穿隧式磁阻传感器制造技术

本发明专利技术提供一种穿隧式磁阻传感器，包括基板、绝缘层、电极阵列以及穿隧磁阻元件。绝缘层是配置于基板上方，并具有多个开口。电极阵列包括多个电极，且这些电极是彼此间隔地排列在绝缘层中，而各个开口分别暴露出其所对应的电极。穿隧磁阻元件则是配置在电极阵列上方，并电性连接至此电极阵列。此穿隧式磁阻传感器为平面穿隧式磁阻传感器，也就是说其仅需形成单层电极与穿隧磁阻元件电性连接，具有简化制程与节省成本的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于ー种穿隧式磁阻传感器，且特别是关于ー种平面穿隧式磁阻传感器。
技术介绍
近年来，磁阻元件的应用主要分为两种，一种是磁性随机存取内存(MagneticRandom Access Memory, MRAM),另一种则是磁阻传感器(magnetoresistance sensor)。以磁阻传感器为例，其可应用于电子罗盘中，用以精细侦测地球磁场的变化；或是应用于机械装置之中，用以监测线性或角度位移。而且，为提高装置的灵敏度，目前多以穿隧式磁阻(Tunneling Magnetoresistance, TMR)元件来取代以往常用的巨磁阻(GiantMagnetoresistance, GMR)兀件。 在使用穿隧式磁阻机制的现有磁阻传感器中，穿隧式磁阻元件与上、下电极均以绝缘层相隔，并透过接触插塞(plug)而电性连接至上电极及下电极。也就是说，电流会以垂直穿隧式磁阻元件的表面的方向在上电极与下电极之间流动，形成所谓的垂直穿隧式(Current-Perpendicular-to Plane Tunneling, CPPT)磁阻传感器。然而，在垂直穿隧式磁阻传感器的制作过程中，由于穿隧式磁阻元件的上、下层均需形成有金属层作为电极，制程上较为繁杂。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的就是在提供ー种穿隧式磁阻传感器，其制程简单，因此可降低成本。本专利技术的再一目的是提供ー种穿隧式磁阻传感器，以提高感测灵敏度。本专利技术提出ー种穿隧式磁阻传感器，包括基板、绝缘层、穿隧磁阻元件以及第ー电极阵列。绝缘层是配置于基板上方，穿隧磁阻元件是嵌于绝缘层中。第一电极阵列包括多个第一电极，且这些第一电极是彼此间隔地排列在绝缘层上方，并分别电性连接至穿隧磁阻元件。在本专利技术的一实施例中，上述的穿隧磁阻元件包括多个磁穿隧接面(magnetictunneling junction, MTJ)单元,彼此间_地排列于上述的绝缘层中，各磁穿隧接面单元分别电性连接至两相邻的第一电极。在本专利技术的一实施例中，上述的绝缘层具有多个第一开ロ，各磁穿隧接面単元分别填于其所对应的第一开口内，且这些第一电极系直接与这些磁穿隧接面单元电性接触。在本专利技术的一实施例中，上述的穿隧式磁阻传感器更包括多个第一接触插塞，配置于绝缘层内而电性连接于上述这些第一电极与上述这些磁穿隧接面単元之间。在本专利技术的一实施例中，上述绝缘层具有第一开ロ，且上述的穿隧磁阻元件为条状磁穿隧接面単元，并填于绝缘层的第一开ロ内，而这些第一电极系直接与条状磁穿隧接面单元电性接触。在本专利技术的一实施例中，上述的穿隧式磁阻传感器更包括多个第一接触插塞，配置于绝缘层中，而穿隧磁阻元件为条状磁穿隧接面単元，各第一接触插塞系电性连接于条状磁穿隧接面单元与其所对应的第一电极之间。在本专利技术的一实施例中，上述的穿隧磁阻元件包括钉扎层(pinned layer)、自由层(free layer)以及穿隧层(tunnel barrier)。穿隧层是配置于自由层与钉扎层之间，自由层可配置于钉扎层上方或下方。本专利技术还提出ー种穿隧式磁阻传感器，包括基板、绝缘层、第一电极阵列以及穿隧磁阻元件。绝缘层是配置于基板上方，第一电极阵列包括多个第一电极，且这些第一电极是彼此间隔地嵌于绝缘层中。穿隧磁阻元件则是配置在第一电极阵列上方，并电性连接至此第一电极阵列。在本专利技术的一实施例中，上述的穿隧磁阻元件包括多个磁穿隧接面单元，彼此间隔地排列于绝缘层上，且各磁穿隧接面単元分别电性连接至两相邻的第一电极。 在本专利技术的一实施例中，上述的绝缘层具有多个第一开ロ，各第一电极分别填于其所对应的第一开口内，且各磁穿隧接面単元系直接与其所对应的两相邻的第一电极电性接触。在本专利技术的一实施例中，上述的穿隧式磁阻传感器更包括多个第一接触插塞，配置于绝缘层内，并分别电性连接于其所对应的第一电极与磁穿隧接面単元之间。在本专利技术的一实施例中，上述的穿隧磁阻元件为条状磁穿隧接面单元，且上述的绝缘层具有多个第一开ロ，各第一电极分别填于其所对应的第一开ロ内，而条状磁穿隧接面単元系配置于绝缘层上而直接与上述这些第一电极电性接触。在本专利技术的一实施例中，上述的穿隧式磁阻传感器更包括一第二电极阵列，排列于条状磁穿隧接面単元上方。此第二电极阵列包括多个第二电极，且这些第二电极系与上述第一电极彼此交错，并电性连接至条状磁穿隧接面単元。在本专利技术的一实施例中，上述的穿隧式磁阻传感器更包括多个第一接触插塞，配置于绝缘层内。而穿隧磁阻元件为条状磁穿隧接面単元，且各第一电极分别通过两个相邻的第一接触插塞而电性连接至条状磁穿隧接面単元。在本专利技术的一实施例中，上述的穿隧式磁阻传感器更包括第二电极阵列以及多个第二接触插塞，其中第二电极阵列是配置于绝缘层上，并包括多个第二电极，且条状磁穿隧接面単元配置于绝缘层中并位于第一电极阵列与第二电极阵列之间。上述这些第二接触插塞则是配置于绝缘层内，并且分别电性连接于其所对应的第二电极与条状磁穿隧接面単元之间。其中，各第二电极分别通过两个相邻的第二接触插塞而电性连接至条状磁穿隧接面单元。在本专利技术的一实施例中，上述的穿隧磁阻元件包括自由层、钉扎层以及穿隧层。穿隧层是配置于自由层与钉扎层之间，钉扎层可配置于自由层上方或下方。本专利技术的穿隧式磁阻传感器系将电极配置于同一层，也就是说，仅需一道制程即可完成电性连接至穿隧磁阻元件的电极。因此，本专利技术的平面穿隧式磁阻传感器与现有的垂直穿隧式磁阻传感器相较之下，不但具有较为简单的制程，更可以因此节省制作成本。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图I绘示为本专利技术的一实施例中穿隧式磁阻传感器的部分剖面示意图。图2绘示为本专利技术的另ー实施例中穿隧式磁阻传感器的部分剖面示意图。图3绘示为本专利技术的另ー实施例中穿隧式磁阻传感器的部分剖面示意图。 图4绘示为本专利技术的另ー实施例中穿隧式磁阻传感器的部分剖面示意图。图5绘示为本专利技术的另ー实施例中穿隧式磁阻传感器的部分剖面示意图。图6绘示为本专利技术的另ー实施例中穿隧式磁阻传感器的部分剖面示意图。图7绘示为本专利技术的另ー实施例中穿隧式磁阻传感器的部分剖面示意图。图8绘示为本专利技术的另ー实施例中穿隧式磁阻传感器的部分剖面示意图。图9绘示为本专利技术的另ー实施例中穿隧式磁阻传感器的部分剖面示意图。图10绘示为本专利技术的另ー实施例中穿隧式磁阻传感器的部分剖面示意图。具体实施例方式为更进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本专利技术提出的穿隧式磁阻传感器其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。图I为本专利技术的一实施例中穿隧式磁阻传感器的部分剖面示意图。请參照图1，穿隧式磁阻传感器100包括基板110、绝缘层120、电极阵列130以及穿隧磁阻元件140。基板110可为表层覆盖绝缘材料的硅基板或是具有前段逻辑晶体管元件的硅芯片。绝缘层120是配置于基板110上方，穿隧磁阻元件140是嵌于绝缘层120中，且在本实施例中，穿隧磁阻元件140包括多个彼此间_地排列的磁穿隧接面(Magnetic T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿隧式磁阻传感器，其特征在于，包括：一基板；一绝缘层，配置于该基板上方；一穿隧磁阻元件，嵌于该绝缘层中；以及一第一电极阵列，包括多个第一电极，该些第一电极彼此间隔地排列于该绝缘层上方，并分别电性连接至该穿隧磁阻元件。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李乾铭，陈光镜，刘富台，
申请(专利权)人：宇能电科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：