[发明专利]具有线圈结构的磁场传感器和制造方法

说明书

一种方法包括：在有源硅衬底的导电层中形成第一线圈段；在所述有源硅衬底的电绝缘层上方形成磁感元件，所述磁感元件通过所述电绝缘层与所述导电层中的所述第一线圈段分离。保护层形成于所述磁感元件上方。形成延伸穿过所述保护层和所述电绝缘层以与所述第一线圈段电耦合的导电通孔，且在所述保护层上方形成第二线圈段，所述第二线圈段与所述导电通孔电耦合以产生所述第一线圈段、所述导电通孔和所述第二线圈段的线圈结构，且所述线圈结构围绕所述磁感元件。

技术领域

本发明大体上涉及磁场传感器。更具体地说，本发明涉及一种在磁场传感器的磁感元件周围的三维线圈结构和制造方法。

背景技术

磁场传感器系统在多种商业、工业和汽车应用中利用来出于速度和方向感测、角感测、近程感测等目的测量磁场。磁场传感器可基于半导体材料(例如，霍耳传感器、磁电阻器等等)和铁磁性材料(例如，铁磁性磁电阻器和磁导)。其它磁场传感器可利用光学、谐振和超导性质。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种方法，包括：

在有源硅衬底的导电层中形成第一线圈段；

在所述有源硅衬底的电绝缘层上方形成磁感元件，所述磁感元件通过所述电绝缘层与所述导电层中的所述第一线圈段分离；

在所述磁感元件上方形成保护层；

形成延伸穿过所述保护层和所述电绝缘层以与所述第一线圈段电耦合的导电通孔；以及

在所述保护层上方形成第二线圈段，所述第二线圈段与所述导电通孔电耦合以产生所述第一线圈段、所述导电通孔和所述第二线圈段的线圈结构，且所述线圈结构围绕所述磁感元件。

在一个或多个实施例中，所述导电通孔是第一导电通孔，且所述方法进一步包括形成延伸穿过所述保护层以与所述磁感元件的接触垫电耦合的第二导电通孔。

在一个或多个实施例中，形成所述第二导电通孔与形成所述第一导电通孔同时发生。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括形成延伸穿过所述保护层和所述电绝缘层以与所述有源硅衬底的所述导电层中的电接触件电耦合的第三导电通孔，其中所述电接触件电耦合到所述有源硅衬底中的处理电路。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括利用第二导电层以与所述第二线圈段同时形成所述第一、第二和第三导电通孔，且形成电互连所述第二和第三导电通孔的导电迹线。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括在所述第二线圈段、所述第一导电通孔以及电互连所述第二和第三导电通孔的所述导电迹线上方形成第二保护层。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括在形成所述第一、第二和第三导电通孔之前平面化所述保护层。

在一个或多个实施例中，所述方法进一步包括：

在所述第一、第二和第三导电通孔以及所述保护层上方沉积导电层；以及

在所述第一、第二和第三导电通孔的形成之后，在所述导电层中形成电互连所述第二和第三导电通孔的导电迹线，其中所述第二线圈段与所述导电迹线的形成同时另外形成于所述导电层中。

在一个或多个实施例中，形成所述磁感元件包括：

在所述电绝缘层上方形成第一电极；

在所述第一电极上方形成多个磁感元件，其中所述磁感元件是所述多个磁感元件中的一个，且所述多个磁感元件选择性地与所述第一电极电耦合；以及

在所述多个磁感元件上方形成第二电极，其中所述第二电极选择性地与所述磁感元件电耦合，且其中所述保护层沉积在所述第二电极和所述多个磁感元件上方。