CN103700623A - 氮化钽的刻蚀方法、磁传感器的形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种氮化钽的刻蚀方法、磁传感器的形成方法，所述氮化钽的刻蚀方法包括：以所述图形化的光刻胶层为掩膜，对所述氮化钽薄膜进行干法刻蚀，形成氮化钽层，所述干法刻蚀工艺的射频功率小于或等于500瓦，用于承载晶片的承片台的温度大于或等于25摄氏度。由于所述干法刻蚀工艺的射频功率小于或等于500瓦，较低的射频功率使得所形成的刻蚀气体的等离子体的能量较低，对氮化钽薄膜的轰击作用较低，被轰击溅射产生的钽元素与光刻胶形成的聚合物较少；且用于承载晶片的承片台的温度大于或等于25摄氏度，较高的温度有利于所形成的聚合物被分解，因此本发明刻蚀氮化钽的工艺容易控制。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种氮化钽的刻蚀方法、磁传感器的形成方法。
背景技术
在微机电系统（MEMS，Micro-Electro-Mechanical-Systems）器件的制造工艺中，氮化钽是一种常用的导电材料和掩膜材料。其中，现有技术中对氮化钽的刻蚀方法包括：
提供基底，在所述基底表面形成氮化钽薄膜，在所述氮化钽薄膜表面形成光刻胶薄膜；
对所述光刻胶薄膜进行曝光显影，形成图形化的光刻胶层；
以所述图形化的光刻胶层为掩膜，对所述氮化钽薄膜进行刻蚀，形成氮化钽层。
更多关于氮化钽的刻蚀方法请参考公开号为CN1806325A的中国专利文献。
但是，利用现有工艺刻蚀氮化钽的工艺不容易控制。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种氮化钽的刻蚀方法、磁传感器的形成方法，使得刻蚀氮化钽的工艺容易控制。
为解决上述问题，本发明提供一种氮化钽的刻蚀方法，包括：提供基底，所述基底表面形成氮化钽薄膜，在所述氮化钽薄膜表面形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜，对所述氮化钽薄膜进行干法刻蚀，形成氮化钽层，所述干法刻蚀工艺的射频功率小于或等于500瓦，用于承载晶片的承片台的温度大于或等于25摄氏度。
可选的，所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体为氧气和含氟的刻蚀气体，所述氧气的流量范围为5标况毫升每分～15标况毫升每分，所述含氮的刻蚀气体的流量范围为50标况毫升每分～150标况毫升每分。
可选的，所述刻蚀气体还包括氩气，氩气的流量范围为50标况毫升每分～200标况毫升每分。
可选的，所述含氟的刻蚀气体为NF3、CF4、C2F6、C4F8、CHF3、SF6中的一种或多种。
可选的，所述干法刻蚀工艺的射频功率的范围为200瓦～500瓦。
可选的，所述用于承载晶片的承片台的温度范围为25摄氏度～35摄氏度。
可选的，对所述氮化钽薄膜进行刻蚀暴露出基底后，继续过刻蚀的时间为氮化钽薄膜主刻蚀时间的10%～30%。
本发明还提供了一种磁传感器的形成方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底表面形成绝缘层，在所述绝缘层内形成沟槽，在所述沟槽的侧壁、底部和绝缘层表面形成氮化硅薄膜，在所述氮化硅薄膜表面形成磁性材料薄膜，在所述磁性材料薄膜表面形成氮化钽薄膜；在所述氮化钽薄膜表面形成图形化的光刻胶层，以所述光刻胶层为掩膜，对氮化钽薄膜进行干法刻蚀刻蚀，在所述沟槽的侧壁对应位置形成氮化钽层，所述干法刻蚀工艺的射频功率小于或等于500瓦，用于承载晶片的承片台的温度大于或等于25摄氏度；去除所述光刻胶层，以所述氮化钽层为掩膜，对磁性材料薄膜进行刻蚀，形成磁阻层。
可选的，所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体为氧气和含氟的刻蚀气体，所述氧气的流量范围为5标况毫升每分～15标况毫升每分，所述含氮的刻蚀气体的流量范围为50标况毫升每分～150标况毫升每分。
可选的，对所述氮化钽薄膜进行刻蚀暴露出磁性材料薄膜后，继续过刻蚀的时间为氮化钽薄膜主刻蚀时间的10%～30%。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
对所述氮化钽薄膜进行干法刻蚀，形成氮化钽层时，由于所述干法刻蚀工艺的射频功率小于或等于500瓦，较低的射频功率使得所形成的刻蚀气体的等离子体的能量较低，对氮化钽薄膜进行轰击刻蚀的速率较低，被轰击溅射产生的钽元素较少，使得所述钽元素与光刻胶形成的含钽的聚合物较少，从而抑制在刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁形成聚合物；且用于承载晶片的承片台的温度大于或等于25摄氏度，较高的温度有利于所形成的聚合物被分解，使得最终刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁形成聚合物较少，刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁的形貌和位置容易确定，因此本发明刻蚀氮化钽的工艺容易控制。
附图说明
图1是现有技术中氮化钽刻蚀后的剖面结构示意图；
图2～图4是本发明实施例的氮化钽的刻蚀过程的剖面结构示意图；
图5～图8是本发明实施例的磁传感器的形成过程的剖面结构示意图。
具体实施方式
从背景技术中可知，利用现有工艺刻蚀氮化钽层不容易控制。经过研究发现，请参考图1，以图形化的光刻胶层13为掩膜，刻蚀形成氮化钽层12时，所述光刻胶层13会在刻蚀过程中在形成的氮化钽层12的侧壁形成倾斜的聚合物11。通过对所述倾斜的聚合物11进行研究发现，所述倾斜的聚合物11的材料主要包括两种，一种为包含有钽、氧、碳元素的聚合物，是由于部分氮化钽被刻蚀去除后，所述被去除的氮化钽中的钽元素与光刻胶发生反应，形成包含有钽、氧、碳元素的聚合物；另一种为含有氧、碳元素但不含有钽元素的聚合物，是含有碳的刻蚀气体与光刻胶发生反应形成的聚合物。由于所述倾斜的聚合物11中既有包含有钽的聚合物，也具有不包含钽的聚合物，会影响对氮化钽薄膜的刻蚀，使得最终形成的氮化钽层12的边缘位置不易确定，同时所述倾斜的聚合物11还会使得氮化钽层12的边缘侧壁变得倾斜，所述氮化钽层12的边缘侧壁与基底10表面的夹角达到45度甚至更小，会严重影响后续形成的半导体结构的电学性能。
为此，本发明实施例提供了一种氮化钽的刻蚀方法、磁传感器的形成方法，所述氮化钽的刻蚀方法包括：提供基底，所述基底表面形成氮化钽薄膜，在所述氮化钽薄膜表面形成图形化的光刻胶层；以所述图形化的光刻胶层为掩膜，对所述氮化钽薄膜进行干法刻蚀，形成氮化钽层，所述干法刻蚀工艺的射频功率小于或等于500瓦，用于承载晶片的承片台的温度大于或等于25摄氏度。由于所述干法刻蚀工艺的射频功率小于或等于500瓦，较低的射频功率使得所形成的刻蚀气体的等离子体的能量较低，对氮化钽薄膜进行轰击刻蚀的速率较低，被轰击溅射产生的钽元素较少，使得所述钽元素与光刻胶形成的含钽的聚合物较少，从而抑制在刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁形成聚合物；且用于承载晶片的承片台的温度大于或等于25摄氏度，较高的温度有利于所形成的聚合物被分解，使得最终刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁形成聚合物较少，刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁的形貌和位置容易确定，因此本发明刻蚀氮化钽的工艺容易控制。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明实施例首先提供了一种氮化钽的刻蚀方法，请参考图2～图4，为本发明实施例的氮化钽层的刻蚀过程的剖面结构示意图。
请参考图2，提供基底100，在所述基底100表面形成氮化钽薄膜110，在所述氮化钽薄膜110表面形成光刻胶薄膜120。
所述基底100为单层结构或多层堆叠结构。当所述基底100为单层结构时，所述基底100为硅衬底。当所述基底100为多层堆叠结构时，所述基底100包括硅衬底和位于硅衬底表面的一层或多层半导体材料层、电介质层、金属材料层。在其他实施例中，所述基底表面还可以形成有刻蚀阻挡层，在所述刻蚀阻挡层表面形成氮化钽薄膜，所述刻蚀阻挡层作为刻蚀氮化钽薄膜的刻蚀停止层且能保护基底。
所述氮化钽薄膜110的形成工艺为溅射工艺、原子层沉积工艺或其他物理气相沉积工艺。在本实施例中，所述氮化钽薄膜110的厚度范围为400埃～1500埃。
在本实施例中，所述光刻胶薄膜120为深紫外光刻胶，在其他实施例中，所述光刻胶薄膜120还可以为其他合适的光刻胶。
请参考图3，对所述光刻胶薄膜120（请参考图2）进行曝光显影，形成光刻胶层125。
请参考图4，以所述光刻胶层125为掩膜，对所述氮化钽薄膜110（请参考图3）进行干法刻蚀形成氮化钽层115，所述干法刻蚀工艺的射频功率小于或等于500瓦，用于承载晶片的承片台的温度大于或等于25摄氏度。
在本实施例中，所述干法刻蚀工艺的刻蚀装置为东京电子有限公司（TEL，Tokyo Electron Limited）的IEM刻蚀装置。在其他实施例中，本领域技术人员也可以选择其他合适的刻蚀装置。
在本实施例中，所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体为氧气和含氮的刻蚀气体，所述氧气可以用于去除不含有钽的聚合物，所述含氟的刻蚀气体用于去除包含有钽、氧、碳元素的聚合物和刻蚀氮化钽薄膜，所述含氟的刻蚀气体为NF3、CF4、C2F6、C4F8、CHF3、SF6中的一种或多种。所述氧气的流量范围为5标况毫升每分～15标况毫升每分，所述含氟的刻蚀气体的流量范围为50标况毫升每分～150标况毫升每分。在其他实施例中，所述刻蚀气体还包括氩气，氩气的流量范围为50标况毫升每分～200标况毫升每分。
由于所述干法刻蚀工艺的射频功率小于或等于500瓦，较低的射频功率使得所形成的刻蚀气体的等离子体的能量较低，对氮化钽薄膜进行轰击刻蚀的速率较低，被轰击溅射产生的钽元素较少。由于所述含有钽的聚合物主要是光刻胶和溅射到光刻胶层表面的钽元素发生反应所形成的，因此当被轰击溅射产生的钽元素较少，钽元素与光刻胶形成的含钽的聚合物较少，从而抑制在刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁形成聚合物。在本实施例中，所述干法刻蚀工艺的射频功率的范围为200瓦～500瓦。
由于在刻蚀过程中所形成的聚合物的数量是在动态变化的，在氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁形成聚合物的同时，所述聚合物也在不停的分解，本发明用于承载晶片的承片台的温度大于或等于25摄氏度，而较高的承片台的温度会加速聚合物的分解，从而减少在刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁形成的聚合物数量。当所述氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁未形成聚合物，所述干法刻蚀工艺能顺利地以光刻胶层125为掩膜刻蚀氮化钽薄膜，从而形成具有近乎垂直侧壁的氮化钽薄膜，氮化钽层115的边缘侧壁与基底100表面的夹角达到80度以上，刻蚀形成的氮化钽层115的边缘侧壁的形貌和位置容易确定，因此本发明刻蚀氮化钽的工艺容易控制。同时较高的承片台的温度也会提高氮化钽薄膜的刻蚀速率。在本实施例中，所述承片台的温度范围为25摄氏度～35摄氏度。
在其他实施例中，对所述氮化钽薄膜进行刻蚀暴露出基底后，继续过刻蚀，其中继续过刻蚀的时间为对氮化钽薄膜进行主刻蚀时间的10%～30%。所述过刻蚀的时间较短，使得总的刻蚀时间较短，从而能够抑制在刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁形成的聚合物数量，使得刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁的形貌和位置容易确定。
对所述氮化钽薄膜110刻蚀完成后，去除所述光刻胶层125。
本发明实施例还提供了一种磁传感器的形成方法，请参考图5～图8为本发明实施例的磁传感器的形成过程的剖面结构示意图。
请参考图5，提供半导体衬底200，在所述半导体衬底200表面形成绝缘层210，在所述绝缘层210内形成沟槽，在所述沟槽的侧壁、底部和绝缘层表面形成扩散阻挡层220，在所述扩散阻挡层220表面形成磁性材料薄膜230，在所述磁性材料薄膜230表面形成氮化钽薄膜240。
所述半导体衬底200为硅衬底。
所述绝缘层210的材料为氧化硅，由于本发明的磁传感器为3D磁传感器，最终形成的磁阻层只形成在位于沟槽的一侧侧壁的扩散阻挡层表面、与对应侧壁相连的沟槽底部的扩散阻挡层部分表面、和位于沟槽外且与对应侧壁相连的扩散阻挡层顶部部分表面，从而可以分别感应X、Y、Z三个方向的磁场信号，因此所述绝缘层210内具有沟槽，且所述沟槽未暴露出半导体衬底200。
所述扩散阻挡层220用于防止磁性材料薄膜230的金属扩散到绝缘层中引起短路或击穿，在本实施例中，所述扩散阻挡层220的材料为氮化硅。
所述磁性材料薄膜230的材料为镍铁合金（NiFe）或其他可行的磁性材料，所述磁性材料薄膜230后续形成磁传感器的磁阻层，当外界磁场施加到磁阻层上时，磁阻层的磁畴旋转，使得磁阻层的电阻发生改变，磁阻层电阻的变化就反应在输出电压变化，实现检测外加磁场的目的。形成所述磁性材料薄膜230的方法为溅射工艺或其他物理气相沉积工艺。
形成所述氮化钽薄膜240的方法为溅射工艺、原子层沉积工艺或其他物理气相沉积工艺。后续形成的氮化钽层作为磁阻层的保护层，避免磁阻层暴露在空气中而遭到氧化腐蚀，且后续在形成的氮化钽层表面形成与外电路相连的电极。在本实施例中，所述氮化钽薄膜240的厚度范围为400埃～1500埃。
请参考图6，在所述氮化钽薄膜240表面形成图形化的光刻胶层250。所述图形化的光刻胶层250的位置对应与后续形成的磁阻层的位置。
请参考图7，以所述图形化的光刻胶层250为掩膜，对所述氮化钽薄膜240（请参考图6）进行刻蚀，在所述沟槽的侧壁对应位置形成氮化钽层245，所述干法刻蚀工艺的射频功率小于或等于500瓦，用于承载晶片的承片台的温度大于或等于25摄氏度。
所述氮化钽层245位于沟槽的一侧侧壁的磁性材料薄膜230表面、与对应侧壁相连的沟槽底部的磁性材料薄膜230部分表面、和位于沟槽外且与对应侧壁相连的磁性材料薄膜230顶部部分表面，使得后续以所述氮化钽层245为掩膜形成的磁阻层也位于沟槽的一侧侧壁的扩散阻挡层表面、与对应侧壁相连的沟槽底部的扩散阻挡层部分表面、和位于沟槽外且与对应侧壁相连的扩散阻挡层顶部部分表面，从而可以分别感应X、Y、Z三个方向的磁场信号，形成3D磁传感器。在其他实施例中，所述氮化钽层还可以形成在其他位置，例如沟槽外的磁性材料薄膜表面等。
在本实施例中，所述干法刻蚀工艺的刻蚀装置为东京电子有限公司（TEL，Tokyo Electron Limited）的IEM刻蚀装置。在其他实施例中，本领域技术人员也可以选择其他合适的刻蚀装置。
在本实施例中，所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体为氧气和含氮的刻蚀气体，所述氧气可以用于去除不含有钽的聚合物，所述含氟的刻蚀气体用于去除包含有钽、氧、碳元素的聚合物和刻蚀氮化钽薄膜，所述含氟的刻蚀气体为NF3、CF4、C2F6、C4F8、CHF3、SF6中的一种或多种。所述氧气的流量范围为5标况毫升每分～15标况毫升每分，所述含氟的刻蚀气体的流量范围为50标况毫升每分～150标况毫升每分。在其他实施例中，所述刻蚀气体还包括氩气，氩气的流量范围为50标况毫升每分～200标况毫升每分。
由于所述干法刻蚀工艺的射频功率小于或等于500瓦，较低的射频功率使得所形成的刻蚀气体的等离子体的能量较低，对氮化钽薄膜240进行轰击刻蚀的速率较低，被轰击溅射产生的钽元素较少。由于所述含有钽的聚合物主要是光刻胶和溅射到光刻胶层表面的钽元素发生反应所形成的，因此当被轰击溅射产生的钽元素较少，钽元素与光刻胶形成的含钽的聚合物较少，从而抑制在刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁形成聚合物。在本实施例中，所述干法刻蚀工艺的射频功率的范围为200瓦～500瓦。
由于在刻蚀过程中所形成的聚合物的数量是在动态变化的，在氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁形成聚合物的同时，所述聚合物也在不停的分解，本发明用于承载晶片的承片台的温度大于或等于25摄氏度，而较高的承片台的温度会加速聚合物的分解，从而减少在刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁形成的聚合物数量。当所述氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁未形成聚合物，所述干法刻蚀工艺能顺利地以光刻胶层250为掩膜刻蚀氮化钽薄膜，从而形成具有近乎垂直侧壁的氮化钽薄膜，氮化钽层245的边缘侧壁与基底100表面的夹角达到80度以上，刻蚀形成的氮化钽层245的边缘侧壁的形貌和位置容易确定，因此本发明刻蚀氮化钽的工艺容易控制。同时较高的承片台的温度也会提高氮化钽薄膜的刻蚀速率。在本实施例中，所述承片台的温度范围为25摄氏度～35摄氏度。
在其他实施例中，对所述氮化钽薄膜进行刻蚀暴露出磁性材料薄膜后，继续过刻蚀，其中继续过刻蚀的时间为对氮化钽薄膜进行主刻蚀时间的10%～30%。所述过刻蚀的时间较短，使得总的刻蚀时间较短，从而能够抑制在刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁和光刻胶层的边缘侧壁形成的聚合物数量，使得刻蚀形成的氮化钽层的边缘侧壁的形貌和位置容易确定。
请参考图8，去除所述光刻胶层250（请参考图7），以所述氮化钽层245为掩膜，对磁性材料薄膜230进行刻蚀（请参考图7），形成磁阻层235。
去除所述光刻胶层250的工艺为灰化工艺。
对所述磁性材料薄膜230进行刻蚀的工艺为离子束刻蚀（IBE）工艺，反应离子刻蚀（RIE）工艺或电感耦合等离子体（ICP）刻蚀工艺。在本实施例中，所述对磁性材料薄膜230的刻蚀工艺为离子束刻蚀工艺。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种氮化钽的刻蚀方法，其特征在于，包括：
提供基底，所述基底表面形成氮化钽薄膜，在所述氮化钽薄膜表面形成图形化的光刻胶层；
以所述图形化的光刻胶层为掩膜，对所述氮化钽薄膜进行干法刻蚀，形成氮化钽层，所述干法刻蚀工艺的射频功率小于或等于500瓦，用于承载晶片的承片台的温度大于或等于25摄氏度。
2.如权利要求1所述的氮化钽的刻蚀方法，其特征在于，所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体为氧气和含氟的刻蚀气体，所述氧气的流量范围为5标况毫升每分～15标况毫升每分，所述含氮的刻蚀气体的流量范围为50标况毫升每分～150标况毫升每分。
3.如权利要求2所述的氮化钽的刻蚀方法，其特征在于，所述刻蚀气体还包括氩气，氩气的流量范围为50标况毫升每分～200标况毫升每分。
4.如权利要求2所述的氮化钽的刻蚀方法，其特征在于，所述含氟的刻蚀气体为NF3、CF4、C2F6、C4F8、CHF3、SF6中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的氮化钽的刻蚀方法，其特征在于，所述干法刻蚀工艺的射频功率的范围为200瓦～500瓦。
6.如权利要求1所述的氮化钽的刻蚀方法，其特征在于，所述用于承载晶片的承片台的温度范围为25摄氏度～35摄氏度。
7.如权利要求1所述的氮化钽的刻蚀方法，其特征在于，对所述氮化钽薄膜进行刻蚀暴露出基底后，继续过刻蚀的时间为氮化钽薄膜主刻蚀时间的10%～30%。
8.一种磁传感器的形成方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底，在所述半导体衬底表面形成绝缘层，在所述绝缘层内形成沟槽，在所述沟槽的侧壁、底部和绝缘层表面形成氮化硅薄膜，在所述氮化硅薄膜表面形成磁性材料薄膜，在所述磁性材料薄膜表面形成氮化钽薄膜；
在所述氮化钽薄膜表面形成图形化的光刻胶层，以所述光刻胶层为掩膜，对氮化钽薄膜进行干法刻蚀刻蚀，在所述沟槽的侧壁对应位置形成氮化钽层，所述干法刻蚀工艺的射频功率小于或等于500瓦，用于承载晶片的承片台的温度大于或等于25摄氏度；
去除所述光刻胶层，以所述氮化钽层为掩膜，对磁性材料薄膜进行刻蚀，形成磁阻层。
9.如权利要求8所述的磁传感器的形成方法，其特征在于，所述干法刻蚀工艺的刻蚀气体为氧气和含氟的刻蚀气体，所述氧气的流量范围为5标况毫升每分～15标况毫升每分，所述含氮的刻蚀气体的流量范围为50标况毫升每分～150标况毫升每分。
10.如权利要求8所述的磁传感器的形成方法，其特征在于，对所述氮化钽薄膜进行刻蚀暴露出磁性材料薄膜后，继续过刻蚀的时间为氮化钽薄膜主刻蚀时间的10%～30%。
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Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104627954A (zh) * | 2015-01-31 | 2015-05-20 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 用于mems传感器的刻蚀方法 |
| CN104891428A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-09-09 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 三轴各向异性磁阻的制造方法 |
| CN104891427A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-09-09 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 三轴各向异性磁阻的制造方法 |
| CN104916775A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-09-16 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 一种3d磁传感器的制作方法 |
| CN108231580A (zh) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 上海磁宇信息科技有限公司 | 一种清除磁性隧道结硬掩模刻蚀之后形成的聚合物的方法 |
| CN113460954A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-10-01 | 北京量子信息科学研究院 | 含钽膜的微纳米结构元件及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020025591A1 (en) * | 2000-08-11 | 2002-02-28 | Hideto Ohnuma | Method of manufacturing a semiconductor device |
| CN101894750A (zh) * | 2010-05-28 | 2010-11-24 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 干法刻蚀TaN电极的方法 |
| CN103400935A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-11-20 | 上海宏力半导体制造有限公司 | 3d磁传感器的形成方法 |
-
2014
- 2014-01-07 CN CN201410006637.1A patent/CN103700623B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020025591A1 (en) * | 2000-08-11 | 2002-02-28 | Hideto Ohnuma | Method of manufacturing a semiconductor device |
| CN101894750A (zh) * | 2010-05-28 | 2010-11-24 | 上海集成电路研发中心有限公司 | 干法刻蚀TaN电极的方法 |
| CN103400935A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-11-20 | 上海宏力半导体制造有限公司 | 3d磁传感器的形成方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104627954A (zh) * | 2015-01-31 | 2015-05-20 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 用于mems传感器的刻蚀方法 |
| CN104891428A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-09-09 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 三轴各向异性磁阻的制造方法 |
| CN104891427A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-09-09 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 三轴各向异性磁阻的制造方法 |
| CN104916775A (zh) * | 2015-04-17 | 2015-09-16 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 一种3d磁传感器的制作方法 |
| CN104891427B (zh) * | 2015-04-17 | 2016-11-30 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 三轴各向异性磁阻的制造方法 |
| CN104916775B (zh) * | 2015-04-17 | 2017-11-24 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 一种3d磁传感器的制作方法 |
| CN108231580A (zh) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 上海磁宇信息科技有限公司 | 一种清除磁性隧道结硬掩模刻蚀之后形成的聚合物的方法 |
| CN113460954A (zh) * | 2021-05-24 | 2021-10-01 | 北京量子信息科学研究院 | 含钽膜的微纳米结构元件及其制备方法 |
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