などを有し得る。第２の層７０４は、キャップ６９２を部分的または全体的に囲繞し得る。

本明細書に記述される他の実施形態と同様に、キャップ上に形成されたパターン化層は、選択された磁気機能を提供するために選択された磁気特性を有し得る。実施形態では、パターン化層が、磁気センサを形成するように配設された磁気抵抗材料を含み得る。他の実施形態では、パターン化層が、一時的または永久磁場を作り出す材料を含み得る。更なる他の実施形態では、パターン化層が、磁気遮蔽材料、例えば、所定の閾値を上回る磁場に対する導磁性を有する材料などを含み得る。

他の構造体が、磁気構造体に加えてキャップ上に形成されてもよい。図３５は、基板７２０上に取り付けられたキャップ７１６上に形成された磁気構造体７０８および伝導性コイル７１２を含む磁気デバイスの実施形態を描写する。伝導性コイル７１２は、図３５におけるように、磁気構造体７０８とは別個の領域内に形成され得るか、または磁気構造体の下方もしくは上方に形成され得る。別個の領域内に形成された伝導性コイルは、例えば、無線識別構造体を提供し得る。磁気構造体の下方または上方に形成された磁気構造体は、磁気構造体の磁気特性を設定または修正する磁場を提供するために使用され得る。

磁気デバイスはまた、キャップ上またはキャップ内に磁束集束器を提供し得る。図３６（ａ）は、基板上に取り付けられたキャップ内およびその周りに、磁束集束器を形成する第１の磁気構造体ならびに１つ以上の磁気センサを形成する１つ以上の第２の磁気構造体を含む磁気デバイスの実施形態を描写する。磁束集束器は、キャップの側壁に堆積された材料のパターン化層７１７を含み得る。パターン化層は、側壁の上部および底部まで、または上部および底部の所定の距離内まで実質的に延在し得る。磁束集束器のパターン化層は、実質的に垂直な平面に沿って形成され得る。１つ以上の磁気センサは、キャップ上および／または基板上に形成された材料のパターン化層７１５、７１９を含み得る。パターン化層は、磁束集束器のパターン化層の終端部の所定の距離内に形成され得る。磁気センサのパターン化層は、実質的に水平な平面に沿って形成され得る。磁束集束器のパターン化層は、磁場に対して比較的高い導磁性、例えば、所定の閾値を上回る導磁性などを有する材料を含み得、磁気センサのパターン化層は、磁気抵抗材料を含み得る。

動作中、磁束集束器は、磁束がパターン化層の中へとパターン化層の上および下の領域内において垂直方向７２１に移動するように磁束をチャネリングまたは集束し得る。このチャネリングまたは集束は、磁気センサが位置する磁束集束器の終端部の近くで垂直方向または類似の方向から水平方向または類似の方向７２３への磁束の局所的な移動を生じ得る。磁束のチャネリングおよび／または集束は、磁気センサが垂直方向の代わりに水平方向に沿って磁場に対する動作感度を使用して垂直磁場を検知することを可能にし得る。

図３６（ｂ）は、図３６（ａ）の実施形態に類似する磁気デバイスの別の実施形態を描写するが、磁束集束器は、キャップの側壁の表面上に堆積された材料のパターン化層７２５を含み得る。

更に、磁気構造体は、数ある実施形態の中でも、例えば、図７～４４およびそれらの様々なサブ図面（すなわち、（ａ）、（ｂ）等）などに関して、本明細書に記述される基板上に形成された磁気構造体の実施形態のいずれかに従ってキャップ上に形成され得、キャップが、基板であり、対応する基板構造体を有する。

磁気構造体はまた、微小機械構造体上にまたはその一部として形成されたパターン化層を含み得る。微小機械構造体は、ビーム、プレート、櫛、ダイヤフラム、またはギア等のうちの１つ以上を含む、種々の異なる構造体のうちの１つ以上を含み得る。パターン化層は、微小機械構造体の機械的に能動的な部分の一部または全てを形成し得る。

図３７（ａ）は、基板７２８から吊るされる微小機械ビーム７２４を形成するパターン化層を有する磁気構造体を含む磁気デバイスの実施形態を描写する。ビーム７２４は、基板７２８にビーム７２４を接続する固定部分７３２および基板７２８の別の部分の上に吊るされる懸垂部分７３６を含むカンチレバーであり得る。ビーム７２４の懸垂部分７３６は可撓性であり得、刺激に応答して基板の方へおよび基板から離れて曲がるように構成され得る。パターン化層は、永久または一時的磁場を作り出す材料を含み得る。パターン化層は、図３７（ａ）に示されるように、固定部分７３２および懸垂部分７３６の両方を含む、ビーム全体７２４を実質的に形成し得る。しかしながら、磁気構造体のパターン化層は、代替的に、微小機械デバイスの一部分のみを形成してもよい。図３７（ｂ）は、図３７（ｂ）に描写される実施形態に類似する磁気デバイスの別の実施形態を描写するが、パターン化層、例えば、ビームの懸垂部分上のパターン化層７４０などが、微小機械デバイスの一部分のみを形成し得、それは、別の材料、例えば、酸化物、ポリシリコン、または他の材料などから形成され得る。

磁気デバイスはまた、任意選択的に、基板７２８上、基板７２８内、または基板７２８の凹部内の微小機械構造体の下に形成されたパターン化層７４４を含む別の磁気構造体を含み得る。パターン化層は、永久または一時的磁場を作り出す材料を含み得る。第２の磁気構造体は、微小機械構造体７２４の磁気構造体と磁気的に相互作用し得る。他の実施形態は、微小機械構造体７２４の下に形成された第２の磁気構造体７４４を省略してもよい。

磁気デバイスは、微小機械構造体７２４の周りに基板７２８上に取り付けられたキャップ７４８を更に含み得る。キャップ７４８は、磁気デバイスの周りの環境から微小機械構造体７２４を保護するように微小機械構造体７２４を部分的または全体的に囲み得る。

磁気デバイスはまた、微小機械構造体を他のデバイス構成要素に電気的に相互接続するための伝導性配線を含み得る。伝導性配線は、図３７（ａ）に示されるように、基板７２８の微小機械構造体７２４と同じ側の他の位置に磁気構造体を電気的に相互接続する伝導性層７５２を含み得る。伝導性配線はまた、微小機械デバイスを基板の反対側の位置に相互接続する１つのまたは伝導性層およびＴＳＶを含み得る。図３７（ｃ）は、図３７（ａ）に描写される実施形態に類似する磁気デバイスの別の実施形態を描写するが、磁気デバイスは、微小機械デバイスを基板の反対側の位置に相互接続する１つのまたは伝導性層７５６およびＴＳＶ７６０を含み得る。

動作中、図３７（ａ）～３７（ｃ）に描写される微小機械ビーム構造体は、種々の機能、例えば、スイッチ、センサ等として動作するものなどを提供し得る。例えば、微小機械ビーム構造体は、例えば、磁場などの外部刺激に応答して、ビーム７２４の自由端における伝導性接触子７６４とビーム７２４の自由端の下の基板７２８上の第２の伝導性接触子７６８との間を電気的に相互接続するための磁気スイッチ、例えば、リードリレーなどとして動作し得る。微小機械ビーム構造体はまた、かかる磁場に応答したビーム構造体の偏向に応じた外部磁場を検出するために使用され得る。微小機械ビーム構造体は、例えば、磁場または加速などの刺激に応答してビーム構造体を移動することによって選択的に変化する磁場を作り出すために更に使用され得る。選択的に変化する磁場は、様々な用途、例えば、隔離されたデータリンクの実現などに使用され得る。

磁気デバイスは、磁気構造体から部分的または全体的に形成された複数の微小機械構造体を含み得る。図３８（ａ）～３８（ｂ）は、図３７（ａ）～３７（ｂ）に示されるようなものに類似するパターン化層から形成された複数の微小機械ビーム７７１、７７２を含む磁気デバイスの実施形態の上面図を描写する。図３８（ａ）では、複数のビーム７７１が、一次元アレイにおいて、同じ空間的配向で、互いに隣接して配設され得る。図３８（ｂ）では、複数のビーム７７２が、互いに対して角度を付けた、例えば、９０°または１８０°などの角度を付けた空間的配向で配設され得る。複数の微小機械構造体は、様々なデバイス、例えば、磁気スイッチの相互接続されたアレイなどを実現するように互いに対して配設され得る。例えば、図３８（ａ）の実施形態は、ビームのアレイに沿って磁場の変動に応じて機能を検出するまたは他の場合では提供するために使用され得る。図３８（ｂ）の実施形態は、全体としてビームのアレイに対する磁場の方向性に応じて機能を検出または他の場合では提供するために使用され得る。

磁気構造体から形成された微小機械ビーム構造体はまた、基板に向かっておよび基板を離れて曲がることの代わりにまたはそれに加えて、横方向に曲がるように構成され得る。微小機械ビームは、ビームの屈曲を可能にするその方向において所定の厚さを下回る寸法にビームを作ることによって、特定の方向に曲がるように構成され得る。図３９（ａ）～３９（ｂ）は、図３７（ａ）～３７（ｂ）に示されるようなものに類似するパターン化層から形成された微小機械ビーム７７３を含む磁気デバイスの実施形態の上面図および側面図を描写するが、ビームが、基板に向かっておよび基板から離れて曲げることの代わりにまたはそれに加えて、基板の一次平面に平行な方向に、左右に横方向に曲がるように構成され得る。磁気デバイスはまた、ビームの１つ以上の側に横方向に位置付けられた１つ以上の要素を含み得る。横方向要素は、移動制限構造体、電気接触子、または第２の磁気構造体のうちの１つ以上であってもよく、またはそれを含んでもよい。

磁気デバイスは、磁気構造体から形成されたおよび横方向に移動するように構成された複数の微小機械ビームを含み得る。図４０は、図３９（ａ）～３９（ｂ）に示されるようなものに類似するパターン化層から形成された複数の微小機械ビーム７７７を含む磁気デバイスの実施形態の上面図を描写する。複数のビームは、互いに対して角度を付けた、例えば、９０°または１８０°などの角度を付けた空間的配向で配設され得る。他の実施形態では、複数のビームが、例えば、図３８（ａ）に示されるようなものに類似するように、一次元アレイにおいて、同じ空間的配向で、互いに隣接して配設され得る。上述したように、複数の微小機械構造体は、様々なデバイスを実現するために互いに対して配設され得る。例えば、図４０の実施形態はまた、全体としてビームのアレイに対する磁場の方向性に応じて機能を検出するまたは他の場合では提供するために使用され得る。

磁気構造体から形成された微小機械ビームは、図３７～４０に描写されるカンチレバービーム以外の形態を取ってもよい。図４１（ａ）～４１（ｂ）は、磁気構造体から形成され得る微小機械ビーム構造体の更なる実施形態の側面図を描写する。図４１（ａ）では、ビーム構造体７７６が、構造体７７６を基板７８６に接続する、構造体７７６の両端における、第１および第２の固定部分７８０、７８４と、基板７８６の上に吊るされた懸垂部分７８８と、を含み得る。図４１（ｂ）では、ビーム構造体７９２が、構造体７９２を基板８００に接続する中心固定部分７９６と、基板８００の上に吊るされた第１および第２の懸垂部分８０４、８０８を含み得る。それぞれの場合において、ビームの懸垂部分は、磁気刺激に応答して可撓性であり得るか、曲がり得る。

図３８～４１は、パターン化層から全体的に形成されたビーム構造体を描写するが、他の実施形態では、これらの微小機械ビーム構造体が、例えば、図３７（ａ）～３７（ｂ）における比較によって示されるように、パターン化層から全体的または部分的のいずれかで形成され得る。更に、例示の明確さのさめに、図３８～４１は、本質的に、複数の微小機械構造体のみを描写するが、磁気デバイスはまた、これらの構造体の機能を可能にするおよび／または強化するような他の構成要素、例えば、図３７（ａ）～３７（ｃ）に示されるようなものに類似するキャップ、電気接続、第２の磁気構造体等のうちの１つ以上などを含み得る。

磁気構造体はまた、他の種類の微小機械構造体上にまたはその一部として形成されてもよい。例えば、磁気構造体は、微小機械ダイヤフラム上にまたはその一部として形成されてもよい。図４２（ａ）～４２（ｃ）は、基板８０３上に形成された微小機械ダイヤフラム上に形成された磁気構造体を含む磁気デバイスの断面側面図を描写する。ダイヤフラムは、基板、および基板の領域の上に吊るされた懸垂部分８０７に接続された１つ以上の固定部分８０５を含み得る。懸垂部分は、可撓性であり得、刺激に応答して基板に向かっておよび基板から離れて曲がるように構成され得る。懸垂部分は、パターン化層８１１、８１５、８１７が中に形成され得る１つ以上の凹部８０９を含み得る。パターン化層は、例えば、図４２（ａ）におけるように凹部を部分的に充填してもよく、例えば、図４２（ｂ）におけるように凹部を全体的に充填てもよく、または、例えば、図４２（ｃ）におけるように凹部から溢れ出てもよい。パターン化層は、永久または一時的磁場を作り出す材料を含み得る。

例えば、図３３～３７に示されるようなキャップはまた、例えば、図４２（ａ）～４２（ｃ）に示されるような微小機械ダイヤフラムとして構成されてもよい。

磁気構造体はまた、他の種類の微小機械構造体上にまたはその一部として形成されてもよい。例えば、磁気構造体は、微小機械スキャナ上にまたはその一部として形成されてもよい。図４３（ａ）～４３（ｂ）は、微小機械スキャナ上に形成された磁気構造体を含む磁気デバイスの上面図および下面図を描写する。微小機械スキャナは、回転可能なプラットフォーム８１９、内部作動リング８２１、および外部作動リング８２３を含み得る。微小機械スキャナは、基板または基板上の層から形成され得る。

回転可能なプラットフォームは、上面であって、その上に選択された反射率を有する材料の層が形成され得る上面と、下面であって、その上に選択された磁気特性を有する材料のパターン化層８２５およびパターン化層に接続された一組の電気接触子８２９が形成され得る下面と、１組の静電アクチュエータ構成要素８２７、例えば、駆動コム（ｃｏｍｂ）などと、を含み得る。回転可能なプラットフォームは、１つ以上のねじりバネ８３１によって内部作動リングに接続され得る。内部作動リングは、第１および第２の組の静電アクチュエータ構成要素８３２、８３３、例えば、駆動コムなどを含み得る。内部作動リングは、１つ以上のねじりバネ８３５によって外部アクチュエータリングに接続され得る。外部アクチュエータリングは、１組の静電アクチュエータ構成要素８３７、例えば、駆動コムなど、および一組の電気接触子８３９を含み得る。回転可能なプラットフォームの電気接触子は、一組のボンドワイヤ８４１によって外部アクチュエータリングの電気接触子に電気的に接続され得る。図４３（ａ）～４３（ｂ）では本質的に正方形の輪郭を有するように示されるが、回転可能なプラットフォーム、内部作動リング、および外部作動リングは、代替的に、他の輪郭、例えば、長方形、円形、または楕円形の輪郭などを有するように形成されてもよい。

パターン化層は、磁気センサを形成するように配設された磁気抵抗材料を含み得る。例示の明確さのために、パターン化層は、図４３（ｂ）では単一の正方形領域として示されるが、代わりに、本明細書に記述されるパターン化層形状構成のいずれか、例えば、磁気センサを形成するように電気的に相互接続されているおよび配設されている１つ以上のパターン化層形状などを含んでもよい。

動作中、回転可能なプラットフォームは、プラットフォームおよび内部アクチュエータリングの静電アクチュエータ構成要素への電気信号の印加に応答して第１の軸８４３の周りに回転し得る。同様に、回転可能なプラットフォームは、内部アクチュエータリングおよび外部アクチュエータリングの静電アクチュエータ構成要素への電気信号の印加に応答して第２の軸８４５の周りに回転され得る。図４４（ａ）～４４（ｃ）は、ねじりバネからオフセットされた軸に沿って取られた、磁気デバイスの断面前面図を描写する。図４４（ａ）では、回転可能なプラットフォームが、静止した状態にあり得、どちらの軸の周りにも回転がない。図４４（ｂ）では、回転可能なプラットフォームが、第１の軸の周りに回転され得る。図４４（ｃ）では、回転可能なプラットフォームが、第２の軸の周りに回転され得る。反射性層は、光源、例えば、対応する二次元パターンで回転可能なプラットフォームの上に導かれるレーザなどを走査し得る。磁気センサは、全体として磁気デバイスに対して既知の配向を有し得る、磁気デバイスの環境における磁場を検知することによって、回転可能なプラットフォームの配向を表わす出力信号を提供し得る。例示の明確さのために、ボンドワイヤ８４１が、図４４（ａ）～４４（ｃ）から省略されるが、それらは、両方の軸の周りのプラットフォームの回転に適合するように十分なサイズおよび可撓性を有すると同時に、回転可能なプラットフォーム上の電気接触子８２９および外側リング上の電気接触子８３９間の電気接続を依然として維持するように構成され得る。

本明細書に記述される磁気デバイスの実施形態のいずれかは、本明細書に記述される基板に対して物理的接続または配設のいずれか、例えば、数ある接続および配設の中でも、図７～４４およびそれらの様々なサブ図面（すなわち、（ａ）、（ｂ）等）のいずれかに関して記述される接続または配設のいずれかなどを有するパターン化層を有する磁気構造体を含み得る。

磁気デバイスは、パッケージの構造体に接続されているまたはそれに対して配設されている磁気構造体を含み得る。図４５は、パッケージの構造体に対して接続または配設されている磁気構造体を有するパッケージ化された磁気デバイスとして磁気デバイス８０１の実施形態を描写する。磁気デバイスは、パッケージ８０３、磁気構造体８０５、１つ以上の基板８０７、および関連する回路８０９を含み得る。

パッケージは、１つ以上のパッケージ構造体８１１、例えば、開口、筐体等のうちの１つ以上などを含み得る。磁気構造体は、所定の様態で１つ以上のパッケージ構造体に対して物理的に接続または配設され得る。

パッケージ化された磁気デバイスの磁気構造体、基板、基板構造体８１５、および回路は、数ある実施形態の中でも、例えば、図７～４４およびそれらの様々なサブ図面（すなわち、（ａ）、（ｂ）等）に関して上述したような、これらの構成要素の実施形態のいずれかならびに磁気デバイスの任意の他の実施形態に関して上述したそれらの相互接続および配設を含み得る。

図４６は、パッケージ化された磁気デバイスの実施形態を描写する。パッケージ化された磁気デバイスは、磁気構造体、パッケージ、および対応する回路を含み得る。磁気構造体は、基板８６０上に形成されたパターン化層８５６を含み得る。関連する回路は、１つ以上の更なる基板上に形成された集積回路８６４を含み得る。磁気構造体およびその基板は、集積回路に取り付けられ得、基板の積み重ねを形成する。

パッケージは、磁気構造体の一部分を選択的に露出すると同時にデバイスの他の部分を囲むための筐体８６８を含み得る。筐体は、磁気構造体の一部分、例えば、パターン化層の表面またはパターン化層のコーティングされた表面などをパッケージの外部の環境に露出するための開口８５７と、外部環境に対する防壁を提供するために磁気構造体または回路のうちの１つ以上の別の部分を囲む囲い込み部分８５９と、を含み得る。外部環境への磁気構造体の露出は、磁場による磁気構造体へのまたは磁気構造体からの選択的なアクセスを提供することによって、磁気構造体の磁気性能を増強し得る。磁気構造体または集積回路の他の部分を囲い込むことは、磁場、電場、もしくは電磁場による磁気構造体へのまたは磁気構造体からのアクセスを選択的に防ぐことによって、磁気構造体または集積回路の他の部分の電気性能を増強し得、あるいは外部環境からの他の種類の保護を提供し得る。パッケージはまた、パッケージおよび磁気構造体または集積回路のうちの１つ以上の端子間の電気接続を提供するために伝導性リードフレームおよびワイヤボンドを含み得る。

他の実施形態では、パッケージ化された磁気デバイスが、図４２に示されるようなものに類似してパッケージ化される、単一基板上に、例えば、かかる基板の同じまたは異なる側などに、一緒に形成された磁気構造体および回路を含み得る。

図４７（ａ）は、例えば、図４３および４４などに示されるような微小機械スキャナ上にまたはその一部として形成された磁気構造体を組み込む、パッケージ化された磁気デバイスの別の実施形態の断面図を描写する。パッケージ化された磁気デバイスは、筐体９６５と、例えば、図４３および４４に示されるような微小機械スキャナ９６９を含む基板９６７と、パッケージ基板９７１と、レンズ９７３と、１つ以上の電気相互接続９７５と、を含み得る。例示の明確さのために、微小機械スキャナ９６９が、単一の概略的な実体として示されるが、それは、図４３～４４に示される構成要素の全てを含んでもよい。筐体は、レンズを位置付けるおよび光をスキャナに入れるための開口９７７と、開口およびレンズに対してスキャナを受け入れて位置付けるための部分９７８と、を含み得る。ボンドワイヤを含み得る電気接続は、スキャナをパッケージ基板に電気的に接続し得る。図４３および４４に関して上述したように、磁気センサを形成する磁気抵抗材料のパターン化層９７９が、スキャナ上に形成され得る。

パッケージ化された磁気デバイスはまた、第２のパターン化層を含み得る。第２のパターン化層は、所定の永久または一時的磁場を提供する材料を含み得る。図４７（ｂ）および４７（ｃ）は、図４７（ａ）に示されるものに類似するパッケージ化された磁気デバイスの実施形態の断面図を描写するが、第２のパターン化層を含む。図４７（ｂ）では、第２のパターン化層９８１が、パッケージ筐体またはパッケージ基板の一部分上に形成されてもよい。動作中、第２のパターン化層は、スキャナの周りに所定の磁場を提供し得、第１のパターン化層から形成された磁気センサは、センサによって検知される磁場に基づいてスキャナの回転位置を表わす出力を提供し得る。図４７（ｃ）では、パターン化層の性質が逆であり得、第１のパターン化層９８３が、所定の磁場を提供する材料を含むスキャナ上に形成され、第２のパターン化層９８５が、磁気センサを形成する磁気抵抗材料を含むパッケージ筐体またはパッケージ基板上に形成される。かかる実施形態は、図４７（ｂ）の実施形態に類似の原理に従って動作し得るが、磁場の生成および検知が、交替された位置で行われる。

磁気デバイスは、複数の基板を組み込むモジュールの構造体に接続されているまたはそれに対して配設されている磁気構造体を含み得る。図４８は、モジュール８１７をベースとした磁気デバイスとして磁気デバイスの実施形態を描写する。磁気デバイスは、複数の基板８１９、磁気構造体８２１、および関連する回路８２３を含み得る。磁気デバイスはまた、任意選択的に、１つ以上の他の構造体８２５、例えば、コイル、キャップ、微小機械構造体、アンテナ等も含み得る。

磁気構造体は、モジュール基板のうちの１つ以上の１つ以上の構造体８２７に対して物理的に接続または配設され得る。例えば、磁気構造体は、数ある実施形態の中でも、図７～４４およびそれらの様々なサブ図面（すなわち、（ａ）、（ｂ）等）に関して上述したように、基板をベースとした磁気デバイスに関して上述した磁気構造体および基板の実施形態のいずれかならびにそれらの相互接続および配設に従って、モジュール基板のうちの１つ以上の構造体に対して物理的に接続または配設され得る。実施形態では、磁気構造体が、これらの実施形態のいずれかに従って基板のうちの１つ上に形成される一方で、複数の基板が、以下に記述されるように磁気構造体および第１の基板に接続されているならびにそれに対して配設されている更なる複数の基板を含み得る。

モジュール磁気デバイスの磁気構造体、基板、回路、および他の構造体は、他の磁気デバイスの実施形態に関して上述したこれらの構成要素の実施形態のいずれかならびにそれらの相互接続および配設を含み得る。

図４９（ａ）は、１つ以上の磁気構造体（または基板上の磁気構造体）８１６および複数の基板８２０を有する基板構造体を含み得るモジュール８１２の実施形態の斜視図を描写する。図４９（ｂ）は、図４９（ａ）に示されるモジュールの断面側面図を描写する。基板構造体は、互いの上面上に重ねられた複数の基板８２０を含み得る。実施形態では、基板構造体が、複数の積層を含む積層基板構造体であり得る。

１つ以上の磁気構造体が、基板構造体の基板に取り付けられ得る。磁気構造体８１６は、図４９（ｂ）に示されるように、磁気構造体が基板構造体内に十分に埋め込まれるように、基板構造体の基板に取り付けられ得る。代替的に、磁気構造体は、磁気構造体がモジュールの外部表面に露出されるように基板構造体の基板に取り付けられてもよい。図４９（ｃ）～４９（ｄ）は、図４９（ａ）～４９（ｂ）に示されるものに類似する磁気モジュールの実施形態の断面側面図を描写するが、磁気構造体、例えば、パターン化層の表面またはパターン化層のコーティングされた表面などが、モジュールの外部表面に露出されるように、磁気構造体が、基板構造体の基板に取り付けられ得る。図４９（ｃ）では、磁気構造体、例えば、パターン化層の表面またはパターン化層のコーティングされた表面などがモジュールの同じ側の外部表面に露出されるように、複数の磁気構造体８２４が、基板構造体の基板に取り付けられ得る。図４９（ｄ）では、磁気構造体、例えば、パターン化層の表面またはパターン化層のコーティングされた表面などが、モジュールの異なる側、例えば、反対側の外部表面において露出されるように、複数の磁気構造体８２８が、基板構造体の基板に取り付けられ得る。

モジュールはまた、磁気構造体に加えて基板構造体の基板に取り付けられた１つ以上の構成要素を含み得る。構成要素は、基板に沿ってもしくはそれを通して置かれた伝導性トレースまたはビアのうちの１つ以上によって磁気構造体に電気的に接続され得る。

磁気構造体は、複数の基板内の開口と物理的に位置合わせされ得る。図５０（ａ）は、開口が、基板の構造体の複数の基板８３６、８４０内の開口に位置合わせされた状態の、磁気構造体のパターン化層８３２を含む磁気デバイスの実施形態の分解図を描写する。基板構造体は、例えば、モジュールなどにおいて、互いの上部上に積み重ねられた複数の基板を含み得る。パターン化層は、パターン化層内の開口が、基板のそれぞれにおける開口と位置合わせされるように、２つの基板間に位置し得る。図１５～１６に関して上述したように、開口の位置合わせは、磁気デバイスの片側から磁気デバイスのもう一方側への別の構成要素またはデバイスのための移動の経路を作り出し得る。図５０（ｂ）は、図５０（ａ）に示される磁気デバイスの実施形態の側面図を描写する。パターン化層は、任意選択的に、積み重ねられた基板構造体への基板のより密なパッキングを可能にするように、基板のうちの１つ以上に形成された凹部内に位置付けられてもよい。

磁気構造体はまた、モジュール内の１つ以上の開口と物理的に位置合わせされ得る。図５１（ａ）～５１（ｂ）は、複数の基板８４８を有する基板構造体内の開口８４５と位置合わせした１つ以上の磁気構造体を含み得る磁気モジュール８４４の実施形態の斜視図および断面側面図を描写する。開口は、複数の基板８４８を通ってモジュールの片側からもう一方側へと延在し得る。磁気構造体８５２は、磁気構造体が開口に露出されるように、開口の側面において基板のうちの１つ以上に接続され得る。図５１（ｃ）は、図５１（ｂ）に描写される実施形態に類似する磁気モジュールの別の実施形態を描写する断面側面図であるが、開口が、複数の基板を通ってモジュールの片側から延在し得、モジュールの内部において終了し得、磁気構造体８５３は、磁気構造体が開口に露出されるように、開口の底部において基板のうちの１つ以上に接続され得る。図５１（ｄ）は、図５１（ａ）～５１（ｂ）に描写される実施形態に類似する磁気モジュールの別の実施形態を描写する斜視図であるが、追加的な開口８５５が、モジュールの第３の側から複数の基板を通ってモジュールの第４の側まで延在し得、その追加的な開口は、第１の開口に交わる。

磁気構造体はまた、マイクロ流体構造体と関係して提供され得る。図５２（ａ）は、マイクロ流体チャネル８５７および磁気構造体８５９を含む磁気デバイスの一部分の実施形態を描写する断面側面図である。チャネルは、第１のチャネル部分８６３の中への流体の流動を受け入れるための入口８６１と、チャネルを複数の第２のチャネル部分８６７に分離するためのチャネル構造体８６５と、第２のチャネル部分からの流体流出を提供するための複数の出口と、を含み得る。磁気構造体は、チャネルの一部分の周りに形成された１つ以上のパターン化層、例えば、チャネルを少なくとも部分的に形成する壁に接続されてまたはそれに隣接して形成されたパターン化層など、を含み得る。例えば、図５２（ａ）に描写されるように、磁気構造体は、チャネルを少なくとも部分的に形成する第１の壁に接続されてまたはそれに隣接して形成された第１のパターン化層、例えば、チャネルの上部壁の上部上に形成された層８６９など、およびチャネルを少なくとも部分的に形成する第２の壁に接続されてまたはそれに隣接して形成された第２のパターン化層、例えば、チャネルを少なくとも部分的に形成する底壁の下に形成された層８７１など、を含み得る。

パターン化層は、磁場を作り出す材料を含み得る。実施形態では、パターン化層が、永久磁場を作り出す材料を含み得る。図５２（ａ）では、パターン化層が、永久磁場を作り出す硬磁性材料を含み得る。他の実施形態では、パターン化層が、一時的磁場を作り出す材料を含み得る。かかる実施形態では、磁気デバイスがまた、材料内の磁場を設定するおよび／または変化させるような所定の様態で、パターン化層に接続されるまたはそれに対して配設されるコイルを含み得る。図５２（ｂ）は、例えば、図５２（ａ）に示されるようなマイクロ流体チャネルおよび磁気構造体ならびに伝導性コイル８７３、８７５を含む磁気デバイスの一部分の別の実施形態を描写する断面側面図である。磁気構造体は、一時的磁場を作り出す軟磁性材料を含むパターン化層を含み得る。伝導性コイルは、材料によって作り出された磁場を設定および／または補足するために、例えば、単一の磁場配向を有する静磁場、または変化する磁場配向を有する変化する磁場のうちの１つ以上などを提供するために磁場を作り出すように、磁気デバイスの関連する回路によって駆動され得る。

動作中、入口においてチャネルの中に流れる流体は、磁場に対して異なる応答を有する複数の異なる種類の粒子を含み得、磁気構造体は、磁場を提供して、異なる種類の粒子を第２のチャネル部分のそれぞれの異なるものに分離するために使用され得る。例えば、図５２（ａ）～５２（ｂ）に描写されるように、チャネル入口の中に流れる流体は、選択された印加磁場に応答して第２のチャネル部分の初めの方へ第１の方向に動き得る第１の種類の粒子８７７、および選択された印加磁場に応答して第２のチャネル部分の初めの方へ第２の方向に動き得る第２の種類の粒子８７９を含み得る。異なる種類の粒子は、それら自体の磁気特性の結果として磁場に対して異なる応答を呈し得る。他の実施形態では、流体または流体に加えられた粒子が、磁場に対する応答を呈し得、例えば、それらの密度に従って異なる種類の粒子を分離し得る、密度勾配などのような流体流動の特徴を作り出す。

磁気デバイスは、種々の構成で、例えば、図５２（ａ）～５２（ｂ）に示されるようなマイクロ流体および磁気構造体を組み込み得る。図５２（ｃ）は、多層構造体における１つ以上の層として、例えば、図５２（ａ）～５２（ｂ）に示されるようなマイクロ流体および磁気構造体を含む磁気デバイスの実施形態を描写する。多層構造体の層８８１は、種々の形態を取り得る。実施形態では、多層構造体の層が、基板上に形成された層であり得る。他の実施形態では、多層構造体の層が、例えば、磁気モジュールのような複数基板構造体の基板を含んでもよい。

磁気デバイスは、システムの構造体に接続されているまたはそれに対して配設されている磁気構造体を含み得る。図５３は、システムの構造体に対して接続もしくは配設されている磁気構造体を有するシステムとしてまたはその一部として、磁気デバイス８８３の実施形態を描写する。磁気デバイスは、磁気構造体８８５、システム構造体８８７、および関連する回路８８９を含み得る。システム構造体は、本明細書において磁気デバイスの任意の他の実施形態に関して記述される磁気構造体に接続されているまたはそれに対して配設されている構造体のいずれかを含み得る。磁気構造体、システム構造体、および回路は、これらの構成要素の実施形態のいずれかならびに本明細書に記述される磁気デバイスの任意の実施形態のそれらの相互接続および配設を含み得る。

磁気デバイスはまた、複数の位置合わせしたパターン化層を含む磁気構造体を含み得る。図５４（ａ）は、積み重ねて配設された複数のパターン化層８７２を含む磁気構造体の実施形態の分解図を描写する。パターン化層のそれぞれは、積み重ねにおいて他の磁気構造体の開口と位置合わせした開口を含み得る。パターン化層のそれぞれもまた、任意選択的に、積み重ねにおいて他の磁気構造体の境界または形状に位置合わせした境界または形状を含んでもよい。パターン化層は、例えば、図１０（ａ）～１０（ｂ）に関して上述したように、それぞれ別個に形成されたパターン化層であってもよい。図５４（ｂ）は、図５４（ａ）に描写される磁気構造体の非分解斜視図を描写する。

磁気構造体はまた、他の層と組み合わせて配設された複数の位置合わせしたパターン化層を含み得る。図５５（ａ）は、積み重ねにおいて他の層８８０と組み合わせて配設された複数のパターン化層８７６を含む磁気構造体の実施形態の分解図を描写する。パターン化層および他の層のそれぞれは、積み重ねにおいて他の層の開口と位置合わせした開口を含み得る。パターン化層のそれぞれもまた、任意選択的に、積み重ねにおいて他の磁気構造体の境界または形状に位置合わせした境界または形状を含んでもよい。パターン化層は、上述したように、例えば、対応する基板などを用いてまたは用いずに、それぞれ別個に形成されたパターン化層であり得る。他の層は、例えば、パターン化層が上に形成され得る基板などの非磁気材料、または別個のスペーサを含み得る。図５５（ｂ）は、図５５（ａ）に描写される磁気構造体の非分解斜視図を描写する。

上述したように、磁気デバイスは、例えば、磁気構造体および他のデバイス構造体の信号の提供、受信、調整、および処理などの機能を提供するために、磁気構造体および他のデバイス構造体のうちの１つ以上に電気的に接続され得る回路を含み得る。

磁気デバイスは、磁気構造体と同じ基板上に回路を組み込んでもよい。例えば、磁気デバイスは、それぞれ、別個の領域内または同じ領域内において、基板の同じ側に回路および磁気構造体を組み込んでもよい。代替的に、磁気デバイスは、基板のうちの磁気構造体とは異なる側に回路を組み込んでもよい。磁気デバイスはまた、磁気構造体を含むものとは異なる基板上に回路を組み込んでもよい。

磁気デバイスは、数ある機能の中でも、磁気デバイスの磁気構造体からの電気信号の受信および操作、磁気構造体への電気信号の生成および提供、伝導性コイルへの電気信号の生成および提供、またはトランスミッタへの電気信号の生成および提供のうちの１つ以上を行うための回路を含み得る。

例えば、磁気デバイスは、磁気構造体からの電気信号を受信および操作するための回路を含み得る。図５６は、磁気構造体から電気信号を受信および操作するために使用され得る磁気構造体ならびに回路の実施形態を描写する。回路は、増幅回路９００、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）９０４、およびプロセッサまたはコントローラ９０８を含み得る。増幅回路９００は、磁気構造体に電気的に結合され得、磁気構造体の出力を受信して、磁気構造体から受信された信号のバッファリングまたは増幅のうちの１つ以上を行う。増幅回路９００は、バッファリングまたは増幅を行うために１つ以上の演算増幅器を含み得る。ＡＤＣ９０４は、増幅回路に電気的に結合され得、増幅回路９００の出力を受信して、受信信号をアナログからデジタル表現に変換する。ＡＤＣ９０４は、フラッシュ型ＡＤＣ、パイプライン型ＡＤＣ、シグマデルタ型ＡＤＣ、逐次比較型ＡＤＣ等のうちの１つ以上を含み得る。プロセッサまたはコントローラ９０８は、ＡＤＣ９０４に電気的に結合され得、ＡＤＣ９０４の出力を受信して、受信したデジタル化信号の処理のうちの１つ以上を行い、デジタル化信号から情報を抽出するまたはデジタル化信号に応じて制御信号を生成する。

磁気デバイスはまた、電気信号を生成して磁気構造体に提供するための回路を含み得る。図５７は、磁気構造体および電気信号を生成して磁気構造体に提供するために使用され得る回路の実施形態を描写する。回路は、プロセッサまたはコントローラ９１６、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）９２０、およびドライバ回路９２４を含み得る。プロセッサまたはコントローラ９１６は、磁気構造体に提供される電気信号を表わす制御信号を生成し得る。プロセッサまたはコントローラ９１６は、磁気構造体によって出力された信号または別の信号を表わすデジタル化信号に応じることによって制御信号を生成し得る。ＤＡＣ９２０は、プロセッサまたはコントローラに電気的に結合され得、プロセッサまたはコントローラ９１６によって出力された制御信号を受信して、制御信号をデジタルからアナログ表現に変換する。ＤＡＣ９２０は、Ｒ－２Ｒラダー型ＤＡＣ、オーバーサンプリング型ＤＡＣ、ハイブリッド型ＤＡＣ等のうちの１つ以上を含み得る。ドライバ回路９２４は、ＤＡＣ９２０に電気的に結合され得、ＤＡＣ９２０から出力されたアナログ信号を受信して、対応する駆動信号を磁気構造体に提供する。ドライバ回路９２４は、ＤＡＣ９２０からの信号のバッファリングまたは増幅のうちの１つ以上を行い得る。ドライバ回路９２４は、バッファリングまたは増幅を行うための１つ以上のトランジスタを含み得る。

磁気デバイスはまた、電気信号を生成して伝導性コイルに提供するための回路を含み得る。伝導性コイルは、磁気構造体の特性を設定するまたは変えるように、または他の場合では磁気構造体と関係して使用されるように、磁場を生成するために使用され得る。図５８は、電気信号を生成して伝導性コイルに提供するために使用され得る回路の実施形態を描写する。回路は、プロセッサまたはコントローラ９３２、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）９３６、およびドライバ回路９４０を含み得る。プロセッサまたはコントローラ９３２は、伝導性コイルに提供される電気信号を表わす制御信号を生成し得る。プロセッサまたはコントローラ９３２は、磁気構造体によって出力された信号を表わすデジタル化信号または別の信号に応じることによって制御信号を生成し得る。ＤＡＣ９３６は、プロセッサまたはコントローラに電気的に結合され得、プロセッサまたはコントローラ９３２によって出力された制御信号を受信して、制御信号をデジタルからアナログ表現に変換する。ＤＡＣ９３６は、Ｒ－２Ｒラダー型ＤＡＣ、オーバーサンプリング型ＤＡＣ、ハイブリッド型ＤＡＣ等のうちの１つ以上を含み得る。ドライバ回路９４０は、ＤＡＣ９３６に電気的に結合され得、ＤＡＣ９３６によって出力されたアナログ信号を受信して、対応する駆動信号を伝導性コイルに提供する。ドライバ回路９４０は、ＤＡＣ９３６からの信号のバッファリングまたは増幅のうちの１つ以上を行い得る。ドライバ回路９４０は、バッファリングまたは増幅を行うための１つ以上のトランジスタを含み得る。

磁気デバイスはまた、伝送のために、例えば、磁気構造体によって検知される磁場または電流などを表わす、磁気構造体からの信号に基づいて電気信号を生成および提供するための回路を含み得る。図５９は、磁気センサおよび電気信号を生成して送信要素に提供するために使用され得る回路の実施形態を描写する。回路は、増幅回路９４５、およびＡＤＣ９４７、トランスミッタ９４９、ならびに送信要素９５１、例えば、伝導性コイル、アンテナ等を含み得る。増幅回路およびＡＤＣは、図４９の回路に関して上述したように構成され得、動作し得る。トランスミッタ回路は、ＡＤＣに電気的に結合され得、ＡＤＣによって出力されたデジタル信号を受信して、対応する伝送駆動信号を送信要素に提供する。

磁気構造体が、例えば、異方性磁気抵抗センサまたは他の磁気抵抗センサなどの磁気センサを形成する実施形態では、増幅およびドライバ回路のいくつかの実施形態が提供され得る。図６０は、検知された磁場を表わす出力を提供するための磁気センサ９６０および増幅回路９６４の実施形態を描写する。増幅回路は、単一の演算増幅器を含み得、磁気センサは、単一の磁気抵抗９６８を含み得る。図６１は、磁気センサ９６８および増幅回路ならびに検知された磁場を表わす線形化出力を提供するための線形化回路９７２の実施形態を描写する。増幅および線形化回路は、単一の演算増幅器を含み得、磁気センサは、単一の磁気抵抗を含み得る。図６２は、磁気センサ９７６、増幅回路９８０、および検知された磁場を表わす線形化出力を提供するための線形化回路９８４の別の実施形態を描写する。増幅および線形化回路は、演算増幅器をそれぞれ含み得、磁気センサは、単一の磁気抵抗を含み得る。図６３は、磁気センサ９８８および増幅回路ならびに検知された磁場を表わす出力を提供するための線形化回路９９２の実施形態を描写する。増幅および線形化回路は、単一の演算増幅器を含み得、磁気センサは、一対の磁気抵抗を含み得る。図６４は、磁気センサ９９６、増幅回路１０００、および検知された磁場を表わす線形化出力を提供するための線形化回路１００４の実施形態を描写する。増幅および線形化回路は、演算増幅器をそれぞれ含み得、磁気センサは、一対の磁気抵抗を含み得る。他の実施形態では、検知された磁場を表わす出力を提供するための増幅回路が、１つ以上の演算相互コンダクタンス増幅器を含み得る。

磁気センサはまた、センサの信号にバイアスをかける、それを駆動する、または変調するように駆動され得る。図６５は、磁気センサ１００８および磁気センサの信号にバイアスをかける、それを駆動する、または変調するために使用され得るドライバ回路１０１２の実施形態を描写する。図６５の磁気センサおよびドライバ回路はまた、例えば、図６０～６４における増幅および／または線形化回路の実施形態のいずれかなどの増幅回路の実施形態と共に使用され得る。

磁気デバイスの回路の実施形態は、本明細書に記述される回路のいずれかの構成要素の任意のサブセットまたは組み合わせを含んでもよい。例えば、回路は、本明細書に記述される回路のいずれかの１つ以上の構成要素を含んでもよい。回路はまた、任意の順序、例えば、例示的な図面に示されるものとは異なる順序などで配設された、本明細書に記述される回路のうちの１つ以上の１つ以上の構成要素を含んでもよい。回路はまた、本明細書に記述される回路の構成要素または構成要素の任意のサブセットに加えて、構成要素を含んでもよい。

上述した回路およびサブ回路の信号ならびにそれらの間の信号は、シングルエンドまたは異なる信号のいずれかであってもよい。

本明細書に記述されるパターン化層は、薄膜、例えば、集積回路基板処理によって生成された層などとして形成されてもよい。代替的に、本明細書に記述されるパターン化層は、比較的厚い膜、例えば、スクリーン印刷または他の厚膜プロセスによって生成された層などであってもよい。

本明細書に記載される磁気デバイスの実施形態のいずれかの任意の特徴は、任意選択的に、磁気デバイスの任意の他の実施形態において使用され得る。例えば、磁気デバイスの実施形態は、本明細書に記述される他のデバイス構造体の任意の実施形態および本明細書に記述される回路の任意の実施形態との、本明細書に記述される磁気構造体の任意の実施形態の任意の組み合わせを含んでもよい。また、磁気デバイスの実施形態は、任意選択的に、本明細書に記述される磁気デバイスの構成要素または特徴の任意のサブセットを含むことができる。例えば、磁気デバイスの実施形態は、任意選択的に、回路を省略すると同時に、本明細書に記述される他のデバイス構造体の任意の実施形態との、本明細書に記述される磁気構造体の任意の実施形態の任意の組み合わせを含んでもよい。

Claims (15)

1. 磁気特性を有する材料からなる第１のパターン化層と、
   前記第１のパターン化層に電気的に結合されている回路と、
   基板と、
   前記基板上に取り付けられているキャップと、
   前記キャップの下で前記基板上に形成されている基板構造体と、を備え、
   前記基板構造体が、磁気特性を有する材料からなる第２のパターン化層であり、
   前記キャップが前記基板構造体を囲み、
   前記第１のパターン化層が前記キャップの表面に物理的に結合されている、磁気デバイス。
2. 前記第１のパターン化層が、円形パターンと、正方形パターンと、長方形パターンと、螺旋形パターンとのうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の磁気デバイス。
3. 前記第１のパターン化層が、複数の同心リングと、複数の長方形パターンと、複数の線形パターンと、複数の弓形パターンと、複数のＴ形パターンと、複数のＬ形パターンとのうちの少なくとも一つを含む、請求項１に記載の磁気デバイス。
4. 前記第１のパターン化層の材料が、該材料が受ける磁場に応じて変動する電気抵抗を有する磁気抵抗材料である、請求項１に記載の磁気デバイス。
5. 前記第１のパターン化層の材料が、磁場を生成する磁気材料である、請求項１に記載の磁気デバイス。
6. 前記第１のパターン化層の材料が、所定の閾値を上回る磁場に対する導磁性を有する磁束導体である、請求項１に記載の磁気デバイス。
7. 前記基板が半導体基板である、請求項１に記載の磁気デバイス。
8. 前記基板がガラスとセラミックとのうち少なくとも一つを含む、請求項１に記載の磁気デバイス。
9. 前記第１のパターン化層が、前記第１のパターン化層についての磁場を表わす電気信号を出力し、前記回路が、該磁場を表わす電気信号を受信及び処理する、請求項１に記載の磁気デバイス。
10. 前記回路が、
    前記第１のパターン化層によって出力された電気信号を受信し、かつ増幅信号を出力するように、前記第１のパターン化層に結合されている増幅回路と、
    前記増幅信号を受信し、かつデジタル信号を出力するように、前記増幅回路に結合されているアナログデジタル変換器と、
    前記デジタル信号を受信するように、前記アナログデジタル変換器に結合されているプロセッサと、を含む、請求項１に記載の磁気デバイス。
11. 前記回路が、
    デジタル信号を生成するためのプロセッサと、
    前記デジタル信号に基づいてアナログ信号を生成するように前記プロセッサに結合されているデジタルアナログ変換器と、
    前記アナログ信号に基づいて駆動信号を生成し、かつ前記駆動信号に基づいて前記第１のパターン化層を電気的に駆動するように、デジタルアナログコントローラ及び前記第１のパターン化層に結合されているドライバ回路と、を含む、請求項１に記載の磁気デバイス。
12. 前記第１のパターン化層によって出力された電気信号に応じて信号を通信するための送信要素を更に備える請求項１に記載の磁気デバイス。
13. 前記第１のパターン化層が磁気センサの少なくとも一部を形成する、請求項１に記載の磁気デバイス。
14. 前記第１のパターン化層が、磁束をチャネリングすることと、磁束を集束することとのうちの少なくとも一つを行うための磁束集束器の少なくとも一部を形成する、請求項１に記載の磁気デバイス。
15. 前記回路が少なくとも一つの伝導性コイルを含む、請求項１に記載の磁気デバイス。

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