RU2463688C1 - Способ изготовления магниторезистивного датчика - Google Patents
Способ изготовления магниторезистивного датчика Download PDFInfo
- Publication number
- RU2463688C1 RU2463688C1 RU2011125952/28A RU2011125952A RU2463688C1 RU 2463688 C1 RU2463688 C1 RU 2463688C1 RU 2011125952/28 A RU2011125952/28 A RU 2011125952/28A RU 2011125952 A RU2011125952 A RU 2011125952A RU 2463688 C1 RU2463688 C1 RU 2463688C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetoresistive
- fenico
- feni
- photolithographic etching
- layer
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 30
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 28
- 229910002555 FeNi Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims abstract description 10
- 239000002966 varnish Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 14
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 12
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 11
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000006358 imidation reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 52
- 229910002482 Cu–Ni Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 10
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 9
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 7
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 6
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 206010000060 Abdominal distension Diseases 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000032912 Local swelling Diseases 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000024330 bloating Diseases 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- DJFTXJLLHZRHKO-UHFFFAOYSA-N dipotassium oxygen(2-) hydrate Chemical compound O.[O--].[K+].[K+] DJFTXJLLHZRHKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- -1 jumpers Substances 0.000 description 1
- 238000005404 magnetometry Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 1
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 1
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области магнитометрии и может быть использовано при изготовлении датчиков перемещений, устройств измерения электрического тока и магнитных полей, при изготовлении датчиков угла поворота, устройств с гальванической развязкой, магнитометров, электронных компасов и т.п. Технический результат: повышение эксплуатационной надежности датчика, повышение выхода годных, возможность получения датчиков с высокими характеристиками на подложках из кремния, керамики, стекла. Сущность: магниторезистивные полоски моста Уинстона формируют путем вакуумного напыления магниторезистивной структуры «Cr-FeNi (FeNiCo)-Ta-FeNi (FeNiCo)» с последующим формированием рисунка методом фотолитографического травления. В качестве изоляционных слоев, нанесенных на сформированный мост Унистона и проводящий слой, из которого формируют катушку индуктивности, используют полиимидный лак, имидизацию которого проводят путем нагрева в вакууме при приложении магнитного поля, направленного в плоскости подложки вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области автоматики и магнитометрии и может быть использовано при изготовлении датчиков перемещений, устройств измерения электрического тока и магнитных полей, а именно при изготовлении датчиков угла поворота, устройств с гальванической развязкой, магнитометров, электронных компасов и т.п.
Известен способ изготовления магниторезистивного датчика, описанный в патенте США 4847584, кл. H01L, 43/00 от 11 июля 1989 г.
Мост Уинстона состоит из четырех плеч, каждое из которых представляет меандр, набранный из заостренных магниторезистивных полосок, соединенных проводящими перемычками. Плечи моста соединены между собой проводниками. В местах соединения плеч моста формируются четыре контактные площадки (КП). Структура моста Уинстона приведена на фиг.1.
Способ изготовления моста Уинстона по данному патенту заключается в следующем.
В качестве подложки используется кремниевая подложка, поверхность которой термически окисляется до SiO2 (1 мкм), а затем наносится нитрид кремния Si3N4 (0,5 мкм). Магниторезистивную полоску формируют методом фотолитографии на структуре, напыленной в вакууме и состоящей из магниторезистивной пленки FeNiCo (200 Å) и защитного слоя из нитрида тантала TaN (150 Å). На поверхности нитрида тантала формируются полюса Барбера из напыленной в вакууме пленки Al+4% Cu (0,5 мкм). Проводящие перемычки между магниторезистивными полосками, проводники и контактные площадки формируются из того же материала, что и полюса Барбера. Сверху наносится конструктивная защита из нитрида кремния (0,5 мкм).
Приведенный магниторезистивный датчик является базовой моделью фирмы Honeywell, который в дальнейшем претерпел ряд усовершенствований в области топологии и технологии изготовления, но некоторые недостатки просматриваются во всех модификациях.
Один из недостатков этого способа заключается в использовании сложного оборудования плазмохимического осаждения нитрида тантала. Качество осаждаемых пленок находится в сильной зависимости от поддержания параметров технологического процесса, что может приводить к невоспроизводимости результатов осаждения как по толщине, так и по качеству пленок.
В качестве второго недостатка следует отметить то, что нитрид тантала травится в составах обязательно содержащих фторсодержащие компоненты, что приводит к подтравливанию подложечных материалов из керамики (ситалл, поликор), т.е. к увеличению шероховатости поверхности, а тем самым к ухудшению магнитных свойств пленок, и в конечном итоге к уменьшению чувствительности датчика. Использование тантала, титана и нитрида титана вместо нитрида тантала, рекомендуемых в работе «Спинтронные магниторезистивные элементы и приборы на их основе», Москва, 2005, авторов Касаткина С.И., Васильевой Н.П., Муравьева A.M. также приводит к подтравливанию подложечных материалов из керамики (ситалл, поликор), т.е. к увеличению шероховатости поверхности. Это не позволяет использовать более дешевые керамические материалы в качестве подложек при производстве магниторезистивного датчика, что повышает стоимость изделия.
Следующим недостатком способа является то, что использование пленки Si3N4, толщиной 1 мкм и более в качестве изоляции практически невозможно в связи с ее растрескиванием, вследствие высокого уровня напряжений, а также значительной разницы в коэффициентах термического расширения пленки Si3N4 и материала проводящих слоев, что приводит к замыканию между проводниками и мостом Уинстона и, таким образом, снижает эксплуатационную надежность датчика.
Более надежная межуровневая изоляция предлагается в ряде работ. Так известно применение полиимидной изоляции в технологическом процессе изготовления микроплат с многоуровневой коммутацией и в магниторезистивных устройствах с гальванической развязкой (патент RU 2398369 C1, МПК H05K 3/00 от 24.08.2009., «Спинтронные магниторезистивные элементы и приборы на их основе», Москва, 2005, авторов Касаткина С.И., Васильевой Н.П., Муравьева A.M., Internet: www.nve.com/isindex.html.).
Применение полиимида, имеющего температурный коэффициент термического линейного расширения (КТЛР), близкий к КТЛР проводящих слоев (Cu или Al), позволяет устранить растрескивание изоляции без ограничения ее толщины.
В патенте RU 2398369 C1 дается описание технологической операции получения межуровневой полиимидной изоляции:
- нанесение изоляционного слоя методом центрифугирования;
- сушка изоляционного слоя ступенчато: при температуре 60°C в течение 10 мин, при температуре 80°C в течение 10 мин, при температуре 100°C в течение 10 мин, при температуре 120°C в течение 30 мин;
- имидизация изоляционного слоя в вакуумной установке при температуре 320°C.
При этом важна роль конечной температуры имидизации, т.к. недостаточная полимеризация может привести к выделению остатков воды во время последующих процессов напыления, что приводит к появлению локальных вздутий наносимых проводниковых слоев.
С другой стороны, высокая температура имидизации приводит к разориентации доменной структуры магниторезистивной пленки, большой дисперсии оси легкого намагничивания (ОЛН), что уменьшает чувствительность датчика.
Известен патент США 5952825, кл. G01R 33/22, от 14 сентября 1999 г., взятый нами за прототип.
Способ изготовления магниторезистивного датчика по данному патенту заключается в формировании на изолирующей подложке моста Уинстона путем вакуумного напыления структуры, состоящей из магниторезистивного и защитных слоев, с последующим формированием магниторезистивных полосок методом фотолитографического травления и напыления первого проводящего слоя с последующим формированием перемычек, проводников и контактных площадок методом фотолитографического травления, нанесении первого изоляционного слоя, напылении второго проводящего слоя и формировании на нем плоской катушки индуктивности «set/reset» методом фотолитографического травления, нанесении второго изоляционного слоя, напылении третьего проводящего слоя и формировании на нем плоской катушки индуктивности «offset» методом фотолитографического травления, нанесении конструктивной защиты.
В этом способе также возможно повреждение поверхности подложки вследствие травления тантала или нитрида тантала и растрескивание изолирующей пленки Si3N4 толщиной ~1 мкм, что снижает эксплуатационную надежность датчика. Более того, в этом случае необходимо нанесение двух изоляционных слоев значительной толщины вследствие большой толщины катушек индуктивности (более 1 мкм), а поэтому полиимидная изоляция является наиболее предпочтительной.
Техническим результатом предлагаемого способа является расширение конструкторско-технологических возможностей способа и повышение эксплуатационной надежности датчика, что позволит снизить его себестоимость за счет повышения выхода годных и применения более дешевых материалов и технологических операций.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе изготовления магниторезистивного датчика, заключающемся в формировании на изолирующей подложке моста Уинстона путем вакуумного напыления магниторезистивной структуры, с последующим формированием магниторезистивных полосок моста Уинстона методом фотолитографического травления и напылении первого проводящего слоя с последующим формированием перемычек, проводников и контактных площадок методом фотолитографического травления, нанесении первого изоляционного слоя, напылении второго проводящего слоя и формировании на нем плоской катушки индуктивности «set/reset» методом фотолитографического травления, нанесении второго изоляционного слоя, напылении третьего проводящего слоя и формировании на нем плоской катушки индуктивности «offset» методом фотолитографического травления, нанесении конструктивной защиты, магниторезистивные полоски моста Уинстона формируют путем вакуумного напыления магнито-резистивной структуры «Cr-FeNi (FeNiCo)-Ta-FeNi (FeNiCo)» с последующим формированием рисунка методом фотолитографического травления, а в качестве изоляционных слоев используют полиимидный лак, имидизацию которого проводят путем нагрева в вакууме при приложении магнитного поля, направленного в плоскости подложки вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок.
На фиг.1 показана структура магниторезистивного датчика, изготовленного по прототипу.
На фиг.2 представлена топология моста Уинстона, изготовленная по предлагаемому способу.
На фиг.3 - структура магниторезистивного датчика в разрезе;
На фиг.1:
1 - подложка;
2 - изолирующий слой SiO2, до 1 мкм;
3 - слой Si3N4, толщиной 0,5 мкм;
4 - ферромагнитная пленка толщиной 200 Ǻ, состоящая из сплава FeNiCo;
5 - пленка TaN, толщиной 150 Ǻ;
6 - полюса Барбера (Al+4% Cu), толщиной ~0,5 мкм;
7 - изолирующий слой Si3N4, не менее 1 мкм;
8 - проводящий слой (Al + 4% Cu), толщиной 1 мкм;
9 - изолирующий слой из Si3N4, толщиной до 0,5 мкм.
На фиг.2:
10 - магниторезистивная полоска;
11 - перемычки;
12 - проводники;
13 - контактные площадки.
На фиг.3:
14 - подложка;
15 - изолирующий слой SiO2;
16 - пленка хрома;
17 - магниторезистивная пленка FeNi (FeNiCo);
18 - пленка тантала;
19 - магниторезистивная пленка FeNi (FeNiCo);
20 - пленка V-Cu-Ni - первый проводящий слой;
21 - полиимидный лак АД-9103 - первый изоляционный слой;
22 - пленка V-Cu-Ni - второй проводящий слой;
23 - полиимидный лак АД-9103 - второй изоляционный слой;
24 - пленка V-Cu-Ni - третий проводящий слой;
25 - пленка ФН-11 - конструктивная защита.
Пример реализации способа
Предлагаемый способ был реализован при изготовлении магниторезистивного датчика, мост которого состоит из наклонных магниторезистивных полосок 10 (фиг.2) шириной 100 мкм, соединенных перемычками 11 из проводящего материала V-Cu-Ni, проводников 12 и КП 13.
Для этого на подложку из ситалла 14 (фиг.3) наносили пленку SiO2 15, толщиной 0,8-1 мкм (пластины ситалла обладают высокой чистотой обработки поверхности и более дешевые, чем кремневые). Нанесение SiO2 на поверхность ситалла не только сглаживает поверхность, но и повышает ее энергетическую однородность, чем обеспечивает одинаковый коэффициент аккомодации и лучшую равномерность наносимой пленки. Далее наносили пленку хрома 16 толщиной ~10-15 нм. Пленка хрома предохраняет от подтравливания пленку SiO2 15 и поверхность подложки во время травления магниторезистивной структуры «FeNi (FeNiCo)-Ta-FeNi (FeNiCo)» 17, 18, 19 в растворе на основе плавиковой кислоты.
Данный способ был реализован на двух магниторезистивных материалах: Fe (17%) Ni (83%) и Fe (15%) Ni (65%) Co (20%).
Структуру «FeNi (FeNiCo)-Ta-FeNi (FeNiCo)» 17, 18, 19 наносили за один цикл откачки на вакуумной установке электронно-лучевого испарения при приложении в плоскости подложки магнитного поля величиной 120-140 Э в направлении короткой стороны подложки 14 размером 48×60 мм. Первый (основной) слой сплава FeNi (FeNiCo) 17 имел толщину ~30-50 нм, слой Та 18 ~10-15 нм и второй слой сплава FeNi (FeNiCo) 19 ~5-7 нм. Пленки хрома 16 и тантала 18 защищают первый магниторезистивный слой FeNi (FeNiCo) 17 от окисления кислородом, входящим в состав подложки 14 и изолирующего слоя 15, т.к. общеизвестно быстрое образование прочного окисла на поверхности тантала при экспонировании на воздухе. Структуру «FeNi (FeNiCo)-Ta-FeNi (FeNiCo)» травили в составе:
| кислота азотная | 100 мл |
| натрий фтористый | 10 г |
| калий азотнокислый | 20 г |
| вода дистиллированная | 20 мл |
Температура травителя (18-23)°C, время травления от 40 до 60 с.
После этого проводили удаление хрома в травителе:
| калий железосинеродистый | 23 г |
| калия гидрат окиси | 5 г |
| вода дистиллированная | 95 г |
Температура травителя (35-40)°С.
Для формирования перемычек, проводников и КП напыляли первый проводящий слой V-Cu-Ni 20 и проводили процесс фотолитографического травления рисунка в растворе:
| кислота азотная | 100 мл |
| кислота уксусная | 100 мл |
| вода дистиллированная | 50 мл |
Температура травителя - комнатная.
Травление V-Cu-Ni 20 является последней операцией при формировании моста Уинстона.
При этом второй слой FeNi (FeNiCo) 19 является технологическим и удаляется с магниторезистивных полосок при травлении первого проводящего слоя 20. Слой FeNi (FeNiCo) 19 остается только в местах формирования проводников, перемычек и КП в качестве адгезионного и уменьшает переходное сопротивление между танталом и материалом КП, которые формировали на базе проводящей структуры V-Cu-Ni.
Таким образом, магниторезистивные полоски имели следующую структуру: SiO2 ~0,8-1 мкм; Cr ~10-15 нм (200-300 Ом/квадрат); 1 слой сплава Ni (83%) Fe (17%) или Ni (65%) Fe (15%) Co (20%) ~30-50 нм (5-10 Ом/квадрат); Та ~10-15 нм (150-200 Ом/квадрат).
На поверхность подложки со сформированным мостом Уинстона наносили первый изоляционный слой лака АД-9103 21 толщиной 2-4 мкм методом центрифугирования.
Далее проводили сушку изоляционного слоя ступенчато: при температуре 60°C в течение 10 мин, при температуре 80°C в течение 10 мин, при температуре 100°C в течение 10 мин, при температуре 120°C в течение 30 мин.
Однако имидизацию изоляционного слоя в вакуумной установке проводили не при температуре 320°C, как указано в патенте RU 2398369 C1, a при температуре 350-380°C. Имидизация проводилась в магнитном поле величиной 120-140 Э, приложенном в плоскости подложки в том же направлении, что и при напылении магниторезистивной структуры «FeNi (FeNiCo)-Ta-FeNi (FeNiCo)».
Более низкая температура имидизации не обеспечивала полное удаление воды и при последующем напылении приводила к отслаиванию проводящего слоя V-Cu-Ni (наблюдалось локальное вздутие слоя).
На первый изоляционный слой лака АД-9103 21 напыляли второй проводящий слой V-Cu-Ni 22 толщиной 1-1,5 мкм с последующим формированием катушки индуктивности «set/reset» путем фотолитографического травления.
Далее наносили второй изоляционный слой лака АД-910323 толщиной 4-4,5 мкм методом центрифугирования, затем проводили сушку и имидизацию по режиму для первого изоляционного слоя.
На второй изоляционный слой напыляли третий проводящий слой V-Cu-Ni 24 толщиной 1-1,5 мкм с последующим формированием катушки индуктивности «offset» путем фотолитографического травления.
В качестве конструктивной защиты 25 магниторезистивного датчика наносили пленку фоторезиста ФН-11 толщиной 1-2 мкм, который задубливали при температуре 180°C.
Магниторезистивный датчик, полученный по данному способу, имел следующую удельную чувствительность в диапазоне полей ±2 Гс:
- для магниторезистивной структуры «хром - Ni (83%) Fe (17%) - тантал - Ni (83%) Fe (17%)» на подложке из ситалла удельная чувствительность составляла 3,5-4 мВ/В×Гс, а на подложке из кремния 4-5,6 мВ/В×Гс;
- для магниторезистивной структуры «хром - Ni (65%) Fe (15%) Co (20%)-тантал - Ni (65%) Fe (15%) Co (20%)» на подложке из ситалла удельная чувствительность составляла 0,8-1,2 мВ/В×Гс, а на подложке из кремния 1,2-1,5 мВ/В×Гс.
Такие значения чувствительности превышают полученные по известному способу.
Выход годных по изоляции на датчиках сформированных на подложке по прототипу составил 50-60%, а по предлагаемому - 80-90%.
Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает защиту магниторезистивного слоя от окисления (Cr - с одной и Ta - с другой стороны), исключает ухудшение поверхности подложки за счет подтравливания (стоп-процесс при травлении Cr на ситалле и SiO2), обеспечивает надежный контакт магниторезистивных полосок с перемычками и проводниками за счет напыления на тантал тонкого адгезионного защитного слоя из магниторезистивного материала NiFe или NiFeCo, надежную изоляцию за счет использования лака АД-9103 и его имидизации в вакууме при повышенной температуре без ухудшения магнитных свойств за счет проведения имидизации в магнитном поле, направленном в плоскости подложки вдоль ОЛН, сформированной при напылении магниторезистивной структуры.
Все это позволяет повысить эксплуатационную надежность датчика.
Способ обеспечивает получение датчиков с высокими техническими характеристиками не только на подложках из кремния, но и на подложках из керамики и стекла, а также повышает выход годных за счет использования полиимидной изоляции, что существенно снижает себестоимость продукции.
Claims (1)
- Способ изготовления магниторезистивного датчика, заключающийся в формировании на изолирующей подложке моста Уинстона путем вакуумного напыления магниторезистивной структуры с последующим формированием магниторезистивных полосок моста Уинстона методом фотолитографического травления и напылении первого проводящего слоя с последующим формированием перемычек, проводников и контактных площадок методом фотолитографического травления, нанесении первого изоляционного слоя, напылении второго проводящего слоя, и формировании на нем плоской катушки индуктивности «set/reset» методом фотолитографического травления, нанесении второго изоляционного слоя, напылении третьего проводящего слоя и формировании на нем плоской катушки индуктивности «offset» методом фотолитографического травления, нанесении конструктивной защиты, отличающийся тем, что магниторезистивные полоски моста Уинстона формируют путем вакуумного напыления магниторезистивной структуры «Cr-FeNi(FeNiCo)-Ta-FeNi(FeNiCo)» с последующим формированием рисунка методом фотолитографического травления, а в качестве изоляционных слоев используют полиимидный лак, имидизацию которого проводят путем нагрева в вакууме при приложении магнитного поля, направленного в плоскости подложки вдоль оси легкого намагничивания магниторезистивных полосок.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125952/28A RU2463688C1 (ru) | 2011-06-23 | 2011-06-23 | Способ изготовления магниторезистивного датчика |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011125952/28A RU2463688C1 (ru) | 2011-06-23 | 2011-06-23 | Способ изготовления магниторезистивного датчика |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2463688C1 true RU2463688C1 (ru) | 2012-10-10 |
Family
ID=47079713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011125952/28A RU2463688C1 (ru) | 2011-06-23 | 2011-06-23 | Способ изготовления магниторезистивного датчика |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2463688C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2536317C1 (ru) * | 2013-04-19 | 2014-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ изготовления магниторезистивного датчика |
| RU2617454C1 (ru) * | 2016-02-17 | 2017-04-25 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ изготовления магниторезистивного датчика |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU959150A1 (ru) * | 1980-11-28 | 1982-09-15 | Минский радиотехнический институт | Способ изготовлени магниторезистивного элемента магнитной головки |
| US7210217B2 (en) * | 2002-02-08 | 2007-05-01 | Headway Technologies, Inc. | Method of manufacturing thin film magnetic head |
| RU2320051C1 (ru) * | 2006-10-27 | 2008-03-20 | Государственное учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" Московского государственного института электронной техники" | Способ изготовления магниторезистивных датчиков |
| US7808749B2 (en) * | 2006-03-03 | 2010-10-05 | Ricoh Company, Ltd. | Magnetoresistance effect element, substrate therefor and manufacturing method thereof |
-
2011
- 2011-06-23 RU RU2011125952/28A patent/RU2463688C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU959150A1 (ru) * | 1980-11-28 | 1982-09-15 | Минский радиотехнический институт | Способ изготовлени магниторезистивного элемента магнитной головки |
| US7210217B2 (en) * | 2002-02-08 | 2007-05-01 | Headway Technologies, Inc. | Method of manufacturing thin film magnetic head |
| US7808749B2 (en) * | 2006-03-03 | 2010-10-05 | Ricoh Company, Ltd. | Magnetoresistance effect element, substrate therefor and manufacturing method thereof |
| RU2320051C1 (ru) * | 2006-10-27 | 2008-03-20 | Государственное учреждение "Научно-производственный комплекс "Технологический центр" Московского государственного института электронной техники" | Способ изготовления магниторезистивных датчиков |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2536317C1 (ru) * | 2013-04-19 | 2014-12-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ изготовления магниторезистивного датчика |
| RU2617454C1 (ru) * | 2016-02-17 | 2017-04-25 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ изготовления магниторезистивного датчика |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110462857B (zh) | 用于制造超导集成电路的系统和方法 | |
| JP3971934B2 (ja) | 磁気センサとその製法 | |
| US6946834B2 (en) | Method of orienting an axis of magnetization of a first magnetic element with respect to a second magnetic element, semimanufacture for obtaining a sensor, sensor for measuring a magnetic field | |
| WO2015158243A1 (zh) | 一种单芯片三轴线性磁传感器及其制备方法 | |
| JP2018512739A5 (ru) | ||
| JP2006261400A (ja) | 磁気センサおよびその製法 | |
| TWI434406B (zh) | 磁阻隨機存取記憶體單元及其製造方法 | |
| CN110176534A (zh) | 测量范围可调的隧道结磁电阻传感器及其制备方法 | |
| WO2022183826A1 (zh) | 磁传感器、磁传感器的制备方法及电子设备 | |
| WO2016090063A1 (en) | IMPROVED PROCESS FOR NiFe FLUXGATE DEVICE | |
| US6850057B2 (en) | Barber pole structure for magnetoresistive sensors and method of forming same | |
| RU2463688C1 (ru) | Способ изготовления магниторезистивного датчика | |
| US8852959B2 (en) | Low temperature resistor for superconductor circuits | |
| CN103359683B (zh) | 一种mtj纳米柱阵列的制备方法 | |
| CN104793153B (zh) | 磁传感装置的制备方法 | |
| RU2536317C1 (ru) | Способ изготовления магниторезистивного датчика | |
| JP4711249B2 (ja) | 超伝導集積回路及びその作製方法 | |
| JP2008224288A (ja) | 磁気抵抗センサ装置 | |
| CN108807211B (zh) | 一种用于测量二维半导体材料的磁阻的装置及其制作方法 | |
| CN110400741A (zh) | 一种lcp柔性基板无源阻容元件的制备方法 | |
| JP5929540B2 (ja) | 電子部品 | |
| JP2006278439A (ja) | 磁気センサの製造方法 | |
| CN112305470B (zh) | 由磁化方向不同的巨磁阻结构构建的巨磁阻传感器的退火方法 | |
| RU2617454C1 (ru) | Способ изготовления магниторезистивного датчика | |
| JP2006261401A (ja) | 磁気センサおよびその製法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190514 |