一種3d磁傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種磁傳感器的制造方法，特別涉及一種3D磁傳感器的制造方法。
【背景技術】
[0002]磁傳感器是可以將各種磁場及其變化的量轉變成電信號輸出的器件，磁傳感器包括巨磁阻傳感器(Giant Magneto Resistive Sensor, GMR)、各向同性磁阻傳感器(Anisotropic Magneto Resistive Sensor, AMR)等。以各向同性磁阻傳感器為例，镲鐵合金層作為磁阻層。當外界磁場施加到磁阻層上時，磁阻層的磁疇旋轉，使得磁阻層的電阻發生改變，磁阻層電阻的變化就反應在輸出電壓變化，實現檢測外加磁場的目的。
[0003]近幾年，各向同性磁阻傳感器技術的發展，已經歷了單軸磁傳感器、雙軸磁傳感器到三軸(3D)磁傳感器。由于三軸磁傳感器以其可全面檢測空間X、Y、Z三個方向上的磁信號，而得到普遍應用。
[0004]現有技術中，將集成電路技術應用于磁傳感器領域，也促進了磁傳感器的規模化的生產和發展。圖1?圖4為現有技術中3D磁傳感器在制作過程中的剖面結構示意圖。
[0005]請參照圖1，在襯底100上形成有絕緣層101、位于絕緣層101中的溝壑102，溝壑102的深度小于絕緣層的厚度，在絕緣層101上依次沉積磁性材料層103、TaN層104、刻蝕阻擋層105、填充材料層106、光刻膠層107，填充材料層106填充溝壑102.
[0006]請參照圖2，將光刻膠層107圖案化形成圖案化光刻膠層108。
[0007]請參照圖3，以圖案化光刻膠層108為掩膜刻蝕填充材料層106、刻蝕阻擋層105、TaN層104以及磁性材料層103。
[0008]請參照圖4，去除圖案化光刻膠層108和剩余的填充材料層106。
[0009]這種3D磁傳感器的制造方法在進行蝕刻TaN層時，TaN層會形成Ta基聚合物并濺射至蝕刻開口周圍，形成反沉積現象，并且濺射的速率遠遠大于蝕刻的速率，隨著刻蝕的進行，即使刻蝕掉部分Ta基聚合物，但是沉積下來的Ta基聚合物要遠遠大于被刻蝕掉的Ta基聚合物。而這種Ta基聚合物，不僅會污染機臺，也會嚴重影響后續工藝的進行，造成器件上臟點的產生，因此有必要發明一種工藝方法能夠減少甚至完全去除Ta基聚合物反沉積現象。
【發明內容】
[0010]本發明提供一種3D磁傳感器的制造方法，能夠減少Ta基聚合物的反沉積現象。
[0011]為實現上述目的，本發明提供一種3D磁傳感器的制造方法，包括以下步驟:
[0012]步驟一:提供一個襯底，在所述襯底上沉積絕緣層，并在絕緣層中制作溝壑，所述溝壑的深度小于所述絕緣層的厚度；
[0013]步驟二:在所述絕緣層表面依次沉積磁性材料層、TaN層、刻蝕阻擋層；
[0014]步驟三:在所述刻蝕阻擋層上沉積填充材料層，所述填充材料層填充溝壑；
[0015]步驟四:在所述填充材料層上形成圖案化的光刻膠層，所述圖案化的光刻膠層定義磁阻層的位置，以所述圖案化的光刻膠層為掩膜，刻蝕所述填充材料層；
[0016]步驟五:以所述圖案化的光刻膠層和填充材料層為掩膜，對刻蝕阻擋層和部分TaN層進行垂直刻蝕；
[0017]步驟六:對剩余的TaN層進行各向同性刻蝕，偏壓功率為20W?40W，氣體流量為50sccm ?150sccm ；
[0018]步驟七:去除所述圖案化的光刻膠層，并清洗表面。
[0019]作為優選，所述刻蝕阻擋層為氮化硅層或者氮氧化硅層。
[0020]作為優選，所述填充材料為有機物。
[0021]作為優選，所述磁性材料為鎳鐵合金。
[0022]作為優選，所述絕緣層材料為二氧化硅。
[0023]作為優選，在沉積所述鎳鐵合金層前，沉積擴散阻擋層，所述擴散阻擋層覆蓋絕緣層、溝壑的底部和側壁。
[0024]作為優選，步驟五中垂直刻蝕的偏壓功率為50W?150W。
[0025]作為優選，步驟六中對剩余的TaN層進行各向同性刻蝕中刻蝕氣體以含氟元素的氣體為基礎氣體。
[0026]作為優選，所述以含氟元素的氣體為基礎氣體為0?4或者SF 6。
[0027]作為優選，步驟六中對剩余的TaN層進行各向同性刻蝕的氣壓為0.015Torr?0.025Torro
[0028]與現有技術相比，本發明的有益效果是:本發明將現有技術中刻蝕TaN層和刻蝕阻擋層的工藝步驟改變為先對刻蝕阻擋層與部分TaN層進行垂直刻蝕，即先對溝壑進行垂直開槽，并且保證溝壑的形狀平整，減少側壁的粗糙度。然后使用較小的偏壓功率對剩余的TaN層進行各向同性刻蝕，由于這種小的偏壓功率對刻蝕對象所產生的物理轟擊較小，因此Ta基聚合物濺射堆積現象比較輕微。
[0029]各向同性的刻蝕方式是指不同的結晶學平面呈現出相同刻蝕速率的刻蝕方式，因此這種刻蝕方式比較均勻，不會產生某一個方向的濺射特別嚴重的現象，從而避免產生在該方向上Ta基聚合物嚴重沉積。這種刻蝕方式還可以使濺射的聚合物均勻分布，減少聚合物堆積，更有利于被刻蝕掉，從而達到消除聚合物沉積的目的，這樣減少也就避免了對機臺的污染，從而提高了工藝良率。
【附圖說明】
[0030]圖1為現有技術中在襯底上沉積六層物質后的截面圖；
[0031]圖2為現有技術中圖案化光刻膠層后的截面圖；
[0032]圖3為現有技術中刻蝕至絕緣層后的截面圖；
[0033]圖4為現有技術中去除光刻膠與填充材料后的截面圖；
[0034]圖5為本發明實施例一工藝流程圖；
[0035]圖6為一實施例在襯底上沉積六層物質后的截面圖；
[0036]圖7為一實施例圖案化光刻膠層后的截面圖；
[0037]圖8為一實施例刻蝕填充材料層后的截面圖；
[0038]圖9為一實施例垂直刻蝕刻蝕阻擋層與部分TaN層后的截面圖；
[0039]圖10為一實施例刻蝕剩余TaN層后的截面圖；
[0040]圖11為一實施例去除光刻膠與填充材料后的截面圖。
[0041]現有技術圖示:100-襯底、101-絕緣層、102-溝壑、103-磁性材料層、104_TaN層、105-刻蝕阻擋層、106-填充材料層、107-光刻膠層、108-圖案化光刻膠層；
[0042]本發明圖示:300-襯底、301-溝壑、302-絕緣層、303-磁性材料層、304_TaN層、305-刻蝕阻擋層、306-填充材料層、307-光刻膠層、308-圖案化光刻膠層。
【具體實施方式】
[0043]實施例一
[0044]請參照圖5，并結合圖6至11，本發明提供一種3D磁傳感器的制造方法，包括以下步驟:
[0045]請參照圖6，提供一個襯底300，在所述襯底300上沉積絕緣層302，并在絕緣層302中制作溝壑301，所述溝壑301的深度小于所述絕緣層302的厚度，也就是說溝壑301底部并不是襯底300的上表面，溝壑301為形成3D磁傳感器的磁阻層提供側壁。
[0046]較佳地，襯底300的材料為硅、鍺，或者在絕緣體上覆蓋一層硅作為襯底。
[0047]形成溝壑301的方式為:在襯底300上使用熱氧化生長或者化學氣象沉積工藝形成絕緣層302，在絕緣層302上覆蓋光刻膠層307，并圖案化，然后刻蝕絕緣層302，最后去除光刻膠層307。其中絕緣層302材料為二氧化硅，刻蝕方式為干法刻蝕。絕緣層302的作用主要是將襯底300與后續沉積的磁性材料層303絕緣隔離。
[0048]在