CN104241519B - 提升磁材料性能的方法、磁传感装置的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种提升磁材料性能的方法、磁传感装置的制备方法，所述磁传感装置的制备方法包括：在基底上依次沉积多层绝缘介质层，其中，最后沉积的一层绝缘介质层厚度小于50纳米，具有非晶结构，在该绝缘介质层上设置磁材料，提升材料磁性能。所述方法还包括在磁材料薄膜上设立一层或者多层的保护层材料，与磁材料直接接触的保护层材料具有高电阻或者具有非晶的结构。本发明在提升AMR等磁材料磁性能的同时又不影响器件制造工艺，不引入新的工艺和材料，有助于提升器件的性能和竞争力。

Description

提升磁材料性能的方法、磁传感装置的制备方法

技术领域

本发明属于半导体工艺技术领域，涉及一种提升磁材料性能的方法，尤其涉及一种磁传感装置的制备方法。

背景技术

磁传感器的性能与磁材料的性能直接关联，以各向异性磁阻材料和器件（AMR）为例，AMR器件的灵敏度与AMR材料的各向异性磁阻dR/R值等性能有密切联系，如何提升AMR材料的性能（如dR/R值）对于提升器件的性能具有重要的意义。

在磁传感器的应用中，一般情况下，磁材料层的厚度较薄，如在50纳米以下，当材料厚度减薄至此，材料的性能就与磁性材料的上下界面具有很强的关系，比如上下界面在热过程中的扩散造成磁材料组份的漂移，与磁材料直接接触的基底与保护层（电极）和磁材料薄膜的晶格不匹配也会产生应力，从而影响磁材料薄膜性能，因此从这些角度要求器件有较好的基底与保护层（电极），减少原子扩散、降低应力。然而，基底与保护层（电极）材料的调整多会影响制备条件、刻蚀条件、引入新的污染等，所以又将大幅度影响工艺的开发，目前还没有比较好的提升磁材料性能的方法。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的磁传感装置的制备方法，以提升磁传感装置中磁材料的磁性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种提升磁材料性能的方法，可提升AMR等磁材料磁性能的目的的同时又不大幅影响器件制造工艺，不引入新的工艺，不影响器件的性能。

此外，本发明还提供一种磁传感装置的制备方法，可提升AMR等磁材料磁性能的目的的同时又不大幅影响器件制造工艺，不引入新的工艺，不影响器件的性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种提升磁材料性能的方法，所述方法包括：

在基底上依次沉积多层绝缘介质层，其中，最后沉积的一层绝缘介质层厚度小于50纳米，具有非晶结构，在该介质层上设置磁材料，通过上述最后一层绝缘介质层与磁材料接触提升材料磁性能。

作为本发明的一种优选方案，所述方法还包括在磁材料薄膜上设立一层或者多层的保护层材料，与磁材料直接接触的保护层材料具有比磁材料更高的电阻率或者具有非晶的结构。

作为本发明的一种优选方案，在多层保护层材料应用情况下，与磁材料薄膜直接接触的保护层材料的电阻率高于其他层保护层的电阻率。

作为本发明的一种优选方案，最后沉积的一层绝缘介质层的厚度在1纳米到40纳米之间。

作为本发明的一种优选方案，与磁性材料直接接触的保护层厚度在0.1纳米到10纳米之间。

一种磁传感装置的制备方法，所述制备方法包括：

在基底上依次沉积多层绝缘介质层，其中，最后沉积的一层绝缘介质层厚度小于50纳米，具有非晶结构，在该绝缘介质层上设置磁材料，通过上述最后一层绝缘介质层与磁材料接触提升材料磁性能。

作为本发明的一种优选方案，所述方法还包括在磁材料薄膜上设立一层或者多层的保护层材料，与磁材料直接接触的保护层材料具有比磁材料更高的电阻率或者具有非晶的结构。

作为本发明的一种优选方案，在多层保护层材料应用情况下，与磁材料薄膜直接接触的保护层材料的电阻率高于其他层保护层的电阻率。

作为本发明的一种优选方案，最后沉积的一层绝缘介质层的厚度在1纳米到40纳米之间。

作为本发明的一种优选方案，与磁性材料直接接触的保护层厚度在0.1纳米到10纳米之间。

作为本发明的一种优选方案，所述制备方法用以制备两轴传感装置，所述方法具体包括如下步骤：

步骤S101、在基底上沉积第一绝缘介质材料，形成第一绝缘介质层；

步骤S102、在所述第一绝缘介质层上再次沉积一层或多层绝缘介质材料，各层绝缘介质材料与第一绝缘介质材料相同或不同，本步骤中沉积的绝缘介质材料厚度少于100纳米；

步骤S103、在步骤S102中最后沉积的绝缘介质材料上沉积磁材料层,磁材料为AMR或GMR或TMR材料，为单层或者多层结构；

步骤S104、在磁材料层上沉积保护层材料；

步骤S105、在磁场中进行退火，气氛为氮气或惰性气体，或为真空；

步骤S106、用光刻工艺等方法在上述基底上形成磁传感装置的图形；

步骤S107、填充绝缘介质材料，必要时采用化学机械抛光进行平坦化；

步骤S108、制造通孔和电极。

作为本发明的一种优选方案，步骤S101中，沉积的第一绝缘介质材料为氧化硅或正硅酸乙酯TEOS或HDP；

步骤S102中，沉积的介质材料为氧化硅、TEOS、氮化硅、氧化钽、氮化钽、氮氧化硅中的一种或多种；

步骤S103中，沉积磁材料层时使用的磁材料为AMR或GMR或TMR材料，为单层或者多层材料；在磁场中进行退火，气氛为氮气或惰性气体，或为真空；

步骤S106中，通过半导体工艺形成磁传感装置的图形；

步骤S107中，填充的绝缘介质材料为氧化硅，采用化学机械抛光；

所述方法在步骤S108后还包括步骤S109，制造更多层的介质材料层IMD和电极层。

作为本发明的一种优选方案，所述制备方法用以制备三轴传感装置，所述方法具体包括如下步骤：

步骤S201、在基底（可拥有CMOS电路的）上沉积第一绝缘介质材料，形成第一绝缘介质层；

步骤S202、在第一绝缘介质层形成沟槽阵列；

步骤S203、在基底及其沟槽上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的一层或多层绝缘介质材料；

步骤S204、沉积磁材料层；

步骤S205、沉积第一层保护层材料，第一层保护层材料为单层或者多层，如采用多层结构，其与磁材料层接触的保护层厚度在0.1到10纳米之间，材料为非晶结构；

步骤S207、在磁场中进行退火，退火气氛为氮气或惰性气体，或为真空；

步骤S208、用光刻工艺等方法在上述基底上形成磁传感装置的图形，除了在基底表面形成X和Y的传感装置之外，通过沟槽的应用，也形成Z轴的传感装置，即在单芯片上形成三轴的传感装置；

步骤S209、填充绝缘介质材料，必要时采用化学机械抛光进行平坦化；

步骤S210、制造通孔和电极。

作为本发明的一种优选方案，步骤S201中，沉积的第一绝缘介质材料为氧化硅或正硅酸乙酯TEOS；

步骤S203中，沉积的绝缘介质材料为氧化硅、TEOS、氮化硅、氧化钽、氮化钽、氮氧化硅中的一种或多种；

步骤S204中，沉积磁材料层使使用的磁材料为AMR或GMR或TMR材料；

在步骤S205与步骤S207之间还包括步骤S206：沉积一层或多层保护层材料，再次沉积的保护层材料与第一层保护材料相同或者不同；

步骤S208中，通过半导体工艺形成磁传感装置的图形；

步骤S209中，填充的绝缘介质材料为氧化硅，采用化学机械抛光进行平坦化；

所述方法在步骤S210后还包括步骤S211、根据实际的需要制造更多层的IMD和电极层。

作为本发明的一种优选方案，所述制备方法用以制备三轴传感装置，所述方法具体包括如下步骤：

步骤S301、在基底上沉积第一绝缘介质材料，形成第一绝缘介质层；

步骤S302、在第一绝缘介质层上形成沟槽阵列；

步骤S303、在所述第一绝缘介质层及其沟槽上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的一层或多层绝缘介质材料；

步骤S304、在步骤S303中沉积的绝缘介质材料上沉积磁材料层；

步骤S305、沉积TaNx材料，厚度在1到10纳米之间；

步骤S306、沉积TaNy材料，其中x>y；

步骤S307、在磁场中进行退火；

步骤S308、形成磁传感装置的图形，除了在基底表面形成X和Y的传感装置之外，通过沟槽的应用，也形成Z轴的传感装置，即在单芯片上形成三轴的传感装置；

步骤S309、填充绝缘介质材料；

步骤S310、制造通孔和电极。

作为本发明的一种优选方案，步骤S301中，沉积的第一绝缘介质材料为氧化硅或TEOS；

步骤S303中，在所述第一绝缘介质层及其沟槽上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的第二绝缘介质材料，形成第二绝缘介质层；在第二绝缘介质层上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的第三绝缘介质材料；绝缘介质材料的沉积方法为物理气相沉积法，或为化学气相沉积法；步骤S303中两次沉积的沉积方法相同或者不同；

步骤S304中，沉积磁材料层时使用的磁材料为AMR或GMR或TMR材料；

步骤S308中，通过半导体工艺形成磁传感装置的图形；

步骤S309中，填充的绝缘介质材料为氧化硅，采用化学机械抛光进行平坦化；

所述方法在步骤S310后还包括步骤S311、根据实际的需要制造更多层的IMD和电极层。

作为本发明的一种优选方案，所述制备方法用以制备三轴传感装置，所述方法具体包括如下步骤：

步骤S401、在基底上沉积第一绝缘介质材料，形成第一绝缘介质层；

步骤S402、在第一绝缘介质层上形成沟槽阵列；

步骤S403、在所述第一绝缘介质层及其沟槽上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的一层或多层绝缘介质材料；

步骤S404、在步骤S403中沉积的绝缘介质材料上沉积磁材料层；

步骤S405、沉积第一层保护层材料，材料为非晶结构，与磁材料接触的保护层材料厚度在0.5到20纳米之间；

步骤S407、在磁场中进行退火；

步骤S408、形成磁传感装置的图形，除了在基底表面形成X和Y的传感装置之外，通过沟槽的应用，也形成Z轴的传感装置，即在单芯片上形成三轴的传感装置；

步骤S409、填充绝缘介质材料；

步骤S410、制造通孔和电极。

作为本发明的一种优选方案，步骤S401中，在基底上沉积的第一绝缘介质材料为氧化硅或TEOS；

步骤S403中，在所述第一绝缘介质层及其沟槽上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的第二绝缘介质材料，形成第二绝缘介质层；在第二绝缘介质层上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的第三绝缘介质材料；绝缘介质材料的沉积方法为物理气相沉积法，或为化学气相沉积法；步骤S403中两次沉积的沉积方法相同或者不同；

步骤S404中，沉积磁材料层时使用的磁材料为AMR或GMR或TMR材料；

步骤S405中，沉积的第一层保护层材料为TiN或为TiOx或为TaN或TaOx；

在步骤S405与步骤S407之间还包括步骤S406、沉积一层或多层保护层材料，再次沉积的保护层材料与第一层保护材料相同或者不同；第一层保护层材料与后续保护层材料相比具有更高的电阻率；

步骤S408中，通过半导体工艺形成磁传感装置的图形；

步骤S409中，填充的绝缘介质材料为氧化硅或HDP或TEOS，采用化学机械抛光进行平坦化；

所述方法在步骤S410后还包括步骤S411、根据实际的需要制造更多层的IMD和电极层。

本发明的有益效果在于：本发明提出的提升磁材料性能的方法以及磁传感装置的制备方法，通过在基底上设立多层介质层（介质层材料的组份没有发生变化，不会引入新的材料，避免污染），其中最后一层厚度小于50纳米，具有非晶结构，与磁材料接触会提升材料磁性能，同时又不大幅影响器件制造工艺；在AMR薄膜上设立一层或者多层的保护层材料，与AMR材料直接接触的保护层材料具有较高的电阻，或者具有非晶的结构，其余的保护层材料为常规的材料和结构，达到提升AMR材料磁性能的目的的同时又不大幅影响器件制造工艺，不引入新的工艺，不影响器件的性能；也可以共同采用上述的方法，提升材料的磁性能。

附图说明

图1为实施例二中步骤S201沉积介质材料的示意图。

图2为实施例二中步骤S202开沟槽的示意图。

图3为实施例二中步骤S203沉积第二介质材料层的示意图。

图4为实施例二中沉积磁性材料及保护层材料的示意图。

图5为实施例二中步骤S208a沉积光刻胶的示意图。

图6为实施例二中步骤S208a曝光显影的示意图。

图7为实施例二中步骤S208b刻蚀的示意图。

图8为实施例二中步骤S208c去除光刻胶的示意图。

图9为实施例二中步骤S208c去除光刻胶的俯视图。

图10为实施例二中步骤S208d光刻后的示意图。

图11为实施例二中步骤S208d光刻后的截面图。

图12为实施例二中步骤S210后的示意图。

图13为本发明制备方法制得的磁传感装置一部分的俯视图。

图14为图13的A-A向剖视图。

图15为本发明制备方法制得的磁传感装置的组成示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

实施例一

本发明揭示了一种提升磁材料性能的方法，所述方法包括：在基底上依次沉积多层介质层，其中，最后沉积的一层绝缘介质层厚度小于50纳米，具有非晶结构，在该绝缘介质层上设置磁材料，最后沉积的一层绝缘介质层与磁材料接触提升材料磁性能。所述方法还包括在磁材料薄膜上设立一层或者多层的保护层材料，与磁材料直接接触的保护层材料具有高电阻或者具有非晶的结构。在多层保护层材料应用情况下，与磁材料薄膜直接接触的保护层材料的电阻率高于其他层保护层的电阻率。

上述方法可以用于制备磁传感装置，制备方法包括：在基底上依次沉积多层介质层，其中，最后沉积的一层绝缘介质层厚度小于50纳米，具有非晶结构，在该绝缘介质层上设置磁材料，最后沉积的一层绝缘介质层与磁材料接触提升材料磁性能。

本实施例以制备两轴传感器为例介绍本发明磁传感装置的制备方法，本实施例中，磁传感装置的制备方法具体包括如下步骤：

步骤S101、在基底上沉积绝缘介质材料，如氧化硅、TEOS；

步骤S102、在上述的绝缘介质材料上再次沉积相同或者不同的绝缘介质材料，如氧化硅、TEOS、氮化硅、氧化钽、氮化钽、或者氮氧化硅等，厚度少于100纳米，如可以为50纳米。

步骤S103、沉积磁材料层，磁材料为AMR，或为GMR，或为TMR材料。

步骤S104、沉积保护层材料。

步骤S105、在磁场中进行退火，气氛为氮气或惰性气体，或为真空。

步骤S106、通过半导体或者与其类似的工艺，形成磁传感器的图形。

步骤S107、填充绝缘介质材料，如氧化硅等，必要时采用化学机械抛光。

步骤S108、制造通孔和电极。

步骤S109、根据实际的需要制造更多层的IMD和金属层。

实施例二

本实施例以制备三轴传感器为例介绍本发明磁传感装置的制备方法，本实施例中，磁传感装置的制备方法具体包括如下步骤：

步骤S201、请参阅图1，在基底101上沉积第一绝缘介质材料，形成第一绝缘介质层102，第一绝缘介质材料可以为氧化硅或TEOS。

步骤S202、在第一绝缘介质层上形成沟槽阵列103，如图2所示。同一基底上各个沟槽可以具有不同的宽度和长度。

步骤S203、在所述第一绝缘介质层102（含沟槽103）上沉积相同或者不同的绝缘介质材料，形成一层或多层绝缘介质层；本实施例中，如图3所示，在所述第一绝缘介质层102（含沟槽103）上沉积第二介质材料，形成第二介质层104，第二介质材料可以为氧化硅、TEOS、氮化硅、氧化钽、氮化钽、或者氮氧化硅等，厚度少于100纳米，如厚度可以为40纳米。当然，可以根据需要继续沉积介质材料，增加介质层的层数，但最后一层的介质材料厚度小于100纳米，优选厚度在5-40纳米之间。

步骤S204、沉积磁材料层105，磁材料为AMR，或为GMR，或为TMR材料，材料为单层或者多层材料，请参阅图4。在沉积磁性材料层时，在基底上采用一个磁场，诱导磁性材料的磁化方向。

步骤S205、如图4所示，在磁材料层105上沉积第一层保护层材料，形成第一层保护材料层106，第一层保护层材料为非晶结构，与磁材料之间接触的保护层的厚度在0.1到20纳米之间（优选的厚度为0.5到5纳米之间），例如厚度可以为1纳米，2纳米，3纳米，5纳米，10纳米，20纳米等。

步骤S206、根据实际的需要沉积第二保护层材料乃至更多的保护层材料（图未示），材料可以与第一层保护材料相同或者不同。

步骤S207、在磁场中进行退火，磁场的方向与磁性材料的本身极化方向一致。退火气氛为氮气或为氩气（等惰性气体），或为真空。

步骤S208、通过半导体或者与其类似的工艺，形成磁传感器的图形，除了在基底表面形成X和Y的传感器之外，通过沟槽的应用，也形成Z轴的传感器，如图所示，即在单芯片上形成三轴的传感器。本实施例中，步骤S208具体包括：

步骤S208a、沉积光刻胶107，如图5所示；曝光，显影，如图6所示。如果沟槽的深度较深，曝光效果可能较差。可以首先在沟槽里沉积填充材料107a，随后沉积光刻胶107b，通过曝光、显影，得到图形化的107b，然后通过刻蚀转移到107a的填充材料上，最后得到的效果如图6所示。

步骤S208b、刻蚀，去除部分磁性材料和保护层材料（保护层材料可以为电极材料），如图7所示，方法为反应离子刻蚀，或者是等离子刻蚀，或是上述方法的混合。可以首先采用一种刻蚀去除电极材料，然后以剩余的电极材料作为硬掩膜刻蚀去除磁性材料。

步骤S208c、去除光刻胶，如图8所示，俯视图如图9所示。其中108为检测单元，109为Z轴磁性感应单元，Z轴磁性感应单元109的目的是将Z轴的磁性收集后引入水平方向通过检测单元108进行测试，108为检测单元与Z轴磁性感应单元109有缝隙。从俯视图中可以看到，同一检测单元108可以对应多个Z轴磁性感应单元，显然，也可以对应一个Z轴磁性感应单元。Z轴磁性感应单元和对应的沟槽相互独立。

步骤S208d、沉积第二电极材料，光刻后，得到的俯视图如图10所示。可以看到第二电极110覆盖在检测单元108上方，第二电极的宽度可以超过检测单元108的宽度，第二电极的走向与检测单元呈现一定的角度（范围可以在10°～80°之间），例如45度。截面图如图11所示。第二电极层110的电阻率小于磁性材料层105以及电极材料层106的电阻率，另，磁性材料层105的电阻率也小于电极材料层106的电阻率。

步骤S209、填充介质材料111，介质材料111可以为氧化硅等，可以结合化学机械抛光进行平坦化。

步骤S210、制造通孔和电极。通过半导体工艺，引出第二电极110；根据实际的需要继续制备第二金属层112和第二介质层113，以及第三金属层114和钝化层等。这些金属层可以作为引线，也可以作为磁传感器设定金属层等，如图12所示。

步骤S211、根据实际的需要制造更多层的介质材料层IMD和电极层。

通过本发明方法制备得到的磁传感装置包括X轴Y轴磁传感部件、Z轴磁传感部件。

Z轴磁传感部件用以感应Z轴方向的磁信号。请参阅图13、图14，Z轴磁传感部件包括：基底10、导磁单元20、感应单元；基底10可以包括CMOS外围电路。

基底10的表面具有介质层，并且在介质层里开有沟槽11。所述基底设有一列或若干列沟槽，本实施例中，一列沟槽包括若干子沟槽11。

导磁单元20的主体部分设置于沟槽11内，并有部分露出沟槽11至基底表面，用以收集Z轴方向的磁信号，并将该磁信号输出给感应单元。

感应单元设置于所述基底表面上，用以接收所述导磁单元20输出的Z轴方向的磁信号，并根据该磁信号测量出Z轴方向对应的磁场强度及磁场方向。感应单元包括磁材料层30，以及该磁材料层30上设置的若干平行设置的电极40。同时，所述感应单元还用以感应X轴、Y轴方向的磁信号，并以此测量出X轴、Y轴方向对应的磁场强度及磁场方向。通过导磁单元20的设置，感应单元将Z轴方向的磁场引导到水平方向进行测量。所述导磁单元20及感应单元的磁材料层30使用同一磁性材料，层数一致，且同一次沉积得到；如导磁单元20及感应单元的磁材料层30可以是各向异性磁传感器AMR、也可以是TMR和GMR，以下不再赘述。当然，所述导磁单元20及感应单元的磁材料层30也可以使用不同的磁性材料，或者采用不同的层数，即可以通过多次沉积和光刻得到。

如图14所示，所述导磁单元20的主体部分与基底表面所在平面的夹角可在45°～90°之间，越大越好。所述感应单元的磁材料层30贴紧基底表面设置，与基底表面平行。

请参阅图15，所述导磁单元20包括四个导磁子单元，分别为第一导磁子单元、第二导磁子单元、第三导磁子单元、第四导磁子单元。各导磁子单元包括若干磁性构件，各磁性构件的主体部分设置于对应的沟槽11内，并有部分露出于沟槽11外；露出部分靠近对应感应子单元的磁材料层设置，距离c优选为0-20um，典型值为0um，0.1um，0.3um，0.5um，0.8um，1um,5um。此外，如图14所示，a的范围为0-2um（如0.5um,1um）；b的范围为0-1um（如0um,0.1um,0.2um）；d的范围为0.5-10um（如3um,2um）；Theta的角度范围为0-45°（如5°）。

所述感应单元包括四个感应子单元，分别为第一感应子单元、第二感应子单元、第三感应子单元、第四感应子单元。上述各感应子单元包括磁材料层30，该磁材料层上设有若干平行设置的电极40；电极40的设置方向与磁材料层30的磁化方向的夹角为10°～80°，优选为45°。

所述第一导磁子单元与第一感应子单元配合，作为Z轴磁传感部件的第一感应模块；所述第二导磁子单元与第二感应子单元配合，作为Z轴磁传感部件的第二感应模块；所述第三导磁子单元与第三感应子单元配合，作为Z轴磁传感部件的第三感应模块；所述第四导磁子单元与第四感应子单元配合；作为Z轴磁传感部件的第四感应模块。

图15所示的磁传感装置采用惠斯通电桥结构，可以更加灵敏地测量外界磁场。在实际的应用中，也可以采用一个导磁子单元和一个感应子单元，即可以测量磁场，在此不再赘述。

X轴Y轴磁传感部件用以感应X轴或/和Y轴方向的磁信号，并以此测量出X轴或/和Y轴方向对应的磁场强度及磁场方向。X轴Y轴磁传感部件并非Z轴磁传感部件的感应单元；Z轴磁传感部件的感应单元是为了感应Z轴的方向，而X轴Y轴磁传感部件的感应单元是为了感应X轴或/和Y轴的方向。

实施例三

本实施例与实施例二的区别在于，本实施例中，在磁材料层105上沉积的第一层保护层材料为TaNx材料，厚度在0.1到10纳米之间；沉积的第二保护层材料为TaNy材料，其中x＞y。

实施例四

本实施例与实施例二的区别在于，本实施例中，第一层保护层材料为TiN，或为TiOx，或为TaN，或为TaOx。第一层保护层材料（与磁性材料接触）与第二层或者后续保护层材料相比具有更高的电阻率。

综上所述，本发明提出的提升磁材料性能的方法以及磁传感装置的制备方法，通过在基底上设立多层介质层（介质层材料的组份没有发生变化，不会引入新的材料，避免污染），其中最后一层厚度小于50纳米，具有非晶结构，与磁材料接触会提升材料磁性能，同时又不大幅影响器件制造工艺；在AMR薄膜上设立一层或者多层的保护层材料，与AMR材料直接接触的保护层材料具有较高的电阻，或者具有非晶的结构，其余的保护层材料为常规的材料和结构，达到提升AMR材料磁性能的目的的同时又不大幅影响器件制造工艺，不引入新的工艺，不影响器件的性能；也可以共同采用上述的方法，提升材料的磁性能。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。

Claims (18)

1.一种提升磁材料性能的方法，其特征在于，所述方法包括：

在基底上依次沉积多层绝缘介质层，其中，最后沉积的一层绝缘介质层厚度小于100纳米，具有非晶结构，在该介质层上设置磁材料，通过上述最后沉积的一层绝缘介质层与磁材料接触提升材料磁性能。

2.根据权利要求1所述的提升磁材料性能的方法，其特征在于：

所述方法还包括在磁材料薄膜上设立一层或者多层的保护层材料，与磁材料直接接触的保护层材料具有比磁材料更高的电阻率或者具有非晶的结构。

3.根据权利要求2所述的提升磁材料性能的方法，其特征在于：

在多层保护层材料应用情况下，与磁材料薄膜直接接触的保护层材料的电阻率高于其他层保护层的电阻率。

4.根据权利要求1所述的提升磁材料性能的方法，其特征在于：

最后沉积的一层绝缘介质层的厚度在1纳米到40纳米之间。

5.根据权利要求2所述的提升磁材料性能的方法，其特征在于：

与磁性材料直接接触的保护层厚度在0.1纳米到10纳米之间。

6.一种磁传感装置的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

在基底上依次沉积多层绝缘介质层，其中，最后沉积的一层绝缘介质层厚度小于100纳米，具有非晶结构，在该介质层上设置磁材料，通过上述最后一层绝缘介质层与磁材料接触提升材料磁性能。

7.根据权利要求6所述的磁传感装置的制备方法，其特征在于：

所述方法还包括在磁材料薄膜上设立一层或者多层的保护层材料，与磁材料直接接触的保护层材料具有比磁材料更高的电阻率或者具有非晶的结构。

8.根据权利要求7所述的提升磁材料性能的方法，其特征在于：

在多层保护层材料应用情况下，与磁材料薄膜直接接触的保护层材料的电阻率高于其他层保护层的电阻率。

9.根据权利要求6所述的提升磁材料性能的方法，其特征在于：

最后沉积的一层绝缘介质层的厚度在1纳米到40纳米之间。

10.根据权利要求7所述的提升磁材料性能的方法，其特征在于：

与磁材料直接接触的保护层厚度在0.1纳米到10纳米之间。

11.根据权利要求6至10之一所述的磁传感装置的制备方法，其特征在于：

所述制备方法用以制备两轴传感装置，所述方法具体包括如下步骤：

步骤S101、在基底上沉积第一绝缘介质材料，形成第一绝缘介质层；

步骤S102、在所述第一绝缘介质层上再次沉积一层或多层第二绝缘介质材料，各层第二绝缘介质材料与第一绝缘介质材料相同或不同，本步骤中沉积的绝缘介质材料厚度少于100纳米；

步骤S103、在步骤S102中最后沉积的绝缘介质材料上沉积磁材料层,磁材料为AMR或GMR或TMR材料，为单层或者多层结构；

步骤S104、在磁材料层上沉积保护层材料；

步骤S105、在磁场中进行退火，气氛为氮气或惰性气体，或为真空；

步骤S106、用光刻工艺在上述基底上形成磁传感装置的图形；

步骤S107、填充绝缘介质材料，采用化学机械抛光进行平坦化；

步骤S108、制造通孔和电极。

12.根据权利要求11所述的磁传感装置的制备方法，其特征在于：

步骤S101中，沉积的第一绝缘介质材料为氧化硅或正硅酸乙酯TEOS；

步骤S102中，沉积的第二绝缘介质材料为氧化硅、TEOS、氮化硅、氧化钽、氮氧化硅中的一种或多种；

步骤S103中，沉积磁材料层时使用的磁材料为AMR或GMR或TMR材料，为单层或者多层材料；

步骤S105中，在磁场中进行退火，气氛为氮气或惰性气体，或为真空；

步骤S106中，通过半导体工艺形成磁传感装置的图形；

步骤S107中，填充的绝缘介质材料为氧化硅，采用化学机械抛光；

所述方法在步骤S108后还包括步骤S109，制造更多层的绝缘介质材料层IMD和电极层。

13.根据权利要求6至10之一所述的磁传感装置的制备方法，其特征在于：

所述制备方法用以制备三轴传感装置，所述方法具体包括如下步骤：

步骤S201、在基底上沉积第一绝缘介质材料，形成第一绝缘介质层；

步骤S202、在第一介质层上形成沟槽阵列；

步骤S203、在基底及其沟槽上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的一层或多层绝缘介质材料；

步骤S204、沉积磁材料层；

步骤S205、沉积第一层保护层材料，第一层保护层材料为单层或者多层，如采用多层结构，其与磁材料层接触的保护层厚度在0.1到10纳米之间，材料为非晶结构；

步骤S207、在磁场中进行退火，退火气氛为氮气或惰性气体，或为真空；

步骤S208、用光刻工艺在上述基底上形成磁传感装置的图形，除了在基底表面形成X和Y的传感装置之外，通过沟槽的应用，也形成Z轴的传感装置，即在单芯片上形成三轴的传感装置；

步骤S209、填充绝缘介质材料，采用化学机械抛光进行平坦化；

步骤S210、制造通孔和电极。

14.根据权利要求13所述的磁传感装置的制备方法，其特征在于：

步骤S201中，沉积的第一绝缘介质材料为氧化硅或正硅酸乙酯TEOS；

步骤S203中，沉积的绝缘介质材料为氧化硅、TEOS、氮化硅、氧化钽、氮氧化硅中的一种或多种；

步骤S204中，沉积磁材料层时使用的磁材料为AMR或GMR或TMR材料；

在步骤S205与步骤S207之间还包括步骤S206：沉积一层或多层保护层材料，再次沉积的保护层材料与第一层保护材料相同或者不同；

步骤S208中，通过半导体工艺形成磁传感装置的图形；

步骤S209中，填充的绝缘介质材料为氧化硅，采用化学机械抛光进行平坦化；

所述方法在步骤S210后还包括步骤S211、根据实际的需要制造更多层的IMD和电极层。

15.根据权利要求6至10之一所述的磁传感装置的制备方法，其特征在于：

所述制备方法用以制备三轴传感装置，所述方法具体包括如下步骤：

步骤S301、在基底上沉积第一绝缘介质材料，形成第一绝缘介质层；

步骤S302、在第一绝缘介质层上形成沟槽阵列；

步骤S303、在所述第一绝缘介质层及其沟槽上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的一层或多层绝缘介质材料；

步骤S304、在步骤S303中沉积的绝缘介质材料上沉积磁材料层；

步骤S305、沉积TaNx材料，厚度在1到10纳米之间；

步骤S306、沉积TaNy材料，其中x>y；

步骤S307、在磁场中进行退火；

步骤S308、形成磁传感装置的图形，除了在基底表面形成X和Y的传感装置之外，通过沟槽的应用，也形成Z轴的传感装置，即在单芯片上形成三轴的传感装置；

步骤S309、填充绝缘介质材料；

步骤S310、制造通孔和电极。

16.根据权利要求15所述的磁传感装置的制备方法，其特征在于：

步骤S301中，沉积的第一绝缘介质材料为氧化硅或TEOS；

步骤S303中，在所述第一绝缘介质层及其沟槽上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的第二绝缘介质材料，形成第二绝缘介质层；在第二绝缘介质层上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的第三绝缘介质材料；绝缘介质材料的沉积方法为物理气相沉积法，或为化学气相沉积法；步骤S303中两次沉积的沉积方法相同或者不同；

步骤S304中，沉积磁材料层时使用的磁材料为AMR或GMR或TMR材料；

步骤S308中，通过半导体工艺形成磁传感装置的图形；

步骤S309中，填充的绝缘介质材料为氧化硅，采用化学机械抛光进行平坦化；

所述方法在步骤S310后还包括步骤S311、根据实际的需要制造更多层的IMD和电极层。

17.根据权利要求6至10之一所述的磁传感装置的制备方法，其特征在于：

所述制备方法用以制备三轴传感装置，所述方法具体包括如下步骤：

步骤S401、在基底上沉积第一绝缘介质材料，形成第一绝缘介质层；

步骤S402、在第一绝缘介质层上形成沟槽阵列；

步骤S403、在所述第一绝缘介质层及其沟槽上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的一层或多层绝缘介质材料；

步骤S404、在步骤S403中沉积的绝缘介质材料上沉积磁材料层；

步骤S405、沉积第一层保护层材料，材料为非晶结构，与磁材料接触的保护层材料厚度在0.1到10纳米之间；

步骤S407、在磁场中进行退火；

步骤S408、形成磁传感装置的图形，除了在基底表面形成X和Y的传感装置之外，通过沟槽的应用，也形成Z轴的传感装置，即在单芯片上形成三轴的传感装置；

步骤S409、填充绝缘介质材料；

步骤S410、制造通孔和电极。

18.根据权利要求17所述的磁传感装置的制备方法，其特征在于：

步骤S401中，在基底上沉积的第一绝缘介质材料为氧化硅或TEOS；

步骤S403中，在所述第一绝缘介质层及其沟槽上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的第二绝缘介质材料，形成第二绝缘介质层；在第二绝缘介质层上沉积与第一绝缘介质材料相同或者不同的第三绝缘介质材料；绝缘介质材料的沉积方法为物理气相沉积法，或为化学气相沉积法；步骤S403中两次沉积的沉积方法相同或者不同；

步骤S404中，沉积磁材料层时使用的磁材料为AMR或GMR或TMR材料；

步骤S405中，沉积的第一层保护层材料为TiN或为TiOx或为TaN或TaOx；

在步骤S405与步骤S407之间还包括步骤S406、沉积一层或多层保护层材料，再次沉积的保护层材料与第一层保护材料相同或者不同；第一层保护层材料与后续保护层材料相比具有更高的电阻率；

步骤S408中，通过半导体工艺形成磁传感装置的图形；

步骤S409中，填充的绝缘介质材料为氧化硅或TEOS，采用化学机械抛光进行平坦化；

所述方法在步骤S410后还包括步骤S411、根据实际的需要制造更多层的IMD和电极层。