CN103730351A - 刻蚀后的灰化方法及磁传感器的形成方法 - Google Patents
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Abstract
一种刻蚀后的灰化方法及磁传感器的形成方法，所述刻蚀后的灰化方法包括：提供基底，所述基底表面具有刻蚀形成的氮化钽层，所述氮化钽层表面具有光刻胶层，所述光刻胶层作为刻蚀氮化钽层的掩膜；刻蚀完成后，对所述氮化钽层表面的光刻胶层进行灰化工艺，所述灰化工艺的灰化气体包括氧气和含氟的刻蚀气体，所述灰化工艺的温度范围小于或等于150摄氏度，所述灰化工艺的射频功率范围小于或等于500瓦。由于所述灰化气体包括氧气和含氟的刻蚀气体，从而能完全去除氮化钽层表面的光刻胶层，且可以降低灰化工艺对氮化钽层和基底所造成的损伤。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术，特别涉及一种刻蚀后的灰化方法及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，形成氮化钽层后，利用灰化工艺不能完全去除所述图形化的光刻胶层。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种刻蚀后的灰化方法及磁传感器的形成方法，使得氮化钽薄膜表面的光刻胶层容易灰化去除。
为解决上述问题，本发明提供一种刻蚀后的灰化方法，包括：提供基底，所述基底表面具有刻蚀形成的氮化钽层，所述氮化钽层表面具有光刻胶层，所述光刻胶层作为刻蚀氮化钽层的掩膜；刻蚀完成后，对所述氮化钽层表面的光刻胶层进行灰化工艺，所述灰化工艺的灰化气体包括氧气和含氟的刻蚀气体，所述灰化工艺的温度范围小于或等于150摄氏度，所述灰化工艺的射频功率范围小于或等于500瓦。
可选的，所述氧气和含氟的刻蚀气体的流量比例为300:1～10:1。
可选的，所述氧气的流量范围为1000标况毫升每分～3000标况毫升每分，所述含氟的刻蚀气体的流量范围为10标况毫升每分～100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，所述灰化工艺的温度范围为80摄氏度～150摄氏度。
可选的，所述灰化工艺的射频功率范围为200瓦～500瓦。
可选的，所述含氟的刻蚀气体为CF4，流量为40标况毫升每分，氧气的流量为1500标况毫升每分，射频功率为300瓦，反应腔的压强为1000毫托，温度范围为100摄氏度，灰化时间为120秒。
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扩散阻挡层，在所述扩散阻挡层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，对氮化钽薄膜进行刻蚀，形成氮化钽层；对所述氮化钽层表面的光刻胶层进行灰化工艺，所述灰化工艺的灰化气体包括氧气和含氟的刻蚀气体，所述灰化工艺的温度范围小于或等于150摄氏度，所述灰化工艺的射频功率范围小于或等于500瓦；以所述氮化钽层为掩膜，对所述磁性材料薄膜进行刻蚀形成磁性材料层。
可选的，所述氧气和含氟的刻蚀气体的流量比例为300:1～10:1。
可选的，所述磁性材料为镍铁合金。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
在对所述氮化钽层表面的光刻胶层进行灰化工艺时，由于所述灰化气体包括氧气和含氟的刻蚀气体，所述氧气用于去除未与钽反应的光刻胶层和形成在氮化钽层侧壁的不含有钽的聚合物，所述含氟的刻蚀气体可以用于去除包含有钽、氧、碳元素的聚合物，从而能完全去除氮化钽层表面的光刻胶层；且所述灰化工艺的温度范围小于或等于150摄氏度，低于现有的灰化温度，较低的灰化工艺的温度可以降低灰化工艺对氮化钽层和基底所造成的损伤；且所述灰化工艺的射频功率范围小于或等于500瓦，由于形成等离子体的射频功率较低，氧气和含氟的刻蚀气体的等离子体对氮化钽层的刻蚀速率较低，有利于提高刻蚀选择比，使得去除光刻胶层的过程中不会对氮化钽层和基底造成损伤。
附图说明
图1是现有技术中氮化钽刻蚀后的灰化过程的剖面结构示意图；
图2～图4是本发明实施例的氮化钽层的刻蚀过程和刻蚀后的灰化过程的剖面结构示意图；
图5～图9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，形成氮化钽层后，利用灰化工艺不能完全去除用于掩膜的光刻胶层，请参考图1，以图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀形成氮化钽层14后进行灰化处理，氮化钽层14表面仍有部分光刻胶层15剩余，特别是在靠近氮化钽层14侧壁位置剩余的光刻胶层15最多。通过对所述剩余的光刻胶进行研究发现，所述剩余的光刻胶为包含有钽、氧、碳元素的聚合物，主要是由于部分氮化钽薄膜被刻蚀去除后，所述氮化钽薄膜中的钽元素会与光刻胶发生反应，形成包含有钽、氧、碳元素的聚合物，所述包含有钽、氧、碳元素的聚合物不容易与氧发生反应，因此不能在常规的灰化工艺中去除。
为此，本发明实施例提供了一种刻蚀后的灰化方法及磁传感器的形成方法，所述刻蚀后的灰化方法包括：提供基底，所述基底表面具有刻蚀形成的氮化钽层，所述氮化钽层表面具有光刻胶层，所述光刻胶层作为刻蚀氮化钽层的掩膜；刻蚀完成后，对所述氮化钽层表面的光刻胶层进行灰化工艺，所述灰化工艺的灰化气体包括氧气和含氟的刻蚀气体，所述灰化工艺的温度范围小于或等于150摄氏度，所述灰化工艺的射频功率范围小于或等于500瓦。由于所述灰化气体包括氧气和含氟的刻蚀气体，所述氧气用于去除未与钽反应的光刻胶层和形成在氮化钽层侧壁的不含有钽的聚合物，所述含氟的刻蚀气体可以用于去除包含有钽、氧、碳元素的聚合物，从而能完全去除氮化钽层表面的光刻胶层，同时，由于所述灰化工艺的温度范围小于或等于150摄氏度，所述灰化工艺的射频功率范围小于或等于500瓦，可以降低灰化工艺对氮化钽层和基底所造成的损伤。
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刻蚀后的灰化方法，请参考图2～图4，为本发明实施例的氮化钽层的刻蚀过程和刻蚀后的灰化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。
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象沉积工艺。
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，以所述光刻胶层125为掩膜，对所述氮化钽薄膜110（请参考图2）进行刻蚀形成氮化钽层115。
对所述氮化钽薄膜110进行刻蚀的工艺为干法刻蚀工艺，刻蚀气体为含氟的刻蚀气体，例如NF3、CF4、C2F6、C4F8、CHF3、SF6中的一种或多种。由于刻蚀气体中含有碳，利用干法刻蚀工艺对氮化钽薄膜110进行刻蚀时，往往会在刻蚀形成的氮化钽层115侧壁形成含有氧、碳元素的聚合物，同时，刻蚀去除的氮化钽薄膜110中的钽会与光刻胶层125发生反应，使得部分光刻胶层125变为包含有钽、氧、碳元素的聚合物，特别是在靠近刻蚀形成的氮化钽层115侧壁附近。由于在刻蚀过程中氮化钽层115侧壁附近离子的轰击作用以及再沉积作用，因此对应位置所形成的包含有钽、氧、碳元素的聚合物最多。所述聚合物不容易被现有技术的灰化工艺去除，如需完全去除，如需完全去除，则需要在含氟气体的灰化工艺中加大形成等离子体的射频功率，但具有较高射频功率的灰化工艺会对暴露出的氮化钽层115造成损伤。
请参考图4，对所述氮化钽层115表面的光刻胶层125进行灰化工艺，所述灰化工艺的灰化气体包括氧气和含氟的刻蚀气体，所述灰化工艺的温度范围小于或等于150摄氏度，所述灰化工艺的射频功率范围小于或等于500瓦。
为了能完全去除所述光刻胶层125，本发明实施例灰化工艺的灰化气体包括氧气和含氟的刻蚀气体，利用射频功率源将氧气和含氟的刻蚀气体等离子体化后，去除所述氮化钽层115表面的光刻胶层125。所述氧气用于去除未与钽反应的光刻胶层和含有氧、碳元素但不含有钽元素的聚合物，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，从而能完全去除氮化钽层表面的光刻胶层。
在本实施例中，所述含氟的刻蚀气体为NF3、CF4、C2F6、C4F8、CHF3、SF6中的一种或多种。所述氧气和含氟的刻蚀气体的流量比例为300:1～10:1。由于当氧气的比例过高时，可能会导致未与钽反应的光刻胶层被完全去除后，包含有钽、氧、碳元素的聚合物仍未完全去除，导致最终的灰化时间较长，较长时间的灰化工艺会对氮化钽层造成损伤。但如果含氟的刻蚀气体的比例过高，当未与钽反应的光刻胶层还未完全去除时，包含有钽、氧、碳元素的聚合物已被完全去除，含氟的刻蚀气体在刻蚀掉所述包含有钽、氧、碳元素的聚合物后，可能会对暴露出的氮化钽层进行刻蚀从而造成损伤。因此，通过调节所述氧气和含氟的刻蚀气体的分子比例，使得所述未与钽反应的光刻胶层和含氟的刻蚀气体尽可能同时完全去除，避免灰化工艺对氮化钽层115会造成损伤。在本实施例中，所述氧气的流量范围为1000标况毫升每分～3000标况毫升每分，所述含氟的刻蚀气体的流量范围为10标况毫升每分～100标况毫升每分。
由于含有钽、氧、碳元素的聚合物可以利用含氟的刻蚀气体的刻蚀气体去除，因此形成等离子体的射频功率不需要太高，因此所述灰化工艺的射频功率范围小于或等于500瓦。在本实施例中，所述射频功率200瓦～500瓦，可以为200瓦、300瓦、500瓦等。同时，由于形成等离子体的射频功率较低，氧气和含氟的刻蚀气体的等离子体对氮化钽层115的刻蚀速率较低，有利于提高刻蚀选择比，使得去除光刻胶层125的过程中不会对氮化钽层115和基底100造成损伤。
在现有技术中，灰化工艺的温度通常大于200摄氏度，但由于含有钽、氧、碳元素的聚合物可以利用含氟的刻蚀气体的刻蚀气体去除，利用较低的温度也能顺利去除光刻胶层125，因此本发明的灰化工艺的温度范围小于或等于150摄氏度。在本实施例中，所述灰化工艺的温度范围为80摄氏度～150摄氏度，可以为80摄氏度、100摄氏度、120摄氏度、150摄氏度等，较低的灰化工艺的温度可以降低灰化工艺对氮化钽层115所造成的损伤。
在其中一个实施例中，所述含氟的刻蚀气体为CF4，流量为40标况毫升每分，氧气的流量为1500标况毫升每分，射频功率为300瓦，反应腔的压强为1000毫托，温度范围为100摄氏度，灰化时间为120秒。
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9，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，最终形成的磁性材料层只形成在沟槽的一侧侧壁、与对应侧壁相连的沟槽底部部分表面和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后续形成磁性材料层，所述磁性材料层作为磁传感器的磁阻层，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。由于所述氮化钽薄膜240作为磁性材料层的保护层，避免磁性材料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。
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性材料层的位置。
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，形成氮化钽层245。
所述氮化钽层245位于沟槽的一侧侧壁表面、与对应侧壁相连的沟槽底部部分表面和扩散阻挡层顶部部分表面，使得后续以所述氮化钽层245为掩膜形成的磁性材料层也位于所述沟槽的一侧侧壁表面、与对应侧壁相连的沟槽底部部分表面和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位于其他位置，例如沟槽外的扩散阻挡层顶部表面等。
对所述氮化钽薄膜240进行刻蚀的工艺为干法刻蚀工艺，刻蚀气体为含氟的刻蚀气体，例如NF3、CF4、C2F6、C4F8、CHF3、SF6中的一种或多种。由于刻蚀气体中含有碳，利用干法刻蚀工艺对氮化钽薄膜240进行刻蚀时，往往会在刻蚀形成的氮化钽层245侧壁形成含有氧、碳元素的聚合物，同时，刻蚀去除的氮化钽薄膜240中的钽会与光刻胶层250发生反应，使得部分光刻胶层250变为包含有钽、氧、碳元素的聚合物，特别是在靠近刻蚀形成的氮化钽层250侧壁附近。由于在刻蚀过程中氮化钽层245侧壁附近的钽元素离子的轰击作用以及再沉积作用，因此对应位置所形成的包含有钽、氧、碳元素的聚合物最多。
请参考图8，对所述氮化钽层245表面的光刻胶层250进行灰化工艺，所述灰化工艺的灰化气体包括氧气和含氟的刻蚀气体，所述灰化工艺的温度范围小于或等于150摄氏度，所述灰化工艺的射频功率范围小于或等于500瓦。
所述氧气用于去除未与钽反应的光刻胶层，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。在本实施例中，所述含氟的刻蚀气体为NF3、CF4、C2F6、C4F8、CHF3、SF6中的一种或多种。所述氧气和含氟的刻蚀气体的流量比例为300:1～10:1。
由于当氧气的比例过高时，可能会导致未与钽反应的光刻胶层被完全去除后，包含有钽、氧、碳元素的聚合物仍未完全去除，导致最终的灰化时间较长，较长时间的灰化工艺会对氮化钽层和暴露出的磁性材料薄膜造成损伤。但如果含氟的刻蚀气体的比例过高，当未与钽反应的光刻胶层还未完全去除时，包含有钽、氧、碳元素的聚合物已被完全去除，含氟的刻蚀气体在刻蚀掉所述包含有钽、氧、碳元素的聚合物后，可能会对暴露出的氮化钽层和暴露出的磁性材料薄膜进行刻蚀从而造成损伤。因此，通过调节所述氧气和含氟的刻蚀气体的分子比例，使得所述未与钽反应的光刻胶层和含氟的刻蚀气体尽可能同时完全去除，避免灰化工艺对氮化钽层245和暴露出的磁性材料薄膜230会造成损伤。在本实施例中，所述氧气的流量范围为1000标况毫升每分～3000标况毫升每分，所述含氟的刻蚀气体的流量范围为10标况毫升每分～100标况毫升每分。
由于含有钽、氧、碳元素的聚合物可以利用含氟的刻蚀气体的刻蚀气体去除，因此形成等离子体的射频功率不需要太高，因此所述灰化工艺的射频功率范围小于或等于500瓦。在本实施例中，所述射频功率200瓦～500瓦，可以为200瓦、300瓦、500瓦等。同时，由于形成等离子体的射频功率较低，氧气和含氟的刻蚀气体的等离子体对氮化钽层245和暴露出的磁性材料薄膜230的刻蚀速率较低，有利于提高刻蚀选择比，使得去除光刻胶层250的过程中不会对氮化钽层245和暴露出的磁性材料薄膜230造成损伤。
在现有技术中，灰化工艺的温度通常大于200摄氏度，但由于含有钽、氧、碳元素的聚合物可以利用含氟的刻蚀气体的刻蚀气体去除，利用较低的温度也能顺利去除光刻胶层250，因此本发明的灰化工艺的温度范围小于或等于150摄氏度。在本实施例中，所述灰化工艺的温度范围为80摄氏度～150摄氏度，可以为80摄氏度、100摄氏度、120摄氏度、150摄氏度等，较低的灰化工艺的温度可以降低灰化工艺对氮化钽层245和暴露出的磁性材料薄膜230所造成的损伤，且较低的灰化工艺的温度也可以使得暴露出的磁性材料薄膜230被氧化的程度较低，不会影响最终形成的磁性材料层侧壁的质量。
在其中一个实施例中，所述含氟的刻蚀气体为CF4，流量为40标况毫升每分，氧气的流量为1500标况毫升每分，射频功率为300瓦，反应腔的压强为1000毫托，温度范围为100摄氏度，灰化时间为120秒。
请参考图9，以所述氮化钽层245为掩膜，对所述磁性材料薄膜230（请参考图8）进行刻蚀形成磁性材料层235。
在本实施例中，刻蚀形成磁性材料层235的方法为等离子体干法刻蚀。刻蚀气体等离子体化形成等离子体，在高速等离子体的轰击下，暴露出的磁性材料薄膜被去除，直至暴露出所述扩散阻挡层220表面。所述磁性材料层235作为磁传感器的磁阻层，所述氮化钽层245作为所述磁性材料层235的保护层。
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)
1.一种刻蚀后的灰化方法，其特征在于，包括：
提供基底，所述基底表面具有刻蚀形成的氮化钽层，所述氮化钽层表面具有光刻胶层，所述光刻胶层作为刻蚀氮化钽层的掩膜；
刻蚀完成后，对所述氮化钽层表面的光刻胶层进行灰化工艺，所述灰化工艺的灰化气体包括氧气和含氟的刻蚀气体，所述灰化工艺的温度范围小于或等于150摄氏度，所述灰化工艺的射频功率范围小于或等于500瓦。
2.如权利要求1所述的刻蚀后的灰化方法，其特征在于，所述氧气和含氟的刻蚀气体的流量比例为300:1～10:1。
3.如权利要求2所述的刻蚀后的灰化方法，其特征在于，所述氧气的流量范围为1000标况毫升每分～3000标况毫升每分，所述含氟的刻蚀气体的流量范围为10标况毫升每分～100标况毫升每分。
4.如权利要求1所述的刻蚀后的灰化方法，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所述的刻蚀后的灰化方法，其特征在于，所述灰化工艺的温度范围为80摄氏度～150摄氏度。
6.如权利要求1所述的刻蚀后的灰化方法，其特征在于，所述灰化工艺的射频功率范围为200瓦～500瓦。
7.如权利要求1所述的刻蚀后的灰化方法，其特征在于，所述含氟的刻蚀气体为CF4，流量为40标况毫升每分，氧气的流量为1500标况毫升每分，射频功率为300瓦，反应腔的压强为1000毫托，温度范围为100摄氏度，灰化时间为120秒。
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扩散阻挡层，在所述扩散阻挡层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，对氮化钽薄膜进行刻蚀，形成氮化钽层；
对所述氮化钽层表面的光刻胶层进行灰化工艺，所述灰化工艺的灰化气体包括氧气和含氟的刻蚀气体，所述灰化工艺的温度范围小于或等于150摄氏度，所述灰化工艺的射频功率范围小于或等于500瓦；
以所述氮化钽层为掩膜，对所述磁性材料薄膜进行刻蚀形成磁性材料层。
9.如权利要求8所述的磁传感器的形成方法，其特征在于，所述氧气和含氟的刻蚀气体的流量比例为300:1～10:1。
10.如权利要求8所述的磁传感器的形成方法，其特征在于，所述磁性材料为镍铁合金。
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|---|---|
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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 |
| CN105140389A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-12-09 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 一种三轴磁传感器的制造方法 |
| CN105174208A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-12-23 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 一种mems器件的制造方法 |
| 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 |
| CN109160487A (zh) * | 2018-08-14 | 2019-01-08 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | Mems三轴amr磁力传感器的制造方法 |
| CN110098216A (zh) * | 2018-01-30 | 2019-08-06 | 上海磁宇信息科技有限公司 | 一种制作作为磁性随机存储器顶电极的导电硬掩模的方法 |
| WO2022156135A1 (zh) * | 2021-01-25 | 2022-07-28 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体结构的制造方法及半导体结构 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101329519A (zh) * | 2007-06-18 | 2008-12-24 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 光刻胶的去除方法和制造镶嵌结构的方法 |
| US20100140805A1 (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-10 | Hung-Pin Chang | Bump Structure for Stacked Dies |
| CN103092009A (zh) * | 2011-11-08 | 2013-05-08 | 无锡华润华晶微电子有限公司 | 用作等离子注入的掩蔽层的光刻胶的去除方法 |
| CN103400934A (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 |
| CN103420329A (zh) * | 2013-08-29 | 2013-12-04 | 上海宏力半导体制造有限公司 | 用于MEMS工艺的TaN刻蚀聚合物残留去除方法 |
-
2014
- 2014-01-07 CN CN201410006870.XA patent/CN103730351A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101329519A (zh) * | 2007-06-18 | 2008-12-24 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 光刻胶的去除方法和制造镶嵌结构的方法 |
| US20100140805A1 (en) * | 2008-12-10 | 2010-06-10 | Hung-Pin Chang | Bump Structure for Stacked Dies |
| CN103092009A (zh) * | 2011-11-08 | 2013-05-08 | 无锡华润华晶微电子有限公司 | 用作等离子注入的掩蔽层的光刻胶的去除方法 |
| CN103400934A (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 |
| CN103420329A (zh) * | 2013-08-29 | 2013-12-04 | 上海宏力半导体制造有限公司 | 用于MEMS工艺的TaN刻蚀聚合物残留去除方法 |
Cited By (11)
| 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 |
| 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 |
| CN105140389A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-12-09 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 一种三轴磁传感器的制造方法 |
| CN105174208A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-12-23 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 一种mems器件的制造方法 |
| CN105140389B (zh) * | 2015-08-11 | 2018-01-26 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 一种三轴磁传感器的制造方法 |
| 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 |
| CN110098216A (zh) * | 2018-01-30 | 2019-08-06 | 上海磁宇信息科技有限公司 | 一种制作作为磁性随机存储器顶电极的导电硬掩模的方法 |
| CN109160487A (zh) * | 2018-08-14 | 2019-01-08 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | Mems三轴amr磁力传感器的制造方法 |
| WO2022156135A1 (zh) * | 2021-01-25 | 2022-07-28 | 长鑫存储技术有限公司 | 半导体结构的制造方法及半导体结构 |
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