Mit swm microVEGA-xMR-System lassen sich sowohl GMR (Giant Magnetoresistance)- als auch TMR (Tunnel Magnetoresistance)-Sensoren bearbeiten. Die Vorteile des Systems liegen in einer  kosteneffizienten Fertigung monolithisch integrierter Sensorchips in nur einem Produktionsschritt. Dies wird möglich durch den Einsatz eines On-the-Fly-Laserspots, der in Geometrie und Pulsenergie flexibel an verschiedene Magnetsensoren adaptierbar ist.

Die Anpassung an Sensorpositionen und ‑abmessungen sowie verschiedene Magnetfeldorientierungen ist allein durch Ändern von Rezepten möglich. All dies macht das Laser-Pinning-System zu einem idealen Werkzeug für die Magnetsensor-Bearbeitung. Bei Crocus Technology, Hersteller von TMR-Sensoren, ist ein microVEGA-xMR-System bereits erfolgreich im Einsatz. Das kalifornische Unternehmen konnte damit die Produktivität in seiner Fertigung signifikant steigern.

Höhere Packungsdichte bei verbesserter Sensor-Qualität

Gegenüber herkömmlichen Annealing-Verfahren in der Magnet-Sensor-Produktion zeichnet sich die in der microVEGA xMR genutzte Technologie unter anderem durch eine höhere Präzision aus und erlaubt so die Verarbeitung von kleineren Strukturen. Die sehr gute Selektivität des Kurzpuls-Lasers erlaubt eine deutliche Verringerung der Abstände zwischen den Sensoren und zur Auswerteelektronik, wodurch sich die Anzahl der Bauelemente pro Wafer signifikant erhöhen lässt.

Die sehr gute Energie-Homogenität und Wiederholgenauigkeit verbessern die Qualität der Sensoren. Die Genauigkeit bei der Ausrichtung der Magnetfeldrichtung beträgt ±0,010° – ein weiteres wichtiges Kriterium für die Herstellung sensitiver Sensoren.

Kosteneffizientere Fertigung von Magnetsensoren

Mit der Anlage lassen sich auf einem einzigen Sensorchip in einem einzigen Fertigungsschritt unterschiedliche Referenzmagnetfeld-Richtungen realisieren („Pinning Prozess“). Der magnetoresistive Effekt bei GMR- und TMR-Sensoren wird durch das gezielte Ausrichten magnetischer Schichten erreicht. Bisher erfolgt dies durch ein globales Magnetfeld bei gleichzeitiger Erwärmung des gesamten Wafers. Dieser Ansatz erfordert jedoch eine aufwendige Prozesskette bis zum fertigen Sensor in einem Multi-Chip-Package.

Durch das selektive Erwärmen mit dem Laserspot werden im Sub-ms-Takt die Sensoren im monolithischen Chip-Package ausgerichtet. Das neue Annealing-Verfahren ist besonders selektiv und schnell – bis zu 500.000 Sensoren pro Stunde lassen sich bei einem typischen Wafer Design bearbeiten. Alle System-Parameter wie Puls-Energie, Sensor-Dimensionen, Abstand zwischen Sensoren und magnetische Feldstärke lassen sich rein rezeptbasiert einstellen.

Die Nachfrage nach Magnet-Sensoren steigt stetig. In der Unterhaltungselektronik werden sie zum Beispiel als elektronische Kompasse in Smartphones und Wearables eingesetzt. Magnetsensoren für Rotation werden als Winkelsensoren bei bürstenlosen Gleichstrommotoren (BLDC) sowie in der Automobilindustrie als Lenkwinkelsensoren oder bei elektronischen Gaspedalen verbaut.