磁传感装置及其制备工艺的制作方法_3

文档序号:8472032阅读:来源:国知局

[0133]步骤二、在基底上形成沟槽。沟槽可以位于第一金属层上方,不接触第一金属层;或者,刻蚀沟槽自停止至第一金属层上方(可以形成底部平坦的沟槽,当然沟槽的底部也可以不平坦);或者,在第一金属层上方设有其他自停止层,刻蚀至第一金属层上的自停止层形成沟槽(可以形成底部平坦的沟槽,当然沟槽的底部也可以不平坦)。因为自停止层的存在,便于得到的沟槽底部平坦,对于后续的工艺和获得的磁传感器的性能和良率有重要的作用。
[0134]步骤三、沉积磁材料,或者在沉积介质材料后沉积磁材料,磁材料的一部分位于基底上表面,另一部分位于沟槽内;磁材料是AMR材料,或是GMR材料,或是TMR材料;所述磁材料层可以包含一层或者多层保护层材料,例如TaN、TiN等。
[0135]步骤四、图形化,生成磁传感器的图形,形成感应单元的磁材料层,并通过沟槽的应用形成导磁单元。其中,所述导磁单元的主体部分设置于沟槽内,用以感应第三方向的磁信号,并将该磁信号输出到感应单元进行测量。所述感应单元靠近沟槽设置,与导磁单元之间连接或断开,或者部分连接、部分断开,用以测量第一方向或/和第二方向的磁场,结合导磁单元输出的磁信号,能测量被导磁单元引导到第一方向或/和第二方向的第三方向磁场;第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直。
[0136]步骤五、沉积绝缘材料,打开窗口,将磁材料层的电极引出,将其他电极引出。
[0137]本实施例中,请参阅图4至图13,本发明磁传感装置的制备工艺具体包括如下步骤:
[0138]【步骤S101】请参阅图4,在含有外围电路(CMOS)的基底101上制备第一金属层102 (也可以为MIM电容的上/下基板),第一金属层102是属于CMOS的一部分;或者,夕卜围电路的基底上已经设有第一金属层102 ;
[0139]【步骤S102】请参阅图5,沉积第一介质材料103,形成通孔,沉积金属材料,图形化形成金属图形,作为第二金属层104 ;
[0140]【步骤103】请参阅图6,沉积第二介质材料105,采用化学机械抛光平坦化;
[0141]【步骤S104】请参阅图7,打开通孔,沉积金属通孔106和金属PAD107,进行光刻,引出第二金属层104 ;金属通孔106和金属PAD107可以是同一材料,通过一步工艺完成;也可以是不同的材料,通过不同的工艺完成;例如可以都是含铝材料,通过含铝材料的薄膜沉积和光刻一步完成;或者金属通孔106的材料是W,通过气相沉积方法得到,采用化学机械抛光磨平,随后沉积含含铝材料,随后采用光刻进行平坦化得到金属PAD107。
[0142]【步骤S105】请参阅图8,在第一金属层102上方、第二金属层104的一侧形成沟槽108,刻蚀时自停止在第一金属层102上方。所述第一金属层可以为Al或者TiN材料。
[0143]【步骤S106】请参阅图9,沉积第三介质材料109。第三介质材料109为多层或单层,第三介质材料109包括SiN或/和S1x/SiN材料。
[0144]【步骤S107】请参阅图10,沉积磁材料,图形化;生成磁传感器的图形,形成感应单元的磁材料层110,并通过沟槽的应用形成导磁单元111。此外,磁材料上还可以设有一层或多层保护材料层。
[0145]所述导磁单元111的主体部分设置于沟槽108内,用以感应第三方向的磁信号,并将该磁信号输出到感应单元110进行测量;感应单元110靠近沟槽108设置,与导磁单元111之间连接或断开,或者部分连接、部分断开,用以测量第一方向或/和第二方向的磁场,结合导磁单兀111输出的磁信号,能测量被导磁单兀111引导到第一方向或/和第二方向的第三方向磁场;第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直。
[0146]【步骤S108】请参阅图11,沉积绝缘材料,形成绝缘材料层112;
[0147]【步骤S109】请参阅图12,打开窗口,通过金属引线113将磁材料(比如AMR\TaN)层110上的电极引出,通过金属引线114将其他电极引出。
[0148]【步骤S110】请参阅图13,沉积介质材料115,沉积金属116,图形化,沉积的金属116可以作为实现自检测的金属层。
[0149]【步骤SI11】根据需要继续制造介质层和金属层。
[0150]【步骤S112】圆晶级封装。
[0151]本发明还揭示一种磁传感装置,所述磁传感装置包括:基底、介质材料层、导磁单元、感应单元。
[0152]基底含有COMS电路,至少两层顶层金属层,至少包括第一金属层、第二金属层,第二金属层位于第一金属层上方。
[0153]介质材料层设置于第一金属层上方、第一金属层与第二金属层之间、第二金属层上方;介质材料层设有沟槽,沟槽位于第一金属层上,或者,沟槽位于第一金属层上方的自停止层上。
[0154]导磁单元的主体部分设置于所述沟槽内,并有部分露出沟槽至基底表面,用以感应第三方向的磁信号,并将该磁信号输出到感应单元进行测量;
[0155]感应单兀用以测量第一方向或/和第二方向的磁场,结合导磁单兀输出的磁信号,能测量被导磁单元引导到第一方向或/和第二方向测量的第三方向磁场;第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直;所述感应单元包括磁材料层、电极层,所述导磁单元、磁材料层连接或断开,或者部分连接部分断开。
[0156]实施例二
[0157]本实施例与实施例一的区别在于,本实施例中,请参阅图14,在步骤S104中,在通孔内利用化学气相沉积法沉积金属钨206,化学机械抛光平坦化,去除基底表面的金属钨,只保留孔内的金属钨206。
[0158]步骤S104还可以包括在金属钨上方沉积金属(可以为除钨以外的其他金属),图形化;沉积的金属材料能阻挡后续开通孔时候的过刻蚀。
[0159]由于介质材料层的厚度超过I微米,I微米以下的Al填充会导致中空和EM等问题;通过本实施例的方案可以避免出现上述问题。
[0160]具体地,本实施例中,本发明磁传感装置的制备工艺具体包括如下步骤:
[0161]【步骤S201】请参阅图4,含有CMOS的基底101上设有第一金属层102(也可以为MIM电容上/下基板);或者,在含有CMOS的基底101上制备第一金属层102 (也可以为MM电容上/下基板);
[0162]【步骤S202】请参阅图5,沉积第一介质材料103,形成通孔,沉积金属材料,图形化形成金属图形,作为第二金属层104 ;
[0163]【步骤203】请参阅图6,沉积第二介质材料105,采用化学机械抛光平坦化;
[0164]【步骤S204】请参阅图14,在通孔内利用化学气相沉积法沉积金属钨206,化学机械抛光平坦化,去除基底表面的金属钨,只保留孔内的金属钨206。
[0165]本步骤还可以包括(当然也可以不包括):如图15所示,在金属钨206上方沉积金属207(可以为除钨以外的其他金属),图形化;沉积的金属材料能阻挡后续开通孔时候的过刻蚀。
[0166]【步骤S205】请参阅图8,在第一金属层102上方、第二金属层104的一侧形成沟槽108,刻蚀时自停止在第一金属层102上方。所述第一金属层可以为含Al或者含Ti的导电材料。
[0167]【步骤S206】请参阅图9,沉积第三介质材料109。第三介质材料109为多层或单层,第三介质材料109包括SiN或/和S1x/SiN或/和S1x材料。
[0168]【步骤S207】请参阅图10,沉积磁材料,图形化;生成磁传感器的图形,形成感应单元的磁材料层110,并通过沟槽的应用形成导磁单元111。此外,磁材料上还可以设有一层或多层保护材料层。
[0169]所述导磁单元111的主体部分设置于沟槽108内,用以感应第三方向的磁信号,并将该磁信号输出到感应单元110进行测量;感应单元110靠近沟槽108设置,与导磁单元111之间连接或断开,或者部分连接、部分断开,用以测量第一方向或/和第二方向的磁场,结合导磁单兀111输出的磁信号,能测量被导磁单兀111引导到第一方向或/和第二方向的第三方向磁场;第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直。
[0170]【步骤S208】请参阅图11,沉积绝缘材料,形成绝缘材料层112;
[0171]【步骤S209】请参阅图12,打开窗口,通过金属引线113将磁材料(比如AMR)层110上的电极引出,通过金属引线114将其他电极引出。
[0172]【步骤S210】请参阅图13,沉积介质材料115,沉积金属116,图形化,沉积的金属116可以作为实现自检测的金属层。
[0173]【步骤S211】根据需要继续制造介质层和金属层。
[0174]实施例三
[0175]本实施例与实施例一的区别在于,本实施例中,第一金属层上还沉积有绝缘自停止层。请参阅图16至图24,本实施例的制备工艺具体包括如下步骤:
[0176]【步骤S301】请参阅图16,含有CMOS的基底301上具有第一金属层302;或者,在基底301上制备第一金属层302 ;
[0177]【步骤S302】请参阅图17,在第一金属层302上沉积绝缘自停止层303,而后沉积第一介质材料304,形成通孔;而后,如图18所示,沉积金属材料,图形化,光刻,形成金属图形,作为第二金属层305 ;
[0178]【步骤S303】请参阅图19,沉积第二介质材料306,采用化学机械抛光平坦化;第二介质材料为多层或单层,第二介质材料包括SiN或/和S1x/SiN或/和S1x材料。
[0179]【步骤S304】请参阅图20,打开通孔,沉积金属,进行光刻,形成通孔307和金属PAD308,引出第二金属层。
[0180]当然,可以结合实施例二,在通孔内利用化学气相沉积法沉积金属钨,化学机械抛光平坦化,去除基底表面的金属钨,只保留孔内的金属钨。
[0181]本步骤还可以包括在金属钨上方沉积金属,图形化,沉积的金属
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