具有斜面的衬底结构、磁阻传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种具有斜面的衬底结构、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)传感器夕卜，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]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。为此，申请号为201510567197.1的中国专利申请提出了一种单芯片三轴各向异性磁阻传感器制作方法，在衬底中形成具有倾斜斜面的凹槽，并在所述凹槽的斜面上形成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。然而，发明人发现，在衬底中形成具有倾斜斜面的凹槽后，由于凹槽的斜面与底壁交界处较为尖锐，在后续进行光刻工艺过程中，凹槽斜面与底壁交界处光刻胶很厚，影响器件后续层次的图形化，无法得到稳定的重复的图形。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种具有斜面的衬底结构、磁阻传感器，以解决现有技术中凹槽的斜面与底壁交界处较为尖锐，影响器件后续层次的图形化的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种具有斜面的衬底结构，包括:
[0006]衬底；
[0007]形成于所述衬底中的凹槽和/或凸台；以及
[0008]经过退火回流的硼磷硅玻璃或经过退火回流的磷硅玻璃，所述硼磷硅玻璃或磷硅玻璃覆盖所述衬底和凹槽表面和/或所述衬底以及凸台表面。
[0009]可选的，在所述的具有斜面的衬底结构中，所述硼磷硅玻璃中硼的浓度为2%?8%，磷的浓度为2%?8%。
[0010]可选的，在所述的具有斜面的衬底结构中，所述磷硅玻璃中磷的浓度为2%?8%。
[0011]可选的，在所述的具有斜面的衬底结构中，所述凹槽的侧壁的倾斜角度为35°?65。。
[0012]可选的，在所述的具有斜面的衬底结构中，所述凸台的侧壁的倾斜角度为35°?65。。
[0013]本实用新型还提供一种磁阻传感器，包括:
[0014]衬底，包括X轴区域、Y轴区域、Z轴区域；
[0015]形成于所述衬底的Z轴区域上的凹槽和/或凸台；
[0016]经过退火回流的介质层，所述介质层覆盖所述衬底和凹槽表面和/或所述衬底以及凸台表面；
[0017]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和/或凸台至少一个侧壁上的Z轴磁阻条。
[0018]可选的，在所述的磁阻传感器中，还包括:
[0019]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；
[0020]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；
[0021]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；
[0022]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；以及
[0023]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。
[0024]可选的，在所述的磁阻传感器中，所述硼磷硅玻璃中硼的浓度为2%?8%，磷的浓度为2%?8%。
[0025]可选的，在所述的磁阻传感器中，所述磷硅玻璃中磷的浓度为2%?8%。
[0026]可选的，在所述的磁阻传感器中，所述凹槽的侧壁的倾斜角度为35°?65°。
[0027]可选的，在所述的磁阻传感器中，所述凸台的侧壁的倾斜角度为35°?65°。
[0028]与现有技术相比，本实用新型提出了一种具有斜面的衬底结构以及包含该衬底结构的磁阻传感器，所述具有斜面的衬底结构包括衬底、形成于所述衬底上的凹槽和/或凸台以及经过退火回流的硼磷硅玻璃或经过退火回流的磷硅玻璃，所述硼磷硅玻璃或磷硅玻璃覆盖所述衬底和凹槽表面和/或所述衬底以及凸台表面。经过退火回流的硼磷硅玻璃或磷硅玻璃将使斜面变得平缓，有助于后续在斜面上形成Z轴磁阻条，为单芯片的三轴磁阻传感器的制造提供了可行性。
【附图说明】
[0029]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:
[0030]图1a是本实用新型实施例一中形成硬掩模层后的剖面示意图；
[0031 ]图1b是本实用新型实施例一中形成凹槽后的剖面示意图；
[0032]图1c是本实用新型实施例一中介质层回流后的剖面示意图；
[0033]图2a是本实用新型实施例二中形成介质层后的剖面示意图；
[0034]图2b是本实用新型实施例二中形成图形化后的光刻胶且回流后的剖面示意图；
[0035]图2c是本实用新型实施例二中形成凸台后的剖面示意图；
[0036]图2d是本实用新型实施例二中介质层回流后的剖面示意图；
[0037]图3a_l和3a_2是本实用新型实施例三中形成凹槽后的俯视示意图和剖面示意图；
[0038]图3b_l和3b_2是本实用新型实施例二中形成绝缘层后的俯视不意图和#1』面不意图；
[0039]图3c_l和3c_2是本实用新型实施例三中形成X、Y、Z轴磁阻条后的俯视示意图和剖面示意图；
[0040]图3d-l和3d-2是本实用新型实施例三中形成Χ、Υ、Ζ轴短路电极和金属连线后的俯视示意图和剖面示意图；
[0041 ]图3e_l和3e_2是本实用新型实施例二中形成隔尚层后的俯视不意图和面不意图；
[0042]图3f_l和3f_2是本实用新型实施例三中形成置位-复位电流带后的俯视示意图和剖面示意图；
[0043]图3g_l和3g_2是本实用新型实施例二中形成纯化层后的俯视不意图和面不意图。
【具体实施方式】
[0044]在【背景技术】中已经提及，传统技术中在衬底中形成凹槽后，由于凹槽的斜面与底壁交界处较为尖锐，在后续进行光刻工艺过程中，凹槽斜面与底壁交界处光刻胶很厚，影响器件后续层次的图形化，无法得到稳定的重复的图形。为此，本实用新型提出了一种具有斜面的衬底结构以及包含该衬底结构的磁阻传感器，所述具有斜面的衬底结构包括衬底、形成于衬底上的凹槽和/或凸台以及经过退火回流的硼磷硅玻璃或磷硅玻璃，所述硼磷硅玻璃或磷硅玻璃覆盖所述衬底和凹槽表面和/或所述衬底以及凸台表面。经过退火回流的硼磷硅玻璃或磷硅玻璃将使斜面变得平缓，有助于后续在斜面上形成Z轴磁阻条，为单芯片的三轴磁阻传感器的制造提供了可行性。
[0045]以下结合附图对本实用新型提出的具有斜面的衬底结构、磁阻传感器作进一步详细说明。
[0046]实施例一
[0047]如图1a所示，首先，提供一衬底11，并在衬底11上形成硬掩模层12，再采用光刻和刻蚀工艺图形化所述硬掩模层12。作为一个非限制性的例子，所述衬底11是晶向为〈100〉的硅衬底。进一步的，所述衬底11可以是N型掺杂的硅衬底，也可以是P型掺杂的硅衬底，或者是非掺杂的本征硅衬底。所述硬掩模层12为氧化硅层或氮化硅层。
[0048]如图1b所示，接着，以所述硬掩模层12为掩膜，刻蚀所述衬底11形成凹槽13，随后去除所述硬掩模层12。所述凹槽13的截面形状为上宽下窄的倒梯形，其深度例如为4?6μπι，所述凹槽13的侧壁13a的倾斜角度Θ即侧壁13a与底壁13b延长线的夹角为35°?65°。作为一个非限制性的例子，利用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液或氢氧化钾(KOH)溶液腐蚀所述衬底11，从而形成凹槽13。
[0049]如图1c所示，接着，在具有凹槽13的衬底11上淀积具有流动性的介质层14，并对所述介质层14进行退火回流。所述介质层14为硼磷硅玻璃(BPSG)或磷硅玻璃(PSG)。若采用BPSG，所述BPSG中B的浓度为2%?8%，所述BPSG中P的浓度为2%?8%，退火回流的温度例如为850?1000°C。若采用PSG，所述PSG中磷的浓度为2%?8%，退火回流的温度例如为1000?1300 °C。由于硼磷硅玻璃(BPSG)的回流温度低于磷硅玻璃(PSG)的回流温度，因而，优选采用硼磷硅玻璃(BPSG)。回流后的介质层14的斜面由陡直变得平缓，侧壁与底壁的交汇处变得圆滑。本实施例中，考虑到所述具有流动性的介质层14的厚度越大则所需淀积时间越长成本越高，但厚度过小可能导致回流效果不佳，故而所述硼磷硅玻璃14的厚度优选在0.5?2μηι之间。