一种3d磁传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种磁传感器的制造方法，特别涉及一种3D磁传感器的制造方法。
【背景技术】
[0002]磁传感器是可以将各种磁场及其变化的量转变成电信号输出的器件，磁传感器包括巨磁阻传感器(Giant Magneto Resistive Sensor, GMR)、各向同性磁阻传感器(Anisotropic Magneto Resistive Sensor, AMR)等。以各向同性磁阻传感器为例，镲铁合金层作为磁阻层。当外界磁场施加到磁阻层上时，磁阻层的磁畴旋转，使得磁阻层的电阻发生改变，磁阻层电阻的变化就反应在输出电压变化，实现检测外加磁场的目的。
[0003]近几年，各向同性磁阻传感器技术的发展，已经历了单轴磁传感器、双轴磁传感器到三轴(3D)磁传感器。由于三轴磁传感器以其可全面检测空间X、Y、Z三个方向上的磁信号，而得到普遍应用。
[0004]现有技术中，将集成电路技术应用于磁传感器领域，也促进了磁传感器的规模化的生产和发展。图1?图4为现有技术中3D磁传感器在制作过程中的剖面结构示意图。
[0005]请参照图1，在衬底100上形成有绝缘层101、位于绝缘层101中的沟壑102，沟壑102的深度小于绝缘层的厚度，在绝缘层101上依次沉积磁性材料层103、TaN层104、刻蚀阻挡层105、填充材料层106、光刻胶层107，填充材料层106填充沟壑102.
[0006]请参照图2，将光刻胶层107图案化形成图案化光刻胶层108。
[0007]请参照图3，以图案化光刻胶层108为掩膜刻蚀填充材料层106、刻蚀阻挡层105、TaN层104以及磁性材料层103。
[0008]请参照图4，去除图案化光刻胶层108和剩余的填充材料层106。
[0009]这种3D磁传感器的制造方法在进行蚀刻TaN层时，TaN层会形成Ta基聚合物并溅射至蚀刻开口周围，形成反沉积现象，并且溅射的速率远远大于蚀刻的速率，随着刻蚀的进行，即使刻蚀掉部分Ta基聚合物，但是沉积下来的Ta基聚合物要远远大于被刻蚀掉的Ta基聚合物。而这种Ta基聚合物，不仅会污染机台，也会严重影响后续工艺的进行，造成器件上脏点的产生，因此有必要发明一种工艺方法能够减少甚至完全去除Ta基聚合物反沉积现象。
【发明内容】
[0010]本发明提供一种3D磁传感器的制造方法，能够减少Ta基聚合物的反沉积现象。
[0011]为实现上述目的，本发明提供一种3D磁传感器的制造方法，包括以下步骤:
[0012]步骤一:提供一个衬底，在所述衬底上沉积绝缘层，并在绝缘层中制作沟壑，所述沟壑的深度小于所述绝缘层的厚度；
[0013]步骤二:在所述绝缘层表面依次沉积磁性材料层、TaN层、刻蚀阻挡层；
[0014]步骤三:在所述刻蚀阻挡层上沉积填充材料层，所述填充材料层填充沟壑；
[0015]步骤四:在所述填充材料层上形成图案化的光刻胶层，所述图案化的光刻胶层定义磁阻层的位置，以所述图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述填充材料层；
[0016]步骤五:以所述图案化的光刻胶层和填充材料层为掩膜，对刻蚀阻挡层和部分TaN层进行垂直刻蚀；
[0017]步骤六:对剩余的TaN层进行各向同性刻蚀，偏压功率为20W?40W，气体流量为50sccm ?150sccm ；
[0018]步骤七:去除所述图案化的光刻胶层，并清洗表面。
[0019]作为优选，所述刻蚀阻挡层为氮化硅层或者氮氧化硅层。
[0020]作为优选，所述填充材料为有机物。
[0021]作为优选，所述磁性材料为镍铁合金。
[0022]作为优选，所述绝缘层材料为二氧化硅。
[0023]作为优选，在沉积所述镍铁合金层前，沉积扩散阻挡层，所述扩散阻挡层覆盖绝缘层、沟壑的底部和侧壁。
[0024]作为优选，步骤五中垂直刻蚀的偏压功率为50W?150W。
[0025]作为优选，步骤六中对剩余的TaN层进行各向同性刻蚀中刻蚀气体以含氟元素的气体为基础气体。
[0026]作为优选，所述以含氟元素的气体为基础气体为0?4或者SF 6。
[0027]作为优选，步骤六中对剩余的TaN层进行各向同性刻蚀的气压为0.015Torr?0.025Torro
[0028]与现有技术相比，本发明的有益效果是:本发明将现有技术中刻蚀TaN层和刻蚀阻挡层的工艺步骤改变为先对刻蚀阻挡层与部分TaN层进行垂直刻蚀，即先对沟壑进行垂直开槽，并且保证沟壑的形状平整，减少侧壁的粗糙度。然后使用较小的偏压功率对剩余的TaN层进行各向同性刻蚀，由于这种小的偏压功率对刻蚀对象所产生的物理轰击较小，因此Ta基聚合物溅射堆积现象比较轻微。
[0029]各向同性的刻蚀方式是指不同的结晶学平面呈现出相同刻蚀速率的刻蚀方式，因此这种刻蚀方式比较均匀，不会产生某一个方向的溅射特别严重的现象，从而避免产生在该方向上Ta基聚合物严重沉积。这种刻蚀方式还可以使溅射的聚合物均匀分布，减少聚合物堆积，更有利于被刻蚀掉，从而达到消除聚合物沉积的目的，这样减少也就避免了对机台的污染，从而提高了工艺良率。
【附图说明】
[0030]图1为现有技术中在衬底上沉积六层物质后的截面图；
[0031]图2为现有技术中图案化光刻胶层后的截面图；
[0032]图3为现有技术中刻蚀至绝缘层后的截面图；
[0033]图4为现有技术中去除光刻胶与填充材料后的截面图；
[0034]图5为本发明实施例一工艺流程图；
[0035]图6为一实施例在衬底上沉积六层物质后的截面图；
[0036]图7为一实施例图案化光刻胶层后的截面图；
[0037]图8为一实施例刻蚀填充材料层后的截面图；
[0038]图9为一实施例垂直刻蚀刻蚀阻挡层与部分TaN层后的截面图；
[0039]图10为一实施例刻蚀剩余TaN层后的截面图；
[0040]图11为一实施例去除光刻胶与填充材料后的截面图。
[0041]现有技术图示:100-衬底、101-绝缘层、102-沟壑、103-磁性材料层、104_TaN层、105-刻蚀阻挡层、106-填充材料层、107-光刻胶层、108-图案化光刻胶层；
[0042]本发明图示:300-衬底、301-沟壑、302-绝缘层、303-磁性材料层、304_TaN层、305-刻蚀阻挡层、306-填充材料层、307-光刻胶层、308-图案化光刻胶层。
【具体实施方式】
[0043]实施例一
[0044]请参照图5，并结合图6至11，本发明提供一种3D磁传感器的制造方法，包括以下步骤:
[0045]请参照图6，提供一个衬底300，在所述衬底300上沉积绝缘层302，并在绝缘层302中制作沟壑301，所述沟壑301的深度小于所述绝缘层302的厚度，也就是说沟壑301底部并不是衬底300的上表面，沟壑301为形成3D磁传感器的磁阻层提供侧壁。
[0046]较佳地，衬底300的材料为硅、锗，或者在绝缘体上覆盖一层硅作为衬底。
[0047]形成沟壑301的方式为:在衬底300上使用热氧化生长或者化学气象沉积工艺形成绝缘层302，在绝缘层302上覆盖光刻胶层307，并图案化，然后刻蚀绝缘层302，最后去除光刻胶层307。其中绝缘层302材料为二氧化硅，刻蚀方式为干法刻蚀。绝缘层302的作用主要是将衬底300与后续沉积的磁性材料层303绝缘隔离。
[0048]在