[發(fā)明專利]MEMS三軸AMR磁力傳感器及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110191336.0
• 申請(qǐng)日: 2021-02-20
• 公開（公告）號(hào): CN113003532B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王俊杰
• 申請(qǐng)（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(hào): B81B7/02
• 分類號(hào): B81B7/02;B81C1/00;H10N50/10;H10N50/01
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)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，Z軸AMR磁力傳感器形成在溝槽的側(cè)面上，Z軸AMR磁力傳感器的第一側(cè)長(zhǎng)度邊緣位于溝槽的頂部并延伸到溝槽外的第一介質(zhì)層的表面，Z軸AMR磁力傳感器的第二側(cè)長(zhǎng)度邊緣位于溝槽的底部表面上；Z軸電極的第一側(cè)寬度邊緣位于溝槽的頂部并延伸到Z軸AMR磁力傳感器的第一側(cè)長(zhǎng)度邊緣外的第一介質(zhì)層的表面，Z軸電極的第二側(cè)寬度邊緣位于溝槽的底部的Z軸AMR磁力傳感器上且位于Z軸AMR磁力傳感器的第二側(cè)長(zhǎng)度邊緣的內(nèi)側(cè)。本發(fā)明還公開了一種MEMS三軸AMR磁力傳感器的制造方法。本發(fā)明能防止Z軸電極的刻蝕工藝在溝槽的底部形成微溝槽并同時(shí)能提高工藝窗口，能防止形成弱點(diǎn)區(qū)域并防止由于弱點(diǎn)區(qū)域而使器件失效，能提高產(chǎn)品良率。

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(huì)隨外加磁場(chǎng)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(duì)于AMR效應(yīng)，在居里溫度以下，鐵磁金屬的電阻率會(huì)隨電流I和磁化強(qiáng)度M的相對(duì)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(cè)量磁場(chǎng)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(cè)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磁力傳感器的各向異性磁阻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(huì)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1所示，是現(xiàn)有MEMS三軸AMR磁力傳感器的Z軸AMR磁力傳感器102處的版圖示意圖；如圖2所示，是現(xiàn)有MEMS三軸AMR磁力傳感器的Z軸AMR磁力傳感器處的剖面結(jié)構(gòu)圖；現(xiàn)有MEMS三軸AMR磁力傳感器的Z軸AMR磁力傳感器102的形成區(qū)域由溝槽101定義。

所述溝槽101形成于第一介質(zhì)層104中，所述Z軸AMR磁力傳感器102形成在所述溝槽101的側(cè)面上，所述Z軸AMR磁力傳感器102的第一側(cè)長(zhǎng)度邊緣位于所述溝槽101的頂部并延伸到所述溝槽101外的所述第一介質(zhì)層104的表面，所述Z軸AMR磁力傳感器102的第二側(cè)長(zhǎng)度邊緣位于所述溝槽101的底部表面上。

Z軸電極103形成在所述Z軸AMR磁力傳感器102的選定區(qū)域的表面上，所述Z軸電極103的第一側(cè)寬度邊緣位于所述溝槽101的頂部并延伸到所述Z軸AMR磁力傳感器102的第一側(cè)長(zhǎng)度邊緣外的所述第一介質(zhì)層104的表面，所述Z軸電極103的第二側(cè)寬度邊緣位于所述溝槽101的底部的所述Z軸AMR磁力傳感器102上且位于所述Z軸AMR磁力傳感器102的第二側(cè)長(zhǎng)度邊緣的外側(cè)。

另外，所述三軸AMR磁力傳感器的X軸AMR磁力傳感器(未顯示)和Y軸AMR磁力傳感器(未顯示)形成于所述溝槽101外的所述第一介質(zhì)層104表面。

所述Z軸AMR磁力傳感器102包括各向異性磁阻材料層，在所述各向異性磁阻材料層的表面還形成有第二保護(hù)層和第三SiN層。較佳為，各向異性磁阻材料層包括坡莫合金即FeNi。

X軸AMR磁力傳感器和Y軸AMR磁力傳感器的組成結(jié)構(gòu)和所述Z軸AMR磁力傳感器102的組成結(jié)構(gòu)相同。