单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及磁性传感器技术领域，特别涉及一种单芯片三轴各向异性磁阻传 感器。
【背景技术】
[0002] 各向异性磁阻（AMR)传感器是现代产业中新型磁电阻效应传感器，其正变得日益 重要，尤其是在智能手机中的电子罗盘和汽车产业传感器中的停车传感器、角度传感器、 ABS(自动制动系统）传感器以及胎压传感器等方面得到应用。除各向异性磁阻（AMR)传 感器外，磁性传感器目前主要技术还有霍尔效应传感器、巨磁阻（GMR)传感器、隧道磁阻 (TMR)传感器，但由于AMR传感器具有比霍尔效应传感器高得多的灵敏度，且技术实现上比 GMR和TMR传感器更加成熟，因此各向异性磁阻（AMR)传感器应用比其他磁传感器应用更加 广泛。
[0003] 然而，发明人发现，目前的AMR传感器的X轴、Y轴、Z轴各自独立形成，然后再封装 在一起，需要较多的制作步骤，使得AMR传感器系统加工成本比较昂贵。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种单芯片三轴各向异性磁阻传感器，以解决现有的 三轴各向异性磁阻传感器制作工艺复杂、加工成本高的问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型提供一种单芯片三轴各向异性磁阻传感器，包 括：
[0006] 衬底，包括X轴区域、Y轴区域、Z轴区域；
[0007] 凹槽，形成于所述Z轴区域上，所述凹槽具有倾斜的侧壁；
[0008] 绝缘层，形成于所述衬底及所述凹槽上；
[0009] 磁阻条，包括形成于所述X轴区域上的X轴磁阻条、形成于所述Y轴区域上的Y轴 磁阻条、以及形成于所述凹槽至少一个侧壁上的Z轴磁阻条；
[0010] 短路电极，包括形成于所述X轴磁阻条上并与其交叉的X轴短路电极、形成于所述 Y轴磁阻条上并与其交叉的Y轴短路电极、以及形成于所述Z轴磁阻条上并与其交叉的Z轴 短路电极；
[0011] 金属连线，包括连接相邻的X轴磁阻条的X轴金属连线、连接相邻的Y轴磁阻条的 Y轴金属连线以及连接相邻的Z轴磁阻条的Z轴金属连线；
[0012] 隔离层，形成于所述短路电极、金属连线以及绝缘层上，所述隔离层中形成有通 孔；
[0013] 置位-复位电流带，形成于所述隔离层上并垂直于所述X轴磁阻条、Y轴磁阻条和 Z轴磁阻条，所述置位-复位电流带通过所述通孔与所述X轴磁阻条、Y轴磁阻条和Z轴磁 阻条电连接；以及
[0014] 钝化层，形成于所述隔离层上，所述钝化层中形成有暴露所述置位-复位电流带 的压焊窗口。
[0015] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器中，所述凹槽的截面形状为倒 梯形，所述凹槽侧壁的倾斜角度为30°~60°。
[0016] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器中，所述Z轴磁阻条位于所述 凹槽的两个侧壁上。
[0017] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器中，所述Z轴磁阻条位于所述 凹槽的一个侧壁上。
[0018] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器中，所述绝缘层包括依次形成 的氧化硅层和氮化硅层。
[0019] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器中，所述磁阻条包括依次形成 的钽层、坡莫合金层和氮化钽层。
[0020] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器中，所述X轴短路电极与X轴磁 阻条、所述Y轴短路电极与Y轴磁阻条、所述Z轴短路电极与Z轴磁阻条的夹角均为45度。 [0021 ] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器中，所述Z轴短路电极向上延 伸至所述凹槽附近的台面上，并向下延伸至所述凹槽底壁的部分区域。
[0022] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器中，所述X轴金属连线与X轴磁 阻条、所述Y轴金属连线与Y轴磁阻条、所述Z轴金属连线与Z轴磁阻条均为蛇形连接。
[0023] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器中，所述短路电极和金属连线 包括依次形成的氮化钛层、钛层和铝金属层。
[0024] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器中，所述置位-复位电流带包 括依次形成的氮化钛层和铝金属层。
[0025] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器中，所述隔离层和钝化层的材 质均为氧化硅。
[0026] 与现有技术相比，本实用新型在衬底中形成具有倾斜侧壁的凹槽，并在所述凹槽 的侧壁上形成Z轴磁阻条和Z轴短路电极，在所述衬底的平面上形成X、Y轴磁阻条和X、Y 轴短路电极，如此将X、Y、Z轴磁感测元件集成在一个芯片上，结构简单，Z轴磁感测元件无 需垂直封装，易于制造，成本较低，并且和传统的微电子工艺兼容性好，适合大批量工业化 生产，具有广泛的应用性。
【附图说明】
[0027] 为了更好的说明本实用新型的内容，以下结合附图对实施例做简单的说明。附图 是本实用新型的理想化实施例的示意图，为了清楚表示，放大了层和区域的厚度，但作为示 意图不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系。本实用新型所示的实施例不应该被认 为仅限于图中所示的区域的特定形状。图中的表示是示意性的，不应该被认为限制本实用 新型的范围。其中：
[0028] 图IA是本实用新型实施例一中形成凹槽后的俯视示意图；
[0029] 图IB是本实用新型实施例一中形成凹槽后的剖面示意图；
[0030] 图2A是本实用新型实施例一中形成绝缘层后的俯视示意图；
[0031] 图2B是本实用新型实施例一中形成绝缘层后的剖面示意图；
[0032] 图3A是本实用新型实施例一中形成X、Y、Z轴磁阻条后的俯视示意图；
[0033] 图3Β是本实用新型实施例一中形成X、Y、Z轴磁阻条后的剖面示意图；
[0034] 图4Α是本实用新型实施例一中形成X、Y、Z轴短路电极和金属连线后的俯视示意 图；
[0035] 图4Β是本实用新型实施例一中形成X、Y、Z轴短路电极和金属连线后的剖面示意 图；
[0036] 图5Α是本实用新型实施例一中形成隔离层后的俯视示意图；
[0037] 图5Β是本实用新型实施例一中形成隔离层后的剖面示意图；
[0038] 图6Α是本实用新型实施例一中形成置位-复位电流带后的俯视示意图；
[0039] 图6Β是本实用新型实施例一中形成置位-复位电流带后的剖面示意图；
[0040] 图7Α是本实用新型实施例一中形成钝化层后的俯视示意图；
[0041] 图7Β是本实用新型实施例一中形成钝化层后的剖面示意图；
[0042] 图8是本实用新型实施例一中单芯片三轴各向异性磁阻传感器制作方法的流程 示意图；
[0043] 图9Α是本实用新型实施例二中单芯片三轴各向异性磁阻传感器的俯视示意图；
[0044] 图9Β是本实用新型实施例二中单芯片三轴各向异性磁阻传感器的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0045] 以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的单芯片三轴各向异性磁阻传感 器作进一步详细说明。
[0046] 实施例一
[0047] 参考附图7Α~7Β所示，并结合图IA~6Β，本实施例的单芯片三轴各向异性磁阻 传感器包括：
[0048] 衬底100,包括X轴区域100a、Y轴区域100b、Z轴区域IOOc ;
[0049] 凹槽110,形成于所述Z轴区域IOOc上，所述凹槽110具有倾斜的侧壁IlOa ;
[0050] 绝缘层120,形成于所述衬底100及其凹槽110上；
[0051] 磁阻条，包括形成于所述X轴区域IOOa上的绝缘层120上的X轴磁阻条131、形成 于所述Y轴区域IOOb上的绝缘层120上的Y轴磁阻条132以及形成于所述凹槽110侧壁 上的绝缘层120上的Z轴磁阻条133-1、133-2 ;
[0052] 短路电极（Barber Pole)，包括形成于X轴磁阻条131上并与其交叉的X轴短路电 极141、形成于Y轴磁阻条132上并与其交叉的Y轴短路电极142以及形成于Z轴磁阻条 133-1、133-2上并与其交叉的Z轴短路电极143 ;
[0053] 金属连线，包括连接相邻的X轴磁阻条131的X轴金属连线151、连接相邻的Y轴 磁阻条132的Y轴金属连线152以及连接相邻的Z轴磁阻条133-1、133-2的Z轴金属连线 153 ；
[0054] 隔离层160,覆盖所述短路电极、金属连线以及绝缘层120,所述隔离层160中形成 有通孔160' ；
[0055] 置位