3D-Micromac stellt selektives Laser-Annealing-System microVEGA xMR für die Magnet-Sensor-Fertigung vor

Chemnitz, 25. November 2020 +++ Die 3D-Micromac AG, international führender Anbieter für Systeme in der Lasermikrobearbeitung und Rolle-zu-Rolle-Laserbearbeitung, stellt das erste industrielle Produktionssystem für selektives Laser-Annealing in der Magnet-Sensor-Fertigung vor. Mit der microVEGA xMR lassen sich sowohl GMR (Giant Magnetoresistance)- als auch TMR (Tunnel Magnetoresistance)-Sensoren bearbeiten. Die Vorteile des microVEGA xMR-Systems liegen in einer sehr 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 Sensor-Positionen und ‑Abmessungen sowie verschiedene Magnetfeldorientierungen ist allein durch Ändern von Rezepten möglich. All dies macht das Laser-Pinning-System von 3D-Micromac zu einem idealen Werkzeug für die Magnet-Sensor-Bearbeitung. Bei Crocus Technology, dem führenden 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 gleichzeitig 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 hervorragende 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 ausgezeichnete Energie-Homogenität und die 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 Magnet-Sensoren

Mit der microVEGA xMR lassen sich auf einem einzigen Sensorchip unterschiedliche Referenzmagnetfeld-Richtungen realisieren („Pinning Prozess“) – und dies in einem einzigen Fertigungsschritt. 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 können bei einem typischen Wafer Design bearbeitet werden. Alle System-Parameter wie Puls-Energie, Sensor-Dimensionen, Abstand zwischen Sensoren und magnetische Feldstärke lassen sich rein rezeptbasiert einstellen. Die Flexibilität in Kombination mit der hohen Präzision und Wiederholgenauigkeit des Tools bewirkt eine Yield-Steigerung für bereits in Produktion befindliche Produkte und gibt den Entwicklern eine viel größere Design-Freiheit für die Sensoren.