[发明专利]三轴各向异性磁阻的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，特别涉及一种三轴各向异性磁阻的制造方法。

背景技术

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical Systems，简称MEMS)技术是近年来高速发展的一项高新技术，利用MEMS技术制成的MEMS器件是将微型构件、微型传感器、微型执行器和相应的处理电路集成于一整体单元的微型器件或微型系统，尺寸通常在微米(micro)级或纳米(nanotechnology)级。

其中，三轴各向异性磁阻(3D-AMR)是一种利用镍铁(NiFe)材料的各向异性磁阻(AMR，anisotropic magneto resistive)效应制造的微机电系统(AMR MEMS)，其灵敏度高，热稳定性好，材料成本低，而且制备工艺简单，已经得到了广泛的应用。

请参考图1，其为现有技术的三轴各向异性磁阻的结构示意图。如图1所示，现有的三轴各向异性磁阻100包括衬底10，形成于所述衬底10上的镍铁层12，形成于所述镍铁层12上的氮化钽层14，形成于所述氮化钽层14上的氮化硅层16，以及形成于所述氮化硅层16和氮化钽层14中的沟槽18。

制作所述三轴各向异性磁阻100的主要工艺流程如下：首先，提供一衬底11，在所述衬底10上依次形成镍铁层12、氮化钽层14和氮化硅层16；然后，在所述氮化硅层16上涂布光刻胶(图中未示出)并对所述氮化硅层16进行光刻和刻蚀；随后，以刻蚀后的氮化硅层为硬掩膜对所述氮化钽层14进行刻蚀，以形成沟槽18，所述沟槽18底下保留部分氮化钽层14；最后，通过灰化和湿法清洗去除光刻胶。其中，氮化钽刻蚀一般通过氮化硅过刻蚀实现。也就是说，氮化钽刻蚀和氮化硅刻蚀是在同一工艺中完成的，氮化钽刻蚀和氮化硅刻蚀的工艺条件相同。

请继续参考图1，所述沟槽18底下保留的氮化钽层14的厚度d，即所述氮化钽层14的刻蚀保留厚度对于所述三轴各向异性磁阻100的良率而言非常关键，因此需要进行严格管控。

然而，在实际制造过程中发现所述氮化钽层14的刻蚀保留厚度并不均匀，使得现有的三轴各向异性磁阻100的良率不稳定。为了提高三轴各向异性磁阻的良率稳定性，本领域技术人员一直在寻找导致所述氮化钽层14刻蚀保留厚度不均匀的原因及其解决方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种三轴各向异性磁阻的制造方法，以解决现有的三轴各向异性磁阻中氮化钽层的刻蚀保留厚度不均匀，导致三轴各向异性磁阻的良率稳定性差的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种三轴各向异性磁阻的制造方法，所述三轴各向异性磁阻的制造方法包括：

提供一衬底；

在所述衬底上依次形成镍铁层、氮化钽层和氮化硅层；

对所述氮化硅层进行光刻和刻蚀以形成图形化的硬掩膜层；

对形成图形化的硬掩膜层的三轴各向异性磁阻进行灰化；以及

利用所述图形化的硬掩膜层对所述氮化钽层进行刻蚀以形成沟槽。

可选的，在所述的三轴各向异性磁阻的制造方法中，所述镍铁层的厚度范围在100埃到300埃之间。

可选的，在所述的三轴各向异性磁阻的制造方法中，所述氮化钽层的原始厚度在500埃到1500埃之间，所述氮化钽层的最终厚度在300埃到1300埃之间。

可选的，在所述的三轴各向异性磁阻的制造方法中，所述氮化硅层的厚度范围在2000埃到3000埃之间。

可选的，在所述的三轴各向异性磁阻的制造方法中，所述氮化硅层是通过化学气相沉积工艺形成的。

可选的，在所述的三轴各向异性磁阻的制造方法中，所述镍铁层和氮化钽层均是通过物理气相沉积工艺形成的。

可选的，在所述的三轴各向异性磁阻的制造方法中，对所述氮化硅层进行刻蚀采用反应离子刻蚀工艺。

可选的，在所述的三轴各向异性磁阻的制造方法中，对所述氮化钽层进行刻蚀的刻蚀工艺仅用物理方法。

可选的，在所述的三轴各向异性磁阻的制造方法中，对所述氮化钽层进行刻蚀采用离子束刻蚀工艺，所述离子束刻蚀工艺使用的气体是氩气，所述氩气的流量控制在50SCCM到150SCCM之间。

可选的，在所述的三轴各向异性磁阻的制造方法中，所述离子束刻蚀工艺的刻蚀速率为400埃/分钟。