一種磁傳感裝置的制備工藝制造方法及圖紙

本發明專利技術揭示了一種磁傳感裝置的制備工藝，包括如下步驟：在基底的表面設置溝槽；在基底表面沉積磁性材料，形成磁性材料層；磁性材料層包括設置于基底表面的第一部分及溝槽內的第二部分；回刻位于基底表面的磁性材料層的第一部分；沉積第一介質材料；沉積光刻膠，曝光，顯影；刻蝕形成ARM圖形；沉積第二介質材料；通過光刻工藝和刻蝕工藝形成接觸窗口；沉積金屬層，并刻蝕，形成感應單元的電極層。本發明專利技術提出的磁傳感裝置的制備工藝，通過提高第三軸的磁性材料的物理厚度，從而增加第三軸的感應能力；同時不會增加感應單元的磁性材料在第一、第二軸方向的厚度。因此，本發明專利技術工藝可提高磁傳感裝置的感應能力及靈敏度。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術揭示了一種磁傳感裝置的制備工藝，包括如下步驟：在基底的表面設置溝槽；在基底表面沉積磁性材料，形成磁性材料層；磁性材料層包括設置于基底表面的第一部分及溝槽內的第二部分；回刻位于基底表面的磁性材料層的第一部分；沉積第一介質材料；沉積光刻膠，曝光，顯影；刻蝕形成ARM圖形；沉積第二介質材料；通過光刻工藝和刻蝕工藝形成接觸窗口；沉積金屬層，并刻蝕，形成感應單元的電極層。本專利技術提出的磁傳感裝置的制備工藝，通過提高第三軸的磁性材料的物理厚度，從而增加第三軸的感應能力；同時不會增加感應單元的磁性材料在第一、第二軸方向的厚度。因此，本專利技術工藝可提高磁傳感裝置的感應能力及靈敏度?！緦＠f明】一種磁傳感裝置的制備工藝
本專利技術屬于半導體工藝
，涉及一種磁傳感器，尤其涉及一種磁傳感裝置的制備工藝。
技術介紹
磁傳感器按照其原理，可以分為以下幾類:霍爾元件，磁敏二極管，各項異性磁阻元件(AMR)，隧道結磁阻(TMR)元件及巨磁阻(GMR)元件、感應線圈、超導量子干涉磁強計坐寸ο 電子羅盤是磁傳感器的重要應用領域之一，隨著近年來消費電子的迅猛發展，除了導航系統之外，還有越來越多的智能手機和平板電腦也開始標配電子羅盤，給用戶帶來很大的應用便利，近年來，磁傳感器的需求也開始從兩軸向三軸發展。兩軸的磁傳感器，即平面磁傳感器，可以用來測量平面上的磁場強度和方向，可以用X和Y軸兩個方向來表示。 以下介紹現有磁傳感器的工作原理。磁傳感器采用各向異性磁致電阻(Anisotropic Magneto-Resistance)材料來檢測空間中磁感應強度的大小。這種具有晶體結構的合金材料對外界的磁場很敏感，磁場的強弱變化會導致AMR自身電阻值發生變化。 在制造、應用過程中，將一個強磁場加在AMR單元上使其在某一方向上磁化，建立起一個主磁域，與主磁域垂直的軸被稱為該AMR的敏感軸，如圖1所示。為了使測量結果以線性的方式變化，AMR材料上的金屬導線呈45°角傾斜排列，電流從這些導線和AMR材料上流過，如圖2所示；由初始的強磁場在AMR材料上建立起來的主磁域和電流的方向有45°的夾角。 當存在外界磁場Ha時，AMR單元上主磁域方向就會發生變化而不再是初始的方向，那么磁場方向M和電流I的夾角Θ也會發生變化，如圖3所示。對于AMR材料來說，Θ角的變化會弓I起AMR自身阻值的變化，如圖4所示。 通過對AMR單元電阻變化的測量，可以得到外界磁場。在實際的應用中，為了提高器件的靈敏度等，磁傳感器可利用惠斯通電橋檢測AMR阻值的變化，如圖5所示。R1/R2/R3/R4是初始狀態相同的AMR電阻，當檢測到外界磁場的時候，R1/R2阻值增加Λ R而R3/R4減少AR。這樣在沒有外界磁場的情況下，電橋的輸出為零；而在有外界磁場時，電橋的輸出為一個微小的電壓AV。 目前的三軸傳感器是將一個平面(X、Y兩軸)傳感部件與Z方向的磁傳感部件進行系統級封裝組合在一起，以實現三軸傳感的功能(可參考美國專利US5247278、US5952825、US6529114、US7126330、US7358722);也就是說需要將平面傳感部件及Z方向磁傳感部件分別設置于兩個圓晶或芯片上，最后通過封裝連接在一起。目前，在單圓晶/芯片上無法同時實現三軸傳感器的制造。 為了使三軸磁傳感器可以設置于一個圓晶或芯片上，本 申請人:于2012年12月24日申請了一件專利技術專利，名稱為《一種磁傳感裝置的制備工藝》，專利號為201210563952.5 ；該工藝中，將導磁單元設置于溝槽中，導磁單元用于感應Z軸方向的磁場；感應單元靠近溝槽設置，能接收導磁單元的信號，并根據該信號測量出Z軸方向的磁場。 然而，溝槽中的導磁單元由于是沉積在傾斜的溝槽側壁上，因此其厚度遠低于沉積于基底上的感應單元的厚度，而導磁單元的厚度越薄其性能越差；同時，如果感應單元(感應X軸、Y軸方向的磁場)的厚度較厚，也會損失X軸、Y軸方向的靈敏度。 有鑒于此，如今迫切需要設計一種新的磁傳感裝置制備工藝，以便克服現有磁傳感裝置的上述缺陷。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是:提供一種磁傳感裝置的制備工藝，可提高磁傳感裝置的感應能力。 為解決上述技術問題，本專利技術采用如下技術方案: 一種磁傳感裝置的制備工藝，所述制備工藝包括如下步驟: 步驟S1、在基底的表面設置溝槽； 步驟S2、在包含有溝槽的基底表面沉積磁性材料，形成磁性材料層；磁性材料層包括設置于基底表面的第一部分及溝槽內的第二部分；磁性材料層的第一部分的厚度大于200A、小于 5000A ； 步驟S3、回刻位于基底表面的磁性材料層的第一部分，保留第一部分的厚度為0.3至2.5倍第二部分的厚度； 步驟S4、沉積第一介質材料,形成第一介質材料層； 步驟S5、沉積光刻膠，曝光，顯影； 步驟S6、刻蝕形成ARM圖形，去除部分磁性材料，去除光刻膠；在基底上分別形成感應單元的磁性材料層、導磁單元；導磁單元的主體部分形成于溝槽內，并有部分露出溝槽至基底表面，用以感應第三方向的磁信號，并將該磁信號輸出到感應單元進行測量；感應單元的磁性材料層形成于溝槽外，感應單元用以測量第一方向或/和第二方向的磁場，結合導磁單元輸出的磁信號，能測量被導磁單元引導到第一方向或/和第二方向的第三方向磁場；第一方向、第二方向、第三方向兩兩相互垂直； 步驟S7、沉積第二介質材料； 步驟S8、通過光刻工藝和刻蝕工藝形成接觸窗口 ； 步驟S9、沉積金屬層，并刻蝕，形成感應單元的電極層。 一種磁傳感裝置的制備工藝，所述制備工藝包括如下步驟: 步驟S1、在基底的表面設置溝槽； 步驟S2、在包含有溝槽的基底表面沉積磁性材料，形成磁性材料層；磁性材料層包括設置于基底表面的第一部分及溝槽內的第二部分； 步驟S3、回刻位于基底表面的磁性材料層的第一部分； 步驟S4、沉積第一介質材料，形成第一介質材料層； 步驟S5、沉積光刻膠，曝光，顯影； 步驟S6、刻蝕形成ARM圖形，去除部分磁性材料，去除光刻膠； 步驟S7、沉積第二介質材料； 步驟S8、通過光刻工藝和刻蝕工藝形成接觸窗口 ； 步驟S9、沉積金屬層，并刻蝕，形成感應單元的電極層。 作為本專利技術的一種優選方案，所述步驟S2中，磁性材料層的第一部分的厚度大于200A、小于 100Ao 作為本專利技術的一種優選方案，所述步驟S3中，保留第一部分的厚度是溝槽內第二部分的厚度的0.5至1.2倍。 作為本專利技術的一種優選方案，所述步驟S6中，在基底上分別形成感應單元的磁性材料層、導磁單元； 所述導磁單元的主體部分形成于溝槽內，并有部分露出溝槽至基底表面，用以感應第三方向的磁信號，并將該磁信號輸出到感應單元進行測量；所述感應單元的磁性材料層形成于溝槽外，感應單元用以測量第一方向或/和第二方向的磁場，結合導磁單元輸出的磁信號，能測量被導磁單元引導到第一方向或/和第二方向的第三方向磁場；第一方向、第二方向、第三方向兩兩相互垂直。 本專利技術的有益效果在于:本專利技術提出的磁傳感裝置的制備工藝，通過提高第三軸(導磁單元)的磁性材料的物理厚度，從而增加第三軸的感應能力；同時不會增加感應單元的磁本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磁傳感裝置的制備工藝，其特征在于，所述制備工藝包括如下步驟：步驟S1、在基底的表面設置溝槽；步驟S2、在包含有溝槽的基底表面沉積磁性材料，形成磁性材料層；磁性材料層包括設置于基底表面的第一部分及溝槽內的第二部分；磁性材料層的第一部分的厚度大于200A、小于5000A；步驟S3、回刻位于基底表面的磁性材料層的第一部分，保留第一部分的厚度為0.3至2.5倍第二部分的厚度；步驟S4、沉積第一介質材料，形成第一介質材料層；步驟S5、沉積光刻膠，曝光，顯影；步驟S6、刻蝕形成ARM圖形，去除部分磁性材料，去除光刻膠；在基底上分別形成感應單元的磁性材料層、導磁單元；導磁單元的主體部分形成于溝槽內，并有部分露出溝槽至基底表面，用以感應第三方向的磁信號，并將該磁信號輸出到感應單元進行測量；感應單元的磁性材料層形成于溝槽外，感應單元用以測量第一方向或/和第二方向的磁場，結合導磁單元輸出的磁信號，能測量被導磁單元引導到第一方向或/和第二方向的第三方向磁場；第一方向、第二方向、第三方向兩兩相互垂直；步驟S7、沉積第二介質材料；步驟S8、通過光刻工藝和刻蝕工藝形成接觸窗口；步驟S9、沉積金屬層，并刻蝕，形成感應單元的電極層。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊鶴俊，張挺，
申請(專利權)人：上海矽?？萍加邢薰?/a>，
類型：發明
國別省市：上海;31