磁感应器的形成方法技术

磁感应器的形成方法技术

一种磁电感的形成方法，包括：提供一基板，于该基板上形成一磁性材料层； 在磁性材料层上形成高阻势垒层； 形成图案化磁性材料层以及图案化高阻障层。 采用本发明专利技术的方法形成的磁感应器各向异性磁阻的相对变化率高。

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【技术实现步骤摘要】

磁传感器的制作方法

本发明专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种磁感应器的形成方法。

技术介绍

磁传感器可用于感测外界磁场（如地磁）的分量，已广泛应用于汽车、自动化、医疗和电子罗盘等领域。 例如，几乎每部智能手机都有一个电子罗盘。 磁传感器在感测地球磁场时，需要较高的各向异性磁阻相对变化率（dR/R），因为地球的磁场很弱，其尺寸只有20-60μT。 参考图。 1和图。 参见图2，在现有技术中，磁电感的形成方法如下： 请参考图1，提供基板10，在基板10上自下而上依次形成氧化硅层11和氮化硅层12。 、镍铁层13和氮化钽层14。 接下来，对镍-铁层13进行退火。 退火处理后，在氮化钽层14的顶部形成图案化掩模层(图未示)，以图案化掩模层为掩模，对氮化钽层14和镍铁层13进行刻蚀，形成图案化镍铁层13及图案化氮化钽层14。 现有技术的方法形成的各向异性磁阻的相对变化率较低。

技术实现思路

本发明解决的问题是现有技术方法形成的各向异性磁阻的相对变化率较低。 为了解决上述问题，本专利技术提供了一种磁感电感的形成方法，包括：提供基板； 在基板上形成磁性材料层； 在磁性材料层上形成高阻势垒层； 形成图案化磁性材料层与图案化高阻阻障层。 可选的，所述高阻势垒层上还形成有低阻势垒层。 可选的，所述高阻势垒层的厚度为10-300埃，所述低阻势垒层的厚度为500-1000埃。 可选地，高阻阻挡层的氮含量高于低阻阻挡层的氮含量。 可选的，所述高阻阻挡层的厚度为500-1300埃。 可选地，磁性材料层为镍铁，高阻势垒层的材料为高阻氮化钽。 可选地，所述高阻势垒层的形成方法为沉积，沉积的工艺条件为：沉积气体包括氩气和氮气，氩气与氮气的比例为1:(1.5-3)，直流电源为500～5000W。 可选地，在基板上形成磁性材料层的步骤之前还包括在基板上形成第一刻蚀停止层的步骤。 可选地，在所述基板上形成第一刻蚀停止层的步骤之后和所述形成磁性材料层的步骤之前，还包括在所述第一刻蚀停止层上形成第二刻蚀停止层的步骤，所述第二刻蚀的厚度为停止层的厚度远小于第一蚀刻停止层的厚度。 可选地，在所述基板上形成第一刻蚀停止层之前手机地磁感应器，还包括以下步骤： 在所述基板上形成层间介质层； 在层间介质层上形成凹槽，磁性材料层和高阻阻挡层覆盖凹槽的底部和侧壁。

与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：如果对本专利技术的技术方案形成的磁电感施加电压，其接触的高阻势垒层的电阻值磁性材料层比较高，可以防止感应电流流过高阻势垒层。 这样，穿过磁性材料层的感应信号就不会被磁性材料层上的高阻势垒层散射。 因此，后续形成的磁感应器的各向异性磁阻的相对变化率将增加。 附图的简要说明附图说明图1至图2为现有技术中磁电感的形成方法的截面结构示意图。 无花果。 图3至图5为本专利技术实施例中磁电感的形成方法的截面结构示意图。 如图。 图6为本专利技术另一实施例中磁电感的形成方法的截面结构示意图。 具体实施方式经过研究发现，采用现有技术的方法形成的磁感应器的各向异性磁阻相对变化率较低的原因如下：如果对随后形成的磁感应器施加电压电感器，理想情况下，感应电流应全部流过镍铁层。 这样，与镍铁层接触的氮化钽层就不会局部感应出电流，通过镍铁层的感应信号也不会被分流。 因此，后续形成的磁传感器将具有较高的各向异性磁阻变化率。 然而，在现有技术中，参考图1。 2、如果对后续形成的磁感应器施加电压，则部分感应电流将流过与镍铁层13接触的氮化钽层14，使得感应信号通过镍铁层13将被氮化钽层14分散在镍铁层13上，因此，现有技术方法形成的磁传感器的各向异性磁阻的相对变化率较低。

另外，镍铁层13为磁性材料，与镍铁层13接触的氮化硅层12为蚀刻停止层。 现有技术中，为了防止氮化硅层12被切穿，氮化硅层12的厚度较大，氮化硅层12顶面的粗糙度也相应较大，而粗糙度较大的顶面在后续形成镍铁层13的步骤中，不利于镍铁层13晶粒的有序排列，会降低各向异性磁阻的相对变化率随后形成的磁传感器。 因此，本专利技术提供了一种磁感应形成方法，本专利技术的磁感应形成方法可以提高后续形成的磁感应各向异性磁阻的相对变化率。 为使本专利技术的上述目的、特征和优点更加明显易懂手机地磁感应器，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。 参考图。 参见图3，执行步骤S1，提供衬底20，衬底20上形成有层间介质层21。 衬底20的材料可以是单晶硅()衬底或绝缘体上硅(-on-)衬底。 当然，也可以是本领域技术人员已知的其他基板材料。 本实施例中，层间介质层21为单层结构，其材料为二氧化硅。 层间介质层21的形成方法为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。 在其他实施例中，层间介质层21可以为其他材料层，例如可以为SiOF、SiCOH、SiO、SiCO、SiCON中的任意一种材料层。

在其他实施例中，层间介质层21也可以为叠层结构，层间介质层21为SiO2、SiOF、SiCOH、SiO、SiCO、SiCON层的任意组合的叠层结构。 接下来，参考图。 参见图3，执行步骤S12，在层间介质层21中形成凹槽22。 形成凹槽22的方法为蚀刻，为本领域技术人员所熟知的技术，在此不再赘述。 接下来，参考图。 参见图4，执行步骤S13，在层间介质层21上形成第一刻蚀停止层23，第一刻蚀停止层23覆盖凹槽22的底部和侧壁。 第一刻蚀停止层23的材料为氮化硅，其形成方法为沉积。 第一蚀刻停止层23的厚度为1000～3000埃。 之所以设置上述厚度，是为了防止在第一刻蚀停止层23上刻蚀各层时，第一刻蚀停止层23被刻穿。 在凹槽22中，第一刻蚀阻挡层23覆盖在凹槽22的底部和侧壁上，因此，凹槽内的第一刻蚀阻挡层23也呈凹槽状。 接下来，继续参考图1。 参见图4，执行步骤S14，在第一刻蚀停止层23上形成第二刻蚀停止层24，第二刻蚀停止层24的厚度远小于第一刻蚀停止层23的厚度。 在本实施例中，第二刻蚀停止层24的材料也为氮化硅，第二刻蚀停止层24的形成方法为等离子增强化学气相沉积(PECVD)。

具体工艺为：沉积压力为2.5-2.6 Torr，沉积温度为350-380℃，高频射频电压()为486-594W，低频射频电压()为162- 198W，沉积时间5-15s。 第二蚀刻停止层24的厚度为100～600埃，远小于第一蚀刻停止层23的厚度。 第二刻蚀停止层24覆盖在第一刻蚀停止层23形成的凹槽的底部和侧壁上，第二刻蚀停止层24也呈凹槽状，位于具有凹槽形状的第一刻蚀停止层23中。 接下来，继续参考图1。 参见图4，执行步骤S15，在第二刻蚀停止层24上形成磁性材料层25。 在本实施例中，磁性材料层25的材料为镍铁。 在其他实施例中，也可以是NiCo、FeCo或PtCo。 磁性材料层25的形成方法为沉积，厚度为120-300埃。 磁性材料层25覆盖在凹槽状的第二刻蚀停止层24的底部和侧壁上，也是凹槽状的。如果镍铁层的厚度太厚，后续形成的磁感应器的灵敏度会降低。劣化，后续形成的磁感应器的各向异性磁阻的相对变化率将增大。 但各向异性磁阻率增加的相对变化对磁传感器的性能没有影响

【技术保护要点】

一种磁感应器的形成方法，包括：提供基板； 在基板上形成磁性材料层； 在磁性材料层上形成高阻势垒层； 形成图案化磁性材料层与图案化高阻阻障层。

【技术特点概要】

1. 一种磁感应器的形成方法，包括： 提供基板； 在基板上形成第一蚀刻停止层； 在第一蚀刻停止层上形成第二蚀刻停止层，第二蚀刻停止层的厚度远小于第一蚀刻停止层的厚度，第一蚀刻停止层的厚度为1000-3000埃，以及第二蚀刻停止层的厚度为100-3000埃至600埃； 在第二蚀刻停止层上形成磁性材料层； 在磁性材料层上形成高阻势垒层，高阻势垒层的阻值大于或等于20000μohm·cm； 形成图案化磁性材料层与图案化高阻阻障层。 2. 2.根据权利要求1所述的磁感应体的形成方法，其特征在于，所述高阻势垒层上还形成有低阻势垒层。 3. 3.根据权利要求2所述的磁感应体的形成方法，其特征在于，所述高阻势垒层的厚度为10-300埃，所述低阻势垒层的厚度为500-1000埃。 4.如权利要求2或3所述的磁感应器的形成...

【专利技术性质】

技术研发人员：赵博，

申请人（专利权）：上海华虹宏力半导体制造有限公司，

类型：发明

国家省市：

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