CN102645675A - 磁阻传感器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种磁阻传感器及其制造方法，该方法包括提供基板，在基板的绝缘层上形成多层（相连接）或单层导体构造，是谓下层导体，再形成磁阻构造，磁阻构造具有彼此相对的第一表面和第二表面，第二表面朝向基板与下层导体相接，并可再在磁阻构造的第一表面上形成第一绝缘层，在第一绝缘层中形成第一凹槽，以及在第一凹槽中形成第一导线构造与第一表面相接，以此并可接续形成多层相连接上层导体，而上下层导体其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第一角度，第一角度大于等于0度小于等于90度，并用以与磁阻构造电性连接。采用这种方法制造的磁阻传感器具有较高的灵敏度来感测外界磁场变化的讯号。
Description
技术领域
本发明是有关于一种磁阻传感器及其制造方法，且特别是有关于一种灵敏度较高的磁阻传感器及其制造方法。
背景技术
磁阻传感器可应用于电子罗盘（又称数字指南针）中，用以精细侦测地球磁场的变化，而这类磁阻传感器大多需设有“斜条状”导体（barber pole）或其它形状构造的导体，这种导体具有改变原有磁阻内电流方向，并藉以增加磁阻传感器灵敏度的作用。图1为现有磁阻传感器的剖面示意图，主要包含有绝缘基板102、磁阻构造104以及导线构造106等。其中，磁阻构造104包含有磁阻层112和硬屏蔽层114，硬屏蔽层114配置在磁阻层112上。而磁阻构造104配置在绝缘基板102上，在磁阻构造104上形成金属层，蚀刻金属层形成导线构造106。除此之外，图2为图1所示磁阻传感器的俯视图，参照图中可看出，导线构造106其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间约呈45度角，并与磁阻构造104电性连接而形成“斜条状”导体。在现有制程中，因先在绝缘基板102上形成磁阻构造104，再在其上形成导线结构，因此现有需要硬屏蔽层114来抵挡定义导线结构时进行的蚀刻，所以其厚度较厚，易使磁阻传感器的灵敏度降低。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种磁阻传感器，其具有较高的灵敏度来感测外界磁场变化的讯号。
本发明的另一目的是提供一种磁阻传感器的制造方法，以同时提高磁阻传感器感测外界磁场变化讯号的灵敏度。
为达到上述优点，本发明提出一种磁阻传感器，其结构特色可分为二，其一:导体构造及制造程序在磁阻构造之前，其二: 导体构造及制造程序在磁阻构造之后，另有两者之组合，即磁阻构造在两导体构造之间。
导体构造及制造程序在磁阻构造之前:
本发明提出一种磁阻传感器，包括基板、第一绝缘层、第一导线构造、磁阻构造。其中，第一绝缘层位于基板上方，第一导线构造配置在第一绝缘层内，第一导线构造具有彼此相对的第一表面和第二表面，第一表面朝向基板，磁阻构造配置在第一绝缘层表面上，朝向第一导线构造的第二表面，其延伸方向与第一导线构造的延伸方向间呈第一角度，第一角度大于等于0度小于等于90度，并与第一导线构造电性连接。
本发明提出一种磁阻传感器，包括基板、第一绝缘层、第一导线构造、磁阻构造以及第一通孔导体或沟槽导体结构。其中，第一绝缘层位于基板上方，第一导线构造配置在第一绝缘层内，第一导线构造具有彼此相对的第一表面和第二表面，第一表面朝向基板，磁阻构造配置在第一绝缘层表面上，朝向第一导线构造的第二表面，其延伸方向与第一导线构造的延伸方向间呈第一角度，第一角度大于等于0度小于等于90度，并与第一导线构造电性连接，第一通孔导体或沟槽导体结构配置在第一绝缘层中，用以电性连接磁阻构造和第一导线构造。
在本发明的一个实施例中，上述两项磁阻传感器还包括第二绝缘层以及第二导线构造。其中，第二绝缘层位于基板与第一导线构造的第一表面之间，第二导线构造位于第二绝缘层内，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第二角度，第二角度大于等于0度小于等于90度，并用以与第一导线构造电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻传感器还包括第二通孔导体或沟槽导体结构并位于第二绝缘层内，位于第一导线构造的第一表面与第二导线构造之间，并用以第一导线构造与第二导线构造电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻构造包括磁阻层以及硬屏蔽层。其中，磁阻层配置在第一导线构造的第二表面上，磁阻层包括异向性磁阻（Anisotropic Magnetoresistance，简称AMR）、巨磁阻（Giant Magnetoresistance，简称GMR）以及穿隧式磁阻（Tunneling Magnetoresistance，简称TMR）或其组合中之一，以及硬屏蔽层配置于在磁阻层表面上。
导体构造及制造程序在磁阻构造之后:
本发明提出一种磁阻传感器，包括基板、磁阻构造、第一绝缘层、第一导线构造以及第一通孔导体或沟槽导体结构。其中，磁阻构造配置在基板上，磁阻构造具有彼此相对的第一表面和第二表面，第一表面朝向基板，第一绝缘层位于磁阻构造的第二表面上，第一导线构造配置在第一绝缘层内，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第一角度，第一角度大于等于0度小于等于90度，并用以第一通孔导体或沟槽导体结构与磁阻构造电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻传感器还包括：第二绝缘层以及第二导线构造。其中，第二绝缘层配置在第一绝缘层与第一导线构造表面上，第二导线构造位于第二绝缘层内，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第二角度，第二角度大于等于0度小于等于90度，并用以与第一导线电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻传感器还包括第二通孔导体或沟槽导体结构并位于第二绝缘层内，位于第一导线构造的第一表面与第二导线构造之间，并用以第一导线构造与第二导线构造电性连接。
本发明提出一种磁阻传感器，包括基板、磁阻构造、第一绝缘层、第一导线构造、第二绝缘层以及第二导线构造。其中，磁阻构造配置在基板上，磁阻构造具有彼此相对的第一表面和第二表面，第一表面朝向基板，第一绝缘层位于磁阻构造的第二表面上，第一导线构造配置在第一绝缘层内，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第一角度，第一角度大于等于0度小于等于90度，并用以第一通孔导体或沟槽导体结构与磁阻构造电性连接，第二绝缘层配置在第一绝缘层与第一导线构造表面上，第二导线构造位于第二绝缘层内，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第二角度，第二角度大于等于0度小于等于90度，并用以与第一导线电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻构造包括磁阻层以及硬屏蔽层。其中，磁阻层配置在基板上，磁阻层包括异向性磁阻、巨磁阻以及穿隧式磁阻或其组合中之一，以及硬屏蔽层配置在磁阻层表面上。
磁阻构造在两导体构造之间:
本发明提出一种磁阻传感器，包括磁阻构造、第一绝缘层、第一导线构造、第二绝缘层以及第二导线构造。其中，磁阻构造具有第一表面和第二表面，第二表面面向基板，第一绝缘层配置在磁阻构造之第一表面上，第一导线构造位在第一绝缘层中，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第一角度，第一角度大于等于0度小于等于90度，并用以与磁阻构造电性连接，第二绝缘层配置在磁阻构造的第二表面上，以及第二导线构造位于第二绝缘层中，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第二角度，第二角度大于等于0度小于等于90度，并用以与磁阻构造电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻传感器还包括第三绝缘层以及第三导线构造。其中，第三绝缘层配置在第一绝缘层与第一导线构造表面上以及第三导线构造位于第三绝缘层内，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第三角度，第三角度大于等于0度小于等于90度，并用以与第一导线构造电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻传感器还包括第四绝缘层以及第四导线构造。其中，第四绝缘层配置在第二绝缘层与第二导线构造表面上，以及第四导线构造位于第四绝缘层内，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第四角度，第四角度大于等于0度小于等于90度，并用以与第二导线构造电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻构造包括磁阻层以及硬屏蔽层。其中，磁阻层包括异向性磁阻、巨磁阻以及穿隧式磁阻或其组合中之一，以及硬屏蔽层配置在磁阻层表面上。
在本发明的一个实施例中，上述第一绝缘层中还可包括第一通孔导体或沟槽导体结构，用以电性连接磁阻构造和第一导线构造，或者磁阻构造和第一导线构造直接连接，第二绝缘层中还可包括第二通孔导体或沟槽导体结构，用以电性连接磁阻构造和第二导线构造，或磁阻构造和第二导线构造直接连接，第三绝缘层中还包括第三通孔导体或沟槽导体结构，用以电性连接第一导线构造和第三导线构造，并且第四绝缘层中还包括第四通孔导体或沟槽导体结构，用以电性连接第二导线构造和第四导线构造。
在本发明的一个实施例中，上述第一导线构造、第二导线构造、第三导线构造、第四导线构造、第一通孔导体或沟槽导体结构、第二通孔导体或沟槽导体结构、第三通孔导体或沟槽导体结构与第四通孔导体或沟槽导体结构的材质可为铝、钨、铜等导体或其组合中之一，而第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层与第四绝缘层可为氧化硅层或氮化硅层等。
本发明还提出一种磁阻传感器的制造方法，该方法包括提供基板，在基板上方形成第一绝缘层，在第一绝缘层中形成第一凹槽，在第一凹槽中经平坦化形成第一导线构造，第一导线构造具有彼此相对的第一表面和第二表面，第一表面朝向基板，以及在第一绝缘层表面上，朝向第一导线构造的第二表面方向，形成磁阻构造，其延伸方向与第一导线构造的延伸方向间呈第一角度，第一角度大于等于0度小于等于90度，并与第一导线构造电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻传感器的制造方法还包括在基板上方与第一导线构造的第一表面之间形成第二绝缘层，以及在第二绝缘层中形成第二凹槽，在第二凹槽中形成第二导线构造，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第二角度，第二角度大于等于0度小于等于90度，并用以与第一导线构造电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻构造的制造方法包括在第一导线构造的第二表面上形成磁阻层，磁阻层包括异向性磁阻、巨磁阻以及穿隧式磁阻或其组合其中之一，以及在磁阻层表面上形成硬屏蔽层
本发明还提出一种磁阻传感器的制造方法，该方法包括提供基板，在基板上形成磁阻构造，磁阻构造具有彼此相对的第一表面和第二表面，第一表面朝向基板，在磁阻构造的第二表面上形成第一绝缘层，在第一绝缘层形成第一通孔和第一凹槽，分别在第一通孔中经平坦化形成第一通孔接触导线，在第一凹槽中经平坦化形成第一导线构造，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第一角度，第一角度大于等于0度小于等于90度，并用以与磁阻构造电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻构造的制造方法包括在基板上形成磁阻层，磁阻层包括异向性磁阻、巨磁阻以及穿隧式磁阻或其组合其中之一，以及在磁阻层表面上形成硬屏蔽层。
本发明还提出一种磁阻传感器的制造方法，该方法包括形成磁阻构造，磁阻构造具有第一表面和第二表面，第二表面朝向基板，在磁阻构造的第一表面上形成第一绝缘层，在第一绝缘层中形成第一凹槽，在第一凹槽中形成第一导线构造，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第一角度，第一角度大于等于0度小于等于90度，并用以与磁阻构造电性连接，在磁阻构造的第二表面上形成第二绝缘层，在第二绝缘层中形成第二凹槽，以及在第二凹槽中形成第二导线构造，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第二角度，第二角度大于等于0度小于等于90度，并用以与磁阻构造电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻传感器的制造方法还包括在第一绝缘层与第一导线构造表面上形成第三绝缘层，以及在第三绝缘层内形成第三凹槽，以及在第三凹槽中形成第三导线构造，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第三角度，第三角度大于等于0度小于等于90度，并用以与第一导线构造电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻传感器的制造方法还包括在第二绝缘层与第二导线构造表面上形成第四绝缘层，在第四绝缘层内形成第四凹槽，以及在第四凹槽中形成第四导线构造，其延伸方向与磁阻构造的延伸方向间呈第四角度，第四角度大于等于0度小于等于90度，并用以与第二导线构造电性连接。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻构造的制造方法包括形成磁阻，磁阻包括异向性磁阻、巨磁阻以及穿隧式磁阻或其组合其中之一，以及在磁阻表面上形成硬屏蔽层。
在本发明的一个实施例中，上述磁阻传感器的制造方法还可包括在第一导线构造形成之前 ， 先在第一绝缘层中形成第一通孔，在第一通孔中形成第一通孔接触导线，电性连接磁阻构造和第一导线构造，在第二导线构造形成之后，可在第二绝缘层中形成第二通孔，在第二通孔中形成第二通孔接触导线，电性连接磁阻构造和第二导线构造，在第三导线构造形成之前，先在于第三绝缘层中形成第三通孔，在第三通孔中形成第三通孔接触导线，电性连接第一导线构造和第三导线构造，在第四导线构造形成之后，先在第四绝缘层中形成第四通孔，以及在第四通孔中形成第四通孔接触导线，电性连接第二导线构造和第四导线构造。
在本发明的一个实施例中，上述第一导线构造、第二导线构造、第三导线构造、第四导线构造、第一通孔导体或沟槽导体结构、第二通孔导体或沟槽导体结构、第三通孔导体或沟槽导体结构与第四通孔导体或沟槽导体结构的材质可为铝、钨、铜等导体或其组合中之一，第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层与第四绝缘层可为氧化硅层或氮化硅层等。
在本发明的磁阻传感器中，先在基板上导线结构等一般半导体组件的配置，因此可避免在现有磁阻传感器制程中其中所含铁、钴、镍等磁性物质会造成后续制程中机台的金属污染问题，也避免因后续制程其间的温度、应力的改变、蚀刻制程或是黄光制程影响磁阻构造的可靠度。
并且在本发明所有磁阻传感器中，硬屏蔽层因只需定义磁阻，而不需用来抵挡定义导线层时的蚀刻作用，所以硬屏蔽层的厚度可比现有磁阻构造薄。这样一来，磁阻因搭配较薄的硬屏蔽层，而提升了感测外界磁场变化讯号的灵敏度。
为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1是现有磁阻传感器的剖面示意图。
图2是现有磁阻传感器的俯视图。
图3A是本发明的一个实施例中磁阻传感器的剖面示意图。
图3B是本发明的一个实施例中磁阻传感器的俯视示意图。
图4A是本发明的一个实施例中磁阻传感器的俯视示意图。
图4B是本发明的一个实施例中磁阻传感器的剖面示意图。
图5A、5B是本发明的另一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。
图5C、5D是本发明的另一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。
图5E、5F是本发明的另一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。
图6是本发明的另一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。
图7是本发明的另一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。
图8A、8B是本发明的另一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。
图9A、9B是本发明的另一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。
图10A、10B、10C是本发明的另一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。
图11A至11E是本发明的一个实施例中磁阻传感器在部分制程中的剖面示意图。
【主要组件符号说明】
100、200、300、400、500、600：磁阻传感器
102：绝缘基板
104、212：磁阻构造
106：导线构造
108：绝缘层
112、208：磁阻层
114、210：硬屏蔽层
202：基板
204：第一绝缘层
206：第一导线构造
218：第二绝缘层
214、228、258：第一表面
216、226、260：第二表面
220：第二导线构造
222：第一通孔导体结构
224：第二通孔导体结构
230：第一凹槽
232：第一通孔
234：第二通孔
236：第二凹槽
238：第三通孔
240：第三凹槽
242：第三通孔导体结构
244：第三导线构造
246：第三绝缘层
248：第四凹槽
250：第四通孔
252：第四导线构造
254：第四通孔导体结构
256：第四绝缘层
262：第一角度
292：第一沟槽导体结构
294：第二沟槽导体结构。
具体实施方式
图3A为本发明的一个实施例中磁阻传感器的剖面示意图。请参照图3A，磁阻传感器200包括基板202、第一绝缘层204、第一导线构造206以及磁阻构造212。其中，第一绝缘层204位于基板202上方，第一导线构造206配置在第一绝缘层204内，第一导线构造206具有彼此相对的第一表面214和第二表面216，第一表面214朝向基板202，磁阻构造212配置在第一绝缘层204表面上，朝向第一导线构造206的第二表面216。其中，磁阻构造212包括磁阻层208和硬屏蔽层210，磁阻层208配置在第一导线构造206的第二表面216上，硬屏蔽层210配置在磁阻层208表面上。一般来说，磁阻层208包括异向性磁阻（Anisotropic Magnetoresistance，简称AMR）、巨磁阻（Giant Magnetoresistance，简称GMR）以及穿隧式磁阻（Tunneling Magnetoresistance，简称TMR）或其组合中之一，但本发明不以此为限。而为了要精确测量外界磁场变化，图3B为本发明的一个实施例中磁阻传感器的俯视示意图。请参照图3B，磁阻构造212延伸方向可与第一导线构造206的延伸方向间呈第一角度262，第一角度262大于等于0度小于等于90度，并且磁阻构造212与第一导线构造206电性连接。此外，磁阻形状并不以长条形状为限，图4A为本发明的一个实施例中磁阻传感器的俯视示意图。请参照图4A，磁阻构造212可为不连续及任意形状，在本实施例中可为为分离之椭圆形磁阻，且经第一导线构造206电性连接彼此。图4B为本发明的一个实施例中磁阻传感器的剖面示意图。请参照图4B，在基板202上依序配置第一绝缘层204，在第一绝缘层204中形成第一导线构造206，第一导线构造206具有彼此相对的第一表面214和第二表面216，第一表面214朝向基板202，不连续的磁阻构造212（磁阻208、硬屏蔽层210），配置在第一绝缘层204表面上，朝向第一导线构造206的第二表面216，经由相邻的第一导线构造206电性连接这些不连续的磁阻构造212。
以下组件标号与前述实施例相同者，其材质与结构和制程均与前述实施例相同或相似，此处不再赘述。
除了第一导线构造206直接与磁阻构造212完成电性接触外，为加强第一导线构造206与磁阻构造212接触面的平坦效果，达到更佳磁阻特性，也可通过如图5A所示的构造，即利用穿过第一绝缘层204的多个第一通孔(via)导体结构222来完成第一导线构造206与磁阻构造212间的电性连接。另外，图5A所示的第一通孔导体结构222也可改成图5B所示的第一沟槽(trench)导体结构292。
而为能提升第一导线构造206的电流分流效应，磁阻传感器300可以用多层导线结构来实现，通过并联多层导线结构来降低电阻达成目的。图5C为本发明的另一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。请参照图5C，本实施例的磁阻传感器300，除在基板202上配置第一绝缘层204、第一导线构造206以及磁阻构造212外，还包括配置第二绝缘层218和第二导线构造220。第二绝缘层218位于基板202与第一导线构造206的第一表面214之间，再将第二导线构造220，配置在第二绝缘层218内，用以与第一导线构造206电性连接。该第二导线构造220延伸方向与磁阻构造212的延伸方向间呈第二角度，该第二角度大于等于0度小于等于90度。
除此之外，为加强第一导线构造206分流的效果，达到更低电阻并且更有效率的效果，在第二绝缘层218中完成第二通孔(via)导体结构224，用以电性连接第一导线构造206和第二导线构造220。另外，也可如图5D所示，利用第二沟槽(trench)导体结构294来完成第一导线构造206和第二导线构造220间的电性连接。
图5E为本发明的另一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。请参照图5E，本实施例中磁阻传感器400，保有加强第一导线构造206分流的效果并加强第一导线构造206与磁阻构造212接触面的平坦效果，达到更佳磁阻特性，在第一绝缘层204中也配置了第一通孔导体结构222，用以电性连接磁阻构造212和第一导线构造206。其中，基板202可为绝缘基板或阻值极大的基板，第一导线构造206、第二导线构造220、第二通孔导体结构224的材质为铝、钨、铜等导体或其组合中之一，而第一绝缘层204与第二绝缘层218可为氧化硅层或氮化硅层等。
在本实施例中，虽然是以在第一绝缘层204中配置第一通孔导体结构222以及在第二绝缘层218中配置第二通孔导体结构224为例来说明磁阻传感器300的构造，但本发明的通孔导体并不以此数目和大小为限。另外，也可如图5F所示，利用第一沟槽(trench)导体结构292、第二沟槽(trench)导体结构294来完成磁阻构造212、第一导线构造206和第二导线构造220间的电性连接。
在本发明之实施例中，请参照图5A、5B、5C、5D、5E、5F，磁阻构造212上方已无其它导线构造，所以在磁阻层下方配置一层或两层导线为例，来说明磁阻传感器的构造，但本发明并不以此层数为限，更多的导线构造可依序往磁阻层208下方扩充。
由于本案于图3至图5所述的第一组实施例，其主要先在基板202上先完成导线结构等一般半导体组件的配置，最后再送入机台中在第一导线构造206上完成磁阻构造212的制作，因此可避免现有磁阻传感器制程中因先在基板202上配置磁阻构造212，其中所含铁、钴、镍等磁性物质会造成后续制程中机台的金属污染问题，也避免因后续制程过程中的温度、应力的改变、蚀刻制程或是黄光制程影响磁阻构造212的可靠度。
再者，本实施例中因先配置第一绝缘层204在基板202上，而第一导线构造206是位于第一绝缘层204中，再在第一绝缘层204和第一导线构造206上形成磁阻构造212，则磁阻构造212中的硬屏蔽层210不需像现有硬屏蔽层要具备电性连接磁阻构造212到第一导线构造206的功能，所以本实施例中的硬屏蔽层210材质，并不限定为导体材质，也可使用绝缘材料来制作，可大幅减少硬屏蔽层的分流效应，提高磁阻比例。并且硬屏蔽层210因只需定义磁阻层208，而不需用来抵挡定义导线构造时的蚀刻作用，所以硬屏蔽层210的厚度可下降，该厚度比现有磁阻构造212中的硬屏蔽层210厚度薄。这样一来，磁阻层208因搭配较薄的硬屏蔽层，而提升了感测外界磁场变化讯号的灵敏度。
而在本发明的第二组实施例中，为使磁阻层208提升感测外界磁场变化讯号的灵敏度，磁阻构造212也可搭配较薄的硬屏蔽层210。图6为本发明第二组实施例中的一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。请参照图6，一种磁阻传感器500，包括基板202、磁阻构造212、第一绝缘层204、第一导线构造206以及第一通孔导体结构222。其中，磁阻构造212配置在基板202上，磁阻构造212包括磁阻层208和硬屏蔽层210，磁阻层208配置在基板202表面上，其具有彼此相对的第一表面228和第二表面226，第一表面228朝向基板202，第一绝缘层204位于磁阻构造212的第二表面226上，以及第一导线构造206，配置在第一绝缘层204内，其延伸方向与磁阻构造212的延伸方向间呈第一角度，第一角度大于等于0度小于等于90度，第一绝缘层204中还包括第一通孔导体结构222，用以电性连接磁阻构造212和第一导线构造206。本发明的磁阻传感器因不需蚀刻金属层，故不需其它的缓冲层或增加有蚀刻鉴别率材质以及较厚的硬屏蔽层，只需使用较薄的硬屏蔽层阻挡通孔蚀刻制程，故有别于现有技术的磁阻传感器，因使用较薄的硬屏蔽层，可提升本发明的磁阻传感器感测外界磁场变化讯号的灵敏度。另外，图6所示之第一通孔导体结构222也可改成图7所示之第一沟槽(trench)导体结构292。
除此之外，为提升第一导线构造206的电流分流效应，磁阻传感器需具备多层导线结构，以并联多层导线结构来达成目的。图8A为本发明第二组实施例中的另一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。请参照图8A，本实施例磁阻传感器600除依序在基板202上配置磁阻构造212、第一绝缘层204以及第一导线构造206，还包括第二绝缘层218和第二导线构造220。第二绝缘层218配置在第一绝缘层204与第一导线构造206表面上，而第二导线构造220位于第二绝缘层218内，其延伸方向与磁阻构造212的延伸方向间呈第二角度，第二角度大于等于0度小于等于90度，而第二绝缘层218中还包括第二通孔导体结构224，该第二导线构造220可以第二通孔导体结构224与第一导线构造206电性连接。另外，图8A所示之第二通孔导体结构224也可改成图8B所示之第二沟槽(trench)导体结构294。
图9A为本发明第二组实施例中的另一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。请参照图9A，本实施例磁阻传感器700为使磁阻层208提升感测外界磁场变化讯号的灵敏度，磁阻构造212可搭配较薄的硬屏蔽层210，同时达到前述的优点，第一绝缘层204中还包括第一通孔导体结构222，用以电性连接磁阻构造212和第一导线构造206。其中，基板202可为绝缘基板或阻值极大的基板，第一导线构造206、第二导线构造220、第一通孔导体结构222以及第二通孔导体结构224的材质可为铝、钨、铜等导体或其组合中之一，而第一绝缘层204与第二绝缘层218可为氧化硅层或氮化硅层等。
在本实施例中，是以在第一绝缘层204中配置第一通孔导体结构222，在第二绝缘层218中配置第二通孔导体结构224为例来说明磁阻传感器的构造，但本发明的通孔导体并不以此数目和大小为限。另外，也可如图9B所示，利用第一沟槽(trench)导体结构292、第二沟槽(trench)导体结构294来完成磁阻构造212、第一导线构造206和第二导线构造220间之电性连接。
再者，将上述第一组实施例与第二组实施例中进行组合便可产生第三组实施例，图10A为本发明第三组实施例的一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。请参照图10A，磁阻传感器800包含磁阻构造212、一绝缘层204、第一导线构造206、第二绝缘层218和第二导线构造220。其中，磁阻构造212包含磁阻层208和硬屏蔽层210，硬屏蔽层210配置在磁阻层208表面上。磁阻构造212具有第一表面258和第二表面260，第一绝缘层204配置在磁阻构造212的第一表面258上，第一导线构造206位于第一绝缘层204中，其延伸方向与磁阻构造212的延伸方向间呈第一角度，第一角度大于等于0度小于等于90度，第一导线构造206可用以与磁阻构造212电性连接。
第二绝缘层218配置在磁阻构造212的第二表面260上，第二导线构造220位于第二绝缘层218中，其延伸方向与磁阻构造212的延伸方向间呈第二角度，第二角度大于等于0度小于等于90度，第二导线构造220可用以与磁阻构造212电性连接。
为提高导线结构的电流分流效应，提升磁阻传感器800的效能，磁阻传感器需具备多层导线结构，并且并联多层导线结构来达成目的。磁阻传感器800还包括第三绝缘层246、第三导线构造244和第四绝缘层256、第四导线构造252。第三绝缘层246配置在第一绝缘层204与第一导线构造206表面上，而第三导线构造244位于第三绝缘层246内，其延伸方向与磁阻构造212的延伸方向间呈第三角度，第三角度大于等于0度小于等于90度，并且第三导线构造244可用以与第一导线构造206电性连接。第四绝缘层256配置在第二绝缘层218与第二导线构造220表面上，第四导线构造252位于第四绝缘层256内，其延伸方向与磁阻构造212的延伸方向间呈第四角度，第四角度大于等于0度小于等于90度，第四导线构造252可用以与第二导线构造220电性连接。
除此之外，为使导体结构与磁阻层208之间以及导线结构彼此之间达成更有效的连接，其中第一绝缘层204中还包括第一通孔导体结构222，用以电性连接磁阻构造212和第一导线构造206。第三绝缘层246中还包括第三通孔导体结构242，用以电性连接第一导线构造206和第三导线构造244。并且第二绝缘层218中也还包括第四通孔导体结构254，用以电性连接第二导线构造220和第四导线构造252。
图10B为本发明第三组实施例中的另一实施例中磁阻传感器的剖面示意图。请参考图10B，第二绝缘层218中还可包括第二通孔导体结构224，用以电性连接磁阻构造212和第二导线构造220。当然，在磁阻传感器900中的磁阻构造212和第二导线构造220也可直接电性连接（如图10A）。其中，第一导线构造206、第二导线构造220、第三导线构造244、第四导线构造252、第一通孔导体结构222、第二通孔导体结构224、第三通孔导体结构242与第四通孔导体结构254的材质可为铝、钨、铜等导体或其组合中之一，而第一绝缘层204、第二绝缘层218、第三绝缘层246与第四绝缘层256可为氧化硅层或氮化硅层等。
当然，也可以将图1与图3A进行组合而形成第三组实施例中的另一实施例，其剖面示意图请参见图10C。
为使读者更加了解本发明，以下将举例说明上述磁阻传感器的制造方法。图11 A至图11E为本发明的一个磁阻传感器实施例的制程示意图。
请参照图11A，首先，在基板202上形成第四绝缘层256，蚀刻该第四绝缘层256依序形成第四凹槽，填充导体材料(例如钨、铜)，再经化学研磨制程形成第四导线构造252，第四导线构造252其延伸方向与磁阻构造212（见下介绍）的延伸方向间呈第二角度，第二角度大于等于0度小于等于90度。
当然导线构造之制程也可在基板202上，先成长一层导体材料252(例如铝)，再经由金属蚀刻制程，最后填充绝缘层256及平坦化，此为另一制程方法可得到同样图11 A，这种导线构造的制程方法其后不再赘述。
请参照图11B。接着，可使用镶嵌技术（damascene）在第四绝缘层256和第四导线构造252上形成第二绝缘层218，蚀刻该第二绝缘层218，形成第四通孔250及第二凹槽236。
请参照图11C。分别在第四通孔250及第二凹槽236中填充导体，及平坦化形成第四通孔导体结构254及第二导线构造220。
请参照图11D，在第二导线构造220上形成磁阻构造212，包括磁阻层208和硬屏蔽层210，然后再于磁阻构造212上形成第一绝缘层204，蚀刻第一绝缘层204，形成第一通孔232及第一凹槽230。
再请参照图11E，在第一通孔232和第一凹槽230中填充导体（例如钨、铜）及平坦化形成第一通孔接触导体结构222和第一导线构造206，第一通孔接触导体结构222和第一导线构造206，其延伸方向与磁阻构造212的延伸方向间呈第一角度，第一角度大于等于0度小于等于90度，第一导线构造206并利用第一通孔接触导体结构222与磁阻构造212电性连接。接着，在第一绝缘层204与第一导线构造206表面上形成第三绝缘层246，蚀刻第三绝缘层246依序形成第三通孔238和第三凹槽240。
最后在第三通孔238和第三凹槽240中填充导体及平坦化形成第三通孔接触导体结构242和第三导线构造244，用以可完成如图10A 所示的磁阻传感器，其中第三导线构造244其延伸方向与磁阻构造212的延伸方向间呈第二角度，第二角度大于等于0度小于等于90度，并且第三导线构造244利用第三通孔接触导体结构242与第一导线构造206电性连接。其中，基板202可为绝缘基板或阻值极大的基板，第一导线构造206、第二导线构造220、第三导线构造244、第四导线构造252、第一通孔导体结构222、第三通孔导体结构242与第四通孔导体结构254的材质可为铝、钨、铜等导体或其组合中之一，而第一绝缘层204、第二绝缘层218、第三绝缘层246与第四绝缘层256可为氧化硅层或氮化硅层等。
值得注意的是，本发明可利用不同导线构造及其制程顺序，来提高磁阻传感器性能及改善生产方式。所以在各实施例的结构中，各导体层可以不同方式组合，并且相互连接的导线构造层数也不以上述的这些实施例为限。
综上所述，在本发明的磁阻传感器中，先在基板上先完成导线结构等一般半导体组件的配置，最后再送入机台中来在导线结构上完成磁阻构造的制作，因此可避免现有磁阻传感器制程中因先在基板上配置磁阻构造，其中所含铁、钴、镍等磁性物质会造成后续制程中机台的金属污染问题，也避免因后续制程过程中的温度、应力的改变、蚀刻制程或是黄光制程等影响磁阻构造的可靠度。
再者，上述的磁阻传感器中先配置第一绝缘层于基板上，而第一导线构造是位于第一绝缘层中，再在第一绝缘层和第一导线构造上形成磁阻构造，则磁阻构造中的硬屏蔽层不需像现有硬屏蔽层要具备电性连接磁阻构造到第一导线构造的功能，故本实施例中的硬屏蔽层材质，并不限定为导体材质，也可使用绝缘材料来制作。
并且在本发明所有磁阻传感器中，硬屏蔽层因只需定义磁阻，而不需用来抵挡定义导线层时的蚀刻作用，所以硬屏蔽层的厚度可比现有磁阻构造薄。这样一来，磁阻因搭配较薄的硬屏蔽层，而提升了感测外界磁场变化讯号的灵敏度。
以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (21)
1.一种磁阻传感器，其特征在于：所述磁阻传感器包括基板、第一绝缘层、第一导线构造以及磁阻构造，所述第一绝缘层位于所述基板上方，所述第一导线构造配置在所述第一绝缘层内，所述第一导线构造具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面朝向所述基板，所述磁阻构造配置在所述第一绝缘层表面上，朝向所述第一导线构造的所述第二表面，其延伸方向与所述第一导线构造的延伸方向间呈第一角度，所述第一角度大于等于0度小于等于90度，并且所述磁阻构造与所述第一导线构造电性连接。
2.根据权利要求1所述的磁阻传感器，其特征在于：所述第一绝缘层中包括第一通孔导体或沟槽导体结构，所述第一通孔导体或沟槽导体结构电性连接所述磁阻构造和所述第一导线构造。
3.根据权利要求2所述的磁阻传感器，其特征在于：所述磁阻传感器还包括第二绝缘层和第二导线构造，所述第二绝缘层位于所述基板与所述第一导线构造的所述第一表面之间，所述第二导线构造位于所述第二绝缘层内，其延伸方向与所述磁阻构造的延伸方向间呈第二角度，所述第二角度大于等于0度小于等于90度，并且所述第二导线构造与所述第一导线构造电性连接。
4.根据权利要求3所述的磁阻传感器，其特征在于：所述第二绝缘层中还包括第二通孔导体或沟槽导体结构，所述第二通孔导体或沟槽导体结构电性连接所述第一导线构造和所述第二导线构造。
5.根据权利要求4所述的磁阻传感器，其特征在于：所述第一导线构造、第二导线构造、第一通孔导体或沟槽导体结构与第二通孔导体或沟槽导体结构的材质为铝、钨、铜等导体或其组合中之一，而所述第一绝缘层与第二绝缘层为氧化硅层或氮化硅层等。
6.根据权利要求1所述的磁阻传感器，其特征在于：所述磁阻构造包括磁阻层和硬屏蔽层，所述磁阻层配置在所述第一导线构造的所述第二表面上，所述磁阻层包括异向性磁阻、巨磁阻以及穿隧式磁阻或其组合中之一，所述硬屏蔽层配置在所述磁阻层表面上。
7.一种磁阻传感器，其特征在于：所述磁阻传感器包括基板、磁阻构造、第一绝缘层、第一导线构造以及第一通孔导体或沟槽导体结构，所述磁阻构造配置在所述基板上，所述磁阻构造具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面朝向所述基板，所述第一绝缘层位于所述磁阻构造的所述第二表面上，所述第一导线构造配置在所述第一绝缘层内，其延伸方向与所述磁阻构造的延伸方向间呈第一角度，所述第一角度大于等于0度小于等于90度，所述第一通孔导体或沟槽导体结构配置在所述第一绝缘层中，电性连接所述磁阻构造和所述第一导线构造。
8.根据权利要求7所述的磁阻传感器，其特征在于：所述磁阻传感器还包括第二绝缘层和第二导线构造，所述第二绝缘层配置在所述第一绝缘层与所述第一导线构造表面上，所述第二导线构造位于所述第二绝缘层内，其延伸方向与所述磁阻构造的延伸方向间呈第二角度，所述第二角度大于等于0度小于等于90度，并且所述第二导线构造与所述第一导线构造电性连接。
9.根据权利要求8所述的磁阻传感器，其特征在于：所述第二绝缘层中还包括第二通孔导体或沟槽导体结构，所述第二通孔导体或沟槽导体结构电性连接所述第一导线构造和所述第二导线构造。
10.根据权利要求9所述的磁阻传感器，其特征在于：所述第一导线构造、第二导线构造、第一通孔导体或沟槽导体结构与第二通孔导体或沟槽导体结构的材质为铝、钨、铜等导体或其组合中之一，而所述第一绝缘层与所述第二绝缘层为氧化硅层或氮化硅层等。
11.根据权利要求7所述的磁阻传感器，其特征在于：所述磁阻构造包括磁阻层和硬屏蔽层，所述磁阻层配置在所述基板上，所述磁阻层包括异向性磁阻、巨磁阻以及穿隧式磁阻或其组合其中之一，所述硬屏蔽层配置在所述磁阻层表面上。
12.一种磁阻传感器，其特征在于：所述磁阻传感器包括磁阻构造、第一绝缘层、第一导线构造、第二绝缘层以及第二导线构造，所述磁阻构造具有第一表面和一第二表面，所述第一绝缘层配置在所述磁阻构造的所述第一表面上，所述第一导线构造位于所述第一绝缘层中，其延伸方向与所述磁阻构造的延伸方向间呈第一角度，所述第一角度大于等于0度小于等于90度，并且所述第一导线构造与所述磁阻构造电性连接，所述第二绝缘层配置在所述磁阻构造的所述第二表面上，所述第二导线构造位于所述第二绝缘层中，其延伸方向与所述磁阻构造的延伸方向间呈第二角度，所述第二角度大于等于0度小于等于90度，并且所述第二导线构造与所述磁阻构造电性连接。
13.根据权利要求12所述的磁阻传感器，其特征在于：所述磁阻传感器还包括第三绝缘层和第三导线构造，所述第三绝缘层配置在所述第一绝缘层与所述第一导线构造表面上，所述第三导线构造位于所述第三绝缘层内，其延伸方向与所述磁阻构造的延伸方向间呈第三角度，所述第三角度大于等于0度小于等于90度，并且所述第三导线构造与所述第一导线构造电性连接。
14.根据权利要求13所述的磁阻传感器，其特征在于：所述磁阻传感器还包括第四绝缘层和第四导线构造，所述第四绝缘层配置在所述第二绝缘层与所述第二导线构造表面上，所述第四导线构造位于所述第四绝缘层内，其延伸方向与所述磁阻构造的延伸方向间呈第四角度，所述第四角度大于等于0度小于等于90度，并且所述第四导线构造与所述第二导线构造电性连接。
15.根据权利要求14所述的磁阻传感器，其特征在于：所述第三绝缘层中还包括电性连接所述第一导线构造和所述第三导线构造的第三通孔导体或沟槽导体结构，并且第四绝缘层中还包括电性连接所述第二导线构造和所述第四导线构造的第四通孔导体或沟槽导体结构。
16.根据权利要求15所述的磁阻传感器，其特征在于：所述第一绝缘层中包括电性连接所述磁阻构造和所述第一导线构造的第一通孔导体或沟槽导体结构，所述第二绝缘层中包括第二通孔导体或沟槽导体结构，电性连接所述磁阻构造和所述第二导线构造。
17.根据权利要求16所述的磁阻传感器，其特征在于：所述第一导线构造、第二导线构造、第三导线构造、第四导线构造、第一通孔导体或沟槽导体结构、第二通孔导体或沟槽导体结构、第三通孔导体或沟槽导体结构与第四通孔导体或沟槽导体结构的材质为铝、钨、铜等导体或其组合中之一，而所述第一绝缘层、第二绝缘层、第三绝缘层与第四绝缘层为氧化硅层或氮化硅层等。
18.根据权利要求12所述的磁阻传感器，其特征在于：所述磁阻构造包括磁阻层和硬屏蔽层，所述磁阻层包括异向性磁阻、巨磁阻以及穿隧式磁阻或其组合中之一，所述硬屏蔽层配置在所述磁阻层表面上。
19.一种磁阻传感器的制造方法，其特征在于：所述磁阻传感器的制造方法包括：
提供基板；
在所述基板上方形成第一绝缘层；
在所述第一绝缘层中依序形成第一凹槽和第一通孔；
分别在所述第一凹槽中和所述第一通孔中经平坦化形成第一导线构造和第一通孔接触导线，所述第一导线构造具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面朝向所述基板；以及
在所述第一绝缘层表面上，朝向所述第一导线构造的所述第二表面方向，形成磁阻构造，其延伸方向与所述第一导线构造的延伸方向间呈第一角度，所述第一角度大于等于0度小于等于90度，并且所述磁阻构造经由所述第一通孔接触导线与所述第一导线构造电性连接。
20.一种磁阻传感器的制造方法，其特征在于：所述磁阻传感器的制造方法包括：
提供基板；
在所述基板上形成磁阻构造，所述磁阻构造具有彼此相对的第一表面和第二表面，所述第一表面朝向所述基板；
在所述磁阻构造的所述第二表面上形成第一绝缘层；
在所述第一绝缘层中形成第一通孔和第一凹槽；以及
分别在所述第一通孔中经平坦化形成第一通孔接触导线，在所述第一凹槽中经平坦化形成第一导线构造，其延伸方向与所述磁阻构造的延伸方向间呈第一角度，所述第一角度大于等于0度小于等于90度，并且所述第一导线构造与所述磁阻构造电性连接。
21.一种磁阻传感器的制造方法，其特征在于：所述磁阻传感器的制造方法包括：
提供第二绝缘层；
在所述第二绝缘层中形成第二凹槽；
在所述第二凹槽中经平坦化形成第二导线构造；
在所述第二导线构造上形成磁阻构造，所述磁阻构造的延伸方向与所述第二导线构造的延伸方向间呈第二角度，所述第二角度大于等于0度小于等于90度，并且所述第二导线构造与所述磁阻构造电性连接；
在所述磁阻构造上形成第一绝缘层；
在所述第一绝缘层中形成第一凹槽；以及
在所述第一凹槽中经平坦化形成第一导线构造，其延伸方向与所述磁阻构造的延伸方向间呈第一角度，所述第一角度大于等于0度小于等于90度，并且所述第一导线构造与所述磁阻构造电性连接。
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