[发明专利]用于TMR磁传感器的底部引线化学机械平坦化

说明书

公开一种包括隧穿磁阻(TMR)传感器的惠斯通电桥阵列及一种制造方法。用于所述TMR传感器的底部引线不仅由于化学机械平坦化(CMP)并且还由于从多个层形成所述底部引线而因此具有极小表面粗糙度。所述多个层至少包含底部第一金属层及安置在所述第一金属层上的顶部第二金属层。所述第二金属层通常具有低于所述第一金属层的表面粗糙度。另外，所述第二金属层具有较慢抛光速率。因此，不仅所述第二金属层缩减了所述表面粗糙度，而且所述较慢抛光速率还使得能够将顶部第二金属膜抛光到小于或等于约2埃的非常精密的表面粗糙度。

相关申请案的交叉引用

本申请案要求2019年12月30日提交的美国申请案第16/730,771号的优先权，所述美国申请案要求2019年8月23日提交的美国临时专利申请案第62/891,154号的优先权和权益，所述美国申请案和所述美国临时专利申请案均特此以全文引用的方式并入。

技术领域

本公开的实施例大体上涉及一种惠斯通电桥阵列(Wheatstone bridge array)及其制造方法。

背景技术

惠斯通电桥是电路，其用于通过平衡电桥电路的两个支脚来测量未知电阻，所述两个支脚中的一个支脚包含未知组件。惠斯通电路相较于简单的分压器提供极准确的测量。

惠斯通电桥包含多个电阻器，所述电阻器尤其近来包含磁性材料，例如磁传感器。磁传感器可包含霍尔效应(Hall effect)磁传感器、各向异性磁阻传感器(AMR)、巨磁阻(GMR)传感器及隧穿磁阻(TMR)传感器。TMR传感器相较于其它磁传感器具有非常高的灵敏度。

TMR传感器的可靠性和性能决定了磁阻响应。各种因素都会影响TMR传感器的可靠性和性能，例如TMR传感器的材料，且更重要的是，会影响制造TMR传感器的方法。举例来说，虽然可以使用完全相同的材料来制造两个不同的TMR传感器，但TMR传感器将由于不同制造工艺而具有不同可靠性和性能。

因此，所属领域中需要提供良好可靠性和性能的TMR传感器及其制造方法。

发明内容

公开一种包括隧穿磁阻(TMR)传感器的惠斯通电桥阵列及一种制造方法。用于TMR传感器的底部引线不仅由于化学机械平坦化(CMP)并且还由于从多个层形成底部引线而因此具有极小表面粗糙度。多个层至少包含底部第一金属层及安置在第一金属层上的顶部第二金属层。第二金属层通常具有低于第一金属层的表面粗糙度。另外，第二金属层具有较慢抛光速率。因此，不仅第二金属层缩减了表面粗糙度，而且较慢抛光速率还使得能够将顶部第二金属膜抛光到小于或等于约2埃的非常精密的表面粗糙度。

在一个实施例中，一种TMR传感器装置包括：衬底；底部引线，其安置于衬底上方，底部引线通过CMP工艺形成；TMR传感器堆叠，其耦合到底部引线；及顶部引线，其耦合到TMR传感器堆叠。

在另一实施例中，一种制造TMR传感器装置的方法包括：在衬底上方形成底部引线，其中所述形成包含：在衬底上方沉积第一导电材料；在第一导电材料上沉积第二导电材料，其中第一导电材料和第二导电材料是不同的；在底部引线上方沉积光致抗蚀剂层；选择性地去除底部引线的一部分；邻近剩余的底部引线沉积电绝缘材料；在电绝缘材料上沉积CMP终止层；对底部引线执行CMP工艺；在底部引线上方形成TMR传感器堆叠；及在TMR传感器堆叠上方形成顶部引线。

在另一实施例中，一种用于制造底部引线的方法包括：将交替的导电材料层沉积到衬底上以产生底部引线堆叠；在底部引线堆叠的顶部上沉积CMP惰性金属膜层；围绕底部引线堆叠沉积外部绝缘材料；在外部绝缘材料的顶部上沉积CMP终止层；及使用抛光浆料对CMP惰性金属膜执行CMP工艺。

附图说明