[發(fā)明專利]提升磁材料性能的方法、磁傳感裝置的制備方法

有效

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• 申請日: 2013-06-21
• 公開（公告）號: CN104241519B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 張挺;楊鶴俊
• 申請（專利權）人: 上海矽睿科技有限公司
• 主分類號: H01L43/12
• 分類號: H01L43/12;H01L43/08
• 代理公司: 上海金盛協(xié)力知識產(chǎn)權代理有限公司31242
• 代理人: 王松

技術領域

本發(fā)明屬于半導體工藝技術領域，涉及一種提升磁材料性能的方法，尤其涉及一種磁傳感裝置的制備方法。

背景技術

磁傳感器的性能與磁材料的性能直接關聯(lián)，以各向異性磁阻材料和器件（AMR）為例，AMR器件的靈敏度與AMR材料的各向異性磁阻dR/R值等性能有密切聯(lián)系，如何提升AMR材料的性能（如dR/R值）對于提升器件的性能具有重要的意義。

在磁傳感器的應用中，一般情況下，磁材料層的厚度較薄，如在50納米以下，當材料厚度減薄至此，材料的性能就與磁性材料的上下界面具有很強的關系，比如上下界面在熱過程中的擴散造成磁材料組份的漂移，與磁材料直接接觸的基底與保護層（電極）和磁材料薄膜的晶格不匹配也會產(chǎn)生應力，從而影響磁材料薄膜性能，因此從這些角度要求器件有較好的基底與保護層（電極），減少原子擴散、降低應力。然而，基底與保護層（電極）材料的調(diào)整多會影響制備條件、刻蝕條件、引入新的污染等，所以又將大幅度影響工藝的開發(fā)，目前還沒有比較好的提升磁材料性能的方法。

有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的磁傳感裝置的制備方法，以提升磁傳感裝置中磁材料的磁性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術問題是：提供一種提升磁材料性能的方法，可提升AMR等磁材料磁性能的目的的同時又不大幅影響器件制造工藝，不引入新的工藝，不影響器件的性能。

此外，本發(fā)明還提供一種磁傳感裝置的制備方法，可提升AMR等磁材料磁性能的目的的同時又不大幅影響器件制造工藝，不引入新的工藝，不影響器件的性能。

為解決上述技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種提升磁材料性能的方法，所述方法包括：

在基底上依次沉積多層絕緣介質層，其中，最后沉積的一層絕緣介質層厚度小于50納米，具有非晶結構，在該介質層上設置磁材料，通過上述最后一層絕緣介質層與磁材料接觸提升材料磁性能。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法還包括在磁材料薄膜上設立一層或者多層的保護層材料，與磁材料直接接觸的保護層材料具有比磁材料更高的電阻率或者具有非晶的結構。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在多層保護層材料應用情況下，與磁材料薄膜直接接觸的保護層材料的電阻率高于其他層保護層的電阻率。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，最后沉積的一層絕緣介質層的厚度在1納米到40納米之間。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，與磁性材料直接接觸的保護層厚度在0.1納米到10納米之間。

一種磁傳感裝置的制備方法，所述制備方法包括：

在基底上依次沉積多層絕緣介質層，其中，最后沉積的一層絕緣介質層厚度小于50納米，具有非晶結構，在該絕緣介質層上設置磁材料，通過上述最后一層絕緣介質層與磁材料接觸提升材料磁性能。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述方法還包括在磁材料薄膜上設立一層或者多層的保護層材料，與磁材料直接接觸的保護層材料具有比磁材料更高的電阻率或者具有非晶的結構。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，在多層保護層材料應用情況下，與磁材料薄膜直接接觸的保護層材料的電阻率高于其他層保護層的電阻率。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，最后沉積的一層絕緣介質層的厚度在1納米到40納米之間。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，與磁性材料直接接觸的保護層厚度在0.1納米到10納米之間。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述制備方法用以制備兩軸傳感裝置，所述方法具體包括如下步驟：

步驟S101、在基底上沉積第一絕緣介質材料，形成第一絕緣介質層；

步驟S102、在所述第一絕緣介質層上再次沉積一層或多層絕緣介質材料，各層絕緣介質材料與第一絕緣介質材料相同或不同，本步驟中沉積的絕緣介質材料厚度少于100納米；

步驟S103、在步驟S102中最后沉積的絕緣介質材料上沉積磁材料層,磁材料為AMR或GMR或TMR材料，為單層或者多層結構；

步驟S104、在磁材料層上沉積保護層材料；

步驟S105、在磁場中進行退火，氣氛為氮氣或惰性氣體，或為真空；

步驟S106、用光刻工藝等方法在上述基底上形成磁傳感裝置的圖形；

步驟S107、填充絕緣介質材料，必要時采用化學機械拋光進行平坦化；

步驟S108、制造通孔和電極。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，步驟S101中，沉積的第一絕緣介質材料為氧化硅或正硅酸乙酯TEOS或HDP；