三軸各向異性磁阻的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三軸各向異性磁阻的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-MechanicalSystems，簡稱 MEMS)技術(shù)是近年來高速發(fā)展的一項(xiàng)高新技術(shù)，利用MEMS技術(shù)制成的MEMS器件是將微型構(gòu)件、微型傳感器、微型執(zhí)行器和相應(yīng)的處理電路集成于一整體單元的微型器件或微型系統(tǒng)，尺寸通常在微米(micro)級(jí)或納米(nanotechnology)級(jí)。
[0003]其中，三軸各向異性磁阻(3D-AMR)是一種利用鎳鐵(NiFe)材料的各向異性磁阻(AMR, anisotropic magneto resistive)效應(yīng)制造的微機(jī)電系統(tǒng)(AMR MEMS)，其靈敏度高，熱穩(wěn)定性好，材料成本低，而且制備工藝簡單，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
[0004]請(qǐng)參考圖1，其為現(xiàn)有技術(shù)的三軸各向異性磁阻的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有的三軸各向異性磁阻100包括襯底10，形成于所述襯底10上的鎳鐵層12，形成于所述鎳鐵層12上的氮化鉭層14，形成于所述氮化鉭層14上的氮化硅層16，以及形成于所述氮化硅層16、氮化鉭層14和鎳鐵層12中的溝槽18。
[0005]制作所述三軸各向異性磁阻100的主要工藝流程如下:首先，提供一襯底11，在所述襯底10上依次形成鎳鐵層12、氮化鉭層14和氮化硅層16 ;然后，在所述氮化硅層16上涂布光刻膠(圖中未示出)并對(duì)所述氮化硅層16進(jìn)行光刻和刻蝕；隨后，以刻蝕后的氮化硅層16為硬掩膜依次對(duì)所述氮化鉭層14和鎳鐵層12進(jìn)行刻蝕以形成溝槽18 ;最后，通過灰化和濕法清洗工藝去除光刻膠。其中，對(duì)所述氮化鉭層14和氮化硅層16進(jìn)行刻蝕時(shí)一般均采用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝，對(duì)所述鎳鐵層12進(jìn)行刻蝕時(shí)一般采用離子束刻蝕(IBE)工藝。所述鎳鐵層12在刻蝕之后的形貌對(duì)于器件的影響非常大，一旦刻蝕之后的形貌沒有達(dá)到工藝要求就會(huì)造成產(chǎn)品不良。
[0006]然而，在實(shí)際制造過程中發(fā)現(xiàn)所述鎳鐵層12進(jìn)行刻蝕后容易出現(xiàn)底切缺陷(undercut defect) ο請(qǐng)參考圖2，其為發(fā)生底切缺陷的三軸各向異性磁阻的掃描電子顯微鏡(SEM)圖。如圖2所示，三軸各向異性磁阻出現(xiàn)了底切缺陷(圖中虛線圓圈所示區(qū)域)，所述底切缺陷是指鎳鐵層的凹陷處，具有底切缺陷的三軸各向異性磁阻一般將被報(bào)廢，使得三軸各向異性磁阻的良率下降。為了提高三軸各向異性磁阻的良率，本領(lǐng)域技術(shù)人員一直在尋找導(dǎo)致底切缺陷產(chǎn)生的原因及其解決方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種三軸各向異性磁阻的制造方法，以解決現(xiàn)有的三軸各向異性磁阻在制造過程中容易出現(xiàn)底切缺陷，造成良率下降的問題。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種三軸各向異性磁阻的制造方法，所述三軸各向異性磁阻的制造方法包括:
[0009]提供一襯底；
[0010]在所述襯底上依次形成鎳鐵層、氮化鉭層和氮化硅層；
[0011]對(duì)所述氮化硅層進(jìn)行光刻和刻蝕以形成圖形化的硬掩膜層；
[0012]利用所述圖形化的硬掩膜層進(jìn)行第一次刻蝕以形成刻蝕窗口，所述刻蝕窗口底下保留部分氮化鉭層；
[0013]對(duì)第一次刻蝕后的三軸各向異性磁阻進(jìn)行灰化；以及
[0014]利用所述圖形化的硬掩膜層進(jìn)行第二次刻蝕以形成溝槽。
[0015]可選的，在所述的三軸各向異性磁阻的制造方法中，所述鎳鐵層的厚度范圍在100埃到300埃之間。
[0016]可選的，在所述的三軸各向異性磁阻的制造方法中，所述氮化鉭層的厚度在500埃到1500埃之間。
[0017]可選的，在所述的三軸各向異性磁阻的制造方法中，所述刻蝕窗口底下保留的氮化鉭層的厚度范圍在100埃到300埃之間。
[0018]可選的，在所述的三軸各向異性磁阻的制造方法中，所述氮化硅層是通過化學(xué)氣相沉積工藝形成的。
[0019]可選的，在所述的三軸各向異性磁阻的制造方法中，所述鎳鐵層和氮化鉭層均是通過物理氣相沉積工藝形成的。
[0020]可選的，在所述的三軸各向異性磁阻的制造方法中，對(duì)所述氮化硅層進(jìn)行刻蝕采用反應(yīng)離子刻蝕工藝。
[0021]可選的，在所述的三軸各向異性磁阻的制造方法中，所述第一次刻蝕采用反應(yīng)離子刻蝕工藝或離子束刻蝕工藝。
[0022]可選的，在所述的三軸各向異性磁阻的制造方法中，所述第二次刻蝕僅用物理方法。
[0023]可選的，在所述的三軸各向異性磁阻的制造方法中，所述第二次刻蝕采用離子束刻蝕工藝，所述離子束刻蝕工藝使用的氣體是氬氣，所述氬氣的流量控制在50SCCM到150SCCM 之間。
[0024]在本發(fā)明提供的三軸各向異性磁阻的制造方法中，通過對(duì)氮化鉭層進(jìn)行分步刻蝕，避免鎳鐵層在氮化鉭刻蝕過程因發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生底切缺陷，同時(shí)能夠保證開口尺寸在后續(xù)刻蝕時(shí)不會(huì)擴(kuò)大，進(jìn)一步的，第二次刻蝕采用了純物理過程的離子束刻蝕工藝，能夠避免所述鎳鐵層在第二次刻蝕過程中產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而避免底切缺陷的發(fā)生，由此提高了三軸各向異性磁阻的良率。
【附圖說明】
[0025]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的三軸各向異性磁阻的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是發(fā)生底切缺陷的三軸各向異性磁阻的掃描電子顯微鏡(SEM)圖；
[0027]圖3是本發(fā)明實(shí)施例的三軸各向異性磁阻的制造方法的工藝流程圖；
[0028]圖4是本發(fā)明實(shí)施例的三軸各向異性磁阻的制造方法中完成步驟一后的器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5是本發(fā)明實(shí)施例的三軸各向異性磁阻的制造方法中完成步驟二后的器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6是本發(fā)明實(shí)施例的三軸各向異性磁阻的制造方法中完成步驟三后的器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖7是本發(fā)明實(shí)施例的三軸各向異性磁阻的制造方法中完成步驟四后的器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖8是本發(fā)明實(shí)施例的三軸各向異性磁阻的制造方法中完成步驟五后的器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖9是本發(fā)明實(shí)施例的三軸各向異性磁阻的制造方法中完成步驟六后的器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提出的三軸各向異性磁阻的制造方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。
[0035]現(xiàn)有的三軸各向異性磁阻在制造過程中容易出現(xiàn)底切缺陷，造成良率下降。發(fā)明人對(duì)此進(jìn)行了深入的研宄，發(fā)現(xiàn)造成現(xiàn)有的三軸各向異性磁阻容易出現(xiàn)底切缺陷的原因在于，鎳鐵層在刻蝕前與刻蝕氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，該化學(xué)反應(yīng)在鎳鐵層中造成凹陷，導(dǎo)致底切缺陷。
[0036]在現(xiàn)有的三軸各向異性磁阻的制造過程中，對(duì)氮化鉭層進(jìn)行刻蝕通常采用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝，反應(yīng)離子刻蝕(RIE)工藝的刻蝕氣體一般為CF4，在完成氮化鉭層的刻蝕之后，鎳鐵層雖然還未開始刻蝕，但是由于鎳鐵層直接暴露在外而與刻蝕氣體(CF4)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使得鎳鐵層出現(xiàn)凹陷，對(duì)后續(xù)鎳鐵層刻蝕的形貌造成了不良影響，進(jìn)而造成底切缺陷。
[0037]綜上，造成現(xiàn)有的三軸各向異性磁阻出現(xiàn)底切缺陷的原因在于，鎳鐵層在刻蝕之前與刻蝕氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成底切缺陷。為了解決上述問題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽巳缦录夹g(shù)方案:
[0038]請(qǐng)參考圖3，其為本發(fā)明實(shí)施例的三軸各向異性磁阻的制造方法的工藝流程圖。如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例的三軸各向異性磁阻的制造方法包括:
[0039]步驟一:提供一襯底；
[0040]步驟