帶有集成磁性傳感器的專用集成電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明總體涉及磁性傳感器，并且更具體地，涉及具有存儲器存儲裝置的磁性傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]磁性傳感器可以形成于半導(dǎo)體裝置中。磁性傳感器可以包括一個或更多個永磁體。磁性傳感器可以與運(yùn)動處理單元通信。運(yùn)動處理單元可以包括處理器和存儲器存儲裝置以用來存儲或者檢索臨時的或者永久的數(shù)據(jù)。運(yùn)動處理單元的組件可以形成為專用集成電路。制造附加的組件作為專用集成電路的一部分可以是有益的。
[0003]考慮到這些需要，產(chǎn)生了本公開。已經(jīng)提供此簡要概述以便本公開的本質(zhì)可以被快速地理解。本公開的更完整的理解能夠通過參考接下來的本公開的各種實施例的詳細(xì)描述結(jié)合附圖獲得。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個實施例中，公開了一種具有磁性傳感器元件和多個磁性存儲元件的裝置。該裝置包括集成電路基板。磁性傳感器至少具有一個包含永磁體的磁性傳感器元件，該磁性傳感器安裝在集成電路基板上。多個磁性存儲元件中的每個元件具有安裝在集成電路基板上的至少一個永磁體。
[0005]在另一個實施例中，公開了一種提供裝置的方法。該方法包括提供集成電路基板。磁性傳感器安裝在集成電路基板上，磁性傳感器具有至少一個磁性傳感器元件，磁性傳感器元件具有永磁體。多個磁性存儲元件中的每個元件具有安裝在集成電路元件上的至少一個永磁體。
[0006]提供該簡要概述以便快速地理解本公開的本質(zhì)。本公開的更完整的理解能夠通過參考接下來的本公開的各種實施例結(jié)合附圖獲得。
【附圖說明】
[0007]參考附圖描述若干實施例的前面的和其他特征。在這些圖示中，相同的組件具有相同的參考標(biāo)記。說明性的實施例旨在說明而不是限制本發(fā)明。這些圖示包括以下附圖:
[0008]圖1示出根據(jù)本公開的一個方面的示例主機(jī)裝置；
[0009]圖1A示出根據(jù)本公開的一個方面的示例聚合器；
[0010]圖2示出根據(jù)本公開的一個方面的示例磁性傳感器；
[0011]圖2A示出根據(jù)本公開的一個方面的磁性傳感器的另一個示例結(jié)構(gòu)；
[0012]圖2B示出根據(jù)本公開的一個方面的圖2的磁性傳感器元件中的一個的永磁體的示例結(jié)構(gòu)；
[0013]圖2C示出根據(jù)本公開的一個方面的圖2的另一個磁性傳感器元件的永磁體的示例構(gòu)造；
[0014]圖2D示出根據(jù)本公開的一個方面在第一方向施加磁場后的一個磁性傳感器元件的永磁體的磁性取向；
[0015]圖2E示出根據(jù)本公開的一個方面在第二方向施加磁場后的另一個磁性傳感器元件的永磁體的磁性取向；
[0016]圖3示出根據(jù)本公開的一個方面的具有磁性存儲陣列的示例存儲器；
[0017]圖3A示出根據(jù)本公開的一個方面的磁性存儲陣列的示例磁性存儲元件；
[0018]圖3B示出描述根據(jù)本公開的一個方面的基于施加的磁場的磁隧道結(jié)元件的電阻變化關(guān)系的曲線圖；
[0019]圖4示出根據(jù)本公開的一個方面的在集成電路基板上的磁性傳感器元件和磁性存儲元件的示例結(jié)構(gòu)；
[0020]圖4A、4C和4D為根據(jù)本公開的一個方面的永磁體的交替形狀；
[0021]圖4B示出根據(jù)本公開的一個方面的具有高的寬長比的磁性薄膜的示例B-H曲線；
[0022]圖5示出根據(jù)本公開的一個方面的示例MEMS裝置的橫截面。
【具體實施方式】
[0023]為了便于本公開的適合方面的理解，描述本公開的具有示例性運(yùn)動處理單元的示例性主機(jī)裝置。參照示例性運(yùn)動處理單元，描述本公開的具有磁性存儲裝置的磁性傳感器的適合方面的具體結(jié)構(gòu)和操作。
[0024]現(xiàn)在，參照圖1，其描述一個示例性主機(jī)裝置100。主機(jī)裝置100包括顯示器102、應(yīng)用處理器104、應(yīng)用存儲器106和運(yùn)動處理單元108(有時稱為MPU)，它們?nèi)纪ㄟ^主機(jī)總線110通信。
[0025]MPU 108包括處理器112，一個或更多個傳感器114，綜合專用集成電路116(有時稱為綜合ASIC)，它們?nèi)纪ㄟ^MPU總線118與彼此通信。一個或更多個外部傳感器120可以通過鏈路122與MPU 108通信。MPU總線118可以配置為傳輸模擬信號和數(shù)字信號兩者。本公開的綜合ASIC 116可以包括存儲器124和磁性傳感器126，它們的功能和特性隨后會詳細(xì)描述。存儲器124的多個部分可以用來儲存MPU 108的操作期間生成的永久的和臨時的值。例如，有關(guān)傳感器的信息、取向信息、在操作期間產(chǎn)生的信號、執(zhí)行各種操作的時間戳等，可以儲存在存儲器124的一部分中。
[0026]在一些例子中，MPU408作為集線器從不同的傳感器收集信息，并且通過總線110把聚合的信息呈現(xiàn)給應(yīng)用處理器104。例如，聚合器128可以聚合來自不同的傳感器的信息并將聚合的信息呈現(xiàn)給應(yīng)用處理器104。在一些例子中，可以實施一個或更多個功能模塊以實現(xiàn)來自傳感器的各種信息的聚合。如本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的，這些功能模塊可以作為硬件、軟件或者硬件和軟件的組合來實施。
[0027]在一些例子中，一個或更多個這樣的功能模塊可以作為存儲在存儲器124中的軟件函數(shù)實施，其由處理器112執(zhí)行。在一些例子中，這些功能模塊中的一些可以作為存儲在應(yīng)用存儲器106中的軟件函數(shù)實施，其由應(yīng)用處理器104執(zhí)行。這些函數(shù)的結(jié)果可以報告回MPU 108ο
[0028]在一個例子中，MPU108被配置為通過總線110將有關(guān)主機(jī)裝置100的取向的信息傳遞給應(yīng)用處理器104。有關(guān)主機(jī)裝置取向的信息可以儲存在應(yīng)用存儲器106。主機(jī)裝置上運(yùn)行的一個或更多個應(yīng)用程序可以利用存儲的有關(guān)取向的信息以操控或更改顯示器102上顯示的信息。在一些例子中，基于有關(guān)取向的信息隨時間的變化，有關(guān)取向的信息可以指示手勢。在一些例子中，有關(guān)取向的信息可以指示參照固定位置的運(yùn)動。
[0029]現(xiàn)在，參照圖1B，描述了一個示例聚合器128。聚合器128可以包括集成模塊130和傳感器融合模塊132。正如前面所描述的，傳感器可以包括一個或更多個陀螺儀、加速計壓力傳感器、麥克風(fēng)、光傳感器、紅外傳感器、溫度傳感器、粒子傳感器、觸摸感應(yīng)器、超聲波傳感器和指南針。在一些例子中，磁性傳感器126可以被配置為指南針。陀螺儀的輸出被饋送給集成模塊130。集成模塊130的輸出(其指示陀螺儀的輸出)以及加速計和指南針的輸出都作為輸入饋送給傳感器融合模塊132。產(chǎn)生作為傳感器融合模塊134的輸出的聚合的傳感器信息。在一些例子中，參照參考軸，聚合的傳感器信息可以對應(yīng)于指示裝置的取向的信號。在一些例子中，參考軸可以對應(yīng)于軸，該軸對應(yīng)于地球的重力。如本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的，這些功能模塊中的一個或更多個可以作為存儲在存儲器124中的軟件函數(shù)實施，其由處理器112執(zhí)行。在一些例子中，這些功能模塊中的一些可以作為存儲在應(yīng)用存儲器106中的軟件函數(shù)實施，其由應(yīng)用處理器104執(zhí)行。這些函數(shù)的結(jié)果可以報告回MPU 108。
[°03°] 現(xiàn)在，參照圖2，將描述一個不例磁性傳感器126。磁性傳感器126包括一個或更多個磁性傳感器元件202、204、206和208。磁性傳感器元件202、204、206和208被配置為使得磁性傳感器元件的電阻由于外部磁場而發(fā)生變化。磁性傳感器元件的電阻變化基于外部磁場的方向和廣度。在一個例子中，外部磁場可以是地球磁場。每個磁性傳感器元件可以耦合到電壓源和開關(guān)元件，例如晶體管?；谑┘拥酱判詡鞲性耐獠看艌?，流過磁性傳感器元件的電流將會發(fā)生變化。
[0031]在一些例子中，磁性傳感器元件可以包括沿給定方向取向的釘扎層或永磁體。在本公開中，釘扎層和永磁體可以交換使用。在一些例子中，具有釘扎層的磁性傳感器元件可以是巨磁阻傳感器(或有時稱為GMR傳感器KGMR傳感器包括兩個磁層和設(shè)置在兩個磁層之間的導(dǎo)電層。在一些例子中，一個磁層可以是釘扎層。在一些其他例子中，具有釘扎層的磁性傳感器元件可以是磁隧道結(jié)元件(有時稱為MTJ元件)JTJ元件的結(jié)構(gòu)和操作將隨后描述。有選擇地配置磁性傳感器元件以及測量電流變化能夠有助于確定施加的外部磁場的方向。這個接下來將進(jìn)一步解釋。
[0032]磁性傳感器元件202、204、206和208可以分別包括永磁體202’、204’、206’和208’。在一個例子中，磁性傳感器元件202和206的永磁體202 ’和206 ’沿X軸取向。永磁體202 ’和206 ’的取向用箭頭210和214示出。磁性傳感器元件204和208的永磁體204 ’和206 ’沿與X軸正交的軸取向，例如Y軸。永磁體204’和208’的取向用箭頭212和216示出。沿垂直于永磁體的取向的軸施加的外部磁場造成的最大量的電阻變化。例如，平行于永磁體的取向施加的磁場呈現(xiàn)了對于在永磁體取向的方向流動的電流的最大電阻。而且，垂直于永磁體取向施加的磁場呈現(xiàn)了對于在永磁體取向的方向流動的電流的最小電阻。
[0033]因此，參考已知取向的外部磁場，例如地球磁場，磁性傳感器元件202、204、206和208的永磁體的取向的布置能夠檢測出傳感器的取向。例如，在配置為惠斯通電橋的電阻器橋中，每個磁性傳感器元件可以表示電阻器，用來基于外部磁場測量通過該橋的電流。
[0034]如本領(lǐng)域技術(shù)人員