一种磁传感装置的制备工艺制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种磁传感装置的制备工艺，包括如下步骤：在基底的表面设置沟槽；在基底表面沉积磁性材料，形成磁性材料层；磁性材料层包括设置于基底表面的第一部分及沟槽内的第二部分；回刻位于基底表面的磁性材料层的第一部分；沉积第一介质材料；沉积光刻胶，曝光，显影；刻蚀形成ARM图形；沉积第二介质材料；通过光刻工艺和刻蚀工艺形成接触窗口；沉积金属层，并刻蚀，形成感应单元的电极层。本发明专利技术提出的磁传感装置的制备工艺，通过提高第三轴的磁性材料的物理厚度，从而增加第三轴的感应能力；同时不会增加感应单元的磁性材料在第一、第二轴方向的厚度。因此，本发明专利技术工艺可提高磁传感装置的感应能力及灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术揭示了一种磁传感装置的制备工艺，包括如下步骤：在基底的表面设置沟槽；在基底表面沉积磁性材料，形成磁性材料层；磁性材料层包括设置于基底表面的第一部分及沟槽内的第二部分；回刻位于基底表面的磁性材料层的第一部分；沉积第一介质材料；沉积光刻胶，曝光，显影；刻蚀形成ARM图形；沉积第二介质材料；通过光刻工艺和刻蚀工艺形成接触窗口；沉积金属层，并刻蚀，形成感应单元的电极层。本专利技术提出的磁传感装置的制备工艺，通过提高第三轴的磁性材料的物理厚度，从而增加第三轴的感应能力；同时不会增加感应单元的磁性材料在第一、第二轴方向的厚度。因此，本专利技术工艺可提高磁传感装置的感应能力及灵敏度。【专利说明】一种磁传感装置的制备工艺
本专利技术属于半导体工艺
，涉及一种磁传感器，尤其涉及一种磁传感装置的制备工艺。
技术介绍
磁传感器按照其原理，可以分为以下几类:霍尔元件，磁敏二极管，各项异性磁阻元件(AMR)，隧道结磁阻(TMR)元件及巨磁阻(GMR)元件、感应线圈、超导量子干涉磁强计坐寸ο 电子罗盘是磁传感器的重要应用领域之一，随着近年来消费电子的迅猛发展，除了导航系统之外，还有越来越多的智能手机和平板电脑也开始标配电子罗盘，给用户带来很大的应用便利，近年来，磁传感器的需求也开始从两轴向三轴发展。两轴的磁传感器，即平面磁传感器，可以用来测量平面上的磁场强度和方向，可以用X和Y轴两个方向来表示。 以下介绍现有磁传感器的工作原理。磁传感器采用各向异性磁致电阻(Anisotropic Magneto-Resistance)材料来检测空间中磁感应强度的大小。这种具有晶体结构的合金材料对外界的磁场很敏感，磁场的强弱变化会导致AMR自身电阻值发生变化。 在制造、应用过程中，将一个强磁场加在AMR单元上使其在某一方向上磁化，建立起一个主磁域，与主磁域垂直的轴被称为该AMR的敏感轴，如图1所示。为了使测量结果以线性的方式变化，AMR材料上的金属导线呈45°角倾斜排列，电流从这些导线和AMR材料上流过，如图2所示；由初始的强磁场在AMR材料上建立起来的主磁域和电流的方向有45°的夹角。 当存在外界磁场Ha时，AMR单元上主磁域方向就会发生变化而不再是初始的方向，那么磁场方向M和电流I的夹角Θ也会发生变化，如图3所示。对于AMR材料来说，Θ角的变化会弓I起AMR自身阻值的变化，如图4所示。 通过对AMR单元电阻变化的测量，可以得到外界磁场。在实际的应用中，为了提高器件的灵敏度等，磁传感器可利用惠斯通电桥检测AMR阻值的变化，如图5所示。R1/R2/R3/R4是初始状态相同的AMR电阻，当检测到外界磁场的时候，R1/R2阻值增加Λ R而R3/R4减少AR。这样在没有外界磁场的情况下，电桥的输出为零；而在有外界磁场时，电桥的输出为一个微小的电压AV。 目前的三轴传感器是将一个平面(X、Y两轴)传感部件与Z方向的磁传感部件进行系统级封装组合在一起，以实现三轴传感的功能(可参考美国专利US5247278、US5952825、US6529114、US7126330、US7358722);也就是说需要将平面传感部件及Z方向磁传感部件分别设置于两个圆晶或芯片上，最后通过封装连接在一起。目前，在单圆晶/芯片上无法同时实现三轴传感器的制造。 为了使三轴磁传感器可以设置于一个圆晶或芯片上，本 申请人:于2012年12月24日申请了一件专利技术专利，名称为《一种磁传感装置的制备工艺》，专利号为201210563952.5 ；该工艺中，将导磁单元设置于沟槽中，导磁单元用于感应Z轴方向的磁场；感应单元靠近沟槽设置，能接收导磁单元的信号，并根据该信号测量出Z轴方向的磁场。 然而，沟槽中的导磁单元由于是沉积在倾斜的沟槽侧壁上，因此其厚度远低于沉积于基底上的感应单元的厚度，而导磁单元的厚度越薄其性能越差；同时，如果感应单元(感应X轴、Y轴方向的磁场)的厚度较厚，也会损失X轴、Y轴方向的灵敏度。 有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的磁传感装置制备工艺，以便克服现有磁传感装置的上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种磁传感装置的制备工艺，可提高磁传感装置的感应能力。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案: 一种磁传感装置的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤: 步骤S1、在基底的表面设置沟槽； 步骤S2、在包含有沟槽的基底表面沉积磁性材料，形成磁性材料层；磁性材料层包括设置于基底表面的第一部分及沟槽内的第二部分；磁性材料层的第一部分的厚度大于200A、小于 5000A ； 步骤S3、回刻位于基底表面的磁性材料层的第一部分，保留第一部分的厚度为0.3至2.5倍第二部分的厚度； 步骤S4、沉积第一介质材料,形成第一介质材料层； 步骤S5、沉积光刻胶，曝光，显影； 步骤S6、刻蚀形成ARM图形，去除部分磁性材料，去除光刻胶；在基底上分别形成感应单元的磁性材料层、导磁单元；导磁单元的主体部分形成于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以感应第三方向的磁信号，并将该磁信号输出到感应单元进行测量；感应单元的磁性材料层形成于沟槽外，感应单元用以测量第一方向或/和第二方向的磁场，结合导磁单元输出的磁信号，能测量被导磁单元引导到第一方向或/和第二方向的第三方向磁场；第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直； 步骤S7、沉积第二介质材料； 步骤S8、通过光刻工艺和刻蚀工艺形成接触窗口 ； 步骤S9、沉积金属层，并刻蚀，形成感应单元的电极层。 一种磁传感装置的制备工艺，所述制备工艺包括如下步骤: 步骤S1、在基底的表面设置沟槽； 步骤S2、在包含有沟槽的基底表面沉积磁性材料，形成磁性材料层；磁性材料层包括设置于基底表面的第一部分及沟槽内的第二部分； 步骤S3、回刻位于基底表面的磁性材料层的第一部分； 步骤S4、沉积第一介质材料，形成第一介质材料层； 步骤S5、沉积光刻胶，曝光，显影； 步骤S6、刻蚀形成ARM图形，去除部分磁性材料，去除光刻胶； 步骤S7、沉积第二介质材料； 步骤S8、通过光刻工艺和刻蚀工艺形成接触窗口 ； 步骤S9、沉积金属层，并刻蚀，形成感应单元的电极层。 作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S2中，磁性材料层的第一部分的厚度大于200A、小于 100Ao 作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S3中，保留第一部分的厚度是沟槽内第二部分的厚度的0.5至1.2倍。 作为本专利技术的一种优选方案，所述步骤S6中，在基底上分别形成感应单元的磁性材料层、导磁单元； 所述导磁单元的主体部分形成于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以感应第三方向的磁信号，并将该磁信号输出到感应单元进行测量；所述感应单元的磁性材料层形成于沟槽外，感应单元用以测量第一方向或/和第二方向的磁场，结合导磁单元输出的磁信号，能测量被导磁单元引导到第一方向或/和第二方向的第三方向磁场；第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直。 本专利技术的有益效果在于:本专利技术提出的磁传感装置的制备工艺，通过提高第三轴(导磁单元)的磁性材料的物理厚度，从而增加第三轴的感应能力；同时不会增加感应单元的磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁传感装置的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括如下步骤：步骤S1、在基底的表面设置沟槽；步骤S2、在包含有沟槽的基底表面沉积磁性材料，形成磁性材料层；磁性材料层包括设置于基底表面的第一部分及沟槽内的第二部分；磁性材料层的第一部分的厚度大于200A、小于5000A；步骤S3、回刻位于基底表面的磁性材料层的第一部分，保留第一部分的厚度为0.3至2.5倍第二部分的厚度；步骤S4、沉积第一介质材料，形成第一介质材料层；步骤S5、沉积光刻胶，曝光，显影；步骤S6、刻蚀形成ARM图形，去除部分磁性材料，去除光刻胶；在基底上分别形成感应单元的磁性材料层、导磁单元；导磁单元的主体部分形成于沟槽内，并有部分露出沟槽至基底表面，用以感应第三方向的磁信号，并将该磁信号输出到感应单元进行测量；感应单元的磁性材料层形成于沟槽外，感应单元用以测量第一方向或/和第二方向的磁场，结合导磁单元输出的磁信号，能测量被导磁单元引导到第一方向或/和第二方向的第三方向磁场；第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直；步骤S7、沉积第二介质材料；步骤S8、通过光刻工艺和刻蚀工艺形成接触窗口；步骤S9、沉积金属层，并刻蚀，形成感应单元的电极层。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨鹤俊，张挺，
申请(专利权)人：上海矽睿科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31