一种三轴磁传感器的制造方法

摘要

本发明提供一种三轴磁传感器的制造方法，沉积了相对较厚的硬掩膜层，保护沟槽侧壁的氮化钽层以及磁阻层在后续刻蚀过程中不受破坏，且以硬掩膜层为掩膜，采用了离子束物理轰击刻蚀工艺对所述氮化钽层和磁性材料层进行了刻蚀，在去除多余氮化钽和磁性材料过程中，主要产生比较好去除的氮化钽及磁性材料颗粒，不但避免了现有技术中普通等离子体刻蚀对氮化钽层表面的损坏，抑制了难以去除的含钽聚合物的产生以及侧向刻蚀对沟槽侧壁形貌的侵蚀，还去除了先前工艺中产生的含钽聚合物，保证了氮化钽层表面的光滑度，之后采用去离子水冲洗去除残留的氮化钽及磁性材料颗粒，改善了最终形成的沟槽形貌，从而提高了制造的三轴磁传感器的性能。

权利要求

1.一种三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供一半导体衬底，所述半导体衬底中形成有沟槽；

在形成沟槽的半导体衬底表面依次形成磁性材料层、氮化钽层以及硬掩膜层，所述硬掩膜层比所述氮化钽层厚；

在所述硬掩膜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，刻蚀所述硬掩膜层，保留所述图案化的光刻胶层下方的硬掩膜层；

以所述硬掩膜层为掩膜，依次对所述氮化钽层和磁性材料层进行离子束物理轰击刻蚀，形成磁阻层，所述磁阻层包括所述沟槽一侧壁上的磁性材料层、与该侧壁接触的沟槽部分底部上的磁性材料层、与该侧壁接触的部分半导体衬底表面上的磁性材料层；

对形成磁阻层的器件表面进行灰化工艺处理；依次进行低温灰化工艺和高温灰化工艺两步灰化工艺去除包括光刻胶在内的有机填充物以及残留的含钽聚合物；采用氟基气体与高流量氧气的混合气体对器件表面进行低温灰化工艺处理，以去除包括图案化的光刻胶层在内的有机填充材料暴露表面上产生的含钽聚合物，同时避免了对氮化钽层的破坏，防止填充的图案化的光刻胶层及其他有机填充材料的硬化，有利于后续包括图案化的光刻胶层在内的有机填充材料的去除；通过高温灰化工艺去除包括图案化的光刻胶层在内的有机填充材料，以使有机填充材料与氧气反应生成挥发性气体被排出；

对灰化工艺处理后的器件表面进行去离子水清洗。

2.如权利要求1所述的三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，所述硬掩膜层的厚度是所述氮化钽的1.5～3倍。

3.如权利要求1或2所述的三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，所述磁性材料层为所述氮化钽为 所述硬掩膜层为

4.如权利要求1所述的三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，所述磁性材料层为Ni-Fe合金、Ni-Fe-Cr合金、Ni-Fe-Nd合金或Fe-Ni-Co合金。

5.如权利要求1所述的三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，所述硬掩膜层为氮化硅或氮氧化硅。

6.如权利要求1所述的三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，在所述硬掩膜层上形成图案化的光刻胶层，采用有机材料填满沟槽并覆盖沟槽周围的硬掩膜层上表面，为所述光刻胶提供平坦工艺表面。

7.如权利要求1或6所述的三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，以所述硬掩膜层为掩膜，进行离子束物理轰击刻蚀之前，采用高于200℃的高温灰化工艺去除包括所述图案化的光刻胶在内的有机材料，对所述硬掩膜层表面的图案化光刻胶层进行灰化工艺处理，以替代对形成磁阻层的器件表面进行灰化工艺处理的步骤。

8.如权利要求7所述的三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，采用氟基气体与氧气的混合气体进行温度低于200℃的低温灰化工艺，去除刻蚀过程中反应产生的聚合物残留。

9.如权利要求1所述的三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，所述离子束物理轰击刻蚀的工艺参数包括：工艺气体为Ar，气体流量为10sccm～100sccm，射频功率为300W～800W。

10.如权利要求1所述的三轴磁传感器的制造方法，其特征在于，提供一半导体衬底的步骤包括：提供一基底，在所述基底上形成层间介质层；

刻蚀所述层间介质层以在层间介质层中形成沟槽。

说明书

一种三轴磁传感器的制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及MEMS器件制造领域，尤其涉及一种三轴磁传感器的制造方法。

背景技术

[0002] 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，磁传感器包括巨磁阻传感器(Giant Magneto Resistive Sensor，GMR)、各向异性磁阻传感器(Anisotropic Magneto Resistive Sensor，AMR)等。以各向异性磁阻传感器为例，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。近几年，各向异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。在现有技术中，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。

[0003] 现有技术的AMR三轴磁传感器的制程中，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以及沟槽附近的表面上。具体过程通常包括以下步骤：请参考图1A，首先在衬底100上形成层间介质层101，随后在层间介质层101中形成沟槽(trench)，深度大约为3微米；此后在形成沟槽的层间介质层101上依次形成氮化硅等扩散阻挡层(起扩散阻挡作用，未图示)、镍铁合金层102(作为磁性材料层，厚度230埃米左右)和氮化钽层103(TaN，作为导电材料和掩膜材料，厚度900埃米左右)，从而在沟槽中也形成氮化硅层、镍铁合金层和氮化钽层的叠层；此后在氮化钽层103上形成氮化硅等硬掩膜层104，厚度为400埃米左右；之后填充光刻胶，使光刻胶完全填充深沟槽，并提供平坦表面，对光刻胶进行曝光及显影，形成图形化的光刻胶层105，图形化的光刻胶层105定义镍铁合金层用于形成Z轴磁阻层的位置，所述Z轴磁阻层包括：所述沟槽一个侧壁上的镍铁合金层、与该 侧壁接触的沟槽部分底部上的镍铁合金层、与该侧壁接触的部分层间介质层上的镍铁合金层。此后，请参考图1B，以图形化的光刻胶层为掩模，刻蚀硬掩膜层104，将光刻胶图案转移到硬掩膜层104，然后以硬掩膜层104为掩膜，依次等离子体干法刻蚀氮化钽层103以及磁性材料层102，形成Z轴磁阻层；然后请参考图1C，通过灰化工艺去除光刻胶，并通过刻蚀后残留物去除液(例如EKC酸)等湿法腐蚀溶液湿法清洗(Solvent Clean)沟槽表面，以去除刻蚀残留物，位于磁阻层上的剩余氮化钽层103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。

[0004] 而上述的这种AMR三轴磁传感器的制造方法造成磁传感器性能不佳，主要原因如下：

[0005] 一方面，由于沟槽深度很大，大约为3um，光刻胶填充在沟槽剩余空间内后，容易出现沟槽内的深紫外光刻胶未完全显影的情况，还可能出现期望留下光刻胶的沟槽侧壁上没有光刻胶的情况；

[0006] 另一方面，参照图2，图2是现有AMR三轴磁传感器去除硬掩膜层后的SEM图谱，对应于图1C虚线圈的位置。由于沟槽深度很大，硬掩膜层、氮化钽层以及磁性材料层等在沟槽表面的沉积厚度大于沟槽侧壁的沉积厚度，再加上硬掩膜层相对氮化钽层较薄，所以在等离子体干法刻蚀氮化钽层以及磁性材料层形成Z轴磁阻层的过程中，沟槽侧壁的硬掩膜层无法阻挡等离子体对沟槽侧壁的氮化钽层表面的轰击损害，尤其是沟槽侧壁底部位置；而且刻蚀残留物通常为含钽聚合物，比较难去除，所以湿法清洗的清洗溶剂浓度较高，腐蚀力强，会穿透氮化硅并进一步腐蚀氮化钽层和磁阻层表面，最终造成表面缺陷，甚至会造成磁阻层断开，最终导致Z轴磁传感器敏感度降低、不稳定甚至失效。

[0007] 因此需要一种新的三轴磁传感器的制造方法，能够比较容易的去除刻蚀残留物，获得较佳的氮化钽层以及磁阻层表面形貌，提高器件性能。

发明内容

[0008] 本发明的目的在于提供一种三轴磁传感器的制造方法，能够比较容易的去除刻蚀残留物，获得较佳的氮化钽层以及磁阻层表面形貌，提高器件性能。

[0009] 为解决上述问题，本发明提出一种三轴磁传感器的制造方法，包括以下步骤：

[0010] 提供一半导体衬底，所述半导体衬底中形成有沟槽；

[0011] 在形成沟槽的半导体衬底表面依次形成磁性材料层、氮化钽层以及硬掩膜层，所述硬掩膜层比所述氮化钽层厚；

[0012] 在所述硬掩膜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；

[0013] 以所述图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层，保留所述图案化的光刻胶层下方的硬掩膜层；

[0014] 以所述硬掩膜层为掩膜，依次对所述氮化钽层和磁性材料层进行离子束物理轰击刻蚀，形成磁阻层，所述磁阻层包括所述沟槽一侧壁上的磁性材料层、与该侧壁接触的沟槽部分底部上的磁性材料层、与该侧壁接触的部分半导体衬底表面上的磁性材料层；

[0015] 对形成磁阻层的器件表面进行灰化工艺处理；

[0016] 对灰化工艺处理后的器件表面进行去离子水清洗。

[0017] 进一步的，所述硬掩膜层的厚度是所述氮化钽的1.5～3倍。

[0018] 进一步的，所述磁性材料层为 所述氮化钽层为 所述硬掩膜层为

[0019] 进一步的，所述磁性材料层为Ni-Fe合金、Ni-Fe-Cr合金、Ni-Fe-Nd合金、Ni-Fe-Cr合金或Fe-Ni-Co合金。

[0020] 进一步的，所述硬掩膜层为氮化硅或氮氧化硅。

[0021] 进一步的，在所述硬掩膜层上形成图案化的光刻胶层之间，采用有机材料填满沟槽并覆盖沟槽周围的硬掩膜层上表面，为所述光刻胶提供平坦工艺表面。

[0022] 进一步的，以所述硬掩膜层为掩膜，进行离子束物理轰击刻蚀之前，采用高于200℃的高温灰化工艺去除包括所述图案化的光刻胶在内的有机材料。

[0023] 进一步的，所述离子束物理轰击刻蚀的工艺参数包括：工艺气体为Ar，气体流量为10sccm～100sccm，射频功率为300W～800W。

[0024] 进一步的，采用氟基气体与氧气的混合气体进行温度低于200℃的低温灰化工艺，去除刻蚀过程中反应产生的聚合物残留。

[0025] 进一步的，提供一半导体衬底的步骤包括：

[0026] 提供一基底，在所述基底上形成层间介质层；

[0027] 刻蚀所述层间介质层以在层间介质层中形成沟槽。

[0028] 与现有技术相比，本发明提供的三轴磁传感器的制造方法，具有以下有益 效果：

[0029] 1、形成比氮化钽层更厚的硬掩膜层，来保护沟槽侧壁的氮化钽层以及磁阻层在后续刻蚀过程中不受破坏；

[0030] 2、采用离子束物理轰击刻蚀工艺(IBE)对所述氮化钽层和磁性材料层进行刻蚀，以避免对沟槽侧壁上氮化钽层和磁性材料层的侵蚀，形成更加精细的磁阻层，同时去除刻蚀硬掩膜层以及氮化钽层和磁性材料层过程中产生的含钽聚合物，仅仅残留物理轰击刻蚀后的颗粒，这些颗粒很容易被清洗；

[0031] 3、采用去离子水清洗器件表面，在去除物理轰击刻蚀后的残留颗粒的同时，保护刻蚀后的氮化钽层和磁阻层的形貌，提高了器件性能；

[0032] 4、在形成磁阻层之后，采用氟基气体与氧气的混合气体的低温灰化工艺可以进一步去除有可能残留的含钽聚合物，提高去离子水清洗的效果。

附图说明

[0033] 图1A至1C是现有的AMR三轴磁传感器制造过程中的器件剖面结构示意图；

[0034] 图2是现有的AMR三轴磁传感器湿法清洗后的SEM图谱；

[0035] 图3是本发明具体实施例的三轴磁传感器的制造方法流程图；

[0036] 图4A至图4D是图3所示的制造过程中的器件结构剖面图；

[0037] 图5是本发明具体实施例的三轴磁传感器去离子水清洗后的SEM图谱。

具体实施方式

[0038] 为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。

[0039] 请参考图3所示，本发明提出一种三轴磁传感器的制造方法，包括以下步骤：

[0040] S1，提供一半导体衬底，所述半导体衬底中形成有沟槽；

[0041] S2，在形成沟槽的半导体衬底表面依次形成磁性材料层、氮化钽层以及硬掩膜层，所述硬掩膜层比所述氮化钽层厚；

[0042] S3，在所述硬掩膜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；

[0043] S4，以所述图案化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述硬掩膜层，保留所述图案 化的光刻胶层下方的硬掩膜层；

[0044] S5，以所述硬掩膜层为掩膜，依次对所述氮化钽层和磁性材料层进行离子束物理轰击刻蚀，形成磁阻层，所述磁阻层包括所述沟槽一侧壁上的磁性材料层、与该侧壁接触的沟槽部分底部上的磁性材料层、与该侧壁接触的部分半导体衬底表面上的磁性材料层；

[0045] S6，对形成磁阻层的器件表面进行灰化工艺处理；

[0046] S7，对灰化工艺处理后的器件表面进行去离子水清洗。

[0047] 请参考图4A，在步骤S1中，提供形成有沟槽的半导体衬底的步骤包括：

[0048] 首先，提供一基底400，在具体实施例中，基底400可以为硅衬底、锗衬底或者绝缘体上硅衬底等，或者还可以包括其它的材料，例如砷化镓等III-Ⅴ族化合物，然后在所述基底400上形成层间介质层401，层间介质层401的材料可以为氧化硅、氮氧化硅、TEOS或低K介质，形成方法为热氧化生长或化学气相沉积工艺，层间介质层401起到后续形成的磁性材料层与基底400之间的绝缘隔离作用；

[0049] 接着，各向异性刻蚀所述层间介质层401以在层间介质层401中形成沟槽，具体地，先生长一层氮化硅等硬掩膜，然后在硬掩膜上涂布一层光刻胶，并图形化光刻胶以形成深沟槽光刻窗口，然后，以图形化光刻胶为掩膜，刻蚀硬掩膜层以及层间介质层401形成具有一定倾斜角度的深沟槽，深沟槽的角度需要与后续的有机填充材料的厚度和淀积的角度做综合考量并匹配，典型值是85度至90度，宽度为3μm以上，深度为2μm～4μm，然后通过湿法刻蚀去除硬掩膜，湿法刻蚀液是氢氟酸和硫酸的混合物，沟槽的深度一般小于层间介质层401的厚度，也就是沟槽的底部不为基底400的上表面；

[0050] 最后，在形成所述沟槽的层间介质层401表面依次形成扩散阻挡层(未图示)。扩散阻挡层的材料可以为氮化硅、氮氧化硅或二氧化硅，形成扩散阻挡层的方法可以为化学气相沉积，扩散阻挡层覆盖层间介质层401、沟槽的底部和侧壁，用于阻挡后续磁性材料向层间介质层401中扩散而引起短路或击穿，确保层间介质层401的绝缘隔离作用。本发明的磁传感器为3D磁传感器，最终形成的磁阻层只形成在位于沟槽的一侧侧壁的扩散阻挡层表面、与对应侧壁相连的沟槽底部的扩散阻挡层部分表面、和位于沟槽外且与对应侧壁相连的扩散阻挡层顶部部分表面，从而可以分别感应X、Y、Z三个方向的磁场信号。

[0051] 请继续参考图4A，在步骤S2中，首选，通过溅射镀膜工艺或其他物理气相沉积工艺在形成沟槽的器件表面依次形成磁性材料层402以及氮化钽TaN层403，并进行退火处理，从而形成各向异性磁电阻薄膜。在3D磁传感器中，所述磁性材料层为Ni-Fe合金、Ni-Fe-Cr合金、Ni-Fe-Nd合金、Ni-Fe-Cr合金或Fe-Ni-Co合金，所述磁性材料层402后续形成磁传感器的磁阻层，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。TaN层403作为磁阻层(即刻蚀磁性材料层402形成的)的保护层，避免磁阻层暴露在空气中而遭到氧化腐蚀，扩散阻挡层阻挡磁性材料向层间介质层401中扩散，磁性材料层402用来形成磁阻层；然后通过化学气相沉积工艺在TaN层403的表面形成硬掩膜层404，其中，所述硬掩膜层404的材质为氮化硅或氮氧化硅，能够起到刻蚀阻挡的作用，并且不会与磁性材料发生反应，能够确保后续形成的各向异性磁阻的性能。所述硬掩膜层的厚度一般是所述氮化钽的1.5～3倍，例如，所述磁性材料层为 所述氮化钽层为 所述硬掩膜层为

[0052] 请继续参照图4A，在步骤S3中，形成的图案化的光刻胶层405用于定义磁阻层的位置。由于沟槽深度较大，在形成硬掩膜层后，沟槽一般没有填平，此时可以先经过多次旋转涂覆、静止、烘烤过程，形成平坦表面的光刻胶层，然后经过曝光、显影等工艺形成图案化的光刻胶层405。为了避免后续出现沟槽内的光刻胶未完全显影的情况以及期望留下光刻胶的沟槽侧壁上没有光刻胶的情况，也可以先在硬掩膜层404上形成具有平坦表面的有机材料层(未图示)，有机材料层填充满沟槽，并覆盖沟槽周围的硬掩膜层404上表面，为后续形成光刻胶提供平坦表面，便于后续光刻胶图案的形成，确保光刻胶的图案精细，然后在有机材料层上形成图案化的光刻胶层405，之后先等离子体刻蚀有机材料层，由于沟槽内部的填充材料层的厚度明显大于沟槽周围表面上的有机材料层，这样，沟槽周围表面上的有机材料层先遭到去除，继续刻蚀沟槽中有机材料层，在该过程中，等离子体化的刻蚀气体也轰击硬掩膜层404，硬掩膜层404阻挡了刻蚀气体对TaN层403的轰击，在图案化的光刻胶层405的上表面和侧面不会沉积含Ta聚合物，最终将图案化的光刻胶层405的图案转移到有机材料层上，然后才能继续刻蚀硬掩膜层404。

[0053] 请参考图4B，在步骤S4中，以图案化的光刻胶层405为掩模，等离子体 干法刻蚀或者反应离子干法刻蚀硬掩膜层404，将图案化的光刻胶层405的图案转移到硬掩膜层404上，刻蚀后剩余的硬掩膜层404覆盖于氮化钽层403表面起到隔离的作用，以避免光刻胶与氮化钽发生反应产生聚合物。进一步的，对硬掩膜层404的干法刻蚀为各向同性的干法刻蚀，既能有效的去除位于沟槽侧壁且未被光刻胶层405覆盖的部分，同时也不会因为阴影效应而使得最终磁传感器的尺寸不容易控制。硬掩膜层404刻蚀过程中，等离子体在一定程度上会轰击氮化钽层403表面，其表面脱离的Ta与光刻胶和有机填充材料反应生成少量的含Ta聚合物405a。优选的，采用氯、氧混合等离子体刻蚀所述硬掩膜层404，与现有技术中的普通干法刻蚀相比，一方面对氮化钽层403轰击力量减弱，氮化钽层403的表面损伤较小，另一方面，可以抑制脱离出来的Ta等导电离子与光刻胶和有机填充材料的化学反应，从而减少了产生的含Ta聚合物的产生。

[0054] 请参考图4C，在步骤S5中，以剩余的硬掩膜层404为掩膜，采用离子束物理轰击刻蚀工艺(IBE刻蚀)依次刻蚀氮化钽层403和磁性材料层402，形成磁阻层，磁阻层形成在位于沟槽的一侧侧壁表面、与对应侧壁相连的沟槽底部的部分表面、和位于沟槽外且与对应侧壁相连的顶部部分表面，所述离子束物理轰击刻蚀的工艺参数包括：工艺气体为Ar，气体流量为10sccm～100sccm，射频功率为300W～800W。由于采用离子束物理轰击刻蚀工艺，所以当以所述硬掩膜层为掩膜，对所述氮化钽层404和磁性材料层进行刻蚀时，不仅能够很好地控制刻蚀速度和刻蚀深度，在对氮化钽层403进行物理刻蚀的时候，刻蚀停留于所述磁性材料层402，并将之前已堆积于沟槽侧壁上的含钽聚合物刻蚀掉，提高了沟槽侧壁的平滑垂直性，进而提高了器件的可靠性；而且刻蚀用离子束不会同氮化钽层403发生化学反应，从而避免再次产生大量难以去除的含钽聚合物。此外，物理轰击刻蚀过程中，沟槽侧壁受到的侧向刻蚀较少，边缘平整，硬掩膜层的厚度保护了其覆盖部分的氮化钽层和磁阻层，进一步提高了沟槽侧壁的平滑垂直性。再者，硬掩膜层404的厚度能够保护氮化钽层和磁阻层的同时，还不会形成阴影效应，使得最终形成的氮化钽层和磁阻层的尺寸与硬掩膜层的尺寸相当。该步骤后，图案化的光刻胶层405及其他有机填充材料的表面可能仅残留有较少的含钽聚合物405a。

[0055] 请参考图4C和4D，在步骤S6中，可以依次进行低温灰化工艺和高温灰化工艺两步灰化工艺去除光刻胶等有机填充物以及残留的含钽聚合物405a。具体 地，请参考图4D，本实施例的步骤S8中，采用氟基气体与高流量氧气的混合气体对器件表面进行低温灰化工艺处理，可以去除步骤S6之前的过程中在图案化的光刻胶层405等有机填充材料暴露表面上产生的含钽聚合物405a，同时避免了对氮化钽层403的破坏，防止填充的图案化的光刻胶层405及其他有机填充材料的硬化，有利于后续图案化的光刻胶层405等有机填充材料的去除。所述低温灰化工艺的工艺温度低于200℃，例如85℃或者80℃～150℃中的任意温度，氧气流量范围为100sccm～500sccm。经验证，85℃下低温灰化工艺后聚合物残留的去除较为彻底，且氮化钽层403的表面性能以及图案化的光刻胶层405等有机填充材料的硬度最佳；
接着，通过高温灰化工艺去除图案化的光刻胶层等有机填充材料，该过程处于工艺温度高于200℃的高温氧气气氛中，光刻胶等有机填充材料均与氧气反应生成挥发性气体被排出。

[0056] 请参考图4D，在步骤S7中，由于离子束物理轰击刻蚀工艺后沟槽内部及沟槽周围表面本身残留的含钽聚合物405a较少，所以在步骤S6的灰化工艺后，含钽聚合物405a基本被去除干净，而离子束物理轰击以及灰化工艺后残留物质的成分主要是离子束物理轰击时产生的氮化钽、磁性材料颗粒物，通过去离子水冲洗器件表面就可以冲刷掉，同时还可以避免现有技术中的湿法清洗时高浓度清洗剂对暴露表面造成的腐蚀，保证了沟槽内壁以及沟槽周围的器件表面形貌，提高了器件性能。

[0057] 在本发明的其他实施例中，还可以在步骤S4之后，步骤S5之前，先去除产生含钽聚合物的反应物之一即硬掩膜层404上方的光刻胶及其他有机填充材料，在后续对氮化钽层403进行刻蚀时，没有光刻胶等的存在，就不会产生含钽聚合物，即对所述硬掩膜层404表面的图案化光刻胶层进行灰化工艺处理，工艺温度为80℃～150℃，灰化气体包括氧气和CF4、C2F6、C4F8或CHF3等含氟气体，含氟气体的流量为10sccm～100sccm，所述氧气的流量为
100sccm～3000sccm，从而使后续暴露出的氮化钽层表面较为清洁、光滑，提高了所制造的三轴磁传感器的性能。

[0058] 请参考图5，图5为采用本发明的去离子水冲洗后沟槽处器件表面的SEM图谱。将图5与图2对比可见，采用本发明的三轴磁传感器的制造方法后获得的沟槽处器件表面较为平滑，尤其是沟槽侧壁及其侧壁底部的表面，由此获得的Z轴磁性传感器灵敏度高、稳定性好。

[0059] 综上，本发明提供的三轴磁传感器的制造方法，沉积了相对较厚的硬掩膜层，保护沟槽侧壁的氮化钽层以及磁阻层在后续刻蚀过程中不受破坏，且以硬掩膜层为掩膜，采用了离子束物理轰击刻蚀工艺对所述氮化钽层和磁性材料层进行了刻蚀，在去除多余氮化钽和磁性材料过程中，主要产生比较好去除的氮化钽及磁性材料颗粒，不但避免了现有技术中普通等离子体刻蚀对氮化钽层表面的损坏，抑制了难以去除的含钽聚合物的产生以及侧向刻蚀对沟槽侧壁形貌的侵蚀，还去除了先前工艺中产生的含钽聚合物，保证了氮化钽层表面的光滑度，之后采用去离子水冲洗去除残留的氮化钽及磁性材料颗粒，改善了最终形成的沟槽形貌，从而提高了制造的三轴磁传感器的性能。

[0060] 显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。