改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻及其制备方法

摘要

本发明提出了一种改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻及其制备方法，在垂直磁阻上形成专门对其进行修复的垂直磁阻修复电路，能够使垂直磁阻的磁畴沿沟槽深度的垂直方向进行排序，能够确保垂直磁阻的稳定性，此外，由于垂直磁阻的磁畴在垂直方向排序，因此可参与在垂直方向上的工作的磁畴增多，从而能够提高Z轴的垂直磁阻灵敏度。

权利要求

1.一种改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻的制备方法，用于形成一种3轴各向异性磁阻，其特征在于，包括步骤：提供基片，所述基片上形成有多个沟槽；

在所述基片表面形成平面磁阻，在多个所述沟槽侧壁表面形成垂直磁阻；

在所述垂直磁阻表面形成钝化层；

在所述钝化层上形成垂直磁阻修复电路，包括：在所述基片及沟槽侧壁上沉积金属层；

刻蚀所述金属层，形成垂直磁阻修复电路及电极，所述电极形成在所述沟槽外的钝化层上，并与所述垂直磁阻修复电路相连。

2.如权利要求1所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，包括：平面磁阻、垂直磁阻、钝化层及垂直磁阻修复电路，所述平面磁阻形成在基片的表面，所述垂直磁阻形成在所述基片上沟槽的侧壁表面，所述钝化层形成在所述垂直磁阻表面，所述垂直磁阻修复电路形成在所述钝化层上。

3.如权利要求2所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，还包括电极，所述电极形成在所述沟槽外的钝化层上，并与所述垂直磁阻修复电路相连。

4.如权利要求2所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，还包括平面磁阻修复电路，所述平面磁阻修复电路位于所述基片表面，并横跨所述沟槽。

5.如权利要求4所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，所述平面磁阻修复电路为金属线。

6.如权利要求2所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，所述垂直磁阻修复电路为金属线。

7.如权利要求2所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，所述钝化层材质为氮化硅。

8.如权利要求2所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻的制备方法，其特征在于，所述平面磁阻及垂直磁阻的材质为NiFe。

说明书

改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及半导体设计及制造领域，更具体地说，本发明涉及一种改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻及其制备方法。

背景技术

[0002] 各向异性磁阻(AMR)传感器是现代产业中的新型磁电阻效应传感器，AMR传感器正变得日益重要，尤其是在最新的智能手机，以及汽车产业中的停车传感器、角度传感器、自动制动系统(ABS)传感器以及胎压传感器中得到广泛应用。除各向异性磁阻(AMR)传感器外，磁性传感器目前的主要技术分支还有霍尔传感器、巨磁传感器(GMR)、隧道结磁传感器(TMR)等，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更加成熟，因此各向异性磁阻(AMR)传感器的应用比其他磁传感器的应用更加广泛。

[0003] 3轴各向异性磁阻(3DAMR)磁传感器提供了一种测量地磁场内的线位置和/或线位移以及角位置和/或角位移的解决方案，其能够提供高空间分辨率和高精度，而且功耗很低。AMR磁传感器的工作原理是通过测量电阻变化来确定磁场强度。

[0004] 在3轴(X轴、Y轴、Z轴)AMR的制程中，X轴和Y轴的磁阻材料形成在平面上，而Z轴的磁阻材料需要和X轴及Y轴形成的平面垂直，因此，要形成一个与平面垂直的沟槽(Trench)，以便将Z轴的磁阻材料形成在沟槽的侧壁。

[0005] 图1为现有技术的3轴AMR的俯视图。如图1所示，首先在基片上形成了多个沟槽10(图1中仅显示一个沟槽10)，然后在沟槽10及基片的表面形成一层磁阻材料，接着，进行第一次刻蚀，去除位于沟槽10底部表面的磁性材料以及位于基片表面不需要的磁性材料，形成预定的平面磁阻22以及与平面磁阻22相连的位于沟槽10侧壁上的垂直磁阻21，其中，平面磁阻22用于后续形成X轴及Y轴的磁阻，垂直磁阻21用于形成Z轴的磁阻。

[0006] 在形成3轴AMR之后，通常还会形成复位电路，如图1中所示，复位电路为金属线30，其横跨所述沟槽10并位于平面磁阻22之上。在进行复位时，对金属线30沿着箭头方向施加电流，则产生从右向左(沿着沟槽10的横向方向)的磁场，该磁场使得平面磁阻22中磁畴沿磁场方向进行排列，同样，沟槽10侧壁的垂直磁阻21同样从右向左进行排列。通反向电流时，磁畴则相应的从左向右排列。

[0007] 如上文所述，复位电路使得垂直磁阻21的磁畴沿沟槽10的长度方向在水平方向进行排序。而对于Z轴来说，在工作时，感应Z方向磁场是在沟槽10深度方向的垂直方向上起作用。虽然现有技术中垂直磁阻21的磁畴在水平方向排序的越好，其稳定性越好，但是可参与在垂直方向上的工作的磁畴就越少，导致Z轴的垂直磁阻21灵敏度越差。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于提供一种改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻及其制备方法，能够在不降低稳定性的前提下，提高Z轴的灵敏度。

[0009] 为了实现上述目的，本发明提出了一种改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻，包括：平面磁阻、垂直磁阻、钝化层及垂直磁阻修复电路，所述平面磁阻形成在基片的表面，所述垂直磁阻形成在所述基片上沟槽的侧壁表面，所述钝化层形成在所述垂直磁阻表面，所述垂直磁阻修复电路形成在所述钝化层上。

[0010] 进一步的，在所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻中，还包括电极，所述电极形成在所述沟槽外的钝化层上，并与所述垂直磁阻修复电路相连。

[0011] 进一步的，在所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻中，还包括平面磁阻修复电路，所述平面磁阻修复电路位于所述基片表面，并横跨所述沟槽。

[0012] 进一步的，在所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻中，所述平面磁阻修复电路为金属线。

[0013] 进一步的，在所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻中，所述垂直磁阻修复电路为金属线。

[0014] 进一步的，在所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻中，所述钝化层材质为氮化硅。

[0015] 进一步的，在所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻中，所述平面磁阻及垂直磁阻的材质为NiFe。

[0016] 在本发明中，还提出了一种改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻的制备方法，用于形成如上文所述的3轴各向异性磁阻，包括步骤：

[0017] 提供基片，所述基片上形成有多个沟槽；

[0018] 在所述基片表面形成平面磁阻，在所述沟槽侧壁表面形成垂直磁阻；

[0019] 在所述垂直磁阻表面形成钝化层；

[0020] 在所述钝化层上形成垂直磁阻修复电路。

[0021] 进一步的，在所述的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻的制备方法中，形成所述垂直磁阻修复电路步骤包括：

[0022] 在所述基片及沟槽侧壁上沉积金属层；

[0023] 刻蚀所述金属层，形成垂直磁阻修复电路及电极，所述电极形成在所述沟槽外的钝化层上，并与所述垂直磁阻修复电路相连。

[0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在：在垂直磁阻上形成专门对其进行修复的垂直磁阻修复电路，能够使垂直磁阻的磁畴沿沟槽深度的垂直方向进行排序，能够确保垂直磁阻的稳定性，此外，由于垂直磁阻的磁畴在垂直方向排序，因此可参与在垂直方向上的工作的磁畴增多，从而能够提高Z轴的垂直磁阻灵敏度。

附图说明

[0025] 图1为现有技术的3轴轴各向异性磁阻的俯视图；

[0026] 图2为本发明一实施例中3轴各向异性磁阻的俯视图；

[0027] 图3为本发明一实施例中3轴各向异性磁阻沟槽横向的剖面示意图。

具体实施方式

[0028] 下面将结合示意图对本发明的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻及其制备方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

[0029] 为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。

[0030] 在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

[0031] 请参考图1和图2，在本实施例中，提出了一种改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻，包括：平面磁阻220、垂直磁阻210、钝化层400及垂直磁阻修复电路510，所述平面磁阻220形成在基片的表面，所述垂直磁阻210形成在所述基片上沟槽100的侧壁表面，所述钝化层400形成在所述垂直磁阻510表面，所述垂直磁阻修复电路510形成在所述钝化层400上。

[0032] 在本实施例中，所述改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻还包括电极520，所述电极520形成在所述沟槽100外的钝化层400上，并与所述垂直磁阻修复电路510相连，所述电极
520用于将所述垂直磁阻修复电路510引出，从而可以对其施加电流，便于对所述垂直磁阻
510进行修复。

[0033] 在本实施例中，所述改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻还包括平面磁阻修复电路300，所述平面磁阻修复电路300位于所述基片表面，并横跨所述沟槽100，所述平面磁阻修复电路300可以通电流，从而可以对平面磁阻220进行修复。

[0034] 在本实施例中，所述平面磁阻修复电路300及垂直磁阻修复电路510均可以为金属线，例如铜线等导电金属；所述钝化层400的材质可以为氮化硅或其他常规的绝缘层；所述平面磁阻220及垂直磁阻210的材质均可以为NiFe。

[0035] 在本实施例的另一方面还提出了一种改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻的制备方法，用于形成如上文所述的3轴各向异性磁阻，包括步骤：

[0036] S100：提供基片，所述基片上形成有多个沟槽；

[0037] S200：在所述基片表面形成平面磁阻，在所述沟槽侧壁表面形成垂直磁阻；

[0038] S300：在所述垂直磁阻表面形成钝化层；

[0039] S400：在所述钝化层上形成垂直磁阻修复电路。

[0040] 其中，形成所述垂直磁阻修复电路510的步骤包括：

[0041] 在所述基片及沟槽100侧壁上沉积金属层；

[0042] 刻蚀所述金属层，形成垂直磁阻修复电路510及电极520，所述电极520形成在所述沟槽100外的钝化层400上，并与所述垂直磁阻修复电路510相连。

[0043] 在3轴各向异性磁阻进行工作时：

[0044] 正常复位时，对平面磁阻修复电路300通电流，平面磁阻修复电路300产生的磁场使得表面上的平面磁阻220以及沟槽100侧壁上的垂直磁阻210沿沟槽100横向水平方向进行磁畴的排列，从而增加平面磁阻220以及沟槽100的稳定性，并且提高平面磁阻220的灵敏度；

[0045] 正常复位结束后，对垂直磁阻修复电路510通电流，从而产生沿沟槽100深度垂直方向的磁场，使得沟槽100侧壁的垂直磁阻210进行沿沟槽100深度垂直方向进行磁畴的排列，使沟槽100侧壁的垂直磁阻210具有更多的磁畴沿沟槽100深度垂直方向排列，有利于提高Z轴上垂直磁阻210的灵敏度。

[0046] 综上，在本发明实施例提供的改进Z轴灵敏度的3轴各向异性磁阻及其制备方法中，在垂直磁阻上形成专门对其进行修复的垂直磁阻修复电路，能够使垂直磁阻的磁畴沿沟槽深度的垂直方向进行排序，能够确保垂直磁阻的稳定性，此外，由于垂直磁阻的磁畴在垂直方向排序，因此可参与在垂直方向上的工作的磁畴增多，从而能够提高Z轴的垂直磁阻灵敏度。

[0047] 上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。