[發明專利]異向性磁阻組件及其制造方法

在審

• 申請號: 201410400630.8
• 申請日: 2014-08-15
• 公開（公告）號: CN105098059A
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發明（設計）人: 劉富臺;李干銘
• 申請（專利權）人: 宇能電科技股份有限公司
• 主分類號: H01L43/02
• 分類號: H01L43/02;H01L43/08;H01L43/12
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發明涉及一種磁阻組件及其制造方法，尤其是異向性磁阻組件及其制造方法。

背景技術

磁阻組件中所包括的磁阻材料可因應外加磁場強度之變化而改變其電阻值，目前大量地應用于運動產品、汽車、馬達、通訊產品中。常見的磁阻材料可依其作用方式的差異以及靈敏度的不同而分為異向性磁阻(anisotropicmagnetoresistance，AMR)、巨磁阻(giantmagnetoresistance，GMR)及穿隧磁阻(tunnelingmagnetoresistance，TMR)等類型。

具體而言，磁阻材料的電阻值會取決于磁阻材料中的電流方向與外加磁場的方向之間的夾角。當電流方向與外加磁場的方向平行時，磁阻材料的電阻值為最大值；當外加磁場的方向偏離電流方向時，磁阻材料的電阻值減小；當電流方向與外加磁場的方向垂直時，磁阻材料的電阻值為最小值。

為了達到較佳的敏感度，一般期望磁阻材料的電阻值對外加磁場的方向的變化有線性的反應。線性的電阻值反應可借由在磁阻材料上形成螺旋狀的長條導電結構(barberpole)來達成。此種螺旋狀的長條導電結構通常是由鋁或金所構成，其延伸方向與磁阻材料的延伸方向約略呈45度，用來分流磁阻材料中的電流并改變電流的流動方向。

磁阻材料與螺旋狀長條導電結構的幾何形狀、相對配置、尺寸、材料不但會影響到磁阻組件的效能也會影響到制程的復雜度。業界中一直期望能有一種磁阻組件及其制造方法能夠從簡單及低成本的制程制造出效能優化的磁阻組件。

發明內容

本發明的一目的在于提供一種異向性磁阻組件，尤其是由簡單及低成本的制造方法所制得的優異磁阻組件。

本發明提供一種異向性磁阻組件，其包括基板、內聯機結構與磁阻材料層。內聯機結構是位于該基板上且包括多個金屬內聯機層，磁阻材料層是位于該內聯機結構上方，其中該多個金屬內聯機層中的最上層金屬內聯機層包括一導電性分流結構，此導電性分流結構未經由導電性插塞而與該磁阻材料層實體連接。

在本發明的一實施例中，該磁阻材料層的上方已無任何金屬內聯機但可能會設有選擇性的重布線層(RDL)，該磁阻材料層上設有選擇性的硬屏蔽層及護層，該磁阻材料層的正下方可選擇性地設有主動組件。

在本發明的一實施例中，該最上層的金屬內聯機層更包括一焊墊且其是實質上由銅或鎢或鋁所構成。

在本發明的一實施例中，該多個內聯機結構更包括位于該磁阻層下方的設定/重設定、補償及/或內建自我測試電路。

在本發明的一實施例中，該導電性分流結構與該磁阻層之界面處的高度落差是小于500埃。

在本發明的一實施例中，該導電性分流結構是嵌于一金屬層間介電層(Inter-metaldielectriclayer)中且該導電性分流結構的上主要表面與該金屬層間介電層之上主要表面之間的段差(kink)是小于100本發明更提供一種異向性磁阻組件的制造方法。在此方法中先提供基板，然后于該基板上方形成內聯機結構，該內聯機結構包括多個金屬內聯機層，該多個金屬內聯機層中最上層的金屬內聯機層包括一導電性分流結構，最后于該內聯機結構上方形成磁阻層以使該磁阻層未經過導電插塞而實體連接該導電性分流結構。

在本發明的一實施例中，該制造方法更包括在形成該磁阻層之前對該最上層的金屬內聯機層進行選擇性的化學機械研磨及/或表面處理及/或退火以增加其平坦度并減少其粗糙程度。

在本發明的一實施例中，該導電性分流結構是經由銅或鎢的金屬鑲嵌制程所形成。

在本發明的另一實施例中，該導電性分流結構是經由圖案化鋁金屬所形成。

在現有的制造流程中，由于先在基板上形成磁阻材料層然后才形成金屬內聯機層，所有磁阻材料層中的鐵、鈷、鎳等磁性物質會造成后續內聯機制程期間機臺的金屬污染以及影響前段主動組件如晶體管等的表現。除此之外，在現有的制造流程中，由于金屬內聯機層是在形成磁阻材料層后才形成，形成金屬內聯機層時所用的制程如沈積、蝕刻或黃光制程等、所用的制程材料如化學前驅物、有機溶劑、光阻、電漿等、所用的制程參數如過高的溫度、壓力等都有可能會影響到磁阻組件的可靠度。