[發明專利]一種三軸磁傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201910318927.2
• 申請日: 2019-04-19
• 公開（公告）號: CN110040679B
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 王俊杰;徐愛斌
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;B81C1/00;G01R33/09
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅

本發明提供了一種三軸磁傳感器及其制備方法，所述三軸磁傳感器的制備方法中，在形成Z軸磁阻結構之后，以所述Z軸磁阻結構為掩?？涛g所述第一凹槽的槽底和第二凹槽的槽底，以暴露出所述第二凹槽的槽底，以此步驟替代原有的在形成Z軸磁阻結構后的光刻膠的形成，圖形化該光刻膠、以圖形化的光刻膠為掩模對第二凹槽的槽底進行刻蝕，光刻膠的去除等一系列的工藝，其節省了圖形化的光刻膠所需的掩模板，降低了生產成本，簡化形成三軸磁傳感器的工藝步驟，還解決了第一凹槽底部保護層搭橋的問題，提高了良率。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種三軸磁傳感器及其制備方法。

背景技術

微機電系統(Micro-Electro-Mechanical-System，MEMS)，是將微電子技術與機械工程融合在一起的一種新技術。MEMS器件，相對于傳統的半導體器件，具有多種優勢，例如體積小，成本低，集成化程度高，近年來，逐漸使用在例如各種傳感器中。

各向異性磁電阻(Anisotropic Magneto Resistive，AMR)效應是指鐵磁材料的電阻率隨自身磁化強度和電流方向夾角改變而變化的現象?；贏MR制造的MEMS器件具有靈敏度高、熱穩定性好、材料成本低、制作工藝簡單的特點，已成為未來發展的方向。

目前，基于AMR制造的MEMS器件與CMOS集成電路的工藝一體化制備的器件具有集成度高，功耗性能好的特點，使得該工藝是理想的制備消費電子用三軸磁傳感器的工藝。但是，該工藝較為復雜，良率較低，成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種三軸磁傳感器及其制備方法，以簡化形成三軸磁傳感器的工藝步驟，提高良率，降低生產成本。

為解決上述技術問題，本發明提供一種三軸磁傳感器的制備方法，包括以下步驟：

提供一半導體襯底，所述半導體襯底上形成有COMS晶體管和介質層，所述COMS晶體管至少包括第一頂部金屬層和第二頂部金屬層，所述介質層覆蓋所述第一頂部金屬層和第二頂部金屬層；

在所述介質層中形成間隔設置的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽的槽底暴露出所述第一頂部金屬層，所述第二凹槽的槽底暴露出所述第二頂部金屬層；

在所述介質層上形成磁性材料結構，所述磁性材料結構還覆蓋了所述第一凹槽的槽底和側壁，以及第二凹槽的槽底和側壁；

對所述磁性材料結構進行刻蝕，以形成Z軸磁阻結構，所述Z軸磁結構至少形成于所述第一凹槽的側壁；

以所述Z軸磁阻結構為掩模，對所述第一凹槽和第二凹槽的槽底進行再刻蝕，以暴露出所述第二頂部金屬層；以及

在所述第二凹槽中形成COMS晶體管與AMR的互連通孔。

可選的，通過干法刻蝕工藝對所述第一凹槽和第二凹槽的槽底進行再刻蝕。

進一步的，再刻蝕后的所述第二阻擋層的厚度小于

進一步的，所述Z軸磁阻結構包括第一阻擋膜層、磁性材料膜層、保護膜層和第二阻擋膜層；

在所述介質層上形成磁性材料結構包括：

在所述介質層上依次形成第一阻擋膜層、磁性材料膜層、保護膜層和第二阻擋膜層；

對所述磁性材料結構進行刻蝕：

依次對所述第二阻擋膜層、保護膜層、磁性材料膜層和第一阻擋膜層進行干法刻蝕。

進一步的，所述Z軸子磁結構包括所述第一凹槽的側壁處的磁性材料層，還包括與所述第一凹槽的側壁接觸的部分所述第一凹槽底部上的磁性材料層，以及與所述第一凹槽的側壁接觸的周圍部分第一凹槽頂部上的磁性材料層。