單芯片三軸各向異性磁阻傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及磁性傳感器技術領域，特別涉及一種單芯片三軸各向異性磁阻傳 感器。
【背景技術】
[0002] 各向異性磁阻（AMR)傳感器是現(xiàn)代產業(yè)中新型磁電阻效應傳感器，其正變得日益 重要，尤其是在智能手機中的電子羅盤和汽車產業(yè)傳感器中的停車傳感器、角度傳感器、 ABS(自動制動系統(tǒng)）傳感器以及胎壓傳感器等方面得到應用。除各向異性磁阻（AMR)傳 感器外，磁性傳感器目前主要技術還有霍爾效應傳感器、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傳感器高得多的靈敏度，且技術實現(xiàn)上比 GMR和TMR傳感器更加成熟，因此各向異性磁阻（AMR)傳感器應用比其他磁傳感器應用更加 廣泛。
[0003] 然而，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，目前的AMR傳感器的X軸、Y軸、Z軸各自獨立形成，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。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型的目的在于提供一種單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，以解決現(xiàn)有的 三軸各向異性磁阻傳感器制作工藝復雜、加工成本高的問題。
[0005] 為解決上述技術問題，本實用新型提供一種單芯片三軸各向異性磁阻傳感器，包 括：
[0006] 襯底，包括X軸區(qū)域、Y軸區(qū)域、Z軸區(qū)域；
[0007] 凹槽，形成于所述Z軸區(qū)域上，所述凹槽具有傾斜的側壁；
[0008] 絕緣層，形成于所述襯底及所述凹槽上；
[0009] 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至少一個側壁上的Z軸磁阻條；
[0010] 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；
[0011] 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；
[0012] 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；
[0013] 置位-復位電流帶，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，所述置位-復位電流帶通過所述通孔與所述X軸磁阻條、Y軸磁阻條和Z軸磁 阻條電連接；以及
[0014] 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-復位電流帶 的壓焊窗口。
[0015] 可選的，在所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器中，所述凹槽的截面形狀為倒 梯形，所述凹槽側壁的傾斜角度為30°~60°。
[0016] 可選的，在所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器中，所述Z軸磁阻條位于所述 凹槽的兩個側壁上。
[0017] 可選的，在所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器中，所述Z軸磁阻條位于所述 凹槽的一個側壁上。
[0018] 可選的，在所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器中，所述絕緣層包括依次形成 的氧化硅層和氮化硅層。
[0019] 可選的，在所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器中，所述磁阻條包括依次形成 的鉭層、坡莫合金層和氮化鉭層。
[0020] 可選的，在所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器中，所述X軸短路電極與X軸磁 阻條、所述Y軸短路電極與Y軸磁阻條、所述Z軸短路電極與Z軸磁阻條的夾角均為45度。 [0021 ] 可選的，在所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器中，所述Z軸短路電極向上延 伸至所述凹槽附近的臺面上，并向下延伸至所述凹槽底壁的部分區(qū)域。
[0022] 可選的，在所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器中，所述X軸金屬連線與X軸磁 阻條、所述Y軸金屬連線與Y軸磁阻條、所述Z軸金屬連線與Z軸磁阻條均為蛇形連接。
[0023] 可選的，在所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器中，所述短路電極和金屬連線 包括依次形成的氮化鈦層、鈦層和鋁金屬層。
[0024] 可選的，在所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器中，所述置位-復位電流帶包 括依次形成的氮化鈦層和鋁金屬層。
[0025] 可選的，在所述的單芯片三軸各向異性磁阻傳感器中，所述隔離層和鈍化層的材 質均為氧化硅。
[0026] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型在襯底中形成具有傾斜側壁的凹槽，并在所述凹槽 的側壁上形成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芯片上，結構簡單，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，具有廣泛的應用性。
【附圖說明】
[0027] 為了更好的說明本實用新型的內容，以下結合附圖對實施例做簡單的說明。附圖 是本實用新型的理想化實施例的示意圖，為了清楚表示，放大了層和區(qū)域的厚度，但作為示 意圖不應該被認為嚴格反映了幾何尺寸的比例關系。本實用新型所示的實施例不應該被認 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，不應該被認為限制本實用 新型的范圍。其中：
[0028] 圖IA是本實用新型實施例一中形成凹槽后的俯視示意圖；
[0029] 圖IB是本實用新型實施例一中形成凹槽后的剖面示意圖；
[0030] 圖2A是本實用新型實施例一中形成絕緣層后的俯視示意圖；
[0031] 圖2B是本實用新型實施例一中形成絕緣層后的剖面示意圖；
[0032] 圖3A是本實用新型實施例一中形成X、Y、Z軸磁阻條后的俯視示意圖；
[0033] 圖3Β是本實用新型實施例一中形成X、Y、Z軸磁阻條后的剖面示意圖；
[0034] 圖4Α是本實用新型實施例一中形成X、Y、Z軸短路電極和金屬連線后的俯視示意 圖；
[0035] 圖4Β是本實用新型實施例一中形成X、Y、Z軸短路電極和金屬連線后的剖面示意 圖；
[0036] 圖5Α是本實用新型實施例一中形成隔離層后的俯視示意圖；
[0037] 圖5Β是本實用新型實施例一中形成隔離層后的剖面示意圖；
[0038] 圖6Α是本實用新型實施例一中形成置位-復位電流帶后的俯視示意圖；
[0039] 圖6Β是本實用新型實施例一中形成置位-復位電流帶后的剖面示意圖；
[0040] 圖7Α是本實用新型實施例一中形成鈍化層后的俯視示意圖；
[0041] 圖7Β是本實用新型實施例一中形成鈍化層后的剖面示意圖；
[0042] 圖8是本實用新型實施例一中單芯片三軸各向異性磁阻傳感器制作方法的流程 示意圖；
[0043] 圖9Α是本實用新型實施例二中單芯片三軸各向異性磁阻傳感器的俯視示意圖；
[0044] 圖9Β是本實用新型實施例二中單芯片三軸各向異性磁阻傳感器的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0045] 以下結合附圖和具體實施例對本實用新型提出的單芯片三軸各向異性磁阻傳感 器作進一步詳細說明。
[0046] 實施例一
[0047] 參考附圖7Α~7Β所示，并結合圖IA~6Β，本實施例的單芯片三軸各向異性磁阻 傳感器包括：
[0048] 襯底100,包括X軸區(qū)域100a、Y軸區(qū)域100b、Z軸區(qū)域IOOc ;
[0049] 凹槽110,形成于所述Z軸區(qū)域IOOc上，所述凹槽110具有傾斜的側壁IlOa ;
[0050] 絕緣層120,形成于所述襯底100及其凹槽110上；
[0051] 磁阻條，包括形成于所述X軸區(qū)域IOOa上的絕緣層120上的X軸磁阻條131、形成 于所述Y軸區(qū)域IOOb上的絕緣層120上的Y軸磁阻條132以及形成于所述凹槽110側壁 上的絕緣層120上的Z軸磁阻條133-1、133-2 ;
[0052] 短路電極（Barber Pole)，包括形成于X軸磁阻條131上并與其交叉的X軸短路電 極141、形成于Y軸磁阻條132上并與其交叉的Y軸短路電極142以及形成于Z軸磁阻條 133-1、133-2上并與其交叉的Z軸短路電極143 ;
[0053] 金屬連線，包括連接相鄰的X軸磁阻條131的X軸金屬連線151、連接相鄰的Y軸 磁阻條132的Y軸金屬連線152以及連接相鄰的Z軸磁阻條133-1、133-2的Z軸金屬連線 153 ；
[0054] 隔離層160,覆蓋所述短路電極、金屬連線以及絕緣層120,所述隔離層160中形成 有通孔160' ；
[0055] 置位