[发明专利]提升磁材料性能的方法、磁传感装置的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体工艺技术领域，涉及一种提升磁材料性能的方法，尤其涉及一种磁传感装置的制备方法。

背景技术

磁传感器的性能与磁材料的性能直接关联，以各向异性磁阻材料和器件（AMR）为例，AMR器件的灵敏度与AMR材料的各向异性磁阻dR/R值等性能有密切联系，如何提升AMR材料的性能（如dR/R值）对于提升器件的性能具有重要的意义。

在磁传感器的应用中，一般情况下，磁材料层的厚度较薄，如在50纳米以下，当材料厚度减薄至此，材料的性能就与磁性材料的上下界面具有很强的关系，比如上下界面在热过程中的扩散造成磁材料组份的漂移，与磁材料直接接触的基底与保护层（电极）和磁材料薄膜的晶格不匹配也会产生应力，从而影响磁材料薄膜性能，因此从这些角度要求器件有较好的基底与保护层（电极），减少原子扩散、降低应力。然而，基底与保护层（电极）材料的调整多会影响制备条件、刻蚀条件、引入新的污染等，所以又将大幅度影响工艺的开发，目前还没有比较好的提升磁材料性能的方法。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的磁传感装置的制备方法，以提升磁传感装置中磁材料的磁性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种提升磁材料性能的方法，可提升AMR等磁材料磁性能的目的的同时又不大幅影响器件制造工艺，不引入新的工艺，不影响器件的性能。

此外，本发明还提供一种磁传感装置的制备方法，可提升AMR等磁材料磁性能的目的的同时又不大幅影响器件制造工艺，不引入新的工艺，不影响器件的性能。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种提升磁材料性能的方法，所述方法包括：

在基底上依次沉积多层绝缘介质层，其中，最后沉积的一层绝缘介质层厚度小于50纳米，具有非晶结构，在该介质层上设置磁材料，通过上述最后一层绝缘介质层与磁材料接触提升材料磁性能。

作为本发明的一种优选方案，所述方法还包括在磁材料薄膜上设立一层或者多层的保护层材料，与磁材料直接接触的保护层材料具有比磁材料更高的电阻率或者具有非晶的结构。

作为本发明的一种优选方案，在多层保护层材料应用情况下，与磁材料薄膜直接接触的保护层材料的电阻率高于其他层保护层的电阻率。

作为本发明的一种优选方案，最后沉积的一层绝缘介质层的厚度在1纳米到40纳米之间。

作为本发明的一种优选方案，与磁性材料直接接触的保护层厚度在0.1纳米到10纳米之间。

一种磁传感装置的制备方法，所述制备方法包括：

在基底上依次沉积多层绝缘介质层，其中，最后沉积的一层绝缘介质层厚度小于50纳米，具有非晶结构，在该绝缘介质层上设置磁材料，通过上述最后一层绝缘介质层与磁材料接触提升材料磁性能。

作为本发明的一种优选方案，所述方法还包括在磁材料薄膜上设立一层或者多层的保护层材料，与磁材料直接接触的保护层材料具有比磁材料更高的电阻率或者具有非晶的结构。

作为本发明的一种优选方案，在多层保护层材料应用情况下，与磁材料薄膜直接接触的保护层材料的电阻率高于其他层保护层的电阻率。

作为本发明的一种优选方案，最后沉积的一层绝缘介质层的厚度在1纳米到40纳米之间。

作为本发明的一种优选方案，与磁性材料直接接触的保护层厚度在0.1纳米到10纳米之间。

作为本发明的一种优选方案，所述制备方法用以制备两轴传感装置，所述方法具体包括如下步骤：

步骤S101、在基底上沉积第一绝缘介质材料，形成第一绝缘介质层；

步骤S102、在所述第一绝缘介质层上再次沉积一层或多层绝缘介质材料，各层绝缘介质材料与第一绝缘介质材料相同或不同，本步骤中沉积的绝缘介质材料厚度少于100纳米；

步骤S103、在步骤S102中最后沉积的绝缘介质材料上沉积磁材料层,磁材料为AMR或GMR或TMR材料，为单层或者多层结构；

步骤S104、在磁材料层上沉积保护层材料；

步骤S105、在磁场中进行退火，气氛为氮气或惰性气体，或为真空；

步骤S106、用光刻工艺等方法在上述基底上形成磁传感装置的图形；

步骤S107、填充绝缘介质材料，必要时采用化学机械抛光进行平坦化；

步骤S108、制造通孔和电极。

作为本发明的一种优选方案，步骤S101中，沉积的第一绝缘介质材料为氧化硅或正硅酸乙酯TEOS或HDP；