單芯片三軸各向異性磁阻傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，該傳感器包括：基底，其表面位于X方向和Y方向確定的平面內(nèi)，基底的表面具有內(nèi)凹的溝槽；磁通量集中器，位于溝槽的側(cè)壁上；第一介質(zhì)層，填充溝槽并覆蓋磁通量集中器以及基底的表面；位于第一介質(zhì)層上的第一磁傳感器，檢測方向?yàn)樵揦方向；位于第一介質(zhì)層上的第二磁傳感器，檢測方向?yàn)樵揧方向；位于第一介質(zhì)層上的第三磁傳感器，檢測方向落入X方向和Y方向確定的平面內(nèi)；其中，第三磁傳感器和磁通量集中器共同形成了檢測方向?yàn)閆方向的Z方向磁傳感器。本實(shí)用新型的傳感器結(jié)構(gòu)簡單，無需垂直封裝，并且其制造方法和傳統(tǒng)微電子工藝的匹配性好，適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】單芯片三軸各向異性磁阻傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及磁性傳感器技術(shù)，尤其涉及一種單芯片三軸各向異性磁阻傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]各向異性磁阻(AMR)傳感器是現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中的新型磁電阻效應(yīng)傳感器，AMR傳感器正變得日益重要，尤其是在最新的智能手機(jī)，以及汽車產(chǎn)業(yè)中的停車傳感器、角度傳感器、自動制動系統(tǒng)(ABS)傳感器以及胎壓傳感器中得到廣泛應(yīng)用。
[0003]除各向異性磁阻(AMR)傳感器外，磁性傳感器目前的主要技術(shù)分支還有霍爾傳感器、巨磁傳感器(GMR)、隧道結(jié)磁傳感器(TMR)等，但由于AMR傳感器具有比霍爾效應(yīng)傳感器高得多的靈敏度，且技術(shù)實(shí)現(xiàn)上比GMR和TMR更加成熟，因此各向異性磁阻(AMR)傳感器的應(yīng)用比其他磁傳感器的應(yīng)用更加廣泛。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，AMR傳感器需要較多的制作步驟，并且它們較難用傳統(tǒng)微電子的方法被單片集成，使得AMR傳感器系統(tǒng)加工成本比較昂貴。雖有許多研究機(jī)構(gòu)對AMR傳感器的磁性材料層在進(jìn)行研究，但還沒有一種系統(tǒng)的器件結(jié)構(gòu)和制造方法來得到單一芯片上同時(shí)具有X方向、Y方向、Z方向三軸的AMR傳感器器件。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中的常規(guī)方式是將X方向和Y方向的AMR傳感器器件制作在一個(gè)芯片上，而把Z方向的AMR傳感器器件制作在另一個(gè)芯片上；然后在封裝過程中，將Z方向的AMR傳感器器件通過垂直封裝的方法，安裝在具有X方向和Y方向的AMR傳感器器件的基板上。但是，垂直封裝給芯片制造工藝和封裝工藝都帶來了很多技術(shù)難題，難以穩(wěn)定工藝和大批量生產(chǎn)，可靠性也不高。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型要解決的問題是提供一種單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，結(jié)構(gòu)簡單，無需垂直封裝，并且和傳統(tǒng)微電子工藝的匹配性好，適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)，有利于提高產(chǎn)品的可靠性，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用性。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，包括:
[0008]基底，所述基底的表面位于X方向和Y方向確定的平面內(nèi)，該X方向和Y方向相互垂直，所述基底的表面具有內(nèi)凹的溝槽；
[0009]磁通量集中器，位于所述溝槽的側(cè)壁上；
[0010]第一介質(zhì)層，填充所述溝槽并覆蓋所述磁通量集中器以及所述基底的表面；
[0011]位于所述第一介質(zhì)層上的第一磁傳感器，其檢測方向?yàn)樵揦方向；
[0012]位于所述第一介質(zhì)層上的第二磁傳感器，其檢測方向?yàn)樵揧方向；
[0013]位于所述第一介質(zhì)層上的第三磁傳感器，其檢測方向落入所述X方向和Y方向確定的平面內(nèi)；
[0014]其中，所述第三磁傳感器和磁通量集中器共同形成了檢測方向?yàn)閆方向的Z方向磁傳感器，該Z方向與所述X方向和Y方向相互垂直。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第三磁傳感器位于所述第一介質(zhì)層上靠近所述磁通量集中器的一側(cè)。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第三磁傳感器與所述磁通量集中器之間的距離小于等于預(yù)設(shè)距離。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，該預(yù)設(shè)距離為0.3μπι?Ι.Ομπι。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述第一介質(zhì)層用于承載所述第一磁傳感器、第二磁傳感器和第三磁傳感器的表面為平坦表面。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述溝槽的側(cè)壁角度為85度至90度，寬度為2 μ m ~ 3 μ m,2 μ m ?3 μ m。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述磁通量集中器包括位于所述溝槽側(cè)壁上的坡莫合金層，該坡莫合金層的厚度為500埃?1500埃。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述基底包括:
[0022]半導(dǎo)體襯底；
[0023]位于所述半導(dǎo)體襯底上的第二介質(zhì)層，所述溝槽位于所述第二介質(zhì)層內(nèi)。
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述基底包括半導(dǎo)體襯底，所述溝槽位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述溝槽的側(cè)壁上覆蓋有第三介質(zhì)層，所述磁通量集中器位于該第三介質(zhì)層上。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，所述半導(dǎo)體襯底為晶向〈100〉的硅襯底，該硅襯底為本征、N型摻雜或P型摻雜的。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]本實(shí)用新型實(shí)施例的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器中，當(dāng)出現(xiàn)Z方向的外部磁場時(shí)，磁通量集中器會集中外部磁場使之發(fā)生扭曲，即改變了磁通量集中器周圍的磁場方向而產(chǎn)生完全的磁場通量，從而產(chǎn)生水平方向(即X方向和Y方向確定的平面內(nèi))的磁場分量，而鄰近磁通量集中器的第三磁傳感器能夠檢測到該水平方向的磁場分量，因此第三磁傳感器與磁通量集中器共同形成了 Z方向的磁傳感器。而X方向的第一磁傳感器、Y方向的第二磁傳感器與該Z方向的磁傳感器處于同一基底上，從而無需垂直封裝等復(fù)雜工藝即可實(shí)現(xiàn)三軸磁阻傳感器。
[0029]進(jìn)一步而言，本實(shí)用新型實(shí)施例的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器的制造方法與傳統(tǒng)微電子工藝的匹配性很好，適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)，有利于提高產(chǎn)品的可靠性，具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用性。
[0030]另外，本實(shí)用新型實(shí)施例的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器及其制造方法中，基底中的半導(dǎo)體襯底無論是本征的、N型摻雜的還是P型摻雜的都可以適用，對襯底的材料限制很小，例如可以采用〈100〉晶向的硅襯底。此外，本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案可以在同一基底上集成三個(gè)方向的磁傳感器，大大節(jié)約了版圖面積和工藝制造成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器的制造方法的流程示意圖；
[0033]圖3至圖7示出了本實(shí)用新型第一實(shí)施例的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器的制造方法中各步驟對應(yīng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖8是本實(shí)用新型實(shí)施例的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器中的磁通量集中器對磁場的扭曲作用的示意圖；
[0035]圖9至圖10示出了本實(shí)用新型第二實(shí)施例的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器的制造方法中各步驟對應(yīng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖11至圖12示出了本實(shí)用新型第三實(shí)施例的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器的制造方法中各步驟對應(yīng)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0038]參考圖1，本實(shí)施例的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器包括:基底、磁通量集中器2031、第一介質(zhì)層、第一磁傳感器201、第二磁傳感器202、第三磁傳感器2032。
[0039]進(jìn)一步而言，基底的表面位于X方向和Y方向確定的平面內(nèi)，該X方向和Y方向相互垂直，基底的表面具有內(nèi)凹的溝槽。作為一個(gè)非限制性的例子，該基底包括半導(dǎo)體襯底100以及位于半導(dǎo)體襯底100上的第二介質(zhì)層101，該溝槽形成于第二介質(zhì)層101內(nèi)。其中，半導(dǎo)體襯底100可以是常規(guī)半導(dǎo)體加工工藝中任何適當(dāng)?shù)囊r底類型，第二介質(zhì)層101可以是常規(guī)半導(dǎo)體加工工藝中任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)材料。
[0040]例如，以圖1所示的實(shí)例為例，該半導(dǎo)體襯底100可以是晶向〈100〉的硅襯底，其摻雜類型不限，可以是本征的、N型摻雜的或P型摻雜的；第二介質(zhì)層101的材料為氧化硅。第二介質(zhì)層101的厚度可以是25000A?35000A.,
[0041]溝槽的延伸方向垂直于X方向和Y方向確定的平面，其側(cè)壁與X方向和Y方向確定的平面垂直或成預(yù)設(shè)的角度。優(yōu)選地，該溝槽的側(cè)壁角度為85度至90度，溝槽的寬度為
2μ m ~ 3 μ m,2 μ m ?3 μ m。
[0042]另外，在其他具體實(shí)施例中，該基底也可以僅包含半導(dǎo)體襯底100，溝槽直接形成在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)。
[0043]磁通量集中器2031位于溝槽的側(cè)壁上。該磁通量集中器2031可以坡莫合金層，該坡莫合金層至少覆蓋在溝槽的側(cè)壁上，另外還可以延伸至溝槽的底部以及第二介質(zhì)層101的表面上。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例中，該坡莫合金層的材料具體為Nia8tlFea2tl,其厚度為500埃?1500埃。
[0044]第一介質(zhì)層填充溝槽，覆蓋磁通量集中器2031并覆蓋第二介質(zhì)層101的表面。進(jìn)一步而言，本實(shí)施例中的第一介質(zhì)層包括氧化娃層103、氮化娃層104以及氧化娃層105,其中，氧化硅層103覆蓋磁通量集中器2031并覆蓋第二介質(zhì)層101的表面；氮化硅層104覆蓋氧化硅層103 ;氧化硅層105填充該溝槽并覆蓋氧化硅層103。
[0045]優(yōu)選地，該氧化硅層105具有平坦的表面，例如可以采用化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)或者回刻工藝進(jìn)行平坦化。其中，氧化硅層104可以作為化學(xué)機(jī)械拋光或者回刻的終點(diǎn)檢測層。
[0046]當(dāng)然，在其他具體實(shí)施例中，第一介質(zhì)層也可以僅包括單一的介質(zhì)材料。例如僅采用氧化硅層來填充溝槽、覆蓋磁通量集中器2031以及第二介質(zhì)層101的表面。
[0047]第一磁傳感器201、第二磁傳感器202和第三磁傳感器2032位于第一介質(zhì)層上，以圖1為例，具體而言,位于氧化娃層105上。該第一磁傳感器201、第二磁傳感器202和第三磁傳感器2032可以是常規(guī)的各向異性磁阻傳感器。其中，第一磁傳感器201的檢測方向?yàn)閄方向，第二磁傳感器202的檢測方向?yàn)閅方向，第三磁傳感器2032的檢測方向落入X方向和Y方向確定的平面內(nèi)，也就是位于氧化娃層105的表面內(nèi)。
[0048]第三磁傳感器2032鄰近磁通量集中器2031，例如，第三磁傳感器2032在氧化硅層105上位于靠近磁通量集中器2031的一側(cè)。第三磁傳感器2032與磁通量集中器2031之間的距離D小于預(yù)設(shè)距離，該距離D指的是水平方向的距離，也就是X方向和Y方向確定的平面內(nèi)的距離。
[0049]該預(yù)設(shè)距離為第三磁傳感器2032檢測到磁通量集中器2031產(chǎn)生的水平(也即X方向和Y方向確定的平面)磁場分量的最大距離。優(yōu)選地，該距離D為0.3 μ m?1.0 μ m,更加優(yōu)選地，該距離D為0.3 μ m?0.8 μ m。
[0050]進(jìn)一步而言，磁通量集中器2031和第三磁傳感器2032共同形成了檢測方向?yàn)閆方向的Z方向傳感器203。
[0051]結(jié)合圖1和圖8，當(dāng)出現(xiàn)Z方向的外部磁場時(shí)，磁通量集中器2031會集中外部磁場使之發(fā)生扭曲，即改變了磁通量集中器2031周圍的磁場方向，產(chǎn)生水平方向(也即X方向和Y方向確定的平面內(nèi))的磁場分量。第三磁傳感器2032鄰近該磁通量集中器2031，且在適當(dāng)?shù)木嚯x范圍內(nèi)，因此能夠檢測到該水平方向的磁場分量。由此，磁通量集中器2031和第三磁傳感器2032配合，實(shí)現(xiàn)了 Z方向的磁場檢測。
[0052]本實(shí)用新型還提供了單芯片三軸各向異性磁阻傳感器的制造方法，下面結(jié)合不同的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0053]第一實(shí)施例
[0054]參考圖1，該單芯片三軸各向異性磁阻傳感器的制造方法包括:
[0055]步驟SI I，提供基底，所述基底的表面位于X方向和Y方向確定的平面內(nèi)，該X方向和Y方向相互垂直；
[0056]步驟S12，對所述基底的表面進(jìn)行刻蝕，以在所述基底中形成溝槽；
[0057]步驟S13，在所述溝槽的側(cè)壁上形成磁通量集中器；
[0058]步驟S14，形成第一介質(zhì)層，該第一介質(zhì)層填充所述溝槽并覆蓋所述磁通量集中器以及所述基底的表面；
[0059]步驟S15，在所述第一介質(zhì)層上形成第一磁傳感器、第二磁傳感器和第三磁傳感器，該第一磁傳感器的檢測方向?yàn)樵揦方向，該第二磁傳感器的檢測方向?yàn)樵揧方向，該第三磁傳感器的檢測方向落入所述X方向和Y方向確定的平面內(nèi)，其中，所述第三磁傳感器和磁通量集中器共同形成了檢測方向?yàn)閆方向的Z方向磁傳感器，該Z方向與所述X方向和Y方向相互垂直。
[0060]下面結(jié)合附圖對各個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0061 ] 參考圖3，提供基底，該基底的表面位于X方向和Y方向確定的平面內(nèi)，該X方向和Y方向相互垂直。在第一實(shí)施例中，該基底包括半導(dǎo)體襯底100和位于半導(dǎo)體襯底100上的第二介質(zhì)層101。
[0062]其中，半導(dǎo)體襯底100可以是常規(guī)半導(dǎo)體加工工藝中任何適當(dāng)?shù)囊r底類型，第二介質(zhì)層101可以是常規(guī)半導(dǎo)體加工工藝中任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)材料。例如，該半導(dǎo)體襯底100可以是晶向〈100〉的硅襯底，其摻雜類型不限，可以是本征的、N型摻雜的或P型摻雜的；第二介質(zhì)層101的材料為氧化硅。第二介質(zhì)層101的厚度可以是25000A--35000A。第二介質(zhì)層101的形成方法可以是熱氧化或者化學(xué)氣相沉積(CVD)等。
[0063]參考圖4，對第二介質(zhì)層101進(jìn)行刻蝕，在其中形成溝槽102。例如，可以通過微電子加工工藝中常規(guī)的光刻和刻蝕工藝來形成溝槽102，刻蝕工藝?yán)缈梢允堑入x子刻蝕或反應(yīng)離子刻蝕。溝槽102的延伸方向垂直于X方向和Y方向確定的平面。該溝槽102的側(cè)壁角度優(yōu)選為85度至90度，溝槽102的寬度為2 μ m?3 μ m，溝槽102的深度為2 μ m?
3μ m0
[0064]參考圖5，在溝槽102的側(cè)壁形成磁通量集中器2031。進(jìn)一步而言，可以采用磁控濺射工藝沉積磁通量集中器2031的金屬層，該金屬層例如為坡莫合金層，其材料優(yōu)選為Ni0.80Fe0.20,其厚度優(yōu)選為500埃?1500埃，濺射溫度優(yōu)選為低于350°C;然后用常規(guī)微電子集成電路加工工藝中的光刻和刻蝕工藝對形成的金屬層進(jìn)行圖案化，該刻蝕工藝可以是等離子刻蝕，也可以是離子銑，從而在溝槽102內(nèi)形成磁通量集中器2031。該磁通量集中器2031至少覆蓋溝槽102的單側(cè)側(cè)壁，其延伸方向大體上是沿垂直方向或者說X方向的。另夕卜，該磁通量集中器2031還可以延伸至溝槽102的底部以及第二介質(zhì)層101的表面上。
[0065]參考圖6，沉積氧化硅層103，其形成方法例如可以是等離子化學(xué)氣相沉積，該氧化硅層103覆蓋磁通量集中器2031以及第二介質(zhì)層101的表面，該氧化硅層103的厚度例如為1000埃?2000埃；之后再沉積氮化硅層104，其形成方法例如可以是等離子化學(xué)氣相沉積，該氮化硅層104覆蓋氧化硅層103，該氮化硅層104的厚度可以為1000埃?2000埃。
[0066]參考圖7，沉積氧化硅層105，其形成方法例如可以是等離子化學(xué)氣相沉積，該氧化硅層105填充該溝槽，并覆蓋氮化硅層104，該氧化硅層105的厚度例如為10000埃?15000埃；之后，可以對氧化硅層105的表面進(jìn)行平坦化，平坦化工藝?yán)缈梢允腔瘜W(xué)機(jī)械拋光(CMP)或微電子加工工藝中常規(guī)的回刻工藝。該氮化硅層104可以作為化學(xué)機(jī)械拋光或者回刻的終點(diǎn)檢測層。
[0067]第一實(shí)施例中，氧化硅層103、氮化硅層104以及氧化硅層105共同構(gòu)成了第一介質(zhì)層。但本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，也可以直接采用氧化硅層105填充溝槽以及覆蓋磁通量集中器2031和第二介質(zhì)層101的表面,也即，該第一介質(zhì)層可以僅包含氧化娃層105。
[0068]之后參考圖1，在氧化娃層105上形成第一磁傳感器201、第二磁傳感器202和第三磁傳感器2032。其中，第一磁傳感器201的檢測方向?yàn)閄方向，第二磁傳感器202的檢測方向?yàn)閅方向，第三磁傳感器2032的檢測方向落在X方向和Y方向確定的平面內(nèi)，也就是可以是任意的水平方向。第三磁傳感器2032和磁通量集中器2031共同形成了 Z方向磁傳感器203,該Z方向磁傳感器203的檢測方向沿Z方向，該Z方向垂直于X方向和Y方向。
[0069]其中，第一磁傳感器201、第二磁傳感器202和第三磁傳感器2032可以是各向異性磁阻傳感器，其形成方法可以是常規(guī)的AMR傳感器的制造工藝。
[0070]進(jìn)一步而言，第三磁傳感器3032鄰近磁通量集中器2031，例如在氧化硅層105上，可以位于靠近磁通量集中器2031的一側(cè)。第三磁傳感器2032與磁通量集中器2031之間的距離D小于預(yù)設(shè)距離，該距離D指的是水平方向的距離，也就是X方向和Y方向確定的平面內(nèi)的距離。該預(yù)設(shè)距離為第三磁傳感器2032檢測到磁通量集中器2031產(chǎn)生的水平(也即X方向和Y方向確定的平面)磁場分量的最大距離。優(yōu)選地，該距離D為0.3 μ m?1.0 μ m,更加優(yōu)選地，該距離D為0.3 μ m?0.8 μ m。如果該距離D大于1.0 μ m，磁通量集中器2031產(chǎn)生的水平方向的磁場分量在第三磁傳感器2032處將非常弱，難以檢測到該分量，影響整個(gè)三軸傳感器器件的靈敏度。
[0071]結(jié)合圖1和圖8，當(dāng)出現(xiàn)Z方向的外部磁場時(shí)，磁通量集中器2031會集中外部磁場使之發(fā)生扭曲，即改變了磁通量集中器2031周圍的磁場方向，產(chǎn)生水平方向(也即X方向和Y方向確定的平面內(nèi))的磁場分量。第三磁傳感器2032鄰近該磁通量集中器2031，且在適當(dāng)?shù)木嚯x范圍內(nèi)，因此能夠檢測到該水平方向的磁場分量。由此，磁通量集中器2031和第三磁傳感器2032配合，實(shí)現(xiàn)了 Z方向的磁場檢測。
[0072]第二實(shí)施例
[0073]參考圖9，提供基底，該基底僅包含半導(dǎo)體襯底300。該半導(dǎo)體襯底300可以是各種常規(guī)的半導(dǎo)體襯底，例如可以是晶向〈100〉的硅襯底，其摻雜類型不限，可以是本征的、N型摻雜的或P型摻雜的。
[0074]在半導(dǎo)體襯底300上形成氧化硅層301，該氧化硅層301的形成方法可以是熱氧化或化學(xué)氣相沉積(CVD)，其厚度可以為I O(X)A?3000A之間。
[0075]之后，可以通過微電子加工工藝中常規(guī)的光刻和刻蝕方法，對氧化硅層301和半導(dǎo)體襯底300進(jìn)行深槽刻蝕，刻蝕工藝?yán)缈梢允堑入x子刻蝕或反應(yīng)離子刻蝕，產(chǎn)生延伸方向垂直于半導(dǎo)體襯底300表面的溝槽，該溝槽的寬度可以在2 μ m?3 μ m之間，深度可以在2μπι?3μπι之間。用此方法，產(chǎn)生的溝槽的側(cè)壁基本上垂直于半導(dǎo)體襯底300的表面，也就是大體上是沿Z方向的。
[0076]刻蝕形成溝槽之后，可以將氧化硅層301去除。
[0077]參考圖10，形成第三介質(zhì)層302，該第三介質(zhì)層302覆蓋溝槽的側(cè)壁、底部，并覆蓋半導(dǎo)體襯底300的表面。該第三介質(zhì)層302例如可以是氧化硅層，其形成方法例如可以是熱氧化或等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD)。該第三介質(zhì)層302的厚度可以是2000埃?3000 埃。
[0078]之后，可以在溝槽的側(cè)壁上形成磁通量集中器，該磁通量集中器可以位于溝槽的單側(cè)側(cè)壁上。形成磁通量集中器的方法以及后續(xù)的制造過程與第一實(shí)施例類似，請參考圖5至圖7以及圖1，及其相關(guān)描述。
[0079]第三實(shí)施例
[0080]參考圖11，提供基底，該基底僅包含半導(dǎo)體襯底400。該半導(dǎo)體襯底400可以是各種常規(guī)的半導(dǎo)體襯底，例如可以是晶向〈100〉的硅襯底，其摻雜類型不限，可以是本征的、N型摻雜的或P型摻雜的。
[0081]在半導(dǎo)體襯底340上形成氧化硅層401，該氧化硅層401的形成方法可以是熱氧化或化學(xué)氣相沉積(CVD)，其厚度可以為100A?3000A之間。
[0082]之后，可以通過微電子加工工藝中常規(guī)的光刻和刻蝕方法，對氧化硅層401進(jìn)行圖形化，形成溝槽的圖形；之后，可以采用圖形化后的氧化硅層401作為掩膜，對半導(dǎo)體襯底400進(jìn)行濕法刻蝕，例如，可以利用5?20%的四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液對硅襯底進(jìn)行腐蝕，得到具有適當(dāng)角度的溝槽。
[0083]之后，可以將氧化硅層401去除。
[0084]參考圖12，形成第三介質(zhì)層402，該第三介質(zhì)層402覆蓋溝槽的側(cè)壁、底部，并覆蓋半導(dǎo)體襯底400的表面。該第三介質(zhì)層402例如可以是氧化硅層，其形成方法例如可以是熱氧化或等離子體增強(qiáng)型化學(xué)氣相沉積(PECVD)。該第三介質(zhì)層402的厚度可以是2000埃?3000 埃。
[0085]之后，可以在溝槽的側(cè)壁上形成磁通量集中器，該磁通量集中器可以位于溝槽的單側(cè)側(cè)壁上。形成磁通量集中器的方法以及后續(xù)的制造過程與第一實(shí)施例類似，請參考圖5至圖7以及圖1，及其相關(guān)描述。
[0086]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非對本實(shí)用新型作任何形式上的限制。因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，只是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所做的任何簡單的修改、等同的變換，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，其特征在于，包括: 基底，所述基底的表面位于X方向和Y方向確定的平面內(nèi)，該X方向和Y方向相互垂直，所述基底的表面具有內(nèi)凹的溝槽； 磁通量集中器，位于所述溝槽的側(cè)壁上； 第一介質(zhì)層，填充所述溝槽并覆蓋所述磁通量集中器以及所述基底的表面； 位于所述第一介質(zhì)層上的第一磁傳感器，其檢測方向?yàn)樵揦方向； 位于所述第一介質(zhì)層上的第二磁傳感器，其檢測方向?yàn)樵揧方向； 位于所述第一介質(zhì)層上的第三磁傳感器，其檢測方向落入所述X方向和Y方向確定的平面內(nèi)； 其中，所述第三磁傳感器和磁通量集中器共同形成了檢測方向?yàn)閆方向的Z方向磁傳感器,該Z方向與所述X方向和Y方向相互垂直。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，其特征在于，所述第三磁傳感器位于所述第一介質(zhì)層上靠近所述磁通量集中器的一側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，其特征在于，所述第三磁傳感器與所述磁通量集中器之間的距離小于等于預(yù)設(shè)距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，其特征在于，該預(yù)設(shè)距離為 0.3 μ m ?1.0 μ m。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，其特征在于，所述第一介質(zhì)層用于承載所述第一磁傳感器、第二磁傳感器和第三磁傳感器的表面為平坦表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，其特征在于，所述溝槽的側(cè)壁角度為85度至90度，寬度為2 μ m?3 μ m，深度為2 μ m?3 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，其特征在于，所述磁通量集中器包括位于所述溝槽側(cè)壁上的坡莫合金層，該坡莫合金層的厚度為500埃?1500埃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，其特征在于，所述基底包括: 半導(dǎo)體襯底； 位于所述半導(dǎo)體襯底上的第二介質(zhì)層，所述溝槽位于所述第二介質(zhì)層內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，其特征在于，所述基底包括半導(dǎo)體襯底，所述溝槽位于所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，其特征在于，所述溝槽的側(cè)壁上覆蓋有第三介質(zhì)層，所述磁通量集中器位于該第三介質(zhì)層上。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底為晶向〈100〉的硅襯底，該硅襯底為本征、N型摻雜或P型摻雜的。
【文檔編號】H01L43/12GK203932117SQ201420356614
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】聞永祥, 范偉宏, 王平, 劉琛, 季鋒, 鄒光祎 申請人:杭州士蘭集成電路有限公司