单芯片三轴各向异性磁阻传感器制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁性传感器技术领域，特别涉及一种单芯片三轴各向异性磁阻传感器 制作方法。
【背景技术】
[0002] 各向异性磁阻（AMR)传感器是现代产业中新型磁电阻效应传感器，其正变得日益 重要，尤其是在智能手机中的电子罗盘和汽车产业传感器中的停车传感器、角度传感器、 ABS(自动制动系统）传感器以及胎压传感器等方面得到应用。除各向异性磁阻（AMR)传 感器外，磁性传感器目前主要技术还有霍尔效应传感器、巨磁阻（GMR)传感器、隧道磁阻 (TMR)传感器，但由于AMR传感器具有比霍尔效应传感器高得多的灵敏度，且技术实现上比 GMR和TMR传感器更加成熟，因此各向异性磁阻（AMR)传感器应用比其他磁传感器应用更加 广泛。
[0003] 然而，发明人发现，目前的AMR传感器的X轴、Y轴、Z轴各自独立形成，然后再封装 在一起，需要较多的制作步骤，使得AMR传感器系统加工成本比较昂贵。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种单芯片三轴各向异性磁阻传感器，以解决现有的三轴 各向异性磁阻传感器制作工艺复杂、加工成本高的问题。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供一种单芯片三轴各向异性磁阻传感器制作方 法，包括：
[0006] 提供一包括X轴区域、Y轴区域、Z轴区域的衬底；
[0007] 在所述衬底的Z轴区域中形成凹槽，所述凹槽具有倾斜的侧壁；
[0008] 形成绝缘层，所述绝缘层覆盖所述衬底及凹槽；
[0009] 形成磁阻条，所述磁阻条包括形成于所述X轴区域上的X轴磁阻条、形成于所述Y 轴区域上的Y轴磁阻条、以及形成于所述凹槽至少一个侧壁上的Z轴磁阻条；
[0010] 形成短路电极和金属连线，所述短路电极包括形成于所述X轴磁阻条上并与其交 叉的X轴短路电极、形成于所述Y轴磁阻条上并与其交叉的Y轴短路电极、以及形成于所述 Z轴磁阻条上并与其交叉的Z轴短路电极，所述金属连线包括连接相邻的X轴磁阻条的X轴 金属连线、连接相邻的Y轴磁阻条的Y轴金属连线以及连接相邻的Z轴磁阻条的Z轴金属 连线；
[0011] 形成隔离层，所述隔离层覆盖所述短路电极、金属连线以及绝缘层，所述隔离层中 形成有通孔；
[0012] 形成置位-复位电流带，所述置位-复位电流带形成于所述隔离层上并垂直于所 述X轴磁阻条、Y轴磁阻条和Z轴磁阻条，所述置位-复位电流带通过所述通孔与所述X轴 磁阻条、Y轴磁阻条和Z轴磁阻条电连接；
[0013] 形成钝化层，所述钝化层覆盖所述隔离层，所述钝化层中形成有暴露所述置 位-复位电流带的压焊窗口。
[0014] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述凹槽的截 面形状为倒梯形，所述凹槽侧壁的倾斜角度为30°~60°。
[0015] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述衬底是晶 向为〈1〇〇>的硅衬底。
[0016] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述Z轴磁阻 条位于所述凹槽的两个侧壁上。
[0017] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述Z轴磁阻 条位于所述凹槽的一个侧壁上。
[0018] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述凹槽的形 成过程包括：
[0019] 采用等离子体增强化学气相淀积工艺在衬底上淀积硬掩膜层；
[0020] 采用光刻和刻蚀工艺图形化所述硬掩膜层；
[0021] 采用四甲基氢氧化铵溶液腐蚀所述衬底；
[0022] 将所述硬掩膜层全部去除以形成所述凹槽。
[0023] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述绝缘层包 括依次形成的氧化硅层和氮化硅层。
[0024] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述磁阻条的 形成过程包括：
[0025] 采用溅射工艺在所述绝缘层上形成磁阻层；
[0026] 在所述磁阻层上涂覆光刻胶；
[0027] 通过光刻工艺图形化所述光刻胶；
[0028] 通过刻蚀工艺刻蚀所述磁阻层以形成磁阻条。
[0029] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述磁阻层包 括依次形成的钽层、坡莫合金层和氮化钽层。
[0030] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述X轴短路 电极与X轴磁阻条、所述Y轴短路电极与Y轴磁阻条、所述Z轴短路电极与Z轴磁阻条的夹 角均为45度。
[0031] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述Z轴短路 电极向上延伸至所述凹槽附近的台面上，并向下延伸至所述凹槽底壁的部分区域。
[0032] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述X轴金属 连线与X轴磁阻条、所述Y轴金属连线与Y轴磁阻条、所述Z轴金属连线与Z轴磁阻条均为 蛇形连接。
[0033] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述短路电极 和金属连线包括依次形成的氮化钛层、钛层和铝金属层。
[0034] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述短路电极 和金属连线的形成过程包括：
[0035] 在所述绝缘层和磁阻条上涂覆光刻胶；
[0036] 通过光刻工艺图形化所述光刻胶以形成短路电极图形窗口以及金属连线窗口；
[0037] 采用反溅工艺清洁所述磁阻条表面；
[0038] 采用溅射工艺在所述光刻胶上形成氮化钛层；
[0039] 采用蒸发工艺在所述氮化钛层上形成钛层和铝金属层；
[0040] 采用光刻胶剥离工艺，剥离掉所述光刻胶及其上方的氮化钛层、钛层和铝金属层， 以形成短路电极和金属连线。
[0041] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述置位-复 位电流带包括依次形成的氮化钛层和铝金属层。
[0042] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述置位-复 位电流带的形成过程包括：
[0043] 采用溅射工艺在形成有通孔的隔离层上形成氮化钛层和铝金属层；
[0044] 在所述铝金属层上涂覆光刻胶；
[0045] 通过光刻工艺图形化所述光刻胶；
[0046] 通过刻蚀工艺刻蚀所述氮化钛层和铝金属层，以形成所述置位-复位电流带。
[0047] 可选的，在所述的单芯片三轴各向异性磁阻传感器的制造方法中，所述隔离层和 钝化层的材质均为氧化硅。
[0048] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：在衬底中形成具有倾斜侧壁的凹槽，并在 所述凹槽的侧壁上形成Z轴磁阻条和Z轴短路电极，在所述衬底的平面上形成X、Y轴磁阻 条和X、Y轴短路电极，如此将X、Y、Z轴磁感测元件集成在一个芯片上，结构简单，Z轴磁感 测元件无需垂直封装，易于制造，成本较低，并且和传统的微电子工艺兼容性好，适合大批 量工业化生产，具有广泛的应用性。
【附图说明】
[0049] 为了更好的说明本发明的内容，以下结合附图对实施例做简单的说明。附图是本 发明的理想化实施例的示意图，为了清楚表示，放大了层和区域的厚度，但作为示意图不应 该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系。本发明所示的实施例不应该被