CN104505460B - 3轴各向异性磁阻的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种3轴各向异性磁阻的制备方法，第一次刻蚀仅对沟槽底部表面的磁性材料进行刻蚀，不再同时对沟槽底部表面及基片表面进行刻蚀，避免了刻蚀速率不同造成基片表面被过刻蚀，然后进行第二次刻蚀，对位于基片表面的磁性材料进行刻蚀，形成平面磁阻与垂直磁阻的同时，在两者之间形成间距，从而形成3轴各向异性磁阻。可见，将沟槽和基片表面的磁性材料分开刻蚀，避免了过刻蚀现象，确保形成的3轴各向异性磁阻的性能。

Description

3轴各向异性磁阻的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体设计及制造领域，更具体地说，本发明涉及一种3轴各向异性磁阻的制备方法。
背景技术
各向异性磁阻(AMR)传感器是现代产业中的新型磁电阻效应传感器，AMR传感器正变得日益重要，尤其是在最新的智能手机，以及汽车产业中的停车传感器、角度传感器、自动制动系统(ABS)传感器以及胎压传感器中得到广泛应用。除各向异性磁阻(AMR)传感器外，磁性传感器目前的主要技术分支还有霍尔传感器、巨磁传感器(GMR)、隧道结磁传感器(TMR)等，但由于AMR传感器具有比霍尔效应传感器高得多的灵敏度，且技术实现上比GMR和TMR更加成熟，因此各向异性磁阻(AMR)传感器的应用比其他磁传感器的应用更加广泛。
3轴各向异性磁阻(3D AMR)磁传感器提供了一种测量地磁场内的线位置和/或线位移以及角位置和/或角位移的解决方案，其能够提供高空间分辨率和高精度，而且功耗很低。AMR磁传感器的工作原理是通过测量电阻变化来确定磁场强度。
在3轴(X轴、Y轴、Z轴)AMR的制程中，X轴和Y轴的磁阻材料形成在平面上，而Z轴的磁阻材料需要和X轴及Y轴形成的平面垂直，因此，要形成一个与平面垂直的沟槽(Trench)，以便将Z轴的磁阻材料形成在沟槽的侧壁。
图1至图4示意性地示出了根据现有技术的3轴AMR制备过程中的俯视图。如图1所示，首先在基片上形成了多个沟槽10，然后在沟槽10及基片的表面形成一层磁阻材料20，接着，请参考图2，进行第一次刻蚀，去除位于沟槽10底部表面的磁性材料20以及位于基片表面不需要的磁性材料20，形成预定的平面磁阻22以及与平面磁阻22相连的位于沟槽10侧壁上的垂直磁阻21,(其中，平面磁阻22用于后续形成X轴及Y轴的磁阻，垂直磁阻21用于形成Z轴的磁阻)，接着，请参考图3，进行第二次刻蚀，对所述平面磁阻22以及所述垂直磁阻21进行刻蚀，形成间距(Gap)，以使平面磁阻22和垂直磁阻21隔离开。
请参考图4，图4为图3虚线框的局部放大图，在进行第一次刻蚀时，由于沟槽10很深，导致同时刻蚀沟槽10底部的磁阻材料20和基片表面上的磁阻材料20的速率不同，对基片表面造成过刻蚀(Over etch)，在第二次刻蚀形成间距时，由于刻蚀会出现对准重叠区域(Overlap)30，导致第二次刻蚀会对平面磁性22周围的对准重叠区域30再次刻蚀，使基片表面过刻蚀被恶化。从而会影响形成的3轴AMR的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种3轴各向异性磁阻的制备方法，能够解决过刻蚀问题，形成性能良好的3轴各向异性磁阻。
为了实现上述目的，本发明提出了一种3轴各向异性磁阻的制备方法，包括步骤：
提供基片，在所述基片中形成多个沟槽；
在所述基片及沟槽的表面形成磁性材料；
进行第一次刻蚀，刻蚀去除所述沟槽底部表面的部分磁性材料，保留位于所述基片及沟槽侧壁的磁性材料；
进行第二次刻蚀，对所述基片表面的磁性材料进行刻蚀，形成平面磁阻及垂直磁阻，并在所述平面磁阻与垂直磁阻之间形成间距。
进一步的，所述第一次刻蚀步骤包括：
在所述磁性材料表面涂覆光阻层；
对所述光阻层进行曝光处理；
对所述光阻层进行显影处理，形成图案化的光阻层；
以所述图案化的光阻层为掩膜，对所述磁性材料进行刻蚀。
进一步的，所述第一次刻蚀为干法刻蚀。
进一步的，所述第二次刻蚀步骤包括：
在所述磁性材料及沟槽表面涂覆光阻层；
对所述光阻层进行曝光处理；
对所述光阻层进行显影处理，形成图案化的光阻层；
以所述图案化的光阻层为掩膜，对所述磁性材料进行刻蚀。
进一步的，所述第二次刻蚀为干法刻蚀。
进一步的，所述垂直磁阻包括位于所述沟槽侧壁的磁性材料及位于基片表面的部分磁性材料，并且两者相连。
进一步的，所述间距为所述平面磁阻与所述垂直磁阻中位于基片表面的部分磁性材料之间的距离。
进一步的，所述磁性材料为铁镍合金。
进一步的，所述基片的材质为硅。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：第一次刻蚀仅对沟槽底部表面的磁性材料进行刻蚀，不再同时对沟槽底部表面及基片表面进行刻蚀，避免了刻蚀速率不同造成基片表面被过刻蚀，然后进行第二次刻蚀，对位于基片表面的磁性材料进行刻蚀，形成平面磁阻与垂直磁阻的同时，在两者之间形成间距，从而形成3轴各向异性磁阻。可见，将沟槽和基片表面的磁性材料分开刻蚀，避免了过刻蚀现象，确保形成的3轴各向异性磁阻的性能。
附图说明
图1至图4示意性地示出了根据现有技术的3轴AMR制备过程中的俯视图；
图5为本发明一实施例中3轴各向异性磁阻的制备方法的流程图；
图6至图8为本发明一实施例中3轴各向异性磁阻制备过程中的俯视图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的3轴各向异性磁阻的制备方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
请参考图5，在本实施例中，提出了一种3轴各向异性磁阻的制备方法，包括步骤：
S10：提供基片，在所述基片中形成多个沟槽；
S20：在所述基片及沟槽的表面形成磁性材料；
S30：进行第一次刻蚀，刻蚀去除所述沟槽底部表面的部分磁性材料，保留位于所述基片及沟槽侧壁的磁性材料；
S40：进行第二次刻蚀，对所述基片表面的磁性材料进行刻蚀，形成平面磁阻及垂直磁阻，并在所述平面磁阻与垂直磁阻之间形成间距。
具体的，请参考图6，提供基片，所述基片的材质为硅。在基片中通过刻蚀形成多个平行的沟槽100，沟槽100的深度、宽度等工艺参数均由实际需要来决定，在此不做限定，在定义出沟槽100之后，在所述基片及沟槽100的表面形成一层磁性材料200，磁性材料200的材质可以为镍铁合金，在不同磁场下具有不同电阻的特性，其中，磁性材料200的厚度等也由具体的工艺需要来决定。
请参考图7，在步骤S30中，采用第一次干法刻蚀，刻蚀去除所述沟槽100底部表面的部分磁性材料200，保留位于所述基片及沟槽100侧壁的磁性材料200，暴露出沟槽100的底部表面，并不对基片表面的磁性材料200进行刻蚀，避免基片表面的磁性材料200和沟槽100底部表面刻蚀时的速率差而造成基片表面过刻蚀现象。
其中，所述第一次刻蚀步骤包括：
在所述磁性材料200表面涂覆光阻层；
对所述光阻层进行曝光处理；
对所述光阻层进行显影处理，形成图案化的光阻层；
以所述图案化的光阻层为掩膜，对所述磁性材料200进行刻蚀，以去除沟槽100底部表面的磁性材料200。
请参考图8，在步骤S40中，进行第二次干法刻蚀，对所述基片表面的磁性材料200进行刻蚀，形成平面磁阻220及垂直磁阻210，并在所述平面磁阻220与垂直磁阻210之间形成间距(Gap)。
所述第二次刻蚀步骤包括：
在所述磁性材料200及沟槽100表面涂覆光阻层；
对所述光阻层进行曝光处理；
对所述光阻层进行显影处理，形成图案化的光阻层；
以所述图案化的光阻层为掩膜，对所述磁性材料200进行刻蚀，以形成平面磁阻220与垂直磁阻210，并且在基片表面的平面磁阻220与垂直磁阻210之间形成间距，以将两者隔离开。
在本实施例中，所述垂直磁阻210包括位于所述沟槽100侧壁的磁性材料200及位于基片表面的部分磁性材料200，两者连接在一起。所述间距为所述平面磁阻220与所述垂直磁阻210中位于基片表面的部分磁性材料200之间的距离。其中，所述平面磁阻220用于后续形成X轴和Y轴的磁阻，垂直磁阻210用于作为Z轴磁阻。
综上，在本发明实施例提供的3轴各向异性磁阻的制备方法中，第一次刻蚀仅对沟槽底部表面的磁性材料进行刻蚀，不再同时对沟槽底部表面及基片表面进行刻蚀，避免了刻蚀速率不同造成基片表面被过刻蚀，然后进行第二次刻蚀，对位于基片表面的磁性材料进行刻蚀，形成平面磁阻与垂直磁阻的同时，在两者之间形成间距，从而形成3轴各向异性磁阻。可见，将沟槽和基片表面的磁性材料分开刻蚀，避免了过刻蚀现象，确保形成的3轴各向异性磁阻的性能。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供基片，在所述基片中形成多个沟槽；
在所述基片及沟槽的表面形成磁性材料；
进行第一次刻蚀，刻蚀去除所述沟槽底部表面的部分磁性材料，保留位于所述基片及沟槽侧壁的磁性材料；
进行第二次刻蚀，对所述基片表面的磁性材料进行刻蚀，形成平面磁阻及垂直磁阻，并在所述平面磁阻与垂直磁阻之间形成间距。
2.如权利要求1所述的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，所述第一次刻蚀步骤包括：
在所述磁性材料表面涂覆光阻层；
对所述光阻层进行曝光处理；
对所述光阻层进行显影处理，形成图案化的光阻层；
以所述图案化的光阻层为掩膜，对所述磁性材料进行刻蚀。
3.如权利要求2所述的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，所述第一次刻蚀为干法刻蚀。
4.如权利要求1所述的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，所述第二次刻蚀步骤包括：
在所述磁性材料及沟槽表面涂覆光阻层；
对所述光阻层进行曝光处理；
对所述光阻层进行显影处理，形成图案化的光阻层；
以所述图案化的光阻层为掩膜，对所述磁性材料进行刻蚀。
5.如权利要求4所述的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，所述第二次刻蚀为干法刻蚀。
6.如权利要求1所述的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，所述垂直磁阻包括位于所述沟槽侧壁的磁性材料及位于基片表面的部分磁性材料，并且两者相连。
7.如权利要求6所述的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，所述间距为所述平面磁阻与所述垂直磁阻中位于基片表面的部分磁性材料之间的距离。
8.如权利要求1所述的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，所述磁性材料为铁镍合金。
9.如权利要求1所述的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，所述基片的材质为硅。
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