[發(fā)明專利]MEMS三軸AMR磁力傳感器的制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810919989.4
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN109160487A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張振興
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

本發(fā)明公開了一種MEMS三軸AMR磁力傳感器的制造方法，包括如下步驟：步驟一在具有溝槽的襯底結(jié)構(gòu)表面依次形成磁性材料層、保護(hù)層和SiN層；步驟二、形成將MEMS的三軸AMR磁力傳感器的形成區(qū)域覆蓋的光刻膠圖形；步驟三、對SiN層進(jìn)行第一次刻蝕；步驟四、對保護(hù)層進(jìn)行第二次刻蝕，第二次刻蝕為采用氯基等離子體加氧氣的反應(yīng)離子刻蝕，氯基等離子體采用無碳的氯基刻蝕氣體產(chǎn)生；步驟五、進(jìn)行第一次灰化處理以去除光刻膠圖形表面的聚合物；步驟六、進(jìn)行第二次灰化處理以去除光刻膠圖形；步驟七、進(jìn)行磁性材料層的刻蝕并形成三軸AMR磁力傳感器。本發(fā)明能防止在槽側(cè)面形成線性聚合物。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造方法，特別是涉及一種MEMS三軸各向異性磁電阻(Anisotropic Magneto Resistance，AMR)磁力傳感器的制造方法。

背景技術(shù)

磁電阻(Magneto Resistance，MR)效應(yīng)是指物質(zhì)的電阻會隨外加磁場的改變而變化的現(xiàn)象。按照磁電阻的大小和機(jī)理不同可分為，正常磁電阻效應(yīng)(OMR)、AMR效應(yīng)、巨磁電阻效應(yīng)(Giant Magneto Resistance，GMR)和超巨磁電阻效應(yīng)(Colossal MagnetoResistance，CMR)等。

對于AMR效應(yīng)，在居里溫度以下，鐵磁金屬的電阻率會隨電流I和磁化強(qiáng)度M的相對取向而異，呈現(xiàn)出各向異性的現(xiàn)象。利用AMR效應(yīng)能夠測量磁場大小和方向的傳感器，AMR磁力傳感器具有體積小，功耗低，靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。AMR磁力傳感器能夠應(yīng)用于地磁導(dǎo)航、數(shù)字智能羅盤、位置測量和偽鈔鑒別等方面，應(yīng)用前景廣闊。

AMR磁力傳感器也能應(yīng)用于微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)中，在采用3軸(3D)AMR磁力傳感器的MEMS中，現(xiàn)有3D AMR磁力傳感器的磁性材料層一般采用坡莫合金即鐵鎳(NiFe)合金形成。現(xiàn)有三軸AMR磁力傳感器包括X軸AMR磁力傳感器、Y軸AMR磁力傳感器和Z軸AMR磁力傳感器。X軸AMR磁力傳感器和Y軸AMR磁力傳感器都為水平方向AMR磁力傳感器，Z軸AMR磁力傳感器則會實(shí)現(xiàn)垂直方向AMR磁力傳感器。X軸AMR磁力傳感器和Y軸AMR磁力傳感器形成于襯底表面即可，而Z軸AMR磁力傳感器則需要形成于溝槽的側(cè)壁表面。

如圖1A至圖1D所示，是現(xiàn)有MEMS三軸AMR磁力傳感器的制造方法過程中的器件結(jié)構(gòu)圖；現(xiàn)有MEMS三軸AMR磁力傳感器的制造方法包括如下步驟：

步驟一、如圖1A所示，提供一具有溝槽103的襯底結(jié)構(gòu)，在所述襯底結(jié)構(gòu)表面依次形成磁性材料層104、保護(hù)層105和SiN層106，所述保護(hù)層105用于防止所述磁性材料層104被氧化，所述溝槽103的側(cè)面上用于形成Z軸AMR磁力傳感器。

本發(fā)明實(shí)施例中，所述溝槽103的頂部寬度大于底部寬度且所述溝槽103的側(cè)面傾角為50度。

所述磁性材料層104為鐵鎳合金層。

所述保護(hù)層105為氮化鉭層。

所述襯底為硅襯底101，在所述硅襯底101表面形成有第一絕緣層102，所述溝槽103形成于所述第一絕緣層102中。

所述第一絕緣層102為氧化硅層。

所述磁性材料層104的厚度為

所述保護(hù)層105的厚度為

所述SiN層106的厚度為

步驟二、如圖1B所示，采用光刻工藝形成光刻膠圖形107，所述光刻膠圖形107將MEMS的三軸AMR磁力傳感器的形成區(qū)域覆蓋以及將所述三軸AMR磁力傳感器的形成區(qū)域外打開，所述Z軸AMR磁力傳感器的形成區(qū)域位于所述溝槽103的側(cè)面覆蓋并延伸到所述溝槽103外的所述襯底表面。