具有斜面的襯底結(jié)構(gòu)、磁阻傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有斜面的襯底結(jié)構(gòu)、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)中新型磁電阻效應(yīng)傳感器，其正變得日益重要，尤其是在智能手機(jī)中的電子羅盤和汽車產(chǎn)業(yè)傳感器中的停車傳感器、角度傳感器、ABS(自動(dòng)制動(dòng)系統(tǒng))傳感器以及胎壓傳感器等方面得到應(yīng)用。除各向異性磁阻(AMR)傳感器夕卜，磁性傳感器目前主要技術(shù)還有霍爾效應(yīng)傳感器、巨磁阻(GMR)傳感器、隧道磁阻(TMR)傳感器，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傳感器更加成熟，因此各向異性磁阻(AMR)傳感器應(yīng)用比其他磁傳感器應(yīng)用更加廣泛。
[0003]目前的AMR傳感器的X軸、Y軸、Z軸各自獨(dú)立形成，然后再封裝在一起，需要較多的制作步驟，使得AMR傳感器系統(tǒng)加工成本比較昂貴。為此，申請?zhí)枮?01510567197.1的中國專利申請?zhí)岢隽艘环N單芯片三軸各向異性磁阻傳感器制作方法，在襯底中形成具有傾斜斜面的凹槽，并在所述凹槽的斜面上形成Z軸磁阻條和Z軸短路電極，在所述襯底的平面上形成X、Y軸磁阻條和X、Y軸短路電極，如此將X、Y、Z軸磁感測元件集成在一個(gè)芯片上，結(jié)構(gòu)簡單，Z軸磁感測元件無需垂直封裝，易于制造，成本較低，并且和傳統(tǒng)的微電子工藝兼容性好，適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)，具有廣泛的應(yīng)用性。然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在襯底中形成具有傾斜斜面的凹槽后，由于凹槽的斜面與底壁交界處較為尖銳，在后續(xù)進(jìn)行光刻工藝過程中，凹槽斜面與底壁交界處光刻膠很厚，影響器件后續(xù)層次的圖形化，無法得到穩(wěn)定的重復(fù)的圖形。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有斜面的襯底結(jié)構(gòu)、磁阻傳感器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中凹槽的斜面與底壁交界處較為尖銳，影響器件后續(xù)層次的圖形化的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種具有斜面的襯底結(jié)構(gòu)，包括:
[0006]襯底；
[0007]形成于所述襯底中的凹槽和/或凸臺；以及
[0008]經(jīng)過退火回流的硼磷硅玻璃或經(jīng)過退火回流的磷硅玻璃，所述硼磷硅玻璃或磷硅玻璃覆蓋所述襯底和凹槽表面和/或所述襯底以及凸臺表面。
[0009]可選的，在所述的具有斜面的襯底結(jié)構(gòu)中，所述硼磷硅玻璃中硼的濃度為2%?8%，磷的濃度為2%?8%。
[0010]可選的，在所述的具有斜面的襯底結(jié)構(gòu)中，所述磷硅玻璃中磷的濃度為2%?8%。
[0011]可選的，在所述的具有斜面的襯底結(jié)構(gòu)中，所述凹槽的側(cè)壁的傾斜角度為35°?65。。
[0012]可選的，在所述的具有斜面的襯底結(jié)構(gòu)中，所述凸臺的側(cè)壁的傾斜角度為35°?65。。
[0013]本實(shí)用新型還提供一種磁阻傳感器，包括:
[0014]襯底，包括X軸區(qū)域、Y軸區(qū)域、Z軸區(qū)域；
[0015]形成于所述襯底的Z軸區(qū)域上的凹槽和/或凸臺；
[0016]經(jīng)過退火回流的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層覆蓋所述襯底和凹槽表面和/或所述襯底以及凸臺表面；
[0017]磁阻條，包括形成于所述X軸區(qū)域上的X軸磁阻條、形成于所述Y軸區(qū)域上的Y軸磁阻條、以及形成于所述凹槽和/或凸臺至少一個(gè)側(cè)壁上的Z軸磁阻條。
[0018]可選的，在所述的磁阻傳感器中，還包括:
[0019]短路電極，包括形成于所述X軸磁阻條上并與其交叉的X軸短路電極、形成于所述Y軸磁阻條上并與其交叉的Y軸短路電極、以及形成于所述Z軸磁阻條上并與其交叉的Z軸短路電極；
[0020]金屬連線，包括連接相鄰的X軸磁阻條的X軸金屬連線、連接相鄰的Y軸磁阻條的Y軸金屬連線以及連接相鄰的Z軸磁阻條的Z軸金屬連線；
[0021]隔離層，形成于所述短路電極、金屬連線以及絕緣層上，所述隔離層中形成有通孔；
[0022]置位-復(fù)位電流帶，形成于所述隔離層上并垂直于所述X軸磁阻條、Y軸磁阻條和Z軸磁阻條；以及
[0023]鈍化層，形成于所述隔離層上，所述鈍化層中形成有暴露所述置位-復(fù)位電流帶的壓焊窗口。
[0024]可選的，在所述的磁阻傳感器中，所述硼磷硅玻璃中硼的濃度為2%?8%，磷的濃度為2%?8%。
[0025]可選的，在所述的磁阻傳感器中，所述磷硅玻璃中磷的濃度為2%?8%。
[0026]可選的，在所述的磁阻傳感器中，所述凹槽的側(cè)壁的傾斜角度為35°?65°。
[0027]可選的，在所述的磁阻傳感器中，所述凸臺的側(cè)壁的傾斜角度為35°?65°。
[0028]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型提出了一種具有斜面的襯底結(jié)構(gòu)以及包含該襯底結(jié)構(gòu)的磁阻傳感器，所述具有斜面的襯底結(jié)構(gòu)包括襯底、形成于所述襯底上的凹槽和/或凸臺以及經(jīng)過退火回流的硼磷硅玻璃或經(jīng)過退火回流的磷硅玻璃，所述硼磷硅玻璃或磷硅玻璃覆蓋所述襯底和凹槽表面和/或所述襯底以及凸臺表面。經(jīng)過退火回流的硼磷硅玻璃或磷硅玻璃將使斜面變得平緩，有助于后續(xù)在斜面上形成Z軸磁阻條，為單芯片的三軸磁阻傳感器的制造提供了可行性。
【附圖說明】
[0029]為了更好的說明本實(shí)用新型的內(nèi)容，以下結(jié)合附圖對實(shí)施例做簡單的說明。附圖是本實(shí)用新型的理想化實(shí)施例的示意圖，為了清楚表示，放大了層和區(qū)域的厚度，但作為示意圖不應(yīng)該被認(rèn)為嚴(yán)格反映了幾何尺寸的比例關(guān)系。本實(shí)用新型所示的實(shí)施例不應(yīng)該被認(rèn)為僅限于圖中所示的區(qū)域的特定形狀。圖中的表示是示意性的，不應(yīng)該被認(rèn)為限制本實(shí)用新型的范圍。其中:
[0030]圖1a是本實(shí)用新型實(shí)施例一中形成硬掩模層后的剖面示意圖；
[0031 ]圖1b是本實(shí)用新型實(shí)施例一中形成凹槽后的剖面示意圖；
[0032]圖1c是本實(shí)用新型實(shí)施例一中介質(zhì)層回流后的剖面示意圖；
[0033]圖2a是本實(shí)用新型實(shí)施例二中形成介質(zhì)層后的剖面示意圖；
[0034]圖2b是本實(shí)用新型實(shí)施例二中形成圖形化后的光刻膠且回流后的剖面示意圖；
[0035]圖2c是本實(shí)用新型實(shí)施例二中形成凸臺后的剖面示意圖；
[0036]圖2d是本實(shí)用新型實(shí)施例二中介質(zhì)層回流后的剖面示意圖；
[0037]圖3a_l和3a_2是本實(shí)用新型實(shí)施例三中形成凹槽后的俯視示意圖和剖面示意圖；
[0038]圖3b_l和3b_2是本實(shí)用新型實(shí)施例二中形成絕緣層后的俯視不意圖和#1』面不意圖；
[0039]圖3c_l和3c_2是本實(shí)用新型實(shí)施例三中形成X、Y、Z軸磁阻條后的俯視示意圖和剖面示意圖；
[0040]圖3d-l和3d-2是本實(shí)用新型實(shí)施例三中形成Χ、Υ、Ζ軸短路電極和金屬連線后的俯視示意圖和剖面示意圖；
[0041 ]圖3e_l和3e_2是本實(shí)用新型實(shí)施例二中形成隔尚層后的俯視不意圖和面不意圖；
[0042]圖3f_l和3f_2是本實(shí)用新型實(shí)施例三中形成置位-復(fù)位電流帶后的俯視示意圖和剖面示意圖；
[0043]圖3g_l和3g_2是本實(shí)用新型實(shí)施例二中形成純化層后的俯視不意圖和面不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]在【背景技術(shù)】中已經(jīng)提及，傳統(tǒng)技術(shù)中在襯底中形成凹槽后，由于凹槽的斜面與底壁交界處較為尖銳，在后續(xù)進(jìn)行光刻工藝過程中，凹槽斜面與底壁交界處光刻膠很厚，影響器件后續(xù)層次的圖形化，無法得到穩(wěn)定的重復(fù)的圖形。為此，本實(shí)用新型提出了一種具有斜面的襯底結(jié)構(gòu)以及包含該襯底結(jié)構(gòu)的磁阻傳感器，所述具有斜面的襯底結(jié)構(gòu)包括襯底、形成于襯底上的凹槽和/或凸臺以及經(jīng)過退火回流的硼磷硅玻璃或磷硅玻璃，所述硼磷硅玻璃或磷硅玻璃覆蓋所述襯底和凹槽表面和/或所述襯底以及凸臺表面。經(jīng)過退火回流的硼磷硅玻璃或磷硅玻璃將使斜面變得平緩，有助于后續(xù)在斜面上形成Z軸磁阻條，為單芯片的三軸磁阻傳感器的制造提供了可行性。
[0045]以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型提出的具有斜面的襯底結(jié)構(gòu)、磁阻傳感器作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0046]實(shí)施例一
[0047]如圖1a所示，首先，提供一襯底11，并在襯底11上形成硬掩模層12，再采用光刻和刻蝕工藝圖形化所述硬掩模層12。作為一個(gè)非限制性的例子，所述襯底11是晶向?yàn)椤?00〉的硅襯底。進(jìn)一步的，所述襯底11可以是N型摻雜的硅襯底，也可以是P型摻雜的硅襯底，或者是非摻雜的本征硅襯底。所述硬掩模層12為氧化硅層或氮化硅層。
[0048]如圖1b所示，接著，以所述硬掩模層12為掩膜，刻蝕所述襯底11形成凹槽13，隨后去除所述硬掩模層12。所述凹槽13的截面形狀為上寬下窄的倒梯形，其深度例如為4?6μπι，所述凹槽13的側(cè)壁13a的傾斜角度Θ即側(cè)壁13a與底壁13b延長線的夾角為35°?65°。作為一個(gè)非限制性的例子，利用四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液或氫氧化鉀(KOH)溶液腐蝕所述襯底11，從而形成凹槽13。
[0049]如圖1c所示，接著，在具有凹槽13的襯底11上淀積具有流動(dòng)性的介質(zhì)層14，并對所述介質(zhì)層14進(jìn)行退火回流。所述介質(zhì)層14為硼磷硅玻璃(BPSG)或磷硅玻璃(PSG)。若采用BPSG，所述BPSG中B的濃度為2%?8%，所述BPSG中P的濃度為2%?8%，退火回流的溫度例如為850?1000°C。若采用PSG，所述PSG中磷的濃度為2%?8%，退火回流的溫度例如為1000?1300 °C。由于硼磷硅玻璃(BPSG)的回流溫度低于磷硅玻璃(PSG)的回流溫度，因而，優(yōu)選采用硼磷硅玻璃(BPSG)?；亓骱蟮慕橘|(zhì)層14的斜面由陡直變得平緩，側(cè)壁與底壁的交匯處變得圓滑。本實(shí)施例中，考慮到所述具有流動(dòng)性的介質(zhì)層14的厚度越大則所需淀積時(shí)間越長成本越高，但厚度過小可能導(dǎo)致回流效果不佳，故而所述硼磷硅玻璃14的厚度優(yōu)選在0.5?2μηι之間。