各向异性磁阻传感器的形成方法与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种各向异性磁阻传感器的形成方法。

背景技术：

1、微机电系统(micro-electro-mechanical systems，简称mems)是指微细加工技术制作的，集微型传感器、微型构件、微型执行器、信号处理、控制电路等于一体的微型器件或系统，其制造过程是以薄膜沉积、光刻、外延、氧化、扩散、注入、溅射、蒸镀、刻蚀、划片和封装等为基本工艺步骤来制造复杂三维形体的微加工过程，尺寸通常在微米或纳米级。其中，磁传感器是一种mems器件，它可以将各种磁场及其变化的量转变成电信号输出的器件，磁传感器包括各向异性磁阻传感器(anisotropic magneto resistive sensor，amr)。在各向异性磁阻传感器中，镍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。

2、图1是现有技术中的两轴各向异性磁阻传感器的sem图。各向异性磁阻传感器(mems amr)产品的形成过程包括tan层，tan层位于磁阻层101上，用于保护磁阻层，避免磁阻层直接暴露在空气中而遭到氧化腐蚀。在刻蚀tan层的过程中，刻蚀气体直接轰击tan层，容易造成部分ta脱离出来并与沟槽内的填充材料层暴露表面反应生成ta基聚合物102，如图1所示，该ta基聚合物102由于含有碳、氢、钽等元素，很难通过常规的刻蚀或者剥离工艺去除产生的ta基聚合物(tan polymer residue)，并会导致各向异性磁阻传感器的低良率(low yield)。

3、现有技术中一般采用灰化工艺或者加强型的cf4/o2灰化工艺去除ta基聚合物，但是灰化(ashing)工艺难于去除这种ta基聚合物,而加强型的cf4/o2灰化工艺能够去除ta基聚合物但会加速机台部件的损耗。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种各向异性磁阻传感器的形成方法，以解决ta基聚合物去除难或者去除工艺加速机台部件的损耗中的至少一个问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种各向异性磁阻传感器的形成方法，所述各向异性磁阻传感器为三轴各向异性磁阻传感器，包括：

3、提供一衬底，所述衬底上形成有介质层，所述介质层内形成有沟槽，所述沟槽内形成有依次层叠的磁阻材料层、保护层、填充层和图形化的光刻胶层；

4、执行刻蚀工艺，以所述图形化的光刻胶层为掩膜，依次刻蚀所述填充层和保护层，暴露出所述磁阻材料层，所述磁阻材料层上和所述沟槽内形成聚合物；

5、执行灰化工艺，以去除所述图形化的光刻胶层，所述磁阻材料层上和所述沟槽内残留有聚合物；

6、执行聚合物去除工艺，以去除所述磁阻材料层上和所述沟槽内的聚合物。

7、可选的，所述聚合物去除工艺为等离子处理工艺。

8、可选的，所述聚合物去除工艺中的气体为氩气，所述氩气等离子体化后形成的氩气等离子体轰击所述介质层和所述沟槽的表面以去除所述介质层上和所述沟槽表面残留的聚合物。

9、可选的，所述聚合物去除工艺中的气体流量为10sccm至30sccm。

10、可选的，所述聚合物去除工艺中的离子束电流为550ma至850ma。

11、可选的，所述聚合物去除工艺中的离子束电压为450v至750v。

12、可选的，所述保护层为氮化钛。

13、可选的，所述沟槽内还形成有扩散阻挡层，所述扩散阻挡层位于所述磁阻材料层与所述沟槽之间。

14、可选的，在执行聚合物去除工艺之后，以所述保护层为掩模，刻蚀所述磁阻材料层以形成磁阻层。

15、基于同一发明构思，本发明还提供一种各向异性磁阻传感器的形成方法，所述各向异性磁阻传感器为两轴各向异性磁阻传感器，包括：

16、提供一衬底，所述衬底上依次形成有磁阻材料层、保护层和图形化的光刻胶层；

17、执行刻蚀工艺，以所述图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述保护层，以暴露出部分所述磁阻材料层，所述磁阻材料层上形成有聚合物；

18、执行灰化工艺，以去除所述图形化的光刻胶层，所述磁阻材料层上残留有聚合物；

19、执行聚合物去除工艺，以去除所述磁阻材料层上的聚合物。

20、在本发明提供的一种各向异性磁阻传感器的形成方法中，在保护层刻蚀工艺中，由于保护层为tan，表面脱离的ta与光刻胶反应生成ta基聚合物。通过在保护层的刻蚀工艺和图形化的光刻胶层灰化工艺之后，增加聚合物去除工艺去除ta基聚合物，从而能够解决ta基聚合物去除难或者去除工艺加速机台部件的损耗中的至少一个问题。进一步的，ta基聚合物去除工艺只采用ar等离子处理工艺。此ar惰性气体不与膜层产生反应，但是通过物理轰击能对疏松的聚合物进行清理，因此在去除聚合物的同时不会对膜层造成破坏。

技术特征：

1.一种各向异性磁阻传感器的形成方法，其特征在于，所述各向异性磁阻传感器为三轴各向异性磁阻传感器，包括：

2.根据权利要求1所述的各向异性磁阻传感器的形成方法，其特征在于，所述聚合物去除工艺为等离子处理工艺。

3.根据权利要求2所述的各向异性磁阻传感器的形成方法，其特征在于，所述聚合物去除工艺中的气体为氩气，所述氩气等离子体化后形成的氩气等离子体轰击所述介质层和所述沟槽的表面以去除所述介质层上和所述沟槽表面残留的聚合物。

4.根据权利要求1所述的各向异性磁阻传感器的形成方法，其特征在于，所述聚合物去除工艺中的气体流量为10sccm至30sccm。

5.根据权利要求1所述的各向异性磁阻传感器的形成方法，其特征在于，所述聚合物去除工艺中的离子束电流为550ma至850ma。

6.根据权利要求1所述的各向异性磁阻传感器的形成方法，其特征在于，所述聚合物去除工艺中的离子束电压为450v至750v。

7.根据权利要求1所述的各向异性磁阻传感器的形成方法，其特征在于，所述保护层为氮化钛。

8.根据权利要求1所述的各向异性磁阻传感器的形成方法，其特征在于，所述沟槽内还形成有扩散阻挡层，所述扩散阻挡层位于所述磁阻材料层与所述沟槽之间。

9.根据权利要求1所述的各向异性磁阻传感器的形成方法，其特征在于，在执行聚合物去除工艺之后，以所述保护层为掩模，刻蚀所述磁阻材料层以形成磁阻层。

10.一种各向异性磁阻传感器的形成方法，其特征在于，所述各向异性磁阻传感器为两轴各向异性磁阻传感器，包括：

技术总结本发明提供一种各向异性磁阻传感器的形成方法，在保护层刻蚀工艺中，由于保护层为TaN，表面脱离的Ta与光刻胶反应生成Ta基聚合物。通过在保护层的刻蚀工艺和图形化的光刻胶层灰化工艺之后，增加聚合物去除工艺去除Ta基聚合物，从而能够解决Ta基聚合物去除难或者去除工艺加速机台部件的损耗中的至少一个问题。进一步的，Ta基聚合物去除工艺只采用AR等离子处理工艺。此AR惰性气体不与膜层产生反应，但是通过物理轰击能对疏松的聚合物进行清理，因此在去除聚合物的同时不会对膜层造成破坏。技术研发人员：张振兴受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27